第一篇：基于ANSYS輔助《結(jié)構(gòu)試驗》實驗教學(xué)研究論文

【摘 要】本文提出利用大型有限元分析軟件 ANSYS進(jìn)行輔助《結(jié)構(gòu)試驗》教學(xué)的兩種實施方案，闡述了ANSYS進(jìn)行輔助《結(jié)構(gòu)試驗》教學(xué)的優(yōu)點。為《結(jié)構(gòu)試驗》的教學(xué)探索了一種新方法，對《結(jié)構(gòu)試驗》教學(xué)進(jìn)行有益的嘗試。

【關(guān)鍵詞】ANSYS 實驗教學(xué) 結(jié)構(gòu)試驗

一、引言

目前國內(nèi)大多院校的土木工程專業(yè)課程《結(jié)構(gòu)試驗》教學(xué)實驗這一環(huán)節(jié)存在著學(xué)生人數(shù)多、課時少、實驗類型單一和試驗室條件有限的問題。因此我們采用ANSYS數(shù)值模擬試驗這一教學(xué)方法來輔助實驗教學(xué)。

二、ANSYS數(shù)值模擬試驗的優(yōu)勢

（一）培養(yǎng)學(xué)生興趣和開拓學(xué)生思維

ANSYS的直觀形象的圖形顯示可將抽象的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為形象生動的圖形增強(qiáng)了學(xué)生對結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識，培養(yǎng)較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)分析能力。ANSYS中后處理模塊能形象、直觀地顯示結(jié)構(gòu)的變形、位移及應(yīng)力分布情況，同時還能以動畫的形式展示結(jié)構(gòu)從最初的加載到最終的變形的整個過程。學(xué)生對有限元技術(shù)產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，并且學(xué)生通過數(shù)值教學(xué)試驗的練習(xí)，也可以對有關(guān)知識所存在的疑點、難點進(jìn)行驗證，從而可以極好地促進(jìn)知識的掌握和鞏固。

（二）增加教學(xué)試驗數(shù)量、試驗類型

《結(jié)構(gòu)試驗》中很多試驗是單一的，沒有變化的。比如進(jìn)行桁架內(nèi)力試驗，現(xiàn)有的桁架只有一種形式，并且節(jié)點也不能完全認(rèn)為是鉸接。因此在試驗中缺少變化。利用ANSYS我們可以進(jìn)行多種桁架形式進(jìn)行試驗，并且任意加載，這是現(xiàn)實試驗中無法比擬的。再比如對于鋼筋混凝土梁有多種破壞形態(tài)。限于時間經(jīng)費(fèi)等原因，我們只是進(jìn)行一種或兩種的試驗，不能全面的進(jìn)行試驗。限制了學(xué)生對各種破壞形態(tài)的認(rèn)識。利用ANSYS我們可以進(jìn)行多種破壞形式進(jìn)行試驗。因此，通過ANSYS輔助試驗，可以有效的增加試驗數(shù)量，豐富試驗類型。

（三）校核試驗結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生的分析和應(yīng)用能力

通過ANSYS輔助試驗可以進(jìn)行真實試驗的校核。通過仿真試驗與真實試驗的校核分析，能使學(xué)生提高分析問題的能力。譬如，桁架試驗中得到的桿的應(yīng)力與仿真計算的不同，同學(xué)們通過實際觀察，在老師的指導(dǎo)下找出原因，分析出結(jié)果的差異。

三、實驗輔助教學(xué)實施方法

（一）制作多媒體動畫教學(xué)

很多高校已經(jīng)將ANSYS作為本科或研究生的必修課程。土木工程專業(yè)教師隊伍均具有較高ANSYS使用能力。目前各高校的土木工程專業(yè)大部分課程均采用現(xiàn)代多媒體教學(xué)技術(shù)，以上各條件為數(shù)值模擬試驗的實施提供了很好的條件和保證。通過ANSYS制作的多媒體動畫進(jìn)行結(jié)構(gòu)試驗的仿真輔助教學(xué)。這種方法非常簡單可行，利用學(xué)?，F(xiàn)有的資源即可以實施。

（二）開發(fā)仿真結(jié)構(gòu)試驗系統(tǒng)教學(xué)

制作多媒體動畫教學(xué)簡單易行，但是學(xué)生不能親身操作實際軟件。通過開發(fā)仿真結(jié)構(gòu)試驗系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)，可以彌補(bǔ)上述不足。通過計算機(jī)高級編程語言與ANSYS相結(jié)合，編制出仿真結(jié)構(gòu)試驗軟件。試驗軟件根據(jù)實際的試驗?zāi)康?、實驗原理、實驗設(shè)備、試驗步驟、思考練習(xí)模塊進(jìn)行試驗。通過按下實驗按鍵進(jìn)行試驗。通過真正的仿真計算達(dá)到真實試驗的目的。試驗過程中，同學(xué)們可以選取擇自己的試驗計算模型、加載方式以及數(shù)據(jù)處理方法。使得同學(xué)之間實驗內(nèi)容、方式不盡相同，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和熱情，有利與學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力的提高。

這種實施方法在開發(fā)仿真結(jié)構(gòu)試驗系統(tǒng)過程中可能要投入大量的時間和精力。因此，在仿真軟件的開發(fā)過程中，必須考慮實驗本身的多樣性問題、數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性及關(guān)聯(lián)性。在研究了其它課程實驗軟件的開發(fā)方法及相關(guān)開發(fā)工具之后，根據(jù)結(jié)構(gòu)試驗自身的特點，充分利用大型通用有限元分析軟件ANSYS的強(qiáng)大三維建模、分析計算,特別是強(qiáng)大的后處理功能來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)仿真實驗，探索出一條適合結(jié)構(gòu)試驗仿真實驗軟件的開發(fā)方案。

四、小結(jié)

利用ANSYS強(qiáng)大的數(shù)值計算和直觀的圖形顯示功能，將其與《結(jié)構(gòu)試驗》材課程教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，使得學(xué)生更易于理解和掌握該課程，培養(yǎng)了學(xué)生的興趣，在少學(xué)時的情況下提高了教學(xué)質(zhì)量和效率。并在一定程度上可以使學(xué)生理論聯(lián)系實際，增強(qiáng)工程設(shè)計和計算的意識概念，同時培養(yǎng)了學(xué)生的計算機(jī)應(yīng)用能力，為以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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第二篇：大學(xué)物理實驗對比教學(xué)研究論文

1大學(xué)物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

大學(xué)物理實驗分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗。理想的實驗教學(xué)模式應(yīng)該是分層次教學(xué)模式，按照先開設(shè)基礎(chǔ)性實驗，再開設(shè)綜合性實驗，最后開設(shè)設(shè)計性實驗的順序授課，這樣安排由淺入深、循序漸進(jìn)，利于教學(xué)活動的展開，可以有效的培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力以及對實驗數(shù)據(jù)的處理和分析能力。而現(xiàn)實情況卻給這種教學(xué)模式提出一些難以解決的問題：

（1）隨著多年擴(kuò)招，學(xué)生人數(shù)逐年遞增，儀器數(shù)目的增長遠(yuǎn)不及學(xué)生人數(shù)的增長，而在上課時為保證教學(xué)效果一臺儀器最多容納兩名同學(xué)同時使用，儀器數(shù)目嚴(yán)重制約著上課學(xué)生的人數(shù)，一個實驗一般只能保證有一個班或者半個班的學(xué)生來做；

（2）大學(xué)物理實驗一次課為3學(xué)時，同一個實驗一天最多只能排三次課，即上午、下午和晚上各上一次課，那么一個實驗一周最多只能重復(fù)15次左右。如果所有的班級都按同樣的順序來上實驗課，對于大部分高校來說每個實驗每周要重復(fù)的次數(shù)都大于15次，這樣在排課上就會出現(xiàn)困難。為了解決這個問題，大部分高校目前都采用輪轉(zhuǎn)授課的方式來排課，即各實驗室同時開課，然后各班在實驗室之間進(jìn)行輪轉(zhuǎn)。由于學(xué)時的限制，大部分高校的大學(xué)物理實驗只開兩個學(xué)期甚至有個別學(xué)校只開一個學(xué)期，這樣就會出現(xiàn)一學(xué)期的實驗課包含三類實驗中的兩類或者三類的情況。如果輪轉(zhuǎn)授課，那么就很難保證讓所有學(xué)生都先做基礎(chǔ)性實驗，再做綜合性實驗，最后做設(shè)計性實驗，也就是說必然有部分學(xué)生打破理想的上課順序，這樣分層次教學(xué)模式就很難實行了。另外，由于在中學(xué)階段各地區(qū)、各學(xué)校對實驗課的重視程度不同，導(dǎo)致剛?cè)胄４髮W(xué)生的實驗基礎(chǔ)及實驗?zāi)芰Σ町愝^大。而大學(xué)物理實驗課是大學(xué)生最先接觸的實驗課之一，所以我們在授課時必須考慮到這個差異。而在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師在實驗課上對所有學(xué)生的要求是完全一致的，沒有任何差異。這樣就會使學(xué)生出現(xiàn)兩種極端，部分實驗?zāi)芰?qiáng)的學(xué)生迅速完成實驗，而部分實驗?zāi)芰Σ畹膶W(xué)生需要他人幫忙或是延長時間才能完成實驗，甚至有個別學(xué)生為完成實驗選擇抄襲其它同學(xué)的實驗數(shù)據(jù)。長此以往，實驗?zāi)芰?qiáng)的學(xué)生會認(rèn)為實驗課程過于簡單，學(xué)不到多少知識，對自己的能力提高沒有幫助，會逐漸對物理實驗課程失去興趣；實驗?zāi)芰Σ畹膶W(xué)生由于經(jīng)常不能獨立完成實驗，會認(rèn)為課程太難，自己無法掌握，在逐漸喪失自信心的同時勢必對物理實驗課程提不起興趣。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，兩類極端的學(xué)生都會逐漸喪失對實驗課程的興趣，顯然不利于學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力等的培養(yǎng)，一種新的教學(xué)模式的提出迫在眉睫。

2對比教學(xué)模式

通過以上分析，我們需要在無法實行分層次教學(xué)模式的情況下，提出一種新的教學(xué)模式，而且這種教學(xué)模式要既能滿足大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，又兼顧兩類極端學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，更廣泛的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為此我們提出對比教學(xué)模式。

2.1演示實驗和課堂實驗的對比

在實驗課前增加演示實驗內(nèi)容，學(xué)生通過觀察或親自參與有趣的演示實驗，會對接下來要做實驗產(chǎn)生強(qiáng)烈的興趣。如：做全息照相實驗時，演示白光再現(xiàn)全息照片；做測量物體的轉(zhuǎn)動慣量實驗時，讓學(xué)生參與演示茹科夫斯基凳；做受迫振動實驗時，讓學(xué)生參與演示魚洗盆等。學(xué)生在完成實驗以后，通過與演示實驗的對比可以引發(fā)更多的思考。

