前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的現(xiàn)代數(shù)字農(nóng)業(yè)主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
“文化+產(chǎn)業(yè)”促進其他產(chǎn)業(yè)品質(zhì)提升
隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展,文化元素已滲透并貫穿于經(jīng)濟社會各領域各行業(yè),呈現(xiàn)出多向交互融合、全面滲透態(tài)勢。“十三五”時期,應突出文化元素作為重要新興生產(chǎn)要素的功能,以文化創(chuàng)意拓展“中國生產(chǎn)”的可能性邊界,提高經(jīng)濟潛在增長率,為此,要深入挖掘中華文化、地方特色文化、流行文化、生活文化和域外文化,大力推進文化創(chuàng)意和設計服務與相關產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,把文化旅游業(yè)、創(chuàng)意設計業(yè)、休閑體育業(yè)、創(chuàng)意農(nóng)業(yè)等培養(yǎng)成為現(xiàn)代文化產(chǎn)業(yè)體系重要組成部分,通過創(chuàng)意、設計和品牌培育等手段全面提升一、二、三產(chǎn)的發(fā)展質(zhì)態(tài)和產(chǎn)業(yè)核心競爭力。
以產(chǎn)業(yè)融合塑造先進制造業(yè)新優(yōu)勢。重視企業(yè)文化建設,積極豐富制造業(yè)、加工業(yè)等行業(yè)產(chǎn)品的人文內(nèi)涵。堅持以發(fā)展綠色、節(jié)能、環(huán)保、智能、可靠和時尚等高品質(zhì)生活消費品為重點,推動消費品工業(yè)向創(chuàng)意創(chuàng)新創(chuàng)造轉型。把先進設計思想和理念融入于產(chǎn)品和服務研發(fā)設計之中,著力加強新技術、新工藝、新材料、新需求、新營銷等設計應用研究,加快促進工業(yè)企業(yè)與設計服務業(yè)的對接合作。培育品牌文化內(nèi)涵,健全品牌價值體系,形成一批綜合實力強的國際知名自主品牌。
以產(chǎn)業(yè)融合深化旅游文化內(nèi)涵。加強對傳統(tǒng)文化、民間藝術的研究挖掘和開發(fā),積極探索文化遺產(chǎn)利用的新形式、新途徑,鼓勵對文化遺產(chǎn)、工業(yè)遺產(chǎn)、農(nóng)業(yè)遺產(chǎn)和文化景觀等進行合理保護和開發(fā)利用。豐富創(chuàng)意和設計內(nèi)涵,積極開發(fā)養(yǎng)生、運動、娛樂、觀光等多樣化、綜合性旅游休閑產(chǎn)品,著力建設一批休閑街區(qū)、特色村鎮(zhèn)、旅游度假區(qū)。
以產(chǎn)業(yè)融合培育農(nóng)業(yè)新業(yè)態(tài)。挖掘傳統(tǒng)農(nóng)耕文化、農(nóng)村生活方式和農(nóng)業(yè)生態(tài)資源發(fā)展創(chuàng)意農(nóng)業(yè)。通過土地規(guī)模流轉和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化基地建設,運用創(chuàng)意設計助推特色農(nóng)業(yè)和都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。推進現(xiàn)代農(nóng)產(chǎn)品專業(yè)市場的升級換代,促進特色農(nóng)產(chǎn)品的推廣交流。推進地理標志產(chǎn)品、道地藥材、民俗文化、農(nóng)林園藝、農(nóng)事科普深度融合,發(fā)展創(chuàng)意農(nóng)業(yè)、觀光農(nóng)業(yè)、休閑農(nóng)業(yè)、體驗農(nóng)業(yè)和科技農(nóng)業(yè)。
以產(chǎn)業(yè)融合拓展體育產(chǎn)業(yè)新空間。加快推進體育與創(chuàng)意、旅游、會展、休閑娛樂、地域文化的融合發(fā)展,把文化、創(chuàng)意、科技等元素引入體育場館和健身服務企業(yè)建設。創(chuàng)新場館運營機制,發(fā)展集體育培訓、競賽表演、休閑娛樂、健身旅游為一體的體育綜合服務。培育和引進國際國內(nèi)一流品牌賽事,著力打造影響力大、參與度高的體育精品賽事和節(jié)慶體育活動。加快體育用品新產(chǎn)品、新材料、新工藝研發(fā),提高體育衍生品的創(chuàng)意和設計水平。
“文化+互聯(lián)網(wǎng)”助推文化數(shù)字革命
隨著云計算、大數(shù)據(jù)基礎設施強勢突破,“互聯(lián)網(wǎng)+”的分工體系使大規(guī)模社會協(xié)同成為可能,推動傳統(tǒng)行業(yè)加速擁抱互聯(lián)網(wǎng)。“文化+互聯(lián)網(wǎng)”就是要主動鏈接互聯(lián)網(wǎng),更加注重基于網(wǎng)絡的新技術、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)、新模式的創(chuàng)意創(chuàng)新。
“十三五”時期,要用“文化+互聯(lián)網(wǎng)”,做活存量、做足增量,向上云化和大數(shù)據(jù)化,向下O2O化;用“文化+互聯(lián)網(wǎng)”,激發(fā)文化消費意愿,打通文化產(chǎn)業(yè)鏈,推進跨界融合;用“文化+互聯(lián)網(wǎng)”,加快推動文化創(chuàng)意產(chǎn)品和設計服務的生產(chǎn)、傳播、消費的數(shù)字化、網(wǎng)絡化進程,打造內(nèi)容集成和數(shù)字傳輸綜合平臺,加快雙向深度融合,推動文化企業(yè)商業(yè)模式創(chuàng)新、業(yè)態(tài)創(chuàng)新和服務方式創(chuàng)新。一是高度重視大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設備等現(xiàn)代信息技術促進文化生產(chǎn)工藝、業(yè)務流程、服務手段、營銷渠道和消費方式創(chuàng)新。二是充分利用大數(shù)據(jù)和云計算技術挖掘整理消費者特征數(shù)據(jù)、規(guī)模數(shù)據(jù)、情感體驗數(shù)據(jù)和定價數(shù)據(jù),實現(xiàn)精細化內(nèi)容與用戶的無縫聯(lián)結,推進文化產(chǎn)品和服務的模塊化生產(chǎn),改進文化產(chǎn)品定價機制。三是引導文化企業(yè)樹立數(shù)據(jù)理念,開展數(shù)據(jù)經(jīng)營和管理,培育大數(shù)據(jù)入口、數(shù)據(jù)存儲和加工文化企業(yè),以滿足個性化社會消費和創(chuàng)意設計產(chǎn)業(yè)需求為導向,支持C2B、O2O、眾包、眾籌等電子商務模式創(chuàng)新。
“文化+資本”培育文化金融產(chǎn)業(yè)
產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要金融機構助推、資本市場支持。推動“文化+資本”,實現(xiàn)文化產(chǎn)業(yè)與資本對接,是解決文化企業(yè)融資問題的內(nèi)在要求,是有效配置資源、增強發(fā)展活力和競爭力的必然選擇,是實現(xiàn)規(guī)模發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。
“十三五”時期,應重點關注以下領域:一是互聯(lián)網(wǎng)金融和藝術品金融化發(fā)展,積極培育文化眾籌、文化眾創(chuàng)等文化互聯(lián)網(wǎng)金融工具,支持股權眾籌平臺和眾籌項目企業(yè)登記注冊;二是推動社會化文化金融創(chuàng)新發(fā)展,包括機構創(chuàng)新、市場創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新、融資模式創(chuàng)新和服務模式創(chuàng)新等;三是重視構建文化金融產(chǎn)業(yè)鏈,形成集服務平臺、信貸、信托、基金、擔保、評估、產(chǎn)品設計、交易、專業(yè)服務等為一體的文化金融分工協(xié)作體系;四是完善文化金融發(fā)展政策,包括支持金融業(yè)扶持文化企業(yè)發(fā)展的政策、無形資產(chǎn)抵押政策、互聯(lián)網(wǎng)金融發(fā)展政策、鼓勵文化企業(yè)直接融資政策和文化金融機構扶持政策等。
“文化+科技”搶抓新科技革命機遇
文化創(chuàng)意與科技創(chuàng)新如車之兩輪、鳥之兩翼,科技創(chuàng)新為文化創(chuàng)意提供載體和手段,文化創(chuàng)意為科技創(chuàng)新提供舞臺和空間。
>> 關于數(shù)字時代提升文化傳播力的思考 關于數(shù)字文化館建設的幾點思考 關于閱讀的思考 教師閱讀的文化思考 關于檔案數(shù)字化的思考 關于漢臺區(qū)數(shù)字林業(yè)建設的思考 關于數(shù)字時代歷史教學的思考 關于數(shù)字藝術教育的思考 關于“山寨文化”的思考 關于電視文化的思考 關于文化強國的思考 關于文化養(yǎng)老的思考 關于山寨文化的思考 關于“旅游”的文化思考 關于全國文化信息資源共享工程數(shù)字資源建設的思考和對策工作 數(shù)字閱讀下圖書館的文化傳承作用 探究關于數(shù)字閱讀與圖書館的危機 對數(shù)字出版與未來閱讀的思考 圖書館數(shù)字化閱讀的思考 關于閱讀教學的幾點思考 常見問題解答 當前所在位置:l
[2]孫桂華.數(shù)字化閱讀對圖書館服務的影響及應對策略[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡信息,2011(7):61-63
[3]聶震寧.出版轉型與閱讀文化重建[J].現(xiàn)代出版,2013(1):5-10
[4][5]屈明穎.全民閱讀 當下數(shù)字閱讀發(fā)展趨勢解讀[C]//柳斌杰,鄔書林.中國出版年鑒2011.北京:中國出版年鑒社,2012:262-263
[6]數(shù)字化閱讀發(fā)展迅猛 增勢均強于傳統(tǒng)閱讀[OL].[2012-05-16].
