航空航天概論知識點精選(九篇)
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第1篇：航空航天概論知識點范文
Abstract: To improve vocational college students' theory and practice integrated capabilities, update teaching philosophy and optimize teaching strategies, the situation in the traditional universities and vocational colleges is investigated. With "capacity-building" as the dominant ideology, robot teaching in vocational colleges is explored and researched from the aspects of teaching contents and teaching methods.
關(guān)鍵詞：高職；機器人；教學(xué)改革
Key words: higher vocational; robot; teaching reform
中圖分類號：G71 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）12-0198-01
0 引言
機器人學(xué)是一門集機械學(xué)、電氣學(xué)、計算機學(xué)、人工智能、材料學(xué)等多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科，無論在在基礎(chǔ)理論方面還是在實踐應(yīng)用方面，都正在以驚人的速度發(fā)展。近年來，我國的機器人教育有了很大的發(fā)展，機器人課程逐步成為高校綜合性實踐課程。能否有效地開展機器人教學(xué)已經(jīng)成為直接影響學(xué)生綜合能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高的重要因素。因此，在高職院校對機器人課程的實驗教學(xué)探索與實踐是非常必要的。
1 機器人教學(xué)情況的調(diào)研
1.1 傳統(tǒng)高校機器人教學(xué)情況 本科院校以及傳統(tǒng)?？圃盒Ｒ话汩_始有“機器人學(xué)”、“機器人概論”等課程。開設(shè)的專業(yè)較廣，涉及機械工程、電子工程、航空航天、計算機科學(xué)等專業(yè)，開設(shè)方式多樣，如必修、專業(yè)選修、全校選修等。國內(nèi)高校選擇教材較集中，選用蔡自興 《機器人學(xué)》、熊有倫 《機器人學(xué)》的居多，部分高校的課外參考書為國外原版教材。實驗學(xué)時數(shù)相對較少 （實驗與講解的比例最高為1：3.2），半數(shù)以上高校的實驗課時數(shù)為零。
1.2 高職院校機器人教學(xué)情況 高職院校分為兩種類型，一類為原高專轉(zhuǎn)變而來，這類院校一般沿習(xí)傳統(tǒng)院校的教學(xué)方法；另一類為新型高職高專，以技能培養(yǎng)為核心，在機器人教學(xué)方面教學(xué)方法多元化，多數(shù)開展了機器人興趣小組等機構(gòu)，在少數(shù)學(xué)生中進行機器人技術(shù)的培養(yǎng)，或者開展公共選修課進行基礎(chǔ)知識普及。在高職院校工科專業(yè)實現(xiàn)機器人技術(shù)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，各院校都還處于嘗試階段，尚未找到行之有效的方法。
1.3 現(xiàn)存問題分析 在傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，我國機器人教育普遍存在著重視知識傳授、輕視能力培養(yǎng)，重視理論教學(xué)、輕視實踐環(huán)節(jié)的問題，使得學(xué)生只滿足于死記硬背知識點，沒有注重學(xué)生獨立動手能力、綜合分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)。而在高職院校，由于技能培養(yǎng)的目的性較強，對于機器人技術(shù)這種綜合性學(xué)科，開展普及性教學(xué)尚存在較多屏障。
2 高職院校開展機器人教學(xué)的可行性分析
2.1 高職院校機器人教學(xué)環(huán)境分析 高職院校一般在工科專業(yè)高年級開展機器人教學(xué)，此時教學(xué)對象已學(xué)習(xí)過本專業(yè)基礎(chǔ)課程，例如電工電子學(xué)、機械設(shè)計、程序設(shè)計、PLC技術(shù)、單片機等，儲備知識基本全面。而且，高職院校的特點是側(cè)重于技能培訓(xùn)，實訓(xùn)課程比例較高，學(xué)生普遍動手能力較強。這為我們進行機器人技術(shù)的學(xué)習(xí)提供了有利條件。但是，同時我們必須認(rèn)識到，高職院校不強調(diào)教學(xué)的系統(tǒng)性和完整性，這將導(dǎo)致學(xué)生知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性差，綜合分析能力相對較弱，是機器人教學(xué)的瓶頸所在。
2.2 高職院校開展機器人教學(xué)的必然性 機器人技術(shù)涵蓋了工程技術(shù)幾乎各個方面，并且該技術(shù)處于高速發(fā)展階段。在高職院校開展該課程，不僅有利于增強學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)，更為學(xué)生后期發(fā)展和拓展性學(xué)習(xí)提供了良好的基礎(chǔ)。高職學(xué)生在具備了本專業(yè)必備的技能之后，必須將各種技術(shù)綜合運用，才能夠處理現(xiàn)實問題，而要將機械機構(gòu)設(shè)計、電路電子設(shè)計、程序設(shè)計、安裝調(diào)試等綜合運用，是任何一門基礎(chǔ)課程都無法實現(xiàn)的，只有機器人技術(shù)課程可以成為培養(yǎng)學(xué)生綜合運用專業(yè)知識的有效載體。
3 高職院校開展機器人教學(xué)的若干方案探討
