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2013年天津市信息化教学大赛1信息化教学设计设计摘要教学题目《鼠标的实体曲面混合建模造型设计》课程CAD/CAM学时安排2课时（90分钟）（一个学习情境中一个任务）班级2011级数控1班参考教材大连理工大学出版社CAD/CAM应用技术（第二版）设计依据本门课的课程的性质与任务：《CAD/CAM》是数控技术专业的一门必修课程。是研究机械零件的造型与加工的一门应用学科。其主要任务是使学生掌握造型软件的操作方法，能够独立完成零件的造型及加工参数设置、仿真模拟加工、并生成后处理程序。该课程在数控技术专业中的作用是承上启下，相关前导课有机械制图和计算机绘图，公差配合和技术测量，机械制造基础，数控机床编程与操作，后续课为工学综合实习，毕业设计。通过该课程学习学生毕业后就业和本课程相关的岗位可以有制图员，工艺员，加工程序员；可以取得数控工艺员职业资格证书，机械产品造型设计师。《CAD/CAM》选用的参考教材为大连理工大学出版的《CAD/CAM应用技术》。经过多年的教学实践对教材内容进行了整合为两部分：CAD造型和CAM数控加工。把课程内容设计为六个教学情境，每个教学情境分设若干个教学任务，选择有代表性的零件来讲解软件的是个功能模块。本次教学任务选自学习情境五的曲面实体混合造型：用曲面裁剪除料完成鼠标的实体曲面的混合建模，通过抽壳、缩放、型腔、分模生成凸凹模。依据《CAD/CAM》课程标准、以日常生活中常用的鼠标的造型设计来学习曲面实体混合造型、学习抽壳、分模及凸、凹模设计。学生在此前已经学习了基本曲面造型和各种实体造型。通过鼠标的造型及其凸凹模设计，综合应用各种造型方法，并能通过改变个别参数自己设计一个鼠标，是学生有学习的成就感。课程教学在CAD/CAM讲练一体化教室进行，采用一个融多种信息化手段和教法学法于一体的情境性、社会性课堂环境，引导学生从感受自己使用的鼠标入手，从直观可感的简单鼠标零件设计入手，再通过拓展迁移环节，使学生产生设计兴趣，从人体工程学的角度自己试着完成一个类似鼠标的设计。完成对知识的学习和审美情趣的提升。一、教学目标与内容分析1．学习目标（1）知识与技能：涉及的知识点，空间曲线的构造导动线及截面曲线构造；导动面生成；实体拉伸参数设计；按照塑料收缩率生成鼠标零件；抽壳；分模生成凸凹模。掌握类似零件的设计。（2）过程与手段：采用讲解示范、启发、校园精品课学习平台等信息化手段，将枯燥的零件设计加工转化成视觉享受、有自己设计后的成就感，实现助学助教功能。2.能力目标2013年天津市信息化教学大赛2（1)通过鼠标的造型设计的教学，培养学生综合利用所学知识的能力。（2)运用任务驱动的教学法，引导学生根据教师的提示，分层次分阶段完成不同的任务，引导学生自主学习。（3)组织学生进行讨论，自己完成鼠标的个性设计，引导学生联系实际，发散思维，培养学生的创新精神。3、情感目标（1)培养学生对数控专业课《CAD/CAM》即自动编程技术的学习兴趣。（2)培养学生学习方面的协作能力。（3)通过教学活动，让学生对复杂零件造型及加工以及相关知识有进一步的了解。培养学生的设计意识。引导学生从感受生活升华为思考生活，实现对审美情趣和心灵的塑造。4．学习内容（1）教学内容分析：本教学情境为曲面实体混合造型，为该课程的综合学习内容，实用性很强。（2）学习形式：老师讲授演示分析，小组讨论确定方案设计方式。以小组为单位，设计后进行评比，按照评价标准采用多元评价方式。（3）学习结果：使学生从日常生活常用件升华为思考自行设计产品，符合学生认知规律，完成对生活的审美情趣和心灵的塑造。5．学习重点及难点教学重点：1.掌握曲面裁剪实体。2.抽壳。3.凸凹模的生成。教学难点：设计思路、曲面构造、分模面的构造。6．教学过程设计告知、示范、演示、操练、深化、答疑、总结（1）引入新课环节---以市场销售及日常使用的各种鼠标引入本教学情境，实物引入，增强学习兴趣。