序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇物理模擬論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

考慮到針對(duì)物理專業(yè)的課程學(xué)時(shí)數(shù)少，但內(nèi)容多，重點(diǎn)和難點(diǎn)多，而學(xué)生動(dòng)手能力較弱，過于注重理論公式的推導(dǎo)等情況，整合了“模擬電子技術(shù)”課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)，逐步減少理論學(xué)時(shí)，增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，使二者比例達(dá)到一個(gè)最合理值。刪減部分陳舊知識(shí)，融入新技術(shù)的應(yīng)用，以理論為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，將理論與實(shí)踐、技術(shù)與應(yīng)用較好的融合在一起。

2．教材與參考書目選用應(yīng)符合物理師范生專業(yè)特點(diǎn)

全國(guó)各大高校都陸續(xù)出版了許多優(yōu)秀的教材。但是每一本教材的側(cè)重點(diǎn)和難易程度也各不相同。選用較多的是高等教育出版社出版、由康華光主編的教材，由童詩(shī)白主編的教材以及楊拴科等主編的教材。根據(jù)物理師范生注重公式的邏輯推理的思維特點(diǎn)。所以選取更側(cè)重于基本概念的講解，邏輯性強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)豐富，學(xué)生需要掌握的內(nèi)容多，由童詩(shī)白主編的教材更加適合西部師范院校物理專業(yè)的學(xué)生。

3．核心突出內(nèi)容的取舍

模擬電路就是處理模擬電壓和電流的電路，而由于現(xiàn)實(shí)生活中大多信號(hào)較為微弱的模擬信號(hào)，所以要進(jìn)行信號(hào)的放大，這也是模擬電子技術(shù)課程的核心部分。所以本課程的核心內(nèi)容自然非放大電路莫屬。與此同時(shí)，現(xiàn)實(shí)生活中相關(guān)器件的供電電源很多為直流電源，所以必然需要一種將電廠的交流電轉(zhuǎn)為直流的電路，此電路就是直流穩(wěn)壓電源。由此可知，主講內(nèi)容就是放大電路和直流穩(wěn)壓電源，尤其是放大電路部分。

二、教學(xué)方法和教學(xué)手段改革

1．教學(xué)方法多元化

在選擇教學(xué)方法的時(shí)候，要特別注意培養(yǎng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性為目的。比如在講授“反饋”概念時(shí)，我們可以運(yùn)用類比教學(xué)法。教師可以以常見的冷暖空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)過程為例。另外在教學(xué)過程中，也需多運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)法，教師只有善于提出問題，才能更好地啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行積極的思考，變被動(dòng)接收為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

2．充分利用仿真軟件

因?yàn)閹煼渡钤谝饨虒W(xué)形式，如果僅僅在課堂平白地傳授復(fù)雜的模擬電路理論知識(shí)，枯燥的形式會(huì)讓師范生認(rèn)為理論與實(shí)際相差太遠(yuǎn)，進(jìn)而對(duì)電子類課程失去興趣。所以在講授理論課時(shí)，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，將虛擬電子實(shí)驗(yàn)引入課堂教學(xué)中，可以隨時(shí)進(jìn)行電路連接、仿真和測(cè)量，增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性、形象性和生動(dòng)性，有助于加強(qiáng)課堂互動(dòng)，激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。

三、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

1．實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

篇（2）

（一）運(yùn)用“階梯式”的培養(yǎng)模式，拓展不同年級(jí)學(xué)生的能力為了鼓勵(lì)學(xué)生參加物流沙盤模擬訓(xùn)練，成立物流沙盤協(xié)會(huì)，采取團(tuán)隊(duì)的方式參與。具體組隊(duì)的方法采用的是“階梯式”，即由不同年級(jí)的學(xué)生參與進(jìn)來。在專業(yè)教師的指導(dǎo)下，通過“階梯式”的組隊(duì)方式，高年級(jí)的學(xué)生由于很早就接觸，有豐富的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，幫助低年級(jí)的學(xué)生，其組織協(xié)調(diào)能力、領(lǐng)導(dǎo)能力和表達(dá)能力都能得到鍛煉，而低年級(jí)的學(xué)生能夠很早就接觸到專業(yè)知識(shí)，大大提高了學(xué)習(xí)的興趣。

（二）通過沙盤模擬系統(tǒng)學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)并拓展學(xué)生的知識(shí)體系物流系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中理解起來比較抽象，怎樣能夠讓枯燥的專業(yè)知識(shí)更加生動(dòng)地深入到每個(gè)學(xué)生的心里，是每一位專業(yè)教師在教學(xué)的過程中需要不斷摸索的。通過物流沙盤的模擬，教師在指導(dǎo)的過程中結(jié)合物流沙盤中的角色和各環(huán)節(jié)闡述相應(yīng)的理論知識(shí)，能夠讓物流系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)連貫的串通起來，深刻理解物流管理中的各個(gè)角色，涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)。不僅如此，傳統(tǒng)教育將知識(shí)體系劃分成不同的專業(yè)方向，學(xué)生只能擇其一而修，產(chǎn)生的專業(yè)壁壘嚴(yán)重地禁錮了學(xué)生的思維方式和發(fā)展空間，而沙盤模擬是對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)與運(yùn)作管理的全方位重現(xiàn)，通過模擬實(shí)戰(zhàn)，可以使學(xué)生在戰(zhàn)略管理、財(cái)務(wù)管理、營(yíng)銷管理、生產(chǎn)與運(yùn)作管理、物流管理、人力資源管理以及信息管理等方面的管理知識(shí)體系得到一次全面的、系統(tǒng)的梳理與總結(jié)。

（三）通過小組間對(duì)抗，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，提高學(xué)習(xí)的趣味性物流沙盤模擬跟現(xiàn)實(shí)世界是一樣的，同樣存在企業(yè)間的激烈競(jìng)爭(zhēng)。通常將學(xué)生分為6~12個(gè)組代表不同的企業(yè)，每個(gè)企業(yè)5~6個(gè)人擔(dān)任企業(yè)運(yùn)營(yíng)過程中的各個(gè)角色。整個(gè)物流市場(chǎng)上的業(yè)務(wù)量是一定的，每個(gè)企業(yè)怎樣運(yùn)作來盡可能地爭(zhēng)取市場(chǎng)份額，使得本企業(yè)的利潤(rùn)最大化是每個(gè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)的目標(biāo)。為了達(dá)成這一目標(biāo)，每個(gè)企業(yè)相互對(duì)抗和競(jìng)爭(zhēng)，通過物流網(wǎng)點(diǎn)的設(shè)施、運(yùn)輸路線的選擇進(jìn)行科學(xué)的決策，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，即使企業(yè)在運(yùn)營(yíng)的過程中遇到瓶頸也不輕易放棄，而是積極尋求解決的辦法。

（四）培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神沙盤模擬涉及到企業(yè)運(yùn)營(yíng)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，不同環(huán)節(jié)間需要密切地配合。比如，對(duì)市場(chǎng)上業(yè)務(wù)需求量的預(yù)測(cè)，關(guān)系到怎樣規(guī)劃物流的設(shè)施設(shè)備以及提供服務(wù)的價(jià)格等。另外，由于物流系統(tǒng)在運(yùn)作的過程中存在效益背反現(xiàn)象，當(dāng)不同環(huán)節(jié)的利益發(fā)生沖突時(shí)，企業(yè)的管理者要站在戰(zhàn)略的角度統(tǒng)籌規(guī)劃，使物流系統(tǒng)的整體達(dá)到最優(yōu)。因此，在模擬實(shí)訓(xùn)的過程中能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，在團(tuán)隊(duì)中各司其職，相互溝通協(xié)調(diào)解決問題。

（五）提高了學(xué)生自我認(rèn)識(shí)和自我定位的能力絕大多數(shù)學(xué)生在學(xué)校期間缺乏對(duì)自己的正確認(rèn)識(shí)，不能進(jìn)行正確地職業(yè)生涯規(guī)劃?？此撇黄鹧鄣纳潮P模擬對(duì)抗賽，不僅展示出每個(gè)學(xué)生的專業(yè)技能，而且使每個(gè)學(xué)生的性格真實(shí)地呈現(xiàn)出來。從組建團(tuán)隊(duì)，到人員分工，是根據(jù)每個(gè)人能力的不同采取學(xué)生自愿自發(fā)競(jìng)聘上崗的形式。在經(jīng)營(yíng)的過程中，如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)成員不稱職或者不適合某一崗位，團(tuán)隊(duì)可以民主地進(jìn)行重新調(diào)整和定位，使得每個(gè)人都能夠找到最合適自己的崗位。通過沙盤模擬對(duì)抗，在老師的指導(dǎo)下，學(xué)生們學(xué)會(huì)了如何自我定位，對(duì)自己的性格和能力都有了正確的認(rèn)識(shí)，可以少走彎路，制定出適合自己的職業(yè)生涯規(guī)劃。

二、沙盤模擬的實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)創(chuàng)新

（一）教學(xué)方法創(chuàng)新沙盤模擬實(shí)訓(xùn)課程真正體現(xiàn)了體驗(yàn)式創(chuàng)新教學(xué)法，即在老師的幫助和指導(dǎo)下，學(xué)生自主地進(jìn)行體驗(yàn)式和研究式的學(xué)習(xí)，進(jìn)而提高自身的創(chuàng)新能力，最終形成創(chuàng)新人才的教學(xué)方法。其特點(diǎn)包括：第一，相互支持的學(xué)習(xí)環(huán)境。實(shí)訓(xùn)課程所創(chuàng)造的學(xué)習(xí)環(huán)境能夠讓學(xué)生互相幫助，相互信任。學(xué)生不僅能在過程中正確地認(rèn)識(shí)自己，同時(shí)也同他人建立了彼此支持和幫助的良性互動(dòng)關(guān)系；第二，以學(xué)生為中心，自主學(xué)習(xí)，并使之內(nèi)化成為一種習(xí)慣，帶到以后的生活和工作中去；第三，快速學(xué)習(xí)。在實(shí)訓(xùn)的過程中在快樂中學(xué)習(xí)，在錯(cuò)誤中反思，不斷強(qiáng)化記憶并且記憶深刻；第四，自我認(rèn)識(shí)和肯定，在實(shí)訓(xùn)的過程中遇到困難的時(shí)候，學(xué)生們自己想辦法克服和解決，在自己的崗位上盡最大的努力去完成任務(wù)。學(xué)生們會(huì)體會(huì)到前所未有的成就感和自我肯定，同時(shí)也學(xué)會(huì)了如何自我定位，對(duì)自己的性格和能力都有了正確的認(rèn)識(shí)，迎接未來真正的挑戰(zhàn)。

