三維實(shí)體建模與設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革

武立波，宋若冰，蔡衛(wèi)國，慕光宇

（大連海洋大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，遼寧 大連116023）

三維實(shí)體建模與設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革

武立波，宋若冰，蔡衛(wèi)國，慕光宇

（大連海洋大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，遼寧 大連116023）

本文針對(duì)三維實(shí)體建模與設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)及當(dāng)前教學(xué)存在的一些問題，提出了圍繞“工程設(shè)計(jì)”開展教學(xué)，對(duì)課堂教學(xué)過程重新設(shè)計(jì)、制定課堂教案，以機(jī)械工程實(shí)例貫穿課堂教學(xué)的整個(gè)過程，創(chuàng)造了以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

三維實(shí)體建模；工程實(shí)例；教學(xué)改革

《三維實(shí)體建模與設(shè)計(jì)》課程是面向機(jī)械工程等各專業(yè)開設(shè)的一門課程，是學(xué)習(xí)利用三維繪圖軟件進(jìn)行零部件造型設(shè)計(jì)及制圖的實(shí)踐性課程，它是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造的重要手段。但在長(zhǎng)期的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)該課程的教學(xué)目前主要側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生相關(guān)軟件的應(yīng)用操作技能，并沒有圍繞“工程設(shè)計(jì)”的方法和規(guī)律開展教學(xué)，沒有結(jié)合工程實(shí)際去精心設(shè)計(jì)和組織教學(xué)內(nèi)容，完全按照教材照本宣科、強(qiáng)力灌輸、學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生興趣不高，對(duì)該零件的結(jié)構(gòu)、材料、所標(biāo)注的形狀、位置公差的含義以及粗糙度等技術(shù)要求不清楚。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中零件圖、裝配圖表達(dá)極不規(guī)范，零件圖中沒有尺寸精度要求，裝配圖沒有配合、安裝尺寸，抄襲現(xiàn)象很嚴(yán)重。因此，必須改革教學(xué)模式以提高該課程的教學(xué)水平以及教學(xué)質(zhì)量。

筆者學(xué)校今年剛剛成立了中新合作學(xué)院，看到了新西蘭奧塔哥理工學(xué)院的“工程設(shè)計(jì)與制圖”這門課的大綱和課程教案，開設(shè)這門課的目的是以“實(shí)際工程”為背景，掌握工程設(shè)計(jì)與制圖的原則、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。并且他們沒有教材，而是每堂課都有一個(gè)主題，通過工程案例讓學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)過程，繪圖命令及方法、制圖規(guī)范及技術(shù)要求等，受這些導(dǎo)師的啟發(fā)，具體改革如下：

1 改革的目標(biāo)

通過改革，教師應(yīng)學(xué)會(huì)確定課程和課堂教學(xué)目標(biāo)，掌握課程設(shè)計(jì)基本理念和步驟，掌握并能使用高效的教學(xué)方法，能夠?qū)虒W(xué)效果進(jìn)行定量評(píng)價(jià)；學(xué)生通過對(duì)《三維實(shí)體建模與設(shè)計(jì)》課程的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，掌握知識(shí)的連貫性、相關(guān)性和綜合性，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)的全面認(rèn)識(shí)，從“基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、專業(yè)學(xué)習(xí)、實(shí)踐訓(xùn)練”三方面提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力和工程創(chuàng)新能力。

2 擬解決的關(guān)鍵問題

1）如何圍繞教學(xué)目標(biāo)、課程教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合現(xiàn)代教育理念和教學(xué)技術(shù)和學(xué)生的實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)教學(xué)過程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，做到因材施教、注重實(shí)效。

2）如何將現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)的教學(xué)方式有機(jī)的整合，探討以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生知道畫的“是什么”，出現(xiàn)問題了知道“為什么”，要解決問題應(yīng)該知道“怎么辦”。

3）如何以《三維實(shí)體建模與設(shè)計(jì)》課程為基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)研究，讓科研帶動(dòng)教學(xué)。

3 具體實(shí)施方法

1）突破傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，圍繞“以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心”來指導(dǎo)“教師如何進(jìn)行教”，確定課程和課堂教學(xué)目標(biāo)，課堂教學(xué)目標(biāo)。

2）加強(qiáng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作與分工，開展團(tuán)隊(duì)合作，合理設(shè)計(jì)教學(xué)過程，教學(xué)內(nèi)容注重進(jìn)一步與工程實(shí)踐相結(jié)合，完善不同層次的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)組織形式，提倡開展具有工程背景的案例教學(xué)以工程設(shè)計(jì)實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、工程設(shè)計(jì)能力。

3）使用高效的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課上教給學(xué)生如何學(xué)習(xí)，如何思考，指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建自己的知識(shí)框架、思維習(xí)慣，教師需要定期組織相關(guān)教學(xué)研討會(huì)，討論教學(xué)方法，總結(jié)教學(xué)得失。

4）課下組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)，通過完成小組作業(yè)、問題討論、課程論文、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等培養(yǎng)學(xué)生協(xié)調(diào)能力和創(chuàng)新應(yīng)用能力。

