CQ9电子平台 CQ9传奇Protel99 se是一款电路设计软件,其强大的功能性使其广泛的应用在电路设计领域。在学习这款软件的过程中对于初学者往往会遇到很多的问题,包括理论、操作、设计等方面。可想而知,在教学中学生也会出现相同的问题,因此在教学过程中应当从软件的实用角度出发,将软件看成是一个辅助我们学习和实现设计思路的工具,这样才能让学生更好的学习该软件。要将Protel99 se的全部功能教授给学生就应当首先帮助学生树立明确的学习观念:
Protel99se作为一个电路设计软其功能当然是无可厚非的,但是强大的系统功能却往往束缚了学生的主观能动性。这是因为,在学习的过程中,软件的功能往往可以保证设计的“准确”性,这往往造成了学生在学习中出现套用模式,为了设计而设计的情况,这样反而不利于学生的学习,尤其是在教学中,要学生掌握软件的时候也能够掌握相关的基础知识,如果学生只是学会了“画图”,当然不是我们教学的目标。因此,在教学中首先要将软件的基本原理告诉学生,并使之对软件形成一个正确的认识,即软件的功能是辅助电路设计,而不是利用软件来找错并保证设计的准确。这样才能在实际的应用中让学生能够从分发挥能动性,真正的学会、用好Protel99软件。
在教学的过程中要改善学生的学习态度,才能实现对学生学习效果的提高。Protel99 se软件是一个辅助设计的软件,其专业性较强,针对的学生的专业性也比较明显。所以在教学中实践教学的方法是最适合对这一类课程和学生的教学。因此,在教授软件的应用和实习中应当树立学生的专业思维模式,教育学生,现在学习的设计软件仅仅是实现你们设计思路的工具,真正体现价值的你们自身的专业知识和设计思路。让学生明白,自己从事的是专业的设计工作。为了达到这个目标,教师应当指导学生切实的实践设计流程,即让学生按照正确的方法、正确的步骤进行整改设计直至完成。例如:在教学中让学生设计一个原理图,首先从纸质风格开始,确定电路布局,然后规划电气元件,调整元件,进行元件连接,然后附加说明。还有在设计印制电路板的时候:从设计绘制原理图,到生成网络表,到PCB系统设置,到引入网络表,到封装,到修改,到自动布线,到最后调整,通过这些步骤让学生明白在设计的过程中,无处不在的是专业的思维模式。
在软件的教学中,教师还应当针对不同专业的学生设计不同的设计实践课,让他们有针对性的掌握Protel99的专业“思维”从而让软件在学生们的心中成为辅助工具而不是主导他们思维的“依靠”。
在进行Protel99 se教学之前,应当明确其教学的目标,即让学生学会使用软件,并且利用软件设计电路,最后还有保证设计的电路可以应用。按照这样的思路来进行实践法教学的准备才是有的放矢的。教师在教学前应当调整课时,尽量保证学生能够得到充分的实际上机操作的时间,并且保证学生能够进入实验室进行实践制作,以此才能实现实践法教学的效果。
教学中学习的Protel99se是一款英语软件,在学生的学习中最大的难度也是这一点。所以在进行实践教学之前应当让学生从思想上做好准备,不要对软件当中的英语环境有所恐惧,导致厌烦情绪。教师可以从这样几点开始做好思想工作中:1)对学生表达该课程的重要性,因为面对的学生大多是电子专业的学生,其就业后也将面对软件应用的问题,现在学会对未来的工作是十分重要的。2)让学生明白软件的操作和功能的实现并不是一件十分困难的事,可以通过几个简单的操作让学生对软件有一个初步的了解,明白其功能的优越性,对其产生兴趣。3)另外,实践教学开始前,可以让学生进行分组,这样在遇到问题的时候也可以让他们共同商讨增加学习的乐趣。
在教授中从电路的原理开始进行Portel99se软件的基础知识讲解。这是因为电路设计就是软件的功能。要实现电路设计的准确就应当掌握其设计和工作的原理。实践法教学中我们可以利用Protel99se来进行原理图的绘制,这样可以让学生从操作中明白电路的基本原理。具体的做法,将电子线路设计和制作的课程与Protel99se软件绘制电路原理图的操作方法结合起来,并开展讲解。在课堂上通过实际的例子对电路的设计原理等进行深入阐述,并进行实际的Protel99se的操作演示,这样就可以形成一个软件和理论向呼应的讲解过程,让学生不但明白了组成电子电路元件的组成和电路的原理,也学会了利用Protel99se软件进行原理图的绘制,一举两得。
在学习软件的过程中,要抓住主要的功能进行实践性的讲解。Protel99se的仿真测试功能就是一个很好的教学突破口。承接上一个电原理图的绘制或者印制板线路的设计之后,我们应当及时的对软件的仿真测试功能进行引出和讲解。这样做就好比是趁热打铁,因为设计完成后,学生们的惯性思维就是想知道设计的电路是否准确和功能如何。所以此时对软件的仿真测试进行讲解是最好的时机。一旦测试出错,也可以让学生针对自身的问题进行反省和思考,有利于提高学生的兴趣和教学质量。
在设计和讲解完成后,不能够忽略的是实践当中的动手过程。也就是教师应当创造条件让学生能够动手制作一块自己设计的印制板线路。在这里教师可以帮助学生完成绘制同铜板、辅食、打孔、检测元件、焊接和安装元件直至最终完成。这样的过程虽然看上去和软件教学没有关系。但是要知道动手时最好的记忆过程,在对电路板实际制作的过程中学生就是在将设计的思路从新理顺和回放了一次,着是一个最好的学习过程。也提高了学生的综合动手能力。
软件工程的概念是为有效地控制软件危机的发生而提出来的,它的中心目标就是把软件作为一种物理的工业产品来开发,要求采用工程化的原理与方法对软件进行计划、开发和维护。软件工程是一门旨在开发满足用户需求,及时交付,不超过预算和无故障的软件学科。软件工程的主要对象是大型软件,它的最终目的是摆脱手工生产软件的状况,逐步实现软件开发和维护的自动化。
鉴于软件工程产生的背景、目标和宗旨,对这门课程的教学,我们从以下方面来探讨其教学方法。
软件工程虽然是一个年轻的学科,但它具有鲜明的实践性,近年来在计算机领域中,它的地位越来越显得重要,不仅大型软件项目离不开它,就是一般的,甚至小型软件项目,也必须运用它的概念、原则和方法。软件分析人员、软件设计、编程、测试、维护人员,以及软件管理人员都必须很好地掌握软件工程知识,才能适应岗位工作的要求,特别是在当前,软件产业已经被中央、各地方政府和有关部门当作国民经济中新的增长点的形势下,软件工程更加受到重视,同时,事实也一再表明,不掌握软件工程知识,不按照软件工程的要求去做软件项目,提供给用户的产品只能是低质量的,难于维护的。
在软件工程教学过程中,把握软件开发的主流程线是软件开发的基础,其不仅能使我们掌握其学科目标和宗旨,而且能为我们今后开发软件项目起到很好的指导作用。我们知道软件生存周期是指一个软件从提出开发要求开始直到软件报废为止的整个时期。一个软件开发得好不好,质量高不高,从其生存周期可以得到体现,高质量软件经得住考验,是经久耐用的。软件开发的过程直接体现在软件生存周期中,对软件开发过程的研究成果要确保软件设计的可行性。总揽软件工程教材,我们归纳软件开发主流程线,即从“需求分析”到“概要设计”“详细设计”“编码”“测试”“产品提交”,最后到“维护”阶段。同时掌握好这几个阶段的主要任务和工作是开发好软件的基础。
所谓文字障碍指的是在软件工程课程中涉及或在其教学过程中经常运用到的专业术语、概念的应用或表达。比如什么是软件危机,软件生存周期的概念是什么,软件生存周期模型有哪些,需求分析讲的是什么,什么是结构化分析方法,如何用数据流图来表达系统的功能,数据字典是用来做什么的,软件设计的基本原理是什么,软件开发的增量模型又是什么,利用面向对象的方法需要建立哪些模型,它们分别的侧重点是什么等等。这些都是要在教学过程中扫除的文字障碍。掌握这些术语、概念的应用或表达,可以通过平时的锻炼、记忆或下面我们要讲到的通过实例教学加强理解,在理解的基础上加强记忆并掌握方法和原理。
④各组成部分结构,如果所定义的产品是一个更大的系统的一个组成部分,则应说明本产品与该系统中其他各组成部分之间的关系,为此可使用一张方框图来说明该系统的组成和本产品同其他各部分的联系和接口。
