周天宇

摘要：考慮到傳統(tǒng)工程制圖類(lèi)軟件在職業(yè)院校教學(xué)過(guò)程中的不足之處，利用UG NX軟件的計(jì)算機(jī)輔助三維數(shù)字化建模功能與AutoCAD的二維圖像制圖功能相融合，探究一種以混合式教學(xué)模式為主體的新型教學(xué)模式。該模式不僅促進(jìn)了學(xué)生三維立體空間的思維能力和表現(xiàn)能力，而且以全新的軟件技術(shù)激發(fā)看學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更是對(duì)培養(yǎng)新時(shí)代職業(yè)技能型專業(yè)人才起到了一定的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：UG NX;AutoCAD;混合式教學(xué)模式

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）18-0164-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)的普及，設(shè)計(jì)人員通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助相關(guān)設(shè)計(jì)軟件能夠大大提升設(shè)計(jì)的速度、質(zhì)量，為新型產(chǎn)品和制造工藝的加工、生產(chǎn)和改進(jìn)提供了有利條件。如今制造行業(yè)企業(yè)對(duì)于工程制圖類(lèi)軟件操作崗位人才的需求劇增以及推進(jìn)人才培養(yǎng)模式下校企合作，傳統(tǒng)教學(xué)模式培養(yǎng)下的高職院校畢業(yè)生因其較為薄弱的個(gè)人知識(shí)理論體系和實(shí)際操作能力熟練程度，導(dǎo)致其造型設(shè)計(jì)表現(xiàn)能力和創(chuàng)新能力相對(duì)欠缺，這就意味著對(duì)于教師傳統(tǒng)教學(xué)方法和內(nèi)容需進(jìn)一步優(yōu)化和改革。

1 工程制圖類(lèi)軟件課程的教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 工程制圖類(lèi)軟件課程定位

結(jié)合高職改革教育人才培養(yǎng)模式，學(xué)生所學(xué)課程需以實(shí)際就業(yè)為導(dǎo)向，注重其能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)，因此工程制圖類(lèi)軟件課程作為高職類(lèi)機(jī)械制造專業(yè)、工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)所開(kāi)設(shè)的專業(yè)核心課程，目的是在于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于機(jī)械加工制造類(lèi)產(chǎn)品零部件的二維繪圖和三維建模表達(dá)能力，是滿足企業(yè)所需的能夠從事設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、優(yōu)化等的應(yīng)用技術(shù)型人才。學(xué)生需在該課程中學(xué)習(xí)相應(yīng)的專業(yè)性理論基礎(chǔ)知識(shí)，能夠運(yùn)用該知識(shí)體系進(jìn)行相應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品外觀造型、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分析能力，并結(jié)合所學(xué)的工程制圖類(lèi)軟件對(duì)相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)表現(xiàn)的實(shí)際操作應(yīng)用。為后續(xù)的專業(yè)課程、職業(yè)技術(shù)技能競(jìng)賽、跟剛實(shí)習(xí)和實(shí)際就業(yè)奠定基礎(chǔ)[1]。

1.2 工程制圖類(lèi)軟件課程教學(xué)現(xiàn)狀

（1）課程軟件種類(lèi)單一化。工程制圖類(lèi)軟件課程所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容和技能操作應(yīng)用范圍較為廣泛，無(wú)論是對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械專業(yè)還是新型設(shè)計(jì)類(lèi)專業(yè)，基本上所有工科類(lèi)專業(yè)相關(guān)學(xué)生都需進(jìn)行學(xué)習(xí)。然而對(duì)于剛?cè)腴T(mén)該專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)生來(lái)說(shuō)，軟件類(lèi)課程往往只是單一的選擇某一個(gè)工程類(lèi)軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)，無(wú)疑對(duì)于學(xué)生的理解接受能力和深入學(xué)習(xí)能力有著較高的要求。當(dāng)其進(jìn)入實(shí)際工作崗位時(shí)往往是多個(gè)工程類(lèi)軟件結(jié)合使用，將對(duì)學(xué)生實(shí)際操作過(guò)程中的認(rèn)知操作方式產(chǎn)生一定的差異。

