基于應用能力培養的UG建模教學方法探析
「UG建模作為機電類專業的一門重要的專業課，是工程數學化設計的基本知識，它為CAM編程打下基礎，為逆向工程設計拓展空間，所以學好這門課程對于學生以后的就業來說，非常重要。那么，作為老師，如何激發他們的學習興趣，提高他們的自主學習與創新能力呢？筆者根據自己的教學經驗，提出不同的教學思路、多層次的練習及注重學生自主練習等教學方法，方便學生快速地掌握操作軟件，實現其應用能力的提高。(2023-2-25)」
關鍵詞：UG建模;自主學習;應用能力;考核項目
UG是當前使用最為廣泛的三維圖形設計軟件之一，被廣泛應用于通用機械、模具、家電、汽車及航天、醫學等領域，機械制造類專業的課程設置必須及時適應產業發展的需要，開設UG課程非常有必要的。筆者在多年的教學實踐中，通過轉變教學思路、多層次練習及多項目考核等途徑，激發學生的學習興趣，提高UG課程學習效率。
一、引導入門，轉變教學思路，與專業相關課程結合
在目前高中擴招的影響下，學生的主觀能動性差、學習的自覺性、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UG建模課程是綜合性的課程，對二維圖形的畫圖、讀圖能力、空間想象力以及CAD軟件的操作等等其他學科課程的知識要求比較高。它不同于CAD軟件，不是對圖形的簡單抄畫，更不是對軟件命令會使用那么簡單直接。所以在此課程的開端，首先要激發學生的學習興趣，給他們一個興趣和愛好，讓他們想學下去，知難而上，所以引導學生的學習興趣就是一個關鍵問題。那么如何引導學生呢？第一堂課就是一個關鍵所在。在首次課，教師給學生展示以UG軟件繪制的設備零件、日常用品（調味瓶、花瓶和手機外殼），或其他課程所學習的裝配圖如虎鉗、聯軸器等，給他們直觀的感受，使他們明白本門課程的重點及學習效果，知道自己以后也可以做到這樣，可以取得這樣的成績，并詳細地說明對其他課程的輔助及各方面的能力提高，老師的激勵和學習成果，從而來激發他們的學習興趣。
在傳統的教學模式下，以教材和教師為中心，以單向傳授知識給學生為主，而學生的實際應用能力和創新能力得不到充分的重視。所以在教學過程中，老師要改變以往教學模式，以單向傳授變為引導及學生的自我挖掘。在這樣的教學方式下，所以一定合理安排基礎知識的教學和學生操作的時間分配。以實例為主，首先老師把建模成型的零件讓學生討論零件的組成結構，有哪些形狀特征，當然這些與前導課程有關系，如倒角、圓角、槽孔等，然后大家再相互討論，相互補充，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。根據以上兩類圖形的分析，由學生自主和老師引導的方法教學，學生在腦海中已經形成了此立體結構，老師結合實例講解基礎指令（本例中所用指令學生自主發現的形狀特征）及使用注意事項，此部分時間較短，留下充足的時間讓學生自己上機操作，學習、練習和熟練掌握指令，并在其中發現問題，解決問題，從而提高他們的成就感。這段內容的學習方法多以案例教學方法為主。如右圖例子所示。以常用的結構零件和學生感興趣的物品為基礎，讓他們學習到各種基本指令的應用方法。UG建模是一門綜合實踐性較強的課程，在引導教學的前提下，要讓學生大量地上機操作，練習基本指令，并且有自己的建模思路和方法，不能單獨只是熟知一個命令，只有這樣才能脫離對老師的依賴，在課堂上建立自信，提高了能力，才能為后續的就業打下基礎。同時，對于一些設備中常用的零件，學生有一定的加工基礎知識，所以需要結合工藝進行建模形成。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，同時結合齒輪的有關參數和參數方程完成，這樣才能條理清晰，不會遺漏結構造型。
二、課上練習、自主練習和開放式作業多層疊加，培養學生的實際應用能力
上述所寫教學方法，需選擇大量有代表且知識點多的案例來進行，所以老師在組織教學內容時必須精挑細選。在此課程的教學過程中，老師可以選擇將教材作為參考資料。因為現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。如何讓學生學好，可以探索將教材作為參考資料，重新組織上課內容。UG建模課程大綱一般分為基礎模塊、實體模塊、曲線一曲面模塊、裝配體模塊及工程圖模塊，當然這些模塊根據專業不同分配課時不同。每一模塊都是項目教學方法，大項目可以分解為小的子項目，以任務驅動的教學方法來完成教學。每一項目的練習可以分為三類：課上練習、自主練習與開放式作業。教材上的內容可以作為課上練習內容。