通过对上述需求规格说明书实例的讲解,我们不仅要学会掌握这种文档的书写格式、规范和原则,而且还要学会其他比如概要设计说明书的写法,详细设计规格文档的写法,编码文档的写法,测试计划文档,测试设计,测试跟踪,测试总结,产品提交手册,软件维护过程文档等的写法。通过具体实例让学生进行演练,使其真正达到学以致用,学用结合的目的。
所谓扩散思维是指使学生的思维不仅仅局限在某一点上,而是针对相关知识点的拓展,从而产生新的思路和方法的一种思维形式。由于每一门课程都不是孤立存在的,因此要想很好的把握该课程的教学,其教学思路应该有所延伸。比如说软件工程课程中多处涉及到数据结构、数据库、操作系统等的一些知识和概念,我们除了在课程教学顺序上将数据结构、操作系统等课程排在软件工程课程之前教学外,教师在授课过程中还应该有新的思路供学生参考和启发学生思维。
2.软件工程/史济民等编著.2版.北京:高等教育出版社,2002.12(2004重印)
北京天正工程软件有限公司与国内知名市政院多位总工程师合作开发的天正市政道路及管线设计CAD软件(简称:T-SZ)自2001年9月升级为天正市政5.0(T-SZ v5.0 For AutoCAD2000/2000I/2002)以来,在“天正人”对市政道路及管线设计独到的见解和深入的用户调查基础上,提出了“勘测—设计—成图”全新的专业设计思想,充分概括和体现了市政道路及管线设计的特点,让全国的新老用户受益非浅。至2002年3月,全国已有近20家甲级市政设计院和近30家市政专业设计单位升级(从For R14升级为For R2000)或新购天正市政软件作为本单位市政道路专业的设计软件。在用户返回信息的基础上,天正公司又以2002年10月推出T-SZ v6.0版本。
勘测—设计—成图”设计思想的提出,是对市政道路设计的实际经验总结,也是在国内外同类软件无法解决此的基础上提出来的全新,是市政道路设计特点最恰当的体现。因为,市政道路设计过程中设计工程师始终以现场勘测数据作为依据,在此基础上寻求最佳的设计方案,而天正市政软件能够做到只要数据采集、整理完成,初始设计方案也就形成的紧密关联。在设计过程中,勘测数据整理编辑采用Microsoft Excel表格方式,直观明了,所有有关道路及管线设计的原始数据都让设计师一目了然,给方案的修改带来很大灵活性。同时天正市政软件成图过程是高度自动化的过程。也就是说,原始数据采集编辑完毕,整个设计任务也就完成了90%以上,因为剩下的绘图部分,软件都能自动完成,让设计师从最枯燥无味的绘图工序中解脱出来,有更多时间和精力根据实际工程情况,寻求最佳的设计和施工方案,从而发挥出设计师最大的潜能。
天正市政软件是从设计实践中产生,不断扩充完善起来的软件,开发人员具有丰富的设计经验和管理经验,对市政设计的工作流程和工作习惯具有比较深入的了解。软件经过多年设计实践的历练,确定了“勘测-设计-成图”的编程理念,并全部采用AutoCAD推荐的开发方法编制,操作步骤清晰明确,使用方法简单易学。
让设计师用上得心应手的软件是天正市政软件开发者的初衷,天正市政主要开发人员拥有多年专业设计工作履历,主持和参与过几十项大型工程设计,历任设计单位多种职务,对市政设计的工作流程和传统习惯具有深入的了解。丰富的设计经验、管理经验、编程经验和 AutoCAD“硬画”经验凝聚在软件的每项功能中,使人感到细致周到,体贴入微。经过多年设计实战的历练,逐渐扩充完善,天正市政终将成为诸多设计人员爱不释手的有力工具。
实 用:软件开发始终把实用作为第一原则,所有功能均有工程实例背景,明确的勘测->
设计->
成图编程理念贯穿始终,数据输入输出以 Microsoft Excel 作为处理软件,数据格式完全按照外业测量记录习惯确定,每种类型数据文件都提供了样本,使用起来灵活方便。
方 便:力求为设计人员提供快捷的画图工具,尽量减少各种限制。生成的全部图形对象均为 AutoCAD 的基本类型实体,使用 AutoCAD 命令画的图可以用天正市政软件任意修改,天正市政软件生成的图形也可以在没有安装天正市政软件的 AutoCAD 中任意编辑修改。
简 单:操作步骤清晰明确,选项功能一目了然, AutoCAD 推荐的定制工具和编程语言开发,最大限度地保持了 AutoCAD 的原汁原味,只在用户当前使用的菜单中插入了[市政设计]和[设计助手]两个菜单项,全部功能包含其中,定制文件和程序文件独立编制,没有同名和修改任何 AutoCAD 文件,与其它软件没有冲突。
天正市政软件采有当今最流行、最先进的图形平台AutoCAD2002作为开发平台,在同类软件中,自动化程度最高,方案修改最方便快捷的专业设计软件,完全可满足市政道路及管线专业设计要求。程序包含如下功能模块:(具体功能演示请观看T-SZ v6.0演示光盘)
平面线形设计主要解决道路的中心线形,适用于一般路线设计和复杂的立交线形设计。实际工程设计时,线形设计通常有两种情况:不使用坐标的纯粹线形设计;用测量坐标控制转点和线位的线形设计,平面线形设计程序能够识别处理不同的UCS。实际上线形设计大部分工作量在调整线形上,天正市政软件根据线形设计工作过程,分解为直线、圆曲线、缓和曲线等几部分,分别在不同的已知条件下进行线形设计,这种方法与道路线形设计工作程序相符。
道路平面设计能完成任何复杂道路平面的设计工作,包括道路中各种交叉口接入设计、各种道路出入口设计、任意复杂绿化带设计与编辑、各种已知条件的港湾停靠站设计、以及进行各种方式的道路桩号设计,并可对道路整体平面图进行任意图幅的自动分页。
道路平面可通过编辑一个描述道路整体的Excel数据文件实现一次成图,执行菜单选项前,首先运行Excel打开数据文件,程序从Excel当前工作簿中读取数据绘图。道路平面各种参数的输入数据在一个Excel工作簿中,天正市政软件提供的多个样本文件是不同类型的工程实例,具体设计时可以用样本文件作为基础修改数据。完整的数据文件包括以下工作表:、、、
T-SZ纵断设计程序适用于道路和桥梁,土方计算程序适用于新建道路和补强道路,能够计算填挖土方量和道路补强材料量,数据文件格式符合从勘测到设计再到出图的传统工作习惯。
执行菜单选项前,首先运行Excel打开数据文件,程序从Excel当前工作簿中读取数据计算绘图。纵断设计、土方量计算的输入数据在一个Excel工作簿中,天正市政软件提供的多个样本文件是不同类型的工程实例,具体设计时可以用样本文件作为基础修改数据。纵断设计是一个数据和图形的交互过程,每一次数据改动的结果可以通过显示对话框列表、生成图形和输出Excel工作表三种方法查看,根据纵断设计的步骤和选择适宜的交互方式。结果输出Excel工作表的名称为、、、。第一次输出结果时程序按约定的名称在工作簿最后建立新表,以后输出直接使用已存在的工作表并覆盖原来数据。
道路横断结构设计中各项目的输入数据在一个Excel工作簿中,每个菜单项对应一个工作表,天正市政软件提供的样本数据文件包含了全部项目。
交流输电线路的电磁环境影响预测是交流输变电工程电磁环境影响评价中最核心的部分之一,影响着环境影响报告的质量和编制进度,计算结果更是直接关系到项目的可行性和政府部门的决策。采用手工计算交流输电线路的电磁环境费时费力,且预测结果准确性较低,而目前国内部分商业软件只能在特定条件、特定工况下对某些典型塔型进行计算,无法满足当前回路数增多、塔型多变、周围环境复杂的输电线路发展趋势。本文基于Matlab语言开发的交流输电线路电磁环境影响预测软件界面直观,操作快捷、简单,除满足常规的交流输电线路电磁环境预测需求外,还适用于多回路、塔型特殊、周围环境复杂的线 理论基础与设计思路
交流输电线路电磁环境(工频电场强度、工频磁感应强度)计算模式在中华人民共和国国家环境保护标准《环境影响评价技术导则 输变电工程》(HJ 24-2014)中作了相关规定。本文以工频电场强度为例,说明软件的设计思路和应用Matlab编程的实现方法。
高压送电线上的等效电荷是线电荷,由于输电线半径r远远小于架设高度h,因此等效电荷的位置可以认为是在送电导线的几何中心。
