基于應(yīng)用能力培養(yǎng)的UG建模教學(xué)方法探析

摘要：UG建模作為機(jī)電類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，是工程數(shù)學(xué)化設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，它為CAM編程打下基礎(chǔ)，為逆向工程設(shè)計(jì)拓展空間，所以學(xué)好這門課程對(duì)于學(xué)生以后的就業(yè)來說，非常重要。那么，作為老師，如何激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力呢？筆者根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出不同的教學(xué)思路、多層次的練習(xí)及注重學(xué)生自主練習(xí)等教學(xué)方法，方便學(xué)生快速地掌握操作軟件，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用能力的提高。

關(guān)鍵詞：UG建模;自主學(xué)習(xí);應(yīng)用能力;考核項(xiàng)目

UG是當(dāng)前使用最為廣泛的三維圖形設(shè)計(jì)軟件之一，被廣泛應(yīng)用于通用機(jī)械、模具、家電、汽車及航天、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，機(jī)械制造類專業(yè)的課程設(shè)置必須及時(shí)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，開設(shè)UG課程非常有必要的。筆者在多年的教學(xué)實(shí)踐中，通過轉(zhuǎn)變教學(xué)思路、多層次練習(xí)及多項(xiàng)目考核等途徑，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高UG課程學(xué)習(xí)效率。

一、引導(dǎo)入門，轉(zhuǎn)變教學(xué)思路，與專業(yè)相關(guān)課程結(jié)合

在目前高中擴(kuò)招的影響下，學(xué)生的主觀能動(dòng)性差、學(xué)習(xí)的自覺性、耐力和毅力比較差，思考問題的思路也比較狹隘或者根本沒有思路。同時(shí)UG建模課程是綜合性的課程，對(duì)二維圖形的畫圖、讀圖能力、空間想象力以及CAD軟件的操作等等其他學(xué)科課程的知識(shí)要求比較高。它不同于CAD軟件，不是對(duì)圖形的簡單抄畫，更不是對(duì)軟件命令會(huì)使用那么簡單直接。所以在此課程的開端，首先要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，給他們一個(gè)興趣和愛好，讓他們想學(xué)下去，知難而上，所以引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就是一個(gè)關(guān)鍵問題。那么如何引導(dǎo)學(xué)生呢？第一堂課就是一個(gè)關(guān)鍵所在。在首次課，教師給學(xué)生展示以UG軟件繪制的設(shè)備零件、日常用品（調(diào)味瓶、花瓶和手機(jī)外殼），或其他課程所學(xué)習(xí)的裝配圖如虎鉗、聯(lián)軸器等，給他們直觀的感受，使他們明白本門課程的重點(diǎn)及學(xué)習(xí)效果，知道自己以后也可以做到這樣，可以取得這樣的成績，并詳細(xì)地說明對(duì)其他課程的輔助及各方面的能力提高，老師的激勵(lì)和學(xué)習(xí)成果，從而來激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，以教材和教師為中心，以單向傳授知識(shí)給學(xué)生為主，而學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力得不到充分的重視。所以在教學(xué)過程中，老師要改變以往教學(xué)模式，以單向傳授變?yōu)橐龑?dǎo)及學(xué)生的自我挖掘。在這樣的教學(xué)方式下，所以一定合理安排基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)和學(xué)生操作的時(shí)間分配。以實(shí)例為主，首先老師把建模成型的零件讓學(xué)生討論零件的組成結(jié)構(gòu)，有哪些形狀特征，當(dāng)然這些與前導(dǎo)課程有關(guān)系，如倒角、圓角、槽孔等，然后大家再相互討論，相互補(bǔ)充，提出自己的想法和建議，然后由老師給大家分析講解二維圖形，其中剛才大家討論的各組成部分的定型尺寸及各部分之間的定位尺寸。根據(jù)以上兩類圖形的分析，由學(xué)生自主和老師引導(dǎo)的方法教學(xué)，學(xué)生在腦海中已經(jīng)形成了此立體結(jié)構(gòu)，老師結(jié)合實(shí)例講解基礎(chǔ)指令（本例中所用指令學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)的形狀特征）及使用注意事項(xiàng)，此部分時(shí)間較短，留下充足的時(shí)間讓學(xué)生自己上機(jī)操作，學(xué)習(xí)、練習(xí)和熟練掌握指令，并在其中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，從而提高他們的成就感。這段內(nèi)容的學(xué)習(xí)方法多以案例教學(xué)方法為主。如右圖例子所示。以常用的結(jié)構(gòu)零件和學(xué)生感興趣的物品為基礎(chǔ)，讓他們學(xué)習(xí)到各種基本指令的應(yīng)用方法。UG建模是一門綜合實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，在引導(dǎo)教學(xué)的前提下，要讓學(xué)生大量地上機(jī)操作，練習(xí)基本指令，并且有自己的建模思路和方法，不能單獨(dú)只是熟知一個(gè)命令，只有這樣才能脫離對(duì)老師的依賴，在課堂上建立自信，提高了能力，才能為后續(xù)的就業(yè)打下基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)于一些設(shè)備中常用的零件，學(xué)生有一定的加工基礎(chǔ)知識(shí)，所以需要結(jié)合工藝進(jìn)行建模形成。如螺紋的形成，是先車軸再加工;鍵槽先加工軸或孔再加工鍵槽，并且其中定位尺寸都需要;齒輪以加工外圓、孔、鍵槽再加工齒輪輪廓的工藝過程按步驟建模，同時(shí)結(jié)合齒輪的有關(guān)參數(shù)和參數(shù)方程完成，這樣才能條理清晰，不會(huì)遺漏結(jié)構(gòu)造型。

