基于项目的UG软件教学实践探讨

510006广东工业大学机电工程学院

[摘 要]文章从教学任务、教学方式、项目选择、项目的评价与成绩评定等方面,对“CAD/CAE综合训练”和“计算机辅助设计C”课程中对UG软件采用项目教学方法进行实践探讨，并对教学效果进行了比较，并就UG项目教学法提出了几点体会。

[关键词]项目教学法UGCAD/CAE计算机辅助设计 实践探索

UG是目前主流三维CAD/CAE/CAM设计软件，它提供集成、全面的产品工程解决方案，众多世界一流的制造商用它来进行概念设计、工业设计及详细的机械设计、工程仿真等。[1]在UG软件中，CAD模块为最重要的组成部分，其他功能都是在其建立的模型基础上得以实现。我校为了适应我省在CAD/CAM/CAE领域的专业技术人才需求和培养具有创新能力的高素质人才[2]，在机械设计制造及其自动化专业和车辆专业开设了“CAD/CAE综合训练”和“计算机辅助设计C”课程，并把UG软件做为上述课程的主要学习软件。

项目教学法提倡将传统教学中的以教师为中心转变为以学生为中心，以教材为中心转变为以“项目”为中心，以知识讲解为中心转变为以实践运用为中心，使学生在理解知识、学会操作、提高动手能力和解决实际问题能力的同时，培养团队精神和合作意识[3]。

本文结合作者的教学实践，根据UG软件需要兼顾理论和实践两个教学环节的特点，阐述如何在不同教学性质的两门课程教学中合理运用项目教学法，并对这两门课的教学效果进行比较。

1 项目教学法在课程教学中的实践

1.1 教学任务

“CAD/CAE综合训练”课程48学时，以分散实践教学为主，采用在机房中老师边讲解学生边学习的教学方式，最后通过项目课程设计对学生所学知识进行综合考核。其目的是进一步提高学生的CAD/CAE技术应用水平，强化学生工程意识，拓宽学生知识面，提高学生动手能力和创新意识，以适应现代设计制造和现代信息科技的发展、满足具有创新能力的高素质人材培养的需要，增强机自专业的就业竞争力，在我省机电行业中打造广东工业大学机自专业的品牌形象。

“计算机辅助设计C”课程32学时，其中教室理论教学24学时，机房上机练习8学时。其目的是使学生熟练掌握零件实体建模设计功能、装配建模技术、工程图生成功能等模块的使用，初步形成以UG软件为设计工具的设计思维，提高学生动手能力和创新意识，增加车辆专业的就业竞争力。

1.2 教学方式

为了避免学生仅仅以项目为最终目标而只注重项目的结果，而忽略了知识的全面学习，基础知识掌握不牢固的现象。在教学过程中要注重理论与项目实践相结合，根据课程的性质制定如下教学方法。

“CAD/CAE综合训练”的基础知识以在机房中进行基本功能讲解、实例演示和学生练习为主，课堂教学演示的实例和学生的练习选用机电产品中的齿轮、变速箱、手机、相机外壳等常用零部件为主要内容，同时也选择了一些CAD/CAE学科发展前沿较具代表性的实例。在完成基本建模功能后同步以课程设计形式布置项目任务，以便课堂对项目进行讨论和学生有足够时间完成项目。学生课堂练习的结果作为该门课程的平时成绩，占总成绩的40%，项目课程设计成绩占总成绩60%。

“计算机辅助设计C”课程由于大部分时间均在教室中进行，因而以理论教学为主，课堂讲授计算机辅助设计的基本理论和原理，结合代表性UG软件讲解基本功能并进行对应实例演示，激发学生加强课后的自主练习。在教学任务完成一半时布置项目任务，并在课堂中对项目设计进行互相讨论和对设计进度进行跟进。期末对计算机辅助设计的基本理论和UG软件的基本功能和实例设计的分析能力进行卷面考核，成绩占总成绩的50%，项目设计成绩占总成绩30%，课堂平时成绩占20%。

1.3 项目的选择

项目的任务和内容关键在于项目的选择。项目选择的恰当与否关系到项目的任务和内容是否配套，也关系到能否达到项目实施的目的。因此，项目的选取要慎重考虑，要多方位斟酌，它是关系到项目教学成败的关键。考虑到两门课程的性质和上机学时的不一样，在选择项目时必须有所区别。

表1 项目的选择与分配

CAD/CAE综合训练 计算机辅助设计C

完成项目方式 每个人独立完成一个小项目 每组独立完成一个中型项目

项目之间的关联性 每组同学的项目同属一个类型产品，难度大致相当。组与组之间的项目属于不同产品。 组与组之间的项目同属一个类型产品，难度大致相当。

完成内容 各零件的建模 各零件的建模

装配建模 装配建模

产品渲染 产品渲染

工程图制作 工程图制作

某关键零件的有限元分析 设计说明书

设计说明书

完成方式 每组选取一小组长，协调该小组的项目平衡及组织小组讨论 每小组选取一小组长，协调项目的分工及组织小组讨论

“CAD/CAE综合训练”由于学时多，且主要在机房中以分散实践为主，要求每个同学独立完成一个项目，但这样需求的项目数量非常大，很难在项目难易程度及往届之间的重复性进行区别，给项目的选取和评价下了一大难题。为此，在教学实践过程中，通过对同学进行分组，每组的同学独立完成接近的项目，考核也以组为单位进行考核的方法。“计算机辅助设计C”由于上机学时少，因而通过分组，每组同学共同完成一个项目的方法进行考核。具体的教学方法与项目选取等如表1所示。