3.1 將教育機器人與相關(guān)專業(yè)課程相結(jié)合 教育機器人將機器人應(yīng)用于教育領(lǐng)域，是由生產(chǎn)廠商專門開發(fā)的以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目標(biāo)的機器人成品、套裝或散件。目前，教育機器人硬件技術(shù)方面已經(jīng)非常成熟，設(shè)備的可靠性、靈活性、耐用性等性能都已得到社會的廣泛認(rèn)可。教育機器人的硬件配件多樣，技術(shù)支持能力強，價格也相對便宜。控制操縱機器人的關(guān)鍵問題之一是軟件設(shè)計，主要是通過C語言或Vc++等程序設(shè)計語言進行程序設(shè)計，通過編程對機器人進行控制。這就給學(xué)生提供了廣闊的開發(fā)平臺，通過編程對機器人進行操縱，使其完成各種任務(wù)，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。因此，我們可以在《C語言》和《單片機》課程的實驗環(huán)節(jié)引入機器人控制技術(shù)。用于實驗創(chuàng)新的教育機器人種類繁多，依據(jù)可編程控制機器人可以設(shè)計出各種機器人，創(chuàng)造空間巨大，例如使用慧魚機器人創(chuàng)新套件就能設(shè)計各種機器人，如搬運機器人、救火機器人、仿生機器人等。
3.2 開設(shè)《智能機器人制作》課程 面向工科類專業(yè)學(xué)生開設(shè)《智能機器人制作》選修課程，講解智能機器人的控制板、傳感器、輸出設(shè)備等硬件知識以及智能機器人控制程序的開展等軟件知識。通過項目教學(xué)法，讓學(xué)生在學(xué)完課程內(nèi)容后能獨立組裝并調(diào)試好智能機器人。最終了解智能機器人系統(tǒng)的軟硬件組成和工作原理，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新熱情。
3.3 有效利用畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生將所學(xué)知識綜合運用的體現(xiàn)，用具體的機器人項目指導(dǎo)相關(guān)專業(yè)學(xué)生進行畢業(yè)設(shè)計，將會使學(xué)生在訓(xùn)練中學(xué)會如何將知識應(yīng)用到生產(chǎn)實際中。例如機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計、智能機器人傳感器應(yīng)用、智能機器人驅(qū)動技術(shù)、智能機器人位置控制技術(shù)、編制控制智能機器人運動的軟件、智能機器人計算機控制系統(tǒng)等設(shè)計項目。
4 結(jié)束語
高職院校開展機器人教學(xué)活動對學(xué)生技能培養(yǎng)、科技的社會化具有重要的意義。它給高等職業(yè)教育尤其是工科類高等職業(yè)教育在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式及教學(xué)效果上都會帶來更多的驚喜與期待。
參考文獻：
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第2篇：航空航天概論知識點范文
【關(guān)鍵詞】 數(shù)學(xué)史；教師；滲透
“一門科學(xué)的歷史是那門科學(xué)中最寶貴的一部分，因為科學(xué)只能給我們知識，而歷史卻能給我們智慧. ”――傅鷹
數(shù)學(xué)史是研究數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)思想的起源與發(fā)展及其與社會政治、經(jīng)濟和一般文化的聯(lián)系的一門學(xué)科. 在初中數(shù)學(xué)新教材中出現(xiàn)的數(shù)學(xué)史和數(shù)學(xué)文化內(nèi)容為教師教學(xué)提供了新的發(fā)揮空間，為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提供了新的契機. 在數(shù)學(xué)千年漫長的發(fā)展過程中，數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育的聯(lián)系已有很久的歷史了. 隨著教育事業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)學(xué)史越來越受到數(shù)學(xué)教育工作者的重視. 雖然我們初中現(xiàn)在還沒有開設(shè)與“數(shù)學(xué)史”相關(guān)的課程，但初中數(shù)學(xué)教材和教師用書上都提涉一些與初中數(shù)學(xué)知識點相關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)史知識. 因而，數(shù)學(xué)史在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中加以適當(dāng)?shù)臐B透是一種必然趨勢，也是提高數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量的重要途徑，它具有重要的作用.
如何滲透把握數(shù)學(xué)史的教學(xué)，這個問題可從如下幾方面加以注意.
一、豐富教師的數(shù)學(xué)史知識
什么是數(shù)學(xué)？我們?yōu)槭裁磳W(xué)數(shù)學(xué)？有些教師會回答，我們所學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)是有用的，小到我們個人生活，大到計算機技術(shù)、航空航天、經(jīng)濟、生物等領(lǐng)域都要應(yīng)用數(shù)學(xué). 這樣的回答無疑是正確的，但不夠全面，它只提到了數(shù)學(xué)的兩個作用的其中一個. 可以這樣說，不了解數(shù)學(xué)史就不可能全面了解數(shù)學(xué). 廣大教師的數(shù)學(xué)史知識是缺乏的，對數(shù)學(xué)史的了解是極其不足的，造成這個現(xiàn)象有許多原因. 想一想，絕大多數(shù)的學(xué)生認(rèn)為未來都不會從事與數(shù)學(xué)有關(guān)的工作，對這些學(xué)生來說小學(xué)的四則運算幾乎就足夠他們應(yīng)付日常的生活問題了，甚至連開方都用不到，如果僅從學(xué)以致用的角度來看，他們從小學(xué)到高中要學(xué)習(xí)12年的數(shù)學(xué)，不是浪費生命嗎？事實上并非如此. 初中數(shù)學(xué)課程中，對數(shù)學(xué)知識本身的學(xué)習(xí)還不足以使學(xué)生感受到數(shù)學(xué)與社會之間的深刻關(guān)系，為此要在數(shù)學(xué)課程中加入一些數(shù)學(xué)史的內(nèi)容，當(dāng)然，教材中的這些內(nèi)容僅僅是冰山一角，教師應(yīng)該提高自己對數(shù)學(xué)發(fā)展歷程的了解，只有這樣才能更好地促進數(shù)學(xué)教學(xué). 盡管數(shù)學(xué)史作為一門學(xué)科開設(shè)的并不多，但這方面的書籍還是很充足的.
