UG三維建模與3D打印課程教學(xué)改革實(shí)踐研究
——基于技能大賽平臺(tái)

曹月盈

(松原職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 松原 138000)

1 高職技能大賽現(xiàn)狀

目前，吉林省高職學(xué)生技能大賽計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)類賽項(xiàng)包括零部件測(cè)繪與CAD創(chuàng)新設(shè)計(jì)、工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)與快速成型兩個(gè)賽項(xiàng)，主要用到的軟件是中望CAD和UGNX兩個(gè)設(shè)計(jì)類軟件，賽事主辦方聘請(qǐng)職業(yè)院校資深教師和企業(yè)專家聯(lián)合命題，賽題來自于實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品，包括該行業(yè)的新技術(shù)、新發(fā)展方向，具有前瞻性，主要考察學(xué)生的創(chuàng)新能力和運(yùn)用軟件設(shè)計(jì)的綜合能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，大賽對(duì)職業(yè)院校的教學(xué)內(nèi)容和教師技能水平都提出了更高的要求。

零部件測(cè)繪與CAD創(chuàng)新設(shè)計(jì)賽項(xiàng)所采用的軟件是國(guó)產(chǎn)的中望CAD繪圖軟件，主要內(nèi)容是給定機(jī)械設(shè)備的實(shí)物，并給定部分零件圖和裝配圖，要求對(duì)其中若干零件進(jìn)行測(cè)繪并繪制零件圖，通過測(cè)繪和分析對(duì)存在錯(cuò)誤的圖紙進(jìn)行改正，并將所有零件進(jìn)行三維建模、裝配。

工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)與快速成型賽項(xiàng)的宗旨是推動(dòng)職業(yè)教育教學(xué)改革創(chuàng)新，提高教師教育技術(shù)應(yīng)用能力和教學(xué)水平，促進(jìn)3D打印技術(shù)在教育教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新思維能力。工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)與快速成型賽項(xiàng)要求是設(shè)計(jì)一款生活中的產(chǎn)品，主要從產(chǎn)品外觀工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、產(chǎn)品3D打印、裝配幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行考察，該賽項(xiàng)主要是考察選手的3D建模能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和3D打印的技能水平。

2 目前UG三維建模與3D打印課程存在的問題

2.1 課程的教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)需求不同步

大部分教師的教學(xué)內(nèi)容選用的是教材和網(wǎng)絡(luò)課程的內(nèi)容，沒有采用基于工作過程的項(xiàng)目化教學(xué)，學(xué)生已經(jīng)初步具備UG軟件的曲面建模、動(dòng)畫等操作能力，能夠進(jìn)行合作建模，但建模時(shí)綜合運(yùn)用命令的能力有待提高。教學(xué)內(nèi)容缺少來自企業(yè)的實(shí)際工作任務(wù)，不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)感。

2.2 教學(xué)模式陳舊

一些教師根據(jù)任務(wù)講解命令，學(xué)生則根據(jù)教師的演示來模擬操作，缺乏以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，教學(xué)的實(shí)施缺少信息化手段的支撐，如微課、藍(lán)墨云班課等，小組合作學(xué)習(xí)還停留在互相討論的階段，沒有形成真正的小組分工協(xié)作情境。

2.3 學(xué)生的專業(yè)技能水平不一

部分學(xué)生的計(jì)算機(jī)操作水平較弱，而一些學(xué)生的抽象思維能力、空間想象能力和綜合運(yùn)用命令的能力都很強(qiáng)，又具有繪圖基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)操作水平較弱的學(xué)生只能從零開始學(xué)習(xí)三維建模知識(shí)和機(jī)械制圖專業(yè)知識(shí)。

3 基于技能大賽的UG三維建模與3D打印課程教學(xué)改革

為了使職業(yè)院校的賽教融合得以開展，針對(duì)工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)與快速成型賽項(xiàng)涉及的技能點(diǎn)和知識(shí)點(diǎn)，對(duì)大賽項(xiàng)目與實(shí)際教學(xué)進(jìn)行整合，形成了理實(shí)一體的項(xiàng)目化教學(xué)。以2019年吉林省職業(yè)技能大賽工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)與快速成型的賽題為例，要求以卡通人物為主題創(chuàng)意設(shè)計(jì)一款手搖小風(fēng)扇，在實(shí)際教學(xué)中確立了以卡通節(jié)能小風(fēng)扇的設(shè)計(jì)與制作為主題的教學(xué)項(xiàng)目，教學(xué)實(shí)施過程如下。

