UG 軟件在《工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中的應(yīng)用與研究

汪雨蓉

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院，陜西 楊凌 712100）

隨著現(xiàn)代教育的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件在高等院校的教學(xué)中扮演著不可或缺的角色。選用一款合適的三維造型軟件，對提高工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)課程的教學(xué)質(zhì)量，豐富學(xué)生的知識(shí)體系至關(guān)重要。UG 軟件提供了模塊化的用戶界面[1-3]，CAD 部分的設(shè)計(jì)模塊有特征建模和參數(shù)化建模的特點(diǎn)[3]，其內(nèi)部相互關(guān)聯(lián)、同步更新，可實(shí)現(xiàn)三維零件建模、裝配建模、工程制圖等功能；可視化模塊提供零件的屬性配置，生動(dòng)形象地表達(dá)產(chǎn)品外觀，幫助學(xué)習(xí)者加深理解并鞏固課程知識(shí)。

學(xué)生通過UG 軟件三維造型，可以提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)表達(dá)能力、空間想象能力和自主創(chuàng)新能力。但高職類學(xué)生理論知識(shí)體系和學(xué)習(xí)能力較弱，導(dǎo)致課程的教學(xué)效果不夠突出，這就要求教師不斷創(chuàng)新挑戰(zhàn)新的教學(xué)模式，跳出傳統(tǒng)教學(xué)的束縛圈。

1 工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)課程的定位

（1）課程在專業(yè)培養(yǎng)中的作用。《工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)》課程是一門高職類機(jī)械制造與自動(dòng)化、機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)二年級(jí)開設(shè)的專業(yè)核心課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生對典型工業(yè)產(chǎn)品零件的建模能力，是相關(guān)就業(yè)崗位必備的職業(yè)技能基礎(chǔ)。本課程要求學(xué)生綜合運(yùn)用已有專業(yè)理論知識(shí)，通過訓(xùn)練具備工業(yè)產(chǎn)品造型分析和設(shè)計(jì)能力、三維CAD 軟件應(yīng)用能力，掌握三維零件造型的通用方法，培養(yǎng)同學(xué)之間共同完成項(xiàng)目任務(wù)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，為后續(xù)專業(yè)課程、崗前綜合實(shí)訓(xùn)、各類職業(yè)技能大賽，以及從崗就業(yè)作鋪墊，提升學(xué)生的綜合能力。

（2）課程的設(shè)計(jì)思路。響應(yīng)高職改革教育人才培養(yǎng)模式[4-5]，課程以就業(yè)為向?qū)АW(xué)生為主體，開展“教中學(xué)、學(xué)中做、做中練、練中學(xué)”的教學(xué)理念，設(shè)計(jì)不同類別的建模項(xiàng)目為學(xué)習(xí)情景完成教學(xué)活動(dòng)。課程基于當(dāng)下流行的UG 建模軟件，將項(xiàng)目任務(wù)同基礎(chǔ)理論、技能工具、設(shè)計(jì)思路等結(jié)合起來，重在學(xué)生產(chǎn)品造型、零件建模的能力培養(yǎng)，增強(qiáng)專業(yè)技能。

2 UG 軟件在該課程中的應(yīng)用

UG 是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）集于一體的三維數(shù)字化軟件，能夠在數(shù)字化環(huán)境中高效直觀地建立并捕捉3D 產(chǎn)品信息，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、模具、通用機(jī)械等制造行業(yè)。實(shí)際使用中，CAD 部分主要用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，包括建模、裝配、制圖等應(yīng)用模塊，建模模塊提供了參數(shù)化草圖工具、曲線工具、實(shí)體建模、特征建模、曲面建模等造型命令。

舉例說明UG 軟件“建模”模塊的功能。任務(wù)要求完成如圖1 所示短銷零件工程圖的三維造型。分析零件結(jié)構(gòu)，可用以下3 種方法完成短銷主體部分的建模。

圖1 短銷零件工程圖

方法1：如圖2 所示，用“拉伸”特征，在繪圖區(qū)域選擇一個(gè)基準(zhǔn)平面做草圖（16 直徑的圓），沿基準(zhǔn)平面的法向拉伸50 的距離。

圖2 拉伸特征建模效果

方法2：如圖3 所示，用“旋轉(zhuǎn)”特征，在繪圖區(qū)域選擇一個(gè)基準(zhǔn)平面做草圖（中心線一側(cè)的封閉截面），繞中心線旋轉(zhuǎn)360 度。

圖3 旋轉(zhuǎn)特征建模效果

方法3：如圖4 所示，用“圓柱”特征，選擇一個(gè)基準(zhǔn)平面做直徑16 高50 的圓柱。

圖4 圓柱特征建模效果

以上介紹的不同造型方法，簡單說明了UG 軟件基于草圖、特征和參數(shù)化建模的功能，初學(xué)者可根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)造型的思路，靈活使用UG 命令完成建模。

