3DMAX基础建模课程教学设计

第一篇：3DMAX基础建模课程教学设计

《3DMAX基础建模课程教学设计》

课程名称：室内墙体模型的创建 课时数：148 所属教研室：美术教研室 授课人：

授课班级：2014级环艺一班

教学目标与要求：通过室内墙体模型的制作

1、熟练学习二维线条命令的制作和“挤出修改器”的使用

2、掌握学习多边形编辑命令的边、面子层级关于“翻转”与“对象属性”的使用

3、理解并应用可编辑多边形命令中边层级的“连接”与“桥”命令

4、掌握和解决利用“连接”命令创建墙体中的门洞与窗洞结构。

教学重点和难点：

教学重点：通过学习循序渐进的了解、理解、掌握多边形编辑命令中的“翻转”、“对象属性”、“连接”、“桥”，尤其能灵活应用“连接”命令。再对门洞和窗洞的创建中解决问题。

教学难点：帮助同学们在建模过程中，逐渐理解、应用准确的尺寸概念与人机工学比例关系。鼓励有能力的同学在利用“连接”命令进行建模和解决问题时以人机工学为依据，建出符合工程施工的图纸要求。

课程教学设计： 整体教学设计： 具体内容教学设

第二篇：基础护理课程教学设计

护理核心课程设计中体现了职业关键能力与素质的培养，体现在以下几个方面：

1．基础护理课程教学设计

《基础护理》课程是基于护理的真实工作过程，依据护理专业工作任务与职业能力中的基础护理工作任务设置的，以临床真实案例为基础，以患者从入院到出院的护理过程为主线，以“教、学、做、评一体化”为教学模式，开展以案例引导下的情境教学。根据未来职业岗位工作任务，在技能操作中除了评估患者、评估环境、准备用物、实施护理技能、评价护理结果外，还注重学生沟通能力的培养，训练学生美的语言及美的姿态。在以工作任务为引领的情境教学中学会思考问题，学会与同学合作，提高分析问题及解决问题的能力，从而不断提高学生的职业能力。

根据临床实际工作任务（由易到难）及临床护理工作方法即护理程序将课程内容设计为七个学习情境，分别为第一情境：舒适与安全护理；第二情境：饮食与排泄的护理；第三情境：药物治疗的护理；第四情境：危重患者病情观察及抢救的护理；第五情境：护理文件书写；第六情境：情境模拟综合训练。学习内容是选择临床各科通用护理技术，具体内容为病床单位的设置、患者清洁护理、无菌技术、消毒灭菌、舒适护理、保护具应用、生命体征的测量、给药技术、注射技术、静脉输液与输血、标本采集、出入院护理、饮食护理、排泄护理、临终护理、护理文件书写等几个部分。在内容的选择与编排上根据临床实际调整，在主体内容不变的情况下每块内容增加职业态度要求、一次性医疗用品使用方法、护士对自身的防护措施等。本课程在教学设计上主要是将工作任务分解，根据护理程序进行技能教学，让学生理解护理工作的全过程；同时以能力为中心，根据临床真实案例，设计不同的教学情境，主要训练学生判断与解决问题的能力；结合以小组为实训单位教学，训练学生团结协作和综合能力。

第三篇：数学建模课程教学方式探讨

数学建模课程教学方式探讨

西南交大数学系 薛长虹 于凯

摘要：介绍数学建模课程教学改革的经验，总结出以树立学生的团队精神；克服学生的思维定势；调动学生的主观能动性；培养学生充分利用各种现代资源进行再学习等几个方面的教学方法。改革后取得的教学效果。

关键词：数学建模；团队精神；思维定势；课程改革

随着时代的发展，数学在社会各领域中的应用越来越广泛。数学建模课程已经开设有十年以上的历程，其课程的教学目的与开设的重要性已被大多数的教育者与被教育者所认识。在漫长的教学过程中，以培养大学生科研能力与素质为目的，不断地探索能够产生好的教学效果的教学方法与教学方式成为教育者的追求。大学的数学建模课程的主要目的，是让大学生能将所学书本上的知识应用于解决社会科学和社会活动中的实际问题。这种分析问题、解决问题能力的培养对尚未走出校门的学生来讲是十分需要的，它不仅能使学生加深对所学数学知识的理解，而且可以拓宽学生的思路，改变已有的思维定势，锻炼团队精神，并且学会补充、更新知识的方法，这对今后的学习和科研工作都将会产生深远的影响。

