時間：2022-04-03 14:39:48
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇計算機輔助，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
本書是一部關于計算機輔助生物制造領域前沿技術和工藝的論文集，由WileyBlackwell出版的頂尖的雜志上精心挑選的論文組成。讀者通過該書能夠從本質上理解當今的計算機輔助生物制造的技術和工藝。
計算機輔助生物制造，也稱為快速原型法、分層制造或自由形態固體制造，是一門新技術，包括三維可累加的逐層制造技術，結合添加劑材料的選擇，可制造出具有生物特性的結構，這種技術充分運用了計算機輔助設計系統。計算機輔助生物制造誕生于20世紀后期，由幾個研究組獨立研究發展而來，包括三維系統公司、Stratsys公司、MIT和德州大學Austin分校。在計算機輔助生物制造中，計算機輔助設計的表面被轉化為一系列的多邊形逼近（稱為鑲嵌技術）并且切分成一系列的橫截面。計算機輔助生物制造分為直接型和間接型兩種。直接型方法包括固態、液態和粉末狀的輔助添加材料；間接型方法包括用計算機處理可用于計算機生物制造的模型或模具，例如計算機輔助生物制造方法可以用于創建用于熔模鑄造、砂型鑄造或注塑成型的結構。間接型方法與直接型方法相比，優勢在于在結構最終成型之前可以節省具有某些化學的、腐蝕性的、生物的和機械的特性的材料，因為這些材料并不需要在計算機輔助生物制造中出現。本書旨在闡述最近由計算機輔助生物制造技術所制造的大量醫療設備所投入的技術，包括病人特制義肢，微型結構醫療設備，人造組織等。計算機輔助生物制造在未來10年將在醫療護理方面發揮更大的作用，它將主導著生物和醫療設備的結構設計制造。
本書內容共有14章：1.計算機輔助生物制造：導論；2.多尺度骨頭診斷的計算機系統：二維微觀尺度的有限元分析系統；3.基于淀粉的分層纖維支架結構在骨組織工程中的應用；4.快速原型法制作三維支架的細菌和應用白念珠菌粘附技術制造骨頭更替材料；5.生物黏合劑的噴墨式打印技術；6.羥基磷灰石造骨細胞復合的激光細微加工；7.雙光子聚會物與陶瓷混合材料在皮膚滲透型藥物研制中的應用；8.生物陶瓷藥物釋放體在三維粉末印刷期間的生物活性的同時穩定性；9.選擇性激光熔化工藝制造鈦椎間融合器的拓撲結構優化和機械進化過程；10.CT攝像機監控電流刺激切除神經的退化肌肉的生長情況和由電流刺激誘導的組織結構改變及其立體平版的三維建模；11.燒蝕鼻子腫瘤手術后利用計算機輔助設計（CAD）-計算機輔助制造（CAM）技術構造臨時假鼻體：一個試驗案例的報道；12.個人預制的重構上顎骨假體；13.快速原型法教學模型在胎兒畸形研究中的應用；14.骨架材料通過CT掃描的非入侵性考古和三維結構重建。
本書適合計算機生物輔助設計、生物醫療設備設計、醫療護理等領域相關研究人員閱讀。
陳濤，
博士生
（中國傳媒大學理學院）
Chen Tao，Doctoral Candidate
（School of Science，Communication University of China）
關鍵詞:CADCAMCAX應用
一．前言
隨著計算機技術的迅速普及，計算機的應用已滲透到人們生產、生活的各個領域，CAD--計算機輔助設計、CAPP--計算機輔助工藝過程管理、CAM--計算機輔助制造、CAQ--計算機輔助質量管理統稱為CAX即計算機輔助技術，已為廣大工程技術人員所熟悉，CAX的應用水平不僅是衡量企業產品開發、設計、制造能力和技術先進性的重要標志，更進一步影響著企業在激烈的市場競爭中的生存空間和發展潛力。
對于許多企業和工程技術人員而言，CAX早已不是"舊時玉謝堂前燕",CG---計算機輔助繪圖的應用已深入人心，CG所實現的"甩圖板"固然是推動計算機輔助技術在工程技術開發領域應用所邁出的一步，但同時應當看到相對于真正意義上的產品CAD--CAD/CAE/CAM全面集成，AM--敏捷制造和CE---并行工程而言，無論在技術含量上，還是在預期經濟效益上這都只是第一步。因而，三維建模，智能化CAD以及PDMS---產品數據管理系統，乃至全系統集成等CAD的推進深入工作又站在一個全新的起跑線上，重新面臨著整體規劃、軟件選型、人員培訓、應用推廣等問題．
二、企業級"CAX"應用整體規劃
凡事預則立，不預則廢。CAX應用亦然。首要重點就是企業級的整體規劃，具體而言，包括時間、空間兩個方面。
在時間范疇上，企業CAX的應用、深化作為一項系統工程，決不能一哄而上、一蹴而就的，所以從實施之初就應當立足生產實際，結合企業發展大計，制定長期戰略，長計劃短安排，從CAD。CAM、PDM等系統的初步建立，逐步完善，到全面集成系統管理，步步為營，并依據各階段計劃落實情況和企業發展變化對計劃進行適當的修正。
在空間范疇上，由于產品設計開發部門、工藝設計部門乃至車間級工藝人員都是CAX企業應用的主體，故整體規劃工作必須立足現實情況，針對不同層次的應用部門，人員定位作出不同規劃。例如：設計開發部門考慮配備高、中端CAD/CAM集成系統（三維造型、有限元分析）；工藝部門、車間級CAD/CAM則可配備完整2D功能，簡單3D功能（裝配、自動編程）；若只允許檢索、查閱，甚至可以只配備模型圖檔瀏覽工具，但應當特別指出兩點：
1.各部門系統間數據、檔案應確定交換通暢，各系統無虛連接；
2.不論高、中、低端系統，也不論開發級規劃、車間級安排都應預先考慮對將來的入企業產品數據管理系統PDM的軌道是否會產生副面效應。
這里可舉軟件系統組合范例如下：
1、某模具廠，開發部門采用UG為CAD、CAM高端、SolidEdge為CAD中端；工藝部門以SolidEdgeOrigin3D為CAX平臺，MasterCAM為CAM中端；車間級人員僅允許查閱，故采用SolidEdgeOrigin+Viewer；
2、企業長期使用AutoCAD，規劃設計部門以MDT為開發平臺，工藝部門則采用AutoCAD/AutoCADLT，車間工藝員采用AutoCADLT/Viewer。
三、軟件選型
隨著計算機軟硬件技術的突飛猛進和CAX市場日益擴大，基于各種運行平臺、技術核心，定位于不同性能價位的CAD、CAM軟件百花齊放，性能及易用性更是長江后浪推前浪，令人眼花繚亂。對于以經濟效益為核心的企業而言，只有最適合于自身產品開發的軟件才是最有價值的，因此，選型必須立足于自身產品，離開這一基本點，任軟件技術先進，功能強大，終將淪為"雞肋"。
通常，CAD、CAM軟件的選型分以下幾個步驟：
3.1.立足產品，需求定位
對軟件的選型應切合實際，根據自身產品的特點、復雜程度、企業內部設備來明確需求定位，才不至于迷失于眾多CAD/CAM廠商的宣揚中。例如對于一家電產品廠而言，其CAX系統只要定位于產品設計，則它需要的是一個較強造型能力、裝配功能完善，工程出圖快捷的CAD系統，通常還應具備從頂向下的設計功能；對于產品呈系列化、改型頻繁的企業而言，對CAD系統的迫切要求則首先是具備強大參數化功能，甚至要求裝配的參數化，此外，造型（Modeling）--裝配（Assembly）--繪圖（Drafting）的全相關也是一個重點；對于注塑模生產廠家而言，模具型腔常有復雜曲面，且企業自行擁有數控銑床或加工中心，則在配備具有優良曲面操作能力和模具增強功能的三維CAD的同時，還須引入較強NC（數控）編程能力的CAD軟件，對于復雜注塑件，模具設計中流動分析常不可避免，這就要考慮Moldflow或C-Mold等CAE系統，當然，一個CAD/CAM/CAE一體的高端系統也可能是理想之選；又如某些企業產品在鈑金，管路上有所側重，他們對CAX的要求又迥然不同。
因而，任何一個CAD系統都不是全能的，針對不同產品和不同企業，不同單位要求不同，軟件選型考察側重點必然不同，因此，具體選型開始務必立足產品，明確：什么樣的系統才是本單位所期待的--即需求定位。
3..2廣泛考察，多方研究
確定需求后，應對整個CAX市場做一全面調查，對軟件功能、技術優勢、廠商資歷等進行廣泛了解，在今天這樣一個信息時代，Internet盛極一時，這項工作不過是舉手之勞，可以查詢CAX軟件供應商、商站點來了解軟件資料、廠商概況、下載Demo演示信息，也可以上中立專業測試公司站點，查詢軟件評價報告，比較測評表，還可以登錄專業院校、研究機構、行業協會CAD方面BBS、聊天室,看看天南海北的用戶對各種CAX軟件的正面推崇、反面批駁，乃至唇槍舌戰的辯論，雖有可能失之偏頗，卻往往一針見血，切中要害，讓你了解到廠商提供資料以外的另外一面。當然，正面接觸軟件商以獲取書面資料、軟件演示版或技術人員現場介紹，都有助于對有關軟件的認識。除此外，咨詢專業人士、考察軟件用戶、參觀兄弟企業均對選型大有裨益。
由于選型之初已明確要求，經廣泛考察、多方研究后，即可初步擬訂幾種基本方案，通常這些方案在價位、技術優勢或運行環境上有所區別，但對企業需求均有可能較好滿足。
