數(shù)控技術(shù)專業(yè)中的UG課程教學(xué)改革設(shè)想

張家界航空工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 宋 韜

一、教學(xué)改革背景

當(dāng)今機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展趨勢是，加工越來越自動(dòng)化與智能化，并要求加工出的產(chǎn)品精度要高，質(zhì)量要好。而要實(shí)現(xiàn)上述要求就離不開對(duì)相關(guān)軟件的開發(fā)與發(fā)展。目前在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用較好的軟件有UG NX、Pro/E、CAXA、Master CAM 等。作為培養(yǎng)實(shí)踐性人才的職業(yè)院校，有必要將一些重要軟件教授給學(xué)生。但怎么教，這是目前很多職業(yè)院校老師面臨的很棘手的問題。為要解決怎么教的問題，首先要明確我們培養(yǎng)的學(xué)生今后主要是從事哪方面的工作，一切要從實(shí)際出發(fā)。高職院校培養(yǎng)的學(xué)生今后主要是在工廠的生產(chǎn)一線工作，強(qiáng)調(diào)的是實(shí)際生產(chǎn)技能，因此我們的教學(xué)應(yīng)該以市場、企業(yè)為導(dǎo)向，市場、企業(yè)需要什么樣的人才，我們就培養(yǎng)什么樣的人才，教給學(xué)生什么樣的內(nèi)容。因此，對(duì)數(shù)控專業(yè)中很重要的UG 課程的教學(xué)也應(yīng)該緊密地結(jié)合目前企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際情況，有針對(duì)性的教學(xué)應(yīng)該主要是培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際生產(chǎn)中的問題的能力，強(qiáng)調(diào)的是實(shí)用性。

二、UG 軟件簡介

UG 是Unigraphics 的縮寫，這款軟件是由Siemens PLM Software 公司出品的一款交互式CAD/CAM/CAE 系統(tǒng)軟件。該軟件在機(jī)械制造領(lǐng)域發(fā)揮著非常重要的作用，目前很多企業(yè)很多時(shí)候還是會(huì)選擇用UG 軟件進(jìn)行數(shù)控加工。該軟件的特點(diǎn)是：首先它提供了一個(gè)基于過程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境，使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到加工，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫連接。例如，進(jìn)行UG 加工時(shí)，直接就可以從建模環(huán)境中繼承相關(guān)數(shù)據(jù)。其次，UG 軟件功能強(qiáng)大，不僅有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和工程圖設(shè)計(jì)等功能，而且在設(shè)計(jì)過程中還可進(jìn)行有限元分析和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，因此UG 軟件能解決很多實(shí)際生產(chǎn)中的問題。另外，很重要的一點(diǎn)是，通過UG 的加工模塊，進(jìn)行后處理及相關(guān)一些操作后，可直接生成數(shù)控程序，生成的程序可直接用于數(shù)控機(jī)床對(duì)零件的加工。UG 軟件是一款功能強(qiáng)大，能解決很多實(shí)際生產(chǎn)問題，并能提高生產(chǎn)效率的軟件。

三、教學(xué)改革的目標(biāo)

在教學(xué)改革背景中，UG 課程的教學(xué)改革應(yīng)該以企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際情況為導(dǎo)向，對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是實(shí)用性與針對(duì)性?；诖?，需要對(duì)UG 教學(xué)中的以下幾點(diǎn)做出改革：①教學(xué)內(nèi)容；②教學(xué)方法與手段；③考核評(píng)價(jià)。最終的目標(biāo)是要形成比較完善的課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)體系。

四、教學(xué)改革的內(nèi)容

1.教學(xué)內(nèi)容的改革

教學(xué)內(nèi)容對(duì)于整個(gè)教學(xué)改革來說是非常關(guān)鍵的一項(xiàng)，因?yàn)榻虒W(xué)內(nèi)容是我們最終要讓學(xué)生掌握的知識(shí)，學(xué)生最后能學(xué)到什么，以及學(xué)到的這些知識(shí)對(duì)他今后工作的影響都取決于教學(xué)內(nèi)容。