大学数学建模课程开设的历史并不长，任课老师都是在教学中不断摸索着更有效的教学方法。我在较早的数学建模课程教学中，主要方式在黑板上遵照着数学建模课本，分类讲解各种数学建模案例。由于实际案例都较为复杂，一般一次课只能讲解一个案例，尽管仔细地讲解建模的过程、分析对应的模型表述、问题的求解方法，学生也认真地在下面记笔记，但由于教师和学生的互动很少，老师讲的口干舌燥，学生听得只想睡觉，学生接受的很吃力，教学效果不理想。为此，我们在教学中开始着手对这门课的教学方式进行了一些改革，从近几届的学生学习状态来看，教学改革收到了较理想的效果，课堂上不再有人缺课、睡觉，学生渐渐喜欢上了数学建模这门课程，选课的学生越来越多。从学生的后继情况来看，参加科研活动、撰写毕业论文都得益于数学建模课程的学习。我们将教学改革的想法和做法作如下介绍，希望得到同行的指点。

一、树立学生的团队精神

数学建模课程是以培养学生科研能力为主要目的，而科研工作大多是以科研组立项的团队工作形式。而在科学研究中，对问题充分地研讨分析是必不可少的过程，建立团队精神，学会分工合作，学会表达与倾听，是一个科研工作者必备的素质。数学建模课程，不仅仅是传授分类的数学知识，培养科研的能力、素质以及方法是重要的内容之一。因此，数学建模课程不再像其他课程以个体为单位进行学习，在开课之初先请学生自愿结合成若干学习小组，建议从优势互补的意向出发，一个小组的组合中要有数学基础较好、编程及计算机的使用较熟练、写作表达能力较强为最佳，一般三人为一小组。课程考勤、作业、考核皆以小组为单位进行，一人缺勤小组扣分，课堂经常布置题目开展小组讨论，下课时各组上交课堂作业的研讨结果。课外作业也是要求小组集体充分研讨之后完成上缴。在学生刚开始这种学习模式时，还不太适应，因为从小学到大学都是自己学自己的，许多学生不能自如地开展交流。比如讨论时不讲话或不接受别人的思想，或讲不清要表达的意思等现象都存在。教师逐步引导培养学生的合作精神，让学生在接到一个限时的工作时，能很快商议、分工、1 进入工作状态。对于每次的课外作业及最终的结课论文，在小组合作完成后，还要注明每个人的重点负责的工作部分。这样使得学生在课程学习过程中，能积极思维、主动交流，学会取人之长，补已之短。同时由于自己的工作涉及到小组成绩，故增强一种工作责任感，也有了相互之间的一种督促。采用了这样一种学习构成形式后，本课程的到课率都在95%以上，作业完成情况也非常好。因此保证了本课程学生的学习收益质量。

二、克服学生的思维定势

由于多年的应试教育，现在的学生形成了一些思维定势，例如面对一个题目，大部分学生都认为解决问题要遵循已有的定理和公式，正确的答案只有一个，其他的答案都是错的，学生在解答了一问题后，急于知道的是其标准答案。而许多实际问题是没有标准答案的，在不同的条件认定下，在对问题从不同的角度审视时，解决问题的方式和方法是不同的，其对结果优劣的评价也是相对而言的。为了改变学生多年形成的这种思维定势，我们在数学建模课程的前几讲，以开拓学生的思维方式为主，在课堂上对一些并不复杂的问题，让学生尽可能从多角度去认知，大胆提出各种不同的解决方案，然后让大家共同讨论在处理问题时有哪些谬误，有哪些创造性的思想，有哪些独到地见解，分析比较不同解决方案的优缺点。

例如我在课堂上给的一个小题目是“山地苹果的销售问题”：一种山地苹果一直以来都是以汁多、味甘受到欢迎。而在一次采摘苹果前，冰雹和风雨突袭了果园，使得受到冰雹击打后的苹果上出现了一些综色的斑点，这些斑点给推销苹果带来一系列的麻烦。请同学们研究应采用什么措施使得这批苹果销售顺畅。经过各学习小组一分钟的讨论，课堂发言极为热烈，各种热门广告语及销售方式五花八门地展现在大家面前，虽然有些看法非常幼稚可笑，但对其想象力及勇于发言也予以充分地鼓励。这样不仅提高了同学们的学习热情，活跃了课堂讨论的气氛，也使学生们能拓展思路，大胆思维，而通过发言交流来发现自己存在的认知方面的片面与不足。

