基于ANSYS辅助《结构试验》实验教学研究论文

第一篇：基于ANSYS辅助《结构试验》实验教学研究论文

【摘 要】本文提出利用大型有限元分析软件 ANSYS进行辅助《结构试验》教学的两种实施方案，阐述了ANSYS进行辅助《结构试验》教学的优点。为《结构试验》的教学探索了一种新方法，对《结构试验》教学进行有益的尝试。

【关键词】ANSYS 实验教学 结构试验

一、引言

目前国内大多院校的土木工程专业课程《结构试验》教学实验这一环节存在着学生人数多、课时少、实验类型单一和试验室条件有限的问题。因此我们采用ANSYS数值模拟试验这一教学方法来辅助实验教学。

二、ANSYS数值模拟试验的优势

（一）培养学生兴趣和开拓学生思维

ANSYS的直观形象的图形显示可将抽象的数据转化为形象生动的图形增强了学生对结构的感性认识，培养较强的结构分析能力。ANSYS中后处理模块能形象、直观地显示结构的变形、位移及应力分布情况，同时还能以动画的形式展示结构从最初的加载到最终的变形的整个过程。学生对有限元技术产生浓厚的学习兴趣，并且学生通过数值教学试验的练习，也可以对有关知识所存在的疑点、难点进行验证，从而可以极好地促进知识的掌握和巩固。

（二）增加教学试验数量、试验类型

《结构试验》中很多试验是单一的，没有变化的。比如进行桁架内力试验，现有的桁架只有一种形式，并且节点也不能完全认为是铰接。因此在试验中缺少变化。利用ANSYS我们可以进行多种桁架形式进行试验，并且任意加载，这是现实试验中无法比拟的。再比如对于钢筋混凝土梁有多种破坏形态。限于时间经费等原因，我们只是进行一种或两种的试验，不能全面的进行试验。限制了学生对各种破坏形态的认识。利用ANSYS我们可以进行多种破坏形式进行试验。因此，通过ANSYS辅助试验，可以有效的增加试验数量，丰富试验类型。

（三）校核试验结果，培养学生的分析和应用能力

通过ANSYS辅助试验可以进行真实试验的校核。通过仿真试验与真实试验的校核分析，能使学生提高分析问题的能力。譬如，桁架试验中得到的杆的应力与仿真计算的不同，同学们通过实际观察，在老师的指导下找出原因，分析出结果的差异。

三、实验辅助教学实施方法

（一）制作多媒体动画教学

很多高校已经将ANSYS作为本科或研究生的必修课程。土木工程专业教师队伍均具有较高ANSYS使用能力。目前各高校的土木工程专业大部分课程均采用现代多媒体教学技术，以上各条件为数值模拟试验的实施提供了很好的条件和保证。通过ANSYS制作的多媒体动画进行结构试验的仿真辅助教学。这种方法非常简单可行，利用学校现有的资源即可以实施。

（二）开发仿真结构试验系统教学

制作多媒体动画教学简单易行，但是学生不能亲身操作实际软件。通过开发仿真结构试验系统进行教学，可以弥补上述不足。通过计算机高级编程语言与ANSYS相结合，编制出仿真结构试验软件。试验软件根据实际的试验目的、实验原理、实验设备、试验步骤、思考练习模块进行试验。通过按下实验按键进行试验。通过真正的仿真计算达到真实试验的目的。试验过程中，同学们可以选取择自己的试验计算模型、加载方式以及数据处理方法。使得同学之间实验内容、方式不尽相同，增强了学生学习兴趣和热情，有利与学生的自我学习能力的提高。

这种实施方法在开发仿真结构试验系统过程中可能要投入大量的时间和精力。因此，在仿真软件的开发过程中，必须考虑实验本身的多样性问题、数据处理的复杂性及关联性。在研究了其它课程实验软件的开发方法及相关开发工具之后，根据结构试验自身的特点，充分利用大型通用有限元分析软件ANSYS的强大三维建模、分析计算,特别是强大的后处理功能来实现结构仿真实验，探索出一条适合结构试验仿真实验软件的开发方案。

四、小结

利用ANSYS强大的数值计算和直观的图形显示功能，将其与《结构试验》材课程教学有机结合起来，使得学生更易于理解和掌握该课程，培养了学生的兴趣，在少学时的情况下提高了教学质量和效率。并在一定程度上可以使学生理论联系实际，增强工程设计和计算的意识概念，同时培养了学生的计算机应用能力，为以后的工作打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]杨勇，郭子雄.数值模拟试验在土木工程专业课程教学中的应用[J].高等建筑教育，2005，14（3）：65-67.[2]赵连华.基于VB和 ANSYS的《材料力学仿真实验》系统[J].长沙航空职业技术学院学报，2007，7（1）：23-25.[3]叶勇.谈ANSYS与《材料力学》课程教学的有机结合[J].科技情报开发与经济，2005，15（20）：216-218.[4]杨世浩，郑明燕.土木工程数值模拟及应用教学的改革与实践 [J].中国水运，2006，6（8）：66-67.

第二篇：大学物理实验对比教学研究论文

1大学物理实验教学现状分析

大学物理实验分为基础性实验、综合性实验和设计性实验。理想的实验教学模式应该是分层次教学模式，按照先开设基础性实验，再开设综合性实验，最后开设设计性实验的顺序授课，这样安排由浅入深、循序渐进，利于教学活动的展开，可以有效的培养学生的动手能力、创新能力以及对实验数据的处理和分析能力。而现实情况却给这种教学模式提出一些难以解决的问题：

（1）随着多年扩招，学生人数逐年递增，仪器数目的增长远不及学生人数的增长，而在上课时为保证教学效果一台仪器最多容纳两名同学同时使用，仪器数目严重制约着上课学生的人数，一个实验一般只能保证有一个班或者半个班的学生来做；

（2）大学物理实验一次课为3学时，同一个实验一天最多只能排三次课，即上午、下午和晚上各上一次课，那么一个实验一周最多只能重复15次左右。如果所有的班级都按同样的顺序来上实验课，对于大部分高校来说每个实验每周要重复的次数都大于15次，这样在排课上就会出现困难。为了解决这个问题，大部分高校目前都采用轮转授课的方式来排课，即各实验室同时开课，然后各班在实验室之间进行轮转。由于学时的限制，大部分高校的大学物理实验只开两个学期甚至有个别学校只开一个学期，这样就会出现一学期的实验课包含三类实验中的两类或者三类的情况。如果轮转授课，那么就很难保证让所有学生都先做基础性实验，再做综合性实验，最后做设计性实验，也就是说必然有部分学生打破理想的上课顺序，这样分层次教学模式就很难实行了。另外，由于在中学阶段各地区、各学校对实验课的重视程度不同，导致刚入校大学生的实验基础及实验能力差异较大。而大学物理实验课是大学生最先接触的实验课之一，所以我们在授课时必须考虑到这个差异。而在传统教学模式下，教师在实验课上对所有学生的要求是完全一致的，没有任何差异。这样就会使学生出现两种极端，部分实验能力强的学生迅速完成实验，而部分实验能力差的学生需要他人帮忙或是延长时间才能完成实验，甚至有个别学生为完成实验选择抄袭其它同学的实验数据。长此以往，实验能力强的学生会认为实验课程过于简单，学不到多少知识，对自己的能力提高没有帮助，会逐渐对物理实验课程失去兴趣；实验能力差的学生由于经常不能独立完成实验，会认为课程太难，自己无法掌握，在逐渐丧失自信心的同时势必对物理实验课程提不起兴趣。在传统教学模式下，两类极端的学生都会逐渐丧失对实验课程的兴趣，显然不利于学生动手能力、创新能力等的培养，一种新的教学模式的提出迫在眉睫。

2对比教学模式

通过以上分析，我们需要在无法实行分层次教学模式的情况下，提出一种新的教学模式，而且这种教学模式要既能满足大多数学生的学习要求，又兼顾两类极端学生的学习要求，更广泛的激发学生的学习兴趣。为此我们提出对比教学模式。

2.1演示实验和课堂实验的对比

在实验课前增加演示实验内容，学生通过观察或亲自参与有趣的演示实验，会对接下来要做实验产生强烈的兴趣。如：做全息照相实验时，演示白光再现全息照片；做测量物体的转动惯量实验时，让学生参与演示茹科夫斯基凳；做受迫振动实验时，让学生参与演示鱼洗盆等。学生在完成实验以后，通过与演示实验的对比可以引发更多的思考。

（1）在全息照相实验前演示白光再现全息照片，而各高校在实验中做的基本都是激光再现全息照片。做完全息照相实验以后，学生会发现自己的照片无法在白光下直接观测，而需要在激光下观测。这时学生就会产生疑问，为什么不让我们拍摄能直接在白光下观测的白光再现全息照片，这样观测起来不是更方便吗？此时教师可以让学生课后查找相关资料，然后在实验报告上解释这个问题。通过这样带着疑问去学习的过程，学生对全息照相的理解会更加深刻。

