數控技術專業中的UG課程教學改革設想

張家界航空工業職業技術學院 宋 韜

一、教學改革背景

當今機械加工行業的發展趨勢是，加工越來越自動化與智能化，并要求加工出的產品精度要高，質量要好。而要實現上述要求就離不開對相關軟件的開發與發展。目前在生產實際中應用較好的軟件有UG NX、Pro/E、CAXA、Master CAM 等。作為培養實踐性人才的職業院校，有必要將一些重要軟件教授給學生。但怎么教，這是目前很多職業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的學生今后主要是從事哪方面的工作，一切要從實際出發。高職院校培養的學生今后主要是在工廠的生產一線工作，強調的是實際生產技能，因此我們的教學應該以市場、企業為導向，市場、企業需要什么樣的人才，我們就培養什么樣的人才，教給學生什么樣的內容。因此，對數控專業中很重要的UG 課程的教學也應該緊密地結合目前企業的生產實際情況，有針對性的教學應該主要是培養學生解決實際生產中的問題的能力，強調的是實用性。

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 系統軟件。該軟件在機械制造領域發揮著非常重要的作用，目前很多企業很多時候還是會選擇用UG 軟件進行數控加工。該軟件的特點是：首先它提供了一個基于過程的產品設計環境，使產品從設計到加工，真正實現數據的無縫連接。例如，進行UG 加工時，直接就可以從建模環境中繼承相關數據。其次，UG 軟件功能強大，不僅有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和工程圖設計等功能，而且在設計過程中還可進行有限元分析和機構運動分析，因此UG 軟件能解決很多實際生產中的問題。另外，很重要的一點是，通過UG 的加工模塊，進行后處理及相關一些操作后，可直接生成數控程序，生成的程序可直接用于數控機床對零件的加工。UG 軟件是一款功能強大，能解決很多實際生產問題，并能提高生產效率的軟件。

三、教學改革的目標

在教學改革背景中，UG 課程的教學改革應該以企業的生產實際情況為導向，對學生的培養應該強調的是實用性與針對性?；诖?，需要對UG 教學中的以下幾點做出改革：①教學內容；②教學方法與手段；③考核評價。最終的目標是要形成比較完善的課程教學標準和教學體系。

四、教學改革的內容

1.教學內容的改革

教學內容對于整個教學改革來說是非常關鍵的一項，因為教學內容是我們最終要讓學生掌握的知識，學生最后能學到什么，以及學到的這些知識對他今后工作的影響都取決于教學內容。

由于我們的學生今后主要是在生產一線工作，強調要在相關崗位上能解決實際生產問題。所以對于教學內容的改革，要緊密結合企業的實際生產情況來制定，對教學內容的制定要強調針對性與實用性。由于我們培養的學生今后在生產中主要從事開動數控機床加工零件、制定零件加工工藝、編制數控程序、維修機床等工作，所以在給學生教授UG 軟件課程時，應該培養學生能夠用UG 軟件獨立對一般類零件進行建模、加工、后處理編程等能力。但目前，我們很多時候在給學生上課時講授的內容太多，講得太全面，針對性不強。而且往往由于教學課時有限，要學生在較短的時間內接受很多內容，往往是吃力不討好。以前認為教得越多越好，但后來發現實際上學生學到的知識卻反而不多，對所學知識的掌握也不牢固。現在反思其原因，就是因為沒有從學生的接受能力以及教學目標這兩個角度出發來考慮問題，最終使學生覺得學習難度太大，失去了學習興趣，進而使得他們的學習變成了一種被動式的學習，只是為了考試而學習，沒有學到真正解決實際問題的能力。為了解決上述問題，UG 教學，應建立以結合企業生產實際為內容的課程體系。

結合數控專業學生今后工作崗位的特點，主要教授學生UG 軟件模塊中的三大項：①零件三維造型；②工程圖的繪制；③UG 加工。對于其他模塊一般不作介紹。另外，在給學生講解實例時，應盡量以企業加工過的零件為例來進行講解，這樣在講解過程中才能讓學生知道目前企業的實際生產狀況是怎么樣的，他們今后進入企業后要面臨的問題有哪些，以及他們目前的能力與企業要求的能力之間的差距。這樣通過講解或者讓學生親手做實例，才能讓學生能夠有針對性地進行學習，才能很好地培養他們解決實際問題的能力。

