計算機UG軟件在《機械基礎》課上的應用

高 巍

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

關鍵詞:計算機UG軟件;機械基礎;合作;三維繪圖

對于中等職業院校的學生,在學習專業基礎課時,往往缺乏空間想像能力,對所學的知識理解不夠深刻,如果在學習一定的專業基礎課的基礎上,借助一些計算機軟件的使用,就能把這類課程的學習深入進去,又能大大提高學生的學習興趣。下面我就結合《機械基礎》這門課,談一談計算機UG軟件在專業課中的又一種使用方向。

1 UG軟件簡介

UG系統起源于美國麥道飛機公司。多年來,UG系統匯集了美國航空航天與汽車工業的專業經驗,發展成為世界一流的綜合性的設計、分析和制造一體化的集成系統。可以實現從產品的概念設計、結構設計、虛擬現實到靜力學及動力學強度分析,最后由CAM模塊實現計算機輔助加工制造,貫穿了產品的開發和制造全過程。UG技術提供的草圖功能、曲線曲面建模、基于特征的實體建模、虛擬裝配建模、機構運動仿真、分析等技術手段,給機構設計提供了極大的方便。相關技術手段的結合應用不僅能快速構建出相關的機構的抽象模型,也能把這種模型快速地映射于機構的裝配模型,還能對機構進行快速的運動分析仿真、運動干涉檢查及動力學分析等。

人們的認識過程建立在實踐活動中,從具體到抽象,從感性認識上升到理性認識,在此過程中,如果缺乏與之有關的感性認識作為基礎,理解起來很難。課程是理論性和實踐性都很強的課程,內容比較抽象,特別是減速器結構特點離不開空間想象,離不開對空間形體的分析和表達。根據心理學的觀點,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識。課程設計能培養學生對空間形體的想象能力、分析能力和表達能力。這三種能力彼此關聯,相互促進。在教學中從學生的身心發展規律和學生實際出發培養學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是非常有效的方法之一。

2 中職學生UG軟件使用與機械基礎知識教學相結合方法

中職學生不具備設計能力,但要對機械結構有詳細的認知,這是非常必要的。所以,在學生學習完計算機UG軟件和《機械基礎》課程之后,為了結合實踐,給學生進一步留有幾個大型課堂作業,以模塊的方式,介紹幾個典型機構的識圖,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生對設備整體有認識。要想從細節上入手就最好是讓學生通過UG軟件,畫出整體的立體圖,考核時讓學生裝配出整體部件即達到了中職的教學目的。下面我們就拿減速器為例來說明這種教學操作的全過程。在整個過程中,要求計算機教師與專業課教師深度合作,事先,把所有要繪制的內容研究好,準確的把專業課的測繪,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合起來,先讓學生進行測繪,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生,帶動學生來繪圖,我們的目的不是他們如何有效的使用UG軟件,而是讓他們對專業課有更深的認識,所以,每一個零件立體圖繪制完成后,學生對每個零件的細節部門了如指掌。最后的環節是進行裝配,學生模擬真實的裝配關系把整體裝配好。這樣的教學,對學生今后的專業能力的培養,能起到真正的帶動作用。在整體任務完成后,由指導教師做全面的總結和講解。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解說,在課堂的動態教學中能夠隨機應變、按需造型以及修改模型,提高課堂教學演說質量。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生感性認識要好,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軟件創建的三維模型精度高、質感好、形象逼真、色彩豐富,利用UG的局部放大、平移和翻轉等工具,能夠在屏幕上觀察零件復雜形體的外形與內腔、相貫體中相貫線的變化等各個側面和局部細節特征;可以直觀地顯現整個零件的結構,裝配體中零件之間的連接關系,使教學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模型的修改與新建,讓學生從溫自己操作的內容,加強記憶。

3 了解現代工業發展方向,用好三維設計軟件

三維設計是工業發展的趨勢,。因為在做課程大作業之前,學生已經學習了UG軟件,在課程作業的教學過程中應鼓勵學生大膽使用三維設計。將三維設計融入課程作業中,學生可以利用UG強大的參數化功能和裝配功能,完成各零件的制作和裝配。由于學生缺乏實際經驗,往往要對某些結構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的數值即可完成整體修改。而采用二維設計,結構變動較大時則不得不重新設計并花費很多時間進行繪圖。而采用三維設計,整個制作過程符合學生的認知規律,能使學生更加深入地理解機器的內涵,增強學生的設計想象力,啟迪學生的思維,引導學生實現探究性學習。三維設計能夠使學生直觀地看到自己的制作成果,增強學生的成就感。而且學生在完成三維制作后,利用UG的制圖轉換功能,可將使用實體建模功能創建的零件或裝配模型引用到工程圖模塊中,快速轉換為二維的工程圖,再進行尺寸標注、注釋等等,最終還能逆向完成課程作業所要求的圖紙,從而提高學生的專業制圖識圖能力,加深學生對三維設計與二維工程圖之間關系的理解。

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