二、正確把握數(shù)學(xué)教學(xué)要求
教師豐富了自身的數(shù)學(xué)史知識以后面臨的一個問題就是如何在教學(xué)中處理這些知識. 數(shù)學(xué)史在初中數(shù)學(xué)教材中以各種方式的滲透，這在初中的數(shù)學(xué)教材中都有體現(xiàn). 滲透部分要潛移默化適可而止. 以人教版新課標(biāo)初中數(shù)學(xué)教材為例，書中是以選修的方式在“閱讀與思考”欄目中呈現(xiàn)數(shù)學(xué)史內(nèi)容的. 這些內(nèi)容教師可以作為課外閱讀材料讓學(xué)生自學(xué)，也可以在教學(xué)時把它作為增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、啟迪學(xué)生數(shù)學(xué)思維的材料加以靈活運用. 教材中的數(shù)學(xué)內(nèi)容幾乎每一部分都有引人入勝的歷史典故，比如負(fù)數(shù)、無理數(shù)以及勾股定理的產(chǎn)生背后都有許多有趣的故事，而在以往，教師是不會注意滲透這些知識的產(chǎn)生背景的. 我們的數(shù)學(xué)教材主要是教授數(shù)學(xué)知識的，數(shù)學(xué)史的滲透要恰到好處，不必系統(tǒng)，以防止出現(xiàn)喧賓奪主的結(jié)果.
三、滲透數(shù)學(xué)史有關(guān)知識背景，開闊學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
至于數(shù)學(xué)是什么，數(shù)學(xué)發(fā)展的動力源泉是什么，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的真正意義何在，如果這些問題不被學(xué)生理解，那么他們就對數(shù)學(xué)缺乏興趣，對數(shù)學(xué)就沒有一個系統(tǒng)的認(rèn)識. 數(shù)學(xué)是教學(xué)的一門重要學(xué)科，具有理論的抽象性、邏輯的嚴(yán)密性和應(yīng)用的廣泛性. 數(shù)學(xué)固有的特性：單調(diào)，枯燥乏味. 對部分初中生進行數(shù)學(xué)興趣抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，“我不喜歡數(shù)學(xué)，但為了中考，我必須學(xué)好數(shù)學(xué)”的學(xué)生占被調(diào)查者的比例高達72%，而對數(shù)學(xué)“很感興趣”的只有13%. 從教學(xué)效果來看， 數(shù)學(xué)是多數(shù)學(xué)生成績提高的一個瓶頸. 數(shù)學(xué)教材是經(jīng)過了反復(fù)推敲的，語言十分簡潔. 為了保持知識的系統(tǒng)性，我們把教學(xué)內(nèi)容按定義、定理、證明、推論、例題的順序編排，這樣就缺乏自然的思維方式，對數(shù)學(xué)知識的內(nèi)涵以及相應(yīng)知識的創(chuàng)造過程介紹也偏少. 在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中插入數(shù)學(xué)史，可以啟發(fā)學(xué)生的思維方式，開闊視野，讓學(xué)生產(chǎn)生旺盛的求知欲，努力從各方面去思考證明思路. 教師雖然不是數(shù)學(xué)家，但卻可以培養(yǎng)出數(shù)學(xué)家. 事實證明，課堂授課時那些知識豐富、諄諄善誘的老師遠較那些授課時簡單乏味、就事論事的教師受學(xué)生歡迎.
四、滲透祖國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)，提高民族自豪感，增強學(xué)生的愛國情操
數(shù)學(xué)史是一部記載人類特別是數(shù)以千計的數(shù)學(xué)家艱苦奮斗的創(chuàng)業(yè)史. 我國古代數(shù)學(xué)是有著光輝的歷史，如劉徽的“割圓術(shù)”、祖沖之的圓周率、祖的祖公理、楊輝的楊輝三角、秦九韶的剩余定理、朱世杰的“招差術(shù)”“垛積術(shù)”和“四元術(shù)”等都具有世界影響，他們在數(shù)學(xué)方面的成就都是非常大的. 許多成果都比西方國家要早幾百年，如圓周率和楊輝三角等. 記載著中國古典數(shù)學(xué)最高成就的《宋元算書》，是世界文化的重要遺產(chǎn). 在元代以前，中國的許多成果處于世界領(lǐng)先位置. 可以說，數(shù)學(xué)是中國古代最發(fā)達的基礎(chǔ)科學(xué)之一. 僅以現(xiàn)在的初中數(shù)學(xué)知識為例，十進位制、線性方程組的解法、正負(fù)數(shù)運算、開平方開立方法則、圓周率的計算都是古代取得的輝煌成就. 數(shù)學(xué)是璀璨奪目的中國古代文化的重要組成部分，古代偉大的數(shù)學(xué)貢獻不僅是當(dāng)今進行愛國主義教育的絕佳材料，而且古代數(shù)學(xué)家實事求是，敢于堅持真理、勇于攀登高峰的品德，也可以激勵學(xué)生對數(shù)學(xué)的興趣.