自主練習機一般為機械制圖或CAD等參考教材的平面圖作為練習資料，將平面二維圖形轉化為三維實體，同時也可以進行實體測量，繪制平面圖再完成建模，實體零件與模型對比，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點糅合在一起，從而使他們在各方面的能力達到相互促進相互提高的效果。開放式的作業是在前兩類作業后的另一項提高能力的練習考核項目，它不同于課上練習和自主練習。老師結合課程內容要求與學生專業特點來設置若干個特定題目如吊鉤、曲軸、生活用品等，保證題目在專業工作的實用性與學生選擇的開放性，學生也可以自己設計題目。根據自己的能力選擇題目，學生需要將建模過程整理成文檔形式，與其他同學分享交流，老師與其他同學對此進行分析、對比和評價，從而達到相互促進相互提高。學生也可以選擇通過數控加工和鉗工所加工的工件作為建模模型。同時學生也將UG建模和其他課程相結合，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編程完成零件的數控程序編制，同時也可以對零部件進行裝配，再進行運動模擬，檢查零件的建模過程，通過其他軟件來完成運動分析和壽命測試，等等。
三類作業由易到難、由引導到自主、由定義到開放，逐漸提高學生的學習能力，培養自己的主觀及創新能力。通過三類作業的練習，學生由被動學習轉變為自主學習，學習能力和創新能力提高，并與其他課程相關的知識點融合在一起，使他們的各方面能力得到提高。
三、考核項目多樣化，以促進學生應用能力和職業素養的提高
基于以上的教學方法，UG建模課程的考核也做了改革。由過去的理論考核轉變為現在的實踐考核，由過去集中考核變為現在的項目分散考核，由原來相同的考核內容將變為多層次多樣化考核內容，并加以對每個學生的學習效果、學習能力、進步程度、提高過程、小組團隊精神等多項素質能力考核做輔助，來評價學生本課程的學習成績與學習效果，以達到對學生的應試學習、自主學習及各方面能力的一個綜合考核，從而來提高學生的學習主動性和各項能力及素質能力的提高。
四、結語
在UG建模的教學中，筆者根據學生的學習情況，轉變教學思路，運用啟發式教學法、項目教學法及小組教學法，多層次的練習、由淺入深、突出實例，使學生能夠直觀準確地操作軟件進行學習，從而激發了他們的學習興趣，提高了學習效果，拓展了思路，提高了應用能力和職業素養，實現了良好的教學效果。
參考文獻：
[1]趙伶杰.淺談UG建模教學方法[J].職業，2013（33）.
[2]張炯，鄧麗萍.淺析UG教學法中項目教學法的應用[J].科技創新導報，2014（05）.
作者簡介：趙立普（1969—），女，漢族，河北衡水人，本科，高級工程師，研究方向：機械制造。
(D3衣)
UG是當前使用最為廣泛的三維圖形設計軟件之一，被廣泛應用于通用機械、模具、家電、汽車及航天、醫學等領域，機械制造類專業的課程設置必須及時適應產業發展的需要，開設UG課程非常有必要的。筆者在多年的教學實踐中，通過轉變教學思路、多層次練習及多項目考核等途徑，激發學生的學習興趣，提高UG課程學習效率。
一、引導入門，轉變教學思路，與專業相關課程結合
在目前高中擴招的影響下，學生的主觀能動性差、學習的自覺性、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UG建模課程是綜合性的課程，對二維圖形的畫圖、讀圖能力、空間想象力以及CAD軟件的操作等等其他學科課程的知識要求比較高。它不同于CAD軟件，不是對圖形的簡單抄畫，更不是對軟件命令會使用那么簡單直接。所以在此課程的開端，首先要激發學生的學習興趣，給他們一個興趣和愛好，讓他們想學下去，知難而上，所以引導學生的學習興趣就是一個關鍵問題。那么如何引導學生呢？第一堂課就是一個關鍵所在。在首次課，教師給學生展示以UG軟件繪制的設備零件、日常用品（調味瓶、花瓶和手機外殼），或其他課程所學習的裝配圖如虎鉗、聯軸器等，給他們直觀的感受，使他們明白本門課程的重點及學習效果，知道自己以后也可以做到這樣，可以取得這樣的成績，并詳細地說明對其他課程的輔助及各方面的能力提高，老師的激勵和學習成果，從而來激發他們的學習興趣。
