在科学技术不断革新的今天,工程发展速度也在不断的加快,但是现阶段内,世界各个国家都没有明确定义机械电子工程,认识不够统一;主要原因有还早呢多,首先是机械电子工程有着较快的发展速度,涉及到诸多的领域学科;其次是如果对定义进行明确设定,那么就会在很大程度上到机械电子工程的发展。还有很多问题产生于电子工程发展中,如今其朝着高集成和大容量的方向发展,但是又在不断的减小体积,那么为了促使目标得到实现,就需要不断革新技术。要合理检验电子方案,仿真分析也是必须要进行的。对于设计人员来讲,需要充分考虑电子元件的工作环境,并且科学优化设计方案,研究电路性能;静电也会危害到电子工程的正常运行。因此,就需要将EDA技术应用到电子工程设计中,促使电子工程获得更好的发展。
2EDA技术概述
。在应用EDA的过程中,需要将一系列的高科技工具给利用过来,如计算机等,主要目的就是适配编译和逻辑映射特定的目标芯片,以便促使有集成电子系统、专用集成芯片等生成。。其中,综合器的功能是转换设计人员的设计文件,以便有系统门级电路描述形成,其主要发挥的是桥梁作用,有效连接了硬件和软件;。如今,在机械电子工程设计中,核心技术就是EDA技术,原因主要是EDA技术将HDL高级语言给运用了过来,可以公开利用本语言,并且有着较为广泛的描述范围,可以在较大程度上帮助机械电子工程设计,设计人员也可以比较容易的进行后期修改和保存;并且,借助于本语言,还可以自动在线升级现有的设计方案。此外,EDA技术的自动化程度比较高,能够方便的完成仿真、纠错等工作。
3电子工程设计要点
3.1仿真分析
要为了验证分析机械电子工程设计方案的可行性,系统仿真和结构模拟是必不可少的,借助于仿真分析的科学进行,可以保证在日后的实践中顺利应用设计方案。而将EDA技术运用到仿真分析过程中,则可以从技术角度给予保障,可以将各个环节中的传递函数给利用起来,进行数学建模,对仿真系统进行构建之后,就可以较好的推广和使用机械电子工程系统设计方案,对设计人员提出的构思和理论进行验证,保证其是合理和可行的。在此基础上,借助于EDA技术完成了仿真分析之后,还可以分析各个电路的实际结构,同时分析电路结构的正确性和性能指标,量化分析过程。通过大量的实践研究表明,借助于这种仿真分析模式,在很大程度上提高了我国电子工程设计水平。
3.2优化设计
通过优化设计方案,可以保证更加稳定和可靠的应用电子元件,促使其容差和工作环境达到最优化。如果将传统的电子工程设计方法应用到实践过程中,就无法全面科学的检查分析实际容差和电子工程元件工作环境,无法全面勘查电子元件环境,容易有不同方面的漏洞出现于设计方案中,这样就无法保证电子元件的容差和工作环境温度符合相关要求。而将EDA技术运用过来,则可以有效优化设计方案,原因就在于其可以分析计算电子方案环境,依据获得的电子元件的环境温度等数值资料,来优化设计方案,只有这样,方可以保障其能够可靠安全的工作。
3.3对机械结构中的静电有效预防
结合设计方案,促使其功能需求得到满足的结构即为机械结构,如今,科学技术不断地革新,集成电路设计难度较高,且更加复杂,那么就需要科学防治静电。电子元件会在较大程度上受到静电的破坏作用,因为静电电厂会吸引周边电荷,从而对绝缘体造成破坏作用,在较大程度上降低电子元件敏感度,甚至还会烧毁集成电路,影响到电子产品的正常使用;因此,工作人员就需要科学防护静电,合理划分防静电工作区域,定期经常的清理操作空间,促使其清洁程度符合要求,这样静电发生概率方可以得到显著降低。为了更好的检测电子工程故障,需要有机结合智能故障检测和传统故障检测,互相配合和验证,增加电子技术方面的投入成本,促使电子工程检测技术水平得到提高,电子元件和电路也可以更好的适应环境。
4结语
(一)加强指导教师的工程实践能力
高校教师普遍存在理论知识较丰富,工程实践经验相对不足的现象,要在毕业设计中较好地指导学生,使学生的理论和实践能力得到较大的提升具有很大的难度。为加强指导教师的工程实践能力,应从三方面入手:(1)学校出台相关的,鼓励教师开展和从事校企合作项目。(2)教师勤于到企业考察和学习,不辞辛苦,和现场的工程技术人员交流,探索和思考生产和实践中的难点和问题需。(3)着力提高实验室的利用率。在熟悉现有实验设备的基础上,可以鼓励教师和学生自主开发更好的实验项目和设备,促进教师和学生能力的锻炼和提高。
(二)注重毕业设计课题实践性和多样化