總之，數(shù)學(xué)史在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的滲透是數(shù)學(xué)教育的一種創(chuàng)新，創(chuàng)新已經(jīng)成為時代的要求. 學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)史可以了解數(shù)學(xué)的發(fā)展過程，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣. 因此，在教學(xué)過程中滲透數(shù)學(xué)史的教育和教學(xué)具有非常重要的意義.
第3篇：航空航天概論知識點范文
關(guān)鍵詞：批判性思維；物理教學(xué)；啟示
一.問題背景
到目前為止，批判性思維的定義仍在不斷更新。美國學(xué)者摩爾和帕克對它的定義為：批判性思維指人對接受或拒絕任何事物、或?qū)δ撤N說法存疑的謹(jǐn)慎的、深思熟慮的決定，以及接受或拒絕某事物時的自信程度[1]。其核心在于經(jīng)過獨立思考，對知識審慎的分析、評價，從而得出自己的認(rèn)知，能夠自我反??；反對盲從、反對不加思考即對知識進行囫圇吞棗，要具有質(zhì)疑精神。批判性思維對物理教學(xué)無疑具有重要影響。
二.批判性思維的缺失對物理學(xué)習(xí)的影響
2.1物理規(guī)律理解不深刻
物理規(guī)律反映物質(zhì)結(jié)構(gòu)及物質(zhì)運動中諸要素之間內(nèi)在的必然聯(lián)系，表現(xiàn)為某物理狀態(tài)下或某物理過程中相關(guān)要素之間在一定條件下所遵從的關(guān)系[2]。大多數(shù)內(nèi)容都可以用數(shù)學(xué)公式表示，公式反映了諸要素的聯(lián)系，且形式簡潔，易被學(xué)生牢記。但隨著時間的推移，學(xué)生往往只記得公式，忽略了其本質(zhì)的物理規(guī)律、淡忘了物理量的意義，導(dǎo)致看到問題后不仔細(xì)分析、靠慣性盲目套用公式。 例如“雙星問題”中，已知兩個天體的質(zhì)量分別為m1、m2，距離為L，角速度為ω，學(xué)生總是習(xí)慣寫出公式 ，認(rèn)為引力半徑等于軌道半徑，沒有認(rèn)真分析兩個半徑的含義，忽略了規(guī)律本身：無論簡單的衛(wèi)星繞地球環(huán)繞運動，還是雙星系統(tǒng)、三星系統(tǒng)，其本質(zhì)都是勻速圓周運動，物體所受的合外力提供向心力，引力半講灰歡ǖ扔詮斕臘刖叮畫出物理圖像后思路很清晰。
2.2缺乏解決物理問題的方法
大道至簡，高考對物理學(xué)科的核心素養(yǎng)和能力是一如既往，簡約而又明確的，即明確研究對象，分析狀態(tài)和過程，運用適當(dāng)?shù)乃季S方法，建立物理模型，通過數(shù)學(xué)手段處理并分析所得結(jié)果[3]。掌握了解決物理問題的科學(xué)方法，就可以“以不變應(yīng)萬變”。而學(xué)生往往沒有體會這些，沒有思考問題中滲透了什么物理模型、物理思想和方法，在其構(gòu)建的問題空間無法迅速找到相關(guān)的算子，即使偶爾找到某個算子也不一定正確，只能在其沒有明確解題路徑的問題空間瞎碰，這導(dǎo)致其出錯概率大大增加。
2.3沒有建立物理模型的習(xí)慣
錢學(xué)森先生說過：“模型就是我們對問題現(xiàn)象的分析，利用我們考究得來的機理，吸收一切主要的因素，略去次要的因素所創(chuàng)造出來的一幅圖畫”.物理模型既是物理學(xué)賴以建立的基本思想方法，也是物理學(xué)在應(yīng)用中解決實際問題的重要途徑和方法[4]，是學(xué)生運用物理知識解決實際問題的關(guān)鍵，而大多數(shù)學(xué)生缺少建立物理模型的習(xí)慣。面對生產(chǎn)、生活中具體問題時，學(xué)生建模能力的缺失表現(xiàn)的尤為突出。2011年江蘇高考試卷中要估算一個人將一只雞蛋拋出的過程中對其所做的功，著重考察學(xué)生建模能力，要求學(xué)生分析出雞蛋近似做豎直上拋運動，同時估算出一個雞蛋的質(zhì)量。如果不會主動構(gòu)建物理模型，這個題目就會很茫然。
2.4缺少反思的品質(zhì)
杜威認(rèn)為反思是對任何信念或假定的知識形成的積極、全面的考慮，它包括這樣一種有意識和自愿的努力，即在證據(jù)和理性的堅實基礎(chǔ)上建立信念。通過反思，可以讓學(xué)生及時發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)中存在的問題，加強學(xué)生的自我監(jiān)控、自我調(diào)節(jié)[5]，使學(xué)生元認(rèn)知能力得到鍛煉和提高。思維的惰性導(dǎo)致學(xué)生很少反思，沒有及時思考學(xué)習(xí)中問題出現(xiàn)的原因，自己是概念不清楚還是思考問題不全面？這個題目的考點是什么？還有沒有其它的解決方法？自己的課堂效率、作業(yè)質(zhì)量是否能保障？反思的缺失導(dǎo)致一個物理問題反復(fù)出現(xiàn)、反復(fù)出錯，降低了學(xué)習(xí)的信心，學(xué)生更不愿意靜下心研究，由此形成惡性循環(huán)。
三.提高批判性思維的途徑
3.1重視質(zhì)疑精神的培養(yǎng)
質(zhì)疑是獨立思考的開始。一方面要引導(dǎo)學(xué)生樹立質(zhì)疑的意識，要審慎、思辨的獲得知識，不盲目迷信權(quán)威和書本；另一方面要給學(xué)生質(zhì)疑的機會，教師可以設(shè)疑、描繪問題情景，提出啟發(fā)性、爭議性問題，引起學(xué)生的質(zhì)疑，同時激發(fā)學(xué)生的求知欲。教師要創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)氛圍，鼓勵學(xué)生大膽的表達自己的觀點，真正實現(xiàn)思維的碰撞。