（二）教學(xué)手段創(chuàng)新沙盤模擬實(shí)訓(xùn)課程采用傳統(tǒng)教學(xué)手段和現(xiàn)代教學(xué)手段相結(jié)合，形成一套融角色實(shí)訓(xùn)、情景式教學(xué)、自主學(xué)習(xí)和互動(dòng)學(xué)習(xí)為一體的教學(xué)體系。例如，市場(chǎng)競(jìng)單時(shí)，每個(gè)企業(yè)為了以盡可能少的廣告投入獲得大批量的市場(chǎng)訂單，搶占市場(chǎng)份額，市場(chǎng)營(yíng)銷總監(jiān)必須準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，并利用商業(yè)間諜想辦法了解競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的動(dòng)向，制定本企業(yè)的市場(chǎng)開拓和產(chǎn)品研發(fā)計(jì)劃，確立并維護(hù)企業(yè)的市場(chǎng)地位，在必要時(shí)可能還會(huì)做退出某個(gè)市場(chǎng)的決策。

（三）教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新首先，教學(xué)活動(dòng)從以“教”為主體轉(zhuǎn)變成以“學(xué)”為主體；其次，學(xué)生獲取知識(shí)的內(nèi)容從僅僅來自課堂和教師轉(zhuǎn)變成既來自課堂和教師，同時(shí)也來自于課外和其他學(xué)生；最后，沙盤模擬實(shí)訓(xùn)的教學(xué)內(nèi)容在非常注重對(duì)學(xué)生理論知識(shí)的傳授同時(shí)還注重其與實(shí)踐能力的緊密結(jié)合。

篇（3）

考慮到針對(duì)物理專業(yè)的課程學(xué)時(shí)數(shù)少,但內(nèi)容多,重點(diǎn)和難點(diǎn)多,而學(xué)生動(dòng)手能力較弱,過于注重理論公式的推導(dǎo)等情況,整合了“模擬電子技術(shù)”課程內(nèi)容結(jié)構(gòu),逐步減少理論學(xué)時(shí),增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),使二者比例達(dá)到一個(gè)最合理值。刪減部分陳舊知識(shí),融入新技術(shù)的應(yīng)用,以理論為基礎(chǔ),強(qiáng)調(diào)應(yīng)用,將理論與實(shí)踐、技術(shù)與應(yīng)用較好的融合在一起。

2.教材與參考書目選用應(yīng)符合物理師范生專業(yè)特點(diǎn)

全國(guó)各大高校都陸續(xù)出版了許多優(yōu)秀的教材。但是每一本教材的側(cè)重點(diǎn)和難易程度也各不相同。選用較多的是高等教育出版社出版、由康華光主編的教材,由童詩(shī)白主編的教材以及楊拴科等主編的教材。根據(jù)物理師范生注重公式的邏輯推理的思維特點(diǎn)。所以選取更側(cè)重于基本概念的講解,邏輯性強(qiáng),知識(shí)點(diǎn)豐富,學(xué)生需要掌握的內(nèi)容多,由童詩(shī)白主編的教材更加適合西部師范院校物理專業(yè)的學(xué)生。

3.核心突出內(nèi)容的取舍

模擬電路就是處理模擬電壓和電流的電路,而由于現(xiàn)實(shí)生活中大多信號(hào)較為微弱的模擬信號(hào),所以要進(jìn)行信號(hào)的放大,這也是模擬電子技術(shù)課程的核心部分。所以本課程的核心內(nèi)容自然非放大電路莫屬。與此同時(shí),現(xiàn)實(shí)生活中相關(guān)器件的供電電源很多為直流電源,所以必然需要一種將電廠的交流電轉(zhuǎn)為直流的電路,此電路就是直流穩(wěn)壓電源。由此可知,主講內(nèi)容就是放大電路和直流穩(wěn)壓電源,尤其是放大電路部分。

二、教學(xué)方法和教學(xué)手段改革

1.教學(xué)方法多元化

在選擇教學(xué)方法的時(shí)候,要特別注意培養(yǎng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性為目的。比如在講授“反饋”概念時(shí),我們可以運(yùn)用類比教學(xué)法。教師可以以常見的冷暖空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)過程為例。另外在教學(xué)過程中,也需多運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)法,教師只有善于提出問題,才能更好地啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行積極的思考,變被動(dòng)接收為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

2.充分利用仿真軟件

因?yàn)閹煼渡钤谝饨虒W(xué)形式,如果僅僅在課堂平白地傳授復(fù)雜的模擬電路理論知識(shí),枯燥的形式會(huì)讓師范生認(rèn)為理論與實(shí)際相差太遠(yuǎn),進(jìn)而對(duì)電子類課程失去興趣。所以在講授理論課時(shí),利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),將虛擬電子實(shí)驗(yàn)引入課堂教學(xué)中,可以隨時(shí)進(jìn)行電路連接、仿真和測(cè)量,增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性、形象性和生動(dòng)性,有助于加強(qiáng)課堂互動(dòng),激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。

三、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

篇（4）

計(jì)算機(jī)軟件模擬物理實(shí)驗(yàn)可以改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)效果。尤其是它的演示效果及強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理功能，大大地提高了物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果，利用它來輔助教學(xué)，為物理課及物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)提供了一種新的教學(xué)模式。《幾何畫板》做出的課件很適合用于改進(jìn)物理難點(diǎn)的教學(xué)。它在由函數(shù)牽動(dòng)動(dòng)畫的功能上獨(dú)具一格，使做出來的物理課件既似模擬實(shí)驗(yàn)又可以量化地研究問題，源于實(shí)驗(yàn)而勝于實(shí)驗(yàn)。

由于《幾何畫板》課件在人機(jī)對(duì)話時(shí)只用鼠標(biāo)操作，而不需要掌握計(jì)算機(jī)專用術(shù)語和鍵盤操作，因此專心于物理知識(shí)而缺少計(jì)算機(jī)知識(shí)的師生也很容易操作。在使用《幾何畫板》輔助教學(xué)的課堂上，無論是學(xué)生還是來聽課的老師，都感覺不到是為顯示計(jì)算機(jī)而用計(jì)算機(jī)，而是在很容易理解的物理圖景面前，大家都沉浸在思考的氣氛之中。

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的理論認(rèn)為，由于教學(xué)過程不能缺少教師對(duì)學(xué)生的思想教育和情感作用，也就是教師的主導(dǎo)作用應(yīng)與學(xué)生的主體作用并舉。所以探討多媒體教學(xué)并不是要用計(jì)算機(jī)完全取代教師，而是要利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)越功能，改進(jìn)教學(xué)的模式，使教師和學(xué)生都能在課件平臺(tái)上發(fā)揮作用。《幾何畫板》做出來的物理課件就是能起到這樣的平臺(tái)作用。

如何用計(jì)算機(jī)教學(xué)軟件《幾何畫板》制作物理模擬實(shí)驗(yàn)，本人在制作過程中用到了一些《幾何畫板》綜合技能，愿意與大家分享?，F(xiàn)舉例，展開電學(xué)實(shí)驗(yàn)中“一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)”的軟件制作過程。

（一）一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介：

電路原理圖如圖一左上方：

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、研究一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)的基本規(guī)律極其特點(diǎn)，了解電路參數(shù)對(duì)相應(yīng)的影響。

2、學(xué)習(xí)示波器測(cè)量脈沖信號(hào)的基本參數(shù)以及一階網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的參數(shù)。

（2）儀器設(shè)備：

1、脈沖信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)；

2、雙蹤示波器一臺(tái)；

3、動(dòng)態(tài)電路板一塊。

（二）一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)實(shí)驗(yàn)軟件演示界面及功能介紹：

打開實(shí)驗(yàn)演示軟件，界面如圖一：

界面左上方實(shí)驗(yàn)原理圖，右方是是示波器及測(cè)量過程中自動(dòng)繪出測(cè)量的伏安特性曲線。

雙擊電路原理圖的元件（如電壓U0或電阻電容C）可輸入新的參數(shù)。如：雙擊R出現(xiàn)對(duì)話框，輸入R為2000歐姆。如圖一中下方：

點(diǎn)擊掃描按鈕，在示波器屏幕中，新的伏安特性曲線實(shí)時(shí)畫出。如圖一右，在示波器上可對(duì)比R=1000歐姆及R=2000歐姆時(shí)，對(duì)應(yīng)的一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)的曲線圖。同理，當(dāng)R=1000歐姆，可輸入電容的不同值，即：C=0.001微法，C=0.002微法時(shí)從示波器上看一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)的輸出曲線比較。

通過對(duì)比可知：時(shí)間常數(shù)RC越小，衰減越快；時(shí)間常數(shù)RC越大，衰減越慢。由此我們可以看到，《幾何畫板》課件并不是簡(jiǎn)單地模擬物理現(xiàn)象，而是可以通過連續(xù)改變某些參量，量化地探討問題的答案。

你還可以方便的改變電壓U0等參數(shù)的大小，繪出不同一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)的輸出曲線。而在計(jì)算機(jī)軟件幾何畫板上，測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理數(shù)據(jù)非常方便、快捷。我們知道：一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)時(shí)間常數(shù)τ的幾何測(cè)量方法是：過起始點(diǎn)（0，U0）作一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)的曲線的切線，與時(shí)間軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)即為時(shí)間常數(shù)τ。

