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數(shù)學(xué)建模合理性分析范文第1篇

關(guān)鍵詞：工作流；Petri網(wǎng)；工作流模型；Bossa

1 引言

傳統(tǒng)的信息管理系統(tǒng)多以數(shù)據(jù)處理為中心，通過提高個人效率來高效地完成任務(wù)。而對于需要多人或多部門協(xié)作完成的工作缺乏過程控制。工作流正是通過提高集體協(xié)作效率來加速完成具體工作。它以業(yè)務(wù)過程為中心，對過程進(jìn)行密切監(jiān)控，不僅僅對過程中的單個活動提供支持，而且對活動之間的關(guān)系也提供自動或半自動的支持。采用工作流技術(shù)，可以把業(yè)務(wù)活動中按照功能配置的組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成按照要實(shí)現(xiàn)的工作流程來配置組織結(jié)構(gòu)，這樣可以大大提高工作效率。

2 基于Petri網(wǎng)的工作流建模方法

Petri網(wǎng)是一種圖形化、數(shù)學(xué)化的建模工具。Petri網(wǎng)自上世紀(jì)六十年代由德國學(xué)者C.A.Petri提出以來，經(jīng)過了四十余年的發(fā)展，已被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域進(jìn)行系統(tǒng)建模、分析和控制。

Petri網(wǎng)特別適合描述和研究具有并行、異步、分布式和隨機(jī)性等特征的復(fù)雜系統(tǒng)。作為一種圖形化工具，Petri網(wǎng)可以看作和流程圖一樣進(jìn)行系統(tǒng)描述的工具；而作為一種數(shù)學(xué)化的工具，Petri網(wǎng)可以用來建立狀態(tài)方程、代數(shù)方程和其他描述系統(tǒng)行為的數(shù)學(xué)模型，用于對系統(tǒng)的可靠性、一致性、完整性等進(jìn)行分析。

工作流網(wǎng)是在Petri網(wǎng)的基礎(chǔ)上提出的，可以說是Petri網(wǎng)的一種應(yīng)用，其定義如下：

一個Petri網(wǎng)PN=（P，T，F(xiàn)）被稱為工作流網(wǎng)，當(dāng)且僅當(dāng)它滿足下面兩個條件――

（1）PN有兩個特殊的庫所：i和o。庫所i是一個起始庫所，即?i=φ；庫所o是一個終止庫所，即o=φ。

（2）如果在PN中加入一個新的變遷t*，使t*連接庫所i與o，即t*={o}，t*={i}，這時得到的PN是強(qiáng)連接的。

注：工作流網(wǎng)PN=（P，T，F(xiàn)）中，P是庫所的集合，T是變遷（活動）的集合，F(xiàn)表示庫所到變遷或變遷到庫所弧的集合。

在利用Petri網(wǎng)建立工作流模型中，我們常常會用到一些基本結(jié)構(gòu)，它們分別是串行（順序）、并行、條件選擇、循環(huán)、通訊、資源共享等結(jié)構(gòu)模型，下圖圓表示庫所、矩形表示變遷，而黑色圓點(diǎn)為托肯。

工作流網(wǎng)組件的分析中看出一個變遷觸發(fā)的前提是變遷的直接前驅(qū)庫所存在托肯，然而變遷的真正執(zhí)行除了這種前提條件之外，還需要具備相應(yīng)的觸發(fā)機(jī)制。它是使?jié)M足執(zhí)行前提的變遷真正進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)的外部條件，而這種用于觸發(fā)活動執(zhí)行的外部條件可分成四種，分別是自動觸發(fā)、人工觸發(fā)、消息觸發(fā)和時間觸發(fā)。在建模中具有這四種觸發(fā)條件的活動圖形表示如圖。

3 工作流模型驗(yàn)證

應(yīng)用Petri網(wǎng)的分析技術(shù)對工作流模型進(jìn)行驗(yàn)證的目的是在過程設(shè)計中檢驗(yàn)工作流的正確性，避免執(zhí)行時出現(xiàn)異常，過程異常包括死鎖、死任務(wù)和活鎖等。工作流建模是開發(fā)工作流管理系統(tǒng)的先行任務(wù)，所以在工作流投入使用之前就要進(jìn)行很好的分析驗(yàn)證。如果一個工作流過程定義模型在其正確性、合理性沒有得到充分驗(yàn)證時就投入使用，在工作流管理系統(tǒng)運(yùn)行后再去進(jìn)行修改，代價將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前期的修改。因此在工作流模型實(shí)際實(shí)施之前，對其進(jìn)行合理性分析，探索其中可能存在的各種過程異常，可以大大降低工作流運(yùn)行時停產(chǎn)、檢查和修復(fù)的成本，具有重大的意義。