设输电线路为无限长并且平行于地面,地面可视为良导体,利用镜像法计算送电线上的等效电荷。
为计算地面电场强度的最大值,通常取夏天满负荷有最大孤垂时导线的最小对地高度。因此,所计算的地面场强仅对档距中央一段(该处场强最大)是符合的。
当各导线单位长度的等效电荷量求出后,空间任意一点的电场强度可根据叠加原理计算得出。
由于接地架空线对于地面附近场强的影响很小,所以常不计架空地线影响而使计算简化。
由交流输电线路电磁环境计算模式可以看出,矩阵计算是整个计算过程的基础。Matlab正是以矩阵为基本单位进行数值计算的,它把科学计算、结果可视化和编程都集中在一个使用非常方便的环境中,且具备了图形图像处理和与其他流行软件的接口功能。同时,Matlab提供了图形用户界面(GUI)的设计和开发功能,可通过单击按钮、下拉菜单等方式实现人性化的交互式操作,让用户觉得程序界面亲切自然、操作方便。
用户在Excel表中输入计算导线参数后,在计算项目选择界面选择需要计算的项目,随后进入对应的计算区域参数设置界面,用户输入计算范围等数据后选择开始计算按钮即可获得相应数据,计算结果可分别以数值和图表两种形式输出。
本软件开发的主要工作是针对图形用户界面中的每个控件,编写源程序代码,Matlab提供了大量赋值、比较、算术运算语句,条件语句和循环语句,能够描述和实现上述想法。用户利用该软件进行交流输电线路电磁环境计算可大大提高运算速度,通常手工计算需要几个小时甚至更长,通过该软件几分钟就能得出准确的结果,避免了人为原因造成的计算数据有误,极大地提高了工作效率。
软件主要有5个功能模块,分别为导线参数设置、计算项目选择、计算区域参数设置、数据计算和结果输出模块。导线参数设置模块采用Excel表格的形式为用户提供输入预计算线路特征的平台,并将输入的导线参数保存起来读取到系统中,避免了重复输入类似参数工作,使操作变得更加简便。计算项目选择模块中,用户在需要计算的项目前选中后点击“确认”按钮即可进入对应的计算区域参数设置模块。在计算区域参数设置模块中用户输入计算范围的起始与终止值、间隔、计算点高度等数据后选择“开始计算”按钮,系统即执行计算任务。数据计算模块能够按《环境影响评价技术导则 输变电工程》(HJ 24-2014)规定的方法、公式,对输入的数据进行计算、处理,为了更大提高环境影响评价的工作效率,系统将自动识别出计算结果的最大值及其出现位置。数据输出模块可使软件输出的内容表现为数值或图形,用户根据实际需要可将其放入报告中。
为验证软件计算结果的可靠性和准确性,本文以工频电场强度为例,将本软件计算值与武汉高压研究所电磁计算程序EMC的预测值进行比较,同时将某220kV交流输电线路实测值与软件计算值进行对比,结果分别见表1。
软件计算的输入条件为某220kV交流输电线路的特征参数,具体如下:220kV同塔双回线路,逆相序排列,边导线m(下),上横担与中横担间距6.0 m、中横担与下横担间距6.0m;导线钢芯铝绞线mm;导线m。
可以看出,本软件计算值与武汉高压研究所电磁计算程序EMC的预测值完全一致。实测值与软件计算的理论值存在一定的差异,计算值与实测值之差的绝对值在0.003~0.031kV/m之间,偏差在0.74%~8.24%之间,这是由于实际监测中,监测区域下垫面平整度、地面植被等环境状况的影响,以及线路运行工况的不稳定等因素造成的;但从总的变化规律分析,计算值与实测值是基本一致的,总体上也是吻合的,二者之间的差异是可接受的。综上所述,本软件的计算结果是可信的。
本文结合Matlab语言的编程特点探讨了交流输电线路电磁环境影响预测软件系统的理论基础、设计思想和应用程序编制的实现方法,编制了专门处理交流输电线路电磁环境计算的应用程序,使交流输电线路电磁环境计算能够借助计算机快速准确地完成,以提高环评的效率和质量。
对比同类软件的预测值,以及线路的实测数据,对软件计算值进行了验证。结果表明,软件计算值与同类软件的预测值完全一致;软件计算值与实测值的变化规律是基本一致的,总体上也是吻合的,二者之间偏差的绝对值在0.74%~8.24%之间。软件的计算结果是可信的。
软件对增强交流输电线路电磁环境影响评价的准确性、客观性,提高环境影响报告的编制效率和质量,有实际性的作用。
CARRIER E20-II软件是目前为数不多的国际上公认的负荷计算和设备选型计算软件之一,它由美国开利集团研发。此软件基于国际上权威的ASHRAE(美国采暖, 制冷与空调工程师学会)标准,而且通过多年的应用,它的性能稳定、功能齐全、运行可靠,是国际公认的一流的成熟的暖通空调设计计算软件。
CARRIER E20-Ⅱ软件的中的HAP Hourly Analysis Program V4.21(逐时分析程序)(以下简称HAP)和国内常用的空调负荷软件相比,有以下几处特点和先进性,为国内软件设计提供思考。
HAP此软件基于国际上权威的ASHRAE,国内软件基本上全部基于《采暖通风与空气调节设计规范》。
HAP运用了国际上先进的系统-区域-空间的设计思路。就是先从工程本身的系统性考虑,先把整个建筑的空调形式确定下来,分成不同的系统,如VRV空调系统,中央空调系统等;然后在不同系统里划分成几个区域,比如把同一层化成一个区域,由同一台新风机组负责;再把这些区域里的每个空间做单独计算。这种算法一旦算下来就能直接根据空间选末端设备,根据区域选对应的分区设备,根据系统选择冷水机组的容量。
国内的软件设计思路是单独计算每个空间的最大负荷,然后再手动把空间负荷按照区和系统叠加。在负荷计算初期也许并没有系统的概念。相比之下,系统-区域-空间的设计思路比较清晰,整体性比较强,即由高到底,提纲携领,先把共性的参数设置出来,然后再设置下一级的特性参数,最大限度减少重复设置参数的可能性,从而大大而提高工作效率。但国内软件使用灵活,在国内业主要求不断变化的情况下能够灵活改变处理,适应我国的国情。
负荷计算的根本目标都是用来选择要使用的设备。HAP从设备选型出发的结果导向设计思路。此软件在计算一开始就要把系统和设备类型进行定义。采用设备选型出发的结果导向设计思路,每一步的设置都是围绕设备选型这个目标,而不是单纯的对每个空间的负荷计算。
HAP软件在计算初期就把每个空间所在的系统、区域以及要使用的末端设备都定义上。而且系统里已经针对不同的设备需要的参数都有预先的定义,这样一开始负荷计算就需要把系统的参数做定义和设置。而且此软件对系统设置内容非常详细,考虑周全,而且不会落项。
国内软件只是单纯的负荷计算,并没有为设备选型做任何设置,设备的选择需要设计人员独立计算。经常是每个空间的负荷的最大值叠加来选取设备。这样往往选出的设备偏大,导致空调系统过冷或过热,不仅达不到良好的效果还由于设备的高投资和运行的高能耗导致经济上的浪费。
HAP利用时间表进行精确设置。此软件针对每一个项目建立一系列时间表,在每个表里对每一种负荷存在的时间,以及需要空调设备运行的时间,和设备运行时间内需要的负荷大小进行设定。从而,在系统的参数设置里,就要根据每个系统所对应的运行情况,从建立好的时间列表中选择对应的表格,从而进行时间指派。设备运行的时间和状态表可以精确到一年365天,每天24小时。
比如在不间断运行的空调设备选择时,负荷值要小于间断运行的设备。因为间断运行的设备要考虑在更短时间内从开启达到正常运行负荷,需要更大的功率,从而选型更加准确。而且时间列表也为设备的运行控制做准备,因为这些运行时间表还能够对设备的启停、设备运行量的大小起到调控作用,提高设备的自动化程度,避免不必要的浪费。
而且时间列表的精确设置,也为下一步计算设备所需的燃料以及电负荷提供了有力的数据,从而对设备的运行的经济分析更加准确。
国内软件只对少数参数,比如散热设备有一个时间指派,而且对运行的费用的计算比较粗狂,而且不在负荷计算范围之内。因此,个人认为,国内软件需要在这方面加强。
