浅谈UG在《工程制图》课堂教学中的辅助作用
来源:用户上传
作者:
摘 要：本文根据高职院校《工程制图》的学科特点、学生的学情、教师的普通教学方法，对《工程制图》课堂教学引入UG的三维建模进行可行性分析，找出UG的特色。
关键词：工程制图；UG；教学方法
1、《工程制图》的学科特点及在工学结合中的地位
《工程制图》是一门研究绘制和阅读机械图样的技术基础课，核心内容是以投影几何、投影构型为基础建立起来的工程构型及其图示图解，它的研究对象是以图形为主的工程图样，这是工程设计、制造和施工过程中用来表达设计思想的主要工具，也是解决工程中的定位、度量、计算等问题及进行设计和构思的重要工具之一。
本课程虽然是既要求掌握系统理论又要求具有较强实践能力的技术基础课。学习本课程，既包含对投影理论等知识的理解，又包含绘图与看图基本技能的训练。可对于汽车工程等制造类高职高专学生来说，工作岗位不是以设计为主，而是在生产一线以产品制造、修理为主，看图远比画图重要。因此，学好本课程必须要理论联系实际，多画、多想、多看，并通过完成较多的习题作业，来加强学生对投影理论和基本概念的理解，培养他们较强的空间想象力和较高的绘图与看图的技能。
2、根据学生的学情，分析引入UG三维建模的可行性
高职院校的学生主动学习、自主学习性差，抽象思维能力差，动手能力强。教师在第一学期运用UG建模讲解三视图、剖面图的画法，激发学生的好奇心，提高学生的空间想象力。
笔者认为： 在画三视图之前，脑中一定要存在立体图，学生才有动力去画。三视图与实体图对照着看的多了，就容易培养空间想象力。可是我们的教学是先从画图（画法几何）而不是与实物对照着看图来学习《工程制图》。从一开始就使学生陷入学习的泥淖。UG是UGS公司推出的一款功能强大的三维CAD/CAM/CAE软件系统，其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出，到生产加工成产品的全过程，应用范围涉及航空航天、汽车、机械、造船、通用机械、数控（NC）加工、医疗器械和电子等诸多领域。《工程制图》课重点使用其三维模型设计功能。
3、传统《工程制图》教学方法的弊端
第一种方法，也是最普通的做法是照本宣科。教师对自己认为的难点念一念，用粉笔画一画平面图，水平高一点的，有耐心的教师画一画轴测图。这种教学方法耽误学生的时间，且教师的实际画图水平参差不齐，导致学生的听课效果也不一致。第二种教学方法是使用传统的教学挂图或者实物教具。附有轴测图的教学挂图在极短的时间内把答案呈现给学生，学生有“乱花渐欲迷人眼”、“老虎吃天――――无从下口”的感觉。对于基础不太好的学生，畏难情绪特别严重，自然就容易放弃。也不利于应用教材上先看主体部分，后看细节部分。分线框、定投影；想形状、定位置；综合起来想形体等读图的基本方法。实物教具，受距离的约束，坐在后排的学生可能看不清楚。第三种方法是PPT课件，PPT课件有它的优势，省了教师板书的时间。但是，多数教师上课几乎成了念PPT，大大减少了学生思考的时间，学生容易感到单调、乏味，与学生的互动性差，不利于启发、诱导学生对问题的深入思考。教师的这种一言堂，几乎剥夺了学生的能动性，也大大挫伤了学生的成就感。而使用UG软件动态建模，就可以实现按照读图要领，在教师的诱导下，启发学生去思考，对学生的各种思考结果进行尝试，去伪存真，大大活跃课堂气氛，使静止的枯燥的平面图形神奇的、不仅能实现六个基本视图的投影，而且还可以实现任意方位的旋转，每个细节都可以让学生看清楚，极大地提高学生学习的趣味性和学习积极性。
4、具体应用示例及优势分析
下面以我院自编教材（《工程制图》张立新、孙永华、米刚主编 山东大学出版社）第八章 叉架类零件拨叉为例，利用UG软件所形成的三维实体，依据看图规律对叉架类零件托架进行识读。
根据上图叉架类零件的平面图，利用UG的三维模型设计功能，根据读图方法一步一步动态解读平面图。
4.1先看主体，后看细节。先看易懂部分，后看难懂部分。
对于托架，最容易看懂的，并且属于主体的是右边外径为55mm，内径为35mm，高度为60mm的套筒部分。而对于套筒上的凸台，则先不细究。套筒左上角的深度为2mm的连接部位，对学生来说很难理解，可以先忽略。分析完后，教师动态建模。
托架左上角比较容易理解，为一长为128mm，宽为50mm，高为10mm的长方体，顶部切槽，左右两边铣了两个U型通槽。比较难理解的是连接长方体和套筒的n形臂。虽然移出剖面图详细的标出其尺寸，但是对移出断面图掌握不好或者空间想象力不强的初学者是不容易想象出立体图的。通过动态建模，演示完三维实体后，学生会有种“柳暗花明又一村”的感觉，也就有了继续想象细节的信心。通过平面图分析完后，继续动态建模左上角切槽的长方体，学生会看到下面的三维实体图。
4.2处理完主体和容易理解部分，再看难点和细节部分。
细节之一为凸台，表达方式采用局部视图，上有两螺孔。通过观察三维实体上的螺孔，使学生把符号和实际紧密的结合起来，形象生动，学生印象深刻。最后是工件上的圆角。通过技术要求1未注圆角R3～R5和技术要求2铸件不得有砂眼、裂纹。不难看出，此为铸件，毛坯制造工艺为砂型铸造，工件表面会有非常多的圆角，通过UG上的特征“倒圆角”，把工件的圆角做出来。这样分析完后，向学生360°旋转展示下面两幅实体图。利用鼠标滚轮，扩大局部来显示细节部分。技术要求的文字也不再抽象。
5、结论及展望
通过以上示例可以看出，同样为《工程制图》课，本科院校的学生和高职高专学生的学情的不同，要求比本科院校教师的教师授课水平更高，不仅会运用现代化的多媒体数字技术，还要用的熟练。使用与本学科紧密联系的专门的软件（像UG、SOLIDWORKES、CATIA、PRO-E），就可以化繁为简，化难为易。在本例的教学中，教师可以提前让学生预习，找出自己的疑难之处。即使课下没有时间预习的同学，通过教师一步一步动态建模的过程，学生就有思考反应的时间，教师和学生就能产生互动。即使第一学期《工程制图》学的不太扎实甚至厌倦、放弃学习这门课的学生，教师在课堂上这样讲解，他们中就有人凭兴趣听的进去。这种以UG软件为依托的教学方式，学生在听课过程中感觉新奇、有趣，自然学的轻松。为下学期有兴趣的同学开设《三维实体造型（UG）实践教程》这门选修课奠定了基础。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-11299366.htm
