强化思维教学 落实核心素养(二)——“第十一届高中青年数学教师课例展示活动”指定课题的设计意图

关于指定课题的设计意图,总体思路如下.(1)积极探索基于核心素养的数学教学策略与方法.(2)发挥数学的内在力量,强化一般观念的引领作用,促使学生经历发现问题和提出问题、分析问题和解决问题的过程,在获得数学基础知识、基本技能的过程中,领悟基本思想,积累基本活动经验,发展数学核心素养.

基于GEP语法解析的零件工艺设计意图提取方法

为解决现有工艺设计意图捕获方法存在的缺陷,推动实现数控加工工艺中不同力度的工业设计意图的有效复用,提出一种基于GEP语法解析的零件工艺设计意图提取方法。首先,构建以工艺知识为核心的工艺数据结构化模型,将加工操作与特征实现有效关联,提取每个加工操作的设计意图,以实现对工艺数据中每个工步的表征;其次,提出一种不同时刻候选工步下加工操作的工艺设计意图向量化表征方法,进而生成其工艺设计意图的概率分布矩阵。然后,根据企业已有的可以反映不同时刻工艺设计意图的零件工步序列,提取描述工步之间语义与时序关系的上下文无关文法,建立具有层次性、复合性的数控加工工艺知识与或图;最后以工艺知识与或图为引导,根据生成的工艺设计意图概率分布矩阵,基于GEP语法解析联合获得工艺数据中每个工步最优的工艺设计意图。以三轴数控铣削加工零件为研究对象,基于CATIA原型系统,通过实验验证了所提方法的有效性。

领悟题目设计意图,掌握解题方法本质——以苏科版一道课本习题为例

教材中有许多经典题目值得研究,通过带领学生分析经典题目意图,分析方法本质,提高学生的几何模型意识,从而提高学生的解题能力.1原题呈现如图1,AD是△ABC的中线,点E在AC上,BE交AD于点F.

基于设计意图建模的知识推送技术

为提高获取机械设计相关知识的效率并保证知识的有效性,提出了一种基于机械设计意图建模的知识主动推送服务方法。为设计任务建立了形式化的包含目标功能、约束条件和用户兴趣领域的设计意图模型,并根据机械概念设计阶段的各类相关知识的特点对其进行了规范化的组织管理,基于设计意图模型和设计知识库给出了系统的知识推送机制和通过功能—行为—结构映射进行知识匹配求解的方法。开发了机械概念设计知识服务系统的原型系统,并以液压式活塞泵为例验证了系统的有效性。

设计过程中设计意图维护和拓扑元素命名

拓扑元素的命名和辨识是基于历史的参数化特征造型中的一个关键问题,其实质是维护设计过程中隐含的设计意图.通过分析设计过程与拓扑元素命名的内在关系,面向隐含设计意图捕获,给出了设计过程中拓扑元素变动类型及其被引用元素辨识要求;提出了面的有向等参线概念和基于有向等参线的面面连接关系,以面为核心,综合拓扑元素的局部拓扑信息和几何特性进行拓扑元素命名;将拓扑元素相邻面分成活化面集和非活化面集,基于设计变动连续性观察,将隐含设计意图通过拓扑元素相关面集的子集关系表达出来,提出了拓扑元素辨识的子集关系原则.实验验证表明,文中方法能够更有效地处理拓扑结构发生变化的情况.

面向设计意图不变的三维CAD模型重用方法

为了解决目前检索到的三维CAD模型难以重用的问题,提出一种针对B-rep表示的CAD模型重用方法.首先提出一种自动识别B-rep模型中对称特征的算法,依据面的属性对B-rep模型所有的面进行排序,将具有相同属性的面分为一类,并通过不同类之间的合并形成B-rep模型中的对称特征,同时提取该对称特征的约束知识;然后交互式地定义B-rep模型的其他特征,使B-rep模型中的任一面都属于模型的某一特征(主形状特征或局部形状特征);最后以B-rep模型的主形状特征为特征树的根节点,依据特征之间的邻接关系逐次递归地建立特征之间的依赖关系,并自动创建B-rep模型的特征树.与NXTM同步建模方法进行比较的实验结果表明,文中方法利用模型高层次的设计知识重用已有模型,使模型在修改过程中始终保持原有的设计意图,在模型的重用过程中具有一定的优越性.

