力学分析的方法范文
时间：2023-05-29 15:08:59
导语：如何才能写好一篇力学分析的方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词：直升机；概念设计；飞行力学分析方法；配平；飞行性能；参数分析
中图分类号：V212.4 文献标志码：A 文章编号：1005-2615（2015）02-0259-07
直升机概念设计的主要任务是根据直升机的设计要求，选择总体参数以及气动布局参数，确定满足设计要求的初步方案，为初步设计提供初始方案，是从无到有的设计过程。因此在概念设计阶段要慎重地进行参数选择，直升机设计参数的依据是设计技术要求，为了正确选择参数首先必须清楚直升机设计参数与飞行性能之间的关系、影响规律。
篇2
一、高中物理难学的主观原因
1.思想放松
刚进入高中的学生思想易松懈,而高中物理的难度远非初中物理能比,需要三年的艰苦努力,加上高考的内容源于课本而高于课本,具有很强的选拔性,如果高一基础太差,指望高三突击,其缺漏的很多知识是非常难完成的,实践表明多数同学会落空。
2.忽视基础
一些天赋甚高的同学,常轻视基本知识、基本技能和基本方法的学习与训练,经常是知道怎么做而不去认真演算书写,只对难题感兴趣以显示自己的“水平”,好高骛远,重“量”轻“质”,陷入题海,到正规作业或考试中不是演算出错就是中途“卡壳”,解题只追求答案的正确性,书写不规范,考试时丢分也很严重,久而久之就失去了对物理学习的兴趣。
3.被动学习
一些同学进入高中后,还是有很强的依赖心理,习惯跟随老师运转,没有掌握学习主动权。比如坐等上课,课前没有预习,对老师要上课的内容不了解,上课忙于记笔记,没听到“门道”,没有真正理解所学内容。由于各科信息量都较大,如果不能主动有效地复习,前学后忘的现象比较严重。
4.学不得法
部分同学上课没能专心听课抓不住重点难点,不能体会物理思想方法,对要点没听到或听不全,笔记记了一大本,问题也有一大堆,课后又不能及时巩固、总结、寻找知识间的联系,只是赶做作业,乱套题型,对概念、法则、公式、定理一知半解,机械模仿,死记硬背。培养良好的学习习惯,体会 “死记硬背”与“活学活用”的区别,掌握好的学习方法。
三、转化学困生的方法
1.培养自主学习的习惯
教学是教师的教和学生的学共同的双边活动,教师的教只有通过学生积极、主动的学,才能发挥作用。教师必须认同学生有自主学习的愿望,并且初步具备自主学习的条件。教师的任务是创设一种有利于学生学习潜能发挥的情境,使学生的学习潜能得以充分发挥。因而在教学中不可面面俱到,应尽量缩短讲课时间,教材中凡是学生能看懂的内容一律不讲,留给学生更多时间,让他们充分思考,不懂的问题在课堂上大胆提出来,师生共同分析、相互交流,引导学生主动参与、乐于探究,使其真正成为学习的主人。
2.培养思维能力
(1)培养学生的抽象概括能力。物理教学中多举实例、多使用教具,让学困生大胆地把生活实际抽象概括为物理语言,要求学困生多读教材、教师多辅导,使他们正确把握概念的内涵、关键词、句,以便在解题中能准确无误,举一反三的应用。
(2)加强思维品质强度、广度的训练。为了克服不足,提高抽象思维的强度和敏捷性,教学中可有意识地进行如下训练:①进行限时达标训练。对于作业或课外练习不能没有时间约束,要求学生做作业时一定要给自己一个时间界限,譬如一节课中要完成、二十分钟完成等等;对于稍难的、比较优秀的试题要求集中力量进行练习。②重视发散思维的训练。发散思维是创造性思维的一种形式,它沿着不同的方向去思考,有利于克服学困生思维呆板、思路多年来狭窄的缺点。 “一题多问”、“一题多思”、 “一题多解”是训练发散思维的好办法。
3.循序渐进
很多学生反映高中物理一学就会,一用就错,一放就忘,这说明学生对所学知识了解不深刻,掌握不全面。因此,在教学过程中不能操之过急,对所学的知识不能要求学生一次到位,而应根据学生实际情况,适当放慢速度,使学生对概念的理解和掌握随着认识能力的提高螺旋式上升。
如在《牛顿第二定律》一章的教学中,为使学生较好掌握定律中加速度和力的关系及各物理量的物理意义,应先将有关概念作为预备知识总结归纳,如力的概念、合力与分力的概念、加速度概念及牛顿第一定律等,以扫除定律学习中的外围障碍,再进行定律的实验和理论讨论。在安排学生练习时要注意题型和难度的控制,先练习水平面上的问题,再逐渐深人到斜面问题;先分析物体受一个力的问题,再逐渐深入到物体受两个、三个力的问题;先研究单个物体问题,再逐渐深人分析连接体问题。
4.化解分化点
高中物理知识易分化的地方多,这些地方一般都有方法新、难度大、灵活性强等特点。对易分化的知识,应当采取多次反复,加强辅导,开辟专题讲座,指导阅读参考书等方法,将出现的错误提出来让学生议一议,充分展示他们的思维过程,通过变式练习,提高他们的鉴赏能力,以达到灵活掌握知识、运用知识的目的。
总之,我们要充分认识高中学生在物理学习上的特点和现实困难,尊重学生的基本实际,多想办法,研究规律和遵循规律,才能更好地帮助学生跨越物理难学的这道坎。
参考文献:
篇3
【关键词】高中数学；举例方法；抽象
引 言
数学课程是我们每一位从学习生涯走过来的人必须学习的一门基础课程，数学作为一门基础课程，又是一门工具课程，它的学习效果不仅关系着数学这门课程的学习成绩，而且与其他课程的学习也息息相关，学好数学对于学生的整个学习生涯以及日后的工作和生活都至关重要.
一、高中数学的特点
小学数学、初中数学、高中数学、高等数学是我们大多数人都要学习的四个阶段的数学课程.对于这四个阶段课程的学习，每个阶段都有其各自的特点，就整体而言，从小学数学到初中数学再到高中数学，它们的难度在一步步递增，知识从直观变得越来越抽象.下面着重介绍高中数学的特点.
1.高中数学具有明显的抽象性
相对于小学数学和初中数学来讲，高中数学具有明显的抽象性.我们在学习小学数学或者初中数学的时候，老师所讲的知识都是可以用图示直观地展现出来的.例如，我们在小学数学中学习数字的时候，我们可以直观地看见每个阿拉伯数字的写法，不需要我们进行想象，我们只需要努力将它们的样子和次序记住，再掌握一定的数字技巧即可.在初中数学阶段中，数学被分为代数和几何两门课程学习，在学习几何课程的时候，我们会感觉非常的直观.例如在学习平行线的时候，我们可以直观地看见两条直线的相互位置关系，而不需要我们任何的想象，可以说抽象性几乎为零.但是高中数学却不是这样的，相对于小初中数学来讲，抽象性是高中数学最明显的一个特征，在高中数学知识的学习过程中，很多知识我们是不能通过眼睛的观察直接得出的，而是必须在脑海里进行一定的构思和想象，利用自己的空间想象能力来学习高中数学.例如，在高中数学中，我们学习立体几何部分的时候，以正方体为例，立体几何的六个面不可能同时在二维的黑板上被展现出来，这时我们必须运用空间想象能力，将正方体的六个面在脑海中想象出来，作为辅助帮助学生进行高中数学知识的理解.
