计算机UG软件在《机械基础》课上的应用

高 巍

摘要:中等职业教育以技能为主,在专业课中用计算机软件做为辅助教学,能达到事半功倍的效果,本文就把计算机三维制作软件UG应用到机械基础的专业课教学中来,让学生能够亲手制作机械的零、部件,并做装配,使抽象、枯燥的专业课变得有滋有味。

关键词:计算机UG软件;机械基础;合作;三维绘图

对于中等职业院校的学生,在学习专业基础课时,往往缺乏空间想像能力,对所学的知识理解不够深刻,如果在学习一定的专业基础课的基础上,借助一些计算机软件的使用,就能把这类课程的学习深入进去,又能大大提高学生的学习兴趣。下面我就结合《机械基础》这门课,谈一谈计算机UG软件在专业课中的又一种使用方向。

1 UG软件简介

UG系统起源于美国麦道飞机公司。多年来,UG系统汇集了美国航空航天与汽车工业的专业经验,发展成为世界一流的综合性的设计、分析和制造一体化的集成系统。可以实现从产品的概念设计、结构设计、虚拟现实到静力学及动力学强度分析,最后由CAM模块实现计算机辅助加工制造,贯穿了产品的开发和制造全过程。UG技术提供的草图功能、曲线曲面建模、基于特征的实体建模、虚拟装配建模、机构运动仿真、分析等技术手段,给机构设计提供了极大的方便。相关技术手段的结合应用不仅能快速构建出相关的机构的抽象模型,也能把这种模型快速地映射于机构的装配模型,还能对机构进行快速的运动分析仿真、运动干涉检查及动力学分析等。

人们的认识过程建立在实践活动中,从具体到抽象,从感性认识上升到理性认识,在此过程中,如果缺乏与之有关的感性认识作为基础,理解起来很难。课程是理论性和实践性都很强的课程,内容比较抽象,特别是减速器结构特点离不开空间想象,离不开对空间形体的分析和表达。根据心理学的观点,空间想象能力是形象思维与抽象思维两种思维活动的分析、综合、加工处理,从而产生新形象的一种综合性能力,主要来源于对空间形体的感性认识。课程设计能培养学生对空间形体的想象能力、分析能力和表达能力。这三种能力彼此关联,相互促进。在教学中从学生的身心发展规律和学生实际出发培养学生空间想象能力的途径有很多,利用UG软件进行多媒体教学是非常有效的方法之一。

2 中职学生UG软件使用与机械基础知识教学相结合方法

中职学生不具备设计能力,但要对机械结构有详细的认知,这是非常必要的。所以,在学生学习完计算机UG软件和《机械基础》课程之后,为了结合实践,给学生进一步留有几个大型课堂作业,以模块的方式,介绍几个典型机构的识图,测绘。如使用减速器模型进行识图、拆装零部件和测绘等,但这些工作只能让学生对设备整体有认识。要想从细节上入手就最好是让学生通过UG软件,画出整体的立体图,考核时让学生装配出整体部件即达到了中职的教学目的。下面我们就拿减速器为例来说明这种教学操作的全过程。在整个过程中,要求计算机教师与专业课教师深度合作,事先,把所有要绘制的内容研究好,准确的把专业课的测绘,零件图形的绘制以及使用UG软件生成零部件立体图紧密的结合起来,先让学生进行测绘,把减速器模型的所有零件拆解,用图纸以1:1分画出来。由于中职学生UG软件的使用能力不强,我们先把所有典型零件的制作过程教给学生,带动学生来绘图,我们的目的不是他们如何有效的使用UG软件,而是让他们对专业课有更深的认识,所以,每一个零件立体图绘制完成后,学生对每个零件的细节部门了如指掌。最后的环节是进行装配,学生模拟真实的装配关系把整体装配好。这样的教学,对学生今后的专业能力的培养,能起到真正的带动作用。在整体任务完成后,由指导教师做全面的总结和讲解。教师采用UG软件对零件直接进行三维建模和用UG建造好的虚拟模型进行教学解说,在课堂的动态教学中能够随机应变、按需造型以及修改模型,提高课堂教学演说质量。采用UG软件建造的虚拟模型比以前采用实物模型来增强学生感性认识要好,因为实物模型由于体积和重量原因会造成携带、拆卸和解剖不便,且操作较为费时。而UG软件创建的三维模型精度高、质感好、形象逼真、色彩丰富,利用UG的局部放大、平移和翻转等工具,能够在屏幕上观察零件复杂形体的外形与内腔、相贯体中相贯线的变化等各个侧面和局部细节特征;可以直观地显现整个零件的结构,装配体中零件之间的连接关系,使教学中的知识难点更加清晰、生动、形象;利用UG软件方便地进行教学模型的修改与新建,让学生从温自己操作的内容,加强记忆。

3 了解现代工业发展方向,用好三维设计软件

三维设计是工业发展的趋势,。因为在做课程大作业之前,学生已经学习了UG软件,在课程作业的教学过程中应鼓励学生大胆使用三维设计。将三维设计融入课程作业中,学生可以利用UG强大的参数化功能和装配功能,完成各零件的制作和装配。由于学生缺乏实际经验,往往要对某些结构不够合理的地方进行多次修改,采用UG软件只需修改零件的某个参数的数值即可完成整体修改。而采用二维设计,结构变动较大时则不得不重新设计并花费很多时间进行绘图。而采用三维设计,整个制作过程符合学生的认知规律,能使学生更加深入地理解机器的内涵,增强学生的设计想象力,启迪学生的思维,引导学生实现探究性学习。三维设计能够使学生直观地看到自己的制作成果,增强学生的成就感。而且学生在完成三维制作后,利用UG的制图转换功能,可将使用实体建模功能创建的零件或装配模型引用到工程图模块中,快速转换为二维的工程图,再进行尺寸标注、注释等等,最终还能逆向完成课程作业所要求的图纸,从而提高学生的专业制图识图能力,加深学生对三维设计与二维工程图之间关系的理解。

总之,计算机软件与专业课的结合只是个探索阶段,相信在不久的将来,计算机教学不会再是个独立的、枯燥的教学内容,计算机软件会渗透到各个专业课中,并与专业课密切接触,让学生借助计算机这个工具来更好的完成专业课程的学习。