工程制图电子习题集实现技术的研究与开发

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摘要

工程制图是理工科高等教育计划课程体系中一门重要的基础课程，该课程的

知识将直接影响学生今后工程设计的能力。但是作为一名该课程的教师，深感传

统的工程制图教学方式有很多弊病，教师在课堂上通过投影原理阐述“平面图形”

与“空间立体”之间的转化关系，仅用语言描述、借助挂图和少量实物模型等辅

助教学手段来表达空间实体到平面投影的转换，表现能力难免显得苍白，尤其是

当学生做习题时脱离了实物模型，只能按照投影规则，在脑海中抽象地构思形体，

以致很多学生觉得工程制图课程难懂不易学好。因此，开发一个面向理工科学生

的智能型的工程制图电子习题集具有重要的实际意义和应用价值。

本论文的研究课题主要针对理工科高职高专学生，在结合了自己二十多年的

工作及制图教学经验的基础之上，为本系统设计了学习、练习及测试三个主要功

能。学习部分含有多媒体课程演示，为方便学生课后自学；练习部分含有大量的

作图习题，其中包括与教程所对应的习题答案及用 Flash 制作的详细的作图步骤

动画；测试部分含有多种题型，可供学生检验学习效果。本课题所开发的应用系

统功能丰富、操作简便，是学生学习工程制图课程的好帮手。

本系统以 WindowsXP 为操作系统平台，DBMS 采用 Access，应用系统的开

发工具采用 Visual Basic6.0。系统建立了友好的用户界面；利用 SQL 语言实现了

对数据库进行记录的查询、修改、增加和删除等操作；在 AutoCAD2004 图形平

台上，利用 AutoCAD ActiveX 技术成功实现了系统对 AutoCAD 的二次开发，使

系统能够从 AutoCAD 外部操控 AutoCAD。

本论文在重点分析了系统实现和开发的理论知识与系统实际需求的基础上，

设计了整个应用系统的架构，并从计算机图形学理论、AutoCAD 的二次开发、Flash

动画的制作及系统编程工具 VB ，到数据库设计和实现等，多方面阐述了系统开

发过程中所遇到并解决的技术问题。最后，对已实现的应用系统中的部分核心代

码进行了分析与说明。

关键词：计算机图形学 AutoCAD 二次开发 VB 数据库

ABSTRACT

Engineering Drawing is a program of science and engineering higher education

system, an important foundation courses, the knowledge of the course students will

have a direct impact on the ability of future engineering design. But as a teacher of the

course, deeply traditional modes of teaching engineering drawing a lot of ills, teachers

in the classroom through the projection on the principle of "flat graphics" and

"three-dimensional space" into the relationship between, only the language description,

with wall charts and a small amount of physical model-assisted teaching methods to

express the spatial entity of the planar projection conversion, the performance of

capacity inevitably pale, especially when the students do exercises from the physical

model of the time, only in accordance with the projection rules, in the mind the idea of

abstract physical a result, many students find difficult to understand engineering

graphics course is not easy to learn. Therefore, the development of a science and

engineering students for the engineering drawing intelligent set of electronic exercises

have an important practical significance and application value.

In this paper, the main research topic for the College of Science and Engineering

students, in a combination of their own work more than two decades of mapping the

basis of teaching experience, a learning-based system design, practice and testing of

the three main functions. Part of course learning multimedia presentation that contains,

in order to facilitate after-school self-study students; practice part of the plot contains a

large number of exercises, including with the course of the exercises corresponding to

the answer and a detailed Flash map produced by animation steps; test part containing

a number of questions type, test learning outcomes for students. The subject of the

application systems developed feature-rich, easy to operate, students learn engineering

drawing courses helpful.

For the system to WindowsXP operating system platforms, DBMS using Access,

application development tools using Visual Basic6.0 System to establish a friendly user

interface; use SQL language to query the database record, modify, add and delete

operations, etc.; in AutoCAD2004 graphics platform, AutoCAD ActiveX technology to

use the successful implementation of the system to the secondary development of

AutoCAD, so that AutoCAD system from external manipulation AutoCAD.