用幾何畫板在示波器上作圖時(shí)非常方便的。我們知道，過曲線上一點(diǎn)的切線方程，用點(diǎn)斜式作，斜率為f‘(0)，過點(diǎn)（0，5）的直線方程就是我們所求的切線方程。做法如下：（1）對(duì)圖一界面中的f(x)函數(shù)表達(dá)式點(diǎn)擊右鍵，在快捷菜單中選擇導(dǎo)數(shù)，得f’(x)函數(shù)表達(dá)式；（2）點(diǎn)擊菜單：度量----計(jì)算---點(diǎn)擊f’(x)，取x=0,求得斜率：f’(0)=-2.5。再利用點(diǎn)斜式建立切線方程。即：點(diǎn)擊菜單：圖表----新建函數(shù)：輸入：-2.5*X+5。最后點(diǎn)擊菜單：圖表---繪制函數(shù),過點(diǎn)（0，5）的f(x)的切線方程繪制出來了。再選中切線與橫軸的交點(diǎn)（設(shè)A點(diǎn)），選擇菜單---度量---橫坐標(biāo)，A點(diǎn)的橫坐標(biāo)值XA便計(jì)算出，即τ的值。

若雙擊圖二中電路原理圖的元件（如電壓U0或電阻電容C）輸入新的參數(shù)則對(duì)應(yīng)的一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)的函數(shù)方程、切線方程、曲線圖像及τ的值會(huì)做相應(yīng)的改變，分析起來非常方便。

《幾何畫板》課件可以按照物理公式來設(shè)定動(dòng)畫，所以演示的結(jié)果比真實(shí)實(shí)驗(yàn)還要準(zhǔn)確，因此教師無需以“誤差影響”來修飾實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（三）一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)實(shí)驗(yàn)演示軟件制作主要過程簡(jiǎn)介：

首先在幾何畫板軟件窗口的左上方畫出實(shí)驗(yàn)原理圖，在幾何畫板窗口右方粘貼上述實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備示波器圖片。建立含有上述原理圖中參數(shù)R、C、U0等參數(shù)的一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)的輸出曲線函數(shù)。建立過程如下：

新建參數(shù)R=1000、C=0.001、U0=5（如圖一右上方），在新建的參數(shù)表達(dá)式上點(diǎn)擊右鍵，選擇：屬性---值---無標(biāo)簽。將參數(shù)表達(dá)式分別拖動(dòng)到原理圖對(duì)應(yīng)位置（如圖一）。然后選擇參數(shù)表達(dá)式建立一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)的輸出曲線函數(shù)。如圖一（右）：

因繪出的曲線位置在示波器屏幕上，故：先將坐標(biāo)原點(diǎn)移至示波器屏幕上適當(dāng)位置。考慮U0、RC的變化范圍后，適當(dāng)調(diào)節(jié)坐標(biāo)軸比例，再將示波器屏幕上的調(diào)節(jié)好的坐標(biāo)軸的單位及刻度圖片抓?。ɡ缬肧NAGIT等軟件抓去圖片）。再在粘貼到原位置，然后隱藏坐標(biāo)軸。

函數(shù)中的f(x)代表一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)的輸出電壓，x代表時(shí)間，先繪出一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)函數(shù)圖像，因?yàn)楹瘮?shù)圖像是在時(shí)間x>0時(shí)開始繪制。所以，在一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)函數(shù)圖像上建立電壓的最低測(cè)量點(diǎn)A和最高測(cè)量點(diǎn)B（U0）兩個(gè)固定點(diǎn)，在其中間建一沿曲線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)點(diǎn)u見圖二。

將U點(diǎn)移至B點(diǎn)，分別選中點(diǎn)U、A，點(diǎn)擊編輯菜單-----操作類按鈕-----移動(dòng)，標(biāo)簽設(shè)為：“掃描”，建立移動(dòng)點(diǎn)按鈕。再選中點(diǎn)u，點(diǎn)擊：顯示菜單---追蹤點(diǎn)，即可在示波器上繪出對(duì)應(yīng)一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)函數(shù)圖像。同樣分別選中點(diǎn)U、B點(diǎn)編輯菜單-----操作類按鈕-----移動(dòng)，建立移動(dòng)點(diǎn)按鈕，速度為“高速”。然后建立上述兩按鈕的系列按鈕標(biāo)簽為：“掃描”按鈕，這個(gè)系列按鈕執(zhí)行后，U點(diǎn)的軌跡不僅可跟蹤，執(zhí)行后U點(diǎn)可回到B點(diǎn)。在建立一系列按鈕，標(biāo)簽為：“清除掃描軌跡”。其屬性設(shè)置為：系列動(dòng)作―同時(shí)執(zhí)行；此按鈕可清除示波器上的軌跡。最后將A、B、U點(diǎn)及函數(shù)圖像隱藏。一階網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)電路實(shí)驗(yàn)的模擬演示軟件就編寫完成。

通過此例，可以學(xué)會(huì)巧妙利用幾何畫板軟件的一些功能，實(shí)現(xiàn)制作物理電學(xué)的模擬實(shí)驗(yàn)軟件。實(shí)驗(yàn)中示波器上的顯示屏掃描圖像隨電路參數(shù)的改變而實(shí)時(shí)改變。并且，實(shí)驗(yàn)原理圖中的所有參數(shù)都可以方便地改變（如：C，R），實(shí)時(shí)得出對(duì)應(yīng)的電壓、電流顯示值、掃描曲線及數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

篇（5）

中圖分類號(hào)：P618 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

0. 引言

近年來，構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)在油氣盆地構(gòu)造研究方面取得了顯著成效。構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)為油氣盆地構(gòu)造的形成過程和成因機(jī)制研究提供了基礎(chǔ)依據(jù)，在區(qū)域構(gòu)造和局部構(gòu)造分析基礎(chǔ)上，通過物理模擬方法再現(xiàn)構(gòu)造形成過程，建立合理的構(gòu)造解釋模型已經(jīng)成為一種有效的研究思路。前人對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地南緣構(gòu)造變形特點(diǎn)及變形的主控因素開展了深入研究，但對(duì)于該地區(qū)的研究還處于定性解釋和物理模擬驗(yàn)證階段，在一定程度上對(duì)構(gòu)造解釋模型的建立缺乏準(zhǔn)確性。因子分析方法在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用主要集中在地球化學(xué)、沉積相研究和礦物巖石學(xué)等方面。筆者將其應(yīng)用到構(gòu)造地質(zhì)學(xué)中，首先通過設(shè)計(jì)物理模擬實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)了準(zhǔn)噶爾盆地南緣多排斷褶帶的發(fā)育情況，再試圖通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、定量的探討控制該區(qū)構(gòu)造帶發(fā)育的因素。

1. 準(zhǔn)噶爾盆地南緣構(gòu)造概況

準(zhǔn)噶爾盆地南緣東西長(zhǎng)約500 km，南北寬約100 km，是地層發(fā)育齊全、構(gòu)造變形獨(dú)具特色的地區(qū)。由于邊界條件和各期構(gòu)造作用的方式、應(yīng)力方向不盡相同，在南緣地區(qū)的不同地段構(gòu)造變形特點(diǎn)具有顯著差異，大致以烏魯木齊為界分為東、西兩個(gè)構(gòu)造帶。其中，南緣西部構(gòu)造帶發(fā)育多排褶皺-斷裂帶組合，平面上呈斜向“瓦垅”狀構(gòu)造 （圖1） [1]。這種斜列的瓦垅構(gòu)造帶主干斷裂為天山北緣斷裂，分支構(gòu)造為壓扭性斷層和褶皺。剖面上為隔擋式褶皺，即背斜緊閉、向斜開闊。燕山期以來，特別是喜山期右行壓扭應(yīng)力作用下，中、新生代地層沿侏羅系煤層和古近系高塑性泥巖層發(fā)生滑脫并彎曲形成了5個(gè)斷裂背斜構(gòu)造帶。綜合前人研究成果，我們認(rèn)為準(zhǔn)噶爾盆地南緣西部構(gòu)造模式屬于后緣擠壓、前緣雙層滑脫模型（圖2）。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地南緣褶皺-沖斷帶綱要圖（據(jù)于福生等，2009）[2]

（1）-逆斷層； （2）-平移斷層； （3）-褶皺及編號(hào)； （4）-剖面位置及編號(hào)； （5）-分帶界線； （6）-分帶編號(hào)：Ⅰ—第一排背斜—沖斷帶； Ⅱ—第二排背斜—沖斷帶； Ⅲ—第三排背斜—沖斷帶； Ⅳ—第四排背斜—沖斷帶

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西部后緣擠壓、前緣雙層滑脫變形模式

2. 物理模擬實(shí)驗(yàn)

前人對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地南緣的野外考察認(rèn)為，沉積蓋層中的兩個(gè)滑脫層分別為：侏羅系的煤層和白堊系-古近系的泥巖層。地層下部，侏羅系煤層影響著較深部位地層的構(gòu)造發(fā)育，而地層上部的泥巖層影響著較淺部位地層的構(gòu)造發(fā)育。本實(shí)驗(yàn)以后緣擠壓、前緣雙層滑脫模式為理論依據(jù)，設(shè)計(jì)了四組擠壓變形模擬實(shí)驗(yàn)。

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料

模型設(shè)計(jì)：砂箱規(guī)格為78cm（長(zhǎng)） 30cm（寬），模型砂層高度因不同組實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的滑脫層厚度和蓋層厚度不同而異，模型的橫向比例尺約為1：8.4萬。實(shí)驗(yàn)底部為剛性基底，單側(cè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)擠壓，設(shè)定擠壓速率為3mm/min（圖3），實(shí)驗(yàn)沒有設(shè)定固定的擠壓量，砂層收縮至產(chǎn)生6-7條前展式逆沖斷層時(shí)停止。

