三维应用能力

三维应用能力（共10篇）

三维应用能力 篇1

摘要：机械基础课是机械类专业至关重要的技术基础课, 所授的知识直接与工程实践的需要相衔接, 直接有益于学生毕业后从事机械制造、机械设计等方面的工作。为了与社会接轨, 缩小学校与工作岗位之间的距离, 本文在机械基础类课程中, 应用三维设计技术, 将设计过程中抽象的工作原理、机构特征及运动关系化为直观的视觉表现, 同时, 增设相应的实践实训环节, 培养学生的创新意识与创新能力, 为后续课程的学习及走上工作岗位打下基础。

关键词：机械基础,三维设计,自主创新

一、引言

一个新的机械产品的实现包括设计和制造两个主要环节。对一个机械产品有如下四方面的基本要求:功能性要求、可靠性要求、经济性要求和社会性要求。机械的功能性要求是机械设计的依据和出发点;机械的可靠性要求由设计中的一个重要环节———工作能力计算来保证;对机械的经济性要求主要指机械的成本 (包括制造成本和使用成本) , 它在设计阶段就基本上被决定了;而对机械的社会性要求 (对人和环境的影响) 则完全取决于设计阶段的工作。

设计阶段的主要内容分为两大部分:方案设计阶段和技术设计阶段。方案设计阶段包括功能原理设计和运动方案设计;技术设计阶段包括运动学、动力学和工作能力的分析与设计、结构设计和图样的绘制。

要保证对机械产品的四项基本要求, 设计和制造都很重要, 而设计更重要。一个产品是否是创新的, 是否能具有自主的知识产权, 关键不在制造, 而在设计, 特别是机械的方案设计阶段。因此, 在方案设计阶段, 提升学生的自主创新意识和能力就显得非常重要。

二、在机械基础类课程中加强三维设计能力的重要性

笔者所在校的人才培养目标定位是培养具有创新精神和实践能力、适应经济社会发展和基层工作需要的应用性复合型人才;毕业生总体上具有“厚基础, 宽口径, 强能力, 高素质”基本特征的同时, 侧重“上手快, 后劲足”, 并在知识上做到“业务精, 学识广”, 在能力上做到“适应强, 转型快”, 在素质上做到“作风实, 口碑好”。为了让学生毕业后能达到学校制定的培养目标, 在培养方案中增设个性自主化创新学分 (4学分) , 毕业时必须获得此学分才准予毕业, 使学生自觉参与创新活动。

要设计出性能优良的、具有独立知识产权的产品, 要走向制造强国, 关键是提高中国机械制造工业的创新设计能力。在高等学校的教育计划、课程设置和教学内容中要加强创新设计能力的培养, 要提高创新设计能力, 首先应从机械基础课程中做起。

机械原理与机械设计课程的目标是使学生掌握机械系统运动方案设计和机构与零部件设计的基本理论和方法。通过本课程的理论教学和各种课内外的实践环节, 培养学生的综合设计能力、工程实践能力以及创新意识、创新精神和创新能力。

这两门课程历来是机械类专业至关重要的技术基础课。两课所传授的知识、所培养的能力直接与工程实践的需要相衔接, 直接有益于学生在毕业后从事机械设计方面的工作。

在这种情况下, 两课不仅是机械专业至关重要的技术基础课, 也成为了机械基础系列课程中的核心课程。

三、在课程体系设置上培养学生的创新能力

机械产品的设计是为了满足某种需要而引进的一种人类特有的活动, 是一种从构思到实现的过程, 是人类特有的一种创造性活动。人类在劳动中进化, 在进化中锻炼了自身的劳动能力和思维能力, 并将两种能力结合形成了创造性设计这种特殊能力。设计既不是一种单纯的思维活动, 也不是一种单纯的制作, 而是通过创造性思维去创造出过去没有或者比过去更好的物质产品。

因此, 设计者在设计实践活动中应追求与前人不同的方案, 突破思维定式, 提出新功能、新原理、新机构, 在求异和突破中体现创新, 也就是设计必须具有独创性。创新设计必须具有实用性, 其主要表现在市场的适应性和可生产性两方面。市场适应性指创新设计必须针对社会的需求, 满足用户对产品功能的需求;可生产性要求设计者设计的产品具有较好的加工工艺性, 并能以市场可接受的价格加工成产品投入使用。

学生通过机械基础系列课程的学习, 不仅要掌握这些环节所需的基本理论知识, 还应掌握其现代设计的基本方法, 即创新设计的基本思路。为此, 笔者进一步明确了各课程在培养学生创新意识与创新能力中的作用。在一年级的《机械制图》课程中有安排了一周制图测绘, 在这一周的时间内, 学生除了完成“模型———测绘———零件”绘制外, 还增加了用CAD绘制部分零件图, 让学生首先接触到用CAD绘图出图的训练;在二年级, 进入了专业基础课的学习, 如《机械原理》课程主要培养原理方案创新意识与创新能力;《机械设计》课程着重于机械零部件的工作性能和结构设计创新意识与创新能力;在学习专业基础课的同时, 又增加了《Pro/E》等三维设计软件的学习, 紧接着进行为期一周的计算机辅助设计实训。各门课程根据自身在系列课程中的地位和作用, 从培养创新意识与创新能力出发, 对教学内容进行了重组和优化, 如《机械原理》课程增设了机构运动方案创新设计实验, 课程设计由原来的一周增加到两周, 学生的方案构思可以先在机构搭接台上进行模拟, 最后用三维设计软件进行设计分析;授课模式也发生改变, 由传统的以机构分析为主线的课程体系, 改为以设计为主线, 分析为设计服务, 落脚点为机械传动系统的方案设计的新体系;《机械设计》课程突出以设计为主线建立以机械传动方案设计、机械零部件的工作性能设计和机械结构设计组成的新体系, 强调整机设计的理念。选修课中增加了机构创新设计、工业造型设计、人机工程学设计、机械设计综合设计等课程。

机构运动方案创新设计是一个创造性的活动过程, 它可以使学生较早地受到工程系统化设计的锻炼, 激发学生的创造力, 培养学生的综合分析问题的能力。为此, 机械工程学院开设机构搭接实验, 机构搭接利用各种各样的构件和齿轮、凸轮等不同的机构拼接各种不同功能的机器, 以培养学生的机构运动创新设计意识及综合设计能力。通过实验, 激励了学生学习的主动性, 对培养了学生的创造设计能力和团队精神, 提高学生综合利用知识解决实际问题的能力及动手操作能力。

四、课外科技创新活动, 提升自主创新能力

当前, 大学生的科技创新活动很多, 各类大赛也很多, 如全国大学生机械创新设计大赛, 全国大学生电子设计竞赛, 全国大学生结构设计大赛, 全国大学生机器人大赛, 全国“挑战杯”大学生课外科技作品竞赛, 等等。而全国大学生机械创新设计大赛是教育部负责组织的重大赛事之一, 受到了各高校的普遍重视。大学生参加机械创新设计大赛的意义有以下几点:

1. 可以提高学生的创新意识和创新设计能力, 使学

生能够为解决实际问题而主动去学习知识, 变被动接受知识为主动索取知识, 让学生早日将所学的理论知识用来解决实际问题, 不再只是纸上谈兵, 早日与社会接轨。

2. 可以让一批优秀创新人才脱颖而出, 影响及带动

其他学子积极创新, 让学生的创造潜能得以发挥, 使创新理念蔚然成风。

3. 可以培养指导教师的科研能力, 使更多教师热衷

于指导大学生机械创新设计工作, 形成教学、科研相互辐射的互动效应。

4. 可以从参加比赛中了解教学中的不足, 改变以后的教学方法及内容, 从源头提高大学生创新的潜能。

5. 可以将优秀案例融入课堂教学, 增强学生对科研过程的了解, 提高学生的实际动手能力。

在近年的教学实践中, 机械工程学院着重进行了学生创新能力培养的教学研究与改革, 通过开设机械创新设计选修课和机械创新协会等系列活动, 指导学生开展创新设计, 结合江苏省举办的大学生机械创新设计大赛, 在校园里掀起了创新设计的热潮, 极大地激发了学生的创新意识, 促进了大学生创新能力的培养, 并取得了丰硕的成果。在江苏省第一、二、三届大学生机械创新设计大赛中获得六个二等奖、三个三等奖。2008年在江苏省大学生机器人大赛中获得二个二等奖、一个三等奖, 2009年在全国第二届节能减排科技作品大赛中, “二次利用生活用水的太阳能空气加湿器”作品喜获二等奖, “基于太阳能的电解食盐中消毒液的研究”及“节能储能灯罩”喜获三等奖。通过这一系列活动, 形成了一种与校园文化相融合的创新能力培养的有效机制。

由于每个科技小组都是5人一组, 每个人既有分工又有合作, 鉴于完成作品的时间性要求, 这就必然要求他们制订出切实可行的工作计划, 定期召开会议, 一步一步攻克难关, 在项目完成的过程中, 他们的组织能力、团队协作精神、创新意识和创新能力都得到了很好的锻炼。

五、结束语

学生开展创新活动、参加机械设计竞赛的最终意义, 并不在于能否出成果, 而在于激发、培养学生的创新意识和创新能力, 营造一个良好的学习氛围, 使学生初步具有团队协作精神, 为培养素质良好的机械设计工程师打下一个基础。今后笔者将继续以创新设计竞赛的形式来促进大学生创新能力的培养, 力争在实践过程中结出更丰硕的成果。

参考文献

[1]张策.弘扬自主创新的时代要建设好机械设计系列课程[C].2009大学机械报告论坛.

[2]申永胜.机械原理教程[M].北京:清华大学出版社, 2006.

[3]孙桓, 陈作模, 葛文杰.机械原理[M].北京:高等教育出版社, 2006.

[4]濮良贵.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 2006.