设计意图捕捉与参数化设计集成研究

为实现意图捕捉、建模和求解,并且使求解结果可直接作为参数化设计的输入,提出了意图域、载体域和信息域三个概念。从需求的角度分解设计意图,形成意图域;在意图域的指导下,对产品进行结构划分,形成载体域。用意图域映射载体域,形成含有设计信息的信息域。信息域中每个信息单元为一个独立的物理模型,应用优化理论求解模型,得到参数化设计中的主参数。以叉车设计过程为例验证了所提方法的有效性。

设计思考过程模型中设计意图的表达

设计是设计者运用专业知识和个人经验得出设计决策的过程。目前大多数记录的设计信息只能描述设计结果是什么,而不能表达设计是如何展开的以及为什么按照这种方式进行。针对这一问题,提出设计思考过程模型,不仅能够记录设计步骤和设计决策,还能够描述设计过程背后的设计意图。设计意图是设计者解决设计问题时的目的和打算,包括元意图、设计选项和决策。对设计意图的分类进行详细的讨论,并基于此分类以及意图与操作的关系提出6种设计思考过程片段模式。采用BNF范式对设计思考过程模型进行了形式化表达,并开发计算机辅助设计思考过程建模原型系统Mind Digger。以自动柜员机(Automatic teller machine,ATM)存钱机构的设计过程为例对设计思考过程模型进行了实现和验证。

装配设计意图的语义表示

在传统计算机辅助装配设计意图信息表达的基础上,提出一个基于本体和资源描述框架表达模式的装配设计语义表达框架;通过领域知识规范的语义概念及其属性关系的本体定义和实例化的资源描述框架描述,为装配设计的装配体组成、连接关系、配合精度和空间约束关系的语义描述提供一个形式化的表达;探讨了对计算机辅助设计产品装配模型自动和人机交互相结合的语义标注方法;通过一个简单装配实例的语义表达,建立了基于语义表达的装配设计资源描述框架/可扩展标记语言文档。为装配设计意图信息的语义推理、查询和智能理解奠定了基础。

设计意图驱动的产品形态设计方法

为减小用户和设计师对产品形态方案的认知差异,将产品形态设计中的设计意图分为设计需求意图、设计编码意图和设计解码意图,建立了设计意图模型,构建了以满足用户需求意图、体现设计师设计编码意图及减小用户解码与设计师编码之间差异为目标的设计意图模型求解算法,探讨了设计意图驱动的产品形态设计过程,研究了基于交互式遗传算法的设计意图求解方法。以家用轿车前脸形态设计为例,分别进行了设计需求意图获取与映射、设计编码意图表达以及交互遗传解码研究,验证了所提方法的有效性。

设计意图元表示研究

针对目前产品设计造型系统普遍缺乏对设计意图表达解释的表达,从而影响对设计意图的理解和设计重用的问题,提出了一个产品设计意图元概念,并对设计意图目标对象和设计意图元属性进行分析和抽象归纳;提出了一个基于本体的设计意图元表达框架;实现了在产品设计过程中动态创建基于本体实例的设计意图元资源描述框架图,输出基于Web本体描述语言和可扩展标记语言/资源描述框架格式的设计意图元信息表示;在设计意图知识与表达目标对象之间建立了紧密的、形式化的、显式的语义关系。

基于设计意图捕捉的叉车参数化设计系统研究

设计意图捕捉是产品设计过程的关键问题.为实现从设计意图捕捉到参数化图形驱动的过程,提出并实现了基于意图捕捉的叉车参数化设计系统.系统由意图捕捉、最优化求解和参数化驱动三个模块组成,通过对设计意图的分解,构建由意图单元组成的意图库,并映射到产品结构库,并经意图单元和结构单元结合形成设计意图模型;基于最优化模块的优化求解将设计意图模型转化为参数化设计的主参数,并通过参数估计和柔性控制,得出完整驱动参数,最终生成叉车三维参数化模型.最后,以叉车设计过程为例验证了系统的有效性.