像以上这类小问题，我结合课程计划每次课给出三、五个，渐渐使学生对分析问题与解决问题产生浓厚的兴趣，从而不知不觉地进入数学建模的天地。

三、调动学生的主观能动性

现在的学生，习惯于老师出题，自己按老师所给题目的要求去寻求答案。如果题目过于笼统，已知条件或已知数据太少，他们就不知道如何着手去做，更不知怎样去发现问题和如何提出问题，而在实际社会活动中，提出问题有时比解决问题更重要。数学建模课程还要训练学生去发现问题、收集相关因素及数据，找出其相互的关联等。在全国数学建模竞赛中也不乏有此类问题。例如96年的节水洗衣机问题，就没有给定洗衣机类型，没有给水量、洗衣粉浓度、衣物等各类要素之间的关系，而靠学生自己去调研及合理设定。如何来培训学生这方面的能力呢？我们采用渐进的引入方法，首先给一个问题，让学生寻求要到达目标原则和需考虑哪些因素才能达到目标。例如：一个餐厅购置土豆的方案。学生在讨论目标原则时，有的将购置成本最低为目标原则，有的将质量尽可能高、价格尽可能低双目标为目标原则，有的将适合土豆削皮机的规格，使加工时间最短为目标原则，有的以适合高档菜品的土豆品质为目标原则等等。还有对于确定的目标，如何确定不同假设条件下的不同解决方案。例如：到小行星去的最短时间问题：考虑一是从地球到小行星的路途中各储油站全空的状态，考虑二是从地球到小行星的路途中各储油站全满的状态，考虑三是从地球到小行星的 路途中各储油站的其他复杂状态等等。在不同的假设下，模型与结论可以是完全不同的，使学生了解数学建模中的许多问题是不存在标准答案的。在讲矩阵模型应用研究中，我们给一个矩阵密钥，让学生在网络论坛上设置发布加密后的明文题目，然后去用矩阵密钥还原法去破译其他组发布的密文题目。在这种互动的过程中培养学生的主观能动性。

四、培养学生充分利用各种现代资源进行再学习

数学建模涉及的数学知识及其他专业的知识非常广泛，不可能让学生学会所有的数学知识和数学手段再来做数学建模的工作，带着问题进行再学习是必不可少的。因此数学建模课程还要教会学生有很好的再学习能力。首先要求学生掌握快速查阅资料的方法，资料主体分为纸质资料和网络上的电子资料。对于纸质资料，让学生去调研图书馆资料分布，图书资料的分类与检索方法。电子资料主要在网上查阅，在现今网络时代，网上资源越来越丰富，可利用的学习手段也越来越多，我们的课堂作业中就包括结合课题收集相关资料及参考书籍，并学会引用与使用已有的知识体系和成熟的求解问题的方法。让学生至少掌握一个较新版本的数学软件。在教学中，由于课本教学的局限性和过时性越来越显现，老的教学模式已经不满足现代化教育的指标。为此我们在教学中也充分利用和开发网络资源，使我们的教学内容声形并茂，且及时跟踪最新的时代问题。例如：奥运场馆建设问题、房地产决策问题、电力资源调配问题等等，都作为数学建模课程的讨论题目。我们还在校园网上建立数学建模论坛，在论坛上互相交流数学建模的心得。另外还在论坛上开展数学建模的周赛，使学生课上、课后都可以积极融入课程实践之中。为鼓励学生的学习热情，根据各学习组的参与情况记入本课程的平时成绩。同时老师与学生的许多交流也通过E_mail和QQ在网上进行，平时面对面交流时学生往往顾及老师的面子，不愿意提及教学中负面的东西，在网上由于大部分是匿名交流，学生更容易敞开心胸，指出老师的不足之处。由于改革后的课程特色，使越来越多的学生对数学建模这门课程感兴趣，每期增开到四、五个大班还不能满足需要。在学生与老师在E_mail和QQ上交流中了解到学生对该课程的喜爱程度，尤其大四的学生在作毕业论文阶段，与数学建模课程的老师的咨询交流甚为频繁，这体现了数学建模课程的应用价值，因此我们有理由认为数学建模的方法和技巧，应成为大学生必修的内容之一。而为更好地提高大学生的科研能力与素质，我们对数学建模课程的教学改革还将与时俱进地探索下去。