由于我們的學(xué)生今后主要是在生產(chǎn)一線工作，強(qiáng)調(diào)要在相關(guān)崗位上能解決實(shí)際生產(chǎn)問題。所以對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的改革，要緊密結(jié)合企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況來制定，對(duì)教學(xué)內(nèi)容的制定要強(qiáng)調(diào)針對(duì)性與實(shí)用性。由于我們培養(yǎng)的學(xué)生今后在生產(chǎn)中主要從事開動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工零件、制定零件加工工藝、編制數(shù)控程序、維修機(jī)床等工作，所以在給學(xué)生教授UG 軟件課程時(shí)，應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生能夠用UG 軟件獨(dú)立對(duì)一般類零件進(jìn)行建模、加工、后處理編程等能力。但目前，我們很多時(shí)候在給學(xué)生上課時(shí)講授的內(nèi)容太多，講得太全面，針對(duì)性不強(qiáng)。而且往往由于教學(xué)課時(shí)有限，要學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)接受很多內(nèi)容，往往是吃力不討好。以前認(rèn)為教得越多越好，但后來發(fā)現(xiàn)實(shí)際上學(xué)生學(xué)到的知識(shí)卻反而不多，對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握也不牢固?，F(xiàn)在反思其原因，就是因?yàn)闆]有從學(xué)生的接受能力以及教學(xué)目標(biāo)這兩個(gè)角度出發(fā)來考慮問題，最終使學(xué)生覺得學(xué)習(xí)難度太大，失去了學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而使得他們的學(xué)習(xí)變成了一種被動(dòng)式的學(xué)習(xí)，只是為了考試而學(xué)習(xí)，沒有學(xué)到真正解決實(shí)際問題的能力。為了解決上述問題，UG 教學(xué)，應(yīng)建立以結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際為內(nèi)容的課程體系。

結(jié)合數(shù)控專業(yè)學(xué)生今后工作崗位的特點(diǎn)，主要教授學(xué)生UG 軟件模塊中的三大項(xiàng)：①零件三維造型；②工程圖的繪制；③UG 加工。對(duì)于其他模塊一般不作介紹。另外，在給學(xué)生講解實(shí)例時(shí)，應(yīng)盡量以企業(yè)加工過的零件為例來進(jìn)行講解，這樣在講解過程中才能讓學(xué)生知道目前企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)狀況是怎么樣的，他們今后進(jìn)入企業(yè)后要面臨的問題有哪些，以及他們目前的能力與企業(yè)要求的能力之間的差距。這樣通過講解或者讓學(xué)生親手做實(shí)例，才能讓學(xué)生能夠有針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)習(xí)，才能很好地培養(yǎng)他們解決實(shí)際問題的能力。

對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的改革涉及教材改革。傳統(tǒng)的教材很多都是將UG 命令分為很多章節(jié)來講解，講得比較系統(tǒng)、比較全面。例如，對(duì)于UG 繪圖部分來說，很多教材將創(chuàng)建草圖、三維建模、曲線繪制、曲面造型等分到不同的章節(jié)中來介紹，學(xué)習(xí)起來是一個(gè)命令一個(gè)命令地學(xué)，學(xué)的時(shí)候沒有結(jié)合實(shí)例。這樣雖然對(duì)這些命令介紹得比較全面，但UG 軟件的命令畢竟是非常多的，要學(xué)生能接受這么多命令，會(huì)造成學(xué)生學(xué)到最后很困惑。并且學(xué)生在學(xué)的時(shí)候，很多時(shí)候我們只強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)命令的理解和記憶，沒有強(qiáng)調(diào)理論結(jié)合實(shí)際，最終使得學(xué)生學(xué)了后面的丟了前面的，到最后要綜合應(yīng)用的時(shí)候，無從下手，所以學(xué)生覺得學(xué)習(xí)起來難度很大。鑒于此，建議今后的教材編寫應(yīng)該以實(shí)例為單元來進(jìn)行編寫。例如，講解實(shí)例時(shí)，通過實(shí)例中要用到的命令來講解命令，這樣才能在實(shí)際中解決問題，才能讓學(xué)生更好地理解命令的含義。通過這樣實(shí)例來導(dǎo)出問題的學(xué)習(xí)方式，就能很好地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，從而能夠培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。按照設(shè)想，可將一本UG 教材分為20 個(gè)左右的單元，每個(gè)單元介紹一個(gè)實(shí)例（每個(gè)單元介紹的實(shí)例應(yīng)該從易到難），實(shí)例后相應(yīng)地要布置2 ～3 個(gè)相似的練習(xí)。介紹的這個(gè)實(shí)例最好是工廠實(shí)際生產(chǎn)中加工過的比較典型的零件。并且介紹這個(gè)實(shí)例時(shí)應(yīng)該是從建模一直講到加工。

