計算機UG軟件在《機械基礎(chǔ)》課上的應(yīng)用

高 巍

摘要:中等職業(yè)教育以技能為主,在專業(yè)課中用計算機軟件做為輔助教學(xué),能達到事半功倍的效果,本文就把計算機三維制作軟件UG應(yīng)用到機械基礎(chǔ)的專業(yè)課教學(xué)中來,讓學(xué)生能夠親手制作機械的零、部件,并做裝配,使抽象、枯燥的專業(yè)課變得有滋有味。

關(guān)鍵詞:計算機UG軟件;機械基礎(chǔ);合作;三維繪圖

對于中等職業(yè)院校的學(xué)生,在學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課時,往往缺乏空間想像能力,對所學(xué)的知識理解不夠深刻,如果在學(xué)習(xí)一定的專業(yè)基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)上,借助一些計算機軟件的使用,就能把這類課程的學(xué)習(xí)深入進去,又能大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。下面我就結(jié)合《機械基礎(chǔ)》這門課,談一談計算機UG軟件在專業(yè)課中的又一種使用方向。

1 UG軟件簡介

UG系統(tǒng)起源于美國麥道飛機公司。多年來,UG系統(tǒng)匯集了美國航空航天與汽車工業(yè)的專業(yè)經(jīng)驗,發(fā)展成為世界一流的綜合性的設(shè)計、分析和制造一體化的集成系統(tǒng)?？梢詫崿F(xiàn)從產(chǎn)品的概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、虛擬現(xiàn)實到靜力學(xué)及動力學(xué)強度分析,最后由CAM模塊實現(xiàn)計算機輔助加工制造,貫穿了產(chǎn)品的開發(fā)和制造全過程。UG技術(shù)提供的草圖功能、曲線曲面建模、基于特征的實體建模、虛擬裝配建模、機構(gòu)運動仿真、分析等技術(shù)手段,給機構(gòu)設(shè)計提供了極大的方便。相關(guān)技術(shù)手段的結(jié)合應(yīng)用不僅能快速構(gòu)建出相關(guān)的機構(gòu)的抽象模型,也能把這種模型快速地映射于機構(gòu)的裝配模型,還能對機構(gòu)進行快速的運動分析仿真、運動干涉檢查及動力學(xué)分析等。

人們的認(rèn)識過程建立在實踐活動中,從具體到抽象,從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識,在此過程中,如果缺乏與之有關(guān)的感性認(rèn)識作為基礎(chǔ),理解起來很難。課程是理論性和實踐性都很強的課程,內(nèi)容比較抽象,特別是減速器結(jié)構(gòu)特點離不開空間想象,離不開對空間形體的分析和表達。根據(jù)心理學(xué)的觀點,空間想象能力是形象思維與抽象思維兩種思維活動的分析、綜合、加工處理,從而產(chǎn)生新形象的一種綜合性能力,主要來源于對空間形體的感性認(rèn)識。課程設(shè)計能培養(yǎng)學(xué)生對空間形體的想象能力、分析能力和表達能力。這三種能力彼此關(guān)聯(lián),相互促進。在教學(xué)中從學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律和學(xué)生實際出發(fā)培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力的途徑有很多,利用UG軟件進行多媒體教學(xué)是非常有效的方法之一。

