UG三维建模与3D打印课程教学改革实践研究——基于技能大赛平台

曹月盈

(松原职业技术学院，吉林 松原 138000)

1 高职技能大赛现状

目前，吉林省高职学生技能大赛计算机辅助设计类赛项包括零部件测绘与CAD创新设计、工业产品造型设计与快速成型两个赛项，主要用到的软件是中望CAD和UGNX两个设计类软件，赛事主办方聘请职业院校资深教师和企业专家联合命题，赛题来自于实际生产的产品，包括该行业的新技术、新发展方向，具有前瞻性，主要考察学生的创新能力和运用软件设计的综合能力，同时培养学生的工匠精神和团队合作意识，大赛对职业院校的教学内容和教师技能水平都提出了更高的要求。

零部件测绘与CAD创新设计赛项所采用的软件是国产的中望CAD绘图软件，主要内容是给定机械设备的实物，并给定部分零件图和装配图，要求对其中若干零件进行测绘并绘制零件图，通过测绘和分析对存在错误的图纸进行改正，并将所有零件进行三维建模、装配。

工业产品造型设计与快速成型赛项的宗旨是推动职业教育教学改革创新，提高教师教育技术应用能力和教学水平，促进3D打印技术在教育教学中的广泛应用，锻炼学生的创新设计能力与创新思维能力。工业产品造型设计与快速成型赛项要求是设计一款生活中的产品，主要从产品外观工业设计、产品结构创新设计、产品3D打印、装配几个环节进行考察，该赛项主要是考察选手的3D建模能力和创新设计能力、产品结构的设计和3D打印的技能水平。

2 目前UG三维建模与3D打印课程存在的问题

2.1 课程的教学内容与企业需求不同步

大部分教师的教学内容选用的是教材和网络课程的内容，没有采用基于工作过程的项目化教学，学生已经初步具备UG软件的曲面建模、动画等操作能力，能够进行合作建模，但建模时综合运用命令的能力有待提高。教学内容缺少来自企业的实际工作任务，不利于激发学生的创新设计感。

2.2 教学模式陈旧

一些教师根据任务讲解命令，学生则根据教师的演示来模拟操作，缺乏以学生为主体的教学模式，教学的实施缺少信息化手段的支撑，如微课、蓝墨云班课等，小组合作学习还停留在互相讨论的阶段，没有形成真正的小组分工协作情境。

2.3 学生的专业技能水平不一

部分学生的计算机操作水平较弱，而一些学生的抽象思维能力、空间想象能力和综合运用命令的能力都很强，又具有绘图基础，计算机操作水平较弱的学生只能从零开始学习三维建模知识和机械制图专业知识。

3 基于技能大赛的UG三维建模与3D打印课程教学改革

为了使职业院校的赛教融合得以开展，针对工业产品造型设计与快速成型赛项涉及的技能点和知识点，对大赛项目与实际教学进行整合，形成了理实一体的项目化教学。以2019年吉林省职业技能大赛工业产品造型设计与快速成型的赛题为例，要求以卡通人物为主题创意设计一款手摇小风扇，在实际教学中确立了以卡通节能小风扇的设计与制作为主题的教学项目，教学实施过程如下。

3.1 教学过程

(1)课前自学。由学生进入超市、市场进行调研，将照片反馈给教师，学习微课扫掠指令的应用，教师通过观看调研反馈了解学情；(2)布置任务。现场连线企业设计师，由设计师下达任务，播放企业热销产品视频，讲解设计任务，下发学生工作页，提出评价标准；(3)分析任务。该部分包含教师活动和学生活动两方面，教师活动是指教师组织学生阅读工作页，引导学生掌握电扇的外部构成和功能，要求学生将建模思路绘制成思维导图，查看思维导图存在的问题。学生活动是指学生要阅读工作页，提炼市场调研内容，明确产品的外部构成和功能，查看卡通资源包，选择卡通造型，制作设计方案，绘制思维导图，并将思维导图传至蓝墨云班课平台；(4)实施任务。学生由组长分配建模任务，如A同学做电扇建模，B同学做卡通建模，C同学做整个电扇的功能部分建模。学生依据思维导图进行建模并用录屏软件录制建模过程，建模完成后上传录屏视频，以供课后回放。教师要组织小组合作建模，建议组员按照思维导图进行分工，并巡视考察学生对扫掠指令的操作是否正确，有必要对出错的同学进行个别指导，及时查看建模视频，记录完成时间。播放教师示范的扫掠命令视频后，要总结归纳命令要点，及时上传至云班课平台；(5)点评任务。将学生自评和小组互评及教师点评相结合，企业专家可通过现场发布会的形式向企业人员介绍产品的设计灵感和功能等内容；(6)总结和拓展任务。教师总结本次任务的完成情况并布置课后任务，例如，在电扇的扇叶上印上LOGO该如何操作，最快需要多长时间。学生可以在课后优化产品，完成扇叶添加LOGO的建模并填写在线优化检查结果，查看学生满意度。

在整个项目教学过程中，教学内容遵循由浅入深、由单一任务到项目化循序渐进的安排，注重学生专题任务的训练，按照工业产品设计与快速成型赛项的赛题设计几个专题，以卡通风扇、机器人、旋转陀螺、平口钳、竹蜻蜓等来自于企业的实际产品作为项目教学的内容。

3.2 教学方法与教学评价

采用学习小组的形式，根据小组之间的技能水平分配不同的任务，教师指导小组中能力最强的学生，由他带动其他学生，对各个小组出现的共性问题及个性问题进行指导。这种小组教学方式不仅能提高课堂效率，还能锻炼学生的团队合作能力。结合松原职业技术学院学生的学情，根据卡通节能小风扇产品的组装将建模细分为四个任务：零件建模、合件建模、组件建模、部件建模。四个学习任务按照从简单到复杂，循序渐进的原则制定。本次课任务为合件建模，以零件建模为基础，完成两个及两个以上简单的零件建模。其中，合件建模任务又划分成若干子任务，子任务之间为并列关系，内容丰富的子任务拓宽了学生视野，使学生逐步形成建模思路，积累建模经验，提高产品建模能力。

把技能大赛项目引入实际教学有利于提高教师的教学水平和学生的技能水平，卡通节能小风扇就来源于实际比赛项目，便于学生对产品进行理解和创新，这也是设计师经常设计的产品，具有代表性和典型性。任务学习采用以能力为本位，以工作流程为导向的引领模式，在此过程中，学生扮演设计师的角色，产品设计从草图到最终的三维效果由学生自主完成。学习环境即工作环境，角色扮演能够增强学生的责任意识，提高学生的职业素养，为今后工作做好充分准备。学生的作品由企业设计师进行点评，最后学生通过产品发布会的形式进行作品展示，由教师运用多元评价体系及时有效地进行教学评价。

4 结语

通过参加工业产品造型设计与快速成型赛项，教师丰富了专业知识，提升了教学水平，了解企业现在应用的最新技术和方法，推动教学改革创新。通过赛教融合，将技能大赛的比赛内容和教学有机融合，全面提升学生的专业技能水平，培养出满足企业需求且具有工匠精神的高素质人才。