崔 寧，劉向陽

（吉林大學 珠海學院機電工程系，廣東 珠海 519041）

運用UG軟件改革工程圖學教學的探索與實踐

崔 寧，劉向陽

（吉林大學 珠海學院機電工程系，廣東 珠海 519041）

通過引入主流三維輔助設計軟件UG，采用制圖理論教學與UG實踐教學相互穿插的教學方式，對工程圖學課程進行了探索性的改革與實踐，取得了良好的教學效果。

UG；工程圖學；教學改革；穿插式教學

目前，各院校工程圖學課程，普遍所采用的教學方式主要有兩種：一種是先集中上制圖理論課程，再上軟件繪圖課程；另一種被很多院校所采用，即理論課程與軟件繪圖課程穿插進行[1～3]。

這兩種方式，在教學內容及教學形式的安排上，仍然更偏重于知識的系統(tǒng)性。另外，在軟件繪圖課程教學中所用的繪圖軟件，一般都是AutoCAD，講授內容也主要限于平面繪圖。AutoCAD被引入到教學中，從一定程度上看，也不過是手工繪圖的替代工具。而對于現(xiàn)代先進的三維輔助設計軟件，其強大的三維建模功能，有助于理解和掌握理論知識的重要作用，在教學中卻未得到有效的發(fā)揮。因為即使部分院校的機械類專業(yè)也有開設三維輔助設計軟件課程的，一般也只是在學生修完工程圖學等部分專業(yè)基礎課后，在二年級，甚至三年級才開始進行。他們雖然也學到、用到了三維輔助設計軟件，但是在工程圖學課程的教學過程中，卻沒有充分發(fā)揮其應有的作用。

另外，在國際制造業(yè)領域，制造技術正在由傳統(tǒng)向現(xiàn)代轉變，機械圖樣需要包含的信息量也在不斷增加，而傳統(tǒng)的二維機械圖樣，已無法承載如此之多的信息量，以至最終不能夠適應發(fā)展的需求。與此同時，制造業(yè)的數(shù)字化已成為現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的一個重要趨勢，而三維CAD/CAE/CAM軟件，在制造業(yè)的數(shù)字化進程中，又起到至關重要的作用[4]。

因此，在新的形勢下，如何在工程圖學的教學中適時、適當?shù)囊胫髁魅S輔助設計軟件，將理論與實踐有機的結合，是高校培養(yǎng)現(xiàn)代企業(yè)急需的、掌握先進設計制造理念與技術的應用型人才必須面臨和解決的一個課題，傳統(tǒng)的工程圖學教學，正面臨著新技術的挑戰(zhàn)。

1 UG軟件的引入及應用背景

2005年，吉林大學珠海學院院與美國UGS公司合作，由UGS公司免費贈送100套UGNX3.0軟件和20套NASTRAN軟件，與我院合作建立制造業(yè)信息化人才培養(yǎng)基地，共同培養(yǎng)能夠熟練運用UG軟件進行產(chǎn)品設計、分析、制造和管理的高素質應用型人才?？紤]到學院的辦學定位及專業(yè)實際情況，我們在工程圖學的教學體系中全面引入三維輔助設計軟件UG。同時，調整教學方式，重新安排工程圖學的教學內容，將工程圖學理論教學與UG實踐教學有機的結合，并采用穿插的方式安排整個教學過程。

2 教學改革的實施

本次教學改革的出發(fā)點，是注重實踐性與實用性，要保證工程圖學理論教學與UG實踐教學的相互滲透和有機結合。為此，我們從培養(yǎng)方案入手，對與工程圖學課程相關的部分課程進行了調整，如表1所示。

表1 與工程圖學相關課程及內容的調整

其中工程圖學課程的安排采取了比較靈活的穿插方式，這也是本次教學改革另一大特點。

《工程圖學（一）》課程包括畫法幾何、UGCAD三維建模基礎、制圖基礎三部分，主要教學內容和穿插方式如表2所示。

表2 《工程圖學（一）》教學內容

畫法幾何部分,根據(jù)當前制圖課程少學時的教改形勢，和本專業(yè)制定的應用型人才培養(yǎng)方案，改變了過去教學中細而全的教學方案，以“必要”為原則，對教學內容進行了較大幅度的調整：投影應用部分和投影變換部分，刪去不講，曲線曲面部分，只作簡單介紹。

另外，對于部分較難理解和掌握的內容，也適當降低了要求，比如對于立體表面交線的投影，不要求對一般位置的研究，而只以應用較多的特殊位置為主；軸測圖部分，只做簡單介紹，側重講清基本概念和原理。制圖基礎部分中制圖的基本知識和技能，放在本課程的開始時間講授，組合體部分作為重點內容，安排在本課程的最后階段進行。

對于理論教學與UG軟件實踐教學的穿插方式，我們進行了精心的研究和安排，其中心主旨就是以三維促進二維，即應用三維立體圖形，在充分理解二維投影關系的基礎上，促進學生空間想象能力和空間思維能力的提高。

因為三維知識的學習，也需要一定的概念基礎，因此對于課程的內容，先安排學生學習制圖的基本知識和技能、投影法的基本概念、基本幾何元素的投影以及曲線曲面的形成，再進入UG三維建模的基本內容學習，這樣就使得UG能夠起到承上啟下的作用，一方面可以增進對前面基本幾何元素投影的理解，并且經(jīng)過UG草圖部分的學習，還可以增進對前面制圖基本知識部分平面圖形的繪制及尺寸標注的理解和掌握。