工作流網(wǎng)的合理性定義是：

一個工作流網(wǎng)PN=（P，T，F(xiàn)）建模的過程是合理的，當(dāng)且僅當(dāng)滿足下面的三個條件――

（1）對于每一個狀態(tài)i可達(dá)的狀態(tài)M，存在一個實(shí)施序列，從狀態(tài)M肘通往狀態(tài)o，形式化表示為： ;

（2）狀態(tài)o是從狀態(tài)i可達(dá)的唯一最終狀態(tài)，且結(jié)束時其中至少會有一個標(biāo)記，形式化表示為： ;

（3）在（PN，i）中沒有死變遷（不可能執(zhí)行到的變遷），形式化表示為：，。

其中條件一是規(guī)定了從初始庫所總能到達(dá)終止庫所；第二個條件規(guī)定了當(dāng)托肯轉(zhuǎn)移到終止庫所時，其他所有庫所都要是空的，也就意味這整個工作流的結(jié)束；第三個條件是規(guī)定不能有死變遷，即所有的變遷都能得到執(zhí)行。

在研究分析各種文獻(xiàn)的工作流網(wǎng)的合理性驗(yàn)證理論和方法的基礎(chǔ)上，對原有的算法進(jìn)行綜合改編，使算法更容易理解，總結(jié)出合理性算法的基本思路和驗(yàn)證步驟。

算法的基本思路是：根據(jù)工作流網(wǎng)模型建立矩陣，用矩陣表示每個變遷的前后順序；根據(jù)模型表示出每個變遷的前后庫所，用來確定托肯轉(zhuǎn)移時的向量表示規(guī)則；從初始庫所出發(fā)，根據(jù)變遷的前后庫所和矩陣判斷后續(xù)觸發(fā)的活動，并重復(fù)此工作，直到?jīng)]有變遷可以發(fā)生；如果終狀態(tài)是形如（0，0，…，1）的終止?fàn)顟B(tài)（此時托肯存放在最后一個庫所，其余所有庫所中都沒有托肯存在），并且所有的變遷都觸發(fā)過，托肯也經(jīng)歷了所有的庫所，這時可以說改模型是合理的、正確的，否則模型中就存在錯誤。

在算法中要描述出狀態(tài)從（1，0，0，…）到狀態(tài)（0，0，…，1）的推算過程，并且要用另一個集合表示所執(zhí)行的活動，最終檢查是否合理的依據(jù)就是a）狀態(tài)向量是否變成（0，0，…，1）；b）表示變遷的集合是否包含所有的活動。算法的具體描述為：

（1）用矩陣表示各個變遷之間的前后順序，方法如下：

（2）根據(jù)矩陣構(gòu)造各個變遷的輸入庫所集合和輸出庫所集合，用t表示變遷t的輸入庫所集合，用t表示變遷t的輸出庫所集合。構(gòu)造方法是，矩陣t列中所有為1的元素的行號的前驅(qū)庫所即t的輸出庫所集合；t行中所有為1的元素的列標(biāo)的前驅(qū)庫所即t的輸入庫所集合；沒有前驅(qū)變遷的變遷的輸入庫所集合為起始庫所i，沒有后續(xù)變遷的變遷的輸出庫所集合為終止庫所o。

（3）構(gòu)造初始條件，初始條件有一個向量和一個集合，向量P0=（1，0，0，…），具體向量的維數(shù)是庫所的個數(shù)，表示托肯在第一個庫所內(nèi)；集合T0為空，表示沒有執(zhí)行任何變遷。

（4）根據(jù)變遷t的輸入庫所集合t和輸出庫所集合t，更改向量P，并把活動t添加到集合T中，并根據(jù)矩陣判斷下一個活動。

（5）反復(fù)進(jìn)行執(zhí)行步驟（4），直到?jīng)]有變遷可以執(zhí)行且執(zhí)行一遍所有活動。

通過矩陣列舉出活動序列，說明所有的活動都處于起始庫所和終止庫所之間，滿足了合理性條件一；由于在列舉活動序列時，序列中包含了所有活動，說明沒有活動是死活動，滿足了合理性條件三；演算的結(jié)果中向量P={0，0，0，0，0，0，0，0，0，1}，證明在工作流結(jié)束時，托肯只存在于終止庫所中，其他所有的庫所中均不存在托肯，滿足了合理性條件二。通過以上演算，可以證明模型能否滿足合理性定義中的三個條件，若能夠滿足條件，可以得出結(jié)論，工作流模型是正確、合理的。