三维应用能力 篇2

一、以三维目标为衡量标准,让“课感”有原则可循

语文教师要熟悉新课程理念,在文本教学中要做到文与道有机结合,工具性与人文性和谐统一,亦即新课程改革方案中的三维目标要得到较好的落实。因为学生的情感、态度、价值观受到的熏陶感染是在品析文本的过程中实现的。教师把握了这个总体原则,就让“课感”有了衡量标准,这是提升“课感”能力的基点。

二、教学设计中体现三维目标,让“课感”有灵魂可依

三维目标是教师设计教学、实施教学、评价教学和领导管理教学的基本依据,也是多元互动教学程序的基本依据。

知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观是相辅相成、互相促进的一个有机联系的整体。教师在设计教案时,最好要展示出每节课的三维目标。例如曹操《观沧海》的三维目标可设计为:知识与能力目标是“了解曹操的文学常识;正确流利的朗读全诗,理解诗句含义”;过程与方法目标是“利用课文注释,结合写作背景,理解诗的主题思想”;情感态度与价值观目标是“背诵默写全诗,体会诗人开阔的胸襟和远大的政治抱负”。这个目标既是教师“课感”的衡量标准也是教师“课感”的思维主题。

因此,语文教师在教学设计中必须具备三种能力,即归纳双基的能力——加强基础知识与基本技能训练;设计过程的能力——重视学生的学习过程与方法;提升价值的能力——渗透文本所蕴涵、作者所表达的情感态度与价值观。有了这三种能力,在课堂教学中就会形成三种感觉,即双基感、过程感和价值感。有了这三种感觉,教师的“课感”就有了根基和灵魂。

三、在课堂上关注学情,让“课感”有方向可变

课前教学设计往往与课堂教学实际有一定差距,如果在教学过程中教师只是拘泥于展示课前编写的详尽教案而全然不顾学生学习活动的多样性和教学环境的复杂性,那么既使教师讲得头头是道、滔滔不绝,也不可能训练出特定的“课感”能力。教师只有充满了关注学生生命发展的热情,在学生多变的学习行为和教师满怀爱心作出即时处理的灵活反馈过程中,才能触发“课感”。

“课感”的形成离不开从同类问题或状态中找到共同的本质的东西,从而获得带有规律性的认识,形成类化,应用它去解决类似情况。而在认同类化的同时,又要不断地分析异同,以求灵活处理各种例外。这就是引导生成,它是获得“课感”的重点。

在开放的课堂里,学生学习主动性强,思维活跃,表现之一便是善于发现疑问,并大胆提出问题。教师直面学生的质疑,就要瞬间做出准确反应,或正面解答,或侧面启发,或反面扣问,或组织讨论,或解读文本,或提供资料,等等,因势利导,并在解难中导引航向,推进教学进程,以保证有效教学的实现。这就是质疑解难,它是领悟“课感”的焦点。例如我在教学苏轼《记承天寺夜游》一文时,有学生问:“‘何夜无月?何处无竹柏?但少闲人如吾两人耳一句书上解释为‘苏轼这时被贬为黄州团练副使,有名无实,所以自称闲人,但在文中体现在哪些方面呢?”我认为学生提出的这个问题很有价值,于是我组织学生展开讨论,学生们七嘴八舌地说了很多,且都有一定道理。最后,我把这个问题归纳为:苏轼被贬,无公务的烦恼,因而入“夜”,即“解衣入睡”,一见闲;因见“月色入户”,即便“欣然起行”,二见闲;与张怀民“相与步于中庭”,三见闲;两人悠悠夜游,欣赏月景,四见闲。可见恰到好处地因势处理,并在解难中导引航向,可以推进教学进程,保证有效教学的实现。

不要害怕在课堂上出现“意外事故”,也不要放掉课堂上任何一次“意外事故”,这对教师来说是很好的锤炼。这就是节外生枝,它是锤炼“课感”的拐点。有时这个拐点把握得好,对深化文本教学很有价值,应该是教师的“意外收获”。

课前或是课堂上,因受到某种偶然事件的启发,突然心血来潮,有了一个比事先的教学预设更好的思绪,教师就要及时抓住,并将之完善细化。这就是灵光一现,它是捕捉“课感”的亮点。这个亮点往往是教师与学生不同思维所碰撞出来的火花,虽然可能会打乱教师预设的教学秩序,但这是有“课感”能力的教师的教学财富。

四、课后反思教学得失,让“课感”有悟性可升

“课感”往往是课题上的一种心智活动,它大量存在于课堂教学的实践之中。只实践,不课后反思,教学经验就很难积累,对“课感”的体悟就无法得到。

反思得失,领悟“课感”的最佳方法是课后评课与写教后感。评课,包括自评和他评。无论是自评或者他评,都是对课堂教学的理性审视和反思,这无疑会十分有益于悟出各种滋味,提高“课感”能力。在评课的基础上再以“教后感”的形式记下来,既可备日后反复琢磨之用,又能积累教学案例,不断提升“课感”能力。

此外,课上完后,教师还应该主动耐心地询问学生上课后的感受与收获,再结合自己的体会与学生的反馈进行课后反思。这种反思往往更为有效。

三维应用能力 篇3

基因工程, 又叫做DNA重组技术, 是指按照人们的愿望进行严格的设计, 并通过体外DNA重组和转基因等技术, 赋予生物以新的遗传特性, 从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程被广泛应用于植物、动物和微生物, 创造出了许多优良的品种或产品。该部分知识在历年生物高考中占有重要地位。

一、考纲解读

1.涵盖考点

(1) 了解层次:

基因工程的诞生、蛋白质工程和转基因生物的安全性。

(2) 理解运用层次:

基因工程的原理及技术和基因工程的应用。

2.能力要求

(1) 知道基因工程诞生过程的重要历史事件、蛋白质工程的内容, 能够在较简单的情境中识别与使用。

(2) 理解基因工程的基本工具、操作的基本程序、基因工程的应用, 能在较复杂的情境中综合运用相关知识进行分析、判断、推理和评价。

3.试题形式

本专题在多数省市为选考内容, 考试时以非选择题的形式出现;少数省市为必考内容, 以选择题或非选择题的形式出现。

二、疑难解读

1.基本工具

(1) “分子手术刀”——限制性核酸内切酶

能够识别双链DNA 分子中的某种特定的核苷酸序列, 使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开, 形成黏性末端或平末端。

(2) “分子缝合针”——DNA连接酶

能够将双链DNA片段“缝合”起来, 在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键, 主要有E·coliDNA连接酶 (连接黏性末端) 和T4DNA连接酶 (连接黏性末端和平末端) 两种。

(3) “分子运输车”——载体

作用是将基因送入受体细胞, 要求能够自我复制、有切割位点、能与目的基因结合、能进入受体细胞并在受体生物细胞内复制与表达、有遗传标记基因、对受体细胞无害、比较容易得到等条件。常用载体为质粒, 还可用λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

特别提醒:

①“工具”不同于“工具酶”。一是内涵不同, 工具为限制酶、DNA连接酶和载体, 工具酶则仅为限制酶和DNA连接酶;二是工具酶与载体的本质不同:前者为蛋白质, 后者为DNA。

②内切酶和DNA连接酶作用的异同。相同之处是二者都与磷酸二酯键有关, 作用部位均在相邻的脱氧核苷酸之间, 而不是两条链的碱基对之间;不同之处是内切酶是断开相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键, DNA连接酶则在DNA链之间形成磷酸二酯键。

③末端不等于黏性末端。限制酶切割得到的末端有黏性末端和平末端两种, 前者是指具有相同突出端的末端, 平末端则没有突出端。

2.基本步骤

(1) 目的基因的获取

①从基因文库中获取:

基因组文库是通过提取某种生物的全部DNA得到, 其基因是从生物中直接获取;cDNA文库是利用mRNA反转录得到, 其基因通过人工合成得到。

②利用PCR技术扩增目的基因

目的:可以获取大量目的基因。

原理:DNA双链复制。

过程:目的基因DNA受热变性后解链为单链, 引物与单链相应互补序列结合, 然后在DNA聚合酶作用下延伸而来。

特点:指数式增加。

③人工合成:

一是用mRNA反转录得到, 如cDNA文库中基因的获得;二是用DNA合成仪合成, 即根据蛋白质的分子组成逆推基因的脱氧核苷酸序列, 然后用DNA合成仪合成。两种方法获得的基因都只有编码蛋白质的序列, 没有启动子和终止子。

(2) 表达载体的构建——基因工程的核心

①目的:

使目的基因在受体细胞中稳定保存, 能够表达和发挥作用, 并能遗传给下一代。

②组成 (如下图) :

复制原点、目的基因、启动子、终止子和标记基因 (如抗生素抗性基因、发光基因或表达产物有特定颜色的基因等) 。

特别提醒:基因表达载体中, 启动子 (DNA片段) ≠起始密码 (在mRNA上) ;终止子 (DNA片段) ≠终止密码子 (mRNA) 。

(3) 将目的基因导入不同受体细胞的常用方法

特别提醒:受体细胞中常用植物受精卵或体细胞 (经组织培养) 、动物受精卵 (一般不用体细胞) 、微生物 (大肠杆菌、酵母菌) 等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌 (需内质网、高尔基体的加工、分泌) ;一般不用支原体, 原因是它营寄生生活;一定不能用哺乳动物成熟的红细胞, 原因是它无细胞核, 不能合成蛋白质。

(4) 目的基因的检测和表达

①分子水平的检测:

一是检测受体生物是否导入了目的基因:分子杂交技术 (DNA探针+转基因生物DNA) 。

二是检测目的基因是否转录:分子杂交技术 (DNA探针+转基因生物mRNA) 。

三是检测目的基因是否翻译成蛋白质:抗原—抗体杂交。

②性状水平的鉴定:

通常应设置特定条件, 检测目标性状是否表现来判断。

3.应用

(1) 植物:

一是提高农作物的抗逆能力, 培育抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱作物;二是改良作物品质, 获得优良品种, 如高赖氨酸转基因玉米;三是利用植物生产药物。

(2) 动物:

用于提高动物生长速度, 改善畜产品的品质, 生产药物和用转基因动物作器官移植。

(3) 生产药物:

利用转基因工程菌生产药物, 如重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。

(4) 基因治疗:

把正常基因导入病人体内, 使该基因的表达产物发挥功能, 从而达到治疗疾病的目的。分为体内基因治疗和体外基因治疗。

4.蛋白质工程与基因工程的比较

特别说明:蛋白质工程以研究蛋白质的结构和功能为起点, 以改造蛋白质的结构和功能为最终目的, 但改造蛋白质是通过设计和改造基因来实现的。因此, 蛋白质工程的最终实现依赖于基因工程, 与基因工程相比, 多了一个人工设计基因的过程。

三、典例剖析

例1.在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中, 下列操作错误的是 ( )

A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸

B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体

C.将重组DNA分子导入烟草原生质体

D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞

解析:本题以转基因烟草的培育为话题, 考查基因工程的基本步骤。限制性内切酶的作用对象是DNA, 烟草花叶病毒的核酸为RNA, A项错误。经切割的抗除草剂基因和载体可在DNA连接酶的作用下, 连接形成重组DNA分子并导入烟草原生质体, 以使其在烟草细胞中表达获得转基因烟草, B项、C项正确。在确定获得的烟草是否能够抗除草剂时, 可利用含除草剂的培养基进行筛选, D项正确。

