基于“机械设计基础”课程的教学资源库研究

张星　徐维雄

摘  要：在“互联网+”的背景下，借助专家系统，结合数据库，开发智能设计系统，完成课堂教学已然成为趋势。该文以凸轮机构为例，运用VB6.0结合AutoCAD进行平面盘形凸轮资源库的开发，既扩宽了教学内涵，同时也对本课程其他资源库的开发具有一定的借鉴意义。

关键词：机械设计基础;教学资源库;教学研究

中图分类号：TH122-4;G642      文献标识码：A 文章编号：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

随着职业教育改革的不断深入，各专业人才培养方案的课程设置以及教学的内容也在不断地适应职业教育的要求。虽然现在对专业要求的重心在降低，但对工科学生的创新意识、工程意识和综合运用能力的要求却在不断提升。同时，以微视频、微课、数字化在线教学、无纸化考试等为代表的课堂改革都已成为职业教育改革的重要组成部分。

1  课程特点

“机械设计基础”课程是近机械类的一门专业基础课[1]，它综合运用工程力学、金属工艺学、机械制图、公差配合等相关课程，是联系设计系列和工艺课程的纽带。通过本课程的学习，学生能够掌握机械基础的理论知识，還能掌握一定的机械设计生产操作能力，提高学生对机械工作的适应性，这都为学生的后续的创新设计能力和工作适用性打下了良好的基础。

本校作为高职院校，生源相对本科院校分数较低、文化基础较差、来源相对复杂。学生对机械缺少必要的认识和实践的了解，再加上本课程概念较多，有些章节的内容较为抽象，这对课堂教学的开展都产生了一些不利影响。所以为了适应职业教育课堂教学改革的要求，面向近机械类专业学生开发一套适用于机械设计基础课堂教学的资源库具有现实意义。

2  开发实例

凸轮机构在“机械设计基础”课程中占有重要的位置，也是该课程重点要求的章节。若采用传统教学模式，将知识信息表述局限于板书和枯燥的二维图，将难以对这样的概念进行深入表达，且不利于对机构的运动进行形象地表述，使得学生感到枯燥，缺乏感性认识，接受起来较困难。基以此，若能借助于资源库的多媒体教学，可形象逼真地显示凸轮机构的运行状态，较好地解释凸轮的基圆、实际轮廓、理论轮廓，以及“升-停-降-停”四个过程中所涉及的概念。这样将理论知识与技术应用有效地结合在一起，不仅能够提高课堂的教学质量，也激发了学生的学习兴趣，实现课堂的理实一体化教学，同时对本课程其他章节内容资源库的建立也起到了一个抛砖引玉的借鉴作用。

3  资源库开发的方案

3.1  开发的语言

本凸轮机构的资源库是借助于AutoCAD平台进行二次开发而成的系统[2]。二次开发的工具都有其自身的特点及其优点，考虑后续接口的对接及扩展，本资源库借助VB进行二次开发。

VB是一个面向对象的编程软件，而AutoCAD中的对象是通过分层次组织的，在结构上它们是摆放在一起的。每一个对象又分别包含着它的下级对象，各属性的调用必须存在着层次关系，如图1所示。

VB通过SET指令，引用每一个对象，并通过ActiveX Automation技术，由VB发出AutoCAD能够使用的指令，AutoCAD接收数据后，就正常地执行数据中所包含的命令，从而达到控制AutoCAD的各种对象及其属性实现二次开发的目的，执行的过程如图2所示。

3.2  开发的原理及功能

借助于计算机所开发的资源库，其实质是进行大量的信息加工、管理和交换，学生可以通过人机交互的方式，进行反复修改，同时根据要求进行分析和优化，直至设计出满意的机构，并将设计结果显示出来[3]，具体过程如图3所示。

凸轮机构资源库的基本功能模块有：人工设计、智能设计、知识库管理、数据库管理，如图4所示。

其实现设计的过程为：当需要设计某种类型的凸轮时，从设计管理界面输入构成凸轮所需的基本结构参数，通过菜单式的选择项、智能化的提示选择步骤，最后由计算机绘制位移、速度、加速度曲线图，计算凸轮的理论轮廓线、实际轮廓线。保存、调用已生成的合格的凸轮参数等[4]。

3.3  建立专家系统数据库

凸轮机构的设计涉及到的因素、参数比较多，过程相对比较复杂，同时还存在着许多公式不能标准化，凸轮轮廓曲线不规则的问题，而且包含了大量的坐标数据，常规的文件形式将难以胜任对其的管理。为了确实提高资源库的智能化和方便性，采用专家知识库来储存数据。通过VB开发并结合Access数据库，利用ADO对象，实现对知识库的维护和修改，从而构建凸轮机构智能设计系统，ADO对象的引用关系如图5所示。

数据管理模块的功能是：在数控库管理的对话框中输入凸轮编号，如图6所示，即可进行对凸轮参数的保存、提取和删除，并将结果显示在上面的数据栏中，界面如图7所示。

实现的部分代码：

If Adodc1.Recordset.RecordCount = 0 Then

Adodc1.RecordSource = "select * from jd"

Adodc1.Refresh

Adodc1.Recordset.AddNew

………

Adodc5.RecordSource = "select * from dxk where 凸轮编号=" & Val（Text1.Text）

Adodc5.Refresh

If Not Adodc1.Recordset.RecordCount = 0 Then

okdelt = MsgBox（"确认是否删除？"， vbOK Cancel + vbQuestion， "提示"）

If okdelt = 1 Then

………

Adodc3.Recordset.Delete

Adodc3.Refresh

………

4  运用实例

打开凸轮资源库，出现如图8所示的界面，点击“进入系统”，在圖9所示的功能选择里，出现了“人工设计”“智能设计”“知识库管理”“数据库管理”等几个选项，根据课堂教学的需要，点击所需的功能模块，并依照系统所给的提示，输入设计凸轮所需的各参数，如图10所示。在图11所示的综合显示界面中，输入图形比例，单击“生成凸轮轮廓曲线”，并切换“凸轮轮廓显示”和“位移曲线及相关数据”这两个选项框，将得到如图12所示的凸轮相关图形和数据。并可实现在AutoCAD里的实时动画仿真演示，如图13所示，从而设计出所需的凸轮机构。

5  后期展望

通过有效资源库的开发，清除了理论与实践之间的距离，使学生在操作的过程中，了解了机构的工作原理。本系统的开发，不仅有利于课堂教学，也加深了对机构的认识与理解。资源库的建立使学生成为学习的主体，教师只是起到引导作用，学生边学边做，边做边学，在学习的过程中，获得了真实的满意感，培养了自觉探究问题的兴趣[5]，从而实现了自身创新思维、实践动手能力和职业素质的培养。

参考文献：

[1] 曾华林.机械设计基础项目化教程 [M].北京：西北工业大学出版社，2016.

[2] 赵岐刚.高职机械设计基础课程一体化教学模式改革 [J].山东工业技术，2019（11）：224+94.

[3] 张春娜.基于“互联网+”的《机械设计基础》教学改革创新设计与实施 [J].晋城职业技术学院学报，2018，11（4）：60-62+65.

[4] 曾礼平，周生通.紧密联系理论教学的机械设计基础课程设计改革实践探讨 [J].教育教学论坛，2019（37）：114-115.

[5] 李晓丹.三维软件助力创新《机械设计基础》教学改革 [J].科技风，2017（5）：37.

作者简介：张星（1980.09-），男，汉族，福建仙游人，副教授，硕士，主要研究方向：机械设计研究和教学;徐维雄（1963.10-），男，汉族，福建仙游人，教授，本科，主要研究方向：机电一体化。