另一方面為下一步由基本幾何元素的投影到立體的投影知識學習奠定基礎。因為UG建模中的基本體素特征（柱、錐、球、塊等）、布爾運算（求和、求差、求交）、掃描特征等內容與理論部分基本立體的投影、立體表面交線的投影、組合體的構型等內容具有很強的相關性，經(jīng)過對三維建模部分較系統(tǒng)的學習和必要的上機實踐，學生可以對三維投影及構型具備初步的理解，在此基礎之上，再進行相關理論內容的學習，可以達到更好的教學效果。另外，本學期修完UGCAD三維建模，還可以為第二學期《工程圖學（二）》制圖基礎及繪制零件圖和裝配圖相關知識的學習做好準備。

《工程圖學（二）》課程包括制圖基礎、機械制圖、幾何量公差與檢測基礎及實驗、UG工程制圖這3個部分，主要教學內容和穿插方式如表3所列。

表3 《工程圖學（二）》教學內容

首先講授工程圖學部分機件的表達方法、標準件和常用件以及零件圖，在零件圖一章讀零件圖之前，穿插技術要求部分內容，主要講授《幾何量公差與檢測》中與零件圖技術要求相關的知識，內容以精而簡為原則，側重對基本概念和理論的理解及實用性，主要包括幾何量測量基礎、公差與配合、形位公差、表面粗糙度等，最后安排公差測量實驗。

在完成讀零件圖之后，開始UG工程圖零件圖部分的學習，隨后又是機械制圖部分和UG工程圖裝配圖部分的穿插。

由上述說明可以看出，《工程圖學（一）》和《工程圖學（二）》的教學安排，總體上遵循理論-實踐-理論-實踐的過程。這種教學形式，不拘于知識的系統(tǒng)性，而更側重于知識的實用性。

通過這種方式，能夠保證學生在學完部分理論知識后，立即進入相關內容的上機與實踐，而上機與實踐環(huán)節(jié)的相關內容，還能夠有效促進下一階段理論環(huán)節(jié)相關內容的理解和掌握，從而實現(xiàn)理論與實踐的有機結合與相互促進。

3 其他的配合措施

在改革工程圖學課程的同時，我們還采取了其他多種教學形式和手段，以配合此次教學改革的落實，以達到更好的效果。

如開設與工程圖學（一）和工程圖學（二）相配套的《UGCAD三維建模實訓》（一）和《UGCAD三維建模實訓》（二）課程，通過對多種工程實例的訓練，增強學生運用UG進行三維建模的能力，并為后續(xù)的理論學習創(chuàng)造一定的引入條件；開設工程圖學課程設計，將UG建模與制圖融入到傳統(tǒng)的裝配體測繪綜合實踐中，在保證完成測繪基本訓練的同時，增強學生運用先進設計工具進行現(xiàn)代設計的能力；調整期末總評成績評定標準，提高平時成績比例，進一步體現(xiàn)過程化管理的優(yōu)勢；開設AUTOCAD課程，鞏固學生平面制圖的基本能力；定期舉辦UG建模大賽，增進學生的學習興趣，提高自主創(chuàng)新意識；增加UG升級環(huán)節(jié)的培訓，使學生緊跟軟件發(fā)展的最新技術。

4 結束語

本次教學改革始于2006年秋季，到目前為止，已經(jīng)在學院機械設計制造及其自動化專業(yè)的5屆學生，共40多個行政班級中試行，并逐年改進，取得了比較好的效果：大部分學生已具備較強的實踐能力、自學能力和團隊協(xié)作能力，部分學生已具備較強的創(chuàng)新能力。

在工程圖學后續(xù)各門專業(yè)基礎課程的配套實踐環(huán)節(jié)，如機械設計課程設計、機械原理課程設計、制造技術基礎課程設計等課程的實施中，都已全面采用UG軟件作為主要的設計手段，形成了系統(tǒng)的教學與實踐配合過程，初步形成了較先進的教學理念。很多學生對本專業(yè)的學習興趣也越來越濃厚。這些都說明采用這種引入三維輔助設計軟件、理論與實踐相互穿插的教學方式，是比較合理的。當然，在此過程中所產(chǎn)生的問題我們也在不斷的進行總結、調整與改進。

[1]凌 山.世紀工程2000年工程設計甩掉圖板[J].工程設計CAD及自動化，1995，(2)：25.

[2]管莉娜.工程圖學的發(fā)展現(xiàn)狀與教學改革[J].科技咨詢，2006，(9)：147-148.

[3]王 飛.以三維設計為中心的圖學課程改革[J].北京郵電大學學報，2004，(4)：57.

[4]楊海成.數(shù)字化設計制造技術基礎[M].西安：西北工業(yè)大學出版社，2007，(1)：13-14.

Teaching Reform on Engineering Graphics with UG

CUINing,LIU Xiang-yang
（Department of Mechanical and Electrical Engineering,Zhuhai Institute of Jilin University，Zhuhai Guangdong 519041，China）

We reformed the Engineering Graphics course by introducing the advanced 3D CAD software-UG.And we have got fairly good effects by adopting a teaching method which incorporates theoretical teaching of mechanical drawing with practical teaching ofUG.

UG；engineering graphics；teaching reform；incorporate teaching method

G642.0

B

1672-545X（2012）06-0224-03

2012-03-21

廣東省高等教育教改工程一般項目資助課題（BKYBJG20060283）

崔 寧（1973—），男，吉林省吉林市人，講師，碩士學位，主要研究方向為圖學、制造業(yè)信息化與機電一體化；劉向陽（1972—），男，吉林長春人，教授，博士，碩導，吉林大學珠海學院機電工程系主任，主要研究方向為制造業(yè)信息化、數(shù)控加工、模具制造等。