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基于模块化案例教学的《UG三维造型设计及制图》课程内容设计

作者：戴晓琴

来源：《教育教学论坛》2018年第03期

摘要：采用以模块化案例教学的方式来组织教学，通过选择八个典型产品——阶梯轴、连杆、支架、座体、电热杯、灯罩、熨斗、阀门作为案例，实现将课程学习的知识点穿插、融合到案例中，可以让学生在理解UG三维造型设计及制图基本理论的同时，使实际操作能力得以快速提升。

关键词：案例教学；《UG三维造型设计及制图》；课程内容设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）03-0181-02 一、引言

UG是一个交互式CAD/CAM系统，它的功能非常强大，主要包括工业设计、产品设计、CNC加工和模具设计等，可以轻松实现各种复杂实体、造型的建构以及数控加工的编程。UG软件在机械行业使用频率最高的功能模块有CAD模块（产品设计模块）、CAM模块（CNC加工模块）和MoldWizard模块（模具设计模块），各个模块之间独立性很强，每一个模块的功能都非常强大。

为了培养应用型专业人才，很多本科院校机械设计制造及其自动化专业的CAD/CAM课程都选择了UG软件。应用型本科机械专业UG课程应该包含CAD模块、CAM模块和MoldWizard模块。CAD模块可以安排在《机械制图》课程中进行教学，作为《机械制图》课程的一部分内容，或者在学生学完《机械制图》后，再安排一门单独的课程《UG三维造型设计及制图》。

二、课程的教学模式

我们采用了模块化的案例教学，教师把每一个模块的基本理论知识的学习和技能的训练，通过精心策划，细分到各个案例中，以案例的学习带动理论知识的学习和运用，在掌握理论知识和技能的同时，起到举一反三、融会贯通的效果。

案例教学是整个教学过程的关键环节，这个环节进行的好坏是整个教学成败的关键。重点是一定要把握好案例教学的宗旨。讲案例的目的是为了明白理论、掌握技能，案例是以理论为依托的，讲解案例的目的是要让学生理解UG软件中常用菜单、工具的功能和基本使用方法，并且能够举一反三，灵活运用。在操作时，教师带着学生做，要求讲解清晰、步骤明确、教练

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结合、边学边做，以学生为活动主体，使“教、学、做”三位一体，学生在和教师同步做案例的同时也掌握了相关的理论知识和思路，达到了最佳的教学效果。 三、教学内容设计和案例的选取

教学内容设计是以案例为主线，选取五个典型产品作为案例，将《UG三维造型设计及制图》课程学习的知识点穿插、融合到这五个典型案例中。每个学习案例的工作任务、包含的知识点和学习要求如下。

1.阶梯轴。工作任务：根据平面图建立三维模型。包含知识点：（1）软件的启动；（2）操作界面的认识；（3）部件导航器的使用；（4）文件管理；（5）模型的显示；（6）鼠标和键盘的使用；（7）工作环境的设定（包括背景颜色设定、可视化部件颜色设定、工作对象颜色设定、工具条设置方法以及图层操作）；（8）点构造器的使用；（9）基准轴的构建；（10）类选择器的使用；（11）坐标系的设置；（12）基本体素特征（长方体、圆柱体、圆锥体、球体）；（13）布尔特征；（14）倒斜角特征；（15）基准平面的构建；（16）设计特征（包括孔的构建、凸台的构建、腔体的构建、键槽的构建、开槽的构建）；（17）特征的定位方法。学习要求：（1）熟悉UG图形用户界面，熟悉主菜单、工具条、操作提示行、主窗口标题等内容；（2）掌握文件管理内容，包括建立新文件、打开文件、保存文件和关闭文件；（3）会进行工具条的定制，包括工具条的隐藏与显示，工具条图标尺寸、颜色及提示行与状态行的位置，会自定义工具条；（4）熟练掌握类选择器、点构造器、矢量构造器、平面工具、坐标系构造器，并且能灵活运用；（5）熟练进行对象操作，熟练的进行对象的编辑、隐藏、显示及其他变换；（6）能熟练运用层操作，并且会灵活运用，会进行视图的合理布局；（7）灵活运用坐标系，在绘图过程中要很好的利用坐标系来方便绘图；（8）掌握基本体素特征建模的方法并灵活运用；（9）掌握设计特征建模的方法并灵活运用。

