研究与设计型学习

研究与设计型学习（精选11篇）

研究与设计型学习 篇1

Gardner和Lambert (1959) 在大量研究态度和动机的基础上提出了外语学习动机的经典模式, 认为外语学习动机是影响二语习得最具能动性的因素之一。而学习动机又在很大程度上影响着学习策略的选择。华惠芳对英语学习动机和策略进行了研究, 发现大学生80%属于纯粹的“证书动机”, 为了通过英语四六级等考试。她提出应利用学生的兴趣激发其外语学习的内在动机。何兆熊认为, 态度影响和决定着动机, 态度对外语学习过程的制约作用主要是通过动机。优秀的语言学习者不仅能够选择和使用行之有效的学习策略, 而且往往学习态度端正、动机明确, 因而他们能获得成功。本文研究的目的是通过展现内在动机和融入型动机对学生外语学习策略的不同预测效度来探求两种动机在影响英语学习者学习策略方面的差异。

一、英语学习动机的类型和策略

1. 内在学习动机

Ryan和Deci将内在动机定义为“使人们追求新奇、挑战, 延伸和利用个人能力去探索和学习的内在驱动力”。自我决定理论认为, 人具有自主性、胜任性和归属性的本能需要。自我决定的过程也是一个自我内在激励的过程, 当一个人以上三种需要都实现时, 他的这种动机便得到了满足。有关内在动机的许多文献关注的问题大都是如何保持和延伸这种驱动力, 认为一旦学生的内在动机得到激发, 相应的学习策略便随之而来。然而, 虽然学习动机理论都强调动机并不会直接引起学习成绩的提高, 旨在研究内在动机是否能及如何预测学生学习策略的使用的相关文献却寥寥无几。众所周知, 学生投入到学习中的时间和精力越多, 他所积累的知识就会越多。然而, 不是所有的学习活动都具有同样的效率, 只有当学生积极使用有效的学习策略时, 较强的学习动机才会引发明显的学习效果。

2. 融入型学习动机

Gardner和他的同事 (Gardner, 1988;Gardner, Lalonde, &Pierson, 1983) 针对外语学习提出了一个动机的概念模型。该模型把外语学习动机分为工具型动机 (如找到更好的工作) 和融入型动机 (如融入目的语社团的社会生活) 。从某种意义上说, 融入型动机也属于工具型动机, 因为外语学习可加速学习者融入目的语文化。在Gardner的社会教育模式下, 融入型动机与内在动机的概念有共同之处, 就如Neol指出的一样, 融入型动机与内在动机均指“对学习情境和学习过程所持有的积极态度”。然而, Neol同时也指出, 内在动机并不涵盖对二语社区的态度问题, 因此有别于融入型动机。我国学者高一虹等通过对中国学生英语学习动机类型与动机强度关系的实证分析, 发现内在兴趣是激发学习积极性的首要因素。与工具型动机相比, 融入型动机即对目的语和目的语文化的内在兴趣是最重要的英语学习动机, 对学习投入程度的影响也最大。

3. 动机与学习策略

外语学习策略是学习者为了使外语学习取得更好的效果而采取的具体的行为、步骤和技巧。很多学者都认为, 动机通过学习策略的中介作用影响到学习成绩。Turner研究发现, 课堂氛围影响学生的阅读动机, 而阅读动机反过来又会影响到学生学习策略的使用。在课堂上阅读任务卷入度高的学生倾向于比阅读任务卷入度低的学生使用更多的学习策略, 如练习、详述和组织。Pintrich研究发现, 有目标定向的学生更倾向于使用深层学习策略如详细阐述和组织胜于浅层学习策略如反复练习。在学习策略如何影响学习成绩的问题上, 一些研究旨在探索各类认知和元认知学习策略与学习成绩之间的关系。Pintrich和De Groot研究了初中生在英语课堂上自主学习策略和学习成绩之间的关系。研究发现, 在各种学习环境下, 学生的自主学习策略 (如理解监控力、目标设定、计划、努力管理和坚持) 都是学习成绩最好的预测参数。

以往有关动机的研究表明, 学者们大都认为学习策略是动机构念和学习成绩之间的中介变量。虽然有关动机和学习策略的研究已广泛应用在一些学科领域, 有关外语学习的实证研究数量却相对不足。由于外语学习有别于其它科目, 因此增加有关外语学习动机与外语学习策略之间关系的研究就显得十分必要。

二、研究假设

研究学习动机和学习策略之间的关系的工具有很多, 其中, Hsiao和Oxford开发的语言学习策略量表 (SILL) 是最为成熟, 运用也最为广泛的研究工具。SILL用来测量外语学习者使用学习策略的种类和频率, 它由六个分量表组成:记忆策略、认知策略、补偿策略、元认知策略、情感策略和社交策略。

本实证研究旨在利用SILL的基础上进一步探索外语学习动机与学习策略之间的关系, 并不考察学习策略在外语学习动机和学习成绩之间所发挥的中介作用。因此, 本研究作出如下假设:

假设1:融入型动机将增加学生使用外语学习策略的解释力;

假设2:融入型动机和内在动机将从不同侧面预测学习策略的使用;

假设3:融入型动机将预测学生课外学习活动如阅读外语书籍和使用外语对话的卷入度;

假设4:具有融入型动机的学生更倾向于使用补偿型策略和合作型策略, 这些策略将有益于提高学生的外语流利程度。

三、研究方法

1. 研究对象

本研究以河北省三所高中630名高中生作为研究对象, 男女生的比例为31:32。其中, 高一学生204名, 高二学生235名, 高三学生191名;文科生和理科生的比例为215:211。样本的分布情况见表1:

2. 测量方法

本研究所使用的调查问卷是由测量动机与学习策略的几个成熟量表改编而成:Pintrich的学习动机策略问卷 (MSLQ) 、Oxford的语言学习策略量表 (SILL) 和Dornyei (1990) 的学习过程问卷 (SPQ) 。MSLQ用来测量学生的课堂学习动机, 由5个分量表组成:内在目标导向、外在目标导向、任务价值、学习控制信念和自我效能;SPQ用来测量学生的学习态度;SILL用来测量学习策略。本文使用的量表有关学习策略项的信度值见表2。

注:***p<.001

3. 量表分析

对动机项目, 本文使用探索性因素分析中的主成分分析法和方差极大化正交旋转法得出了8个因子MSLQ的项目得以沿用, 并增加了适合外语学习的额外因子。8类因子中具有最高负荷值的项目被筛选出来形成以下的动机分量表: (1) 融入型 (4项, α=.82, 例:学好英语对我很重要, 因为它可以使我与更多不同的人对话。) ; (2) 内在型 (4项, α=.74, 例:学习英语是我的爱好之一。) ; (3) 自我效能 (4项, α=.79, 例:我认为自己可以在课堂上有好的表现。) ; (4) 掌握型取向 (3项, α=.70, 例:在课堂上, 我喜欢更具挑战的认为, 因为它能使我学到更多的知识。) ; (5) 绩效取向 (3项, α=.66, 例:如果可能的话, 我想在这门课上取得比别人更好的成绩。) ; (6) 外在调节型 (3项, α=.66, 例:我学这门课, 主要是因为父母或老师要求。) ; (7) 内在控制型 (3项, α=.71, 例:如果我听不懂课程, 是因为我努力不够。) ; (8) 努力型 (3项, α=.35, 例:坦白讲, 我在英语学习上付出了我最大的努力。) 。

有关学习策略的测量工具, 本文在SILL理论模型的基础上, 利用因子负荷值筛选出了6个因子:课外学习活动策略、认知学习策略、分析学习策略、补偿策略、合作策略和学习情境优化策略。本研究中的学习动机和学习策略的相关项目、信度系数和因子负荷值见表3。

四、研究结果

1. 课外学习活动策略

内在动机 (β=.41, p<.001) 是学生课外学习活动策略最好的预测指数, 其次是融入型动机 (β=.20, p<.001) 。掌握型取向也是重要的预测指数 (β=.12, p<.01) , 自我效能对课外学习活动策略具有负向的预测作用 (β=-.11, p<.01) 。

2. 认知学习策略

融入型 (β=.23, p<.001) 、努力型 (β=.20, p<.001) 、内在型 (β=.23, p<.001) 和掌握型取向 (β=.15, p<.001) 四类动机均是认知学习策略最好的预测指数。

3. 分析学习策略

内在型动机 (β=.17, p<.001) 、内在控制型动机 (β=.16, p<.001) 、掌握型取向动机 (β=.16, p<.001) 、融入型动机 (β=.14, p<.01) 、努力型动机 (β=.10, p<.01) 和自我效能型动机 (β=.08, p<.05) 都对分析学习策略具有正向的预测作用。

4. 补偿策略

融入型动机 (β=.31, p<.001) 是补偿策略最好的预测指数。自我效能 (β=.18, p<.001) 、内在控制 (β=.16, p<.001) 、掌握型取向 (β=.08, p<.05) 同样与补偿策略存在正向的关系。