答案:A

例2.下列关于蛋白质工程的说法中, 错误的是 ( )

A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构, 使之更加符合人类需要

B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作, 定向改变分子的结构

C.蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子

D.蛋白质工程与基因工程密不可分, 又称为第二代基因工程

解析:本题考查蛋白质工程的概念, 深入理解蛋白质工程的概念是正确解答该题的关键。由于基因决定蛋白质, 因此, 要对蛋白质的结构进行设计改造, 最终还必须通过改造基因来完成, 而不是直接对蛋白质分子进行操作。

答案:B

例3.下图是从酵母菌获取某植物需要的某种酶基因的流程, 结合所学知识及相关信息回答:

(1) 图中cDNA文库基因组文库 (填“大于”、“等于”或者“小于”) 。

(2) ①过程提取的DNA需要的切割, B过程是。

(3) 为在短时间内获得大量目的基因, 可用扩增的方法, 其原理是。

(4) 获取目的基因之后, 需要进行, 其组成必须有以及标记基因等, 此步骤是基因工程的核心。

(5) 将该目的基因导入某双子叶植物细胞, 常采用的方法是, 其能否在此植物体内稳定遗传的关键是, 可以用技术进行检测。

解析:本题考查基因操作的基本过程。弄清cDNA文库和基因组文库的差别、基因表达载体的构成、目的基因的获取途径和导入受体细胞的方法是正确解答该题的前提。

(1) 基因组文库是指将某生物的全部基因组DNA切割成一定长度的DNA片段克隆到某种载体上形成的集合;而cDNA文库是由mRNA经逆转录形成的基因组成的, 由于基因的选择性表达, 所以cDNA文库小于基因组文库。

(2) 从供体细胞的DNA中获取目的基因, 首先应用限制酶将目的基因从其所在的DNA分子上切割下来;B过程是以mRNA为模板来合成DNA的, 应为反转录 (或逆转录) 过程。

(3) PCR技术是一种体外扩增DNA的方法, 其原理为DNA复制, 能将得到的目的基因在细胞外大量扩增。

(4) 基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子和终止子, 其构建是基因工程的核心。

(5) 将目的基因导入某双子叶植物细胞常采用的方法是农杆菌转化法, 目的基因只有整合到植物细胞的染色体上才能在植物体内稳定遗传, 可通过DNA分子杂交的方法对目的基因是否整合到染色体上进行检测。

答案: (1) 小于 (2) 限制酶 反转录 (或逆转录) (3) PCR技术 DNA复制 (4) 基因表达载体的构建 启动子、终止子、目的基因 (5) 农杆菌转化法 目的基因是否整合到植物细胞的染色体上 DNA分子杂交

例4.下表列出了几种限制酶识别序列及其切割位点, 图甲、图乙中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题:

(1) 一个图甲所示的质粒分子经SmaⅠ切割前后, 分别含有_______个游离的磷酸基团。

(2) 若对图中质粒进行改造, 插入的SmaⅠ酶切位点越多, 质粒的热稳定性越_______。

(3) 用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒, 不能使用SmaⅠ切割, 原因是_______。

(4) 与只使用EcoRⅠ相比较, 使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_______。

(5) 为了获取重组质粒, 将切割后的质粒与目的基因片段混合, 并加入_______酶。

(6) 重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_______。

解析:本题考查基因工程的工具、重组质粒的构建及其标记基因在筛选中的作用。

(1) 由于质粒分子是一个环状DNA分子, 因此经SmaⅠ切割前含0个游离的磷酸基团。切割后, 把骨架上的2个磷酸二酯键切断, 从而暴露出2个游离的磷酸基团。

(2) 由于SmaⅠ所识别的序列由碱基C和G组成, 质粒内的这种酶切位点越多氢键越多, 质粒的热稳定性越高。

(3) 由于图中质粒的抗性基因和外源DNA的目的基因内具有SmaⅠ的切割位点, 因此, 不宜使用该酶进行切割。

(4) 如果只使用EcoRⅠ切割质粒和外源DNA, 由于黏性末端相同, 在利用DNA连接酶连接时, 可能出现质粒与质粒的自连体、含目的基因的外源DNA片段与含目的基因的外源DNA片段的自连体、质粒与外源DNA片段的连接体三种情况, 将增加筛选重组DNA的难度。如果使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA, 则可防止出现上述情况, 重组质粒中将仅有目的基因与质粒的连接体。

(5) 为了获取重组质粒, 可在切割后的质粒和目的基因片段混合中加入DNA连接酶, 在适宜条件下, DNA连接酶可催化质粒与目的基因片段的连接。

(6) 重组质粒中抗生素抗性基因的作用是用于鉴别和筛选含有目的基因的细胞。

答案: (1) 0、2 (2) 高 (3) SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因 (4) 质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化 (5) DNA连接 (6) 鉴别和筛选含有目的基因的细胞

四、跟踪练习

1.下列关于基因工程的叙述, 错误的是 ( )

A.目的基因和受体细胞均可来自动植物或微生物

B.限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶

C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性

D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达

2.某研究所的研究人员将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内, 来表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因:A是抗链霉素基因, B是抗氨苄青霉素基因, 且目的基因要插入到基因B中, 而大肠杆菌不带有任何抗性基因。下列叙述正确的是 ( )

A.导入大肠杆菌的质粒一定为重组质粒

B.RNA聚合酶是构建该重组质粒必需的工具酶

C.可用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒

D.在含氨苄青霉素培养基中不能生长, 但在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌

3.下列不属于利用基因工程技术制取的药物是 ( )

A.从大肠杆菌体内制取白细胞介素

B.在酵母菌体内获得干扰素

C.在青霉菌内获取青霉素

D.在大肠杆菌内获取胰岛素

4.下列关于基因工程应用的叙述, 错误的是 ( )

A.基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的细胞

B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交

C.一种基因探针只能检测水体中的一种病毒

D.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良

5.2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因, 再将该融合基因转入真核生物细胞内, 表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是 ( )

A.追踪目的基因在细胞内的复制过程

B.追踪目的基因插入到染色体上的位置

C.追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布

D.追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构

6.某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似, 只有对热稳定性较差, 进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂, 临床治疗食物的消化不良, 最佳方案是 ( )

A.对此酶中的少数氨基酸替换, 以改善其功能

B.将此酶与人蛋白酶进行拼接, 形成新的蛋白酶

C.重新设计与创造一种新的蛋白酶

D.减少此酶在片剂中的含量

7.苏云金杆菌 (Bt) 能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图 (ampr为抗氨苄青霉素基因) , 据图回答下列问题。

(1) 将图中①的DNA用HindⅢ、BamHI完全酶切后, 反应管中有__种DNA片段。

(2) 图中②表示HindⅢ与BamI酶切、DNA连接酶连接的过程, 此过程可获得__种重组质粒;如果换用BstⅠ与BamHⅠ酶切, 目的基因与质粒连接后可获得种重组质粒。

(3) 目的基因插入质粒后, 不能影响质粒的。

(4) 图中③的Ti质粒调控合成的vir蛋白, 可以协助带有目的基因的T-DNA导入植物细胞, 并防止植物细胞中对T-DNA的降解。

(5) 已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体, 使细胞膜穿孔, 肠细胞裂解, 昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小, 原因是人类肠上皮细胞。

(6) 生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种, 其目的是降低害虫种群中的基因频率的增长速率。

8.请回答基因工程方面的有关问题:

(1) 利用PCR技术扩增目的基因, 其原理与细胞内DNA复制类似 (如下图所示) 。图中引物为单链DNA片段, 它是子链合成延伸的基础。

①从理论上推测, 第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为。

②在第轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。

(2) 设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物 (只标注了部分碱基序列) 都不合理 (如下图) , 请分别说明理由。

①第1组: ;

②第2组: 。

(3) PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶, 下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能, 这是因为。

(4) 用限制酶EcoRV、MboⅠ单独或联合切割同一种质粒, 得到的DNA片段长度如下图 (1kb, 即1000个碱基对) , 请画出质粒上EcoRV、MboⅠ的切割位点。

参考答案:

1.D 2.D 3.C 4.D 5.C 6.A

7. (1) 4 (2) 2 1 (3) 复制 (4) DNA水解酶 (5) 表面具有相应的特异性受体 (6) 抗性

8. (1) ①15/16 ②三 (2) ①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效 ②引物Ⅰ′自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效

(3) DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上

(4) 见右图

三维应用能力 篇4

一、以兴趣为三维目标实现的奠基石，激发学生自主学习的动力

兴趣是最好的老师，兴趣是学生主动自学的动力，也是实现三维教学目标不可缺少的因素。因此，在课堂教学中，老师要积极的引导学生的学习兴趣，培养学生的自主学习能力和思维能力，促进学习目标的达成。

在进行学生互动的时候，我们要注意内容的提炼，尽量结合学生的兴趣点进行材料的收集，同时通过身边的事物来进行描述。我们这里简单的说这样一个故事：今天，老师起来听到两把剪刀的对话，大剪刀对小剪刀高傲的说道：“我的嘴比你大！”小剪刀很不服气的说：“怎么可能，我的比你的大！”这两把剪刀争论不休，得不出最后的结果，亲爱的同学们，那你们帮他们判断下，好吗？······通过这样的一个故事带出了问题，立刻得到了学生们的反映，激发了他们的兴趣，这样的开始让学生可以高度的集中到学习中来，对学习产生了很大的兴趣，创造一个良好的学习环境。

二、以自主、合作、探究为三维目标的承重梁，培养学生自主学习的方法

在小学教学中，教师要充分的发挥学生的能动性，创造一个自主合作、积极探求的学习氛围，要以学生为中心进行指导教育，

通过这种方式来提高学生的自主能力，激发学生的学习动力，加强学生良好学习习惯的行程，从而提高学生的技能水平和知识积累。在采用自主的学习方式时，也要在课堂上进行换位学习，让学生通过不同的角色变化来提高学生的学习自主性，促使学生主动思考探求知识，并可以在学习中加强应用能力，让书本上的知识动起来，融入学生的生活中，做到学以致用。这样对于学生的未来发展和健康成长也有很大的帮助。