♦引导学生思考—实物-二维图-立体图-分模-加工-程序的关系。（2）讲授新课环节---教师造型演示：♦做出一个鼠标造型的完整过程（3）课堂作业环节----“做中学”：♦改变拔模斜度，过渡半径及鼠标高度完成鼠标自行设计。（4）学生设计过程中辅导答疑环节：难点是导动面生成基于空间曲线的构造，空间曲线绘图面的选择。学生自己设计练习，老师辅导中发现问题及时总结解决使知识巩固加深。（5）设计评比环节：♦学生和老师共同评比出符合人体工程学适用和外观漂亮的鼠标。（6）总结思考环节：♦我们工作以后自己还会设计更复杂的产品二、学习者特征分析教学对象是数控加工专业2011级的学生，是三年制高职的二年级学生，具备一定的数控机床操作能力，零件识图、工艺路线简单零件手工编程能力。CAD/CAM是计2013年天津市信息化教学大赛3算机辅助设计与计算机辅助制造技术的简称，融合信息化的技术，学生乐于接受感性的、直观的学习方式。三、学习环境选择与学习资源设计1．学习环境选择（1）讲练一体化教室（2）局域网（机房）（3）校园网精品课平台（4）因特网2．学习资源类型（打√）（1）课件√（2）工具（3）专题学习网站（4）多媒体资源库√（5）案例库√（6）题库√（7）网络课程（8）仿真软件√其他3．学习资源内容简要说明（说明名称、网址、主要内容）CAD/CAM为校级精品课，精品课平台供学生课前课后学习用；既包括了课堂教学所用资源，也包括了供学生课后扩展性学习的资源。四、学习情境创设1．学习情境类型（1）真实情境（2）问题性情境√（3）虚拟情境√（4）互动性情境√2．学习情境设计虚拟情境：（1）采用多媒体课件、计算机、音响设备、投影仪及幕布等教学用具，创设诗中意境。问题性情境：（2）在教学的五个环节中，创设相应的问题情境，有序地启发引导学生探究、思考、提升。互动性情境：（3）课堂练习时和学生交流，及时解决学生各种问题。五、教法学法设计教法＊创设情境设疑：运用信息技术营造教学情境，设疑导入，激发兴趣。＊示范法：鼠标的造型教学讲授用软件示范。＊强化重点法：生成鼠标凸凹模的设置重点讲解分模功能。＊任务驱动法：带着自己设计一个个性化鼠标的任务学习。＊小组讨论法：促进学生积极参与。让学生充分地表达，锻炼口头表达能力，活跃课堂气氛。＊自主探究法：学习的最好途径是自己去发现，给定条件，让学生去合作探索，完成作品。学法2013年天津市信息化教学大赛4＊课堂学习：讲练一体学生带着问题去听课学习，去讨论，分析问题，在完成任务解决问题的同时实现知识的传递、迁移和融合。＊课下自学：参考校园网精品课平台中电子教案、练习图库、仿真模型库、视频动画、PPT自己完成课上没完成的作业。六、学习活动组织1．自主学习设计（打√，并填写相关内容）类型相应内容使用资源学生活动教师活动（1）抛锚式√思考并自己设计符合美学实用的鼠标零件校园网“CAD/CAM精品课资源库”完成设计在局域网上提交作业布置任务组织评价（2）支架式（3）随机进入式（4）其他2．协作学习设计（打√，并填写相关内容）类型相应内容使用资源学生活动教师活动（1）竞争√鼠标造型比赛局域网自己设计布置任务及考核标准，过程指导，多元评价。（2）伙伴√（3）协同√“最佳设计”评比大屏幕投影、课件组员合作创意启发、点拨，多元评价。（4）辩论（5）角色扮演（6）其他教学环节教学内容课件展示师生互动教法学法设计意图媒体资源导入新课3分一、“鼠标造型及其凸凹模设计”学生：（自主探究法）完成上次课布置的任务，查找鼠标模型，提交到教师校园邮箱。教师：（启发教学法）其中一个鼠标为例和学生共同分析如【设计意图】根据学生专业特点和兴趣，让利用互联网查找鼠标外形资料，展示人们日常生活中常用的鼠标图形，由此导入新课。教师通过“如何完成鼠标的设计呢”的问题，引导学2013年天津市信息化教学大赛5钟何完成鼠标的设计及加工，以激发学生兴趣，将学生引入情境性学习当中。请同学们思考如何设计出鼠标外壳零件。生自主探究，我们今天来学习鼠标的设计，展示已经设计好的鼠标零件及凸凹模、加工视频资料，将学生带入情境之中。