3.2深化物理規(guī)律的理解
課堂上要帶領(lǐng)學(xué)生通過觀察、實驗歸納或理論分析獲得物理規(guī)律，這樣他們的印象會更加深刻，對物理規(guī)律更加信服，引導(dǎo)學(xué)生不能重結(jié)論、輕分析推導(dǎo)；對物理規(guī)律的公式要詳細(xì)剖析，分析各個要素的含義、各要素之間的聯(lián)系，明確規(guī)律的使用條件和范圍，對學(xué)生思維上易出現(xiàn)的問題進行辨析。例如歐姆定律 ，它只適用于純電阻電路、金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電，發(fā)動機等元件不符合此規(guī)律；功的定義式W=FLcosθ只適用于恒力做功，變力做功一般通過動能定理解決；萬有引力公式F= ，適用于質(zhì)點或均質(zhì)球體，r指的是質(zhì)點間的距離或者均質(zhì)球體球心的距離。
3.3明確物理模型的建立
培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成將實際問題主動變成物理物問題的習(xí)慣，構(gòu)建相應(yīng)的模型、尋找相應(yīng)的參量，并借助于圖形、圖像幫助自己理解、分析。模型包括對象物理模型（如質(zhì)點、單擺、點電荷等）、過程物理模型（如勻變速直線運動、彈性碰撞等）、條件物理模型（如光滑平面、輕繩、均勻介質(zhì)等）[6]。
3.4強調(diào)思想方法的內(nèi)化
掌握解決問題的方法：明確研究對象，分析狀態(tài)和過程，運用適當(dāng)?shù)乃季S方法，建立物理模型，通過數(shù)學(xué)手段處理并分析所得結(jié)果。逐步將這種方法內(nèi)化為基本解決步驟，在分析過程中主動運用。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納每個章節(jié)核心內(nèi)容，例如拋體問題重點是將運動分解成兩個方向的直線運動研究；恒定電流問題中核心是閉合電路歐姆定律E=U內(nèi)+U外；天體運動主要分析勻速圓周運動，依據(jù)牛頓第二定律F合=F向；電學(xué)中力的方面圍繞公式F=qE，能的方面圍繞W=qU……物理知識是項鏈，物理方法是絲線，二者結(jié)合才會成為璀璨的珍珠項鏈。
3.5提高習(xí)題教學(xué)的實效
物理習(xí)題是運用新知識解決實際問題的過程，是對學(xué)生綜合能力的反饋。由弄懂事實、事物和現(xiàn)象，到深刻理解抽象真理的道路，一定要通過實際作業(yè)，而完成實際作業(yè)就正是掌握知識 [7]。根據(jù)目的的不同，習(xí)題教學(xué)可分為以下幾種形式：
（1）典型例題：通過典型例題滲透該知識點的基本原理、研究方法和步驟，體會如何在具體問題中運用知識進行解決，典型例題往往是“母題”，由它可以演變形成一題多解、多題一解和一題多變，典型例題的掌握對學(xué)生具有非常意義。
（2）一題多解：通過一題多解，培養(yǎng)思維的發(fā)散性和創(chuàng)造性，學(xué)生可以多角度、多途徑尋求解決問題的方法，開拓解題思路，總結(jié)解題規(guī)律，提高解題能力。
（3）多題一解：通過多題一解，培養(yǎng)思維的聚合性、深刻性和敏銳性，培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力，教會學(xué)生總結(jié)規(guī)律、挖掘物理現(xiàn)象的本質(zhì)。
（4）一題多變：通過一題多變，幫助學(xué)生深化基本物理規(guī)律的理解，使學(xué)生全面、審慎、批判性的分析問題，根據(jù)變化了的情況積極思索，迅速想出解決問題的辦法，防止和消除呆板和僵化[8]，從而開拓學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的求知欲。
3.6培養(yǎng)總結(jié)反思的習(xí)慣
教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生反思能力，讓他們進行自我評價和自我調(diào)節(jié)，學(xué)會對學(xué)習(xí)過程進行監(jiān)控，從而提高學(xué)習(xí)效率和批判性思維能力。
（1）反思學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)（預(yù)習(xí)、上課、作業(yè)、復(fù)習(xí)）。例如上課已經(jīng)示范過的解題技能，為什么不能較熟練地應(yīng)用？ 曾經(jīng)解決過的某一類似問題，現(xiàn)在為何又難以完成？從中反映出自己的預(yù)習(xí)、聽課、作業(yè)、復(fù)習(xí)等學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)存在著哪些問題？如何設(shè)法改進？
（2）反思解題過程。分析題目的題型，思考解決這類型題目的思路是什么；這個題目有什么關(guān)鍵點、運用了什么特殊的物理方法；這個題目有沒有其它方法，哪種更為便捷。
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作者簡介：
王猛（1988年5月），男，籍貫江蘇徐州，
本科學(xué)歷/碩士學(xué)位，中學(xué)一級，
研究方向：物理學(xué)科教學(xué)
工作單位：南京航空航天大學(xué)附屬高級中學(xué)
收件地址：江蘇省南京市白下區(qū)御道街35號南航附中
郵編：210007
第4篇：航空航天概論知識點范文
關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實;教學(xué)實踐;三個基本;點面結(jié)合