我们通过循环小数的认识作为课程举例说明，教师通过二次创造的方式让学生进行自主学习和探求，并通过学生之间的合作来进行指导学习。在这个过程中，教师引导学生通过不同的方式和表达进行提问、解决问题，让学生不仅仅停留在表明的理解，而是深入了解其内涵，在掌握了知识技能的同时又提高了主动学习和自我学习的能力，让学生在指导下完成三维教学目标的要求，并让学生的数学自主学习形成良好的习惯。在实际的教学中，我会进行随机的分组，将学生分为几个小组，并进行小组之间的数学知识的竞赛。在游戏的过程中，我们会让学生意识到自己的主体性和集体性，从而增强自主探究合作的学习能力的提升。

三、以生活课堂作为三维目标的砌墙砖，营造学生自主学习的氛围

生活课堂强调教学内容与日常生活息息相关，使学生在学习中能够回归生活。我们将生活教学作为三维目标的首要目标，将抽象的数学问题与实际生活相结合，使孩子们尽可能的学以致用，解决实际问题。

举例来说，当老师在向学生介绍人民币的相关内容时，老师如果问到一个类似于“同学们，你们每天回家坐公交车回家时要花多少钱呢”这样的问题，同学们都会争先恐后的回答问题，“一元钱、两元钱”。如果老师继续追问下去，如果你此时身上只有一张十元钱（老师同时拿出一张十元钱展示在同学面前），你该怎么解决呢？同学们则会兴高采烈，你一言我一语，瞬间想出各种各样的解决诶办法，有的同学说向超市阿姨换取零钱，换成是个一元钱：有的同学说换成一个五元、五个一元的；还有同学说下次和爸爸妈妈说好了一定要带好需要的零钱的……在这个生动的讨论之中，学生们不仅可以了解关于人民币的相关知识，还提高了自主解决问题能力，当孩子们在实际生活中遇到类似的问题，就能够独立面对。当然，老师还可以建议家长在日常生活中，可以带着孩子一起逛超市，让孩子自主购物，自己去计算物品的价格，在计算的过程体会学习数学的好处，激发孩子学习数学的兴趣。

四、以现代化教学作为三维目标的现场施工，提高学生自主学习的能力

在实际的教学过程中，关于小学数学的教学，我们尽可能的用最新的教具和多媒体来演绎我们的数学知识。这样能够做到与时俱进，使学生能够更好的接受我们的数学理论；另外，多媒体的运用能促进学生学习的兴趣，增强学习的欲望。例如，就像教学生计算圆的面积，尽管之前的木制教具也能够做到这一点，但是它们的存在着与生俱来的限制。然而，多媒体就不一样，它可以起到很大的作用。对于“圆”这个几何概念，同学们能够按照自己的想法对圆进行无数次的等分，直到将圆周曲线的长度等分成近似于直线的情形，然后再进行勾画成一个矩形，自然的推导出圆的面积是如何计算出来的。多媒体这种通俗直观的演示方式，能够使学生更加快速的掌握相关的知识，也了解了极限的相关思想。更为关键的是，这个演示过程也能够启发学生的思维，使他们了解相关问题的计算方法，提高他们自身的学习能力。

综上所述，课程的改革使得学习更加直观和简便，在某种程度上能够提高学生的自主学习能力，更利于实践小学数学教育的三维的标准，同时也体现了“以学生文本”的教学思想，使得学生的学习方式发生重大的改善，也能够使得他们在各个方面得到提升与进步。这一变革使得小学的数学教学更加体现素质教育的教育理念，帮助学生提高学习的质量与自主学习能力。

三维应用能力 篇5

一、在《机械工程制图》课堂教学中引入三维软件的学习

机械专业学生在大一第一学期就开展了《画法几何》课程, 若将三维软件引入该课程的教学中, 不仅有利于该课程的学习, 还有利于培养学生的三维设计能力。大一学生学习的积极性和主动性都比较高, 此时接触三维软件, 更能够激起他们浓厚的学习兴趣。

学生由于初学制图, 缺乏感性认识, 空间思维能力有限, 在学习过程中出现的问题得不到及时的指导和纠正, 将丧失学习兴趣。三维软件创建的三维模型质感好、形象逼真、色彩丰富, 在课堂上, 教师可以利用三维软件将复杂形体的外型与内腔、相贯体中相贯线的变化趋势、装配体中零件之间的连接关系等向学生演示, 使教学中的知识难点讲解得更加清晰、生动、形象。例如讲解组合体时, 已知两个视图求作第三个视图是教学中的重点和难点。如图1所示就是已知组合体的主视图和左视图, 画出俯视图, 教学中应用Pro/E进行三维造型, 使学生看到组合体的形成过程, 分析清楚组合体各个组成部分的相对位置, 明白了相交、相切、平齐的含义, 再通过输出视图得到组合体的三视图。Pro/E三维造型的应用不但提高了学生的空间想象能力和逻辑思维能力, 还让学生初步了解了三维软件, 激起他们学习三维软件的兴趣。

随着计算机的迅速普及, 学生的计算机水平有了很大程度的提高。在《机械工程制图》课堂上利用2~4个学时讲解Pro/E的基本操作, 让学生掌握简单形体的造型方法。实践证明, 学生再通过课后自学, 完成几个造型练习之后, 基本掌握了三维软件的基本操作。这样, 当学生再遇到想不出的实体时, 就会自己利用软件创建模型, 通过自己造型复习所学的知识, 增加自己的感性认识, 从而降低《机械工程制图》学习的难度。这种方法既能够加深学生对所学知识的理解, 还增强了学生的三维造型能力, 同时, 也开阔了学生的专业视野, 提高了学生的学习兴趣和工程素养, 有助于培养能直接面对社会竞争的技能型专业人才。

二、尽早开展三维软件课程的学习

很多高校在大学三年级才为机械类学生开设学习三维软件的课程, 因学生用软件的机会少, 且课时少, 很多学生不能熟练掌握该软件, 往往毕业后在工作中还要花很多时间去重新学习, 这将不利于学生更好地把握机遇。若在大一、大二就为学生开设学习三维软件的课程, 学生通过课余练习, 再经过课程设计和毕业设计运用三维软件, 到毕业时大部分学生已能够熟练掌握该软件, 并积累了一定的设计经验, 为以后工作能力的培养奠定良好了的基础, 就能够更好地把握就业机会。所以, 在大学尽早让机械类学生学习三维软件, 有利于培养现代工程设计人才。

因三维软件功能强大, 而课堂学习课时有限, 使得学生对三维软件的掌握不够深入、全面。所以, 很多高校以选修课或培训的形式, 让学生进一步深入地学习三维软件。学生以一种积极主动的方式进行学习, 更能激发学习的兴趣, 有利于熟练掌握三维软件。

三、多创造机会让学生参加设计大赛

我校每年都举行三维设计大赛, 对大赛的举办形式、比赛方式、评分标准和奖励方法等相关内容已形成了规范。每年都有很多学生踊跃报名, 积极准备, 每次比赛都会出现一些好的作品, 如图2所示即为学生参赛的一个作品, 学生利用测绘的方法获得溜冰鞋的尺寸, 然后在三维软件中利用创建曲面、曲线和着色等功能完成作品的三维造型。学生通过比赛得到了很多锻炼, 积累了知识。实践表明, 以参加设计大赛的方式让学生熟练掌握三维软件能够取得非常好的效果。

除了参加学校的比赛, 我们还积极鼓励学生参加教育部门和行业协会举办的一些比赛, 如机械创新设计大赛、三维设计大赛等。在准备作品时, 都会用到三维软件进行产品造型设计、运动学分析、动力学分析和结构分析, 并根据分析结果对产品进行结构优化设计, 三维造型完成后, 再绘制二维图, 制造产品实物。参赛时为了更好地演示作品的功能和内部结构, 还需用三维软件制作演示动画。通过参加这些比赛, 学生更加熟练地掌握了三维软件, 并积累了一定的实践经验。

四、结论

通过在《机械工程制图》课堂教学中引入三维软件的学习, 让学生认识学习三维软件的作用, 激起他们学习的兴趣, 并掌握三维软件的基本操作;再通过课程、选修课或培训的方式, 让学生更深入地熟练掌握三维软件;最后通过举办三维设计大赛, 鼓励学生多参加各种设计大赛, 让学生在实践中应用三维软件, 切身体会到三维软件的价值, 真正具备社会需要的三维设计能力。

参考文献

[1]梁松坚.浅论机电类大学一年级的三维软件教学[J].装备制造技术, 2011, (9) :232-233.

[2]侯洪生, 张云辉, 朱玉祥, 等.工程制图教材中传统内容与三维CAD融合的研究[J].工程图学学报, 2008, (2) .

[3]叶军, 孙根正.三维建模引入制图课程的改革研究[J].工程图学学报, 2008, (2) .

三维应用能力 篇6

高等职业教育需要培养的是一种不仅要懂得某一专业的基础理论知识, 还应具有某一岗位群所需的操作组织能力, 能解决生产中的实际问题的复合型人才。而我们的毕业生由于缺乏实践经验, 常常在就业、工作初期面临尴尬局面:在学校学过的知识、技能, 企业实际设计、生产中不会应用。因此, 提高学生的实践能力已经成为职业院校专业建设的紧要问题。《三维造型与工程图》是高职院校机械类专业群的一门职业技能核心课, 是实践性很强且面向实际应用的重要专业课, 和其他课程有着重要的关联作用, 是整个专业培养目标中一个重要的能力单元。本文通过对课程内容、教学方法、学生实践能力三方面进行改革, 力图使课堂教学、学习与企业工作实际密切对接。

1 课程内容改革

企业的三维产品设计人员主要技能要求:能够熟练使用计算机三维建模软件, 将由工程或产品的设计方案、产品原图、草图和技术性说明及其他技术图样所表达的产品, 构建成可用于设计、加工等用途的三维数字模型。具体需要掌握的要求为:掌握二维草图的绘制;掌握零件特征造型的基本步骤, 生成、编辑三维实体、曲面的技能;掌握钣金件造型设计;掌握利用各种空间逻辑约束关系, 将三维实体零件组装成装配体的方法;掌握由三维实体生成工程图样, 并对图样进行编辑、尺寸标注的技能。