實(shí)驗(yàn)選用模擬地層的材料為干燥松散的黃色石英砂（粒徑0.2～0.5mm），從力學(xué)性質(zhì)上講，它是國(guó)內(nèi)外通用的模擬地殼淺層次脆性構(gòu)造變形的材料?；搶觿t選取玻璃粉、食鹽等物理形態(tài)上與石英砂差距不大的材料。設(shè)計(jì)了四組實(shí)驗(yàn)，其中第一組實(shí)驗(yàn)為砂層與玻璃粉互層，單砂層厚度為0.6cm，玻璃粉單層厚度為0.3cm，從下至上依次為石英砂（2層）—玻璃粉（1層）—石英砂（3層）—玻璃粉（1層）—石英砂（2層）；第二組實(shí)驗(yàn)為為砂層與玻璃粉互層，單砂層厚度為0.6cm，玻璃粉單層厚度為0.5cm，從下至上依次為玻璃粉（1層）—石英砂（2層）—玻璃粉（1層）—石英砂（3層）—玻璃粉（1層）—石英砂（2層）；第三組實(shí)驗(yàn)為食鹽與砂層互層，單砂層厚度為0.6cm，食鹽層單層厚度為0.5cm，從下至上依次為食鹽（1層）—石英砂（2層）—食鹽（1層）—石英砂（3層）—食鹽（1層）—石英砂（2層）；第四組實(shí)驗(yàn)為食鹽與砂層互層，單砂層厚度為0.6cm，食鹽層單層厚度為0.5cm，從下至上依次為石英砂（2層）—食鹽（1層）—石英砂（3層）—食鹽（1層）—石英砂（2層）。

圖3 擠壓變形砂箱剖面物理模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖

2.2 實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果

各組實(shí)驗(yàn)在以上設(shè)計(jì)條件下都具有可重復(fù)性，能得到相同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在此，筆者僅對(duì)第四組實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比闡述。

馬達(dá)啟動(dòng)后砂層首先彎曲形成褶皺，當(dāng)收縮率（SR）為1.3%時(shí)，開始形成第一條逆沖斷層F1，由于離推覆體近、應(yīng)力集中而且大，斷層F1切穿整個(gè)模型（圖4A）。當(dāng)收縮率（SR）為5.1%時(shí)在F1前方形成逆沖斷層F2，同時(shí)在F1上盤形成與F1傾向相反的斷層F3，上盤構(gòu)成一楔狀體（圖4B）。當(dāng)收縮率（SR）為6.7%時(shí)，在F2前方形成逆沖斷層F4（圖4C），該斷層傾角比F1小并收斂于F1。可見兩滑脫層已斷開，力從下部滑脫層往上傳遞，而下部滑脫層以下地層平直。繼續(xù)擠壓，當(dāng)收縮率（SR）為11.5%時(shí)，可見上下兩滑脫層均有滑脫形成逆沖斷層F5和F6的現(xiàn)象，而滑脫層之間的砂層僅出現(xiàn)彎曲而未錯(cuò)斷（圖4D）。再進(jìn)一步，當(dāng)收縮率（SR）為20%時(shí)，之前形成的斷層F5和F6已經(jīng)合二為一，并在更遠(yuǎn)的前端形成滑脫斷層F7和F8（圖4E），F(xiàn)7 的斷距大于F8，F(xiàn)8之下砂層平直說明應(yīng)力在兩滑脫層傳播。持續(xù)的擠壓至收縮率（SR）為24.1%時(shí)，F(xiàn)7和F8逆沖于同一斷層面之上，在大斷層上盤形成了一個(gè)反向的沖斷層F9（圖4F）。

圖4 擠壓變形模擬實(shí)驗(yàn)過程

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)分析

不同的模型設(shè)計(jì)控制因素不同，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果也有所差異，但是在相似模型條件下產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在一定相關(guān)性[3]。將這些蘊(yùn)含信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能得到這些控制變量與實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間定量或半定量的關(guān)系。

3.1 理論準(zhǔn)備

因子分析法是指從研究指標(biāo)相關(guān)矩陣內(nèi)部的依賴關(guān)系出發(fā)，把一些信息重疊、具有錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個(gè)不相關(guān)的綜合因子的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法[3]。筆者將其應(yīng)用到構(gòu)造地質(zhì)學(xué)中，探討控制斷層發(fā)育的各種因素之間的關(guān)系，試圖將這些因素歸類，為構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)定量分析研究提供理論依據(jù)。

因子分析的理論依據(jù)讀者可以查閱相關(guān)文獻(xiàn)[3，4]，在此主要涉及以下幾個(gè)主要公式：

① 各變量之間的相關(guān)矩陣R= 及其特征值；

② 正交變換矩陣T，因子載荷矩陣；

③ 因子得分矩陣；

3.2 因子分析

由于四組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的蓋層（滑脫層之上地層）厚度、滑脫層厚度、滑脫層性質(zhì)（兩種不同屬性的滑脫層材料）以及模型底部是否存在滑脫基底等控制因素不同，將蓋層厚度、滑脫層厚度、滑脫層性質(zhì)和先存基底作為變量。實(shí)驗(yàn)1—以滑脫層厚度與上覆蓋層厚度的比例與其他實(shí)驗(yàn)相區(qū)別，設(shè)上覆蓋層厚度為實(shí)驗(yàn)變量x1；實(shí)驗(yàn)2—其滑脫層厚度與實(shí)驗(yàn)1相區(qū)別，以滑脫層的厚度為實(shí)驗(yàn)變量x2；實(shí)驗(yàn)3—模型下部設(shè)計(jì)有基底與實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)4相區(qū)別，以基底的存在作為實(shí)驗(yàn)變量x3；實(shí)驗(yàn)4—滑脫層所用的材料屬性與實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2相區(qū)別，并以材料屬性（或滑脫層的性質(zhì)）作為實(shí)驗(yàn)變量x4。實(shí)驗(yàn)中從推覆方向起，由近及遠(yuǎn)產(chǎn)生的前展式斷層（表1中的，相當(dāng)于圖4中朝擠壓方向逆沖的斷層）作為樣品斷層，以斷層發(fā)育時(shí)的實(shí)驗(yàn)收縮率和實(shí)驗(yàn)解釋剖面與地震解釋剖面相似度最高時(shí)的實(shí)驗(yàn)收縮率作為觀察數(shù)據(jù)點(diǎn)，將四組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立一個(gè)數(shù)據(jù)表（表1）。從數(shù)據(jù)表趨勢(shì)線（表1右）不難發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)點(diǎn)與變量之間存在著一些關(guān)系。筆者是希望通過因子分析根據(jù)相關(guān)性大小將變量分組，每組變量就共同代表了對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的影響。

表1 擠壓變形模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表及數(shù)據(jù)趨勢(shì)線

x1

x2

x3

x4

f1

4.5

1.7

1.2

1.3

f2

7.8

5.2

4.6

5.1

f3

11.9

9.6

5.4

6.7

f4

20.9

16.3

9.4

11.5

f5

26.8

24.5

21.4

20.0

f6

39.7

30.7

27.5

24.1

將表1中的數(shù)據(jù)整理建立變量與樣品的原始矩陣X：；

矩陣X標(biāo)準(zhǔn)化得到矩陣X1：；

從而依據(jù)相關(guān)矩陣公式①得出矩陣X1的相關(guān)矩陣R，相關(guān)矩陣R的特征向量矩陣A及其特征值向量b。

，，

，；

令，，A*即為因子載荷矩陣。A*的列對(duì)應(yīng)于四個(gè)變量（x1，x2 ，x3 ，x4），行對(duì)應(yīng)于四個(gè)公因子（Y1 ，Y2 ，Y3 ，Y4）。矩陣A*中的每一列分別與b中的元素對(duì)應(yīng)。將A*按照特征值從大到小排列得到矩陣A**，矩陣A**中變量x在因子Y上的得分集中在x1處，因此需要對(duì)矩陣A**進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

將因子載荷矩陣A**正交變換后得到旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣B0（其中正交變換矩陣T是通過矩陣分析軟件得到）。又有，根據(jù)公式③得到因子得分矩陣F，將F歸一化得到新的因子得分矩陣E，這樣我們就可以結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)和實(shí)際地質(zhì)情況對(duì)矩陣ET進(jìn)行分析。

， ；

旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣B0中，變量x1和x2在因子Y1上的得分較高（），變量x3和x4在因子Y2上得分較高（），因此研究區(qū)控制斷層發(fā)育的因素分為兩大類（即Y1和Y2）。第一大類：斷層發(fā)育受蓋層厚度和滑脫層厚度的綜合控制；第二大類：斷層發(fā)育受軟弱基底的存在和滑脫層性質(zhì)的綜合控制。矩陣ET的列對(duì)應(yīng)于公因子Y1 、Y2 、Y3 、Y4，行對(duì)應(yīng)于表1中的f1、f2、f3、f4、f5、f6，矩陣中的數(shù)值即斷層f在公因子Y上的得分。因?yàn)檠芯繀^(qū)控制斷層發(fā)育的因素已經(jīng)分為Y1和Y2兩類，所以我們只需要對(duì)矩陣ET的前兩列進(jìn)行分析。

4 物理模擬與數(shù)值分析結(jié)果討論

將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與構(gòu)造變形模式圖對(duì)比，斷層F1、F2（表1中的f1、f2）大至與第一排背斜帶（NO.1）對(duì)應(yīng)，斷層F4（表1中的f3）大至與第二排背斜帶（NO.2）對(duì)應(yīng)，斷層F5、F6（表1中的f4）大至與第三排背斜帶（NO. 3）對(duì)應(yīng)，斷層F7、F8（表1中的f5）大至與第四排背斜帶（NO.4）對(duì)應(yīng)（圖5）。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到的矩陣ET中，Y1和Y2列是控制斷層發(fā)育的公因子，在行方向斷層f1、f2、f3、f4在Y1上的得分較高（>0.5），斷層f4、f5、f6在Y2上的得分較高（>0.5）。由此可見，第一、二、三排背斜帶主要受第一類因素控制，即斷層發(fā)育樣式受蓋層厚度和滑脫層厚度控制；第四排背斜帶主要受第二類因素控制，即斷層發(fā)育主要受上部滑脫層控制。第三排背斜帶在兩個(gè)因素上的得分相當(dāng)，說明第三排背斜帶在兩種控制因素下處于過渡帶，在局部地區(qū)受到了上部滑脫層的控制。