2.高中数学的难度较大
高中数学的学习最终要接受高考的检阅，高考作为我国的一个重要的选拔性考试，考试试题在难度上比较大，所以相应的高中数学知识在日常的学习过程中理解起来难度也比较大.在我们的日常生活或者学习的过程中，我们经常会遇到一种人，他们在小学和初中的学习过程中，数学成绩一直全班名列前茅，但是到了高中数学成绩却一落千丈，甚至坠入无底深渊，从此跟不上数学的教学进度，从一定程度上讲这种现象就是由高中数学的难度大而导致的.在小学和初中的数学过程中，知识相对来说难度较低，也不需要学生过多地进行想象理解，但是到了高中以后，任何一道题目的解答，都需要进行想象，难度也比较大，在高中数学的学习过程中，仅仅依靠努力学习是不够的，还必须掌握一定的数学学习方法和解题技巧，才能将高中数学课程学好.
3.高中数学知识与知识之间的联系更加紧密
其实对于数学这门课程来讲，无论是小学数学还是高中数学又或者是初中数学，知识与知识之间都具有一定的联系，但是这种知识点之间的联系在高中数学中体现得更加明显.在小学数学或者初中数学中，这种知识与知识之间的联系仅仅体现在日常的新课程学习过程中，而在考试试卷中出现得非常少，它们只是将上节课学习的旧知识作为这节课学习的新知识的基础而已；在高中数学中，知识与知识之间的联系不仅仅是体现在日常的数学知识学习过程中，而且在高中数学考试中体现得也非常多，在高中数学考试的解题过程中，我们必须由已知的知识信息通过转化推理推算出未知的信息，而且很多的高中数学题目仅仅依靠一次推理是做不出来的，而必须经过两次或者三次，在推理的过程中，只要一个知识点存在漏洞，整道题目将会没有答案.
4.高中数学相对于小初中数学来讲具有严密性
数学这门课程本身就是一门比较严密的课程，逻辑思维和正确的推理是在数学课程的学习过程中经常需要用到的工具.但是高中数学相对于小初中数学来讲更加严密，在小学数学或者初中数学的学习过程中，由于我们的数学知识或者解题技巧相对比较欠缺，如果按照正常的数学思维去教学，学生很难理解，甚至还会使学生混淆不清，鉴于此，为了更好地对学生进行教学，在小学数学和初中数学的教学过程中，很多推理是不严密的，而这种不严密性会随着我们数学学习阶段的不断转变一一被化解.高中数学的学习相对来讲就要严密得多，因为有了小学数学和初中数学的知识作为学习的基础，再加上随着学生的年龄增长而增长起来的理解能力，使得高中生能够对严密的数学推理进行深入细致的理解.
二、高中数学举例教学方法的策略
1.重视对高中数学抽象知识的举例讲解
高中知识相对于小学数学和初中数学而言更加抽象，这一点大家都不否认.但是并不是所有的高中数学知识点都是抽象性比较强，也有的知识点是直观地可以让学生看见或者理解的，所以，在高中数学的教学过程中必须有侧重点地进行教学.对于那些抽象性比较强的知识点要进行重点讲解，而对那些非常直观的知识点老师只需在课堂上一带而过即可.而对于抽象性问题的教学，利用举例的方法是最合适的，举例的方法可以将本来抽象的方法具体化，通过举例的方法让学生对抽象的知识产生一目了然的感觉.例如在讲解立体几何知识点的时候，以长方体为例，在二维的黑板上我们不能把长方体的六个面全部直观地展现出来，我们可以在现实生活中找一个长方体实物作为课堂道具来辅助老师进行长方体的教学，也可以就地取材，例如利用长方体的黑板擦作为道具等等.利用举例的教学方法可以将抽象的问题具体化，让学生更好地掌握高中数学中的抽象知识和内容.
2.加强高中数学知识点与知识点之间联系的举例教学
高中数学中知识点与知识点之间的联系比较紧密，而有的知识点与知识点之间的联系具有非常微妙的关系，利用单纯的数学逻辑进行推理很难让大部分学生深刻理解，针对这种情况，我们可以将理论联系实际，利用生活中的例子来比喻这两个知识点之间的相互关系，高中生以生活中的事物为载体来正确理解这两个知识点之间的关系，进而在以后的知识学习或者考题解答的过程中灵活地在两个知识点之间进行转换.
3.高中数学举例教学要具有一定的严密性
数学本身就是一门严密性非常强的学科，高中数学相对于小学与初中数学来讲严密性更强，在高中数学的日常教学过程中，无论是对知识点的教学还是为了让学生最大限度地掌握知识而采取的教学方法都有具有一定的严密性.在高中数学教学过程中经常用到的举例教学方法也是如此，在应用举例的办法帮助高中生理解知识点的时候，所举的例子必须做到恰到好处，首先不能是不健康的例子或者是不适合高中生了解的例子，而且所举的例子还必须与所要表达的知识点的意思高度相似，避免学生在以老师所举的例子为载体进行知识点的学习时，理解出现偏差，不能帮助学生正确地理解知识，反而把学生的思维向相反的方向带.
4.高中数学举例教学要坚持简洁性原则
在高中数学的教学过程中，举例子是经常用到的教学方法，但是我们知道高中数学的知识点大都比较繁琐复杂，特别是在两个知识点之间进行相互联系的时候.虽然高中数学的知识点相对来说比较复杂，知识点与知识点之间的联系也比较繁琐，但是，我们在利用举例子的方法进行知识点的讲解时，必须坚持简洁性原则，尽量利用最简单易懂的例子将问题解释清楚，而且所举的例子要尽量地贴合实际，便于高中生进行深入理解，这也是我们所说的深入浅出.
三、结 语
高中数学的抽象性比较强，而且相对而言难度较高，知识点与知识点之间的关系错综复杂，而且具有很好的严密性等等，这些特点就导致学生在学习数学课程的过程中难以对知识点进行彻底的理解和掌握.实践证明，采用举例教学的方法可以很好地解决高中数学所面临的一系列难题，通过举例教学让抽象的问题具体化、复杂的问题简单化，有效地提高了高中数学的学习效率，为以后学习更加抽象、复杂的问题奠定坚实的基础.