在毕业设计的选题时,必须在遵循“真题真做”的原则下,鼓励实践性、多样化的选题模式,百花齐放,最大限度的发挥学生的能动性。其一,学生积极参与教师的科研项目。在各高校中,大部分教师在完成教学工作的同时,也承担了一些相关的纵、横向科研项目。。其二,毕业设计与工作岗位切合。由于到了大学四年级下学期,许多学生已找到工作单位,或有心仪的工作对象。因此,应引导和鼓励学生根据自己的实际情况和兴趣选题,使学生的毕业设计针对性强,学习积极性高,交流主动,设计过程更加考虑工程实践应用,对毕业后较快进入工作角色很有帮助[4]。其三,校企联合指导。采用校企联合共同指导的方式,用人企业可以根据自己的实际情况,引入具体的工程实践课题,制定具体的毕业设计目标和要求。学生可以充分利用企业的设备、场地和技术力量,在毕业设计时采用各种灵活的方式,如:以企业技术人员的现场指导为主,以学校教师指导为辅等。通过这种形式学生能够尽早地熟悉企业的组织结构、管理模式、产品开发流程、生产工艺等基本内容,实现了学校教育与企业用人需求的紧密对接,促进毕业生更快更好地融入企业的生产和设计研发。其四,毕业设计与创新竞赛的结合。近年来,各种形式的创新竞赛得到了很大的发展,业已成为培养学生创新能力和实践动手能力的重要载体。创新竞赛对培养和提高学生的创新思维、创新能力、团队协作精神、解决实际问题和实践动手能力等方面具有极为重要的作用。我们总结多年来的经验,发现创新竞赛在形式、内容、深度和广度等方面都与毕业设计选题较为类似,因此很多毕业设计指导教师都尝试从创新竞赛中遴选课题,大多数学生特别是参加过竞赛的学生也非常愿意从事与竞赛相关课题的毕业设计,特别是参加实际项目,动手做出实际的系统或演示装置。
(三)毕业设计的具体实施
1.提前进入毕业设计。指导教师通过给学生上课时讲解毕业设计的目的及意义,务必使学生充分认识到毕业设计的重要性,考核的严肃性,充分调动学生的积极性和主动性。选题时让学生根据指导教师的科研题目、企业课题或竞赛题目自由选题,教师再根据题目及学生的具体特点完成互选。选题结束后立即指导学生进入开题报告准备阶段,这样在学期末、寒假及最后一学期毕业设计之前的一段时间,学生可以提前3个月左右进入毕业设计。在正式进入毕业设计时,学生基本都已经完成了开题报告,资料收集、整理,相关知识和软件等的学习,确定了研究内容和研究思路。
2.深入工厂现场。在基于工程实践的毕业设计课题研究阶段,一定要求和鼓励学生勤下工厂,深入现场,分析相关的设备原理、结构,以及存在的问题等,制定详细、具体的设计方案,进行科学严密的分析、计算,为最后的具体设计和论文的撰写打下坚实的理论和实践的基础。在毕业设计期间指导教师要有针对性地引导学生进行思考,指引正确、合理的研究方向及思路,同时应充分发挥学生的想象力及创造力。经过毕业设计的锻炼,学生不仅可以加深和巩固专业技术知识,而且通过具体的工程实践灵活运用专业理论知识,激发学生的创新精神,培养优良的专业素养。
关键词 机械电子工程专业;虚拟仪器设计;教学改革;
中图分类号:G2.0 文献标识码:B
文章编号:1671-4X(2016)22-0047-02
Teaching Reforms and Practices in Course of Design of Virtual Instrument in Machinery and Electrical Engineering//GENG Qidong, WANG Fuyuan, WANG Jun, LI Chunyan
Abstract The design of virtual instrument is a professional course, because the time of open is too late, the teaching effect is not good. In order to change the status quo, the design of virtual instrument has
been reformed from itself. Respectively from the teaching goal, tea-ching content, teaching methods on the corresponding improvement, finally has obtained a good effect.