参考文献: [1] 薛长虹、于凯，《谈大学生科研能力的培养》，山东大学学报2004第39卷102－104 [2] 李尚志等著，《数学建模竞赛教程》，江苏教育出版社

Abstract: Introducing the experience of educational reform of mathematical modeling, sum up some teaching method such as the spirit of team;overcoming fixed made of thinking of students;arousing the conscious activity of students;training the ability of students to study with modern resources etc.The teaching effect after educational reform is introduced.Key words: mathematical modeling;spirit of team;fixed made of thinking;course reform.

第四篇：浅谈坡地建筑结构建模分析与基础设计

浅谈坡地建筑结构建模分析与基础设计

摘要：坡地建筑通常存在场地高差大地质情况复杂等问题，对于带有地下室的建筑结构设计，结构建模中对地下室参数定义及地下室底板及基础的结构设计存在一些问题值得探讨。文章结合某实际工程案例，对坡地建筑的结构建模与基础设计的重点难点进行探讨分析，并给出施工方法的一些建议。

关键词：坡地建筑；地下室；结构建模；基础设计

坡地建筑不仅可以满足正常使用性能，还可以因地制宜，充分利用土地资源，符合绿色环保和可持续发展的目标。近年来，在国内许多城市都进行坡地建筑的开发利用，坡地建筑以其特有的错落有致的变化，使建筑具有与环境融为一体的优势。然而，在高差较大、地形复杂的坡地建造的建筑物，基础持力层不在同一标高上，且标高相差较大。坡地建筑由于基础持力层高差大，特别是带地下室的建筑，常会出现结构模型与实际工况不一致的问题，因此，这就要结构设计人员根据坡地建筑结构的特点，利用设计软件进行合理的建模分析。本文通过对位于坡地上的某公共建筑进行研究，给出了合理的建模措施和设计方案。

1带地下室坡地建筑结构设计存在的问题

1.1上部结构建模问题

坡地建筑通常在建筑的一个或两个方向存在较大的场地高差，对于带地下室的坡地建筑，其地下室通常存在一侧有覆土，一侧对外敞开的半地下室情况。半地下室只在一侧或者两侧有覆土约束，与传统地下室情况不同，对于结构建模中地下外墙的定义及地下室层数的定义存在一定的争议性。而在模型计算中，这点直接影响到结构的扭转不规则问题。结构建模中应结合具体的场地情况和建筑条件，合理地定义地下室外墙刚度和地下室层数，合理考虑部分覆土对半地下室的有效约束作用，避免模型计算中出现严重的扭转不规则。同时应有概念设计的意识，合理分析软件计算结果，从概念的角度，加强非覆土部位的结构刚度，减小刚度不均匀，减轻结构扭转效应。

1.2地下室底板的建模问题

带地下室坡地建筑，其持力层标高变化较大，地下室底板通常存在部分区域位于基础持力层，部分区域距离基础持力层较远的情况。因此会存在部分区域底板为筏板（或独基+防水板）、部分区域底板为梁板结构的掉层问题。现有的结构设计软件无法实现部分为基础，部分为上部结构的建模计算，因此不能按传统的上部结构与基础独立建模的设计方法。通常对于底板为基础的区域可在基础模块中建模计算，而掉层部位应在上部结构建模中单独按梁板结构建模计算其梁板配筋。掉层部位的基础可与底板为基础区域一同建模计算其承载力，但应考虑其上部底板的梁板荷载及回填土荷载的不利影响。

1.3坡地建筑的基础设计问题

根据建筑地基基础设计规范，要求坡地建筑基础设计应满足以下几点：满足上部建筑的承载能力、满足上部建筑的沉降变形要求、满足建筑整体稳定性要求。基础上部结构传至基础的荷载较小时，天然浅基础是一种经济合理的基础形式，开挖深度小、工程造价低。当持力层埋藏相对较深，上部结构传至基础的荷载较大，采用人工挖孔桩基础成孔简单成桩质量好造价低，提供足够的承载力和良好的经济性。为了防止不均匀沉降，建筑抗震设计规范规定同一结构单元基础不宜设置在性质截然不同的地基上。而坡地建筑的持力层高差起伏较大，设计时应根据地勘报告，准确地还原整个场地持力层的标高状况，合理准确地确定基础底标高。对于基础埋深不同产生的长短柱，应针对性地加强柱子的截面与配筋，避免柱子的剪切破坏。