以往教学中教师对着课本, 按书中章节逐个命令依次讲下去, 没有实际案例或是选取的案例脱离企业产品。学生在课堂上只能被动地接受知识, 不能有效使用, 教、学、做发生脱节。因此, 在当前教学过程中, 我们引入基于企业产品设计工作过程的项目教学的课程设计思路, 有目的地创设具有一定情绪色彩的实践场景, 选取典型企业产品作为案例, 将Pro/E软件三维造型与制作工程图命令融合贯穿其中。按照从简单到复杂、从低级到高级的排序, 选择实体造型设计、曲面造型设计、钣金设计、虚拟装配、工程图设计学习模块, 每个模块设置若干项目, 每个项目由几个典型企业产品作为子项目 (如表1) 。以引起学生一定的态度体验, 加强实际动手操作能力的培养。

2 教学方法改革

传统的教学方法习惯于注重命令的讲解, 学生跟着老师一步一步学习建模, 课堂上讲的会画, 没讲过的就不知道如何着手。因此, 本课程采用项目教学、网络教学相结合的方法, 尝试课堂、网络多途径教学。既强化老师的教, 又充分调动学生的学, 培养自主学习能力。课堂教学中每个子项目对应一个典型企业案例, 学生拿到图形文件, 先分组讨论、每人都要提出自己的绘图思路、方法、步骤, 然后优选最佳方案后进行具体造型操作。在此过程中学生起主导, 学会自己发现问题、分析问题、解决问题, 学会听取别人的意见, 学会创新、拓展。教师主要组织、引导学生对案例进行讨论, 把握讨论方向, 对难点、未学部分进行讲解演示, 对学生的具体操作进行总结、点评。有创意的给予表扬, 方法有误的进行鼓励, 并把学生的课堂表现作为平时成绩记录在案, 以激励其更好地参与课堂学习。相对于以往教学注重知识的获得, 项目教学把培养能力放在比获得知识更重要的位置。随着现代教育技术的发展, 将各种相互作用、相互联系的媒体和资源有机地整合在一起, 形成立体化教材, 使优秀教学资源充分共享, 也是我们课程改革的重要部分。将课程标准、电子教案、电子课件、自编教材、视频教程、素材库 (企业产品) 、技能考证等相关资源, 通过网络进行展现, 打造精品课程网站, 使学生充分利用业余时间开展第二课堂学习。

3 实践能力培养

除了课堂教学中选取企业典型产品作为项目任务, 进行针对性学习。在学期末还安排专周实训, 进入校企共建的设计实训室, 分组完成一个机电产品的所有零件3D造型、装配设计、2D零件图、装配图, 并且聘请产品设计工程师全程参与、指导。让一线的工程师来告诉学生, 这个软件是干什么的, 有什么用, 要怎样用;不同的造型方案是否可行, 优缺点在哪里, 会出现什么样的问题, 怎样解决。最后对每组实训作品 (如图1、2、3) 进行分析、点评、提出改进措施。通过这样模式的实训, 让学生仿佛置身于真实的企业环境, 学习兴趣倍增, 操作技能进一步熟练、系统、深化, 实践能力得到进一步有效培养。

整个实践教学以产学合作为基础, 以产品任务为驱动, 以Pro/E产品造型的能力为中心, 以真实的项目为实训内容的方式培养学生核心技能, 突出课程的应用性和实用性, 使学生在与企业岗位工作性质一致的环境中学习、操作, 进而提高自己的核心竞争能力真正做到学以致用。

4 结束语

《三维造型与工程图》课程教学改革摒弃传统教学中注重命令讲解, 案例无实用性、脱离企业产品, 忽视产品建模情境创设过程等缺点。有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的实践场景, 选取典型的企业产品为载体进行项目化教学, 引起学生一定的态度体验。在实践中运用产品造型相关的各方面知识, 掌握相应的造型设计经验, 有效培养了学生的实践能力。本课程的改革必将对高职机械专业群学生的学习产生良好效果, 真正实现人才培养“六个对接”, 为教学改革摸索一条新路。

摘要：《三维造型与工程图》是高职院校机械类专业群的一门职业技能核心课, 是实践性很强且面向实际应用的重要专业课。传统的教学方法习惯于注重命令的讲解, 选取项目案例大部分脱离企业产品, 无法开展有效教学。为此, 本文针对课程内容、教学方法、学生实践能力三方面进行改革探究, 以提高教学效果。

关键词：三维造型与工程图,课程内容,教学方法,学生实践能力,改革

参考文献

[1]宋秀英.基于高职教学改革发展思路之探究[J].职教论坛, 2011 (35) .

[2]宗平华.高职教学凸显职业特色的改革探索[J].教育与职业, 2011 (18) .

[3]刘汝芳, 张燕茗.基于就业的高职教学改革研究[J].继续教育研究, 2011 (02) .

[4]刘永霞, 彭如恕.机械类学生三维设计能力培养方法研究[J].教育教学论坛, 2013 (42) .

三维应用能力 篇7

1 大型煤炭企业转型能力评价指标体系构建

1.1 转型期大型煤炭企业关键任务分析

主要面临三项关键任务: (1) 根据转型要求, 调整或转变企业经营理念, 重塑企业文化。煤炭企业发展转型以企业经营理念的转型为先导, 安全经营理念、资源与能源节约理念、环境保护理念、依靠技术创新与管理创新发展企业的理念等是当前大型煤炭企业正在逐步树立的理念。而这些企业经营理念的确立首先需要企业高管层的认可与接受, 然后通过正式方式 (如集体学习文件等) 和非正式方式 (言传身教、榜样行为等) 至上而下地传递给其下属直至整个企业所有员工, 进而形成一种与煤炭企业发展方式转型升级相匹配的企业文化。 (2) 制定转型战略, 跟踪环境变化, 对战略进行动态调整。大型煤炭企业必须对当前业务进行调整, 对未来产业结构进行精心谋划, 制定科学的发展战略, 突出“转方式, 调结构”的大目标。同时, 还要根据政策环境、竞争环境和市场环境等的动态变化对已有战略进行相应调整[1,2]。 (3) 执行转型战略, 实现转型目标。通过组织再造、资源整合、管理控制等确保转型战略实现。煤炭企业转型战略的制定、调整与实现过程, 受企业经营理念与企业文化的影响, 同时该过程又使企业经营理念和企业文化不断巩固与强化, 见图1。

1.2 大型煤炭企业转型能力架构分析

为完成转型期三大关键任务, 煤炭企业需要具备三大能力板块与五大能力要素 (图2) 。企业转型基本支持能力板块 (包含转型文化重塑能力、持续学习能力两大能力要素) 、企业转型战略规划能力板块 (包含企业转型战略规划能力一大能力要素) 与企业转型战略执行能力板块 (包含资源整合能力、管理控制与创新能力两大能力要素) 。煤炭企业发展转型目标的实现是一个无限逼近的过程, 必定会经历很多阶段, 这就要求企业将转型战略分解成首尾相接、不断推进的多个阶段性战略, 并通过逐个阶段性战略的实现, 逼近转型目标。企业转型战略规划能力板块作用于各个阶段性战略的制定与调整, 资源整合能力、管理控制与创新能力确保阶段性战略的实现, 转型文化重塑能力与企业持续学习能力为整个煤炭企业转型过程提供基础支撑。

1.3 转型能力评价指标细化与测项设置

根据大型煤炭企业转型能力“三大板块、五大要素”的能力架构, 将每个能力维度分解为能力子项, 再在能力子项下设测量项目, 然后按照客观指标与主观指标相结合可得到在每个测项下设置的具体衡量指标, 见表1。

注:为节省版面, 将权重一并列出, 计算方法见3.3部分。

2 大型煤炭企业转型能力评价方法

本文拟对多家煤炭企业在多年度的表现进行评价、对比和分析, 涉及时间、对象和指标三类因素, 故采用三维灰色关联度评价模型。该模型是基于时间、指标、方案三维空间的灰色关联度模型, 被证明满足灰关联四公理, 且可解决动态多指标决策问题[3]。

三维灰色关联度的计算步骤为:设动态多指标决策问题的时间段为St (t=1, 2, …, T) , 各阶段权重为αt (0<αt<1, ∑αt=1) , 指标为In (n=1, 2, …, N) , 各指标权重为βn (0<βn<1, ∑βn=1) , 决策方案为Ok (k=1, 2, …, K) 。

设方案Ok的指标In在时间段St的值为atkn, 决策系数矩阵可记为式 (1) 。

首先, 采用功效系数法将以上决策系数规范化[4]。对正向指标:

对逆向指标:

规范化后, btkn∈[0, 1]。然后, 构造每个时间段的正理想方案与负理想方案:

计算三维关联度:先计算每个时间段的决策方案Otk与正理想方案Ot0+和负理想方案Ot0-的关联度系数γkt+和γkt-:

本文取ζ=0.5。再计算三维关联度:

dk越大, 方案Ok越好。在本文中意味着第k家煤炭企业转型能力越强。

3 基于面板数据的实证分析

3.1 样本选择与调查

当前中国A股上市公司中有36家企业被归为煤炭行业, 基于可比性, 从中选取主营业务为煤炭开采的企业为研究样本。2007年我国首次将转变经济发展方式上升为国家战略, 之后煤炭行业“转方式, 调结构”的力度不断加大。因此, 为了更好地反应煤炭企业转型能力状况, 选取研究的时间段为2008—2011年, 为保证数据的可获得性和可比性, 剔除2008年之后上市的煤炭企业, 共有21家进入研究样本。

表1中的客观指标是从公司年报中获取的数据。主观测项设计成问卷, 按照李克特5级量表设置, “1分、2分、3分、4分、5分”分别代表“非常不好、不太好、一般水平、比较好、非常好”。每个样本企业发放问卷5份, 由企业高管或熟悉情况的中层管理者填写。调查方式包括深入访谈、电话调查、e-mail调查、邮寄调查等。问卷回收后, 剔除无效问卷, 对来自同一企业的问卷做均值处理, 作为该企业的能力数据。同时, 若来自同一煤炭企业的有效问卷数不足3份, 则通过各种途径补足。