Key words machinery and electrical engineering; design of virtual instrument; teaching reforms
1 引言
拟仪器技术是现代计算机技术与仪器技术相结合的产物,它将测量技术、通信技术、信号与数据处理技术、传感器技术等融为一体,在测控领域举足轻重。虚拟仪器技术在教育、交通、通信、工业、农业等各行业也有相应的应用。在短学时、少学时的课程背景条件下,如何提高教学质量及增强学生实践技能,一直是本课程不断改革的方向。
盐城工学院机械工程学院机械电子工程专业从2011年起开设虚拟仪器设计课程,主要讲授虚拟仪器的结构以及LabVIEW软件使用。由于课时较少、硬件设施不全、学生基础薄弱及主动性较差等原因,本门课程的教学效果不佳。从2015年起,虚拟仪器技术教学小组针对本课程的特点,从教学内容、教学方法、教学实验等环节开展教学改革,强化仪器技术的基本概念,增强学生的实践能力。本文将介绍虚拟仪器设计课程教学改革过程及结果。
2 教学目标改革
在以往绝大多数教学中,教学目的以掌握本课程知识为根本。这在很大程度上导致学生学习的目的性不强,为了挣学分而学习、为了拿学分而学习、为了考高分而学习。本门课程的改革首先从教学目的开始,将教学内容引导到学科竞赛及技能认证上。
在教学过程中,将教学内容定位为竞赛服务。从2009级起,本科生教育培养方案中要求学生在校期间完成相应的素质拓展学分。学科竞赛是获得本学分的主要形式,鼓励和引导学生参加虚拟仪器技术的相关竞赛,既可以锻炼能力,也能完成学分要求。
学生在就业过程中,技能认证的证书对于能否成功就业起到非常重要的作用。虚拟仪器设计的学习离不开NI(美国国家仪器公司)开发的相关平台,该公司提供的助理工程师(CLAD)认证是虚拟仪器设计技术水平的一种考量。CLAD认证通过者能够基本熟练地在测试和测量领域应用虚拟仪器设计软件,如LabVIEW、LabWindows/CVI等。CLAD认证的核心是对虚拟仪器开发系统全面和广泛的了解,并能够应用相关知识运行、调试、维护所设计的虚拟仪器模块。拥有此类证书,可以增强学生的就业选择面,提升就业成功率。学生可以在测试及测量等相关领域寻找合适的工作,同时在继续深造方面选择方向也增多。
3 教学内容改革
教学内容在很大程度上决定了学生对本课程的喜爱程度。在实际教学中,往往发现这样的问题,学生总是认为学习本课程没有可用之处。因此,教学改革的重要工作就是对教学内容进行改革。在进行本课程教学前,给学生灌输虚拟仪器技术课程的重要性,同时明确本课程的学习目的。将教学内容定位于学科竞赛及技能认证,在内容上需要进行调整,分为软件学习、软件及硬件结合的项目设计学习和硬件资源学习。
软件方面 LabVIEW是一种程序开发环境,由NI研制开发,类似于C和BASIC开发环境。LabVIEW软件是虚拟仪器设计最为流行的软件,是测试及测量领域的设计核心。在教学中,以学习LabVIEW软件为开始,逐步进入虚拟仪器技术的学习中。首先,熟练安装LabVIEW软件和熟悉软件操作环境;其次,掌握运用基础语言的编程技巧进行初步学习;最后,设计较为综合的虚拟仪器程序。在实际教学中,从虚拟温度计的设计开始,学习VI创建方法、随机数产生方法、输入输出控件使用方法,进一步掌握了VI的创建、数学控件运用、报警、数据记录存储。虚拟温度计设计是一个典型的虚拟仪器设计范例,通过教师课程上演示操作、课程自主学习以及实验中自我体会等形式,最终掌握虚拟仪器设计的基本步骤及原理。