【参考文献】
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一、通过地理灾害教学渗透生命教育
教育就是对学生的每一次生命活动进行关怀,学习过程就是一种享受生命的过程。生命教育是在生命活动中进行教育,通过生命活动进行教育,是为了生命而进行教育。狭义上,生命教育即对生命本身的关注,包括个人与他人的生命,进而扩展到一切自然生命。广义上,生命教育是一种全人的教育,它不仅包括对生命的关注,而且包括对生存能力的培养和生命价值的提升。没有生命,一切无从谈起,可以说生命教育既是一切教育的前提,同时也是教育的最高追求。
人类作为地球的主人,在漫长的历史长河中不断塑造、改变着世界,而且随着科技的进步、社会的发展,改变的进程和力度还在不断地加大、加深,但人类在大自然面前,尤其是在地震、海啸、台风等巨大的自然灾害面前,仍然渺小而脆弱,这些可怕的灾难甚至在瞬间吞噬人类的生命。因而,通过地理灾害教学渗透生命教育,可以让学生体会生命的价值,感悟生命珍贵,唤起对生命的重视、热爱,同时促进学生地理思维能力的培养,加深对人地共融共生关系的探求、理解以及地理学科的价值认同。
例如,针对湘教版七年级上册第二章第四节海陆变迁中“火山与地震”这一部分教学,教师可事先将学生分为3~6个小组,提前一周左右时间让学生收集关于火山喷发、地震、海啸前的征兆和来临时的应对措施、危害等资料。上课时先播放经过剪辑的关于火山喷发和大地震的视频,激发学生对灾害短时间内毁灭家园、造成大量人员伤亡的震撼感,体会生命的脆弱和可贵。接着启发学生找出火山与地震的分布和成因,然后分小组介绍之前要求准备的内容,最后教师可以用“2008年5月12日地处汶川大地震区的四川绵阳安县桑枣中学创造零伤亡奇迹的案例——因为学校平时重视了劣质教学楼的加固,坚持每学期至少组织一次全校性紧急疏散演习,因而在汶川大地震来临时发挥了巨大效用”作小结并升华:虽然在大自然的力量面前人类是弱小的,但柔弱的生命也是伟大而充满奇迹并值得珍惜的,我们可以用知识努力去守护生命。
二、利用地理灾害教学强化生存教育
生存教育是通过开展一系列与生命保护和社会生存有关的教育活动与社会实践活动,向受教育者系统传授生存的知识和经验,有目的有计划地培养学生的生存意识、生存能力和生存态度,树立科学的生存价值观,从而促进个性自由全面健康发展,实现人与自然和谐统一的过程。
《义务教育地理课程标准(2011版)》在第一部分前言第二条“课程基本理念”的第一点“学习对生活有用的地理”中阐述到:地理课程选择与生活密切相关的地球与地图、世界地理、中国地理和乡土地理等基础知识,引导学生在生活中发现地理问题,理解其形成的地理背景,提升学生的生活品味,增强学生的生存能力。中国是一个灾害频发的区域——涉及灾害种类多,分布地域广,发生频率高,造成损失大。地理教师在教学中有意识地融入灾害教育可以强化生存教育。
例如,对湘教版八年级上册第二章第三节中国的气候中“多特殊天气和多旱涝灾害”进行教学时,可以把全班分成6个小组,分别针对寒潮、梅雨、台风、沙尘暴、洪涝、干旱灾害进行自学归纳——六种气候灾害发生的时间、表现、分布、造成的危害、应对措施、安全常识,然后分小组介绍学习成果,这样既对我国的气候灾害进行了普及教育,同时通过对这些灾害的了解,提高学生应对这类灾害的基本生存能力。当然,结合2013年初发生在我国中东部地区因雾霾天气造成重度空气污染现象,教师还可以进一步拓展教材内容,引导学生思考了解:什么是PM2.5?什么是PM10?持续而严重的空气污染原因是什么?造成哪些危害?治理空气污染应该怎么办?可以做什么?我国还有哪些气候灾害?如果课堂时间有限,教师可让学生分小组课后收集、整理相关资料,后面每节课留五分钟时间,在全班分享各小组成果,直到分享完毕。当然,如果是地理教师为班主任,可以利用班会课,以此为主题,唤起学生对生存环境的关注和保护,达到在地理灾害学习中生存能力逐步提高之目的。
三、结合地理灾害教学倡导生活教育
“生活教育”是中国现代杰出教育家陶行知先生教育思想的核心。陶行知先生指出:“生活教育是生活所原有,生活所自营,生活所必需的教育。教育的根本意义是生活之变化。生活无时不变,即生活无时不含有教育的意义。”理解其内涵,从定义上说——生活教育是给生活以教育,用生活来教育,为生活向前向上的需要而教育;从生活与教育的关系上说——是生活决定教育,教育不能脱离生活;从效力上说——教育要通过生活才能发生力量而成为真正的教育,在改造生活的实践中发挥积极作用。“生活教育”强调教育要以生活为中心。
在《义务教育地理课程标准(2011版)》开篇第一部分前言第一条“课程性质”中写到:“义务教育阶段地理课程是一门兼有自然学科和社会学科性质的基础课程”,明确了“生活性”是地理课程的五大基本特征之一 ——地理课程内容紧密联系生活实际,突出反映学生生活中经常遇到的地理现象和可能遇到的地理问题,有助于提升学生的生活质量和地理技能。地理灾害影响着人们的生活,生活也为人们认识地理灾害提供了素材,地理灾害教 学用活生生的实例,警示人类居安思危、趋利避害、提高生活质量,同时也丰富生活教育的领域。
篇5
关键词：数学分析； 人文地理； 应用
中图分类号：G633．55 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2012）02-045-001
在高中地理学习中，学习有用的地理，善于观察、发现、探究是新课标提出的教育目标。从近几年高考试题分析中，特别是文综卷地理的11个选择题中，我发现用数学知识解决地理问题的考题频繁出现。说明其越来越被命题组专家们看好。此方法在自然地理中应用很广，在人文地理特别是在区位、交通、人口、环境等重要专题也有很多应用。在高三总复习将“知识考点化，考点题型化，题型模式化”的教学实践中，我把用数学分析的方法在人文地理中的应用作了总结，大体上归纳了以下类型：
一、极值法
数学中有求最大值、最小值的方法叫极值法，这种方法也可在人文地理中应用。人类活动（农业、工业、交通、商贸等）总是以最小的投入获得最大的产出即效益(经济效益、环境效益、社会效益)最大化为原则。
例1 2005年全国高考文综卷一第8-9题
假定工厂选址时只考虑运费,且运费与所运货物的重量和运具有关。某原料的原料供应指数等于该原料重量与产品重量之比。下图中，O点到原料M1 M2产地和市场N的距离相等。据此回答1-2题：1.如果工厂选址O点最合适，那么
A.M1的原料指数大于M2的原料指数
B.M1、M2的原料指数都大于1
C.生产1个单位重量的产品分别约需要0.5个单位重量的M1、M2
D.生产1个单位重量的产品分别约需要1个单位重量的M1、M2
2.若生产2个单位重量的产品，需要3个单位重量的原料M1，2个单位重量的M2，
那么，工厂区位最好接近以下四点中的（ ）
A.N B.P C.Q D.R
【分析】：总运费（s）＝运距＊运量＊运费／吨公里
＝OM1（a）＋OM2（b）＋ON（c）三段路程运费之和。
要使总运费最少，就得使三段路程运费之和最小 。
因此，要使总运费最少，就得使三段路程运费都相等。
根据题意：工厂选址O点最合适，说明总运费最少。运距OM1＝OM2＝ON，而且运费／吨公里都相同，所以，三段的运量必须相同。即运量OM1＝OM2＝ON，也就是原料的运输量和产品的运输量相等。因此，原料供应指数＝1。第一题选D。
这样，利用不等式最小值的方法巧妙地解决了第一题。
分析第二题：同样根据总运费（s）＝运距＊运量＊运费／吨公里，使总运费最少就得使三段路程运费都相等，吨公里运费相同，因此，运量与运距成反比。得出运量大、运距短的结论。最好区位应接近P点。第二题选B。
二、图像分析法
利用统计数据建立起数学图像或模型（Ecxel的相关功能很强大）,然后通过图像或模型分析，找出地理特征或规律的方法，叫图像分析法。如三角坐标图、人口金字塔图、各类统计图（线状、柱状、扇形、雷达图、直角坐标象限图）及其复合图。
学习高中地理湘教必修2《1.3人口迁移》一节时，我常选用这道题做例题。
例2.人口迁移率指人口迁移数与总人口的比例，正值为迁入。读图回答：
图中四个地区人口增长速度最快和最慢的分别是（ ）
A.A,C B.B,D C.C,D D.A,D
【分析】：人口增长的速度应该与人口自然增长率＋人口迁移差额率的和成正相关。
