互聯(lián)網(wǎng)視閾下《UG軟件應(yīng)用》課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐

謝佳賓

（廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧530023）

0 引言

“中國(guó)制造2025”所提出的五大工程戰(zhàn)略目標(biāo)，為高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)指明了方向。它對(duì)高職機(jī)械類專業(yè)的要求主要體現(xiàn)在：提升學(xué)生的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)制造能力、信息化技術(shù)應(yīng)用能力、新技術(shù)新工藝的應(yīng)用能力、設(shè)備的高效節(jié)能改造能力和新工藝新方法的創(chuàng)新能力等[1]。隨著我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略發(fā)展，CAD/CAM/CAE技術(shù)已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造[2]。當(dāng)前主流應(yīng)用最廣泛的CAD/CAM/CAE軟件有德國(guó)西門子的UG NX，法國(guó)達(dá)索公司的CATIA以及美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC）的Pro/Engineer。

UG NX是當(dāng)今世界上應(yīng)用最廣泛的PLM數(shù)字化解決方案，無(wú)縫集成了實(shí)體造型、曲面造型、制圖、鈑金、裝配、加工、運(yùn)動(dòng)仿真、有限元分析、熱流分析、電器管線、注塑模、級(jí)進(jìn)模、電極設(shè)計(jì)、沖模工程、車輛自動(dòng)化、焊接、航空鈑金、人體建模等強(qiáng)大功能模塊。不同功能模塊為不同的學(xué)科課程服務(wù)。我校教學(xué)中涉及的UG模塊有建模、裝配、制圖、鈑金、注塑模具、運(yùn)動(dòng)仿真、有限元分析、加工八大模塊。

學(xué)校不同于專門的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，在人才培養(yǎng)方案中規(guī)定的課時(shí)數(shù)嚴(yán)重不足，僅把學(xué)生領(lǐng)進(jìn)門，在課程內(nèi)容設(shè)置上主要停留在基礎(chǔ)入門的水平，與企業(yè)人才需求有一段差距。

1 課程內(nèi)容模塊需求分析

根據(jù)工作崗位對(duì)UG人才需求不同，我校機(jī)電工程系各專業(yè)制定的人才培養(yǎng)方案對(duì)UG軟件應(yīng)用課程的要求和側(cè)重點(diǎn)不同。表1是綜合了我系四個(gè)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的UG課堂內(nèi)容，結(jié)合我校協(xié)同創(chuàng)新育人中心和3D協(xié)會(huì)、機(jī)械創(chuàng)新大賽人才培養(yǎng)的實(shí)際需求制定的UG功能模塊需求表。從表中不難看出，建模、裝配、制圖、鈑金和運(yùn)動(dòng)仿真是各專業(yè)對(duì)UG功能的通用需求模塊，由于工作側(cè)重點(diǎn)不同，各專業(yè)對(duì)UG教學(xué)學(xué)時(shí)和需求重點(diǎn)也有所側(cè)重。

我校UG軟件應(yīng)用課程主要面向?qū)ο笫歉呗殭C(jī)電類2年級(jí)學(xué)生。高職學(xué)生，普遍存在學(xué)習(xí)目的不明確，學(xué)習(xí)興趣不高，實(shí)際操作能力差，滿足不了實(shí)際工作崗位需求等問(wèn)題[3]。傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，該課程僅被當(dāng)作一門工具課程來(lái)講授，只要求學(xué)生掌握基本的繪圖命令，再加上教學(xué)方法和教學(xué)模式墨守成規(guī)，學(xué)生在畢業(yè)時(shí)只能應(yīng)用該軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的零部件的建模、簡(jiǎn)單零件的加工，在就業(yè)時(shí)不能滿足工作崗位要求，也不能向更高層次的崗位發(fā)展[4]。

通過(guò)企業(yè)調(diào)研以及畢業(yè)生反饋，表2統(tǒng)計(jì)了企業(yè)工作崗位對(duì)UG技能模塊的需求。

表2 企業(yè)工作崗位對(duì)UG技能模塊需求

從表中可以看出：建模、裝配、制圖和鈑金模塊是機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造崗位的通用技能模塊，要求在校生必須掌握相關(guān)方面的能力。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造企業(yè)中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)通常由團(tuán)體開(kāi)發(fā)，成員間分工協(xié)作。團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)必須遵循行業(yè)企業(yè)開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，大量使用標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)，UG軟件提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化重用庫(kù)。另外，西門子公司還為中國(guó)用戶提供了一個(gè)國(guó)標(biāo)化工具箱——GC工具箱，能夠快速生成和管理零件和工程圖。

由于這幾個(gè)模塊知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)多且煩，學(xué)校規(guī)定學(xué)時(shí)又不夠，須把一部分課程安排到課外學(xué)習(xí)。采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，將課程重新改造，錄制微課視頻輔助課外學(xué)習(xí)，提高課堂學(xué)習(xí)效率，拓展課外學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，讓學(xué)習(xí)者有發(fā)展和提升的通道。