[7]朱咫渝,史雯.新媒體時代數(shù)字化閱讀的審視[J].現(xiàn)代情報,2011(2):26-29
[8]愛立信報告稱中國農(nóng)村手機擁有率升至90%[OL].[2013-04-16].
[9]邴正.當代文化發(fā)展的十大趨勢[J].天津社會科學,1994(1):59-63
[10]吳燕,張彩霞.淺閱讀的時代表征及文化闡釋[J].南京大學學報, 2008(5):132-136,144
[11]常凌翀.數(shù)字時代閱讀的現(xiàn)實困境與發(fā)展路徑[J].出版廣角,2012(11):80-81
[12]周憲.重建閱讀文化[J].學術月刊,2007(5):5-9,19
[13]劉艷妮.數(shù)字化閱讀對傳統(tǒng)閱讀的影響研究[D].沈陽:遼寧大學,2011
[14]胡文仲.跨文化交際學概論[M].北京:外語教學與研究出版社,1999
[15]張紅艷.關于3G時代建設和完善手機圖書館的思考[J].大學圖書情報學刊,2011(2):24-27
[16]張曉武.中國數(shù)字出版的未來和希望(上)——風起“云”涌的變革與趨勢:專訪中國新聞出版研究院院長郝振省[J].中國高新技術企業(yè),2011(23):40-43
關鍵詞:農(nóng)業(yè)機械化工程;人才培養(yǎng);教學資源;數(shù)字樣機
Digital prototyping for teaching resources of agricultural mechanization engineering
Yang Xin, Li Jianping, Feng Xiaojing, Liu Junfeng
Agricultural university of Hebei, Baoding, 071001, China
Abstract: The technology connotation and the development principle of the digital prototype instructional resource were put forward through digital prototyping method. The digital prototype models of the typical components, mechanisms and machines were founded with the digital prototyping for the agricultural mechanization engineering instructional resource, and the various forms of simulation teaching based on these digital prototype models were carried out such as mechanical structure learning, the mechanism motion analysis, and the working principle demo.
Key words: agricultural mechanization engineering; talent cultivating; teaching resources; digital prototyping
我校省級重點學科農(nóng)業(yè)機械化工程,多年來一直堅持“非實習不能得真諦,非實驗不能探精微”的教學理念,取得了很好的教學成果[1-3]。但在知識經(jīng)濟和科學技術飛速發(fā)展的今天,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)方式正向保護性耕作、精準作業(yè)、設施栽培等現(xiàn)代化作業(yè)方式轉變,農(nóng)機裝備也隨之向高效、精細、節(jié)能和可持續(xù)的方向發(fā)展。未來若干年,是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械化工程逐步向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械化工程提升的關鍵時期,農(nóng)業(yè)機械化工程學科不僅要發(fā)展外延,更要著重向內(nèi)涵拓展,培養(yǎng)高質(zhì)量人才,出高水平成果[4]。考慮新形勢下農(nóng)業(yè)機械化工程教學的服務面向,以提高教學水平為主,不增加教育成本,開發(fā)高質(zhì)量的農(nóng)業(yè)機械化工程數(shù)字樣機教學資源,構建農(nóng)業(yè)機械化工程實驗實習教學網(wǎng)絡平臺,已成為農(nóng)業(yè)機械化工程教育信息化和現(xiàn)代化的迫切需要。
1 數(shù)字樣機教學資源技術內(nèi)涵與開發(fā)原則
1.1 數(shù)字樣機教學資源技術內(nèi)涵
數(shù)字樣機開發(fā)(Digital Prototyping)是把一個創(chuàng)意變成一個可以向客戶推銷的數(shù)字化產(chǎn)品原型的全過程,是科學研究中新產(chǎn)品設計開發(fā)的一種現(xiàn)代化技術手段。利用數(shù)字樣機開發(fā)技術可使得概念設計、工程設計、制造、銷售和市場部門在產(chǎn)品制造之前虛擬地體驗完整的產(chǎn)品[5]。工業(yè)造型師、設計工程師和制造工程師使用數(shù)字樣機技術在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中對產(chǎn)品進行設計、優(yōu)化、驗證和可視化。市場人員可以使用數(shù)字樣機技術在產(chǎn)品制造之前創(chuàng)建產(chǎn)品的真實感,渲染和在實景環(huán)境中的動畫模擬。目前,數(shù)字樣機技術在機械、電子、航空、汽車、動力工程等諸多領域得到了廣泛的應用。
數(shù)字樣機教學資源是指利用數(shù)字樣機開發(fā)技術對教學資源進行處理,可以在多媒體計算機及網(wǎng)絡環(huán)境下運行的多媒體數(shù)字化教學材料。按處理的對象劃分,數(shù)字樣機教學資源可分為典型零部件、典型機構和典型樣機等;按信息的呈現(xiàn)方式劃分,數(shù)字樣機教學資源可分為數(shù)字化圖像、投影、視頻以及網(wǎng)上教學資源等。與傳統(tǒng)的教學資源相比,數(shù)字樣機教學資源有開發(fā)技術數(shù)字化、處理方式多媒體化、信息傳輸網(wǎng)絡化等特點。數(shù)字樣機教學資源是一種動態(tài)的教學素材庫,基于數(shù)字樣機教學資源可以在不同教學單元間和教學平臺上共享數(shù)字樣機模型數(shù)據(jù)。
1.2 數(shù)字樣機教學資源開發(fā)原則
開發(fā)數(shù)字樣機教學資源應遵循教學性、科學性、開放性、通用性、層次性的原則。
(1)教學性原則:數(shù)字樣機開發(fā)技術本屬于科學研究中新產(chǎn)品設計開發(fā)手段,將其用于教學資源的設計開發(fā)中,與科研產(chǎn)品開發(fā)有著本質(zhì)的區(qū)別??蒲挟a(chǎn)品開發(fā)的目的是得到市場需求的新型產(chǎn)品,滿足人們對產(chǎn)品的功能需求,而數(shù)字樣機教學資源應能滿足教與學的需求。
(2)科學性原則:數(shù)字樣機教學資源應能正確反映科學知識原理和現(xiàn)代科學技術,所構建的樣機模型應該盡量按實際設備進行1:1建模,按實際工作原理進行運動、動力仿真參數(shù)設置。
(3)開放性原則:數(shù)字樣機教學資源應確保在任何時候、任何地方、任何師生都可以將自己的數(shù)字樣機作品納入其中,可以通過網(wǎng)絡論壇設置不同身份的會員機制,給每一位使用者(教師、學生等)提供提交建議、上傳作品的許可認證接口,尤其是對學生提交的課程設計、畢業(yè)設計成果進行審核認定,及時充實和更新教學資源庫。
(4)通用性原則:在相應的技術標準規(guī)范下,數(shù)字樣機教學資源應能適用于不同的教學情境和多種形式的學習,適用于針對不同專業(yè)而設置的同門類學科通論類課程,最大限度地共享資源。
(5)層次性原則:數(shù)字樣機教學資源應實行模塊化管理,使學習者通過對不同層次資源的使用和重組,方便進行課程或知識體系的篩選,最大限度地發(fā)揮資源的個性化定制潛能。
2 農(nóng)業(yè)機械化工程數(shù)字樣機教學資源開發(fā)
2.1 將現(xiàn)有教學資源進行數(shù)字樣機建模