4 工作流管理系統(tǒng)開發(fā)

Bigbross Bossa是一種速度非常快、輕量級的工作流引擎，使用簡單，能方便和Java應(yīng)用集成。Bossa提供了強(qiáng)大的類庫，能實(shí)現(xiàn)工作流系統(tǒng)所要求的各種功能。之所以選擇Bossa，主要是因?yàn)樗哂幸韵绿攸c(diǎn)：

（1）Bossa本身是通過java開發(fā)，可以很方便的和java應(yīng)用集成。筆者開發(fā)的工作流系統(tǒng)是通過java技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，所以在選擇工作流引擎時要充分考慮引擎本身是否由java語言開發(fā)的。

（2）Bossa是開源的，對于在Bossa上定義的類，可以看到其源代碼，并可以根據(jù)需要對其進(jìn)行修改。

（3）Bossa是各種工作流引擎中為數(shù)不多的采用Petri網(wǎng)來定義工作流的引擎之一。由于在建模時采用了Petri網(wǎng)，所以要選擇能完全支持用Petri網(wǎng)定義的工作流模型的引擎。

（4）Bossa本身不是一個成熟的系統(tǒng)，它定義了各種供用戶使用的類，用戶可以在開發(fā)系統(tǒng)過程中引用這些類，在通過調(diào)用類的方法來實(shí)現(xiàn)對工作流的定義和操作。所以基于Bossa的二次開發(fā)算不上是對Bossa的改裝，而是在自己的系統(tǒng)中引用Bossa，這樣就有很大的自主性。

Bossa工作流引擎的基本使用方法如下：

（1）建立一個Bossa引擎

方法一：建立一個默認(rèn)的Bossa工作流引擎

Bossa bossa = BossaFactory.defaultBossa();

方法二：建立一個特定的Bossa工作流引擎

BossaFactory factory = new BossaFactory();

factory.setStateDir("/var/lib/bossa");

Bossa bossa = factory.createBossa();

其中/var/lib/bossa是引擎狀態(tài)的保存位置。

（2）對工作流模型進(jìn)行描述

CaseType caseType = new CaseType ("TestCaseType");

//以上語句是聲明一個工作流模型

Place palceName = caseType.registerPlace("A", 1);

//以上語句是在模型中聲明庫所，第二個參數(shù)表示托肯是否存在于庫所中。

Transition a = caseType.registerTransition("a", "requesters");

//以上語句是聲明了變遷a，兩個參數(shù)分別定義了它的名稱和說明。

a.input(A,"1");

a.output(B,"1");

//定義了變遷a和庫所的關(guān)系，通過變遷的input（）方法定義前驅(qū)庫所，變遷的output（）定義活動的后繼庫所，并在選擇結(jié)構(gòu)中定義條件，根據(jù)條件決定把托肯送入哪個庫所。

HashMap attributes = new HashMap();

attributes.put("SOK", new Boolean(false));

attributes.put("DIR", new Boolean(false));

attributes.put("ADIR", "");

attributes.put("OK", new Boolean(false));

//對條件進(jìn)行初始化

caseType.buildTemplate(attributes);

//建立此模型

通過對模型的描述，不難看出，Bossa正是一種基于Petri網(wǎng)的工作流引擎，它對工作流模型的和描述和Petri網(wǎng)的理論是非常吻合的，正是Bossa引擎的存在，才使基于Petri網(wǎng)的工作流模型真正的得以應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)。

（3）對模型進(jìn)行注冊

CaseTypeManager caseTypeManager = bossa.getCaseTypeManager();

caseTypeManager.registerCaseType(caseType);

第二個語句中的參數(shù)就是聲明的工作流模型

（4）工作的開始和結(jié)束

Activity activity = workItem.open(resource);//開始執(zhí)行

activity.cancel();//執(zhí)行完畢

5 結(jié)語

本文從工作流的概念開發(fā)，介紹了利用Petri網(wǎng)對工作流進(jìn)行建模和對模型進(jìn)行分析和驗(yàn)證的方法，并介紹了如何通過Bossa引擎實(shí)現(xiàn)工作流系統(tǒng)。由于工作流技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，該方法可以用于各種工作流系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1]郝文，王道平.基于Petri網(wǎng)的工作流建模合理性驗(yàn)證算法，計算機(jī)工程與應(yīng)用，2008，44（13）.

