计算机操作入门教程范文

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根据课程的不同特点可以把计算机专业的课程大至分为三类：公共计算机基础课程，理论性的计算机专业技术课程、应用性计算机课程。对于不同类的课程应该采用不同的教学方法及方式，那样才能取得更好的教学效果，更能适应信息技术条件下的现代教学需要。

1.公共计算机基础课程

21世纪人类已经步入信息化社会,信息化社会将打破人们传统的工作方式和学习方式,人们的工作、生活都离不开计算机和网络，熟悉并掌握计算机信息处理技术的基本知识和技能已经成为胜任本职工作、适应社会发展的必备条件之一。这类课程属于计算机专业或非计算机专业的入门课题，具有普及性。对于现在的信息社会要求每个人都掌握的基础知识课程，比如说计算机基础教程、办公自动化软件操作、Windows操作系统入门教程、Internet上网入门教程等等这些入门的课程都可以视为计算机基础课程。

2.理论性的计算机专业技术课程

这类课程具有课论性、专业性较强的特点，主要包括专业基础课程、专业主干课程、专业方向课程，他们注重计算机理论知识的学习，了解计算机的核心技术。比如：高等数学、计算机组成原理、汇编语言、数据库原理、计算机体系结构、计算机网络、多媒体技术等课程。

3.应用性计算机课程

应用性计算机课程主要是不同领域、不同行业的应用软件课程，主要是指那些行业软件的使用与操作，比如：3DMAX、PHOTOSHOP、CAD绘画软件、网页制作软件等应用性软件课程。它具有应用性、操作性强的特点，理论水平不要求很深，但涉及面要广，实际操作技能要求娴熟。

二、现代教学方法研究

在信息技术的今天，教学方法改革的目标就是要提高教学的形象性、生动性和通俗易懂性。应根据课程的性质和内容、施教对象以及培养方式，选择切实可行的教学模式和教学方法。在现代信息技术环境下，有了现代教育技术的支持，许多新的教学模式、方法和手段便可以应运而生。

1.问题式教学模式，培养学生的创新能力

问题式教学模式把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中，学习者通过互相合作来解决这些问题，发现隐含于问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力，从而培养学生的创新精神。“问题式”教学法的正确使用对于提高学生的素质，强化学生学习的兴趣，调动学生的主观能动性，培养学生的创新能力有积极作用。在教学过程中，我们自始至终都围绕问题而展开教学活动，激发学生自觉思考、主动探索，引导学生不断发现问题、提出问题、分析问题并最终解决问题，培养了学生的创造性思维，充分发挥学生的主体作用。如在《基本语言程序设计》教学中，设计一些易出错的程序，让学生自己对这些程序进行分析，找出其中的错误，进一步完善程序的功能，从而开启学生的思维，培养学生的创新能力。

2.加强实践环节，提高学生动手能力

计算机学科是一门实验性很强的学科，光是“听”和“读”是不够的，在努力提高课堂教学的同时，必须加强了对实践的教学和管理。

强化基础练习：帮助学生深入理解教材内容，巩固基本概念，是检查对授课内容理解和掌握程度的重要手段，是掌握实际技能的基本训练。建立“网上辅助教学环境”便于学生进行自学、练习、同学间交流、向教师提问、考试等，教师也可以通过它备课、答疑、阅卷，不仅增强了学生和教师的沟通，而且提高了他们的学习兴趣，强化了课程基础。

强化基础实验指导、提高实践技能。上机实践不仅能进一步提高学生灵活运用课程知识的能力，而且使学生在编程、上机操作、程序调试与正确性验证等基本技能方面受到严格训练。规范实践内容，对实验报告进行规范。这种规范对于学生基本程序设计素质和良好的程序设计习惯的培养，以及科学严谨的工作作风的训练能起到很好的促进作用；另一方面是采取“实践―查漏―再实践”的方式进行上机实践。

强化课程设计、提升学生综合解题能力。课程设计不同于一般的基础实验，着眼于全课程，是对学生的一种全面的综合训练，课程设计的目的在于使学生通过课程设计掌握全课程的主要内容，并提高学生综合应用知识和软件开发的能力，同时也加强了学生的文档写作能力，为今后的毕业设计和毕业论文写作打下良好的基础。

3.“任务驱动”教学法，发挥学生的主动性、积极性

“任务驱动”教学方法提倡教师指导下的、以学生为中心的学习。在整个教学过程中教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用,利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和创造性,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。在任务驱动式教学法下,提出明确具体的任务是前提,分析任务以形成一个个解决方案是关键,在自主学习与协作学习中完成任务是重点,最后进行学习效果评价、形成反馈信息是总结提高阶段。

4.课件多媒体教学法，加强教学效果

多媒体技术主要特性中的多种媒体信息集成控制性，是教学应用中最普遍的特性。“兴趣是最好的老师”，如何提高学生的学习兴趣，对于教学效果的保障具有重要的意义。在教学手段上，完全采用一支粉笔加一块黑板的传统教学模式，不利于学习兴趣的培养，难以收到良好的教学效果。我们通过合理使用直观性教学原则、采用现代教学手段，编制多媒体教学课件和演示程序，化抽象为直观，使原本比较枯燥抽象的教学内容，变得生动活泼，消除学生的畏难情绪，激发学生的学习兴趣，强化教学效果。

5.多媒体与网络结合，形成开放式教学和协作学习模式

网络的平台作用，教学资源、教师、学生都是关系到互动式网络教学的因素。我们的教师在基本保留传统课堂教学环境的前提下，创设多元化的软硬件教学环境，使学生能够利用以计算机技术为核心的现代教育技术，通过人机交互方式去主动地发现、探索和思考问题，从而培养学生的创造能力和认知能力，培养学生的自学能力及对问题自主研究的能力，充分调动学生的学习热情。网络的学习环境给了学生一个良好的宽松的学习条件。

三、选择合适的教学方法，达到更好的效果

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中图分类号：H319 文献标识码：A

0 引言

计算机辅助语言学习系统通过计算机及其网络环境建立数字化、智能化的教学条件，为语言教学提供了特有的包括视、听、说等功能在内的多媒体场所，其对学生的主动性要求明显高于以往。教师的授课方式也完全异于传统课堂。在语言习得方式的转变中，学生难免产生学习适应性问题，从而产生学习焦虑。因此有必要对计算机辅助语言学习环境下的外语学习焦虑问题进行研究。

1 外语学习焦虑

Horwitz等认为外语学习焦虑是外语课堂学习中由独特的语言学习过程引起的自我感知、对外语学习的看法、学习外语的感觉和学习行为等特殊的心理活动。①外语课堂上不断增加的焦虑会带来很多负面的影响。传统的语言学习焦虑主要关注学习者的性格特征、学习活动形式、教学方式以及语言文化差异等问题。然而数字化教学环境下的语言学习焦虑有别于传统的概念，因为它受到数字化教学环境变革后相关要素急速增加、变化的影响。所以不能使用传统的语言学习焦虑经验来处理我们面临的新问题。