5. 合作策略

融入型动机 (β=.24, p<.001) 是合作策略最好的预测指数。努力 (β=.17, p<.001) 、外在调节 (β=.12, p<.001) 、内在控制 (β=.09, p<.05) 与合作策略的使用存在正向的关系。

6. 学习情境优化策略

自我效能 (β=.214, p<.001) 、努力 (β=.19, p<.001) 、掌握型取向 (β=.13, p<.001) 都能显著地正向预测学习情境优化策略。一旦其他6种动机量表进入回归阶段, 融入型动机和内在动机对学习情境优化策略的预测效力不强。

五、结论

本研究揭示了融入型动机可增加对外语学习动机的预测力和解释力。研究结果证实了前文所做的假设:融入型动机可以正向预测学生的课外学习活动策略、认知和分析学习策略、补偿策略和合作策略。另一方面, 内在动机仅能预测课外学习活动策略、认知学习策略和分析学习策略;具有融入型动机的学生在英语口语学习方面更可能使用补偿学习策略, 他们对融入英语国家文化和提升与外国人的交流能力表现出更为浓厚的兴趣。

在预测合作策略的使用方面, 融入型动机的预测力远远大于内在动机。希望用英语与人交流的学生在学习中表现出更愿意与人合作的倾向。与本文之前所做假设不一致的是, 融入型动机并非学生课外学习策略的最佳预测指标, 内在动机反而具有更强的预测力。具有内在学习动机的学生更注重扩展他们的能力和需求新的挑战。而课外学习活动如阅读英文书籍、参与英文对话等可能会进一步加强学生的内在动机和融入型动机。

数据分析显示, 融入型动机和内在动机均是英语学习策略主要的预测因素。但它们是两个不同的概念, 分别对学习策略产生不同的预测效力。在学习英语的时候, 具有融入型动机的学生比具有内在动机的学生更倾向于使用一些具体的学习策略。这表明, 这些更具社交性的策略最有可能用来帮助学生实现精通英语和与以英语为母语的人交流的目标。而后一目标对希望以后出国深造的学生具有尤其重要的意义。后续研究应进一步探索不同动机和学习策略之间关系及不同的学习策略如何预测学生外语学习成绩。

研究与设计型学习 篇2

从案例中我了解到探究型学习的过程是：确定课题——组织分工——收集信息——整理分析信息——创建答案、解决方案——评价与展示作品。

探究型学习设计的特点有：

1、粗放性：研究性学习的教学设计是一种对未知过程的想象与摸索，它需要最大限度地发挥教师的创造力，教学设计的内容形式可以百花齐放，整个设计过程是粗放的也是立体的。

2、动态性：研究性学习强调的是研究过程，而不是研究的结果，由于这一过程是不断变化的，研究性学习的教学设计内容和方式必须根据过程的变化而变化，因而它还具有动态性的特点。

3、协作性：不仅在研究性学习中要强调协作性，就是在教学设计中协作性也非常重要。

研究与设计型学习 篇3

关键词：初中生；游戲型学习软件；案例设计；软件开发

新课程标准中对现今初中教学过程倾向于重视对学生“经历、体验、探索”这一过程的引导，切实发展学生的“思考”水平。通过游戏型学习软件，学生可以更自主地完成自我的经历与探索，通过这一充满激励机制的学习平台完成知识体系的建构。而在电子产品高度普及的今天，如何研究开发出一款切实将趣味性与知识性高度结合的初中生游戏型学习软件十分值得我们探究。

一、初中生游戏型学习软件的含义及特性

1.教育性

在设计初中生游戏型学习软件时应该抓住初中生教学内容的重点和难点，结合教学的三个阶段，同时利用游戏中的情景和激励机制促进初中生的学习动机和学习积极性，达到温习、讲解、熟练、拓展的目的。如果游戏型学习软件不具备教育性，它就不具备存在的价值。

2.娱乐性

在进行游戏型学习软件的设计时，要精心设置安排游戏的故事、情节、场景，符合初中生的审美情趣，以形象可爱美观的画面，鲜艳丰富的色彩来吸引初中生。更重要的是要注重软件内部机制的制定，尤其是激励机制的制定，从而使初中生沉浸其中，不知不觉地持续游戏与学习。

3.健康性

玩是孩子的天性，然而市面上往往充斥着一些色情、暴力等不健康的游戏，对儿童价值观的形成具有极大的危害。而游戏型学习软件是有明确的学习目的的，它采用寓教于乐的方式，在健康的游戏形式中传授知识，使初中生在获得了知识、技能之余得到良好的道德熏陶。

4.互动性

初中生游戏型学习软件应当比一般的学习软件具有更强的互动性，才能做到更好地激发初中生的学习兴趣，从而切实以学习者为主体，让学习者真正地参与到游戏中来。而且让学习者切实地投入互动，以达到良好的教学效果。

二、当前初中生游戏型学习软件存在的误区

1.片面地侧重于题目的巩固练习

当前市面上的游戏型学习软件大多侧重于以游戏的方式引入题目的练习，从趣味性的游戏变成了庞大的题海，不利于整个知识体系的架构，也不利于促进学生的学习兴趣。一个完整的学习过程应该包括学习知识、巩固知识和应用知识这三个环节。如果一个初中生游戏型学习软件只注重“巩固知识”这个环节，而忽略了“学习知识”和“应用知识”这两个环节，则如同缺乏地基的空中楼阁，难以使学生切实地掌握知识、应用知识。只有在游戏过程中科学合理地包含完整的学习过程，才能使学习者在学习的同时，产生自我的认同感与愉悦感，从而在与游戏的互动中成功构建知识脉络。

2.游戏情境脱离现实生活

新课程标准明确了义务教育阶段课程的总体目标之一就是“体会生活知识与自然及人类社会的密切联系，了解生活知识的价值，增进学生对生活知识的理解和学好生活知识的信心”，但现在的初中生游戏型学习软件大多没有将游戏情境与现实生活相互联系起来，只是生硬地在游戏环节中加入题目，难以发挥学生学习认知的主观能动性。

三、改进初中生游戏型学习软件的建议和措施

1.在初中生游戏型学习软件中将趣味性与知识性融会贯通

（1）演绎与学习内容相关的趣味故事

初中生的兴趣往往是对直接因素的反射，如果某一门课程使他们感到生动、有趣，他们就易于投入学习，反之就难以投入。因此，将学习软件的背景设置为妙趣横生的冒险、探险故事，并在其中融入相关的学习内容。生活知识在日常生活中本就处处可见，将生活知识知识巧妙地嵌入故事，可使学习者在趣味的探险过程中无意识地掌握相关知识，又能润物细无声地使他们感到有趣，从而喜欢上生活知识的学习。

（2）在学习过程中提供外部奖励

在游戏型学习软件中设置积分、奖章和升级等奖励方式，可以有效地提升学习者的积极性与荣誉感，使学习者在愉快的体验中巩固知识、提高学习积极性。同时，多样化的奖励方式也能使学习活动更加有趣、新奇，从而保证学习者的长期积极性与软件的教育性。

2.在初中生游戏型学习软件中贯彻学习知识、巩固知识和应用知识这三个环节

初中生游戏型学习软件应当在故事进程中贯穿知识介绍、知识练习与知识运用三个环节，体现了学习知识一巩固知识一应用知识的学习过程，并在趣味游戏中提供多种应用知识的机会及锻炼，获取更多的奖励，使学习者愿意克服困难、应用知识，最终切实掌握知识。

总之，初中生游戏型学习软件应当在风格、人物设计、场景设计和故事情节等方面切实考虑初中生的审美及兴趣需求，合理地安排任务难度和练习难度，以使学习者达到提升知识技能的目的。

参考文献：

[1]吴大非.游戏型教学软件的设计与开发.微型机与应用，2010（24）.

[2]王靖.教学游戏型课件的设计策略.中国现代教育装备，2007（01）.