分析图中数据得到下表，
那么，人口增长最快的是A，最慢的是D，故此题选D选项。
三、数据处理法
利用统计图、表提供的数据，通过对其二次处理得到新的图像或有用的数据，解决实际问题的方法。
例3.（2004年文综，湘版全国卷7－9题）下表显示了我国陆路交通的部分数据，据此回答：
（1）2002年我国铁路客运与公路客运相比较
A.铁路客运的平均运距与公路相同 B.公路在短途客运方面有优势
C.铁路短途客运量周转量与公路相同 D.铁路客运的平均运距相当于公路的3倍
（2）1980-2002年间，我国铁路交通
A.在客运中的比重稳步提高 B.单位营运里程的客运量呈下降趋势 C.与公路交通相比，客运的平均运距增长较慢
D.与公路交通相比，旅客周转量增长较快
根据公式和表中的六项数据指标进行数据分析：
第(1)题2002年我国铁路的平均运距为:4969/10.56≈470.55千米,公路客运的平均运距为：7806/111.63≈69.93显然,二者相差较大A,D错。同时，说明公路在短途运输方面有优势,B正确。而C没有相应的数据指标。
第(2)题同样经过对数据的分析处理得出B正确。
篇6
关键词：智能手机；媒介环境；中职学校
德育智能手机作为当前信息时展中一种新型的媒体，具有便携性强和智能化的特点，其超强的兼容性是很多人保存照片和文件常用的一种媒体，所服务的功能较多，减少了人与人之间沟通的阻碍，是我国网民上网终端的首选，渐渐的成为了人们生活中的一种必需品，但也对中职学校传统的德育管理工作产生巨大的冲突。如何在智能手机媒介环境中，提高中职学校德育管理方法的时效性和实用性，是当前中职学校德育管理者最迫切解决的任务之一。
1开放课堂—微信平台，提高德育管理灵活性
微信是继qq后产生的一种交流平台，所使用的人数是所有社交软件中除qq居第二。在智能手机媒介下，微信中的信息对于学生的成长和学习都会产生一定的影响。微信信息良莠不齐且沟通的环境多变，各种学术思潮、各类社会现象都会在微信平台上首先反映出来［1］。再加上青少年学生普遍对新鲜事物有强烈好奇心这一特点，职业院校的教师在授课中可以抓住学生这些特点，并结合网络教育的优势，将微信平台打造成一个良性的信息平台，帮助学生更好地鉴别微信上的不良信息，使德育教育管理手段更加灵活。首先，构建语音交流平台，利用微信语音对讲和随拍随传的功能，搭建信息共享，教育至上的德育平台。微信语言沟通平台可以弥补传统课堂教学方式的缺陷。中职学校德育管理者可以利用微信与学生进行实时通话，改变传统教学方式的枯燥乏味，化解师生间语言交流屏障，实现畅所欲言，有助于解决学生的思想问题。其次，建立功能完善的中职院校微信公众号，让在校学生可以及时关注到当今时事并进行评论与分享，从而起到很好的思想政治教育效果。另外，中职院校还可以利用微信德育平台主题鲜明的爱国主义信息。最后，构建微信班级，微信班级与qq群一样，具有相当强的吸引力和感染力。中职德育工作者可以利用微信班级对学生进行德育教育，实现课间与课下的双向互动，学生也可以在轻松、愉悦的氛围中加入到讨论之中。
2移动学习，提高中职德育管理效率
2．1利用智能手机丰富的多媒体功能，储备德育多媒体课件资源：（1）中职德育学校要积极地开发智能手机上使用的德育课程和就业指导课程的多媒体课件，所采用的形式可以是微信公众号、微信订阅、手机网站、手机视频、手机杂志等。（2）利用智能手机的移动互联网实现学生与德育教师之间的互动，让教师与学生在通过智能手机沟通和交流下，逐渐形成良好、平等的友好关系，并且也可以让教师走进学生的内心，帮助学生树立正确的价值观和世界观。（3）积极设计当今社会关注的德育热点话题的”主题式“多媒体课件资源。2．2开发设计智能手机的微学习系统，加强碎片时间移动学习的管理：在全球信息化的时代下，衍生出了碎片时间的概念，所概括的范围较广，有可能是等人、等车、排队等情况下的时间，虽然碎片时间一般较短，但集中起来就会产生出一个巨大的时间总量。中职学校德育工作可以充分利用小而分散、实则总量巨大的碎片时间，对中职学生实施德育管理，是对传统德育管理方法的有效补充。中职学校德育管理人员可以将面前难点、热点和备受争议的焦点问题，制作成微课、微游戏、二维码发给学生，学生在扫描完二维码后就可以下载相关资料进行学习。营造一个轻松的学习环境，让学生在学习的过程不会觉得有太多的负担，进行移动式的学习，不仅有利于提高学生学习的积极性，还确保了中职德育管理的实效性。对于比较依赖智能手机的学生，德育管理人员要进行及时的引导，将他们对手机的依靠转移到新的爱好上，与他们进行多次的交谈，分析网络成瘾的弊端，让他们感受到教师和父母的关心，在关心的基础上提出的要求他们比较容易接受。将他们的求知欲引导到正常的轨道上来，通过微信家长群等方式，与他们的父母保持联系，让父母及时的了解孩子的学习、生活和精神状态，一起纠正孩子不良的学习和生活习惯。
3利用旋转课堂，提高学生学习主动性
在能手机媒介环境下，中职学校德育管理可以采用具有传统课堂无法比拟的旋转课堂。在以往传统教学中，教师都是主导者的角色，而学生则处于被动学习的状态下，所采用的教学模式较为单一化，让学生感觉枯燥、乏味。因此，要提高学生学习的积极性，教师可以采用课前自主在线学习结合师生课堂交互协作探究的模式［2］。这种模式将知识传授的过程放在课前，由德育教师为学生提供当前优质且符合中职学生特征的教学资源，从学生的实际情况出发，合理安排德育教育的内容和方法［3］。德育教育课堂上，教师要突出学生在课堂中的主体地位，明确所设立的德育教育目标，定位好自己的角色，充分发挥自己引导者在教学中的作用，帮助学生自主形成正确的人生观和价值观，这种反客为主的教学方式，对于学生的德育教育管理具有积极作用。
4结语
总而言之，在智能手机媒介的环境下，要提高中职学校德育管理的实效性，降低学生对智能手机的依赖度，提高学生学习的积极性，帮助学生树立正确的价值观、世界观和人生观，首先，中职学校德源管理人员可以开发智能手机上使用的德育课程和就业指导课程的多媒体课件，实现学生与教师之间的互动，其次，教师突出学生在课堂中的主体地位，给学生表现的机会，营造一个轻松的学习环境，让学生进行移动式的学习，唯有这样，学生才能真正的感受到学习的快乐，从而对网络的沉迷有所改善。
作者:杨丹 单位:辽宁省大连计算机中等职业技术专业学校
参考文献
［1］吴静宇．关于智能手机媒介环境下中职学校德育管理方法的探索［J］．课堂经纬，2011，14（11）：18－20．
篇7
关键词案例分析互动教学多媒体知识反馈
中图分类号：G642文献标识码：A
Research on Interactive Teaching Method Based on Case Analysis
LI Chunyi[1], CHEN Jie[2]
（[1] School of Surveying and Landing Information Engineering,
He'nan Polytechnic University, Jiaozuo, He'nan 454000；
[2]Educational Administration Department, He'nan Polytechnic University, Jiaozuo, He'nan 454000）
AbstractResearching university teaching methods, improving teaching effectiveness and quality is a permanent topic for higher education. Connotation and essence of interactive teaching method were put forward based on case analysis. Moreover, existed problems of this teaching method were analyzed. At last, according to self teaching experience, whole frame of interactive teaching was constructed based on case analysis.