[2]van der Aalst W M P. The application of Petri nets to Workflow Management[J].The Journal of Circuits，Systems，and Computers，1998，8(1) .

[3]袁崇義.Petri網(wǎng)原理，電子工業(yè)出版社[M]. 1998.

[4]李.基于Petri網(wǎng)的工作流模型應(yīng)用研究，安徽大學(xué)碩士論文.2008，28～29.

數(shù)學(xué)建模合理性分析范文第2篇

關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻；布置；合理性

中圖分類號： TU398+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

在現(xiàn)代高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是越來越廣泛。然而，在我國現(xiàn)有的各類建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（如《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》）中，對于剪力墻合理布置問題卻沒有一個明確的規(guī)定，更多的剪力墻具體布置與截面設(shè)計通常情況下是由結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn)來完成。然而，在沒有一個明確的合理布置方法指導(dǎo)的條件下，建筑工程師更多的是出于方便設(shè)計、縮短設(shè)計周期、結(jié)構(gòu)安全等因素考慮，通常會把結(jié)構(gòu)設(shè)計的趨于保守，材料的性能得不到充分的發(fā)揮，造成了一定程度上的浪費(fèi)，當(dāng)然這種處理既不經(jīng)濟(jì)也無法真正做到保證安全。為此，深入開展剪力墻布置的合理性分析具有十分重要的意義。

剪力墻平面外剛度較小，而平面內(nèi)剛度卻很大。因此，要想有效地保證剪力墻的側(cè)向穩(wěn)定，就需要各層樓蓋給剪力墻一個有力的的支撐。剪力墻下部一般會固結(jié)在基礎(chǔ)頂面，構(gòu)成一個豎向懸臂構(gòu)件，通常我們會稱其為落地剪力墻。而在一些抗震設(shè)防區(qū)，水平荷載會由地震作用產(chǎn)生，因此有時剪力墻也會被稱為抗震墻。因?yàn)榭v橫墻相連，高層建筑通常會利用電梯、豎向管道井、樓梯等部位設(shè)剪力墻，形成個相對較為完整的筒體。而對單個剪力墻構(gòu)件，通常會有T形、L形、十字形、一字形等。因建筑要求，剪力墻上往往會開設(shè)門窗洞，開洞位置盡量做到洞口的上下對齊，布置規(guī)則，洞到墻邊距離須滿足一定規(guī)范的要求。

高層建筑結(jié)構(gòu)剪力墻布置的關(guān)鍵有：1、結(jié)構(gòu)水平位移。其結(jié)構(gòu)水平位移須要滿足國家《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）中的有關(guān)規(guī)定：剪力墻結(jié)構(gòu)按彈性方法計算的樓層間最大位移與層高之比為1/1000。如果側(cè)移過大會造成填充墻、裝修等的開裂甚至是嚴(yán)重的損壞，容易讓電梯運(yùn)行變得困難，同時也會產(chǎn)生一個較大的附加彎矩；2、剪重比，它是地震作用與等效重力荷載的比值?？刂萍糁乇仁且?yàn)槿绻ㄖ镏芷诒容^大，通過震型分解法計算出來的地震效應(yīng)會偏小，而這種情況對長周期建筑物的設(shè)計會產(chǎn)生一個較大的安全隱患。只有水平地震在規(guī)定范圍內(nèi)合理檢查內(nèi)力、位移、配筋情況才顯得有意義。此外剪力墻布置要做到盡可能的對稱、均勻、貫通全高，并且盡量使結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心重合，從而減少扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的影響。

合理布置剪力墻，是集合了數(shù)學(xué)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)分析及計算機(jī)技術(shù)一體的綜合性工作，對國家和社會的經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展意義重大。同時，它的實(shí)用性也較強(qiáng)，對于我國能源資源的合理分配、利用，建筑造價的節(jié)約勢在必行、刻不容緩。