二、課上練習(xí)、自主練習(xí)和開放式作業(yè)多層疊加，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力

上述所寫教學(xué)方法，需選擇大量有代表且知識(shí)點(diǎn)多的案例來進(jìn)行，所以老師在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)必須精挑細(xì)選。在此課程的教學(xué)過程中，老師可以選擇將教材作為參考資料。因?yàn)楝F(xiàn)在的書籍一般為兩類，一類是專門講命令，一類就是案例型的。如何讓學(xué)生學(xué)好，可以探索將教材作為參考資料，重新組織上課內(nèi)容。UG建模課程大綱一般分為基礎(chǔ)模塊、實(shí)體模塊、曲線一曲面模塊、裝配體模塊及工程圖模塊，當(dāng)然這些模塊根據(jù)專業(yè)不同分配課時(shí)不同。每一模塊都是項(xiàng)目教學(xué)方法，大項(xiàng)目可以分解為小的子項(xiàng)目，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法來完成教學(xué)。每一項(xiàng)目的練習(xí)可以分為三類：課上練習(xí)、自主練習(xí)與開放式作業(yè)。教材上的內(nèi)容可以作為課上練習(xí)內(nèi)容。自主練習(xí)機(jī)一般為機(jī)械制圖或CAD等參考教材的平面圖作為練習(xí)資料，將平面二維圖形轉(zhuǎn)化為三維實(shí)體，同時(shí)也可以進(jìn)行實(shí)體測(cè)量，繪制平面圖再完成建模，實(shí)體零件與模型對(duì)比，從而可以提高建模的能力，也能再溫新加工的過程，這樣將幾門課程的知識(shí)點(diǎn)糅合在一起，從而使他們?cè)诟鞣矫娴哪芰_(dá)到相互促進(jìn)相互提高的效果。開放式的作業(yè)是在前兩類作業(yè)后的另一項(xiàng)提高能力的練習(xí)考核項(xiàng)目，它不同于課上練習(xí)和自主練習(xí)。老師結(jié)合課程內(nèi)容要求與學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)來設(shè)置若干個(gè)特定題目如吊鉤、曲軸、生活用品等，保證題目在專業(yè)工作的實(shí)用性與學(xué)生選擇的開放性，學(xué)生也可以自己設(shè)計(jì)題目。根據(jù)自己的能力選擇題目，學(xué)生需要將建模過程整理成文檔形式，與其他同學(xué)分享交流，老師與其他同學(xué)對(duì)此進(jìn)行分析、對(duì)比和評(píng)價(jià)，從而達(dá)到相互促進(jìn)相互提高。學(xué)生也可以選擇通過數(shù)控加工和鉗工所加工的工件作為建模模型。同時(shí)學(xué)生也將UG建模和其他課程相結(jié)合，完成零件的建模后，然后制定零件的加工工藝過程，通過軟件的CAM編程完成零件的數(shù)控程序編制，同時(shí)也可以對(duì)零部件進(jìn)行裝配，再進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，檢查零件的建模過程，通過其他軟件來完成運(yùn)動(dòng)分析和壽命測(cè)試，等等。

三類作業(yè)由易到難、由引導(dǎo)到自主、由定義到開放，逐漸提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)自己的主觀及創(chuàng)新能力。通過三類作業(yè)的練習(xí)，學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力提高，并與其他課程相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)融合在一起，使他們的各方面能力得到提高。

三、考核項(xiàng)目多樣化，以促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用能力和職業(yè)素養(yǎng)的提高

基于以上的教學(xué)方法，UG建模課程的考核也做了改革。由過去的理論考核轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的實(shí)踐考核，由過去集中考核變?yōu)楝F(xiàn)在的項(xiàng)目分散考核，由原來相同的考核內(nèi)容將變?yōu)槎鄬哟味鄻踊己藘?nèi)容，并加以對(duì)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)能力、進(jìn)步程度、提高過程、小組團(tuán)隊(duì)精神等多項(xiàng)素質(zhì)能力考核做輔助，來評(píng)價(jià)學(xué)生本課程的學(xué)習(xí)成績與學(xué)習(xí)效果，以達(dá)到對(duì)學(xué)生的應(yīng)試學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)及各方面能力的一個(gè)綜合考核，從而來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和各項(xiàng)能力及素質(zhì)能力的提高。

四、結(jié)語

在UG建模的教學(xué)中，筆者根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，轉(zhuǎn)變教學(xué)思路，運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)法、項(xiàng)目教學(xué)法及小組教學(xué)法，多層次的練習(xí)、由淺入深、突出實(shí)例，使學(xué)生能夠直觀準(zhǔn)確地操作軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效果，拓展了思路，提高了應(yīng)用能力和職業(yè)素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：趙立普（1969—），女，漢族，河北衡水人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：機(jī)械制造。