2某坡地建筑实际工程项目的建模设计探讨

2.1工程概况

本工程为合肥肥西县上派镇公祭堂项目，位于坡地上，为骨灰存放与祭祀用房，结构类型为框架结构，基础类型为独立基础加防水板。总建筑面积6800m2，地下1层，地上3层，建筑的总体高度12.3m。结构的设计使用年限50年，工程结构安全等级二级。基本风压：W0=0.35kN/m2（重现期50年），地面粗糙度为B类，基本雪压：S1=0.60KN/㎡（重现期50年）。本地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，拟建场地类别为Ⅰ1类，多遇地震作用下水平地震影响系数最大值ɑmax=0.080。抗震设防类别为标准设防类，抗震等级为三级。下面对该工程中的上部结构设计和基础部分设计进行论述。本工程使用北京构力科技有限公司编制的结构分析程序PKPM（2021V1.2版）进行结构分析。地震作用和风荷载按两个主轴方向进行计算。地震作用计算采用振型分解反应谱法，计入双向地震作用下的扭转影响。

2.2上部结构建模设计的问题

该建筑场地西高东低，东西高差约5m，地下室西侧和南侧为地下室外墙，北侧和东侧为地外敞开。结构模型如图1所示。假定结构嵌固端位于基础处，分别以1层地下室和0层地下室、挡土墙按剪力墙和深梁建模计算，对比地震力作用下各方向的水平力作用下的楼层层间最大位移与层高之比(Δu/h)和扭转位移比，结果指标如表1。由表1计算结果可知，剪力墙和深梁的建模中，地下室层数对层间位移角(Δu/h)没有影响，按深梁建模比按剪力墙建模的层间位移角(Δu/h)稍有增加，变化幅度在2.6%，基本可以忽略不计。挡土墙按剪力墙建模时，地下室层数的定义对结果影响较大，当按剪力墙+零层地下室建模时，扭转位移比大于1.5，属于扭转严重不规则。按剪力墙建模时，刚度偏心较大，若不考虑地下室回填土约束的有利作用，指标比较难以满足规范要求。按深梁建模时，地下室层数为1层和0层时，结果相差不大，且均不属于严重不规则。因深梁的刚度较剪力墙较小，结构本身的刚度偏心较小，地下室回填土约束作用对结构扭转影响较小。但坡地建筑西侧和南侧有覆土，北侧和东侧无覆土，模型无法模拟这种回填土的约束作用。故上部结构建模时宜按0层地下室建模。由上述对比可知，考虑到本工程基础形式为独立基础加防水板，地下室外墙底部与防水板的连接刚度不可等效为绝对嵌固，剪力墙更加接近于两端固接于框架柱的深梁，故上部结构可采用深梁+0层地下室模型建模计算，土压力可以转换为线荷载作用在柱上。同时可按剪力墙+0层地下室复核结构因扭转效应引起的薄弱部位，对薄弱部位的梁柱进行加强处理。

2.3地下室基础建模设计的问题

根据地质勘察报告，拟建场地主要持力层分布稳定，无液化土层分布，场地内分布有均匀的中硬土，综合判别拟建场地属抗震一般地段。根据本次外业钻探、原位测试，拟建场地岩土构成层序自上而下可分为①层填土、②层黏土、③1层强风化砂岩、③2层中风化砂岩。各土层厚度均匀，但天然地面标高落差大，自西向东绝对标高标高由60m变化至50m。典型地质剖面图如图2所示。建筑±0.000相当于绝对标高均为59.350m，地下室层高3.9m。由于②层黏土局部缺失，层厚0.30～1.00m，故以厚度较好的③1层强风化砂岩为持力层，以减小因持力层不同而造成的地基不均匀沉降，承载力特征值为300kPa。建筑的西侧一半部分的地下室底板直接落在持力层上，而中轴线开始自西向东，持力层标高逐渐降低，基础埋深逐渐加深，形成台阶式基础。基础模型如图3所示。由于场地内天然地面起伏较大，需要进行大面积、高厚度的回填土，基础设计中应考虑不利影响，基础计算考虑回填土的覆土重，将回填土自重按附加恒荷载输入到基础上。独立基础变标高时，应根据土质类别的不同，满足一定的放坡比例，按照放坡比例和基础净距，合理确定各基础埋置深度。对于带地下室的坡地建筑的抗浮问题，由于地下室一半埋置于地下，一半上台出天然地面，故设计时很难明确地下室的抗浮水位，且这种地形处一半不会形成地下积水，故可不进行抗浮设计。