（作者单位 辽宁省盘锦市盘山县太平学校）

多供电型台灯的设计与研究 篇4

1 基本原理及电路分析

1.1 充电宝对手机充电的充电的基本原理

手机充电宝自身的充电插头直接通过交流电源可以对移动设备充电且自身具有存电装置, 相当于一个充电器和备用电池的混合体, 相比备用电源而言可以简化一个充电插头的装置, 而相比于充电器它又自身具有存电装置, 可以在没有直电源或外出时给数码产品提供备用电源。充电宝工作原理是:储电介质一般采用锂电电芯, 因为锂电电芯体积相对小巧, 容量大, 锂电的电压在2.7~4.2V之间, 电压随着电量的下降而下降。[2]

1.2 普通LED台灯的充电原理及其电路分析

普通LED台灯充电原理进, 点亮过程:在平常灯不亮时, C1由+B (+B为铅蓄电池电压) 通过R1、R2、R3充电至+B, 此时灯不亮为待机状态。使用时当按下SW然后松开, C1的正极被短接到Q1的b极, 而C1的负极接Q1的e极, 由于C1两端电压为+B且不能突变, 故Q1因Ube1电压很大很快进入饱和状态, Q1饱和后其C极电位几乎为0V, +B则通过R1、R2的分压加至Q4的b极, Ube4正偏, 于是Q4也迅速饱和导通, 使Q4的C极电位几乎为+B。关闭过程:如果在照明状态下再按一下SW并松开, 由于C1两端电压为0V, 使Q1的b-e结电压为0V而截止, Q1的c极因Q1截止变为+B电位。Q4的b极也因R1、R2的分压为+B电位, Q4的b-e结因0V偏置截止。Q4的c极失去+B电压使Q3截止, 3个LED无电流通过而熄灭 (电灯被关闭) , 此时C1又由+B通过R1、R2、R3充电, 为下次动作作准备。充电状态时:充电器的直流电源Vcc通过D1接入+B, 为铅蓄电池充电, 同时Vcc通过D2加至Q4的b极, 使Q4维持截止状态, 此时即使按下SW, Q1无论是导通或截止, Q4均截止, 所以Q3也截止, 3只LED无电流通过而不亮, 以免影响充电。[2]

2 方案的设定

1) 首先对台灯的电路板进行一定的改善, 在原先的220V的充电线原理上, 加上另外的一条线路, 在原来台灯的电路板上的降压模块之前, 即不通过由“市电———变压 (降压) ———整流———滤波———稳压———直流输出”这一过程, 直接把线路接到直流输出之后的线路上, 因为USB接口的充电方式之上的充电头已经有了降压的过程;2) 在把新接的线路一端连接在台灯的锂电池上, 让它能够给台灯进行充电操作;3) 将a中新引出的线路的接线与原220V充电方式的接线并联起来, 然后用一组自锁开关来控制USB和蓄电池对LED灯泡的供电。使台灯在充电时, 两种充电方式互不干扰。在并连后引出一条线, 连接在台灯的外表面上, 能与数据线连接上, 达到充电的效果;4) 在台灯的外壳的某个恰当的位置制作一个USB接口, 这样会减少一定的危险性, 也会使得美观性得到满足。像手机充电一样的, 手机数据线的两端都有插孔的位置;5) 制作完成后, 就制作一个充电宝的置放位置, 系列的测试。

3 方案的实现

1) 首先对台灯的电路板进行一定的改善, 在原先的220V的充电线原理上, 加上另外的一条线路, 在原来台灯的电路板上的降压模块之前, 即不通过由“市电———变压 (降压) ———整流———滤波———稳压———直流输出”这一过程, 直接把线路接到直流输出之后的线路上, 因为USB接口的充电方式之上的充电头已经有了降压的过程;2) 在把新接的线路一端连接在台灯的锂电池上, 让它能够给台灯进行充电操作;3) 然后将a中新引出的线路的接线与原220V充电方式的接线并联起来, 然后用一组自锁开关来控制USB和蓄电池对LED灯泡的供电。使台灯在充电时, 两种充电方式互不干扰。然后在并连后引出一条线, 连接在台灯的外表面上, 能与数据线连接上, 达到充电的效果;4) 在台灯的外壳的位置制作一个USB接口, 这样会减少一定的危险性, 也会使得美观性得到满足;5) 制作完成后, 就制作一个充电宝的置放位置及一系列的测试。

4 结语

充电操作, 发现台灯的充电速度有点慢, 经分析可能是电压有点小的原因。经目前的几次操作发现, 台灯使用充电宝充电4小时与使用220V充电3小时的亮度大致是一样的, 经分析可能是电压的原因。用充电宝进行冲充电操作, 连续使用上1小时后有明显的发热现象, 使用到1个半小时后就必须暂停充电, 暂停15分钟后可进行再次操作。

参考文献

[1]2011-2015年中国台灯市场调研及投资咨询报告[A].中商情报网, 2014.

研究与设计型学习 篇5

探究型学习的设计

一：教学目标：

1.理解探究型学习的概念内涵 2.掌握探究型学习设计的基本方法 3.理解量规的概念 4.掌握量规的设计

5.掌握MiniQuest模板设计方法

二、本模块教学重点: 1.探究型学习的内涵 2.量规的内涵

3.探究型学习的设计方法 4.量规的设计

三、本模块教学难点: 1.探究型学习的设计 2.量规的设计

四、教学过程：

【活动1 研究探究型学习案例】 第1步 研读案例

1.请阅读探究型学习教学设计案例：

案例5-1 纸飞翼(P109)案例5-2 MiniQuest案例：身边的行程问题

2.交流共享，比较分析上述两则案例设计中区别及共同点，并将结果填写在表5-1中 第2步 研习Miniquest设计方法

1.请继续研读“MiniQuest案例：身边的行程问题” 2.主讲教师适当讲解有关MiniQuest的特点、设计方法

3.组内进一步讨论“MiniQuest案例：身边的行程问题”，请关注该设计中的优缺点，并将讨论结果记录在表5-3中

第3步 总结探究型学习设计一般方法和步骤

1.根据前面的学习，思考并完善表5-1 探究型学习案例教学设计比较表

2.小组交流讨论，总结出探究型教学设计中的一般方法与步骤，并将结果记录在表5-4中 【活动2 研习评价量规】 第1步 学习评价量规的概念

1.请观看“纸飞翼”(P109)和“MiniQuest案例：身边的行程问题”两则案例中的评价部分，以小组形式讨论以下问题。

（1）这两个案例中的评价方法有何特点？

（2）回顾模块4所设计的评价表，这几个评价表和你日常教学时采用的评价方式有哪些异同？它们之间有什么联系和区别？

2.了解量规及表现性评价的基本概念。第2步 学习评价量规设计方法

1.根据前面对评价量规以及表现性评价的了解，请你比较“纸飞翼”(P109)和“MiniQuest案例：身边的行程问题”这两个案例中的评价量规在设计上有哪些优缺点，并将你的结果填写在表5-5中； 2.了解设计量规的基本方法； 3.请继续完善表5-5。第3步 学习如何使用评价量规

1.思考：在“纸飞翼”(P109)和“身边的行程问题”(P111)两个案例中，利用评价量规对学习进行评价，与你日常教学中通常所使用的评价方法有何异同？应注意哪些问题？将你的思考结果记录下来；

2.了解如何使用量规；

3.交流讨论，修改并完善表5-5—案例评价量规记录表。【活动3 设计探究型方案】 第1步 确定探究型学习主题

1.请根据你自己的学科背景选定一个主题。

2.选定主题后，思考该主题可能采用的形式，如基于网络的探究型学习，可能涉及到的主要学习资源。

3.初步拟订选定主题的大致方案，与小组的其他成员和教师一起讨论该主题的实施可行性。第2步 查找资源

在这个步骤，请您将为自己所选择的探究型学习主题查找相关资源，以进一步充实探究型学习的设计方案。

第3步 设计探究型学习方案

在这个步骤，请您将根据自己所选定的主题，利用MiniQuest模板，设计一份探究型学习的教学设计方案

【活动4 分享教学设计成果】 第1步 分享交流教学设计成果

研究与设计型学习 篇6

关键词：策略意识   学习策略使用   策略培训模式

一、研究概述

自20世纪中后期学习策略概念逐渐形成发展至今，目前研究主要集中在认知心理学或教育心理学界和第二语言/外语教学界。从教育心理学的角度出发，凡有助于提高学习效果和效率的程序、规则、方法、技巧及调控方式均属于学习策略范畴，可以说它既是内隐的规则系统，也是外显的操作程序步骤。本文关注的是英语学习过程。文秋芳从二语习得的角度出发认为，学习策略是学习者为有效学习所采取的措施，该行为可以是外部活动，也可以是内部活动，包括观念和方法两个系统。①在策略训练过程中，我们既要关注学生外显的学习技能训练，同时也要注意培养他们内隐的策略意识。

二、语言学习策略培训的有效性研究

有关外语学习策略有效性的理论及实证研究基本分两种。一部分学者对其有效性存疑，桂诗春认为学习策略在语言学习过程中的重要性被过分夸大了。另一部分学者认同其具有有效性。Rubin认为学习策略是有助于发展学习者自己构建语言系统的策略，它直接影响语言学习;文秋芳认为学习策略是学习成绩的决定性因素之一;Oxford认为策略使用和成功的语言学习存在显著相关，积极运用策略有助于获得更高成就。大量实证研究从专项技能策略和一般性语言学习策略培训出发更进一步证明策略训练可以使学习策略实现内化和程序化，经过策略培训后学生的策略使用和成绩之间呈现正相关，这说明策略培训对提高学生语言学习是有效的。②以上研究对策略意识与使用的融入培训已有涉及，笔者试图从策略意识和方法技能两方面对英语学习策略的课堂培训模式进行理论探讨，以期对学习者策略使用及教师的策略教学实践起到一定的指导作用。