3.2 描述性统计分析

对表1中的客观指标进行描述性统计分析, 计算了21家煤炭企业分别在2008—2011年的均值、标准差及变异系数。其中, 吨煤环保投入2009年为6.64元/t, 比2008年的8.23元/t有显著降低, 2010年继续减少, 到2011年回升到7.44元/t。原因可能是2008—2010年宏观经济不景气, 导致收入降低, 环保投入力度也降低。2011年, 吨煤环保投入变异系数为0.894, 说明不同煤炭企业环境保护意识差异较大。资源回收状况逐年改善, 煤炭企业越来越重视资源节约。上市煤炭企业4年间的单位产量科技投入均值为13.56元/t, 变异系数为0.774, 意味着不同企业对技术创新的重视程度差异较大。虽然2008—2010年经济不景气, 但吨煤安全投入由18.87元/t逐年稳步提升到23.7元/t, 突出了安全约束的加强和企业对安全的重视。万元资产煤炭可采储量4年间的均值为909.52t/万元, 标准差为680.58t/万元, 说明不同煤炭企业间资源储备意识差距较大。本科及以上学历职工所占比例逐年提升, 由2008年的6.08%上升到2011年的9.04%, 员工素质不断提升, 煤炭企业更加重视对知识型员工的储备, 以便更好地支撑企业转型。企业并购、联盟次数总体呈上升趋势, 2011年变异系数为1.209, 意味着不同企业对外部资源进行整合的能力差异很大。总资产收益率受宏观经济影响, 总体呈下降趋势, 由2008年的16.19%下降到2011年的10.21%。全员劳动生产率整体呈上升趋势, 由9.66万元/人上升到11.08万元/人。综上所述, 大型煤炭企业的转型文化重塑能力与资源配置能力在不断提升。

针对调查问卷 (由表1的主观测项组成) 的分析发现:得分最高、排在前5位的测项包括“管理控制与创新能力”的3个测项和“持续学习能力”的2个测项, 说明上市煤炭企业管理控制与创新能力较突出, 尤其在安全、技术创新和环境保护方面的管理控制与创新上;在学习新知识及应用新知识方面的能力也较突出。排在第6位的是“转型文化重塑能力”的测项, 说明企业对“转方式、调结构”的重视程度较高。得分最低、排在后6位的测项包括“转型战略规划能力”的4个测项, 显示出煤炭企业在具体的企业转型目标设定、整体战略安排、阶段性战略目标与安排、战略调整方面的能力较弱, 这与深入访谈时得出的结论基本一致。

3.3 参数确定及结果分析

在设定时间段权重值时, 本文认为离现在越近的时间段其重要性程度越大, 故令。由于选取的研究时间段为2008—2011年, 故T的值为4;各指标的权重值βn按层次平均赋权法确定, 结果见表1;决策方案对应所选21家上市煤炭企业, 故K值为21。按照三维灰色关联度的计算步骤得到21家上市煤炭企业转型能力的关联度数值及其排序见表2。

由表2可见, 2008—2011年两家大型的中央企业——中国神华与中煤能源的转型能力位列前两位, 在“转方式、调结构”方面做出了表率;紧随其后的是省属煤炭企业, 包括山东的兖州煤业、河北的冀中能源、山西的潞安环能;平煤股份、郑州煤电、开滦股份与大同煤业的转型能力较弱, 排在后列。这四家企业前身都是有悠久经营历史的矿务局, 很多矿区面临资源枯竭问题, 且经营理念与文化、管理模式等转变障碍较大。

通过三维灰色关联度的计算步骤可知, γk+越大, 意味着煤炭企业转型能力越强。即使是处于前列的煤炭企业, 也仅有两家央企 (中国神华与中煤能源) 与正理想企业的关联度超过了0.85, 其他所有企业该数据均低于0.8。排在最后的煤炭企业与正理想方案的关联度仅有0.3349, 而与负理想方案的关联度却很大, 为0.9602。本研究所选样本企业均为大型上市煤炭企业, 代表了中国煤炭行业的先进力量, 但评价结果不容乐观, 煤炭企业亟需采取措施提升转型能力。

4 结论与对策

整体来看, 中国大型煤炭企业正在不断探索转型之路, 转型意识与转型能力不断进步, 但转型能力总体水平不高。与转型文化重塑能力、资源整合能力、管理控制与创新能力、企业持续学习能力等状况相比, 转型战略规划能力亟需提高与强化。转型战略规划能力决定了企业战略的优劣, 影响着企业转型路径的选择及转型目标的实现。

为提升大型煤炭企业转型能力, 首先应加强企业高管团队建设。高管团队是企业战略的制定者与最高执行者, 其学习能力、创新意识与开拓精神从上至下制约着转型战略的选择与实施。大型煤炭企业的“转方式、调结构”, 不仅需要高管团队具有先进的经营理念, 还必须具备高超的智慧与创新能力。如山东能源集团的高层提出了新时期做“能源综合解决方案的供应商” (包含能源生产技术服务供应商、常规能源供应服务商、城市清洁能源供应服务商、能源金融服务供应商) 的转型思路, 其中“能源生产技术服务供应商”指山东能源集团以“绿煤战略”为指导, 充分利用自己先进的采煤技术, 为落后地区及煤炭企业提供采煤技术服务, 实现“煤炭不落地, 矸石不升井, 污水不外排”, 打造“没有资源的资源开发企业”, 依托集团安全生产、管理经验、人才技术、产业聚集等优势, 为其他煤炭企业提供包含资源勘探品—矿井设计—矿井建设—矿井运营—交付产品等完整环节的管家式服务[5]。第二, 大型煤炭企业必须进行资源储备, 除煤炭资源外, 最重要的就是人才资源的储备。随着企业产业结构的调整, 大型煤炭企业会在许多不同领域或交叉领域产生大量人才需求。因此, 根据企业转型战略规划, 适时储备人才资源是提升企业转型能力、推动企业转型兼具基础性与战略性的措施。第三, 技术创新。这是煤炭企业转型升级, 实现内涵式发展的最根本支撑。煤炭企业必须确立技术创新的关键地位, 加大投入, 强化技术人才培养与引进。第四, 管理创新。必须不断优化自身管理体系, 这是煤炭企业转型战略顺利实施的重要保障。

参考文献

[1]项国鹏, 王进领.企业家战略能力构成的实证分析:以浙江民营企业为例[J].科学学与科学技术管理, 2009.10∶191-194.

[2]唐健雄.企业战略转型能力研究[D].长沙:中南大学博士学位论文, 2008∶5.

[3]王正新, 党耀国, 沈春光.三维灰色关联模型及其应用[J].统计与决策, 2011, (15) ∶174-176.

[4]糜万俊.无量纲化对属性权重影响的传导机制及调权研究[J].统计与决策, 2013, (4) ∶11-14.

三维应用能力 篇8

一、课堂教学诊断能力与三维目标的内涵及关系

1.课堂教学诊断的内涵

关于什么是课堂教学诊断, 从诊断主体的不同、诊断重点的差异、诊断视角的选择等方面, 学者给出了很多定义。美国学者克拉克和斯塔尔提出:“教师看到学生学习中存在的困难, 精确地找到这个困难是什么, 并发现产生这个困难的原因, 这就是诊断。诊断之后的教学必须纠正错误的东西或补足缺乏的东西, 没有诊断, 教学就没有方向。”[1]张伟明确指出“课堂诊断一般是指诊断者通过对课堂教学全过程的看 (师生在教学全过程中的活动、表现、情感、态度) 、听 (师生在教学活动中交流发言和由此反映出的思维状况) 、问 (了解教师的执教意图与学生的内心感受) 等手段, 在理性思考的基础上, 探究与发现执教教师的教学经验与特色, 并发现与研究教学过程中存在的问题, 及时提出相关的改进意见的一种教育科研方法。”[2]上面两个定义是典型的从不同诊断主体出发作的定义, 但在强调教学主体性的今天, 教师理应成为教学诊断的主体, 唯有如此, 教学才能焕发生机与活力。所以, 笔者认为课堂教学诊断即教师在教学过程的前、中、后, 都能敏锐地发觉与判断学生在学习中可能出现的问题和真实出现的问题, 进而分析问题成因, 做出改进方案并实施的能力, 最终目的是促进学生的发展, 使学生和教师学会自我诊断是教师的一种自发、主动行为。

2.三维目标的内涵

三维目标, 即知识与技能, 过程与方法, 情感、态度与价值观, 不仅是对教师教学、学生学习的要求, 更是对个体成长、能力获得与发展的一种指向, 一个人的发展必须具备这三方面才是全面的发展, 否则就是片面的发展, 一种能力的获得如果缺少一方面, 就是一种残缺的能力。三维目标中知识与技能是其他一切发展的基础, 犹如一座房子的根基, 地基不牢, 随时有倒塌的可能;过程与方法是我们获得知识、技能的方法;情感、态度、价值观则是我们在获得知识、技能的过程中, 自己内心所获得的体验, 酸、甜、苦、辣, 开心、兴奋、沮丧、困惑等都是, 有时是支撑我们走下去的动力, 有时是妨碍我们前进的阻力, 在学习知识与技能的发展中, 我们获得的积极情感体验越多, 深入学习下去的动力就越强。

三维目标三者之间的关系用下图1表示, 即在每一次知识与技能获得过程中, 过程与方法、情感态度价值观都要作为两翼贯穿其中, 这样获得的知识与技能才不会是惰性的。过程与方法保证知识与技能在人的发展中始终处于活跃状态, 人的思维不会僵硬;而良好的情感态度价值观保证人们在整个发展过程中能够永葆活力与动力。

3.两者之间的关系

三维目标既是教学目标, 又是学习目标;既是教学指向, 又是学习指向。它告诉我们构成个人发展的每一种知识与技能都要有过程与方法、情感态度价值观的贯穿, 才是真正的获得, 否则就是假性获得。课堂教学诊断能力作为教师教学能力的重要组成部分, 对整个教学起着“把脉”作用, 其构建若从三维目标的角度出发, 能帮助教师形成真正的课堂教学诊断能力, 教师还能体验三维目标的价值, 在以后教学中, 会更加主动、灵活地用三维目标进行课堂教学诊断。

二、三维目标视角下教师课堂教学诊断能力的构建

三维目标中, 知识与技能是一切能力、情感、态度、价值观形成的基础, 因此, 教师课堂教学诊断能力先从课堂教学诊断的知识与技能开始。

1.知识与技能是课堂教学诊断的基础———认识诊断

学生在学习过程中出现的困难以各种方式表现出来, 需要教师具备各种知识才能敏锐地发觉问题。在教师专业发展的知识基础上, 相关研究发现, 专家教师与一般教师最大的区别就是前者不仅对自己所教学科的知识有深层理解, 而且知道如何按照自己教学对象的需要把学科知识展现出来。基于此, 笔者把教师课堂教学诊断能力建构的知识与技能分为一般课堂教学诊断知识和具体学科课堂教学诊断知识两部分。