“綠色建筑”是在建筑壽命期，盡可能的節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，讓建筑與自然和諧共生。它代表著一種建筑，其對環(huán)境無害，有序利用自然，不破壞生態(tài)的基本平衡，又稱為生態(tài)建筑、可持續(xù)發(fā)展建筑等。合理布置高層建筑剪力墻同樣有這方面的意義，建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化，降低混凝土、鋼筋等不可再生、高耗能產(chǎn)品和資源的使用。

合格的結(jié)構(gòu)師在進(jìn)行剪力墻布置的設(shè)計時需要做到以下三方面：概念設(shè)計正確、計算分析深入及構(gòu)造措施細(xì)致。在地震低烈度地區(qū)，地震造成的結(jié)構(gòu)變形較小，軸壓比也離規(guī)定有較大差異，可認(rèn)為低烈度地區(qū)非強(qiáng)風(fēng)荷載作用下，其水平力也會比較小，一般的剪力墻結(jié)構(gòu)的墻肢布置間距會較小，結(jié)構(gòu)變形和軸壓比都起不到絕對的控制作用。建筑功能布局中，剪力墻構(gòu)造要起控制作用。而在強(qiáng)震地區(qū)，地震造成的水平力較大，這時候起到控制作用的就是軸壓比和結(jié)構(gòu)變形。

高層建筑剪力墻的合理布置既要能夠有效地滿足規(guī)范中關(guān)于結(jié)構(gòu)水平側(cè)移和地震力的要求，又要盡可能的做到成本節(jié)約、布置合理。

表1 合理布置剪力墻步驟及控制點(diǎn)

計算步驟 步驟目標(biāo) 建?；蛴嬎銞l件 控制條件及處理

1.建模 幾何及荷載模型 整體建模 1.符合原結(jié)構(gòu)傳力體系。 2.符合原結(jié)構(gòu)邊界條件。 3.符合采用程序的假定條件。

2.計算一（一次或多次） 整體參數(shù)的正確確定 1.地震方向角θ0=0； 2.單向地震作用； 3.不考慮偶然偏心； 4.不強(qiáng)制全樓剛性樓板； 5.按總剛分析； 6.短肢剪力墻時定義為短肢墻結(jié)構(gòu)。 1.震型組合數(shù) 有效質(zhì)量參與系數(shù)>0.9嗎？否，則增加震型數(shù)，直到滿足為止。2.最大地震作用方向角θ0-θm>15°嗎? 是，輸入0=θm；否，輸入θ0=0。 3.結(jié)構(gòu)自震周期，輸入值與計算值相差>10%時，按計算值改輸入值。 4.短肢墻承擔(dān)的抗傾覆力矩比例50%嗎？是，規(guī)范不允許，修改設(shè)計。

3.計算二（一次或多次） 判定整個結(jié)構(gòu)的合理性 1.地震方向角θ0=0；θm；2.單（雙）向地震作用； 3.考慮偶然偏心； 4.強(qiáng)制全樓剛性樓板； 5.按側(cè)剛分析； 6.按計算一的結(jié)果確定結(jié)構(gòu) 1.周期比控制：Tθ/T1≤0.9(0.85)嗎? 否，修改結(jié)構(gòu)布置，強(qiáng)化削弱中間。 2.層位移比控制：[Um/Ua,Um/Ua]≤1.2嗎? 否，按雙向地震重算。 3.層受剪承載力控制：Qi/Qi-1

4.計算三（一次或多次） 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化設(shè)計 1. 保持電梯間和外墻窗洞口較多處剪力墻不變，因?yàn)殡娞蓍g處剪力墻有類似核心筒的作用，對結(jié)構(gòu)抗震性能有很大的貢獻(xiàn)；外墻洞口較多處，剪力墻肢長較短，數(shù)量也不多，不宜再進(jìn)行削弱；另外，外墻剛度太小，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會增大，周期比不易滿足規(guī)范要求。 2.假設(shè)剩余的剪力墻有n肢，從中選取一肢并對其位置及尺寸按照建筑功能和規(guī)范要求進(jìn)行調(diào)整，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。調(diào)整的前提是計算結(jié)果仍然滿足規(guī)范要求，目的是盡量減少剪力墻的數(shù)量；為了使結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)的兩個方向具有相近的剛度，剪力墻盡量布置成帶翼緣的形式，即“L”或“T”型的剪力墻。 3.對剩下的n-1肢剪力墻重復(fù)進(jìn)行3的操作，同時檢查前后相鄰兩次計算的層間位移是否接近相等，如相鄰兩次計算的層間位移差小于給定的足夠小的正數(shù)，則可認(rèn)為各肢剪力 墻處比較合理的位置，整體優(yōu)化工作結(jié)束。 4.軸壓比是剪力墻設(shè)計的一個重要指標(biāo)，當(dāng)其偏小時說明沒有充分發(fā)揮材料的力學(xué)性能，優(yōu)化時可查看結(jié)構(gòu)軸壓比圖，調(diào)整軸壓比較大剪力墻的尺寸。