2 中職學(xué)生UG軟件使用與機械基礎(chǔ)知識教學(xué)相結(jié)合方法

中職學(xué)生不具備設(shè)計能力,但要對機械結(jié)構(gòu)有詳細(xì)的認(rèn)知,這是非常必要的。所以,在學(xué)生學(xué)習(xí)完計算機UG軟件和《機械基礎(chǔ)》課程之后,為了結(jié)合實踐,給學(xué)生進一步留有幾個大型課堂作業(yè),以模塊的方式,介紹幾個典型機構(gòu)的識圖,測繪。如使用減速器模型進行識圖、拆裝零部件和測繪等,但這些工作只能讓學(xué)生對設(shè)備整體有認(rèn)識。要想從細(xì)節(jié)上入手就最好是讓學(xué)生通過UG軟件,畫出整體的立體圖,考核時讓學(xué)生裝配出整體部件即達到了中職的教學(xué)目的。下面我們就拿減速器為例來說明這種教學(xué)操作的全過程。在整個過程中,要求計算機教師與專業(yè)課教師深度合作,事先,把所有要繪制的內(nèi)容研究好,準(zhǔn)確的把專業(yè)課的測繪,零件圖形的繪制以及使用UG軟件生成零部件立體圖緊密的結(jié)合起來,先讓學(xué)生進行測繪,把減速器模型的所有零件拆解,用圖紙以1:1分畫出來。由于中職學(xué)生UG軟件的使用能力不強,我們先把所有典型零件的制作過程教給學(xué)生,帶動學(xué)生來繪圖,我們的目的不是他們?nèi)绾斡行У氖褂肬G軟件,而是讓他們對專業(yè)課有更深的認(rèn)識,所以,每一個零件立體圖繪制完成后,學(xué)生對每個零件的細(xì)節(jié)部門了如指掌。最后的環(huán)節(jié)是進行裝配,學(xué)生模擬真實的裝配關(guān)系把整體裝配好。這樣的教學(xué),對學(xué)生今后的專業(yè)能力的培養(yǎng),能起到真正的帶動作用。在整體任務(wù)完成后,由指導(dǎo)教師做全面的總結(jié)和講解。教師采用UG軟件對零件直接進行三維建模和用UG建造好的虛擬模型進行教學(xué)解說,在課堂的動態(tài)教學(xué)中能夠隨機應(yīng)變、按需造型以及修改模型,提高課堂教學(xué)演說質(zhì)量。采用UG軟件建造的虛擬模型比以前采用實物模型來增強學(xué)生感性認(rèn)識要好,因為實物模型由于體積和重量原因會造成攜帶、拆卸和解剖不便,且操作較為費時。而UG軟件創(chuàng)建的三維模型精度高、質(zhì)感好、形象逼真、色彩豐富,利用UG的局部放大、平移和翻轉(zhuǎn)等工具,能夠在屏幕上觀察零件復(fù)雜形體的外形與內(nèi)腔、相貫體中相貫線的變化等各個側(cè)面和局部細(xì)節(jié)特征;可以直觀地顯現(xiàn)整個零件的結(jié)構(gòu),裝配體中零件之間的連接關(guān)系,使教學(xué)中的知識難點更加清晰、生動、形象;利用UG軟件方便地進行教學(xué)模型的修改與新建,讓學(xué)生從溫自己操作的內(nèi)容,加強記憶。

3 了解現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展方向,用好三維設(shè)計軟件

三維設(shè)計是工業(yè)發(fā)展的趨勢,。因為在做課程大作業(yè)之前,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了UG軟件,在課程作業(yè)的教學(xué)過程中應(yīng)鼓勵學(xué)生大膽使用三維設(shè)計。將三維設(shè)計融入課程作業(yè)中,學(xué)生可以利用UG強大的參數(shù)化功能和裝配功能,完成各零件的制作和裝配。由于學(xué)生缺乏實際經(jīng)驗,往往要對某些結(jié)構(gòu)不夠合理的地方進行多次修改,采用UG軟件只需修改零件的某個參數(shù)的數(shù)值即可完成整體修改。而采用二維設(shè)計,結(jié)構(gòu)變動較大時則不得不重新設(shè)計并花費很多時間進行繪圖。而采用三維設(shè)計,整個制作過程符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,能使學(xué)生更加深入地理解機器的內(nèi)涵,增強學(xué)生的設(shè)計想象力,啟迪學(xué)生的思維,引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)探究性學(xué)習(xí)。三維設(shè)計能夠使學(xué)生直觀地看到自己的制作成果,增強學(xué)生的成就感。而且學(xué)生在完成三維制作后,利用UG的制圖轉(zhuǎn)換功能,可將使用實體建模功能創(chuàng)建的零件或裝配模型引用到工程圖模塊中,快速轉(zhuǎn)換為二維的工程圖,再進行尺寸標(biāo)注、注釋等等,最終還能逆向完成課程作業(yè)所要求的圖紙,從而提高學(xué)生的專業(yè)制圖識圖能力,加深學(xué)生對三維設(shè)計與二維工程圖之間關(guān)系的理解。

總之,計算機軟件與專業(yè)課的結(jié)合只是個探索階段,相信在不久的將來,計算機教學(xué)不會再是個獨立的、枯燥的教學(xué)內(nèi)容,計算機軟件會滲透到各個專業(yè)課中,并與專業(yè)課密切接觸,讓學(xué)生借助計算機這個工具來更好的完成專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。