（1）在全息照相實驗前演示白光再現(xiàn)全息照片，而各高校在實驗中做的基本都是激光再現(xiàn)全息照片。做完全息照相實驗以后，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)自己的照片無法在白光下直接觀測，而需要在激光下觀測。這時學(xué)生就會產(chǎn)生疑問，為什么不讓我們拍攝能直接在白光下觀測的白光再現(xiàn)全息照片，這樣觀測起來不是更方便嗎？此時教師可以讓學(xué)生課后查找相關(guān)資料，然后在實驗報告上解釋這個問題。通過這樣帶著疑問去學(xué)習(xí)的過程，學(xué)生對全息照相的理解會更加深刻。

（2）在測量物體的轉(zhuǎn)動慣量實驗前，學(xué)生參與演示茹科夫斯基凳時，雙臂平伸凳子轉(zhuǎn)速減慢，雙臂收縮凳子轉(zhuǎn)速加快。通過分析可以知道雙臂平伸時轉(zhuǎn)動慣量大，雙臂收縮時轉(zhuǎn)動慣量小，最終得出結(jié)論：總質(zhì)量一定的情況下，質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動慣量越大。做實驗時給學(xué)生提供的塑料圓柱、金屬圓桶和實心球的質(zhì)量基本一樣，讓學(xué)生做完實驗來驗證上面的結(jié)論是否正確。學(xué)生懷著好奇心，在做實驗時就會更加認(rèn)真，更有利于其能力的培養(yǎng)。

2.2多種實驗方案的對比

許多實驗都有多種實驗方案，如：聲速的測量、測細(xì)絲直徑、電橋測電阻等。我們可以在實驗條件允許的情況下，鼓勵學(xué)生盡可能多的采用多種方案來做實驗，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，對實驗?zāi)芰Σ煌膶W(xué)生做不同要求，更能有效的培養(yǎng)他們的動手能力和創(chuàng)新能力。下面是一些具體的做法。

（1）在全息照相實驗中采用難易不同的兩種光路進(jìn)行照相。實驗?zāi)芰?qiáng)的學(xué)生可以選擇用傳統(tǒng)光路進(jìn)行實驗，通過認(rèn)真調(diào)節(jié)、精確計算，使光路滿足以下三個條件：參考光和物光的光程相差不太大，不大于所用激光的相干長度；參考光和物光的夾角在20°～30°之間；參考光與物光的光強(qiáng)比為3∶1～5∶1之間。實驗?zāi)芰θ醯膶W(xué)生可以選擇用簡化光路進(jìn)行實驗，此光路經(jīng)過簡單調(diào)節(jié)就可以滿足上面提到的三個條件。采用以上做法，可以讓所有學(xué)生都能自己動手完成實驗，實驗?zāi)芰Χ嫉玫搅艘欢ǔ潭鹊呐囵B(yǎng)。實驗完成以后，可以組織學(xué)生對兩種光路進(jìn)行對比分析，如對兩種光路實驗結(jié)果進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)用簡化光路的實驗成功率比較高，經(jīng)過分析可以發(fā)現(xiàn)：①簡化光路中的光學(xué)元件個數(shù)比傳統(tǒng)光路少，由9個減少為5個，所以外界振動對實驗的影響也較傳統(tǒng)光路要小，故而照相成功率高。②簡化光路容易調(diào)節(jié)，學(xué)生只需要調(diào)節(jié)感光底板和物體的位置及角度就可以使參考光和物光的光程差、夾角和光強(qiáng)比在都在合適的范圍內(nèi)。而傳統(tǒng)光路中光學(xué)元件較多，調(diào)節(jié)比較復(fù)雜，經(jīng)常需要反復(fù)調(diào)節(jié)，中間過程如果某些地方?jīng)]注意，導(dǎo)致某個條件沒得到滿足，實驗就會失敗，觀察不到全息照片。也可以組織同學(xué)討論簡化光路與傳統(tǒng)光路的適用情況，利用簡化光路拍攝表面凸凹程度小的物品效果較好，如：鑰匙、硬幣等。簡化光路不但可以拍攝反光性好的金屬材料，也可以拍攝反光性差的塑料材料如中性筆筆帽等。而對于表面凹凸差距比較大的物體采用傳統(tǒng)光路拍攝的效果較好。通過這樣的分析過程，學(xué)生的分析能力可以得到提高。

（2）除了以上介紹的做法還可以讓學(xué)生在實驗過程中作如下對比，如：在測量聲速時，可以對行波法和駐波法進(jìn)行對比；在測量液體密度時，可對讓靜力稱衡法和比重瓶法進(jìn)行對比；在測量金屬材料彈性模量時可以對靜態(tài)拉伸法和動態(tài)懸掛法進(jìn)行對比等。在多種實驗方案對比教學(xué)的過程中，教師不但要注意引導(dǎo)學(xué)生選用不同實驗方案，更要注重組織學(xué)生對實驗方案進(jìn)行分析。這樣才能使學(xué)生將所學(xué)的理論與實驗操作相結(jié)合，在不斷的分析過程中找到操作過程中的不足，進(jìn)而提高學(xué)生分析問題解決問題的能力。

3對比教學(xué)模式的評價體系

在采取多種實驗方案對比教學(xué)的時候，由于供學(xué)生選擇的實驗方案不是唯一的，各種方案的難易程度未必相同。這種情況下如果沒有一個合理的評分標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生為快速完成實驗往往會選擇容易的實驗方案，這樣就達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。所以在給出學(xué)生成績時，必須充分考慮實驗方案的難易程度，才能達(dá)到較好的教學(xué)效果，準(zhǔn)確體現(xiàn)學(xué)生的實驗水平。我們根據(jù)學(xué)生選擇實驗方案的難易程度在評分時引入權(quán)重系數(shù)，課堂實驗分?jǐn)?shù)=對所選實驗方案進(jìn)行實驗操作得分×權(quán)重系數(shù)。由于各實驗所涉及的實驗方案難度不同，所以權(quán)重系數(shù)并不是一個定值，而是根據(jù)實驗的特點分成幾種情況。

（1）對于兩種實驗方案難度相近，實驗操作難度低的實驗，兩種方案都做權(quán)重系數(shù)為1，只用一種方案為0.6。

（2）對于兩種實驗方案難度相近，操作難度高的實驗，兩種方案都做權(quán)重系數(shù)為1，只用一種方案為0.8。

（3）對于兩種實驗方案難度明顯不同的實驗，兩種方案都做權(quán)重系數(shù)為1，選擇難的實驗方案的為0.9，選擇簡單實驗方案的為06。權(quán)重值由教師在課前給出，學(xué)生可根據(jù)自己的水平及想要取得的成績選擇實驗方案。為了鼓勵學(xué)生勇于創(chuàng)新、積極思考，學(xué)生在實驗時有創(chuàng)新或在實驗后能對實驗方案進(jìn)行深入分析時，可以給其適當(dāng)加分。

4結(jié)語

教學(xué)實踐證明，通過課堂實驗和演示實驗的對比、多種實驗方法的對比以及合理的評分方法，學(xué)生對實驗課的興趣和做實驗的積極性都得到了提高。實驗?zāi)芰?qiáng)的學(xué)生采用多種實驗方案的機(jī)會多，在對各實驗方案對比分析過程中收獲較多，相應(yīng)的實驗成績也較高。實驗?zāi)芰Σ畹膶W(xué)生，也能為取得較好的成績積極努力，在討論環(huán)節(jié)更加用心，任課教師如果能及時對他們的表現(xiàn)進(jìn)行肯定，再適當(dāng)鼓勵，這些學(xué)生也能逐漸融入課堂。甚至有一部分同學(xué)看到了自己在理論方面的優(yōu)勢，在操作過程中注重理論分析，以理論帶動實踐，不但能很好的完成實驗還能提出創(chuàng)新方案也取得了不錯的成績。

第三篇：Ansys復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

Ansys復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

說明：整理自Simwe論壇，復(fù)合材料版塊，原創(chuàng)fea_stud，大家要感謝他呀

目錄

1# 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

（一）——概述篇 5# 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

（二）——建模篇 10# 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

（三）——分析篇 13# 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

（四）——優(yōu)化篇

做了一年多的復(fù)合材料壓力容器的分析工作，也積累了一些分析經(jīng)驗，到了總結(jié)的時候了，回想起來，總最初采用I-deas，到MSC.Patran、Nastran，到最后選定Ansys為自己的分析工具，確實有一些東西值得和大家分享，與從事復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析的朋友門共同探討。

（一）概述篇

復(fù)合材料是由一種以上具有不同性質(zhì)的材料構(gòu)成，其主要優(yōu)點是具有優(yōu)異的材料性能，在工程應(yīng)用中典型的一種復(fù)合材料為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，這種材料的特性表現(xiàn)為正交各向異性，對于這種材料的模擬，很多的程序都提供了一些處理方法，在I-Deas、Nastran、Ansys中都有相應(yīng)的處理方法。筆者最初是用I-Deas下建立各項異性材料結(jié)合三維實體結(jié)構(gòu)單元來模擬（由于研究對象是厚壁容器，不宜采用殼單元），分析結(jié)果還是非常好的，而且I-Deas強(qiáng)大的建模功能，但由于課題要求要進(jìn)行壓力容器的優(yōu)化分析，而且必須要自己寫優(yōu)化程序，I-Deas的二次開發(fā)功能開放性不是很強(qiáng)，所以改為MSC.Patran，Patran提供了一種非常好的二次開發(fā)編程語言PCL（以后在MSC的版中專門給大家貼出這部分內(nèi)容），采用Patran結(jié)合Nastran的分析環(huán)境，建立了基于正交各項異性和各項異性兩種分析模型，但最終發(fā)現(xiàn)，在得到的最后結(jié)果中，復(fù)合材料層之間的應(yīng)力結(jié)果始終不合理，而模型是沒有問題的（因為在I-Deas中，相同的模型結(jié)果是合理的），于是最后轉(zhuǎn)向Ansys，剛開始接觸Ansys，真有相見恨晚的感覺，豐富的單元庫，開放的二次開發(fā)環(huán)境（APDL語言），下面就重點寫Ansys的內(nèi)容。在ANSYS程序中，可以通過各項異性單元（Solid 64）來模擬，另外還專門提供了一類層合單元（Layer Elements）來模擬層合結(jié)構(gòu)（Shell 99, Shell 91, Shell 181, Solid 46 和Solid 191）的復(fù)合材料。

采用ANSYS程序?qū)?fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理的主要問題如下：（1）選擇單元類型

針對不同的結(jié)構(gòu)和輸出結(jié)果的要求，選用不同的單元類型。

Shell 99 —— 線性結(jié)構(gòu)殼單元，用于較小或中等厚度復(fù)合材料板或殼結(jié)構(gòu)，一般長度方向和厚度方向的比值大于10；

Shell 91 —— 非線性結(jié)構(gòu)殼單元，這種單元支持材料的塑性和大應(yīng)變行為； Shell 181—— 有限應(yīng)變殼單元，這種單元支持幾乎所有的包括大應(yīng)變在內(nèi)的材料的非線性行為；