硬件资源 虚拟仪器是由软件和硬件组成的,硬件资源好坏也是虚拟仪器设计成败的关键。现有实验室资源是学生获得的第一手硬件信息,NI提供的硬件资源以各种板卡为主,教学中主要介绍PCI模块、CDIO、SCXI信号调理模块,同时结合NI最新的产品做相关的介绍。NI为各大高校学生参加虚拟仪器设计大赛提供各种设备的租借服务,因此在硬件资源不足的情况下,可以通过此方式尝试使用及掌握相关硬件模块。在实验室中,各个模块的讲解结合实验进行,学生边听讲边实地观察相关设备,有时还进行动手操作,以加强对模块的印象。
综合设计 在软件操作及硬件资源都掌握的基础上进行综合设计。综合设计涉及的知识较多,学生应掌握信号处理技术、传感器技术、控制技术等相关知识。综合设计首先以掌握数据采集卡项目为开始,逐步熟悉虚拟仪器设计步骤及规范,最后以实际项目为考核。
4 教学方法改革
教学方法的优劣决定了教学的效果,改进现有教学方法,增强教学效果,也是教学改革成败的关键。虚拟仪器设计课程教学的重点在于培养学生的实践能力及解决实际问题的能力,引导学生主动学习本门课程比灌输式教学更有效。
采用目标驱动式教学法,首先制定一个合理目标,然后实施教学活动,最后逐步检验目标实现情况并修正目标。整个教学改革分三个阶段。
第一阶段:将现有学时数进行调整,理论课时与实践课时各占一半,主要目的是提高学生动手及实践能力。现阶段的虚拟仪器设计教学内容以理论教学为主,课堂气氛较为沉闷,学生的积极性不高,因此教学效果不好。改变现有学时分配,引导学生主动学习虚拟仪器设计。
第二阶段:要求学生进入虚拟仪器网络论坛初级课程学习,以通过网络初级课程为考核通过标准。在学院资源有限的情况下,充分利用外界资源。利用NI提供的网络平台,组织学生进行学习,从基础课程开始,逐步加深,以通过LabVIEW助理工程师(CLAD)考试为最终目标。同时鼓励学生参加全国虚拟仪器设计大赛,以参赛为目的,锻炼学生的设计能力。
第三阶段:组织考核通过CLAD,目标通过率为5%;组队参加虚拟仪器设计大赛,目标为三等奖。
5 教学改革的意义
长期以来,高等学校的专业教学以应试为目的,注重理论教学而疏忽实践及创新方面的教学。在这样的培养模式下,学生走上工作岗位后,往往存在懂一点儿理论知识,而动手能力弱、毫无创造力的现象。针对这一状况,需要从专业课的教学中做改进。专业课程的教学是学生离开学校前最后接收的知识,这一阶段的教学内容有助于学生认清自身优势。因此,要加强专业课程教学,促进学生理解专业概念,培养创新精神。
虚拟仪器设计课程有一定的特殊性,在实际教学中存在硬件资源不足、软件资源较陈旧的情况。面向学科竞赛和技能认证的目标,旨在改革教学内容、教学方法,使学生能够主动投入该课程的学习之中,利用现有资源,发挥自身的想象力和创造力。在网络时代“人人为我,我为人人”的思想影响下,充分利用现有的网络资源,可以参与各大论坛的学习及交流,参与网络公开课程的学习,参与研讨会的讨论等。