2.4地下室底板建模设计的问题

本工程地下室底板采用独立基础加防水板，但这种做法在基础标高变化时会带来一些问题。在建筑的西侧部分，基础直接落在持力层，防水板可与基础做到顶标高一平，属于常规的地下室做法。但在东侧基础标高落差处，防水板与基础的最大高差将近5m，形成掉层结构。此时应在地下室底板标高处和框架柱之间做一层梁板结构，以梁板结构形式承担地下室荷载。同时可以加强不同标高处基础之间的联系，增强结构的整体性，避免建筑物的不均匀沉降和局部滑移。若此部分梁板结构在基础模型中用基础拉梁加防水板建模，则配筋计算结果会出现异常，因现有的基础建模软件无法进行这种上部结构加基础的联合建模，在基础模块中建立上部模型会照成计算结果失真。故基础变标高区域的地下室底板配筋计算，应在上部结构中单独建模计算。在进行地基承载力计算时，可在基础模型中按防水板建模以倒算荷载，但应注意此时上部模型中不再建此区域梁板结构，以免重复计算荷载。

2.5带地下室坡地建筑施工的注意事项

带地下室坡地建筑的施工方法不同于传统的地下室结构的施工流程，施工时应因地制宜，根据具体的天然场地条件和结构形式，合理地确定施工工艺流程。就本工程为例，由于天然场地东西高差较大，部分地下室埋置于天然地面以下，部分地下室架空于天然地面以上，地下室底板下需要大量的土方回填。而独立基础更是位于两个结构层面上，故无法按照传统的先施工独立基础后施工上部结构的流程。应先施工埋深较地下室底板深的独立基础，然后回填土至底板标高，最后再施工地下室底板和外墙。但应注意在回填独立基础上的覆土时，应均匀回填，避免单侧回填造成基础或柱子的倾斜，影响后续上部结构的施工及结构安全。

3结论

本文结合实际工程案例，通过不同建模方式的对比，对带地下室的坡地建筑的结构建模和基础设计给出了合理建议，并对施工方法施工进行了分析。得出了如下几条结论：①上部结构可采用深梁+0层地下室模型建模计算。同时可按剪力墙+0层地下室复核结构因扭转效应引起的薄弱部位，对薄弱部位的梁柱进行加强处理。②场地内需要进行大面积、高厚度的回填土时，基础设计中应考虑回填土的不利影响。③掉层结构处应在地下室底板标高处在框架柱之间做一层梁板结构，以梁板结构形式承担地下室荷载。④施工时应因地制宜，根据具体的天然场地标高状态和建筑结构形式，合理地确定施工流程。

参考文献

[1]刘绮格，吴坤.坡地建筑结构设计创新[J].安徽建筑，2017,24(03):64-66.[2]徐琪，沈会会.滨水、坡地住宅设计实践——建德新安江龙源·御景园规划及建筑设计[J].安徽建筑,2014,21(03):36-37.[3]薛晓娟，江毅，林乐斌，等.坡地建筑结构设计的关键问题与应对方法[J].建筑结构，2021，51(13):59-64+14.[4]祁得志.坡地建筑天然地基独立基础嵌岩施工技术探讨[J].住宅与房地产，2021(02):212-213.[5]林清亮.坡地建筑结构设计问题及设计要点[J].四川水泥,2020(08):304-305.

