賈克文

摘要：開發(fā)專業(yè)課教學(xué)中主要機(jī)器設(shè)備虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真軟件，使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課機(jī)器設(shè)備時(shí)更加直觀的了解其結(jié)構(gòu)原理，為實(shí)際操作打好基礎(chǔ)，保證學(xué)生專業(yè)課的學(xué)習(xí)更加扎實(shí)、有效。

關(guān)鍵詞：專業(yè)課教學(xué);虛擬裝配;運(yùn)動(dòng)仿真;開發(fā)

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2016）41-0234-02

職業(yè)院校的最大特點(diǎn)，就是培養(yǎng)學(xué)生既要有一定的理論知識(shí)，又要有較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力。畢業(yè)生到單位后能很快適應(yīng)本職工作，成為應(yīng)用型的高技能人才。學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的提高主要體現(xiàn)在專業(yè)課的教學(xué)中，多年來(lái)由于受各種因素的影響，專業(yè)課的教學(xué)效果并不能令人滿意。究其主要原因是現(xiàn)有專業(yè)課教材中許多裝配圖較為復(fù)雜，有些裝配圖不僅學(xué)生看不懂，新走上教學(xué)崗位的年輕教師也感到吃力，這些都直接影響了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的積極性。對(duì)此，嘗試開發(fā)專業(yè)課主要機(jī)器設(shè)備虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真軟件，能使學(xué)生直觀的了解機(jī)器設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理，進(jìn)而進(jìn)行虛擬裝配，在虛擬裝配熟練的基礎(chǔ)上帶動(dòng)實(shí)際操作，從而改善專業(yè)課的教學(xué)效果。

一、以前專業(yè)課教學(xué)存中在的兩種傾向

（一）專業(yè)課偏重于理論講解，學(xué)生缺乏實(shí)際動(dòng)手操作能力

1.近幾年，由于招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，學(xué)校原有的實(shí)訓(xùn)條件已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生實(shí)訓(xùn)的需要，本該在實(shí)訓(xùn)車間完成的課程，由于實(shí)訓(xùn)條件有限，機(jī)器設(shè)備及其他維修課程不得不改為在教室里進(jìn)行理論講解;

2.新老教師交替更新，一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師退休或調(diào)離，許多新的、高學(xué)歷的年輕教師走上講臺(tái)，他們理論功底扎實(shí)，但大多缺乏實(shí)踐動(dòng)手能力，因此，他們更偏重于將專業(yè)課教學(xué)改為在理論教室講解;

3.實(shí)際操作耗能耗材，操作不當(dāng)容易造成機(jī)器設(shè)備損壞，實(shí)訓(xùn)成本較高，在學(xué)校教學(xué)經(jīng)費(fèi)比較緊張的情況下，學(xué)校只有壓縮這部分經(jīng)費(fèi)。因此，本應(yīng)該在實(shí)訓(xùn)車間完成的專業(yè)課教學(xué)只能在理論課堂講解，使得原本比較簡(jiǎn)單的機(jī)器設(shè)備結(jié)構(gòu)、原理變得復(fù)雜、抽象不好理解，許多學(xué)生覺(jué)得專業(yè)課教學(xué)枯燥無(wú)味，有些干脆放棄專業(yè)課的學(xué)習(xí)。

（二）強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，忽視專業(yè)課教學(xué)質(zhì)量的提高

為了改變這種單純理論教學(xué)現(xiàn)象，提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，學(xué)校將專業(yè)課教學(xué)改到實(shí)訓(xùn)車間或到企業(yè)去上，這些做法雖然較前面有一定的進(jìn)步，但通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)還存在一些不足。主要表現(xiàn)有兩點(diǎn)：