虚拟仪器技术是仪器技术、网络技术、信息技术、传感器技术、控制技术等相融合产生的。该技术一直处于发展之中,虚拟仪器设计课程的教学需要跟随时展的脚步,通过对教学内容、方法、目标进行改革,采用目标推进的方法,逐步实现改革目的。参考文献
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随着科学技术的快速发展,机械工程由传统的机械工程项机械电子工程方向转变,同时机械电子工程和人工智能的有效结合,不断的向自动化、智能化、数字化方向发展。机械电子工程与人工智能的整合,为社会生产力的发展带来了历史性的变革,对于推动党建社会的发展和进步具有非常重要的作用。因此,文章针对机械电子工程与人工智能整合思路构建的研究具有非常重要的现实意义。
2机械电子工程与人工智能的特点分析
2.1机械电子工程的特点分析
;(2)多技术融合的设计,电子机械工程是综合计算机技术、机械工程以及电子工程等多个相关技术融合设计的,工程师在进行机械电子工程设计的过程中,需要对各种技术、策略进行考虑,并将所有的技术、策略进行整合,以此完成相关产品的设计。
2.2人工智能的特点分析
人工智能是复杂、综合的学科,主要包括哲学、控制论、心理学、信息论以及计算机等,人工智能在社会生产与生活中发挥了非常重要的作用,具有非常广阔的应用前景。人工智能分为不同的发展阶段:(1)初级阶段,人工智能的研究方向主要集中在博弈、证明以及翻译等方面,此阶段在机器人、专家系统、自然语言理解、计算机视觉等方面获得了非常大的成就;(2)第二发展阶段,该阶段主要集中在商业化产品以及知识工程的应用领域,在智能机器、计算机视觉、基础常识、不确定推理以及分布式人工智能等方面获得了很大的成就,第二发展阶段相对平稳,但是平稳的发展阶段已经从原来的单个体向分布式方向发展。在当今社会,人工智能已经成为一种复杂、系统的技术,并且在人类生产和生活中发挥了至关重要的作用,作为一门使用的技术,在推动时代的发展中占据着非常重要的地位。
3机械电子工程和人工智能的整合思路分析
3.1机械电子工程与人工智能的关系分析
机械电子工程具有一定的不稳定性,描述机械电子系统的输入和输出的关系相对困难,传统的描述方式包括:学习并生成知识描述法、建设规则库方法以及数学方程推导法三种,由于传统的描述方法的严密性和精确度不高,并不能够满足曰益复杂系统的实际要求。人工智能在处理信息中具有很大的优势,能够有效解决传统机械电子系统不确定性、不稳定性、复杂性等问题。因此,机械电子工程与人工智能的整合已经成为一种必然趋势。机械电子工程中人工智能技术的应用存在一定的差异性,并不能够对网络系统进行有效的描述,并且系统资料库创建过程中需要进行严密的数学分析,在分析的过程中会出现许多问题,导致网络系统的建设存在许多问题,导致网络系统出现崩溃的现象,这对于机械电子工程系统的发展是非常不利的。人工智能技术创新的工程方式能够帮助机械电子工程系统创建系统资料库,机械电子工程和人工智能之间存在的密切关系,对现代科学技术进行了强化,对于促进机械电子工程的发展具有非常重要的作用。