HAP有较为强大的海外气象资料数据库和气象模拟计算功能。此软件中存储了世界大部分国家和地区的气象资料,而且具有气象资料的模拟计算功能,对一些气象数据不全的地区,只要输入主要的参数,比如海拔,经纬度之类的,也可以得到较为准确的设计数据,给设计工作带来很大方便,从而提高设计质量,解决了国内软件无国外气象资料,只能靠利用类似的气象条件地区来估算带来的结果不准确的问题。
国内软件一般都是选用了《采暖通风与空气调节设计规范》或者《实用供热通风设计手册》上的数据。有添加和修改参数的功能,但主要适用于国内。
HAP容易获得国外业主认可,便于在国际工程中使用。由于此软件在国际上的较为通用,其输入和输出数据文件的模式与业主和监理的思路一致,而且输出的数据容易得到验证,因此更容易被监理和业主理解和接受,避免由于计算思路和数据文件模式和监理的通用模式不同,带来的理解上的偏差和误会,从而可以大大缩短监理的审查时间,提高设计的工作进程。
而且HAP软件直接为英文版本,省去翻译的麻烦。而且单词专业且准确。容易理解。
国内目前鸿业以及天正软件在输入数据和输出结果方面设计思路和国际常用形式不同,为国外监理和业主带来一定的麻烦。而且这两家软件公司均还未发行英文版,而且也不能进行中英转化,计算书需要设计院自己翻译,不方便在国际工程使用。但在国内使用比较方便,也容易被国内业主认可。
在工程设计行业,CAD技术的应用大大提高了设计及绘图效率。CAD应用软件的开发也越来越重要。
在给排水设计领域,CAD开发应用起步较晚。有些设计院从八十年代末开始尝试进行CAD开发,但进展比较慢,多数是图块和小型实用程序,在深度和广度上都存在着差距。从1993年以后给排水CAD开发步伐开始加快。1994年底全国给排水学会和给排水技术情报网组织召开了“计算机技术在给排水专业应用研讨会”,对给排水软件开发起了积极的促进作用。
目前在给排水CAD开发方面已经取得了可喜的成绩,尤其是建筑室内给排水方面涌现出1些比较优秀的给排水CAD软件,如洛阳的1家软件和北京的几家软件。这些软件都具有计算机辅助设计建筑给排水平面图、自动生成系统图、自动统计材料表;进行室外给排水管网计算、自动生成图形等功能,其中个别软件已在室外设计和泵房设计等方面有了新的进展。
现有软件都偏重于民用建筑给排水方面,而且也有待于继续完善、发展。在给排水的其它领域,由于难度大,投资回报较低,软件公司还不愿涉足,所以进展缓慢。应用CAD进行给排水及水处理系统的优化设计更是少有人涉足。此外,目前还没有专业设计CAD软件的标准和规范。商业化软件多数都不经过权威部门严谨的技术测试和鉴定,所以其数据库、计算方法、设计方法和生成图形的准确性还没有严格保障,这1点还可能成为工程设计质量的隐患。
现在设计部门的给排水CAD应用水平也参差不齐。有的购买或自行开发了给排水专业软件,提高了设计绘图效率。有的只是在用AutoCAD的简单命令绘图,虽提高了CAD出图率,却根本谈不上利用CAD提高效率。给排水专业CAD应用水平还有待于进1步提高。
目前许多有精力的设计院及研究部门都在研究开发本单位适用的专业软件及应用程序,但由于开发经验不足,成绩不明显。本文将结合笔者的工作经验,着重论述有关给排水软件开发的原则、思路、方法及步骤,旨在抛砖引玉,促进给排水CAD软件开发工作。
由于现有建筑给排水软件已经比较成熟,且仍在继续开发、升级。1般开发者在水平和起点上均与这些软件开发有1定差距,所以应该购买此类软件,而着重开发适合本单位使用的实用程序、应用软件或优化设计软件。高起点开发者则应在深度及广度上向更高层次冲击。
(1)设计依据为有关设计规范、制图标准以及设计手册等;保证数据库、计算方法和设计方法的准确性。
(2)软件包开发设计首先要突出专业水平,把专业设计思想转化为计算机语言是专业软件包的关键所在。
(7)通过自动绘图以及建立标准图库,提高图纸复用率等途径,提高设计绘图速度,真正发挥计算机的优势,把设计人员从图板上解脱出来。
(1)开发适合于给排水专业应用的CAD软件环境,包括AutoCAD的优化配置及常用专业图块及绘图工具。
(2)开发1些独立的专业绘图软件,发展标准图形库,由浅到深,从易到难,逐步提高自动成图及图纸复用比例,使软件包成为覆盖面广,功能齐全的专业绘图软件包。
(3)开发给排水专业高阶段设计方案优化软件,以及设计、绘图1体化软件,逐步成为智能化、自动化程度较高的专家系统软件包。
3。开发人员配备软件开发是1项较复杂的脑力劳动,对开发人员要求也较高,专业软件开发人员大致可分为以下几个档次:
(1)初级水平:专业人员掌握1些基本计算机知识及开发工具可以进行1些专业图块制作,简单的实用程序开发。
(2)中等水平:较高专业水平加上较高计算机水平。熟悉专业设计习惯,有较丰富的设计经验的专业人员,如果掌握先进的CAD开发技术,可以开发出较高水平的CAD应用软件,可以提高设计效率,特别是可以大大提高绘图效率。
(3)高级水平:高深的专业水平加上先进的计算机开发技术。在专业方面应该熟练掌握专业基础知识,有丰富的工程设计经验,善于总结专业设计思路,发现规律,具有较强的系统工程及方案优化水平。在计算机方面要掌握LSP、ADS、DCL等开发工具(或其它高级开发工具)。这类人员开发专业CAD软件是最理想的。
由于给排水专业涉及面广,而且不同行业给排水设计习惯也不尽相同,不可能有软件可以覆盖所有给排水领域,适用于所有设计院,所以目前仍然需要分行业、分类进行开发。前述的个别建筑给排水软件包及开发人员属于较高水平,其开发设计思路非常值得向给排水其它领域延伸。4。开发工具(软件方面)
目前较常用的CAD开发工具主要有AutoLISP语言、ADS、DCL语言以及数据库处理,也有的开发者使用BASIC、FORTRAN等高级语言与AutoCAD的图形数据交换接口进行开发;还有用C++开发或用VB等在Windows界面下开发的;此外,网络技术也越来越重要。
开发CAD软件,需要非常熟悉AutoCAD命令,以及其中的各参数、系统变量、图层、图块、线形等,这样才能方便灵活地在程序中执行各种命令,掌握CAD开发技巧,例如图块的属性可以带许多信息,1条LINE线的厚度可以存入管道的管径等。此外现在有些软件使用数据的后处理方式,使软件和AutoCAD结合得更好,这些技术还需要对AutoCAD图元数据库和数据图形交换等有更深的了解。
AutoLISP是在AutoCAD内部使用的语言,用AutoLISP编辑的程序可以定义变量,对数据进行处理和作出图形,并可能自定义函数,比较适合搞人工智能工作,特别是它的表处理功能以及递归等功能比较独特,在CAD工作中它可以独立工作,也可能与DXF图形交换文件互相配合困难,要求开发人员具备C语言编程经验并熟悉ADS库中各函数用法。1般商业软件应该用ADS。
AutoCAD还提供了可编程对话框(PDB)工具,使用户可以结合自身专业特点,用DCL语言构造自己的对话框,从而改善界面,提高CAD软件效率。
目前最流行、最实用的专业CAD开发工具是ADS、DCL,加上少量AutoLISP。
a。选择AutoCAD版本。目前最常用的是汉化AutoCAD12。0版。但其汉字输入不太方便,应配上较先进的汉字系统,或用12。0版forWindows(中文)。
b。对AutoCAD系统变量进行重新优化配置及设定,主要包括系统变量及尺寸变量设置,层、线形设置等,使acad。dwg成为理想的样板图。
c。对acad。mnu进行优化,将许多常用命令放在最容易拾取的位置或固定位置。专业菜单部分可加入acad。mnu,也可以独立编写。
c。开发实用的专业绘图工具程序:如标注标高、管径、坐标、管道立管、代号、各种管件等的程序,绘制单、双线管道的程序,生成专业设计说明、图例、专业词组的程序,以及文字、线形、线宽编辑和表格操作等实用程序。
专业CAD软件包都应具有高效的绘图环境,否则1旦自动生成等功能出现故障或不能适用时,用户就只能用AutoCAD简单命令来画图了。
在专业绘图环境的基础上逐步开发1些相对独立的专业绘图软件,逐步形成功能强,覆盖面广的给排水综合软件包。
目前已开发的较成熟的软件有:民用建筑给排水CAD软件包、室外给排水管网计算软件、给排水管道纵断面图绘图软件、给排水外部管网设计软件等。