通常，許多企業傾向的主流軟件有：
流動分析CAE：Moldflow、C-mold等；
低端CAD：AutoCADKMCADCAXA電子圖板等；
中端CAD：MasterCAM、Cimatron、Powermill
、SurfCAM等；
中端三維CAD：SolidEdge、Solidworks、AutodeskMechanicalDesktop等；
CAX集成化系統：ProEngineer、Unigraphics、I_DEAS等模塊化集成。
3.3.現場測試最終定型
針對基本方案的進一步篩選，不僅應大處著眼，更應細處著手。典型的做法是邀請軟件商到企業做現場測評，對各種方案的軟件功能進行詳細比較，以企業典型產品和復雜產品為案例，重點考慮以下因素：
a、技術功能指標：造型核心，組件技術，二維功能，三維功能，裝配功能等；
b、用戶界面指標：任何軟件的考評中，用戶界面都是一個重要指標，因為所有軟件的使用主體均為人，所以易用性不言而喻不可或缺；
c、開放擴展功能：文件轉換接口、二次開發能力、本地化國標化程度，此外豐富的三方支援常對軟件后繼擴展有重要影響；
d、價格定位--性能價格比；
e、服務水平：培訓、技術支持、版本更新、疑難解答，包含軟件商的發展能力。
通過綜合評價，軟件最終定型。
四、人員培訓
人才是企業的秘密武器，企業間的競爭，實質上人才的競爭。同樣CAD/CAM系統的運用，人才是關鍵，只有具有高度事業心和相當技術素質的人才，才能把CAX系統的性能充分發揮出來，為企業創造效益。
CAX技術是集計算機科學和工程學科相結合的綜合性學科，因此，該系統應用人員也應是具有計算機應用和工程專業知識相結合的綜合性人才，只有重視人才的培訓和知識更新，才能更好地適應日益發展的CAX技術的需要。人員培訓應由企業、軟件商、高等院校及科研院所等單位來承擔。
關鍵詞：計算機應用; 裝配規劃; 綜述; 虛擬現實; 軟計算; 協同裝配
裝配是產品生命周期的重要環節，是實現產品功能的主要過程。畢業論文 裝配成本占產品制造成本40%～50%，裝配自動化一直是制造自動化中的瓶頸問題。裝配規劃是在給定產品與相關制造資源的完整描述前提下，得到產品詳細的裝配方案的過程，對指導產品可裝配性設計、提高產品裝配質量和降低裝配成本具有重要意義。產品的裝配規劃通常需要得到零部件的裝配序列、裝配路徑、使用的工裝夾具和裝配時間等內容[1]~[3]。
較早的傳統裝配規劃采用人工方式，工藝人員根據設計圖紙和技術文檔，通過分析產品裝配圖中零件的幾何形狀和位置關系，必要時再和設計人員進行討論，進一步明確設計者的真正意圖，利用自己的經驗和知識規劃出產品的裝配方案。這種方法工作量大、效率低，且難于保證裝配方案的經濟性。
隨著計算機集成制造CIMS 和并行工程CE技術的發展和應用，一方面對裝配相關的設計技術提出了計算機化的要求，以提高和產品開發過程中其他環節的集成化程度。另一方面要求裝配方案的優化以降低成本和縮短規劃時間以加快產品開發進程。受“需求牽引”和“技術推動”兩方面的影響，80 年代初，出現了對計算機輔助裝配規劃(Computer Aided Assembly Planning，CAAP)技術的研究。到目前為止，CAAP 經歷了幾個不同的發展階段，出現了4 種代表性的方法，按照出現的時間順序及方法的特點，筆者將其歸結為經典裝配規劃方法、虛擬裝配規劃方法、裝配規劃軟計算方法和協同裝配規劃方法。
1 經典裝配規劃方法
早期CAAP 的研究側重于裝配序列的規劃，以產品CAD 裝配模型為基礎，碩士論文 一般采用幾何推理的方法，通過產品裝配建模、裝配序列推理和表達以及裝配序列評價和選擇為產品面向裝配的設計和裝配工藝規劃提供指導和支持，其過程通常如圖1 所示。
1.1產品裝配建模
產品裝配模型是裝配規劃的基礎，為裝配規劃提供裝配體和零部件的相關信息。常用的裝配信息表達模型可分為圖模型和矩陣模型。法國學者Bourjauct 提出了聯系圖模型[4]，將零件之間的物理接觸關系定義為聯系即裝配關系，圖中的節點對應零件，邊表示所連接的零件間至少有一種裝配關系。關系模型[5]進一步區分了零件之間的接觸關系和聯接關系，圖中包含3 種實體類型：零件、接觸和聯接，邊表達了實體間的關系。產品等級裝配模型[6]將裝配體看成具有層次結構性，即裝配體可以分解為子裝配體，子裝配體又可分解為下級子裝配體和零件的集合，以此表達產品的裝配組成。
矩陣比圖易于計算機表達和實現。Dini 和Santochi[7]利用干涉矩陣、接觸矩陣和連接矩陣表達產品，干涉矩陣描述了零部件間沿坐標軸方向裝配時相互間的干涉情況，接觸矩陣描述了零部件間的物理接觸狀態，連接矩陣描述了零部件間的連接類型。為減少矩陣的數量，Huang[8]等把6個干涉矩陣合并為一個拆卸矩陣，集成的表達零部件間沿坐標軸方向的干涉情況。
1.2裝配序列推理和表達
基于聯系圖模型，Bourjauct 采用人機交互“問答式”方法獲取裝配優先約束關系[4]，醫學論文 隨后De Fazio 和Whitney[9]，Baldwin[10]等人的工作進一步較少了需要由用戶回答問題的數量，然后通過對裝配優約束關系進行推理得到聯絡建立優先關系的層次模型表達產品的裝配序列。
“割集”法是基于拆卸策略的裝配規劃中通常采用的圖論算法。Homem de Mell 和Sanderson[5]通過對產品聯接圖進行縮并，利用“割集”算法對聯接圖進行循環分解，生成所有可能的子裝配體，直到不可再分。并提出了裝配序列的AND/OR 圖表達方法，圖中的節點對應裝配過程中的子裝配體或零件，超弧表達將子裝配體或零件聯接在一起形成更大子裝配體的裝配操作。因為“割集”算法的計算復雜性為O(3N) (N為零件個數)，因此，對于復雜產品的裝配順序規劃存在指數爆炸問題，這是難以讓人接受的。
1.3裝配序列評價和選擇
裝配序列的選擇對裝配線設計、裝配成本、裝配設備選擇有很大影響，職稱論文 而評價是選擇的基礎。裝配序列的評價可分為定性和定量兩方面因素[11]~[13]，定性因素主要考慮的有裝配方向換向的頻度、子裝配體的穩定性和安全性、裝配操作任務間的并行性、子裝配體的結合性和模塊性、緊固件的裝配、零件的聚合等。定量因素主要考慮的有整個裝配時間 (包括子裝配體的操作時間、運輸時間等 )、整個裝配成本 (包括勞動成本、夾緊和加工成本 )、產品在裝配中再定位的次數、夾具的數目、操作者的數目、機器人手爪的數目、工作臺的數目等。
更多的經典裝配規劃方法研究文獻可以參見Texas A&M 大學Wolter 教授的“Assembly Planning Bibliography”[14]，其中收集了自1980年起近15 年經典裝配規劃方法的相關研究。經典方法一般表達出全部的序列解空間，這使它可能從中找出最優的裝配序列，但隨著產品中零件數量的增加，解空間的組合爆炸給序列的存儲、選優帶來極大困難；且序列的幾何推理方法不易融入人類的裝配知識，難免產生眾多幾何可行但工藝不可行的序列結果。
2虛擬裝配規劃方法
虛擬現實技術為裝配規劃的“人－機”協同工作提供了契機。虛擬裝配是指由操作者通過數據手套和三維立體顯示設備直接三維操作虛擬零部件來模擬裝配/拆卸過程，無需產品或支撐過程的物理實現，通過分析、先驗模型、可視化和數據表達等手段，利用計算機工具來安排或輔助與裝配有關的工程決策[15]。虛擬裝配過程中，人機可以充分發揮各自的優勢，即人通過直覺/裝配經驗和知識決定產品的裝配過程，但不能精確地判斷當前所有可能裝配的零件，也不太可能準確判定裝配某一零件后裝配體的穩定性等因素，而通過一定算法和規則實現的機器智能剛好彌補人的不足。虛擬裝配方法得到的不僅僅是零件的順序，還可以包括零件路徑、裝配工具、夾具和工作臺等信息。圖2 為虛擬裝配規劃的工作步驟。
國外虛擬裝配規劃的研究以沉浸式虛擬裝配環境VADE[16]， [17](Virtual Assembly DesignEnvironment)為代表，英語論文 通過建立一個裝配規劃和評價的虛擬環境來探索運用虛擬現實技術進行設計、制造的潛在技術可能性，為機械系統裝配體的規劃、評價和驗證提供支持。在虛擬環境中，利用提取并導入的CAD 系統產生的裝配約束信息引導裝配過程；通過引入了質量、慣性和加速度等物理屬性，基于物理特性進行裝配建模，逼真地模擬真實裝配環境；支持雙手的靈活裝配和操作；記錄虛擬裝配過程中產生的掃體積和路徑信息并可進行編輯；建立了工具/零件/人相互作用模型，支持裝配工具在虛擬裝配環境中的運用。
國內管強等[18]將虛擬現實技術與面向裝配設計的理論相結合，建立了一個虛擬環境下的面