對于教學內容的改革涉及教材改革。傳統的教材很多都是將UG 命令分為很多章節來講解，講得比較系統、比較全面。例如，對于UG 繪圖部分來說，很多教材將創建草圖、三維建模、曲線繪制、曲面造型等分到不同的章節中來介紹，學習起來是一個命令一個命令地學，學的時候沒有結合實例。這樣雖然對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，要學生能接受這么多命令，會造成學生學到最后很困惑。并且學生在學的時候，很多時候我們只強調學生對命令的理解和記憶，沒有強調理論結合實際，最終使得學生學了后面的丟了前面的，到最后要綜合應用的時候，無從下手，所以學生覺得學習起來難度很大。鑒于此，建議今后的教材編寫應該以實例為單元來進行編寫。例如，講解實例時，通過實例中要用到的命令來講解命令，這樣才能在實際中解決問題，才能讓學生更好地理解命令的含義。通過這樣實例來導出問題的學習方式，就能很好地引導學生學習各個知識點，從而能夠培養學生解決實際問題的能力。按照設想，可將一本UG 教材分為20 個左右的單元，每個單元介紹一個實例（每個單元介紹的實例應該從易到難），實例后相應地要布置2 ～3 個相似的練習。介紹的這個實例最好是工廠實際生產中加工過的比較典型的零件。并且介紹這個實例時應該是從建模一直講到加工。

對于整個過程中出現的一些以前沒有學過的命令或者非常重要的命令應進行講解，一定要將命令的講解貫穿于整個實例，通過實例來導出命令。并且每講解完一個實例，要做出總結。例如，講解完面銑削加工后，要總結面銑削加工的特點有哪些，面銑削加工可應用于哪些場合。而且每介紹完幾個單元后，還應布置這幾個單元的綜合練習，目的是讓學生對這幾個單元所學的知識點能融會貫通，綜合運用。

對于教學內容上的改革，當UG 教學部分的內容學習完畢后，還應進行UG 課程設計。只有最后通過課程設計，才能讓學生真正將所學知識融會貫通。課程設計的目的應是強調學生能自己動手解決實際問題的能力。課程設計的題目應考慮學生實際能力，難度不應過大，并應緊貼企業實際生產情況。課程設計時間應為一周，地點要求在機房。在這一周的時間內，老師不進行針對性的講授，只做輔導，大部分時間由學生自己支配，自己安排，從建模到加工，以及到后面的程序生成都要求學生獨立思考，自己解決。在最后編制出數控程序后，還應該要求學生到實訓中心，親自動手用數控機床加工出零件來。對于整個過程中學生產生的問題，老師要進行相關的輔導，予以解決。

另外，對于課程設計題目，應該以2 ～3 個同學做一個題目比較好。因為，結合學生的實際學習情況考慮到，如果是讓每個學生都做不一樣的題目，有些學生要獨立完成整個課程設計是非常有困難的。所以2 ～3 個同學為一組，大家可以互相討論，學習好的同學可以帶動、幫助學習困難的同學，同時也能促進成績好的同學對相關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上共同進步。最后關于課程設計的成績評定，應該分為三個部分來評定：一是平時成績，二是答辯情況，三是用數控機床加工零件的情況。平時成績分數應占到總成績的40%。之所以平時成績占這么高的比重，主要是因為一個學生平時的學習態度對于這個學生今后的發展是至關重要的。

平時成績的評定應從以下幾個方面進行：學生平時有無按時到機房做課程設計，有沒有缺勤或者早退情況，此情況分數應占最終成績的10%；還要看有的學生是否存在只出工不出力的情況，來到機房后態度消極，不認真做課設，或者干脆抄襲別人的成果，此情況應占最終成績的10%；是否有學生存在在機房大聲喧鬧，不服從老師管教，或者存在影響其他同學學習的十分惡劣的行為，此項分數應占最終成績的20%。

關于答辯情況的評價，此項分數應占最終成績的40%。答辯最能直接反映出一個學生有沒有認真做課程設計，因為只有認真做過課程設計的同學，并對一些問題進行過認真思考的同學，才能很好的回答老師提出的問題。這能直接檢驗出哪些同學學習態度不認真，哪些同學甚至存在抄襲行為。

關于用數控機床加工零件的情況，此項分數應占最終成績的20%。此項目主要是考查學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，通過這樣一個課程設計，學生才能真正地學有所思，學有所成。

2.教學方法與手段的改革

對于教學方法與手段的改革，談三個方面的內容。

第一個方面的內容是：教授UG 課程的老師平時上課時應該改變的教學方法。傳統的UG 課程教學方法是老師先把這一堂課的內容講完后，再給學生留一點時間練習。老師重點放在對知識點理論上的講解，重在給學生灌輸理論，而沒有留給學生充足的時間自己學習，自己練習，最后學生雖然學的命令很多，但真正能記住的很少，更不用說會運用了。所以對于UG 軟件的教學方法，應該強調講、學、練三者要相互結合，相輔相成。具體來說，老師上課時，不要一次講太多內容，對于一個實例，應一次只講2～3 個操作步驟，這樣學生就能跟上老師的教學節奏。并且每講完幾個步驟后，馬上要求學生也跟著在自己的電腦上做出這幾個步驟，有問題時馬上問老師。這樣通過邊講、邊學、邊練的方式就能讓學生對學到的知識掌握得更牢固。

