基于“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的教學(xué)資源庫研究

張星　徐維雄

摘? 要：在“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，借助專家系統(tǒng)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫，開發(fā)智能設(shè)計系統(tǒng)，完成課堂教學(xué)已然成為趨勢。該文以凸輪機(jī)構(gòu)為例，運用VB6.0結(jié)合AutoCAD進(jìn)行平面盤形凸輪資源庫的開發(fā)，既擴(kuò)寬了教學(xué)內(nèi)涵，同時也對本課程其他資源庫的開發(fā)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ);教學(xué)資源庫;教學(xué)研究

中圖分類號：TH122-4;G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）02-0112-05

Abstract：Under the background of “internet plus”，with the help of expert system and database，the development of intelligent design system has become a trend in classroom teaching. Taking the cam mechanism as an example，this paper uses VB6.0 and AutoCAD to develop the planar disc cam resource library，which not only widens the teaching connotation，but also has certain reference significance for the development of other resource databases in this course.

Keywords：mechanical design basis;teaching resource base;teaching research

0? 引? 言

隨著職業(yè)教育改革的不斷深入，各專業(yè)人才培養(yǎng)方案的課程設(shè)置以及教學(xué)的內(nèi)容也在不斷地適應(yīng)職業(yè)教育的要求。雖然現(xiàn)在對專業(yè)要求的重心在降低，但對工科學(xué)生的創(chuàng)新意識、工程意識和綜合運用能力的要求卻在不斷提升。同時，以微視頻、微課、數(shù)字化在線教學(xué)、無紙化考試等為代表的課堂改革都已成為職業(yè)教育改革的重要組成部分。

1? 課程特點

“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程是近機(jī)械類的一門專業(yè)基礎(chǔ)課[1]，它綜合運用工程力學(xué)、金屬工藝學(xué)、機(jī)械制圖、公差配合等相關(guān)課程，是聯(lián)系設(shè)計系列和工藝課程的紐帶。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握機(jī)械基礎(chǔ)的理論知識，還能掌握一定的機(jī)械設(shè)計生產(chǎn)操作能力，提高學(xué)生對機(jī)械工作的適應(yīng)性，這都為學(xué)生的后續(xù)的創(chuàng)新設(shè)計能力和工作適用性打下了良好的基礎(chǔ)。

本校作為高職院校，生源相對本科院校分?jǐn)?shù)較低、文化基礎(chǔ)較差、來源相對復(fù)雜。學(xué)生對機(jī)械缺少必要的認(rèn)識和實踐的了解，再加上本課程概念較多，有些章節(jié)的內(nèi)容較為抽象，這對課堂教學(xué)的開展都產(chǎn)生了一些不利影響。所以為了適應(yīng)職業(yè)教育課堂教學(xué)改革的要求，面向近機(jī)械類專業(yè)學(xué)生開發(fā)一套適用于機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課堂教學(xué)的資源庫具有現(xiàn)實意義。

2? 開發(fā)實例

凸輪機(jī)構(gòu)在“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程中占有重要的位置，也是該課程重點要求的章節(jié)。若采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，將知識信息表述局限于板書和枯燥的二維圖，將難以對這樣的概念進(jìn)行深入表達(dá)，且不利于對機(jī)構(gòu)的運動進(jìn)行形象地表述，使得學(xué)生感到枯燥，缺乏感性認(rèn)識，接受起來較困難。基以此，若能借助于資源庫的多媒體教學(xué)，可形象逼真地顯示凸輪機(jī)構(gòu)的運行狀態(tài)，較好地解釋凸輪的基圓、實際輪廓、理論輪廓，以及“升-停-降-停”四個過程中所涉及的概念。這樣將理論知識與技術(shù)應(yīng)用有效地結(jié)合在一起，不僅能夠提高課堂的教學(xué)質(zhì)量，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)課堂的理實一體化教學(xué)，同時對本課程其他章節(jié)內(nèi)容資源庫的建立也起到了一個拋磚引玉的借鑒作用。

3? 資源庫開發(fā)的方案

3.1? 開發(fā)的語言

本凸輪機(jī)構(gòu)的資源庫是借助于AutoCAD平臺進(jìn)行二次開發(fā)而成的系統(tǒng)[2]。二次開發(fā)的工具都有其自身的特點及其優(yōu)點，考慮后續(xù)接口的對接及擴(kuò)展，本資源庫借助VB進(jìn)行二次開發(fā)。

VB是一個面向?qū)ο蟮木幊誊浖鳤utoCAD中的對象是通過分層次組織的，在結(jié)構(gòu)上它們是擺放在一起的。每一個對象又分別包含著它的下級對象，各屬性的調(diào)用必須存在著層次關(guān)系，如圖1所示。

VB通過SET指令，引用每一個對象，并通過ActiveX Automation技術(shù)，由VB發(fā)出AutoCAD能夠使用的指令，AutoCAD接收數(shù)據(jù)后，就正常地執(zhí)行數(shù)據(jù)中所包含的命令，從而達(dá)到控制AutoCAD的各種對象及其屬性實現(xiàn)二次開發(fā)的目的，執(zhí)行的過程如圖2所示。

