基于ADAMS的《機械設計基礎》網絡教學平臺設計

高廣娣，朱榮光，李盛林

（石河子大學機械電氣工程學院，新疆 石河子 832003）

0 引 言

《機械設計基礎》課程是工科院校中一門重要的專業基礎課，對學生學習專業課程起著承上啟下的橋梁作用，其專業的覆蓋面約達工科類的80%。該課程的綜合性和實踐性都很強,它要求學生不僅要掌握扎實的基礎理論知識,更重要的是理解那些從工程實踐中得來的知識經驗,還要具備將所學知識應用到工程實踐中去的能力[1]。目前該課程教學過程中主要存在的問題有：

1）對該課程的理論體系描述基本是靜態、單一、平面、局部的；2）學生學習本課程的過程中往往無法在機械結構和機械原理之間建立具體的聯系，以至于不能很好地理解該機構的工作原理；3）學生在整個教學環節中以被動接受知識為主，缺乏參與性；4）在機械設計基礎課程設計中，沒有豐富的模型演示，學生對新機構的設計僅限于空間想象，而且對所設計出的機構是否能達到預期功能缺乏驗證平臺。

文章提出將虛擬樣機技術軟件ADAMS嵌入《機械設計基礎》課程的教學環節中，開發網絡教學平臺，增強教學互動性、學生參與性和學習積極性。

1 《機械設計基礎》網絡教學平臺的設計

1.1 設計目標

1）對本課程的理論體系描述由靜態、單一、平面、局部變為動態、實時、立體、全過程的新模式，使學生更好地理解和掌握常用機構的原理及運動特性。2）利用ADAMS三維建模與虛擬仿真功能使學生更好地理解機械原理中常用機構的原理。3）提供ADAMS二次開發的界面，強化學生在課程學習中的參與性，有助于學生進行作業練習、啟發學生創造性思維、進行創新設計并為創新成果提供驗證平臺，提高學生的創新設計能力。4）將具體的機構進行虛擬的三維模型建立，且可進行仿真分析，提供運動學和動力學參數信息、軌跡等，有利于學生更好地進行課程設計。

1.2 設計手段

1）Dream weaver編程完成系統程序框架的搭建。2）ADAMS建立常用機構虛擬樣機仿真模型并進行運動學、動力學仿真，錄制為avi格式文件。3）3DSMAX完成相關機械的三維立體圖形渲染和動畫。4）Photo?shop完成程序、窗口、界面的美工特效處理。

1.3 設計框圖

《機械設計基礎》網絡教學平臺的設計框圖，如圖1所示。

1.4 教學設計

圖1 《機械設計基礎》網絡教學平臺設計框圖

1）在《機械設計基礎》課程的課堂教學中，首先用本課件中的ppt、機器及機構的三維實體模型、動畫等將機器及機構的結構和工作原理講述給學生。2）在教學過程的相應環節，將ADAMS的對應功能進行講解和演示，使學生產生興趣，因勢利導，布置學生分別利用傳統方法和ADAMS解答相關作業并對兩種方法進行比較。3）用本課件中“機構虛擬樣機仿真庫”展示機構的仿真動作過程，并給出相應的運動學及動力學特性，幫助學生理解所學內容，加深印象。4）充分利用學生的課余時間開展第二課堂活動，制作虛擬創新作品，通過實踐指導，優化設計，用本課件中“創新作品驗證平臺”驗證并優化設計，制作實物模型，極大豐富學生作品庫；5）通過課件“課程設計”中所提供的各種創意機構的虛擬仿真演示，幫助學生理解機構原理，并啟發設計思路，完善學生從概念設計到模型創建再到虛擬仿真的全過程，提高學生主動參與的學習興趣。6）不斷完善方案，擴大受益學生范圍，構建包含培養、能力兩個環節的現代教學體系。

1.5 教學構想

工程實例/問題的提出→新機構/新問題→結合課件中的ppt及板書介紹機構的基本特點、結構、工作原理（提問學生先自行思考）→平臺中的動畫庫演示機構的工作原理→平臺中的虛擬樣機模型庫中仿真分析機構的運動學及動力學特性、執行構件的軌跡等→布置作業、練習及課外作品設計（如完成某種功能的機構）→課件中的練習環節及交互平臺→教師“一對一”指導及創新作品設計驗證，在整個教學過程構建一種“教-學-做”一體化模式。

2 結論

將虛擬樣機技術軟件ADAMS引入《機械設計基礎》課程教學過程中，搭建該課程的網絡教學平臺，創建一種全新模式的理論體系描述，同時提供ADAMS二次開發界面為學生的創新設計提供驗證平臺，有利于學生更好地進行實踐環節訓練（如第二課堂、課程設計、畢業設計等），提高學生的參與性，培養學生的動手能力、創新能力。

[1] 陸萍，宋可總，欒瑩.機械設計基礎課程教學改革研究與實踐[J].高等理科教育，2006（1）：49-51．