3.2人工智能技术在机械电子工程中的应用分析人工智能技术在机械电子工程中的应用,创建了两大系统:其一,模糊推理系统,基于模糊集合理论的模糊推理系统,以模糊理念为设计工具,具有处理模糊信息的功能,模糊推理系统已经被广泛的推广和应用在数据处理、自动化控制等领域,并且获得了良好的效果,机械电子工程中的模糊推理系统,创建了模拟人脑的功能,进行语言信号的分析,通过网络结构接近一个连续函数,并运用域到域的映射方式规则的储存信息,具有非常明确的物力意义,但是模糊推理系统连接不固定,并且计算量相对较小,应用范围相对有限;。创建基于模糊推理系统与神经网络系统的智能系统后,其在机械电子工程领域的应用越来越广泛。;功能互补的融合,将神经网络的学习能力融于模糊系统的分布式储存规则中,能够有效的提高模糊系统的智能;将模糊系统的逻辑推理功能融入到神经网络系统中,能够有效的提高神经网络系统的逻辑推理能力。
关键词:机械电子专业 课程设计 教学改革
。其让学生在对实际问题进行解决的过程中获取实践能力,帮助学生获取正确的工程理念,有助于学生创新意识与基本素质的培养。
一、探究机械电子专业课程设计的现状
进行课程设计的主要内容就是综合性的运用专业基础知识,以此来设计典型的机电系统,通过这一环节来加强学生的工程设计能力。通常在对系统功能进行设计的时候,需要按照运动的要求输出不同的复合机械运动,例如直线、旋转等,在对飞行器的舵面操作系统与行走的机械底盘驱动等系统进行设计的时候,应该有测控系统、传感器、执行系统等。
首先就是课程的设计具有较大的难度,由于课程教学的题目主要是围绕具体的应用对象所实现其具备的功能来进行的,虽然课题的涵盖范围比较明确,但根据学生所掌握的知识来讲,难以达到设计目标对知识与技能的要求。如果在这一过程中,学生无法进行设计,会失去学习的信心,直接影响到教学的质量。
其次,设计的题目相对较为传统,没有做到与时俱进,由于题目的更新相对较慢,这也就导致很多新的理论知识与技能无法得到有效的利用,对于学习中求知欲较强的学生缺乏吸引力,难以激发学生的兴趣。
。
教师在组织教学的时候形式过于单一,学生考核的方式也相对较为传统,与现代教育的要求不相符。例如,现代的课程设计通常要求学生在进行任务的时候,自己进行资料的收集,并通过资料来对系统进行分析、设计、绘图等环节,教师的主要工作就是正确的引导学生,对其在设计中存在的问题进行指导,时间与工作的进度完全由学生进行自我安排,难以保障工作的效率,同时,也缺乏相应的激励制度来激发学生的积极性。。
二、机电专业课程设计教学内容完善的措施
1.对选题进行及时更新
由于课程设计中的题目更新相对较少,这就要求教学过程中要与时俱进,及时更新、优化新的技术、设备以及思想。同时,为了激发学生的学习兴趣与积极性,要不断完善新课程设计的内容,突出相应的题目所对应的工程应用背景,从工程的角度来分析和研究问题,并从解决问题的过程中获得知识,在将新知识引入课堂教学的时候应该注意为学生提供一定的空间,让学生通过自己的方式来对知识进行探索与创新。例如:在航空航天工程的教学过程中,应该对工程实际中具有代表性的机电设计进行选取,保障问题的难度适合学生的知识掌握情况。同时在知识的范围内,还应该融入计算机测控、电气、气动以及液压等方面知识要素,在对问题进行设计的过程中应该具有相应的侧重点.
