基于工作过程的CATIA三维建模高职机械类制图课程教学改革研究

滕涛

摘 要：针对高职制图课程与社会需求脱节的供需矛盾，从深化教育教学改革角度，在高职院校课堂进行基于工作过程的CATIA三维建模制图课程改革，通过重构课程内容，改变教学模式，优化课程考核等方式对制图课程进行改革研究，旨在为解决高职制图课程教学问题提供一种改革思路。

关键词：工作过程 机械制图 CATIA 高职

1 前言

随着国务院印发《中国制造2025》全面推进实施制造强国战略的有序推进。制造业对从业人员数字化技术的要求越来越高。高职院校作为为社会提供技术技能人才的基本定位，需要及时衔接人才培养与市场需求的供需变化，积极为祖国的繁荣发展提供人力支持。所以，我院在开展制图类课程专业学习时，通过企业调研，明确出实际工作岗位，把高职制图课程教学内容与工作内容进行对接，教学过程有机融合实际工作过程。通过CATIA三维建模工业软件实现项目化的工作任务完成高职制图课程的教学任务。

2 CATIA应用在高职制图课程中的意义

在传统的制造业生产制造过程中，工程图纸语言是工程人员交流沟通的基础。设计研发人员把头脑中的创意三维产品通过二维工程图纸的形式传达给工程技术人员，工程技术人员通过接收二维工程图纸，复构三维模型，完成产品信息的对接。质量检测人员不仅要确保三维产品的型号规格符合标准，同时还要确保二维图纸的指标参数符合要求。产品整个生产流程需要经过二维图纸和三维产品的多次转换，对工作人员的要求较高，生产过程容易出错，增加了企业经营成本。CATIA软件作为一款三维CAD/CAE/CAM一体化软件，能够直观传达三维数字模型，串联研发、生产、质量检测全过程，有效帮助企业降低沟通成本。我们通过CATIA三维软件为项目载体对机械制图、互换性及测量技术、AutoCAD以及三维软件设计四门课程打乱重构。以项目为载体，任务为导向，让学生在完成每个任务的过程中学习相关制图课程的重难点教学任务，在完成不同任务的过程中运用制图知识，锻炼专业技能。

3 高职院校生源特征及分析

以我校的招生情况为例进行分析，我校招生对象包括对口招生、单独招生和普通高考招生。学生招生方式类别不同，到校之后学习基础差异较大。来自中职的单独招生学生和对口招生学生都曾学习过机械制图基础知识，有一定的学习基础，而普通高考学生在高中阶段没有接触过机械制图知识，导致同一个班级的学生基础差异较大。但是，普通高考考生的优势在于空间想象能力强，在刚接触制图课程时稍显吃力，但对知识点的掌握和理解较好；中职学生对机械零件的识读能力比较强，能够通过图纸联想到实际产品，对制图过程中的操作部分兴趣浓厚。普通高考考生的劣势在于，普通高考学生动手能力较差，把学到的书本图纸知识运用到实际指导生产的能力较差；中职学生能够通过图纸识别简单的机械产品，遇到难度较高的图纸就显得束手无策，会产生畏难情绪。最后，高职学生普遍存在的问题是，学习习惯较差，自律性和自信心不足，缺乏主动性，少数学生采取自我放逐的模式，这对机械类制图课程的教学是一个挑战。

4 传统高职制图课程教学存在的问题及分析

4.1 传统高职制图课程教学存在的问题

传统高职制图課程研究平面上表达空间几何体，用规定的图形、文字、符号和数字表达机件的尺寸、形状和加工要求。空间几何体的表达主要是二维图纸与三维产品的相互验证，对产品的空间想象能力有要求，学生因实践经验限制，无法重构出产品三维实体模型，相关知识点无法理解与掌握。同时，在表达机件具体参数时，学生没有在工厂实际工作过，对尺寸标注不敏感，形状细节表达不完全，加工要求无据可依，导致图纸不可用。

4.2 传统教学资源制约高职制图课程发展

首先，市面上高职制图课程的教材仍是沿着学科理论知识来编写。教材理论性强，没有基于工作过程进行编撰，理论与实践脱节，学生学习目的不明确，应用性不强。其次，传统制图课程教学所使用的教具跟不上时代发展。实物模型笨重且内部结构表达不清楚。挂图便是课本插图的再现与放大，不利于拆分与动态观察。教师画图则费时费力，不利于课堂教学效率的提升。最后就是网络教学平台，学生自制力较差，网络教学平台课程学习率很低。