三、大学生英语学习策略课堂培训的具体环节

Oxford在其策略培训理念中提出通过特别设计的教学任务或材料，让学生无意识地使用策略。但笔者认为课堂策略培训的第一步应将无策略意识培训转换成策略与意识明示培训的方式，目的是使学生的策略意识和策略使用能同步提高，防止脱节。该环节分为两方面：首先让学生完成学习观念和策略的问卷调查，结合问卷分析结果和学生的英语学习现状让他们意识到英语学习过程中应该做什么和实际做了什么之间要同步，在保持学生英语学习热情的同时，让他们认识到从英语学习策略意识到策略使用是需要以学习实践为基础，同时辅以成功学习者的案例分析让学生直观地理解策略意识不只是头脑中的想法而是要在学习实践中和策略使用相结合同步实现的;其次，以Weaver和Cohen的融入性策略训练课堂教学为基础，在真实的英语学习语境中以课堂内容为案例，让学生对具体的学习内容表述该如何学习及如何安排管理，教师对学生谈到的内容进行总结分类，引导学生区分学习方法和策略的差异，以明示的方法向学生展示学习策略的分类和具体内容。

英语学习策略培训的第二步是专项策略培训的实施阶段，针对学生特点，教师选择策略使用指向性较明确的任务，目的是让学生在明示策略教学的引导下自然地使用某种学习策略，而非考察学生的语言知识能力。因此，任务难度要适度，避免学生产生抵触情绪。任务完成后，教师应先给予意向性培训，即在教师指导下让学生明确材料使用的意义并有目的地使用学习策略。此时，教师应对学生劣势进行由易到难的渗透练习和讲解，同时组织讨论，让学生进行自我评估，然后通过英语学习高分者以及学习策略研究者的专题视频和座谈等形式，引导学生结合自己的策略使用特点关注具体的学习策略内容，进行注意力培养。

英语学习策略培训的第三步是以前两个环节为基础的，要求学生对学习策略已有所了解后，能结合自身学习特点，积极、主动地进行学习策略的使用、评估和迁移。Chamot和Oxford都将此作为策略培训的高阶要求，旨在培养学生后续的自主学习能力，是一个长期渐进的过程。这一环节中，学生的优势在于既有语言的学习使他们积累了一定的学习策略，而将这些学习策略迁移到新的语言学习情境中，则需要学生认识到他们策略使用的弱项：元认知策略。教师可先从总结评估学生既有语言学习策略入手，引导学生定期进行英语学习的自我总结和评估，而后在此基础上鼓励、引导学生在常规课堂学习中根据自身特点安排策略训练的计划，进行自我任务设置、综合或单项策略训练和自我评估训练效果的自我计划，学生将小计划的设计和实施以日记或报告形式加以记录，教师定期做小计划的检验和反馈总结，这样将教师监控和学生自我监控相结合，能促进学生自主地进行策略训练，提高他们的元认知能力。

四、结语

由于该策略培训模式是在课堂环境内进行，因此在操作实践中应具体考虑诸多因素。首先，要注意课堂时间的安排，融入型的学习策略明示教学在课堂设计过程中应以范例的形式安排在融合讲解的语言知识和能力学习之前。其次，要针对学生的语言水平选择要教授的策略，把握范例讲解的难易度，在实践过程中可参考Krashen的输入假说理论，这样可以做到让学生有新内容可学而又不至于产生畏难情绪。再次，Nyikos（1996）的研究结果表明教师本身也需要策略训练的培训。教师在教学实践中对学习策略的认识和运用有待提高，同时策略教学的方法也应针对教学对象不断更新、改进。

注释：

①文秋芳.学习和运用第二语言的策略：导读[M].北京：外语教学与研究出版社， 2000：24.

②Chamot， A. & OMalley J.M.  The CALLA handbook： implementing the cognitive academic language learning approach [M]. Reading MA： Addison-Wesley， 1994：165.

基金项目：教育部人文社科项目“新疆高校少数民族大学生英语学习策略调查与实证研究”（10XJJC740004）部分成果。

作者简介：

某型电动清扫车的研究与设计 篇7

关键词：清扫车,环保,模块化

1 引言

在对城市环卫工人的调查中了解到, 道路工作的效率低、时间长、劳动强度大, 工作效率不高。目前, 国家引进一些国外的清洁设备来提高环卫工人的工作效率, 市场上已有的进口设备, 大多采用的是内燃机带动的真空泵来“吸取”垃圾, 这种方法效率虽然很高, 但是设备较大, 需要额外的牵引力, 并且化石燃料的使用, 既提高了成本, 又污染环境, 不符合当前社会的发展趋势。因此, 设计符合市场需求、将绿色动力与特殊功能相结合的新的产品--电动清扫车, 在安全、环保、性能、舒适、价优等方面均能满足用户需求, 符合社会需求和技术发展的趋势。

电动清扫车的全新设计是一项机电液一体化的综合科技工程, 电动清扫车高性能的获得并不是简单地将燃油汽车的发动机和油箱代之以电动机和蓄电池便可以实现, 必须通过对蓄电池、电动机和控制系统参数的合理匹配选择, 并且在总体方案布置时使其连接可靠、轴荷分配合理等才能获得。同时还要满足造型新颖, 性能优越, 降低各种阻力, 实现轻量化, 设计全新的专用底盘等多方面的要求, 使其成为一种全新的车型。

2 总体设计

基于对低碳环保的要求, 电动清扫车的设计必须以下几个方面为原则, 分别为:

2.1 工作效率高。

2.2 无二次污染。

2.3 优先选用能满足性能参数要求、成熟可靠的汽配零部件, 降低工艺设备投入。

2.4 制造工艺通用性和标准化, 降低制造成本, 缩短试制周期;

2.5 模块化设计, 符合“高可靠性、易于维护”的原则。

2.6 能耗低。

根据清扫车作业特点, 按清扫车作业功能分成行走、洒水、扫地、吸尘、控制等七个子功能, 采用电机驱动以实现手工控制方式。该型清扫车属扫地、吸尘功能结合吸空式机械清扫车, 由控制、驱动、清扫、灯光、洒水五大模块组成, 如图1所示, 其中清扫系统是该设计的核心部分。

(1) 控制及驱动模块的设计

控制模块由单片机和蓄电池组成, 用于向各个功能模块供电以及各个模块功能的实现。

该系统采用高性能铅酸蓄电池, 整车的蓄电池共8块。通过DC/DC变换器将48 V的直流电转换为12 V的低压电流, 为仪表、照明、控制系统和车身附件提供电能。

控制系统主要包括电气系统和整车控制。该系统担负着采集整车的各子系统的运行信息并进行监控与诊断, 维持所有电池处于最佳状态, 提供剩余能量显示等职责。具体实现以下功能:a.整车信息检测与显示。包括加速踏板、制动踏板等模拟信号, 以及车速、前进、后退、控制器开关、油泵开关等开关量。b.动力电池组信息检测与显示。包括总电流、总电压、动力电池充电状态估计。c.维护电池使用。包括放电欠压报警、充电过压报警、电池损坏报警。

电动机由行驶电动机和清扫工作电动机两部分组成, 为了保证清扫车工作的稳定性并在一定可靠性的基础上, 行驶和清扫工作由各自的电动机提供动力 (如图1所示) 。

驱动电动机采用直流电动机, 该电动机具有成本最低、易于平滑调速、控制器简单、技术成熟等优点。采用的电子速度控制器不仅具有成本低, 还可获得比较高的转矩, 满足电动清扫车起步、爬坡的需要。

(2) 清扫模块

清扫模块是整个清洁车的核心部分, 清扫模块设计的合理与否关系到清扫车的工作效果和工作质量。

通过比对试验, 结合各种方案的优点, 本案采用“中置两侧左右立扫+中间不可回转长卧扫+中间短吸嘴”的方式, 其结构如图2所示。

两侧扫刷可根据具体清扫要求进行不同程度的伸缩, 将地面的垃圾集中在车体中间位置。

中间部分为清扫模块, 清扫模块通过液压系统进行升降控制, 在工作时降至与地面平齐进行清扫。清扫模块与车身采用“一前、两后”三点柔性连接的方式, 每个连接点上都设置了减震阻尼弹簧, 因此可根据路面情况在自身重力的作用下进行高度和角度的调节以适应路面要求, 达到最大的清扫效果。

清扫模块由两侧扫刷、中间后刷和垃圾传动带 (风机) 三部分构成 (如图3所示) , 两侧扫刷将地面垃圾集中在中间部分, 由后面横置的后刷扫入垃圾传送装置, 通过传送装置送入车身后部的垃圾储存箱内。同时垃圾传送装置在传送垃圾时会产生大量的风, 在垃圾传送装置的设计上借鉴风机的工作原理, 通过进出口界面的设计使垃圾进口处的气流的压力大于出口处的压力, 从而形成强有力的吸引力, 将在清扫过程中产生的灰尘有效的吸入传送装置内进而送入垃圾储存箱。在后置横刷将垃圾扫至垃圾传送装置时会将部分小颗粒垃圾和灰尘甩到清扫模块的两侧, 会将两边侧刷扫过的地面重新污染, 因此在清扫模块上安置额外的风机, 产生气流, 并将气流引到清扫模块两侧, 在清扫模块两侧形成向内流动的气流, 阻止小颗粒物以及灰尘向外飞。

