要写好一篇逻辑清晰的论文,离不开文献资料的查阅,小编为大家找来了《设计软件结构设计论文(精选3篇)》,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。摘要:MCU端软件结构设计质量是影响循迹机器人工作效率、适应突发任务变更和异常状态能力的重要因素,但目前普适性的改进手段不多。本文通过遥控竞赛机器人任务特征分析,设计基于位置关联的控制设备与机器人间通讯协议,使用链表进行任务节点的封装和序列构造,最终基于位置信息实施控制流程。结果表明,任意给定任务序列能够准确实现。
设计软件结构设计论文 篇1:
试析如何正确运用设计软件进行结构设计计算
【摘要】设计不能陷入只凭计算的误区,不要盲目的依赖计算结果。如何正确运用设计软件进行结构设计计算,以满足新规范的要求,是每个设计人员都非常关心的问题。对一个典型工程而言,使用结构软件进行结构计算应分为四步较为科学,本文以软件计算为例,对结构设计计算步骤进行讨论,供同行参考。
【关键词】建筑;结构设计;计算步骤;参数;
0. 引言
建筑结构设计中应注重概念设计,重视结构的选型和平、立面布置和规则性,择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系,加强构造措施。但新的建筑结构设计规范在结构可靠度、设计计算、配筋构造方面均有重大更新和补充,特别是对抗震及结构的整体性计算,规则性作出了更高的要求,使结构设计不可能一次完成。
1. 计算开始以前参数的正确设定
1.1最大地震力作用方向
最大地震力作用方向是指地震沿着不同方向作用,结构地震反映的大小也各不相同,那么必然存在某个角度使得结构地震反应值最大的最不利的作用方向。设计软件可以自动计算出最大地震力作用方向并在计算书中输出,设计人员如发现该角度绝对值大于15度时,应将该数值回填(代入设计参数中)到软件的“水平力与整体坐标夹角”选项里并重新计算,以体现最不利地震作用方向的影响。
1.2结构基本周期是计算风荷载的重要指标
设计人员如果不能事先知道其准确值,可先按经验公式:
T1=0.25+0.35×10-3H2/3√B计算代入软件,亦可以保留软件的缺省值,待计算后从计算书中读取其值,填入软件的“结构基本周期”选项,重新计算即可。
2. 确定整体结构的科学性和合理性
2.1刚重比是结构刚度与重力荷载之比
它是控制结构整体稳定性的重要因素,也是影响重力二阶效应(P—△效应)的主要参数。通常用增大系数法来考虑结构的重力二阶效应,如考虑重力二阶效应的结构位移可用未考虑P—△效应的计算结果乘以位移增大系数,但保持位移限制条件不变(框架结构层间位移角≤1/550);考虑结构构件重力二阶效应的端部弯矩和剪力值,可采用未考虑P—△效应的计算结果乘以内力增大系数。一般情况下,对于框架结构若满足:Dj≥20∑Gj/hj(j=1,2,…n)结构不考虑重力二阶效应的影响。结构的刚重比增大P—△效应减小,P—△效应控制在20%以内,结构的稳定具有适宜的安全储备,该值如果不满足要求,则可能引起结构失稳倒塌,应当引起设计人员的足够重视。
2.2刚度比和层间受剪承载力之比是控制结构竖向不规则的重要指标
①剪切刚度主要用于底部大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判定;②剪弯刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构;③地震力与层间位移比是执行《抗震规范》第3.4.2条和《高规》4.3.5条的相关规定,通常绝大多数工程都可以用此法计算刚度比,这也是软件的缺省方式。
2.3层间位移比是控制结构平面不规则性的重要指标
其限值在《建筑抗震设计规范》和《高规》中均有明确的规定。需要指出的是,新规范中规定的位移比限值是按刚性板假定作出的,如果在结构模型中设定了弹性板,则必须在软件参数设置时选择“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”,以便计算出正确的位移比。在位移比满足要求后,再去掉“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”的选择,以弹性楼板设定进行后续配筋计算。