1.許多實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師多年來(lái)養(yǎng)成側(cè)重于實(shí)際操作的習(xí)慣，理論講解較少，在簡(jiǎn)單講解完機(jī)器設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理后，讓學(xué)生去實(shí)際拆裝，學(xué)生只會(huì)機(jī)械地模仿拆卸裝配，拆卸方法不清、操作盲目。加上學(xué)生對(duì)機(jī)器設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理了解得并不充分，學(xué)生操作時(shí)經(jīng)常不按拆裝程序操作、出現(xiàn)野蠻拆卸，造成有些機(jī)器設(shè)備在很短的時(shí)間內(nèi)精度嚴(yán)重受損，甚至有些干脆報(bào)廢，后續(xù)班級(jí)沒(méi)辦法使用，達(dá)不到預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2.有些學(xué)校把專業(yè)課學(xué)習(xí)放到企業(yè)進(jìn)行，但企業(yè)是以生產(chǎn)為主，學(xué)生實(shí)習(xí)培訓(xùn)為輔，受生產(chǎn)環(huán)境影響，許多專業(yè)課的學(xué)習(xí)在企業(yè)得不到保證，使得專業(yè)課學(xué)習(xí)達(dá)不到預(yù)期效果。

二、虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真軟件的開發(fā)

針對(duì)以上專業(yè)課教學(xué)中存在的兩種傾向，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件使用，嘗試開發(fā)專業(yè)課主要機(jī)器設(shè)備三維虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真軟件，使得學(xué)生的專業(yè)課學(xué)習(xí)更加直觀、形象。

（一）確定開發(fā)小組成員及開發(fā)項(xiàng)目

開發(fā)專業(yè)課虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真軟件，是一項(xiàng)工作量大、涉及多方面知識(shí)的工作，除了要有較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)外，還要具有吃苦耐勞、勇于鉆研的精神，由經(jīng)驗(yàn)豐富的老師帶領(lǐng)部分青年教師組成課題小組并吸收個(gè)別基礎(chǔ)知識(shí)比較扎實(shí)的高年級(jí)同學(xué)參與其中。開發(fā)的項(xiàng)目本著由易到難的原則進(jìn)行，從較為簡(jiǎn)單的化工管路的管件及閥門開始。如彎頭、三通、大小頭和管閥、球閥、蝶閥、磁力閥等，在積累了一定經(jīng)驗(yàn)后，開發(fā)化工機(jī)器設(shè)備的各種泵，前后開發(fā)了單級(jí)離心泵、齒輪油泵、雙吸泵、多級(jí)泵、磁力泵、屏蔽泵、往復(fù)泵等，在此基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)機(jī)、列管式換熱器等實(shí)習(xí)車間現(xiàn)有的機(jī)器設(shè)備進(jìn)行開發(fā)。

（二）開發(fā)過(guò)程

整個(gè)開發(fā)過(guò)程步驟如下：

1.制定開發(fā)計(jì)劃。為了使開發(fā)工作有序、按計(jì)劃完成，開發(fā)前制定了詳細(xì)的開發(fā)計(jì)劃。計(jì)劃包括開發(fā)各項(xiàng)目的時(shí)間段、主要內(nèi)容、開發(fā)所需工具、量具、具體步驟及各分項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人。

2.現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)繪。進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，對(duì)裝配體進(jìn)行逐件拆卸，為了保證工作順利進(jìn)行，對(duì)每個(gè)拆下的零件編號(hào)，然后徒手繪出各零件的草圖，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件測(cè)量其主要尺寸并確定型號(hào)，研究每個(gè)零件的裝配方法并徒手畫出裝配示意圖或裝配草圖，然后將機(jī)器設(shè)備恢復(fù)原位。

3.在工作室核對(duì)草圖，對(duì)表達(dá)不清或尺寸不全的草圖再重新核對(duì)、訂正，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件核對(duì)型號(hào)及尺寸，理順各草圖之間的關(guān)系，保證各裝配體的零部件草圖及標(biāo)準(zhǔn)件、常用件型號(hào)尺寸齊全。在此基礎(chǔ)上用計(jì)算機(jī)CAD軟件畫出各裝配體的零件圖及裝配圖（或裝配示意圖）。

4.根據(jù)零件圖，用Slid Works軟件畫出各零件三維造型。在工作室進(jìn)行二維草圖繪制以及三維零件造型。為了提高效率，可將裝配體的所有零件三維造型都繪制好以后，再考慮下一步裝配。