向裝配設計系統（VirDFA）。萬華根等[19]建立了一個具有多通道界面的虛擬設計與虛擬裝配系統（VDVAS），通過直接三維操作和語音命令方便地對零件進行交互拆裝以建立零件的裝配順序和裝配路徑等裝配信息。在面向過程與歷史的虛擬設計與裝配環境（VIRDAS）中，張樹有等[20]通過識別裝配關系進行裝配運動的導航，實現虛擬拆卸/裝配順序規劃、虛擬裝配分析。從集成的觀點出發，姚珺等[21]提出面向產品設計全過程的虛擬裝配體系結構，從方案設計、結構設計和裝配工藝設計3 個層次上分階段地對產品可裝配性進行分析與評價。田豐等[22]提出一個面向虛擬裝配的三維交互平臺（VAT），簡化了虛擬裝配應用系統的構造，便于應用的快速生成。
應用虛擬現實環境開展裝配規劃，提供了一種新的思路和工具。但是，虛擬環境的構建需要較大資金的軟硬件投入，另外，虛擬現實技術本身（如圖形的高速刷新）及其相關硬件技術（如力觸覺設備）的不成熟使得虛擬裝配的研究仍處于探索階段。
3 裝配規劃軟計算方法
1994 年，Zadeh 教授將模糊邏輯與智能技術結合起來，提出了軟計算方法（soft computing）[23]。軟計算以模糊邏輯、神經網絡和概率推理為基礎，不追求問題的精確解，以近似性和不確定性為主要特征，所得到的是精確或不精確問題的近似解。為避免組合爆炸同時又能得到較優的裝配規劃方案，近來，基于建模、表達和尋優一體化的裝配規劃軟計算方法得到廣泛關注。
3.1 裝配規劃神經網絡方法
神經網絡是模擬人類形象思維的一種人工智能方法，它是由大量神經元廣泛互連而成的復雜網絡系統，留學生論文 單一神經元可以有許多輸入、輸出，神經元之間的相互作用通過連接的權值體現，神經元的輸出是其輸入的函數。若將優化計算問題的目標函數與網絡某種狀態函數(通常稱網絡能量函數)對應起來，網絡動態向能量函數極小值方向移動的過程就可視作優化問題的求解過程，穩態點則是優化問題的局部或全局最優解。
轉貼于 Hong 和Cho[24]用于機器人裝配順序優化的Hopfiled 神經網絡中，考慮裝配約束、子裝配體穩定性和裝配方向改變等因素建立網絡的能量方程，基于優先約束推理和專家系統提供的裝配成本驅動網絡的進化方程得到優化的序列。但由于神經網絡缺乏全局搜索能力，計算結果顯示，該方法容易產生不優化的裝配順序，且常常只能得到一個局部最優的裝配序列。另外，參數選擇和初始條件對網絡的靈敏度影響大；神經網絡在應用前須進行訓練，而訓練時要由專家提供較多可行的順序作為樣本。而樣本可能是針對某種類型的產品，對其它類型的產品則不一定適用，該方法的應用范圍窄。
3.2 裝配規劃模擬退火算法
模擬退火算法源于固體退火思想，將一個優化問題比擬成一個熱力學系統，將目標函數比擬為系統的能量，將優化求解過程比擬成系統逐步降溫以達到最低能量狀態的退火過程，通過模擬固體的退火過程獲得優化問題的全局最優解。
Saeid 等[25]利用模擬退火算法進行裝配序列規劃時，根據產品裝配模型獲得裝配優先關系，將裝配過程總裝配時間和重定向次數運用多屬性應用理論組合成單一目標函數，作為裝配序列優化的評價函數。Hong 和Cho[26]將裝配約束和裝配過程的成本映射為裝配序列能量函數，利用模擬退火算法使裝配序列能量函數擾動地逐步減小，經過多次迭代，直到能量函數不再變化為止，最后得到具有最小裝配成本的裝配序列。作者將該方法應用到一個電子繼電器裝配體上，并將其性能與利用神經網絡[24]的裝配規劃方法進行了比較，結果顯示基于模擬退火的裝配序列優化方法可以產生較好的裝配序列并且在運算時間上優于人工神經網絡方法。
模擬退火算法具有較強的局部搜索能力，并能使搜索過程避免陷入局部最優，但模擬退火算法對整個搜索空間的狀況了解不多，不能使搜索過程進入最有希望的搜索區域，從而使得算法的運算效率不高。
3.3 裝配規劃遺傳算法
在眾多軟計算方法中，遺傳算法得到了眾多研究者的重視。工作總結 遺傳算法是模仿生物自然選擇和遺傳機制的隨機搜索算法，它將問題的可能解組成種群，將每一個可能的解看作種群的個體，從一組隨機給定的初始種群開始，持續在整個種群空間內隨機搜索，按照一定的評估策略即適應度函數對每一個體進行評價，不斷通過復制、交叉、變異等遺傳算子的作用，使種群在適應度函數的約束下不斷進化，算法終止時得到最優/次最優的問題解。圖3 為裝配規劃遺傳算法的一般流程。
裝配規劃遺傳算法的研究重點集中于設計裝配序列的基因編碼方式以包含更多的裝配過程信息、設計基因操作的形式和改進遺傳算法的局部搜索能力上。Lazzerini 等[27]的分段編碼遺傳算法中，將染色體分為3 段編碼，第1 段表示參與裝配的零件編號，第2 段表示零件的可行裝配方向，第3 段表示裝配工具，從而使染色體包含了部分工藝信息。為了提高算法的性能，文中將裝配體分解為子裝配體進行裝配，減少了參加裝配序列規劃的零件數目；Guan 等[28]采用基因團編碼方式，一個基因團表達一個零件的裝配操作，由被裝配零件號裝配元、裝配工具裝配元、裝配方向裝配元和裝配類型裝配元組成。在擴大采樣空間選擇下一代種群的基礎上，通過交叉和多層次變異實現裝配序列并行優化。廖小云和陳湘鳳[29]在裝配序列規劃遺傳算法中設計了復制、交叉、變異、剪貼和斷連5 種遺傳算子尋找裝配序列優化解。在Smith 等[30]的增強型遺傳算法中，選擇下一代個體并不完全依靠適應度，而是先把一定數量較優的個體復制到下一代，將適應度低但幾何可行的序列用于繼續產生序列，直到滿足下一代種群中序列個數的需求，從而使算法能跳出局部最優點，在全局范圍內搜索最優解。
理論上，找到全局最優裝配序列要求參加演化計算的種群規模要足夠大，迭代次數要無限
多，但在計算資源和時間限制下是達不到要求的。因此，遺傳算法求解裝配規劃問題的效率和結果依賴于初始種群規模及其質量、遺傳算子及其操作概率等因素。
4 協同裝配規劃方法
裝配體作為實現產品功能的載體，零部件可能由不同的企業設計，零部件和產品可能在不同的裝配工廠完成裝配過程，因此需要設計團隊的協同工作和決策以保證裝配質量和降低裝配成本。計算機和網絡技術的快速發展縮短了異地人員在時間和空間上的距離，為實時的“人－機－人”協同裝配工作提供了可能。
Wisconsin-Madison 大學[31]提出網絡環境下的電子化裝配（ e-Assembly ），探討在Internet/Intranet 上利用3D 模型進行協同虛擬裝配和拆卸的方法論和工具，擬實現的關鍵技術包括3D 交互可視化、協同裝配/拆卸/維護/回收等。目前已開發了Motive3D 系統，利用Synthesizer模塊可以交互/自動進行產品的裝配建模和規劃，Visualizer 模塊為用戶在Web 平臺上提供裝配序列規劃結果的可視化仿真，但缺少交互修改、調整功能。在ATS 項目[32]實施中，為了向異地的開發人員展示裝配設計和裝配規劃結果，嘗試利用VRML 作為可視化工具，一方面供設計團隊瀏覽零部件設計，另外將裝配模型用文本編輯軟件進行編輯，生成裝配序列的VRML 仿真文件，供異地的設計團隊實時進行評價和提出修改意見。但手工編輯文件不但花費的時間長達一周，而且每次設計修改后都必須重新編輯；同時，仿真文件僅具有瀏覽功能，不能進行交互修改。
Web 環境下的協同裝配規劃方法[33]采用協同工作環境下的裝配建模、裝配規劃任務分配和裝配序列合成等技術，通過對復雜產品裝配規劃問題的分解，即降低了單機規劃工作模式的復雜度，又便于集中不同地域多專家的裝配知識和經驗進行裝配規劃方案的協同決策。面向協同廣義裝配[34]通過確定裝配子任務編碼方法、裝配人員評價指數和制定協同裝配協議，以VRML 為產品模型載體實現協同裝配系統。在裝配知識和規則的支撐下，支持局域網內多用戶實施產品預裝配、驗證零部件可裝配性，相關的裝配人員能夠協同討論裝配方案。Web 環境下3D 交互裝配可視化仿真結構是一個符合開放技術標準的可視化裝配系統[35]，它基于VRML-Java 實現裝配場景的動態生成、裝配控制、碰撞檢測以及裝配過程的動畫回放等功能，目前完成了基于“堆疊”思路的裝配驗證方式。但該系統屬于單用戶系統，不能支持多用戶的實時協同裝配工作。
5 結論與展望
CAAP 的研究在理論上取得了一定的成果，在工業界也得到了一定的應用，但相對而言還很少，這說明該技術距離工業實用還存在較大差距。裝配規劃是一個經驗和知識密集型的工作，同時又與具體行業和產品有緊密的關系。經典裝配規劃方法的精確推理在保證序列的幾何可行性方面具有優勢，而軟計算技術能夠將人的模糊知識融入規劃過程中，使得結果具有更好的工藝可行性，兩者的適當結合將有利于模仿人類裝配專家的實際裝配規劃過程，從而得到合理的裝配方案。
跨地域、跨國家的網絡化、協同化產品設計和制造新模式的形成使產品裝配成為一個需要協同工作和決策的問題。隨著虛擬現實技術和網絡技術的進一步發展，建立基于網絡的協同裝配決策平臺和虛擬環境，支持異地多人員協同裝配方案決策將是新形勢下裝配規劃研究的新趨勢。 參考文獻
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[3] 牛新文， 丁漢， 熊有倫. 計算機輔助裝配順序規劃研究綜述[J]. 中國機械工程， 2001， 12(12):1440~1443.