(1) 一般课堂教学诊断知识。课堂教学诊断是针对每节课的具体教学, 所以一般课堂教学诊断的知识必然包含一节课的主要成分, 从教学目标制定到教学过程实施再到最后评价, 教师都要有高度的警觉性, 对任何违背教育规律的教学活动都要及时进行诊断分析, 并向学生说明诊断的地方, 当堂解决问题, 不能解决的, 在下一节课中进行改正。按照文中课堂教学诊断的定义, 一般课堂教学诊断知识从课前、课中、课后三个方面进行论述, 具体方法如下:

一是课前诊断。首先, 诊断教师教情。教师是教学中起主导作用的主体, 其自身的教学情况对一节课教学目标的达成有重要影响, 所以需对教师的教学情况进行诊断。教情的诊断从教学的组织方面进行, 主要包括:教学目标, 目标制定是否依照学生的心理认知特点、教学内容, 目标是否有层次性, 全面与否等;教学内容, 内容安排是否科学严密、逻辑性强, 是否围绕教学目标展开, 重难点是否突出, 教师对知识的教授是否具有科学性、教育性, 对学生的作业布置是否恰当等;教学方法, 教学方法与教学内容、教学目标、学生的实际是否相符, 教学方法是否单一, 是否启发学生积极主动地思考问题、激发学生的求知欲、启迪学生的思维, 教学方法是否服从于学生的认知心理发展, 是否由浅入深、循序渐进, 是否恰当地配合现代化教学手段, 使课堂教学在完整的科学教学体系中进行;教学效果, 教师是否完成教学任务, 教学目标的达成度, 学生的学习效果等。[1]其次, 诊断学生学情。学生作为教学过程中一个重要的主体, 也是核心, 必须对其进行诊断, 否则教学就失去了针对性, 只有在教学前, 对学生的学习情况有一个好的诊断, 才能在教学过程中对症下药。学情诊断包括学生的学习习惯、学习兴趣、学习风格、思维特征、学习团体以及考试成绩等。第三, 诊断家庭教育。十八届三中全会关于教育改革的内容中, 专门提出了对家庭教育的要求, 更加明确了家庭教育的责任重要性。但是现实中, 家庭教育或缺失、或错位, 给教育改革带来了很多阻力。所以有必要对家庭教育进行诊断, 包括父母双方的文化水平、家庭阅读量、投入在孩子身上的教育时间、平时的学习情况、教育孩子的方法、家庭娱乐活动, 爷爷奶奶、外公外婆的教育干涉等。

二是课中。有了课前教情、学情以及家情的诊断, 课中的诊断会顺利很多。课中诊断, 教师就按照课前教情包括的诊断:教学目标、教学内容、教学方法等方面进行诊断。课堂教学是由课堂主体的不断互动建构生成的, 还会出现很多预设之外的问题, 教师也需及时诊断。

三是课后。课后诊断也是为课堂教学即课中能够顺利开展教学服务的, 主要从课中实际发展的教情、学情 (教学目标的达成度) 、家情三个方面进行, 但是此时的诊断, 要针对学生在学习中出现的困难, 寻找原因设计解决方案, 然后在下一节课中实施方案, 检查诊断效果。

(2) 具体学科课堂教学诊断知识。具体学科的课堂教学诊断知识是学科知识和学科教学法知识的高度融合。教师只有对本专业知识有透彻理解, 才能在课堂教学中及时发现教学问题, 并用专业知识进行诊断。如数学教师就必须在了解一般课堂教学诊断知识与技能的基础上, 再结合数学学科的特性进行课堂教学诊断。比如“问题教学”在数学教学中起着重要作用, 可以对学生思维发展、理解的深浅有一个很好判断, 所以教师可以根据问题, 进行一系列诊断。而语文教学中, 阅读是影响学生学习的一个重要因素, 教师可以从阅读质与量的角度进行诊断。总之, 具体学科的教学诊断要求教师做一个教学的有心人, 把教学中遇到的问题进行积累, 为教学诊断服务。

2.过程与方法是课堂教学诊断的方法———践行诊断

过程与方法是贯穿知识与技能的一翼, 知识与技能的获得唯有通过正确的方法才能保持能动状态。

(1) 实践改变理念。新课程改革以来, 我们走的模式是:灌输理念→教师接受学习→教学实践→学生学习行为的改变→ 教学理念改变或者不变, 然后进入新一轮循环, 如果教学理念没有改变, 继续对教师进行理论灌输、专家讲解、校本培训等。事实上, 这种模式对教师教学理念的改变微乎其微, “穿新鞋走老路”、说一套做一套、嘴上新理念践行旧行为等情况比比皆是就是很好的例证。此种模式的背后是我们先在地认为教师特定教学行为的缺失或偏差是教师教育理念的缺乏。然而, 教师, 尤其是教学经验丰富、教龄长的教师在教学过程中其实并不缺乏那些教学理念, 只是那些教学理念以“缄默知识”的形式存在, 且对教学实践的影响根深蒂固。所以, 我们必须明确是教师头脑中错误的教学理念导致了教学行为的偏差, 且这些教学理念具有很强的惯性与惰性, 我们应该从教学实践中去改变, 即:教学实践—找出问题—分析问题—学习新的教育理论—教学行为的改变—教学理念的改变与形成—教学实践, 形成一个良性循环。

(2) 具体的诊断方法。维果茨基指出, 儿童的发展经历了两个阶段, 首先是社会水平, 其次是在个体的水平上。[3]推及到个体的发展也是如此, 因为首先必须有一个输入过程, 个体消化吸收反思, 然后才能输出。因此在课堂教学诊断初期, 教师须依靠外力的帮助, 进行输入, 即“社会水平”上的, 主要有以下几种方法:大学教授进中小学课堂, 听课、评课、诊课, 现场指导;学校组建校级专家诊断团体, 把各年级的优秀骨干教师、退休的老教师、特级教师等组织起来, 进行磨课、听课、评课、诊课, 定期进行集体诊断、汇报;各年级、各学科的老中青教师组建课堂教学诊断团体, 老教师的教学经验与新教师的教育理念相结合, 为课堂教学诊断提供理论与实践的双重指导;把同科教师中不同特长的教师组合成诊断对子, 形成优势互补, 互相促进;成立校级课堂教学诊断校本研究课题, 把平时在课堂教学诊断中遇到的难题形成一个个课题, 引导教师进行行动研究。[4]其次是个体水平上的提高, 有了“社会水平”层面上的帮助, 教师有了诊断意识, 进而会积极进行课堂教学诊断。之后, 教师要树立终身学习理念, 平时阅读课程理论、教学方法、教学诊断方面的书籍, 保证自己不落后;形成相互交流的习惯, 把自己在教学诊断中遇到的疑难、困惑与自己的同行交流, 或者与书本、大师交流, 从看书、看文献的过程中寻找答案;有条件的学校可以在每个教室配置小型摄像机, 为教师录制微课, 供教师日后进行诊断。

3.情感态度与价值观是课堂教学诊断的动力———推进诊断

情感态度与价值观是三维目标中重要的一翼, 研究表明, 情感是人的心理生活的重要组成部分, 对人的影响是多维度、全方位的。不仅会影响一个人活动的积极性, 还会影响人际间的交流、沟通和关系的发生、发展。情感的影响往往具有两重性, 在一定条件下起着积极的促进作用, 而在有的情况下, 则起着消极的破坏作用。因此, 教师在获得课堂教学诊断能力过程中, 需要建立良好的情感态度、价值观, 这样, 教师才会持续推进课堂教学诊断。学校领导层要建立科学的评价机制激励教师, 而教师自己要树立正确的价值观和坚定的教育信仰, 把每一次在诊断中遇到的困难当做前进的动力, 在教学诊断的路上越走越远。

总之, 教师课堂教学诊断能力作为教师教学能力的一种, 是随着教师专业自主发展而出现的, 是对教师教学能力结构的一种完善, 其形成能进一步推进教师发展的专业化。新课改的三维目标既是一种教学目标又是一种学习目标, 更是一种学习指向, 从三维目标的视角进行教师课堂教学诊断能力的构建有很强的现实依据和意义。知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三方面融合构建, 能帮助教师形成扎实的课堂教学诊断能力, 为提高教师素质和课堂教学质量奠定坚实的基础。

摘要：课堂教学诊断是指教师在教学过程的前、中、后都能敏锐地发觉与判断学生在学习中可能出现的问题和真实出现的问题, 进而分析问题成因做出改进方案并实施的过程。本文从三维目标的视角出发构建教师课堂教学诊断能力, 即知识与技能是课堂教学诊断的基础;过程与方法是课堂教学诊断的方法;情感态度与价值观是课堂教学诊断的动力, 以期让教师获得真正的课堂教学诊断能力。

关键词：中小学教师,课堂教学,诊断能力,三维目标

参考文献

[1]代天真, 李如密.课堂教学诊断:价值、内容及策略[J].全球教育展望, 2010 (4) :41-42.

[2]张伟.课堂诊断:贴近教师成长的学校科研[J].基教教育, 2008 (11) :41-41.

[3]李琼.教师专业发展的知识基础——教学专长研究[M].北京:北京师范大学出版社, 2009 (6) :12-13.