3 工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)課程的現(xiàn)狀

在高職院校教改的背景下，《工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)模式正處于從傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)楦镄陆虒W(xué)的過渡階段，從課程和學(xué)生的角度出發(fā)，主要存在以下兩大矛盾。

（1）教學(xué)要求與學(xué)生主體之間的矛盾。一方面，課程涉及典型產(chǎn)品零件的造型設(shè)計(jì)，要求學(xué)生具備機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)和計(jì)算機(jī)使用能力，通過過程學(xué)習(xí)熟悉零件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、造型、工藝、加工制造等技術(shù)，理解三維零件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路和方法，掌握造型軟件的使用。另一方面，高職學(xué)生普遍存在自主學(xué)習(xí)能力低下、基礎(chǔ)理論知識(shí)薄弱、學(xué)習(xí)興趣匱乏等弱點(diǎn)，這些自身?xiàng)l件限制了課程的有效推進(jìn)。

（2）課程學(xué)時(shí)與學(xué)生主體之間的矛盾。課程內(nèi)容豐富，實(shí)踐性強(qiáng)，需要學(xué)生不斷練習(xí)掌握技能，要求老師講授的同時(shí)不能忽視學(xué)生上機(jī)動(dòng)手訓(xùn)練。而實(shí)際教學(xué)中課程學(xué)時(shí)有限，學(xué)生實(shí)操練習(xí)時(shí)間隨之縮減，容易出現(xiàn)對現(xiàn)階段任務(wù)剛有認(rèn)知但不熟練的情況下，又要進(jìn)入下一階段的任務(wù)學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生邊學(xué)邊忘，很難有效地掌握相關(guān)技能。

為有效解決課程和學(xué)生之間的相互矛盾，探索適用于該課程的教學(xué)模式勢在必行[6]。

4 探索工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)課程的教學(xué)模式

計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的一大標(biāo)志，也是推進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的主要手段，所以根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)及高職學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，有必要將UG 軟件的應(yīng)用貫穿其中，由簡單到復(fù)雜、單一到綜合設(shè)計(jì)課程的教學(xué)任務(wù)，以這種教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生的三維建模思維和自主學(xué)習(xí)能力。

（1）結(jié)合UG 軟件的數(shù)字化功能。UG 軟件是現(xiàn)代化的教學(xué)應(yīng)用工具，提供的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)功能在同類型軟件中具有共通性，有助于學(xué)生觸類旁通。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生熟練并靈活運(yùn)用UG 軟件的各個(gè)命令或工具，掌握零件建模到產(chǎn)品裝配，再到導(dǎo)出工程圖的整個(gè)過程，為后續(xù)的制造課程學(xué)習(xí)、職業(yè)技能大賽、以及專業(yè)知識(shí)體系的完善奠定基礎(chǔ)。

（2）運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。教學(xué)中的學(xué)習(xí)任務(wù)分為案例任務(wù)和訓(xùn)練任務(wù)，案例任務(wù)由教師講解關(guān)聯(lián)知識(shí)并操作演示，學(xué)生模仿完成；訓(xùn)練任務(wù)由教師指導(dǎo)，學(xué)生自主完成，所以每次教學(xué)中一半學(xué)時(shí)安排為教師講授，另一半安排為學(xué)生練習(xí)。與滿堂灌的傳統(tǒng)教學(xué)模式相較而言，該教學(xué)模式形成了以學(xué)生為主體的教與學(xué)情景，有助于提高學(xué)生的課堂參與度和自主動(dòng)手操作能力。

（3）融入互聯(lián)網(wǎng)+思維。學(xué)生的每個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，由教師在課前錄制教學(xué)視頻，提前上傳至線上教學(xué)平臺(tái)（比如優(yōu)慕課[6]），可以課前預(yù)習(xí)課中練習(xí)課后復(fù)習(xí)，便于學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率和興趣。

5 結(jié)語

打破傳統(tǒng)教學(xué)理念，教育改革時(shí)代產(chǎn)生了各具特色的教學(xué)模式，文章將UG 軟件的應(yīng)用融入工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)課程中，探索適用于高職類工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)課程的現(xiàn)代教學(xué)模式。作者提出運(yùn)用UG軟件的數(shù)字化功能，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法中融入互聯(lián)網(wǎng)+思想，其中教師發(fā)揮輔助引導(dǎo)作用，學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，提高了課堂的教學(xué)效率。UG 三維造型軟件的應(yīng)用不僅豐富了工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容，也豐富了課程的教學(xué)模式，提高了學(xué)生的綜合技能。