2 计算机辅助语言教学的特点

计算机辅助语言教学具有以下优势：通过从基准测试中获得的学生知识积累以及学习能力水平的数据，能够根据学生的具体情况决定其学习进度，针对性极强；与传统的教师面授方式相比，计算机以较为稳定的状态和学生进行学习交流从而减轻学生的心理负担；计算机辅助语言教学的相关系统可以集百家所长，从而积累大量教师的教学经验，具有较高的教学稳定性和权威性；相关工具型软件的优点是能提高教师备课、教学、研究等活动的效率，使他们把精力集中到更有创造性的方面去。

正如Warschauer所陈述到的电脑的三个作用：它可以是一个导师，提供语言操练和技能练习；可以是一个刺激因素对于探讨与交流；可以是书写和研究的工具。②

综上所述，计算机辅助语言教学的主要特点有：学习环境延伸化：从原来的单课堂模式，向网络化方向发展；学习材料海量化：计算机出色的数据存储和调用能力，能够帮助语言教学积累大量的各种形式的文档以及多媒体材料；教学方式智能化：应用各种人机交互智能技术；学习方式个性化：计算机辅助系统能够根据学生的特点，制定相应的学习计划、进度安排，并给予相应难度的学习材料和引导。

3 调查研究

3.1 调查对象、工具

随机选取修读大学英语听说课的大学二年级学生200人。样本为随机抽取。问卷参考了部分Horwitz等人编制的FLCAS量表，并根据计算机辅助语言教学的实际情况，对问卷的部分内容做出了相关的调整。问卷的阿尔法系数是.8679。问卷采用五点量表的形式，包括非常不符合、不符合、不确定、符合、非常符合，分别记为1到5分，分值越高，焦虑程度越高。表中百分比为焦虑值达到4与5的学生人数比例。问卷中将计算机辅助语言学习的大学英语课统一称为“机助英语课”。共收回有效问卷190份。使用SPSS15.0进行数据分析。

3.2 调查结果

从表1中可以看出，学生对于机助英语课的消极态度并未成为引起外语课堂焦虑的主要因素。问题1以及问题4所占的比例极低，并不会造成学生在普遍上对机助英语课形成焦虑的影响。而问题2所占比例较大，表明在机助英语课中，由于监控力度较之传统英语课较低，较容易造成学生走神。导致问题3的百分比较高的原因比较多，通过访谈分析，主要是自主学习缺乏足够的氛围以及导向性，学生表示不能适应该种学习方式。问题5所占比例高达71.6%，通过对非机助课学生的调查统计发现，在传统英语课中，学生表示不愿意自愿发言的比例也高达68.9%。所以通过对照组可知，这并非机助课引起的消极态度，而是学生在二语习得过程中的普遍反应。

表2主要针对机助环境下学生的焦虑感进行调查，同时，通过对照组的统计分析表明，总体上讲，学生在机助英语课上的焦虑感较传统英语课要降低不少。主要原因在于以下几点：首先，计算机辅助语言学习环境为每个学生提供了较为独立的空间，学生较容易产生专注感，从而降低焦虑。其次，在传统课堂中，教师面对面授课的形式对学生监控性较强，教师的情绪或者肢体动作等较容易传递给学生其他信息，造成焦虑。最后，在机助英语课中，学生具有较为个性化的学习过程，容易感觉到自己对学习进度、难度的控制，从而增强信心，降低焦虑。另外，学生对于学习策略以及操作技能方面的焦虑感较传统课堂有所增加。

4 总结

（1）总体而言，学生在计算机辅助语言教学的过程中，学习焦虑有所降低，直接反映了这种新手段的有效性：新颖的方式能引起学生的兴趣，提高学习动力；海量的信息能给予学生更多的选择；个性化的学习进度、学习难度安排能够帮助学生更好地操控学习进程。

（2）加强学习策略指引。对于长期接受传统教育的学生而言，难以进行快速的学习角色转换，即从“被动接受”变化为“主动学习”，导致学生产生不同程度的焦虑感。所以教师需要一方面在系统中加入完善指引措施，另外一方面需要在监控学生学习的过程中，根据实际情况给出相应的指导。同时设置计算机系统入门教程，帮助学生解除计算机操作技能水平方面的顾虑。

（3）加强计算机辅助语言教学的监控。在问卷调查中发现的焦虑感降低的情况，部分是由于监控性降低引起的。虽然焦虑感降低能促进学习，但是如果监控不足，容易导致学生受到系统中的海量信息、学习指引降低的影响，从而降低学习效率，反而容易引起负评价焦虑。教师需要综合考虑相关情况，建立相应的监控体系，既可以保证学生的自主学习，又适当地加以监控指引，使计算机辅助语言教学的效用最大化。

注：本文由深圳大学实验室与设备管理研究基金资助发表

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中图分类号：G424 文献标识码：A

Teaching Practice Inquiry Based on Screen Recording Video Resources

ZHANG Yanqiong

（College of Computer Science， Neijiang Normal University， Neijiang， Sichuan 641112）

Abstract This article discusses the constructivist theory under the guidance of the recent development zone theory and teaching methods to optimize the network screen recording video resources in the classroom as a teacher and teaching content， teacher in charge of extra-curricular resource search， organize and maintain a classroom who guide， students use computers and networks for self-learning， cooperative learning， and the problems encountered in the process of learning to resort to a network， partner or teacher's new teaching methods.

Key words screen recording video resources； constructivist theory； hierarchical teaching； independent learning

1 屏幕录像视频资源进驻课堂的可行性和必要性

1.1 数字媒体技术为网络屏幕录像视频教学提供了技术支持

从硬件来看，近年来，我国大学校园信息化建设发展迅速，从功能单一的校园网发展到现在功能强大的数字化校园，信息技术对大学生综合能力培养起到了不可估量的作用。以我校为例，2005年初建校园网，主干交换机的最大带宽是10M，2010年，主干交换机的最大带宽扩展到了100M，大大提升了网络速度。从软件来看，目前，网络上各类关于软件学习屏幕录像视频教学资源多如牛毛，尤其是flash、photoshop以及office办公软件等的资源非常丰富。

1.2 网络资源视频教学现状分析

从网络视频资源作为教学内容和教学手段的以来，它一直处于依附地位。目前还没有将网络视频资源长时间应用于课堂教学中的实践，原因主要有：（1）缺乏应用网络视频资源的意识。很多老师缺乏将视频资源推荐给学生的意识，对于相关学科课程的网络视频资源的查询和搜集不知道如何进行，在教学过程中主要靠教师讲、学生练的方式进行教学。（2）任务繁重，心有余，力不足。目前高校中青年老师一般一学期有3门左右课程，还要带毕业设计、试讲指导和完成一定的科研积分，教师没有多余的精力去精心备课，钻研课程。（3）网络屏幕录像质量良莠不齐。常见的问题有普通话不标准，难以听清授课内容；屏幕不清晰；授课内容不成体系等。（4）屏幕录像网络视频资源难易程度体系难成。网络资源要提供一个呈梯度的内容学习，这样才便于提供学生随机学习，使得教师能够依据它进行分层教学。

