運(yùn)用UG軟件改革工程圖學(xué)教學(xué)的探索與實(shí)踐

崔 寧，劉向陽(yáng)

（吉林大學(xué) 珠海學(xué)院機(jī)電工程系，廣東 珠海 519041）

運(yùn)用UG軟件改革工程圖學(xué)教學(xué)的探索與實(shí)踐

崔 寧，劉向陽(yáng)

（吉林大學(xué) 珠海學(xué)院機(jī)電工程系，廣東 珠海 519041）

通過(guò)引入主流三維輔助設(shè)計(jì)軟件UG，采用制圖理論教學(xué)與UG實(shí)踐教學(xué)相互穿插的教學(xué)方式，對(duì)工程圖學(xué)課程進(jìn)行了探索性的改革與實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果。

UG；工程圖學(xué)；教學(xué)改革；穿插式教學(xué)

目前，各院校工程圖學(xué)課程，普遍所采用的教學(xué)方式主要有兩種：一種是先集中上制圖理論課程，再上軟件繪圖課程；另一種被很多院校所采用，即理論課程與軟件繪圖課程穿插進(jìn)行[1～3]。

這兩種方式，在教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)形式的安排上，仍然更偏重于知識(shí)的系統(tǒng)性。另外，在軟件繪圖課程教學(xué)中所用的繪圖軟件，一般都是AutoCAD，講授內(nèi)容也主要限于平面繪圖。AutoCAD被引入到教學(xué)中，從一定程度上看，也不過(guò)是手工繪圖的替代工具。而對(duì)于現(xiàn)代先進(jìn)的三維輔助設(shè)計(jì)軟件，其強(qiáng)大的三維建模功能，有助于理解和掌握理論知識(shí)的重要作用，在教學(xué)中卻未得到有效的發(fā)揮。因?yàn)榧词共糠衷盒５臋C(jī)械類專業(yè)也有開設(shè)三維輔助設(shè)計(jì)軟件課程的，一般也只是在學(xué)生修完工程圖學(xué)等部分專業(yè)基礎(chǔ)課后，在二年級(jí)，甚至三年級(jí)才開始進(jìn)行。他們雖然也學(xué)到、用到了三維輔助設(shè)計(jì)軟件，但是在工程圖學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中，卻沒(méi)有充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

另外，在國(guó)際制造業(yè)領(lǐng)域，制造技術(shù)正在由傳統(tǒng)向現(xiàn)代轉(zhuǎn)變，機(jī)械圖樣需要包含的信息量也在不斷增加，而傳統(tǒng)的二維機(jī)械圖樣，已無(wú)法承載如此之多的信息量，以至最終不能夠適應(yīng)發(fā)展的需求。與此同時(shí)，制造業(yè)的數(shù)字化已成為現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，而三維CAD/CAE/CAM軟件，在制造業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程中，又起到至關(guān)重要的作用[4]。

因此，在新的形勢(shì)下，如何在工程圖學(xué)的教學(xué)中適時(shí)、適當(dāng)?shù)囊胫髁魅S輔助設(shè)計(jì)軟件，將理論與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，是高校培養(yǎng)現(xiàn)代企業(yè)急需的、掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)制造理念與技術(shù)的應(yīng)用型人才必須面臨和解決的一個(gè)課題，傳統(tǒng)的工程圖學(xué)教學(xué)，正面臨著新技術(shù)的挑戰(zhàn)。

1 UG軟件的引入及應(yīng)用背景

2005年，吉林大學(xué)珠海學(xué)院院與美國(guó)UGS公司合作，由UGS公司免費(fèi)贈(zèng)送100套UGNX3.0軟件和20套NASTRAN軟件，與我院合作建立制造業(yè)信息化人才培養(yǎng)基地，共同培養(yǎng)能夠熟練運(yùn)用UG軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、制造和管理的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。考慮到學(xué)院的辦學(xué)定位及專業(yè)實(shí)際情況，我們?cè)诠こ虉D學(xué)的教學(xué)體系中全面引入三維輔助設(shè)計(jì)軟件UG。同時(shí)，調(diào)整教學(xué)方式，重新安排工程圖學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，將工程圖學(xué)理論教學(xué)與UG實(shí)踐教學(xué)有機(jī)的結(jié)合，并采用穿插的方式安排整個(gè)教學(xué)過(guò)程。

2 教學(xué)改革的實(shí)施

本次教學(xué)改革的出發(fā)點(diǎn)，是注重實(shí)踐性與實(shí)用性，要保證工程圖學(xué)理論教學(xué)與UG實(shí)踐教學(xué)的相互滲透和有機(jī)結(jié)合。為此，我們從培養(yǎng)方案入手，對(duì)與工程圖學(xué)課程相關(guān)的部分課程進(jìn)行了調(diào)整，如表1所示。