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1引言
虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,簡稱VR)主要采用以計算機技術(shù)為核心的現(xiàn)代高技術(shù)生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境(Virtual Environment,簡稱VE),用戶借助必要的設(shè)備(如特制的服裝、頭盔、手套和鞋),以自然的方式與虛擬環(huán)境中的實體對象進行交互作用、相互影響,從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗。虛擬現(xiàn)實具有3I特性,即交互(Interaction)特性、沉浸(Immersion)特性和構(gòu)想(Imagination)特性。交互特性強調(diào)參與者通過專用設(shè)備以人類自然方式與VE中的對象進行相互操作;沉浸特性要求計算機所創(chuàng)建的虛擬環(huán)境能使參與者產(chǎn)生置身其中的體驗;構(gòu)想特性是指虛擬環(huán)境能夠啟發(fā)參與者發(fā)現(xiàn)新問題并輔助產(chǎn)生創(chuàng)新思維。
二十世紀(jì)六十年代初,“圖靈獎”獲得者,被稱為計算機圖形學(xué)之父的美國科學(xué)家Ivan Sutherland發(fā)表“終極顯示”論文提出虛擬現(xiàn)實概念,自此,虛擬現(xiàn)實技術(shù)歷經(jīng)一系列里程碑式的理論、方法與技術(shù)研究工作,并取得了重大工程應(yīng)用成果。今天虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)非常廣泛,主要包括三大應(yīng)用方向,即訓(xùn)練演練、規(guī)劃設(shè)計與預(yù)測、觀賞娛樂等。例如在虛擬戰(zhàn)場環(huán)境中進行作戰(zhàn)指揮模擬,宇宙飛船、飛機、艦船模擬駕駛訓(xùn)練,飛機、導(dǎo)彈、輪船等復(fù)雜系統(tǒng)的虛擬設(shè)計與制造,城市環(huán)境規(guī)劃及其建筑物的展示,手術(shù)培訓(xùn)與導(dǎo)航,游戲動漫與影視制作等。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及的學(xué)科綜合性、交叉性強,是可以拉動多學(xué)科發(fā)展,不斷產(chǎn)生新思想、新技術(shù),具有廣泛和重大應(yīng)用前景的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)把虛擬現(xiàn)實技術(shù)確定為信息領(lǐng)域優(yōu)先支持的三大前沿技術(shù)之一。
2課程的特點
北京航空航天大學(xué)計算機學(xué)院從1994年開始從事虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域的研究,取得許多創(chuàng)新成果,在相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域產(chǎn)生了較大影響,逐步形成了北航計算機學(xué)院一個新的優(yōu)勢學(xué)科方向。作為計算機應(yīng)用本科生的專業(yè)限選課程,“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”課程教學(xué)已經(jīng)講授了5年。本課程的教學(xué)目的是通過對有關(guān)虛擬現(xiàn)實技術(shù)國內(nèi)外研究熱點問題、典型研究工作的介紹,使學(xué)生了解當(dāng)前虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展趨勢;通過對虛擬現(xiàn)實基本原理、基本算法、開發(fā)方法、主流系統(tǒng)的介紹,使學(xué)生掌握虛擬現(xiàn)實主要技術(shù)、開發(fā)環(huán)境與平臺;以虛擬現(xiàn)實技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室研究工作為主要實踐教學(xué)支撐,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,滿足國民經(jīng)濟和國防部門對虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域?qū)ｉT人才的需求。虛擬現(xiàn)實課程具有以下特點:
2.1學(xué)科交叉性、綜合性強
國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要指出:“虛擬現(xiàn)實技術(shù)重點研究心理學(xué)、控制學(xué)、計算機圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、實時分布系統(tǒng)、電子學(xué)和多媒體技術(shù)等多學(xué)科融合的技術(shù),研究醫(yī)學(xué)、娛樂、藝術(shù)與教育、軍事及工業(yè)制造等多個相關(guān)領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實技術(shù)和系統(tǒng)。”虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要從計算機科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與技術(shù)、機械工程科學(xué)與先進制造技術(shù)等學(xué)科中孕育并實現(xiàn)跨越,逐步發(fā)展成熟,涉及心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、計算機圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)等,學(xué)科交叉性、綜合性強,如圖1所示。