在垃圾传动装置将垃圾灰尘等杂物送至垃圾储存箱的过程中会产生大量的风, 这股风会吹入垃圾储存箱内, 如果不将气流排出箱外, 会将垃圾储存箱内的灰尘通过车体间隙吹至车外环境中形成二次污染。因此, 在垃圾储存箱的前侧挡板上开孔, 通过过滤棉将灰尘过滤并将气流排除箱外。被排除箱外的气流如果直接排到清洁车外, 会造成能量的浪费。因此可将这股气流引至清扫模块的两侧, 配合内置风机的使用, 进而减少对蓄电池电能的使用, 达到低碳环保的设计要求。

(3) 液压系统

液压系统由一个液压泵、两个双向油缸、一个单向油缸和一个电磁液压阀构成。液压泵由直流电动机提供动力。两个双向油缸串联使用, 用于清扫模块升降控制;单向油缸用于自卸垃圾, 采用两级下降, 保证了垃圾储存箱下降的平稳性;液压阀三位四通电磁换向阀采用“M”型中位机能, 系统开机和待机时自动卸荷, 高效节能, 集成安装, 结构紧凑, 美观。

自卸装置采用电动液压控制向后的自装卸式机构, 利用液压油缸举升倾卸垃圾。垃圾倾卸完毕, 打开回路, 垃圾箱利用自身的重力放回到原处, 垃圾门自动锁死。

(4) 洒水系统

后置的水箱可根据地面状况通过水泵向中间四个侧刷喷水进而有效地压制灰尘的产生。洒水系统在两个边扫上各设有一个喷嘴, 喷嘴的结构能够使洒水的效果更佳, 完全能够满足洒水需要。水泵用电动机带动, 使用车载蓄电池。

3 参数设计

3.1 动力性能设计指标的确立

根据道路清洁工作的实际情况, 此电动清洁车的动力性能指标为:

1) 最高时速25km/h。2) 最大爬坡度20%。3) 续驶工作时间在6-8小时范围内。

3.2 整车参数的确定

结合设计的道路清扫工作任务, 参考相关资料得出电动清扫车的整车参数如表1所示。

电动机的主要参数包括电动机类型、电动机额定功率和额定转速等。以直流电动机为研究对象, 其功率由电动清扫车的最高车速来确定, 以保证电动机的效率。若给出了期望的最高车速, 选择的电动机功率应大体上等于但不小于以最高车速行驶时的行驶阻力功率之和。

蓄电池参数的选择

选择蓄电池的参数时主要考虑蓄电池类型、蓄电池电压与蓄电池容量3个方面。在选择电池的容量时, 既要满足汽车的续驶里程的设计要求, 又要考虑整车的空间结构和底盘承载能力。因为选择电池容量越大, 电池组所贮存的电能越多, 续驶里程相应延长, 但电池组的质量增加, 整车的整备质量增加, 导致行驶阻力也增加, 反过来又影响电动清扫车的续驶里程。

根据以上原则, 由动力驱动系统基本参数的动力学方程, 得到电动机以及蓄电池的参数如表2所示。

电动机调速控制系统的选择首先要能满足电动机功率的要求。此外, 应能根据整车的行驶要求, 按照预定的调速逻辑, 对电动机进行控制。选用3k W/48V进口电子速度控制器。

整车性能试验

通过实验, 该车检测结果如表3所示。

试验结果表明该车的各项性能指标都达到预期要求, 说明整车的结构设计是合理的。

4 结论

通过大量反复的试验, 电动清扫车在性能上具有以下特点:

4.1 电动作业, 无噪声、无废气排放, 提高企业形象。

4.2 体积小, 转弯灵活, 易驾驶, 维修方便, 适合大多数人工清扫地方使用。

4.3 扫、吸、消于一体, 无二次污染, 无二次扬尘。

4.4 清扫效果好, 小到灰尘、砂土, 大到石子、碎砖块、树叶、烟盒, 一扫而净。

5 机械化作业效率高、效果好

电动清扫车采用高性能的铅酸动力电池作为能量源, 机动性好, 整备质量仅为2t, 外形尺寸小, 能在城市老区的窄巷小街、公园广场、居民小区、旅游景点及城市步行街中穿梭使用, 环保, 无污染排放, 噪音低, 效率相对高, 可以替代原先人力三轮车、板车的使用, 降低环卫工人劳动强度的同时, 提高工作效率, 与现有中转站配合使用更能发挥其作用。

参考文献

[1]靳同红等.走廊清扫机的三维设计[J].现代制造技术与装备, 2008, (1) .

[2]张桂丰.电机驱动清扫装置的环保型清扫车总体设计[J].福建农机, 2008, (3) .

[3]刘虎云.QS280T型清扫车液压系统的设计[J].液压与气动, 2003, (2) .

[4]罗善瞀.我国扫路车的发展和研究方向[J].建设机械, 2005, (5) .

研究与设计型学习 篇8

一、“社会实践阅读”课程中学习任务单的功能

“社会实践阅读”是一门体验性课程,主要结合学生兴趣或社会热点,以小组为单位确定研究课题,让学生走出校门,带着问题意识,运用科学性的方法,自主参观、考察、调查社会某部门、某社区或某现象,并通过关注社会态势、调查社会问题,体验社会生活,形成学生对社会问题的基本认识和判断,从而提升学生作为公民的基本素养和社会责任感。

“社会实践阅读”课程的探究主题来源于学生的个体生活和社会生活,是整个世界的完整图景,其中涉及的知识是没有学科界限的,这就给教师的指导带来了困难,很多教师在教学之初感到无从下手。因此,我们尝试使用“学习任务单”来推进该课程的落实。学习任务单是把教学重点、难点及其他知识点分解为一个个问题,意在使学生按照科学的步骤解决问题以达成学习目标。同时,学习任务单是一种帮助学生学习的文本形式的支架,它表明了学习内容、目标和方法,并提供相应的学习资源,引导学生自主学习,从而促进了教学目标的有效落实。

二、“社会实践阅读”课程学习任务单的实践研究

在“社会实践阅读”课的课堂上,学习任务单的使用能够充分激发和保持学生的学习积极性、主动性,引导学生发现、探究、解决问题,发展学生的学习能力。近几年,“社会实践阅读”课程的许多学生课题都能够聚焦社会热点,尤其是“地铁交通的便捷性”“预备年级学生在家说上海话现状调查”“家庭对废物再利用的研究调查”“校园附近的交通隐患问题”“社区内果树果实被乱摘现象的调查”等课题,都体现了社会实践阅读的社会性,有利于加强学校教育与社会发展需要、科技进步、学生生活以及社会生活的联系。通过三年多的实践探索,我们认为,设计使用学习任务单来实施“社会实践阅读”课程应在以下两个方面着力。

第一,转变观念,注重学生需求。

“社会实践阅读”课程的理念之一,就是激发学生的主体意识,培养学生自主学习能力,让学生为实现自我发展而主动、积极地学习。因此,学习任务单的设计首先需要教师转变观念,把教学设计的出发点和教学的关注点真正转移到学生的学上。但是在实际教学中,还有一些教师没有设计出合理的学习任务单,导致了学生的研究与学习比较粗浅;或是教师教的意识较为“顽固”,在学生反应慢的时候,在教学任务重的时候,还是免不了以“灌”代“悟”,使学生放弃了独立思考。可见,要让学习任务单成为“社会实践阅读”课程教学的常态,我们还需要进一步转变教师观念。

第二,尊重个体差异,注重方法指导。

在班级授课制中,学生的学习基础不可能一致,“一刀切”式的教学无法满足每个学生追求成功的需求。因此,学习任务单的设计一定要充分考虑学生学情,设计难度适中且具有一定开放性的任务,以满足不同层次学生的学习需求。好的学习任务单应如一级级台阶,充分发挥教师“导”的作用,给予学生自主学习必要的帮助,渗透学习方法的指导,逐渐培养学生理解应用和思维创新的能力。

三、“社会实践阅读”课程学习任务单的设计示例

在“社会实践阅读”课程中,虽然学生即兴的思考和探索也可能产生许多意想不到的收获,但是,一些基本的科学步骤却能够保证学生完成研究,而教师在每一个环节中恰当使用学习单也能帮助学生把研究和思考推向深入。我们针对“社会实践阅读”课型的不同、活动内容的不同、活动方式的不同,设计了一系列学习任务单。通过对学生探究性学习的全过程进行具体、深入的指导,为学生的探究性学习提供一份“自助式”学习支架。