對(duì)于整個(gè)過程中出現(xiàn)的一些以前沒有學(xué)過的命令或者非常重要的命令應(yīng)進(jìn)行講解，一定要將命令的講解貫穿于整個(gè)實(shí)例，通過實(shí)例來導(dǎo)出命令。并且每講解完一個(gè)實(shí)例，要做出總結(jié)。例如，講解完面銑削加工后，要總結(jié)面銑削加工的特點(diǎn)有哪些，面銑削加工可應(yīng)用于哪些場合。而且每介紹完幾個(gè)單元后，還應(yīng)布置這幾個(gè)單元的綜合練習(xí)，目的是讓學(xué)生對(duì)這幾個(gè)單元所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)能融會(huì)貫通，綜合運(yùn)用。

對(duì)于教學(xué)內(nèi)容上的改革，當(dāng)UG 教學(xué)部分的內(nèi)容學(xué)習(xí)完畢后，還應(yīng)進(jìn)行UG 課程設(shè)計(jì)。只有最后通過課程設(shè)計(jì)，才能讓學(xué)生真正將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通。課程設(shè)計(jì)的目的應(yīng)是強(qiáng)調(diào)學(xué)生能自己動(dòng)手解決實(shí)際問題的能力。課程設(shè)計(jì)的題目應(yīng)考慮學(xué)生實(shí)際能力，難度不應(yīng)過大，并應(yīng)緊貼企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況。課程設(shè)計(jì)時(shí)間應(yīng)為一周，地點(diǎn)要求在機(jī)房。在這一周的時(shí)間內(nèi)，老師不進(jìn)行針對(duì)性的講授，只做輔導(dǎo)，大部分時(shí)間由學(xué)生自己支配，自己安排，從建模到加工，以及到后面的程序生成都要求學(xué)生獨(dú)立思考，自己解決。在最后編制出數(shù)控程序后，還應(yīng)該要求學(xué)生到實(shí)訓(xùn)中心，親自動(dòng)手用數(shù)控機(jī)床加工出零件來。對(duì)于整個(gè)過程中學(xué)生產(chǎn)生的問題，老師要進(jìn)行相關(guān)的輔導(dǎo)，予以解決。

另外，對(duì)于課程設(shè)計(jì)題目，應(yīng)該以2 ～3 個(gè)同學(xué)做一個(gè)題目比較好。因?yàn)椋Y(jié)合學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況考慮到，如果是讓每個(gè)學(xué)生都做不一樣的題目，有些學(xué)生要獨(dú)立完成整個(gè)課程設(shè)計(jì)是非常有困難的。所以2 ～3 個(gè)同學(xué)為一組，大家可以互相討論，學(xué)習(xí)好的同學(xué)可以帶動(dòng)、幫助學(xué)習(xí)困難的同學(xué)，同時(shí)也能促進(jìn)成績好的同學(xué)對(duì)相關(guān)問題有更加深入的思考，最終使得大家能夠在自己深入思考、自己解決問題的基礎(chǔ)上共同進(jìn)步。最后關(guān)于課程設(shè)計(jì)的成績?cè)u(píng)定，應(yīng)該分為三個(gè)部分來評(píng)定：一是平時(shí)成績，二是答辯情況，三是用數(shù)控機(jī)床加工零件的情況。平時(shí)成績分?jǐn)?shù)應(yīng)占到總成績的40%。之所以平時(shí)成績占這么高的比重，主要是因?yàn)橐粋€(gè)學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度對(duì)于這個(gè)學(xué)生今后的發(fā)展是至關(guān)重要的。

平時(shí)成績的評(píng)定應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：學(xué)生平時(shí)有無按時(shí)到機(jī)房做課程設(shè)計(jì)，有沒有缺勤或者早退情況，此情況分?jǐn)?shù)應(yīng)占最終成績的10%；還要看有的學(xué)生是否存在只出工不出力的情況，來到機(jī)房后態(tài)度消極，不認(rèn)真做課設(shè)，或者干脆抄襲別人的成果，此情況應(yīng)占最終成績的10%；是否有學(xué)生存在在機(jī)房大聲喧鬧，不服從老師管教，或者存在影響其他同學(xué)學(xué)習(xí)的十分惡劣的行為，此項(xiàng)分?jǐn)?shù)應(yīng)占最終成績的20%。