將現(xiàn)有的教學資源進行數(shù)字樣機改造是把現(xiàn)行教學中使用的載體進行數(shù)字化改造,形成數(shù)字化模型資源?,F(xiàn)有教學資源包括兩大類:一是教研室和實驗室原有成熟的實物教具、機構模型、零部件結構掛圖等。二是在課程設計和畢業(yè)設計中師生創(chuàng)作的機械機構作品,包括展示型作品、師生交流作品集、教師對學生進行評價的作品等。將這些教學資源進行數(shù)字化樣機設計,建立虛擬教學模型,主要是三維立體模型的制作和開發(fā)。圖1所示是根據(jù)幾種典型農(nóng)機部件實物教具建立的數(shù)字樣機模型。
(a)典型零件模型
(b)典型部件模型
圖1 實物教具數(shù)字樣機模型
可以篩選一批典型資源設立學生設計研究計劃項目,讓學生參與教學資源建設,并借助設計過程提高學生對現(xiàn)代數(shù)字化設計軟件的應用能力,將學生技能教育融于教學中,并兼顧提升學生從事科研工作的能力,提前熟悉一些主流設計軟件的使用方法和操作技能。
2.2 將科研產(chǎn)品數(shù)字樣機進行教學型轉化
在農(nóng)業(yè)機械化工程諸多核心課程教學中,除了加強理論課程的基礎知識外,更要體現(xiàn)學科前沿知識,在實踐環(huán)節(jié)中融入最新科研成果,將學科前沿知識帶給學生,讓學生對專業(yè)方向有更好的把握和定位。如今農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)采用了數(shù)字樣機開發(fā)技術,許多產(chǎn)品生產(chǎn)之前需要借助產(chǎn)品數(shù)字樣機進行功能和行為的仿真模擬,在產(chǎn)品開發(fā)過程中更是借助數(shù)字化手段對研究對象反復仿真分析和評價[6-9]。開發(fā)完成的產(chǎn)品本身就是很好的教學資源,尤其是一些新機構、新部件的結構原理、動態(tài)特性等。圖2所示是在科研項目中開發(fā)的新型機械裝備和核心部件運動仿真分析模型。
(a)果園風送噴霧機 (b)零速投種運動仿真
圖2 科研產(chǎn)品數(shù)字樣機模型
通過多媒體技術把典型科研產(chǎn)品設計和仿真過程進行錄制、編輯等,形成用于課程教學的素材。這要求任課教師在參與科研工作的同時捕捉可用于教學的信息,及時收集科研工作中的教學素材,這也有助于科研工作本身的總結和提高。
2.3 將調(diào)研產(chǎn)品數(shù)據(jù)作為數(shù)字樣機資源補充
調(diào)研數(shù)據(jù)主要包括舊式農(nóng)具、農(nóng)民自制農(nóng)具和新型農(nóng)機產(chǎn)品等。這些農(nóng)具或農(nóng)機產(chǎn)品是目前教材中沒有的產(chǎn)品類型,但它們對了解農(nóng)業(yè)機械發(fā)展歷史和目前農(nóng)村使用農(nóng)機的現(xiàn)狀有著不可替代的作用。通過學生假期社會實踐活動,可以搜集到大量舊式農(nóng)具、農(nóng)民自制農(nóng)具和新型農(nóng)機產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息。篩選出比較有代表性的機具產(chǎn)品進行數(shù)字樣機建模,如圖3(a)所示是我國北方農(nóng)村現(xiàn)存不多的小麥播種開溝農(nóng)具,這種農(nóng)具曾在我國小麥播種區(qū)域有著廣泛的應用,改革開放后逐漸淡出歷史舞臺。圖3(b)所示是目前北方農(nóng)村玉米播種區(qū)域廣泛使用的一種勺輪式玉米精量免耕播種施肥聯(lián)合作業(yè)機,適用于對包衣后的優(yōu)質(zhì)玉米種子進行精量播種。
(a)播種開溝舊式農(nóng)具 (b)玉米精量免耕播種機
圖3 調(diào)研產(chǎn)品數(shù)字樣機模型
3 數(shù)字樣機教學資源應用
3.1 農(nóng)業(yè)機械學省級精品課教學應用
農(nóng)業(yè)機械學是我校農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)必修的一門理論和實踐緊密結合的課程,2003年已經(jīng)建設成為省級精品課。我們建立的各種數(shù)字樣機教學資源在農(nóng)業(yè)機械學省級精品課建設過程中得到了很好的應用。在理論課和實驗課教學課件中采用的數(shù)字樣機模型包括耕整地機械、播種機械、中耕管理機械、收獲機械、植保機械等。各種模型素材在各個理論教學單元中以圖片、動畫等形式體現(xiàn),其中動畫素材與理論教學課件素材占總量的50%以上。尤其是對于結構認知課,學生通過逼真的數(shù)字樣機模型分解視圖和生動的三維動畫模擬演示,很快理解了在理論課程中所講的基礎知識。
3.2 “農(nóng)業(yè)機械化工程實驗實習教學網(wǎng)”應用
“農(nóng)業(yè)機械化工程實驗實習教學網(wǎng)”是河北省重點學科農(nóng)業(yè)機械化工程的重點建設內(nèi)容之一。該教學網(wǎng)于2009年5月開通試運行,其內(nèi)容以農(nóng)業(yè)機械化及其自動化本科專業(yè)課和業(yè)務素質(zhì)課的實驗和實習教學為主體內(nèi)容,以省級精品課農(nóng)業(yè)機械學的實驗和實習教學為核心,兼顧農(nóng)學、園藝、畜牧、植保等非機化專業(yè)的農(nóng)機化概論、草業(yè)機械化、植保機械等選修課程實驗教學。學生實名注冊為會員后可選擇相應內(nèi)容學習、下載資料、參與師生互動交流等,實現(xiàn)網(wǎng)絡教學。圖4所示是農(nóng)業(yè)機械化工程實驗實習教學網(wǎng)首頁,通過鏈接數(shù)字樣機教學資源,能夠讓學生在任何地方學習農(nóng)業(yè)機械基礎知識和了解學科發(fā)展動態(tài),起到事半功倍的效果。
圖4 數(shù)字樣機教學資源網(wǎng)絡教學應用
4 結束語
為適應農(nóng)業(yè)機械化工程學科向內(nèi)涵拓展,培養(yǎng)高質(zhì)量人才的時代要求,利用數(shù)字樣機開發(fā)技術建立了大量數(shù)字樣機模型作為農(nóng)業(yè)機械化工程學科的教學資源。通過將現(xiàn)有教學資源進行數(shù)字樣機建模、將科研產(chǎn)品數(shù)字樣機進行教學型轉化和將調(diào)研產(chǎn)品作為數(shù)字樣機資源補充的途徑,完成了一套比較完善的典型零部件、典型機構和典型樣機的數(shù)字化模型。并把這些模型應用到了農(nóng)業(yè)機械學等課程教學和“農(nóng)業(yè)機械化實驗實習教學網(wǎng)”建設中,開展多種形式的仿真教學和網(wǎng)絡教學,為加快農(nóng)業(yè)機械化工程教學由傳統(tǒng)模式向現(xiàn)代模式的轉變提供了實踐性參考。
參考文獻
[1] 馮曉靜,劉俊峰,楊欣.農(nóng)業(yè)機械學課程教學改革思路[J].中國農(nóng)機化,2004,3:67-68.
[2] 楊欣,馮曉靜,劉俊峰.農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)CAD教學研究[J].農(nóng)機化研究,2005,5:275-277.
[3] 馮曉靜,劉俊峰,錢東平,等.面向21世紀農(nóng)業(yè)機械化工程實踐教學的探討[J].中國農(nóng)機化,2007,5:87-88.
[4] 中國農(nóng)業(yè)工程學會.農(nóng)業(yè)工程學科發(fā)展報告(2010-2011)[M].北京:中國科學技術出版社,2011.
[5] 吳菌.數(shù)字樣機真的是老生常談嗎?[J].中國制造業(yè)信息化,2007,7:60-62.
[6] Yang Xin, Feng Xiaojing, Liu Junfeng.Virtual Assembly Associative Design and Finite Element Analysis for Digging Spade of Potato Harvester [C]. Proceedings of 2007 International Conference on Agricultural Engineering, 2007: 426-431
[7] Xin Yang, Junfeng Liu, Jin Tong. Virtual Assembling Associative Design for Digging Spade of Potato Harvester [C].International Agricultural Engineering Conference, Bangkok, Thailand, 2005.
