互聯網視閾下《UG軟件應用》課程教學改革的研究與實踐

謝佳賓

（廣西水利電力職業技術學院，廣西 南寧530023）

0 引言

“中國制造2025”所提出的五大工程戰略目標，為高等職業教育人才培養指明了方向。它對高職機械類專業的要求主要體現在：提升學生的基礎設計制造能力、信息化技術應用能力、新技術新工藝的應用能力、設備的高效節能改造能力和新工藝新方法的創新能力等[1]。隨著我國從制造大國向制造強國的戰略發展，CAD/CAM/CAE技術已越來越廣泛地應用于機電產品的設計和制造[2]。當前主流應用最廣泛的CAD/CAM/CAE軟件有德國西門子的UG NX，法國達索公司的CATIA以及美國參數技術公司（PTC）的Pro/Engineer。

UG NX是當今世界上應用最廣泛的PLM數字化解決方案，無縫集成了實體造型、曲面造型、制圖、鈑金、裝配、加工、運動仿真、有限元分析、熱流分析、電器管線、注塑模、級進模、電極設計、沖模工程、車輛自動化、焊接、航空鈑金、人體建模等強大功能模塊。不同功能模塊為不同的學科課程服務。我校教學中涉及的UG模塊有建模、裝配、制圖、鈑金、注塑模具、運動仿真、有限元分析、加工八大模塊。

學校不同于專門的培訓機構，在人才培養方案中規定的課時數嚴重不足，僅把學生領進門，在課程內容設置上主要停留在基礎入門的水平，與企業人才需求有一段差距。

1 課程內容模塊需求分析

根據工作崗位對UG人才需求不同，我校機電工程系各專業制定的人才培養方案對UG軟件應用課程的要求和側重點不同。表1是綜合了我系四個專業人才培養方案的UG課堂內容，結合我校協同創新育人中心和3D協會、機械創新大賽人才培養的實際需求制定的UG功能模塊需求表。從表中不難看出，建模、裝配、制圖、鈑金和運動仿真是各專業對UG功能的通用需求模塊，由于工作側重點不同，各專業對UG教學學時和需求重點也有所側重。

我校UG軟件應用課程主要面向對象是高職機電類2年級學生。高職學生，普遍存在學習目的不明確，學習興趣不高，實際操作能力差，滿足不了實際工作崗位需求等問題[3]。傳統教學過程中，該課程僅被當作一門工具課程來講授，只要求學生掌握基本的繪圖命令，再加上教學方法和教學模式墨守成規，學生在畢業時只能應用該軟件進行簡單的零部件的建模、簡單零件的加工，在就業時不能滿足工作崗位要求，也不能向更高層次的崗位發展[4]。

通過企業調研以及畢業生反饋，表2統計了企業工作崗位對UG技能模塊的需求。

表2 企業工作崗位對UG技能模塊需求

從表中可以看出：建模、裝配、制圖和鈑金模塊是機產品設計和制造崗位的通用技能模塊，要求在校生必須掌握相關方面的能力。

在產品設計和制造企業中，產品設計通常由團體開發，成員間分工協作。團隊開發必須遵循行業企業開發標準，大量使用標準零件庫，UG軟件提供了一個標準化重用庫。另外，西門子公司還為中國用戶提供了一個國標化工具箱——GC工具箱，能夠快速生成和管理零件和工程圖。

由于這幾個模塊知識點技能點多且煩，學校規定學時又不夠，須把一部分課程安排到課外學習。采用翻轉課堂教學法，將課程重新改造，錄制微課視頻輔助課外學習，提高課堂學習效率，拓展課外學習機會，讓學習者有發展和提升的通道。

2 課程改革

隨著生源質量的一再下降，伴隨著互聯網時代不斷發展，學生學習方式發生了變化，喜歡刷抖音，看小視頻，整天泡在網絡世界里，隨時隨地學習，自由的選擇學習。傳統的授課方式遠遠不能滿足與學生的學習需求，必須進行課程改革，將課程搬到網絡上，滿足個性化學習。

2.1 課程項目化改造

根據表1將UG通用基礎模塊，包含建模、裝配、制圖、鈑金和運動仿真五個內容模塊組成UG軟件應用課程主體。GC工具箱和標準件重用庫是標準化的通用零件庫，建模裝配過程中可以直接調用，節省時間。GC工具箱是中國零件的標準化工具，可以快速生成國標固定的各種零件和創造出符合國標要求的工程圖。學生有必要掌握這兩個工具的使用方法。