1.4 项目的评价与成绩评定

表2 项目评分标准

子项目 评价内容 分值比重

CAD/CAE综合训练 计算机辅助设计C

各零件建模 总体建模设计方案是否合理；

零件建模方法是否独到、简单；

零件建模方法是否正确。 20% 20%

装配建模 子装配建模正确与否；

整体装配建模正确与否。 25% 30%

产品渲染 产品渲染效果。 10% 10%

工程图制作 视图布置是否合理；

尺寸标注和符号标注是否正确；

文本标注是否正确合理；

图框和标题栏的制作与插入。 20% 25%

某关键零件的有限元分析 所选零件是否具有典型性；

网格划分是否正确；

施力是否正确；

仿真结果是否正确。 15% ——

设计说明书 报告书写是否规范、简明、合理；

遇到并解决问题的思路是否清晰。 10% 15%

在项目实施最终完成之后，需要对项目进行评价和成绩评定。为了激励先进和鞭策落后，并结合两门课程特点，给出如表2的成绩评分标准，并由同学互相评分，具体办法为：

对于“CAD/CAE综合训练”，同一小组的同学一起参与项目答辩，答辩顺序随机产生，答辩后同学根据表2的评分依据及同学的实际完成情况，客观地对项目进行评分，最后对每一同学的分数进行累加，得出每个同学在同组中的排名，老师根据排名先后顺序按正态分布进行评分，名次前面的得高分。

对于“计算机辅助设计C”的项目评分策略则为，每一个小组先组内根据各同学之间的贡献进行排序，贡献最大的排第一，贡献最小的排最后，并且每小组派一名代表参与项目的答辩，答辩后各小组组长根据表2的评分标准对各组项目进行评分，最后对每一组的分数进行累加，得出各组的排名，并根据名次给出各组的成绩。而组员中最高分为该组的实际分数，其余按名次及正态分布进行给分。

通过上述项目评分办法，公平公正，能很好的区分出同学之间的差距，且有效的消除了因老师的主观因素而造成的成绩评定不合理现象。项目任务下发时先强调评分办法，也能充分的激励学生的学习积极性。

2 教学效果比较

在对机电08级(3)(4)班进行“CAD/CAE综合训练”时，全班78人，分成8个小组，分别以电脑椅、电饭煲、电冰箱、热水器、抽油烟机、风扇等作为每组的项目主题，每个小组长通过互联网搜索的方式与该小组成员协商选定十个难度相当的产品作为项目内容，最后的CAD设计代表作如图1所示。

图1 机电08级(3)(4)班的代表作品

图2 车辆08级(1)(2)班的代表作品

对车辆工程08级(1)(2)班进行“计算机辅助设计C”授课时，全班82位同学分成8个小组，每个小组通过小组长协调的方式完成一自行车的造型设计，设计代表作如图2所示。

可见，项目教学法无论对于分散实践课程还是理论课程，均起到了很好的效果。通过组内评比的方法，既充分调动了同学的学习积极性，又体现出了相对的公平公正性，同时可以避免传统教学方法带来的项目抄袭现象。

3 项目实施的体会及总结

第一，应以“实际生活与学习密切相关，而且学生比较有趣”为原则选取项目。这样才能激发学生学习兴趣,他们会非常专心致志,乐此不疲，在自主地完成“任务”时主动学习并掌握软件的使用。

第二，在项目实施过程中，要鼓励学生大胆探索、创新,利用不同的方法制作相同零件；要鼓励学生自己查找各种参考工具书并思考解决办法；要恰当地引导和培养学生的自学能力，培养学生的创新能力、独立分析问题和解决问题的能力。

第三，适时地组织学生共同分析个别学生的难题或大家共同的难题，各抒己见，浓厚学习氛围，提高学生的学习兴趣，促进学风建设，培养团队意识与团队精神。

第四，要建立公平合理的项目考核体系，达到既能激发学生的参与热情，又能综合评价学生对理论知识的掌握程度和解决实际工程问题能力。

参考文献

[1] 付本国,管殿柱．UGNX6.0三维机械设计[M]．北京：机械工业出版社，2010.1

[2] 高伟强,阎秋生,秦哲．“CAD/CAM/CAE课程综合训练”教学的实残与探讨[J]．广东工业大学学报(社会科学版)，2004.6（增刊）

[3] 李春友. 项目教学法在UG应用软件CAD模块教学中的实践与探索[J]．牡丹江教育学院学报，2011(4):142-143

第一作者简介：潘继生，男，1980年生，广东工业大学机电工程学院教师，在职博士研究生，研究方向为精密制造技术及机械传动系统设计。