（2）學(xué)生個(gè)體水平差異化。工程制圖類(lèi)軟件課程內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品零部件的基本造型、結(jié)構(gòu)、零部件以及加工工藝等制造技術(shù)，需要具備相應(yīng)的理論基礎(chǔ)，然而高職學(xué)生存在一定程度的個(gè)體水平差異，部分同學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)薄弱、缺少自主學(xué)習(xí)能力。當(dāng)其面對(duì)一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程時(shí)，因?yàn)槿狈毩?xí)實(shí)踐，往往不能熟練地進(jìn)行實(shí)際操作訓(xùn)練，易產(chǎn)生在操作完當(dāng)前任務(wù)后卻對(duì)隨后的任務(wù)表示無(wú)法操作，難以有效地掌握操作技能和完整流程。

（3）教師教學(xué)內(nèi)容書(shū)本化。部分院校的工程制圖軟件課程教學(xué)通常采用傳統(tǒng)的以課本為主的教師講授授課模式，又受制于教學(xué)課程學(xué)時(shí)有限，從而缺少課堂中的理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)課本內(nèi)的部分知識(shí)過(guò)于老舊，并不能很好地與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目相結(jié)合，導(dǎo)致學(xué)生可能會(huì)使用軟件但不會(huì)進(jìn)行真正設(shè)計(jì)。

2 AutoCAD、UG NX在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 AutoCAD在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

AutoCAD作為一款具備強(qiáng)大二維圖形編輯和繪制功能的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，是進(jìn)行三維建模前的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，通過(guò)將傳統(tǒng)的工程制圖手繪表現(xiàn)效果，使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行繪制，能夠?qū)⒏黝?lèi)機(jī)械零部件、建筑等外形結(jié)構(gòu)的基本尺寸大小和形狀進(jìn)行二維平面的表現(xiàn)，相比于枯燥化的理論基礎(chǔ)知識(shí)，實(shí)際動(dòng)手操作課程往往能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性[2]。

在實(shí)際教學(xué)應(yīng)用中，AutoCAD主要應(yīng)用于機(jī)械零部件的三視圖繪制。三視圖主要分為主視圖、側(cè)視圖、頂視圖三種，是機(jī)械制圖過(guò)程中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，三視圖繪制的精確程度往往決定了實(shí)際建模生產(chǎn)出產(chǎn)品的比例尺寸。然而學(xué)生單獨(dú)理解三視圖的三種平面圖形時(shí)通常覺(jué)得較為容易，但根據(jù)立體圖形的投影來(lái)繪制三視圖紙便容易出現(xiàn)比例、尺寸甚至是形態(tài)造型的差異。

通過(guò)該軟件，能夠根據(jù)不同的線條可視化效果的顏色變化和線條形狀來(lái)獲知層次結(jié)構(gòu)分明的產(chǎn)品平面模型效果，在此基礎(chǔ)上能夠更進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)品裝配圖紙的零部件進(jìn)行裝配過(guò)程的表達(dá)，清晰地表現(xiàn)出零部件裝配的順序流程。

該工程軟件能夠在大幅度降低平面造型表現(xiàn)難度的同時(shí)，節(jié)省傳統(tǒng)紙質(zhì)手繪表現(xiàn)時(shí)間，根據(jù)制作過(guò)程的可視化和可回顧操作，便于指導(dǎo)教師進(jìn)行課程示范教學(xué)，易于學(xué)生理解，從而提高課程教學(xué)效率。