5.計算四（一次或多次） 構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計 構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計（構(gòu)件超筋超限控制），查看相關(guān)計算圖表，修改不合理部分 1.構(gòu)件構(gòu)造最小斷面控制和截面抗剪承載力驗(yàn)算。 2.構(gòu)件斜截面承載力驗(yàn)算（剪壓比控制。3.構(gòu)件正截面承載力驗(yàn)算。 4.構(gòu)件最大配筋率控制。 5.純彎和偏心構(gòu)件受壓區(qū)高度限制。 6.豎向構(gòu)件軸壓比控制。 7.剪力墻局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。 8.梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪承載力驗(yàn)算。

6.繪制施工圖 結(jié)構(gòu)構(gòu)造 抗震構(gòu)造措施 1.鋼筋最小直徑限制。 2.鋼筋最大最小間距要求。 3.最小配筋率要求。 4.重要部位的加強(qiáng)和明顯不合理部分局部調(diào)整。

以上剪力墻的布置和設(shè)計方法在實(shí)際運(yùn)用中要綜合應(yīng)用，做到既能夠符合規(guī)范對計算結(jié)果的相關(guān)要求，同時還能滿足建筑本身的功能和結(jié)構(gòu)構(gòu)造。

本文提出了剪力墻合理布置的相關(guān)步驟和方法，對剪力墻的布置和設(shè)計工作有一定的指導(dǎo)作用。但是，對于剪力墻更加合理的布置設(shè)計還需近一步的總結(jié)研究，推出操作性更強(qiáng)、效果更顯著的布置方法，創(chuàng)造更大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

數(shù)學(xué)建模合理性分析范文第3篇

【關(guān)鍵詞】藝術(shù)設(shè)計 計算機(jī)藝術(shù)設(shè)計教學(xué) 啟發(fā)引導(dǎo)式教學(xué)

社會在發(fā)展，技術(shù)在進(jìn)步，不斷發(fā)展的電子計算機(jī)給藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域帶來了巨大的影響，相對于傳統(tǒng)的徒手繪制而言，計算機(jī)以其快捷、便利的優(yōu)越性，為設(shè)計師提供了充分的技術(shù)手段，計算機(jī)技術(shù)與藝術(shù)的完美結(jié)合正在以一種令人瞠目結(jié)舌的狂潮沖擊著人們的日常生活，它將人們從過去諸多繁雜勞動中釋放出來，人們可以更迅速、更準(zhǔn)確、更有效地處理各種文字、圖形、圖像等信息，實(shí)現(xiàn)各種創(chuàng)意。

一、計算機(jī)與藝術(shù)設(shè)計

計算機(jī)藝術(shù)設(shè)計以具有交互性和使用網(wǎng)絡(luò)媒體為基本特征，包括電腦動畫、影視廣告、網(wǎng)絡(luò)游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、網(wǎng)絡(luò)藝術(shù)、多媒體、數(shù)字?jǐn)z影、數(shù)字音樂、錄像及互動裝置以及DV(數(shù)字視頻)等。作為人類創(chuàng)意與科技相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為21世紀(jì)知識經(jīng)濟(jì)的核心產(chǎn)業(yè)。

計算機(jī)對設(shè)計的最直接貢獻(xiàn)是帶來了新的造型語言和表達(dá)方式，根據(jù)計算機(jī)結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，它多用以完成設(shè)計的理性分析、信息存儲、建模表現(xiàn)等任務(wù)，這使設(shè)計人員更多地致力于概念分析、創(chuàng)意構(gòu)思等方面。計算機(jī)可以使設(shè)計過程視覺化，圖像的生成過程能得到有效的控制，并直接反饋出控制效果，從而消除了傳統(tǒng)攝影工具的缺陷。在設(shè)計中只要隨時存儲變化的結(jié)果，就能回到作品創(chuàng)作過程的任何一點(diǎn)，設(shè)計的過程不再是單向發(fā)展的，而是多向反復(fù)的。而計算機(jī)的引入，代替設(shè)計人員去完成大部分理性工作，計算機(jī)的計算速度是人腦無法比擬的，它能很快將設(shè)計人員的創(chuàng)作意圖轉(zhuǎn)換成可視圖形，而且色調(diào)、材質(zhì)、燈光、形體的更改也更方便。