（2）在测量物体的转动惯量实验前，学生参与演示茹科夫斯基凳时，双臂平伸凳子转速减慢，双臂收缩凳子转速加快。通过分析可以知道双臂平伸时转动惯量大，双臂收缩时转动惯量小，最终得出结论：总质量一定的情况下，质量分布离转轴越远，转动惯量越大。做实验时给学生提供的塑料圆柱、金属圆桶和实心球的质量基本一样，让学生做完实验来验证上面的结论是否正确。学生怀着好奇心，在做实验时就会更加认真，更有利于其能力的培养。

2.2多种实验方案的对比

许多实验都有多种实验方案，如：声速的测量、测细丝直径、电桥测电阻等。我们可以在实验条件允许的情况下，鼓励学生尽可能多的采用多种方案来做实验，以激发学生的创新意识，对实验能力不同的学生做不同要求，更能有效的培养他们的动手能力和创新能力。下面是一些具体的做法。

（1）在全息照相实验中采用难易不同的两种光路进行照相。实验能力强的学生可以选择用传统光路进行实验，通过认真调节、精确计算，使光路满足以下三个条件：参考光和物光的光程相差不太大，不大于所用激光的相干长度；参考光和物光的夹角在20°～30°之间；参考光与物光的光强比为3∶1～5∶1之间。实验能力弱的学生可以选择用简化光路进行实验，此光路经过简单调节就可以满足上面提到的三个条件。采用以上做法，可以让所有学生都能自己动手完成实验，实验能力都得到了一定程度的培养。实验完成以后，可以组织学生对两种光路进行对比分析，如对两种光路实验结果进行对比，可以发现用简化光路的实验成功率比较高，经过分析可以发现：①简化光路中的光学元件个数比传统光路少，由9个减少为5个，所以外界振动对实验的影响也较传统光路要小，故而照相成功率高。②简化光路容易调节，学生只需要调节感光底板和物体的位置及角度就可以使参考光和物光的光程差、夹角和光强比在都在合适的范围内。而传统光路中光学元件较多，调节比较复杂，经常需要反复调节，中间过程如果某些地方没注意，导致某个条件没得到满足，实验就会失败，观察不到全息照片。也可以组织同学讨论简化光路与传统光路的适用情况，利用简化光路拍摄表面凸凹程度小的物品效果较好，如：钥匙、硬币等。简化光路不但可以拍摄反光性好的金属材料，也可以拍摄反光性差的塑料材料如中性笔笔帽等。而对于表面凹凸差距比较大的物体采用传统光路拍摄的效果较好。通过这样的分析过程，学生的分析能力可以得到提高。

（2）除了以上介绍的做法还可以让学生在实验过程中作如下对比，如：在测量声速时，可以对行波法和驻波法进行对比；在测量液体密度时，可对让静力称衡法和比重瓶法进行对比；在测量金属材料弹性模量时可以对静态拉伸法和动态悬挂法进行对比等。在多种实验方案对比教学的过程中，教师不但要注意引导学生选用不同实验方案，更要注重组织学生对实验方案进行分析。这样才能使学生将所学的理论与实验操作相结合，在不断的分析过程中找到操作过程中的不足，进而提高学生分析问题解决问题的能力。

3对比教学模式的评价体系

在采取多种实验方案对比教学的时候，由于供学生选择的实验方案不是唯一的，各种方案的难易程度未必相同。这种情况下如果没有一个合理的评分标准，学生为快速完成实验往往会选择容易的实验方案，这样就达不到预期的教学效果。所以在给出学生成绩时，必须充分考虑实验方案的难易程度，才能达到较好的教学效果，准确体现学生的实验水平。我们根据学生选择实验方案的难易程度在评分时引入权重系数，课堂实验分数=对所选实验方案进行实验操作得分×权重系数。由于各实验所涉及的实验方案难度不同，所以权重系数并不是一个定值，而是根据实验的特点分成几种情况。

（1）对于两种实验方案难度相近，实验操作难度低的实验，两种方案都做权重系数为1，只用一种方案为0.6。

（2）对于两种实验方案难度相近，操作难度高的实验，两种方案都做权重系数为1，只用一种方案为0.8。

（3）对于两种实验方案难度明显不同的实验，两种方案都做权重系数为1，选择难的实验方案的为0.9，选择简单实验方案的为06。权重值由教师在课前给出，学生可根据自己的水平及想要取得的成绩选择实验方案。为了鼓励学生勇于创新、积极思考，学生在实验时有创新或在实验后能对实验方案进行深入分析时，可以给其适当加分。

4结语

教学实践证明，通过课堂实验和演示实验的对比、多种实验方法的对比以及合理的评分方法，学生对实验课的兴趣和做实验的积极性都得到了提高。实验能力强的学生采用多种实验方案的机会多，在对各实验方案对比分析过程中收获较多，相应的实验成绩也较高。实验能力差的学生，也能为取得较好的成绩积极努力，在讨论环节更加用心，任课教师如果能及时对他们的表现进行肯定，再适当鼓励，这些学生也能逐渐融入课堂。甚至有一部分同学看到了自己在理论方面的优势，在操作过程中注重理论分析，以理论带动实践，不但能很好的完成实验还能提出创新方案也取得了不错的成绩。

第三篇：Ansys复合材料结构分析总结

Ansys复合材料结构分析总结

说明：整理自Simwe论坛，复合材料版块，原创fea_stud，大家要感谢他呀

目录

1# 复合材料结构分析总结

（一）——概述篇 5# 复合材料结构分析总结

（二）——建模篇 10# 复合材料结构分析总结

（三）——分析篇 13# 复合材料结构分析总结

（四）——优化篇

做了一年多的复合材料压力容器的分析工作，也积累了一些分析经验，到了总结的时候了，回想起来，总最初采用I-deas，到MSC.Patran、Nastran，到最后选定Ansys为自己的分析工具，确实有一些东西值得和大家分享，与从事复合材料结构分析的朋友门共同探讨。

（一）概述篇

复合材料是由一种以上具有不同性质的材料构成，其主要优点是具有优异的材料性能，在工程应用中典型的一种复合材料为纤维增强复合材料，这种材料的特性表现为正交各向异性，对于这种材料的模拟，很多的程序都提供了一些处理方法，在I-Deas、Nastran、Ansys中都有相应的处理方法。笔者最初是用I-Deas下建立各项异性材料结合三维实体结构单元来模拟（由于研究对象是厚壁容器，不宜采用壳单元），分析结果还是非常好的，而且I-Deas强大的建模功能，但由于课题要求要进行压力容器的优化分析，而且必须要自己写优化程序，I-Deas的二次开发功能开放性不是很强，所以改为MSC.Patran，Patran提供了一种非常好的二次开发编程语言PCL（以后在MSC的版中专门给大家贴出这部分内容），采用Patran结合Nastran的分析环境，建立了基于正交各项异性和各项异性两种分析模型，但最终发现，在得到的最后结果中，复合材料层之间的应力结果始终不合理，而模型是没有问题的（因为在I-Deas中，相同的模型结果是合理的），于是最后转向Ansys，刚开始接触Ansys，真有相见恨晚的感觉，丰富的单元库，开放的二次开发环境（APDL语言），下面就重点写Ansys的内容。在ANSYS程序中，可以通过各项异性单元（Solid 64）来模拟，另外还专门提供了一类层合单元（Layer Elements）来模拟层合结构（Shell 99, Shell 91, Shell 181, Solid 46 和Solid 191）的复合材料。

采用ANSYS程序对复合材料结构进行处理的主要问题如下：（1）选择单元类型

针对不同的结构和输出结果的要求，选用不同的单元类型。

Shell 99 —— 线性结构壳单元，用于较小或中等厚度复合材料板或壳结构，一般长度方向和厚度方向的比值大于10；

Shell 91 —— 非线性结构壳单元，这种单元支持材料的塑性和大应变行为； Shell 181—— 有限应变壳单元，这种单元支持几乎所有的包括大应变在内的材料的非线性行为；

Solid 46 —— 三维实体结构单元，用于厚度较大的复合材料层合壳或实体结构； Solid 191—— 三维实体结构单元，高精度单元，不支持材料的非线性和大变形。

