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《三维造型设计（UG）》课程标准课程编码：适用专业：课程性质：专业必修课课程类别：理实一体化编制部门：学时：学分：编写执笔人及编写日期：审定负责人及审定日期：一、制订课程标准的依据本课程标准依据2021级数控技术专业人才培养方案的人才培养目标和培养规格以及对本科程课程的教学要求而制订，用于指导本课程的教学与课程建设。
二、课程定位和作用随着计算机技术、CAD/CAM三维造型与自动编程的发展，越来越多的企业选择计算机辅助完成复杂零件的设计与加工，并以此提高生产效率，提高产品质量。
为了提高数控技术专业学生的综合能力，为了后续学生更好地表达设计成果、设计理念及毕业设计，更好地适应社会发展，满足企业用人需求，根据数控技术专业人才培养目标开设该课程。
《UG（三维造型设计）》课程属数控技术专业的专业基础课程之一，共计4.5个学分，72学时。
《UG（三维造型设计）》课程前期课程为《机械制图与CAD》和《机械设计基础》，为本课程的学习奠定了良好的知识基础；后续课程有《机械 CAD/CAM 应用》、《加工中心编程技术》、《机床夹具与刀具应用》、《机械设计基础》和《顶岗实习》，后续课程的学习，学生平时表达设计成果、设计理念及毕业设计等都需使用到该课程所教授的知识及技能。
二、本课程与其他课程的关系综述：本课程要求学生理解计算机辅助设计与计算机辅助制造的基本知识，使学生具有运用CAD/CAM软件进行零件三维造型的能力，掌握运用CAD/CAM软件进行三维造型设计的方法与技巧，因此前期必须学习机械基础、机械制图等相关知识，具备一定的识读图能力，同时，本课程又为后续学生学习仿真加工技术，平时表达设计成果、设计理念及毕业设计等提供了重要的知识和技能基础。
前期课程与本课程的关系一览表后续课程与本课程的关系一览表四、课程学习目标（一）专业核心素养本课程培养的专业核心素养主要包括精益求精的精准意识、创新思维、分析问题及解决问题的能力和高度的责任担当四个方面。
三维造型方法概述
三维造型方法是一种在计算机图形学中广泛使用的技术，用于创建和表示三维对象。
以下是一些常用的三维造型方法：
1.几何造型法：这是早期的一种方法，主要通过一些基本几何元素（如点、线、面、体等）来构造三维模型。
这种方法虽然简单，但表达能力有限，对于复杂的模型构建效率较低。
2.边界表示法：这种方法将三维模型表示为一系列的边界曲线和曲面，每个边界都由一组参数化的曲线和曲面定义。
这种方法表达能力较强，但计算复杂度较高。
3.构造实体几何法：这是一种基于集合运算的方法，通过一组基本几何元素的布尔运算来构造三维模型。
这种方法表达能力较强，计算效率较高。
4.参数化造型法：这种方法通过一组参数来定义三维模型的形状，参数之间存在一定的约束关系。
这种方法表达能力较强，但计算复杂度较高。
5.自由造型法：这是一种基于用户交互的方法，用户可以通过鼠标或触摸屏等设备直接在计算机图形界面上进行
操作，构建三维模型。
这种方法表达能力较强，但需要一定的计算机图形学知识。
以上这些方法各有优缺点，适用于不同的应用场景。
在实际应用中，通常会根据具体需求选择合适的方法。
三维造型设计课程设计小结一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握三维造型设计的基本概念，如：点、线、面、体的关系及其在三维空间中的应用。
2. 使学生了解并运用三维造型设计的基本元素，如：形状、色彩、材质、光影等，进行创意设计。
3. 帮助学生理解三维造型设计在现实生活和科技领域中的应用，培养其跨学科整合能力。
技能目标：1. 培养学生运用三维建模软件进行基本操作和造型设计的能力。
2. 提高学生通过观察、分析、创意等方法，运用所学知识解决实际问题的能力。
3. 培养学生团队协作、沟通表达、创新实践的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对三维造型设计的兴趣和热情，激发其主动探索精神。
2. 培养学生关注社会、关注生活、关注美的审美观念，提高其审美素养。
3. 引导学生树立正确的价值观，认识到三维造型设计在服务社会、改善生活、传承文化等方面的重要意义。
本课程针对的学生特点是具有一定的美术基础和计算机操作能力，对三维造型设计感兴趣，希望通过学习提高自己的审美素养和动手能力。
在教学过程中，注重理论联系实际，鼓励学生动手实践，充分调动学生的主观能动性，培养其创新精神和实践能力。
通过本课程的学习，使学生能够在三维造型设计领域取得明显的进步和成果。
二、教学内容1. 三维造型设计基本概念：点、线、面、体的关系及其属性，三维空间的理解。
教材章节：第一章 三维造型设计基础2. 三维造型设计基本元素：形状、色彩、材质、光影的运用及搭配。
教材章节：第二章 三维造型设计元素3. 三维建模软件基本操作与技巧：介绍主流三维建模软件，如AutoCAD、3ds Max、Maya等，并进行基本操作教学。