CaTICs是基于先進網絡競賽系統（北京菁華銳航開發）開展的一項CAD技能應用比賽[5]。其擁有一流的數字化題庫，能有效訓練數字化人才，可以通過題目訓練，參加比賽，考試合格可以獲得CAD/CAM職業技技能認證證書，達到西門子規定分數，可以授予西門子原創認證證書。CaTICs的題目具有典型性、科學性和挑戰性，可以短期內快速有效提高識圖和建模能力，將其作為一個專題引入課程，拓展學習深度和廣度，在學習上鼓勵學生自學，不做學時分配。將上述內容整合形成兼具基礎和擴展功能的UG軟件應用課程項目化結構，計劃80學時，其中必學50學時，選學30學時，根據專業需求選擇，課程結構如圖1。

圖1 課程項目化結構

2.2 課程項目設計

在產品設計與制造工作崗中，建模是基礎環節，建模可以是逆向設計（照著圖紙畫），可以是正向設計，建模過程必須要學會

按照布魯姆教育目標分類原則，將每個項目任務中需要學習掌握工具命令、所用的思維方法和任務的操作過程羅列出來放入學習任務模塊，錄制學習視頻，用于學生課前學習。把需要訓練而后獲得的能力的過程搬到課堂上，針對學生能力進行有效的訓練和反饋。具體到每一個項目中，運用UG軟件，將UG新工具介紹、原理方法的應用，在任務載體操作演示中完成工作思路講解，在課堂上完成能力的內化訓練。

如圖2，項目一。基本體建模項目設計，項目設計設有目標及要求、課堂任務、課后作業和拓展訓練四個模塊。其中目標及要求模塊明確了項目學習的任務和要求，對應著布魯姆教育目標分類中的“識憶”“理解”兩個低階目標；課堂任務模塊中主要是案例任務載體，通過載體的訓練達成目標中確定的能力，對應著布魯姆教育目標的應用“應用”“分析”和“評價”幾項高階目標；課后作業是對學習的鞏固和延伸，拓展訓練是解決有挑戰性問題，對應布魯姆教育目標中的“創造”高階目標。

圖2 項目一基本體建模項目設計

2.3 評價系統

課程評價是教學目標達成度的重要檢測手段，一套合理的評價系統，是教學目標達成的前提和保障。我校原有UG軟件應用課程的評價方式為作業40%+期末考核60%。這里面有兩方面因素不可控，一是學生的作業不可控，有多少同學的作業是本人自己完成的不可知；二是作業批改工作量大，老師很難做到打開源文件逐一精細化批改，學生學習過程的嚴謹性得不到保障，評價結果不能真實反映教學目標要求。

改造后的課程評價，以學生自主測評為主，側重過程性和能力性評價。UG軟件是一款精密機械設計軟件，它能高精度檢測物體的長度、面積、體積、質量、重心等物理參數。基于這一優點，本課程評價正是利用這一功能，將建模、裝配模塊的考核評價方式做到自動評測。運動仿真和制圖模塊可以采用提交作品截圖，提交視頻的方式讓學生之間互評，最終達成課程自動評測，有利于學生自學評測，便于課程推向MOOC平臺。表3是UG軟件應用課程校內運行的評價體系。

表3 UG軟件應用課程評價體系

2.4 教學實施

本課程采用翻轉課堂教學模式組織學習活動，將課堂講授知識、操作演示內容提前錄成視頻，學生提前學習，課堂上學生的主要任務是限時完成并提交作業，教師課堂督促指導學生完成作業，解答學生疑難，總結點評和補充。下面以課程項目二為例，講解課程項目的教學實施過程。

課前自學：課前一周發信息，通知學生課前完成7個微課視頻學習和5個作業解釋視頻學習，建議學生課前做好練習，發布課堂訓練測試。

課堂能力訓練：課堂，老師對課程視頻做一個簡單回顧，從課前學習知識點設計5道測試題檢查學生課前有沒有學習。

課中主要任務是督促指導學生完成課堂作業，現場解答學生訓練過程中遇到問題，個別問題個別回答，共性問題統一講解。

課程總結時候可以發送幾道題檢測學生課堂有無學習并領悟。建議教師可以發起一次彈幕調查，統計學生對課程學習的意見和建議，供教師借鑒改進。

課后作業：布置課后作業，及時批改課后作業查看學生的問題留言。

拓展練習：拓展練習主要針對于學有余力的學生打造，讓他們有提升和發展的空間，因為題量大，難度高，教師注意關注這個板塊的問題，及時解答學生的問題，激發學生學習欲望。

3 總結

自2018年底課程完成重構之后，在超星學習通平臺，采用翻轉課堂教學法，學生學習緊迫感增強，自覺學習和完成作業的積極性提高了，掉隊的學生減少了，大部分學生在這門課程投入的學習時間增加了，UG技能水平提高了。

課程項目化改造之后，引入行業技能競賽項目，增加了學習梯度內容，一批熱愛UG的學生積極投入拓展競賽訓練，師生互動頻度增加了，學生專業技能得到迅速提高。UG軟件課程教學緊跟時代步伐，邁入良性循環，課程改革初見成效。