關鍵詞：計算機輔助骨科手術；創傷骨科；應用
前言：計算機輔助骨科手術簡稱CAOS，是利用計算機系統對數字化醫學影像進行高效的處理，借助虛擬的手術環境為骨科主治醫生提供技術上的支持，從而提高手術的安全性、準確性以及微創性。近年來，計算機輔助骨科手術在提高手術定位精度，減少手術微創，提高手術成功率方面都有較大突破，雖然計算機輔助骨科手術技術開展時間不長，但其發展速度以及臨床的適應性受到了醫學界的關注。本研究從計算機輔助骨科手術在脊柱、關節、四肢等方面的應用闡述計算機輔助技術的發展及其發展戰略。
1計算機輔助技術的簡介
1.1工作原理及其結構
計算機輔助骨科手術技術是在手術開始前到結束始終檢測著患者的身體狀況，并以數據的形式呈現出來，針對患者身體狀況出現的異常情況進行追蹤，查到異常部位，然后進行局部有針對的保護治療。計算機輔助骨科手術系統的主要結構中央處理系統、顯示報告系統、定位系統以及導航系統。
1.2計算機輔助技術的種類
由于計算機輔助技術的種類很多，所以不同的分類方法其類別也不同。首先，按照定位的方法，其分為光學定位、電磁定位、機械定位、超聲波定位；依據圖像類型來分，圖像依賴導航、非圖像依賴導航以及X透視圖像導航技術；而按照交互方式分，計算機輔助技術則有主動式、半主動式、被動式。不同的技術類別在應用上各有其局限性，其中光學定位、X線透視導航以及被動式用的范圍較廣。
2計算機輔助技術在骨科應用
2.1計算機輔助技術在脊柱方面應用
計算機輔助技術最先應用于醫學界就是在脊柱方面的應用，最先是由20世紀90年代，Foley和Nolte實施的計算機輔助的醫學實驗，通過對計算機輔助導航技術在脊柱方面的嘗試以及實施在計算機輔助的條件下進行椎弓根植入的手術實驗，證明了計算機輔助技術可以逐漸完善后應用于脊柱外科。隨著對CAOS在創傷骨科實驗的研究，實驗的成果也逐漸增多，技術也更加嫻熟。據相關資料記錄，利用計算機輔助導航技術將弓根螺絲植入患者胸椎中，其實驗結果植入結果不理想的只占總體6.3%，定位不準確的占總體11.5%，相較于傳統的弓根螺絲植入的方法，傳統方法不理想或者定位不準確的占10%-40%，明顯可以看出計算機導航技術的先進性。目前，國內對弓根螺絲植入的手術研究較多，而針對醫學上椎骨損傷以及齒突骨折技術方案較少也不太成熟，隨著計算機輔助技術應用的廣泛性提高，其有待于進一步完善和全面。
2.2計算機輔助技術在關節方面應用
當下，計算機輔助技術在關節方面的應用主要還是在髖、膝關節的置換以及對膝關節交叉帶韌帶的重建等方面。然而需要髖關節和膝關節進行置換的患者主要是骨病患者，大多數人在關節受創后很少選擇置換手術，但這并不影響計算機輔助在關節方面突出成績。據相關文獻，美國人Taylor最早開發了Robodoc系統，隨著應用廣泛程度的提高，jenny對傳統方法置換關節和計算機輔助技術置換關節進行比較，實驗表明，傳統方法置換的成功率為15%左右，而計算機輔助技術試驗成功率在30%左右，成功率后者比前者高出一倍左右。另外還有實驗證明，計算機導航技術的應用在關節置換手術中將下肢力線偏差控制到3%以內，而傳統的方法相差很大。在通過用計算機輔助圖像導航和傳統方法對患者進行髖臼周截骨，并進行兩年的臨床研究，發現計算機輔助圖像導航組無骨壞死和副損傷現象。計算機輔助技術在膝關節交叉韌帶重建的應用，實驗中，Dessenne最早將計算機輔助技術應用到對交叉韌帶的重建上，實驗結果令人滿意，在Klos介紹計算機輔助技術精確定位移植交叉韌帶時，計算機輔助技術相較于傳統方式更安全。
2.3計算機輔助技術在四肢方面應用
就我國國內計算機輔助技術在四肢方面的應用而看，技術相對還不夠完善，相較于計算機輔助技術在其他領域的應用，其在四肢方面應用的成熟度也不夠。計算機輔助技術在四肢方面應用技術不夠成熟的主要原因，首先是四肢相較于其他部位，骨折情況更為復雜，其解決上必定會有一些影響。再有就是計算機輔助技術自身的局限性，導致其在四肢方面的應用有很大的缺陷。當然也有成功的案例，Viant利用計算機輔助技術在髓內釘遠端鎖釘實驗就是成功的案列。實驗表明在計算機輔助技術的幫助下，其可以縮短手術的時間并且減少射線的照射，甚至可以說進行四肢骨折治療手術時，可以不用X線透視機透視。還有一個實驗是Mayman利用計算機輔助技術行髖部骨折螺釘植入治療，實驗結果表明計算機輔助組植入骨折螺釘具有更高的精密度和準確度，而且減少了手術的副損傷，增加了效率使得放射線暴露的時間也減少，免于患者有其他副作用。計算機輔助技術在四肢方面的應用有待于更多的實驗來證實。
3計算機輔助技術的發展戰略
面對著計算機輔助技術操作麻煩，軟硬件不完善的情況，我們應當認識到計算機輔助技術在創傷骨科的應用的重要性，但我們不能過度的依賴它，只能把計算機輔助技術當做外科的助手，而不是手術的主導。另外，在上文中提到，計算機輔助技術在椎骨損傷以及齒突骨折技術不太成熟，隨著計算機輔助技術應用的廣泛性提高，其有待于進一步完善和全面。計算機輔助技術在四肢方面的應用由于自身的局限性和四肢的復雜性，導致計算機輔助技術在四肢方面的研究不夠成熟和完善，有待更多實驗證明其在四肢方面應用的先進性。
計算機輔助教學在美術科目教學中的應用，能夠幫助教師搭建自主性、互動性、探究性和應用性的信息化教學平臺，有助于學生美術鑒賞能力、藝術思維能力和美術創作能力的培養和提高。本文首先分析計算機輔助教學在美術教學中的應用優勢，并對計算機輔助美術教學的相關理論展開探究，為計算機在美術教學中的應用提供資料參考。
關鍵詞：
計算機；輔助教學；美術；理論研究
信息時代的來臨，使人們的生產和生活方式發生了極大的改變。多媒體技術作為信息技術在教學領域的應用，更是為現代教學提供了新的教學方式和方法。美術作為基礎教學科目，在教學中應用計算機技術更是對提高教學質量尤其重要。這是因為現代美術教學開放性、互動性和創新性的教學要求，利用計算機輔助教學技術能夠更好的完成。近年來，計算機輔助教學技術在美術科目教學中應用廣泛，計算機輔助技術在美術教學中的應用更是極大的推動了美術科目教學的發展。
一、計算機輔助美術教學優勢
1、計算機輔助美術教學的信息資源優勢
計算機和互聯網技術的發展，帶領人們步入信息時代。在美術科目教學中應用信息技術，能夠發揮計算機網絡技術的信息資源整合優勢。美術科目重點培養學生的美術鑒賞能力和創作能力，這要求學生首先要對美術作品有比較廣泛的了解。計算機輔助美術教學相比于傳統教學方式，拓寬和教師的教學資源獲取渠道，使教師能夠從互聯網中獲取最新的教學資源，并通過多媒體技術展示給學生。這有助于加深學生對美術知識的掌握，同時也有助于拓寬學生的美術視野。除此之外，利用計算機輔助美術教學軟件，還能夠滿足學生在線自學和在線資料查詢的需求，讓學生能夠通過計算機軟件在課下對最新的美術學科動向進行了解，從而讓學生緊跟時展，將信息資源的優勢變成美術創作優勢。
2、計算機輔助美術教學的平臺交流優勢
計算機輔助教學技術子啊美術科目教學中的應用，為學生和老師提供了一個互動和交流的平臺。通過計算機互聯網技術和美術教學平臺，教師能夠與本校教師開展互動交流，還能夠與其他院校的本專業教師展開教學研究和探討，這有助于教師掌握最新的教學方法和理念，有助于教學質量的提高。利用計算機輔助美術教學平臺，教師還能夠和學生進行線上互動和交流，通過互動交流平臺的創建，能夠滿足一對一或一對多的互動交流需求，從而為教師和學生構建線上美術學習交流渠道，讓學生能夠隨時、隨地的學習美術知識，并接受不同教師的指導。該平臺同時還是學生美術作品的展示空間，通過在平臺上展示作品，學生和教師能夠對學生的作品進行點評和評析，在讓學生獲得創作成就感的同時，了解自己美術創作和鑒賞方面的問題和不足。
3、計算機輔助美術教育的公平對等優勢
計算機輔助美術教學時一種基于互聯網激素的研究性學習模式，在學習平臺中，教師和學生可以選擇實名或匿名的參與方式。在計算機網絡平臺中，為教師和學生創建了更加公平的資源共享方式，在平臺上無論教師和學生都僅僅是參與者的身份，這保證了學生在平臺上學習、展示和鑒賞作品的主體性。計算機輔助美術教學平臺中，弱化了學習者和教育者的身份，使參與者能夠在教育者和學習者的身份間靈活互換，這不僅有益于提高學生的學習積極性，還能夠為教師打造學習進步的學習空間，最大化的激發個人潛能。
二、計算機輔助美術教學的理論探究
1、計算機輔助美術教學的構建主義學習理論依據
瑞士學者讓.皮亞杰(J.Piaget)最早提出來的建構主義(constructivism)也稱為結構主義，后經科爾伯格(L.J.Spiro)、斯騰伯格(J.Sternberg)，斯皮羅(R.J.Spiro)等人的研究而得到進一步的完善和發展。眾所周知建構主義學習理論的特點，即教育者不是傳授知識途徑，是學習者借助其一定的情境條件下（即社會文化背景下），通過其他人(教育者和學習者伙伴)的輔助，現有學習資料的運用，采用意義建構方式獲得來的。建構主義的學習認知理論可作為計算機輔助美術教學模式的有力理論依據。首先，根據該理論，計算機輔助教學弱化了教師和學生的角色，能夠保證學生的學習主體地位。其次，計算機輔助美術教學通過多樣化學習環境的創建，有利于學習者信息資料的獲取和閱讀，符合隨機通達教學理論。最后，計算機輔助美術教學更加強調參與者在線上的互動，這符合構建注意相互作用的理論要求，有助于提高學生分析問題和解決問題的能力。
2、計算機輔助美術教學的人本注意學習理論研究
人本理論重視學生感性和理性的進步與身體和心理的交融匯集，人本理論在美術教學中的應用有助于學生發揮個人潛能和個性化的人格。計算機輔助美術教學更加強調個人角色，學生在利用計算機輔助教學平臺時，是以個人的身份決定其作用和參與方式的。這意味著計算機輔助教學符合人本主義學習理論，并能夠將人本主義學習理論激發人個性化思維和創作靈感的作用發揮出來。人本主義理論在計算機輔助美術教學的多元學習模式中表現為高度的個人參與、激發學習者的內在學習動力以及影響學習者學習習慣的養成和促進自我評價能力的形成等優勢。有助于幫助學習者營造學習的心理氛圍，從而激發學習者在美術學習中的個性化優勢。
3、計算機輔助美術教學的情境教學理論依據
自計算機信息科學技術蓬勃發展以來，美術的教學方式與教學形態正悄悄地發生變化，學習者獲知的途徑越來越多，知識來源不再是唯一從教育者獲得，教育者角色已轉化為學習者的鼓勵者、示范者、輔助者、指導者甚至是團隊隊友，多角度的協助學習者學習成長。情境教學理論觀點對基于計算機輔助美術教學的研究性學習模式的構建提供了有力的理論支持。
綜上所述，計算機信息技術作為引領時展的關鍵技術，其在教學領域的應用極大的提高了教學質量和水平。計算機輔助教學技術在美術科目教學中的應用，不僅是現代美術教學發展的必然方向，也是提高美術教學水平的有效途徑。想要發揮計算機信息技術在美術科目教學中的作用，就一定要把握好計算機輔助美術教學的理論基礎，并不斷創新教學理念和方法，最終實現學生藝術鑒賞能力和藝術創作能力的提高。
