CAD大賽與我國CAD教育現(xiàn)狀分析
論文介紹和分析了世界技能大賽CAD 機(jī)械設(shè)計(jì)項(xiàng)目比賽,以及近兩年廣東省CAD 大賽的情況,探討了CAD 大賽如何與世界技能大賽接軌的問題。并從企業(yè)應(yīng)用、學(xué)校教學(xué)和CAD 職業(yè)資格考核等3 方面闡述了我國CAD 教育的現(xiàn)狀,提出了目前學(xué)校在機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、CAD 教育等方面與國際的差距和應(yīng)該引起重視的問題。
2011 年,我國組隊(duì)參加了第41 屆世界技能大賽,在國內(nèi)引起了較大的反響。世界技能大賽中的CAD 機(jī)械設(shè)計(jì)項(xiàng)目與我國高校工科類專業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)繪圖等課程密切相關(guān)。通過大賽我們體會到世界級的技術(shù)人才不只是局限在操作技能方面,還要求很全面的專業(yè)知識和很高的綜合素質(zhì),對于中國選手還需要有很強(qiáng)的英語能力。我國CAD 教育成果已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域,尤其在機(jī)械行業(yè),CAD應(yīng)用呈現(xiàn)出既有廣度又有深度的現(xiàn)狀。即便如此,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,對CAD 教育不斷提出新要求。世界技能大賽CAD 機(jī)械設(shè)計(jì)項(xiàng)目的競賽內(nèi)容和要求,更是引起我們在教學(xué)改革發(fā)展上的新思考。
1、世界技能大賽
世界技能大賽(Worldskills International)是由世界技能組織舉辦,代表國際最高水平的世界性職業(yè)技能競賽。其宗旨是通過成員之間的合作,促進(jìn)青年人、培訓(xùn)師的職業(yè)技能水準(zhǔn)的提升,并積極推廣職業(yè)技能,加強(qiáng)各國在職業(yè)技能領(lǐng)域的合作與交流。該大賽自1950 年在西班牙馬德里首次舉行以來,目前每2 年舉辦1 次,包含46個項(xiàng)目,至今已舉辦了41 屆,被譽(yù)為“技能界的奧林匹克”。
世界技能大賽中的CAD 機(jī)械設(shè)計(jì)(Mechanical Engineering Design – CAD)項(xiàng)目,遵循相關(guān)行業(yè)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的最新標(biāo)準(zhǔn),涵蓋了行業(yè)技術(shù)人員應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)工具建立工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模型、圖紙,包含制造信息和涉及機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的零部件文檔編制工作。該項(xiàng)目的比賽是一個與CAD 機(jī)械設(shè)計(jì)技能相關(guān)的能力評估和技能示范過程,但比賽項(xiàng)目的內(nèi)容完全來源于行業(yè)或企業(yè)的實(shí)際工作。
CAD 機(jī)械設(shè)計(jì)項(xiàng)目競賽試題由4 個相互獨(dú)立模塊組成(機(jī)械制造裝配和詳細(xì)設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)、實(shí)體模型逆向工程),參賽
選手在4 天時間里依次測試這4 個模塊(如圖1所示)。這些試題的內(nèi)容包括:金屬鈑金類零件、桁架結(jié)構(gòu)及其組件、焊接部件和裝配件、機(jī)械零件和裝配件、圖紙的詳細(xì)繪制、模型的功能仿真和照片級渲染、實(shí)體模型的逆向工程、更改產(chǎn)品的現(xiàn)有設(shè)計(jì)來完善設(shè)計(jì)。CAD 機(jī)械設(shè)計(jì)試題各模塊考核形式與任務(wù)要求見表1。這種模塊化的試題設(shè)計(jì)能以貼近企業(yè)實(shí)際工作的方式,綜合考核選手CAD 機(jī)械設(shè)計(jì)技能的掌握情況。
圖1 世界技能大賽CAD 項(xiàng)目競賽內(nèi)容
表 1 CAD機(jī)械設(shè)計(jì)試題各模塊考核形式與任務(wù)要求
4、機(jī)械CAD現(xiàn)狀