2.2數(shù)理基礎(chǔ)要求高
虛擬現(xiàn)實課程的許多理論、方法和技術(shù)涉及大量的數(shù)學(xué)公式和物理定律,例如在基于圖形的虛擬現(xiàn)實技術(shù)中所涉及的計算機圖形學(xué),基于圖像的虛擬現(xiàn)實技術(shù)中所涉及的圖像處理和信號處理技術(shù),在建模技術(shù)中涉及的動力學(xué)、運動學(xué)等,都需要學(xué)生具備深厚的數(shù)理基礎(chǔ)。
2.3創(chuàng)新思維豐富
虛擬現(xiàn)實被眾多學(xué)者認(rèn)為是科學(xué)研究與工程實踐中理論和實驗方法之外的第三種方法,可以虛擬和仿真人類難以到達的宏觀或微觀環(huán)境,進行研究和體驗;在虛擬環(huán)境下進行逼真的規(guī)劃、設(shè)計、訓(xùn)練演練,作出評價和決策,其與生俱來的構(gòu)想特性能夠啟發(fā)參與者發(fā)現(xiàn)新問題并產(chǎn)生創(chuàng)新思維。虛擬現(xiàn)實技術(shù)由于多學(xué)科交叉性,在不同學(xué)科交叉融合中源源不斷地產(chǎn)生新思想、新方法。
2.4工程應(yīng)用突出
虛擬現(xiàn)實技術(shù)既有堅實的理論基礎(chǔ)和方法,也有大量的典型算法,同時又是一門應(yīng)用牽引強,各種開發(fā)平臺和應(yīng)用工具豐富,人機交互設(shè)備多,軟硬件結(jié)合與系統(tǒng)集成占相當(dāng)比重的課程。
2.5課程內(nèi)容多課時緊
本課程是本科生計算機應(yīng)用方向的限選課程,在本科四年級上學(xué)期開設(shè),其間正值學(xué)生考研復(fù)習(xí)準(zhǔn)備階段,課時總計36學(xué)時,課內(nèi)教學(xué)18學(xué)時、課外實踐18學(xué)時,授課時間十分緊張。
3教學(xué)內(nèi)容安排
我們經(jīng)過多年的教學(xué)實踐,在不斷與學(xué)生教與學(xué)交互的活動中,結(jié)合自身學(xué)科研究特色,總結(jié)、完善主要教學(xué)內(nèi)容,形成了如下的教學(xué)大綱:
第一章:概論(2h)
問題的提出、名詞術(shù)語、虛擬現(xiàn)實特征、里程碑工作和研究現(xiàn)狀、國內(nèi)外典型應(yīng)用實例。
第二章:虛擬現(xiàn)實硬件與系統(tǒng)(2h)
虛擬現(xiàn)實輸入設(shè)備、虛擬現(xiàn)實輸出設(shè)備、高端圖形工作站、圖形處理單元(Graphic Processing Unit簡稱GPU)、典型沉浸式交互系統(tǒng)的構(gòu)建實例。
第三章:基于圖形的虛擬現(xiàn)實建模與開發(fā)技術(shù)(6h)
視覺感知相關(guān)基本概念、場景表示與數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計、CREATOR建模軟件與合成自然環(huán)實例、場景圖組織與基本繪制流程、OpenGVS與WTK開發(fā)軟件、虛擬場景漫游應(yīng)用程序開發(fā)實例。
第四章:基于圖像的虛擬現(xiàn)實建模與繪制技術(shù)(2h)
IBMR技術(shù)與全光函數(shù)、全景圖像與柱面全景圖像實例、同心拼圖方法。
第五章:人工生命-人工魚實例(2h)
人工魚的總體方案、人工魚的生物力學(xué)分析、感知與行為建模、幾何建模與外觀屬性、虛擬海洋環(huán)境建模、運動系統(tǒng)、逼真性與效率權(quán)衡。
第六章:虛擬人技術(shù)(2h)
人體抽象模型與國際標(biāo)準(zhǔn)、逼真運動獲取與表示、運動約束與重用、虛擬人技術(shù)應(yīng)用實例。
第七章:分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)(2h)
DIS技術(shù)與IEEE1278、HLA技術(shù)與IEEE1516、分布交互仿真程序開發(fā)與應(yīng)用實例。
教學(xué)實踐與課外教學(xué)安排:(18h)
課外研讀學(xué)習(xí)OpenGL、構(gòu)建虛擬現(xiàn)實漫游程序;參觀虛擬現(xiàn)實技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室,觀看演示、操作實驗室研究設(shè)備,了解當(dāng)前主要研究方向和趨勢。
4教學(xué)實踐與思考
針對虛擬現(xiàn)實課程的上述特點,我們在課程的教學(xué)活動中形成了“突出三個基本,注重融會貫通;點面結(jié)合,各有側(cè)重;結(jié)合實例,促進創(chuàng)新思維”的教學(xué)思路。
4.1突出三個基本,注重融會貫通