2.教学案例：连杆。工作任务：根据平面图建立三维模型。包含知识点：（1）草图基本环境；（2）草图曲线绘制命令；（3）草图的约束；（4）草图操作；（5）拉伸特征；（6）回转特征；（7）布尔特征；（8）边倒圆特征。学习要求：（1）学会建立草图及建立草图的几何对象，会激活草图；（2）熟练建立草图的几何约束，熟练建立草图的尺寸约束，掌握草图的定位与约束条件；（3）熟练进行草图的编辑、拖动草图、偏置抽取线及镜像草图；（4）掌握使用拉伸特征建模的方法并灵活运用；（5）掌握对模型进行布尔运算的方法；（6）掌握使用回转特征建模的方法并灵活运用；（7）掌握边倒圆特征的使用。

3.教学案例：支架。工作任务：根据平面图建立三维模型。包含知识点：（1）直线的绘制；（2）圆弧和圆的绘制；（3）基本曲线工具；（4）多边形的绘制；（5）椭圆的绘制；（6）抛物线、双曲线的绘制；（7）螺旋线的绘制；（8）偏置曲线工具；（9）艺术样条的绘制；（10）曲线操作工具（桥接曲线、投影曲线、相交曲线）；（11）编辑曲线工具。学习要求：（1）掌握直线、圆弧、圆的多种建立方法，注意每一种建立方法的优点和实用场合；（2）了解其他类型曲线的建立方法，包括正多边形、矩形、椭圆、艺术样条等的建立；（3）

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熟练掌握曲线的编辑：包括修剪拐角、修剪曲线、编辑曲线参数等内容，要求熟练运用；（4）会对曲线进行操作，会进行曲线的偏置、曲线的投影，了解曲线的桥接。

4.教学案例：座体。工作任务：根据平面图建立三维模型。包含知识点：（1）细节特征（包括拔模、缩放体、抽壳、拆分体、修剪体）；（2）关联复制；（3）镜像特征；（4）镜像体。学习要求：熟练掌握草图的绘制、特征操作、细节特征和关联复制等命令，熟练掌握通过草图截面、特征命令来创建零件模型的能力。

5.电热杯。工作任务：根据平面图建立三维模型。包含知识点：（1）通过曲线组；（2）有界平面；（3）修剪片体；（4）缝合；（5）加厚。学习要求：掌握使用“草图”功能绘制产品轮廓曲线及使用通过曲线组、拉伸曲面、有界曲面、修剪片体和缝合功能创建一般曲面模型的能力。

6.灯罩。工作任务：根据平面图和外观造型图建立三维模型。包含知识点：（1）通过曲线网格；（2）扫掠；（3）直纹。学习要求：掌握使用“草图”功能绘制产品截面，以及通过“扫掠”、“修剪体”、“通过曲线网格”、“直纹”和“缝合”等命令创建一般曲面模型的能力。 7.熨斗。工作任务：根据外观造型图建立三维模型。包含知识点：（1）点集；（2）从点云；（3）修剪和延伸；（4）面倒圆；（5）偏置面；（6）截面。学习要求：掌握综合使用“扫掠”、“通过曲线网格”、“从点云”、“修剪和延伸”、“修剪体”、“面倒圆”和“截面”等命令创建较复杂曲面模型的能力。

8.阀门。工作任务：根据零件三维模型创建装配体。包含知识点：（1）装配体和子装配体；（2）组件对象；（3）组件部件；（4）单个零件；（5）自底向上装配；（6）自顶向下装配；（7）混合装配；（8）主模型；（9）引用集；（10）装配导航器；（11）添加组件；（12）定位组件；（13）创建爆炸图；（14）组件炸开。学习要求：（1）掌握装配件和子装配件的概念，掌握组件部件、组件对象、单个零件、主模型概念等，了解多零件装配和虚拟装配两种模式，了解自顶向下装配和自底向上装配以及混合装配的概念；（2）了解引用集的基本概念，掌握引用集的创建，灵活利用装配导航器。 参考文献：

[1]刘彦文，管玲芳.案例教学效果评价指标体系的实证研究[J].管理案例研究与评论，2008，（8）.

[2]顾昕.基于设计者竞赛平台的UG建模案例教学实践[J].电脑知识与技术，2016，（11）. [3]刘录护，扈中平.教师教育中的案例教学：理念、案例与研究批判[J].教师教育研究，2015，（5）.

[4]万猛，李晓辉.问解案例教学法[J].中国大学教学，2014，（3）.