Key wordscase analysis; interactive teaching; multimedia; knowledge feedback
教学始终是高校的中心工作，选用科学的教学方法是实现教学目标、保证教学质量的重要手段。互动教学是研究型教学的本质所在，通过互动式教学模式，能在教学过程中取得事半功倍之效。而引导学生对案例进行分析，可缩短理论与实践的距离，使学生获得更多的感性知识，从而激发学生的学习兴趣和求知欲望，加深学生对所学知识的理解，并使学生的创造能力、分析问题和解决问题的能力得到有效培养和提高。
1 基于案例分析的互动教学法的内涵与本质
随着高等教育的不断发展，时代对教学方法提出了新的要求，为了培养大学生的研究能力和创新能力，研究性教学方法越来越受到重视，而案例分析方法作为几种典型的研究型教学方法在大学教学实践中得以快速发展。众所周知，案例教学法初创于哈佛商学院，这种教学方法的特点在于，教学内容的来源、性质、内容编排体系有其独特性，不仅对教师提出更高的标准，还要求教师和学生都要有相当大的行为变化。因此，案例教学的着眼点在于在教师的指导下，通过精选的案例，使得学生的创造力以及实际解决问题能力的得以充分扩展。而互动教学方法即以教师为主导， 启发学生主体意识，指导学生参与课程某些环节， 提供平台让部分学生展示其个人创作成果， 从而建立畅通的师生沟通和信息反馈渠道， 达到共同促进， 提高教育实效的目的。此时应把教学过程看作是一个动态发展着的教与学统一的交互影响和交互活动的过程，在此过程中，通过优化“教学互动”的方式，即通过调节师生关系及其相互作用，形成和谐的师生互动、生生互动、学生与学习内容的互动，强化人与环境的交融，以产生教学共鸣，达到提高教学效果的一种教学模式。
基于案例分析的互动教学法有狭义和广义之分，狭义的基于案例分析的互动教学法是建立在传统的教学方法之上，仅以“黑板+粉笔”为媒介，单纯采用纸质的教学素材，通过讲授、灌输为主的教学模式来讲授知识的过程，而学生只能被动的接受，更忽略了师生互动、生生互动、学生与教学案例互动的多元互动因素。而广义的基于案例分析的互动教学是建立在现代教学基础设施之上，即根据教学目标和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，以多种媒体信息作用于学生，形成合理的教学结构，达到最优化的教学效果。
2 以往的基于案例分析的互动教学法存在的问题
2.1 过分强调案例分析的教学效果，漠视传统的教学手段
案例分析法是目前高等学校比较流行的教学方法之一，其优势是显而易见。但案例教学法能否完全取代传统的教学方法呢？二者的关系如何，这都是要考虑的问题。在教学过程中，有些老师过分夸大案例教学法所取得的效果，而完全忽视传统的以讲授为主的教学手段，作者认为，这是不科学的。首先，以讲授式为主的教学法贯穿了学生的全部学习过程，从小学到中学，在以应试教育为背景的教育模式下，这种教学方法学生适应，教师也比较适应。在某种程度上讲，这种方法符合并体现了我们民族特有的思维习惯和方式；其二，传统教学方法适用范围比较宽，无论是理论问题，还是实践问题都可以运用这种方式。而从另一方面考虑，传统的以灌输式为主的教学方式的弊端是显然的，它不利于发挥学生的主观能动性，不利于学生创新思维的形成，更不利于学生独立思考，锻炼解决实际问题的能力，掌握事物的发展运动规律。
2.2 案例的选择不精细，达不到学生反馈新知识的目的
通过与教授相同或相近专业课的老师交流发现，他们在教学过程中虽然也穿插了不少案例，也能进行师生之间的互动，但教学的效果仍然不佳，学生在面对具体问题时仍然不知所措，考试的结果很不理想，达不到预期的效果。通过分析发现，是案例选择上出现了问题，导致事倍功半，达不到学生利用案例，反馈新知识的目的。
基于案例分析的互动教学法实施过程中，对案例的要求有如下几点值得考虑：
（1）案例应具有典型性和代表性，学生能够从该案例得到启发，进行拓展性思考。这是利用案例教学中首先值得考虑的问题，没有深度的案例会让案例教学纯粹流于形式，在课堂上只不过是师生之间简单的一问一答，没有给学生留下足够的思维空间，达不到举一反三、触类旁通的教学效果。那末，当学生遇到新问题时，由于教师所选案例没有深度，学生没有从案例教学中获得创新性思维方式，导致其不知所措，无从下手。
（2）对于同一问题，前后案例应具有关联性和时效性。众所周知，任何事物之间都是相互联系、发展运动的。在利用案例教学过程中，要掌握这一规律并为我所用。对于同一问题，为了让学生更了解所讲理论，若所选的案例互不相干或联系不紧密，那么案例教学则起不到所能期望的效果。另一方面，学科的发展日新月异，知识信息的快速、海量增长，新旧知识的更替更是今非昔比。英国技术预测专家詹姆斯.马丁的测算结果表明：人类的知识在19 世纪是每50 年增加一倍；20 世纪初是每10 年增加一倍; 70 年代是每5 年增加一倍; 而近10 年为每3 年增加一倍。知识的更新在加速， 教学意识和教学方式方法的更新也势在必行。因此，在教学过程中案例的选择应具备时效性，与时俱进，案例应尽量结合学科发展的前沿问题，让学生获取更开阔的视野。
（3）案例应具有实践性，不能凭空想象。案例教学法的真正价值在于能够提供典型而真实的素材，供学生分析研究，总结认知规律，从而提高学生的认知能力和实践能力。教师只有选择与教学内容、课程特点、教材体系紧密相关的生动有趣、丰富多彩的案例，才能让学生在接受理论的同时，潜移默化地受到熏陶，增强学生学习的兴趣和自觉性；
（4）案例难度要适中，符合学生认知规律。难度过大的案例，会让学生望而却步，失去学习、研究的兴趣，更不利于对所学知识的巩固、提高与反馈；相反，过于简单的案例，不利于学生对所学知识的延伸与深刻思维，达不到学生掌握事物本质的目的。
2.3 互动教学流于形式，其本质被淡化
目前，互动教学法在高校研究生和本科生中被广泛采用，其优势是毋庸讳言的。但互动教学的效果如何却是值得商榷的事。如前所述，互动教学的本质是在教师的指导下，借助于先进的信息技术，通过相应的平台，启发学生的主体参与意识，提高学生认知和实践能力、提升学生情感和觉悟，将理论转化为学生个人的精神财富和理性力量。但互动教学的问题在于：
（1）缺乏对互动教学本质的认识。有些教师把互动教学的理解简单的停留在上课时师生之间或生生之间的交流与简单对白，并没有把握互动教学的本质所在。事实上，教师在讲课前针对教学任务和教学目标，需要做大量的工作，精心准备课堂内容和所需讲义，必要时还要把讲义打印出来，分发给学生，让学生有充足的时间来了解上课要讲什么，案例的内容如何，怎样从深层次把握问题的关键所在，哪些问题是需要重点考虑的对象等等。
