子計畫三：輔助力學教學之相關軟體工具與網站之規劃、設計與

子計劃三旨在研究解決如何有效地運用相關軟體工具及軟體與 網路技術來輔助力學教學之問題。研究之整體架構擬以力學為中心，

詳細規劃與設計力學教學時立時需要 (Just In Time) 的相關數值分 析及軟體工具與設計建構一輔助工程力學與數學教學之網站。

本子計劃進行之方式由了解與評估目前力學教育的運用相關軟 體工具的情形著手，透過這些了解，配合子計畫一與子計畫二，規劃 出可搭配整合性力學與數學課程來使用的軟體工具。並著手設計與發

展可輔助靜力學、動力學及流體力學實驗教學之軟體工具與使用手 冊。隨著實驗教學研究之進行，與其他子計畫同步驗證評鑑本子計畫 所發展的輔助教學軟體工具之應用效果，並進行檢討改進。

本子計畫進行之方法簡述如下：

一、 選擇相關專屬的應用軟體並設計輔助教材的使用手冊

由於目前相關專屬的應用軟體已經相當成熟，我們在選擇相關軟 體工具上盡量採用既有的應用軟體，並以該軟體在工程實務界被使用 的 程 度 當 作 選 擇 的 指 標 。 可 能 採 用 的 軟 體 工 具 包 括 Matlab 、 Mathematica 以輔助力學相關的數學教育，Abaqus、Ansys、Nastran、

SAP2000 等有限元素軟體以輔助應力、應變分析。採取此種方式有其 優、缺點：優點是學生不會與實務界脫節，在深入學習及了解力學理 論之餘，更能用實務界的例子進一步了解力學理論應用之層面。缺點 在可解決實務界問題的應用軟體，因其功能較多，所以多嫌繁雜及瑣 碎。學習時易迷失在繁複的指令或畫面中，進而影響學習效果。為改 進此一缺點，我們採取子計劃主持人多年擔任美國航工業界顧問的經 驗，針對各應用軟體設計單元式的使用教材。這些單元式的教材將配 以詳細的操作步驟，一步一步地指引學習者達到學習的目的。

二、 使 用 物 件 導 向 (Object-oriented) 及 軟 體 元 件 (Software Component) 的技術，開發整合性的軟體工具

針對無法直接使用既有軟體的教材，則自行開發所需的軟體工 具。開發的重點將著重在整合既有的軟體元件，必要時加入新的元 件，組合成全新的應用軟體。在這方面功能強大的物件導向程式語言

Python (可參考

www.python.org) 可以幫助整合或開發這些軟體元

件。Python 是 scripting object-oriented language，因其語法簡 潔、功能強大，目前頗受國外軟體界歡迎。Python 提供豐富的 C 語 言 API (Application Programming Interface)，使其非常容易與既 有 的 C 或 C++ 的 軟 體 元 件 相 結 合 。 另 外 因 為 Python 是 interpreted 語言，不需經由 Compile/Link 即可執行。程式寫作者 能非常快速的測試整合的軟體工具，大量縮短開發軟體工具所需的時 間 。 在 開 發 整 合 性 的 軟 體 工 具 的 同 時 ， 我 們 也 會 建 立 軟 體 的 Repository，藉以達到軟體元件最大的再使用率，並可進一步將開發 的軟體元件及軟體工具 Open Source 與國內、外學術界共分享。

三、 輔助教學網站之規劃、設計與發展

在網站應用軟體之分析、設計與實作方面則運用先進的物件導向 技術，以 UML（Unified Modeling Language）物件軟體開發之標準 表 達 語 言 來 進 行 系 統 分 析 與 設 計 。 設 計 的 重 點 為 運 用 Component-based 技 術 規 劃 出 所 需 之 共 用 元 件 （ Sharable Components），以達到最佳之系統穩定性、擴充性與維護性。在系統 架構方面採 Web-based 三層式架構，系統之實作以 Linux 作業系統或 MS Windows 作業系統為平台，並以 Java 或 ActiveX 之跨平台軟體技 術為主，搭配相關之 web programming 技術，來實作系統程式，而資 料庫則先考慮 Oracle 及 SQL Server 兩大主流產品，至於使用者端則 至少支援能跨不同作業平台上之通用 WWW 瀏覽器（例如 Netscape 及 Internet Explorer）。

在文檔中 ─整合性工程力學與數學教學課程之規劃、設計與發展(2/3) (頁 20-23)