作者：王向華 單位：甘肅建筑職業技術學院
參考文獻
關鍵詞：計算機；輔助翻譯；教學
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1671―1580（2014）03―0045―02
隨著我國對外開放的深入和科技日新月異的進步以及對外合作與交流的不斷發展，市場對翻譯的水平、速度與效率提出了更高要求。傳統的人工翻譯往往進行大量重復工作，耗時耗力，難以實現翻譯行為的高效率與高質量。上世紀90年代以來，科技的進步推動著計算機輔助翻譯技術的長足發展。在市場競爭異常激烈的當今時代，便捷有效的計算機輔助翻譯工具（Computer Aided Translation，簡稱CAT）已經成為翻譯市場的寵兒，發揮著越來越廣泛的作用。
然而，傳統的翻譯教學嚴重脫離了當前的翻譯市場需求，學生沒有機會了解和應用CAT技術并進行實踐訓練。為了實現準確高效的翻譯，學生應該熟練應用計算機輔助翻譯技術，由此，翻譯教學改革勢在必行。
一、計算機輔助翻譯技術的優勢
計算機輔助翻譯主要通過術語管理系統來規范術語，建立譯員使用的術語庫、資料庫等，以避免重復勞動，減少勞動強度與翻譯時間，保持術語翻譯的一致性與規范性，顯著提高工作效率。同時輔助翻譯強調人機相輔相成，互為補充，即在計算機翻譯轉換過程中，遇到語言結構歧義時，允許人的介入。譯員根據中英文語言差異進行后期編輯與語言潤色優化，使譯文更為精準。
當前，翻譯公司更加重視計算機輔助翻譯技術（如Trados、Wordfast、雅信等主流翻譯軟件）的應用，要求譯員熟練掌握該技術的操作與工作流程，實現統一的翻譯協作，確保翻譯質量與效率。
（一）節省時間與人力
翻譯記憶庫（Translation Memory）是計算機輔助翻譯發展中成效最為顯著的技術。隨著知識經濟時代信息的累積爆炸式擴展，單薄的人力難以在極短時間限制之內完成極為龐大的翻譯任務，此時翻譯記憶庫的作用就彰顯出來。翻譯記憶庫建立用戶自定義的語料庫，該語料庫可以自動存儲譯員翻譯后的內容。當遇到重復或高度相似的短語、句型和篇章時，翻譯記憶庫則會搜索已保存的翻譯，然后根據計算機輔助匹配技術（Computer Aided Match）自動提示用戶循環使用記憶庫中最接近的譯法，給出相應的翻譯文本供譯者參考，譯者可以根據需要采納、編輯或舍棄計算機提供的參考譯文。
翻譯記憶庫不斷存儲新的翻譯內容，重復利用已有的翻譯，節省了翻譯時間，避免了重復工作，極大地提升了翻譯效率與速度，為譯者提供了更為靈活的空間，也為譯員高效、準確、保質保量地完成翻譯任務提供了堅實的技術保障。同時，計算機輔助翻譯技術使譯者利用網絡囊括無限資訊的優勢，獲取最新最全面的信息，即時了解和把握各類學科術語的意義，找到相應的翻譯對等用詞，進而節省大量的時間與勞動。翻譯工作中重復性的機械勞動交由計算機處理，譯稿最終由譯員根據篇章整體要求進行取舍與定奪。
（二）實現翻譯協作
若想在規定時間內，在擁有充足人力資源的條件下，對龐大的翻譯文本進行保質保量的翻譯活動，必須依賴計算機輔助翻譯技術，對整個翻譯行為實施先進科學的分析整合。傳統人工的翻譯協作弊端不言而喻，其表現為翻譯過程很難做到量化分析，術語翻譯的統一性難以實現，翻譯質量無法監控，翻譯標準難以規范，使得翻譯協作中的譯稿整合耗時耗力，最終影響翻譯項目的時效性與質量。
翻譯記憶技術能夠對翻譯項目進行管理與分配，有利于多名譯者基于術語庫進行翻譯合作管理，實現多人術語翻譯標準的統一與規范，使翻譯協作達到理想效果。在計算機輔助翻譯協作模式下，翻譯輔助軟件設置的局域網為多名譯員提供共享記憶庫，對不同譯員的翻譯風格進行協調，并加強譯員間的資源共享與合作交流，確保術語的統一與標準化，進行高效的翻譯項目管理與合作翻譯。
現在的翻譯技術還處于輔助人工翻譯的階段，雖然很大程度上提高了翻譯效率與質量，但在文體、風格、語言差異等方面，還存在局限性，難以達到人工翻譯細致入微的精準翻譯水平。因此，計算機技術僅僅提供翻譯記憶庫與術語庫共享，無法完全取代人工翻譯。但是，在科技日新月異的今天，計算機輔助翻譯瑕不掩瑜，有利于規范和統一譯文，自動監控翻譯質量，實現專業術語翻譯的準確與嚴謹性。隨著計算機翻譯軟件的不斷更新與完善，翻譯過程得到細化，翻譯標準得以規范，輔助翻譯技術將成為翻譯活動的重要組成部分，不斷提升譯員翻譯質量與速度。
二、計算機輔助翻譯教學探索
計算機輔助翻譯技術早已受到翻譯市場的歡迎與應用，能否熟練操作翻譯軟件成為了翻譯專業畢業生成功步入翻譯行業的必要條件之一。然而，在實際翻譯教學中，由于教學理念的落后，教師要么重翻譯理論學習輕翻譯實踐，要么過于重視文學翻譯而使得翻譯教學內容缺乏時效性。學生得不到正確的引導與實踐，畢業后無法滿足市場的要求，他們對于翻譯任務難以處理得當，雖然耗時耗力，但翻譯質量卻不盡如人意。
翻譯市場的需求決定了翻譯人才的培養方法與評價標準。引入計算機輔助翻譯技術，要及時更新教學內容，調整教學模式，建立更為完善的校企合作培養機制，提高學生的翻譯實踐應用能力和專業素質，最終培養創新型翻譯人才，推動翻譯行業的繁榮發展。學校可以將計算機輔助翻譯教學納入翻譯專業人才培養過程，聘請資深翻譯技術人員對翻譯專業學生進行培訓，使其熟練掌握計算機輔助翻譯技術相關的術語管理和翻譯技術。同時，學校還可以通過校企合作模式實現資源互補，設立計算機輔助翻譯平臺體系和實訓基地，培養學生熟練操作翻譯技術的能力，提高翻譯實踐水平。學校應該制定詳細的合作方案，確保實訓基地的翻譯實踐活動以市場需求為導向，不斷調整完善校企合作模式，為學生向職業角色轉換提供必要的鍛煉環境。同時，應保證人才培養目標與行業需求相匹配，幫助學生進行職業規劃，為畢業后進入翻譯行業打下堅實的基礎。
翻譯應用型人才的培養可以根據本地經濟發展的需要，結合翻譯行業市場運作模式，為學生創造真實的翻譯工作機會，使其在實踐中了解必須具備的素質要求，感受計算機輔助翻譯技術在翻譯管理方面的卓越功效。在真實的工作環境中，學生不僅可以提高專業技能，而且在翻譯協作、組織應變能力、團隊意識、職業道德等方面會有更加深刻的認識，從而培養出過硬的譯員素質與職業能力，在將來的翻譯工作崗位上發揮出良好的水平。
在校企聯合培養模式中，計算機輔助翻譯技術的應用有助于翻譯理論與實踐緊密結合，有利于學生拓展翻譯實踐能力，把握翻譯行業發展趨勢，在實踐中發現自身不足之處，不斷提高專業素質。
社會經濟的快速發展給翻譯行業提出了更大的挑戰，保質保量、快捷有效的翻譯是當今社會的迫切需求，效率與質量成為翻譯企業生存和發展的必要條件。純粹的人工翻譯耗時耗力，難以協調統一協作翻譯行為，無法應對日益增長的翻譯需求，由此，計算機輔助翻譯技術成為不可替代的重要翻譯工具，減少了重復勞動，確保了翻譯的高效與質量。為保證人才培養目標與行業需求相一致，本科院校在翻譯教學中應該重視計算機輔助翻譯技術，通過校企合作模式建立計算機輔助翻譯實訓基地，不斷推動翻譯教學的改革與發展。
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關鍵詞 機械制造；一體化；CAD
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）022-006-2
經過二十世紀計算機科學技術的高速發展，機電一體化在機械制造行業內開始廣泛應用，計算機輔助幾何設計（CAD）技術依靠強有力的計算速度和高效率的圖形處理能力，在工程界輔助機械設計和制造師進行高效率和極具創新性的工程和產品設計。可以說，在未來的幾十年來，一體化技術和計算機輔助幾何設計的水平會成為影響一個國家工業水平的關鍵因素。
1 CAD技術的發展
CAD技術在20世紀50年代興起，隨著計算機繪圖技術的進步而發展。傳統的CAD技術出發點是用通俗的三視圖技術（即我們熟知的前視圖，左視圖，俯視圖）來表達零件結構，最初的二維計算機幾何設計技術就是通過二維圖紙來交流技術與產品，但還不能完全表達三維實體，主要是通過較簡單的線框造型來表示三維結構，但是這種初期的造型技術只能表達基礎的結構信息，無法清楚表達其幾何結構之間的拓撲關系，更無法實現CAM（計算機輔助制造）與CAE（計算機輔助計算），如圖1。
隨著計算機圖形算法的進步，人們開始能夠在計算機上操作曲線與曲面問題，以表面造型為特點的自由曲面建模方法成為事實，并推出了著名的三維曲面造型系統CATIA。CATIA的出現帶來了CAD技術的一次革新，標志著計算機輔助設計技術已經擺脫原始工程圖紙的三視圖模式，能夠實現通過計算機來描述產品零件的主要信息，并為CAM技術的開發奠定了基礎。
為了進一步的探索計算機輔助設計與計算機輔助計算的一體化技術，在1979年SDRC公司開發了世界上第一全基于實體造型技術并集成計算機輔助設計與計算機輔助計算功能的軟件——I-DEAS。實體造型技術相比曲面造型系統能更加準確體現產品的結構信息，終于在理論上實現了CAD、CAM、CAE的統一模型表達，很大程度提高了機械設計的工作效率。實體造型技術的發展與應用也為計算機輔助設計歷史翻開了新的一頁。但是由于實體造型技術需要耗用海量的計算機內存來進行數據處理，受計算機硬件發展的限制，實體造型技術未能迅速在整個行業廣泛應用。
到了20世紀80年代中期，計算機輔助設計技術出現了參數化實體造型這一新的方向。其主要的特征在于：基于特征、全尺寸約束等。隨著計算機技術的快速發展，計算機硬件成本大度下降，CAD技術也廣泛在中小企業內應用，參數化技術進一步發展與完善，使得其在通用零部件設計上的特點得到了充分體現。
在參數化技術的基礎上，變量化技術在繼承其主要優點的同時，進行了更進一步的優化與創新。變量化技術的應用為CAD技術的發展帶來了更大空間和機遇。目前的CAD技術基礎理論主要是以PRO/E（即目前的CERO前身）為代表的參數化造型技術和SDRC公司的I-DEAS為代表的變量化造型理論，這兩大技術都是基于實體造型技術的計算機輔助幾何設計技術。
CAD技術的優點在于：
1）能夠有效減少機械設計人員的繪圖工作量。
2）減少技術人員各工序間的協調與技術交流時間。
3）減少直接設計費用。
4）提高設計和制造精度。
5）便于企業的內部管理和對外技術交流與聯系。
7）能夠更加廣泛應用標準和標準設計，建立標準庫。
2 CAD系統組成與常用CAD軟件
CAD系統是以計算機硬件上運行，主要由系統和支撐軟件組成，并以應用軟件為主的面向設計問題的數據處理系統。
CAD的基本功能包括快速數據運算與幾何建模功能、信息存儲和快速檢索及處理能力等。