2 网络屏幕录像视频资源教学理论基础

网络屏幕录像视频教学法依据的主要理论有三个，建构主义理论、教学形式最优化理论以及最近发展区理论。

2.1 建构主义理论

建构主义教育家认为知识不是通过教师传授得到，而是学习者自己在他人帮助下，利用必要的学习资料，通过意义建构方式而获得。所以学生在学习时是主动地依据大脑中以前经验和现有资源建构意义，不是被动灌输信息。从这个理论中教师和学生要注意事项：（1）摆正位置，各就各位。在学习过程中，学生是学习的主角，教师是一个协作者和引领者，在学生偏离方向或者遇到问题后给予指导。所以在网络视频资源教学过程中教师的主要职责是寻找视频，布置任务和管理课堂。（2）教学过程以学生自我学习为主，教师教授为辅。在建构主义理论指引下教学要能引导学生主动参与学习，让学生学会在合作中学习。在基于网络视频录像资源的教学方法中。学生利用教师提供的视频资源，循序渐进观看视频进行自主学习。（3）重视教学过程。教师是整个课堂的规划者、组织者和引领者，学习过程要有序、有体系地进行。课堂中除了视频内容，还应该有讨论、协作和总结等传统课堂存在的步骤。（4）评价多元化。目前高校采用的评价方式还是以试卷评价为主。但是随着数字化媒体在教育中的应用，单一的评价方式势必被多元化评价方式替代，如档案袋记录、课程报告、课堂笔记以及专题演讲等方式。

2.2 最近发展区理论

前苏联的教育家维果茨基的“最近发展区”理论认为，每个学生都存在着两种发展水平：一是现有水平，二是潜在水平，它们之间的区域被称为“最近发展区”或“最佳教学区”。教学只有从这两种水平的个体差异出发，把最近发展区转化为学生的发展水平，并不断地创造高一级的最近发展区，才能促进学生的持续发展。基于网络屏幕录像视频教学法，可以将学生学习内容分成若干层次，将学生分成若干小组，甚至一人一组。教师利用网络提供源源不绝的学习资源和任务，不断地把最近发展区变为现有发展水平，使学生的学习行为不断发生变化，能力得到不断提升。

3 网络视频资源在实际教学中的应用实施

3.1 利用网络视频资源的教学流程

利用网络视频资源进行教学将从根本上改变学生学习方式。比如在对我院2010级4班、2011级5班的计算机应用技术专业学生的“AE效果制作”课程就采取了该教学方式。如图1所示：（1）需求分析：教师通过多种渠道了解即将授课班级的学情，还要根据选定的教材确定教学目标，了解学生已有认知水平，确定教学资源应有的深度和广度。（2）课前准备：根据需求分析，教师利用搜索引擎进行相关资源搜索，分析比较哪些视频资源适合连续课堂学习，哪些适合学习者个别化学习。从大量关于AFTER EFFECTS的视频教学资源中，选择出适合课堂教学用的视频资源。（3）课堂分层教学：首先将该班按照学生现有水平分成两组。基础薄弱的分为A组，学习“AE入门教程”，有一定基础的分为B组，学习“AE应用教程”。在学习一段时间后，推荐已经学完中级教程的同学学习“AE进阶教程”，这极少数同学将被分为C组。其次，根据教学条件，师生之间信息的传递主要通过凌波多媒体教学软件进行。（4）学习效果。一个是利用我校的网络平台，出一些客观题，在考试系统中，从中了解学生对于哪些知识点掌握不足，概念不理解；另一个是，教师提供一个综合性练习作品，从中了解学生的操作技能掌握情况。利用这两个方法，教师可以根据情况随时了解每个学生的学习情况，据此调整以上三个步骤进行教学修正。

图1 利用屏幕录像网络视频的教学法

3.2 利用网络视频资源进行教学的微实施

根据建构主义理论，我们知道要使得学习真正发生，一般要经过四个步骤：情境、会话、协作和意义建构。在AFTER EFFECTS效果制作课程的教学中，教师按照如下流程进行具体教学（图2）：

图2 基于屏幕录像视频资源的学与教的操作流程

例如在依据教材《After Effects CS5中文版标准教程》（作者：暴丽等）进行教学时，对于第六章《文字与表达式》教学流程如下：（1）教师布置任务，展示本节课教学目标。初级学习者：能够在AFTER EFFECTS中输入并编辑点文本和段落文本；中级学习者：能够灵活运用“文字”里面的“动画”、“路径选项”和“高级选项”子菜单制作文字动画。在完成教学目标的文本提示后，教师给出AB两组在视频自学完成后需要完成的作品，并用记事本给出完成作品的步骤，利用凌波多媒体将学习材料发放给学生。学生观看教师提供的样本，明确完成案例需要掌握的知识点。（2）提供学习情境。要求学生登录http：//，点击首页顶部“影视动画”按钮，A组学生在下拉菜单中选择“AE入门视频教程”，在打开的网页中选择“5-1”文字基础模块进行学习；B组学生则打开“AE应用视频教程”中“1-48”的文字动画基础模块开始学习。（3）巡视监控，掌控课堂流程。在学生观看视频进行学习时，教师通过走动或者通过凌波多媒体巡视学生学习情况，在学生遇到问题后马上解决。（4）搜集资料，评价反馈。这样做有两个目的，一个是促进学生主动学习、思考，另一个是作为本门课的电子档案袋资料之一，为期末平时表现的评价成绩提供依据。教师通过阅读这些记录，了解班级每个成员学习情况，及时调整教学步骤。

3.3 网络视频录像教学法中存在的问题

（1）班级人数多少影响学习效果。经过笔者两年的实践，发现一个班人数在30左右效果最好，最多不能超过50人，否则最终效果反而不如在教室直接传授。因为人数一多，很难及时解决学生问题，学生在多次求助教师无望时很容易对该门课程懈怠。（2）机器稳定性影响教与学。尽管在AFTER EFFECTS教学时已经选择了我校最好的网络多媒体教室，但是在演示讲授一些案例时还是会导致死机，尤其是一些特效的制作就更容易死机。解决的办法只能是一组一组地讲解，同时将操作步骤写下来发送给学生。（3）教师责任心，学生向学心决定最终学习效果。真正实现网络视频课堂教学，教师必须要有爱心和耐心，不厌其烦地解答学生提问；同时还要有责任心，每周学生的作品和课堂记录都应该坚持看完写出总结在下一次反馈给学生。这会消耗教师大量时间，没有很强的责任心是无法坚持这项工作的。无论多么好的教学手段，学生不愿意学，那也等于零，所以教师在教学的同时，还要激发学生学习的热情。

综上所述，利用网络屏幕录像视频进行教学是信息时代一个发展方向，需要各级部门、社会、学校、教师和学生共同努力才能真正实现。在这种教学手段的教学中还存在一些问题需要其他教育工作者给予指导。

参考文献

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中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1006-3315（2014）03-022-001

