淺談UG在機械制圖教學中的應用

一、高職機械制圖教學現狀分析

機械制圖是高職高專一門很重要的專業基礎課，該課程內容多、難度大、實踐性強，教學的關鍵在于學生空間能力的培養。傳統的教學模式，一般是以課堂講授為主，再配以掛圖、教具、模型以及多媒體等教學輔助手段，向學生講解繪圖原理和方法。這種教學模式存在的弊病較多，首先教具制作困難，且類型少，對于復雜的零件，尤其是裝配體，實物模型很難展示其內部結構，不能滿足教學的要求；其次教具的攜帶不方便，使用和維護麻煩；再有就是學生的空間思維能力的培養困難，不能充分調動學生學習的積極性和創造性，教學效果不夠理想。

二、機械制圖教學引入UG三維建模的可行性分析

Unigraphics，簡稱UG，是美國EDS公司推出的功能強大、集CAD／CAE／CAM 于一體的三維設計軟件。利用此軟件不僅可以進行三維造型設計（CAD）、裝配、制造加工（CAM）、鈑金設計、機構運動分析，還可以進行數控模擬加工、由三維圖形直接生成二維工程圖樣。它不僅造型功能強大，其他功能更是無與倫比，是全球應用最廣泛、最優秀的軟件之一。把三維造型設計技術引入《機械制圖》教學中，不僅可以加強學生對三維形體的想象、分析，還可以培養學生創造思維能力，對于內部結構復雜的零件，尤其是裝配體，實物模型不可能展示其內部結構，而利用UG 三維模型，則可以根據需要，靈活地進行剖切，顯示零件的內部結構。對于裝配體我們還能生成爆炸圖，還可以進行運動仿真，直觀地展示裝配體中各零件之間的裝配關系，方便學生觀察與分析裝配體的工作原理，使原來枯燥的教學內容變得生動有趣，大大地縮短了學生感知、認知的過程。因此，要想在教學過程中加強直觀性，增加趣味性，調動學生學習的積極性，在有限的學時內，合理、有效地優化課堂教學內容，培養學生繪圖和讀圖的綜合能力，就需要在教學方式上進行改進和創新。我們認為在傳統教學的基礎上，利用UG 軟件增加三維建模是行之有效的教學方法。

三、UG三維建模與傳統機械制圖教學內容的結合

首先，在教學內容上進行優化改革，構建適用為主、夠用為度的知識體系，教師應根據專業培養目標，選擇合適的教學內容。教學內容的選擇應遵循適用為主，夠用為度的原則。現行的《機械制圖》教材偏重畫法幾何部分，在點、線、面、截交線、相貫以及軸側圖的畫法等部分用了大量的篇幅，而這部分內容往往學生感覺比較枯燥，教師在教學時花費大量的時間精力去講授這些內容，學生還是難以理解和掌握。對于高職學生，制圖教學的最終目的是零件圖和裝配圖的繪制與識讀，因此我們在教學時可以抓住零件圖和裝配圖的繪制與識讀為主線，在完成制圖基礎教學的基礎上由基本體入手—組合體—零件圖—裝配圖，在教學過程中再通過三維建模，用體來簡單講解點、線、面、截交線、相貫線的相關知識，這樣學生易懂也不會感覺枯燥，還可以節省大量的時間。例如：圓柱與圓錐的相貫線，用UG 進行教學時，只需正確畫出圓錐和圓柱的三維圖，截交線和相貫線自動產生(如圖1所示)大大增強了直觀性。通過旋轉還可以從不同的角度觀察到形體的形狀及表面交線，通俗易懂，教學效果較為理想。

其次，在教學方法上進行改革，利用UG軟件在教學中增加三維建模的內容，提高學生學習的積極性和創造思維能力在完成基本體教學后，教會學生運用拉伸、旋轉、掃掠等操作對基本體進行三維建模，讓學生通過自己創建體，進一步了解視圖與立體的關系。這種教學的結果讓學生對本門課程的學習產生了濃厚的興趣，學生的空間立體概念很快就建立起來。教學時由于是從三維入手去學習立體，更加符合認知規律，增強了學生的空間想象能力，使原來難以理解的截交、相貫等問題變得很直觀。同時，利用UG 三維軟件與工程制圖中裝配圖的內容相結合。在虛擬裝配過程中，讓學生充分了解裝配體的工作原理、裝配關系、連接方式以及傳動路線等，既突出了裝配圖的原理，又呈現了裝配體的整個裝配過程。在教學過程中既強調了對知識的理解，又突出了對所學知識的運用。這一切都是傳統教學所無法比擬的，圖2為平口鉗總裝配模型圖。通過三維建模的學習和應用，讓學生充分理解三維立體與二維投影的相互關系，使學生的創新思維能力有了較大提高。

最后，在考試內容和考試方式進行改革，最大限度地挖掘學生的潛能由于教學過程中采用了三維實體教學，傳統的考核方法已經不能適應教學改革的要求，必須在考試內容和考試方式進行改革。

一是注重學生的平時成績的考核，平時成績的考核占期末總成績的20％，平時成績可以根據學生作業、隨堂考查和上機情況及出勤等來綜合評定。

二是期末考試采取筆試和上機考試兩種方式，占期末總評成績的70％，筆試主要考核學生對制圖知識的掌握情況，上機則主要是考核學生對三維建模的掌握情況。

三是增加設計性作業，機械制圖是一門實踐性很強的綜合設計性課程，設計性作業內容的配置要有利于創新精神和實踐能力的培養。在課程結束前布置一次大作業。老師將作業的要求，編寫成作業指導說明書發給學生。學生再根據老師的要求，獨立地完成設計作業，并打印出圖上交。設計大作業可占期末總評成績的10％，把前邊三項的考核作為學生該門課的綜合成績。

四、教學效果比較分析

在2008年秋季學期招收的兩個機電班中，我們在機電1班采用了傳統的教學方法，在機電2班引入了UG與傳統教學相結合的教學方法，對以上采用不同教學方式下兩個班級的學生期末考試成績進行綜合分析，得到如表1所示的結果。通過比較發現，引入UG的教學班級期末考試成績明顯優于傳統教學班。由此可見，引入UG的教學大大改善教學效果。

五、結束語

在機械制圖的教學中引入UG軟件，以體為教學切入點，能讓學生全方位觀察零件以及零件的內部結構中。這種教學方法不僅節省了購買模型、掛圖的投入，而且有助于學生空間能力的培養和創新思維能力的提高，符合現代人才培養模式的要求。雖然利用UG軟件進行機械制圖的教學改革還處在探索階段，但是這種教學方法必然是今后機械制圖教學的趨勢和方向，教師要及時更新知識，掌握實體設計技術，在今后的教學中不斷地探索和研究，力求取得最佳的教學效果。

（作者單位：湖南化工職業技術學院）