系統軟件主要是用于計算機的正常運行、操作和計算機程序的翻譯與運行，包括windows 7，UNIX以及語言編譯系統VB、C++等，支撐軟件則是為CAD/CAE而開發的通用軟件，計算機分析軟件ANSYS/ABAQUS/MARC等，圖形支撐軟件AutoCAD/Catia等。
世界現在的主流CAD軟件如圖2。其中CATIA是美國達索公司開發的世界一流CAD/CAM軟件。其形成了產品生命周期的CAD/CAM/CAE/PDM的一體化體系，為數字化企業提供電子商務的完整工具，完成了產品從初步設計到售后服務的全過程仿真。能夠為機械設計制造及生物能源等各行各業提供各類完整的解決手段。
美國參數技術公司（PTC）的PRO/E的特點是面向對象的參數化建模方法，具有統一的數據庫管理功能，其集成了產品設計制造與裝配、模具設計與加工、逆向開發與鈑金模具制造、產品數據信息處理等模塊。且帶有多種圖形文件接口。其主要是用于機械設計與制造加工企業。
Solidworks也是達索公司推出的針對機械設計與制造加工行業的圖形設計軟件，其具有操作簡單，界面使用方便，菜單可讀性強等特點，具有各類數據接口且各類格式通用轉換，裝配體設計技術采用自上而下的裝配方法。
此外，UG的CAM模塊，AutoCAD在二維CAD繪圖領域都各具特色。
3 結論
CAD技術是計算機信息科學與工程設計相結合形成的新興科技，作為工程中最有影響的技術之一，在航空航天，機械工程、車輛工程、船舶工程、土木建筑等各行業內廣泛應用。在未來，計算機輔助幾何設計未來的發展趨勢主要體現在智能化，集成化，標準化，協同化/網絡化這四個方面。
智能化：通過人工智能理論，將人工智能技術與CAD結合，使計算機學會人類的思考模式和智能決策行為。
協同化/網絡化：借助網絡技術，進行異地與異時的協同工作與交流，縮短產品設計周期。
集成化：系統內部各模塊高度集成。
參考文獻
[關鍵字]計算機；輔助教學；組件
現代科學技術的迅猛發展，使計算機在教育領域的應用越來越廣泛，并得到深入的應用。在教育領域中，計算機不但是一門課程，作為教學媒體、教育管理的有力工具正逐漸發揮重要的作用。它促使現在的教學手段、教學方法、教學理念與教學形式，課堂教學組織，以及教學思想與理念都發生了很大變化。由此產生了一門新的教學方式——計算機輔助教學，它綜合了教育學知識和計算機技術，為學生提供一個嶄新的學習環境，為學生提供了用計算機進行學習的一種新型的教學形式。然而計算機輔助教學作為教學中的一件新形式，在發展過程中必然會遇到一些問題。下面就我在教學和實踐中遇到的一些問題談談個人的看法：
一、計算機輔助教學的作用和地位
信息時代知識經濟的不斷更新與崛起， 使計算機技術以及多媒體和網絡在教育中的運用越來越廣泛，它帶來教育教學的重大變革。這些計算機輔助教學的手段徹底改變了幾百年來的一支粉筆、一塊黑板的傳統教學手段。首先，計算機輔助教學不但能替代一些傳統的教學手段，而且它能夠達到傳統教學根本無法達到的教學效果。這種教學方式與手段以生動的畫面、形象的演示，給人以耳目一新的感覺。例如：多媒體教學。它是以計算機技術為核心，采用聲音、文字、幻燈、圖像、動畫、影視短片等多媒體技術，基于計算機多媒體的教學方式可以展示文本資料、插入各種圖片、播放動畫、影像等，可以一下子就抓住學生們的視線，將他們置身于輕松有趣的學習環境中，使學生學得更快且印象更深。
與傳統的教學模式相比較，多媒體教學手段有其獨特的優勢。它的信息量大、速度快、范圍廣，教學形式以及表現手法多樣，改變了傳統教學單純地對于語言文字的描述；多媒體的使用大大節省了教師書寫板書的時間，特別是節省了繪制圖形的時間以及例題的書寫時間，使課堂時間得到了充分的利用，提高了教學效率。
另外，計算機輔助教學的應用，可以使教師根據學生的情況和教學進度自由調整和控制學習進程。因此，在因材施教方面也有它獨特的一面。計算機輔助教學是以計算機軟件為載體的教學，這種方式使它容易傳播，從而成為教學方法變革的巨大動力。我們有理由相信計算機輔助教學，作為信息化工程的一部分必將體現它獨特的魅力。
然而，作為一種現代化的教學手段，計算機輔助教學和傳統的教學手段和方法還是有關系的。傳統教學手段和模式是經過多少代教育工作者的辛勤努力和智慧總結出來的，而且也是一套行之有效的方法，我們不能夠、也不應該全盤否定。計算機能夠用于改善、促進課堂教學，卻不可能全部取代其它手段，任何現代化的教學手段都不能替代教師的教學基本功和教學智慧。
二、妨礙計算機輔助教學發展的因素
1.教育、教學是以學生為中心的活動，在使用計算機輔助教學的過程中，更多考慮是學校的檢查和教師的感受，沒有把關注點放在學生身上，不能充分發揮學生的主動性、積極性、創造性。
2.計算機輔助教學在很多情況下不是為教學服務，成為一種真正的教學需要，而把它當成粉飾教師水平的花架子，成為一種時尚，違背了教學的宗旨。
3.課件質量欠佳。由于教師對于計算機輔助教學的實質和優勢沒有真正領會，只是把傳統的教學以電子化呈現，在課件上羅列教材的章節，把板書搬上屏幕，這樣根本達不到計算機輔助教學應有的效果。
4.每個學科都有自己的特點，如果沒有注意學科的特殊性，在選擇多媒體的功能時沒有取舍，忽視多媒體與傳統教學的優勢互補，也不能達到良好的教學效果。
三、計算機輔助教學軟件開發與課件、組件的制作
各種多媒體教學課件已經成為教師講課的重要手段和主要工具。目前，各類學校針對各種學科和學生的實際情況，自主開發了不少適應本學科的一些課件，解決了一些教學上的實際問題。但是，創作多媒體課件需要各學科的專業知識以及教育學、心理學和不同年令學生的接受能力等多方面的知識，以及計算機應用知識，包括：如何對圖形、圖像、動畫、聲音等多媒體的信息進行處理，而且，大家都是針對某一個學校的某個學科按章節設計課件，這樣，往往只考慮某學校的要求和特點，使得課件的通用性、可移植性不強。這是很常見的問題。計算機輔助教學靠的是運行教學軟件來開展相應的教學活動。多媒體課件、組件就是針對不同的教學目的設計的教學軟件。
課件是以老師為主要使用者，應用于課堂教學中，它完成的是完整的一堂課的教學任務，它具備完整的教學功能。例如：示范、講解、習題以及反饋等功能。教師是主體，既操作、使用課件，同時又組織課堂教學。由于上述課件的特性，如果使用不當，教師就如同電影院的放映員，學生則被動的成為觀眾。這樣就不能夠充分發揮教師、學生應有的作用。
組件是把學科當中有代表性的內容做成“積木”式的軟件。它可以講解一個問題、演示一個實驗、模擬一個過程、回顧一段歷史、一個實際操作場面的展示、一個物體的內部結構剖析等等。它獨立、有代表性，容積小，效果豐富，組件猶如一種動態的教具，它的可移植性使教師可以自由的選擇，以配合教學的需要。
綜上所述，課件、組件各有所長；各有其用途。教師應多開發一些通用的、應用廣泛的、規模較小的組件，以利于推廣使用，從而達到良好的教學效益。另外，開發的軟件要體現“不可替代”的原則。也就是在傳統教學手段中無法或很難做到，因此，選擇什么內容來做就顯得猶為重要。
總而言之，計算機輔助教學還需要不斷的探索、不斷的嘗試、不斷的學習。對于如何看待計算機輔助教學的問題上還有各種不同的見解。面對各種不同的觀點，我們要集思廣益，摸索出一條適合實際情況的路子來，努力把對計算機輔助教學的工作推向更高的層次。
雖然計算機輔助教學具有很多優越性，但是，這些優越性的發揮，要受到教師、硬件、軟件這三個要素的影響，只有正確處理好這些要素的關系，計算機輔助教學才能取得良好的教學效果。本文將對這三個要素進行探討，以供同仁參考、指正。
教師要素
在教學活動中，教師起主導作用，對計算機輔助教學的成功與否起關鍵作用。教師要利用計算機輔助教學，就必須熟練掌握駕馭它的基本知識和技能，以及啟用計算機之后教師原已建構的傳統教育理論和教育方法的應變與適應。具體來講教師要具備以下幾個方面的知識與技能才能順利開展計算機輔助教學。
1、計算機應用水平
教師應用計算機的最低要求是：掌握基本的計算機知識和操作技能，會利用多媒體課件制作工具如Authorware等編寫適用于教學的簡單課件。目前大多數學校，只有教計算機課的教師懂計算機，其他任課教師不僅對計算機知之甚微，而且存在普遍對計算機的恐懼感。認為計算機太復雜了，懷疑自己是否學會等等。這些都是一個初次接觸計算機的教師的正常心理。所以，對教師進行計算機培訓的第一步就是要消除教師對計算機的恐懼感，使他們認識到，只要粗通計算機知識和操作，了解一些常見的應用軟件，就可以在課堂上使用計算機了。
①拖“下水”
要克服教師們對計算機的恐懼感，就得讓他們去實踐。我們利用對教師進行業務培訓的機會，編寫了一個調用CAI課件的步驟（例：1、打開主機電源開關；2、C:>cd3、C:>cai）給教師，讓他們依此執行。他們只動手敲了幾下鍵，就把畫面清新的課件調出來了，通過按動方向鍵就可實施計算機輔助教學，而且教學效果比自己通過嘴講，要好過十倍，使他們樂不可支。多進行這樣的嘗試，使教師們逐漸對計算機產生了親近感，久之，就消除了對計算機的恐懼感。
②教會“游泳”
教師既然下了“水”，就得去學習“游泳”的技巧與技能，有了良好的心態，就會使自己的計算機操作水平上升很快。我們通過現有的計算機網絡教室，給教師們輔導了DOS、Windows操作系統，教會他們參考軟件說明書，利用軟件進行課堂教學。與此同時，我們還把學習計算機的積極分子，集中一起學習課件制作工具軟件Authorware，編寫簡單課件，使他們像“星星之火”一樣，帶動全校教師學習計算機，參與到CAI隊伍中去。
2、調整固有的教學思想和方法
計算機在課堂教學中所發揮的作用同教師的教學思想與教學方法密不可分。計算機輔助教學不僅僅要教師具有操作計算機的基本技能，更重要的是要改變以前固有的教學思想與方法。堅持正確的計算機輔助教學觀，把課堂中啟用計算機這一媒體所引起的課堂變化弄清楚，否則就會把計算機看成傳統教學的附屬物，把計算機當作錄像機、錄音機、投影儀，只用于演示傳統電教媒體均能做到的軟件，不能真正發揮計算機的作用，實際上是“新瓶裝舊酒”，會造成資源浪費，得不償失。因此，調整固有的教學思想和方法為重中之重。
硬件要素
“巧婦難為無米之炊”，具有了教師這一能動的第一要素，還不能使CAI正常進行，還必須具有計算機硬件。
1、建立多媒體計算機網絡教室
目前在學校資金普遍投入不足的情況下，如何利用有限的資金，實現最大價值，是擺在廣大計算機工作者面前的一個重大課題。建立多媒體計算機局域網絡教室，形成資源共享，實為明智之舉，一室多用，一室多能。
①多媒體計算機網絡的硬件構成
A、工作站計算機。
在微機局域網上作為工作站的計算機基本上就是一臺單機。在這臺計算機上要加接聯網必須的硬件，并要運行網絡操作系統的工作站部分，以便除了使用本機資源外，還可以使用網絡服務器的共享資源。工作站可以不安裝硬盤，建成無盤工作站，為了保證能運行多媒體CAI課件,內存需4M以上,一般學校用局域網有40－60臺工作站就可以了。
