本科機械CAD三維造型課程改革探析
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摘要：針對機械CAD三維造型中大部分學(xué)生自主學(xué)習(xí)動力的不足，針對學(xué)生的構(gòu)成特點和興趣愛好，有針對性地選擇學(xué)生感興趣的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)實例，以目標驅(qū)動的方式，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，教學(xué)效果得到了提升。
關(guān)鍵詞：UG軟件；三維造型；興趣激發(fā)
一、引言
三維造型是機械類本科生必備的基礎(chǔ)技能之一，它的掌握程度直接影響著后續(xù)的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)，是CAD／CAM技術(shù)的基礎(chǔ)。為了響應(yīng)國家關(guān)于培養(yǎng)復(fù)合型人才的號召，當前本科大機械類課程都面臨著課時不斷壓縮的窘境，機械cad課程的課時也不斷被壓縮。江蘇大學(xué)機械學(xué)院開設(shè)的機械CAD（UG建模）課程由2011—2012學(xué)年的45學(xué)時逐漸減少到2017—2018學(xué)年的30學(xué)時，而教學(xué)質(zhì)量要求并沒有降低，這就需要教師對當前課程的授課方式進行改革。
筆者曾嘗試對UG的課堂教學(xué)進行了改革，采用“邊學(xué)邊練”的方式，較好的提升了教學(xué)效果。然而，筆者發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生對這門課程的重要性認識還不夠。像UG這樣的大型CAD／CAM平臺軟件，界面復(fù)雜，命令操作難度大，課堂上的短暫上機操作，根本無法滿足教學(xué)質(zhì)量要求，需要學(xué)生投入大量的課余時間進行練習(xí)，如果學(xué)生不感興趣，則課后不會投入必要的時間去練習(xí)，而不及時投入時間練習(xí)的后果就是無法熟練掌握基本命令的操作。例如：草圖繪制中幾何約束的命令在哪里，常用的幾何約束如何操作等等，這些不熟練會直接導(dǎo)致教師上課教學(xué)的障礙，嚴重降低“邊學(xué)邊練”的教學(xué)效果。由于UG軟件的學(xué)習(xí)是循序漸進的過程，前面內(nèi)容的學(xué)習(xí)效果決定了后續(xù)學(xué)習(xí)的質(zhì)量，因此，部分學(xué)生無法跟上課程進度，導(dǎo)致學(xué)生完全失去學(xué)習(xí)興趣，最后無法達到學(xué)習(xí)效果。常規(guī)的教學(xué)內(nèi)容，三維造型實例都是機械類的常用零件，雖然對大部分學(xué)生來說，繪制這些零件并不會產(chǎn)生排斥情緒，但也不會產(chǎn)生多么濃厚的興趣，大都是一種畫完就行的心理，缺乏主動練習(xí)的動力，課后練習(xí)的時間就無法得到保證，勢必在很大程度上影響學(xué)生掌握基礎(chǔ)命令的熟練程度，從而降低教學(xué)效果。因此，筆者基于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對授課內(nèi)容進行了改革。
三、UG三維造型軟件課程教學(xué)內(nèi)容的改革
通過目標激勵法，來調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對課程內(nèi)容的改革主要分為兩個方面，一是首節(jié)課授課內(nèi)容的改變；二是授課過程中綜合實例的改變。（一）首節(jié)課授課內(nèi)容的改變首節(jié)課的授課內(nèi)容通常為緒論，這部分主要介紹軟件的功能，結(jié)合具體的機械零部件，來講述課程需要達到的教學(xué)目標，然而，實際的課堂教學(xué)效果一般，大部分學(xué)生僅僅是當成一個任務(wù)來完成，首節(jié)課能否調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情對課程的教學(xué)質(zhì)量起著很關(guān)鍵的作用。筆者授課的班級主要是機械設(shè)計、機械制造以及機械電子等專業(yè)，這些專業(yè)以男生為主，通常一個班30個學(xué)生，有24～25個男生。機械類女生的學(xué)習(xí)通常都比較認真，因此，激發(fā)絕大部分男生的學(xué)習(xí)興趣就成為了重點。男生中有很多軍事迷、游戲迷，對一些軍事裝備例如國產(chǎn)航母、J20戰(zhàn)斗機，以及游戲中一些人物的古代武器裝備等都很感興趣，抓住這部分學(xué)生的心理，在緒論中，以PPT的方式展示一些關(guān)于學(xué)生感興趣的模型（如圖1所示），并告知學(xué)生，通過認真學(xué)習(xí)，所有的這些裝備，在本課程結(jié)束后，都可以用UG來建模，通過展示這些模型，明顯感覺到學(xué)生的情緒被調(diào)度起來了。以J20戰(zhàn)斗機為例，講解了UG的建模過程，飛機由機體、發(fā)動機、機翼等部分組成，結(jié)合UG的建模特點，整個飛機就是一個總裝配，而機體、發(fā)動機、機翼等就是UG中的子裝配，子裝配由很多零部件構(gòu)成，也就是UG中的三維建模，三維建模由不同的特征來實現(xiàn)，而特征的創(chuàng)建離不開三維草圖的學(xué)習(xí)。（二）授課過程中綜合實例的改變授課過程中也采用目標激勵的方式，在學(xué)習(xí)每一部分內(nèi)容之前，先展示通過該部分學(xué)習(xí)之后可以完成的具體實例。通過實例講解相關(guān)的知識點，以圖2中寶劍的繪制為例，劍柄部分可以通過“拉伸”命令來完成，也可以通過“旋轉(zhuǎn)”來完成，并講解“拉伸”命令和“旋轉(zhuǎn)”命令的相關(guān)知識點，劍身分為兩部分，可以通過“拉伸”命令和曲面組合而成，并講解相應(yīng)命令的知識點；圖2中黑武士頭盔的創(chuàng)建，涉及由曲面到實體的創(chuàng)建，頭盔由曲面增厚獲得，還涉及光照和渲染，都可以結(jié)合在實例的講解中。（三）教學(xué)效果通過上述課堂內(nèi)容的改革，大部分學(xué)生課堂教學(xué)的專注度明顯有了較大提升，學(xué)生由以往的被動學(xué)習(xí)變成了主動學(xué)習(xí)，希望熟練掌握課程內(nèi)容的意愿得到了大幅度提升。課程結(jié)束后學(xué)生考試成績優(yōu)良率由2015—2016學(xué)年的27％提升到了2016—2017學(xué)年的48％，教學(xué)效果良好。
四、結(jié)語
根據(jù)大機械類本科生學(xué)生的構(gòu)成特點，在三維機械CAD造型的教學(xué)過程中，有針對性地選擇教學(xué)內(nèi)容，對課堂教學(xué)進行改革，在很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，從而改善了教學(xué)效果。
參考文獻：
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作者:戴峰澤 單位:江蘇大學(xué)機械工程學(xué)院