表1 與工程圖學(xué)相關(guān)課程及內(nèi)容的調(diào)整

其中工程圖學(xué)課程的安排采取了比較靈活的穿插方式，這也是本次教學(xué)改革另一大特點(diǎn)。

《工程圖學(xué)（一）》課程包括畫法幾何、UGCAD三維建模基礎(chǔ)、制圖基礎(chǔ)三部分，主要教學(xué)內(nèi)容和穿插方式如表2所示。

表2 《工程圖學(xué)（一）》教學(xué)內(nèi)容

畫法幾何部分,根據(jù)當(dāng)前制圖課程少學(xué)時(shí)的教改形勢(shì)，和本專業(yè)制定的應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案，改變了過(guò)去教學(xué)中細(xì)而全的教學(xué)方案，以“必要”為原則，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了較大幅度的調(diào)整：投影應(yīng)用部分和投影變換部分，刪去不講，曲線曲面部分，只作簡(jiǎn)單介紹。

另外，對(duì)于部分較難理解和掌握的內(nèi)容，也適當(dāng)降低了要求，比如對(duì)于立體表面交線的投影，不要求對(duì)一般位置的研究，而只以應(yīng)用較多的特殊位置為主；軸測(cè)圖部分，只做簡(jiǎn)單介紹，側(cè)重講清基本概念和原理。制圖基礎(chǔ)部分中制圖的基本知識(shí)和技能，放在本課程的開始時(shí)間講授，組合體部分作為重點(diǎn)內(nèi)容，安排在本課程的最后階段進(jìn)行。

對(duì)于理論教學(xué)與UG軟件實(shí)踐教學(xué)的穿插方式，我們進(jìn)行了精心的研究和安排，其中心主旨就是以三維促進(jìn)二維，即應(yīng)用三維立體圖形，在充分理解二維投影關(guān)系的基礎(chǔ)上，促進(jìn)學(xué)生空間想象能力和空間思維能力的提高。

因?yàn)槿S知識(shí)的學(xué)習(xí)，也需要一定的概念基礎(chǔ)，因此對(duì)于課程的內(nèi)容，先安排學(xué)生學(xué)習(xí)制圖的基本知識(shí)和技能、投影法的基本概念、基本幾何元素的投影以及曲線曲面的形成，再進(jìn)入U(xiǎn)G三維建模的基本內(nèi)容學(xué)習(xí)，這樣就使得UG能夠起到承上啟下的作用，一方面可以增進(jìn)對(duì)前面基本幾何元素投影的理解，并且經(jīng)過(guò)UG草圖部分的學(xué)習(xí)，還可以增進(jìn)對(duì)前面制圖基本知識(shí)部分平面圖形的繪制及尺寸標(biāo)注的理解和掌握。

另一方面為下一步由基本幾何元素的投影到立體的投影知識(shí)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。因?yàn)閁G建模中的基本體素特征（柱、錐、球、塊等）、布爾運(yùn)算（求和、求差、求交）、掃描特征等內(nèi)容與理論部分基本立體的投影、立體表面交線的投影、組合體的構(gòu)型等內(nèi)容具有很強(qiáng)的相關(guān)性，經(jīng)過(guò)對(duì)三維建模部分較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和必要的上機(jī)實(shí)踐，學(xué)生可以對(duì)三維投影及構(gòu)型具備初步的理解，在此基礎(chǔ)之上，再進(jìn)行相關(guān)理論內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以達(dá)到更好的教學(xué)效果。另外，本學(xué)期修完UGCAD三維建模，還可以為第二學(xué)期《工程圖學(xué)（二）》制圖基礎(chǔ)及繪制零件圖和裝配圖相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

《工程圖學(xué)（二）》課程包括制圖基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、幾何量公差與檢測(cè)基礎(chǔ)及實(shí)驗(yàn)、UG工程制圖這3個(gè)部分，主要教學(xué)內(nèi)容和穿插方式如表3所列。

表3 《工程圖學(xué)（二）》教學(xué)內(nèi)容

首先講授工程圖學(xué)部分機(jī)件的表達(dá)方法、標(biāo)準(zhǔn)件和常用件以及零件圖，在零件圖一章讀零件圖之前，穿插技術(shù)要求部分內(nèi)容，主要講授《幾何量公差與檢測(cè)》中與零件圖技術(shù)要求相關(guān)的知識(shí)，內(nèi)容以精而簡(jiǎn)為原則，側(cè)重對(duì)基本概念和理論的理解及實(shí)用性，主要包括幾何量測(cè)量基礎(chǔ)、公差與配合、形位公差、表面粗糙度等，最后安排公差測(cè)量實(shí)驗(yàn)。

在完成讀零件圖之后，開始UG工程圖零件圖部分的學(xué)習(xí)，隨后又是機(jī)械制圖部分和UG工程圖裝配圖部分的穿插。

由上述說(shuō)明可以看出，《工程圖學(xué)（一）》和《工程圖學(xué)（二）》的教學(xué)安排，總體上遵循理論-實(shí)踐-理論-實(shí)踐的過(guò)程。這種教學(xué)形式，不拘于知識(shí)的系統(tǒng)性，而更側(cè)重于知識(shí)的實(shí)用性。

