基于UG NX軟件的機(jī)械制圖教學(xué)改革研究與實(shí)踐

黃淑芳 陳偉珍 陸美文

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

基于UG NX軟件的機(jī)械制圖教學(xué)改革研究與實(shí)踐

黃淑芳 陳偉珍 陸美文

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

《機(jī)械制圖》是高職機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，教學(xué)難度大，知識(shí)點(diǎn)多。利用UG NX軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，明顯提高了教學(xué)質(zhì)量，活躍教學(xué)，更提高了學(xué)生的空間思維能力，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。

UG；機(jī)械制圖；教學(xué)改革

1 引言

UG NX 軟件是 Siemens PLM Software 推出的集CAD/CAM/CAE于一體的參數(shù)化軟件，擁有建模、制圖、加工、模具設(shè)計(jì)及裝配等多種模塊，應(yīng)用于機(jī)械制造、機(jī)電一體化、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工等多各領(lǐng)域[1]。

《機(jī)械制圖》是高職機(jī)械類專業(yè)一門培養(yǎng)學(xué)生的閱讀和繪制工程圖的能力、強(qiáng)化學(xué)生的空間想象力和分析表達(dá)能力的專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)生經(jīng)過《機(jī)械制圖》的學(xué)習(xí)后，能掌握制圖的基本知識(shí)和基本技能，同時(shí)也提高了學(xué)生的空間想象力和分析表達(dá)能力[2]。《機(jī)械制圖》是學(xué)生進(jìn)入高等學(xué)校學(xué)習(xí)的第一門專業(yè)課程，學(xué)生專業(yè)思維和邏輯分析能力尚淺，教師需要借助大量的實(shí)物進(jìn)行教學(xué)，師生普遍反映難教與難學(xué)。然而，機(jī)械零件的多樣性隨著教學(xué)的進(jìn)行不斷提高，僅僅依靠實(shí)物教學(xué)，局限性將不斷擴(kuò)大，若能將三維實(shí)體制作軟件引入《機(jī)械制圖》的教學(xué)，對(duì)師生的教與學(xué)將開創(chuàng)活躍的局面。

2 UG NX軟件在《機(jī)械制圖》教學(xué)中的輔助應(yīng)用

2.1 建立三視圖的概念

三視圖是《機(jī)械制圖》的基本內(nèi)容，也是由立體到投影的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折和關(guān)鍵點(diǎn)，傳統(tǒng)的教學(xué)方式是學(xué)生根據(jù)模型特點(diǎn)，選擇較合理的擺放方式后，進(jìn)行三個(gè)方向的觀察，將所見直接繪制于圖紙，對(duì)不可見部分，結(jié)合自己想象和教師講解進(jìn)行繪制。整個(gè)教學(xué)過程，教師不斷講解、板書，學(xué)生繪圖，不可避免的產(chǎn)生部分學(xué)生未能領(lǐng)悟知識(shí)點(diǎn)，照葫蘆畫瓢，久而久之，學(xué)生對(duì)《機(jī)械制圖》就會(huì)失去興趣甚至產(chǎn)生厭學(xué)。對(duì)教師而言，講的多，輔導(dǎo)的機(jī)會(huì)少之又少。師生間教的付出與學(xué)的收獲失去平衡，三視圖部分的教學(xué)很可能形成教與學(xué)矛盾的導(dǎo)火索。課后作業(yè)是《機(jī)械制圖》課程必不可少的組成環(huán)節(jié)，作業(yè)中所涉及的案例，并不能全部找到實(shí)物模型，只能完全通過教師的講解和學(xué)生的想象，很多情況下老師也沒有辦法進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)。因此，效果并不完全盡如人意。

為了強(qiáng)化學(xué)生對(duì)三視圖形成、繪圖和看圖的理解，教師用 UG軟件制作的三維立體模型，通過旋轉(zhuǎn)、投影，從不同角度觀察立體，從而理解立體到投影、投影與立體的關(guān)系，幫助學(xué)生順利的建立空間想象力，掌握三視圖畫圖與看圖這一難點(diǎn)。

2.2 在剖視圖中的應(yīng)用

剖視圖是在三視圖的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化教學(xué)的過程，牽涉到看圖能力和繪圖能力，比起三視圖而言，學(xué)生感覺更難學(xué)，如果三視圖看圖能力較差的話，學(xué)習(xí)剖視圖更是困難重重。引入U(xiǎn)G NX軟件，以某個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模型為例，教師課前先創(chuàng)建模型（如圖1a），根據(jù)剖視圖的形成，創(chuàng)建用于假想的剖切平面（如圖1b），將觀察者和剖切面之間的部分移出，借助坐標(biāo)符號(hào)，向投影面方向觀察（如圖1c），將迅速觀察到一個(gè)剖視的視圖，一目了然。

圖1 剖切視圖的創(chuàng)建

三維模型視圖的引入，直觀性強(qiáng)，較大減少教師的集中講解，教師可以針對(duì)不同學(xué)生的掌握程度進(jìn)行單獨(dú)講解輔導(dǎo)答疑，在巡視課堂過程中遇到共性錯(cuò)誤時(shí)，可以及時(shí)進(jìn)行集中講解，明顯提高了教學(xué)效率，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了邊教邊學(xué)邊做的一體化教學(xué)。