（2）定义层属性配置

主要是定义单层的层属性，对于纤维增强复合材料，在这里可以定义单层厚度、纤维方向等。

（3）定义失效准则

支持多种失效准则，不过我还是没有用他，而是自己写了通过应力结果采用二次蔡胡准则程序来判断的。

（4）其他的一些建模技巧和后处理指导

在我的分析工作中，主要采用了三维实体结构单元。

关于Solid 46单元

（1）Solid 46是用于模拟复合材料厚壳或实体的8节点三维层合结构单元，单元节点有x,y和z方向三个结构自由度，单元允许最多250层不同的材料；

（2）这种单元的定义包括：8个节点、各层厚度、各层材料方向角和正交各项异性材料属性，其中每层可以为面内两个方向双线性的不等厚层；

（3）在材料定义时，只需定义材料主方向和材料坐标系（单元坐标系）一致的材料参数，不一致的复合材料层通过定义材料方向角（该层材料主方向和材料坐标系所成的角度）由程序自动转换；

（4）通过选择不同的层直接在单元坐标下获取单元应力，包括三个方向的应力和面内剪切应力，而不需要通过应力应变的转换来获取；

论坛问答：

Q：ANSYS如何处理失效后的材料退化呢？ A：ANSYS没有直接提供材料失效后的退化，但可以自己写程序让ANSYS执 行。ANSYS可以用失效准则判断材料是否失效，之后刚度降低可以通过实验 测得。再将实验数据输入到ANSYS中，对失效的单元重新进行分析。

共同讨论！Ansys确实没有直接提供材料失效后的退化的处理方法。我们在进行复合材料结构分析时，通常采用单层模量退化的估算方法，这种估算方法就是将带有裂纹层的横向、剪切模量与泊松系数全部用一组经过DF因子退化的新值替代，为了考虑压缩强度的下降，对单向复合材料的压缩强度也要DF因子退化（详细信息可以参考蔡为仑的《复合材料设计》一书），这样，我们就可以再结合Ansys的APDL来处理了。

建模篇

复合材料是一种各向异性材料，对于纤维增强复合材料又是一种正交各向异性材料，因此，在进行复合材料结构建模的时候要特别注意的一个重要的问题，就是材料的方向性。下面，就我个人的分析经验，对复合材料结构的建模作一个总结。1． 结构坐标系、单元坐标系、材料坐标系和结果坐标系

建立复合材料结构模型，存在一个结构坐标系，用于确定几何元素的位置，这个坐标可以是笛卡尔坐标系、柱坐标系或者是球坐标系；单元坐标系是每个单元的局部坐标系，一般用来描述整个单元；材料坐标系是确定材料属性方向的坐标系，一般没有专门建立的材料坐标系，而是参考其他坐标系，如整体结构坐标系，或单元坐标系，在Ansys程序中，材料坐标是由单元坐标唯一确定的，要确定材料坐标，只要确定单元坐标就行了；结果坐标系是在进行结果输出时所使用的坐标系，也是一般参考其他坐标系。在Ansys程序中，关于坐标系有人做过专门的总结。见后。2． 用于复合材料结构分析的单元

用于复合材料分析的单元主要有两类，一类是层合单元，如Shell 99, Shell 91, Shell 181, Solid 46 和Solid 191；另一类是各向异性单元，如Solid64；这些材料都有不同的处理方法，层合单元，在一个单元内可以包含多层信息，包括各层的材料、厚度和方向；各项各向异性单元，在一个单元内，只能包含一种材料信息，而且所得到的计算结果还要进行一些处理，因此有一定的局限性。

3． 单元坐标的一致性问题

在进行复合材料结构建模的时候，有些时候结构几何比较复杂，很难用统一的坐标来确定单元坐标系，即使对一些规则的几何（如圆桶），在用旋转方法生成几何时，不同的面法向也会带来单元坐标的不一致，这就使得材料输入的时候存在问题并使计算结果错误，因此，在几何建模时要特别注意这一问题，笔者也没有得到一些复杂几何进行单元划分时保持单元一致的合适方法。

4． 一个实例

5． 下面的命令流显示了不同的几何生成方法会产生不同的单元坐标方向：

/PREP7

!******Create Material******* MPTEMP，，，， MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1，2.068e8 MPDATA,PRXY,1，0.29 MPTEMP，，，,，MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1，7.82e-6

!*********Create Element Type********** ET,1,SOLID95 KEYOPT,1,1,1 KEYOPT,1,5,0

KEYOPT,1,6,0 KEYOPT,1,11,0

!*************************** CSYS,1 HS=80

!**create two keypoints along axial K,101,0,0,0, K,102,0,0,400,!**create keypoints K,1,61,0,0, K,2,HS,0,0，K,5,100,0,0, K,11,61,0,178, K,12,HS,0,178, K,15,HS+10,0,178, K,111,61,0,178, K,112,HS,0,178, K,115,HS+10,0,178，K,21,61,0,2450, K,22,HS-4,0,2450, K,25,HS+6,0,2450，!***************************!**create areas by keypoints FLST,2,4,3 FITEM,2,21 FITEM,2,111

FITEM,2,112

FITEM,2,22 A,P51X FLST,2,4,3 FITEM,2,22 FITEM,2,112 FITEM,2,115 FITEM,2,25 A,P51X

!*************************** FLST,2,2,5,ORDE,2

FITEM,2,1

FITEM,2,-2 FLST,8,2,3 FITEM,8,101 FITEM,8,102 VROTAT,P51X, , , , , ,P51X, ,90,1, TYPE, 1

MAT, 1 REAL，ESYS, 0

SECNUM, MSHAPE,0,3D MSHKEY,1

FLST,5,2,6,ORDE,2

FITEM,5,1

FITEM,5,-2 CM,_Y,VOLU VSEL, , , ,P51X CM,_Y1,VOLU CHKMSH,'VOLU'

CMSEL,S,_Y

VMESH,_Y1

CMDELE,_Y

CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 运行上述命令流，查看一下单元坐标，再把命令流中下列部分

FLST,2,4,3 FITEM,2,21 FITEM,2,111

FITEM,2,112

FITEM,2,22 A,P51X 改为：

FLST,2,4,3 FITEM,2,22 FITEM,2,21 FITEM,2,111

FITEM,2,112

A,P51X

再看一下单元坐标。ANSYS坐标系总结

工作平面（Working Plane）

工作平面是创建几何模型的参考(X,Y)平面，在前处理器中用来建模(几何和网格)总体坐标系

在每开始进行一个新的ANSYS分析时，已经有三个坐标系预先定义了。它们位于模型的总体原点。三种类型为:

CS,0: 总体笛卡尔坐标系 CS,1: 总体柱坐标系 CS,2: 总体球坐标系

数据库中节点坐标总是以总体笛卡尔坐标系，无论节点是在什么坐标系中创建的。

局部坐标系

局部坐标系是用户定义的坐标系。局部坐标系可以通过菜单路径Workplane>Local CS>Create LC来创建。

激活的坐标系是分析中特定时间的参考系。缺省为总体笛卡尔坐标系。当创建了一个新的坐标系时，新坐标系变为激活坐标系。这表明后面的激活坐标系的命令。菜单中激活坐标系的路径 Workplane>Change active CS to>。

节点坐标系

每一个节点都有一个附着的坐标系。节点坐标系缺省总是笛卡尔坐标系并与总体笛卡尔坐标系平行。节点力和节点边界条件（约束）指的是节点坐标系的方向。时间历程后处理器 /POST26 中的结果数据是在节点坐标系下表达的。而通用后处理器/POST1中的结果是按结果坐标系进行表达的。

例如: 模型中任意位置的一个圆，要施加径向约束。首先需要在圆的中心创建一个柱坐标系并分配一个坐标系号码(例如CS,11)。这个局部坐标系现在成为激活的坐标系。然后选择圆上的所有节点。通过使用 “Prep7>Move/Modify>Rotate Nodal CS to active CS”, 选择节点的节点坐标系的朝向将沿着激活坐标系的方向。未选择节点保持不变。节点坐标系的显示通过菜单路径Pltctrls>Symbols>Nodal CS。这些节点坐标系的X方向现在沿径向。约束这些选择节点的X方向，就是施加的径向约束。

注意：节点坐标系总是笛卡尔坐标系。可以将节点坐标系旋转到一个局部柱坐标下。这种情况下，节点坐标系的X方向指向径向，Y方向是周向（theta）。可是当施加theta方向非零位移时，ANSYS总是定义它为一个笛卡尔Y位移而不是一个转动（Y位移不是theta位移）。单元坐标系

单元坐标系确定材料属性的方向（例如，复合材料的铺层方向）。对后处理也是很有用的，诸如提取梁和壳单元的膜力。单元坐标系的朝向在单元类型的描述中可以找到。

结果坐标系

/Post1通用后处理器中(位移, 应力，支座反力)在结果坐标系中报告，缺省平行于总体笛卡尔坐标系。这意味着缺省情况位移，应力和支座反力按照总体笛卡尔在坐标系表达。无论节点和单元坐标系如何设定。要恢复径向和环向应力，结果坐标系必须旋转到适当的坐标系下。这可以通过菜单路径Post1>Options for output实现。/POST26时间历程后处理器中的结果总是以节点坐标系表达。