正在开发,初见成效的软件有泵房设计软件、平流沉淀池软件、机械加速澄清池软件、和市政管网CAD软件等。
尚未深入开发,开发难度大,但预期效果好的软件包括:辐射沉淀池、旋流沉淀池、水塔、综合管沟、架空管网、过滤间、软水站、污泥脱水间设计等项目。
给排水软件开发的另1条思路是发展给排水设备和构筑物的标准CAD图形库,从而提高图纸复用率,这比编制自动成图的软件要容易得多。标准CAD图形库还可以由权威部门编制后,作为标准图出版。此外,标准图还可作为软件包的1部分,即软件包可以交互式自动生成图形,也可以通过自动计算直接调用相应的标准图。
目前,有关计算机辅助教学软件的发展思路的讨论是人们关心的热点话题,最好能有不同见解的文章在杂志和网页上展开讨论,这对于理清发展思路,避免失误,促进我国计算机辅助教育的健康发展是有益的。
无论多么高的科技,在教学中的应用最终都要靠人来实现,学校教育现代化,设备条件是重要的,但不是关键的,关键是人,是学校的校长、领导班子,“一个好校长带一批好老师就能办出一个好学校。”(,1997)一个学校发展CAI,首先是校长的重视和参与,课堂教学开展CAI,关键是教师。在学校课堂教学中要运用好各种教学软件,关键是教师的教育思想和教育技术修养。因此,学校教育技术现代化,归根到底是学校领导和教师人的现代化。需要总体规划,建立三级培训机制,加快师资培养。
(1)学校的CAI是全校总体发展的一个部分,不要为建网络而建网络,盲目投资。注意采用自顶向下设计方法。首先要明确学校办学特色,最好能用一句话概括本校的办学特色,如果不能高度概括办学特色,至少反映了该校对什么样的办学特色还不清晰。以办学特色为出发点,考虑师资、设备、环境的建设,再进一步研究教学模式,教学方法等。
由于当代计算机技术具有高速度发展,计算机产品迅速贬值的特点,学校教育现代化的投资顺序最好采用反顺序法,即先培训师资,在培训师资的过程中让教师学习和掌握运用教学软件、开发教学资源库,在教师运用CAI有适当基础后,再购置硬件。现在不少学校正在兴建多媒体教室、造校园网络、连接中国教育科研网。上海市教委提出在全市各区县建立网络、建设教学资源库与培训师资队伍并举的方针,取得明显的效果。形象的比喻是,网络是建高速公路,教学资源库是车,开车还要靠人,重中之重是抓好全体教师的培训。
发展学校现代教育技术,并非要求每位教师都成为计算机高手。需要建立培训教师运用计算机的三级培训机制。这样,全体教师都能在自己的课堂教学中运用好各种教学软件,当一般教师在运用科技方面有困难时可以就近得到二、三级水平教师的帮助。
二级水平:(学校骨干教师)掌握Authorware、多媒体教学资料的输入和简单加工技术、本专业的核心软件;
三级水平:(市县专职教师)掌握 VB、数据库、图形动画类软件以及更深入的编程能力.
结合中国国情,根据不同学校不同教学情况而确定发展学校现代教育技术的策略。多元化的发展思路包括几个层面:
不同的学习理论从不同的角度揭示了人类学习的规律,这些理论可以从各自不同的角度来解释教学活动现象和指导教学活动实践,而教学活动的内容和形式是丰富多彩的,因此,教学理论的应用需要多元化的思路,根据不同的教学情景应用不同的教学理论和模式。例如,
不同的软件有不同的用途和特点,需要根据不同的教学情景应用不同的教学软件和通用软件,例如:
当前,各地中小学教师和学生在教学中广泛使用各种软件,如Word, PowerPoint, Photoshop, AutoCAD, 3DS, Cakewalk, Excel, VB, VC, IE, FrontPage, 几何画板,数学实验室,物理实验室,百科全书,Bookshelf, Music Instrument, 模拟公园,以及各类课件等,广收并用,多元化发展,成为我国90年代计算机辅助教育发展的一大特点。
当前,从北京、上海、广州到内地,关于教学软件发展思路的讨论热潮冲击着人们关于CAI的习惯思维定势,引起了人们对若干有关教育技术发展问题的新思考。例如:
──人们将重新审视着眼于教材和课件产品开发的目的“教学设计”理论,思考面向人的“教学设计”理论,发展现有教学设计的理论与实践。
──重新认识电化教育机构的作用和功能、业务。各级电教机构不是游离于教育研究和教师培训之外,而应融于整个教育活动之中。要加强各级电教机构在师资培训中的作用。师资培训工作将成为各级电教机构,特别是基层电教机构的经常性和主要的业务。对教师的培训内容,也将由单纯的技术性培训,向技术与教育理论相结合,学习与研究、开发相结合的方向发展。
──积件思想作为一种方法论,将会影响到课程教材建设。例如:录像带、录音带,CD片,甚至教科书等。由于音像类教材缺乏计算机软件的任意检索和组合功能,具有线性播放的特点。八十年代中央电教馆曾有全国电教资料目录的基本建设工作,但因录像带本身的线性检索方式和课堂播放的不便,使得录像带在教学中应用仍未普遍。现在,有的学校和电视台将计算机检索,非线性控制播放系统与录像带素材库相结合,使得音像资料的编制、检索和播放也有可能向着积件思想方向发展,逐步实现音像教材在课堂教学中实时非线性任意组合播放。
目前,有的地区已明确规定,用于课堂教学的录像带资料不得超过5分钟,将丰富的录像资料(微教学单元)制成VCD,可供教师和学生自由组合使用。纵观当代电子技术发展的潮流,音像技术与计算机技术,数码技术将迅速融合,远程交互电视(Interactive TV〕、网络电视(Internet TV)等在几年后将实现商品化、大众化,音像教材的积件化将会变为现实。
任何一个社会化的大规模生产与流通,都需要一定的标准规范,否则将无法进行。当前新一代的CAI积件起步时,需要在中央一级尽快建立全国性的标准、规范。例如:
在我们探索建立积件标准的过程中,初步考虑参照国际国内主流标准体系,例如,教学信息分类采用中图法,软件文件格式采用微软公司标准系列。
积件的思路是我国面向21世纪教育现代化改革中产生的新的教育技术思想和实践,在发展过程中会遇到许多新的问题,需要深入开展积件系统的理论研究和实验研究。例如:
积件的发展需要全社会对教育的关心,国内知名的计算机软件公司可以参与开发适合教师使用的具有中国学校教学特色的积件组合平台,人民教育出版社、高等教育出版社和各省的教育出版社,在编辑出版文字教材的同时,应考虑配套出版相关的积件库光盘供教师和学生在课堂教学中使用。中央和各省市的教育信息网络中心,可以考虑在网络上存放积件库和积件组合平台,供学校教师下载使用。可以预见,随着计算机辅助教育理论研究和技术的发展,包括积件类教学软件在内的各种教学软件将成为面向21世纪我国学校课程和教材体系改革的一个重要组成部分。
〔1〕苏军,中小学计算机教学应重在实际运用,文汇报,1997.1.3. P3
〔2〕邓小丽,袁孝凤,课堂教学软件不足,多媒体世界,1997.5. P41
〔4〕王相东,我国中小学计算机学科教学的现状与发展,计算机世界报,1996.12.23. P103
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〔6〕周君达,关于目前电视教材编导工作中的问题,电化教育研究,1984.2. P46
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〔26〕:基础教育的根本任务是为提高全民族的素质奠定基础,光明日报,1997.6.20
1.EWB软件的主要特点。EWB软件提供了模拟电路、数字电路以及电路分析的虚拟实验环境,其虚拟现实的方式非常适合在EDA实验中运用。其主要特点有:具有丰富的电路元件库和多种仪器仪表,还可根据需要扩充器件库,对于元件可以灵活设置参数或模拟开路、短路等故障;可以在计算机上进行模拟真实的实验室工作台,所需的测试仪器以及电器元件等可以直接从屏幕上进行选取,操作简单、方便;EWB软件上仪器的控制界面的操作方式和外形与实物非常相似;可以实时分析和显示电路运行和测量的结果;具有存储打印的功能,且可直接把编制电路图复制到Word以及其他的软件中。图一为EWB软件操作界面。