第五篇：机械基础课程单元教学设计分析

机械基础课程单元教学设计分析

摘 要：教师既是教授方法的实施者，也是学习方法的指导者，要合理分配教学任务，运用恰当的教学方法，才能收到良好的教学效果。笔者针对机械基础课程的特点，结合自身的教学实践，以“平面机构运动确定性的判定”教学单元为例，谈谈机械基础课教学单元设计。

关键词：机械基础 单元设计 教学方法

课 题：北京市职业院校教师素质提高工程之优秀青年骨干教师培养计划项目资助。

机械基础课程是职业院校机械类专业的一门重要的技术基础课，它具有很强的综合性、工程性和实践性，在人才培养方案中处于承上启下的地位，是学生学习后续专业课的必要的知识和技能储备，起到桥梁的作用。笔者以“平面机构运动确定性的判定”教学单元为例，谈谈机械基础课教学单元设计。

一、教学目标的设定

通过本次课90分钟的学习，学生能够掌握平面机构自由度的计算方法。以机械创新设计小组学生设计的“摇摆显示屏架”为教学项目载体，从观察机构运动的角度出发，使学生分析和掌握平面连杆机构自由度的计算方法，且会判定复合铰链、局部自由度、虚约束并进行处理，从而总结出判定机构具有确定的相对运动的方法，为分析机械运动功能和设计机械结构打下基础，概括起来分为以下三个方面。

1.知识目标

（1）掌握平面机构自由度的计算方法。

（2）会判定复合铰链、局部自由度、虚约束并进行处理。

（3）掌握判定机构具有确定的相对运动的方法。

2.能力目标

（1）能够判定机构中是否存在复合铰链、局部自由度、虚约束这三种特殊情况，如果有，则会处理后再计算平面机构自由度。

（2）会用平面机构具有确定相对运动的条件判断机构设计得是否合理，是否能够运动，并且是否具有确定的相对运动。

（3）能够通过所学过的知识解决机构设计中的实际问题。

3.思维目标

（1）根据实际问题，分析机构能够运动的条件。

（2）要学会通过平面机构自由度的计算，用平面机构具有确定相对运动的条件判断机构设计得是否合理。

（3）从已有知识出发，善于分析和自主学习，扩大知识范围，掌握思维方法，提高思维能力。

二、教学内容的确定

根据教学目标制定相应教学内容，主要包括以下三方面。

一是平面机构自由度的计算；

二是平面机构中复合铰链、局部自由度、虚约束这三种特殊情况，及其处理办法；

三是平面机构运动确定性的判定。

三、教学学情的分析

对于高职院校一年级的学生而言，他们在理解方式上更偏重于实例的体会。他们喜欢从实际的案例中体会理论，学习知识，得到结论。本教学单元以机械创新设计小组学生自己设计的“摇摆显示屏架”机构为教学项目载体，引入教学内容，分析平面机构的自由度，而不是直接进行理论分析，更大程度地激发学生的学习积极性，调动学生的学习热情。

本单元从学生已有知识出发，以实际案例让学生观察机构的运动，引出新的知识――平面机构的机构自由度计算方法及其三种特殊情况的处理办法，使学生更容易接受和获取新知识。

从零件静止时的分析转变到平面连杆机构运动分析的教学内容，是一个由静到动的变化过程，要从运动的角度出发来启发学生对本节课内容的理解，同时要从具体的构件抽象出简图来研究运动特点。这是利用以往所学知识分析问题，也是改变学生学习思路的方式。在教学过程中，应恰当处理借助图形的直观含义和严密的数学推理之间的关系。既要引导学生从直观上发现问题的实质，也要注意对某些关键的结论进行缜密的逻辑推理。

四、教学重点与难点的解决办法

任何一个机构都是若干个构件由运动副连接起来的。为了按一定要求进行运动的传递和转换，当机构的原动件按给定的运动规律运动时，该机构其余构件的运动也都应是完全确定的。为了使所设计的构件能产生相对运动并具有运动确定性，有必要研究平面机构的自由度和机构具有确定运动的条件。

1.教学重点及解决办法

根据本课程的知识和技能结构、学生下一阶段学习的需要及授课时限，决定本次课的教学重点。

（1）平面机构自由度的计算，及其三种特殊情况（复合铰链、局部自由度、虚约束）的处理。本单元重点是让学生会判断平面机构中复合铰链、局部自由度、虚约束这三种特殊情况，并进行处理，目的是能够正确计算平面机构自由度，在进行机构的设计时解决工程实际问题。

（2）平面机构运动确定性的判定。平面机构中要求每个构件相对于机架的运动都是确定的，以使执行构件能够按要求执行相应的运动。本单元的重点是用平面机构具有确定相对运动的条件判断机构设计是否合理，目的是在进行机构设计时考虑机械结构的合理性。