Solid 46 —— 三維實體結(jié)構(gòu)單元，用于厚度較大的復(fù)合材料層合殼或?qū)嶓w結(jié)構(gòu)； Solid 191—— 三維實體結(jié)構(gòu)單元，高精度單元，不支持材料的非線性和大變形。

（2）定義層屬性配置

主要是定義單層的層屬性，對于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，在這里可以定義單層厚度、纖維方向等。

（3）定義失效準(zhǔn)則

支持多種失效準(zhǔn)則，不過我還是沒有用他，而是自己寫了通過應(yīng)力結(jié)果采用二次蔡胡準(zhǔn)則程序來判斷的。

（4）其他的一些建模技巧和后處理指導(dǎo)

在我的分析工作中，主要采用了三維實體結(jié)構(gòu)單元。

關(guān)于Solid 46單元

（1）Solid 46是用于模擬復(fù)合材料厚殼或?qū)嶓w的8節(jié)點三維層合結(jié)構(gòu)單元，單元節(jié)點有x,y和z方向三個結(jié)構(gòu)自由度，單元允許最多250層不同的材料；

（2）這種單元的定義包括：8個節(jié)點、各層厚度、各層材料方向角和正交各項異性材料屬性，其中每層可以為面內(nèi)兩個方向雙線性的不等厚層；

（3）在材料定義時，只需定義材料主方向和材料坐標(biāo)系（單元坐標(biāo)系）一致的材料參數(shù)，不一致的復(fù)合材料層通過定義材料方向角（該層材料主方向和材料坐標(biāo)系所成的角度）由程序自動轉(zhuǎn)換；

（4）通過選擇不同的層直接在單元坐標(biāo)下獲取單元應(yīng)力，包括三個方向的應(yīng)力和面內(nèi)剪切應(yīng)力，而不需要通過應(yīng)力應(yīng)變的轉(zhuǎn)換來獲取；

論壇問答：

Q：ANSYS如何處理失效后的材料退化呢？ A：ANSYS沒有直接提供材料失效后的退化，但可以自己寫程序讓ANSYS執(zhí) 行。ANSYS可以用失效準(zhǔn)則判斷材料是否失效，之后剛度降低可以通過實驗 測得。再將實驗數(shù)據(jù)輸入到ANSYS中，對失效的單元重新進(jìn)行分析。

共同討論！Ansys確實沒有直接提供材料失效后的退化的處理方法。我們在進(jìn)行復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析時，通常采用單層模量退化的估算方法，這種估算方法就是將帶有裂紋層的橫向、剪切模量與泊松系數(shù)全部用一組經(jīng)過DF因子退化的新值替代，為了考慮壓縮強(qiáng)度的下降，對單向復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度也要DF因子退化（詳細(xì)信息可以參考蔡為侖的《復(fù)合材料設(shè)計》一書），這樣，我們就可以再結(jié)合Ansys的APDL來處理了。

建模篇

復(fù)合材料是一種各向異性材料，對于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料又是一種正交各向異性材料，因此，在進(jìn)行復(fù)合材料結(jié)構(gòu)建模的時候要特別注意的一個重要的問題，就是材料的方向性。下面，就我個人的分析經(jīng)驗，對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的建模作一個總結(jié)。1． 結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系、單元坐標(biāo)系、材料坐標(biāo)系和結(jié)果坐標(biāo)系

建立復(fù)合材料結(jié)構(gòu)模型，存在一個結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系，用于確定幾何元素的位置，這個坐標(biāo)可以是笛卡爾坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系或者是球坐標(biāo)系；單元坐標(biāo)系是每個單元的局部坐標(biāo)系，一般用來描述整個單元；材料坐標(biāo)系是確定材料屬性方向的坐標(biāo)系，一般沒有專門建立的材料坐標(biāo)系，而是參考其他坐標(biāo)系，如整體結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系，或單元坐標(biāo)系，在Ansys程序中，材料坐標(biāo)是由單元坐標(biāo)唯一確定的，要確定材料坐標(biāo)，只要確定單元坐標(biāo)就行了；結(jié)果坐標(biāo)系是在進(jìn)行結(jié)果輸出時所使用的坐標(biāo)系，也是一般參考其他坐標(biāo)系。在Ansys程序中，關(guān)于坐標(biāo)系有人做過專門的總結(jié)。見后。2． 用于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析的單元

用于復(fù)合材料分析的單元主要有兩類，一類是層合單元，如Shell 99, Shell 91, Shell 181, Solid 46 和Solid 191；另一類是各向異性單元，如Solid64；這些材料都有不同的處理方法，層合單元，在一個單元內(nèi)可以包含多層信息，包括各層的材料、厚度和方向；各項各向異性單元，在一個單元內(nèi)，只能包含一種材料信息，而且所得到的計算結(jié)果還要進(jìn)行一些處理，因此有一定的局限性。

3． 單元坐標(biāo)的一致性問題

在進(jìn)行復(fù)合材料結(jié)構(gòu)建模的時候，有些時候結(jié)構(gòu)幾何比較復(fù)雜，很難用統(tǒng)一的坐標(biāo)來確定單元坐標(biāo)系，即使對一些規(guī)則的幾何（如圓桶），在用旋轉(zhuǎn)方法生成幾何時，不同的面法向也會帶來單元坐標(biāo)的不一致，這就使得材料輸入的時候存在問題并使計算結(jié)果錯誤，因此，在幾何建模時要特別注意這一問題，筆者也沒有得到一些復(fù)雜幾何進(jìn)行單元劃分時保持單元一致的合適方法。

4． 一個實例

5． 下面的命令流顯示了不同的幾何生成方法會產(chǎn)生不同的單元坐標(biāo)方向：

/PREP7

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

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

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

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

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

FITEM,2,112

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

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

FITEM,2,1

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

MAT, 1 REAL，ESYS, 0

SECNUM, MSHAPE,0,3D MSHKEY,1

FLST,5,2,6,ORDE,2

FITEM,5,1

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

CMSEL,S,_Y

VMESH,_Y1

CMDELE,_Y

CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 運(yùn)行上述命令流，查看一下單元坐標(biāo)，再把命令流中下列部分

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

FITEM,2,112

FITEM,2,22 A,P51X 改為：

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

FITEM,2,112

A,P51X

再看一下單元坐標(biāo)。ANSYS坐標(biāo)系總結(jié)

工作平面（Working Plane）

工作平面是創(chuàng)建幾何模型的參考(X,Y)平面，在前處理器中用來建模(幾何和網(wǎng)格)總體坐標(biāo)系

在每開始進(jìn)行一個新的ANSYS分析時，已經(jīng)有三個坐標(biāo)系預(yù)先定義了。它們位于模型的總體原點。三種類型為:

CS,0: 總體笛卡爾坐標(biāo)系 CS,1: 總體柱坐標(biāo)系 CS,2: 總體球坐標(biāo)系

數(shù)據(jù)庫中節(jié)點坐標(biāo)總是以總體笛卡爾坐標(biāo)系，無論節(jié)點是在什么坐標(biāo)系中創(chuàng)建的。

局部坐標(biāo)系

局部坐標(biāo)系是用戶定義的坐標(biāo)系。局部坐標(biāo)系可以通過菜單路徑Workplane>Local CS>Create LC來創(chuàng)建。

激活的坐標(biāo)系是分析中特定時間的參考系。缺省為總體笛卡爾坐標(biāo)系。當(dāng)創(chuàng)建了一個新的坐標(biāo)系時，新坐標(biāo)系變?yōu)榧せ钭鴺?biāo)系。這表明后面的激活坐標(biāo)系的命令。菜單中激活坐標(biāo)系的路徑 Workplane>Change active CS to>。

節(jié)點坐標(biāo)系

每一個節(jié)點都有一個附著的坐標(biāo)系。節(jié)點坐標(biāo)系缺省總是笛卡爾坐標(biāo)系并與總體笛卡爾坐標(biāo)系平行。節(jié)點力和節(jié)點邊界條件（約束）指的是節(jié)點坐標(biāo)系的方向。時間歷程后處理器 /POST26 中的結(jié)果數(shù)據(jù)是在節(jié)點坐標(biāo)系下表達(dá)的。而通用后處理器/POST1中的結(jié)果是按結(jié)果坐標(biāo)系進(jìn)行表達(dá)的。

例如: 模型中任意位置的一個圓，要施加徑向約束。首先需要在圓的中心創(chuàng)建一個柱坐標(biāo)系并分配一個坐標(biāo)系號碼(例如CS,11)。這個局部坐標(biāo)系現(xiàn)在成為激活的坐標(biāo)系。然后選擇圓上的所有節(jié)點。通過使用 “Prep7>Move/Modify>Rotate Nodal CS to active CS”, 選擇節(jié)點的節(jié)點坐標(biāo)系的朝向?qū)⒀刂せ钭鴺?biāo)系的方向。未選擇節(jié)點保持不變。節(jié)點坐標(biāo)系的顯示通過菜單路徑Pltctrls>Symbols>Nodal CS。這些節(jié)點坐標(biāo)系的X方向現(xiàn)在沿徑向。約束這些選擇節(jié)點的X方向，就是施加的徑向約束。

注意：節(jié)點坐標(biāo)系總是笛卡爾坐標(biāo)系。可以將節(jié)點坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到一個局部柱坐標(biāo)下。這種情況下，節(jié)點坐標(biāo)系的X方向指向徑向，Y方向是周向（theta）?？墒钱?dāng)施加theta方向非零位移時，ANSYS總是定義它為一個笛卡爾Y位移而不是一個轉(zhuǎn)動（Y位移不是theta位移）。單元坐標(biāo)系

單元坐標(biāo)系確定材料屬性的方向（例如，復(fù)合材料的鋪層方向）。對后處理也是很有用的，諸如提取梁和殼單元的膜力。單元坐標(biāo)系的朝向在單元類型的描述中可以找到。

結(jié)果坐標(biāo)系

/Post1通用后處理器中(位移, 應(yīng)力，支座反力)在結(jié)果坐標(biāo)系中報告，缺省平行于總體笛卡爾坐標(biāo)系。這意味著缺省情況位移，應(yīng)力和支座反力按照總體笛卡爾在坐標(biāo)系表達(dá)。無論節(jié)點和單元坐標(biāo)系如何設(shè)定。要恢復(fù)徑向和環(huán)向應(yīng)力，結(jié)果坐標(biāo)系必須旋轉(zhuǎn)到適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系下。這可以通過菜單路徑Post1>Options for output實現(xiàn)。/POST26時間歷程后處理器中的結(jié)果總是以節(jié)點坐標(biāo)系表達(dá)。

顯示坐標(biāo)系

顯示坐標(biāo)系對列表圓柱和球節(jié)點坐標(biāo)非常有用(例如, 徑向，周向坐標(biāo))。建議不要激活這個坐標(biāo)系進(jìn)行顯示。屏幕上的坐標(biāo)系是笛卡爾坐標(biāo)系。顯示坐標(biāo)系為柱坐標(biāo)系，圓弧將顯示為直線。這可能引起混亂。因此在以非笛卡爾坐標(biāo)系列表節(jié)點坐標(biāo)之后將顯示坐標(biāo)系恢復(fù)到總體笛卡爾坐標(biāo)系。

