[摘 要] 3D建模軟件已廣泛應(yīng)用于機械設(shè)計中，但在教學(xué)實踐中普遍存在學(xué)生上完三維建模課，依然不會進行三維機械制圖的問題。為了讓學(xué)生熟練掌握3D建模技術(shù)，做到課上能理解，課下會應(yīng)用，達到在實踐中具體應(yīng)用的教學(xué)目標(biāo)，采取課堂講解和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)方式。課堂講授建模操作過程以及每個基礎(chǔ)操作的功能;翻轉(zhuǎn)課堂讓學(xué)生針對具體的案例進行建模思路分析，部件建模，上臺講述。教學(xué)實踐顯示，綜合的教學(xué)方法能讓學(xué)生更好地掌握3D建模技術(shù)。

[關(guān)鍵詞] UG;動手實踐;翻轉(zhuǎn)課堂

[基金項目] 2018年度山東省高等學(xué)?？萍加媱濏椖空n題“以人為本的汽車先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）開發(fā)與控制策略研究”（J18KA048）

[作者簡介] 陳煥明（1978—），男，山東青島人，博士，青島大學(xué)機電工程學(xué)院講師，主要從事車輛系統(tǒng)動力學(xué)研究。

[中圖分類號] TH12 ? ?[文獻標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）30-0165-04 ? ?[收稿日期] 2021-01-12

一、引言

3D建模技術(shù)從20世紀(jì)開始在航空航天器設(shè)計及汽車設(shè)計中首先得到應(yīng)用，如今已用于各種機械行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與制造[1]。3D建模技術(shù)有力地推動機械設(shè)計水平的提高，提高設(shè)計效率。目前3D建模技術(shù)是從事機械設(shè)計行業(yè)人員必備的能力[2]。

許多學(xué)校已將3D列入教學(xué)計劃，以培養(yǎng)學(xué)生的機械設(shè)計的能力。為讓學(xué)生在有限的課時內(nèi)掌握3D建模工具，在教學(xué)實踐中，將應(yīng)用作為教學(xué)目標(biāo)。針對3D建模軟件的特點設(shè)計以學(xué)為中心的學(xué)習(xí)流程[3-10 ]。教學(xué)實踐中將傳統(tǒng)課堂講授和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合。傳統(tǒng)課堂具有傳授知識的體系化、全面化、深入化和完備化的特點;但是，傳統(tǒng)課堂的缺點也顯而易見，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性差，課堂時間的利用率低。翻轉(zhuǎn)課堂是“教師引導(dǎo)，學(xué)生主導(dǎo)”的教學(xué)模式。翻轉(zhuǎn)課堂具有學(xué)生學(xué)習(xí)自主化、個性化、學(xué)習(xí)途徑和方式多樣化的特點。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式可以讓學(xué)生積極動手，對軟件操作技巧有更加深入的理解。充分利用兩種教學(xué)方式的優(yōu)勢，使3D建模知識系統(tǒng)化和全面化;學(xué)生動手能力和技巧實踐化，更好地做到以學(xué)生為中心，做到教師有教的積極性，學(xué)生有學(xué)的主動性，讓學(xué)生學(xué)得會、用得上[ 11-15 ]。

二、教學(xué)流程

3D建模軟件需要基本的操作知識，也需要對建模構(gòu)件有準(zhǔn)確的理解。為了達到3D建模軟件的教學(xué)目標(biāo)，從教學(xué)實踐中我們總結(jié)出了“夯基礎(chǔ)、明規(guī)范、強分析、重動手”的教學(xué)策略。

（一）明規(guī)范

復(fù)雜的機電產(chǎn)品需要不同的團隊完成設(shè)計工作，團隊間需要協(xié)調(diào)配合。設(shè)計之初需要對建模進行規(guī)范，包括命名規(guī)范、圖層分配等，讓同學(xué)們在建模之初就有規(guī)范建模的意識，形成良好的建模習(xí)慣，以提高模型可讀性和操作方便性，進而提升團隊配合的效率。

（二）夯基礎(chǔ)

講解3D建模思路，對基本操作進行詳細講解。3D建模軟件的功能非常豐富，每一個功能都有基本操作。教學(xué)過程中把基本的功能講解清楚，同時也要把功能擴展。

建模基本思路有兩種，一是從上到下的建模方法，如圖1所示。通過草圖繪制截面以及引導(dǎo)線，然后靈活運用拉伸、旋轉(zhuǎn)和掃掠的方法完成建模部件的總體框架。

另外一種是從下到上的建模方法，如圖2所示。應(yīng)用組合的方法將規(guī)則的幾何形體組合成總體框架，讓學(xué)生理解兩種方法沒有高下之分，需要根據(jù)所建零件的具體條件進行靈活運用。

完成總體框架后就可以進行局部特征的建模。根據(jù)功能和載荷的要求需要，機械零件的結(jié)構(gòu)需要有孔、槽、凸起、筋板等細節(jié)結(jié)構(gòu)。添加局部特征后就完成了基本結(jié)構(gòu)的建模，如圖3所示。

完成基本結(jié)構(gòu)建模需要對模型的細節(jié)進行類似倒角或倒圓的處理，最后根據(jù)零件的基本特征進行陣列、鏡像、組合以及修建等步驟，完成模型創(chuàng)建，如圖4所示。

教學(xué)過程中向?qū)W生強調(diào)基礎(chǔ)思路和操作的重要性的同時，讓學(xué)生樹立根據(jù)具體零件靈活運用。讓學(xué)生明白，思路是抽象的，可以分類的;實際建模是靈活的，可以綜合運用的。

（三）強分析

對建模過程進行詳細分析、案例講解。對具體零件進行完整的建模思路講解，演示整個建模的過程。機械零件可以按照其特征進行分類。以典型的零部件為案例，分析零件的結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點確定整體建模思路。最后詳細演示建模過程。

（四）重練習(xí)

整個教學(xué)過程最重要的步驟就是學(xué)生通過練習(xí)掌握建模技術(shù)。為學(xué)生提供典型零件的二維圖，讓學(xué)生完整的進行建模過程。本環(huán)節(jié)體現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢，充分發(fā)揮學(xué)生的積極能動性，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獨立思考，積極動手，發(fā)現(xiàn)難點和難題，解決問題，提升能力。

三、教學(xué)實踐

教學(xué)過程中遵循由易到難的思路，從簡單的零部件開始，反復(fù)的按照規(guī)范的建模流程進行教學(xué)，最終完成教學(xué)過程。整個教學(xué)過程中讓學(xué)生循序漸進地掌握建模技術(shù)。

為達到以學(xué)為中心，以用為目標(biāo)的教學(xué)要求，教學(xué)過程充分運用先進的教學(xué)理念和教學(xué)設(shè)備[ 15 ]。

傳統(tǒng)教學(xué)方式強調(diào)以教師的講授為主。這樣的授課方式適合基礎(chǔ)知識的講授，對于主動學(xué)習(xí)能力不高的學(xué)生非常適合。但是，這樣的授課方式也存在課堂氣氛沉悶、學(xué)生參與度低的問題。

翻轉(zhuǎn)課堂是指調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)由教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。在這種教學(xué)模式下，課堂內(nèi)的寶貴時間，學(xué)生能夠更專注于主動的基于項目的學(xué)習(xí)，共同研究解決3D建模的思路以及各種基礎(chǔ)知識的靈活運用，從而獲得對3D建模技術(shù)更深層次的理解。翻轉(zhuǎn)課堂要求學(xué)生對3D建模技術(shù)的基礎(chǔ)知識扎實地掌握，但是3D建模技術(shù)有一些技術(shù)難點不易掌握。