B、服務器計算機。
作為網絡服務器的計算機主要功能是提供共享資源給工作站上的用戶使用，它的作用比工作站重要得多。工作站計算機如出現故障，只要不破壞網絡連接，網上其他計算機完全能正常工作，而服務器計算機如出現故障，所有共享該機資源的工作站都將無法獲得必須的共享程序或數據，不能繼續聯網操作。如果是無盤工作站，服務器故障將使其根本無法操作。所以，服務器必須選用性能穩定，可靠性高的產品。同時磁盤的訪問速度也很重要，為了提高磁盤的讀取速度，一般采用磁盤高速緩沖的辦法來解決，所以對服務器的內存提出更高的要求，一般應具有64M－128M或更高的內存空間。
C、聯網硬件。
最基本的聯網硬件是插入個人計算機的網絡接口及把其連接起來的電纜系統。通過電纜系統的連接，可以建立起局域微機教學網，為了更加適應多媒體CAI教學需要，建議服務器要安裝光驅共享系統，工作站要加裝聲效卡和耳機。這樣，就可以把光盤中的CAI課件直接加載到服務器上，提供給工作站使用，對有聲的CAI課件，也能聽到聲音，使其更富吸引力，提高學生學習的興趣。
D、安裝多媒體網絡教學系統。
在已經安裝的局域網上加裝多媒體網絡教學系統，能充分利用多媒體的優勢，讓教師開展生動活潑的課堂教學。多媒體網絡教學系統具有下列的功能，實時屏幕和聲音廣播，實時屏幕和聲音監聽、監看，遠程用鍵盤和鼠標直接輔導學生，遠程復位或鎖定學生機，語音雙向對講，電子舉手等。
②計算機網絡教室的作用
網絡教室中的教學是一種十分理想的教學形式。通過網絡學生可隨時根據需要提取合適的學習材料進行學習，并直接在計算機上完成作業。每個學生的學習情況，如完成作業，練習，向計算機提出的問題，以及自己的學習體會，都可以由網絡傳送給教師和同學，所有的教師和同學在不同的時間內，都可以就同一個學習內容，開展討論，形成一種交互式的學習。這種教學形式既能使學生在學習的內容、時間、地點和進度的安排方面都具有主動性，同時又給他們提供了與教師和同學共同學習的環境。將個別教學與課堂教學有機地結合起來，這是計算機輔助教學的發展方向。隨著信息高速公路的實施，這種先進的教學形式將會更加廣泛地使用。
2、建立計算機演示教室
沒條件和資金相對困難，不能建立計算機網絡的學校，可考慮建立計算機演示電化教室，此教室的硬件投入不大，一般配置一臺多媒體電腦，一臺大型投影儀，及擴音系統即可進行計算機課件演示教學，把那些難于理解的過程、抽象的概念，直觀地演示給學生。如果教室中安裝了閉路電視系統，可以直接利用系統中的電視機充當電腦顯示器進行CAI，具體做法如下：
選取便攜型機箱，在機箱中安裝上主板、CPU、帶視頻輸出接口的顯示卡（如麗臺S680）、聲效卡、光驅、硬磁盤、軟驅等配件，教師在上課時可以把主機與鍵盤拿到教室中，接駁到教室中的電視機上進行教學。方便、經濟、可控性高，不失為最佳選擇。
多媒體計算機課堂演示，能給學生展示清晰的靜止圖像，也可以展示生動的運動畫面，還可以極為方便地配上必要的文字和聲音。能使學生獲得極為豐富、生動、形象的感性材料。這種演示教學是目前積極推廣的一種教學形式。
軟件要素
如果說硬件是計算機的軀體，軟件則是計算機的靈魂，我們在這里探討的不是計算機的系統軟件，而是計算機輔助教學的軟件。
目前，國內市面上流行的計算機輔助教學軟件，主要有兩種，一種是題庫，另一種是個別輔導軟件。這些課件，有些是整個教材做成不可分割的一個整體，有些繪圖太小不利于演示，鑒于此種種原因，目前，市面上的大多數軟件不利課堂教學，只適用于家庭用。由于目前輔助教學軟件的現狀，制約著學校計算機輔助教學的發展。如何解決這對矛盾呢？有許多專家進行了這方面的探討，我們也對這方面進行了嘗試，收到了很好的效果。
1、收集教學素材，建立軟件資料庫
目前，市場上的電子圖書和設計素材光盤很多，素材中如一自然現象的景觀，某一動物的生活習性或者某一例題的真實情境，一段適合教學的音樂、談話、文字以及一張利于教學的圖片，通過教師根據教學需要，稍加整理即可形成自己的課件，運用于教學中，發揮計算機的作用。也可以利用Windows系統中的畫筆和寫字板創作教學的素材，或者利用視頻捕獲卡、掃描儀來獲取圖像資料，通過收集、整理、創作素材，把自己的資料庫建立起來，這是實施計算機輔助教學成功的第一步。
2、編寫適合課堂教學的軟件
關鍵詞：建筑設計；計算機輔助設計；CAD
Abstract: computer aided architectural design software will be divided into three categories: design class, the performance of software and the analysis of software, this paper probes into three kinds of computer aided architectural design software development and application, and combining with the current green building design, at the request of using a computer aided design software is discussed, and to the computer aided design software application trend is pointed out.
Keywords: architectural design; Computer aided design; cad
中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：
計算機輔助設計是建筑設計技術與計算機計算的完美融合，是隨著計算機技術不斷發展而必然出現的產物。從二十世紀計算機在建筑設計中的應用開始，計算機技術已經滲透到了建筑設計的各個層面，包括建筑前期設計、后續的具體表現以及后期的具體環境分析等，對建筑設計的方式，甚至是建筑的具體形式都產生了重要的影響，有效的拓展了建筑設計領域，對建筑設計的持續發展具有重要的貢獻。
1、計算機輔助設計類軟件
（一） 以SketchUP為代表的建筑前期設計軟件
當前國內使用較多的建筑前期方案設計的主要軟件是SketchUP，同時也是當前的主流設計軟件之一。該建筑軟件給設計設計師提供了一個直觀的可視化開發界面，尤其是在輔助工程進行構思和表現過程中提供了方便的操作方式，提高了建筑創作設計的效率。因此，很多人又將該軟件稱作“草圖設計大師”。
該軟件與其他的三維圖形軟件相比具有更高的適應性，能夠很好的適應建筑設計的前期工作。其一，他能夠很好的跟蹤設計師的設計思維，激發他們的創作靈感，能夠快速的將設計師的思維轉化成為具體的三維模型；其二，通過對角度的任意變化來對所設計建造的外觀，內層空間以及建造的各個細節部分進行詳細觀察，而且還能夠方便的生成各種剖面圖，并實現尺寸標注；其三，SketchUP還帶有建造需要的大量門、窗、柱等建筑結構件和材質庫，能夠方便的進行建筑設計效果的渲染。
（二） CAD參數化設計軟件
國內建筑行業所使用到的CAD軟件，諸如天正、中望等CAD軟件大部分都是以AutoCAD為基礎，通過有效的二次開發來獲得適合自身使用情況以及使用需求的軟件。而AutoCAD是二十世紀八十年代由Autodesk公司在計算機上采用CAD技術開發出的一款計算機繪圖軟件包。由于它具有開放的二次開發平臺和基礎，因此在使用的過程中得到了不斷的完善和升級，逐步發展成為了國內以及國外最為常用的CAD軟件之一，對CAD技術在建筑以及其他工程領域中得到了廣泛的應用起到了推動作用。
CAD軟件在繪圖的過程中是使用最為基本的圖形元素作為繪圖以及建模的基本要素，能夠很好的使用建筑設計師的使用要求。同時，其交互式的使用菜單也極大的方便了軟件的使用者，具有強大的設計功能。再次，其參數化的設計方式也給圖形的精確表達提供了基礎，能夠高效的進行施工圖的繪制。
2、建筑設計的表現類軟件
3DSMAX軟件被廣泛的應用到建筑、影視特效制作以及歷史遺跡的恢復等多個領域。它又被稱作3D Studio Max，屬于一種制作和渲染類操作的專業軟件。在進行建筑模型的創建、材質的設計，光影的渲染以及動畫的模擬等過程中都可以用到3DSMAX軟件。它在建模方面具有多邊形建模、放樣建模以及NURBS建模等多種建模方式，同時還兼具強大的編輯與修改能力，可以很好的完成復雜模型的創建及分析工作。同時，該軟件還具有較強的兼容能力，通過豐富的插件體系來實現與其他軟件的兼容，拓展了該軟件的使用范圍。
3、建筑分析類設計軟件
（一） 建筑設計中聲環境分析軟件
當前，國內自主開發的聲環境分析軟件還處于初期研發階段，主要是采用國際主流的聲環境分析軟件，諸如ODEON、EASE和RAYNOISE等。這些軟件主要是用于對建筑空間的聲學進行模擬，通過給建筑空間的模型進行輸入定位，然后再利用對應的操作獲得空間直觀的聲學效果，用作建筑設計的參考。
（二） 建筑設計中采光和日照分析軟件
當前國內所采用的采光與日照分析軟件主要是Radiance、Lightscape以及LumenMicro等，他們可以很好的在虛擬環境中模擬可見光的效果，同時還能夠獲得亮度與輻射率的變化情況，并通過計算機來進行渲染，獲得良好的視覺效果。用以提高建筑的舒適度以及美學程度。
4、利用計算機輔助建筑設計軟件進行綠色建筑設計
基于模擬輔助設計的原則 ，清華大學 DEST 開發組將設計過程中設計人員和計算機模擬程序的工作進行了區分 ，提出了實現模擬輔助設計的具體流程 ，如圖 1 所示。開發組將設計過程中設計人員和計算機模擬程序的工作進行計的具體流程，如圖1所示。
圖1 設計人員計算機模擬分工
通過模擬計算可以對多種備選方案進行可行性分析與進；另一方面，建筑師可與設備工程師和結構工程師進行共同的綠色功能模擬計算，最終形成一個信息的反饋優化功能。從根本上來講，利用計算機輔助軟件進行綠色設計實現的是一個逐層深入的過程，通過逐步的細化各個綠色指標來完成整個指標系統的達成。而在各個細化指標的達成和設計都是通過循環設計、信息反饋的方式實現的。
結語
本文從設計類、表現類軟件以及分析類三個方面，分別探討了計算機輔助建筑設計軟件的發展及其應用情況，同時結合當前綠色建筑設計的要求，對利用計算機輔助軟件進行設計進行了論述，給計算機輔助設計軟件的應用趨勢指明了方向。
參考文獻：
[1] 周劍，徐倩. 數字建筑應用軟件初探. 蘭州教育學院學報, 2011,27(6):285-286.