《江苏省普通高中信息技术课程标准教学要求》（2006年）中有一个模块选修5：人工智能初步，本模块的教学应强调让学生体验人工智能技术的具体应用；根据高中学生的知识基础和本校实际情况开展教学；要注意发现有特长的学生并对他们进行有针对性的教学。

而机器人就属于人工智能的一块分支，它是一门集合了应用数学、力学、机械、电子、计算机、控制、传感技术、通信和人工智能等多种技术在内的综合实践性课程，它要求学生能够综合地、灵活地运用各种知识，在团队合作、实践操作的学习形式下完成一个个小项目，从而达到培养学生综合运用信息分析问题、解决问题的能力。机器人教学体现了“做中学”的教学理念,在学习过程中强调动脑与动手的结合,从而有利于改变传统的教学方式,为学生的终身学习打下基础。世界发达国家例如美国、英国、法国、德国、日本等已把机器人教学纳入中小学教育之中，我国许多有条件的中小学也开展了机器人教育。

但由于受到经费、师资、器材等因素的制约，在高中阶段只涉及软件的学习，在完全虚拟的3D环境来进行组装，调试，更改，成为一个很好的介入机器人学习的一种可行的途径。

但正因为是全软件的缘故，没法给我们实际环境中的真实的体验，比如轮胎材质的摩擦力，马达的不同转速所带来不同的扭矩感受等，当然这是由于直接的经济问题带来的结果，下面就我使用这款软件所得的感受论述之，以此证明IRobotQ3D用在高中选修教学中还是有其独特的优势的。

核心技术：

IRobotQ3D虚拟机器人软件提供了多个平台，有机器人搭建平台，设计场景调试平台，在线网络对战平台。

场景调试平台突出了基于物理引擎的设计，能模拟真实的物体运动以及物体的密度、质量、速度、加速度等各种现实物理属性，在发生碰撞、受力、摩擦等运动时能模拟出不同的运动效果。

优点：可以选择不同的测试场景，不用制作购买相应的材料。也可以自己定义构造一个测试的环境，天空，陆地，海洋信手拈来。是一个完全开放的任务体系。

缺点：情景不够真实，另外虚拟机器人软件的各种不足，教学中设计的任务往往会忽略很多现实生活中的因素，出现机器人运动过于理想化，虚拟化的现象。使学生对所学习的物理传感器的作用不够真实、深刻。不利于学生思维严谨性和周密性的培养。

搭建平台是3维的，可以360度球形的看整个设计、拼装的机器人，在搭建的过程中只要注意相对应的拼装点连接就可以了，释放起来也很方便。相同的部件可以通过复制的方式完成，减少实际过程的工作量。制作好的机器人可以保存起来，如果要在不同的环境中调用，只要更改一些细节的地方就可以了，着实方便。

优点：可以培养学生的三维空间感，减少反复拼装所花的时间。

缺点：没法体会到实际拼装，动手的快乐。

完成一个项目、构建一个机器人作品，需要考虑机械搭建、建好执行机构、构思控制电路，选择传感器及其安放位置，设计控制逻辑和编写程序等。当这些内容都考虑好并实施后，发现机器人也未必能像想象中的那样工作。这时，就要求制作者仔细分析问题的症结及其解决办法。让制作者按照规定的逻辑一步一步去实验、去探索、去研究，从而真正完成项目机器人的制作。这个过程是个手脑结合的过程，面对相同的任务，不同的思考就有不同的设计和结果。

Noc网络竞赛平台，类似QQ的对战游戏。大家在统一构造好的场景下，各自设计自己的赛车和程序，然后去放在同一环境下竞赛，看各自的成绩，在此过程中大家可以相互交流设计的思路，然后去完善，共同提高！

优点：可以省却比赛必须要面对面的方式，节省其中所要花费的交通、住宿费用，而且在同一台服务器下竞赛，比真实的环境更加公平公正，机器人也没有损坏的危险。

缺点：大家交流时，机器人的直观性不够，相互使用的计算机配置不可能完全一样，或许这点不够公平。

不少虚拟机器人比赛的任务场景华丽，设计新颖，对学生有很大的吸引力和挑战性。在IROBOTQ3D中，大部分任务都具有很强的目标导向性，学生完成任务的情况，只看运行结果就能一目了然，以致学习评价通常都采用终结性评价。

虚拟机器人教学，既有明显的程序特征，又有典型的应用特点，让学生通过虚拟机器人的学习，能够在创新思维、动手实践和解决问题等能力上得到真正的发展与提升，为今后的学习、工作、生活打下良好的基础。

任何事物都是有两面性的，在面对实验器材少、训练场地的制约时，通过开展3D虚拟机器人的学习，能大大的提高我们机器人教学效果，为我们的素质教育提供了一条很好的出路，也应该能在机器人教学（高中）中拥有美好的明天。

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中图分类号：S220.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 15-0000-02

CATIA是法国Dassault System公司旗下的CAD/CAE/CAM一体化软件，广泛应用于航空航天、汽车制造等行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，模块化的CATIA系列产品旨在满足客户在产品开发活动中的需要，，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。

其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。市场上广泛采用它的数字样机流程，从而使之成为世界上最常用的产品开发系统。

CATIA具有很强的三维实体建模的功能，当用户在草图平面绘制二维图形后，进入零件设计（Part Design）模块，可以通过旋转、拉伸、放样、加肋、拔模等方法生成所需的三维零件毛坯。同时还可利用参数化约束功能，根据需要随时进行修改。设计者可以直接针对零件毛坯进行形体改变，实现了设计过程由"绘图"向"设计"的转变，而且CATIA V5提供的各项具体功能使三维模型的设计更类似于生产加工过程，较好地实现设计与加工的结合。

减震器是连接设备和基础的弹性元件，用以减少和消除由设备传递到基础的振动。在建筑工程等行业中，设备或管道需要吊装的很多。可根据工程设备吊装的实际需要选择吊架减振器（吊式减震器），减振器的使用可以消除固体传声并且有明显的降噪效果。减震器设计和应用时，须考虑下列五大因素：

（1）满足应用减振器的设备对减震器重量和体积的要求；

（2）具有一定的减振特性；

（3）能承受温度和其他环境条件（温度、腐蚀性流体等）的变化；

（4）能承受规定的负载；

（5）能提供所需的减振量。

1 减振器各部件的三维建模

CATIA采用以草图为基础，生成特征的方式建立模型。特征建模是一种建立在实体建模的基础上，利用特征的概念面向整个产品设计和生产制造过程进行设计的建模方法，直接采用特征建立产品模型，特征的引用直接体现设计意图。特征建模技术有利于推动行业内的产品设计和工艺方法的标准化、系列化、规范化，使得产品在设计时就考虑加工、制造要求，有利于降低产品的成本。

吊式减振器一般可由弹簧、定位板、壳体、拉杆、吊环等组成。

用CatiaV5对吊式减振器的各部件建模如下：

1.1 弹簧

在本减震器中的弹簧选用圆柱螺旋弹簧，根据其受力的性质应该是压缩弹簧，首先根据工作条件选择合适的弹簧材料，结构上两端圈应做成死圈以起支撑作用，同时还要确定满足使用要求所需的弹簧丝直径和弹簧圈数以保证其满足强度、刚度、稳定性及结构要求。弹簧的主要参数如弹簧丝直径、圈数、中径等可根据弹簧在具体使用中的应力和变形公式计算得出。

