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2基于DSM的建筑工程協(xié)同設計

2.1傳統(tǒng)建筑工程設計的過程及其局限性

傳統(tǒng)的建筑設計一般采用串行設計，即“拋過墻”式建筑產(chǎn)品設計模式，圖3(a)為傳統(tǒng)建筑設計過程，3(b)為傳統(tǒng)建筑設計組織結(jié)構圖。由圖可以看出，傳統(tǒng)的設計模式從時間上和功能上把各學科的專職人員彼此孤立開來，存在一系列問題：信息流動是單向的，下游的設計結(jié)果不能及時反饋給上游進行設計評價和修改，項目集成性差；設計信息交流不暢、溝通困難而出現(xiàn)的潛在危險，往往在施工過程中才能發(fā)現(xiàn)；設計修改頻繁，設計質(zhì)量難以得到保證：建筑工程設計周期長，項目開發(fā)成本高，建筑質(zhì)量受到影響等問題。設計過程中信息的管理是目前建筑設計企業(yè)必須面對的一個難題，在當今知識經(jīng)濟社會，溝通和協(xié)調(diào)比命令和控制更為重要，據(jù)權威機構研究表明，良好的信息溝通和協(xié)調(diào)可以減少工程建設費用的20％左右[6]。因此引入新方法、新工具對建筑設計過程進行管理是非常必要的。

2.2建筑工程設計初始

DSM模型的建立本文采用圖1表示的普通樓宇設計工程中常見的12項設計任務為例，把各設計活動間的信息流關系用DSM矩陣表示出來，如圖4，然后采用DSM聚類規(guī)則進行聚類分析。

2.3DSM聚類基本原則

DSM聚類原則以下列步驟展開[7]：（1）設計優(yōu)化的目的是使DSM盡量成為下三角矩陣。（2）根據(jù)DSM，若矩陣中某一行全為零，則說明對應該行的設計行為不需要其他設計行為提供信息，因此應盡可能早地執(zhí)行，將這些設計移到DSM的頂端。每次移動一個學科，且需將其行列及相關標記一起移動。移動結(jié)束，再對矩陣其他設計重復進行步驟（1），直到再無這樣的設計。（3）根據(jù)DSM，若矩陣中某一列全為零，則說明對應該列的設計行為沒有對其他設計行為提供信息，因此應盡可能晚地執(zhí)行，將這些專業(yè)設計移到DSM的底端。每次移動一項專業(yè)設計，且需將其行列及相關標記一起移動。移動結(jié)束，再對矩陣其他專業(yè)設計重復進行步驟(2)，直到再無這樣的專業(yè)設計活動。（4）如果經(jīng)過步驟(1)、(2)DSM中再無未調(diào)整的專業(yè)設計，則矩陣已經(jīng)達到最優(yōu)化；否則，剩余的專業(yè)設計必定包含信息循環(huán)（至少一個）。（5）找出信息循環(huán)，使用所謂的“路徑搜索”方法。在該方法中，從某一專業(yè)設計開始，向前或向后跟蹤信息流，直到第二次追溯到同一個專業(yè)設計，這之間的所有專業(yè)設計構成一個信息流循環(huán)。（6）將簡單循環(huán)中的專業(yè)設計合并起來，并用另一代表專業(yè)設計代替，并重新開始步驟（1）的操作。對于小型矩陣，只要通過一系列的行列變換就可以獲得新的DSM優(yōu)化矩陣，對于大型的矩陣則可以通過相關智能算法如遺傳算法等獲得新的優(yōu)化結(jié)果矩陣。由于建筑工程設計各活動間的耦合性較強,所以本案例中沒有空行空列,可以直接從步驟（3）開始,根據(jù)圖4初始信息流,利用以上規(guī)則進行優(yōu)化，得到新的DSM矩陣，如圖5所示。不難看出，通過DSM聚類優(yōu)化，使得原來隸屬于不同專業(yè)領域的設計活動之間復雜的設計迭代關系轉(zhuǎn)化為4個工作團隊之間的關系，其中總體規(guī)劃設計和結(jié)構選型設計組成一協(xié)同設計團隊，在設計的初期就考慮到了建筑設計與結(jié)構設計間的關系,避免了傳統(tǒng)設計過程中結(jié)構設計發(fā)現(xiàn)建筑設計不合理而引起的設計大返工。同樣，功能要求和局部細化設計人員組成協(xié)同設計團隊；局部細化、空調(diào)系統(tǒng)設計、管道通風設計、樓板梁柱墻體設計組成一協(xié)同設計團隊；梁柱墻體設計和電氣裝配設計組成以協(xié)同設計團隊。其中局部細化、梁柱設計、墻體設計同時屬于兩個協(xié)同設計團隊，說明需要加強這些活動和兩個團隊間的協(xié)調(diào)溝通。通過DSM聚類，可以首先在團隊內(nèi)部進行信息交互，并行協(xié)同地進行設計；然后再以團隊為單位進行更高層面的信息交互，可以減少由于不同專業(yè)領域間耦合帶來頻繁更改，返工等影響，既縮短了設計周期，減少了返工成本，又保證了建筑工程設計質(zhì)量。因此，筆者認為，在建筑工程設計企業(yè)，有必要建立協(xié)同設計團隊，專門負責跨專業(yè)、跨部門、耦合關系強的設計活動間的協(xié)調(diào)與溝通，并以正式的組織形式確定下來，避免設計人員只為參會而來的臨時心理，直到建筑工程項目設計工程結(jié)束。

