“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下的CAD類課程教學(xué)應(yīng)用研究
——以PKPM為例

王軍偉，王偉偉

(安陽工學(xué)院，河南 安陽 455000)

0 前 言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)快速地運(yùn)用到各行業(yè)中，可以說計(jì)算機(jī)技術(shù)快速地推動了各行業(yè)的發(fā)展。針對建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算方面計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與支持也不例外，隨著建筑物層數(shù)、高度和其他因素的變化，結(jié)構(gòu)體系也越加復(fù)雜，除要求我們要有扎實(shí)的理論知識外，同時也要求我們能充分發(fā)揮利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來提升解決問題的效率和精確度[1-2]。

對目前土木工程畢業(yè)生而言，掌握一門計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段，是增加學(xué)生就業(yè)機(jī)會和快速提升專業(yè)能力、適應(yīng)工作能力的一個重要輔助工具。由于目前我國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件PKPM市場占有率在50%以上，大部分學(xué)校的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件以PKPM為主，以對接學(xué)生從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的需求[3]。因此，建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程中專業(yè)性最強(qiáng)、同時對計(jì)算結(jié)果的正確性影響最大的部分PKPM-SATWE參數(shù)設(shè)置部分是很多學(xué)生和教師極為關(guān)注的問題。以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托，快速使學(xué)生能夠掌握此部分的內(nèi)容，以達(dá)到最終的目的是一種很好的方法。為此，本文主要闡述利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速提升學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的效率，以達(dá)到良好的教學(xué)效果。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)課程，是利用目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率，解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中手工計(jì)算耗費(fèi)時間和精力多，計(jì)算誤差大等的缺陷而實(shí)行的一種技術(shù)手段。而對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，結(jié)構(gòu)計(jì)算固然重要，但絕不是結(jié)構(gòu)計(jì)算的問題，對于相應(yīng)的基本設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)計(jì)算假定、構(gòu)造等內(nèi)容也需要熟知[4-5]。

建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程對于土木工程而言一般安排在第六或第七學(xué)期，一般均開設(shè)在各專業(yè)主干課程之后，而在課時分配方面均在30課時左右，理論與實(shí)操各占一半課時。對于此門課程而言，雖然新的理論體系知識內(nèi)容較少，大部分為前期各專業(yè)課程的運(yùn)用，但在有限的時間內(nèi)將各知識點(diǎn)融合為一個整體，集中展現(xiàn)于學(xué)生，對于現(xiàn)階段學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)能力還是有所欠缺，各專業(yè)知識點(diǎn)不能系統(tǒng)掌握，從而導(dǎo)致接受程度大大降低。

建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)課程固然需要其他專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程內(nèi)容的支撐，這些課程內(nèi)容掌握的程度，往往決定了學(xué)習(xí)本門課程的深度。而對于輔助設(shè)計(jì)軟件而言，軟件的操作的掌握是隨著練習(xí)的時間的投入成正比例關(guān)系的，而深度上則需有良好的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，并較好地運(yùn)用各專業(yè)課程內(nèi)容。

綜上，建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程在日常的教學(xué)中體現(xiàn)出學(xué)生上手初步操作感覺較為簡單，但后期在以工程實(shí)例為對象練習(xí)的過程中及在后期對接畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中難度頗大，學(xué)生真正熟練靈活運(yùn)用能力較差。對此，需要我們在具體的教學(xué)中找出教學(xué)難點(diǎn)，以教學(xué)難點(diǎn)為突破口，以提升實(shí)踐教學(xué)效果。

2 課程難點(diǎn)分析

建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程是一門利用計(jì)算機(jī)手段來解決工程實(shí)際問題的一門專業(yè)技術(shù)課程。面向的研究對象更加貼近有工程實(shí)際相關(guān)的內(nèi)容。在利用計(jì)算機(jī)技術(shù)求解某一工程問題時，主要過程為工程實(shí)際模型向計(jì)算模型的轉(zhuǎn)化，可以說計(jì)算模型是建立在一定假定的基礎(chǔ)之上的工程實(shí)際模型的抽象。在這一簡化、抽象和轉(zhuǎn)化過程中，會遇到較多的簡化計(jì)算方法或相關(guān)的假定等內(nèi)容，在此過程中會呈現(xiàn)出多項(xiàng)的參數(shù)設(shè)置和參數(shù)選定的內(nèi)容，因此，參數(shù)設(shè)置或參數(shù)選定是工程實(shí)際模型到計(jì)算模型的“必經(jīng)之路”，同時也是“交通要塞”，對計(jì)算結(jié)果的合理性和正確性起到關(guān)鍵的作用。