分析篇

下面就我對碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料壓力容器分析過程中所做的工作，從復(fù)合材料材料參數(shù)轉(zhuǎn)化、復(fù)合材料強(qiáng)度準(zhǔn)則、結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度分析幾方面寫些我的心得，與大家共同探討。

1． 復(fù)合材料材料參數(shù)的轉(zhuǎn)化

單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（也稱單向板）是指纖維按照同一方向平行排列的復(fù)合材料，是構(gòu)成層合板和殼的基本元素，可認(rèn)為是一種正交各向異性材料，也是一種橫觀各向同性材料（存在一個各向同性面），在進(jìn)行有限元計算時，必須知道復(fù)合材料的彈性特性參數(shù)，并由彈性特性參數(shù)來計算正交各向異性材料的9個參數(shù)（在ANSYS程序中定義材料時所需3個彈性模量、3個泊松系數(shù)和3個剪切模量），單向復(fù)合材料特性的計算有許多種方法，主要的方法有Halpin-Tai的彈性力學(xué)方法，這種方法根據(jù)彈性理論將復(fù)雜的纖維與樹脂間的關(guān)系用一組方程來表示，通過求解方程組，解得彈性參數(shù)，我們使用的9個彈性參數(shù)的計算是通過單向復(fù)合材料的剛度矩陣轉(zhuǎn)化得到，下面是用APDL語言編寫的材料轉(zhuǎn)化程序。

MAT_PAR_COMP

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

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

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

RMN=RM*RN

RMN2=RMN*RMN

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

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

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

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

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

Q66=Q55

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

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

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

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

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

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

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

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

GXY=1/S7 GYZ=1/S8

GXZ=1/S9 /EOF 2． 復(fù)合材料強(qiáng)度準(zhǔn)則

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的受力及應(yīng)力應(yīng)變情況非常復(fù)雜，并要考慮各種應(yīng)力應(yīng)變的耦合和相互影響，復(fù)合材料強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則基于結(jié)構(gòu)的宏觀破壞，一般來說復(fù)合材料的二次蔡-吳強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則較為精確。有興趣的朋友可以參考科學(xué)出版社出版的蔡為侖先生的《復(fù)合材料設(shè)計》這一本書。

3． 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度分析

一般說來，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)總是受到空間力的作用，其應(yīng)力分布是三維的，因此，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的剛強(qiáng)度分析一般不宜采用復(fù)合材料的板殼理論（這種理論僅考慮板殼面內(nèi)的應(yīng)力和橫向剪切應(yīng)力，而忽略法向應(yīng)力），同時，對于簡單的結(jié)構(gòu)（如板、殼），可以得到彈性力學(xué)的一般解，而對于大多數(shù)結(jié)構(gòu)來說，則必須用數(shù)值的方法計算，三維有限元分析是最常用的方法。采用ANSYS程序?qū)?fù)合材料進(jìn)行剛強(qiáng)度分析的步驟如下：

（1）建立結(jié)構(gòu)的幾何模型

由于復(fù)合材料分析單元一般都是六面體單元，因此，在建立幾何時要特別考慮到網(wǎng)格劃分的方便。

（2）建立材料模型

根據(jù)復(fù)合材料材料參數(shù)建立單向復(fù)合材料材料模型，我所采用的是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，有兩種建立方法。a.若選擇單元為各向異性單元，則根據(jù)單向復(fù)合材料的剛度矩陣或柔度矩陣建立各向異性材料模型；

b.若選擇層合單元，則可以建立相關(guān)的材料模型，如單向復(fù)合材料則可以建立正交各向異性材料模型

（3）選擇單元類型并設(shè)置相關(guān)屬性

根據(jù)結(jié)構(gòu)特征和計算要求，選擇不同的單元類型并設(shè)置單元屬性（各種單元的選擇依據(jù)請參考概述篇或ANSYS幫助文件）

（4）網(wǎng)格劃分

在建立的幾何實體上進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對于復(fù)合材料，選擇六面體三維實體單元，定義單元屬性，分別指定不同的材料屬性，并保證材料坐標(biāo)一致，運(yùn)用有限元網(wǎng)格生成器進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

（5）定義邊界條件

根據(jù)實際情況定義邊界條件。

（6）分析設(shè)定并提交計算

設(shè)定分析類型及相關(guān)一些參數(shù)

（7）結(jié)果后處理

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果在進(jìn)行后處理時，非常重要的一點是選擇合適的并與計算時所用的坐標(biāo)一致的結(jié)果坐標(biāo)系，如對于回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)選擇計算時的柱坐標(biāo)。另外，對于用各向異性單元（Solid64）來模擬的計算結(jié)果在結(jié)果處理時必須保證應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的一致，主要是在不同種復(fù)合材料層間或者同一種復(fù)合材料不同鋪層方向的層之間界面的應(yīng)力應(yīng)變情況，ANSYS后處理中所得到的結(jié)果不完全是正確的，應(yīng)該根據(jù)法向應(yīng)力聯(lián)系，面內(nèi)應(yīng)變連續(xù)的準(zhǔn)則來進(jìn)行處理。

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

（四）——優(yōu)化篇

與傳統(tǒng)材料相比，復(fù)合材料具有可設(shè)計性，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的多層次性為復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了極大的靈活性，復(fù)合材料的力學(xué)性能和機(jī)械性能，都可按照結(jié)構(gòu)的使用要求和環(huán)境條件要求，通過組分材料的選擇匹配、鋪層設(shè)計及界面控制等材料設(shè)計手段，最大限度的達(dá)到預(yù)期目的，以滿足工程設(shè)備的使用性能，因此，在工程實踐中對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計有很重要的現(xiàn)實意義，下面以我所研究的復(fù)合材料壓力容器為例，將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及在ANSYS下的實現(xiàn)過程給大家作一個介紹。

1． 問題描述

本文所涉及的復(fù)合材料壓力容器是帶有金屬內(nèi)膽外纏碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的復(fù)合容器，優(yōu)化問題是：以金屬內(nèi)膽壁厚、復(fù)合材料各纏繞層厚度和纏繞角為設(shè)計變量，在滿足壓力容器強(qiáng)度（金屬內(nèi)膽層和復(fù)合材料層均滿足強(qiáng)度要求）和重量要求的條件下，使壓力容器的剛度最大。2． 優(yōu)化模型

根據(jù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料特性，壓力容器環(huán)向纏繞復(fù)合材料有利于提高容器剛度，軸向平鋪復(fù)合材料有利于提高容器剛度，因此，模型采用3種纏繞角的方案，即靠近金屬內(nèi)膽為環(huán)向（90度）纏繞，中間為??纏繞，外部為軸向平鋪（0度），以各層的厚度（金屬層和三層復(fù)合材料）和中間纏繞層的角度為優(yōu)化參數(shù)，在壓力容器強(qiáng)度約束的條件下，以壓力容器一階固有頻率為優(yōu)化目標(biāo)。其數(shù)學(xué)模型如下： Maximize:fSubjectto:?X?,其中X?(x1,x2,x3,x4)?(h1，h2，h3,?)TTh1?h2?h3?H,(h1，h2，h3?0),0???90s1(X)?1.2,s2(X)?1.5,c(X)?c0??

其中，f為復(fù)合材料壓力容器的一階固有頻率，s1和s2分別為金屬內(nèi)膽的安全系數(shù)和各復(fù)合材料層的強(qiáng)度比，通過有限元程序求得，?為中間層復(fù)合材料纏繞角，h1、h2 和h3分別為金屬內(nèi)膽厚度、90度纏繞層厚度和?度纏繞層厚度，H為h1、h2 和h3的極限值，當(dāng)總厚度確定后，0度纏繞層厚度由h1、h2、h3及總厚度確定，c為復(fù)合容器重量，c0為全壓力容器重量上限。3． 優(yōu)化算法

基于ANSYS的優(yōu)化，可以直接使用ANSYS提供的優(yōu)化模塊，根據(jù)上述優(yōu)化模型，建立優(yōu)化計算文件，選擇合適的優(yōu)化算法，進(jìn)行計算。

同時，也可以通過APDL語言（甚至可以通過外部編程環(huán)境，如VC++，F(xiàn)ORTRAN等）來自己編制優(yōu)化算法，本文就是通過自己編制優(yōu)化算法來實現(xiàn)的，采用的優(yōu)化算法是復(fù)形調(diào)優(yōu)法。算法描述如下：

復(fù)形調(diào)優(yōu)法是求解約束條件下n維極值問題的重要方法，通過構(gòu)造復(fù)合形，計算各頂點的目標(biāo)函數(shù)值，并進(jìn)行比較，然后循環(huán)迭代，逐步替代最壞點構(gòu)造新的復(fù)合形，經(jīng)過多次迭代，進(jìn)行收斂判斷，最終得到最優(yōu)復(fù)合形，并求得最優(yōu)值。其迭代過程如下：

（1）在n維空間中確定出初始復(fù)合形的2n個滿足常量約束條件和函數(shù)約束條件的頂點

X(j)??x1j,x2j,?,xnj?T,j?1,2,?,2n；

（2）計算復(fù)合形的2n個頂點的目標(biāo)函數(shù)值；f(j)?f(X(j)),j?1,2,?,2n（3）確定所有頂點中的最壞點和次壞點，即：

f(R)?f(X(R))?minf(i)

1?i?2nf(G)?f(X(G))?minf(i)

1?i?2ni?R

其中X(R)為最壞點，X(G)為次壞點；

（4）計算最壞點的X(R)的對稱點X(T)

X(T)?(1??)XF??X(R)

其中，XF?12n2n?1i?1?X(i)

i?R?稱為反射系數(shù)，一般取1.3左右；

（5）根據(jù)對稱點X(T)確定一個新的頂點替代最壞點X(R)構(gòu)成新的復(fù)合形，當(dāng)f(X(T))?f(X(G))或X(T)不滿足常量約束條件和函數(shù)約束條件，則修改X(T)；

（6）重復(fù)（3）至（6），當(dāng)復(fù)合形中的各個頂點距離小于給定精度要求為止。

4． 有限元計算模型

有限元計算主要是通過在ANSYS下建立有限元模型，用來計算強(qiáng)度和一階固有頻率，即約束條件和目標(biāo)函數(shù)，其中，強(qiáng)度判斷中，金屬內(nèi)膽部分采用第四強(qiáng)度準(zhǔn)則，復(fù)合材料部分采用二次蔡胡準(zhǔn)則。這部分內(nèi)容在分析篇中已有描述。5． 優(yōu)化過程 基于建立的優(yōu)化模型和有限元模型，以ANSYS軟件為分析平臺，并采用其提供的二次開發(fā)語言APDL編制計算程序，程序編制的依據(jù)為復(fù)形調(diào)優(yōu)算法，其計算過程示意圖如圖1所示，程序流程圖如圖2所示。