In this paper, the focus of analysis in the system and the development of

III

theoretical knowledge and practical needs of the system, based on the design of the

entire application system architecture, and computer graphics theory, AutoCAD

Secondary Development, Flash Animation and System Programming tool for VB,

database design and implementation of so many of the systems encountered in the

development process and to resolve technical problems. Finally, the application system

has been part of the core code in the analysis and description.

Keywords: Computer Graphics, AutoCAD second development , VB ,

Database

摘要 ....................................................................................................................... I

ABSTRACT..........................................................................................................II

目录 .................................................................................................................... IV

第一章绪论 .......................................................................................................1

§1.1 工程制图课程介绍 ...................................................................................1

§1.2 工程制图课程的教学现状与发展趋势 ...................................................1

§1.3 国内外该领域的研究动态 .......................................................................2

§1.4 工程制图电子习题集研究的意义 ...........................................................3

§1.5 工程制图电子习题集研究的重点 ...........................................................4

§1.6 本章综述 ...................................................................................................5

第二章课题相关技术概述 ...................................................................................6

§2.1 计算机图形学 ...........................................................................................6

§2.1.1 计算机图形学的概述与发展史 ....................................................6

§2.1.2 计算机图形学基础 ........................................................................7

§2.2 图形平台及其二次开发技术 .................................................................13

§2.2.1 AutoCAD 简介 ............................................................................ 13

§2.2.2 AutoCAD 静态图形的制作 ........................................................ 13

§2.2.3 AutoCAD 的二次开发技术 ........................................................ 14

§2.3 工程制图电子习题集中动画制作技术的应用 .....................................15

§2.3.1 FlashMX 简介 ............................................................................. 15

§2.3.2 工程制图电子习题集中 Flash 动画制作实例 ...........................15

§2.4 应用系统开发工具 .................................................................................17

§2.4.1 语言工具 VB 简介 ...................................................................... 17

§2.4.2 用VB 实现对 AutoCAD 的调用 ................................................18

§2.4.3 用VB 播放 Flash 动画 ............................................................... 24

§2.5 数据库及其数据的访问技术 .................................................................26

§2.5.1 数据库系统概述 ..........................................................................26

§2.5.2 数据库管理系统的选型 ..............................................................27

§2.5.3 数据库访问技术的确定 ..............................................................28

§2.5.4 ADO 技术 .................................................................................... 29

§2.6 本章小结 .................................................................................................33

第三章工程制图电子习题集应用系统的设计 .................................................34

§3.1 功能概述 .................................................................................................34

§3.2 功能模块设计 .........................................................................................34

§3.3 系统组成模块 .........................................................................................35

§3.4 本章小结 .................................................................................................36

第四章工程制图电子习题集应用系统的实现 .................................................37

§4.1 数据库的设计 .........................................................................................37

§4.1.1E-R 图........................................................................................... 37

§4.1.2 关系图 ..........................................................................................37

§4.1.3 设计数据表 ..................................................................................39

§4.1.4 创建数据库 ..................................................................................43

§4.2 工作流程的设计 .....................................................................................45

§4.3 应用程序设计 .........................................................................................46

§4.3.1 创建工程，建立与数据库的连接 ..............................................46

§4.3.2 界面设计 ......................................................................................48

§4.3.3 核心程序段的代码分析 ..............................................................50

§4.4 运行环境说明: ....................................................................................... 63

§4.5 本章小结 .................................................................................................63

第五章系统测评 .................................................................................................64

§5.1 系统测试的重要性及目标 .....................................................................64

§5.2 系统测试的方法 .....................................................................................64

§5.3 系统测试的步骤 .....................................................................................64

第六章总结与展望 .............................................................................................66

参考文献 .................................................................................................................68

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 .....................................71

致谢 .....................................................................................................................72