（2）教学“六要素”不能充分发挥其潜能。利于现代信息技术上课，有“六要素”，即互动的主体参与者，教师和学生，四种道具，黑板、投影片、粉笔和激光笔。教师不能做“机器的操作者”。即在教学过程中教师演变成了课件的播放者，课件演示却成了“教”的主角，教学在很大程度上依赖于计算机。这种“机器本位化” 的课堂，只不过是一种新形式的注入式教学而已，即由原来的“人灌”变成了“机灌”、单纯的“口灌”变成了“口灌”加“电灌”。六种要素要相互配合，共同参与课堂才会精彩，学生的主体意识才能被唤醒。
（3）互动教学模式过于单一。 目前，互动教学还存在互动模式单一、互动深度不够的问题。即在教学过程中，教师与学生之间通过提问的方式提出问题，学生与教师之间仅仅是简单的一问一答，导致课堂上的互动大多在浅层次上进行着，这种低层次的互动教学流于形式，多元互动“元素”之间没有矛盾与交锋的存在，更没有情感与心灵的交融，整个课堂气氛沉闷，师生互动空间的创设只是“有形无神”。
3 基于案例分析互动教学方法的实践
基于案例分析互动教学中，互动教学是本质，即通过这种方式，达到师生之间、生生之间、学生与学习内容之间多元互动，从而取得良好的教学效果；案例分析是关键，它是通过问题引导的方式，使互动教学方法取得最佳效果的手段。因此，能否处理好二者的关系，是教学效果取得成败的关键。但其根本目的是让教师由“授人以鱼”转到“授人以渔”，从以知识传递、灌输为主的传统的教学方法转变为在传授知识的同时注意发展学生的能力，以提高学生独立获取知识的能力、实践能力与创新能力。
3.1 要充分重视学生的反馈信息，做到有的放矢
如前所述，互动教学是本质，良性互动的前提是教师对师生关系有平等互尊、相吸互助的意识。教师充分尊重学生人格成长的需要，在充分备课的基础上，争取学生意见， 哪些是学生最重视、最需要理解的内容，哪些是他们需要提前预习的内容，这样在讲课之前会有针对性。例如，笔者所讲述的是测绘工程专业的专业课《开采沉陷学》，由于该课程是一门学科交叉性很强的学科，涉及到测量、采矿、地质、水文和环境等方面的知识，尤其是煤矿开采方面的专业课更需要提前告知学生，把先前所学的主体专业课《采煤概论》进行复习，这样在案例讲授中，遇到与采矿有关的概念和相关问题时学生就不会不知所言了，在此基础上，应重视案例的精挑细选。
3.2 注重教师的引导性和学生的主体性
基于案例分析的互动教学，是采用多媒体手段与案例教学相结合的方法，寓教于乐，互动性是其根本特性和核心要求。教师在教学过程中鼓励学生大胆质疑，将学生真正摆到学习主体的位置上，有利于学生创新意识的形成，有助于培养学生的创新能力。但学生主体不能取代教师主导作用。教师是教育教学的主导，决定着教学进程、教学内容和教学方式，其主导作用毋庸置疑。而且教师在知识结构、社会经验、能力锻炼和职业道德等方面都比学生有更全面深入的体验， 对学生成长成才具有示范意义，是学生学习的楷模。教师主导表现在：调动学生自主参与到课堂教学和自我教育中，把向学生传授知识的“满堂灌”方式转变为引导学生积极参与、提供与课程学习有关的讲义和研究课题，并指导学生的研究、提供平台使作业优秀者能展示其研究结果，同时锻炼和展示他们的表达能力。教师的主导作用固然重要，但教育的效果归根结底体现在学生的思想认识、道德情感、行为习惯和价值选择的学习提高上，所以教师要重视调动学生的主体作用。学习是一个感悟的过程，学生吸收和掌握知识的能力因人而异，对于相同的学习内容，学生的收获成效各有千秋，其效果取决于其主观能动性的发挥程度。
图1基于案例分析互动教学的整体框架
3.3 注重对案例分析互动教学框架的整体把握
不管基于案例分析的互动教学方法如何重要，案例分析仅仅是教学过程中的一个环节，但其选择的优劣，精选程度如何直接关系到学生对所学知识的反馈程度。结合专业课的教学，笔者谈一下如何从全局上把握教学的整体性，并寓案例分析于其中，如图1。首先在学生预习相关交叉学科的基础上，根据教学目标与任务，通过多媒体手段，对章节中基本概念进行必要的诠释与分析，对基本理论进行必要的推导与探求，讲解时要充分发挥教室“六要素”的功能，不能仅限于多媒体的应用，还要借助于传统的元素“黑板+粉笔”。然后，为了加强对基本概念和基本理论深入理解，真正打开学生的思路，并在此基础上有所创新，运用优选的案例进行指导教学。当然，相关讲义可提前发给学生，让其对案例有个初步理解，以便提出疑问，节约课堂时间。
接下来，在教师的引导下，结合学生提出的问题，进行互动教学。在具体操作时，可以让学生先分组进行讨论，应用所讲的基本理论，提出解决问题的方法，由于解决问题的方法不止一种，组与组之间再进行交流，锻炼其创新思维能力。这样，班级中的每个人都能发挥自己的聪明才智，真正参与到教学活动中来，做到寓学于乐。在此基础上，教师结合每组的讨论成果，针对具体问题共同分析和讨论，取得共识。潜移默化之间，学生达到了对所学基本概念和基本理论的反馈。由于《开采沉陷学》这门课是学校特色很鲜明的一门专业课，其与工程实际结合紧密，因此，可以利用学校的实习基地进入煤矿生产第一线进行调查研究，理论与实践相结合，让学生真正理解
了“实践是检验真理的唯一标准”，实践本身又反作用于理论，达到理论与实践的真正融合。
4 结语
现代信息技术在教学中的应用，极大地便利了专业课的教学，使许多教育理念在教学中得以应用，也使得基于案例分析的互动教学方法成为可能。这种教学模式，有利于开阔学生的知识面和视野，既能发挥教师的主导作用，又能充分体现学生的主体作用，有利于教师素质的提高，更有利于学生创新能力的培养。在教学过程中，要注重师生互动空间的创设，既要充分利用信息技术这一现代化教学手段，又要注意案例的精选与优化、充分调动教与学两个方面的积极性，只有这样才能取得良好的教学效果。
参考文献
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一、强化英语词汇教学
在小学英?Z教学中，教师要积极推进有效的英语阅读教学，其中，英语词汇是基础性的内容，学生积累了大量的英语词汇，有助于英语阅读速度、能力的提升。为了提高小学生的英语阅读能力，就需要注重英语词汇的教学，强化学生的英语阅读能力。教师在课堂教学中要引导学生积极记忆单词，提高词汇学习的兴趣。在记忆词汇时，教师可以引导学生对词汇进行分类、找规律，如在学习单词pen，pencil，pencil-case时，教师可以先指导学生理解记忆pen，以此为基础再学习记忆pencil，pencil-case。通过这样的方法，学生能够很快地记住这些单词。通过对比、分类、联想记忆词汇，还可以将词汇放在句子中或是将词汇变成歌谣进行记忆，使学生能够熟练有效地掌握英语词汇。
二、科学提问，强化学生的英语阅读水平