三维打印快速成形技术及其应用 篇9

关键词：三维打印；快速成形技术；系统结构；应用

三维打印快速成形技术的核心是：建立在微喷射原理基础之上，通过喷射方式自喷嘴中喷出一定的液态微滴，在此基础之上根据预先设置的路径逐层打印并成形。相对于传统意义上的立体印刷技术或者是叠层实体制造技术而言，三维打印快速成形技术有着非常确切的优势，包括对激光系统要求较低，设备投入资金较少，运行性能可靠，维护工作量少，成本低廉等多个方面。同时，三维打印快速成形技术能够在常温环境下操作，运行安全可靠，可适用的成形材料类型众多，价格均衡，有实践价值。因此，三维打印快速成形技术已成为当前整个快速成形行业中最具综合发展潜力与空间的技术手段之一，有着非常广阔的应用前景。文章即围绕三维打印快速成形技术的实现及其应用要点展开分析，望引起重视。

1.三维打印快速成形技术的实现

从喷射材料上入手，可对三维打印快速成形技术的实现方案进行分类，主要有两种类型：第一是建立在粘结成形基础之上的三维打印快速成形技术，第二是建立在直接成形基础之上的三维打印快速成形技术。具体分析如下：

1.1 粘结成形下的三维打印快速成形技术

下图（如图1）为粘结成形下三维打印快速成形技术的基本工作原理。在本技术方案实施下，首先需要在工作台上均匀铺设一层粉末状材料，然后参照零件截面形态，将粘结材料有选择性的打印至粉末层上，使实体区域内的粉末材料完全粘结起来，形成截面对应的轮廓，打印完一层后将工作台向下移动，然后重复以上操作步骤，直至完成整个工件。

1.2 直接成形下的三维打印快速成形技术

下图（如图2）为直接成形下三维打印快速成形技术的基本工作原理。在本技术方案实施下，首先需要根据待打印的零件截面形状，控制打印头在截面有实体的区域内打印光固化实体材料，同时需要在可支撑区域内对固化支撑材料进行打印，然后利用紫外灯照射技术，在光固化材料的基础之上同步进行边固化打印工作。逐层进行固化处理直至完成对整个工件的打印工作，最后将支撑材料去除掉，以得到对应的成形工件。

2.三维打印快速成形系统结构

在三维打印快速成形技术实现的过程当中，主要的工作流程为：第一步，采集粉末原料；第二步，将粉末平铺至打印区域当中；第三步，在模型横截面上对打印机喷头进行定位，同时喷涂适当的黏结剂成分；第四步，送粉活塞上升同时实体模型下降，以继续打印；第五步，重复以上操作直至模型打印作业完成；第六步，将多余粉末去除掉，对模型进行固化。建立在该技术基础之上，整个三维打印快速成型系统运行需要完成的动作流程包括：打印喷头沿X轴向以及Y轴向的扫描运动，成型腔活塞沿Z轴向运动，储粉腔活塞沿Z轴向运动，铺粉辊筒转向运动以及平向运动等。其中，喷头X轴向运动采取的是传统喷墨打印机操作系统中的字车运动系统，引入光栅技术进行检测，X轴向打印精度可以达到5670dpi单位以上。同时，喷头Y轴向扫描运动能够带动打印机沿与X轴垂直的方向匀速动作，双侧驱动方式为步进电机驱动，光栅检测，闭环控制，三维打印成形中的定位精度可以达到10.0um级别。同时，整个三维打印快速成形系统还可以通过应用步进电机的方式为涡轮减速器提供驱动作用力，以驱动丝杆螺母运动，在半闭环条件下实现对铺粉厚度的合理控制（注：铺粉电机运动仅需要控制电机的启停状态，同时配合合理设置转动速度的方式完成工作任务，即应用常规直流电机就能够满足相应的工作要求）。

3.三维打印快速成形技术的实际应用

3.1 三维打印快速成形技术在生物工程领域中的应用

生物工程领域研究中对无生物活性支架以及假体的制作一直都是备受关注的工作内容之一，传统技术手段需要对生物活性材料进行激光加热或烧结，对材料的生物活性有不良影响。而通过对三维打印快速成形技术的应用，能够将参与生命体代谢行为且可降解的组织工程材料制成内部结构具有多孔疏松特性的人工骨材料，将活性因子填充于疏松孔内，起到代替人工骨骼的目的。

3.2 三维打印快速成形技术在制药工程领域中的应用

当前口服药物制剂的制造方法主要有粉末压片以及湿法颗粒这两种类型，无论是哪种制药方法，都存在分解速度过快，难以到达血液，或短时间内血液中药物浓度过高的问题，对人体有非常不良的影响。而通过对三维打印快速成形技术的应用，则能够为药物释放可控性功能的实现提供有力的技术性支持，相信随着单药、多药复合释药性口服可控释放药片以及药物梯度控释给药系统等技术的成功研制与应用，三维打印快速成形技术的应用潜力将得到更进一步的扩大与提升。

3.3 三维打印快速成形技术在元件制造领域中的应用

通过对三维打印快速成形技术的应用，能够为产品结构设计检查工作的开展提供非常好的支持，同时，依托该技术能够快速制造产品所对应的功能原型件，从而尽早的展开对产品设计性能的检测工作，缩短设计反馈周期，提高开发有效性，降低开发成本。

4.结束语

结合本文以上分析认为：三维打印快速成形技术作为当前快速成形领域中最具发展潜力的技术手段之一，对比其他快速成形技术而言，有着众多的应用优势，其应用空间也是非常广阔的。特别是在当前快速成形领域学科不断发展与优化的背景之下，三维打印快速成形技术也势必会逐步得到更为广泛与深入的应用。且由于此种技术手段可供选择的材料范围广阔，故而在多个行业的应用价值正逐步显现出来，值得引起重视。本文即围绕三维打印快速成形技术及其应用的相关问题进行分析与探讨，希望以上引起各方人员的高度关注与重视。

参考文献：

[1]李晓燕，张曙，余灯广等.三维打印成形粉末配方的优化设计[J].机械科学与技术，2006，25（11）：1343-1346.

[2]晁艳普，白政民.金属微滴三维打印成形数据处理软件的设计开发[J].机械设计与制造，2014，（8）：236-239.

[3]庄佩，连芩，李涤尘等.仿生多材料复合增强骨软骨支架的制造及性能研究[J].机械工程学报，2014，（21）：133-139.

三维应用能力 篇10

一、课题立项时的思路

创建对照班级与实验班级, 在实验班级中, 在课堂中引入三维软件, 在课堂中实时创建动态几何体进行课堂教学, 同时对实验班级开设三维软件应用培训课程, 对照班级仍使用传统的教学方法, 然后对对照班级的学生、实验班级的学生进行同样内容的考查测试, 运用SPSS软件进行统计分析, 查看这种教学方式对提高学生的空间想象能力的影响是否显著, 尝试找到提升学生空间想象能力的着力点及其相关成果.

二、课题结题时得到的结论

1. 实验班学生在空间知识的学习成绩上, 显著优于对照班.

2. 实验班高分群学生在空间知识的学习成绩上, 显著优于对照班高分群.

3. 低分群学生在空间知识的学习成绩上, 实验班与对照班并无显著差异.

4. 实验班学生对cabri 3D ( www. cabri. com ) 、inrm 3D (www. inrm3d. cn) 、几何画板等软件能熟练使用, 并自觉地把这些软件作为数学学习的常用工具, 真正实现了信息技术与数学课程的无缝整合.

5. 破解了立体几何学习难入门的学科特点, 培养了学生学习立体几何的兴趣.

6. 总结了哪些内容适合动态软件来进行教师教学与学生学习, 并深化总结了数学学习与信息技术进行整合的模式及理论依据 (另文专述) .

三、实验前相关数据 (以保证实验前数据的公平)

实验前, 对实验班级与对照班级各项成绩进行统计分析, 以确认实验班与对照班的相关数据的公平性.

1. 实验班级与对照班级的常态分配分析

利用SPSS (版本19. 0) , 针对实验班和对照班的数学成绩, 进行实验班和对照班之常态分配分析. 由实验班数学成绩之Probability Plot可知, 其P-value = 0. 800 > 0. 05;又由对照班数学 成绩之Probability Plot可知, 其P-value =0. 247 > 0. 05, 因此可知实验班与对照班学生之数学学习成绩表现为常态分配.

2. 起点行为分析

对实验班和对照班之数学成绩进行起点行为分析, 以独立样本T检验法来检验. 各项数据如下:

由表中之数据可发现, 实验班和对照班之数学学习成绩在Two - ample T - Test中所得之P-value = 0. 432 > 0. 05, 意谓两者之间并无显著差异. 由此结果可知, 本研究中之实验班和对照班在起点行为上是无显著差异的.

3. 实验班、对照班之高分群, 低分群起点行为分析

实验班与对照班之高、低分群:为了解实验班与对照班在不同教学方法之下, 不同程度的学生之间, 在数学成绩的表现上是否有所差异, 因此现阶段将实验班与对照班的学生各自按数学学习成绩由高至低排列, 取前50% 为高分群、后50% 为低分群, 利用SPSS, 针对高低分两群, 进行TwoSample T-Test分析, 其结果如下:

由上表中之数据可发现, 实验班高、低 分群的TwoSample T-Test分析结果, 其中P-value = 0. 01 < 0. 05, 意谓实验班高、低分群间在数学学习成绩上有显著差异, 因此, 在本实验中所实施的分群方式, 的确可区分出实验班之高、低分群.

4. 不同班 ( 组) 间各分群间之起点行为分析

为求实验的准确性和公平性, 先要确认实验班和对照班在起点行为上无显著差异的, 仍用SPSS, 针对实验班高分群VS对照班高分群、实验班低分群VS对照班低分群, 进行起点行为之分析. 而经统计分析后, 各项数据列表如下:

由上表中之数据可发现, 实验班高分群和对照班高分群之数学学习成绩在Two-ample T-Test中所得之P-value =0. 174 > 0. 05, 所以两者之间并无显著差异.

5. 实验班的低分群与对照班的低分群对比

由表中数据可知, 实验班低分群和对照班低分群之数学学习成绩在Two-ample T-Test中所得之P-value = 0. 474 >0. 05, 意谓两者之间并无显著差异.

因此, 综合以上之结果可知, 本研究中之实验班高分群和对照班高分群, 以及实验班低分群和对照班低分群在起点行为上, 无显著差异.

四、实验后分析数据

1. 实验班与对照班数学学习成绩分析

在教学单元全部完成后, 针对实验班与对照班进行同样的知识定向测评, 测评结果如下:

由上表可知, 其中Two Sample T-Test的P-value = 0. 011< 0. 05, 意谓实验班、对照班间在空间知识学习成绩测评上有显著差异. 因此可以知道, 三维图形可视化建构对学生空间知识的掌握有显著影响, 学习成绩上有显著提升.

2. 实验班高分群与对照班高分群学习成绩的成效分析

继续利用Two Sample T-Test, 针对实验班高分群学生及对照班高分群学生, 就空间知识进行定向测评, 导入SPSS后, 统计结果如下:

由上表可知, 实验班高分群与对照班高分群的评量成绩之统计分析结果, 其中Two Sample T-Test的P-value = 0.004 < 0. 05, 意谓实验班高分群、对照班高分群间在空间知识掌握的测评上有显著差异, 说明三维图形可视化对高分群学生空间知识的掌握有显著影响, 在成绩上有显著的提升.

3. 实验班低分群与对照班低分群学习成绩的成效分析

针对实验班低分群学生及对照班低分群学生, 仍利用Two Sample T-Test进行空间知识定向测评, 数据如下:

实验班低分 群与对照 班低分群 在测评后, 其TwoSample T-Test的P-value = 0. 298 > 0. 05, 意谓实验班低分群、对照班低分群间在空间知识测评上无显著差异. 由此可以知道, 三维图形可视化对低分群学生空间知识的掌握并无显著帮助, 不过, 其均值Mean实验班的数据仍高于对照班.

五、备 注