2.2 UG NX在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

UG NX作為集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）為一體的三維建模數(shù)字化軟件，被廣泛應(yīng)用于如機(jī)械產(chǎn)品、模具設(shè)計(jì)、汽車(chē)設(shè)計(jì)等機(jī)械制造行業(yè)。其主要功能涵蓋了如草圖繪制、基體特征建模、曲面建模、零部件裝配等命令。相比于AutoCAD適用于產(chǎn)品造型零部件的二維平面圖像繪制，其理解分析和繪制能力相對(duì)較低，而UG NX是一款三維建模軟件且具備仿真功能的全能型軟件，無(wú)疑增加了學(xué)生對(duì)于工程制圖類(lèi)軟件課程的學(xué)習(xí)難度，學(xué)生需要在已有的二維平面思維基礎(chǔ)上，通過(guò)三維空間想象力對(duì)產(chǎn)品平面造型的理解，使用UG NX繪制出該產(chǎn)品的三維效果圖[3]，如圖1所示。

在實(shí)際教學(xué)環(huán)境中，由于實(shí)物模型存在不易展示和攜帶的問(wèn)題，難以讓學(xué)生親身觀看和觸摸實(shí)物模型，教師的教學(xué)語(yǔ)言也難以充分表達(dá)產(chǎn)品模型的外觀和基本結(jié)構(gòu)，會(huì)使得學(xué)生對(duì)于該模型的理解存在一定的難度。這時(shí)將UG NX軟件運(yùn)用到模型建模課程中，教師能夠使用該軟件對(duì)課本中或圖片中的零部件進(jìn)行實(shí)物立體圖形的建模，并對(duì)其零部件的細(xì)節(jié)特征進(jìn)行表現(xiàn)。對(duì)于產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖面圖的展示，便于學(xué)生加深對(duì)于產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維模型的理解[4]。

在零部件建模方式中，充分運(yùn)用UG NX的基體特征功能，首先分析基本形體的組合方式，判斷其屬于單體結(jié)合還是多體分割形式，將復(fù)雜形體理解為簡(jiǎn)單的單一幾何形體，再通過(guò)各形體的位置關(guān)系，確定模型建立的基本平面，使用如拉伸基體、旋轉(zhuǎn)基體、布爾運(yùn)算等方法進(jìn)行形態(tài)的組合和重構(gòu)，最后建立出所需的模型，再根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行相應(yīng)的裝配圖制作或仿真表現(xiàn)。

3 探索UG NX 與 AutoCAD混合式教學(xué)模式

3.1 混合式教學(xué)模式下的教學(xué)內(nèi)容探究

為了響應(yīng)數(shù)字化現(xiàn)代生產(chǎn)環(huán)境，傳統(tǒng)教學(xué)中對(duì)于某一設(shè)計(jì)軟件的教學(xué)內(nèi)容僅停留在軟件界面、功能的操作及使用，課程的目標(biāo)與實(shí)際教學(xué)效果存在一定的偏差，學(xué)生不能很好地將多個(gè)應(yīng)用軟件進(jìn)行結(jié)合使用。因此為滿足社會(huì)、企業(yè)實(shí)際需求，需具備以下幾點(diǎn)：

（1）理論基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)。無(wú)論是對(duì)于工程類(lèi)建模軟件基礎(chǔ)知識(shí)和指令的運(yùn)用還是對(duì)傳統(tǒng)手繪工程制圖的表現(xiàn)都需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，小到一顆螺母，大到一輛汽車(chē)，都需細(xì)心理解其外觀造型和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，了解機(jī)械加工工藝的各項(xiàng)成型技術(shù)，能夠熟悉工程制圖類(lèi)軟件的可視化功能模塊，并對(duì)其屬性配置做進(jìn)一步的了解。

（2）多維空間設(shè)計(jì)思維。充分利用AutoCAD的二維平面繪圖軟件功能，學(xué)生在進(jìn)行工程軟件課程時(shí)，首先需通過(guò)對(duì)基本零部件特征的二維平面造型進(jìn)行表現(xiàn)，以此培養(yǎng)其基本的立體圖形往二維平面三視圖轉(zhuǎn)變，將制圖要求規(guī)范化、工程知識(shí)理論化融入三視圖的繪制之中，從較為簡(jiǎn)單的可視化線條往復(fù)雜的造型平面表現(xiàn)轉(zhuǎn)化，提高學(xué)生的基礎(chǔ)認(rèn)知能力。在此基礎(chǔ)之上，在學(xué)生具備一定的三維空間往二維平面轉(zhuǎn)化的能力之后。學(xué)生需將二維平面的工程圖紙運(yùn)用UG NX進(jìn)行三維立體造型表現(xiàn)，在沒(méi)有實(shí)物模型作為參考的情況，利用軟件相應(yīng)的功能如草圖繪制、基體特征等功能根據(jù)規(guī)范化的三視圖紙構(gòu)思其三維立體圖形[5-6]。實(shí)際操作案例流程如圖2、3所示。

