试述仿真UG仿真教学在食品加工装备相关课程教学中运用

论文导读：学须注意的问题1、仿真教学不利于学生动手能力的培养。仿真教学虽然也可以增加学生对食品装备加工操作过程的认识，但由于整个加工操作模拟过程都是利用鼠标操作模拟的系统实现，因此学生缺少实际操作的动手能力训练。因此在利用仿真资源进行实验教学时，要结合实践环节，如金工实习、企业的工程项目等，增加学生实践能力的培
摘要：仿真教学作为课堂教学向实践教学环节过渡的一种教学手段越来越受到人们的重视，特别是随着国内高校软硬件实力的快速提升，基于计算机的仿真技术在教学中得到了广泛的应用。本文阐述了利用UG仿真模块的强大功能，在过程装备与控制工程专业的相关食品装备课程的教学中进行UG仿真教学的方法和作用，并列举了UG仿真教学在制粒机的单机食品装备的教学中的步骤，结果表明该方法在实际的教学中产生很好的教学效果。
关键词：仿真教学； 食品加工装备；UG仿真
仿真教学是介于课堂内的理论教学与课堂外的实践教学环节之间的一种新的教学方式，是利用计算机技术对现实世界中的实物进行模拟的教学。在过程装备与控制工程专业食品加工装备相关课程的UG仿真教学中，模拟的实物可以是单个的零件、多个零件组成的组件、产品或多个单机构成的系统。单机包括上料机、输送机、搅拌机、粉粹机、螺杆挤压机、制粒机、包装机等等，同时这些单机中的一部分进行组合，可以实现特定加工功能的食品加工制造系统。UG仿真模块通过对单机或系统的模拟，加快课堂教学或者实验教学中学生对相关食品加工装备知识的理解和消化吸收。

一、基于UG仿真教学的特点及作用

1. 节约了更换维护实验仪器的成本。相比于实验教学，仿真教学无需购买大型的昂贵的实验仪器设备，只需购买计算机和软件，在一次性成本投入上比较低，而且，计算机的后期维修成本相比于逆流提取、微波耦合干燥、质构仪、粒度仪、造粒机、搅拌机、粉粹机等食品加工装备的维护成本是非常低的。
2. 提高了教学的效率。大多数的实验教学设备比较贵，而且受到教学场地的限制，往往一个教学班级难以一次性完成一个实验教学项目，要分多组多个教学时间段完成一个实验教学项目，教学任务完成的效率较低，而利用仿真教学，借助于高校大面积的建设机房，可以多个班级一次性完成实验教学项目。
3. UG仿真模块的强大的交互功能使学生非常方便地进行运动机构的参数设置和修改，非常容易地模拟真实的机构运动的条件，部分实现了原来实验样机的功能。
4. 便于实现资源的共享。UG仿真模块建立的仿真教学资源库可以很方便地应用于过程装备与控制工程的各个教学环节中，如“过程机械设计”、“食品加工装备原理与设计”、“食品工程设计概论”、“食品加工装备原理与设计”、“食品工业成套装备应用技术”等多个课程可以共享一些UG仿真资源。
5. 便于学生进行自主学习。借助于计算机网络，学生可以随时随地进行基于UG仿真的实验教学项目。而目前的开放实验室，受到时间和空间的限制以及安全性方面的考虑，学生进行自主实验受到了很大程度的限制。

二、采用UG仿真教学须注意的问题

1、仿真教学不利于学生动手能力的培养。仿真教学虽然也可以增加学生对食品装备加工操作过程的认识，但由于整个加工操作模拟过程都是利用鼠标操作模拟的系统实现，因此学生缺少实际操作的动手能力训练。因此在利用仿真资源进行实验教学时，要结合实践环节，如金工实习、企业的工程项目等，增加学生实践能力的培养。
2、基于UG的仿真教学对学生的计算机及UG软件的操作技能要求较高。UG仿真资源在过程装备与控制工程的相关课程教学中的使用需要学生本人进行相关资源的制作，这样可以使学生更加深入地理解具体某个食品加工装备的工作机理，加深学生对相关课程教学内容的吸收，有助于学生食品装备创新设计能力的培养源于：论文www.7ctime.com
。
3、UG仿真是对实物的近似模拟，其近似程度依赖于所建UG模型的仿真程度。利用UG的仿真模块进行食品装备的单机或系统的模拟往往是一种近似模拟，仿真教学的效果受到模拟程度的影响，这就要求教师充分了解相关装备的工作原理及结构细节，并熟练掌握UG的仿真功能模块，二者相结合产生适合过程装备与控制工程相关课程课堂教学的UG仿真资源，便于学生在课堂教学的学习中和自主学习中使用。