讲授新课20分钟1图纸分析教师：三视图分析，俯视图为四段圆弧加两条直线，主视图为五个特性点构造样条线，三条线两个圆弧，侧视图为三条直线、三段圆弧。用软件演示打开一个设计好的鼠标的造型。请同学们思考怎样利用三视图来设计出鼠标？【设计意图】曲面的造型后对曲面进行修剪过度等编辑时产生缀面，需要补面，增加设计难度。现在可以用曲面和实体混合造型解决单纯曲面造型产生的缀面及洞的问题。2.设计思路.和同学讨论确定设计思路（1）鼠标线架-曲面草图-实体鼠标—保存为鼠标零件（2）鼠标凹模鼠标--缩放—型腔功能—构建分模曲面--分模—凹模【造型设计思路】曲面切割实体，对实体进行编辑，完成零件的造型。缩放、抽壳、型腔、分模分别生成凸凹模。需要保存三个文件：鼠标零件，鼠标凸模。鼠标凹模。【媒体资源】PPT课件。曲面切割实体2013年天津市信息化教学大赛6（3）鼠标凸模鼠标--缩放--抽壳—型腔—分模-凸模3．生成实体（1）．绘制草图。图1（2）．拉伸增料。图2造型过程描述：1.底部造型选择xoy平面构造草图如图1，2.拉伸实体设置拉伸深度为30，-拔模角度为5°如图2。教师用教师机在电脑上CAD/CAM软件演示造型过程。学生通过电脑看作图步骤。【设计意图】鼠标造型为实体和曲面的混合造型，实体用拉伸增料方法得到，草图的设置原点为R35的圆心，为了方便确定设计曲面时样条点坐标。设置拔模角度为了使鼠标实际使用时操作尽量符合人体工程学的原则。拉伸高度按照主视图中样条线上点位置确定为最少30mm，大于30就可以。4.生成顶部曲面（1）线架构造图3图4图5造型过程描述：1.导动面的导动线选择xoz平面构造，输入坐标点（35,0,15）（0,0,26）（-30,0,30）（-60,0,25）（-95,0,20）得到样条线。如图3.2.截面线择yoz平面构造，做R120的圆弧，用距离为70的两条铅垂线裁剪圆弧。如图4.空间显示两曲线如【设计意图】构造曲面采用导动面，导动线为样条线，即用主视图的样条线，截面线为侧视图圆弧线。首先空间构造样条线线架，不需要按照三视图来绘制线架，只需要绘制出构造曲面必须的部分线条。2013年天津市信息化教学大赛7（2）导动面生成顶部曲面图6图5.5.导动面：固接导动的方式单截面线的方式生成导动面。选择样条线为导动线，圆弧为截面曲线生成导动面如图6.教师用教师机在电脑上CAD/CAM软件演示造型过程。学生通过电脑看作图步骤。5.鼠标零件外形（1）曲面裁剪除料图7（2）隐藏曲面所在层图8图9造型过程描述：1.在实体造型里选择曲面裁剪除料，选择生成的导动面，除料方向为向上如图7，确定后隐藏曲面得到图8结果。2.实体过度为R10.设置如图9.教师用教师机在电脑上CAD/CAM软件演示造型过程。学生通过电脑看作图步骤。【设计意图】用曲面切割实体去掉多余的实体材料。箭头方向为除料方向。出料后，曲面隐藏起来。鼠标上部要光滑，用实体圆角过渡为R10.6.生成鼠标壳体1．抽壳。造型过程描述：1.在实体造型里选择抽壳，选择底面为移除【设计意图】鼠标为薄壁件，有一定厚度，采用抽壳来实现。2013年天津市信息化教学大赛8图10面，壁厚为2mm得到图10结果。教师用教师机在电脑上CAD/CAM软件演示造型过程。学生通过电脑看作图步骤。7.生成凹模。图11造型过程描述：1．生成型腔，收缩率为-4，毛坯放大尺寸Z轴负向为10，其余为15。2．分模，生成鼠标外壳凹模如图11。教师用教师机在电脑上CAD/CAM软件演示造型过程。学生通过电脑看作图步骤。【设计意图】鼠标通常是注塑方法加工，为塑料件，注塑件得到需要有凸模和凹模。生成鼠标零件后进行保存。然后考虑塑料的收缩率生成型腔，分模得到凹模，分模位置通常为下底面。8.生成凸模。图12造型过程描述：1．生成型腔，收缩率为-4，毛坯放大尺寸Z轴负向为10，其余为15。2．分模，生成鼠标外壳凸模如图12。教师用教师机在电脑上CAD/CAM软件演示造型过程。学生