“互聯網+”模式下的CAD類課程教學應用研究
——以PKPM為例

王軍偉，王偉偉

(安陽工學院，河南 安陽 455000)

0 前 言

隨著計算機技術的飛速發展，計算機技術快速地運用到各行業中，可以說計算機技術快速地推動了各行業的發展。針對建筑結構計算方面計算機技術的發展與支持也不例外，隨著建筑物層數、高度和其他因素的變化，結構體系也越加復雜，除要求我們要有扎實的理論知識外，同時也要求我們能充分發揮利用計算機技術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生而言，掌握一門計算機輔助設計手段，是增加學生就業機會和快速提升專業能力、適應工作能力的一個重要輔助工具。由于目前我國結構設計工作中，結構設計軟件PKPM市場占有率在50%以上，大部分學校的計算機輔助設計軟件以PKPM為主，以對接學生從事結構設計工作的需求[3]。因此，建筑結構計算機輔助設計課程中專業性最強、同時對計算結果的正確性影響最大的部分PKPM-SATWE參數設置部分是很多學生和教師極為關注的問題。以互聯網技術為依托，快速使學生能夠掌握此部分的內容，以達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網技術快速提升學生學習本課程的效率，以達到良好的教學效果。

1 課程教學現狀

建筑結構計算機輔助設計課程是土木工程專業的一門專業課程，是利用目前的計算機技術提升建筑結構設計效率，解決結構設計中手工計算耗費時間和精力多，計算誤差大等的缺陷而實行的一種技術手段。而對于結構設計而言，結構計算固然重要，但絕不是結構計算的問題，對于相應的基本設計原理、結構計算假定、構造等內容也需要熟知[4-5]。

建筑結構計算機輔助設計課程對于土木工程而言一般安排在第六或第七學期，一般均開設在各專業主干課程之后，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容較少，大部分為前期各專業課程的運用，但在有限的時間內將各知識點融合為一個整體，集中展現于學生，對于現階段學生的專業基礎能力還是有所欠缺，各專業知識點不能系統掌握，從而導致接受程度大大降低。

建筑結構計算機課程固然需要其他專業基礎課程和專業課程內容的支撐，這些課程內容掌握的程度，往往決定了學習本門課程的深度。而對于輔助設計軟件而言，軟件的操作的掌握是隨著練習的時間的投入成正比例關系的，而深度上則需有良好的結構基礎，并較好地運用各專業課程內容。

綜上，建筑結構計算機輔助設計課程在日常的教學中體現出學生上手初步操作感覺較為簡單，但后期在以工程實例為對象練習的過程中及在后期對接畢業設計過程中難度頗大，學生真正熟練靈活運用能力較差。對此，需要我們在具體的教學中找出教學難點，以教學難點為突破口，以提升實踐教學效果。

2 課程難點分析

建筑結構計算機輔助設計課程是一門利用計算機手段來解決工程實際問題的一門專業技術課程。面向的研究對象更加貼近有工程實際相關的內容。在利用計算機技術求解某一工程問題時，主要過程為工程實際模型向計算模型的轉化，可以說計算模型是建立在一定假定的基礎之上的工程實際模型的抽象。在這一簡化、抽象和轉化過程中，會遇到較多的簡化計算方法或相關的假定等內容，在此過程中會呈現出多項的參數設置和參數選定的內容，因此，參數設置或參數選定是工程實際模型到計算模型的“必經之路”，同時也是“交通要塞”，對計算結果的合理性和正確性起到關鍵的作用。

建筑結構計算機輔助設計課程主體內容如圖1所示。綜合以上分析及對課程內容的概括，通過近幾年建筑結構計算機輔助設計課程教學效果的總結，課程的難點集中凸顯在參數設置及計算結果判斷調整上面。由于軟件在執行相關命令的過程中，需要設置相關設計參數或填寫的相關內容較多，初步統計僅PKPM-SATWE參數設置部分中包含上百個需要設定的參數，參數設置如圖2所示。面對如此多的參數，要使學生在有限的課堂教學中掌握上百個參數的含義，并完成其正確的設置是很困難的。

圖1 建筑結構計算機輔助設計PKPM課程模塊

圖2 SATWE參數設置

3 解決途徑與方法

結合以上教學模塊中的難點內容，近年來計算機技術飛速發展，教師在教學過程中和學生在學習過程中對相關知識的獲取途徑也越來越廣泛，計算機編程技術也越加被各非計算機類教師在教學及科研工作中使用。為此以目前的基本編程語言為基礎，針對PKPM-SATWE模塊的參數設置編寫計算機輔助設計參數設置學習系統。

輔助學習系統主要包括系統說明即參數概念和系統操作兩部分組成。

其中系統說明部分主要為對照PKPM-SATWE總信息中所需填寫各信息參數的概念解釋與參數填寫說明，如圖3(a)所示。系統操作部分主要為仿照PKPM-SATWE總信息窗口，如圖3(b)所示，通過填寫參數為下拉參數的設置等操作完成相關參數的設置。另在系統操作窗口周邊，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窗口后，可通過掃碼讀取內容信息。

4 實施方法與效果

基于此PKPM-SATWE輔助學習系統，在具體的此部分內容的講授過程中將此輔助學習系統展示于學生，學生利用此系統提高學習效率和學習質量主要體現在兩個方面，第一，利用此系統學生在練習的過程中可以快速檢索自己不熟悉的相關參數的信息，不需要學生再查閱書籍或者上網搜索相關資料，學生可以精準地獲得所需信息，大大節省了學生的學習時間。第二，此系統獨立于PKPM軟件之外，學生在課余時間也可以進行練習，減少了相關的限制。

此輔助教學系統通過兩學期的教學實踐，學生對此模塊的學習難度明顯降低，大部分學生對于參數設置的內容基本明確，而且能掌握每個PKPM-SATWE參數與哪些先前課程知識點內容相關，建立起了知識間的聯系，對學生今后從事結構設計工作打下堅實基礎。

(a)系統說明

(b)系統操作

5 問題與結語

建筑結構計算機輔助設計課程是一門專業性很強的課程，針對此課程的學習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課程知識，內容深度較大?；凇盎ヂ摼W+”技術可較快提高教學重點，是一種良好的教學方式，此方法也可推廣到其他CAD類課程之中。

在“互聯網+”技術推進教學重難點的學習效率中需要有大量的基礎資料作為支撐，輔助學習系統也需要定期的維護與更新，需要投入的精力和時間相對較多。后期考慮利用大數據技術實現專業課程知識點與輔助學習系統的對接，以加大輔助學習系統的知識點包含量，另考慮和PKPM的幫助模塊進行對接，實現由PKPM幫助知識與輔助學習系統實現數據共享。

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