本科机械CAD三维造型课程改革探析

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摘要：针对机械CAD三维造型中大部分学生自主学习动力的不足，针对学生的构成特点和兴趣爱好，有针对性地选择学生感兴趣的教学内容和教学实例，以目标驱动的方式，激发了学生自主学习的兴趣，教学效果得到了提升。

关键词：UG软件；三维造型；兴趣激发

一、引言

三维造型是机械类本科生必备的基础技能之一，它的掌握程度直接影响着后续的课程设计、毕业设计等环节，是CAD／CAM技术的基础。为了响应国家关于培养复合型人才的号召，当前本科大机械类课程都面临着课时不断压缩的窘境，机械cad课程的课时也不断被压缩。江苏大学机械学院开设的机械CAD（UG建模）课程由2011—2012学年的45学时逐渐减少到2017—2018学年的30学时，而教学质量要求并没有降低，这就需要教师对当前课程的授课方式进行改革。

二、UG三维造型软件课程教学中存在的问题

笔者曾尝试对UG的课堂教学进行了改革，采用“边学边练”的方式，较好的提升了教学效果。然而，笔者发现很多学生对这门课程的重要性认识还不够。像UG这样的大型CAD／CAM平台软件，界面复杂，命令操作难度大，课堂上的短暂上机操作，根本无法满足教学质量要求，需要学生投入大量的课余时间进行练习，如果学生不感兴趣，则课后不会投入必要的时间去练习，而不及时投入时间练习的后果就是无法熟练掌握基本命令的操作。例如：草图绘制中几何约束的命令在哪里，常用的几何约束如何操作等等，这些不熟练会直接导致教师上课教学的障碍，严重降低“边学边练”的教学效果。由于UG软件的学习是循序渐进的过程，前面内容的学习效果决定了后续学习的质量，因此，部分学生无法跟上课程进度，导致学生完全失去学习兴趣，最后无法达到学习效果。常规的教学内容，三维造型实例都是机械类的常用零件，虽然对大部分学生来说，绘制这些零件并不会产生排斥情绪，但也不会产生多么浓厚的兴趣，大都是一种画完就行的心理，缺乏主动练习的动力，课后练习的时间就无法得到保证，势必在很大程度上影响学生掌握基础命令的熟练程度，从而降低教学效果。因此，笔者基于激发学生的学习兴趣，对授课内容进行了改革。

三、UG三维造型软件课程教学内容的改革

通过目标激励法，来调动学生的学习热情，激发学生的学习兴趣，对课程内容的改革主要分为两个方面，一是首节课授课内容的改变；二是授课过程中综合实例的改变。（一）首节课授课内容的改变首节课的授课内容通常为绪论，这部分主要介绍软件的功能，结合具体的机械零部件，来讲述课程需要达到的教学目标，然而，实际的课堂教学效果一般，大部分学生仅仅是当成一个任务来完成，首节课能否调动学生的学习热情对课程的教学质量起着很关键的作用。笔者授课的班级主要是机械设计、机械制造以及机械电子等专业，这些专业以男生为主，通常一个班30个学生，有24～25个男生。机械类女生的学习通常都比较认真，因此，激发绝大部分男生的学习兴趣就成为了重点。男生中有很多军事迷、游戏迷，对一些军事装备例如国产航母、J20战斗机，以及游戏中一些人物的古代武器装备等都很感兴趣，抓住这部分学生的心理，在绪论中，以PPT的方式展示一些关于学生感兴趣的模型（如图1所示），并告知学生，通过认真学习，所有的这些装备，在本课程结束后，都可以用UG来建模，通过展示这些模型，明显感觉到学生的情绪被调度起来了。以J20战斗机为例，讲解了UG的建模过程，飞机由机体、发动机、机翼等部分组成，结合UG的建模特点，整个飞机就是一个总装配，而机体、发动机、机翼等就是UG中的子装配，子装配由很多零部件构成，也就是UG中的三维建模，三维建模由不同的特征来实现，而特征的创建离不开三维草图的学习。（二）授课过程中综合实例的改变授课过程中也采用目标激励的方式，在学习每一部分内容之前，先展示通过该部分学习之后可以完成的具体实例。通过实例讲解相关的知识点，以图2中宝剑的绘制为例，剑柄部分可以通过“拉伸”命令来完成，也可以通过“旋转”来完成，并讲解“拉伸”命令和“旋转”命令的相关知识点，剑身分为两部分，可以通过“拉伸”命令和曲面组合而成，并讲解相应命令的知识点；图2中黑武士头盔的创建，涉及由曲面到实体的创建，头盔由曲面增厚获得，还涉及光照和渲染，都可以结合在实例的讲解中。（三）教学效果通过上述课堂内容的改革，大部分学生课堂教学的专注度明显有了较大提升，学生由以往的被动学习变成了主动学习，希望熟练掌握课程内容的意愿得到了大幅度提升。课程结束后学生考试成绩优良率由2015—2016学年的27％提升到了2016—2017学年的48％，教学效果良好。

四、结语

根据大机械类本科生学生的构成特点，在三维机械CAD造型的教学过程中，有针对性地选择教学内容，对课堂教学进行改革，在很大程度上激发了学生的学习兴趣，提高了学生自主学习的积极性，从而改善了教学效果。

参考文献：

［1］戴峰泽．本科教学中CAD／CAM三维造型能力的培养［J］．考试周刊，2013：84．

［2］郑永康．CAD／CAM三维造型教学中创造力的培养［J］．职业，2012：02．

［3］王兰．高职机械CAD／CAM课程改革实践［J］．中小企业管理与科技，2011：11．

作者:戴峰泽 单位:江苏大学机械工程学院