2 課程改革

隨著生源質(zhì)量的一再下降，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代不斷發(fā)展，學(xué)生學(xué)習(xí)方式發(fā)生了變化，喜歡刷抖音，看小視頻，整天泡在網(wǎng)絡(luò)世界里，隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，自由的選擇學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的授課方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足與學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，必須進(jìn)行課程改革，將課程搬到網(wǎng)絡(luò)上，滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)。

2.1 課程項(xiàng)目化改造

根據(jù)表1將UG通用基礎(chǔ)模塊，包含建模、裝配、制圖、鈑金和運(yùn)動(dòng)仿真五個(gè)內(nèi)容模塊組成UG軟件應(yīng)用課程主體。GC工具箱和標(biāo)準(zhǔn)件重用庫(kù)是標(biāo)準(zhǔn)化的通用零件庫(kù)，建模裝配過(guò)程中可以直接調(diào)用，節(jié)省時(shí)間。GC工具箱是中國(guó)零件的標(biāo)準(zhǔn)化工具，可以快速生成國(guó)標(biāo)固定的各種零件和創(chuàng)造出符合國(guó)標(biāo)要求的工程圖。學(xué)生有必要掌握這兩個(gè)工具的使用方法。

CaTICs是基于先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)競(jìng)賽系統(tǒng)（北京菁華銳航開(kāi)發(fā)）開(kāi)展的一項(xiàng)CAD技能應(yīng)用比賽[5]。其擁有一流的數(shù)字化題庫(kù)，能有效訓(xùn)練數(shù)字化人才，可以通過(guò)題目訓(xùn)練，參加比賽，考試合格可以獲得CAD/CAM職業(yè)技技能認(rèn)證證書(shū)，達(dá)到西門子規(guī)定分?jǐn)?shù)，可以授予西門子原創(chuàng)認(rèn)證證書(shū)。CaTICs的題目具有典型性、科學(xué)性和挑戰(zhàn)性，可以短期內(nèi)快速有效提高識(shí)圖和建模能力，將其作為一個(gè)專題引入課程，拓展學(xué)習(xí)深度和廣度，在學(xué)習(xí)上鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，不做學(xué)時(shí)分配。將上述內(nèi)容整合形成兼具基礎(chǔ)和擴(kuò)展功能的UG軟件應(yīng)用課程項(xiàng)目化結(jié)構(gòu)，計(jì)劃80學(xué)時(shí)，其中必學(xué)50學(xué)時(shí)，選學(xué)30學(xué)時(shí)，根據(jù)專業(yè)需求選擇，課程結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 課程項(xiàng)目化結(jié)構(gòu)

2.2 課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造工作崗中，建模是基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，建?？梢允悄嫦蛟O(shè)計(jì)（照著圖紙畫），可以是正向設(shè)計(jì)，建模過(guò)程必須要學(xué)會(huì)

按照布魯姆教育目標(biāo)分類原則，將每個(gè)項(xiàng)目任務(wù)中需要學(xué)習(xí)掌握工具命令、所用的思維方法和任務(wù)的操作過(guò)程羅列出來(lái)放入學(xué)習(xí)任務(wù)模塊，錄制學(xué)習(xí)視頻，用于學(xué)生課前學(xué)習(xí)。把需要訓(xùn)練而后獲得的能力的過(guò)程搬到課堂上，針對(duì)學(xué)生能力進(jìn)行有效的訓(xùn)練和反饋。具體到每一個(gè)項(xiàng)目中，運(yùn)用UG軟件，將UG新工具介紹、原理方法的應(yīng)用，在任務(wù)載體操作演示中完成工作思路講解，在課堂上完成能力的內(nèi)化訓(xùn)練。

如圖2，項(xiàng)目一?；倔w建模項(xiàng)目設(shè)計(jì)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)設(shè)有目標(biāo)及要求、課堂任務(wù)、課后作業(yè)和拓展訓(xùn)練四個(gè)模塊。其中目標(biāo)及要求模塊明確了項(xiàng)目學(xué)習(xí)的任務(wù)和要求，對(duì)應(yīng)著布魯姆教育目標(biāo)分類中的“識(shí)憶”“理解”兩個(gè)低階目標(biāo)；課堂任務(wù)模塊中主要是案例任務(wù)載體，通過(guò)載體的訓(xùn)練達(dá)成目標(biāo)中確定的能力，對(duì)應(yīng)著布魯姆教育目標(biāo)的應(yīng)用“應(yīng)用”“分析”和“評(píng)價(jià)”幾項(xiàng)高階目標(biāo)；課后作業(yè)是對(duì)學(xué)習(xí)的鞏固和延伸，拓展訓(xùn)練是解決有挑戰(zhàn)性問(wèn)題，對(duì)應(yīng)布魯姆教育目標(biāo)中的“創(chuàng)造”高階目標(biāo)。