建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程主體內(nèi)容如圖1所示。綜合以上分析及對課程內(nèi)容的概括，通過近幾年建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果的總結(jié)，課程的難點(diǎn)集中凸顯在參數(shù)設(shè)置及計(jì)算結(jié)果判斷調(diào)整上面。由于軟件在執(zhí)行相關(guān)命令的過程中，需要設(shè)置相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)或填寫的相關(guān)內(nèi)容較多，初步統(tǒng)計(jì)僅PKPM-SATWE參數(shù)設(shè)置部分中包含上百個需要設(shè)定的參數(shù)，參數(shù)設(shè)置如圖2所示。面對如此多的參數(shù)，要使學(xué)生在有限的課堂教學(xué)中掌握上百個參數(shù)的含義，并完成其正確的設(shè)置是很困難的。

圖1 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)PKPM課程模塊

圖2 SATWE參數(shù)設(shè)置

3 解決途徑與方法

結(jié)合以上教學(xué)模塊中的難點(diǎn)內(nèi)容，近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，教師在教學(xué)過程中和學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對相關(guān)知識的獲取途徑也越來越廣泛，計(jì)算機(jī)編程技術(shù)也越加被各非計(jì)算機(jī)類教師在教學(xué)及科研工作中使用。為此以目前的基本編程語言為基礎(chǔ)，針對PKPM-SATWE模塊的參數(shù)設(shè)置編寫計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)說明即參數(shù)概念和系統(tǒng)操作兩部分組成。

其中系統(tǒng)說明部分主要為對照PKPM-SATWE總信息中所需填寫各信息參數(shù)的概念解釋與參數(shù)填寫說明，如圖3(a)所示。系統(tǒng)操作部分主要為仿照PKPM-SATWE總信息窗口，如圖3(b)所示，通過填寫參數(shù)為下拉參數(shù)的設(shè)置等操作完成相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。另在系統(tǒng)操作窗口周邊，將詳解信息和輔助了解信息埋入二維碼中，將二維碼信息放置于對應(yīng)窗口后，可通過掃碼讀取內(nèi)容信息。

4 實(shí)施方法與效果

基于此PKPM-SATWE輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，在具體的此部分內(nèi)容的講授過程中將此輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)展示于學(xué)生，學(xué)生利用此系統(tǒng)提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量主要體現(xiàn)在兩個方面，第一，利用此系統(tǒng)學(xué)生在練習(xí)的過程中可以快速檢索自己不熟悉的相關(guān)參數(shù)的信息，不需要學(xué)生再查閱書籍或者上網(wǎng)搜索相關(guān)資料，學(xué)生可以精準(zhǔn)地獲得所需信息，大大節(jié)省了學(xué)生的學(xué)習(xí)時間。第二，此系統(tǒng)獨(dú)立于PKPM軟件之外，學(xué)生在課余時間也可以進(jìn)行練習(xí)，減少了相關(guān)的限制。

此輔助教學(xué)系統(tǒng)通過兩學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生對此模塊的學(xué)習(xí)難度明顯降低，大部分學(xué)生對于參數(shù)設(shè)置的內(nèi)容基本明確，而且能掌握每個PKPM-SATWE參數(shù)與哪些先前課程知識點(diǎn)內(nèi)容相關(guān)，建立起了知識間的聯(lián)系，對學(xué)生今后從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

(a)系統(tǒng)說明

(b)系統(tǒng)操作

5 問題與結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程是一門專業(yè)性很強(qiáng)的課程，針對此課程的學(xué)習(xí)不僅僅是簡單地會操作軟件，而更多的是涉及到多門的專業(yè)課程知識，內(nèi)容深度較大?；凇盎ヂ?lián)網(wǎng)+”技術(shù)可較快提高教學(xué)重點(diǎn)，是一種良好的教學(xué)方式，此方法也可推廣到其他CAD類課程之中。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)推進(jìn)教學(xué)重難點(diǎn)的學(xué)習(xí)效率中需要有大量的基礎(chǔ)資料作為支撐，輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)也需要定期的維護(hù)與更新，需要投入的精力和時間相對較多。后期考慮利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)專業(yè)課程知識點(diǎn)與輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)的對接，以加大輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)的知識點(diǎn)包含量，另考慮和PKPM的幫助模塊進(jìn)行對接，實(shí)現(xiàn)由PKPM幫助知識與輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

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