一、將理論與實際應用有機地結合
隨著我國社會主義市場經(jīng)濟體制的完善和經(jīng)濟結構的戰(zhàn)略性調(diào)整,社會各方面都對高等教育人才培養(yǎng)的質(zhì)量提出了更新更高的要求。教育部在高等教育“質(zhì)量工程”中明確提出要加強實踐性教學改革與人才培養(yǎng)模式的改革創(chuàng)新,培養(yǎng)學生創(chuàng)新研究的科學精神。因此為社會培養(yǎng)出具有解決實際問題能力和創(chuàng)新能力的人才是我們高等學校永遠追求的目標。我們高等學校的主要任務就是培養(yǎng)適合社會各方面需要的人才。為了培養(yǎng)高質(zhì)量的實用型和創(chuàng)新型人才,在線性代數(shù)教材中就應該將線性代數(shù)理論與實際應用問題科學整合?,F(xiàn)在的線性代數(shù)教材,基本都是重理論,重定義,少與實際應用相聯(lián)系。一些抽象的理論,學生理解起來很困難,所以對學生學習積極性有很大的打擊。重組教學內(nèi)容,理順線性代數(shù)的基本概念和基本內(nèi)容,深入研討線性代數(shù)的思想,注重吸收以往教材的精華,但不拘泥以往教材的內(nèi)容和形式,淡化定理的推導,著重方法的訓練,充分體現(xiàn)線性代數(shù)與工程實際應用之間的聯(lián)系。
二、將數(shù)學建模思想與線性代數(shù)的教學內(nèi)容有機結合
數(shù)學是研究現(xiàn)實世界數(shù)量關系和空間形式的科學,在它產(chǎn)生和發(fā)展的歷史長河中,一直是和各種各樣的應用問題緊密相關的。隨科學技術的迅速發(fā)展和計算機的日益普及,人們對各種問題的要求越來越精確,使得數(shù)學的應用越來越廣泛和深入,數(shù)學科學的地位會發(fā)生巨大的變化。經(jīng)濟發(fā)展的全球化、計算機的迅猛發(fā)展,數(shù)學理論與方法的不斷擴充使得數(shù)學已經(jīng)成為當代高科技的一個重要組成部分和思想庫。在新時期下,編寫線性代數(shù)教材時,要充分思考數(shù)學建模與該課程教學的內(nèi)在關系,強調(diào)數(shù)學建模思想,充分體現(xiàn)其在課程教學中的引領作用,培養(yǎng)學生解決實際問題的意識和能力,提高教學質(zhì)量,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。
三、將專業(yè)特點與性代數(shù)的教學內(nèi)容有機地結合
根據(jù)不同專業(yè)的需要,增加相應的實際應用實例,從而使線性代數(shù)的學習能充分為專業(yè)服務。例如,對于管理類專業(yè)的線性代數(shù)課程,可在教學內(nèi)容中加入市場均衡價格模型、國民收入模型及投入產(chǎn)出模型。對于控制理論專業(yè)的線性代數(shù)課程,可在教學內(nèi)容中加入控制理論的一些模型。這樣不僅可以提高學生的興趣,也可以讓學生感受到線性代數(shù)課程的重要性。
四、將Matlab實驗與線性代數(shù)教學內(nèi)容有機地結合
在今天計算機廣泛使用的時代,線性代數(shù)課程應該注重與新的計算技術的結合。目前的線性代數(shù)課程學習,許多學生學完了本門課程,只是為了考試而學。其實,就連一部分教師,也說不清學習線性代數(shù)到底有什么用。因為現(xiàn)在的線性代數(shù)內(nèi)容,根本沒有與實際聯(lián)系起來。因為用手工計算線性代數(shù)中的問題,根本沒法把它推廣到應用中去。例如,靜力學中的核心是平衡方程,一個空間物體有6個平衡方程,就是n=6的線性方程組,兩個剛體相聯(lián),方程數(shù)n就加倍。電路課中穩(wěn)態(tài)電路核心是基爾霍夫方程,n個節(jié)點(或回路)就是n個方程,交流電路更是得數(shù)方程,構成n元得數(shù)方程組。后續(xù)課中要算的n都大于3,現(xiàn)代的科學計算問題n達到幾百、幾千,線性代數(shù)教的手工解法解決不了,不教計算機結果是統(tǒng)統(tǒng)不用矩陣,線性代數(shù)知識就只好不用,所以學習線性代數(shù)應該筆算機算都會。與Matlab相結合,線性代數(shù)能用于解直流電路與交流電路、解線性系統(tǒng)中常微分方程、解線性系統(tǒng)中信號流圖、求數(shù)字信號處理中的系統(tǒng)函數(shù)、解靜力學問題、解機械測量學問題、解文獻管理問題等。這就大大增強的線性代數(shù)的實用性。
五、將網(wǎng)絡化平臺資源與教材的建設相結合
信息時代的新教材改革始終強調(diào)信息技術在教學中的應用,促進信息技術與學科課程的融合,充分發(fā)揮信息技術的優(yōu)勢,為學生的學習和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學習工具。因此新時期下,線性代數(shù)教材也要在電子教材、多媒體課件、網(wǎng)絡視頻授課、網(wǎng)絡輔助教學系統(tǒng)、在線輔導答疑系統(tǒng)和在線考試系統(tǒng)等數(shù)字化資源建設方面給予足夠的重視,以適應信息時代的發(fā)展要求。
總之,在新的歷史時期,線性代數(shù)教材建設還有許多工作需要廣大的數(shù)學工作者投入時間和精力來加以研究和探索。此外我們必須清楚地認識到,隨著時間的推移,社會對線性代數(shù)的要求也會隨之變化,我們必須及早進行準備,滿足社會發(fā)展的需要。
參考文獻:
[1]陳建龍,周建華,韓瑞珠,等.線性代數(shù)[M].北京:科學出版社,2007.
[2]范廣慧,蘇在濱,衛(wèi)春燕.線性代數(shù)教學方法的改革與實踐[J].黑龍江科技信息,2009,(12):143.
[3]韓國濤,金燕.《線性代數(shù)》課程教學改革與實踐[J].遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院學報,2007,9(3):55-56.
[4]張秋娜.關于獨立學院線性代數(shù)課程改革的建議[J].數(shù)學學習與研究,2011,(11):47.
[5]劉慶兵,曾守楨.數(shù)學軟件引入線性代數(shù)教學初探[J].浙江萬里學院學報,2010,23(6):89-94.
[關鍵詞]人類文明;信息時代;數(shù)學理論;數(shù)學模型;數(shù)字化
一、數(shù)學是人類文明發(fā)展的重要力量
人類文明的歷史源遠流長,從遠古的農(nóng)耕時代到如今的信息時代,不斷的發(fā)展和進步,在這個長久的過程中,懂得運用科學的人們以他們智慧的頭腦和勤奮的雙手一次次推動著人類文明的前進,數(shù)學這門抽象的科學成為一種深層次的動力為人們研究和運用,無數(shù)次證明其不可替代的作用和地位。
縱觀歷史,整個人類文明的發(fā)展有著三次質(zhì)的飛躍,首先是以鋤頭為代表的農(nóng)耕文明,人類進人知識時代;其次是以大機器流水線作業(yè)為代表的工業(yè)文明,科技水平大大提升;再次為以計算機為代表的信息文明,人類的交流方式進入數(shù)字時代,在這三個層次中,數(shù)學都作為一種工具、一門技術、一種主要的文化力量體現(xiàn)其強大的推動力和核心的價值,它不僅在科學研究、推理、工程設計中起到重要的作用,還影響著哲學思想的內(nèi)容和研究方法,摧毀和構造了諸多宗教教義,為經(jīng)濟學和政治學提供依據(jù),塑造了眾多流派的繪畫、音樂、建筑和文學風格,創(chuàng)立了邏輯學等,數(shù)學漸漸滲透到社會科學的各個領域,成為人們思想和行動的指南,由于數(shù)學的發(fā)展和應用,使得社會的生產(chǎn)力和生產(chǎn)關系不斷地得到改善和提高,一次次促進著人類文明的飛躍。
二、數(shù)學在信息時代的重要作用