要使学生积极参与到英语学习中，就要提高学生的英语学习兴趣，教师可以通过问题情境的创设吸引学生的注意力。在小学英语阅读教学中，问题情境是极为重要的教学模式，能够很好地激发学生的学习动力，帮助学生通过以往的认知结构学习新的英语知识，强化学生的英语阅读能力。比如，在学习Last Weekend时，教师可以在阅读前为学生播放与生活相关的视频资料，一个是学生积极做家务的视频片段，另外一个是学生不愿意做家务的视频片段。视频内容与本节课密切相关，又与学生的实际情况相联系，教师可以提出如下问题：What can you do on the weekend？ Do you like doing housework？ Why？通过问题提问激活学生的已有认知，让学生进入到阅读状态中，积极思考，掌握阅读方法并对问题进行有效处理，在知识的建构中强化阅读能力。
三、选取合适的阅读材料
在小学英语阅读中，要提高学生的阅读能力，教师要为学生选择合适的阅读材料，保证阅读材料贴近生活，具有较强的趣味性，提高学生的阅读兴趣和热情。如龟兔赛跑、小红帽等故事是学生很熟悉的，通过英文形式展现，学生会感到很熟悉，但是又很新鲜，学生的阅读兴趣会比较高。多样化的阅读材料能激发学生的阅读兴趣，使其积极主动地参与到阅读学习中。在每一单元的教学中，教师要找一些与本单元内容相关的小文章供学生阅读，阅读材料可以是故事性的、文学性的、趣味性的，通过阅读对学习到的英语知识进行巩固和扩展。教师要重新组织已经学习过的语言材料，在不同的情境下呈现给学生，指导其进行阅读。
四、打造良好的阅读空间
学生英语阅读能力的培养在很大程度上受阅读氛围的影响，因此教师要在日常学习中逐步渗透，为学生营造良好的阅读环境。课堂是教学的主要阵地，在此基础上，教师要充分发挥学校相关设施的作用，为学生提供阅读的机会，营造好的阅读氛围，使学生在潜移默化中提高英语阅读兴趣，强化阅读能力。
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一、采用循序渐进的教学方法
由于面向高职学生，对于关系数据库方面的理论教学以简单、易接受的内容为主，让学生入门快，对SQL Server数据库的具体使用是教学重点。既讲解SQL Server 2005 Management Studio的操作方法，又针对Transact-SQL语句着重阐述使用方法。
Transact-SQL语句应用广，灵活性强，是常用的数据库操作语言。因此，要求学生掌握其基本语法并能举一反三，在编程中灵活应用。我在实际教学中感觉，学生对于语法的理解比较困难，一旦明白语法结构的含义，再去实现就容易了，所以如何讲解基本语法，并使学生能掌握最为关键。因此，在讲语法之前，我首先利用SQL Server2005 Management Studio（SSMS），演示数据库的基本操作。通过直观的认知操作，再让学生对比生成的SQL脚本，对比Transact-SQL的语法进行讲解，让学生理解对应的Transact-SQL语句的用法和功能。然后再举几个典型例子，逐步引导学生掌握抽象的语法并应用到具体的例子中，强化知识点。最后再让学生进行课堂练习，加强对Transact-SQL语句的应用能力。在上机实验过程中要求学生利用SQL Server2005 SSMS进行实践，独立编写SQL语句完成实训要求。通过上述方法，演示、理解、掌握、应用这四个信息阶段，符合高职学生的认知规律，学习起来就容易多了，教学效果也提高了。
二、通过案例教学提高学生的兴趣
SQL Server数据库是一门操作性很强的课程。因此，在教学过程中通过案例的讲解，既能够加深学生的理解，又能够培养学生的实际操作能力和综合技能。
我在理论教学和实验教学环节中采用了学生熟悉的教学管理系统和图书管理系统作为案例，都是学生日常熟悉的场景，学生在学习的过程中产生了浓厚的兴趣，对于具体应用就容易理解和应用。
同时，在教学过程中，对每一个实例进行讲解后，都在SQL Server 2005系统中进行验证，加深学生的印象，有利于学生在实践环节的应用。课堂练习是针对实例的扩展，做练习对于学生知识的掌握、技能的获得、能力的形成等也是必不可少的，通过学生自己编写命令，既有助于老师了解学生的掌握情况，又有助于提高学生的主动性。
通过每一个小案例和练习项目，学生逐步掌握知识点，并对新的知识点有一个铺垫。
学生通过这样的积累，能够掌握SQL Server 2005数据库的基本操作，逐渐学好相关的知识和技能。
三、精心设计实验讲义
教师的讲解代替不了学生的操作，学生的操作与教师的辅导又是紧密联系在一起。每一次理论课后都有针对性地安排上机实验，通过学生自己动手练习，能够让学生掌握数据库操作的基本用法，并学会处理常见的错误。（如下表一）在学生的操作练习中，我发现了学生常见的问题，然后统一讲解，使学生尽快掌握数据库的基本操作和SQL语句的用法，后续的教学也能够有针对性地根据学生的练习情况而展开。
四、与VB结合的数据库课程设计
课程设计的目的是让学生通过实际操作解决实际问题，是对VB语言和SQL Server数据库知识的全面的综合训练。课程设计所选择的题目具有一定的应用背景，以学生熟悉的教学管理系统数据库作为设计项目。通过课程设计，学生能够综合运用所学的知识，针对实际问题，了解计算机软件开发的基本过程，锻炼学生的基本设计能力，培养学生对数据库的实际应用和分析的能力。
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关键词：倒立摆；现代控制理论；综合实验
作者简介：张勇（1981-），男，山东临清人，内蒙古科技大学信息工程学院，讲师；贺美琳（1991-），女，河北保定人，内蒙古科技大学信息工程学院硕士研究生。（内蒙古 包头 014010）
基金项目：本文系国家教育部第二批“卓越工程师教育培养计划”支持项目、内蒙古教育科学规划课题（课题编号：NGJGH08115）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）22-0177-02
“现代控制理论”是“自动控制原理”的后续课程，也是硕士研究生“线性系统理论”和“最优控制理论”等课程的基础课程，[1]作为内蒙古科技大学自动化本科专业的基础课和重点课程，“现代控制理论”的教学改革多年来一直受到教师和学生的关注。内蒙古科技大学是一所普通本科院校，学生普遍理论基础偏差，而现代控制理论对数学及相关理论的依赖较重，并且课程中抽象的概念偏多，[2]致使大部分学生在学习过程中较吃力。
倒立摆系统是一个绝对不稳定系统，具有高阶次、多变量、不稳定、非线性和强耦合性的特点，它是进行控制理论研究的理想平台，也是学习和研究现代控制理论最为合适的实验装置之一。[3-5]由于倒立摆系统的控制策略和杂技运动员顶杆平衡表演的技巧有异曲同工之处，极富趣味性，它能直观地表现出许多抽象的控制概念，如系统稳定性、可控性、系统收敛速度与抗干扰能力等。[4-6]同时，作为理想的自动控制领域教研与实验设备，它又能让学生在轻松的实验中非常直观、简便的对所学课程加深理解。[4，5]目前，国内外众多高校针对教学、科研及工程实践的需要，基本上都开设了“倒立摆控制系统”课程。[4]