3.1 教學(xué)過程

(1)課前自學(xué)。由學(xué)生進(jìn)入超市、市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研，將照片反饋給教師，學(xué)習(xí)微課掃掠指令的應(yīng)用，教師通過觀看調(diào)研反饋了解學(xué)情；(2)布置任務(wù)。現(xiàn)場(chǎng)連線企業(yè)設(shè)計(jì)師，由設(shè)計(jì)師下達(dá)任務(wù)，播放企業(yè)熱銷產(chǎn)品視頻，講解設(shè)計(jì)任務(wù)，下發(fā)學(xué)生工作頁，提出評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；(3)分析任務(wù)。該部分包含教師活動(dòng)和學(xué)生活動(dòng)兩方面，教師活動(dòng)是指教師組織學(xué)生閱讀工作頁，引導(dǎo)學(xué)生掌握電扇的外部構(gòu)成和功能，要求學(xué)生將建模思路繪制成思維導(dǎo)圖，查看思維導(dǎo)圖存在的問題。學(xué)生活動(dòng)是指學(xué)生要閱讀工作頁，提煉市場(chǎng)調(diào)研內(nèi)容，明確產(chǎn)品的外部構(gòu)成和功能，查看卡通資源包，選擇卡通造型，制作設(shè)計(jì)方案，繪制思維導(dǎo)圖，并將思維導(dǎo)圖傳至藍(lán)墨云班課平臺(tái)；(4)實(shí)施任務(wù)。學(xué)生由組長(zhǎng)分配建模任務(wù)，如A同學(xué)做電扇建模，B同學(xué)做卡通建模，C同學(xué)做整個(gè)電扇的功能部分建模。學(xué)生依據(jù)思維導(dǎo)圖進(jìn)行建模并用錄屏軟件錄制建模過程，建模完成后上傳錄屏視頻，以供課后回放。教師要組織小組合作建模，建議組員按照思維導(dǎo)圖進(jìn)行分工，并巡視考察學(xué)生對(duì)掃掠指令的操作是否正確，有必要對(duì)出錯(cuò)的同學(xué)進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)，及時(shí)查看建模視頻，記錄完成時(shí)間。播放教師示范的掃掠命令視頻后，要總結(jié)歸納命令要點(diǎn)，及時(shí)上傳至云班課平臺(tái)；(5)點(diǎn)評(píng)任務(wù)。將學(xué)生自評(píng)和小組互評(píng)及教師點(diǎn)評(píng)相結(jié)合，企業(yè)專家可通過現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布會(huì)的形式向企業(yè)人員介紹產(chǎn)品的設(shè)計(jì)靈感和功能等內(nèi)容；(6)總結(jié)和拓展任務(wù)。教師總結(jié)本次任務(wù)的完成情況并布置課后任務(wù)，例如，在電扇的扇葉上印上LOGO該如何操作，最快需要多長(zhǎng)時(shí)間。學(xué)生可以在課后優(yōu)化產(chǎn)品，完成扇葉添加LOGO的建模并填寫在線優(yōu)化檢查結(jié)果，查看學(xué)生滿意度。

在整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容遵循由淺入深、由單一任務(wù)到項(xiàng)目化循序漸進(jìn)的安排，注重學(xué)生專題任務(wù)的訓(xùn)練，按照工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與快速成型賽項(xiàng)的賽題設(shè)計(jì)幾個(gè)專題，以卡通風(fēng)扇、機(jī)器人、旋轉(zhuǎn)陀螺、平口鉗、竹蜻蜓等來自于企業(yè)的實(shí)際產(chǎn)品作為項(xiàng)目教學(xué)的內(nèi)容。

3.2 教學(xué)方法與教學(xué)評(píng)價(jià)

采用學(xué)習(xí)小組的形式，根據(jù)小組之間的技能水平分配不同的任務(wù)，教師指導(dǎo)小組中能力最強(qiáng)的學(xué)生，由他帶動(dòng)其他學(xué)生，對(duì)各個(gè)小組出現(xiàn)的共性問題及個(gè)性問題進(jìn)行指導(dǎo)。這種小組教學(xué)方式不僅能提高課堂效率，還能鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。結(jié)合松原職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生的學(xué)情，根據(jù)卡通節(jié)能小風(fēng)扇產(chǎn)品的組裝將建模細(xì)分為四個(gè)任務(wù)：零件建模、合件建模、組件建模、部件建模。四個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)按照從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，循序漸進(jìn)的原則制定。本次課任務(wù)為合件建模，以零件建模為基礎(chǔ)，完成兩個(gè)及兩個(gè)以上簡(jiǎn)單的零件建模。其中，合件建模任務(wù)又劃分成若干子任務(wù)，子任務(wù)之間為并列關(guān)系，內(nèi)容豐富的子任務(wù)拓寬了學(xué)生視野，使學(xué)生逐步形成建模思路，積累建模經(jīng)驗(yàn)，提高產(chǎn)品建模能力。

把技能大賽項(xiàng)目引入實(shí)際教學(xué)有利于提高教師的教學(xué)水平和學(xué)生的技能水平，卡通節(jié)能小風(fēng)扇就來源于實(shí)際比賽項(xiàng)目，便于學(xué)生對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行理解和創(chuàng)新，這也是設(shè)計(jì)師經(jīng)常設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，具有代表性和典型性。任務(wù)學(xué)習(xí)采用以能力為本位，以工作流程為導(dǎo)向的引領(lǐng)模式，在此過程中，學(xué)生扮演設(shè)計(jì)師的角色，產(chǎn)品設(shè)計(jì)從草圖到最終的三維效果由學(xué)生自主完成。學(xué)習(xí)環(huán)境即工作環(huán)境，角色扮演能夠增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任意識(shí)，提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，為今后工作做好充分準(zhǔn)備。學(xué)生的作品由企業(yè)設(shè)計(jì)師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，最后學(xué)生通過產(chǎn)品發(fā)布會(huì)的形式進(jìn)行作品展示，由教師運(yùn)用多元評(píng)價(jià)體系及時(shí)有效地進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)。

4 結(jié)語

通過參加工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)與快速成型賽項(xiàng)，教師豐富了專業(yè)知識(shí)，提升了教學(xué)水平，了解企業(yè)現(xiàn)在應(yīng)用的最新技術(shù)和方法，推動(dòng)教學(xué)改革創(chuàng)新。通過賽教融合，將技能大賽的比賽內(nèi)容和教學(xué)有機(jī)融合，全面提升學(xué)生的專業(yè)技能水平，培養(yǎng)出滿足企業(yè)需求且具有工匠精神的高素質(zhì)人才。