隨著科學的迅猛發(fā)展,我們已經(jīng)進入以計算機為代表的信息時代,數(shù)學科學再一次體現(xiàn)了其重要的作用和廣泛的應用,信息數(shù)字化和信息數(shù)字處理幾乎成為所有高科技項目共同的核心,從事先設計、制定方案,到試驗探索、不斷改進,到指揮控制,具體操作,處處倚重于數(shù)學技術;電子計算機也是數(shù)學與工程技術相結合的產(chǎn)物,它的出現(xiàn)成為人類文明史上最為深遠的科技成就之一;載人航天飛機和太空戰(zhàn)機的誕生與發(fā)展同樣建立在數(shù)學技術的基礎之上,開創(chuàng)了人類航空領域的新紀元,數(shù)學的作朋和應用體現(xiàn)在信息時代的方方面面,在此我們以現(xiàn)代軍事、經(jīng)濟、醫(yī)學、藝術為例進行解析。
在現(xiàn)代軍事領域,以信息技術為核心的新軍革,推動著戰(zhàn)爭形態(tài)正在從機械化向信息化轉變,由于數(shù)字化、信息化技術的全方位采用,控制、通信、計算機、情報、電子對抗等網(wǎng)絡系統(tǒng),已經(jīng)聯(lián)結成為一個有機整體,并能夠?qū)崿F(xiàn)各類信息資源的相互共享和作戰(zhàn)信息的實時交換,使作戰(zhàn)效能得到了巨大的提高,這個整體中,各環(huán)節(jié)無一不以數(shù)學理論為基礎,滲透著數(shù)學技術和應用以戰(zhàn)場指揮為例,信息化戰(zhàn)爭要求指揮員必須宴施精準的指揮,而數(shù)學能為精準指揮提供簡明精確的語言,數(shù)量化計算手段,邏輯推理工具等,很大程度上實現(xiàn)了高效的作戰(zhàn)指揮,隨著現(xiàn)代數(shù)學的發(fā)展,如混沌理論、模糊理論、突變理論,也已作為軍事科學工具濕示出強大的威力和作用。
在現(xiàn)代經(jīng)濟領域,信息社會快速發(fā)展,數(shù)學與經(jīng)濟的結合日益密切,許多的經(jīng)濟問題需要運用數(shù)學的知識解決,經(jīng)濟的發(fā)展也不斷推動著數(shù)學的新發(fā)展,曾經(jīng)的博弈論的提出不僅成為數(shù)學界的飛躍,同時也改變了經(jīng)濟學乃至整個社會的面貌,而瞎弈論大師、著名數(shù)學教授約翰?納什也因?qū)Ψ呛献鞑┺木夥治鲆约皩Σ┺恼摰呢暙I,榮獲諾貝爾經(jīng)濟學獎,當前,在我國的經(jīng)濟發(fā)展中,數(shù)學突出應用于經(jīng)濟預測管理與決策優(yōu)化、信息處理和質(zhì)量控制、設計與制造和大型工程、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟等領域,為經(jīng)濟及社會的發(fā)展作出了極大的貢獻。
在現(xiàn)代醫(yī)學領域,數(shù)學已經(jīng)在生命科學和醫(yī)學研究中發(fā)揮著積極的作用,近些年,甲型H1N1流感、SARS等傳染病為整個世界帶來不安和恐慌,各國的生物學家和醫(yī)學家在不斷研究的同時,數(shù)學家們也通過數(shù)學方法的運用作出了重要貢獻,數(shù)學模型的建立,成功地預測了各傳染病的有關情況,包括感染人數(shù),感染高峰的時段和大體結束時間等,成為數(shù)學在醫(yī)學研究中的成功應用典范,現(xiàn)代的醫(yī)學正向數(shù)學化不斷發(fā)展,隨著計算機應用的加入,它將朝向醫(yī)學、數(shù)學、計算機三位一體的方向快速邁進。
在現(xiàn)代藝術領域,數(shù)學與音樂、繪畫等也存在著相互滲透、互相促進的關系,在音樂方面,數(shù)學的抽象美,音樂的藝術美,經(jīng)受了歲月的考驗,進行了相互的滲透,如今的數(shù)學分析和電腦顯示技術使得眼睛可以辨別音律,這是前人難以想象的,未來的奧秘還有待數(shù)學家和音樂學家的共同合作和努力,在繪畫方面。數(shù)學美術學成為信息時代數(shù)學和美術學結合的產(chǎn)物,通過計算機技術由一些數(shù)學公式產(chǎn)生數(shù)學美術作品將漸漸發(fā)展成為繪畫的新領域。
L-fuzzy子半群的L-fuzzy雙(內(nèi))理想
一類超線性收斂的投影非擬牛頓算法
L-Fuzzy子域上的L-Fuzzy代數(shù)
卡爾達諾《大術》的思想來源及影響
Ermakov系統(tǒng)和摩擦阻力
有限長單位沖激響應FIR數(shù)字濾波器線性相位分析和結構圖
Tb3Fe29-xCrx的穆斯堡爾譜研究及其中Cr的優(yōu)先占位問題的討論
對核心期刊《物理學報》論文作者的分析
太陽熱水器保溫性能指標探析
氯乙酸異丙酯合成研究
2,4-二氯甲苯液相氧氣氧化制2,4-二氯苯甲酸
松葉蕨科植物孢子形態(tài)的研究
轉基因植物中外源基因的有效表達及其安全性評價
苔蘚植物分子系統(tǒng)學研究進展
生物芯片淺談
西部沙漠化與沙塵風暴問題的探討
關于觀光農(nóng)業(yè)發(fā)展的若干問題之探討
基于GIS的土地利用動態(tài)變化與預測——以井陘縣威州鎮(zhèn)為例
保護古都風貌與城市現(xiàn)代化
關于深化教育教學改革,提高教學質(zhì)量的若干思考
開設《藥物化學導論》課程的實踐與體會
普通化學原理緒論課的一點教學體會
對基礎實驗教學改革的思考
代溝現(xiàn)象及其對策探討
加強有機化學實驗教學,培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力
效率是生命——如何提高大型精密儀器利用率
研究生課程《理論有機化學》教學改革初探
代溝現(xiàn)象對高校課堂教學影響的訪談研究
非高分子專業(yè)《高分子化學》教學改革初探
通過微波化學實驗探索創(chuàng)新性教育
《分析化學》試卷分析及思考
淺談固定資產(chǎn)的管理
論高校學生管理工作中的代溝困擾
易制毒化學品管理探討
提高創(chuàng)新意識加強對本科生科研立項的指導
教師應該成為創(chuàng)新的實踐者
對中級無機化學雙語教學模式采用的幾點思考
學分制下的高校教務管理工作的改進措施
加強高校產(chǎn)學研合作,促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展
美國理科教師科學本質(zhì)觀研究述評
微波提取流動注射分光光度法測定紡織品中的甲醛
超高效液相色譜法測定不同提取工藝樣品中鉤藤堿含量
藥用亞甲藍生產(chǎn)工藝的研究
原生質(zhì)體制備過程中各因素對酵母活力影響的研究
沙苑子中沙苑子苷A超聲波提取工藝及含量測定
加拿大安大略省南部農(nóng)業(yè)地域的變化——農(nóng)場案例調(diào)查
經(jīng)濟地理位置的定量分析方法應用——以武漢經(jīng)濟圈為例
北方農(nóng)牧交錯帶景觀格局分形特征分析——以河北省壩上沽源縣為例
工業(yè)發(fā)展對SO_2排放的影響分析
關鍵詞:計算機技術;數(shù)字化設計;CAD;設計;應用
Abstract: design technology is a variety of ways and means that we in the design process to solve the specific design issues. Traditional design using the static, experience, passive, manual methods, the design efficiency and accuracy has been unable to meet the higher requirements of social development. Computer technology in the design of large-scale application is the integrated technology on the based of the traditional design technique interdisciplinary and multiple disciplines development. Along with the computer technology development, scientific, dynamic, active, modern design technology development and application, the design efficiency and accuracy are greatly improved.