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2.重视工程设计的规范性
在对机械电子专业课程设计进行教学改革的过程中,应该重点注意学生工程素质的培养,让学生可以分析与思考问题,有效解决实际工作中存在的问题,培养学生解决问题的能力,让其在实践过程中充实自我、完善知识,成为推动社会发展的人才。课程设计教学改革可以分为几方面,分别是对任务进行全面的降解、通过查阅资料来进行调研、选取最优的方案设计,教师应该引导学生明确掌握这一流程。由于现代的教学没有将理论与实践进行有效的结合,这也就导致学生缺乏实践经验,对于系统的工程理念缺乏正确的认识,教师在对其进行讲解的过程中就应有针对性的讲解,让学生对不同题目所对应的工程特点、背景、需要等方面内容有个正确的了解,培养学生从工程的角度来研究问题,提高学生设计任务的完成效果。
同时,为了方便教师指导学生,可以将课程设计的过程进行细分,按照题目的要求来对不同细化的环节进行具体指导语讲解,将任务的重点、要求等融入设计的任务书之内,帮助其更有效的理解。此外,教师还应该培养学生的自主学习能力,让其在题目中发现问题,并通过网络、图书馆、实践等不同的方式来寻求解决方式,教师应该尊重学生的主体地位,帮助学生养成良好的学习习惯与自主能力。
三、机械电子专业课程设计的教学改革的途径
要提高学生的学习质量,就要对传统的教学方式、内容进行改革,将先进的科研成果引入教学之中,正确的定位学生,重视学生的参与意识,而教师则充分发挥其自身主导性的地位。同时,教师还应该不断优化传统的教学方式,融入新课改标准的内容,如讨论式教学、启发式教学、问题式教学、任务式教学、参与式教学等。此外,教师还应引导学生做到理论与实践进行有效的结合,这就要求通过任务式教学的方式来进行。
首先,任务教学就是按照学生的实际状况来对任务进行分配,有效的运用所学习的知识,将理论应用到实践的过程中来。在进行教学时,教师可以通过小组合作、集中授课、研讨等不同的环节进行,为学生制定合理的学习计划,并选取可以激发学生兴趣与积极性的题目来进行任务的分配。其次,还应对学生的考核体系进行完善与更新,传统的实践考核主要是通过对结果的审核来衡量学生,这种方式具有一定的不足之处,忽略了学生的实践过程,不利于考核学生的创新能力、个性特点以及理论与实践进行结合的效果,这种考核方式在一定程度上了学生的发展。所以应该构建多元化的考核体系,以此来提高考核的质量与可信度,让学生在掌握知识与理论的同时,还可以有效的解决实际问题,同时,还可以激发学生学习的积极性与主动性,让其自主的参与到教学活动中。
结语:
随着社会经济的不断发展与进步,社会对人才有了新的要求,所以在对机械电子专业课程设计进行教学的过程中,应该重视理论与实践的结合,有效的提高教学质量,对传统教学中存在的弊端进行不断的完善,以此来推动社会的进步。
环境工程是环境科学的一个分支,它是研究运用工程技术和有关学科的原理和方法,防治环境污染,合理利用自然资源,保护和改善环境质量的学科。其主要研究内容包括大气污染的防治工程、水污染的防治工程、固体废物处理和利用、噪声、振动及其他公害防治技术等。环境工程还研究环境污染的综合防治方法和措施,以及利用系统工程方法,在区域的整体上寻求解决环境问题的最佳方案。随着社会经济的发展以及科学技术的进步,工程的概念较之传统意义已经发生了许多变化,环境工程设计的主要研究内容除了大气污染防治工程、水污染防治工程、固体废物的处理和利用及噪声控制工程等四项以外,还可以按照化工设计的单元设计模式进行划分,即环境工程设计可分为厂址选择与总平面布置、污染强度计算、工艺流程设计、车间布置设计、管道布置设计、环保设备的设计与选型、环境工程项目概预算、环境工程设计中的清洁生产设计等单元设计模式,同时它也涉及该领域的技术研究与开发、工程设计、相关的设备设计与制造、施工安装、操作管理等内容。CAD技术在环境工程设计中的应用相对机械、电子、建筑等行业来讲,起步较晚,还有许多应用问题需要解决。因此要想做好环境工程CAD技术方面的工作,对环境工程设计人员提出了较高的要求,不仅要具备环境工程设计方面的知识和环境工程设计所必需的法律、法规知识,还必须熟练地掌握工程CAD应用技术。
