UGNX三维造型设计课程教学探索

摘要：《UGNX三维造型设计》是我校机械类专业开设的一门专业核心课程，在工学结合、“互联网+”背景下，该课程要求学生通过使用UG三维造型设计软件进行零件建模、产品装配以及完成工程制图，具备工业产品数字化设计的基本能力。该文基于案例教学法从教学模式的建立到教学实施，通过教学评价探讨课程的教学效果，实践表明：该教学模式能更好地突出课堂教学效率，激发学生的三维建模兴趣，培养自主学习，提高创新思维能力。

关键词：案例教学法；UG软件；三维造型设计；课程教学

1引言

当今网络信息快速发展，计算机辅助设计（CAD）技术[1]已成为必不可少的核心技术之一。机械制造企业非常重视三维CAD技术的应用，为推进校企合作、工学结合[2]人才培养模式的改革，各高职院校机械类专业相继开设“三维造型设计”课程，并设有相关的学生职业技能大赛赛项。尽管如此，目前高职教育的质量、规模还不能很好地适应社会发展的需要，部分高职院校毕业生不能很好地满足工作岗位对相关技能人才的需求。高职学生普遍存在理论知识体系不饱满、自主学习能力差、理实一体化薄弱的特点，而《UGNX三维造型设计》课程要求学生将工学思维与文学审美结合融入机械零件的设计中，对教学提出了更高的要求。因此，开展相应的教学研究势在必行。为促使学生迅速适应职业岗位，笔者以就业为导向[2]，于2019年秋季学期开始，将“互联网+”思维融入课堂教学，应用功能强大的三维造型软件，研究案例教学法[1-3]在“三维造型设计”课程中的应用，探索高教改革下高职课堂教学的新模式，充分体现“案例导向、任务驱动”的教学理念[4]，促使学生能主动学习，增强三维机械零件设计技能，全面提升造型审美和解决问题的能力。

2教学模式

案例教学法是一种通过独特的案例形式，引导学生“做中学、学中思、思中练”的教学方法，注重问题的求解过程，有助于启发学生对特殊情景的思考，培养和发展学生主动参与到课堂讨论。高职教育中，《UGNX三维造型设计》课程是机械类专业学生掌握的一门专业技能型课程，重在培养学生灵活运用UG软件实现零件产品三维造型设计的能力，具备一定的岗位技能。笔者围绕UGNX12.0的“零件建模”“产品装配”和“工程制图”3个基本模块以及“GB标准定制”“GC工具箱”等功能，以企业产品工程设计为背景，教学情景为单元，学习任务为驱动，造型案例学习和操作应用为主体，研究案例教学法在教学中的实施效果。课堂教学教法上：讲练结合、案例演示、理实一体，教师对半分配课时，1/2课时由授课者讲解理论及演示案例，1/2课时由学习者实操训练、内化知识。期末考核评估[5]由考勤+考评+考试3部分组成，平时的课堂考勤占比10%；对于考评，教师对学生自主完成的训练案例进行评分，占比40%；对于考试，采用机房上机实操改革考试方式，占比50%。

3教学实施

在教学模式的指导下，启动案例教学法实施教学内容。案例教学最突出的特点是情景案例的运用，《UGNX三维造型设计》教学案例是根据企业产品开发设计要求和UG软件的功能特点来设计的。

3.1选择案例

根据教学目标和高职学生的认知规律，遵从由简至繁、由浅入深、由易到难、由基础到高级逐步过渡的原则，设计适用的教学案例素材提高教学质量。课程安排的部分情景教学案例及考核的知识技能分布如表1所示，包括示教案例和训练案例。

3.2实施案例

我校实验实训条件优越，建有三维造型设计实训基地，给教学研究提供便利的实施环境。为验证案例教学法的实施效果，以我校机电一体化19030班、19031班、19032班为教学对象，从任务的布置到任务的分析，再到任务的完成，引导学生开展个性化学习。课中教师演示讲授表1中所示的示教案例，学生模仿完成后再自主练习完成训练案例，示教案例和训练案例具有相似性，实施过程中学生不仅可以举一反三、巩固考核的知识点及造型命令，还可以训练三维造型设计的思维模式。案例实施中的几点创新：（1）机房装有极域课堂管理软件，连接教师端和学生端，教师对教室内的计算机进行控制，便于实现教师端电脑屏幕的投屏、案例素材的共享，学生作业的提交，学生动态的监控等；（2）学生遇到命令操作上的疑惑，可进入优慕课平台[4][6]观看教师已上传的讲解视频，捷径高效地解决问题；（3）允许学生之间相互讨论交流，形成临时的课堂互帮互助小组，培养组内成员的团队协作精神；（4）教师在课堂中因材施教，时刻关注学生的学习状态，针对学生的不同问题个性指导，将普遍存在的共性问题提出来专门讲解；（5）课堂结合案例的讲解，引入课程思政，引导学生在造型设计中精益求精，培养学生的造型审美、缜密的设计思维和严谨的工作态度，面对困难能迎难而上；（6）教师现场打分评估学生要提交的课堂作业，作为平时成绩的一部分，让学生有一种你追我赶的紧迫感。最后统一讲评并总结作业中出现的共性问题。