圖2 項(xiàng)目一基本體建模項(xiàng)目設(shè)計(jì)

2.3 評(píng)價(jià)系統(tǒng)

課程評(píng)價(jià)是教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度的重要檢測(cè)手段，一套合理的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，是教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的前提和保障。我校原有UG軟件應(yīng)用課程的評(píng)價(jià)方式為作業(yè)40%+期末考核60%。這里面有兩方面因素不可控，一是學(xué)生的作業(yè)不可控，有多少同學(xué)的作業(yè)是本人自己完成的不可知；二是作業(yè)批改工作量大，老師很難做到打開(kāi)源文件逐一精細(xì)化批改，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性得不到保障，評(píng)價(jià)結(jié)果不能真實(shí)反映教學(xué)目標(biāo)要求。

改造后的課程評(píng)價(jià)，以學(xué)生自主測(cè)評(píng)為主，側(cè)重過(guò)程性和能力性評(píng)價(jià)。UG軟件是一款精密機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，它能高精度檢測(cè)物體的長(zhǎng)度、面積、體積、質(zhì)量、重心等物理參數(shù)?；谶@一優(yōu)點(diǎn)，本課程評(píng)價(jià)正是利用這一功能，將建模、裝配模塊的考核評(píng)價(jià)方式做到自動(dòng)評(píng)測(cè)。運(yùn)動(dòng)仿真和制圖模塊可以采用提交作品截圖，提交視頻的方式讓學(xué)生之間互評(píng)，最終達(dá)成課程自動(dòng)評(píng)測(cè)，有利于學(xué)生自學(xué)評(píng)測(cè)，便于課程推向MOOC平臺(tái)。表3是UG軟件應(yīng)用課程校內(nèi)運(yùn)行的評(píng)價(jià)體系。

表3 UG軟件應(yīng)用課程評(píng)價(jià)體系

2.4 教學(xué)實(shí)施

本課程采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式組織學(xué)習(xí)活動(dòng)，將課堂講授知識(shí)、操作演示內(nèi)容提前錄成視頻，學(xué)生提前學(xué)習(xí)，課堂上學(xué)生的主要任務(wù)是限時(shí)完成并提交作業(yè)，教師課堂督促指導(dǎo)學(xué)生完成作業(yè)，解答學(xué)生疑難，總結(jié)點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充。下面以課程項(xiàng)目二為例，講解課程項(xiàng)目的教學(xué)實(shí)施過(guò)程。

課前自學(xué)：課前一周發(fā)信息，通知學(xué)生課前完成7個(gè)微課視頻學(xué)習(xí)和5個(gè)作業(yè)解釋視頻學(xué)習(xí)，建議學(xué)生課前做好練習(xí)，發(fā)布課堂訓(xùn)練測(cè)試。

課堂能力訓(xùn)練：課堂，老師對(duì)課程視頻做一個(gè)簡(jiǎn)單回顧，從課前學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)5道測(cè)試題檢查學(xué)生課前有沒(méi)有學(xué)習(xí)。

課中主要任務(wù)是督促指導(dǎo)學(xué)生完成課堂作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)解答學(xué)生訓(xùn)練過(guò)程中遇到問(wèn)題，個(gè)別問(wèn)題個(gè)別回答，共性問(wèn)題統(tǒng)一講解。

課程總結(jié)時(shí)候可以發(fā)送幾道題檢測(cè)學(xué)生課堂有無(wú)學(xué)習(xí)并領(lǐng)悟。建議教師可以發(fā)起一次彈幕調(diào)查，統(tǒng)計(jì)學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的意見(jiàn)和建議，供教師借鑒改進(jìn)。

課后作業(yè)：布置課后作業(yè)，及時(shí)批改課后作業(yè)查看學(xué)生的問(wèn)題留言。

拓展練習(xí)：拓展練習(xí)主要針對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生打造，讓他們有提升和發(fā)展的空間，因?yàn)轭}量大，難度高，教師注意關(guān)注這個(gè)板塊的問(wèn)題，及時(shí)解答學(xué)生的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望。

3 總結(jié)

自2018年底課程完成重構(gòu)之后，在超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，學(xué)生學(xué)習(xí)緊迫感增強(qiáng)，自覺(jué)學(xué)習(xí)和完成作業(yè)的積極性提高了，掉隊(duì)的學(xué)生減少了，大部分學(xué)生在這門課程投入的學(xué)習(xí)時(shí)間增加了，UG技能水平提高了。

課程項(xiàng)目化改造之后，引入行業(yè)技能競(jìng)賽項(xiàng)目，增加了學(xué)習(xí)梯度內(nèi)容，一批熱愛(ài)UG的學(xué)生積極投入拓展競(jìng)賽訓(xùn)練，師生互動(dòng)頻度增加了，學(xué)生專業(yè)技能得到迅速提高。UG軟件課程教學(xué)緊跟時(shí)代步伐，邁入良性循環(huán)，課程改革初見(jiàn)成效。