（3）校企合作項(xiàng)目教學(xué)。加強(qiáng)學(xué)校專業(yè)與相關(guān)企業(yè)的對(duì)接，根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目要求對(duì)教學(xué)全案設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行安排。選取企業(yè)要求的機(jī)械或零部件，學(xué)生根據(jù)所學(xué)的基本理論知識(shí)和軟件操作能力進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)，學(xué)生將根據(jù)由企業(yè)提供的相關(guān)參考圖紙或?qū)嵨锬Ｐ?，進(jìn)行零部件的制作和裝配，并且合理運(yùn)用UG NX所具備的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真功能，模擬該機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。任務(wù)完成期間，由企業(yè)相關(guān)工作人員進(jìn)行檢驗(yàn)并給出修改意見(jiàn)。確保學(xué)生實(shí)踐操作項(xiàng)目能夠與實(shí)際生產(chǎn)需求相接軌，更能體驗(yàn)實(shí)物生產(chǎn)落地的成就感。

（4）半開(kāi)放式設(shè)計(jì)模式。在提升學(xué)生作為設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作靈感方面，采用半開(kāi)放式全案教學(xué)設(shè)計(jì)模式，將教學(xué)內(nèi)容給定某一主題，由學(xué)生進(jìn)行開(kāi)放式設(shè)計(jì)，其中半開(kāi)放式部分則為學(xué)生需達(dá)到與考核要點(diǎn)相符合的設(shè)計(jì)要求。讓學(xué)生獨(dú)立通過(guò)查閱相關(guān)資料、構(gòu)思其基本外形和裝配效果，在2周左右的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行實(shí)踐操作演練，不僅能夠激發(fā)學(xué)生自身對(duì)于軟件學(xué)習(xí)的興趣，也培養(yǎng)了其獨(dú)立思考學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)創(chuàng)新的能力。

3.2 混合式教學(xué)模式下的教學(xué)方法探究

相比于傳統(tǒng)講授型教學(xué)方法，筆者根據(jù)自身的授課經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合高職學(xué)生的個(gè)性化特點(diǎn)，結(jié)合課程內(nèi)容與社會(huì)需求，提出以下三點(diǎn)教學(xué)方法：

（1）實(shí)時(shí)性教學(xué)演示方法。由于課本內(nèi)容存在一定的滯后性且操作功能表述不夠完整，存在一定的跳躍性，往往會(huì)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生一定的誤解。同時(shí)，授課教師在課程學(xué)時(shí)安排中理論講解部分過(guò)長(zhǎng)，但學(xué)生并未因此獲得良好的吸收，最終可能導(dǎo)致學(xué)生理論知識(shí)出現(xiàn)一定程度的斷檔且實(shí)際動(dòng)手操作熟練度欠缺。因此授課教師需根據(jù)實(shí)際案例，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)演示操作，將理論性知識(shí)和功能屬性融入實(shí)際操作過(guò)程之中，讓學(xué)生能夠同步觀看教師的軟件操作步驟，跟著教師的節(jié)奏進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣便于師生之間形成良好有序的溝通和互動(dòng)，從而更好地解決模型制作過(guò)程中的問(wèn)題[7]。