捕捉设计意图的二维草图识别技术

针对目前二维草图识别技术存在的误识别率高、智能性差等缺点,提出一种通过捕捉设计意图修正贝叶斯推理结果的草图识别技术.首先研究绘制过程中笔触的速率、压力等变化规律与设计意图的关系,建立草图绘制规律与设计意图关系模型,实现实时设计意图捕捉;其次建立二维草图识别的贝叶斯网络,根据绘制几何特征分配条件概率表;再利用捕捉的设计意图修正各个约束特征节点的条件概率,使贝叶斯网络能够推理出符合设计意图的几何元素及约束关系;最后建立草图识别系统,并引入评价反馈机制增强识别的自适应性和准确性.实验结果表明,该技术使二维草图的误识别率降低约30%,有效地减少了漏识别发生,对无设计意图绘制扰动具有区分能力.

面向设计意图的STEP知识图谱关键技术研究

针对产品信息交换中设计意图语义挖掘需求,以STEP AP242为基础,构建产品三维几何信息与非几何信息语义关联的STEP知识图谱,实现STEP设计意图提取和交换.重点研究了STEP知识图谱语义模型构建、面向知识图谱构建的STEP知识提取以及基于知识图谱的STEP知识推理等关键技术;提出了面向设计意图的语义元模型、基于增强学习的多语义特征知识提取及其规则挖掘和路径推理技术,有效弥补了传统本体规则定义和推理方法的缺陷;最后结合实例论证可行性.

一种含设计意图的3D模型数据实时交换格式

为了在不同商用3DCAD系统之间实现含设计意图的几何模型数据的网上实时交换,提出了一种基于XML描述的数据交换格式,可将参考面的定位数据与局部坐标、组成轮廓草图的图元数据与约束关系、特征的构建形式与构建过程以层次结构化的方式包含在交换数据中,满足了同构与异构CAD系统之间实时交换含设计意图的数据之需要.

教科书设计意图及其实现之研究——以X版小学英语教科书为例

教科书设计意图的实现,即作为设计行为完成品的教科书对设计者预先意图的达成。现实中从最终的成品到原初的设计意图,完全吻合的情况极少,教科书文本的走样、偏离几乎是不可避免的。教科书设计意图的实现取向体现在三方面:忠于设计意图、对设计意图的超越、对设计意图的衰减。教科书的设计者影响设计意图的实现,教科书设计意图本身影响自身的实现,教科书性质的局限性制约设计意图的实现。应对教科书设计意图衰减性偏离的策略有:确保教科书设计人员的多领域化;提升教科书设计意图的品质;弥补教科书自身的局限;完善教科书的售后服务。

试探四川宜宾李庄旋螺殿斗栱设计意图与原状——1944年《旋螺殿》与2018年旋螺殿的一次对比阅读

旋螺殿是巴蜀地区明代木构建筑研究的重要案例,但其斗栱营造在后来的维修中发生了较多的改变,这给后续研究带来极大困扰。本文在2018年旋螺殿与1944年《旋螺殿》的对比阅读中,着重对斗栱类型和配置方式、斗栱出跳跳头样式和配置方式两个方面进行了对比分析,并尝试解决了以下三个问题,旋螺殿斗栱中的替换与改动、原设计意图及原状。

利用STEP的设计意图信息交换

设计意图信息交换标准是异构CAD系统之间设计意图信息交换的基础。对ISO 10303(STEP)标准最近公布的关于基于特征的设计意图信息交换标准的内容、表达模式及实施的中间交换文件格式进行分析;对设计意图信息交换特点、交换映射模式,以及交换过程中涉及的主要关键技术进行探讨;通过基于AP203交换协议的中间物理交换文件,实现设计意图信息交换,最后给出一个基于设计意图交换标准的零件特征参数化模型数据交换实例。

产品设计意图的建模研究

一个完善的CAD系统应该提供产品设计意图的有关信息 ,以使得设计意图能在设计者之间共享。给出一个设计意图的模型 ,可供产品再设计时参考。

过多的水平性表达——论三联海边图书馆的设计意图与形式策略

本文从设计意图与形式策略一致性的角度出发,分析了北戴河新区三联海边图书馆形式生成过程中的得与失。