1.2 定位板

定位板的结构形式和尺寸可根据自己的需要进行设计，此产品中的定位板结构如下：

1.3 壳体

为了满足使用强度，壳体的上面做了适当的加厚。

1.4 拉杆

设计对象的混合建模：在CATIA的设计环境中，无论是实体还是曲面，做到了真正的互操作，在本拉杆的建模过程中应用了线框和曲面设计、零部件设计的混合建模。

拉杆和吊环采用了螺纹连接，确定拉杆的直径尺寸时要进行螺纹连接的强度计算。螺纹连接在频繁振动时，连接有可能松动，所以必须考虑防松问题。根据具体情况采用适当的防松方法。

1.5 吊环

上面几部分的结构形式和具体尺寸可以根据实际需要在满足使用要求的前提下进行更改。在建模的过程中根据需要进入不同的工作台进行操作。

2 虚拟装配

虚拟装配是近年提出的一个全新概念，狭义虚拟装配是在虚拟环境中把单个零件或部件组装成产品的方法。广义的虚拟装配是指在虚拟环境中，如何使设计人员方便地进行结构设计、修改，让设计人员更专注于产品功能的实现。它克服了“实物验证”的滞后性，可以极大的缩短开发周期，节约开发成本。

吊式减振器装配完成如下图

3 结束语

Catia设计软件具有很强的三维造型功能，使设计过程快捷、准确，提高了设计效率。无论是实体建模还是曲面造型，由于CATIA提供了智能化的树结构，用户可方便快捷的对产品进行重复修改。对减震器零件进行了三维实体造型，并在计算机上进行了全尺寸的预装配。在预装配的数字样机上即可检查和修改设计中的干涉和不协调，减少样品差错率。降低产品总成本，大大缩短设计周期。

参考文献：

[1]安琦，顾大强.机械设计[M].北京：科学出版社，2008

[2]詹熙达.CATIA V5快速入门教程[M].北京：机械工业出版社，2008

[3]詹熙达.CATIA V5R20产品设计实例精解[M].北京：机械工业出版社，2011

[4]陈定方，罗亚波.虚拟设计[M].北京：机械工业出版社，2007

[5]罗佑新，车晓毅，何哲明.基于CATIA的渐开线变位直齿轮的三维参数化建模及虚拟装配技术[J].机床与液压，2008，4

[6]宋小波，赵韩，董玉德，陈兴玉.基于CATIA的齿轮三维设计系统的研究[J].机械科学与技术，2008，2

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中图分类号：G254文献标识码：A文章编号：1003-1588（2014）08-0085-02

1采编业务外包出现的问题

1.1验收过程中条码号（即财产号）不连续

书商加工人员在采访模块验收过程中图方便，不使用“自动分配财产号”。图书一边拆包，一边贴条码号，然后按贴好的条码号对应图书的ISBN号上机录入。有时，一个区间的条码号杂乱无章地分在图书的几个批次里，造成财产账统计困难。

1.2MARC著录不规范

图书著录是揭示图书形式的主要手段，是将图书的形式特征作最必要的记录。也就是说应该是客观著录，如实反映。

1.2.1010字段（国际标准书号）。精装图书的$b有时漏著录。部分图书的随书光盘另有一个ISBN号，光盘的ISBN号时常被漏著录。

1.2.2101字段（作品语种）。由中间语种翻译成汉语的图书，中间语种$b有时漏著录。

例如：1011#$achi$beng$crus

2001#$a安娜・卡列尼娜$f[俄]列夫・托尔斯泰原著$g[英]F.约翰斯敦，[英] M.韦斯特缩写$g范仲英译

“$beng”被漏著录。

1.2.3105字段（编码数据）。往往不能客观著录，甚至被忽略。

1.2.4200字段（题名责任说明）。分不清副题名、分辑题名。有时副题名（$e）著录成分辑题名（$i），分辑题名著录成副题名。

1.2.5225字段（丛编）与300字段（一般性附注）。著录随意性很大，丛书著录在300字段，附注著录在225字段。出现著录混乱。

1.2.66―字段（主题分析块 ）。有的主题标引不全面，主题标引错误或没有主题标引。

1.2.77―字段（知识责任块）。责任者同时有个人名称和团体名称的，团体名称常被省略。

1.3索书号分配不正确

索书号是图书排架和查找图书的依据，索书号不正确会给图书检索带来不便。

1.3.1分类错误。外包加工编目人员对本馆的专业特点不够了解，对于一些交叉主题的图书，不能够按照本馆的传统习惯给出正确的类号。

1.3.2不严格。不严格，书次号的辅助区分号被加错，所加的区分号前后不一致或不符合加区分号的规则等问题，造成同书异号、异书同号的问题。

1.3.3版次判断有误。如978-7-111-42910-4 《CATIA V5R20快速入门教程》 詹熙达主编。封面标有“修订版”，图书在版编目（CIP）数据显示：“CATIA V5R20快速入门教程/詹熙达主编.─3版（修订本）.─北京：机械工业出版社，2013.6”，再仔细看发现“2013年7月3版第1次印刷”。这本书是第3版，可书商编目人员给的是第3版修订本的书次区分号，显然不对。图书出版的不规范性也造成了判断困难。

1.4集中与分散著录处理不当

在处理多卷册书或丛书的时候，书商编目人员有时无法准确判断是分散著录还是集中著录。在著录一套多卷册书时，有时用总题名做正题名；有时用分卷册名做正题名，总题名则被做成了丛书名。导致一套多卷册书或连续出版物常常存在着多条MARC数据，有集中著录的，也有分散著录的，甚至在分散著录时还会发生著录格式不一致的情况。

2出现上述问题的原因分析

2.1书商加工人员的素质

图书馆采编人员一般都经过专业学习、业务培训，取得相应的资格证书，并有长期的工作经验，能熟练使用《中国图书馆分类法》《中国分类主题词表》《汉语主题词表》等相关专业工具书。而书商派来的加工人员通常经过短期的简单培训就上岗了。书商编目人员仅仅是套录书商提供的MARC数据，或者在其他书目数据库中套录。遇到需要原始编目的图书，还得求助于书商总部专业做MARC数据的人员来完成。面对外文图书他们更是无能为力，通常单独挑出来由图书馆编目人员帮助分编。

2.2编目数据源

目前国内也有一些书商或数据公司加入了中国高等教育文献保障系统（China Academic Library & Information System，简称CALIS），但从CALIS联机合作编目中心简报来看，他们很少下载采用CALIS数据，大多数据以自编为主，并且不能严格按照CALIS的标准来编目，因而造成了外包编目数据的质量相对较差，如对有过外包经验的图书馆进行的调查显示，85.33%的图书馆员对图书供应商提供的编目数据质量较为担忧，认为数据质量需要提高[1]。