3. 梁、柱轴压比计算及构件截面优化设计等
3.1软件对混凝土梁计算显示超筋信息有以下情况
①当梁的弯矩设计值M大于梁的极限承载弯矩Mu时,提示超筋;
②规范对混凝土受压区高度限制:四级框架及非抗震框架:ξ≤ξb;二、三级框架:ξ≤0.35(计算时取AS’=0.3AS);一级框架:ξ≤0.25(计算时取AS’=0.5 AS)。当ξ不满足以上要求时,程序提示超筋;
③《抗震规范》要求梁端纵向受拉钢筋的最大配筋率2.5%,当大于此值时,提示超筋;
④混凝土梁斜截面计算要满足最小截面的要求,如不满足则提示超筋。
出现以上超筋信息时,设计人员可采用下列方法做以下调整:一是增大梁截面,提高混凝土强度等级。二是增大对双筋梁受压区钢筋面积,受拉区钢筋面积不变,使梁受压区高度减小,从而使ξ减小。
3.2柱轴压比计算
柱轴压比越小说明结构的延性越好,柱轴压比越大说明结构的刚度越大,结构的侧移越大抗震性能越差。要确定合理的轴压比必须满足:N/fcA≤n(n=0.7、0.8、0.9)。柱轴压比的计算在《高规》和《抗震规范》中的规定并不完全一样,《抗震规范》第6.3.7条规定,计算轴压比的柱轴力设计值既包括地震组合,也包括非地震组合,而《高规》第6.4.2条规定,计算轴压比的柱轴力设计值仅考虑地震作用组合下的柱轴力。
软件在计算柱轴压比时,当工程考虑地震作用,程序仅取地震作用组合下的的柱轴力设计值计算;当该工程不考虑地震作用时,程序才取非地震作用组合下的柱轴力设计值计算。因此设计人员会发现,对于同一个工程,计算地震力和不计算地震力其柱轴压比结果会不一样。当轴压比不满足要求时,一般可增大柱截面,提高柱混凝土强度等级或增大地震作用折减系数来加以改善。
3.3构件截面优化设计
计算结构不超筋,并不表示构件初始设置的截面和形状合理,设计人员还应进行构件优化设计,使构件在保证受力要求的条件下截面的大小和形状合理,并节省材料。但需要注意的是,在进行截面优化设计时,应以保证整体结构合理性为前提,因为构件截面的大小直接影响到结构的刚度,从而对整体结构的周期、位移、地震力等一系列参数产生影响,不可盲目减小构件截面尺寸,使结构整体安全性降低。
4. 规范强制执行条文要求
4.1设计软件进行施工图配筋计算时,要求输入合理的归并系数、支座方式、钢筋选筋库等,如一次计算结果不满意,要进行多次试算和调整。
4.2生成施工图以前,要认真输入出图参数,如梁柱钢筋最小直径、框架顶角处配筋方式、梁挑耳形式、柱纵筋搭接方式,箍筋形式,钢筋放大系数等,以便生成符合需要的施工图。软件可以根据允许裂缝宽度自动选筋,还可以考虑支座宽度对裂缝宽度的影响。
4.3施工图生成以后,设计人员还应仔细验证各特殊或薄弱部位构件的最小纵筋直径、最小配筋率、最小配箍率、箍筋加密区长度、钢筋搭接锚固长度、配筋方式等是否满足规范规定的抗震措施要求。规范这一部分的要求往往是以黑体字写出,属于强制执行条文,万万不可以掉以轻心。
4.4设计人员还应根据工程的实际情况,对计算机生成的配筋结果作合理性审核,如钢筋排数、直径、架构等,如不符合工程需要或不便于施工,还要做最后的调整计算。
5. 結语
综上所述,在建筑结构设计中,计算机辅助设计已经非常普及,如何正确运用设计软件进行结构设计,以满足现行国家规范的要求,是每个设计人员都非常关心的问题。设计人员应根据建筑结构的特点,选择合适的结构计算软件,应了解软件的基本假定、计算模型和适用范围;从根据结构计算模型的特点,对实际结构采取必要的技术处理,使计算模型和实际结构尽可能地接近,以满足工程设计精度的要求。
参考文献:
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[2]叶倩.异形柱和短肢剪力墙体系的结构设计[D].合肥工业大学,2006.