Key words: computer technology; digital design; CAD; design; application
一、設計技術概述
設計技術是我們在設計過程中解決具體設計問題的各種方法和手段。傳統(tǒng)設計我們采用的是靜態(tài)、經(jīng)驗、被動、手工式的方法,其設計的效率和準確性已無法滿足社會發(fā)展的更高要求。隨著計算機技術的大發(fā)展,動態(tài)、科學、主動、現(xiàn)代化的設計技術不斷發(fā)展和應用,使得設計的效率和精確性得到了最大程度的提高。計算機技術在設計中的大規(guī)模應用是在傳統(tǒng)設計技術的基礎上多專業(yè)和多學科交叉發(fā)展的綜合性技術?,F(xiàn)代設計技術由基礎技術、主體技術、支撐技術和應用技術4個不同層次的技術所組成?;A技術主要指傳統(tǒng)設計理論與方法。計算機輔助設計技術CAD是現(xiàn)代設計技術的主體技術。支撐技術則主要是可信式設計技術、試驗設計技術和現(xiàn)代設計方法學。應用技術則是各產(chǎn)品領域的知識和技術。
二、數(shù)字化設計與數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)
數(shù)字化設計是指將計算機技術應用于產(chǎn)品設計領域。數(shù)字化設計是基于產(chǎn)品描述的數(shù)字化平臺,建立基于計算機的數(shù)字化產(chǎn)品模型,并在產(chǎn)品開發(fā)全程采用,達到減少或避免使用實物模型的一種產(chǎn)品開發(fā)技術。 產(chǎn)品設計過程本質(zhì)上是一個對信息進行采集、傳遞、加工處理的過程,其中包含了兩種重要的活動:設計活動和仿真活動。因此產(chǎn)品設計也可以看作是一個設計活動和仿真活動彼此交織相互作用的過程。設計活動推動信息流程向前演進,而仿真則是驗證設計結果的重要手段。2.1數(shù)字化設計的特點
1)實現(xiàn)并行設計一項設計工作可由多個設計隊伍在不同的地域分頭并行設計、共同裝配,形成一個可完成強度、可制造性、成本和功能測試的完整的數(shù)字化模型。
2)設計過程中減少或避免實物模型的制造傳統(tǒng)設計在產(chǎn)品定型生產(chǎn)前需經(jīng)過“樣機生產(chǎn)―樣機測試―修改設計”的過程,且需反復多次,這不僅耗費物力、財力,還使得產(chǎn)品上市周期延長。數(shù)字化設計則在制造實物模型之前,先進行計算機仿真分析與測試,排除[1]某些設計不合理性。2.2數(shù)字化設計技術及應用
(1)參數(shù)化、變量化、模塊化設計
參數(shù)化、變量化技術也是配置設計和按定單設計的基礎。產(chǎn)品設計大多數(shù)是從已有產(chǎn)品進化而來的,據(jù)統(tǒng)計,典型定單產(chǎn)品中的標準件、外購件或變型件占90%,全新零件只占10%左右 利用參數(shù)化、變量化、模塊化建模技術,可方便地修改設計,提高設計的效率,保證設計的質(zhì)量和可靠性。CAD中的尺寸驅(qū)動法是利用參數(shù)化、變量化技術修改設計的有力工具利用廣義相似理論,通過對功能單元、結構單元的重組可以獲得不同結構形式的系列化產(chǎn)品(2)反求工程和快速原型技術復雜產(chǎn)品的模仿創(chuàng)新是一條減少風險投入,加快產(chǎn)品創(chuàng)新的有效途徑。反求工程是利用某些測量方法(如三坐標測量、CT、核磁共振、自動斷層掃描法等),在實測數(shù)據(jù)的基礎上,重構產(chǎn)品三維數(shù)據(jù)模型的方法。快速原型技術是20世紀末期制造領域的重大突破,它直接利用CAD的離散數(shù)據(jù),簡單、快速、準確地將人的思想轉化成功能原型或零件,淡化了設計與制造的界線。數(shù)字化的核心是離散化,快速原型技術通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)的分層和離散,將材料按需要添加到零件上,通過對材料配比的變化及燒結路徑的變化,可有效地控制零件的性能和變形。反求工程和快速原型技術的巧妙結合為加快產(chǎn)品開發(fā)過程和在實物原型的基礎上,深入探討和選擇設計方案奠定了基礎。
(3)虛擬產(chǎn)品開發(fā)方法
虛擬產(chǎn)品即存儲在計算機內(nèi)部的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型,亦稱數(shù)字化原型或數(shù)字化樣機(Digital Mock-up)。虛擬產(chǎn)品開發(fā)不是簡單的數(shù)字化建模和仿真,它更強調(diào)虛擬技術的應用,通過虛擬現(xiàn)實的交互性,沉浸性和想象性達到虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境的高速逼真化,并可對虛擬原型直接進行操作,產(chǎn)生身臨其境的感覺。數(shù)字化樣機是描述產(chǎn)品功能和行為特性的產(chǎn)品數(shù)字化模型,它支持產(chǎn)品的多學科優(yōu)化設計及產(chǎn)品運動學、動力學和使用性能仿真,通過對模型的評估、測試和優(yōu)化,可以預先了解相應物理樣機的特性。隨著虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展,在數(shù)字化樣機的基礎上提出了虛擬樣機的概念,它更強調(diào)仿真技術和VR技術的應用,通過VR環(huán)境中人對虛擬原型的操作,可有效地發(fā)揮人的創(chuàng)造性,提高了概念設計和總體設計中的分析、決策能力。虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(Virtual Product Development)是在信息技術、網(wǎng)絡技術、仿真技術和虛擬現(xiàn)實技術基礎上出現(xiàn)的最新數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)技術。虛擬產(chǎn)品開發(fā)是實際產(chǎn)品開發(fā)、制造、使用、維護在計算機上的本質(zhì)表現(xiàn),虛擬產(chǎn)品開發(fā)要求全面的產(chǎn)品數(shù)據(jù)描述和各種可視化的仿真工具及人機交互操作工具。數(shù)字化樣機和虛擬樣機技術不僅可以減少和替代部分實物實驗,降低產(chǎn)品開發(fā)費用和縮短產(chǎn)品的研制周期,而且也是提高產(chǎn)品創(chuàng)新能力的有利工具。虛擬產(chǎn)品演示可以在一般計算機環(huán)境下進行,也可以在虛擬實境環(huán)境下進行,它不僅可顯示產(chǎn)品的外觀、內(nèi)部結構以及工作原理,還可改變金屬表面涂裝的顏色和光澤,以及皮革的紋理等。虛擬產(chǎn)品既可用于設計交流,還可作為設計者與銷售人員、銷售人員與客戶之間的交流。
三、CAD技術及應用
CAD技術的主要功能:零件造型、產(chǎn)品裝配、產(chǎn)品渲染、動態(tài)顯示、運動仿真;工程分析如有限元分析、優(yōu)化設計、可靠性設計;繪制工程圖樣、編制物料清單等。
任何設計都表現(xiàn)為一種過程,每個過程都由一系列設計活動組成。這些活動既有串行的設計活動,也有并行的設計活動。目前,設計中的大多數(shù)活動都可以用CAD技術來實現(xiàn),但也有一些活動尚難用CAD技術來實現(xiàn),如設計的需求分析、設計的可行性研究等。將設計過程中能用CAD技術實現(xiàn)的活動集合在一起就構成了CAD過程。CAD的真髓不是繪圖,而是建模和仿真[2]。數(shù)字原型(DMU)就是在三維實體模型的基礎上,將零件組裝成數(shù)字化的虛擬產(chǎn)品。數(shù)字原型可用于檢驗零部件之間的裝配關系[3],以防止相互干涉,從而可進行運動仿真。數(shù)字原型可用于透視復雜產(chǎn)品的內(nèi)部結構,從而可進行裝配、維修等人機工程的研究。它還可用于產(chǎn)品的外觀藝術渲染,制作廣告。在三維實體模型的基礎上,將零件組裝成數(shù)字化的虛擬產(chǎn)品。
計算機輔助工程是借助計算機強大的計算和圖像處理能力解決工程技術中的各種問題,包括有限元分析、優(yōu)化技術等。有限元分析FEA(Finite Element Analysis)是采用有限元法來近似求解數(shù)學物理問題的過程[4]。有限元法的基本思想是將問題的求解區(qū)域劃分離散為一組有限個單元,單元之間按一定方式僅靠節(jié)點相互連接在一起的組合體。單元內(nèi)部點的待求物理量可由單元節(jié)點物理量通過選定的函數(shù)關系插值求得。將各個單元方程“裝配”在一起而形成總體代數(shù)方程組,加入邊界條件后即可對方程組求解。節(jié)點是空間中的坐標位置,具有一定自由度和存在相互物理作用。單元則是一組節(jié)點自由度間相互作用的數(shù)值、矩陣描述(稱為剛度或系數(shù)矩陣)。單元有線、面或?qū)嶓w以及二維或三維的單元等種類。信息通過單元之間的公共節(jié)點傳遞的。有限元模型是真實系統(tǒng)理想化的數(shù)學抽象。
集成化、網(wǎng)絡化和智能化是現(xiàn)代CAD技術所追求的功能目標。集成化要能支持信息集成、過程集成與企業(yè)集成,它涉及的技術如:數(shù)字化建模、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、過程協(xié)調(diào)與管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換、CAX工具、DFX工具等[5];網(wǎng)絡化要能支持動態(tài)聯(lián)盟中協(xié)同設計所需的環(huán)境與設計技術;智能化是指在實現(xiàn)集成化與網(wǎng)絡化時所采用的智能技術,如人工智能、專家系統(tǒng)技術等?,F(xiàn)代CAD技術的最終目的是要盡可能采用自動化設計技術使所設計的產(chǎn)品達到質(zhì)量高、成本低、周期短,以便在先進制造模式下贏得市場競爭。隨著現(xiàn)代CAD技術的發(fā)展,設計過程中越來越多的活動都能用CAD工具加以實現(xiàn),因此 CAD技術的覆蓋面將越來越寬,以至整個設計過程就是 CAD過程。
參考文獻
[1]閻楚良,楊方飛.農(nóng)業(yè)機械數(shù)字化設計技術研究與展望[C].//中國農(nóng)業(yè)機械學會2006年學術年會論文集.2006:797-801.
[2]倪桂功.CAD/CAM技術在球頭立銑刀設計制造中的應用[D].天津理工大學,2006.
[3]張春森,波.基于CAD技術實現(xiàn)工業(yè)零部件圖像直線特征提取[J].光學精密工程,2011,19(9):2214-2221.DOI:10.3788/OPE.20111909.2214.