以上分析結(jié)合主波長(zhǎng)理論證明了滑脫層越厚越容易滑脫，即褶皺發(fā)育及斷層的產(chǎn)生所需要的收縮量就越?。换搶右陨系牡貙釉胶?，滑脫層越顯塑性，越容易滑脫。侏羅系煤層的存在為上覆地層提供了滑脫基底。侏羅系以上地層內(nèi)部存在的滑脫層為離盆地邊界較遠(yuǎn)的第四、五排背斜帶的形成創(chuàng)造了條件。

圖5 擠壓變形模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)論

（1）準(zhǔn)噶爾盆地南緣西部多排斷褶帶發(fā)育主要受兩類因素控制：第一類：蓋層厚度和滑脫層厚度，第二類：軟弱基底的存在和滑脫層性質(zhì)；（2）滑脫層以上的地層越厚，滑脫層越顯塑性越容易滑脫，滑脫層越厚越容易滑脫；（3）第一、二排背斜帶發(fā)育受第一類因素控制，第三排背斜帶處于兩類因素控制的過渡帶，第四排背斜帶發(fā)育受第二類因素控制；（4）侏羅系煤層的存在為第四、第五排背斜的形成創(chuàng)造了條件。

參考文獻(xiàn)

[1] 王偉鋒，，陸詩(shī)闊， 等. 準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造分區(qū)和變形樣式[J]. 地震地質(zhì)， 1999， 21（4）：

篇（6）

調(diào)查法是科學(xué)研究中最常用的方法之一。它是有目的、有計(jì)劃、有系統(tǒng)地搜集有關(guān)研究對(duì)象現(xiàn)實(shí)狀況或歷史狀況的材料的方法。調(diào)查方法是科學(xué)研究中常用的基本研究方法，它綜合運(yùn)用歷史法、觀察法等方法以及談話、問卷、個(gè)案研究、測(cè)驗(yàn)等科學(xué)方式，對(duì)教育現(xiàn)象進(jìn)行有計(jì)劃的、周密的和系統(tǒng)的了解，并對(duì)調(diào)查搜集到的大量資料進(jìn)行分析、綜合、比較、歸納，從而為人們提供規(guī)律性的知識(shí)。

調(diào)查法中最常用的是問卷調(diào)查法，它是以書面提出問題的方式搜集資料的一種研究方法，即調(diào)查者就調(diào)查項(xiàng)目編制成表式，分發(fā)或郵寄給有關(guān)人員，請(qǐng)示填寫答案，然后回收整理、統(tǒng)計(jì)和研究。

觀察法

觀察法是指研究者根據(jù)一定的研究目的、研究提綱或觀察表，用自己的感官和輔助工具去直接觀察被研究對(duì)象，從而獲得資料的一種方法?？茖W(xué)的觀察具有目的性和計(jì)劃性、系統(tǒng)性和可重復(fù)性。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和調(diào)查研究中，觀察法具有如下幾個(gè)方面的作用：①擴(kuò)大人們的感性認(rèn)識(shí)。②啟發(fā)人們的思維。③導(dǎo)致新的發(fā)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)法

實(shí)驗(yàn)法是通過主支變革、控制研究對(duì)象來發(fā)現(xiàn)與確認(rèn)事物間的因果聯(lián)系的一種科研方法。其主要特點(diǎn)是：第一、主動(dòng)變革性。觀察與調(diào)查都是在不干預(yù)研究對(duì)象的前提下去認(rèn)識(shí)研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)其中的問題。而實(shí)驗(yàn)卻要求主動(dòng)操縱實(shí)驗(yàn)條件，人為地改變對(duì)象的存在方式、變化過程，使它服從于科學(xué)認(rèn)識(shí)的需要。第二、控制性?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)要求根據(jù)研究的需要，借助各種方法技術(shù)，減少或消除各種可能影響科學(xué)的無關(guān)因素的干擾，在簡(jiǎn)化、純化的狀態(tài)下認(rèn)識(shí)研究對(duì)象。第三，因果性。實(shí)驗(yàn)以發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)事物之間的因果聯(lián)系的有效工具和必要途徑。

文獻(xiàn)研究法

文獻(xiàn)研究法是根據(jù)一定的研究目的或課題，通過調(diào)查文獻(xiàn)來獲得資料，從而全面地、正確地了解掌握所要研究問題的一種方法。文獻(xiàn)研究法被子廣泛用于各種學(xué)科研究中。其作用有：①能了解有關(guān)問題的歷史和現(xiàn)狀，幫助確定研究課題。②能形成關(guān)于研究對(duì)象的一般印象，有助于觀察和訪問。③能得到現(xiàn)實(shí)資料的比較資料。④有助于了解事物的全貌。

實(shí)證研究法

實(shí)證研究法是科學(xué)實(shí)踐研究的一種特殊形式。其依據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)理論和實(shí)踐的需要，提出設(shè)計(jì)，利用科學(xué)儀器和設(shè)備，在自然條件下，通過有目的有步驟地操縱，根據(jù)觀察、記錄、測(cè)定與此相伴隨的現(xiàn)象的變化來確定條件與現(xiàn)象之間的因果關(guān)系的活動(dòng)。主要目的在于說明各種自變量與某一個(gè)因變量的關(guān)系。

定量分析法

在科學(xué)研究中，通過定量分析法可以使人們對(duì)研究對(duì)象的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步精確化，以便更加科學(xué)地揭示規(guī)律，把握本質(zhì)，理清關(guān)系，預(yù)測(cè)事物的發(fā)展趨勢(shì)。

定性分析法

定性分析法就是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行“質(zhì)”的方面的分析。具體地說是運(yùn)用歸納和演繹、分析與綜合以及抽象與概括等方法，對(duì)獲得的各種材料進(jìn)行思維加工，從而能去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里，達(dá)到認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)、揭示內(nèi)在規(guī)律。

跨學(xué)科研究法

運(yùn)用多學(xué)科的理論、方法和成果從整體上對(duì)某一課題進(jìn)行綜合研究的方法，也稱“交叉研究法”。科學(xué)發(fā)展運(yùn)動(dòng)的規(guī)律表明，科學(xué)在高度分化中又高度綜合，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。據(jù)有關(guān)專家統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在世界上有2000多種學(xué)科，而學(xué)科分化的趨勢(shì)還在加劇，但同時(shí)各學(xué)科間的聯(lián)系愈來愈緊密，在語言、方法和某些概念方面，有日益統(tǒng)一化的趨勢(shì)。

個(gè)案研究法

個(gè)案研究法是認(rèn)定研究對(duì)象中的某一特定對(duì)象，加以調(diào)查分析，弄清其特點(diǎn)及其形成過程的一種研究方法。個(gè)案研究有三種基本類型：(1)個(gè)人調(diào)查，即對(duì)組織中的某一個(gè)人進(jìn)行調(diào)查研究；(2)團(tuán)體調(diào)查，即對(duì)某個(gè)組織或團(tuán)體進(jìn)行調(diào)查研究；(3)問題調(diào)查，即對(duì)某個(gè)現(xiàn)象或問題進(jìn)行調(diào)查研究。

功能分析法

功能分析法是社會(huì)科學(xué)用來分析社會(huì)現(xiàn)象的一種方法，是社會(huì)調(diào)查常用的分析方法之一。它通過說明社會(huì)現(xiàn)象怎樣滿足一個(gè)社會(huì)系統(tǒng)的需要（即具有怎樣的功能）來解釋社會(huì)現(xiàn)象。

數(shù)量研究法

數(shù)量研究法也稱“統(tǒng)計(jì)分析法”和“定量分析法”，指通過對(duì)研究對(duì)象的規(guī)模、速度、范圍、程度等數(shù)量關(guān)系的分析研究，認(rèn)識(shí)和揭示事物間的相互關(guān)系、變化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)，借以達(dá)到對(duì)事物的正確解釋和預(yù)測(cè)的一種研究方法。

模擬法（模型方法）

篇（7）

 

煤礦開采在綜放技術(shù)不成熟之前,厚煤層普遍采用分層開采方式。如某煤礦3#煤層分為上、下兩個(gè)分層開采。受生產(chǎn)技術(shù)裝備、特殊地質(zhì)條件的制約,以及生產(chǎn)、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等系統(tǒng)對(duì)巷道的影響,導(dǎo)致回采上分層煤體時(shí),工作面布置長(zhǎng)度較小(根據(jù)目前工作面布置長(zhǎng)度來看),而工作面兩側(cè)留設(shè)煤柱較大,一些邊緣煤體不能進(jìn)行回采?，F(xiàn)將進(jìn)行下分層開采,由于工作面裝備水平的提高,以及開采技術(shù)與管理水平的進(jìn)步,若將下分層工作面布置成與上分層工作面長(zhǎng)度相同,技術(shù)經(jīng)濟(jì)均不合理,同時(shí)還將損失大量的優(yōu)質(zhì)煤炭資源。為了降低工作面成本,提高資源回收率,取得工作面最大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,必須加大工作面長(zhǎng)度,在已采上分層煤體段內(nèi)采用下分層綜采工藝,在上分層未采邊緣煤柱或煤體段采用綜放工藝,也就是同一工作面采用綜放綜采混合式開采。

1.技術(shù)可行性分析

綜放綜采混合式開采在國(guó)內(nèi)為數(shù)不多,需研究解決兩種方式組合在一起時(shí)的支架選型、后部輸送機(jī)的配備、回采工藝、放煤方式、頂板管理等技術(shù)難點(diǎn)。特別是研究假頂與實(shí)煤體交接處在放頂煤開采技術(shù)條件下上覆巖層礦壓變化的規(guī)律,對(duì)頂板管理的指標(biāo)十分重要,也是研究礦壓規(guī)律顯現(xiàn)的一種新技術(shù)、新問題、新內(nèi)容。論文參考。論文參考。對(duì)此范圍的技術(shù)研究國(guó)內(nèi)外尚未進(jìn)行。單個(gè)綜采下分層回采、綜采放頂煤回采兩種方式的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律已基本掌握,綜采技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大發(fā)展。單獨(dú)進(jìn)行綜采分層回采、綜采放頂煤回采技術(shù)經(jīng)過十余年的生產(chǎn)實(shí)踐,已經(jīng)積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn),具備了進(jìn)行綜采綜放混合式開采工業(yè)試驗(yàn)的實(shí)力。