關(guān)于答辯情況的評(píng)價(jià)，此項(xiàng)分?jǐn)?shù)應(yīng)占最終成績的40%。答辯最能直接反映出一個(gè)學(xué)生有沒有認(rèn)真做課程設(shè)計(jì)，因?yàn)橹挥姓J(rèn)真做過課程設(shè)計(jì)的同學(xué)，并對(duì)一些問題進(jìn)行過認(rèn)真思考的同學(xué)，才能很好的回答老師提出的問題。這能直接檢驗(yàn)出哪些同學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度不認(rèn)真，哪些同學(xué)甚至存在抄襲行為。

關(guān)于用數(shù)控機(jī)床加工零件的情況，此項(xiàng)分?jǐn)?shù)應(yīng)占最終成績的20%。此項(xiàng)目主要是考查學(xué)生最終能不能加工出零件，加工過程中存在哪些問題，以及最終加工出的零件的好壞。最終，通過這樣一個(gè)課程設(shè)計(jì)，學(xué)生才能真正地學(xué)有所思，學(xué)有所成。

2.教學(xué)方法與手段的改革

對(duì)于教學(xué)方法與手段的改革，談三個(gè)方面的內(nèi)容。

第一個(gè)方面的內(nèi)容是：教授UG 課程的老師平時(shí)上課時(shí)應(yīng)該改變的教學(xué)方法。傳統(tǒng)的UG 課程教學(xué)方法是老師先把這一堂課的內(nèi)容講完后，再給學(xué)生留一點(diǎn)時(shí)間練習(xí)。老師重點(diǎn)放在對(duì)知識(shí)點(diǎn)理論上的講解，重在給學(xué)生灌輸理論，而沒有留給學(xué)生充足的時(shí)間自己學(xué)習(xí)，自己練習(xí)，最后學(xué)生雖然學(xué)的命令很多，但真正能記住的很少，更不用說會(huì)運(yùn)用了。所以對(duì)于UG 軟件的教學(xué)方法，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)講、學(xué)、練三者要相互結(jié)合，相輔相成。具體來說，老師上課時(shí)，不要一次講太多內(nèi)容，對(duì)于一個(gè)實(shí)例，應(yīng)一次只講2～3 個(gè)操作步驟，這樣學(xué)生就能跟上老師的教學(xué)節(jié)奏。并且每講完幾個(gè)步驟后，馬上要求學(xué)生也跟著在自己的電腦上做出這幾個(gè)步驟，有問題時(shí)馬上問老師。這樣通過邊講、邊學(xué)、邊練的方式就能讓學(xué)生對(duì)學(xué)到的知識(shí)掌握得更牢固。

第二個(gè)方面的內(nèi)容是：在數(shù)控專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)中可采用UG 軟件進(jìn)行輔助教學(xué)。目前一些數(shù)控專業(yè)中的課程，如機(jī)械制圖、機(jī)械原理、工程力學(xué)等課程的內(nèi)容十分抽象，不直觀，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)很多時(shí)候只能憑書上公式、表格、圖片去理解相關(guān)問題，學(xué)習(xí)起來難度較大。而如前所述，UG 軟件是一款功能非常強(qiáng)大的軟件，它不僅有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和工程圖設(shè)計(jì)等功能，而且在設(shè)計(jì)過程中還可進(jìn)行有限元分析和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析。所以如果在教學(xué)過程中嘗試運(yùn)用UG 軟件的CAD/CAM 的一體化功能來輔助教學(xué)，則會(huì)對(duì)教學(xué)效果起到很好的作用。

例如，機(jī)械制圖這門課程，是數(shù)控專業(yè)的基礎(chǔ)課程，主要是培養(yǎng)學(xué)生能夠繪制以及讀懂相關(guān)機(jī)械圖樣的能力，這門課程對(duì)于學(xué)生的空間想象力要求很高。而傳統(tǒng)的教學(xué)中，老師一般只能通過實(shí)物模型或者相關(guān)掛圖給學(xué)生演示、教學(xué)。學(xué)生學(xué)習(xí)起來很枯燥，對(duì)很多圖形理解、想象不清楚。但如果用UG 軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，則能夠通過UG 軟件的三維造型工能，給學(xué)生展示出機(jī)械圖樣要表達(dá)零件的立體效果，并且還可根據(jù)教學(xué)需要實(shí)時(shí)修改所表達(dá)的零件，這樣在教學(xué)時(shí)就能給學(xué)生以更深動(dòng)、更靈活的方式教學(xué)，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性也會(huì)相應(yīng)提高。