内蒙古科技大学地处西部偏远地区，在综合考虑区域性学科发展、人才培养、教育科研及自动化专业课程体系建设需要的前提下，[7]组建了智能控制实验室，引进了深圳元创兴公司直线二级倒立摆（5套）和平面三级倒立摆系统（1套）。
本文针对实际教学中存在的问题，就一般普通本科院校学生该如何学习现代控制理论，提出了一种面向现代控制理论教学的倒立摆综合实验教学方法。
一、倒立摆实验系统的硬件构成及原理
倒立摆是指摆杆处于倒置不稳定状态，能够人为控制使其处于动态平衡的一种机构，由一个可以再水平轨道上自由移动的小车和倒置摆铰链而成。[5]以摆杆及小车系统为对象，在尽量使倒立摆保持垂直的同时，也要使小车在水平方向上保持某一基准位置，这是一个研究向小车施加水平方向力的控制系统的设计问题。[8]元创兴直线倒立摆实验系统就是完成上述目的的一个典型实验系统，由运动控制板卡、电控箱、机械本体和微型计算机几个部分组成，其原理框图如图1所示。
图1 倒立摆系统原理框图
直线倒立摆系统工作原理：控制器为电机，被控对象为小车及相连接的摆杆（控制器和被控对象构成倒立摆的机械本体，如图1虚线框），电机通过改变电机的速度来影响小车的加速度从而改变摆杆的倾斜角度来调整倒立摆的姿态。运动控制卡（安装于计算机机箱的PCI插槽上）采集旋转编码器数据和电机尾部编码器数据，通过计算就可以得到摆杆的角位移以及小车位移/加速度，然后根据控制算法计算出相应的控制量。控制量由计算机通过运动控制卡下发给伺服驱动器，由驱动器实现对电机控制，电机尾部编码器连接到驱动器形成闭环，从而可以实现闭环控制。
“自动控制理论”是内蒙古科技大学自动化、测控仪器及仪表、电气工程及其自动化等专业的理论基础课，但受各方面的影响，大多数学生对控制的理解还仅仅局限于考试的考点，而对于一个控制系统的实现往往没有具体的概念。通过对倒立摆系统的结构及原理的认识，可以让学生具体的了解一个控制系统的实现。从理论上的控制系统概念到具体的控制实现，改变了以往的教条模式，实现了理论与实践的结合。
二、现代控制理论综合实验教学改革
内蒙古科技大学现代控制理论教学大纲要求课堂教学32学时，实验8学时。为了改善学生对抽象概念及理论知识的认识，为了提高学生解决实际问题的能力，针对内蒙古科技大学大部分学生的基础水平偏差的现状及实验室现有的设备，对现代控制理论的教学做出如下改革：
1.优化教学内容，突出知识点
考虑到学生理论基础偏差，在教学过程中，在保证教学内容的严谨性和系统性前提下，不刻意追求定理证明中数学上的严密性，突出问题的背景和提法，强调贯穿于各章论述中的知识点，理论阐述力求简练和易懂。将所涉及的重要概念、理论和方法以结论的形式穿成各章内容的“知识点”。[1]如“可控性”，重点讲述概念产生的背景及提法、判据方法，而对其判据定理的证明则一带而过。
2.以倒立摆为课程应用背景，教学实验相结合
由于内蒙古科技大学学生考取研究生的比例偏少，而大部分学生的去向是工矿企业，直接参与就业，因此教学中对学生的动手能力及解决实际问题的能力的培养需要加强。结合内蒙古科技大学学生的实际，现代控制理论的教学以倒立摆系统为综合实验平台，课堂教学中以倒立摆为应用背景，将抽象的概念具体化。如围绕倒立摆“可控性”的概念，具体的讲述其相关的控制要求及控制量。实验教学中以被控对象为依托，加深对概念、理论及方法的理解。如在“倒立摆极点配置实验”中，以“摆体不倒，小车在原点”为控制目标的控制问题，理解和掌握控制性能指标与极点位置的理论关系，然后到极点配置算法的具体实施，让学生在实验中印证相关的理论及方法。
三、倒立摆综合实验内容及方法
针对内蒙古科技大学现代控制理论的教学改革，智能控制实验室根据现有的倒立摆实验平台开设了以下实验，从不同的角度训练学生解决实际问题的能力。
1.倒立摆认识实验（运动控制基础实验）
图2 直线一级倒立摆极点配置控制仿真模型
在讲述倒立摆系统结构、研究意义及必要性之余，提出了倒立摆系统的控制问题，让学生自主思考该系统的控制实现，需要测量的参数。围绕着控制信号、被控对象反馈信号的测量和现有的实验设备，自主设计测量方法。实验的目的是获取倒立摆系统的关键参数和熟悉编码器的基本原理。目标是使学生学会分析实际控制系统，掌握控制系统关键参数的获取方法，提高学生的动手能力。
2.倒立摆实验系统的建模
由于倒立摆系统的建模涉及较多的理论推导，如力学分析、数学推理及微分方程求解等，鉴于内蒙古科技大学学生的基础，直接给出了最后的相关的状态空间方程。如直线一级倒立摆的状态空间方程：
但在给出状态空间方程之前，先留给学生的问题是：一级摆、二级摆分别为几输入、几输出系统，相关的控制量和被控量分别是什么？有利于学生加深对状态空间方程的认识，同时也能更多的理解被控对象。
3.状态空间控制器设计与仿真
众所周知，倒立摆是一个不稳定的系统，容易通过对上述状态空间方程分析得到验证（系统开环极点为0， 0， 5.42217， -5.42217）。运用课程中所学的系统可控性分析方法，可知倒立摆系统是一个状态完全可控和输出完全可控的系统。在以往的考试中，极点配置问题的考题一般都是给定期望的极点，与考试不同的是倒立摆系统的期望极点没人给定，因此应引导学生对系统特点进行分析，得出控制性能指标的需求（较短的调整时间和合适的阻尼），进而计算相应的期望极点。根据控制器设计要求，并留有一定的裕量（设调整时间为2秒），选取期望的闭环极点：。进而，通过MATLAB仿真计算可求出反馈增益矩阵：，并得到控制量：U=kx，最后通过Simulink测试仿真效果，如图2所示。针对具体的问题训练学生对极点配置方法的运用，并通过MATLAB做相关的仿真，这样的教学方法有利于学生充分掌握课程中的知识点及相关概念。
4.软件实验平台实现
针对倒立摆的实时控制，实验室提供了Simulink实时控制平台和VC实时控制平台，学生只需将仿真时算出的K值写入相关的实验平台下即可观看实时控制效果，如图3所示。将K值的四个参数写到平台左下角对应的框内，即可观察摆的实时控制效果。在具体的实验中，只是简要的介绍下平台搭建的原理，而具体搭建只在毕业设计时做相关的要求。
图3 直线一级倒立摆VC实时控制平台
上述实验形成了一个有机整体，不仅可以让学生学到和理解现代控制理论的相关知识、概念及原理，同时也展示了一个具体的研究过程，对学生学习科研方法，进行课题研究和解决实际问题大有裨益。
）
四、结语
“现代控制理论”是一门理论性比较强的课程，抽象的概念和理论偏多。通过对倒立摆系统的结构及原理的认识，可以让学生具体的了解现代控制理论中的相关概念、理论及方法，并在具体的研究过程中，学习科研方法，提高解决实际问题的能力。教学实践表明，面向现代控制理论的倒立摆综合实验教学方法得到了多数学生的认可，并促使“现代控制理论”成为校级精品课。
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