2.EWB软件的主要运行步骤。第一步:输入原理图。在电路工作区放置元件的原理图符号,连接导线,设置元件参数。第二步:放置和连接测量仪器,设置测量仪器参数。第三步:启动仿真开关,在仪器上观察仿真结果。
1.演示生动直观,方便理论教学。在传统课堂教学中,对于电工电子一些理论及计算,一般只能在黑板上进行演示推算,既枯燥又平淡的讲解过程,往往会使学生产生疲劳。运用EWB软件,则可以方便将一些电路进行仿真,对理论进行验证,并用多媒体形式生动而直观地演示出来,有利于学生加深对理论知识的理解和认识。例如对于基尔霍夫电流定律的讲解,我们可以通过EWB软件进行教学。在EWB软件的原理图编辑创口创建如图二所示的电路,然后打开仿真开关,其中电流表的显示的数据就是仿真分析的结果。从图中可以看出:4.349+(-3.130)+(-1.217)=0,验证了基尔霍夫电流定律(KCL)。并且在教学的过程中可以通过EWB软件随时进行更改电路的结构和元器件的数值,可以通过多组数据进行验证,这样将理论与直观的仿真演示相结合,不仅可以激发学生的学习兴趣,而且对提高学习效率具有重要的作用。同时也使教师从以往在备课过程中寻找元件器材,准备电源、仪表等复杂的程序中解放出来,让课堂演示实验更为方便简单。
2.安全省时省心,提高实验效率。使用EWB软件让学生进行仿真实验,可以省去许多实验器材准备、损坏、维护、管理等环节的工作,有利于节约时间,提高效率。还可以避免学生因电路接错、操作不当、工具使用错误等多种因素带来的严重后果,或是产生触电等安全问题,减少部分学生在实际实验中因为胆小而不敢动手的问题。学生通过仿真实验,熟悉电路,可以作为实际操作的预练,对于培养良好的实践动手能力带来帮助。如对220V交流电降压、整流、滤波的电路实验(如图三)进行仿真分析过程中,我们不仅很方便地测量出了各电路的电压、电流值,并且对不接或加接滤波电容后的波形非常直观地就可以演示出来。在实际实验中如需对同一电路不同状态进行测试(如本电路中的滤波电容)需拆装相应的元件,既费时又易损元件,而在EWB软件中可以很方便地随意更换或修改元件及参数。
3.仿真故障电路,增强分析能力。在实际实验中,如要演示某些如发生严重短路、或有元件漏电、或有其他不安全因素等的电路运行,可能不太容易操作,一般只能作理论上的假设和分析。但在EWB软件中,教师可以对某些元件设置故障,来仿真电路出现问题,在运行过程中让学生查找电路问题,分析产生故障原因。如对于全波整流电路中,可以把其中一个整流二极管设为开路,通过示波器观察输出波形变为半波整流,也可将滤波电容设为短路,观察负载的电压、电流等变化情况。这种灵活设置各种故障电路的方式,更有助于提高学生分析和解决电路问题的能力。
4.方便电路设计,促进自主学习。借助于EWB软件,教师可以让学生大胆地自行设计电路,进行仿真运行。在仿真设计中,学生不象实际实验中有更多约束,即使运行出错也不会造成严重后果,还可以自行分析继续调整设计电路。因此有利于调动学生的学习兴趣和学习主动性,提高自主学习能力,学生的创新开发能力也得到了培养。
5.解决器材难题,节约实验成本。EWB软件中丰富的元件库和仪器仪表,为我们仿真更多实验创造了良好条件。元件、仪表的反复使用,不用担心损坏或数量不够等问题。特别是对于一些信号发生器、频率特性仪等学校配备较少的仪器,在软件中可以方便地使用,为一些学校因为实验仪器缺乏而不能开设实验的问题,得到了较好的解决。
随着计算机技术的发展,计算机技术成为各个学科不可缺少的工具,成为教学的重要组成部分。电子信息工程专业作为与计算机技术联系最为密切的专业,它的发展离不开计算机技术,因此更应该重视计算机技术的应用。伴随着Proteus软件的发展,它也广泛被应用到实验教学中。Proteus软件仿真教学丰富了实验教学的内容,有利于现代实验教学的发展。
电子信息工程专业成为利用计算机技术对电子设备和信息进行处理的学科,这个学科主要研究信息的采集和处理,以及电子设备和信息系统的设计、研发和应用,它对学生的软件使用能力、硬件技术的开发以及应用计算机技术的综合能力等都提出更高的要求。在电子信息工程专业的学习中旨在于培养学生的操作使用计算机的能力以及对已有的软件包进行开发,或者是对高级计算机语言进行开发,也要能够从事电路控制等方面的设计和调试工作。因此作为电子信息工程专业的学生需要充分认识到计算机技术的重要性。
Proteus软件是由外国公司开发的,它是世界上的最完整和最先进的仿真平台,它能够实现单片机电路、模拟电子线路和数字电子线路的仿真、软件仿真、外设混合电路系统的电路仿真等功能,而且它是能够对处理器进行仿真和调试的软件。这种软件不同于公司的芯片,它支持C语言、汇编以及PLM的程序设计,它具有编辑、程序和编译等功能。Proteus软件的操作简单,系统仿真功能强大。Proteus软件是由ISIS和ARES两部分构成,而ISIS的功能是对模拟电路和数字电路以及单片机电路进行设计和仿真,ARES的功能是对已经设计好的模拟线路进行布线编辑。利用这种软件可以对电路系统进行图表式的仿真,这种仿要用于对电路的静态状况以及细节进行分析和测量,这种软件还可以对电路进行交互式的仿真,交互式仿要对电路的动态状况进行实时的观察。采用Proteus软件对电力系统进行仿真处理后,可以促使整个电路系统达到最佳的工作状态。
在电子信息工程专业中使用Proteus软件,可以促使仿真结果更加直观,便于学生观察。Proteus软件具有强大的功能,因此,将它广泛应用到电子信息工程专业的教学中。Proteus软件进行仿真模拟中具有以下的优点:一是Proteus软件电路设计仿真功能完善。Proteus软件可以仿真出各种电路元器件和仪器仪表,而且它还能够显示出元器件的外形、功率的不同,另外它会对四踪示波器四路信号进行实时的比较。Proteus软件具有如此完善的功能,其他软件都不能够和它相比较;二是设备投资少,经济成本低。Proteus软件只要安装在电脑上,对学生开放机房,就可以让学生进行练习。它的投入成本小,且安全性能比较好,不容易出现学生的错误操作而引起仪器损坏的情况,这样就降低了实验室设备的损耗,解决设备不足的问题;三是实验结果直观。Proteus软件进行仿真实验,它的实验结果和内容不比真实的实验效果差,而且具有灵活的可操作性;四是Proteus软件仿真试验有利于学生开阔思维,培养创新能力。Proteus软件仿真实验彻底改变了单一的实验形式,它能够让学生掌握新型的实验方法,可以调动学生学习的积极性和主动性。在仿真实验中学生会探索不同的解题方法,可以变换电路系统和程序,同样可以达到实验效果,这样就激发学生的主观能动性,不断提高学生解决实际问题的能力;五是对所学知识进行充分的练习。Proteus软件仿真系统可以提供大量范例,让学生进行处理。仿真系统能够提供系统的设计方法和范例,并对已有资源进行引用处理,以便达到实验的要求。
采用Proteus软件并且配合相关编译软件,这样学生能够很快组合电路,学会编译以及调试。在教学中,教师要充分利用资源,把课本知识和Proteus软件仿真系统相结合,利于学生很好的掌握课本知识。学生也可以利用课余时间在PC机上设计电路以及进行Proteus软件进行仿真,这样可以培养学生独立思考、判断以及解决问题的能力,继而提高学生实践和设计的能力。
Proteus软件广泛运用于电子信息工程专业的教学中,能够提高学生的参与课堂学习积积极性,在课堂上,学生的逻辑思维能力明显提高,小组成员实施分工和合作,有助于提高学生的协作能力,增强团队意识。课堂上学生自主学习,学生在课堂争先恐后展示成果,活跃了课堂气氛,能够很好的激发学生潜力。
[1]孙迎春,徐建东,李帅,单琳娜,胡亚丹.Proteus软件在电子信息工程专业教学中的应用与研究,[J].长沙通信职业技术学院学报,2011,10(04):40-43.
[2]周灵彬,张靖武.创建Proteus动态器件仿真模型的技术[J].现代电子技术。2009,32(12):153―155.
