建测名师大讲堂——智能手机加速度传感器与Matlab在土木工程教学中的应用

杜瑞锋，男，1978年生人，副教授，工学博士，主要教学与研究内容为建筑结构、岩土工程与地质工程相关的环境与地质问题。2002年参加工作，主要授课内容为《建筑结构抗震》、《建筑力学与结构》、《建筑CAD》、《钢结构》等课程。在教学之余，积极参与土木工程实践，先后在建筑设计、岩土工程勘察单位兼职，积累了丰富的工程设计、施工、试验检测等技术经验；在教学中不断提高自己的专业水平，先后以在职攻读研究生的形成完成硕士研究生、博士研究生学业，分别于2007、2021年获得岩土工程工学硕士、地质工程博士学位。

主持并完成1项内蒙古教育厅课题。先后以第一作者发表1篇SCI论文、2篇EI论文、5篇北大核心论文等；以第1主编出版教材2部、第2主编出版教材1部、参编3部教材。

本次讲课内容介绍

题目：智能手机加速度传感器与Matlab在土木工程教学中的应用

（1）MATLAB软件介绍

MATLAB为美国1984年发行的软件，该软件主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式。

杜瑞锋建议广大教师和工程师们可以在已有的计算机高级软件基础上（如Basic、C等）比较轻松地学会使用MATLAB，可以利用目前发达的网络资源以及基于该软件的专业资料。本次课程中，杜瑞锋简要地介绍了该软件的操作步骤、编写程序环境以及展示了简单编程案例。

（2）MATLAB在土木工程教学中的应用

MATLAB在世界各地普遍地被应用到各行业中，在我国土木工程领域中亦获得了广泛的应用。从期刊论文、各类资料工具书中可以看出，MATLAB可以用来处理复杂的科学试验数据、求解偏微分方程、编写实用的程序APP，以及开发复杂环境中的优化设计等。

杜瑞锋于2022年3月至5月份期间，在建设校级融合创新课题过程中，结合《建筑结构抗震》课程的特点，应用了智能手机内置加速度传感器可以被基于MATLAB编写的APP读取的功能，制作了建筑结构模型2件，开展了3项科学试验，将采集的数据在MATLAB软件中进行数据处理以及可视化分析，获得了较好的科技课堂体验，即“利用简单设备获得科学试验规律”。本次讲课展示了现代科技的强大力量，如加速度传感器、云空间技术传输、试验数据处理可视化等，其中关键的部分是智能手机和MATLAB软件，如果没有这两项关键部分，这3项试验是无法在教室内轻松完成的，即至少需要购买昂贵的加速度传感器、采集仪器以及后续复杂的试验数据处理过程等。

（3）先进性和前沿性

本次讲座中提到的能利用智能手机内置加速度传感器、MATLAB软件进行科学试验，体现了非常好的技术应用能力、教学中的可展示特性，可以在教学中进一步推广和改进。随着科技的不断进步和发展，智能手机等设备在人们的生活中发挥着不可估量的作用。目前，智能手机的内置加速度传感器是开放的、可读取的，用户可以在一定的使用环境中获得可靠的数据，用于生活、科技以及其它方面。因此，本次讲座指明了一定的研究方向、研究目标，即可进一步利用MATLAB软件的强大功能完成更复杂的应用，如课堂教学试验、工程实践检测项目等。