2.方法技術(shù)研究

混合開采技術(shù)采用理論分析、數(shù)值模擬、物理模擬、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法。其研究?jī)?nèi)容是:在布置下分層工作面時(shí),如何利用綜采放頂煤技術(shù)對(duì)上分層回采完后留下的邊緣煤體進(jìn)行回采?；夭煞椒ㄊ?工作面分階段分別采用分層綜采方式和綜放方式對(duì)下分層工作面和邊緣煤體進(jìn)行回采。技術(shù)路線:通過實(shí)驗(yàn)室相似模擬試驗(yàn)及計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬,分析頂板活動(dòng)規(guī)律,為混合開采頂板管理提供理論依據(jù),通過數(shù)值模擬回采工藝過程,優(yōu)化回采工藝參數(shù),達(dá)到安全高效生產(chǎn)的目的。

2004年,某煤礦在7510工作面進(jìn)行綜放綜采混合式回采技術(shù)工業(yè)性試驗(yàn)。工作面運(yùn)輸巷一側(cè)的煤體中由于布置有放水巷(在用),并伴有斷層,因此在回采上分層時(shí)留下了110 m的保安煤柱。在布置下分層工作面時(shí),原排水系統(tǒng)已被新的排水系統(tǒng)所替代,可將下分層運(yùn)巷外錯(cuò)布置于實(shí)煤體中,利用綜放綜采混合式開采技術(shù)將邊緣煤體回收,從技術(shù)上是可行的。(7510工作面切眼長(zhǎng)度220 m,其中,下分層142 m,放頂煤78 m,運(yùn)巷735 m外錯(cuò)78 m布置在實(shí)煤體中,采用全錨支護(hù),回風(fēng)巷長(zhǎng)度760 m內(nèi)錯(cuò)8 m布置在上分層假頂下,采用工字鋼支護(hù),可采長(zhǎng)度665 m,儲(chǔ)量75萬:t其中分層37萬,t放頂煤38萬t)。論文參考。具體的技術(shù)方案如下:

（1）支架的配備　將運(yùn)輸巷道布置于邊緣煤體中,靠近端頭側(cè)78 m為綜放回采方式開采,靠近端尾側(cè)142 m為分層綜采方式開采,分別采用ZZP4800-17/33、ZY-35型兩種規(guī)格支架。

（2）后部輸送機(jī)的配備　工作面放煤區(qū)域處于運(yùn)輸巷道側(cè),后部刮板輸送機(jī)尾部分只能設(shè)置于工作面中間區(qū)域。由于兩種架型結(jié)構(gòu)尺寸不同,布置后部輸送機(jī)機(jī)尾電機(jī)空間較小,因此必須取消后部刮板輸送機(jī)機(jī)尾部分的電機(jī)減速機(jī),僅布置機(jī)頭單電機(jī)運(yùn)輸,根據(jù)工作面所放頂煤范圍確定電機(jī)功率大小。經(jīng)驗(yàn)算功率采用250 kW的單電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),其運(yùn)輸能力即可滿足運(yùn)煤需求,后部機(jī)尾段只需安設(shè)2~3架配套分層中間架,即可縮小與相鄰分層支架長(zhǎng)度的差距。

（3）放煤方法　后部輸送機(jī)機(jī)頭處、機(jī)尾處根據(jù)礦壓變化規(guī)律,在機(jī)頭位置留5架、機(jī)尾位置留3架支架不放煤,放煤采用單輪間隔順序方式,與割煤平行同向進(jìn)行,放煤步距為0.6 m。

（4）交接處支架的配備　將分層支架伸入茬邊放頂煤區(qū)域3 m,放煤區(qū)域共布置47架放頂煤支架(不包括端頭3架過渡架),后部刮板輸送機(jī)機(jī)尾處于第49架下方。有2架分層支架處于茬邊放頂煤區(qū)域,茬邊兩側(cè)多為體積小操作靈活的ZY-35型支架,有利于茬邊的頂板管理。流入后部刮板輸送機(jī)的煤,可人工將煤裝入后部刮板輸送機(jī)運(yùn)出,利于后部刮板輸送機(jī)機(jī)尾維護(hù)和煤質(zhì)管理。

（5）頂板管理　端頭處的頂板管理采用大板梁配單體柱支護(hù),假頂與實(shí)煤體交接處,采用玻璃鋼樹脂全錨和預(yù)注馬麗散錨固劑聯(lián)合支護(hù)形成對(duì)破碎煤柱的主動(dòng)支護(hù)。

（6）通風(fēng)瓦斯管理　在后部輸送機(jī)尾部設(shè)置瓦斯傳感器,在回風(fēng)巷上隅角安置抽出式局扇進(jìn)行瓦斯抽排,同時(shí)及時(shí)清理后部輸送機(jī)機(jī)尾部及架間浮煤。

3.在某煤礦7510工作面應(yīng)用情況

7510工作面于2004年4月1日開始進(jìn)行安裝工作, 5月20日正式生產(chǎn)。工作面共布置3架ZP-6500/195/34型端頭過渡架, 47架ZZP-4800/17/33型中間架(放頂煤架), 97架ZY-35型(分層架),改造后的后部輸送機(jī)尾部分置于第49架尾梁下方。實(shí)際生產(chǎn)過程中,由于49#~54#架處于假頂與實(shí)體煤交接區(qū)域,且該區(qū)域坡度較大, 49#架上部相鄰架移架時(shí)經(jīng)常有大快矸石竄入,不利于機(jī)尾的管理。因此去掉一節(jié)后部運(yùn)輸中部槽,將后部輸送機(jī)尾部分置于第48架尾梁下方。實(shí)際生產(chǎn)過程中,假頂與實(shí)煤體交接處兩側(cè)10~15 m范圍煤墻片幫量大,特別是周期來壓期間易發(fā)生漏頂情況,通過采取加快推進(jìn)速度和帶壓移架的方法,使上述情況得到了有效控制。

從生產(chǎn)情況看日平均割煤4刀,月產(chǎn)8~9萬,t后部輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常,放煤效果好,放煤回收率達(dá)87%,表明7510工作面應(yīng)用綜采綜放技術(shù)進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)取得了很大成功。

4.綜合分析比較

綜采綜放混合式開采,屬于綜采工作面回采領(lǐng)域的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù),煤頂與假頂交接區(qū)域、工作面異常隆起區(qū)域的煤體,受采動(dòng)影響后煤體的片幫量非常嚴(yán)重,這種特殊的開采方式再加上困難的地質(zhì)條件在目前國(guó)內(nèi)外還未遇到,因此對(duì)此種情況下的煤墻片幫防治技術(shù)還是一項(xiàng)空白領(lǐng)域。需研究解決兩種方式組合在一起時(shí)的支架選型、后部輸送機(jī)的配備、回采工藝、放煤方式、頂板管理等技術(shù)難點(diǎn)。特別是研究假頂與實(shí)煤體交接處在放頂煤開采技術(shù)條件下上覆巖層礦壓變化的規(guī)律,就顯得尤為重要,也是研究礦壓規(guī)律顯現(xiàn)的一項(xiàng)新的探索。

與國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)論述內(nèi)容相比,此項(xiàng)目的突出特點(diǎn)在于:①針對(duì)某煤礦特定的工作面地質(zhì)條件,通過合理的巷道布置、設(shè)備選型和配置以及相關(guān)工藝協(xié)調(diào)等關(guān)鍵技術(shù)的研究分析和優(yōu)化組合,對(duì)綜放綜采開采技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究和大膽嘗試;②對(duì)綜采綜放交接區(qū)域礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及控制技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)研究,為混采面片幫冒頂?shù)倪M(jìn)一步防治技術(shù)提供了理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

5.經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析

經(jīng)濟(jì)效益:某煤礦7510工作面布置混采面比布置兩個(gè)面可多采煤59萬,t按噸煤售價(jià)230元,利潤(rùn)92元計(jì),則增加產(chǎn)值1 357萬元,凈贏利543萬元。

社會(huì)效益:①工作面邊緣煤體實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化回采,減少巷道掘進(jìn)工程量;②提高了礦井資源采出率,緩解了礦井采掘銜接局面,延長(zhǎng)了礦井服務(wù)年限,具有很大的社會(huì)效益;③創(chuàng)新了回采工藝,完善了采煤方法,為礦井高效生產(chǎn)創(chuàng)出一條新路子。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 陳玉寬.綜放工作面頂煤冒放性分析及開采工藝研究[J].河北煤炭,2005,(02).

[2] 朱文松,張建新.對(duì)采用偽傾斜巷道布置放頂煤工作面的探討[J].煤,2006,(02).