圖1 優(yōu)化過程示意圖

圖2 程序流程圖

第四篇：多媒體輔助高中英語教學(xué)研究

多媒體輔助高中英語教學(xué)研究

郵編：400037 學(xué)校地址：重慶市沙坪壩區(qū)鳳鳴山36號

學(xué)校名稱：重慶市沙坪壩區(qū)鳳鳴山中學(xué)

作者：蔡佳穎（重慶市中學(xué)英語市級骨干教師）多媒體輔助高中英語教學(xué)研究

蔡佳穎

摘要: 計算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展已深入到教育領(lǐng)域，多媒體技術(shù)作為一種教學(xué)手段被廣泛地應(yīng)用于中學(xué)英

語課堂教學(xué)，它優(yōu)化組合多種媒體，用多種感官來刺激學(xué)生;它激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加了教學(xué)的情趣;它加大課堂容量，提高了教學(xué)效率;它讓教學(xué)形式多樣化，轉(zhuǎn)變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。在優(yōu)化了英語課堂的同時, 提高了教師綜合素質(zhì)。但是在運(yùn)用多媒體進(jìn)行教學(xué)時我們要注意適時、適量，恰到好處,不能混淆教師的主導(dǎo)作用和多媒體的輔助作用,恰當(dāng)選用多種媒體教學(xué)的同時不能丟傳統(tǒng)教學(xué)的精華。我們要積極開發(fā)學(xué)習(xí)資源，在使用多媒體的教學(xué)實踐中不斷地摸索前進(jìn)，使之更加完善，更好地服務(wù)于英語教學(xué)。

關(guān)鍵詞: 多媒體 輔助 英語教學(xué)

21世紀(jì)是一個科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的時代，世界上正在進(jìn)行著一場以信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展為主流的科學(xué)技術(shù)革命。在新技術(shù)革命的浪潮中，計算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展已深入到教育領(lǐng)域，為教育界提供了新的工具，計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等輔助教學(xué)成為目前國內(nèi)外教育技術(shù)研究的核心領(lǐng)域。多媒體教學(xué)是學(xué)?，F(xiàn)代教育技術(shù)的一種新模式。它是多媒體技術(shù)進(jìn)入教育領(lǐng)域后，與教育理論相結(jié)合的必然產(chǎn)物。目前，多媒體技術(shù)作為一種教學(xué)手段被廣泛地應(yīng)用于中學(xué)英語課堂教學(xué)，如何將多媒體技術(shù)應(yīng)于高中英語教學(xué)，使之有效地輔助高中英語教學(xué)，從而提高教學(xué)的效率和質(zhì)量，使學(xué)生的英語學(xué)習(xí)能力增強(qiáng)，英語水平提高，這是擺在廣大英語教師面前的一個重要課題。

一、多媒體輔助高中英語教學(xué)的理論基礎(chǔ)

1．高中英語新課程標(biāo)準(zhǔn)要求多媒體輔助高中英語教學(xué)。

高中英語新課程標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)原則要求教師樹立符合新課程要求的教學(xué)觀念，優(yōu)化教育教學(xué)方式。教師的教學(xué)理念、教學(xué)方式與教學(xué)方法要符合新課程的需要。課堂教學(xué)應(yīng)改變以教師為中心、單純傳授書本知識的教學(xué)模式。教師應(yīng)幫助學(xué)生發(fā)展探究知識的能力、獲取信息的能力和自主學(xué)習(xí)的能力。教師要充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，拓寬學(xué)習(xí)和運(yùn)用英語的渠道，開發(fā)英語教學(xué)資源，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)渠道，改進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。在條件許可的情況下，教師應(yīng)充分利用各種聽覺和視覺手段，豐富教學(xué)內(nèi)容和形式，促進(jìn)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)；要利用計算機(jī)和多媒體教學(xué)軟件，探索新的教學(xué)模式，促進(jìn)學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)；要開發(fā)和利用多種資源，為學(xué)生創(chuàng)造自主學(xué)習(xí)的條件。多媒體輔助英語教學(xué)正是在隨著科技的進(jìn)步為滿足這一要求而產(chǎn)生的一種新的教學(xué)模式。2．建構(gòu)主義是多媒體輔助英語教學(xué)的理論依據(jù)。

任何一種教學(xué)方法只有在正確的理論指導(dǎo)下才能逐漸完善和發(fā)展。多媒體輔助英語教學(xué)只有在理論框架下進(jìn)行才有意義。建構(gòu)主義是作為認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的一個重要分支，是在汲取了多種學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的學(xué)習(xí)理論。建構(gòu)主義理論的內(nèi)容很豐富，但其核心可以概括為：以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)和對所學(xué)知識意義的主動建構(gòu)。為了支持學(xué)習(xí)者的主動探索和完成意義建構(gòu)，在學(xué)習(xí)過程中就要為學(xué)習(xí)者提供各種信息資源，用于輔助教師的講解和演示、支持學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和協(xié)作式探索。這時候各種多媒體技術(shù)就為英語教學(xué)提供了極大的幫助。由于建構(gòu)主義所要求的學(xué)習(xí)環(huán)境得到了當(dāng)代最新信息技術(shù)成果的強(qiáng)有力支持，這就使建構(gòu)主義理論日益與廣大教師的教學(xué)實踐普遍地結(jié)合起來，從而成為國內(nèi)外學(xué)校深化教學(xué)改革的指導(dǎo)思想。

二、多媒體輔助高中英語教學(xué)的意義

1、優(yōu)化了英語課堂

（1)、優(yōu)化組合多種媒體，用多種感官來刺激學(xué)生。

各種教學(xué)媒體在教學(xué)過程中的作用各不相同，也各有適用范圍和局限性。如幻燈能表現(xiàn)事物靜止放大的圖像，但對于一個動態(tài)復(fù)雜的過程卻很難表現(xiàn)；影像則能形象、動態(tài)、系統(tǒng)地描 述事物的發(fā)生過程。我們運(yùn)用信息技術(shù)把多種媒體優(yōu)化組合，可以提供多樣化的外部刺激，動靜結(jié)合，視聽相兼，直觀、生動、快捷、實用，就能更充分地發(fā)揮各種媒體深刻的表現(xiàn)力和良好的重現(xiàn)力。呈現(xiàn)語言、圖像和聲音的同時，通過視聽結(jié)合、聲像并茂、動靜皆宜的表現(xiàn)形式作用于學(xué)生的多種感官，產(chǎn)生一種“身臨其境”的感覺，這種多層次的表現(xiàn)力和多樣性的感官刺激，對英語學(xué)習(xí)來說是非常有效的，也是英語教學(xué)中常常采用的形式。在這種環(huán)境下，學(xué)生能產(chǎn)生一種積極的心理體驗，并迅速轉(zhuǎn)化為求知欲望，他們獲取的信息量，比單一聽教師講課要多得多，并且更有利于知識的保持和遷移。

(2)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加教學(xué)的情趣。長期以來，中學(xué)英語教師形成了傳統(tǒng)的英語教法----“灌輸法”，教師從對話和課文中列出 “語言點”，通過講解和練習(xí)來幫助學(xué)生弄懂、掌握這些“語言點”。學(xué)生課后的主要任務(wù)就是死記硬背單詞、詞組和語法規(guī)則。結(jié)果是上課老師講得辛苦，學(xué)生課后背得枯燥、乏味。學(xué)習(xí)成了苦差使，不少學(xué)生也因此而失去了學(xué)習(xí)的興趣，失去了學(xué)習(xí)外語的積極性和主動性。愛因斯坦說過“興趣是最好的老師”，它作為內(nèi)驅(qū)動系統(tǒng)中積極活躍的心理因素，對于學(xué)習(xí)起著催化劑的作用。由信息技術(shù)支持的多媒體輔助教學(xué)能大大提高學(xué)生對語言的學(xué)習(xí)興趣，讓一節(jié)課有多個興奮點以激發(fā)學(xué)生的思維。在一節(jié)課中運(yùn)用多媒體技術(shù)可提供許多語言素材，圖文并茂、動靜結(jié)合、聲情融會、視聽并用，這種全信息地表達(dá)為英語教學(xué)提供生動、形象、逼真的表現(xiàn)效果，誘發(fā)學(xué)生的情感活動，使學(xué)生積極參與課堂教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，全身心地、主動地投入到學(xué)習(xí)活動中去，真正成為學(xué)習(xí)的主人，從而大大提高了教學(xué)效果。特別是基礎(chǔ)差的學(xué)生自控力較差，做事情往往憑興趣出發(fā)，對待學(xué)習(xí)的態(tài)度也是如此。而多媒體教學(xué)就可以最大限度的滿足他們的好奇心和求知欲，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。(3)、加大課堂容量，提高了教學(xué)效率。

多媒體的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)的英語教學(xué)模式。教師可以將以前需要在黑板上抄寫的教學(xué)內(nèi)容事先做在課件中，上課時鼠標(biāo)、鍵盤輕輕一動，教學(xué)內(nèi)容立即出現(xiàn)于屏幕，并能快速而清晰地顯示預(yù)先設(shè)計的問題和可參考的答案，節(jié)約了板書的時間，大大增加了課堂的容量，豐富了教學(xué)內(nèi)容。教師可以把更多時間放在指導(dǎo)學(xué)生，進(jìn)行鞏固訓(xùn)練，開展密集快速的語言實踐活動。教師可以根據(jù)實際情況設(shè)計出各種各樣、不同層次、不同類型的課堂任務(wù)，這樣，既有效地完成課堂教學(xué)內(nèi)容，又為學(xué)生提供更多主動參與的機(jī)會，還使英語技能得到了全面發(fā)展。這將教師從繁瑣的板書中解放了出來，從而節(jié)省了大量的時間。這樣教師就可以從課本出發(fā)來補(bǔ)充大量的相關(guān)資料，運(yùn)用多媒體輔助英語教學(xué)有效地加大了課堂教學(xué)的容量，增加了信息，擴(kuò)大了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)英語的熱情，從而提高了英語教學(xué)的效率。(4)、讓教學(xué)形式多樣化，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。

傳統(tǒng)的英語教學(xué)學(xué)生所見的只是教師、黑板和幾個簡單的教具，教師的教學(xué)形式只是一味地講、讀、聽錄音、聽寫、背誦、檢查等一系列環(huán)節(jié)，使學(xué)習(xí)語言，成了枯燥的苦差事。而現(xiàn)在，我們可以運(yùn)用多媒體這個現(xiàn)代化的教學(xué)手段，讓教學(xué)形式多樣化。教師完全把直觀、豐富、生動、形象的英語課件與多種技術(shù)手段有效結(jié)合使用，有效地優(yōu)化課堂，改變自己以往的教學(xué)方法，讓教學(xué)變得輕松，讓學(xué)生學(xué)習(xí)變得愉快，達(dá)到極佳的效果。

轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式是當(dāng)代課程改革的焦點。傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式是把學(xué)習(xí)建立在人的客體性、受動性和依賴性基礎(chǔ)之上，忽視了人的主動性、能動性和獨立性。運(yùn)用多媒體技術(shù)，則很容易創(chuàng)設(shè)虛擬的、仿真的英語語言環(huán)境，學(xué)生還可以通過上網(wǎng)，模擬語言交際，為畫面配音，這樣集動、靜、音、像、形于一體進(jìn)行聽、說、讀、寫訓(xùn)練，能全方位地刺激學(xué)生的感官，使學(xué)生在設(shè)定的情境中輕松地獲取知識，克服了母語干擾。

2、提高了教師綜合素質(zhì)

（1)、可以促進(jìn)教師教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變。

教育現(xiàn)代化是社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的重要內(nèi)容，鄧小平同志在1983年就提出教育工作要堅持“三個面向”，其中之一就是要“面向現(xiàn)代化”。教育現(xiàn)代化包括教育觀念現(xiàn)代化、教 學(xué)方法、手段現(xiàn)代化、教育內(nèi)容現(xiàn)代化、教育管理現(xiàn)代化等方面的。隨著人民生活水平的提高，教學(xué)條件也不斷得到改善，多媒體運(yùn)用于教學(xué)之中已見諸現(xiàn)實，傳統(tǒng)的“一支粉筆書中夾，一根教鞭空中劃”的教學(xué)模式受到?jīng)_擊，面臨反思，教師必須轉(zhuǎn)變教育觀念，自覺運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)于教學(xué)之中。從這個意義上說，運(yùn)用多媒體教學(xué)也是一場革命。

（2)、促使教師自身專業(yè)素質(zhì)水平的發(fā)展。

多媒體教學(xué)對教師提出了更高的要求。教學(xué)條件現(xiàn)代化最終還將要依靠教師才能發(fā)揮其作用。因而對教師而言，要求會更高。首先教師必須有鉆研精神和奉獻(xiàn)精神，包括應(yīng)用多媒體的能力，制作多媒體課件的能力。其次，在運(yùn)用多媒體教學(xué)的同時，對教師在美術(shù)、音樂及審美能力方面也提出了一定的要求。再次，教師的學(xué)習(xí)能力、專業(yè)素質(zhì)水平和創(chuàng)新能力也面臨著更大的挑戰(zhàn)。教師要恰當(dāng)?shù)鼐徒虒W(xué)內(nèi)容設(shè)計出具有思考價值的問題，要理解、洞察學(xué)生的想法，要組織學(xué)習(xí)者進(jìn)行討論、合作，要為學(xué)生的探索活動提供信息上的、工具上支持等，這就要求教師既要有高水平的英語能力，又要懂得現(xiàn)代教育技術(shù)與教育理論。所以，面對新的教學(xué)思路和模式，英語教師的責(zé)任不是輕了，而是更加重了，必須加強(qiáng)學(xué)習(xí)，不斷提高業(yè)務(wù)能力，不斷適應(yīng)變化的教育和學(xué)生實際, 提升自己的教育理論和教學(xué)實踐水平，提升教育效果。

三、多媒體輔助英語教學(xué)中應(yīng)注意的問題

1、運(yùn)用多媒體進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容要適時、適量，恰到好處。

有許多教師誤認(rèn)為多媒體用得越多，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就會越高，所教授的內(nèi)容就越易于讓學(xué)生掌握，教學(xué)效果就越高。于是一堂課期間老師跑上跑下，不斷切換，忙得不亦樂乎。這樣教師很容易忽視學(xué)生的思維強(qiáng)度與節(jié)奏，致使信息輸入過量，訓(xùn)練不到位，這樣又變 “人灌”為“機(jī)灌”，變成了換個式樣的“現(xiàn)代化”的注入式教學(xué)。從表面上看，學(xué)生的興趣很濃，看似一個個生動畫面緊密相連，學(xué)生似乎完成了一個任務(wù)又一個任務(wù)，卻很少有時間去真正思考。學(xué)生被教師、被課件牽著鼻子走，喪失了思維的權(quán)利，課堂氣氛活躍只是表面現(xiàn)象。教育學(xué)理論告訴我們，學(xué)生對新鮮、變化的刺激物（如多媒體）產(chǎn)生的是無意注意，它無需意志努力，學(xué)生只是被動地接受，課堂上的無意注意過多，學(xué)習(xí)效果反而不好。

所以，在引入或呈現(xiàn)（presentation）這些環(huán)節(jié)教師可以多用些多媒體，在其它環(huán)節(jié)少用一些。但是不論在哪個環(huán)節(jié)使用多媒體，教師都應(yīng)抱定一個目標(biāo)，那就是我們之所以要使用多媒體，是為了挖掘教材中的情景語言點，是為了“活化教材”。

2、教師的主導(dǎo)作用不容忽視。

“多媒體輔助教學(xué)”顧名思義就是教學(xué)過程中的一種輔助手段。多媒體輔助教學(xué)雖有不少的優(yōu)點，但教師的主導(dǎo)作用不容忽視。在英語課堂上，教師所具有的人性作用是多媒體的功能所不可取代的?！叭伺c人之間的自然語言是最具親和力，最靈活的語言，師生之間課堂上互動性的交流應(yīng)該是最有效的教和學(xué)的途徑。如果一味地追求多媒體教學(xué)課件在課堂上的展示，那么就會把本應(yīng)由教師講述的內(nèi)容變?yōu)槎嗝襟w演示；把師生之間在特定的情境中富有情感的交流變?yōu)橥ㄟ^媒體、網(wǎng)絡(luò)的信息交互；把學(xué)生和教師、學(xué)生和學(xué)生之間親切的口頭交流變成冷冰冰的人機(jī)對話,使教師不能根據(jù)課堂教學(xué)的實際情況及時靈活地調(diào)整教學(xué)程序、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，課堂上缺少了應(yīng)有的言語或肢體形式的師生交流，更看不見有教師“即興發(fā)揮”的精彩環(huán)節(jié)，就連黑板上也幾乎不留任何痕跡。這樣一來，“多媒體輔助教師”就變成了“教師輔助多媒體”。因此，我們?yōu)榱私虒W(xué)而使用它，而非為了使用它而教學(xué)。是否使用多媒體，應(yīng)取決于英語課堂教學(xué)的需要。在教學(xué)中，教師應(yīng)使學(xué)生明確聽或看的目的，使他們有心理準(zhǔn)備，調(diào)節(jié)他們的注意力，并注意及時的反饋矯正，以恰到好處地發(fā)揮教師自身的主導(dǎo)作用和多媒體的輔助作用。

3、緊扣教材，切合實際地制作課件，恰當(dāng)選用多種媒體。

教師應(yīng)充分把握教材的重、難點，找準(zhǔn)教學(xué)內(nèi)容的切人點，并注意遵循學(xué)生的思維規(guī)律、體現(xiàn)教學(xué)策略，充分體現(xiàn)英語課堂教學(xué)的實踐性。因此，在制作課件時，我們不妨進(jìn)行一番 “換位思考”。其一，把老師置于學(xué)生的角度，體會他們的學(xué)習(xí)情緒和學(xué)習(xí)心理，去感知教材，以此來找準(zhǔn)教學(xué)的切人點和突破點，從而落實教學(xué)目標(biāo)和重點 ；其二，把學(xué)生置于課件主人地位，因材施教,切不可成為網(wǎng)絡(luò)資源的拿來主義者。別人再優(yōu)秀的課件也不一定適合每一個教師、學(xué)生乃至每一次課堂教學(xué)。一些教師在制作英語多媒體課件時，往往把漂亮華麗作為課件的首選標(biāo)準(zhǔn)，在課件設(shè)計上過于追求內(nèi)容的豐富、畫面的漂亮、聲音的美妙和動畫的生動，有的甚至偏離教學(xué)主題，使教學(xué)內(nèi)容淹沒于“音畫時尚”之中，裝飾的內(nèi)容對學(xué)生的吸引程度大大超過了教學(xué)內(nèi)容，分散學(xué)生的認(rèn)知與記憶注意力，沖淡了學(xué)生對學(xué)習(xí)重點難點的關(guān)注，最終影響教學(xué)的實際效果。

在英語課堂教學(xué)，多媒體輔助教學(xué)手段中所起的作用是許多傳統(tǒng)的教學(xué)媒體不可替代的。但這并不等于說，多媒體可替代其它一切教學(xué)媒體。其它媒體和教學(xué)手段的許多特色功能是它無法完全取代的，如實物、簡筆畫等在課堂教學(xué)中的功能不可忽視。所以，教師不應(yīng)一味趕潮流，而應(yīng)根據(jù)教學(xué)需要選擇合適的媒體和手段，合理地使用多媒體與常規(guī)媒體和手段，發(fā)揮其各自的長處, 取長補(bǔ)短，發(fā)揮最大的教學(xué)效益。

4、多媒體輔助教學(xué)不能丟棄手寫板書。

雖然電化教學(xué)手段越來越普及，但是傳統(tǒng)的板書仍有用武之地。首先，一堂好課，離不開精美的板書設(shè)計。有教室必有黑板, 而板書是課堂教學(xué)的重要組成部分，即使使用CAI課件，板書也應(yīng)有一席之地。一張嘴，一筆字是教師的基本功。但是，什么情況下多寫，什么情況下少寫，這是由教學(xué)內(nèi)容所決定的。板書是教師創(chuàng)造的作品，是英語課堂教學(xué)的重要手段之一，同時教師的板書，對培養(yǎng)學(xué)生識別語言文字和良好的書寫習(xí)慣是一種有形的教育、無聲的鞭策。其次，電腦字體雖然工整清晰，但它畢竟是冷冰冰的機(jī)器所寫，而教師手寫的漢字卻具有個性化、藝術(shù)性、觀賞性等特點，教師書寫的過程是教師展示自身才華，征服學(xué)生的過程也是師生交流的一個過程，這種功效是千篇一律的電腦打字所無法比擬的。另外教師用粉筆板書，也可以給學(xué)生起表率的作用。調(diào)查表明，“寫字滑坡”已成為全國中學(xué)生面臨的普遍問題。教育部一位負(fù)責(zé)人說，養(yǎng)成良好的寫字技能、具有初步的書法欣賞能力，是現(xiàn)代中國公民應(yīng)有的基本素養(yǎng)，寫字教育也是素質(zhì)教育?？梢娊處煱鍟菢O其重要的，運(yùn)用多媒體輔助教學(xué)不能丟棄手寫板書。