房产测绘的主要任务是利用测量技术测算房产面积,随着计算机制图技术在测绘领域应用的飞速发展,目前的房产测绘成图基本依赖于计算机制图技术完成。很早就采用计算机制图来生产房产平面图,时至今日积累了数量相当巨大的房产测绘电子版数据,这些数据是在不同的历史阶段形成的,缺乏统一的规范,数据格式也较混乱,大部分图形数据和测算表数据分别以独立的文件存放,二次利用不易,同时由于缺乏必要的管理系统,在房产转移登记的产权配图工作中这些既存的数据利用率很低。目前的配图工作主要还是依赖于纸介质档案,采用复印图纸、手工填写产籍调查表、手工画红线方式。这种方式工作效率低,而且容易出错。为提高工作效率,减少配图差错率,迫切需要构建一套有效的房产测绘数据管理系统,并将现有的数据整理进系统,以充分发挥房产测绘数据应有的功能。
经过多年的发展,计算机技术在房产测绘领域应用已经相当成熟,从早期的仅用于制图到利用计算机技术实现面积分摊计算的自动化,再到房产测绘综合管理都有成功案例,市场上有很多仅实现单一计算功能的软件,也有不少实现结合计算功能的综合管理功能的软件。目前实现房产测绘应用类的思路主要有如下几种:
1.1 扩展原有以实现面积计算功能为主的软件,实现测绘数据应用功能。因为早期计算机技术在房产测绘领域的应用主要是为了解决房产测绘面积分摊计算自动化问题,发展到现在这类实现计算功能的软件发展已经很成熟了,随着数据的积累,管理功能的缺失带来的数据利用的问题越来越突出,所以很多软件都针对数据管理方面做了相应扩充。但这类软件大多是基于AutoCAD基础上二次开发,而AutoCAD软件自身对数据应用的支持就比较弱;其次这类软件对操作人员的水平要求也比较高,平面图打印功能也不够友好,所以在产权配图工作中的应用就显得比较不容易。
1.2 基于原有的MIS系统,结合已有的管理系统的功能,扩充房产测绘数据应用功能,主要是扩充房产面积计算功能。但原有的很多MIS系统都是基于数据库下的文本系统,与图形结合不易,扩充后的系统房产制图方面功能显得稍弱,系统开发难度也比较大。上述思路基本都着眼于优先解决面积计算功能,基本是以房屋具有共同分摊的栋为基本单元,而不是以户室即产权单元为基本单元。同时扩充的管理系统与原有的系统都是紧耦合的,独立性差,数据的互操作性较差,再有就是这些系统因为基本没有采用GIS与地籍系统进行结合,无法较好的实现基于GIS的各种查询和管理功能。为此,笔者在此提出一种基于GIS结合Web Service技术的房产测绘应用系统解决思路。以期能充分利用已有的和正在生产的房产测绘数据,同时又对现有系统的影响最小。
该思路的主要内容是:根据各个系统侧重点不同,将各个系统作为独立的子系统,将房产测绘管理相关的系统分为面积测算子系统、房产测绘流程管理子系统、房产测绘数据应用子系统,各子系统之间也以松散耦合方式联系,房产测绘应用系统与地籍系统,产权交易登记系统等MIS系统也以松散耦合方式联系,各系统以webservice方式对外提供自己的数据服务。以宗地-楼盘(栋)-户室(产权单元)为各个系统之间的联系,利用GIS数据实现房产测绘数据与地籍宗地数据和交易登记数据的挂接,实现图形数据与属性数据的图属互查,为整个房地产权籍管理提供完善可靠的地籍和房产测绘基础数据。在测绘应用系统中,目前面积测算已经有很多成熟软件,大多基于AutoCAD二次开发,成果一般以文件形式存储。采用子系统方式,可以将面积测算部分当作独立的一个子系统,而将成果文件作为数据应用系统中的一个属性字段直接存储,当需要打开测算数据的时候,直接从系统中取出读入到测算软件中。采用这种方式可以在不改变现有的测算软件实现数据的集中式存储,作业人员不需熟悉新的软件操作;同时又可以避免将测绘应用系统绑定在一个平台上,使系统开发的选择具有极大的灵活性,测算软件的选择也具有极大的灵活性。
流程管理主要涉及面积测算和配图的业务流程管理,包括测算软件数据上载、下载、变更等的流程管理,与一般的业务审批型OA没有什么大的区别,既可以独立开发,也可以与测绘数据管理结合在一起开发,技术也很成熟,这里不再赘述。
数据管理是房产测绘管理的核心,为实现测绘数据的充分利用,这里要关注的是如何管理各户室单元的平面图。现有的很多系统是直接用测算软件的图形格式管理,但由于测算软件是以栋或整个项目作为一个文件对象存储,这样在需要打开一个户室单元平面图的时候需要打开整各项目或整栋楼的图形数据,找到需要的单元,采用这种方式带来的弊端是数据传输量大,在需要查阅户室平面图的时候需要依赖测算软件来打开,不容易避免误操作或者其他原因导致对整个图形文件的破坏。考虑到数据管理关注的是户室单元的信息,而且在面积测算经过审核提交后,变化的机率很小,因此笔者提出通过测算软件直接生成每个户室单元的既定内容和比例尺的户室平面图文件,在数据管理系统中直接存储平面图文件虽然带来一定程度的数据冗余,但带来的好处是显而易见的,首先数据利用更加容易,只打开需要的户室平面图而不打开其他的图形信息,其次在需要查阅平面图的时候也无需依赖测算软件来打开,最后是原有的数据整理也容易,只需利用原有的测算软件生成每个户室平面图即可,而无需改变原有的图形格式。平面图文件格式可以采用Adobe的PDF和微软的MDI格式,采用这两种格式是因为PDF和MDI格式都是以矢量形式存储图形,图形打印效果好,打开也容易。采用JPG或BMP的打印效果都比较差。另外PDF和MDI格式在指定了比例尺和纸张大小之后,打印的时候可以按照真实的比例打印。
测绘数据管理系统通过宗地代码与地籍宗地系统联系,通过楼盘代码与交易登记系统联系,这两个方面的联系都需要基于GIS技术才能实现图属互查功能。主要实现思路是:通过在测绘系统中存放宗地代码,即可查询到地籍宗地系统的相关宗地信息。在交易登记系统
中存放宗地代码和楼盘代码,在交易登记系统中就可以查询到相关的宗地信息和测绘数据。测绘数据管理系统中其他方面文字属性的内容都是采用数据库管理方式实现,与普通的MIS系统没什么差别,这里不再赘述。
采用上述方式组成的系统具有极大的灵活性,能简化系统的部署,而且相互之间能有机联系。在未来,可以在测绘数据管理系统中增加三维图形等内容,就能实现对真实楼盘的三维模拟,使管理更加直观。
软件工程教育兼属科学教育和工程教育范畴,软件工程的科学教育属性主要是引导学生对人类意识与智慧进行科学理解、增强运用软件本质特性(构造性与易演化性)和解决具体问题的能力;而软件工程的工程教育属性主要是引导学生综合应用计算机科学、数学、管理等科学原理,借鉴传统工程的原则、方法,提炼和固化知识,通过创建软件来达到提高质量、降低成本的目的。然而,McKinsey Global Institute2005年10月发表的一份报告称,我国2005年毕业的60多万工程技术人才中适合在国际化公司工作的不到10%,主要原因是中国教育系统偏于理论,学生在校期间几乎没有受到Project和团队工作的实际训练,这对我国高等院校工程教育改革与创新提出了挑战,也为软件工程专业建设指明了方向。
合理的课程体系是高等院校保证培养目标和形成办学特色的重要手段。目前,我国1900多所普通高校中虽有100多所院校开设了软件工程专业,但与当前软件工程技术发展差距较大。为了培养出既有理论知识又有应用技能的工程型实用软件人才,软件工程专业课程体系必须进行改革。对此,本文结合CC2005、SE2004、SWEBOK、国内软件工程专业课程设置现有的研究成果,探索软件工程专业本科教学课程体系建设问题。
计算学科本科教学常用的课程体系设计策略主要划分为:课程启动策略、课程组织策略、特色课程设置策略。课程启动策略主要包括:1)围绕算法设计展开的算法优先策略;2)自底向上展开的硬件优先策略;3)从计算机导论展开的广度优先策略:4)强调编程能力的程序设计优先策略;5)强调系统使用命令优先策略;6)从面向对象展开的对象优先策略。
课程组织策略主要有:1)基于主题的组织模式,它把知识体系中的每个知识域组织成一门或几门课程;2)基于系统的组织模式,它把每类计算机软硬件系统设置成一门或几门课程;3)混合模式,在课程设计时不考虑区分前两种方法,兼而有之。特色课程设置策略主要依据本校办学特色和研究专长来确定。