3.3实施评价

随机调查一体化19030、19031、19032班的学生，案例教学法实施之后颇具绩效。从整个教学过程来看，由于每次的课堂评分占期末考核的2/5，学生普遍反映这会调动大家参与课堂的积极性，每节课紧张又充实，拥有知识的获得感；从学生的课堂训练来看，课堂效率有所提高，作业完成速度有提升，学生由被监督学习变为主动学习，课堂作业的质量提升了6个百分点；从期末考核成绩来看，不及格率降低了近10个百分点。

4教学特色

从课堂与学生的关系出发，笔者通过设计教学模式和实施教学内容，归纳出以下几点教学特色：

4.1满足教学需要

设计的每个教学案例，都使用“学习目标—理论指导—任务实践（示教案例到训练案例）—课堂考核—任务总结”的教学组织。（1）学习目标：课堂中强调要了解的UG绘图命令和掌握的实际应用技能，使学生明确本节课的学习目标。（2）理论指导：讲解本节课的基础知识和要掌握的软件技能，根据造型命令的难易程度选用不同的讲解方式。例如，对于较抽象难理解的命令，用小例子的方式演示讲解，化抽象为具体。（3）任务实践：是课堂的核心内容，以学生为主体，列举多个案例，让学生在实践练习中内化知识点，学会应用软件功能。例如设计的示教案例和训练案例，就是很好的课堂练习素材。（4）课堂考核：教师通过随堂打分，考核学生对本节课堂知识的掌握情况，一对一指导学生解决出现的个性问题，最后列出共性问题清单，再次强化理解。（5）任务总结：回顾课堂内容，列出案例学习过程中需要注意的重点和难点，关注本节需要掌握的新知识。

4.2满足就业需要

在每个任务中，精心挑选与实际应用紧密相关的知识点和教学案例，从而让学生在完成应用案例后掌握到对应的专业技能，为从业上岗奠定基础。

4.3增强学生兴趣

设计学习案例的难易程度，遵从由简至繁、由浅入深、由易到难、由基础到高级逐步过渡的原则，教师在一定时间内完成理论指导，给学生腾出动手操作的时间，从而增强学生的动手能力和学习兴趣，让学生能轻松学习掌握相关技能。

5结束语

《UGNX三维造型设计》课程教学研究表明，案例教学法适用于UG软件和三维机械零件设计的学习。基于案例教学法的教学模式将UG软件的操作命令和课程理论知识融入情景案例，引入课堂训练，充分发挥教师的引领作用，激发学生自主学习的兴趣，使学生的思维模式得到系统的训练，从而提高软件的操作能力和知识的综合运用能力。案例教学法注重具体案例的操作应用，实施过程灵活多变，有助于开启学生的散发性和创造性思维，教学中根据高职学生的特点选用典型的案例素材，更能满足现代高职教育的教学要求。

参考文献：

[1]戴晓琴.基于模块化案例教学的《UG三维造型设计及制图》课程内容设计[J].教育教学论坛,2018(3):181-182.

[2]张文健,纪红.基于企业需求的高职专业课程校本化重构—以《CAD/CAM技术（UG）》课程为例[J].南方农机,2020,51(9):159-160.

[3]许冬梅.Pro/E三维造型设计案例教学法[J].装备制造技术,2010(4):190-192.

[4]慕光宇,潘澜澜,蔡卫国,等.以学生为中心的“三维实体建模与设计”课程教学改革与实践[J].黑龙江科学,2020,11(17):10-11,15.

[5]张培艳,李翠超,黄蓓蕾,等.三维建模实践课程的教学和考核评估模式改革探索[J].实验室研究与探索,2020,39(10):195-197,207.

[6]史诺,刘琼,TranVanCuong.《三维机械设计》教学优化与实践研究[J].轻工科技,2015,31(10):153-154,172.

作者：汪雨蓉 单位：杨凌职业技术学院