2计算机辅助技术在环境工程中的应用
2.1环境工程二维图形设计
AutoCAD软件是环境工程二维图形设计的常用软件,它是是美国Autodesk公司于1982年首先推出的通用计算机辅助绘图和设计的软件包。它从最初的1.0版起,到目前的最新版本AutoCAD2004已经进行了多次升级,其功能日益增强、日趋完善。由于AutoCAD软件的丰富的功能及相对便宜的价格,它已经在机械电子、建筑、环境工程、化工、纺织、轻工、商业等行业得到广泛应用,到目前为止,依然占据着主要的世界微机CAD市场。。工艺流程图通常包括许多流程线、箭头、设备外形图及其标注。高程图的特点是包括流程线、许多阀门符号、高度符号标注等内容,对于各种图形符号,包括阀门符号,通常被制作图形符号库,从库中直接调用即可,如果没有库,就只好采用交互绘制方法了。总平面图基本属于建筑图领域,一般包括道路、建筑物外形、河流、环境工程的管道、风向标、构筑物表格等内容。设备布置图中一般包括设备外形、建筑物墙体、各种标注、高度符号、轴线序号、尺寸、表格、楼梯、门窗外形等内容。管道布置图通常包括管道、各种阀门、水龙头、下水地漏标注、高度符号、轴线符号等,管道的绘制通常采用带有轴测角度的、一定宽度的多义线绘制。以上二维图的绘制都可采用AutoCAD2004软件绘制。
2.2环境工程三维图形设计
在工程设计与生产过程中,往往需要物体的许多信息,如外形、颜色、体积、面积、重心、惯性矩、纹理、光照等,能否有效地表达这些信息,直接关系到能否提高设计效率和设计成功率。在之前的实际工程设计中,首先是开发设计人员在脑海中形成物体的立体形状,然后通过二维投影的方式在图纸上表现出来。这种方法需要设计人员具有一定的投影知识,是一种间接的表现形式。过去,由于计算机硬件和软件等技术的,在计算机上制作三维立体的真实物体形状非常困难,但是随着科技的发展,计算机技术的进步,三维CAD技术也日趋成熟,通过计算机来实现三维立体图形已完全不是问题,而且操作非常简单,只通过一个命令就能完成。3.3环境工程中数据处理技术在工程设计过程中,经常需要引用一系列的数据资料,比如有关的图表、各种标准、实验曲线、各种规范等,在传统的设计过程中,这些资料通常是由人工查询手册或标准获得,而在CAD过程中,这些数据应该由计算机来处理。设计资料有两种处理方法,一种是程序化,也就数表及线图进行查表、处理或计算是在应用程序的内部完成。将数表中的数据或线图离散化后,通过一维、二维或数组的形式存入计算机,检索数据时,可以使用查表或插值的检索方法,还可以将数表或线图拟合成公式,通过编制计算程序来算出所需的数据。处理过程中,一般先对输入的各自变量值转换成因变量数组的各维下标,根据下标就可以查到因变量的值,对于具有结构体数据类型的编程语言,还可以采用结构体数组的方法进行数表程序化,具有更直观的特点。第二种是数据(或数据库)文件存储,将数表及线图中的数据按一定的文件结构输入计算机,存放在数据(或数据库)文件中,这些数据于应用程序,但又可以为应用程序服务。
2.4建立环境工程常用图形符号库
在环境工程CAD制图过程中,经常会用到大量的图形符号,而这些符号又是常用的、重复的,如何利用AutoCAD强大的二次开发功能来减少工作量,这就需要常用图形符号库的建立了。。这种技术无疑进一步减少了重复工作,提高了工作效率。
2.5网络化、资源共享
随着信息时代的到来,信息是推动人类社会活动、经济活动、科学技术向前发展的重要资源,已成为广泛的共识,在现实生活中,人们更加注重数据的准确化、高效化、精密化和资源的共享化,计算机和网络在信息的交流中也越来越重要。设计人员根据有关设计计算理论、设计规范、标准、经验数据等编制成程序,然后存入计算机,再将一些数据和必要的条件输入进去,这样一些绘图、制表等工作,计算机可自动完成,各种CAD能在各专业领域代替工作人员完成大量“机械”化的工作和人为无法完成的工作,引入“网络”使大量的设计方法、数据资源共享化,使得科技人员能够计算更加复杂,要求更高的题目,更加合理地利用社会资源。
3结语
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