（2）功能項(xiàng)目化教學(xué)方法。針對(duì)工程類(lèi)制圖軟件的學(xué)習(xí)，首先需明確要熟練運(yùn)用軟件的各項(xiàng)功能模塊，因此需根據(jù)不同的功能性操作命令安排相應(yīng)的模型制作項(xiàng)目。由初始的單一功能命令項(xiàng)目逐漸向多功能命令項(xiàng)目過(guò)渡，再發(fā)展到最終獨(dú)立完成全案設(shè)計(jì)項(xiàng)目，使得學(xué)生能夠進(jìn)一步加強(qiáng)其軟件實(shí)踐操作能力，為后期復(fù)雜化、綜合化的企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目的完成打下基礎(chǔ)，也為培養(yǎng)熟練的應(yīng)用技術(shù)操作型人才打下基礎(chǔ)。

（3）混合多平臺(tái)教學(xué)方法。除了線下課堂教學(xué)之外，學(xué)生在進(jìn)入課堂前，會(huì)由授課教師提前幾天在教學(xué)平臺(tái)中上傳本課程中相應(yīng)的課程任務(wù)，教師將部分課堂實(shí)際操作演練環(huán)節(jié)的功能命令演示部分，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行錄制，制作成多段微課便于學(xué)生課前進(jìn)行預(yù)習(xí)和熟悉。在課后，學(xué)生可在釘釘、學(xué)習(xí)通等教學(xué)平臺(tái)與小組成員或授課教師進(jìn)行問(wèn)題的溝通，便于教師了解不同學(xué)生知識(shí)的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)一步滿足不同層次階段的學(xué)生學(xué)習(xí)需求。

3.3 混合式教學(xué)模式下的評(píng)價(jià)方法探究

學(xué)生課程考核結(jié)果作為其學(xué)習(xí)階段性掌握程度的判定依據(jù)，傳統(tǒng)的期末測(cè)試型考核方式并不能充分滿足培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的模式，需要探索更適應(yīng)于學(xué)生全面發(fā)展的評(píng)價(jià)方式，具體的方法有以下兩點(diǎn)：

（1）過(guò)程性考核評(píng)價(jià)方式豐富化。作為檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的考核評(píng)價(jià)方式，教師能夠觀察到每一位學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中根本表現(xiàn)，不同學(xué)生因其個(gè)體差異，思維理解能力、未知探索能力、實(shí)際操作能力以及任務(wù)完成度都可作為過(guò)程性考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這樣便于教師能夠差異化且有針對(duì)性地對(duì)不同階段、不同特點(diǎn)的學(xué)生進(jìn)行課程知識(shí)的指導(dǎo)和幫助，從而使學(xué)生能夠繼續(xù)加強(qiáng)其優(yōu)勢(shì)科目并補(bǔ)缺弱勢(shì)項(xiàng)目。

（2）終結(jié)性考核評(píng)價(jià)方式多元化。學(xué)生在終結(jié)性考核完成后，往往只能獲得由教師給出的一個(gè)成績(jī)，并沒(méi)有得到相應(yīng)的反饋，也就無(wú)法了解自身目前的問(wèn)題。教師需在給出成績(jī)同時(shí)，給予學(xué)生該任務(wù)成果的相關(guān)問(wèn)題和改進(jìn)方法，學(xué)生也應(yīng)認(rèn)真聽(tīng)從教師的建議，對(duì)已打分的作品再次進(jìn)行修改，確保每一個(gè)項(xiàng)目結(jié)題都能是經(jīng)過(guò)合理完善過(guò)的作品。對(duì)于優(yōu)秀的學(xué)生，可由帶隊(duì)教師組織其參加全國(guó)各類(lèi)專業(yè)技能競(jìng)賽，實(shí)現(xiàn)以賽促學(xué)。

4 結(jié)語(yǔ)

充分利用AutoCAD的二維平面繪制功能與UG NX三維立體造型建模相結(jié)合，以多軟件混合式教學(xué)模式為手段，能夠讓學(xué)生快速理解和融入工程制圖類(lèi)軟件課程的學(xué)習(xí)，同時(shí)該二維與三維相互轉(zhuǎn)化、多軟件相互結(jié)合的教學(xué)思維模式也將幫助其他工程設(shè)計(jì)類(lèi)課程更好地開(kāi)展課程教學(xué)活動(dòng)，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、空間思維能力、促進(jìn)高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)型人才的培養(yǎng)。

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