首先,确定课题阶段的学习任务单。课题研究是“社会实践阅读”的学习形式,课题研究的流程一般是:确定课题→制订课题计划和设计课题方案→课题实施→课题展示和交流。确定课题是其中的首要环节,但由于学生未养成细致观察和深入思考的习惯,又受到知识基础和生活经验的局限,因而这一环节的实施往往会困难重重。因此,教师可以设计一个相应的学习任务单来引导学生养成观察自然现象、关心社会生活的习惯,以及在各种生活现象中发现问题并开展研究,如表1所示。

其次,课题计划和启动阶段的学习任务单。课题确定下来之后,就进入了课题计划和启动阶段。这个阶段教师设计学习任务单的好处是,能帮助学生制订课题计划和设计课题方案,以明确研究的对象、内容和主要方法,并建立课题小组,帮助学生树立责任意识,促进其合作学习,如表2所示。

第三,课题实施阶段的学习任务单。课题的初步计划制订后,学生便要循此对课题展开深入研究。课题研究的手段有思考、讨论、资料查询、实地调查、体验活动等,并各有分工,各有研究内容,这样才能保障课题研究不流于表面,学生的学习兴趣也才能得以持久保持。但是,六年级学生第一次接触“社会实践阅读”课程,学生们没有相应的方法,因此,教师可以设计学习单来指导学生运用查资料、调查、实验、讨论、访问、体验等一系列研究方法来开展学习。学生通过学习单的帮助,就能较快掌握调查的步骤,并学会记录。

最后,课题展示和交流阶段的学习任务单。学生课题研究所获得的新东西,需要以个性化的方式表现出来。组织精彩的课题展示,是学生饶有兴趣的一个环节。展示是为了交流的需要,把自己的研究成果展示出来,供其他人去欣赏、评价和讨论,是深化认识研究内容的一个重要途径。为此,教师要通过学习任务单的运用,来教会学生如何介绍自己的研究,如何表达自己的看法,如何与他人就同一个问题进行深入交流与讨论,如何汲取他人的意见,如表3所示。

干涉型PCF传感器的设计与研究 篇9

PCF(光子晶体光纤)是一种具有许多卓越性能的新型光纤,在光学器件领域有着巨大的应用潜力。其中,PCF在传感器方面的应用尤为引人注目,利用光栅结构的PCF传感器进行温度、应力以及折射率传感的研究报道逐渐增多[1],Minkovich等在PCF中引入锥形束腰,通过控制束腰的半径和长度来控制不同模式的干涉,能够进行温度和应力传感[2];Rajan Jha等将PCF拼接到两段单模光纤之间形成干涉仪,用来进行液体折射率的传感,具有较低的温度敏感性,在1.330～1.440范围内分辨率为2×10-3[3];Gilhwan Kim等通过拉伸HC-PBGFs(空心带隙型光子晶体光纤)形成塌陷来引入干涉仪,用来进行应变和温度的传感,灵敏度分别为1.33 pm/με和8 pm/℃[4]。

干涉仪结构的PCF传感器是在单模PCF中引入耦合结构,两个耦合结构之间的PCF构成干涉仪,PCF的芯区和包层构成干涉仪的两臂,外界环境(PCF包层空气孔中的气体或液体的折射率、温度和应力)的变化会导致芯区和包层的光程差的改变,造成干涉峰的漂移[3]。本文分析了干涉仪结构的PCF传感器的传感原理,设计了一种级联PCF光栅构成的PCF传感器,并使用传输矩阵法对该结构的应变传感特性进行了数值计算,为设计干涉型PCF传感器提供了参考和依据。

1 理论基础

LPG(长周期光栅)是一种周期较长(一般为几百微米)的光栅。根据耦合模理论,LPG能够将满足谐振条件的光耦合到包层,形成包层模,这种耦合是相互的,在一定条件下,包层模还可以耦合到基模[5]。由于包层模和基模的传播常数不同,经过一定距离的传输,就会形成光程差。当包层模再耦合到基模中时,就会与基模发生干涉。

在TIR-PCF(全反射型光子晶体光纤)中写入两段相同的LPG(LPG1和LPG2),两段LPG间隔一定距离。LPG1将满足谐振条件的光耦合到包层形成包层模,基模(LP01)和包层模(LP0m)继续传播,经过LPG1和LPG2之间的PCF后,再次被LPG2耦合,此过程如图1所示。图示结构实际上相当于一个MZI (马赫-曾德干涉仪),两段LPG之间PCF的包层和芯层分别构成了MZI的两臂。

LP01模和LP0m模在PCF段产生的相位差为

undefined

式中,Δneff为芯模和包层模的有效折射率差;L为PCF(LPG1和LPG2之间的PCF)长度;λ为相干波长。

干涉增强的条件为Δϕ=2mπ,即

undefined

干涉条纹间隔为P≈λ2/ΔneffL。

当外界环境改变时(比如环境气体折射率发生变化或者PCF轴向应变), Δϕ会发生相应的改变,相干波长λ(即干涉峰)会发生漂移。

以PCF均匀轴向应变为例:设PCF长度为L时,相干波长为λ1,那么有2πΔnundefinedL/λ1=2mπ, Δnundefined为λ1所对应的LP01模与LP0m模的有效折射率差。当PCF发生应变,长度变为L+ΔL时,设相干波长变为λ2,则此时有2πΔnundefined(L+ΔL)/λ2=2mπ,Δnundefined为λ2所对应的LP01模与LP0m模的有效折射率差。可以推算出:

undefined

用于实际的传感时,干涉峰的漂移必须是在一个条纹间隔P之内。则对应初始相干波长λ1,其初始相位差Δϕ1与发生最大应变(PCF长度为L+ΔLm)时的相位差Δϕm之差必须<2π,即

undefined

进一步整理可得ΔLm<λ1/Δneff,由式(2)可以得到L=mλ1/neff,确定应变ε(ε=ΔL/L)的范围,即可确定L。

2 数值分析

使用有限元软件Comsol对图2(a)所示的4层正六边形PCF进行计算。PCF结构参数如下:包层空气孔直径dair=3.55 μm,空气孔间距Λ=7.78 μm,石英晶体的折射率取为1.444。图2(b)、(c)分别为基模和包层模的模场分布[6]。图3为基模和包层模的有效折射率以及有效折射率差。

经过图1所示的级联LPG后,LP01模与LP0m模的振幅可以表示为[5]

undefined

式中,βundefined、βundefined分别为LP01模与LP0m模的传播常数;L为PCF长度。LPG1与LPG2相同且相移为0,则

undefined

undefined和κ分别为LPG的直流和交流耦合系数[5]。可以得到级联LPG透射谱函数:T=|a01|2。图4所示为不同应变下干涉峰的漂移情况。由图可以看出,随着应变的增大,干涉峰向短波长方向移动,并表现出较好的线性关系,计算传感灵敏度为2.33 pm/με。

(LPG周期为459 μm,每段长度为4 mm, 调制深度为0.000 1,PCF长度为149.5 mm)

3 结束语

级联LPG构成的MZI结构简单,稳定性好,干涉光谱对应变的敏感度非常高,可以根据需要确定相干波长以及PCF长度,从而获得不同的传感范围及精度。本文使用TIR-PCF的LPG在1 600 nm波长附近对3 000 με内的应变进行了仿真,获得了较好的传感灵敏度以及线性关系,这些研究成果可以为设计此类传感器提供参考。

参考文献

[1]张光,刘小峰,陈庆希,等.基于光子晶体光纤的光学传感[J].激光与光电子学进展,2009,46(11):41-46.

[2]Minkovich V P,Villatoro J,Monzon-Hernandez D,etal.Holey fiber tapers with resonance transmission forhigh-resolution refractive index sensing[J].Opt Exp,2005,13(19):7609-7614.

[3]Rajan Jha.Refractometry based on a photonic crystalfiber interferometer[J].Optics Letters,2009,34(5):617-619.

[4]Gilhwan Kim,Kyujin Hwang.Strain and TemperatureSensitivities of an Tapered Hollow Core PhotonicBandgap Fiber Based on Interferometer[A].OECC2010[C].Japan:Sapporo Convention Center,2010.644-645.

[5]Turan Erdogan.Fiber Grating Spectra[J].Journal ofLightwave Technology,1997,15(8):1277-1294.

