UG 軟件在《工業(yè)產(chǎn)品造型設計》課程教學中的應用與研究

汪雨蓉

（楊凌職業(yè)技術學院機電工程分院，陜西 楊凌 712100）

隨著現(xiàn)代教育的發(fā)展，計算機軟件在高等院校的教學中扮演著不可或缺的角色。選用一款合適的三維造型軟件，對提高工業(yè)產(chǎn)品造型設計課程的教學質(zhì)量，豐富學生的知識體系至關重要。UG 軟件提供了模塊化的用戶界面[1-3]，CAD 部分的設計模塊有特征建模和參數(shù)化建模的特點[3]，其內(nèi)部相互關聯(lián)、同步更新，可實現(xiàn)三維零件建模、裝配建模、工程制圖等功能；可視化模塊提供零件的屬性配置，生動形象地表達產(chǎn)品外觀，幫助學習者加深理解并鞏固課程知識。

學生通過UG 軟件三維造型，可以提高產(chǎn)品的設計表達能力、空間想象能力和自主創(chuàng)新能力。但高職類學生理論知識體系和學習能力較弱，導致課程的教學效果不夠突出，這就要求教師不斷創(chuàng)新挑戰(zhàn)新的教學模式，跳出傳統(tǒng)教學的束縛圈。

1 工業(yè)產(chǎn)品造型設計課程的定位

（1）課程在專業(yè)培養(yǎng)中的作用。《工業(yè)產(chǎn)品造型設計》課程是一門高職類機械制造與自動化、機電一體化技術專業(yè)二年級開設的專業(yè)核心課程，旨在培養(yǎng)學生對典型工業(yè)產(chǎn)品零件的建模能力，是相關就業(yè)崗位必備的職業(yè)技能基礎。本課程要求學生綜合運用已有專業(yè)理論知識，通過訓練具備工業(yè)產(chǎn)品造型分析和設計能力、三維CAD 軟件應用能力，掌握三維零件造型的通用方法，培養(yǎng)同學之間共同完成項目任務的團隊協(xié)作精神，為后續(xù)專業(yè)課程、崗前綜合實訓、各類職業(yè)技能大賽，以及從崗就業(yè)作鋪墊，提升學生的綜合能力。

（2）課程的設計思路。響應高職改革教育人才培養(yǎng)模式[4-5]，課程以就業(yè)為向?qū)?、學生為主體，開展“教中學、學中做、做中練、練中學”的教學理念，設計不同類別的建模項目為學習情景完成教學活動。課程基于當下流行的UG 建模軟件，將項目任務同基礎理論、技能工具、設計思路等結(jié)合起來，重在學生產(chǎn)品造型、零件建模的能力培養(yǎng)，增強專業(yè)技能。

2 UG 軟件在該課程中的應用

UG 是計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助工程（CAE）集于一體的三維數(shù)字化軟件，能夠在數(shù)字化環(huán)境中高效直觀地建立并捕捉3D 產(chǎn)品信息，廣泛應用于航空航天、汽車、模具、通用機械等制造行業(yè)。實際使用中，CAD 部分主要用于產(chǎn)品的設計，包括建模、裝配、制圖等應用模塊，建模模塊提供了參數(shù)化草圖工具、曲線工具、實體建模、特征建模、曲面建模等造型命令。

舉例說明UG 軟件“建?！蹦K的功能。任務要求完成如圖1 所示短銷零件工程圖的三維造型。分析零件結(jié)構(gòu)，可用以下3 種方法完成短銷主體部分的建模。

圖1 短銷零件工程圖

方法1：如圖2 所示，用“拉伸”特征，在繪圖區(qū)域選擇一個基準平面做草圖（16 直徑的圓），沿基準平面的法向拉伸50 的距離。

圖2 拉伸特征建模效果

方法2：如圖3 所示，用“旋轉(zhuǎn)”特征，在繪圖區(qū)域選擇一個基準平面做草圖（中心線一側(cè)的封閉截面），繞中心線旋轉(zhuǎn)360 度。

圖3 旋轉(zhuǎn)特征建模效果

方法3：如圖4 所示，用“圓柱”特征，選擇一個基準平面做直徑16 高50 的圓柱。

圖4 圓柱特征建模效果

以上介紹的不同造型方法，簡單說明了UG 軟件基于草圖、特征和參數(shù)化建模的功能，初學者可根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，設計造型的思路，靈活使用UG 命令完成建模。