5）針對(duì)少數(shù)優(yōu)秀的學(xué)生，可以和教師科研項(xiàng)目緊密聯(lián)系，這樣可以拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的科研能力，為這部分學(xué)生考研和進(jìn)一步深造奠定良好的基礎(chǔ)。

6）注重組織和引導(dǎo)學(xué)生在校內(nèi)開展創(chuàng)新活動(dòng)和競(jìng)賽，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生積極參加省、市乃至全國性的各類競(jìng)賽，如機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、挑戰(zhàn)杯賽、機(jī)器人大賽等。

4 課堂教學(xué)改革

首先教師的教學(xué)理念由教為中心轉(zhuǎn)換為學(xué)生以學(xué)為中心。課前，教師應(yīng)進(jìn)行教學(xué)過程設(shè)計(jì)，發(fā)給學(xué)生課堂目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容、布置工程案例；學(xué)生應(yīng)課前預(yù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，查閱相關(guān)資料，完成任務(wù)。課上，教師圍繞教學(xué)案例講解，組織學(xué)生進(jìn)行討論；學(xué)生應(yīng)提出問題，展示作業(yè)，與老師討論出現(xiàn)的問題。課下，布置小組作業(yè)，問題討論，課程設(shè)計(jì)實(shí)踐、創(chuàng)新。整個(gè)過程教師起主導(dǎo)作用，學(xué)生作為主體，最終提高學(xué)生工程設(shè)計(jì)的能力。以普通V帶輪零件建模教案為例：

（1）教學(xué)目標(biāo)

1）了解普通V帶輪的材料、結(jié)構(gòu)、輪緣的截面圖及其各部分尺寸的確定；

2）掌握普通V帶輪的建模過程；

3）理解和應(yīng)用工程背景下零件設(shè)計(jì)和繪圖的原則、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。

（2）教學(xué)方法

啟發(fā)式、差異式、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)方法。

（3）內(nèi)容

1）熟悉零件建模過程中通常用到的專用術(shù)語：特征、平面、拉伸、草圖、凸臺(tái)、切除、內(nèi)圓角和外圓角等；

2）熟練操作旋轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)切除、拉伸、拉伸切除、圓周陣列；

3）選擇最佳的草圖輪廓和建模方法；

4）模型完全定義。

（4）課堂討論的問題

1）什么是設(shè)計(jì)意圖？它如何影響零件的建模過程？

2）建模過程中如何選擇最佳草圖輪廓？

3）普通V帶輪有幾種建模方法？那種建模方法最佳？

（5）評(píng)價(jià)要點(diǎn)

1）完全定義草圖，沒有錯(cuò)誤；

2）正確貫徹零件的設(shè)計(jì)意圖。見圖1.

圖1 普通V帶輪

5 結(jié)論

經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐，圍繞“工程設(shè)計(jì)”的方法和規(guī)律開展教學(xué)，結(jié)合工程案例設(shè)計(jì)和組織教學(xué)內(nèi)容，探討了以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的現(xiàn)代化教學(xué)模式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，教師在教學(xué)改革中也得到了鍛煉和提高。但是，由于課堂教學(xué)時(shí)數(shù)有限，不可能對(duì)所有的命令進(jìn)行詳細(xì)的講解和演示，為提高教學(xué)質(zhì)量，熟練操作三維軟件，課下需要學(xué)生投入更多的時(shí)間，為了課下更好的對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，我們可以利用學(xué)校泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，制作相關(guān)教學(xué)視頻并建立網(wǎng)站，開展了慕課教學(xué)模式探索，這也是下一步教學(xué)改革的重要方面。

[1]鄧小雷，周兆忠，謝長(zhǎng)雄.翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式在應(yīng)用型本科教學(xué)中的應(yīng)用研究——以三維實(shí)體建模與設(shè)計(jì)課程為例[J].教育現(xiàn)代化，2016，（23）：125-126.

[2]張容.《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》課程項(xiàng)目教學(xué)改革與實(shí)施[J].武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，12（6）：68-71.

[3]王 波，張崎靜.Solidworks三維建模設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式改革與實(shí)踐[J].長(zhǎng)春教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，30（1）：133-134.

[4]周 宇，段 軍，劉 冰.貫穿計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程的教學(xué)研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2015：76-78.

Teaching Reform of 3D Solid Modeling and Design Course

WU Li-bo，SONG Ruo-bing，CAI Wei-guo，MO Guang-yu
（School of Mechanical and Power Engineering，Dalian Ocean University，Dalian Liaoning 116023，China）

according to the characteristics of 3D solid modeling and design course and some problems existing in the current teaching，put forward around the“engineering design”teaching，the classroom teaching process re design，formulate teaching plan，through the whole process of classroom teaching in mechanical engineering，created the roles of teachers and students as the main body the teaching mode，improve the students’interest in learning,to achieve better teaching effect.

3D solid modeling；engineering example；teaching reform

H191

A

1672-545X（2017）08-0273-02

2017-05-04

宋若冰（1978－）女，河北晉州人，講師，碩士，研究方向：漁業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)。