2.3 相貫線的教學(xué)

相貫線是《機(jī)械制圖》中的一個(gè)重難點(diǎn)，傳統(tǒng)的教學(xué)是教師借助模型實(shí)物講解，大一學(xué)生空間想象能力不高，接觸的立體類型有限，難以將相貫線的空間形成與立體表面特性聯(lián)系在一起。加之學(xué)時(shí)限制，教師只能吃力講解僅有的幾個(gè)典型案例，然而相貫線是機(jī)械零件繪制中不可或缺且變化多樣的特殊線條，導(dǎo)致學(xué)生在后期的應(yīng)用過程中不能處理由該知識(shí)點(diǎn)帶來的零件設(shè)計(jì)繪制等問題。

利用UG NX軟件構(gòu)建不同類型的相貫體，產(chǎn)生不同空間結(jié)構(gòu)和立體特征的相貫線，如，兩圓柱垂直相交、直徑變化時(shí)對(duì)相貫線的影響（如圖2）以及不同類型相貫線（如圖3）來幫助學(xué)生提高空間想象能力，豐富學(xué)生腦海中的空間素材，使課堂活躍、效率提高，實(shí)現(xiàn)教-學(xué)-用的高度融合。

圖2 兩圓柱垂直相交，直徑變化對(duì)相貫線的影響變化演示

圖3 兩曲面立體的相貫線

3 預(yù)期效果

3.1 教學(xué)從靜態(tài)向動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變

教師除了可以在課前做好模型創(chuàng)建，還可以在課堂上根據(jù)教學(xué)需要隨時(shí)搭建實(shí)體模型，進(jìn)行任意角度翻轉(zhuǎn)，尤其是在“組合體”模塊的教學(xué)中，利用軟件的特性對(duì)組合體進(jìn)行多角度的翻轉(zhuǎn)，還可以根據(jù)需要任意切割組合，使學(xué)生可以多角度的觀察組合體特性，方便所有學(xué)生在投影屏幕上觀察，摒棄了傳統(tǒng)實(shí)物模型小而觀察不清晰的缺點(diǎn)。隨著教學(xué)難度的提升，還可以任意剖切，這都是傳統(tǒng)實(shí)物教學(xué)不可實(shí)現(xiàn)的。

3.2 有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

UG NX軟件是在機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛的三維軟件，學(xué)生在課堂上領(lǐng)略該軟件的強(qiáng)大功能后，將對(duì)實(shí)體空間建模產(chǎn)生濃厚興趣，對(duì)后期的平面教學(xué)奠定了良好基礎(chǔ)和更對(duì)該軟件的學(xué)習(xí)充滿了憧憬。利用UG NX軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，釋放了教師有限的教學(xué)時(shí)間，充分地挖掘了每一位學(xué)生的潛力，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生個(gè)性培養(yǎng)，因材施教。

3.3 便于課程整合提高教學(xué)效率

縱觀機(jī)械類各專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，如果能將平面制圖與空間實(shí)體創(chuàng)建的相關(guān)課程有機(jī)合理設(shè)置，貫穿一線，將開闊學(xué)生的空間思維能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，符合機(jī)械類高職教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)真正意義的教學(xué)用一體。通過將機(jī)械制圖與造型軟件類課程整合，重組教學(xué)內(nèi)容，造型軟件學(xué)習(xí)過程中的三維造型為制圖課程服務(wù)，制圖課程的學(xué)習(xí)為軟件課程奠定基礎(chǔ)。打破軟件類課程難于尋找載體、制圖課程缺乏教學(xué)手段的教學(xué)困境，在教學(xué)做過程中激發(fā)和維持了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)也節(jié)省了大量教學(xué)時(shí)間。

4 結(jié)束語

《機(jī)械制圖》課程是一門極其重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，教師需要緊密地結(jié)合學(xué)生的發(fā)展特點(diǎn)進(jìn)行全面細(xì)致的剖析，合理利用軟件、實(shí)物進(jìn)行高效率高質(zhì)量的教學(xué)，為解決緊缺人才的培養(yǎng)出謀劃策。值得注意的是，教學(xué)改革也對(duì)教師則提出了更高的要求，在教學(xué)過程中需要收集多種空間造型素材，做出周全的考慮，做好充分的課前準(zhǔn)備。當(dāng)然，可以不局限于UG NX軟件，只要合適的三維構(gòu)圖軟件都可以應(yīng)用于《機(jī)械制圖》的輔助教學(xué)。

[1]楊家鵬.UG NX4基礎(chǔ)訓(xùn)練教程[M].北京:北京出版社, 2009.

[2]陳偉珍,韋余萍.機(jī)械制圖[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社, 2014.

Research and practice of mechanical drawing teaching based on UG NX software

"Mechanical Drawing" is the Vocational Mechanical Engineering Students must master a professional foundation courses, teaching great difficulty, knowledge points. UG NX software to take advantage of the secondary education, significantly improve the quality of teaching, active teaching, but also to improve the students' spatial thinking ability and to stimulate interest in learning.

Teaching reform; mechanical drawing; UG

G71

A

1008-1151(2015)05-0124-02

2015-04-11

黃淑芳（1984－），女，廣西南寧人，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造技術(shù)。