3.2? 開發(fā)的原理及功能

借助于計算機(jī)所開發(fā)的資源庫，其實質(zhì)是進(jìn)行大量的信息加工、管理和交換，學(xué)生可以通過人機(jī)交互的方式，進(jìn)行反復(fù)修改，同時根據(jù)要求進(jìn)行分析和優(yōu)化，直至設(shè)計出滿意的機(jī)構(gòu)，并將設(shè)計結(jié)果顯示出來[3]，具體過程如圖3所示。

凸輪機(jī)構(gòu)資源庫的基本功能模塊有：人工設(shè)計、智能設(shè)計、知識庫管理、數(shù)據(jù)庫管理，如圖4所示。

其實現(xiàn)設(shè)計的過程為：當(dāng)需要設(shè)計某種類型的凸輪時，從設(shè)計管理界面輸入構(gòu)成凸輪所需的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過菜單式的選擇項、智能化的提示選擇步驟，最后由計算機(jī)繪制位移、速度、加速度曲線圖，計算凸輪的理論輪廓線、實際輪廓線。保存、調(diào)用已生成的合格的凸輪參數(shù)等[4]。

3.3? 建立專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計涉及到的因素、參數(shù)比較多，過程相對比較復(fù)雜，同時還存在著許多公式不能標(biāo)準(zhǔn)化，凸輪輪廓曲線不規(guī)則的問題，而且包含了大量的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，常規(guī)的文件形式將難以勝任對其的管理。為了確實提高資源庫的智能化和方便性，采用專家知識庫來儲存數(shù)據(jù)。通過VB開發(fā)并結(jié)合Access數(shù)據(jù)庫，利用ADO對象，實現(xiàn)對知識庫的維護(hù)和修改，從而構(gòu)建凸輪機(jī)構(gòu)智能設(shè)計系統(tǒng)，ADO對象的引用關(guān)系如圖5所示。

數(shù)據(jù)管理模塊的功能是：在數(shù)控庫管理的對話框中輸入凸輪編號，如圖6所示，即可進(jìn)行對凸輪參數(shù)的保存、提取和刪除，并將結(jié)果顯示在上面的數(shù)據(jù)欄中，界面如圖7所示。

實現(xiàn)的部分代碼：

If Adodc1.Recordset.RecordCount = 0 Then

Adodc1.RecordSource = "select * from jd"

Adodc1.Refresh

Adodc1.Recordset.AddNew

………

Adodc5.RecordSource = "select * from dxk where 凸輪編號=" & Val（Text1.Text）

Adodc5.Refresh

If Not Adodc1.Recordset.RecordCount = 0 Then

okdelt = MsgBox（"確認(rèn)是否刪除？"， vbOK Cancel + vbQuestion， "提示"）

If okdelt = 1 Then

………

Adodc3.Recordset.Delete

Adodc3.Refresh

………

4? 運用實例

打開凸輪資源庫，出現(xiàn)如圖8所示的界面，點擊“進(jìn)入系統(tǒng)”，在圖9所示的功能選擇里，出現(xiàn)了“人工設(shè)計”“智能設(shè)計”“知識庫管理”“數(shù)據(jù)庫管理”等幾個選項，根據(jù)課堂教學(xué)的需要，點擊所需的功能模塊，并依照系統(tǒng)所給的提示，輸入設(shè)計凸輪所需的各參數(shù)，如圖10所示。在圖11所示的綜合顯示界面中，輸入圖形比例，單擊“生成凸輪輪廓曲線”，并切換“凸輪輪廓顯示”和“位移曲線及相關(guān)數(shù)據(jù)”這兩個選項框，將得到如圖12所示的凸輪相關(guān)圖形和數(shù)據(jù)。并可實現(xiàn)在AutoCAD里的實時動畫仿真演示，如圖13所示，從而設(shè)計出所需的凸輪機(jī)構(gòu)。

5? 后期展望

通過有效資源庫的開發(fā)，清除了理論與實踐之間的距離，使學(xué)生在操作的過程中，了解了機(jī)構(gòu)的工作原理。本系統(tǒng)的開發(fā)，不僅有利于課堂教學(xué)，也加深了對機(jī)構(gòu)的認(rèn)識與理解。資源庫的建立使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，教師只是起到引導(dǎo)作用，學(xué)生邊學(xué)邊做，邊做邊學(xué)，在學(xué)習(xí)的過程中，獲得了真實的滿意感，培養(yǎng)了自覺探究問題的興趣[5]，從而實現(xiàn)了自身創(chuàng)新思維、實踐動手能力和職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾華林.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)項目化教程 [M].北京：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2016.

[2] 趙岐剛.高職機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程一體化教學(xué)模式改革 [J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（11）：224+94.

[3] 張春娜.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)改革創(chuàng)新設(shè)計與實施 [J].晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2018，11（4）：60-62+65.

[4] 曾禮平，周生通.緊密聯(lián)系理論教學(xué)的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計改革實踐探討 [J].教育教學(xué)論壇，2019（37）：114-115.

[5] 李曉丹.三維軟件助力創(chuàng)新《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)改革 [J].科技風(fēng)，2017（5）：37.

作者簡介：張星（1980.09-），男，漢族，福建仙游人，副教授，碩士，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計研究和教學(xué);徐維雄（1963.10-），男，漢族，福建仙游人，教授，本科，主要研究方向：機(jī)電一體化。