UG 软件在《工业产品造型设计》课程教学中的应用与研究

汪雨蓉

（杨凌职业技术学院机电工程分院，陕西 杨凌 712100）

随着现代教育的发展，计算机软件在高等院校的教学中扮演着不可或缺的角色。选用一款合适的三维造型软件，对提高工业产品造型设计课程的教学质量，丰富学生的知识体系至关重要。UG 软件提供了模块化的用户界面[1-3]，CAD 部分的设计模块有特征建模和参数化建模的特点[3]，其内部相互关联、同步更新，可实现三维零件建模、装配建模、工程制图等功能；可视化模块提供零件的属性配置，生动形象地表达产品外观，帮助学习者加深理解并巩固课程知识。

学生通过UG 软件三维造型，可以提高产品的设计表达能力、空间想象能力和自主创新能力。但高职类学生理论知识体系和学习能力较弱，导致课程的教学效果不够突出，这就要求教师不断创新挑战新的教学模式，跳出传统教学的束缚圈。

1 工业产品造型设计课程的定位

（1）课程在专业培养中的作用。《工业产品造型设计》课程是一门高职类机械制造与自动化、机电一体化技术专业二年级开设的专业核心课程，旨在培养学生对典型工业产品零件的建模能力，是相关就业岗位必备的职业技能基础。本课程要求学生综合运用已有专业理论知识，通过训练具备工业产品造型分析和设计能力、三维CAD 软件应用能力，掌握三维零件造型的通用方法，培养同学之间共同完成项目任务的团队协作精神，为后续专业课程、岗前综合实训、各类职业技能大赛，以及从岗就业作铺垫，提升学生的综合能力。

（2）课程的设计思路。响应高职改革教育人才培养模式[4-5]，课程以就业为向导、学生为主体，开展“教中学、学中做、做中练、练中学”的教学理念，设计不同类别的建模项目为学习情景完成教学活动。课程基于当下流行的UG 建模软件，将项目任务同基础理论、技能工具、设计思路等结合起来，重在学生产品造型、零件建模的能力培养，增强专业技能。

2 UG 软件在该课程中的应用

UG 是计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工程（CAE）集于一体的三维数字化软件，能够在数字化环境中高效直观地建立并捕捉3D 产品信息，广泛应用于航空航天、汽车、模具、通用机械等制造行业。实际使用中，CAD 部分主要用于产品的设计，包括建模、装配、制图等应用模块，建模模块提供了参数化草图工具、曲线工具、实体建模、特征建模、曲面建模等造型命令。

举例说明UG 软件“建模”模块的功能。任务要求完成如图1 所示短销零件工程图的三维造型。分析零件结构，可用以下3 种方法完成短销主体部分的建模。

图1 短销零件工程图

方法1：如图2 所示，用“拉伸”特征，在绘图区域选择一个基准平面做草图（16 直径的圆），沿基准平面的法向拉伸50 的距离。

图2 拉伸特征建模效果

方法2：如图3 所示，用“旋转”特征，在绘图区域选择一个基准平面做草图（中心线一侧的封闭截面），绕中心线旋转360 度。

图3 旋转特征建模效果

方法3：如图4 所示，用“圆柱”特征，选择一个基准平面做直径16 高50 的圆柱。

图4 圆柱特征建模效果

以上介绍的不同造型方法，简单说明了UG 软件基于草图、特征和参数化建模的功能，初学者可根据零件结构，设计造型的思路，灵活使用UG 命令完成建模。

3 工业产品造型设计课程的现状

在高职院校教改的背景下，《工业产品造型设计》课程的教学模式正处于从传统教学转变为革新教学的过渡阶段，从课程和学生的角度出发，主要存在以下两大矛盾。

（1）教学要求与学生主体之间的矛盾。一方面，课程涉及典型产品零件的造型设计，要求学生具备机械基础知识和计算机使用能力，通过过程学习熟悉零件产品的结构、造型、工艺、加工制造等技术，理解三维零件产品的设计思路和方法，掌握造型软件的使用。另一方面，高职学生普遍存在自主学习能力低下、基础理论知识薄弱、学习兴趣匮乏等弱点，这些自身条件限制了课程的有效推进。

（2）课程学时与学生主体之间的矛盾。课程内容丰富，实践性强，需要学生不断练习掌握技能，要求老师讲授的同时不能忽视学生上机动手训练。而实际教学中课程学时有限，学生实操练习时间随之缩减，容易出现对现阶段任务刚有认知但不熟练的情况下，又要进入下一阶段的任务学习，导致学生边学边忘，很难有效地掌握相关技能。

为有效解决课程和学生之间的相互矛盾，探索适用于该课程的教学模式势在必行[6]。

4 探索工业产品造型设计课程的教学模式

计算机软件的应用是互联网时代的一大标志，也是推进工业产品造型设计课程学习的主要手段，所以根据课程教学目标及高职学生的认知特点，有必要将UG 软件的应用贯穿其中，由简单到复杂、单一到综合设计课程的教学任务，以这种教学模式培养学生的三维建模思维和自主学习能力。

（1）结合UG 软件的数字化功能。UG 软件是现代化的教学应用工具，提供的产品数字化设计功能在同类型软件中具有共通性，有助于学生触类旁通。在教师的指导下，学生熟练并灵活运用UG 软件的各个命令或工具，掌握零件建模到产品装配，再到导出工程图的整个过程，为后续的制造课程学习、职业技能大赛、以及专业知识体系的完善奠定基础。

（2）运用任务驱动教学法。教学中的学习任务分为案例任务和训练任务，案例任务由教师讲解关联知识并操作演示，学生模仿完成；训练任务由教师指导，学生自主完成，所以每次教学中一半学时安排为教师讲授，另一半安排为学生练习。与满堂灌的传统教学模式相较而言，该教学模式形成了以学生为主体的教与学情景，有助于提高学生的课堂参与度和自主动手操作能力。

（3）融入互联网+思维。学生的每个学习任务，由教师在课前录制教学视频，提前上传至线上教学平台（比如优慕课[6]），可以课前预习课中练习课后复习，便于学生随时随地学习，提高学习效率和兴趣。

5 结语

打破传统教学理念，教育改革时代产生了各具特色的教学模式，文章将UG 软件的应用融入工业产品造型设计课程中，探索适用于高职类工业产品造型设计课程的现代教学模式。作者提出运用UG软件的数字化功能，在任务驱动教学法中融入互联网+思想，其中教师发挥辅助引导作用，学生发挥主观能动性，提高了课堂的教学效率。UG 三维造型软件的应用不仅丰富了工业产品造型设计课程的教学内容，也丰富了课程的教学模式，提高了学生的综合技能。