4.3 数字化技术发展对高职制图课程的新要求未引起重视

随着数字化制造技术越来越受到重视，工业制造软件在我们生产一线运用越来越多。为了实现行业与专业对接，岗位与课程对接，工作过程与教学过程对接，高职制图课程数字化改造已迫在眉睫。制图课程作为机械基础课程，要在充分调研企业的基础上，吃透岗位工作要求，打乱重组课程教学内容，以项目制工作任务为载体，基于工作过程重排教学内容，形成全新的活页式教材。同时，充分利用CATIA三维建模能力，完善教材数字教学资源库，方便学生理解空间几何体的形状表达。利用工作任务模拟实际工作岗位，以任务为抓手，在机件图纸实际制作过程中理解机件的尺寸、形状和加工要求。学做一体，使学生更好的掌握制图识图技能。

5 高职制图课程教学改革思路与实施方案

5.1 改革思路

把高职机械类制图课程机械制图、互换性及测量技术、AutoCAD以及三维软件设计等课程进行重构，把四门课程融合为一门CATIA三维建模制图综合课程，利用活页式制图课程教材，把理论知识融于具体任务，达到学中做，做中学的教学目的。基于实际工作过程，通过项目制分组完成任务的模式锻炼制图绘图技能。

5.2 实施方案

5.2.1 课程教学过程设计

教学过程选取我校汽车制造与试验技术专业典型部件发动机活塞连杆组件为一个总项目，分4个零件图和1个装配图共5个任务进行教学。详细教学设计过程见表1。

5.2.2 课程教学考核与评价设计

课程的考核采用过程性考核的方式进行，最后项目加权平均分为该门课程的最终成绩。目的是希望学生在完成任务的过程中发挥主观能动性，把每一次完成任务的过程看做一次考试，在不断完成任务的过程中掌握本门课程的基础知识和专业技能。具体考核表见表2。

6 教学改革实施效果

通过基于工作过程的CATIA三维建模对高职制图课程进行改革之后，教学效果取得了比较明显的变化，具体如下：

（1）具体任务到人，学生学习目的明确，主动性增强，学会探讨和借助工具解决问题，锻炼了学生相互协作交流和研究创新能力，课堂学习氛围焕然一新。

（2）教师由传统课堂的主角变身为学生学习路上的配角，把课堂交还给学生。学生的学习方式由传统的讲授式学习转变为更贴近今后工作实际的探究式学习，充分发挥以学生为主体的教学改革思路，学生在完成任务的过程中更有主人翁精神，部分同学为了完成任务甚至会利用自己的电脑把课堂没做完的任务带回寝室继续完成，学习自主性得以增强。

（3）改革实施之后，学生完成项目任务的过程中，能够把课本所学制图知识和实际制图绘图技巧有机结合。通过课程任务考核评价表能够看出，学生对制图基础知识的掌握较好，对制图课程的重难点能够借助三维软件，通过平面与空间的转换进行突破。在完成不同项目任务的过程中重复锻炼学生使用CAD制图和CATIA建模的能力，通过常见功能的不断练习，锻炼出图效率，不断提高学生的制图绘图能力。学生的制图绘图能力得到针对性的增强，在就业市场上能够更加匹配制图绘图就业岗位，提高学生就业的核心竞争力。

7 结束语

高职院校为社会提供所需的技术技能型人才，就需要与企业一线接轨，作者通过采用基于工作过程的CATIA三维建模高职制图课程教学改革，衔接企业需求，有针对性的进行人才培养，为我国实现制造强国战略提供人力支撑。

本文为重庆市高等职业教育教学改革研究项目和重庆旅游职业学院2020年教学改革与质量工程研究成果，课题名称：基于CATIA三维建模能力的高职制图课程教学改革研究，课题编号：Z213220。课题名称：行动导向教学范式在高职汽车课程教学中的应用。课题编号：YJKG2020008。

参考文献：

[1]陈丽，曾敏.智能制造视域下高职机械专业教学改革的研究.职业教育，2020.9.

[2]吴海燕.基于Pro/E的高职《机械制图》课程教学改革.机电教育创新，2019.4.