本科機械CAD三維造型課程改革實踐

摘 要： 針對機械CAD三維造型中大部分學生自主學習動力的不足，針對學生的構成特點和興趣愛好，有針對性地選擇學生感興趣的教學內容和教學實例，以目標驅動的方式，激發了學生自主學習的興趣，教學效果得到了提升。

關鍵詞： UG軟件；三維造型；興趣激發

一、 引言

三維造型是機械類本科生必備的基礎技能之一，它的掌握程度直接影響著后續的課程設計、畢業設計等環節，是CAD/CAM技術的基礎。為了響應國家關于培養復合型人才的號召，當前本科大機械類課程都面臨著課時不斷壓縮的窘境，機械CAD課程的課時也不斷被壓縮。江蘇大學機械學院開設的機械CAD（UG建模）課程由2011—2012學年的45學時逐漸減少到2017—2018學年的30學時，而教學質量要求并沒有降低，這就需要教師對當前課程的授課方式進行改革。

二、 UG三維造型軟件課程教學中存在的問題

筆者曾嘗試對UG的課堂教學進行了改革，采用“邊學邊練”的方式，較好的提升了教學效果。然而，筆者發現很多學生對這門課程的重要性認識還不夠。像UG這樣的大型CAD/CAM平臺軟件，界面復雜，命令操作難度大，課堂上的短暫上機操作，根本無法滿足教學質量要求，需要學生投入大量的課余時間進行練習，如果學生不感興趣，則課后不會投入必要的時間去練習，而不及時投入時間練習的后果就是無法熟練掌握基本命令的操作。例如：草圖繪制中幾何約束的命令在哪里，常用的幾何約束如何操作等等，這些不熟練會直接導致教師上課教學的障礙，嚴重降低“邊學邊練”的教學效果。由于UG軟件的學習是循序漸進的過程，前面內容的學習效果決定了后續學習的質量，因此，部分學生無法跟上課程進度，導致學生完全失去學習興趣，最后無法達到學習效果。常規的教學內容，三維造型實例都是機械類的常用零件，雖然對大部分學生來說，繪制這些零件并不會產生排斥情緒，但也不會產生多么濃厚的興趣，大都是一種畫完就行的心理，缺乏主動練習的動力，課后練習的時間就無法得到保證，勢必在很大程度上影響學生掌握基礎命令的熟練程度，從而降低教學效果。因此，筆者基于激發學生的學習興趣，對授課內容進行了改革。

三、 UG三維造型軟件課程教學內容的改革

通過目標激勵法，來調動學生的學習熱情，激發學生的學習興趣，對課程內容的改革主要分為兩個方面，一是首節課授課內容的改變；二是授課過程中綜合實例的改變。

（一） 首節課授課內容的改變

首節課的授課內容通常為緒論，這部分主要介紹軟件的功能，結合具體的機械零部件，來講述課程需要達到的教學目標，然而，實際的課堂教學效果一般，大部分學生僅僅是當成一個任務來完成，首節課能否調動學生的學習熱情對課程的教學質量起著很關鍵的作用。筆者授課的班級主要是機械設計、機械制造以及機械電子等專業，這些專業以男生為主，通常一個班30個學生，有24～25個男生。機械類女生的學習通常都比較認真，因此，激發絕大部分男生的學習興趣就成為了重點。男生中有很多軍事迷、游戲迷，對一些軍事裝備例如國產航母、J20戰斗機，以及游戲中一些人物的古代武器裝備等都很感興趣，抓住這部分學生的心理，在緒論中，以PPT的方式展示一些關于學生感興趣的模型（如圖1所示），并告知學生，通過認真學習，所有的這些裝備，在本課程結束后，都可以用UG來建模，通過展示這些模型，明顯感覺到學生的情緒被調度起來了。以J20戰斗機為例，講解了UG的建模過程，飛機由機體、發動機、機翼等部分組成，結合UG的建模特點，整個飛機就是一個總裝配，而機體、發動機、機翼等就是UG中的子裝配，子裝配由很多零部件構成，也就是UG中的三維建模，三維建模由不同的特征來實現，而特征的創建離不開三維草圖的學習。

（二） 授課過程中綜合實例的改變

授課過程中也采用目標激勵的方式，在學習每一部分內容之前，先展示通過該部分學習之后可以完成的具體實例。通過實例講解相關的知識點，以圖2中寶劍的繪制為例，劍柄部分可以通過“拉伸”命令來完成，也可以通過“旋轉”來完成，并講解“拉伸”命令和“旋轉”命令的相關知識點，劍身分為兩部分，可以通過“拉伸”命令和曲面組合而成，并講解相應命令的知識點；圖2中黑武士頭盔的創建，涉及由曲面到實體的創建，頭盔由曲面增厚獲得，還涉及光照和渲染，都可以結合在實例的講解中。

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（三） 教學效果

通過上述課堂內容的改革，大部分學生課堂教學的專注度明顯有了較大提升，學生由以往的被動學習變成了主動學習，希望熟練掌握課程內容的意愿得到了大幅度提升。課程結束后學生考試成績優良率由2015—2016學年的27%提升到了2016—2017學年的48%，教學效果良好。

四、 結語

根據大機械類本科生學生的構成特點，在三維機械CAD造型的教學過程中，有針對性地選擇教學內容，對課堂教學進行改革，在很大程度上激發了學生的學習興趣，提高了學生自主學習的積極性，從而改善了教學效果。

參考文獻：

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[3]王蘭.高職機械CAD/CAM課程改革實踐[J].中小企業管理與科技，2011：11.

作者簡介：

戴峰澤，江蘇省鎮江市，江蘇大學機械工程學院。endprint