5、課件風(fēng)格要和教師教學(xué)風(fēng)格相協(xié)調(diào)。

多媒體輔助英語教學(xué)，可以使教師的教學(xué)風(fēng)格得到更好地展示。但前提是課件的風(fēng)格應(yīng)與教師本人固有的教學(xué)風(fēng)格相一致。如果教師教態(tài)穩(wěn)重，語言簡潔，但他使用的課件卻是熱鬧非凡、眼花繚亂，各種圖形都在不停地跳動，還發(fā)出嘰嘰喳喳的聲音。這種巨大的反差使學(xué)生一下子難以從先前的認(rèn)知節(jié)奏中調(diào)整過來，無疑產(chǎn)生了消極影響。在教學(xué)過程中，教師往往形成了自身固有的、為學(xué)生所適應(yīng)的教學(xué)風(fēng)格。所以在設(shè)計課件的過程中，教師應(yīng)親自創(chuàng)作，把自身的風(fēng)格融入到課件中，即使要借鑒他人的課件，也要有所選擇，有所改進(jìn)，只有這樣才能既體現(xiàn)自己的教育思想，又易于學(xué)生接受；否則就背離了多媒體輔助教學(xué)的輔助的本意。

四、結(jié)束語

在以建構(gòu)主義為指導(dǎo)的多媒體輔助英語教學(xué)的實施中，必將產(chǎn)生與之相符的全新的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)模式和教學(xué)效果，提高學(xué)習(xí)者的認(rèn)知能力、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的探索精神、創(chuàng)新精神和協(xié)作精神。正因為它具有這些鮮明的特點，多媒體輔助英語教學(xué)必將成為現(xiàn)代英語教學(xué)發(fā)展的趨勢和不可缺少的手段。我們應(yīng)該充分發(fā)揮多媒體輔助英語教學(xué)的優(yōu)勢，對多媒體輔助英語教學(xué)中的問題給予足夠的重視，合理利用多媒體來輔助英語教學(xué)，促進(jìn)英語教學(xué)效率的提高和效果的改善。因此，作為新世紀(jì)的英語教師，我們?nèi)沃囟肋h(yuǎn)。我們必須更新觀念，大膽地引進(jìn)和創(chuàng)新，積極開發(fā)學(xué)習(xí)資源，在使用多媒體的教學(xué)實踐中不斷地摸索前進(jìn)，使之更加完善，并更好地服務(wù)于英語教學(xué)，真正為教學(xué)模式改革和教育現(xiàn)代化開創(chuàng)一個嶄新的局面。

參考文獻(xiàn)：

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《建構(gòu)主義理論下的多媒體輔助英語教學(xué)》 李 瑩（2）2008年12月 第 6期 瓊州學(xué)院學(xué)報

《試析建構(gòu)主義理念下的多媒體輔助英語教學(xué)》 肖 萍（3）2008年 10月 第 23卷 第5期 天 中 學(xué) 刊

《建構(gòu)主義下的多媒體輔助英語教學(xué)模式》 王 新 芳

（4）2008年第6期《湖北教育》 《揚(yáng)長補(bǔ)短，合理運(yùn)用——淺談多媒體輔助英語教學(xué)》

云夢縣實驗中學(xué) 楊 芬

（5）2003年1月 教育文摘周報 《學(xué)生寫字太難看 都是電腦惹的禍》

（6）2006年第3期 《教育科學(xué)論壇》 《英語課堂板書簡化八法》 周興東

第五篇：多媒體輔助中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)研究

多媒體輔助中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)研究

多媒體教學(xué)是指在教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)對象的特點，通過教學(xué)設(shè)計，合理選擇和運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)媒體，并與傳統(tǒng)教學(xué)手段有機(jī)組合，共同參與教學(xué)全過程，以多種媒體信息作用于學(xué)生，形成合理的教學(xué)過程結(jié)構(gòu)，達(dá)到最優(yōu)化的教學(xué)效果。多媒體教學(xué)現(xiàn)已深入到中學(xué)數(shù)學(xué)課堂中，與傳統(tǒng)的教學(xué)手方法相比，多媒體教學(xué)有著獨特的優(yōu)勢。運(yùn)用多媒體輔助教學(xué)，可以形象地處理好大小，遠(yuǎn)近，動靜，快慢，局部整體的各種關(guān)系，能吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容形成很鮮明的表象，啟發(fā)學(xué)生的思維，擴(kuò)大信息量，提高教學(xué)效率。但是在予以多媒體輔助中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)其優(yōu)越性和先進(jìn)性肯定的同時，也要換個角度去審視、認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的中學(xué)數(shù)學(xué)多媒體教學(xué)，以及對多媒體輔助教學(xué)作進(jìn)一步的反思與探索，這樣才能使計算機(jī)輔助教學(xué)充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。多媒體輔助中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的優(yōu)點

1.1 情境引入，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

興趣是人們對事物的選擇性態(tài)度，是積極認(rèn)識某種事誤或想?yún)⒓幽撤N活動的心理傾向，它能使學(xué)生主動積極地去獲取知識及形成技能。由于學(xué)生好動、好奇，專注的時間比較短，而且持久性差，往往會影響到課堂學(xué)習(xí)的效果。為了改變這些不足，在課堂教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，培養(yǎng)良好的數(shù)學(xué)興趣，在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中是很重要的。在課堂教學(xué)中，媒體是教學(xué)信息的平臺，是傳輸信息的工具和手段，因此利用多媒體輔助教學(xué)的課件不僅僅是用來傳遞教學(xué)內(nèi)容的，而且還會改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方式。多媒體輔助教學(xué)由點及面，由抽象到形象，由靜態(tài)到動態(tài)，都能使學(xué)生的感受、聽覺、視覺形成鮮明的空間想象，動畫技術(shù)，音像剪輯和粘貼組合技術(shù)，化靜為動，讓學(xué)生能身臨其境，在強(qiáng)烈逼真的情境中發(fā)展形象思維和抽象思維，激發(fā)他們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，使他們產(chǎn)生學(xué)習(xí)的心理需求，進(jìn)而主動積極參與學(xué)習(xí)活動。

1.2 聲像結(jié)合，豐富教學(xué)內(nèi)容

教育心理學(xué)告訴我們：人們從聽覺獲得的知識能夠記憶約15%，從視覺獲得的知識能夠記憶約25%。如果同時使用這兩種傳遞知識的工具，就能接受知識約65%。[1]在傳統(tǒng)電教媒體中，幻燈片投影有像無聲，錄音機(jī)有聲無像，錄像電視雖然聲像俱全，但制作需要專門的設(shè)備。多媒體教學(xué)可以充分發(fā)揮這三機(jī)一體的優(yōu)勢，做到圖文聲像并茂，可以充分地展現(xiàn)知識形成的過程，尤其是教學(xué)中的重點、難點，由于學(xué)習(xí)難度大，需要有效的強(qiáng)化，在多媒體教學(xué)中，可以運(yùn)用圖表與色彩等多種手段來引起學(xué)生的注意，讓一些形象的圖表、關(guān)鍵的符號、步驟等展現(xiàn)給學(xué)生，引起更有效的注意，讓學(xué)生能夠借助觀察和比較，逐步探究知識的形成過程，從而更深刻地把握知識的本質(zhì)。[2]

1.3 揚(yáng)長避短，實現(xiàn)教學(xué)高效率

數(shù)學(xué)知識的記憶是建立在理解與運(yùn)用的基礎(chǔ)上，針對學(xué)生的特點而言，在每節(jié)新課后，都需要借助大量的練習(xí)加以鞏固，使學(xué)生最終能記憶并轉(zhuǎn)化為運(yùn)用能力，但如果每次設(shè)計練習(xí)時都簡單地依靠小黑板、卷子、書本這些單一的呈現(xiàn)形式，時間長了，學(xué)生就會感到厭倦。因此，這個時候運(yùn)用多媒體形象、有趣等眾多特點及優(yōu)勢，能使學(xué)生在練習(xí)、復(fù)習(xí)時也能輕松、愉快，能使學(xué)生在練題過程中始終保持興奮、渴求上進(jìn)的心理狀態(tài)，使他們覺得學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)是一件快樂、有趣、新鮮的事。運(yùn)用多媒體輔助教學(xué)是一種高效率、高質(zhì)量的現(xiàn)代化教學(xué)手段，它對學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的發(fā)展，創(chuàng)新意識和探索精神的培養(yǎng)產(chǎn)生非常重要的作用。

例如，教學(xué)“圓的認(rèn)識”時，關(guān)于位置決定問題，運(yùn)用多媒體探索性展示往往要比拿著圓紙板或黑板畫圖高效得多。教師提問：“圓的位置是由什么決定的？”讓學(xué)生思考一下，便在屏幕上出現(xiàn)一個閃動著的小圓點，之后又出現(xiàn)一個圓，同學(xué)們就會認(rèn)識到圓的位置是由圓心的位置決定的。接著，教師又問：“圓的大小是由什么決定的呢？”屏幕上顯示以圓心為端點引出一條較短的線段，繞著圓心轉(zhuǎn)一圈，對應(yīng)出現(xiàn)一個小圓，接著以圓心為端點引出一條較長的線段，繞著圓心轉(zhuǎn)一圈，又對應(yīng)出現(xiàn)一個較大的圓，引出的線段就是半徑。這樣重復(fù)幾次后，學(xué)生在大腦中便形成了幾何圖形的表象，突出圖形的本質(zhì)屬性，并且教學(xué)的時間也比傳統(tǒng)的教學(xué)節(jié)省了許多。從而能使更多的學(xué)生有回答問題的機(jī)會，更多表現(xiàn)的機(jī)會，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心。

1.4 展現(xiàn)思維過程，培養(yǎng)思維能力

教學(xué)時不僅要使學(xué)生學(xué)到知識，還要重視學(xué)生獲取知識的思維過程。運(yùn)用多媒體教學(xué)可使抽象的教學(xué)內(nèi)容，枯燥的說教變成親耳聽聞、親眼目睹的具體的視聽形象；豐富學(xué)生的想象，發(fā)展他們的直覺思維，促進(jìn)他們的形象思維向抽象思維過渡；引導(dǎo)學(xué)生去探索數(shù)學(xué)知識的奧妙，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維。在教學(xué)中應(yīng)有目的、有計劃的細(xì)心指導(dǎo)，把學(xué)習(xí)這些知識的思維過程展示給學(xué)生，使他們在觀察、思考、發(fā)現(xiàn)、綜合中理解和掌握所學(xué)的內(nèi)容。同時，數(shù)學(xué)知識往往以抽象的公式、概念、定律等形式出現(xiàn)，多媒體的應(yīng)用則可以改變學(xué)生對數(shù)學(xué)枯燥無趣的感覺，直觀的展示抽象的思維過程，幫助學(xué)生理解。

根據(jù)學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律，不斷再現(xiàn)知識的產(chǎn)生、形成過程，可以讓學(xué)生更容易地理解和掌握知識，讓學(xué)生在觀察與思考的過程中，掌握思維的一般方法，促進(jìn)學(xué)生邏輯思維能力的發(fā)展。多媒體輔助中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的不足

2.1 教師方面

教師是知識傳播的最重要媒介，所以教師的自身水平與素質(zhì)直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)。在教學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的時代，教師應(yīng)能正確認(rèn)識現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)的不足。

