"基于MATLAB APP Designer的变形监测数据处理可视化教学与虚拟实验,通过MATLAB工具提升教学效果,帮助学生理解复杂的工程问题。"
在测绘工程领域,变形监测技术是一项至关重要的技能,用于检测建筑物、地质结构等的微小变化。然而,这门课程的教学常常面临挑战,如数据处理过程的抽象性、数学公式的复杂性和计算的繁琐性。为了解决这些问题,高彩云等人提出了一种创新的教学方法,即利用MATLAB的APP Designer构建可视化分析教学体系,以提高教学效果。
MATLAB APP Designer是一个强大的图形用户界面(GUI)开发工具,它允许用户无需深入编程细节即可创建交互式应用。在变形监测数据处理中,APP Designer可以将理论原理和数学模型转化为直观的图形和动态模拟,使得原本枯燥无味的数据和抽象算法变得生动易懂。
教学体系分为四个主要模块:
1. 变形监测数据图形可视化:这个模块让学生能够直观地看到数据的分布和变化趋势,通过图表和曲线展示监测点的位移情况,帮助他们理解数据的物理意义。
2. 基础数据解算:此部分涉及对原始测量数据进行预处理,包括误差校正、数据筛选等,APP Designer能展示每一步操作的结果,增强学生的实际操作能力。
3. 变形监测网平差:平差是变形监测中的关键步骤,通过APP Designer实现平差算法的可视化,让学生动态观察平差过程,理解如何从众多观测值中求得最佳估计。
4. 变形预报:这一模块训练学生运用统计和预测模型预测未来的变形趋势,APP Designer可以模拟这些模型,让学生看到预测结果的形成过程。
通过这种方式,可视化教学不仅提高了学生的学习兴趣,也加深了他们对变形监测原理的理解。此外,虚拟实验环境让学生有机会亲手操作,锻炼了解决复杂工程问题的能力,而无需依赖实地条件,这在时间和资源有限的情况下尤其有价值。
河南省科技公关项目和高等学校优秀基层教学组织的支持下,该教学方法得以实施并取得了积极成果。这种方法的推广和应用,有望改善测绘工程及相关领域的教育质量,提升学生的实践能力和创新能力。