显示坐标系

显示坐标系对列表圆柱和球节点坐标非常有用(例如, 径向，周向坐标)。建议不要激活这个坐标系进行显示。屏幕上的坐标系是笛卡尔坐标系。显示坐标系为柱坐标系，圆弧将显示为直线。这可能引起混乱。因此在以非笛卡尔坐标系列表节点坐标之后将显示坐标系恢复到总体笛卡尔坐标系。

分析篇

下面就我对碳纤维增强复合材料压力容器分析过程中所做的工作，从复合材料材料参数转化、复合材料强度准则、结构刚强度分析几方面写些我的心得，与大家共同探讨。

1． 复合材料材料参数的转化

单向纤维增强复合材料（也称单向板）是指纤维按照同一方向平行排列的复合材料，是构成层合板和壳的基本元素，可认为是一种正交各向异性材料，也是一种横观各向同性材料（存在一个各向同性面），在进行有限元计算时，必须知道复合材料的弹性特性参数，并由弹性特性参数来计算正交各向异性材料的9个参数（在ANSYS程序中定义材料时所需3个弹性模量、3个泊松系数和3个剪切模量），单向复合材料特性的计算有许多种方法，主要的方法有Halpin-Tai的弹性力学方法，这种方法根据弹性理论将复杂的纤维与树脂间的关系用一组方程来表示，通过求解方程组，解得弹性参数，我们使用的9个弹性参数的计算是通过单向复合材料的刚度矩阵转化得到，下面是用APDL语言编写的材料转化程序。

MAT_PAR_COMP

!*****************************************************************!*this macro is used to calculate material parameters of composite

!***************************************************************** E1=1.81E8 E2=1.03E7 V21=0.28

V12=E2*V21/E1 V23=0.5 V32=0.5 G12=7.17E6 RM=COS(ARG1)RN=SIN(ARG1)RM2=RM*RM RM4=RM2*RM2 RN2=RN*RN RN4=RN2*RN2

RMN=RM*RN

RMN2=RMN*RMN

!* caculate stiffness matrice of unidirectional composite material * VV=(1.0+V23)*(1.0-V23-2.0*V21*V12)VV=1.0/VV

Q11=(1.0-V23*V32)*VV*E1 Q22=(1.0-V21*V12)*VV*E2 Q33=Q22

Q12=V21*(1.0+V23)*VV*E2 Q13=Q12

Q23=(V23+V21*V12)*VV*E2

Q44=(1.0-V23-2.0*V21*V12)*VV*E2*0.5 Q55=G12

Q66=Q55

!* calculate equivalent stiffness of composite material * HQ11=Q11*RM4+2.0*(Q12+2.0*Q66)*RMN2+Q22*RN4 HQ12=(Q11+Q22-4.0*Q66)*RMN2+Q12*(RM4+RN4)HQ13=Q13*RM2+Q23*RN2 HQ23=Q13*RN2+Q23*RM2

HQ16=-RMN*RN2*Q22+RM2*RMN*Q11-RMN*(RM2-RN2)*(Q12+2.0*Q66)HQ22=Q11*RN4+2.0*(Q12+2.0*Q66)*RMN2+Q22*RM4 HQ33=RN2*Q13+RM2*Q23 HQ33=Q33

HQ26=-RMN*RM2*Q22+RMN*RN2*Q11+RMN*(RM2-RN2)*(Q12+2.0*Q66)HQ36=(Q13-Q23)*RMN HQ44=Q44*RM2+Q55*RN2

HQ45=(Q55-Q44)*RMN HQ55=Q55*RM2+Q44*RN2

HQ66=(Q11+Q22-2*Q12)*RMN2+Q66*(RM2-RN2)*(RM2-RN2)QQ11=HQ11 QQ12=HQ12 QQ22=HQ22 QQ13=HQ13 QQ23=HQ23 QQ33=HQ33

QQ44=(HQ44*HQ55-HQ45*HQ45)/HQ55 QQ55=(HQ44*HQ55-HQ45*HQ45)/HQ44 QQ66=HQ66 Q(1)=QQ11 Q(2)=QQ12 Q(3)=QQ13 Q(4)=QQ22 Q(5)=QQ23 Q(6)=QQ33 Q(7)=QQ66 Q(8)=QQ44 Q(9)=QQ55!*

QQQ=Q(1)*(Q(4)*Q(6)-Q(5)*Q(5))-Q(2)*(Q(2)*Q(6)-Q(3)*Q(5))+Q(3)*(Q(2)*Q(5)-Q(3)*Q(4))S1=(Q(4)*Q(6)-Q(5)*Q(5))/QQQ S2=-(Q(2)*Q(6)-Q(3)*Q(5))/QQQ S3=(Q(2)*Q(5)-Q(3)*Q(4))/QQQ S4=(Q(1)*Q(6)-Q(3)*Q(3))/QQQ S5=-(Q(1)*Q(5)-Q(2)*Q(3))/QQQ S6=(Q(1)*Q(4)-Q(2)*Q(2))/QQQ S7=1/Q(7)S8=1/Q(8)S9=1/Q(9)

EEX=1/S1 EEY=1/S4 EEZ=1/S6 VXY=-S2*EEX VXZ=-S3*EEX VYZ=-S5*EEY

GXY=1/S7 GYZ=1/S8

GXZ=1/S9 /EOF 2． 复合材料强度准则

复合材料结构的受力及应力应变情况非常复杂，并要考虑各种应力应变的耦合和相互影响，复合材料强度破坏准则基于结构的宏观破坏，一般来说复合材料的二次蔡-吴强度破坏准则较为精确。有兴趣的朋友可以参考科学出版社出版的蔡为仑先生的《复合材料设计》这一本书。

3． 复合材料结构刚强度分析

一般说来，复合材料结构总是受到空间力的作用，其应力分布是三维的，因此，复合材料结构的刚强度分析一般不宜采用复合材料的板壳理论（这种理论仅考虑板壳面内的应力和横向剪切应力，而忽略法向应力），同时，对于简单的结构（如板、壳），可以得到弹性力学的一般解，而对于大多数结构来说，则必须用数值的方法计算，三维有限元分析是最常用的方法。采用ANSYS程序对复合材料进行刚强度分析的步骤如下：

（1）建立结构的几何模型

由于复合材料分析单元一般都是六面体单元，因此，在建立几何时要特别考虑到网格划分的方便。

（2）建立材料模型

根据复合材料材料参数建立单向复合材料材料模型，我所采用的是碳纤维增强复合材料，有两种建立方法。a.若选择单元为各向异性单元，则根据单向复合材料的刚度矩阵或柔度矩阵建立各向异性材料模型；

b.若选择层合单元，则可以建立相关的材料模型，如单向复合材料则可以建立正交各向异性材料模型

（3）选择单元类型并设置相关属性

根据结构特征和计算要求，选择不同的单元类型并设置单元属性（各种单元的选择依据请参考概述篇或ANSYS帮助文件）

（4）网格划分

在建立的几何实体上进行网格划分，对于复合材料，选择六面体三维实体单元，定义单元属性，分别指定不同的材料属性，并保证材料坐标一致，运用有限元网格生成器进行网格划分。

（5）定义边界条件

根据实际情况定义边界条件。

（6）分析设定并提交计算

设定分析类型及相关一些参数

（7）结果后处理

复合材料结构的分析结果在进行后处理时，非常重要的一点是选择合适的并与计算时所用的坐标一致的结果坐标系，如对于回转体结构选择计算时的柱坐标。另外，对于用各向异性单元（Solid64）来模拟的计算结果在结果处理时必须保证应力应变关系的一致，主要是在不同种复合材料层间或者同一种复合材料不同铺层方向的层之间界面的应力应变情况，ANSYS后处理中所得到的结果不完全是正确的，应该根据法向应力联系，面内应变连续的准则来进行处理。

复合材料结构分析总结

（四）——优化篇

与传统材料相比，复合材料具有可设计性，复合材料结构的多层次性为复合材料及其结构设计带来了极大的灵活性，复合材料的力学性能和机械性能，都可按照结构的使用要求和环境条件要求，通过组分材料的选择匹配、铺层设计及界面控制等材料设计手段，最大限度的达到预期目的，以满足工程设备的使用性能，因此，在工程实践中对复合材料结构进行优化设计有很重要的现实意义，下面以我所研究的复合材料压力容器为例，将复合材料结构优化以及在ANSYS下的实现过程给大家作一个介绍。

1． 问题描述

本文所涉及的复合材料压力容器是带有金属内胆外缠碳纤维增强复合材料的复合容器，优化问题是：以金属内胆壁厚、复合材料各缠绕层厚度和缠绕角为设计变量，在满足压力容器强度（金属内胆层和复合材料层均满足强度要求）和重量要求的条件下，使压力容器的刚度最大。2． 优化模型