計算機(jī)藝術(shù)設(shè)計重計算機(jī)技術(shù)的操作，更重設(shè)計藝術(shù)的表現(xiàn)，尤重創(chuàng)意意識的培養(yǎng)。我在上計算機(jī)藝術(shù)設(shè)計課時、發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)學(xué)生沉迷于電腦技術(shù)上的學(xué)習(xí)，而完全忽視設(shè)計藝術(shù)的創(chuàng)意。課堂上，學(xué)生雖然對電腦設(shè)計軟件操作得很熟練，而缺乏新形態(tài)的創(chuàng)意，也無法表現(xiàn)自己的想法，或許根本就沒有想法，沒有創(chuàng)意意識。創(chuàng)意是被認(rèn)為是在設(shè)計科學(xué)化作業(yè)之后的藝術(shù)化作業(yè)階段，是使設(shè)計目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的可視可聞的形象化的點(diǎn)子。老師在教會學(xué)生電腦技術(shù)的同時，應(yīng)結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生如何運(yùn)用電腦技術(shù)去創(chuàng)造符合人們審美要求的新形態(tài)或廣告設(shè)計作品。

二、計算機(jī)藝術(shù)設(shè)計教學(xué)軟件

高科技的技術(shù)手段駕馭表現(xiàn)形式的新型教學(xué)模式――計算機(jī)藝術(shù)設(shè)計教學(xué)。體現(xiàn)了高科技的數(shù)字化藝術(shù)手段，將感性的認(rèn)識理念以嚴(yán)密的數(shù)學(xué)方法組織起來并對美術(shù)設(shè)計要素進(jìn)行理性化控制的計算機(jī)藝術(shù)設(shè)計教學(xué)必將給人們帶來的新的觀念，新的思維，以及新的設(shè)計思想。那么理解設(shè)計的常用軟件也是重要的。

1.Adobe Photoshop作為影像處理軟件，在色彩的使用及調(diào)控方面有著較強(qiáng)的優(yōu)勢，快捷的填充，靈活的色彩更換方式，每一項(xiàng)都簡便易學(xué)，在色彩構(gòu)成教學(xué)中，教師可以通過屏幕對色彩間的復(fù)雜關(guān)系進(jìn)行形象地講解，學(xué)生通過真實(shí)的色彩表現(xiàn)，輕松掌握色彩搭配規(guī)律。

2.CorelDraw是目前圖形軟件中最為強(qiáng)大的一個圖形繪制與圖像處理軟件，我們用任何選定的創(chuàng)建工具進(jìn)行基本節(jié)點(diǎn)編輯或特件變形；無論是簡單的公司標(biāo)識還是復(fù)雜的技術(shù)圖例、文字版面的編排都不在話下。其增強(qiáng)的易用性、交互性和創(chuàng)造力可用來輕而易舉地創(chuàng)作專業(yè)級美術(shù)作品。

3.FLASH是全球流行的電腦動畫設(shè)計軟件，是一種交互式矢量多媒體技術(shù)。二維動畫Flash是目前網(wǎng)絡(luò)動畫的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，其文件短小，播放效果好，交互功能強(qiáng)，易學(xué)易用，被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)動畫，廣告制作，教學(xué)課件，互動游戲等方面。

4.網(wǎng)頁設(shè)計軟件Dreamweaver是集網(wǎng)頁制作和管理網(wǎng)站于一身的所見即所得網(wǎng)頁編輯器，利用它可以輕而易舉地制作出跨越平臺限制和跨越瀏覽器限制的充滿動感的網(wǎng)頁。

5.AutoCAD不但能夠用來繪制一般的二維圖形，而且能夠進(jìn)行三維實(shí)體造型，用來輔助平面構(gòu)成教學(xué)，不僅快捷準(zhǔn)確，而且可以繪制出手工繪制時難以得到的圖形，在機(jī)上通過復(fù)制、鏡像、旋轉(zhuǎn)等命令反復(fù)尋求變化和組合方式。