2.3管理模式

书商对他们的图书加工人员实行的是量化管理。有的书商每月给加工人员固定的底薪，规定加工人员每天的工作量，超额完成的部分再另发奖金；而有的书商给加工人员的待遇是计件工资制，多劳多得，他们所加工图书数量直接与工资收入挂钩。相比之下，前一种如果超额太多，加工人员有被提高工作量指标的顾虑，而后一种直接一味地追求数量。因而出现了部分书商加工人员重数量而不重质量的情况。

2.4各馆传统习惯的延续

许多图书馆都有自己一直延续下来的采访规则、编目规则、书次号使用规则、典藏规则、《中国图书馆分类法》使用本等，这些都是传统和历史的积淀，需要在长期的工作实践中不断积累，不是外包加工人员一时半会儿能掌握的。况且，他们还要不断适应不同图书馆各自的规则。因而，外包加工人员出现各种质量问题也是难免的。

朱穗：图书馆采编业务外包的探讨朱穗：图书馆采编业务外包的探讨3采编业务外包的质量控制

3.1选择合适的外包加工模式

采编业务外包加工按加工场所来区分，一般有远程加工和到馆加工两种模式。远程加工模式是指书商通过远程访问图书馆的计算机自动化管理系统，在异地完成图书加工的模式。优点是不占用图书馆的场地和设备，并能缩短运作周期；缺点是图书馆审校人员只看到书目数据，看不到实体图书，有的错误发现不了。到馆加工模式是指书商派专门加工人员上门完成采编外包工作项目。缺点是图书馆必须提供加工场所和加工设备；优点是便于监督，便于指导。如此看来，为了更好地保证质量，还是选择到馆加工模式比较好。

3.2保证加工人员的相对稳定

采编外包加工人员队伍的不稳定，直接影响到图书馆的工作效率和外包加工质量。目前各馆都承担了前期培训加工人员的任务。但书商的加工队伍又具有很大的流动性，许多书商的加工人员更替频繁，有的书商短期内甚至轮换几批加工人员。每变动一次人员，书目数据出错率就增高一次，双方沟通加大，图书馆员还要重新投入精力培训指导新人，加大了图书馆的人力成本[2]。因此，稳定的外包加工人员队伍是保证质量的基础。

3.2.1合同约束。在与中标书商拟订合同时，可明确规定为本馆做采编外包加工人员要稳定，人员数量要有保证，必须要有从事图书馆采编工作经验的人来承担，以此来约束书商随意换人的行为。

3.2.2培育外包加工队伍。图书招标时，各图书馆都对书商的经营规模、技术水平、服务承诺、图书采编加工队伍配备等情况作出要求。但各个书商在实际操作中服务质量还是有很大差别的。有的书商有自己的采编专业加工队伍上门服务。但大部分书商都是由负责本地区的业务员就近找来的采编加工人员。这些加工人员有的隶属某公司，有的则是自己单干的。图书馆可试行与多家中标书商协议，综合考虑人员配备、技术水平、服务质量、业务熟练程度等，选择一支信誉较好的加工队伍，委托其采编加工。

3.2.3对图书加工质量进行实时监控。与采编外包加工人员的工作进度保持一致，进行实时监控。还必须与书商及加工人员建立良好的沟通渠道及和谐的关系，只有这样，才能让他们及时了解图书馆的要求，并针对出现的问题立即提出解决方案[3]，以便有效地解决问题。

采访（验收）部分，必须对图书的内容、质量负责，剔除书商遗漏的不适合本馆收藏要求的图书及损坏的图书，同时，图书财产账要清晰；编目是检点，图书馆工作人员必须将编目数据对照图书进行全面检查，对有问题的数据逐一详细记录，然后反馈给书商编目人员进行修改，同时给他们补充相关的编目知识及本馆的有关规则，修改完了再检查，如此反复直至合格为止；对照本馆的典藏规则，发现馆藏地分配不正确的及时调整。经过全面检查一段时间后，可根据外包加工人员的加工质量进行不同程度的抽查。同时建立对外包加工人员的评价体系，从加工人员的从业资格、工作进度、服务态度、出错率等方面评价。分析评价结果，列出重点监控范围。

4结语

在信息瞬息万变的今天，读者的需求时刻变化着。图书馆采编业务外包是提高图书馆工作效率的一个好方法，它能在一定程度上缓解图书馆人力与技术缺乏的困境，使集中在采编岗位的图书馆专业人才更多地投入于信息服务领域，为科研工作提供平台，促进改革图书馆的核心业务，提升图书馆的服务层次。

参考文献：

[1]杨淑琼.我国高校图书馆业务外包与核心能力构建研究[D].成都：四川大学，2007.

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教材是教学内容和课程体系改革的主要标志，当然更是院校应用型人才培养得以实现的重要保证。电路分析、模拟电子技术、数字电子技术是电类专业学生非常重要的技术基础课，而电工学、电子技术是我院非电类学生的重要技术基础课，这些课程的共同特点是实践性非常强。教材建设是课程建设工作中的关键环节之一，对于培养应用型的高级人才是至关重要的。

二、教材建设背景

应用型本科院校是以培养知识面较宽、基础较扎实、应用能力强、综合素质好的高级应用型专门人才为主要目标。在应用型人才培养的过程中，教材建设作为教学建设的重要组成部分和课程建设的主要物化形式，发挥着重要作用，而现有的教材体系与应用型人才培养的要求还存在着差距。

国内本科电工电子类现有教材主要有三大类。第一类，是适用于国内一流本科教学的教材。这类教材大多由名校名师编写，体现了学术型本科院校对人才培养的要求。其共同特点是强调理论知识，重视理论研究。对理论要求较强，编写质量普遍较好。第二类，是适用于高职高专院校的教材。这类教材大多由高职院校教师编写。主要是强调实践技能技巧，教学目标为培养职业技能型人才。第三类，是最近几年编写的应用型本科教材。目前出版的该类教材大多是将前两类教材的内容模块进行简单的重组或增减，对教学内容没有进行很好的梳理，没有明确的课程教学目标和学习要求，编写质量普遍不高，不能满足应用型电子信息类等专业对该课程的教学要求。因此，构建一套科学完善的适用于应用型本科院校的电工电子类教材体系至关重要。

三、适应新形势的系列教材

电工电子类系列教材以培养自主学习的应用型人才为目标进行编写的，具有非常突出的特点，具体体现在以下几个方面：

1.打破教材理论性强的特点，突出体现应用性

根据应用型本科院校培养人才的要求，以“加强基础，突出应用”为教材的建设思想，进行了教材改革与建设工作，开发、编写合适的教材。在教材内容安排上，确保学生掌握基本的知识、技能、方法，在满足本科教学的基本要求的前提下，基础知识以必需、够用为度，以讲清概念、强化应用为重点。对教材降低了理论难度，而增加了应用性、实用性的内容，重点介绍成熟经典知识的基础上，适当介绍相关学科的新发展、新方法、新技术。使学生的理论知识学起来更轻松，动手实践更主动，积极性和热情更高涨。

