高廣娣，朱榮光，李盛林

（石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院，新疆 石河子 832003）

0 引 言

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是工科院校中一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程起著承上啟下的橋梁作用，其專業(yè)的覆蓋面約達(dá)工科類的80%。該課程的綜合性和實(shí)踐性都很強(qiáng),它要求學(xué)生不僅要掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識,更重要的是理解那些從工程實(shí)踐中得來的知識經(jīng)驗(yàn),還要具備將所學(xué)知識應(yīng)用到工程實(shí)踐中去的能力[1]。目前該課程教學(xué)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(tài)、單一、平面、局部的；2）學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的過程中往往無法在機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)械原理之間建立具體的聯(lián)系，以至于不能很好地理解該機(jī)構(gòu)的工作原理；3）學(xué)生在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中以被動接受知識為主，缺乏參與性；4）在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)中，沒有豐富的模型演示，學(xué)生對新機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)僅限于空間想象，而且對所設(shè)計(jì)出的機(jī)構(gòu)是否能達(dá)到預(yù)期功能缺乏驗(yàn)證平臺。

文章提出將虛擬樣機(jī)技術(shù)軟件ADAMS嵌入《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，增強(qiáng)教學(xué)互動性、學(xué)生參與性和學(xué)習(xí)積極性。

1 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

1）對本課程的理論體系描述由靜態(tài)、單一、平面、局部變?yōu)閯討B(tài)、實(shí)時(shí)、立體、全過程的新模式，使學(xué)生更好地理解和掌握常用機(jī)構(gòu)的原理及運(yùn)動特性。2）利用ADAMS三維建模與虛擬仿真功能使學(xué)生更好地理解機(jī)械原理中常用機(jī)構(gòu)的原理。3）提供ADAMS二次開發(fā)的界面，強(qiáng)化學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的參與性，有助于學(xué)生進(jìn)行作業(yè)練習(xí)、啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維、進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)并為創(chuàng)新成果提供驗(yàn)證平臺，提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。4）將具體的機(jī)構(gòu)進(jìn)行虛擬的三維模型建立，且可進(jìn)行仿真分析，提供運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)信息、軌跡等，有利于學(xué)生更好地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。

1.2 設(shè)計(jì)手段

1）Dream weaver編程完成系統(tǒng)程序框架的搭建。2）ADAMS建立常用機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)仿真模型并進(jìn)行運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)仿真，錄制為avi格式文件。3）3DSMAX完成相關(guān)機(jī)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(shè)計(jì)框圖

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)框圖，如圖1所示。

1.4 教學(xué)設(shè)計(jì)

圖1 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計(jì)框圖

1）在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的課堂教學(xué)中，首先用本課件中的ppt、機(jī)器及機(jī)構(gòu)的三維實(shí)體模型、動畫等將機(jī)器及機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理講述給學(xué)生。2）在教學(xué)過程的相應(yīng)環(huán)節(jié)，將ADAMS的對應(yīng)功能進(jìn)行講解和演示，使學(xué)生產(chǎn)生興趣，因勢利導(dǎo)，布置學(xué)生分別利用傳統(tǒng)方法和ADAMS解答相關(guān)作業(yè)并對兩種方法進(jìn)行比較。3）用本課件中“機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)仿真庫”展示機(jī)構(gòu)的仿真動作過程，并給出相應(yīng)的運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)特性，幫助學(xué)生理解所學(xué)內(nèi)容，加深印象。4）充分利用學(xué)生的課余時(shí)間開展第二課堂活動，制作虛擬創(chuàng)新作品，通過實(shí)踐指導(dǎo)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，用本課件中“創(chuàng)新作品驗(yàn)證平臺”驗(yàn)證并優(yōu)化設(shè)計(jì)，制作實(shí)物模型，極大豐富學(xué)生作品庫；5）通過課件“課程設(shè)計(jì)”中所提供的各種創(chuàng)意機(jī)構(gòu)的虛擬仿真演示，幫助學(xué)生理解機(jī)構(gòu)原理，并啟發(fā)設(shè)計(jì)思路，完善學(xué)生從概念設(shè)計(jì)到模型創(chuàng)建再到虛擬仿真的全過程，提高學(xué)生主動參與的學(xué)習(xí)興趣。6）不斷完善方案，擴(kuò)大受益學(xué)生范圍，構(gòu)建包含培養(yǎng)、能力兩個(gè)環(huán)節(jié)的現(xiàn)代教學(xué)體系。

1.5 教學(xué)構(gòu)想

工程實(shí)例/問題的提出→新機(jī)構(gòu)/新問題→結(jié)合課件中的ppt及板書介紹機(jī)構(gòu)的基本特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、工作原理（提問學(xué)生先自行思考）→平臺中的動畫庫演示機(jī)構(gòu)的工作原理→平臺中的虛擬樣機(jī)模型庫中仿真分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)特性、執(zhí)行構(gòu)件的軌跡等→布置作業(yè)、練習(xí)及課外作品設(shè)計(jì)（如完成某種功能的機(jī)構(gòu)）→課件中的練習(xí)環(huán)節(jié)及交互平臺→教師“一對一”指導(dǎo)及創(chuàng)新作品設(shè)計(jì)驗(yàn)證，在整個(gè)教學(xué)過程構(gòu)建一種“教-學(xué)-做”一體化模式。

2 結(jié)論

將虛擬樣機(jī)技術(shù)軟件ADAMS引入《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)過程中，搭建該課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，創(chuàng)建一種全新模式的理論體系描述，同時(shí)提供ADAMS二次開發(fā)界面為學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供驗(yàn)證平臺，有利于學(xué)生更好地進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練（如第二課堂、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等），提高學(xué)生的參與性，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力。

[1] 陸萍，宋可總，欒瑩.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].高等理科教育，2006（1）：49-51．