篇（8）

【關(guān)鍵詞】窯爐設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)制圖模型制作流體模擬創(chuàng)新平臺(tái)卓越能力

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展綱要（2010-2020）》的重點(diǎn)改革項(xiàng)目，是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家、促進(jìn)工程教育的重大舉措。目的在于培養(yǎng)造就一大批具有理論緊密結(jié)合實(shí)際、創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。本科生的工程能力培養(yǎng)是工科類大學(xué)高等教育的重要教改內(nèi)容，也是難點(diǎn)之一。窯爐設(shè)計(jì)是無機(jī)非金屬材料與工程專業(yè)本科生核心工程能力之一，與畢業(yè)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)密切相關(guān)，有助于培養(yǎng)學(xué)生樹立工程觀點(diǎn)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力?！按髮W(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目是我校培養(yǎng)本科生卓越能力的重要實(shí)踐平臺(tái)。做該類項(xiàng)目的學(xué)生可以來自不同專業(yè)，如材料科學(xué)與工程專業(yè)同計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生等，他們可以發(fā)揮各自的特長(zhǎng)，組成一個(gè)高效的研究團(tuán)隊(duì)。另外還有一年半的研究時(shí)間、經(jīng)費(fèi)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備以改進(jìn)和完成工程項(xiàng)目的全過程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)師生間、團(tuán)隊(duì)組員間也有了更多的討論交流時(shí)間。圍繞提升學(xué)生卓越能力，借助大學(xué)生創(chuàng)新平臺(tái)，我們開展了窯爐設(shè)計(jì)、模型制作與流體模擬的全工程過程探索性實(shí)驗(yàn)。

1.窯爐模型的三維設(shè)計(jì)與動(dòng)畫制作

由于高溫窯爐結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，僅靠課堂PPT講解和公式計(jì)算，加之學(xué)生缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，即使有限時(shí)間內(nèi)去企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)參觀，實(shí)際的高溫生產(chǎn)線導(dǎo)致學(xué)生僅能從窯爐外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，不能深入理解窯爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)和窯內(nèi)流體流動(dòng)的全過程，難以提高教學(xué)效果，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性也就激發(fā)不起來，更難培養(yǎng)創(chuàng)造性和工程能力。

指導(dǎo)教師首先向?qū)W生介紹相關(guān)項(xiàng)目的國(guó)內(nèi)外研究背景、目前本行業(yè)的需求和設(shè)計(jì)的主要專業(yè)知識(shí)等，啟發(fā)學(xué)生從環(huán)保和產(chǎn)品質(zhì)量等方面考慮課題內(nèi)容的出發(fā)點(diǎn)。學(xué)生們利用已學(xué)的文獻(xiàn)檢索知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，查閱了多篇國(guó)內(nèi)外專業(yè)文獻(xiàn)并去企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，了解到許多高性能光學(xué)玻璃和水晶玻璃會(huì)用到鉛玻璃和硼硅酸鹽玻璃。由于這類玻璃所用原料有高揮發(fā)的缺點(diǎn)，現(xiàn)有的傳統(tǒng)火焰窯爐用于生產(chǎn)這種玻璃會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的空氣污染，產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定。全電熔窯是解決這種污染主要窯型的窯爐，但無論在理論研究和生產(chǎn)實(shí)際使用上同國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)目前還有不小的差距。以此為課題進(jìn)行研究，學(xué)生們先以玻璃生產(chǎn)實(shí)際窯爐為參考，找出體積熔化率、電極材料和布置方式、電源功率等關(guān)鍵參數(shù)，簡(jiǎn)化后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算?？紤]到窯爐結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，利用計(jì)算結(jié)果先運(yùn)用AutoCAD和3dxsMAX等軟件，繪成二維平面圖。然后根據(jù)平面圖再繪制了其結(jié)構(gòu)的三維彩色立體結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。最后以實(shí)際生產(chǎn)流體流動(dòng)的過程為依據(jù)，設(shè)計(jì)了流體流動(dòng)的動(dòng)畫，如圖2所示（黑點(diǎn)表示粉料固體，白點(diǎn)表示粉料分解出的氣體上升成氣泡，白色細(xì)短線表示粉料熔融為液體）。學(xué)生們?cè)谠O(shè)計(jì)和制作窯爐三維立體結(jié)構(gòu)圖過程中，對(duì)工程課程學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和興趣明顯提高，對(duì)窯爐整體結(jié)構(gòu)有了很深的印象，在工程設(shè)計(jì)中必須的運(yùn)用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和制圖能力也有了很大提升，有效地培養(yǎng)了學(xué)生工程學(xué)習(xí)的綜合能力，拓展和活躍了工程過程思維。

圖1窯爐彩色立體結(jié)構(gòu)圖

圖2窯爐內(nèi)粉體到熔融體流動(dòng)過程圖

2.物理模型制作

物理模型模擬研究是高溫窯爐研究的重要方法之一。 在窯爐立體結(jié)構(gòu)和動(dòng)畫顯示的基礎(chǔ)上選出重點(diǎn)結(jié)構(gòu)，學(xué)生們?cè)賹?duì)設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行物理實(shí)物模型制作，其過程中并不能全部照搬 計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的結(jié)果，如模型材料需考慮力學(xué)強(qiáng)度和熱學(xué)性能等；設(shè)計(jì)尺寸與加工尺寸的公差及實(shí)際加工精度、難度；配套的控制設(shè)備功率以及測(cè)量?jī)x器精量與量程的選擇等。在制作過程中學(xué)生們主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，動(dòng)手動(dòng)腦解決問題。如模型出現(xiàn)了液體滲漏的問題，經(jīng)過師生多次研討，對(duì)窯爐結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和密封材料進(jìn)行反復(fù)改進(jìn)，最后完成了仿真物理實(shí)物模型的制作，如圖3所示。

圖3具有固液轉(zhuǎn)變模擬液的全電熔窯模擬物理模型

在此過程中學(xué)生們對(duì)窯爐的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)間連接關(guān)系有了深刻的印象和理解，也體會(huì)到結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)決定工程過程成敗的含義。每一個(gè)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)來不得半點(diǎn)馬虎，都要學(xué)生全身心投入，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是在不足與完善的多次改進(jìn)過程取得的。對(duì)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力、歸納分析能力、理論聯(lián)系實(shí)際的工程能力都起著不可替代的作用?？吹阶约和瓿傻膶?shí)驗(yàn)成果，學(xué)生的成功快樂感油然而生，也提高了學(xué)生對(duì)工程研究的實(shí)踐能力。

3.流體動(dòng)態(tài)模擬

在靜態(tài)的物理模型構(gòu)成后，需模擬實(shí)際高溫流體在窯爐中的液流過程，其中合適模擬液的選擇是重要的前提。傳統(tǒng)的窯爐流體全過程模擬液只用甘油與淀粉糖漿混合物這一種液態(tài)，與實(shí)際玻璃熔制過程不同：即從固態(tài)粉體熔融為液態(tài)，再由液態(tài)凝固成型為固態(tài)。指導(dǎo)教師啟發(fā)學(xué)生去尋找熔點(diǎn)在40℃～80℃的不揮發(fā)的有機(jī)物，且在室溫固態(tài)的無毒混合物。學(xué)生們分工協(xié)作，查找了十余種相關(guān)有機(jī)物的理化性能，經(jīng)過多次熔融和凝固實(shí)驗(yàn)，比較了它們?nèi)埸c(diǎn)、凝固點(diǎn)和凝固速度快慢，終于從中挑選出較理想混合物。然后采用正交設(shè)計(jì)法，研究混合物各物質(zhì)含量因子對(duì)其熔融溫度、電導(dǎo)率和粘度這些指標(biāo)的影響以尋找最佳配方。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)測(cè)試，得到了符合相似條件、具有液固轉(zhuǎn)換的新型物理仿真用模擬液。另外為了加快這種新型模擬液的凝固速度，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間提高效率，學(xué)生們還自創(chuàng)了成型用冰塊冷凍快速降溫新方法。在尋找合適模擬液的過程中，不少想法超出原有課堂講授的專業(yè)知識(shí)范圍，學(xué)生們的創(chuàng)造力被大大激發(fā)起來，也增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。同時(shí)他們可以直觀地看到窯爐物理模型內(nèi)液體的流動(dòng)全過程，從而更易理解高溫熔體的流動(dòng)規(guī)律。

借助大學(xué)生創(chuàng)新平臺(tái)，學(xué)生們通過對(duì)窯爐工程實(shí)驗(yàn)全過程的研究，對(duì)抽象復(fù)雜的窯爐結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的理解有了顯著地加深，有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作攻關(guān)的精神，培養(yǎng)了實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和工程能力。將學(xué)生們的研究成果反哺教學(xué)，活躍了課堂學(xué)習(xí)氣氛，教學(xué)效果受到學(xué)生的好評(píng)。學(xué)生在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)也能更快理解企業(yè)指導(dǎo)人員講解的內(nèi)容和熟悉生產(chǎn)流程，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和在相關(guān)企業(yè)從事生產(chǎn)和設(shè)計(jì)研究工作打下了良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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篇（9）

中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B?搖 文章編號(hào)：1674-9324（2012）09-0124-02

教師要培養(yǎng)更優(yōu)秀的學(xué)生，首先要明確為什么要轉(zhuǎn)變教學(xué)方法。不可否認(rèn)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式在一定意義上有可取之處.但隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在知識(shí)與日俱增的今天，“一只粉筆加一本教材”的傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)接觸面廣、信息量大的當(dāng)代中學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，教師必須采用新的教學(xué)模式和現(xiàn)代化的教學(xué)手段與之相適應(yīng)。在新一輪的課程改革中，學(xué)科教育的目的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生在知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀等方面得到全面的教育。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是單一的，教師把傳授知識(shí)作為整個(gè)教育活動(dòng)的唯一的內(nèi)容，因此，老師往往采用“填鴨式”的教學(xué)方法，教師根據(jù)既定的內(nèi)容，全程監(jiān)控，學(xué)生死記硬背，被動(dòng)學(xué)習(xí)。這就導(dǎo)致許多學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)沒有興趣，他們把學(xué)習(xí)當(dāng)成是一種負(fù)擔(dān)，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒。這與新課程要求以人為本，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的宗旨是相違背的，因此，教師必須改變教學(xué)觀念，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式。那么應(yīng)該怎樣轉(zhuǎn)變教學(xué)方法呢？

一、利用多媒體技術(shù)模擬物理現(xiàn)象

理論聯(lián)系實(shí)際是物理教學(xué)的突出特點(diǎn)，教學(xué)參觀往往是課堂教學(xué)的延續(xù)和深化，目的是使學(xué)生能夠更好地理解和掌握已學(xué)的知識(shí)。對(duì)看不見、摸不著的微觀世界的認(rèn)識(shí)，歷來是物理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。這時(shí)，多媒體教學(xué)就顯示出了它的優(yōu)點(diǎn)。但要組織一次好的多媒體物理模擬課堂并非一件易事，這需要教師和學(xué)生很好的互動(dòng)和配合以及內(nèi)容組織的生動(dòng)、形象。組織不好的話，就達(dá)不到預(yù)期的效果，甚至?xí)a(chǎn)生學(xué)生只看熱鬧，不動(dòng)腦筋的現(xiàn)象。教師在模擬物理現(xiàn)象的時(shí)候要配以聲音、動(dòng)態(tài)的畫面，使整個(gè)過程盡量生動(dòng)形象。通過觀察，學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的本質(zhì)就會(huì)一目了然。同時(shí)老師要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候提出一些問題，鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象，勇于表達(dá)，在不知不覺中，學(xué)生的潛力就會(huì)被挖掘出來。總之，在課堂教學(xué)中，運(yùn)用多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)具有很大優(yōu)越性，是其他的教學(xué)手段所無法比擬的。它可以充分利用多媒體計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大模擬技術(shù)，鮮明的色彩變化，廣泛地激發(fā)學(xué)生的求知欲，極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，最大限度地提高教育教學(xué)的質(zhì)量。