2.同步建设实验与实训教材，使之与理论教材相匹配

开发编写出与理论教材相匹配的《电工电子技术实践教程》和《电子技术实践教程》，这些实践教程与传统的实验指导书相比，不仅包括验证性和综合性实验外，还增加了实用电路设计单元和软件仿真单元，学生可以根据设计要求和提示自主的完成电路的设计过程，为学生自主学习和设计提供了内容和途径。

3.开发制作配套教材的多媒体教学课件，使问题形象化

电工电子技术课程中的一些内容比较抽象，用传统的教学手段很难讲清楚，课堂教材枯燥无味，因此，在开发理论教材的同时，根据教材内容的章节顺序制作了配套的多媒体课件，供教师在教学中使用或参考，可以大大减少教师自己制作课件的工作量。多媒体课件的恰当运用，是课堂教学活动更加符合学生的心理特点和认识规律，把课程中难以理解和掌握的原理、知识以生动逼真的动画等形式展现出来，把抽象问题形象化、通俗化，有效地化解了教学中的难点，收到了很好的教学效果。

4.EDA仿真内容，使电子电路变得更加生动

电子技术发展飞速，配套的相关软件和技术也应用而生。引入了两款仿真准确，功能强大，操作简单，应用广泛的开发软件，为学生提供了一种解决问题的新途径。《电子技术实践应用》引入了Multisim这款EDA软件，该软件主要解决的是纯硬件电路的仿真问题，书中提供了很多电路详细的仿真操作步骤及虚拟仪器的使用。《数字电子技术》教材中加入了FPGA的实践设计部分，它是利用嵌入式编程的方式，来实现数字电子电路的设计，《EDA技术》为电子电路的设计提供一个新方向、新思路，开拓了学生的视野。

四、教材建设的创新之处

1.建立了课程完整性、系统化的教材体系

此次教材建设包括6本理论教材和4本实践教材，将纸质教材、教学资源、软件仿真融为一体。这些组成部分采用不同的编写方式，把教材的精华从各个角度呈现给师生，既有重复、强调，又有交叉和补充，相互配合，形成一个教学资源有机的整体，使教材从原来的“单兵作战”转化为“系统布控”，大幅度提高了教学服务水平。

2.教材突出了应用性特点

理论教材中穿插了很多小型的、实用的、效果明显的应用电路。教师可以在课堂讲授过程中，配合EDA软件仿真，让学生形象的看到实验现象，使学生对理论知识的理解更加透彻，增加了学生学习理论知识的兴趣和乐趣。实验教材中不仅包括基础和综合实验单元，还增加了课程设计单元。这部分内容根据实际课程设计过程为蓝本，将设计步骤，器件选择等方面进行了详细的介绍，最后还提供一些典型的课程设计题目以及技术指标，供学生设计实现。这样的设计很好的将实验与实践紧密的结合，循序渐进，步步深入。

3.增加EDA技术，多手段多途径设计电路

利用现代EDA技术，不仅可以强化学生的计算机设计能力，使学生在创造性思维基础上使用先进设计手段和方法，提高学生的综合素质，培养学生的创新意识实践证明，采用EDA仿真方式，具有不受器件及设备约束的特点，随时随地利用计算机进行电路的模拟仿真。增加了EDA内容，学生可以在上课前对课程内容进行预习，也可以在课后进行相应电路设计与验证，通过仿真结果加深对电路的理解，从而找到分析问题和解决问题的方法。当然，也可以进行自主的电路设计，EDA仿真是培养学生自主学习、提高创新能力的一种重要渠道。

教材建设是教学改革的必要条件，教材的建设应更适合于培养应用型人才的需求，建设的教材对于学生的自主学习能力培养提供帮助。

五、结语

电工电子类课程的教学质量与人才培养质量明显加强了，学生的就业领域也拓宽了，就业质量也得到了提高。在本课题研究结束后，我们将进一步针对本教材建设实施中的一些问题开展深入研究，使建设的教材更适合于培养应用型人才的需求，使学生成为“具有自主学习能力、终身学习能力的人”。

参考文献：

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中图分类号：TH文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）05-0357-02

1 引言

CATIA(Computer-aided Three-dimensional Interactive Application)软件是由法国Dassault System公司开发的，广泛应用于航空航天、汽车、机械、电子等方面的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一体化软件。它的集成解决方案覆盖了几乎所有的产品设计与制造领域。

水工金属结构系泛指应用于水利水电工程中的各种永久性的钢结构和机械设备，在这些钢结构和机械设备当中最基本和应用最广泛的是各类闸门、阀门及相应的启闭机械。对水利水电工程而言，各种水工金属结构设备合理的布置，正确的设计、优良的制造安装质量，对于保证工程正常和安全运行是十分重要的。

随着现代CAD软件技术的发展，从事水工金属结构的设计人员早已淘汰了手工绘图的图板，全面的转向CAD的二维绘图时代，从而明显降低设计成本，缩短设计、生产准备周期，浓缩和提炼优秀的设计经验，提高产品设计水平。在CAD所涉及的众多应用技术中，二维工程图与三维模型关联技术的应用，标志着工程制图不仅只是借助CAD软件的视图绘制工作，更重要的是体现设计思想和确定技术要求的设计工作。

本文以某水工钢闸门的悬臂轮设计为例，浅析CATIA V5软件在水工金属结构设计中的三维造型、装配、干涉分析、有限元分析、工程制图的应用。

2 悬臂轮结构简介

某水工钢闸门，整个模型基于CATIA V5软件三维建模、装配而成。主要由面板、梁系及行走支承的悬臂轮组成。因此处篇幅有限，故选取其中比较有代表性的悬臂轮装置为例详细的介绍此部分基于CATIA V5软件的零件建模、装配、有限元分析步骤。

悬臂轮装置的装配图，可以看出悬臂轮装置主要由滚轮、轴、自轴套、轴端挡板等组成。滚轮可以绕轴自由旋转，轴端挡板可以限制滚轮在轴向上的位移，并且可以防止滚轮在水中工作时，较大的颗粒状物体进入轴套内。

3 基于CATIA的零件设计和装配设计

零件设计是机械设计的第一步，首先在一系列基准平面上绘制草图轮廓，然后利用零件设计的特征操作生成基本实体，最后通过对基本实体进行修饰、变换及布尔运算等操作生成最终的零件。在通常情况下，利用零件设计工作台和草图工作台的默认工具栏就可以完成零件实体设计，但对于复杂形体来说可能涉及更多的工作平台。

以滚轮为例介绍如何利用CATIA中的“零部件设计”模块生成滚轮的实体模型。首先在YZ基准面上以Y轴为对称轴绘制滚轮的截面草图。然后利用“旋转体”工具，将草绘截面绕Y轴旋转360°，生成的滚轮“毛坯”。选取滚轮“毛坯”的上端面为基准面，绘制直径D=105mm的圆，利用“凹槽”工具，类型选择“直到最后”，便完成了滚轮上的轴孔。