關鍵詞:數(shù)字電子 開發(fā)板制作 教學改革 實訓模塊化
中圖分類號:TN79-4 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)06(a)-0143-02
《數(shù)字電子技術》教學包括基礎理論知識教學和技能實踐教學兩部分,是電類及相關專業(yè)必修課。數(shù)電課程中理論及實踐與模電比較有較大差別,很多學生對課堂內(nèi)容理解上有困難,教學效率不高。為了培養(yǎng)學生實踐設計能力和提高教學效率,采用仿真軟件與自制開發(fā)板相結合設計實踐項目。實踐證明,使用自制開發(fā)板及課程體系的模塊化教學使理論知識更為感性,提高課堂效率,加強了理論的理解,鞏固了技能。
1 課程特點與作用
對概念的理解和集成器件的應用是數(shù)字電子技術教學的兩個側重點。教學過程中引導學生運用已學知識自主獨立創(chuàng)新設計電路,結合硬件更新,強化理論知識的理解和應用,奠定單片機及專業(yè)技能基礎。當前數(shù)電教學存在教育思路與硬件技術發(fā)展速度不一致的現(xiàn)象,導致了學生的創(chuàng)新設計能力和應用能力不足,數(shù)字電子技術課程改革迫在眉睫。
2 內(nèi)容結構調(diào)整及措施
2.1 課程內(nèi)容結構調(diào)整
改變以往常規(guī)設計思路,采用模塊法整合課程知識結構,合理設計每個模塊綜合實踐項目。整合后課程模塊體系如下。
首先,為基本理論模塊體系,其內(nèi)容為:邏輯基礎、三大邏輯門、組合、時序電路等方面。該體系主要是加強電路分析以及邏輯思維方面能力訓練。
其次,應用性模塊體系,其內(nèi)容為:常規(guī)集成器件應用、數(shù)字綜合電路的設計與調(diào)試等。該體系主要是加強運用數(shù)字電路知識按要求設計電路方面能力訓練。
再次,大規(guī)模集成電路應用體系,其內(nèi)容為:VHDL語言、DSP和FPGA技術應用的基本理論、方法以及仿真軟件的應用,該體系主要培養(yǎng)電路設計理念,為掌握運用不斷出現(xiàn)的硬件新技術、新產(chǎn)品奠定基礎。
2.2 授課課時及方式調(diào)整
該課程的教學大綱在修訂上應該體現(xiàn)出現(xiàn)代數(shù)字電路的先進性,與此同時教學模式必須同步,做出相應的調(diào)整以便更好的優(yōu)化課程的內(nèi)容。在課時安排方面應合理分配三模塊體系課時比例,前一個體系為后一體系基礎,環(huán)環(huán)相扣。其次數(shù)字語言、DSP、FPGA技術在數(shù)字電路課程教學中可以介紹其簡單使用方法,但為更好運用應另設為一門新課,其次要合理設計每個體系綜合模塊項目,使之內(nèi)容上涵蓋體系內(nèi)相關知識,效果上可以用仿真軟件實現(xiàn)其結果,實操上可以用自制開發(fā)板調(diào)試。真正做到軟、硬同時進行真正做到知其然還自其所以然。
3 新授課方法及教學模式
3.1 課堂中自制開發(fā)板應用
當前各學校實驗室使用數(shù)字電路實驗設備為箱體式,不光體積大占用空間,更為遺憾的是可操作性小、設計性項目少,未為該課程學習帶來實際效果,學生對知識的認識往往是一知半解。為此,結合課程教學特點以及實驗的便利,作者開發(fā)了“數(shù)字電子設計開發(fā)板”(見圖1),該板設計合理,制作簡單、便攜實用,巧妙的把模擬電路、數(shù)字電路、單片機融合一體,既簡便實用,為后續(xù)單片機的學習奠定基礎,開發(fā)板采用電池或者交流電供電,需提供的信號、頻率測試等電路來源于模電中的基礎實驗。同時該板中配有簡單的51系列單片機基本模塊,可進行相關仿真使用。在教學中,一些基本電路,可直接在教室邊教學邊實踐,合理的應用好該開發(fā)板,就能真正的做到“教、學、做”一體化。
3.2 綜合設計項目在課堂多媒體教學中仿真
基于數(shù)字電子技術的發(fā)展迅猛、大規(guī)模集成電路不斷涌現(xiàn)。為更好的運用各類硬件,在學習過程中應充分使用仿真軟件模擬運行結果,不斷在電腦中修改其外界屬性,觀其結果變化。從而更深刻的掌握器件使用。
圖2為在PROTUES仿真軟件下,通過改變R2參數(shù),從而改變555輸出頻率,觀其CD4017輸出的帶來的變化。兩者結合起來很形象直觀的讓學生掌握555及4017的特性及使用方法。
3.3 數(shù)電課程中引入單片機入門學習
數(shù)字電路是為后續(xù)綜合電路設計奠定基礎,而目在綜合應用電路大都采用單片機來實現(xiàn),基于此單片機重要性可想而知。單片機可以實現(xiàn)大都數(shù)字電路同樣的結果,而電路結構卻極為簡單。因此,在數(shù)電的教學與實踐中逐步引入單片機基本概念,同一個效果采用不同的電路,讓學生更深刻理解大規(guī)模集成電路的應用,圖3為采用單片機來實現(xiàn)流水燈效果。該電路與采用十進制計數(shù)器CD4017構造流水效果一致,甚至可以設計更復雜效果,但電路卻比后者簡單。
4 結語
作者開發(fā)設計的“數(shù)字電路開發(fā)板”獲國家授權發(fā)明專利,作者在教學實踐中通過幾期的教學改革,實踐證明,取得了良好的效果,為數(shù)字電路教學改革做出以下幾個方面成就:(1)為“教學一體化課堂”摸索了一條有效途徑,令課堂教學更形象生動、內(nèi)容豐富;(2)緩解了實驗室緊張的局面,節(jié)約成本同時增加了學生動手綜合設計機會,提高了實訓效果;(3)為課外學習提供了良好的平臺支持,豐富了學生課外課程設計生活,提高了學習效率;(4)為基礎課程與專業(yè)課程前后建立有機聯(lián)系,激發(fā)了學習單片機技術的熱情。該課程的改革有利于綜合技能的提高,同時“數(shù)字電路開發(fā)板”具有較好的價值和推廣前景。
參考文獻
[1] 錢燕,胡容華,劉國平.機電控制器類課程虛擬實驗系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].實驗技術與管理,2011,28(8):53-56.
[2] 孫寶文.高職汽車專業(yè)工學結合人才培養(yǎng)模式的實踐[J].職業(yè)技術教育,2008(23):30-31.
[3] 馮建東,孫清,敖永華.高等學校實驗教學改革的主要途徑[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學學報,2006(7):76-78.
[4] 張娟,周荔.開展個性化實驗教學的探索[J].陜西師范大學學報,2011,3(109):45-46.
[5] 陶為華.改革實驗教學方法提高實驗教學質(zhì)量[J].內(nèi)蒙古石油化工,2003(29):51-52.
[6] 王彩君,楊睿,葛茂茂.數(shù)字電路實驗教學與綜合素質(zhì)能力的培養(yǎng)[J].實驗科學與技術,云南大學,2006,10(5):14-17.