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2基于建構主義的《機械工程材料》教學

2.1以問題或任務作為驅(qū)動力教師在教學的過程中，以問題或任務串聯(lián)整個教學過程，讓學生帶著任務和問題開始學習，為學生的學習提供明確目的性，激發(fā)學習的積極主動性。在學生追尋問題答案的時候，教師對于過程加以引導，讓學生了解知識點的真實應用，同時對于實際的結(jié)合也是一個系統(tǒng)的知識梳理過程。比如教師可以引導學生認識鋼材的分類，將對不同型號鋼材的具體用途的認識作為學生的探究的學習任務，在學生的探究過程中，涉及到不同鋼種本身區(qū)別和特點的方方面面，整個過程下來對所有的知識點進行了一個系統(tǒng)的整理。這樣的過程改變了原本教師枯燥繁雜的教學過程。帶著問題和任務來學習，學生成為學習過程的主導力量，提升了學生的學習興趣，也幫助學生對于學科知識有更深入的認識。

2.2教學課程以學生熟悉的事情做類比在教學的過程中使用類比，可以幫助學生更好的理解所要傳達的信息，拉近學生與學科的信息距離，恰當?shù)氖褂妙惐茸屨n堂的變得生動，學生的參與積極性提高。對于類比對象的選擇直接影響著類比的效果。在《機械工程材料》的教學過程有時候出于條件的限制，教師無法將實物搬到課堂上，這個時候類比的作用就凸顯出來了，類比對象盡量選學生熟悉的事情，可以是學生日常生活中常見的情景。例如金屬的凝固，金屬在大家的日常生活里大多是固體的，學生對于金屬的凝固肯定會覺得很抽象，而教師又無法將金屬凝固的過程展示出來，這時候如果教師講金屬的凝固類比為水的凝固，就一下子幫助學生產(chǎn)生了具象化的認識，畢竟水的凝固對于學生來說是再熟悉不過的。通過類比，讓學生借助自身已有知識與新知識的對比來強化記憶，有助于學生構建自己系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡。

2.3鼓勵學生自己發(fā)現(xiàn)問題在教育工作中，提出問題跟解決問題一樣是對知識綜合掌握并運用的過程。在建構主義的指導下，多鼓勵學生提出自己在學習或?qū)嵺`中發(fā)現(xiàn)的問題。引導學生主動的去發(fā)掘可能存在的問題，鼓勵學生對現(xiàn)有的理論提出質(zhì)疑，可以引發(fā)學生對于理論知識的研究興趣，發(fā)揮實踐中的觀察能力，激發(fā)學生的學習積極性，同時通過對問題的發(fā)掘，學生對于知識有一個綜合性的認識。