在教學(xué)中突出三個基本,即突出基本原理、基本方法、基本算法的講授。虛擬現(xiàn)實課程的諸多內(nèi)容來自不同的研究和應(yīng)用領(lǐng)域,貌似差之千里,但是其核心思想常常殊途同歸。對于這部分內(nèi)容在教學(xué)活動中應(yīng)有意識進行聯(lián)系,分析講解,努力讓學(xué)生融會貫通。以細(xì)節(jié)層次概念(LOD)為例,細(xì)節(jié)層次概念是圖形建模中的基本概念,是指用一組復(fù)雜程度(常常以多邊形數(shù)來衡量)各不相同的實體細(xì)節(jié)層次模型來描述對象,在運行時根據(jù)一些主客觀標(biāo)準(zhǔn)在這些LOD模型間進行切換,實時改變場景的復(fù)雜度,從而能夠繪制效率與效果的平衡,該方法需要解決模型間切換時產(chǎn)生的視景跳躍問題。在GPU的基本貼圖處理(MIP MAPPING )、復(fù)雜光照模型實時繪制等研究工作中也引入和應(yīng)用了同樣的原理,因此在講解細(xì)節(jié)層次概念時進行舉一反三,加深學(xué)生對這一滿足逼真性和繪制實時性普適基本方法的理解,進一步可以引伸出連續(xù)細(xì)節(jié)層次方法以及與視點相關(guān)的遞進傳輸技術(shù)如何滿足基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用問題。這樣教學(xué)思路始終貫徹在七維全光函數(shù)降維、八叉樹的數(shù)據(jù)組織方法等諸多教學(xué)內(nèi)容中,以達到融會貫通的目的。
4.2點面結(jié)合,各有側(cè)重
虛擬現(xiàn)實課程涉及學(xué)科眾多,內(nèi)容十分豐富,有限的課時內(nèi)做到面面俱到幾乎不可能。我們的教學(xué)大綱基本覆蓋虛擬現(xiàn)實的主要研究分支,重點是基于圖形和基于圖像的虛擬現(xiàn)實技術(shù),由于增強現(xiàn)實在其他課程有重點講授,不過多涉及。其次注重對當(dāng)前國內(nèi)外的研究重點、熱點問題,以及當(dāng)前的主流設(shè)備、開發(fā)工具與平臺介紹。通過發(fā)揮授課教師的計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)背景,結(jié)合實驗室多年的研究工作進行知識點的深入講解。例如在分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)中,實驗室在該方向上開展了長達十年的研究工作,研究成果既體現(xiàn)了該內(nèi)容的基本方法、國際標(biāo)準(zhǔn),又體現(xiàn)了當(dāng)前的最新研究成果。該內(nèi)容的教學(xué)從早期的DIS入手,通過與HLA核心技術(shù)的對比,重點講解分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)如何應(yīng)用數(shù)據(jù)抽象與封裝、與訂購、基于值的信息過濾 (DDM)等核心技術(shù)解決大規(guī)模交互仿真問題,進一步引伸介紹目前該方向的研究進展,讓同學(xué)了解當(dāng)前研究熱點問題。
4.3結(jié)合實例,促進創(chuàng)新思維
虛擬現(xiàn)實是一門多學(xué)科交叉的科學(xué)技術(shù),不同學(xué)科理論與方法的互相借鑒、啟迪、創(chuàng)新尤為明顯。因此在講授具體內(nèi)容的同時,應(yīng)介紹該研究工作和成果產(chǎn)生的背景,體現(xiàn)交叉創(chuàng)新、集成創(chuàng)新思路,啟迪同學(xué)的創(chuàng)造性思維是本課程不斷追求“授之與漁”的目標(biāo)。在課程綜述中重點介紹信息資源環(huán)境的智能化、普適化、協(xié)同化、沉浸化發(fā)展的各個不同歷史時期代表性工作,以及仿真技術(shù)、先進制造技術(shù)等學(xué)科對虛擬現(xiàn)實的重要貢獻,突出虛擬現(xiàn)實技術(shù)交叉融合的特性。將具體的課程知識點講授融入到典型實例中,人工生命課程教學(xué)中以ACM優(yōu)秀博士論文工作為基礎(chǔ),講述了人工魚的感知與行為建模、幾何與外觀屬性建模、虛擬海洋環(huán)境建模等,目的在于突出建模內(nèi)涵的寬泛性和在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的重要地位,通過詳述人工魚的生物力學(xué)分析、總體方案設(shè)計,行為與運動系統(tǒng)實現(xiàn),歸納總結(jié)出多學(xué)科交叉、逼真性與效率的完美平衡是其創(chuàng)新所在。在講授虛擬人技術(shù)時,首先提出逼真人體運動復(fù)雜性和實時性這一矛盾,引入機器人技術(shù)領(lǐng)域的逆向運動學(xué)以及信號與系統(tǒng)中的信號處理方法,重點介紹借鑒其他學(xué)科方法解決虛擬人運動重用和大規(guī)模人群等關(guān)鍵問題,強調(diào)借鑒啟迪是創(chuàng)新的源泉。在諸如同心拼圖、分布式虛擬環(huán)境中同樣貫徹了結(jié)合實例,促進創(chuàng)新思維這一教學(xué)思路。
5結(jié)論與展望
“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”涉及面寬、內(nèi)容十分豐富,同時發(fā)展迅速,應(yīng)用越來越廣泛,如何講授好該課程是一個需要不斷探討、研究總結(jié)的教學(xué)課題。筆者在多年的教學(xué)活動中,通過教與學(xué)的交流,不斷總結(jié)形成了一些教學(xué)思路和方法,取得了良好的效果,但是仍然需要不斷完善充實,主要包括兩個方面內(nèi)容:(1)如何做好虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程與計算機圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、圖像處理技術(shù)的銜接;(2)如何利用好虛擬現(xiàn)實技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室的研究環(huán)境、軟硬件資源以進一步加強虛擬現(xiàn)實課程的實踐環(huán)節(jié)。我們將在今后繼續(xù)研究探索,以解決這些重要問題。
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