第二個方面的內容是：在數控專業相關課程的教學中可采用UG 軟件進行輔助教學。目前一些數控專業中的課程，如機械制圖、機械原理、工程力學等課程的內容十分抽象，不直觀，學生學習時很多時候只能憑書上公式、表格、圖片去理解相關問題，學習起來難度較大。而如前所述，UG 軟件是一款功能非常強大的軟件，它不僅有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和工程圖設計等功能，而且在設計過程中還可進行有限元分析和機構運動分析。所以如果在教學過程中嘗試運用UG 軟件的CAD/CAM 的一體化功能來輔助教學，則會對教學效果起到很好的作用。

例如，機械制圖這門課程，是數控專業的基礎課程，主要是培養學生能夠繪制以及讀懂相關機械圖樣的能力，這門課程對于學生的空間想象力要求很高。而傳統的教學中，老師一般只能通過實物模型或者相關掛圖給學生演示、教學。學生學習起來很枯燥，對很多圖形理解、想象不清楚。但如果用UG 軟件進行輔助教學，則能夠通過UG 軟件的三維造型工能，給學生展示出機械圖樣要表達零件的立體效果，并且還可根據教學需要實時修改所表達的零件，這樣在教學時就能給學生以更深動、更靈活的方式教學，降低了學生的學習難度，學生學習的積極性也會相應提高。

再如，工程力學，這門課程主要是研究運動學、動力學以及構件的承載能力，因此這門課的理論非常抽象，單憑從課本學習，學習難度會很大。但如果利用UG 軟件進行輔助教學，則可利用UG 軟件中的運動仿真功能來研究機構運動，可利用有限元分析對構件的受力情況進行應力、應變分析，這樣就能讓學生在學習過程中降低學習難度。

第三方面的內容是：對于UG 課程教學，還應該多創造機會帶領學生去企業參觀實習。通過這次頂崗培訓，給我感觸很深的是：在學校所學的知識和進入企業后從事實際生產時的情況會有很大不一樣。帶領學生去企業生產一線參觀實習，可以讓學生近距離感觸自己所學和企業實際生產的差距，從而能夠讓學生認清自己的實際情況和企業的實際情況，使學生今后會更有針對性地學習。

3.考核評價改革

由于本課程是一門實踐性很強的課程，而且在前面也談到這門課程的教學應該與企業生產實際情況緊密結合起來，那么對于這門課程最后的期末成績考核也應該更加突出考核學生的實際操作能力。對于最后成績的評定，應該取決于學生的兩方面成績，一方面是平時成績，另一方面是考試成績。

關于平時成績，我主要是考查學生平時的學習態度。其實給學生最終評價時，不應過分看重學生最終考試成績，還要看他平時的學習態度。因為學生的學習態度能反映出一個人的品行、一個人的做事認真程度，這對于評價一個人來說是很重要的。一個人只有做事認真，從長遠來看他才是真正有用之才，而不能光憑結果來評價一個人。例如，有的學生平時表現很好，但最終考試沒考好，就不應給予他很差的評價。關于平時成績，應該占最終總成績的50%，具體來說，平時課堂表現（包括講小話、睡覺、玩手機等）應占最終成績的10%，出勤情況應占最終成績的20%，遲到或早退占最終成績的10%，完成作業情況占最終成績的10%。

關于最后考試成績的評定，應該在同一個時間點，組織學生統一到機房參加考試。給每個學生一個和其他人不一樣的零件圖（一般難度即可），要學生自己在四個小時的時間內完成對零件的建模、加工以及生成數控程序。建模部分應占最終成績的20%，加工部分應占最終成績的20%，生成數控程序部分應占最終成績的10%。

對于最終考核標準只有這樣量化后，才能體現出最終評定成績的公正性，這樣也能對學生的學習起到很好的督促作用。

五、最后總結

以上是我對UG 軟件課程教學改革的看法，雖然這些看法還未在實踐中得到應用，現在不能看出它們有何實際效果，但在今后的教學過程中我會努力將上面談到的這些對教學改革的看法運用于教學實踐中。俗話說“實踐是檢驗真理的唯一標準”，只有通過實踐才能驗證這些看法是否正確。也只有通過實踐，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。