6.三維動畫3Ds MAX軟件提供了標(biāo)準(zhǔn)集合體的建立命令面板，在建立立方體、球體、椎體等一些標(biāo)準(zhǔn)集合體是非常方便，直接拉伸或輸入數(shù)值就可完成。軟件還提供了強(qiáng)大的材質(zhì)庫，可以進(jìn)行材質(zhì)的真實(shí)模擬，并可通過系統(tǒng)提供的燈光、動畫來多角度地觀看自己的作品，從一定程度上，加大思維上的訓(xùn)練，減弱手工操作上的難度。

三、計算機(jī)藝術(shù)設(shè)計教學(xué)

計算機(jī)設(shè)計教學(xué)要分三個層面的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行，即制作、創(chuàng)意、創(chuàng)造。計算機(jī)教學(xué)要教會學(xué)生如何制作，例如：如何用軟件，如何用計算機(jī)排版，拼版，制版。但是學(xué)生光會這些是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的；接下來，教師應(yīng)教學(xué)生如何進(jìn)行計算機(jī)創(chuàng)意，指導(dǎo)學(xué)生如何避免計算機(jī)生硬、死板等弱點(diǎn)，將計算機(jī)設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計方法融為一體，轉(zhuǎn)技術(shù)為技能，將軟件功能組合發(fā)揮到盡可能大限度，創(chuàng)造出新的視覺形態(tài)。再接下來，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生如何進(jìn)行“形而上”的設(shè)計創(chuàng)造。我們把這一新的教學(xué)形式運(yùn)用于教學(xué)活動中，并作了一定嘗試，首先讓學(xué)生去思考宣傳手冊的整體形象設(shè)計，要求每個學(xué)生拿出整體設(shè)計方案一套，通過競標(biāo)，點(diǎn)評學(xué)生的作品，挑選出最佳設(shè)計方案，經(jīng)集體討論評估使方案得以完善，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自選課題的設(shè)計。

整個教學(xué)過程中，教師不僅要設(shè)計總的學(xué)習(xí)問題，而且要引導(dǎo)、幫助學(xué)生思考、分析問題的思路，切忌直接命令學(xué)生如何做，而是引導(dǎo)學(xué)生去想；在教學(xué)的開始可以給學(xué)生提出一些能激發(fā)思考的問題，引導(dǎo)學(xué)生形成自己的看法，而教師則耐心地聆聽學(xué)生的發(fā)言，洞察他們的想法，看到其合理性和局限性，而后再提供相應(yīng)的引導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生看到與其設(shè)計相矛盾的觀點(diǎn)和事實(shí)，或者組織不同見解的學(xué)生進(jìn)行討論，使學(xué)生與學(xué)生之間進(jìn)行更充分的溝通和合作，使學(xué)生學(xué)會理清、表達(dá)自己的見解；學(xué)會聆聽、理解他人的想法；學(xué)會相互接納、贊賞、爭辯、互助，不斷對自己和他人的看法進(jìn)行反思和評判，通過這種合作和溝通，最終促成對某一主題產(chǎn)生共同理解。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生可以看到問題的不同側(cè)面和解決途徑，從而對知識產(chǎn)生新的洞察，教師可以再進(jìn)行提煉和概括，使學(xué)生的設(shè)計思路更明確、更系統(tǒng)。隨著教學(xué)的進(jìn)行，教師要逐漸讓學(xué)生更多地去管理自己的學(xué)習(xí)，負(fù)責(zé)自己的探索活動。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，為了促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)意思維的培養(yǎng)，教師要創(chuàng)設(shè)平等、自由相互接納的學(xué)生環(huán)境，使教師與學(xué)生以及學(xué)生與學(xué)生之間展開充分的交流、討論、爭辯和合作。

二十一世紀(jì)充滿了希望和挑戰(zhàn)，計算機(jī)藝術(shù)設(shè)計教學(xué)的應(yīng)用也會越來越廣泛，它是傳統(tǒng)設(shè)計的延伸和升華，新的教學(xué)目標(biāo)，新的教學(xué)內(nèi)容，不斷在教學(xué)方法上的推陳出新，更加注重培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)變化的能力，將傳統(tǒng)的以教為主的教學(xué)模式轉(zhuǎn)化為以學(xué)為主的環(huán)境，使學(xué)生在實(shí)踐中成長，發(fā)揮自己潛在的能力，超越學(xué)術(shù)上的技能，這樣才能滿足社會對現(xiàn)代人才的需要。

參考文獻(xiàn)：