教材章节：第三章 三维建模软件及应用4. 三维造型设计实例分析：分析优秀三维造型设计作品，学习其设计思路和技巧。
教材章节：第四章 三维造型设计实例5. 创意三维造型设计实践：指导学生运用所学知识进行创意设计，培养其创新精神和实践能力。
教材章节：第五章 创意设计实践6. 三维造型设计在现实生活中的应用：探讨三维造型设计在建筑、工业、影视、动漫等领域的应用。
《数字化设计与制造》第一章数字化设计与制造技术引论1、数字化开发技术包含哪些核心技术。
以CAD、CAE、CAPP、CAM 为基础、为核心2.产品数字化开发的主要环节。
3.数字化设计、数字化制造、数字化仿真的内涵。
数字化设计与制造涵盖：数字化设计（DD）CAD ：概念化设计、几何造形、工程图生成及相关文档CAE ：有限元分析（FEM ）、优化设计DS :虚拟装配、运动学仿真、外观效果渲染等等数字化制造（DM）CAPP ：毛坏设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹具设计CAM : NC图形辅助编程（GNC）、加工仿真检验数字化制造资源管理（MPR、ERP）数字化设计与制造数字信息集成管理「0乂、CIMS、PLM）4.产品的数字化开发技术与传统的产品开发技术相比，有哪些区别，有哪些优点？产品的市场竞争：产品的的复杂性不断增加（功能综合）产品的生命周期不断缩短,开发周期短产品的设计风险增加社会环境对产品的影响现代好产品的标志：TQCSE（T时间更短Q质量更好C成本更低S服务质量更好E更环保） 5、与传统的产品设计与制造方法相比，数字化设计与制造方法有哪些优点？提高设计效率，改进设计质量，降低产品的开发成本、缩短开发周期，改善信息管理，提高企业的竞争力第三章数字化设计与制造系统的组成1.数字化设计与数字化制造技术大致经历了哪些发展阶段？有哪些发展趋势准备及酝酿阶段（20世纪50年代）：出现数控机床；为数控机床开发自动编程工具语言APT2D时代（20世纪60年代）：计算机辅助绘图，提高绘图质量和效率；方便图纸管理；平面分析计算CAD/CAM 一体化（20世纪70-80年代）：3D建模统一数字模型；CAE广泛应用；CAD、CAM通过；无图纸生产；数字信息交换接口数字信息集成管理（90年代开始）：产品信息、数据集成管理PDM，智能化，分布式网络化工叫$，PLM数字化设计与制造技术的发展趋势：利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM 集成技术,以实现全数字化设计与制造CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM 技术与ERP、SCM、CRM结合，形成企业信息化的总体构架通过InternetIntraneS £乂仃@联将企业的各种业务流程集成管理虚拟工厂、虚拟制造、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化 2、数字化设计与制造系统的支撑软件组成。
计算机形学与三维建模计算机形学与三维建模是计算机科学中重要的研究领域之一，它与计算机图形学和计算机视觉密切相关，旨在通过数学模型和算法来描述和重建三维物体的形状、结构和纹理。
本文将介绍计算机形学与三维建模的基本概念、应用领域以及相关算法和技术。
一、计算机形学的基本概念计算机形学是研究物体形状和结构的科学，它以数学和计算机科学为基础，利用计算机技术来模拟和分析物体的形状和结构。
计算机形学的基本概念包括几何学、代数学和拓扑学等数学基础，以及点、线、面、体素等基本几何元素。
几何学是计算机形学的基础，它研究点、线、面和体等基本几何元素之间的关系和性质。
代数学是计算机形学的重要工具，它利用代数方程和线性代数等理论来描述和分析物体的形状和结构。
拓扑学是计算机形学的核心，它研究图形中点、线、面和体之间的连接关系和变形方式。
这些基本概念为三维建模和形状分析提供了理论和方法。
二、三维建模的应用领域三维建模是计算机形学的重要应用之一，它广泛应用于游戏开发、虚拟现实、电影特效、工程设计等领域。
三维建模的主要任务是通过计算机生成和编辑三维模型，使其具有真实感和艺术效果。
在游戏开发中，三维建模被用于创造游戏世界的虚拟环境、场景和角色。
通过三维建模技术，开发人员可以精确地表达游戏中的物体形状、纹理和动画效果，从而提高游戏的逼真度和沉浸感。
在虚拟现实领域，三维建模被用于创建虚拟环境和交互界面。
通过三维建模技术，研究人员可以实现虚拟世界的建模和仿真，为用户提供沉浸式的虚拟体验和交互方式。
在电影特效中，三维建模被用于创造逼真的特效和动画效果。
通过三维建模技术，特效师可以精确地模拟和渲染各种物体、场景和粒子效果，为电影增添视觉冲击力和艺术价值。
在工程设计中，三维建模被用于实现产品设计和工艺分析。
通过三维建模技术，工程师可以快速建立产品模型，并进行结构分析、流体仿真和材料优化，从而提高产品的设计质量和制造效率。
三、常见的三维建模算法和技术在三维建模中，常见的算法和技术包括曲面建模、体素化、多边形网格、纹理映射和动画模拟等。