由于软件工程教育兼属科学教育和工程教育范畴,其科学属性和工程属性决定了软件工程专业本科教学课程规划,一方面要强调工程性、技术性、实用性、系统性、综合性和复合型,另一方面要强化基础软硬件知识在解决复杂软件构造和应用方面起到的关键作用。对于课程启动策略而言,传统计算机科学专业的课程启动方式并不适合于本专业,但工程优先策略似乎也不适合于没有任何计算机基础的本科生;同样,在课程组织策略上,基于主题的组织模式更多地具有科学研究属性,而基于系统的组织模式又不利于基础知识强化;此外,特色课程设置时,有时会缺乏全面综合考虑,因人设课会造成特色课程系统性差问题。因此,在软件工程专业课程体系设计策略方面,应根据软件工程学科自身属性,综合考虑以上各种策略特点,全局思考,统一规划,避免课程系统性差、教学内容重复和遗漏并存等现象。
根据软件工程专业本科教学的培养目标及规格要求,其课程体系采用“夯实基础教育、提高系统认知、强化软件开发、推进工程实训”为主线的设计思路,构建了“分层次、互动式、工程化”的课程体系架构模型(如图1所示)。该模型共分为四个层次,即基础知识教育层、系统认知教育层、工程设计开发层和工程实践训练层。各层次不是相互独立的,而是相互关联、相互影响、逐层递进的演进关系。该模型简化了计算机科学核心课程数量,突出基于主题的组织模式,沿着由浅入深、循序渐进的认知路径,力图实现“基础与编程一体化、编程与系统一体化、系统与工程一体化、工程与职业一体化”四位一体的工程型实用软件人才教学目标。
基础知识教育的设计思路,强化学生的基础知识和编程意识,实现“基础扎实和编程意识强”两个目标。基础知识教育层结构具体划分为:数学基础类课程模块、外语类课程模块、软件基础类课程模块、其他公共基础类课程模块。根据各模块自身特点,全面考虑各模块之间的关联性,做好彼此之间的衔接。在课程启动策略方面,主要采取基于基础的编程优先策略。在数学基础类课程模块中确定一门衔接较好的基础课作为软件基础类课程模块的启动,软件基础类课程模块率先启用软件设计基础课程,力图达到“基础与编程CQ9电子一体化”的教学目标。在课程组织策略方面,采取基于主题的组织模式,有利于学生掌握基础理论知识。
系统认知教育的设计思路:强化学生的编程能力和对软件系统的认识能力,实现“编程能力强和系统级认知”两个目标。根据软件工程专业对硬件系统和系统软件的知识要求,系统认知教育层结构划分为:数据库系统类课程模块、网络系统类课程模块、操作系统类课程模块和编译系统类课程模块。在课程启动策略方面,主要采取基于编程的系统优先策略。通过软件基础类课程模块的数据结构等课程和系统认知类课程模块的数据库原理及应用等课程,进一步强化学生的编程能力,并以程序设计为主线引导学生的系统级认识能力,实现“编程与系统一体化”的教学目标。在课程组织策略方面,采取基于系统的组织模式,简化计算机科学核心课程数量,提高学生学习的有效性和对知识的掌握程度。
工程设计开发的设计思路:以工程化方法为手段,依托项目培养学生的“工程”意识,锻炼学生对软件系统的设计与开发能力,进一步强化学生的系统级认识,实现“更完整的系统级认识和软件系统工程化设计开发技术”两个目标。根据软件工程项目开发流程,工程设计开发层结构划分为:软件过程类课程模块、软件设计类课程模块、软件架构类课程模块、软件测试类课程模块、人机交互类课程模块、特色项目类课程模块、可扩充类课程模块。该层综合考虑核心专业课程和特色项目课程设置,基于专业方向设置若干动态可扩充课程,全面考虑课程之间的关联,强调统一设计、统一规划。学生在这个层次必修一些工程设计开发系列课程,选修可扩充类课程,达到“系统与工程一体化”的教学目标。课程启动策略采取基于系统的工程优先策略。课程组织策略采取项目的组织模式,以此来提高学生的软件系统设计与开发能力。
工程实践训练总体设计思路:通过实验训练、专业实习、项目实训、毕业设计等教学环节,依托校内 外实习实训基地,采用校外实习实训、自主实习实训、校内实习实训和外聘软件工程师等形式,强化学生的工程能力,培养学生的职场素质,实现工程与职业一体化的教学目标。工程实践训练层结构具体划分为两大类,一类是实验与实习类课程模块,另一类是工程实训与毕业论文类课程模块。其中,实验与实习类课程模块的具体设计思路,通过基础实验、系统体验、编程能力训练三个环节,进一步夯实学生的基础知识,完善学生的系统级认识,强化学生的开发技能;而工程实训与毕业论文类课程模块的具体设计思路,通过“软件工程项目实训”这个载体,采取“企业+实训+论文+就业”捆绑的运作模式,与多家国内知名IT公司合作,让学生到企业进行实际项目综合训练,并完成毕业论文设计工作,实现理论与实践结合、技巧与职业素质结合的教学目标,同时也为学生就业提供一个良好平台。
上述四个教育层是彼此联系和互动发展的,在课程体系设计中充分考虑衔接性、系统性和创新性。交流、沟通、讲演、写作的培养更多体现在第二课堂科技学术活动中。
软件工程专业课程设置遵循六个基本原则,即先进性、灵活性、复合性、工程性、创新性和模块化。1)先进性:课程设置和课程内容需反映国际上先进的软件技术发展成果和软件企业对先进技术的需求,以及相关的基础理论。2)灵活性:课程设置需具有灵活性,应根据软件技术的发展及时调整。3)复合性:课程设置需包括技能、工程、管理等方面的教学内容,使学生具有必要的综合技能和基本素质。4)工程性:课程设置面向软件工程实践,强调工程实践能力培养,使学生能够自觉运用先进的工程化方法和技术从事软件开发和项目管理,具有团队协作精神。5)创新性:课程设置应倡导学生自主学习,并给予必要的指导,从而培养学生自主学习和自我提高能力,以及勇于开拓和善于创新能力。6)模块化:课程应按照模块化准则设计,课程模块设计可以交叉。根据软件技术最新发展、当前市场需求及专业培养方向、学生目前具备的领域知识等,灵活调整课程设置和课程内容。
1)软件基础类课程模块设有:计算机硬件基础、软件设计基础、数据结构、计算机组织原理、面向对象程序设计、算法分析与设计等课程。2)操作系统类课程模块设有:操作系统原理、LINUX系统基础、嵌入式系统基础等课程。3)网络系统类课程模块设有:计算机网络、网络规划与集成、网络安全检测与防范技术、网络协议与网络软件等课程。4)数据库系统类课程模块设有:数据库原理及应用、ORACLE数据库、数据仓库与数据挖掘技术等课程。5)编译系统类课程模块设有:编译系统原理、编译技术等课程。6)软件过程类课程模块设有:软件工程、需求工程、软件项目管理、软件建模技术UML等课程。7)软件设计类课程模块设有:C++高级程序设计、J2EE与中间件、构技术、设计模式等课程。8)软件架构类课程模块设有:大型软件系统构造、软件体系结构等课程。9)软件测试类课程模块设有:软件测试技术、软件测试与评估等课程。10)人机交互类课程模块设有:人机交互技术等课程。11)特色项目类课程模块设有:软件工程项目案例解析、大型软件工程项目实训等课程。12)可扩充类课程模块设有:手机游戏开发、网络游戏开发、计算机图形学、嵌入式Linux网络及GUI应用开发、嵌入式Linux驱动开发、手持设备软件开发等课程。
软件工程专业培养方案制定是基于软件与工程的复合,将软件工程与领域应用相结合,强调计算机科学和数学基础的同时,将专业课程重点放在软件新技术和软件工程新技术方面,通过对实践类课程工程化改造,增设软件工程项目实训环节,开设部分技能课程,试图使学生的基础知识、专业技能、创新能力、工程能力和职业素质都能得到全面均衡发展。具体措施如下。
根据IT市场的实际需求,软件工程专业培养方案制定,除正常开设四个学期大学英语外,增开两个学期标准目语和一个学期专业英语,坚持外语学习四年不断线,旨在为学生选择日企或对日外包企业就业提供方便。
建立“四年不断线、三个层次相呼应、两大措施为保障”的工程化实践教学体系。“四年不断线”是指实践环节四年不断线,每个学期至少有一个集中性的实践教学环节,体现“全过程”实践;“三个层次相呼应”主要是从实践教学内容设计上考虑的,包括第一层次教学实验,第二层次课程设计及专业实习,第三层次工程项目实训与毕业设计;“两大措施为保障”主要指教学计划保障和考核制度保障。
针对工程化软件人才应具备的个人开发能力、团队开发能力、系统研发能力和设备应用能力,以必修课和选修课形式,开设四类特色化、阶梯状工程实践学分课程,即程序设计类实践课程、软件工程类实践课程、项目管理类实践课程和网络平台类实践课程,构成了系统全面的学生实践能力训练体系。
除个别侧重理论教学的专业课程外,80%以上的专业课程包含实验或实习环节,实验或实习成绩占总成绩的30%以上,一部分实践性较强的课程是以上机考试和答辩作为最终考试方式。