關鍵字:數(shù)字媒體設計;教學;應用與實現(xiàn)
中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)52-0265-02
隨著科學技術日新月異的發(fā)展和廣泛地被應用,多媒體設計在學校教學中的作用是越來越不可替代,同時也為我國教學質(zhì)量的提高提供了技術支持。
一、數(shù)字媒體設計的含義
1.分類。所有能夠被計算機進行處理和通過網(wǎng)絡傳輸?shù)囊恍?shù)字化的信息,均被定義為數(shù)字化信息。數(shù)字媒體設計,這個課程的內(nèi)容將傳播、設計、藝術、信息技術等一些學科集為一體,因此,由于學科的不同,學者就會被劃分成不同的學科分類里。目前為止,就只有兩類。一類是藝術設計范疇,采用一些不同的媒體手段對藝術形式進行表現(xiàn)。在過去,造型、繪畫、攝影等一系列的傳統(tǒng)工具載體被作為設計手段進行使用,而現(xiàn)在是在其中加入了計算機的應用。以不改變理論體系和表達藝術理念的總體框架為目的,將新的載體和新的工具換成數(shù)字媒體。另外一類就是從傳統(tǒng)的信息技術里分離出來的,將表達手段作為傳授和學習的對象,而不是經(jīng)過數(shù)字媒體所表達出來的內(nèi)容。因此,這一學派認為,一些從傳統(tǒng)的藝術教育出來的學生,很難符合用人單位的要求,缺乏與現(xiàn)代數(shù)字媒體掛鉤的理論技術。相反,雖然第二類的學生具備數(shù)字媒體的操作與理論知識,但是對數(shù)字媒體要表達的內(nèi)容不能夠很好的理解,與藝術類的相比,缺少對新媒體的理解和技術應用的實際操作。因此,就要求信息類的學生以原有的知識為基礎,并且在此基礎上要對數(shù)字媒體的內(nèi)容進行理解與實際操作,將數(shù)字媒體所表現(xiàn)的內(nèi)容植入信息技術當中。以理解信息技術總的結構為基礎,去拓展并且應用到有關的數(shù)字媒體當中去,還要認為數(shù)字媒體設計是對該方向的研究與應用有幫助的。相對于培養(yǎng)應用型人才的學習來說,這種方法是確實有效的。
2.數(shù)字媒體設計的內(nèi)涵。隨著科技的發(fā)展,數(shù)字電視、移動通信、3G等新型科技成為信息行業(yè)的最有價值應用領域。數(shù)字媒體技術所涵蓋的數(shù)字媒體的存儲、管理、檢索、編碼等以及交互和播放等各種環(huán)節(jié)的一系列技術方面的問題,都是要建立一個開放的存儲空間,然后利用安全的管理策略,將數(shù)字媒體傳送的內(nèi)容進行整合,從而達到信息的及時,能夠為用戶提供一個方便且能與很多系統(tǒng)應用的接口,例如檢索結果匹配、存儲設備調(diào)度、內(nèi)容索引管理等一系列的重要功能。
二、數(shù)字媒體設計教學的核心內(nèi)容
所謂數(shù)字媒體設計教學的核心內(nèi)容,就是將課程所關注的一些知識領域與數(shù)字媒體技術進行合體,之后能夠為用戶帶來獨特的體驗,并且能夠借此了解這個體驗的數(shù)字媒體設計流程。除此之外,它還是一種關注給用戶所帶來的體驗的技術手段。數(shù)字媒體設計這門課程具有綜合性,因此,幫助用戶去實現(xiàn)自身的體驗技術不一定要作為數(shù)字媒體設計課程的核心內(nèi)容,而此篇文章是側重于把學習和掌握用戶體驗的過程作為課程的核心。
作為學習數(shù)字媒體設計的學生,應當具備創(chuàng)造性、獨立思考的能力、團隊合作能力以及對信息檢索的能力,這些能力都是基本素養(yǎng)。雖然幫助用戶完成體驗數(shù)字媒體的設計是這門課程的核心,但因為設計自身對經(jīng)驗性的過程和批判、技術選擇的要求,就必須要求在實現(xiàn)設計的工具選擇上留有相對的自由度,這就要求學生具備一雙慧眼,能夠?qū)ぞ哌M行辨別,選出更能幫助自己完成設計的工具。此外,還要說明一點,學生不能將單純的學習一種技術作為核心任務,而是要以進一步了解為何這項技術會適合實現(xiàn)體驗者所需要表達的作為目的。通過將學生分成無數(shù)個小組,小組的每個成員都要協(xié)同創(chuàng)作。依照老師出的命題,結合用戶自身的需求,從對用戶的調(diào)查一直到制作,都要選擇現(xiàn)有的一些技術設備、理念以及表現(xiàn)手法等,進行數(shù)字媒體設計的教學。這種教學模式注重小組之間的相互協(xié)同,對于創(chuàng)作流程也有更深的體驗,因此,可以收到一個學以致用的效果。對于課程主題的選擇要慎重,盡量選擇一些學生能夠普遍理解的主題,并將這個主題作為設計對象,整個課程要圍繞這個設計對象展開,并且要一步一步解釋課程對象的設計流程。這樣一來,設計對象的選擇范圍就比較廣,可以是較為單一的圖片、媒體文字,也可以是廣告、小說等。學生在設計時,要以設計者的身份對設計對象在數(shù)字媒體中的價值進行重新考慮,還要考慮傳播的科技手段。老師在學生考慮的過程中,要對學生選擇設計工具進行相應的引導與啟發(fā),使學生能夠創(chuàng)作出優(yōu)秀的作品。在引導的過程中,要讓學生通過老師對工具應用的介紹,了解數(shù)字媒體技術是怎樣被運用到生產(chǎn)和設計中的。2010年6月份,上海建橋?qū)W院以小說――《海鷗喬納森》為設計對象,采用上述模式,要求每小組依據(jù)自己所找的用戶群,制定符合自己的設計方案,選擇合適方案的制作工具。在此過程中,要讓學生毫無保留地展示自己的創(chuàng)造力以及想象力。采用課堂演講模式,讓每個小組闡述在其創(chuàng)作設計過程中的設計流程以及思路,透過老師與學生的一些互動,了解每個小組的設計進程。只有這樣的一種課程體驗,才能讓學生在設計流程方面有積累豐富經(jīng)驗的機會。數(shù)字媒體設計課程在具體的教學實踐上的落實,就是模擬項目、模擬課題、模擬場景,然后進行設計手段多層次的采取,對設計成功進行演練,通過實例模擬,達到教學目標。
三、數(shù)字媒體設計的應用與實現(xiàn)
課堂教學的確立是從夸美紐斯開始,至今已有三百多年。隨著數(shù)字媒體設計的快速發(fā)展,就我國而言,現(xiàn)在仍然是使用黑板與粉筆相結合的傳統(tǒng)方法,這與當今的優(yōu)化教學是不相符的。放眼全世界,就比較發(fā)達的國家和發(fā)達國家,日本、德國、美國等都已采用現(xiàn)代化教學模式,經(jīng)實踐證明,比起傳統(tǒng)模式要有效得多。所以,我國要順應潮流,結合實際,克服當前教學的落后狀況,逐漸讓數(shù)字媒體設計教學替代黑板加粉筆教學,實現(xiàn)現(xiàn)代化教學。數(shù)字媒體設計教學的應用與實現(xiàn)就是將幻燈片、投影儀、計算機等科技設備運用到教學中,對學生進行知識的傳授以及能力的培養(yǎng)。數(shù)字媒體設計教學的好處有以下四個方面:對物力、人力等方面的管理相對來說比較經(jīng)濟;老師可以將自己更多的經(jīng)歷放在研究教材和對錄音、錄像質(zhì)量的提高上,徹底從課堂教學中走出來;可以對教師進行篩選,在規(guī)定的范圍內(nèi),選出授課最佳的老師,對其的教課過程進行錄像,這樣一來,可以提高教學水平,方便老師之間的相互學習;充分調(diào)動學生在學習上的主動性與積極性,完全照顧到每個學生的特點,挖掘?qū)W生的潛力,可以將因材施教與探索教學相結合。有些人會認為:一旦使用了現(xiàn)代化教學,每個老師都各自設計自己的計劃,單獨教學久而久之,課堂教學就會不復存在。其實不然,數(shù)字媒體設計教學將受教育的對象進行擴大,課堂的優(yōu)越性得以提高,老師在課堂上的主導作用更加充分的發(fā)揮,教學內(nèi)容所涵蓋的范圍更廣。因此,數(shù)字媒體設計教學是課堂教學的一種演變,它能夠?qū)⒄n堂教學繼續(xù)延續(xù),并加以補充,使其更好的發(fā)展。
數(shù)字媒體設計教學的運用,對于設計的要求頗高,因此,數(shù)字媒體設計教學可以充分激發(fā)想象力與創(chuàng)造力。一個學富五車的教師,如果缺乏創(chuàng)造意識,那么他教出來的學生肯定也會和他一樣,知識擁有多,但卻不可能有任何發(fā)明與創(chuàng)新。因此,應當要加強對學生創(chuàng)造意識的培養(yǎng),數(shù)字媒體設計教學中就有很多創(chuàng)新的機會。在一般的教學中,老師可以運用多媒體所創(chuàng)設的各種情境引導學生,激發(fā)他們自身的想象力與創(chuàng)造力。對于一些作品的創(chuàng)造,例如,在音樂教學中,老師可以通過數(shù)字媒體設計教學,對學生進行有關音樂方面的想象力與創(chuàng)造力的激發(fā),幫助學生深入地體驗音樂意境,提高音樂方面的審美能力,從而能夠促進學生的個性發(fā)展,激發(fā)創(chuàng)造性思維。興趣是學生對知識探求的動力,運用數(shù)字媒體設計,可以有效地激發(fā)學生的學習興趣。大部分的學生都是屬于對新鮮事物充滿好奇、好動、活潑一類的,相比靜態(tài)的東西而言,更愿意接受動態(tài)的。采用數(shù)字媒體設計教學,設計一些趣味性強、新穎的動畫教學,化靜為動,更容易吸引學生,引起學生的興趣,提高學習的主動性。當然,老師在情境教學的內(nèi)容選擇上,要根據(jù)課本確定范圍,這些畫面可以是直接也可以是間接,在播放完畢后,讓學生發(fā)表自己的看法,這樣就能正確地引導學生,并且,也能幫助老師對學生進行了解。除此之外,數(shù)字媒體設計教學的自由性以及交互性,可以讓教師自由地控制課程進度,照顧到每個學生的情況,將抽象變化為具體,進行具有娛樂性質(zhì)的分層測驗,幫助每名學生更好地掌握知識、鞏固知識,達到教學的預設目標。
隨著科技與時代的發(fā)展、進步,數(shù)字媒體設計教學日益廣泛,也被人們所認同。此教學模式將傳統(tǒng)模式取代,更有助于對學生智力、興趣等方面的開發(fā),對于老師而言,更是能夠改進授課方式、吸取優(yōu)秀授課模式的一種最佳途徑,促進教師的授課水平的提高,為老師授課模式帶來革新,為學生學習知識開辟新的途徑,因此,我們應大力發(fā)展數(shù)字媒體設計教學。
參考文獻:
[1]曾棟,張公明.從數(shù)字藝術內(nèi)涵談工業(yè)設計專業(yè)數(shù)字媒體教育[J].藝術探索,2008,(1):156-158.