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[4]钱江涛,亓树生,冯安波.防范住宅设计施工通病的要点[A].建设工程理论与实践(第二辑)[C].2005.
作者:谢长春
设计软件结构设计论文 篇2:
基于位置关联的竞赛机器人任务序列优化软件结构设计
摘 要:MCU端软件结构设计质量是影响循迹机器人工作效率、适应突发任务变更和异常状态能力的重要因素,但目前普适性的改进手段不多。本文通过遥控竞赛机器人任务特征分析,设计基于位置关联的控制设备与机器人间通讯协议,使用链表进行任务节点的封装和序列构造,最终基于位置信息实施控制流程。结果表明,任意给定任务序列能够准确实现。相对顺序式控制流程,该软件结构和关联流程设计在路径优化的同时还能适应任务序列的重整定。
关键词:循迹机器人;任务序列;软件结构
1 引言(Introduction)
目前循迹机器人的应用研究侧重于本体组成设计[1]、路径优化设计[2]、稳定驱动设计[3,4]、传感器选型设计[5]等领域,机器人本体MCU(Microcontroller Unit)控制软件的结构设计关注偏低。本文以一款遥控智能赛车(以下称“循迹机器人”)、安卓遥控手机(以下称“移动控制端”)为实验对象,以赛道地图、任务集合为需求输入,通过任务节点的特征分析,给出有效的循迹机器人控制软件结构设计方案。
2 任务分析(Task analysis)
2.1 任务概述
利用移动控制端软件,控制循迹机器人完成赛道上的各项任务,如图1所示。赛道地图背景色为灰色无光;赛道为白色,宽30cm;寻迹线为黑色,宽3cm;循迹机器人以循迹线为赛道在行驶的同时完成移动控制端下发的各工作点任务,以入车库为任务终点。图中A、B、C三个位置为工作点停车线,A、B、两处可按指令前进到工作线位置,C点则通过测距或固定位移方式前进,停车后执行任务。1#车库为起点,2~4#为候选入库停车位。
2.2 任务特征细分
通过对循迹机器人(含移动控制端)任务特征的类属、执行设备、通讯方式、赛道位置和参数等维度项的分析,归结为表1所示的任务特征细分。类属的候选值有:A循迹路径驱动、B信号检测、C摄像及视频nfc信息处理、D赛道指令,其中A、B、D类任务由循迹机器人执行,C类由移动控制端执行。执行设备包括:A下位机(循迹机器人)、B上位机(移动控制端)。通讯方式的候选值有:A由上位机向下位机单向发送、B由下位机向上位机单向发送、C双向传输(存在握手需求:即机器人接受命令并执行后需向安卓移动端返回执行结果)、D无需通讯。赛道位置由命令帧或者数据报帧决定,表1不作定义。
2.3 硬件结构
循迹机器人的硬件系统构成包括:核心板、循迹驱动板、任务板和云台摄像头等部件。核心板采用宏晶STC15系列IAP15F2K61S2为MCU,通过电缆分别与其他部件连接,Keil C51为开发平台。循迹采用8组红外对管(TCR T5000),驱动采用L298N器件,用PWM信号驱动两侧车轮电机。任务板包括超声波测距、光强度检测、光敏检测、红外收发等器件。
3 MCU软件结构(MCU software structure)
文献[6,7]在机器人本体MCU上采用顺序式控制,缺少对于任务序列的结构性变更、随机性调整的灵活性,软件的冗余度偏高。本文根据任务特征细分和循迹机器人硬件结构设计,MCU软件结构设计包括:与移动控制端的通讯协议、任务节点数据结构、主控流程。
3.1 通讯协议
移动控制端通过WIFI转串口方式向循迹机器人发ASCⅡ格式命令帧,包括下列字段:命令帧起始字符、命令协议字符(必要时附带2位十进制参数数)、通讯方式字符(同表1)、机器人位置(同表2)字符、命令帧结尾字符。
循迹机器人向移动控制端发送数据报帧包括下列字段:数据帧起始字符、传感器数据(4位十进制数)、信号协议字符(命令帧中的信号采集命令协议字符)、机器人位置(同表2)、数据帧结尾字符。
循迹机器人的运行状态及位置如表2所示。图1中的三个工作位置中A、B点均有停车线和工作线,C点停车线即工作线。
3.2 任务节点数据结构
循迹机器人通常在起点处获得移动控制端下发的任务序列,在赛道上亦可随机收取新任务并插入到任务序列中。异常状态(如,出界)下,循迹机器人可主动插入数据报来重构任务序列。根据循迹机器人任务节点的离散、有序、与位置关联的特点,选择链表表征任务节点数据结构,并实现任务序列的构造与管理。按照循迹机器人任务特征细分(表1),以及命令帧格式、数据报帧格式的设计,且便于反向追溯,循迹任务链表设计为双链表:
#define uchar unsigned char //类型定义
uchar Robot_Status ; //机器人赛道状态、位置
typedef struct { //循迹任务链表數据结构
char Type; //类属(缺省值:A)
char Executor; //执行设备(缺省值:A)
char CommunicationMode; //通讯方式
char Command; //命令字符
uchar Location; //机器人位置:与执行命令关联的Robot_Status位置值,点动命令为空
uchar Status; //机器人状态:当前循迹任务结束时的Robot_Status状态值
struct Task_Tracking *link_next; //直接后继循迹任务的指针
struct Task_Tracking *link_before; //直接前驱循迹任务的指针
} Task_Tracking;
Task_Tracking * TrackingNow; //循迹任务链表当前节点指针
根据赛道路径上位置、状态的有限可枚举特征,全局变量Robot_Status的侯选值选取自表2。循迹除外的任务(以下称多任务)与机器人位置关联。参照循迹任务链表和命令协议字符设计,多任务链表设计为单链表:
typedef struct {//多任务链表数据结构
……
} Task_Multiple;
Task_Multiple* MultipleHead; //多任务链表表头指针
Task_Multiple中包括:类属(非A值)、执行设备、通讯方式、命令字符、命令字符附带2位十进制数、传感器数据4位十进制数、传感器信号协议字符、机器人位置、直接后继节点指针等。
移动控制端下发任务序列后循迹机器人构建循迹任务链表和多任务链表,并对循迹任务鏈表基于位置属性排序,此时TrackingNow和MultipleHead均为表头指针。而后进入主控流程,通过串口中断随机收新任务时则插入到任务链表中。
3.3 主控流程
在完成系统时钟、各端口、外设、定时器、链表(初始时节点为空)及指针等全局变量初始化后,循迹机器人主控流程如图2所示,阐述如下:
0.查询收到的任务字符。如有且为A类任务则插入到循迹任务链表,如有且为其他任务则插入到多任务链表。
1.从MultipleHead开始,向链表尾部方向移动指针方式查找Location值为空的节点。未找到则跳转至步骤5。
2.找到则执行节点任务,完毕后校验CommunicationMode值。其值不为C跳至步骤4。
3.值为C,按照表4的结构构造一个数据报,并通过串口转WiFi发送至移动控制端。
4.删除该节点,返回步骤1。
5.校验TrackingNow,值为空则返回步骤1。
6.执行节点任务,完毕后用当前状态位置更新Status并修正Robot_Status。
7.从MultipleHead开始,向链表尾部方向移动指针方式查找Location值与Robot_Status相匹配的节点,未找到则跳转至步骤11。
8.找到则执行节点任务,完毕后校验CommunicationMode值。其值不为C跳至步骤10。
9.值为C,按照表4的结构构造一个数据报,并通过串口转WiFi发送至移动控制端。
10.删除该节点,返回步骤7。
11.校验Robot_Status,为异常状态或者结束状态值(表5中的1、2、3、13)则按照表4的结构构造一个数据报,并通过串口转WiFi发送至移动控制端。
12.将TrackingNow更新为后继节点指针,返回步骤0。
4 结论(Conclusion)
以上MCU端软件结构设计经试验证明,能够有效保障循迹机器人完成其总体任务目标,并在随机接收临时任务和工作状态异常时实时调整任务序列,实现任务序列可整定功能。目前循迹机器人得到较广泛用[8],本设计试图为结构化生产环境中提高移动机器人控制软件的执行效率、降低设计成本提供案例和建设思路。
参考文献(References)
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[4] 张志美,程立英,赵以恒,等.基于模糊PID控制算法的导盲机器人研究[J].沈阳师范大学学报(自然科学版),2015,33(1):81-85.