根据纤维增强复合材料特性，压力容器环向缠绕复合材料有利于提高容器刚度，轴向平铺复合材料有利于提高容器刚度，因此，模型采用3种缠绕角的方案，即靠近金属内胆为环向（90度）缠绕，中间为缠绕，外部为轴向平铺（0度），以各层的厚度（金属层和三层复合材料）和中间缠绕层的角度为优化参数，在压力容器强度约束的条件下，以压力容器一阶固有频率为优化目标。其数学模型如下： Maximize:fSubjectto:X,其中X(x1,x2,x3,x4)(h1，h2，h3,)TTh1h2h3H,(h1，h2，h30),090s1(X)1.2,s2(X)1.5,c(X)c0

其中，f为复合材料压力容器的一阶固有频率，s1和s2分别为金属内胆的安全系数和各复合材料层的强度比，通过有限元程序求得，为中间层复合材料缠绕角，h1、h2 和h3分别为金属内胆厚度、90度缠绕层厚度和度缠绕层厚度，H为h1、h2 和h3的极限值，当总厚度确定后，0度缠绕层厚度由h1、h2、h3及总厚度确定，c为复合容器重量，c0为全压力容器重量上限。3． 优化算法

基于ANSYS的优化，可以直接使用ANSYS提供的优化模块，根据上述优化模型，建立优化计算文件，选择合适的优化算法，进行计算。

同时，也可以通过APDL语言（甚至可以通过外部编程环境，如VC++，FORTRAN等）来自己编制优化算法，本文就是通过自己编制优化算法来实现的，采用的优化算法是复形调优法。算法描述如下：

复形调优法是求解约束条件下n维极值问题的重要方法，通过构造复合形，计算各顶点的目标函数值，并进行比较，然后循环迭代，逐步替代最坏点构造新的复合形，经过多次迭代，进行收敛判断，最终得到最优复合形，并求得最优值。其迭代过程如下：

（1）在n维空间中确定出初始复合形的2n个满足常量约束条件和函数约束条件的顶点

X(j)x1j,x2j,,xnjT,j1,2,,2n；

（2）计算复合形的2n个顶点的目标函数值；f(j)f(X(j)),j1,2,,2n（3）确定所有顶点中的最坏点和次坏点，即：

f(R)f(X(R))minf(i)

1i2nf(G)f(X(G))minf(i)

1i2niR

其中X(R)为最坏点，X(G)为次坏点；

（4）计算最坏点的X(R)的对称点X(T)

X(T)(1)XFX(R)

其中，XF12n2n1i1X(i)

iR称为反射系数，一般取1.3左右；

（5）根据对称点X(T)确定一个新的顶点替代最坏点X(R)构成新的复合形，当f(X(T))f(X(G))或X(T)不满足常量约束条件和函数约束条件，则修改X(T)；

（6）重复（3）至（6），当复合形中的各个顶点距离小于给定精度要求为止。

4． 有限元计算模型

有限元计算主要是通过在ANSYS下建立有限元模型，用来计算强度和一阶固有频率，即约束条件和目标函数，其中，强度判断中，金属内胆部分采用第四强度准则，复合材料部分采用二次蔡胡准则。这部分内容在分析篇中已有描述。5． 优化过程 基于建立的优化模型和有限元模型，以ANSYS软件为分析平台，并采用其提供的二次开发语言APDL编制计算程序，程序编制的依据为复形调优算法，其计算过程示意图如图1所示，程序流程图如图2所示。

图1 优化过程示意图

图2 程序流程图

第四篇：多媒体辅助高中英语教学研究

多媒体辅助高中英语教学研究

邮编：400037 学校地址：重庆市沙坪坝区凤鸣山36号

学校名称：重庆市沙坪坝区凤鸣山中学

作者：蔡佳颖（重庆市中学英语市级骨干教师）多媒体辅助高中英语教学研究

蔡佳颖

摘要: 计算机和信息技术的发展已深入到教育领域，多媒体技术作为一种教学手段被广泛地应用于中学英

语课堂教学，它优化组合多种媒体，用多种感官来刺激学生;它激发学生的学习兴趣，增加了教学的情趣;它加大课堂容量，提高了教学效率;它让教学形式多样化，转变了学生的学习方式。在优化了英语课堂的同时, 提高了教师综合素质。但是在运用多媒体进行教学时我们要注意适时、适量，恰到好处,不能混淆教师的主导作用和多媒体的辅助作用,恰当选用多种媒体教学的同时不能丢传统教学的精华。我们要积极开发学习资源，在使用多媒体的教学实践中不断地摸索前进，使之更加完善，更好地服务于英语教学。

关键词: 多媒体 辅助 英语教学

21世纪是一个科学技术突飞猛进的时代，世界上正在进行着一场以信息科学技术发展为主流的科学技术革命。在新技术革命的浪潮中，计算机和信息技术的发展已深入到教育领域，为教育界提供了新的工具，计算机、网络等辅助教学成为目前国内外教育技术研究的核心领域。多媒体教学是学校现代教育技术的一种新模式。它是多媒体技术进入教育领域后，与教育理论相结合的必然产物。目前，多媒体技术作为一种教学手段被广泛地应用于中学英语课堂教学，如何将多媒体技术应于高中英语教学，使之有效地辅助高中英语教学，从而提高教学的效率和质量，使学生的英语学习能力增强，英语水平提高，这是摆在广大英语教师面前的一个重要课题。

一、多媒体辅助高中英语教学的理论基础

1．高中英语新课程标准要求多媒体辅助高中英语教学。

高中英语新课程标准中的教学原则要求教师树立符合新课程要求的教学观念，优化教育教学方式。教师的教学理念、教学方式与教学方法要符合新课程的需要。课堂教学应改变以教师为中心、单纯传授书本知识的教学模式。教师应帮助学生发展探究知识的能力、获取信息的能力和自主学习的能力。教师要充分利用现代教育技术，拓宽学习和运用英语的渠道，开发英语教学资源，拓宽学生学习渠道，改进学生的学习方式，提高学生的学习效率。在条件许可的情况下，教师应充分利用各种听觉和视觉手段，丰富教学内容和形式，促进学生课堂学习；要利用计算机和多媒体教学软件，探索新的教学模式，促进学生的个性化学习；要开发和利用多种资源，为学生创造自主学习的条件。多媒体辅助英语教学正是在随着科技的进步为满足这一要求而产生的一种新的教学模式。2．建构主义是多媒体辅助英语教学的理论依据。

任何一种教学方法只有在正确的理论指导下才能逐渐完善和发展。多媒体辅助英语教学只有在理论框架下进行才有意义。建构主义是作为认知学习理论的一个重要分支，是在汲取了多种学习理论的基础上发展起来的一种新的学习理论。建构主义理论的内容很丰富，但其核心可以概括为：以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。为了支持学习者的主动探索和完成意义建构，在学习过程中就要为学习者提供各种信息资源，用于辅助教师的讲解和演示、支持学生的自主学习和协作式探索。这时候各种多媒体技术就为英语教学提供了极大的帮助。由于建构主义所要求的学习环境得到了当代最新信息技术成果的强有力支持，这就使建构主义理论日益与广大教师的教学实践普遍地结合起来，从而成为国内外学校深化教学改革的指导思想。

二、多媒体辅助高中英语教学的意义

1、优化了英语课堂

（1)、优化组合多种媒体，用多种感官来刺激学生。

各种教学媒体在教学过程中的作用各不相同，也各有适用范围和局限性。如幻灯能表现事物静止放大的图像，但对于一个动态复杂的过程却很难表现；影像则能形象、动态、系统地描 述事物的发生过程。我们运用信息技术把多种媒体优化组合，可以提供多样化的外部刺激，动静结合，视听相兼，直观、生动、快捷、实用，就能更充分地发挥各种媒体深刻的表现力和良好的重现力。呈现语言、图像和声音的同时，通过视听结合、声像并茂、动静皆宜的表现形式作用于学生的多种感官，产生一种“身临其境”的感觉，这种多层次的表现力和多样性的感官刺激，对英语学习来说是非常有效的，也是英语教学中常常采用的形式。在这种环境下，学生能产生一种积极的心理体验，并迅速转化为求知欲望，他们获取的信息量，比单一听教师讲课要多得多，并且更有利于知识的保持和迁移。