3 工業(yè)產(chǎn)品造型設計課程的現(xiàn)狀

在高職院校教改的背景下，《工業(yè)產(chǎn)品造型設計》課程的教學模式正處于從傳統(tǒng)教學轉(zhuǎn)變?yōu)楦镄陆虒W的過渡階段，從課程和學生的角度出發(fā)，主要存在以下兩大矛盾。

（1）教學要求與學生主體之間的矛盾。一方面，課程涉及典型產(chǎn)品零件的造型設計，要求學生具備機械基礎知識和計算機使用能力，通過過程學習熟悉零件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、造型、工藝、加工制造等技術，理解三維零件產(chǎn)品的設計思路和方法，掌握造型軟件的使用。另一方面，高職學生普遍存在自主學習能力低下、基礎理論知識薄弱、學習興趣匱乏等弱點，這些自身條件限制了課程的有效推進。

（2）課程學時與學生主體之間的矛盾。課程內(nèi)容豐富，實踐性強，需要學生不斷練習掌握技能，要求老師講授的同時不能忽視學生上機動手訓練。而實際教學中課程學時有限，學生實操練習時間隨之縮減，容易出現(xiàn)對現(xiàn)階段任務剛有認知但不熟練的情況下，又要進入下一階段的任務學習，導致學生邊學邊忘，很難有效地掌握相關技能。

為有效解決課程和學生之間的相互矛盾，探索適用于該課程的教學模式勢在必行[6]。

4 探索工業(yè)產(chǎn)品造型設計課程的教學模式

計算機軟件的應用是互聯(lián)網(wǎng)時代的一大標志，也是推進工業(yè)產(chǎn)品造型設計課程學習的主要手段，所以根據(jù)課程教學目標及高職學生的認知特點，有必要將UG 軟件的應用貫穿其中，由簡單到復雜、單一到綜合設計課程的教學任務，以這種教學模式培養(yǎng)學生的三維建模思維和自主學習能力。

（1）結(jié)合UG 軟件的數(shù)字化功能。UG 軟件是現(xiàn)代化的教學應用工具，提供的產(chǎn)品數(shù)字化設計功能在同類型軟件中具有共通性，有助于學生觸類旁通。在教師的指導下，學生熟練并靈活運用UG 軟件的各個命令或工具，掌握零件建模到產(chǎn)品裝配，再到導出工程圖的整個過程，為后續(xù)的制造課程學習、職業(yè)技能大賽、以及專業(yè)知識體系的完善奠定基礎。

（2）運用任務驅(qū)動教學法。教學中的學習任務分為案例任務和訓練任務，案例任務由教師講解關聯(lián)知識并操作演示，學生模仿完成；訓練任務由教師指導，學生自主完成，所以每次教學中一半學時安排為教師講授，另一半安排為學生練習。與滿堂灌的傳統(tǒng)教學模式相較而言，該教學模式形成了以學生為主體的教與學情景，有助于提高學生的課堂參與度和自主動手操作能力。

（3）融入互聯(lián)網(wǎng)+思維。學生的每個學習任務，由教師在課前錄制教學視頻，提前上傳至線上教學平臺（比如優(yōu)慕課[6]），可以課前預習課中練習課后復習，便于學生隨時隨地學習，提高學習效率和興趣。

5 結(jié)語

打破傳統(tǒng)教學理念，教育改革時代產(chǎn)生了各具特色的教學模式，文章將UG 軟件的應用融入工業(yè)產(chǎn)品造型設計課程中，探索適用于高職類工業(yè)產(chǎn)品造型設計課程的現(xiàn)代教學模式。作者提出運用UG軟件的數(shù)字化功能，在任務驅(qū)動教學法中融入互聯(lián)網(wǎng)+思想，其中教師發(fā)揮輔助引導作用，學生發(fā)揮主觀能動性，提高了課堂的教學效率。UG 三維造型軟件的應用不僅豐富了工業(yè)產(chǎn)品造型設計課程的教學內(nèi)容，也豐富了課程的教學模式，提高了學生的綜合技能。