我國企業(yè)CAD 的廣泛應(yīng)用始于20 世紀(jì)90年代初“甩圖板工程”,通過引入計(jì)算機(jī)二維繪圖代替手工繪圖,主要使用AutoCAD 軟件。雖然傳統(tǒng)的制圖方法是通過二維視圖來描述三維實(shí)體,但這種描述難以作進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動機(jī)構(gòu)分析和數(shù)控加工,不能真正做到生產(chǎn)的自動化。隨著三維建模軟件以及數(shù)控加工設(shè)備的成熟,越來越多企業(yè)應(yīng)用三維CAD,而且能夠很好地解決上述問題。
20 世紀(jì)90 年代,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展逐步深入,我國已將計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)引入到工程制圖的課程中,并逐步以三維設(shè)計(jì)的方法來改革工程制圖的課程體系和教學(xué)內(nèi)容[3-8]。目前,我國各類高校、職業(yè)院校在CAD 和工程制圖教學(xué)方面主要有兩種:第一,工程制圖與CAD 繪圖合并為一門課程,把CAD 結(jié)合制圖課的內(nèi)容安排在某些章節(jié)穿插講解。第二,工程制圖與CAD 分為兩門課程,相對獨(dú)立,課時比前者稍多。兩種教學(xué)模式各有利弊,前者將CAD 與投影制圖的知識密切結(jié)合,相互滲透,但CAD 的教學(xué)內(nèi)容較為分散;后者的CAD 教學(xué)較為集中,系統(tǒng)性較好,但占有的學(xué)時較多。
教學(xué) CAD 軟件以AutoCAD、Solid Works 最為多見,其次是Pro/E、UG,再就是Inventor、CAXA、Solid Edge 等。這些軟件的選用主要與
企業(yè)的應(yīng)用狀況、技能鑒定部門的資格考核、上崗就業(yè)等有著密切的關(guān)系,再就是與教學(xué)要求、教材內(nèi)容、師資情況,以及學(xué)校的設(shè)備配置等因素也有一定關(guān)系。
從 20 世紀(jì)90 年代中期開始,全國就開展了CAD 從業(yè)人員的系列認(rèn)證工作。以廣東省為例,十多年來,廣東省職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心在計(jì)算機(jī)繪圖員資格認(rèn)證方面的工作就沒間斷過,目前累計(jì)已有20 多萬人獲得了中、高級計(jì)算機(jī)繪圖員職業(yè)技能資格證。有力地促進(jìn)了廣東省職業(yè)技能培訓(xùn)、鑒定等工作,甚至香港特別行政區(qū)也加入了廣東省的這一職業(yè)認(rèn)證工作,使廣東省CAD職業(yè)技能培訓(xùn)走在全國前列。
5、總結(jié)
通過去年世界能大賽的國際交往和競賽情況,我們體會到我國在CAD 應(yīng)用、CAD 教育方面與國際的差距主要有以下5 方面:
1) 專業(yè)知識較為單一,內(nèi)容綜合性不夠強(qiáng)。如教學(xué)中主要側(cè)重在一般的機(jī)械零件和裝配方面,在鈑金、桁架、焊接等方面的內(nèi)容很少甚至欠缺,學(xué)生的綜合應(yīng)用能力不強(qiáng)。
2) 實(shí)踐環(huán)節(jié)不夠充分,包括金工實(shí)習(xí)、零部件測繪等。
3) 學(xué)生的機(jī)械基礎(chǔ)不夠扎實(shí)。
4) 教學(xué)環(huán)境開放性不夠,教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際結(jié)合不夠密切,學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力不強(qiáng)。
5) 社會交往少,GB 與ISO 有一定差異,學(xué)生的視野不夠開闊。
本次世界技能大賽的 CAD 機(jī)械設(shè)計(jì)項(xiàng)目,除了必須具備的機(jī)械基礎(chǔ)和CAD 的基本要求外,還涉及到鋼結(jié)構(gòu)、鈑金、焊接等方面的知識,也許下一屆大賽還會涉及更多更新的知識領(lǐng)域。雖然,我們的教學(xué)不是為了比賽,不可能賽什么就學(xué)什么,但有些問題確實(shí)應(yīng)該引起我們的思考,在今后的教學(xué)中應(yīng)當(dāng)予以重視。我國是第 1 次參加世界技能大賽,準(zhǔn)備不夠充分,經(jīng)驗(yàn)不足,CAD 項(xiàng)目能取得優(yōu)勝獎也實(shí)屬不易。參加世界技能大賽得到各級政府的高度重視,參賽選手和培訓(xùn)專家回國后先后榮幸地受到中央和地方政府領(lǐng)導(dǎo)的接見和鼓勵。下一屆“大賽”2013 年在德國舉行,目前,我國正在進(jìn)行選手的選拔工作,近期將組成國家集訓(xùn)隊(duì),為參加第42 屆世界技能大賽并取得更加喜人的成績作充分的準(zhǔn)備。