[5] 牛国臣,许开鲁.基于线性CCD的类人机器人循迹系统的设计[J].现代电子技术,2018,41(5):133-136;140.
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[7] 张少华,刘富,刘利,等.面向竞赛的果园喷药机器人设计[J].机械工程与自动化,2018(2):153-156.
[8] 刘立军.基于单片机智能循迹机器人控制系统的设计与实现[J].仪器仪表用户,2017,24(5):42-45;68.
作者简介:
徐 文(1967-),男,硕士,高级工程师.研究领域:嵌入式应用,自动控制.
作者:徐文
设计软件结构设计论文 篇3:
建筑结构设计软件应用课程新形态讲义探索与实践
摘 要:建筑结构设计软件应用课程是土木工程专业建筑工程方向的一门专业必修课程。以高校自有资源为基础,借助互联网技术,融合纸质讲义、视频微课、电子图纸和图片等资源,建设互联网+数纸融合新形态教材,为课程改革服务,为工程教育专业认证关于课程与毕业要求中的学生能力的达成提供支撑。
关键词:建筑结构设计软件;新形态讲义;思维导图
建筑结构设计软件应用课程是土木工程专业建筑工程方向的一门专业必修课程,主要内容包括:结构模型建立方法,结构设计参数确定原则及其输入方法,结构软件计算分析基本原理,计算结果图形显示与文本输出方法,结构与构件施工图自动绘制方法等。工程教育专业认证要求学生通过本课程的学习,掌握利用建筑结构设计软件进行结构设计的基本原理与流程,培养学生借助建筑结构设计软件进行结构计算分析能力、综合设计能力、土木工程创新意识与能力和土木工程知识的综合应用能力。教科书是学生学习的主要材料,在培养人才中担负着不可替代的作用。建筑结构设计软件应用教材需要结合结构计算理论,按照最新结构设计规范编写,建筑结构设计软件更新较为频繁,一般一年或者半年甚至几个月就会出一个新版本,而教科书的出版周期较长,一般跟不上软件更新的速度。鉴于此,高校一般会采用讲义作为辅助教材或者替代教科书完成授课。目前,新形态教材建设蓬勃发展,而关于建筑结构设计软件应用课程新形态教材建设的相关文献报道较少,故本研究介绍了华北水利水电大学建筑结构设计软件应用课程新形态讲义建设的探索与实践情况,以供参考。
一、建筑结构设计软件应用课程教材现状
关于建筑结构设计软件的书籍可以用作教科书的主要有两类:一类是各类规划教材,另一类是培训教程。这两类书籍著作者主要是一线工程师、高校教师或社会培训机构讲师,基本围绕软件操作、结构建模、参数选取和结果分析讲述,可以满足初学者的需求。教材的部分作者给出了实际工程案例的建模分析过程,少部分还配套了光盘,光盘中包含了一些操作过程演示。总的来说,目前该类书籍主要存在以下不足。
一是依据的建筑结构设计软件版本偏低,有的书籍是十年前的规范和版本,即使最近出版的教材,所依托软件版本也未与最新软件版本匹配,这主要归结于软件更新速度远快于教材。二是软件操作讲解与案例分析未实现有机结合,存在操作与实例分析“两张皮”的现象,使得学生学习体验偏差。三是由于纸张篇幅和图纸显示能力有限,一般书籍以理想化的简单工程作为案例进行分析,缺少与传统手算结果的对比分析,以及与规范结合的详细分析和结构优化设计内容。四是缺少配套的章节练习题,书籍作为教学参考书尚可,不适宜作为教材使用,也不适宜学生分课时逐步掌握。五是绝大多数教材以软件操作讲解为主,软件均是基于windows的视窗操作,因而用文字描述起来不易实现,大多采用截屏并在图片上做适当标记再插入图片的方式编辑,软件界面中字体较小,为向读者清晰传递操作信息,编者在16开的书籍中,只能一页放2张插图。