關鍵詞:計算機;輔助教學
Computer Aided Istruction Initial Exploration
Zhang Jian
(Shijiazhuang Science&Information College,Shijiazhuang050000,China)
Abstract:Computer aided instruction,CAI in short,which is the key point and the breach for conducting system reformation of education and teaching.Meanwhile,it is also the necessary way to achieve the modernization of education.It is an important task in the research of edicational pattern to command the CAI mode well.
Keywords:Computer;Adied instruction
隨著科學的進步與時代的發展,計算機輔助教學已被大部分教師認可。計算機輔助教學手段的應用,以其軟件多方位、立體化的開發和利用,以及儲存信息量大、畫面豐富、多種媒體綜合運用等特點,在教學過程中能為學生建立一個動態教學環境,開闊學生的視野,豐富學生的想象力,調動學生的學習興趣,從而大大提高課堂教學效率。
計算機輔助教學是一種新型的現代化教學方式,它有許多傳統教學方法不具備的優勢,但在運用計算機進行輔助教學時,應認識到它只是一種教學手段,必須服從和服務于教學目的、教學內容等的需要。
然而,在計算機輔助教學的推廣實踐過程中卻出現了一些誤區。計算機在課堂教學中是一種教學工具,其應用于輔助教學的形式是靈活多樣的,而CAI課件的演示僅僅是一個方面;由于教學課件固有的某些缺陷,使很多課件不能滿足計算機輔助教學的需要。
雖然CAI有著許多突出的特點,并在教育實踐中證明是有效的。但是作為新生事物必然存在不足和缺陷,不難發現:如果老師把大量的時間和精力都投入到軟件開發上,就不能將主要精力放在如何利用計算機技術組織教學上來,甚至不能將主要精力放在教學研究上來。從而出現了計算機輔助教學只在這種公開課、觀摩課來進行教學,裝點一下門面的這類情況。其實,我們認為教師最主要的任務不在于開發軟件,而是如何應用現有的軟件把計算機的優勢發揮出來。需要指出的是這里所說的“軟件”并不是指一個具體的課件,而應是面向學科的工具型軟件,包括帶有學科特色的平臺和多媒體資料庫。
計算機和教師究竟誰處于核心位置?答案誰都應該清楚。我們首先要明確計算機輔助教學強調的是計算機在教學中的輔助功能,處于主導地位的仍是教師,因此充分發揮教師在整個教學中的能動作用才是計算機輔助教學的核心思想。作為一種教學媒體,計算機與其它教學媒體(如黑板、投影儀、電視機)沒有什么不同,只是一個輔助工具。作為一種工具,首先應具有易用性和可選性。計算機作為一種工具能夠幫助教師更好地完成教學過程,任何教育工具都只能作為知識的載體,而知識的傳承只能由人來完成。如果不認識到這一點,CAI就無從發展,甚至可能被扼殺,CAI的生命力在于能延伸教師表達能力,充分發揮教師的作用,也只有把注意力放在如何更好地發揮教師在教學中的主導作用,這才是CAI的發展方向。
由于,計算機輔助教學在我國剛起步,問題在所難免。但是我們不能只看他的缺點,在看到它的弱勢的同時,還要發現其積極的方面,這樣,我們才能有效地去運用計算機來幫助我們真正的實現現代化課堂教學。那么,計算機輔助教學到底有什么優點呢?我們怎樣才能開展好計算機輔助教學工作呢?
1.計算機輔助教學的運用,補充了傳統教學中受時間、空間的限制和語言表達能力的不足。
2.計算機輔助教學能化靜為動,增強動感,誘發學生的學習興趣。
3.計算機輔助教學卻能做到實用化、系統化,靈活而多變。
4.能實現教與學的有機結合
計算機輔助教學可以利用電腦的交互性特點,實行雙向教學和個別輔導,通過人機交互,及時發現教學過程當中出現的問題,及時采取補救措施,使教與學這兩個環節有機地結合起來,從而有效地解決傳統模式下教與學脫節的問題。
計算機輔助教學已經成為教育改革的重要切入點,也是當今教育技術的熱點問題,這項工作的開展將豐富教育的技術手段,給現代教育思想的實現提供更加有力地支持。所以我們應該積極主動的從正面去發展和推進計算機輔助教學的發展。
首要任務就是提高教師自身的業務學習水平。教師只有在不斷提高自身業務素質的基礎上,才能更好地去教書育人,才能更好地做一名合格的人民教師,才能在知識經濟時代立于不敗之地。
其次教師需要通過種種途徑廣泛搜集各類新式教學軟件。社會在不斷地變化,技術在不斷地更新,計算機硬件與軟件都在不斷地升級換代,陳舊的教學軟件已經無法滿足不斷變化的教學工作的需要。當然更提倡有條件和有能力的教師根據自己的實際,制作適合自己品味的教學軟件,以滿足教學的需要。
總之,CAI教學,可把枯燥乏味的教學內容,借助于多媒體的優化組合,使課堂教學形象化、趣味化、交際化和生活化,提高了教學質量。計算機輔助教學方興未艾,充分利用現有條件下網絡所提供的信息資源從而徹底改變教學軟件在設計、開發和使用上的相互割裂的局面,使CAI在課堂上的運用走出低谷,朝著更為廣闊的方向發展是我們當代教育使者的主要任務。
參考文獻:
[1]鄭夫揚.《恰當應用多媒體,提高課堂教學效率》江蘇
[2]陳志銀.《計算機輔助教學的誤區》江蘇
摘要：教育現代化是人類社會可持續發展的關鍵因素和必要條件，也是教育發展的最終目標，對教育教學現代化的研究已成為全球普遍關注的熱點。計算機輔助教學是近年發展起來的一種嶄新技術，是進行教育教學體制改革的制高點和突破口，也是實現教育現代化的必要之路。本文從計算機輔助教學的優點出發，分析了利用計算機進行輔助教學的效果。
關鍵詞：知識經濟 計算機輔助教學 素質教育
隨著現代化教學手段的不斷發展和全面實施素質教育政策的推行，傳統的教育教學模式已不適應于當前形勢，為彌補傳統教學模式的不足，提高課堂教學效率。必須變革傳統教學的信息傳遞方式，打破原有教學體制的限制，擴大課堂教學的容量和密度，提高個別化教學能力，計算機輔助教學正是在這種背景下產生并且正逐漸取代傳統的教育教學模式。那么計算機輔助教學到底有什么優點呢?
一、計算機輔助教學效果好
在傳統的教學過程中，一般是通過演示與講解來體現教學的直觀性，而這種方法往往缺乏生動性，調動不起學生學習的積極性，對于那些難以理解的關系、公式。復雜的變化過程等，傳統的教學方式更是力不從心。而計算機輔助教學卻能做到實用化、系統化，靈活而多變，以聲音和屏幕圖象合理組織形象生動的畫面及畫面點數，不但可以傳播大量教學信息，給學生以清晰明快的感受，讓學生輕松愉快地學習，而且可以從不同角度刺激學生不同的器官，調動學生的所有感官共同參與到輕松愉快的學習環境中，使學生在不知不覺中激發學習的熱情與積極性、主動性，加深理解，增強記憶效果，牢固掌握知識點，從而達到良好的教學效果。提高課堂教學效率，彌補傳統教學中直觀性不足的缺陷。
二、能實現教與學的有機結合
在傳統教學模式下，體現個別性教學的主要途徑是提問與輔導，但每堂課的計劃內容一般都比較滿，這在一定程度上限制了課堂提問和個別輔導的進行，教與學不能進行經常性地相互交流，教師不能及時掌握每位學生的學習情況，學生對學習內容的深度和廣度也缺乏必要的了解，往往使教與學脫節，即使教師講得口干舌燥而學生卻聽得稀里糊涂。
與傳統教學模式相比，計算機輔助教學可以利用電腦的交互性特點，實行雙向教學和個別輔導，通過人機交互，及時發現教學過程當中出現的問題，及時采取補救措施，使教與學這兩個環節有機地結合起來，從而有效地解決傳統模式下教與學脫節的問題。
三、真正做到輕松教學、寓教于樂
