基于应用能力培养的UG建模教学方法探析

摘要：UG建模作为机电类专业的一门重要的专业课，是工程数学化设计的基本知识，它为CAM编程打下基础，为逆向工程设计拓展空间，所以学好这门课程对于学生以后的就业来说，非常重要。那么，作为老师，如何激发他们的学习兴趣，提高他们的自主学习与创新能力呢？笔者根据自己的教学经验，提出不同的教学思路、多层次的练习及注重学生自主练习等教学方法，方便学生快速地掌握操作软件，实现其应用能力的提高。

关键词：UG建模;自主学习;应用能力;考核项目

UG是当前使用最为广泛的三维图形设计软件之一，被广泛应用于通用机械、模具、家电、汽车及航天、医学等领域，机械制造类专业的课程设置必须及时适应产业发展的需要，开设UG课程非常有必要的。笔者在多年的教学实践中，通过转变教学思路、多层次练习及多项目考核等途径，激发学生的学习兴趣，提高UG课程学习效率。

一、引导入门，转变教学思路，与专业相关课程结合

在目前高中扩招的影响下，学生的主观能动性差、学习的自觉性、耐力和毅力比较差，思考问题的思路也比较狭隘或者根本没有思路。同时UG建模课程是综合性的课程，对二维图形的画图、读图能力、空间想象力以及CAD软件的操作等等其他学科课程的知识要求比较高。它不同于CAD软件，不是对图形的简单抄画，更不是对软件命令会使用那么简单直接。所以在此课程的开端，首先要激发学生的学习兴趣，给他们一个兴趣和爱好，让他们想学下去，知难而上，所以引导学生的学习兴趣就是一个关键问题。那么如何引导学生呢？第一堂课就是一个关键所在。在首次课，教师给学生展示以UG软件绘制的设备零件、日常用品（调味瓶、花瓶和手机外壳），或其他课程所学习的装配图如虎钳、联轴器等，给他们直观的感受，使他们明白本门课程的重点及学习效果，知道自己以后也可以做到这样，可以取得这样的成绩，并详细地说明对其他课程的辅助及各方面的能力提高，老师的激励和学习成果，从而来激发他们的学习兴趣。

在传统的教学模式下，以教材和教师为中心，以单向传授知识给学生为主，而学生的实际应用能力和创新能力得不到充分的重视。所以在教学过程中，老师要改变以往教学模式，以单向传授变为引导及学生的自我挖掘。在这样的教学方式下，所以一定合理安排基础知识的教学和学生操作的时间分配。以实例为主，首先老师把建模成型的零件让学生讨论零件的组成结构，有哪些形状特征，当然这些与前导课程有关系，如倒角、圆角、槽孔等，然后大家再相互讨论，相互补充，提出自己的想法和建议，然后由老师给大家分析讲解二维图形，其中刚才大家讨论的各组成部分的定型尺寸及各部分之间的定位尺寸。根据以上两类图形的分析，由学生自主和老师引导的方法教学，学生在脑海中已经形成了此立体结构，老师结合实例讲解基础指令（本例中所用指令学生自主发现的形状特征）及使用注意事项，此部分时间较短，留下充足的时间让学生自己上机操作，学习、练习和熟练掌握指令，并在其中发现问题，解决问题，从而提高他们的成就感。这段内容的学习方法多以案例教学方法为主。如右图例子所示。以常用的结构零件和学生感兴趣的物品为基础，让他们学习到各种基本指令的应用方法。UG建模是一门综合实践性较强的课程，在引导教学的前提下，要让学生大量地上机操作，练习基本指令，并且有自己的建模思路和方法，不能单独只是熟知一个命令，只有这样才能脱离对老师的依赖，在课堂上建立自信，提高了能力，才能为后续的就业打下基础。同时，对于一些设备中常用的零件，学生有一定的加工基础知识，所以需要结合工艺进行建模形成。如螺纹的形成，是先车轴再加工;键槽先加工轴或孔再加工键槽，并且其中定位尺寸都需要;齿轮以加工外圆、孔、键槽再加工齿轮轮廓的工艺过程按步骤建模，同时结合齿轮的有关参数和参数方程完成，这样才能条理清晰，不会遗漏结构造型。