第一章绪论

§1.1 工程制图课程介绍

工程制图课程是理工科各专业特别是机械类专业的重要技术基础课，是研究

绘制和阅读工程图样的原理和方法的一门学科，既具有系统的理论，又有较强的

实践性。它研究的对象是工程图样，而图样被称为工程界的“技术语言”，掌握和

运用好这样的特殊语言，对于机械类专业的学生来说至关重要，它是学生迈入工

业之路的桥梁，它将为学生后续专业课的学习提供有力的前期准备，同时对于培

养学生的工程实践能力以及使学生形成较强的创新意识能力和职业能力奠定坚实

的基础。目前工程制图课程主要包括“画法几何”、“机械制图”、“计算机绘图”

等内容，该课程的主要作用在于培养学生形象思维能力和创造性构思能力。工程

制图的整个培训过程，始终是围绕二维平面图形与三维空间实体的互换展开的，

如何在“平面图形”与“空间实体”之间建立一座桥梁，让学生“二维图形”与

“三维实体”的思维转化过程更加顺畅，培养学生具有良好的空间想象能力一直

是本课程的教学重点和难点。

工程制图课程的主要任务是：

1. 掌握投影法（主要是正投影法）的基本理论及其应用。

2. 熟悉并掌握制图国家标准和其它有关规定。

3. 培养绘制和阅读机械图样的基本能力。

4. 培养空间想象能力。

5. 掌握公差与配合的选用原则和方法，以及在图样上正确标注。

由于本课程的特点，因此在学习时应做到理论联系实际，认真学习投影原理，

在深入理解基本概念的基础上，由浅入深地通过一系列的绘图和读图实践，不断

地由物画图，由图想物，逐步提高和发展自己的空间想象力和思维能力，以便熟

练掌握正投影的基本理论、作图方法及其应用；另外还要做大量的练习，并且在

做习题和作业时，应在掌握有关基本概念的基础上，按照正确的方法和步骤作图，

以熟练掌握工程制图的基本原理和基本知识。

§1.2 工程制图课程的教学现状与发展趋势

传统的工程制图课程教学通过投影原理阐述“平面图形”与“空间实体”之

间的转化关系，对学生来说，投影原理抽象，教师在课堂上仅用语言描述来表达

工程制图电子习题集实现技术的研究与开发

空间实体到平面投影的转换难免显得苍白，于是教师只能借助挂图、实物模型等

辅助教学手段来加以说明，但挂图、实物模型等与教材往往不完全配套，可选造

型又有限，并且当结构复杂时，学生很难观察清楚尤其是零件的内部结构，教学

效果很不理想。而工程制图作业方式是学生根据教师布置的习题，按照投影规则，

在脑海中去构思形体，用铅笔在作业本上完成，然后交给老师批改。这种传统的

教学模式不能有效地调动学生的空间思维能力和自主学习能力，教师批改作业不

仅工作量十分繁重而且无法及时将批改信息返回给学生。

现在各个高校的工程制图课程教学大多利用计算机辅助教学手段进行，这是

因为随着计算机绘图软件尤其是计算机三维实体造型技术的日趋成熟，计算机能

逼真地虚拟现实模型，所以利用计算机实体造型的方法，制作与工程制图课程内

容相一致的大量立体模型（从读图、剖视图、零件图，到装配图等），再通过使用

工程制图课程多媒体课件进行教学，在课堂上通过投影设备，将三维实体模型真

实地展现在学生面前，使学生可以从各个不同角度和方向或采用适当的剖切平面，

十分方便灵活地观察实体的不同部位或内、外形状，既能有效的培养学生的空间

想象能力，又能达到良好的教学目的。

§1.3 国内外该领域的研究动态

计算机辅助教学是现代教学改革的一个重要方面，它将传统的教学方法与迅

速发展的计算机科学有机的结合起来，形成了一种新型的教学方式，这种教学方

式具有效率高、效果好、趣味性强等特点，且教学内容易于更新，非常适合于教

学改革的需要。从国际上看，计算机辅助教学系统正朝向网络化、多媒体化、智

能化和综合化方向发展，我国计算机辅助教学课件的研制工作起步较晚，与先进

国家相比差距还很大，而工程制图方面的课件在国内与其它领域的课件相比在质

量上和数量上也显薄弱。虽然近年来计算机辅助教学越来越受到各高校的重视，