在傳統的教學模式下，以教材和教師為中心，以單向傳授知識給學生為主，而學生的實際應用能力和創新能力得不到充分的重視。所以在教學過程中，老師要改變以往教學模式，以單向傳授變為引導及學生的自我挖掘。在這樣的教學方式下，所以一定合理安排基礎知識的教學和學生操作的時間分配。以實例為主，首先老師把建模成型的零件讓學生討論零件的組成結構，有哪些形狀特征，當然這些與前導課程有關系，如倒角、圓角、槽孔等，然后大家再相互討論，相互補充，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。根據以上兩類圖形的分析，由學生自主和老師引導的方法教學，學生在腦海中已經形成了此立體結構，老師結合實例講解基礎指令（本例中所用指令學生自主發現的形狀特征）及使用注意事項，此部分時間較短，留下充足的時間讓學生自己上機操作，學習、練習和熟練掌握指令，并在其中發現問題，解決問題，從而提高他們的成就感。這段內容的學習方法多以案例教學方法為主。如右圖例子所示。以常用的結構零件和學生感興趣的物品為基礎，讓他們學習到各種基本指令的應用方法。UG建模是一門綜合實踐性較強的課程，在引導教學的前提下，要讓學生大量地上機操作，練習基本指令，并且有自己的建模思路和方法，不能單獨只是熟知一個命令，只有這樣才能脫離對老師的依賴，在課堂上建立自信，提高了能力，才能為后續的就業打下基礎。同時，對于一些設備中常用的零件，學生有一定的加工基礎知識，所以需要結合工藝進行建模形成。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，同時結合齒輪的有關參數和參數方程完成，這樣才能條理清晰，不會遺漏結構造型。
二、課上練習、自主練習和開放式作業多層疊加，培養學生的實際應用能力
上述所寫教學方法，需選擇大量有代表且知識點多的案例來進行，所以老師在組織教學內容時必須精挑細選。在此課程的教學過程中，老師可以選擇將教材作為參考資料。因為現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。如何讓學生學好，可以探索將教材作為參考資料，重新組織上課內容。UG建模課程大綱一般分為基礎模塊、實體模塊、曲線一曲面模塊、裝配體模塊及工程圖模塊，當然這些模塊根據專業不同分配課時不同。每一模塊都是項目教學方法，大項目可以分解為小的子項目，以任務驅動的教學方法來完成教學。每一項目的練習可以分為三類：課上練習、自主練習與開放式作業。教材上的內容可以作為課上練習內容。自主練習機一般為機械制圖或CAD等參考教材的平面圖作為練習資料，將平面二維圖形轉化為三維實體，同時也可以進行實體測量，繪制平面圖再完成建模，實體零件與模型對比，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點糅合在一起，從而使他們在各方面的能力達到相互促進相互提高的效果。開放式的作業是在前兩類作業后的另一項提高能力的練習考核項目，它不同于課上練習和自主練習。老師結合課程內容要求與學生專業特點來設置若干個特定題目如吊鉤、曲軸、生活用品等，保證題目在專業工作的實用性與學生選擇的開放性，學生也可以自己設計題目。根據自己的能力選擇題目，學生需要將建模過程整理成文檔形式，與其他同學分享交流，老師與其他同學對此進行分析、對比和評價，從而達到相互促進相互提高。學生也可以選擇通過數控加工和鉗工所加工的工件作為建模模型。同時學生也將UG建模和其他課程相結合，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編程完成零件的數控程序編制，同時也可以對零部件進行裝配，再進行運動模擬，檢查零件的建模過程，通過其他軟件來完成運動分析和壽命測試，等等。
三類作業由易到難、由引導到自主、由定義到開放，逐漸提高學生的學習能力，培養自己的主觀及創新能力。通過三類作業的練習，學生由被動學習轉變為自主學習，學習能力和創新能力提高，并與其他課程相關的知識點融合在一起，使他們的各方面能力得到提高。
三、考核項目多樣化，以促進學生應用能力和職業素養的提高
基于以上的教學方法，UG建模課程的考核也做了改革。由過去的理論考核轉變為現在的實踐考核，由過去集中考核變為現在的項目分散考核，由原來相同的考核內容將變為多層次多樣化考核內容，并加以對每個學生的學習效果、學習能力、進步程度、提高過程、小組團隊精神等多項素質能力考核做輔助，來評價學生本課程的學習成績與學習效果，以達到對學生的應試學習、自主學習及各方面能力的一個綜合考核，從而來提高學生的學習主動性和各項能力及素質能力的提高。
四、結語
在UG建模的教學中，筆者根據學生的學習情況，轉變教學思路，運用啟發式教學法、項目教學法及小組教學法，多層次的練習、由淺入深、突出實例，使學生能夠直觀準確地操作軟件進行學習，從而激發了他們的學習興趣，提高了學習效果，拓展了思路，提高了應用能力和職業素養，實現了良好的教學效果。
參考文獻：
[1]趙伶杰.淺談UG建模教學方法[J].職業，2013（33）.
[2]張炯，鄧麗萍.淺析UG教學法中項目教學法的應用[J].科技創新導報，2014（05）.
作者簡介：趙立普（1969—），女，漢族，河北衡水人，本科，高級工程師，研究方向：機械制造。
(D3衣)