研究与设计型学习 篇10

水是生命的源泉, 俗话说:“人可三日无食, 但不可一日无水”。这句话形象地道出了人类生存对淡水的依赖。水不仅是世间生灵万物须臾离不开的, 就是工农业生产, 也一时一刻少不了它。空间、淡水和食物是支撑人类生存的三大支柱。我国是一个水资源极度匮乏的国家, 人均水资源占有量仅2695立方米, 还不到世界人均占有量的四分之一, 节水工作任重道远[1]。中国要积极建设节水型社会, 要把节水作为一项必须长期坚持的战略方针, 把节水工作贯穿于国民经济发展和群众生产生活的全过程。如今许多国民还没意识到节约用水的极端重要性, 比如在我国最缺水的西北内陆城市, 居民人均用水量居然是欧洲国家的两倍之多, 可见节水潜力巨大。假如国人每人每月少用一吨水, 那么13亿人口所节省的水就是一个天文数字, 其意义无疑是巨大的。调查及研究结果表明仅山东省城镇居民采用节水生活器具产生的节水潜力就达10751万立方米[2]。提高全民节水意识, 采用节水器具改变我们日常生活中的用水习惯, 对开展全民节水运动无疑具有积极的推动作用。

1 研究目的

目前, 在城市家庭中广泛使用的水龙头如图1所示, 通过扳动手柄可以改变水龙头出水流量的大小。

这种水龙头在具体使用过程中存在明显的缺陷, 使用者很难将水龙头手柄搬动到一个合适的位置达到理想的水流量, 往往下意识地将手柄向上扳动到极限位置, 此时, 水龙头流量达到最大。对于像洗碗、洗菜、盥洗等用水情况, 该流量明显过大, 造成了不必要的浪费。有时为了节约用水, 希望将流量减小, 但将流量调整到一个合适的状态也需要一个过程, 这一过程本身也可能会造浪费。通过对日常生活中的用水情况进行实际测量发现, 对于洗碗、洗菜、个人盥洗等用水情况最适合的流量是每分钟4.5升左右, 但实际使用中水龙头的最大流量可以达到每分钟12升以上, 平均流量也可以达到每分钟7.5升以上, 一分钟的时间就有3升水白白流失了。

针对城市家用水龙头存在的上述问题和不足, 设计制作了一种安装有限位装置的流量可控型水龙头。该限位装置可以在扳动水龙头手柄的过程中, 将水龙头手柄定位在特定的角度, 将流量控制在合适范围内, 使水龙头处于一个节水工作状态, 从而实现节水目的。

2 工作原理

安装了限位装置的流量可控型水龙头结构示意图如图2所示。限位装置主要由基体3、定位弹簧用螺钉4、定位弹簧5、定位钢珠6、控制杆7、控制杆复位弹簧8、复位弹簧用螺钉9组成。

水龙头关闭时, 控制杆7位于图2所示的设定位置, 安装在限位装置基体3中的定位钢珠6在定位弹簧5的弹簧力作用下, 压入控制杆7中的定位坑, 将控制杆7锁定在该位置。

1-水龙头手柄;2-水龙头壳体;3-基体;4-定位弹簧用螺钉;5-定位弹簧;6-定位钢珠;7-控制杆;8-控制杆复位弹簧;9-复位弹簧用螺钉

在打开水龙头的过程中, 当使用者扳动水龙头手柄1到一定位置并接触到控制杆7时, 可明显感受到阻力, 此时, 停止板动手柄, 水龙头流量达到预先设定的节水流量实现节水目的, 如图3所示。

若需要水龙头在更大流量状态下工作, 使用者只需稍加用力便可将定位钢珠6推出定位坑, 锁定状态即可解除, 控制杆向下移动, 手柄可继续向上抬起, 水龙头流量加大, 如图4所示。关闭水龙头时, 在复位弹簧8的弹簧力作用下, 控制杆7再次回到设定位置, 为下一次开启水龙头做好准备。

定位弹簧和复位弹簧的弹簧力大小可通过调整螺钉4和螺钉9的位置来调节。控制杆7可由上下两部分零件组成, 为了保证控制杆1运动灵活、定位准确, 控制杆7上部安装在基体3的导向槽中。采用粘结剂将限位装置安装到水龙头壳体2适当的位置上, 限位装置与水龙头一起共同构成流量可控型水龙头, 实现节水目的。

3 试验研究

为了验证安装限位装置的高效节水水龙头的实际节水效果, 对该水龙头的实际流量进行了测量。试验结果如表1所示。

试验结果表明, 对于像洗碗、洗菜、盥洗这样的工作, 通过限位装置将水龙头流量控制在每分钟4.5升左右是完全可行的。一般的城市家庭每月用水量约为15立方米, 而用于厨用和盥洗方面的用水量约为4立方米左右, 占总用水量的27.5%[3], 平均流量在每分钟7.5升以上, 使用安装限位装置的流量可控型水龙头后, 每个普通的城市家庭可节水约11%左右。采用安装限位装置的流量可控型水龙头, 并未增加用户的操作难度。

4 结论

针对传统家用水龙头在使用过程中存在的水流量难以准确控制致使浪费水现象较严重这一不足, 设计制作了一种安装限位装置的流量可控型水龙头, 通过限位装置控制该水龙头的出水量实现节水目的。介绍了该装置的工作原理、结构组成情况;设计制作了流量可控型水龙头样品模型。通过试验确定了洗碗、洗菜、盥洗的节水流量约为每分钟4.5升左右, 试验结果表明:使用安装限位装置的流量可控型水龙头后, 每个普通的城市家庭可节水约左右, 节水效果明显

摘要：家用水龙头水流量的大小是通过扳动手柄来控制的, 但由于在实际应用中使用者往往下意识地将手柄扳动到极限位置, 致使水龙头流量明显过大, 造成了不必要的浪费。针对这一问题设计制作了一种可实现节水目的的流量可控型水龙头。该水龙头在传统家用水龙头的基础上增加了一个水龙头手柄限位装置, 从而可以方便地控制水龙头流量的大小。

关键词：水龙头,节水,限位装置,流量控制

参考文献

[1]赵希宽.节约用水是构建和谐社会的必由之路[J].水利天地, 2007, 9:29, 35.

[2]刁希全, 王昕, 迟小军.山东省节水潜力分析与计算[J].水利天地, 2007, 9:42-43.

研究与设计型学习 篇11

数学教育的核心，是统辖整个数学教育系统的中枢，不仅决定着数学教育的方向、内容和方法，更影响着数学教育的结果．何为数学教育的核心?是数学课程?数学思维?数学学习?还是数学教学?数学教育家雷斯尼克说:“我们不应把数学教育看作是一个教学过程(传统意义上的那种把各类具体、明确的技能或知识点教给学生的做法)，而应把它看作是一个社会化的过程，也就是要把各种数学观点作为知识的核心部分来学习．”

因此，数学教育的核心不仅是让学生学会一系列的知识和技能，更重要的是让学生养成分析和研究的习惯，掌握观察和实践的方法，形成正确的数学观念和数学思维模式．

二、职教数学教学目标

职业教育的人才培养目标是培养社会技能型人才与高素质劳动者，职教数学教学就是要让学生认识到数学教学的价值，更多地引导学生对重要的数学思想方法的领悟，实现对数学活动经验的条理化，完成对数学知识的自我组织．

由于职业类学生与普教类学生在数学学习兴趣与动力上的差异性，教师尤其要关注学生学习的个性化特征，使其在数学学习的过程中获得合理的经验内化，鼓励学生独立思考，与他人交流获得理解、解决问题的思路和方法，学会为解决某一问题而分工协作、质疑反思．

职教数学教学的目标是创设一个激励的、赏识的而非挤压的学习环境，使课堂充满数学美、充满生命力、充满智趣、充满快乐，让学生健康和谐地发展，从而成为更完整、更丰富、更有力量的人．

三、职教数学课型设计理论

1．基本理念

(1)围绕“以生为本，关注全面”教育主旨．即既要充分体现教育是为学生的主动发展、全面发展服务的全局观，又要充分体现追求教育平等、面向全体职教学生的大众观．

(2)提倡自主、探究、合作的学习方式．变“三个中心”(即以教师、课堂、书本为中心)为“三个为本”(即以学生为本、以能力提升为本、以发展数学素养为本)，提高数学学习的针对性和有效性．

(3)开辟激发学生自主创造、主动构建的课堂．课堂教学是师生主动交往、积极互动、共同发展的过程，是教与学的辩证统一，而不是传统意义下的教师的教与学生的学的机械叠加．让学生经历“发现、分析、解决、运用”的历程，并从中获得感受、体验的过程;是在“做”中“学”、“学”中“做”的过程，是把知识内化为技能和素养的过程．

2．设计原则

(1)学生中心原则．任何课堂教学的改革，都应把学生置于首要位置来考虑．要充分考虑职教学生数学基础和知识经验、生理和心理发展水平，在了解学生、尊重学生的基础上，为他们学习数学营造一个平等、民主、和谐的课堂学习氛围．

(2)情景活动原则．设计丰富的数学活动与情境，在教学内容的形态转化中，让学生根据自己的体验、用自己的思维方式，经历数学知识的“再创造”和“再发现”．

(3)整体建构原则．要从整体的角度来设计课堂教学，注重学生数学观念的建立，努力回避用孤立的、割裂的内容来教知识、练技能．克服和纠正重知识传授轻能力发展、重结论给出轻过程感受、重习题演练轻数学思想方法渗透的做法，要让职教学生都能学得有趣、学得有味．