比如简单的一个功能“新建工作目录”的标准操作流程是单击“改变目录”→在文件夹后面的输入框中键入新的工作目录及其所在位置,也可以事先建好工作目录然后在此处进行选择→单击“新建”,如果是直接键入的工作目录,会提示“目录不存在是否确定新建”,如果已经建好了目录,可以选择“确定”。该流程至少截4张图才能描述清楚,至少需要2个版面,考虑到出版成本一般采用黑白印刷,效果和表现力不佳,为节约版面可以酌情减掉截图,但是去掉任何一张图又显得不完整,软件操作不存在重点步骤,少一步软件就不会正常运行,因而编者会在版面和完整性方面很纠结,这导致该类书籍篇幅很大,一般在300页以上,实际上去掉插图也就几十页的文字叙述。可见,目前此类书籍篇幅较大,以软件操作讲解为主,实例分析不够透彻,未与多媒体有效结合,亟待与时俱进,研制合适的教材。
二、建筑结构设计软件应用课程新形态讲义建设的必要性
2018年4月教育部印发了《教育信息化2.0行动计划》的通知,明确要求构建“互联网+”条件下的人才培养新模式。在此背景下,教科书也需与时俱进,才能与“互联网+”条件下的人才培养模式相匹配。传统纸质教科书以文字和图片为主,出于成本考虑多数为黑白印刷,这对软件类课程来说不利于传达信息,软件分析结果和计算值是否超限等诸多信息大都基于颜色进行区分和重点强调,但彩色印刷造价较高,不利于传播。另外一个制约因素是建筑结构设计软件必须结合案例图纸才能够对其应用进行分析阐述,将实际工程1号或者2號图纸缩放到16开的版面上,图纸信息完全看不清楚,纸质印刷也难以放大。电子教材可解决上述问题,另外,诸如微课、BIM信息模型、课件、工程图片和CAD格式图纸等资料也是教材的有机组成部分,这些资源一般存放在教师的个人电脑中,电子教材也无法将这些资料全部融合起来。
随着电子信息技术的迅速发展,平板电脑、大屏幕手机等移动终端设备已在师生中普及,4G和5G通信技术使得网络连接速度也取得了飞速发展,但纸质教材仍是大众易于接受的载体,因而近几年兴起了数字资源与纸质资源相结合的新形态教材。新形态教材把纸质书籍中适合用电子展示的图片、图纸和与课程相关的微课、课件和工程模型等数字资源存放到出版社的云服务器上,纸质教材与云服务器通过二维码技术建立链接,进而将纸质教材变薄,突出了重点,使用者可以轻松扫码观看数字资源,提高了使用体验。新形态教材尤其适合软件类课程,比如上一节提到的在软件中“新建目录”的过程,纸质教材需要2个版面进行阐述,而采用计算机录屏演示,10秒内可以将内容完全讲解清楚,高清录屏处理后放到云端,在纸质教科书该位置插入二维码建立链接,使用者扫描后可以轻松掌握该知识。令人遗憾的是,经过互联网检索,未检索到《建筑结构设计软件应用》新形态教材出版。如前所述,建筑结构设计软件更新速度较快,书籍出版后售卖周期较短,出版社基于出版效益考虑一般对此类教材出版兴趣较低。另外,教师个人付出较大工作量的同时还需要单位资助才能出版,各单位对教材出版的资助也有优先顺序,建筑结构设计软件属于专业必修课、非公共课,且选课学生数量偏少,因而非优先资助课程。各高校该课程教学的大纲和重点也不一致,因而校际互通也有一定难度。当找不到合适教材或者现有教材不能满足教学大纲要求时,常采用讲义作为教材。讲义不必出版,因而可以与时俱进跟进软件更新,但是要解决的一个问题就是图纸、图片和微课等数字资源的云存储与访问。
三、建筑结构设计软件应用课程新形态讲义建设实践
如图1所示,本讲义基于思维导图,结合一个案例,简明扼要地阐述了建筑结构计算模型的建立,同时,结合计算软件的楼(屋)面板、梁、柱、基础和楼梯等結构构件设计方法及相关施工图绘制方法提供了配套的试验报告册,试验报告册包括与讲义上的8个知识训练单元相匹配的8个上机试验,报告册将模糊评价变为定量考核,方便师生检验授课和学习效果。该套讲义具有如下特点。