(2)、激发学生的学习兴趣，增加教学的情趣。长期以来，中学英语教师形成了传统的英语教法----“灌输法”，教师从对话和课文中列出 “语言点”，通过讲解和练习来帮助学生弄懂、掌握这些“语言点”。学生课后的主要任务就是死记硬背单词、词组和语法规则。结果是上课老师讲得辛苦，学生课后背得枯燥、乏味。学习成了苦差使，不少学生也因此而失去了学习的兴趣，失去了学习外语的积极性和主动性。爱因斯坦说过“兴趣是最好的老师”，它作为内驱动系统中积极活跃的心理因素，对于学习起着催化剂的作用。由信息技术支持的多媒体辅助教学能大大提高学生对语言的学习兴趣，让一节课有多个兴奋点以激发学生的思维。在一节课中运用多媒体技术可提供许多语言素材，图文并茂、动静结合、声情融会、视听并用，这种全信息地表达为英语教学提供生动、形象、逼真的表现效果，诱发学生的情感活动，使学生积极参与课堂教学的各个环节，全身心地、主动地投入到学习活动中去，真正成为学习的主人，从而大大提高了教学效果。特别是基础差的学生自控力较差，做事情往往凭兴趣出发，对待学习的态度也是如此。而多媒体教学就可以最大限度的满足他们的好奇心和求知欲，从而激发他们的学习兴趣。(3)、加大课堂容量，提高了教学效率。

多媒体的应用打破了传统的英语教学模式。教师可以将以前需要在黑板上抄写的教学内容事先做在课件中，上课时鼠标、键盘轻轻一动，教学内容立即出现于屏幕，并能快速而清晰地显示预先设计的问题和可参考的答案，节约了板书的时间，大大增加了课堂的容量，丰富了教学内容。教师可以把更多时间放在指导学生，进行巩固训练，开展密集快速的语言实践活动。教师可以根据实际情况设计出各种各样、不同层次、不同类型的课堂任务，这样，既有效地完成课堂教学内容，又为学生提供更多主动参与的机会，还使英语技能得到了全面发展。这将教师从繁琐的板书中解放了出来，从而节省了大量的时间。这样教师就可以从课本出发来补充大量的相关资料，运用多媒体辅助英语教学有效地加大了课堂教学的容量，增加了信息，扩大了学生的视野，激发了学生学习英语的热情，从而提高了英语教学的效率。(4)、让教学形式多样化，转变学生的学习方式。

传统的英语教学学生所见的只是教师、黑板和几个简单的教具，教师的教学形式只是一味地讲、读、听录音、听写、背诵、检查等一系列环节，使学习语言，成了枯燥的苦差事。而现在，我们可以运用多媒体这个现代化的教学手段，让教学形式多样化。教师完全把直观、丰富、生动、形象的英语课件与多种技术手段有效结合使用，有效地优化课堂，改变自己以往的教学方法，让教学变得轻松，让学生学习变得愉快，达到极佳的效果。

转变学生的学习方式是当代课程改革的焦点。传统的学习方式是把学习建立在人的客体性、受动性和依赖性基础之上，忽视了人的主动性、能动性和独立性。运用多媒体技术，则很容易创设虚拟的、仿真的英语语言环境，学生还可以通过上网，模拟语言交际，为画面配音，这样集动、静、音、像、形于一体进行听、说、读、写训练，能全方位地刺激学生的感官，使学生在设定的情境中轻松地获取知识，克服了母语干扰。

2、提高了教师综合素质

（1)、可以促进教师教学观念的转变。

教育现代化是社会主义现代化建设的重要内容，邓小平同志在1983年就提出教育工作要坚持“三个面向”，其中之一就是要“面向现代化”。教育现代化包括教育观念现代化、教 学方法、手段现代化、教育内容现代化、教育管理现代化等方面的。随着人民生活水平的提高，教学条件也不断得到改善，多媒体运用于教学之中已见诸现实，传统的“一支粉笔书中夹，一根教鞭空中划”的教学模式受到冲击，面临反思，教师必须转变教育观念，自觉运用现代科学技术于教学之中。从这个意义上说，运用多媒体教学也是一场革命。

（2)、促使教师自身专业素质水平的发展。

多媒体教学对教师提出了更高的要求。教学条件现代化最终还将要依靠教师才能发挥其作用。因而对教师而言，要求会更高。首先教师必须有钻研精神和奉献精神，包括应用多媒体的能力，制作多媒体课件的能力。其次，在运用多媒体教学的同时，对教师在美术、音乐及审美能力方面也提出了一定的要求。再次，教师的学习能力、专业素质水平和创新能力也面临着更大的挑战。教师要恰当地就教学内容设计出具有思考价值的问题，要理解、洞察学生的想法，要组织学习者进行讨论、合作，要为学生的探索活动提供信息上的、工具上支持等，这就要求教师既要有高水平的英语能力，又要懂得现代教育技术与教育理论。所以，面对新的教学思路和模式，英语教师的责任不是轻了，而是更加重了，必须加强学习，不断提高业务能力，不断适应变化的教育和学生实际, 提升自己的教育理论和教学实践水平，提升教育效果。

三、多媒体辅助英语教学中应注意的问题

1、运用多媒体进行教学内容要适时、适量，恰到好处。

有许多教师误认为多媒体用得越多，学生的学习兴趣就会越高，所教授的内容就越易于让学生掌握，教学效果就越高。于是一堂课期间老师跑上跑下，不断切换，忙得不亦乐乎。这样教师很容易忽视学生的思维强度与节奏，致使信息输入过量，训练不到位，这样又变 “人灌”为“机灌”，变成了换个式样的“现代化”的注入式教学。从表面上看，学生的兴趣很浓，看似一个个生动画面紧密相连，学生似乎完成了一个任务又一个任务，却很少有时间去真正思考。学生被教师、被课件牵着鼻子走，丧失了思维的权利，课堂气氛活跃只是表面现象。教育学理论告诉我们，学生对新鲜、变化的刺激物（如多媒体）产生的是无意注意，它无需意志努力，学生只是被动地接受，课堂上的无意注意过多，学习效果反而不好。

所以，在引入或呈现（presentation）这些环节教师可以多用些多媒体，在其它环节少用一些。但是不论在哪个环节使用多媒体，教师都应抱定一个目标，那就是我们之所以要使用多媒体，是为了挖掘教材中的情景语言点，是为了“活化教材”。

2、教师的主导作用不容忽视。

“多媒体辅助教学”顾名思义就是教学过程中的一种辅助手段。多媒体辅助教学虽有不少的优点，但教师的主导作用不容忽视。在英语课堂上，教师所具有的人性作用是多媒体的功能所不可取代的。“人与人之间的自然语言是最具亲和力，最灵活的语言，师生之间课堂上互动性的交流应该是最有效的教和学的途径。如果一味地追求多媒体教学课件在课堂上的展示，那么就会把本应由教师讲述的内容变为多媒体演示；把师生之间在特定的情境中富有情感的交流变为通过媒体、网络的信息交互；把学生和教师、学生和学生之间亲切的口头交流变成冷冰冰的人机对话,使教师不能根据课堂教学的实际情况及时灵活地调整教学程序、教学内容和教学方法，课堂上缺少了应有的言语或肢体形式的师生交流，更看不见有教师“即兴发挥”的精彩环节，就连黑板上也几乎不留任何痕迹。这样一来，“多媒体辅助教师”就变成了“教师辅助多媒体”。因此，我们为了教学而使用它，而非为了使用它而教学。是否使用多媒体，应取决于英语课堂教学的需要。在教学中，教师应使学生明确听或看的目的，使他们有心理准备，调节他们的注意力，并注意及时的反馈矫正，以恰到好处地发挥教师自身的主导作用和多媒体的辅助作用。

3、紧扣教材，切合实际地制作课件，恰当选用多种媒体。

教师应充分把握教材的重、难点，找准教学内容的切人点，并注意遵循学生的思维规律、体现教学策略，充分体现英语课堂教学的实践性。因此，在制作课件时，我们不妨进行一番 “换位思考”。其一，把老师置于学生的角度，体会他们的学习情绪和学习心理，去感知教材，以此来找准教学的切人点和突破点，从而落实教学目标和重点 ；其二，把学生置于课件主人地位，因材施教,切不可成为网络资源的拿来主义者。别人再优秀的课件也不一定适合每一个教师、学生乃至每一次课堂教学。一些教师在制作英语多媒体课件时，往往把漂亮华丽作为课件的首选标准，在课件设计上过于追求内容的丰富、画面的漂亮、声音的美妙和动画的生动，有的甚至偏离教学主题，使教学内容淹没于“音画时尚”之中，装饰的内容对学生的吸引程度大大超过了教学内容，分散学生的认知与记忆注意力，冲淡了学生对学习重点难点的关注，最终影响教学的实际效果。

在英语课堂教学，多媒体辅助教学手段中所起的作用是许多传统的教学媒体不可替代的。但这并不等于说，多媒体可替代其它一切教学媒体。其它媒体和教学手段的许多特色功能是它无法完全取代的，如实物、简笔画等在课堂教学中的功能不可忽视。所以，教师不应一味赶潮流，而应根据教学需要选择合适的媒体和手段，合理地使用多媒体与常规媒体和手段，发挥其各自的长处, 取长补短，发挥最大的教学效益。