(4)积极性原则．在教学设计中应当强调教师和学生的双重积极性，并同时肯定学习活动的主动性与教学工作的创造性．

(5)培养性原则．教学工作应当具有明确的目标，即应当是一种规范性的活动，一种理性的行为，而不是强制的结果．

(6)情意相融原则．要全面调动学生的非智力因素，以“情”的激发去促进“知”的发展和“意”的优化．

3．设计思路

基于职业学校的培养目标和职教数学教育的目标任务，我们确定了研究路径．以课型设计为出发点，借助立意与谋篇两条途径开展课堂教学设计．

以下为设计路径图:

立意，是要赋予数学教学活动以“灵魂”，体现课题教学的追求、价值观以及精神．具体地说，就是要确定职教数学课堂教学的指导思想和中心．谋篇，是要找到能体现出上述“立意”的教学结构、布局和策略．通过这两大途径，培养职教学生在数学学习过程中构建理性精神和行为的能力．

理性精神是数学学习中的主导精神，求真意识、审美意识是它重要的表现形式．求真意识体现在每个论点都必须有依据，都必须持之有礼，而从数学美的角度审视数学，能引导学生积极创造，它能激发职教学生对数学学科的兴趣．数学教学的根本任务在于培养“一个好的问题的解决者”，而解决问题的能力最终落脚在抽象和反思这两大思维能力上．抽象能力就是获取各种数学技能、知识的同时，不断养成对事物作出解释和形成数学意识的习惯与个性．数学教育学家佛朗登塔尔认为，反思能力的培养是数学教学活动的核心和动力．对学生而言，最重要的就在于会进行反思，只有反思才能为学习提供动力，才能构建个体知识体系．

通过开展课型设计最终帮助学生形成一种“数学观念”———一种分析和理解的偏好、一种观察事物结构和关系的偏好，从而让学生具备各种分析技能，形成在各种论据中归纳推理的能力．

4．设计内容

课型的设计首先要重视价值观念的确立，要在培养学生求真意识和审美意识上下功夫;其次要重视行为能力的提升，要在提高学生抽象能力和反思能力上谋良策，最后达到学生能逐步形成正确数学观念的目的，可从以下内容开展设计:

(1)以普及数学史和数学知识的讲授课型．设立以数学史为内容的课堂教学，不仅可以增强学生学习兴趣、活跃课堂氛围，还可以让学生了解数学知识的来龙去脉，体会知识的发现过程，增强学生自身的创新能力．数学史知识也可以使学生具备均衡的文化素质和与时代相适应的知识结构．

(2)以探究式学习为主要方式的数学实践课型，开展研究性学习．根据不同的教学内容，开展以探究为目的，过程为主导的研究性课堂教学活动，培养学生分析问题、解决问题的能力．

(3)以专业为主导的项目式课型．针对不同专业的学生，设计不同的教学内容，有侧重地开展与专业相关的课堂教育教学活动，使学生通过数学课堂教学活动进一步明确“学有用的数学”．

(4)以实验活动为课堂主要教学方式的实验型课型．借助几何画板、EXCEL等计算机软件，利用专业知识建立数学模型，在了解、分析、解决这些具备专业或实际生活背景的数学模型的过程中，强化对数学知识和技能的掌握．

(5)以开发智力，激发兴趣为目的的讨论活动课型．通过有针对性的设计，开展形式多样的数学教学活动．比如趣味数学竞赛、兴趣小组研讨、以“数学”为主题的书画影视赏析课等等，让学生学“好玩的数学”．

5．应处理好的几个关系

(1)教师与学生的关系．要从“以教师中心”转变到“以学生主体参与为中心”上来，从单纯的教师讲授，转向师生的共同活动，让学生的主体作用和教师的主导作用都能够充分自主地发挥出来．走进职业学校的学生大多数数学基础薄弱，存在自卑心理，也有部分学生不知就里，盲目自大．因此，消除学生的不健康心理，树立他们的自信心，是数学教师做好教学工作首先应解决的问题．教师对学生要有爱心、耐心和细心，与他们进行心灵的沟通．在教学过程中，教师要讲求心理策略，将暗示法、激励法、表扬法、激将法等结合运用．对于有自卑心理的学生要采取“成功教育”，不断发现和赏识学生的闪光点，并加以宣扬，使学生能够正视自己，培养信心．要及时发现学生的不足之处并小心地采取恰当的方式加以纠正．对于以前学习基础较差的学生，要注意引导学生以自己的过去作为标准进行衡量，让学生体会到现在的进步，从而培养信心．对于个别盲目自大的学生要在教学中开拓他们的视野，正确认识自己、认识世界．

(2)数学学习与专业发展的关系．职校数学教学更应该体现专业背景，在兼顾原教材实用问题选取的情况下，应该在学生所学专业中选取应用问题，教学中尽量实现数学课与专业知识的融合，体现专业特色，把简单化的数学应用问题，还原成实际专业背景下的具体应用问题，加强知识应用的实践环节教学，在实践中尝试应用，让学生亲历一个再认识过程，训练学生运用知识解决问题的能力，培养他们发现新问题、解决新问题的创新精神．针对一部分有专业应用背景的数学知识，给学生布置调查与实习作业，要让学生明白数学只是一个工具，而不是教条的理论和计算，增加学生用好数学的信心和兴趣．

(3)解题训练与数学观念培养的关系．本课题认为，学生的数学观念可界定为学生对数学本质的认识、对数学学习的理解和对数学应用的自觉．现代教育理念注重以人为本，以学生发展为本，以培养学生能力为本，突出学生身心素质的培养，数学教学有着得天独厚的优势．解题训练是数学教学的重要组成部分，通过解题训练中的数学建模、错题辨析、一题多解、应用研讨，可以有效地培养学生思维的敏捷性、深刻性、发散性、创造性．对职校学生来讲，加强解题训练固然重要，但数学观念的培养更为重要．他们对数学学习普遍缺乏兴趣、动力和毅力，主要原因是他们的数学观念不正确，他们对数学本质的认识往往局限于数学知识本身，不能理解数学学习对人的一生成长的重要作用，更谈不上自觉运用数学思想方法解决现实问题(他们也没有这个能力)．数学观念的培养是解题训练的前提，否则解题训练会成为空中楼阁;另外，适切的解题训练也会有益于学生正确数学观念的形成，所以要处理好解题训练与数学观念培养的关系，做到适切性和渐进性的统一．

四、开展职教数学课型设计研究的意义

1．变“授业”为“传道授业”并重

课堂是教师传道授业解惑的主要场所．许多专业教师认为，专业课除了讲授专业知识外进行思想教育即进行“传道”似乎比较困难，学生只要掌握一技之长，走遍天下都不怕．殊不知，只有人格健全的人才可能实现可持续发展，如果职中生只掌握一技之长，但没有健全的人格，就有可能走弯路，给社会造成负面影响．在现代职业教育中，不仅应教会学生技能，还应当培养他们的社会责任感．例如，讲到函数的知识时，可以与财会专业中收入、费用、利润一章的内容相结合，向学生灌输依法纳税的思想，告之学生:税收是国家财政收入的主要来源，国家本着取之于民、用之于民的原则，将税收用于国家的公路、铁路等基础设施建设、航空航天科技开支、国防与国家安全开支、其他各项政府开支，以及公民的医疗保险、养老保险等，所以依法纳税是每个单位、每位公民应尽的义务，不要为了一己之私而损害国家利益．以此为基础，在讲解所得税计算时，要将会计利润调整为税法上的应纳税所得额来计算交纳就是为了防止出现任意调节税收的行为．通过这样的讲解，学生既学到了专业知识，又受到了职业道德教育，实现了教育的知情意合一．作为数学教师，在传授专业理论知识的同时，应通过挖掘教材中正确的情感教育素材和意志教育素材来培养知情意合一、且具有健全人格的学生．

2．变纯粹的理论教学为教学做合一

尽可能解放学生的手、脑，陶行知先生主张自我养成教育，强调“教学做合一”和培养“创造力”的思想对于我国当代职业教育尤其富有现实意义．他说:“活的人才教育不是灌输知识，而是将开发文化宝库的钥匙尽我们知道的交给学生．”这与“授人以鱼，不如授人以渔”的教育观念不谋而合．他强调“教的法子要根据学的法子，学的法子要根据做的法子，教法学法做法应当是合一的”．教学做合一的教育理论至今依然富有生命力．目前，我国的职业教育正处在产教结合、校企合作的大力发展阶段，也是职业教育改革不断深入、教育质量和办学效益明显提高的阶段．要充分利用各个专业实训室，从“做”开始，探索变革课堂教学模式，在“做”中教，在“做”中学，在“做”中逐步去芜存精，教与学都以“做”为中心．

数学教学理论博大精深，数学课型设计百家争鸣．职教数学课型设计研究符合时代要求，贴近职教学生数学学习实际．只有加强学习，拓展思路，不断探索数学课型设计基础理论，不断进行课堂教学实践研究，才能有效提高职教数学教学．

参考文献

[1]DA格劳斯.数学教与学学习手册[M].上海:上海教育出版社,1999年4月.