2.1.1 盲目追求美感，華而不實。愛美之心，不管是在遠(yuǎn)古時代還是信息技術(shù)發(fā)達(dá)的現(xiàn)代，人人都有，這一點不僅體現(xiàn)在生活上，在多媒體輔助教學(xué)中也得到了充分的體現(xiàn)。教師們?yōu)榱俗非竺栏?，課件制作越來越花俏，漂亮花草的底紋，可愛的小動物，五顏六色的文字等，甚至一個答案都費(fèi)盡心思制作各種展示效果。這樣確實能吸引學(xué)生的注意，但是學(xué)生的注意力就會比較容易分散，甚至只會注意到“美麗”的地方，尤其是公開課，不少老師在課件上精益求精，畫面背景復(fù)雜，按鈕奇形怪狀，還使用大量的動畫和聲音，這樣，學(xué)生都會把注意力放在新奇的事物上，對上課的目的完全不重視。這些富有“美感”的課件，畫蛇添足、喧賓奪主，嚴(yán)重影響教學(xué)效果，恐怕是弊大于利。

2.1.2 制作水平有限，難以發(fā)揮輔助作用。雖說多媒體輔助教學(xué)較于傳統(tǒng)的教學(xué)方式先進(jìn)，但制作水平始終有限，在授課過程中大多數(shù)教師僅僅只是利用多媒體出示例題和展示需要板書的內(nèi)容，并沒有達(dá)到激發(fā)學(xué)生探究欲望、幫助學(xué)生更好地理解知識的作用。在“相遇問題”一課教學(xué)中，使用多媒體教學(xué)，一般也只是靜態(tài)地呈現(xiàn)例題和線段圖，但是“速度×?xí)r間=路程”是比較抽象，學(xué)生不容易理解。即使教師組織學(xué)生以對話的形式進(jìn)行討論，也不能很好地理解這條規(guī)律，在解決問題的過程中就可以看出學(xué)生的理解還是不夠透徹。這樣，多媒體輔助教學(xué)并沒有真正發(fā)揮應(yīng)有的作用，如果在設(shè)計的時候增加一段兩人同時從兩地相向而行、2小時后相遇的動畫，學(xué)生就能更好地理解三個數(shù)量之間的關(guān)系，學(xué)習(xí)效率也會提高。

2.1.3 為跟潮流而使用多媒體。多媒體是為教學(xué)服務(wù)的，它能優(yōu)化教學(xué)效果，但也只是一種輔助作用。使用時一定要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生實際情況等因素去考慮，適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用，而不是為了跟上現(xiàn)代教育技術(shù)的潮流而使用多媒體。有的教師在教學(xué)設(shè)計中，不管內(nèi)容是否需要，硬將聲音、影象引入以體現(xiàn)“先進(jìn)”的多媒體手段，導(dǎo)致所設(shè)計的課件失去其應(yīng)有的意義，使學(xué)生對畫面印象深刻，卻掌握不了知識的本質(zhì)特征和內(nèi)在聯(lián)系，更不用說可以起到突破重點、難點的作用。因此，教師在運(yùn)用多媒體輔助教學(xué)時，絕不能認(rèn)為多媒體用得越多越好，必須結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)的實況，采用最適合學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)方式。

2.2 學(xué)生方面

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教學(xué)為的就是讓學(xué)生以最佳的方式接受最全面的知識。教育不斷發(fā)展，但無論如何發(fā)展，都必須以學(xué)生為主。

2.2.1 容量過大，學(xué)生難以消化。有的教師由于片面理解課堂教學(xué)效率，誤認(rèn)為多媒體課堂的信息量就是要大，只有增大信息量，增加知識傳授密度，才能體現(xiàn)多媒體教

學(xué)的優(yōu)勢，提高課堂效率，全面培養(yǎng)學(xué)生的能力。導(dǎo)致學(xué)生被課件牽著鼻子走，裝進(jìn)大腦的信息一大堆，卻難以消化。引入多媒體技術(shù)不等于就能提高課堂效率，不等于能夠全面培養(yǎng)學(xué)生的能力，能夠這樣當(dāng)然最好不過。學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)該是學(xué)生個體的主動過程，每個學(xué)生都是從自己的認(rèn)知基礎(chǔ)出發(fā)，并依靠自己的思維方式理解知識的。知識是無法灌輸?shù)?，尤其是對于學(xué)生而言，考慮他們的特性，在他們能夠接受的容量中設(shè)計教學(xué)，這樣才能達(dá)到最佳的效果。

2.2.2 灌輸式教學(xué)，有礙學(xué)生發(fā)展。在數(shù)學(xué)教學(xué)中，有許多知識是要通過學(xué)生親自實踐來加以理解和掌握的，有些教師就剝奪了學(xué)生動手操作的機(jī)會和權(quán)利。正式培養(yǎng)學(xué)生思維能力的最關(guān)鍵時期，如果單純地把過程用多媒體直觀地展示出來，學(xué)生只是看見了這個過程卻沒有親自動腦思考，也就少了思維、想象的余地。這樣不利于學(xué)生對知識地掌握和思維的發(fā)展。適當(dāng)運(yùn)用多媒體輔助教學(xué)

3.1 明確教育觀念

教師在選用多媒體輔助教學(xué)時，必須要做到兩個方面：第一，從教學(xué)的總體目標(biāo)和要求出發(fā)，仔細(xì)考慮如何運(yùn)用多媒體輔助教學(xué)，保障總體教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)；第二，從具體的教學(xué)內(nèi)容出發(fā)，認(rèn)真設(shè)計多媒體課件，以保證局部教學(xué)要求的實現(xiàn)。多媒體課件的設(shè)計越實在，其目的性就越突出。教師對教材的精深理解和對多媒體輔助教學(xué)的深入了解是保障目的性的關(guān)鍵。因此，我們在應(yīng)用多媒體輔助教學(xué)時，要有效發(fā)揮多媒體的輔助作用，始終堅持“以人為本”，讓學(xué)生在教學(xué)過程中的立于主體地位，引發(fā)學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)。[3]

3.2 結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)手段

傳統(tǒng)教學(xué)手段和多媒體輔助教學(xué)各有各的優(yōu)勢。選擇教學(xué)手段并不是越高級越好，一節(jié)課中，往往需要用到多種方法和手段，要注意優(yōu)化結(jié)合。成功的教學(xué)就是多種教學(xué)手段和教學(xué)方法的有機(jī)結(jié)合與靈活運(yùn)用。方法與方法之間必定會有相輔相承的地方，我們應(yīng)該把現(xiàn)代化教育手段和傳統(tǒng)教育手段有機(jī)地結(jié)合使用、優(yōu)劣互補(bǔ)，而不是簡單地相互替代。多媒體不能代替必要的板書，學(xué)具操作不能代替必要的教具演示。事實上，也并不是每節(jié)課都需要多媒體輔助教學(xué)，常常只是在一節(jié)課的某個階段才使用，因此，教師課前設(shè)計時要周密考慮，哪些內(nèi)容、哪幾個環(huán)節(jié)運(yùn)用最適宜、最有效。正確認(rèn)識多媒體輔助教學(xué)和其它教學(xué)手段的關(guān)系，只有與其他教學(xué)手段綜合運(yùn)用，才能起到事半功倍的效果。

3.3 適時利用課件輔助功能

先進(jìn)教學(xué)設(shè)備可以縮短學(xué)生的認(rèn)識過程，并為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造良好的條件。教學(xué)手段雖然一直都在變化、在更新，但無論如何變化更新，教學(xué)手段都是為教育教學(xué)服務(wù)的，只有在最佳的時機(jī)使用，才可能更好地發(fā)揮它的作用，多媒體輔助教學(xué)也是如此，它不能代替教師的主導(dǎo)作用，始終只是教學(xué)的輔助工具和手段，教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主動性、積極性，才是教學(xué)成功的真正原因，才是起決定作用的因素。因而，把握多媒體輔助教學(xué)手段的時機(jī)時非常重要的。[4]

3.3.1 在激發(fā)興趣時使用。興趣是最好的老師，學(xué)生對自己感興趣的東西會表現(xiàn)出極高的熱情。因此要刺激學(xué)生對所學(xué)知識的興趣，激發(fā)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的強(qiáng)烈求知欲望，讓學(xué)生帶著一種向往的心情投入到教學(xué)活動之中，多媒體輔助教學(xué)采用了圖形、文本、圖像、聲音、動畫等刺激學(xué)生的多種方式，使學(xué)生大腦處于興奮狀態(tài)，有利于調(diào)動學(xué)生的熱情，使其主體作用得以發(fā)揮。

3.3.2 在創(chuàng)設(shè)情境時使用。運(yùn)用多媒體創(chuàng)建學(xué)習(xí)情景,可有效地開啟學(xué)生思維的大門, 激發(fā)聯(lián)想, 使學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)由被動變?yōu)橹鲃? 使學(xué)生在輕松的氛圍中學(xué)到知識。如上述數(shù)學(xué)中的“相遇”問題，教師就可以利用多媒體計算機(jī)輔助教學(xué)，創(chuàng)設(shè)行人或汽車“相向”、“背向”等運(yùn)動情境，幫助學(xué)生理解“相遇”問題應(yīng)用題的題意和算理。

3.3.3 在突破難點時使用。多媒體輔助教學(xué)具有形象直觀、變靜為動等一些傳統(tǒng)教學(xué)手段無法比擬的功能，形象地呈現(xiàn)事物的現(xiàn)象，具體地表達(dá)事物發(fā)展的過程，使抽象的知識變得形象具體，生動活潑，能有效的突出重點、突破難點。例如，在教學(xué)“圓的面積”一課時，為了讓學(xué)生更好地理解和掌握圓面積計算的方法這一難點，用多媒體展示畫好的一個圓，接著把這個圓分割成相等的16份，然后通過動畫把這16份交錯拼好，這樣就可以拼成一個近似的長方形，上下兩部分的顏色區(qū)分開來，這樣就更形象了。

3.3.4 在激活思維時使用。數(shù)學(xué)知識往往以抽象的公式、概念、定律等形式出現(xiàn), 多媒體的應(yīng)用可以改變學(xué)生對數(shù)學(xué)枯燥無趣的感覺, 直觀地展示抽象的思維過程, 幫助學(xué)生理解，更好地發(fā)展學(xué)生思維能力。

結(jié)論

作為現(xiàn)代教育重要的教學(xué)手段，多媒體輔助教學(xué)其實是一種新型的教學(xué)方式。對于更新教育觀念，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，有著很大的作用。從數(shù)學(xué)學(xué)科的特點出發(fā)，從發(fā)揮學(xué)生的主體作用出發(fā)，從培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力出發(fā)，從優(yōu)化教學(xué)過程出發(fā)，才能真正體現(xiàn)出多媒體輔助教學(xué)的優(yōu)越性。我們?nèi)绻軌蛘_運(yùn)用多媒體技術(shù)，適當(dāng)?shù)嘏c傳統(tǒng)的教學(xué)模式相結(jié)合，更有效地突破教學(xué)中難點、重點，進(jìn)而加快學(xué)生理解掌握知識的速度，開拓學(xué)生數(shù)學(xué)知識的深度與廣度，充分發(fā)揮多媒體輔助教學(xué)的作用，提高教學(xué)效率。