4、多媒体辅助教学不能丢弃手写板书。

虽然电化教学手段越来越普及，但是传统的板书仍有用武之地。首先，一堂好课，离不开精美的板书设计。有教室必有黑板, 而板书是课堂教学的重要组成部分，即使使用CAI课件，板书也应有一席之地。一张嘴，一笔字是教师的基本功。但是，什么情况下多写，什么情况下少写，这是由教学内容所决定的。板书是教师创造的作品，是英语课堂教学的重要手段之一，同时教师的板书，对培养学生识别语言文字和良好的书写习惯是一种有形的教育、无声的鞭策。其次，电脑字体虽然工整清晰，但它毕竟是冷冰冰的机器所写，而教师手写的汉字却具有个性化、艺术性、观赏性等特点，教师书写的过程是教师展示自身才华，征服学生的过程也是师生交流的一个过程，这种功效是千篇一律的电脑打字所无法比拟的。另外教师用粉笔板书，也可以给学生起表率的作用。调查表明，“写字滑坡”已成为全国中学生面临的普遍问题。教育部一位负责人说，养成良好的写字技能、具有初步的书法欣赏能力，是现代中国公民应有的基本素养，写字教育也是素质教育。可见教师板书是极其重要的，运用多媒体辅助教学不能丢弃手写板书。

5、课件风格要和教师教学风格相协调。

多媒体辅助英语教学，可以使教师的教学风格得到更好地展示。但前提是课件的风格应与教师本人固有的教学风格相一致。如果教师教态稳重，语言简洁，但他使用的课件却是热闹非凡、眼花缭乱，各种图形都在不停地跳动，还发出叽叽喳喳的声音。这种巨大的反差使学生一下子难以从先前的认知节奏中调整过来，无疑产生了消极影响。在教学过程中，教师往往形成了自身固有的、为学生所适应的教学风格。所以在设计课件的过程中，教师应亲自创作，把自身的风格融入到课件中，即使要借鉴他人的课件，也要有所选择，有所改进，只有这样才能既体现自己的教育思想，又易于学生接受；否则就背离了多媒体辅助教学的辅助的本意。

四、结束语

在以建构主义为指导的多媒体辅助英语教学的实施中，必将产生与之相符的全新的教学设计、教学模式和教学效果，提高学习者的认知能力、分析和解决问题的能力，培养学习者的探索精神、创新精神和协作精神。正因为它具有这些鲜明的特点，多媒体辅助英语教学必将成为现代英语教学发展的趋势和不可缺少的手段。我们应该充分发挥多媒体辅助英语教学的优势，对多媒体辅助英语教学中的问题给予足够的重视，合理利用多媒体来辅助英语教学，促进英语教学效率的提高和效果的改善。因此，作为新世纪的英语教师，我们任重而道远。我们必须更新观念，大胆地引进和创新，积极开发学习资源，在使用多媒体的教学实践中不断地摸索前进，使之更加完善，并更好地服务于英语教学，真正为教学模式改革和教育现代化开创一个崭新的局面。

参考文献：

（1）2009年第2期中国农业银行武汉培训学院学报

《建构主义理论下的多媒体辅助英语教学》 李 莹（2）2008年12月 第 6期 琼州学院学报

《试析建构主义理念下的多媒体辅助英语教学》 肖 萍（3）2008年 10月 第 23卷 第5期 天 中 学 刊

《建构主义下的多媒体辅助英语教学模式》 王 新 芳

（4）2008年第6期《湖北教育》 《扬长补短，合理运用——浅谈多媒体辅助英语教学》

云梦县实验中学 杨 芬

（5）2003年1月 教育文摘周报 《学生写字太难看 都是电脑惹的祸》

（6）2006年第3期 《教育科学论坛》 《英语课堂板书简化八法》 周兴东

第五篇：多媒体辅助中学数学教学研究

多媒体辅助中学数学教学研究

多媒体教学是指在教学过程中，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，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。多媒体教学现已深入到中学数学课堂中，与传统的教学手方法相比，多媒体教学有着独特的优势。运用多媒体辅助教学，可以形象地处理好大小，远近，动静，快慢，局部整体的各种关系，能吸引学生的注意力，让学生对学习内容形成很鲜明的表象，启发学生的思维，扩大信息量，提高教学效率。但是在予以多媒体辅助中学数学教学其优越性和先进性肯定的同时，也要换个角度去审视、认识和发现当前的中学数学多媒体教学，以及对多媒体辅助教学作进一步的反思与探索，这样才能使计算机辅助教学充分发挥其应有的作用。多媒体辅助中学数学教学的优点

1.1 情境引入，激发学习兴趣

兴趣是人们对事物的选择性态度，是积极认识某种事误或想参加某种活动的心理倾向，它能使学生主动积极地去获取知识及形成技能。由于学生好动、好奇，专注的时间比较短，而且持久性差，往往会影响到课堂学习的效果。为了改变这些不足，在课堂教学中，引导学生积极学习数学，培养良好的数学兴趣，在中学数学教学中是很重要的。在课堂教学中，媒体是教学信息的平台，是传输信息的工具和手段，因此利用多媒体辅助教学的课件不仅仅是用来传递教学内容的，而且还会改变传统的教学方法和学习方式。多媒体辅助教学由点及面，由抽象到形象，由静态到动态，都能使学生的感受、听觉、视觉形成鲜明的空间想象，动画技术，音像剪辑和粘贴组合技术，化静为动，让学生能身临其境，在强烈逼真的情境中发展形象思维和抽象思维，激发他们学习数学的兴趣，使他们产生学习的心理需求，进而主动积极参与学习活动。

1.2 声像结合，丰富教学内容

教育心理学告诉我们：人们从听觉获得的知识能够记忆约15%，从视觉获得的知识能够记忆约25%。如果同时使用这两种传递知识的工具，就能接受知识约65%。[1]在传统电教媒体中，幻灯片投影有像无声，录音机有声无像，录像电视虽然声像俱全，但制作需要专门的设备。多媒体教学可以充分发挥这三机一体的优势，做到图文声像并茂，可以充分地展现知识形成的过程，尤其是教学中的重点、难点，由于学习难度大，需要有效的强化，在多媒体教学中，可以运用图表与色彩等多种手段来引起学生的注意，让一些形象的图表、关键的符号、步骤等展现给学生，引起更有效的注意，让学生能够借助观察和比较，逐步探究知识的形成过程，从而更深刻地把握知识的本质。[2]

1.3 扬长避短，实现教学高效率

数学知识的记忆是建立在理解与运用的基础上，针对学生的特点而言，在每节新课后，都需要借助大量的练习加以巩固，使学生最终能记忆并转化为运用能力，但如果每次设计练习时都简单地依靠小黑板、卷子、书本这些单一的呈现形式，时间长了，学生就会感到厌倦。因此，这个时候运用多媒体形象、有趣等众多特点及优势，能使学生在练习、复习时也能轻松、愉快，能使学生在练题过程中始终保持兴奋、渴求上进的心理状态，使他们觉得学习数学是一件快乐、有趣、新鲜的事。运用多媒体辅助教学是一种高效率、高质量的现代化教学手段，它对学生学习主动性的发展，创新意识和探索精神的培养产生非常重要的作用。

例如，教学“圆的认识”时，关于位置决定问题，运用多媒体探索性展示往往要比拿着圆纸板或黑板画图高效得多。教师提问：“圆的位置是由什么决定的？”让学生思考一下，便在屏幕上出现一个闪动着的小圆点，之后又出现一个圆，同学们就会认识到圆的位置是由圆心的位置决定的。接着，教师又问：“圆的大小是由什么决定的呢？”屏幕上显示以圆心为端点引出一条较短的线段，绕着圆心转一圈，对应出现一个小圆，接着以圆心为端点引出一条较长的线段，绕着圆心转一圈，又对应出现一个较大的圆，引出的线段就是半径。这样重复几次后，学生在大脑中便形成了几何图形的表象，突出图形的本质属性，并且教学的时间也比传统的教学节省了许多。从而能使更多的学生有回答问题的机会，更多表现的机会，增强了学生的学习自信心。

1.4 展现思维过程，培养思维能力

教学时不仅要使学生学到知识，还要重视学生获取知识的思维过程。运用多媒体教学可使抽象的教学内容，枯燥的说教变成亲耳听闻、亲眼目睹的具体的视听形象；丰富学生的想象，发展他们的直觉思维，促进他们的形象思维向抽象思维过渡；引导学生去探索数学知识的奥妙，拓展学生的创新思维。在教学中应有目的、有计划的细心指导，把学习这些知识的思维过程展示给学生，使他们在观察、思考、发现、综合中理解和掌握所学的内容。同时，数学知识往往以抽象的公式、概念、定律等形式出现，多媒体的应用则可以改变学生对数学枯燥无趣的感觉，直观的展示抽象的思维过程，帮助学生理解。