二、课上练习、自主练习和开放式作业多层叠加，培养学生的实际应用能力

上述所写教学方法，需选择大量有代表且知识点多的案例来进行，所以老师在组织教学内容时必须精挑细选。在此课程的教学过程中，老师可以选择将教材作为参考资料。因为现在的书籍一般为两类，一类是专门讲命令，一类就是案例型的。如何让学生学好，可以探索将教材作为参考资料，重新组织上课内容。UG建模课程大纲一般分为基础模块、实体模块、曲线一曲面模块、装配体模块及工程图模块，当然这些模块根据专业不同分配课时不同。每一模块都是项目教学方法，大项目可以分解为小的子项目，以任务驱动的教学方法来完成教学。每一项目的练习可以分为三类：课上练习、自主练习与开放式作业。教材上的内容可以作为课上练习内容。自主练习机一般为机械制图或CAD等参考教材的平面图作为练习资料，将平面二维图形转化为三维实体，同时也可以进行实体测量，绘制平面图再完成建模，实体零件与模型对比，从而可以提高建模的能力，也能再温新加工的过程，这样将几门课程的知识点糅合在一起，从而使他们在各方面的能力达到相互促进相互提高的效果。开放式的作业是在前两类作业后的另一项提高能力的练习考核项目，它不同于课上练习和自主练习。老师结合课程内容要求与学生专业特点来设置若干个特定题目如吊钩、曲轴、生活用品等，保证题目在专业工作的实用性与学生选择的开放性，学生也可以自己设计题目。根据自己的能力选择题目，学生需要将建模过程整理成文档形式，与其他同学分享交流，老师与其他同学对此进行分析、对比和评价，从而达到相互促进相互提高。学生也可以选择通过数控加工和钳工所加工的工件作为建模模型。同时学生也将UG建模和其他课程相结合，完成零件的建模后，然后制定零件的加工工艺过程，通过软件的CAM编程完成零件的数控程序编制，同时也可以对零部件进行装配，再进行运动模拟，检查零件的建模过程，通过其他软件来完成运动分析和寿命测试，等等。

三類作业由易到难、由引导到自主、由定义到开放，逐渐提高学生的学习能力，培养自己的主观及创新能力。通过三类作业的练习，学生由被动学习转变为自主学习，学习能力和创新能力提高，并与其他课程相关的知识点融合在一起，使他们的各方面能力得到提高。

三、考核项目多样化，以促进学生应用能力和职业素养的提高

基于以上的教学方法，UG建模课程的考核也做了改革。由过去的理论考核转变为现在的实践考核，由过去集中考核变为现在的项目分散考核，由原来相同的考核内容将变为多层次多样化考核内容，并加以对每个学生的学习效果、学习能力、进步程度、提高过程、小组团队精神等多项素质能力考核做辅助，来评价学生本课程的学习成绩与学习效果，以达到对学生的应试学习、自主学习及各方面能力的一个综合考核，从而来提高学生的学习主动性和各项能力及素质能力的提高。

四、结语

在UG建模的教学中，笔者根据学生的学习情况，转变教学思路，运用启发式教学法、项目教学法及小组教学法，多层次的练习、由浅入深、突出实例，使学生能够直观准确地操作软件进行学习，从而激发了他们的学习兴趣，提高了学习效果，拓展了思路，提高了应用能力和职业素养，实现了良好的教学效果。

参考文献：

[1]赵伶杰.浅谈UG建模教学方法[J].职业，2013（33）.

[2]张炯，邓丽萍.浅析UG教学法中项目教学法的应用[J].科技创新导报，2014（05）.

作者简介：赵立普（1969—），女，汉族，河北衡水人，本科，高级工程师，研究方向：机械制造。