三、基于UG的仿真教学方法在过程装备与控制工程专业的实现途径

1、构建食品加工装备单机和系统的典型工作的UG运动仿真库，充实课堂教学的仿真教学。食品加工装备的典型单机设备包括上料机、输送机、混合搅拌机、粉粹机、制粒机等，而每一个单机设备根据不同的加工原理又可以分为一些典型的结构形式。利用UG的仿真模块每一种单机每一典型结构形式的运论文导读：和系统加工运行的实际状况，将学生置于仿真生产环境中，让学生“亲身”体验企业的生产设备、工艺、管理，体会生产的内涵和精髓，提高学生分析和解决复杂问题的工程实践能力。高标准建设校内仿真实践基地，建立校内食品从混合、搅拌、调质、制粒成型的一体化生产线，建立食品装备加工实训基地并自主研发相关仿真设备，充实基地条件。
动仿真动画，同时可以完成部分单机的组合系统的动画，这些UG仿真视频可以作为过程装备与控制工程的相关课程的课堂教学素材。以食品装备产品-制粒机为例，其产品组成较为复杂，整个系统由喂料、搅拌、制粒、传动、过载保护五个子系统组成，如果利用传统的课堂教学，利用产品的平面示意图（见图1）结合理论讲解难以让学生了解复杂系统的内部结构及工作原理，去生产企业进行生产实习，受到企业条件的限制，也难以进行产品结构的解剖讲解。利用UG仿真进行制粒机的仿真教学可以加速学生对制粒机的结构及功能的了解。具体仿真教学的步骤如下。
图1制粒机系统平面示意图
1） 首先，根据制粒机的工作原理及结构组成，进行整个产品的零件模型的创建。本样例设计的制粒机型号为AHHC520，主要由喂料系统、输送系统、搅拌系统、主传动系统和制粒系统组成。
2）其次，根据制粒机产品的系统组成，进行喂料系统、输送系统、搅拌系统、主传动系统和制粒系统等各个子系统的装配（如图2：制粒机的喂料系统），再将子系统总装成制粒机产品模型
3）最后，对各个子系统进行运动仿真。再将各个子系统进行联动仿真
图2喂料系统UG装配爆炸图
制作的装配图及运动仿真视频可以在食品装备相关课程的课堂教学及实验教学中引用，加快学生对制粒机单机的工作机理的理解，培养创新型工程应用型人才。
2、多渠道打造仿真实践基地，保障“仿真型实践”教学成效。仿真型实践教学是为学生提供一个全面、综合、体验式的实践教学体系和实践教学环境。通过模拟食品装备单机和系统加工运行的实际状况，将学生置于仿真生产环境中，让学生“亲身”体验企业的生产设备、工艺、管理，体会生产的内涵和精髓，提高学生分析和解决复杂问题的工程实践能力。高标准建设校内仿真实践基地，建立校内食品从混合、搅拌、调质、制粒成型的一体化生产线，建立食品装备加工实训基地并自主研发相关仿真设备，充实基地条件。
3、以生为本，仿真实践教学与创业训练有机结合，有效提高过程装备与控制工程专业学生的综合素质，对学生就业和创业起到助推作用。江南大学紧邻太湖科教新城产业园区，拥有江南大学国家级大学科技园，有培养创业人才得天独厚的区域环境。因此在仿真实践教学工程中积极推进创业教育，通过创业实践活动实施验证仿真教学内容，加深巩固仿真实践教学的成果。
4、凝聚校企实践教学资源，打造贴近实际的模拟、虚拟、仿真实验环境。江南大学地处轻工业非常发达的无锡地区，周边食品加工企业数量众多。通过食品装配制造的龙头企业共建校外仿真实验基地，同时引入校外企业最新的技术设备，学校提供实验场地，建立校内的仿真实验环境，由校内校外相结合，将最贴近实际的最前沿的食品装备的发展技术提供给学生。尤其是在“专业综合技能训练”环节，加大与企业的合作教学，提高过程装备与控制工程专业学生的工程设计能力、产品创新能力。
[参考文献]
邹祝英 ，彭文武 ，罗清海。，刘小凤。仿真教学在工程教育中的应用分析，衡阳师范学院学报，2012，33（1），146-148
王 琰，浅谈基于Proteus的单片机课程仿真教学，湖北广播电视大学学报，2012，32（9），128-129
[3]李云程.模拟仿真实验研究，现代教育技术，2010。20（6）：132—134.
[4]肖汉光，MATLAB在大学物理仿真教学中的应用，教法研究，2013（31）：82-83