教学重点解决对策：重点讲解；启发主动思考；让学生随堂练习；提供学生参与机会。

例如，机构的复合铰链部分，首先让学生判定抛光机机构的运动确定性，学生得出结论：原动件W=1，自由度F=3，机构运动不确定。而让学生观察抛光机机构的运动动画，发现机构的运动是确定的。问题出在哪里呢？引导学生主动思考，观察机构中构件连接比较特殊的地方，从而发现有3个构件在同一处用转动副连接，引出了对复合铰链的解释和处理办法的学习。最后用正确的方法计算机构的自由度F=W=1>0，得到正确的结论：机构具有确定的相对运动。这样利用真实案例、动画演示启发学生主动思考，分析和解决问题，使学生印象深刻，容易理解所学知识，并且能够及时用所学知识解决实际问题。

2.教学难点及解决办法

根据学生情况以及以往经验，本次课的教学难点是计算平面自由度时虚约束的判断及处理。

教学难点解决对策：根据学生的反映，把握讲解速度；结合多媒体课件和图片；利用提问和练习方式，随堂检验学生掌握程度。

例如，平面机构中的虚约束常出现在以下情况中：转动副连接两构件运动轨迹重合；两构件组成多个转动副、且各转动副轴线重合；两构件组成多个移动副、且各转动副导路平行或者重合；两构件组成多个平面高副、且各高副接触点处公法线重合；对机构运动不起作用的对称部分，如行星轮。每一种情况都配以图片分析讲解，形象直观，便于理解。

五、教学方法的设计

1．任务驱动法

本次课堂教学以“任务驱动”为主线，在讲解本次课程的重点内容平面机构自由度的计算及其三种特殊情况的处理时，将采用“任务驱动法”。实施过程为：设置任务――观察机械创新设计小组的学生设计的“摇摆显示屏架”的运动；布置任务――机构具备什么条件才能具有确定的相对运动，如何判定机构运动的确定性；在对任务进行分析分解、完成任务的过程中，讲解平面机构自由度的计算方法和三种特殊情况的处理，以及判定机构运动确定性条件的使用，将教、学、做一体化，按照“教师布置任务→学生自主分析完成任务→教师指导学生总结”的模式开展。学生不仅掌握了知识点，同时还利用知识点完成了实际的任务，增强了成就感，激发了求知欲望，培养了独立思考、勇于创新的精神，为机构的创新设计提供条件。

2.案例演示法

本单元课程以机械创新设计小组学生设计的“摇摆显示屏架”作为教学案例载体，通过观察机构的运动过程，分析平面机构的自由度及机构运动确定性的判定方法。

该教学方法不是单纯的传授教学知识，而是将知识点融入到实际应用中，使学生不仅掌握了知识，同时也具备了运用知识解决问题的能力。参考以往案例教学的经验，采用案例演示法教授知识，更容易让学生集中精力，有效提高其学习的积极性，加快知识和能力的获取速度。

3.T-P-S法（思考―讨论―分享）

在做综合练习这部分内容时，学生可以通过自己阅读资料思考和学习相关知识，两个人一起讨论完成习题，最后以两人组合给大家讲解分析思路及解题过程。学生能够在完成任务的过程中发现问题、分析问题并解决问题。这种方法可以使每个学生都参与学习，培养独立思考、语言表达等能力，综合解决问题的能力，提高学习的主动性。T-P-S法实施步骤为：独立工作（自己独立学习思考），交流（2个人或更多人讨论交流），成果展示（有多种方式，如展板、汇报等）。

4.分组讨论法

在学习机构运动确定性的判定这部分内容时，学生可以分成小组，按四种不同的情况讨论机构运动的确定性。学生前面已经学过了有关机构自由度计算的内容，可以采用学生自主讨论的方式完成学习。在学习的过程中，鼓励学生分组学习，通过讨论解决问题。这种方法可以提高学生学习的主动性。分组讨论法的实施流程为：教师布置讨论内容，进行临时小组讨论，现场展示讨论结果，学生总结，教师评价。

在课程教学中，教师精心进行教学设计，不断改进教学方法和手段，有助于提高学生的学习兴趣，更好地理解课程内容，为学习专业课程奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]龚绍文.大学青年教师教学入门――大学施教学初步[M].北京:北京理工大学出版社,2006.[2]方华灿.论高等学校的课堂教学[M].北京:石油工业出版社,2003.