通過(guò)這種方式，能夠保證學(xué)生在學(xué)完部分理論知識(shí)后，立即進(jìn)入相關(guān)內(nèi)容的上機(jī)與實(shí)踐，而上機(jī)與實(shí)踐環(huán)節(jié)的相關(guān)內(nèi)容，還能夠有效促進(jìn)下一階段理論環(huán)節(jié)相關(guān)內(nèi)容的理解和掌握，從而實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合與相互促進(jìn)。

3 其他的配合措施

在改革工程圖學(xué)課程的同時(shí)，我們還采取了其他多種教學(xué)形式和手段，以配合此次教學(xué)改革的落實(shí)，以達(dá)到更好的效果。

如開設(shè)與工程圖學(xué)（一）和工程圖學(xué)（二）相配套的《UGCAD三維建模實(shí)訓(xùn)》（一）和《UGCAD三維建模實(shí)訓(xùn)》（二）課程，通過(guò)對(duì)多種工程實(shí)例的訓(xùn)練，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用UG進(jìn)行三維建模的能力，并為后續(xù)的理論學(xué)習(xí)創(chuàng)造一定的引入條件；開設(shè)工程圖學(xué)課程設(shè)計(jì)，將UG建模與制圖融入到傳統(tǒng)的裝配體測(cè)繪綜合實(shí)踐中，在保證完成測(cè)繪基本訓(xùn)練的同時(shí)，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用先進(jìn)設(shè)計(jì)工具進(jìn)行現(xiàn)代設(shè)計(jì)的能力；調(diào)整期末總評(píng)成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，提高平時(shí)成績(jī)比例，進(jìn)一步體現(xiàn)過(guò)程化管理的優(yōu)勢(shì)；開設(shè)AUTOCAD課程，鞏固學(xué)生平面制圖的基本能力；定期舉辦UG建模大賽，增進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高自主創(chuàng)新意識(shí)；增加UG升級(jí)環(huán)節(jié)的培訓(xùn)，使學(xué)生緊跟軟件發(fā)展的最新技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本次教學(xué)改革始于2006年秋季，到目前為止，已經(jīng)在學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的5屆學(xué)生，共40多個(gè)行政班級(jí)中試行，并逐年改進(jìn)，取得了比較好的效果：大部分學(xué)生已具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力、自學(xué)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，部分學(xué)生已具備較強(qiáng)的創(chuàng)新能力。

在工程圖學(xué)后續(xù)各門專業(yè)基礎(chǔ)課程的配套實(shí)踐環(huán)節(jié)，如機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)、制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)等課程的實(shí)施中，都已全面采用UG軟件作為主要的設(shè)計(jì)手段，形成了系統(tǒng)的教學(xué)與實(shí)踐配合過(guò)程，初步形成了較先進(jìn)的教學(xué)理念。很多學(xué)生對(duì)本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣也越來(lái)越濃厚。這些都說(shuō)明采用這種引入三維輔助設(shè)計(jì)軟件、理論與實(shí)踐相互穿插的教學(xué)方式，是比較合理的。當(dāng)然，在此過(guò)程中所產(chǎn)生的問(wèn)題我們也在不斷的進(jìn)行總結(jié)、調(diào)整與改進(jìn)。

[1]凌 山.世紀(jì)工程2000年工程設(shè)計(jì)甩掉圖板[J].工程設(shè)計(jì)CAD及自動(dòng)化，1995，(2)：25.

[2]管莉娜.工程圖學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀與教學(xué)改革[J].科技咨詢，2006，(9)：147-148.

[3]王 飛.以三維設(shè)計(jì)為中心的圖學(xué)課程改革[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，(4)：57.

[4]楊海成.數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2007，(1)：13-14.

Teaching Reform on Engineering Graphics with UG

CUINing,LIU Xiang-yang
（Department of Mechanical and Electrical Engineering,Zhuhai Institute of Jilin University，Zhuhai Guangdong 519041，China）

We reformed the Engineering Graphics course by introducing the advanced 3D CAD software-UG.And we have got fairly good effects by adopting a teaching method which incorporates theoretical teaching of mechanical drawing with practical teaching ofUG.

UG；engineering graphics；teaching reform；incorporate teaching method

G642.0

B

1672-545X（2012）06-0224-03

2012-03-21

廣東省高等教育教改工程一般項(xiàng)目資助課題（BKYBJG20060283）

崔 寧（1973—），男，吉林省吉林市人，講師，碩士學(xué)位，主要研究方向?yàn)閳D學(xué)、制造業(yè)信息化與機(jī)電一體化；劉向陽(yáng)（1972—），男，吉林長(zhǎng)春人，教授，博士，碩導(dǎo)，吉林大學(xué)珠海學(xué)院機(jī)電工程系主任，主要研究方向?yàn)橹圃鞓I(yè)信息化、數(shù)控加工、模具制造等。