二、培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力

自主探究學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過學(xué)生主動(dòng)的、富有創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主發(fā)展的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)習(xí)過程是一個(gè)探究的過程，物理學(xué)習(xí)更是如此。新課程要求培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，使學(xué)生樂于學(xué)習(xí)，善于發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，自主參與到教學(xué)過程中，由被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)?！拔锢砦恼摗钡闹饕獌?nèi)容占據(jù)物理課程的核心地位，應(yīng)包括最基本的物理知識(shí)、學(xué)科方法、科學(xué)思想和科學(xué)精神，它們是學(xué)生智力開發(fā)、能力發(fā)展、個(gè)性形成及后續(xù)學(xué)習(xí)的基本條件。在課堂教學(xué)中，老師要善于把課堂變成與學(xué)生思想溝通的橋梁，不僅要把自己深厚的學(xué)科知識(shí)傳授給學(xué)生，還要能夠把自己的思想傳達(dá)給學(xué)生。教師可以適時(shí)的運(yùn)用設(shè)問的方式來激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，這種提問題的方法使學(xué)生不能照搬課本上的文字內(nèi)容，而只能理論聯(lián)系實(shí)際，客觀上就鍛煉了學(xué)生的思維能力。

三、轉(zhuǎn)變教學(xué)理念更新教學(xué)方法

傳統(tǒng)的教學(xué)模式只是單一的知識(shí)之間的傳授，這種教學(xué)模式顯然已經(jīng)不能適應(yīng)新課程的要求了。那么，在教學(xué)中如何體現(xiàn)新的教學(xué)理念呢？一方面，教師在與學(xué)生的交流互動(dòng)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及獨(dú)立思考的能力，提高他們的思維能力。另一方面，要豐富學(xué)生的學(xué)科知識(shí)，只有具備了扎實(shí)的理論知識(shí)才能不斷提高創(chuàng)新能力，達(dá)到舉一反三的目的。另外老師也要加強(qiáng)專業(yè)修養(yǎng)，豐富專業(yè)學(xué)識(shí)，時(shí)刻關(guān)注最新的學(xué)科成果以及相關(guān)聯(lián)的旁支學(xué)科的最新進(jìn)展情況，只有站在了時(shí)代的最前沿，才能教出更具創(chuàng)造力，更有競(jìng)爭(zhēng)力的學(xué)生。教師應(yīng)建議學(xué)生多讀物理學(xué)學(xué)術(shù)論文、物理著作等。這些專業(yè)的文著能讓你扎實(shí)基礎(chǔ)，廣開思路，獲得更加靈活的研究方法。

四、培養(yǎng)學(xué)生興趣

篇（10）

中圖分類號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）11-0158-01

0 引言

機(jī)器人仿真是計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)器人在仿真平臺(tái)系統(tǒng)上進(jìn)行的模擬運(yùn)行。通過仿真平臺(tái)的搭建，在該平臺(tái)上導(dǎo)入決策代碼，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真機(jī)器人的操作。本設(shè)計(jì)中的仿真平臺(tái)是由微軟機(jī)器人仿真工具M(jìn)SRDS所搭建，通過交互式計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和機(jī)器人學(xué)理論等，在計(jì)算機(jī)中生成機(jī)器人及其周圍環(huán)境的幾何圖形，并進(jìn)行三維顯示，用來確定機(jī)器人及其運(yùn)動(dòng)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化過程。在該仿真平臺(tái)下，所加決策代碼是基于.NET框架的、面向?qū)ο蟮母呒?jí)編程語言——C#語言。本論文是基于C#語言編寫的制勝率較高的編程設(shè)計(jì)思路。

1 計(jì)算機(jī)所需軟件

1.1 微軟武術(shù)擂臺(tái)仿真比賽平臺(tái)

該平臺(tái)是基于MSRS開發(fā)的。MSRS提供了面向服務(wù)的運(yùn)行庫(kù)，該運(yùn)行庫(kù)又提供了兩個(gè)基于CLR2.0的較低級(jí)別的運(yùn)行庫(kù)，用于在仿真機(jī)器人大量傳感器和傳動(dòng)裝置上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。另外，MSRS工具包中還包括VPL（可視化編程語言）和VSE（虛擬服務(wù)器環(huán)境），前者用于在設(shè)計(jì)平面中構(gòu)建機(jī)器人應(yīng)用程序，后者可用于體驗(yàn)涉及多個(gè)機(jī)器人和障礙物的復(fù)雜模擬。

1.2 PhysX_7.11.13_SystemSoftware

PhysX是物理運(yùn)算引擎，主要用于將真實(shí)世界的物理定律加載到計(jì)算機(jī)的模擬界面當(dāng)中，從而使其仿真界面有一定的真實(shí)感。相較于一般模擬計(jì)算，PhysX可由CPU計(jì)算并可調(diào)用獨(dú)立的浮點(diǎn)處理器進(jìn)行大計(jì)算量物理模擬的計(jì)算。

1.3 directx_jun2008

Directx是微軟創(chuàng)建的一種多媒體編程接口，由C++編程實(shí)現(xiàn)，并遵循COM，主要用于加強(qiáng)3D圖形和聲音效果，并能提供同一硬件驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。

2 C#語言簡(jiǎn)介

C#語言是微軟于2000年的一種新的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，其專門為.NET應(yīng)用而開發(fā)，從根本上保證了C#與.NET框架的完美結(jié)合。C#繼承了C語言的語法風(fēng)格和C++面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn)，并在.NET 框架類庫(kù)作為基礎(chǔ)下，擁有類似VB的快速開發(fā)能力。

在本文中，是用C#編程并生成.dll文件，將此文件導(dǎo)入仿真平臺(tái)即可。

3 決策代碼的設(shè)計(jì)

3.1 平臺(tái)信息獲取

1）機(jī)器人在場(chǎng)上的坐標(biāo)和傾角。由服務(wù)端以每40ms的速率傳送給客戶端，并最終傳遞給決策程序。

2）激光測(cè)距儀信息。該信息由機(jī)器人軀干前端的激光傳感器獲得，每120ms更新一次。激光測(cè)距儀可探測(cè)其正前方-40°～+40°的物體，每5°有一個(gè)激光發(fā)射源，共設(shè)17個(gè)激光發(fā)射源。

3.2 代碼編程思路

仿真機(jī)器人以“輪速+關(guān)節(jié)角度”控制，主要通過仿真機(jī)器人上的傳感器檢測(cè)其所處的不同環(huán)境（狀態(tài)），執(zhí)行或調(diào)用不同的子程序，從而達(dá)到在機(jī)器人在仿真平臺(tái)上具有自主對(duì)抗的性能。

3.2.1 程序編程整體思路

本設(shè)計(jì)代碼編程部分主要由五部分子程序組成，分別是初始程序、邊緣檢測(cè)程序，目標(biāo)檢測(cè)程序、對(duì)抗程序和變性程序。機(jī)器人的狀態(tài)位置是利用平臺(tái)提供的坐標(biāo)信息進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)及精確定位。在整個(gè)編程中，設(shè)置邊緣檢測(cè)程序的優(yōu)先級(jí)最高，機(jī)器人每次動(dòng)作會(huì)優(yōu)先執(zhí)行邊緣檢測(cè)程序，當(dāng)機(jī)器人到達(dá)邊緣時(shí)，機(jī)器人會(huì)減速并停止，并向遠(yuǎn)離邊緣方向移動(dòng)；若機(jī)器人未檢測(cè)到邊緣狀態(tài)，則按順序執(zhí)行下一條子程序。在平臺(tái)對(duì)抗開始時(shí)，機(jī)器人執(zhí)行初始程序，即機(jī)器人旋轉(zhuǎn)一定角度（左輪速>右輪速，可向中心方向旋轉(zhuǎn)），同時(shí)機(jī)器人會(huì)檢測(cè)是否有目標(biāo)靠近，如果有，則立即執(zhí)行對(duì)抗子程序；如果沒有，則以最快速度到達(dá)擂臺(tái)中心（搶占先機(jī)），然后執(zhí)行變形程序。變形程序?yàn)闄C(jī)器人向兩邊展開手臂90°，并進(jìn)行自身旋轉(zhuǎn)，從而使對(duì)方機(jī)器人難以靠近，同時(shí)，停止目標(biāo)檢測(cè)程序，直到出現(xiàn)對(duì)方機(jī)器人接觸我方機(jī)器人時(shí)，由傳感器檢測(cè)是否為接觸狀態(tài)，若為接觸狀態(tài)，則返回執(zhí)行對(duì)抗程序。

3.2.2 程序設(shè)計(jì)框圖（如圖1）

4 結(jié)語

隨著各種高新技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也悄然崛起，而機(jī)器人仿真技術(shù)的發(fā)展也進(jìn)一步促進(jìn)了我們對(duì)機(jī)器人的學(xué)習(xí)與研究。本設(shè)計(jì)是在本人參加過2013年全國(guó)機(jī)器人大賽暨RoboCup公開賽之后，綜合了各高校的武術(shù)決策代碼優(yōu)勢(shì)，從而設(shè)計(jì)出制勝率較高的一種決策代碼。本文在以微軟（MS）機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽仿真賽為依據(jù)，簡(jiǎn)要介紹了該仿真平臺(tái)的相關(guān)信息，論述了代碼編程設(shè)計(jì)的整體框架與構(gòu)思，為機(jī)器人編程帶來了另一種思路。

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