再如，工程力學(xué)，這門課程主要是研究運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及構(gòu)件的承載能力，因此這門課的理論非常抽象，單憑從課本學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)難度會(huì)很大。但如果利用UG 軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，則可利用UG 軟件中的運(yùn)動(dòng)仿真功能來研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，可利用有限元分析對(duì)構(gòu)件的受力情況進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變分析，這樣就能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中降低學(xué)習(xí)難度。

第三方面的內(nèi)容是：對(duì)于UG 課程教學(xué)，還應(yīng)該多創(chuàng)造機(jī)會(huì)帶領(lǐng)學(xué)生去企業(yè)參觀實(shí)習(xí)。通過這次頂崗培訓(xùn)，給我感觸很深的是：在學(xué)校所學(xué)的知識(shí)和進(jìn)入企業(yè)后從事實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的情況會(huì)有很大不一樣。帶領(lǐng)學(xué)生去企業(yè)生產(chǎn)一線參觀實(shí)習(xí)，可以讓學(xué)生近距離感觸自己所學(xué)和企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的差距，從而能夠讓學(xué)生認(rèn)清自己的實(shí)際情況和企業(yè)的實(shí)際情況，使學(xué)生今后會(huì)更有針對(duì)性地學(xué)習(xí)。

3.考核評(píng)價(jià)改革

由于本課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，而且在前面也談到這門課程的教學(xué)應(yīng)該與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況緊密結(jié)合起來，那么對(duì)于這門課程最后的期末成績考核也應(yīng)該更加突出考核學(xué)生的實(shí)際操作能力。對(duì)于最后成績的評(píng)定，應(yīng)該取決于學(xué)生的兩方面成績，一方面是平時(shí)成績，另一方面是考試成績。

關(guān)于平時(shí)成績，我主要是考查學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度。其實(shí)給學(xué)生最終評(píng)價(jià)時(shí)，不應(yīng)過分看重學(xué)生最終考試成績，還要看他平時(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度。因?yàn)閷W(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度能反映出一個(gè)人的品行、一個(gè)人的做事認(rèn)真程度，這對(duì)于評(píng)價(jià)一個(gè)人來說是很重要的。一個(gè)人只有做事認(rèn)真，從長遠(yuǎn)來看他才是真正有用之才，而不能光憑結(jié)果來評(píng)價(jià)一個(gè)人。例如，有的學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)很好，但最終考試沒考好，就不應(yīng)給予他很差的評(píng)價(jià)。關(guān)于平時(shí)成績，應(yīng)該占最終總成績的50%，具體來說，平時(shí)課堂表現(xiàn)（包括講小話、睡覺、玩手機(jī)等）應(yīng)占最終成績的10%，出勤情況應(yīng)占最終成績的20%，遲到或早退占最終成績的10%，完成作業(yè)情況占最終成績的10%。

關(guān)于最后考試成績的評(píng)定，應(yīng)該在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，組織學(xué)生統(tǒng)一到機(jī)房參加考試。給每個(gè)學(xué)生一個(gè)和其他人不一樣的零件圖（一般難度即可），要學(xué)生自己在四個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)零件的建模、加工以及生成數(shù)控程序。建模部分應(yīng)占最終成績的20%，加工部分應(yīng)占最終成績的20%，生成數(shù)控程序部分應(yīng)占最終成績的10%。

對(duì)于最終考核標(biāo)準(zhǔn)只有這樣量化后，才能體現(xiàn)出最終評(píng)定成績的公正性，這樣也能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起到很好的督促作用。

五、最后總結(jié)

以上是我對(duì)UG 軟件課程教學(xué)改革的看法，雖然這些看法還未在實(shí)踐中得到應(yīng)用，現(xiàn)在不能看出它們有何實(shí)際效果，但在今后的教學(xué)過程中我會(huì)努力將上面談到的這些對(duì)教學(xué)改革的看法運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐中。俗話說“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，只有通過實(shí)踐才能驗(yàn)證這些看法是否正確。也只有通過實(shí)踐，才能看出這些看法還存在哪些不成熟、不足的地方，還有哪些地方需要改進(jìn)。