5.用已經(jīng)建好的三維零件進(jìn)行機(jī)器設(shè)備的虛擬裝配，在虛擬裝配的過(guò)程中對(duì)裝不進(jìn)去的零件及時(shí)調(diào)整，將其尺寸及形狀進(jìn)行修改，然后重新裝配。

6.完成裝配體的拆卸及裝配爆炸圖，在爆炸圖中分步驟將裝配體裝配及拆卸步驟逐項(xiàng)交代清楚。

7.利用Slid Works軟件的制作動(dòng)畫功能，制作出各機(jī)器設(shè)備的拆卸和裝配動(dòng)畫，在動(dòng)畫中強(qiáng)調(diào)拆卸和裝配中注意事項(xiàng)及重點(diǎn)，以便引起學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)的注意。

三、采用虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真軟件在專業(yè)課教學(xué)中傳授知識(shí)和技能

開發(fā)出專業(yè)課機(jī)器設(shè)備的虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真軟件后，配合機(jī)器設(shè)備的實(shí)體，指導(dǎo)教師在一體化教室的授課發(fā)生了根本性的變化。首先，指導(dǎo)教師對(duì)要拆裝的機(jī)器設(shè)備進(jìn)行介紹，用三維動(dòng)畫展示機(jī)器設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理，機(jī)器設(shè)備在在馬達(dá)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)起來(lái)，形象、直觀、工作原理一目了然，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，學(xué)生能夠直觀的掌握機(jī)器設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理。其次，指導(dǎo)教師演示虛擬拆卸，利用Slid Works創(chuàng)建爆炸圖，將機(jī)器設(shè)備上的零件按正確的拆卸順序進(jìn)行虛擬拆卸，在虛擬拆卸的過(guò)程中指導(dǎo)教師邊虛擬裝拆邊告訴學(xué)生要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，為了使學(xué)生真正消化吸收，對(duì)此可反復(fù)演示，（有條件的學(xué)?？勺寣W(xué)生在電腦上反復(fù)練習(xí)虛擬裝配）。第三，在學(xué)生掌握上述內(nèi)容的前提下，指導(dǎo)教師再帶學(xué)生到機(jī)器設(shè)備的實(shí)體前，實(shí)際演示機(jī)器設(shè)備的裝拆過(guò)程。第四，分小組讓學(xué)生實(shí)際裝拆，指導(dǎo)教師巡回檢查指導(dǎo)。第五，裝拆結(jié)束后，指導(dǎo)教師及時(shí)總結(jié)，對(duì)存在的不足重新演示糾正。最后，指導(dǎo)教師讓學(xué)生按正確的方法將機(jī)器設(shè)備裝配好，恢復(fù)場(chǎng)地原有布局。

四、開發(fā)虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真軟件在專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用成效

1.通過(guò)開發(fā)專業(yè)課機(jī)器設(shè)備虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真軟件，有效地鍛煉了課題組成員的綜合能力，參與開發(fā)師生的徒手繪圖能力、CAD繪圖能力、Slid Works三維建模能力及專業(yè)知識(shí)和能力都有了顯著提高。

2.通過(guò)開發(fā)和使用專業(yè)課機(jī)器設(shè)備虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真軟件，減輕了專業(yè)課指導(dǎo)教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)，學(xué)生掌握專業(yè)課的情況明顯好轉(zhuǎn)，教學(xué)成效顯著。

3.減少了盲目拆卸和裝配，耗材、耗能和零部件損壞情況明顯改觀，機(jī)器設(shè)備的使用壽命大幅度增加。

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Application of Virtual Assembly and Motion Simulation Software Development in Specialized Course Teaching

JIA Ke-wen

（School of Mechanical Technique，Xin Jiang Institute of Light Industry Technology，Urumqi，Xinjiang 830021，China）

Abstract：The development of virtual assembly and motion simulation software in specialized course makes students understand its structure principle more intuitively，making the great foundation of actual operation，and also promises students to learn the specialized course more solidly and effectively.

Key words：specialized course teaching;virtual assembly;motion simulation;development