工程制图方面的课件发展也很迅速，但这些工程制图课件大都是指教学课件，很

少有直接应用于学生练习的，更缺少集智能选题、计算机绘图操作以及动态多媒

体解答于一体的工程制图电子习题集。

国内外部分高校教师也开发了一些工程制图电子习题集，但存有下列一些普

遍问题：

1. 目前所开发的工程制图电子习题集，最多的是非作图类电子习题集，即预

先将工程制图习题集中的图片制作成幻灯片或其它的图像格式，在 PowerPoint 中

做成 PPT 集成，学生只能根据给出的多种答案做选择题，没有作图操作。

2. 将工程制图习题集中的内容作为 AutoCAD 的DWG 文件集成，学生只能

第一章绪论

在AutoCAD 的操作环境中练习，不能脱离 AutoCAD，这对于刚接触工程制图还

没学会计算机绘图的学生来说是无用的。

3. 交互性能简单、忽略电脑优势。多媒体技术的重要特点之一就是交互性，

目前大多数的工程制图电子习题集缺乏良好的交互性，学生无法根据自己的需要

来灵活选择学习及练习的内容和方式，基本上只能是按章节选择，而无法根据学

生的要求，例如题型（如作图题、概念题及选择题），题型特征（如画法几何题、

补图题、补线题及装配题等等）任意选题。

4. 只能做练习，即使做错也不能及时知道为什么，无法动态地观察实体模型，

查看详细的解题步骤。

§1.4 工程制图电子习题集研究的意义

目前各高校的工程制图课程多利用多媒体课件进行教学，虽然可充分发挥其

容量大、密度高、信息广泛，而且内容生动、直观逼真，有利于提高课堂教学效

果等特点，但现在已进入了信息大膨胀的时代，知识更新的节奏越来越快，学生

要学习的课程也越来越多，使得工程制图课程的教学课时在学校的教学计划中一

而再再而三的缩减，这势必大大影响教学效果。

而工程制图课程的另一个特点是要作图，作图题的练习，是学习工程制图课

程的重要环节，不作一定数量的作图练习，学生很难对投影基本概念和方法有深

入的理解和掌握。学生针对本课程提出的问题也都是与作图有关，对于这类问题

的解决用文字是无法解释清楚的，而要教师将每一位学生的每一个问题的解题思

路、作图步骤一一地告诉学生，这显然是不可能的。

总之，现阶段工程制图教学存在如下几方面的问题：

1. 课时减少：工程制图课程教学课时数大幅度减少，由原来的 150 节左右缩

减到现在的不到 100 节，但培养目标和要求并未改变，所以单靠课堂教学远远不

够。

2. 学生增加：当前各高校不断扩招，大班上课已成不争的事实，作业量大、

教师批改作业量繁重是工程制图课的一大特点。

3. 工作量大：作为工程制图课程的教师，除了课堂教学和批改作业外，还要

安排习题指导课，学生在做习题时，教师可以边辅导边讲解，这种教学模式使得

教师的工作量很大，而且随着学生人数增多，教师就更显得力不从心。

4. 作业反馈慢：中学阶段学生在空间思维和空间想象能力方面的训练较少，

进入大学后，建立空间概念成为多数学生的一大难点，解题作图一时也难以适应，

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I摘要工程制图是理工科高等教育计划课程体系中一门重要的基础课程，该课程的知识将直接影响学生今后工程设计的能力。但是作为一名该课程的教师，深感传统的工程制图教学方式有很多弊病，教师在课堂上通过投影原理阐述“平面图形”与“空间立体”之间的转化关系，仅用语言描述、借助挂图和少量实物模型等辅助教学手段来表达空间实体到平面投影的转换，表现能力难免显得苍白，尤其是当学生做习题时脱离了实物模型，只能按照投影规则，在脑海中抽象地构思形体，以致很多学生觉得工程制图课程难懂不易学好。因此，开发一个面向理工科学生的智能型的工程制图电子习题集具有重要的实际意义和应用价值。本论文的研究课题主要针对理工科高职高专学生，在...

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