利用“孔”工具可以较为方便的在滚轮的端面“钻”出已攻丝的螺栓孔。在“孔”工具的弹出对话框中可以选择孔的深度：盲孔、通孔；还可以选择孔的类型：简单、锥形、沉头、埋头、倒钻；在螺纹参数里也有相应的螺纹规格可以选择。“孔”功能作为一个单独的工具从“凹槽”工具里被剥离出来，这对于设计人员是非常人性化的，设计人员不用在为一些标准的螺栓孔去翻查手册，然后单独绘制，可以说非常省时省力，并且准确。最后利用“圆弧阵列”工具将第一个螺栓孔阵列，再将一侧6个螺栓孔用“镜像”工具对称复制到滚轮的另一侧；再利用“倒角”工具将滚轮需要倒角的地方倒角，零件滚轮的实体模型就创建完成。

在所有的零部件模型创建完成后，进入CATIA的装配模块进行零部件的装配。CATIA中的装配功能提供给用户多种方法进行装配约束，例如接触约束、同轴约束、距离约束等，小到螺钉螺母大到整架飞机都可

以在装配平台上进行装配设计，这也就是所谓的虚拟样机。

悬臂轮总成的装配爆炸图，在爆炸图中可以较为清晰表述出各零部件的装配关系，需要注意的是：产品、部件和零件之间的逻辑关系，在装配设计中，树形图上的最上一级为产品，下一级为部件，部件的下一级为零件。使用“桌面”命令，CATIA将按照产品、部件和零件之间的逻辑关系把CATIA已经打开的所有文件排列成树形图的形式，方便用户管理和组织文件。当产品在不同计算机之间切换时，常常由于零部件文件目录位置的改变导致错误，这时通过“更新”命令重新确定零部件文件的链接位置方可正常打开文件， 这在装配设计中是易出现错误的地方，需要值得设计者注意，一个较大的水工金属结构总成，往往并不是由单一的设计者完成，每一个设计者也许面向的只是某一局部的组件，在所有的组件装配好后，再进行总体装配，所以保持树型逻辑关系的完整性是尤为重要的；此外，在产品存盘时由于产品中零件的数据独立存储在另一个文件中，产品存盘会激活其零件的保存，因此，应使用保存管理命令避免这个问题。

在模型的装配完成后，可以利用“装配分析”工具来检查产品设计中的错误，对产品中不完善的地方进行修改。干涉分析是是装配分析中比较重要的功能 利用它可以对装配好的产品进行空间分析，以检测出产品中空间冲突之处，显示检测到零件“轴”的轴肩处与零件“轴端挡板”之间存着接触，此时设计者只需双击树形上需要修改的零件，即可进入零部件设计平台，对零件进行修改，修改后，装配的产品会自动做相应的修改，无需设计者再对此零件进行操作。这就是参数化实体造型的优点。通过这样的反复操作，产品的数字模型就建立起来了。

4 基于CATIA的结构有限元分析

可以看出CATIA V5在机械设计方面的功能比较强大的，但机械设计只是软件功能的一部分。对于从事水工金属结构设计的工程师来说，CATIA的自动网格划分和有限元分析也有很大的吸引力。在产品设计完成后，对于产品能否满足强度要求，就要对产品进行应力与应变分析，以往设计者往往需要将此部分的工作利用其它有限元分析软件单独进行，现在在CATIA V5中集成了有限元分析的功能，设计者可以在产品的设计过程中随时对结构进行应力应变分析，以便对结构随时进行修改。由于CATIA软件的网格划分是自动进行的，因此，有时候设计者并不需要完全了解有限元分析的内涵，这对于侧重工程设计的工程师来说这是非常有吸引力的。

下面对悬臂轮的主要受力零件“轴”，利用CATIA的通用结构有限元分析模块（Generative StructuralAnalysis）进行分析。悬臂轮轴是一个轴端受集中载荷和扭矩的简支结构。

将零部件模型“轴”赋予材料属性，选择钢steel，然后进入通用结构有限元分析模块，首先定义全局网格的大小，此处定义的为15mm，CATIA有限元分析中用于3D的单元是四面体网格，且划分是自动的。如同其他相关有限元分析软件，依次加载边界约束条件，载荷条件，就可以进行求解。在后处理中，设计者可以通过相应的菜单观察结构网格划分的情况，以及显示结构的等效应力、应变云图。可以看出最大的等效应力出现在支承的左侧截面，这与材料力学求解的情况是一致的，最大的等效应力为64.6MPa，这与实际计算结果的60MPa是非常接近的，并且可以看出在此危险截面处的最大应力是在安全范围内的，这也就是说轴的强度可以满足要求。

由此可以看出在设计过程中设计者可以随时对产品或者零部件进行简单的有限元分析，找出结构中薄弱或者不合理的地方，进行修改。

同时，基于CATIA所建立的模型可以另存为许多通用的3D格式，以便后期将产品导入更加专业、全面的大型通用有限元分析软件中进行分析。

5 基于CATIA的工程图设计

工程图设计是CATIA的重要组成部分，目前对于大多数水利设计院来说，都要以工程图的形式在不同的部门和生产厂家之间交流。在CATIA中存在着创成式工程图设计和交互式工程图设计两种方式，创成式工程图设计可以从3D零件和装配件生成相关联的2D图纸，2D图纸和3D主模型之间的关联性使设计者可以进行模型设计与图纸标注的并行工作；并且设计者对3D主模型进行的修改会反映到2D的工程图当中，而无需设计者干预，这样就可以让设计者把所有的精力都放在产品设计上，而无需进行繁复的制图工作。交互式工程图设计可以在二维环境下对创成式工程图工作台所生成的工程图进行编辑，以符合相应的国家制图标准，以及满足不同生产厂家对图纸的要求，从而实现了从三维设计到二维设计的无缝连接。CATIA生成的工程图可以保存为CATIA的CATDrawing格式，也可保存为通用的DWG或DXF格式，以便不同的CAD软件之间进行数据交换。

6 小结

CATIA V5解决方案覆盖了产品开发的整个过程，给设计者提供了完备的设计能力。从水工金属结构的规划布置设计到最终产品的形成，从单个零件的设计到最终虚拟样机的建立，CATIA以其精确可靠的解决方案提供了完整的2D、3D、参数化混合建模及数据管理手段。本文以某水工钢闸门的悬臂轮装置为例，基于CATIA软件实现该装置的三维零件设计、装配、干涉分析、有限元分析、工程制图、数据转换一体化，覆盖了产品设计的整个过程。此外，作为一个完全集成化的软件系统，CATIA将机械设计、参数设计、工程分析及仿真、数控加工和CATweb网络应用解决方案有机的结合在一起，有待于我们作进一步研究。总之，利用现代设计技术进行水工金属结构的一体化设计与仿真，可以缩短产品研发周期，减少产品开发费用和成本，提高产品竞争力和质量，具有非常重要的现实意义和巨大的工程应用价值。

参考文献

［1］杨逢尧，魏文炜.水工金属结构［M］.北京：中国水利水电出版社，2005.

［2］张松青，崔纪超.CATIA V5三维机械设计［M］.北京：北京理工大学出版社，2007.（7）.