根据学生的认识规律，不断再现知识的产生、形成过程，可以让学生更容易地理解和掌握知识，让学生在观察与思考的过程中，掌握思维的一般方法，促进学生逻辑思维能力的发展。多媒体辅助中学数学教学的不足

2.1 教师方面

教师是知识传播的最重要媒介，所以教师的自身水平与素质直接影响学生的学习。在教学技术迅猛发展的时代，教师应能正确认识现代教学技术的不足。

2.1.1 盲目追求美感，华而不实。爱美之心，不管是在远古时代还是信息技术发达的现代，人人都有，这一点不仅体现在生活上，在多媒体辅助教学中也得到了充分的体现。教师们为了追求美感，课件制作越来越花俏，漂亮花草的底纹，可爱的小动物，五颜六色的文字等，甚至一个答案都费尽心思制作各种展示效果。这样确实能吸引学生的注意，但是学生的注意力就会比较容易分散，甚至只会注意到“美丽”的地方，尤其是公开课，不少老师在课件上精益求精，画面背景复杂，按钮奇形怪状，还使用大量的动画和声音，这样，学生都会把注意力放在新奇的事物上，对上课的目的完全不重视。这些富有“美感”的课件，画蛇添足、喧宾夺主，严重影响教学效果，恐怕是弊大于利。

2.1.2 制作水平有限，难以发挥辅助作用。虽说多媒体辅助教学较于传统的教学方式先进，但制作水平始终有限，在授课过程中大多数教师仅仅只是利用多媒体出示例题和展示需要板书的内容，并没有达到激发学生探究欲望、帮助学生更好地理解知识的作用。在“相遇问题”一课教学中，使用多媒体教学，一般也只是静态地呈现例题和线段图，但是“速度×时间=路程”是比较抽象，学生不容易理解。即使教师组织学生以对话的形式进行讨论，也不能很好地理解这条规律，在解决问题的过程中就可以看出学生的理解还是不够透彻。这样，多媒体辅助教学并没有真正发挥应有的作用，如果在设计的时候增加一段两人同时从两地相向而行、2小时后相遇的动画，学生就能更好地理解三个数量之间的关系，学习效率也会提高。

2.1.3 为跟潮流而使用多媒体。多媒体是为教学服务的，它能优化教学效果，但也只是一种辅助作用。使用时一定要根据学生的认识规律、教学内容、学生实际情况等因素去考虑，适当地运用，而不是为了跟上现代教育技术的潮流而使用多媒体。有的教师在教学设计中，不管内容是否需要，硬将声音、影象引入以体现“先进”的多媒体手段，导致所设计的课件失去其应有的意义，使学生对画面印象深刻，却掌握不了知识的本质特征和内在联系，更不用说可以起到突破重点、难点的作用。因此，教师在运用多媒体辅助教学时，绝不能认为多媒体用得越多越好，必须结合学生学习的实况，采用最适合学生学习的教学方式。

2.2 学生方面

学生是学习的主体，教学为的就是让学生以最佳的方式接受最全面的知识。教育不断发展，但无论如何发展，都必须以学生为主。

2.2.1 容量过大，学生难以消化。有的教师由于片面理解课堂教学效率，误认为多媒体课堂的信息量就是要大，只有增大信息量，增加知识传授密度，才能体现多媒体教

学的优势，提高课堂效率，全面培养学生的能力。导致学生被课件牵着鼻子走，装进大脑的信息一大堆，却难以消化。引入多媒体技术不等于就能提高课堂效率，不等于能够全面培养学生的能力，能够这样当然最好不过。学生的学习应该是学生个体的主动过程，每个学生都是从自己的认知基础出发，并依靠自己的思维方式理解知识的。知识是无法灌输的，尤其是对于学生而言，考虑他们的特性，在他们能够接受的容量中设计教学，这样才能达到最佳的效果。

2.2.2 灌输式教学，有碍学生发展。在数学教学中，有许多知识是要通过学生亲自实践来加以理解和掌握的，有些教师就剥夺了学生动手操作的机会和权利。正式培养学生思维能力的最关键时期，如果单纯地把过程用多媒体直观地展示出来，学生只是看见了这个过程却没有亲自动脑思考，也就少了思维、想象的余地。这样不利于学生对知识地掌握和思维的发展。适当运用多媒体辅助教学

3.1 明确教育观念

教师在选用多媒体辅助教学时，必须要做到两个方面：第一，从教学的总体目标和要求出发，仔细考虑如何运用多媒体辅助教学，保障总体教学目标的实现；第二，从具体的教学内容出发，认真设计多媒体课件，以保证局部教学要求的实现。多媒体课件的设计越实在，其目的性就越突出。教师对教材的精深理解和对多媒体辅助教学的深入了解是保障目的性的关键。因此，我们在应用多媒体辅助教学时，要有效发挥多媒体的辅助作用，始终坚持“以人为本”，让学生在教学过程中的立于主体地位，引发学生的主观能动性，让学生积极主动地学习。[3]

3.2 结合传统教学手段

传统教学手段和多媒体辅助教学各有各的优势。选择教学手段并不是越高级越好，一节课中，往往需要用到多种方法和手段，要注意优化结合。成功的教学就是多种教学手段和教学方法的有机结合与灵活运用。方法与方法之间必定会有相辅相承的地方，我们应该把现代化教育手段和传统教育手段有机地结合使用、优劣互补，而不是简单地相互替代。多媒体不能代替必要的板书，学具操作不能代替必要的教具演示。事实上，也并不是每节课都需要多媒体辅助教学，常常只是在一节课的某个阶段才使用，因此，教师课前设计时要周密考虑，哪些内容、哪几个环节运用最适宜、最有效。正确认识多媒体辅助教学和其它教学手段的关系，只有与其他教学手段综合运用，才能起到事半功倍的效果。

3.3 适时利用课件辅助功能

先进教学设备可以缩短学生的认识过程，并为学生的学习创造良好的条件。教学手段虽然一直都在变化、在更新，但无论如何变化更新，教学手段都是为教育教学服务的，只有在最佳的时机使用，才可能更好地发挥它的作用，多媒体辅助教学也是如此，它不能代替教师的主导作用，始终只是教学的辅助工具和手段，教师的主导作用和学生在学习中的主动性、积极性，才是教学成功的真正原因，才是起决定作用的因素。因而，把握多媒体辅助教学手段的时机时非常重要的。[4]

3.3.1 在激发兴趣时使用。兴趣是最好的老师，学生对自己感兴趣的东西会表现出极高的热情。因此要刺激学生对所学知识的兴趣，激发学生对教学内容的强烈求知欲望，让学生带着一种向往的心情投入到教学活动之中，多媒体辅助教学采用了图形、文本、图像、声音、动画等刺激学生的多种方式，使学生大脑处于兴奋状态，有利于调动学生的热情，使其主体作用得以发挥。

3.3.2 在创设情境时使用。运用多媒体创建学习情景,可有效地开启学生思维的大门, 激发联想, 使学生的学习状态由被动变为主动, 使学生在轻松的氛围中学到知识。如上述数学中的“相遇”问题，教师就可以利用多媒体计算机辅助教学，创设行人或汽车“相向”、“背向”等运动情境，帮助学生理解“相遇”问题应用题的题意和算理。

3.3.3 在突破难点时使用。多媒体辅助教学具有形象直观、变静为动等一些传统教学手段无法比拟的功能，形象地呈现事物的现象，具体地表达事物发展的过程，使抽象的知识变得形象具体，生动活泼，能有效的突出重点、突破难点。例如，在教学“圆的面积”一课时，为了让学生更好地理解和掌握圆面积计算的方法这一难点，用多媒体展示画好的一个圆，接着把这个圆分割成相等的16份，然后通过动画把这16份交错拼好，这样就可以拼成一个近似的长方形，上下两部分的颜色区分开来，这样就更形象了。

3.3.4 在激活思维时使用。数学知识往往以抽象的公式、概念、定律等形式出现, 多媒体的应用可以改变学生对数学枯燥无趣的感觉, 直观地展示抽象的思维过程, 帮助学生理解，更好地发展学生思维能力。

结论

作为现代教育重要的教学手段，多媒体辅助教学其实是一种新型的教学方式。对于更新教育观念，改进教学方法，提高教学质量，有着很大的作用。从数学学科的特点出发，从发挥学生的主体作用出发，从培养学生的创新能力出发，从优化教学过程出发，才能真正体现出多媒体辅助教学的优越性。我们如果能够正确运用多媒体技术，适当地与传统的教学模式相结合，更有效地突破教学中难点、重点，进而加快学生理解掌握知识的速度，开拓学生数学知识的深度与广度，充分发挥多媒体辅助教学的作用，提高教学效率。