一是建筑结构设计部分通篇围绕一个案例讲解,将软件操作与参数设置和案例分析有机结合起来,增强了课程的连贯性。二是每节课均配套了试验报告和标准答案,与课程同步分8次检验学生对知识的掌握程度,变一次大作业考核为分阶段考核,更加科学合理;标准答案便于学生反复调整模型,经过不懈努力,得到与标准答案相同的计算结果时,学生已初步掌握了结构设计软件的计算分析原理和建模要点,使学生的知识得到系统训练,克服了以往学生平时建模不知道是否准确、结果不知道是否精确,到最后无从下手的弊端。三是引入了思维导图,一个模块一节课,一节课一张思维导图。建筑结构设计软件应用涉及到结构设计规范和结构设计基本理论及结构电算相关理论,知识点多且非常琐碎,操作过程、参数设置也很多,学生很难理清结构基本原理、设计规范和软件参数设置之间的关系,且由于学时短,难以系统掌握。本讲义给出了每个知识模块的思维导图,将琐碎的知识和规范条文与软件操作和参数设置通过思维导图系统地联系起来,做到了清晰明了。结构建模的思维导图见图2。
云平台是新形态讲义建设的关键因素。如图1所示,该套讲义的图纸、操作演示微课、内力分析结果、位移分布、挠度分布图和配筋结果等均以数字资源的形式存储在云平台上,为提高使用者观看体验,采用的是高清微课和图片,10分钟左右的微课视频占用上百兆的空间。而公网上免费的视频平台对上传文件大小均有限制,且观看前均需浏览一段广告,影响学习效果,因而不建议使用,况且这种平台无法获取后台使用数据,不便于教师开展线上线下混合课程。目前,大多数高校均购买了超星泛雅、雨课堂等智能教学平台,高校购买后教职工和学生均可免费使用。笔者所在高校使用的是超星泛雅平台,因而探索了基于超星泛雅的云平台方案,该平台可以存储建筑结构设计软件应用课程讲义涉及的所有资源形式,可以后台监控使用者对资料的使用情况,为线上线下混合课程的开展提供了有力支撑。具体部署是将数字资源上传至课程,并获取各资源的网址,通过二维码转换工具将网址变为二维码,再把二维码插入纸质讲义中,实现纸质讲义与云平台的联通。
建筑结构设计软件应用课程知识点琐碎,教师授课如果按照传统教材中的知识点编排,篇幅较大且不容易在学生脑海中建立起关联。如图1所示,本讲义以实际工程为主线进行编写,软件操作在纸质讲义中仅为图2所示的思维导图,通过二维码连接到云平台微课详细讲解操作过程,计算结果图形和章节作业也存储于云平台,学生在线测试提交。新形态讲义将纸质讲义压缩到了30页左右,每次上课内容不超过4页A4纸,纸质讲义仅呈现基本理论,精华对比分析等内容,图纸和结果图均以数字资源的形式呈现,可自由缩放,包括视频微课在内的数字资源,平台均会根据使用者移动终端自动匹配,极大地方便了使用者,提高了学习效率,有力地支撑了课程改革。
基于高校现有云平台,华北水利水电大学搭建了建筑结构设计软件应用课程数字资源,通过二维码与纸质讲义链接起来形成了新形态讲义,满足了学生预习、课下练习和深入学习的需求,使他们牢固地掌握建筑结构设计软件分析的思路,熟练应用软件,为解决复杂工程问题奠定了基础。该新形态讲义的建设思路可为教师个人便捷地建立自己的“互联网+”课程教材提供参考,也可为兄弟院校提供一定的经验和参考。
参考文献:
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[2]张炜.新形态课程与教材建设[J].中国大学教学,2018,(1).
责编:嘉 悦
作者:陈记豪