導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

摘要：

提出了一種動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的物理參數(shù)辨識(shí)方法。應(yīng)用Padé多項(xiàng)式對(duì)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的動(dòng)剛度曲線進(jìn)行擬合，通過最小二乘法確定Padé多項(xiàng)式中的系數(shù)矩陣，利用遺傳算法對(duì)Padé擬合式中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而得到系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣。數(shù)值算例表明該方法具有較高的辨識(shí)精度且適用于黏性阻尼系統(tǒng)和非黏性阻尼系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：

參數(shù)識(shí)別；系統(tǒng)辨識(shí)；結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)；Padé擬合；最小二乘法

在動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析過程中，系統(tǒng)辨識(shí)起著十分重要的作用，結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的物理參數(shù)辨識(shí)一直是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。準(zhǔn)確辨識(shí)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣，是準(zhǔn)確地預(yù)計(jì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的前提。Phan［1］等利用系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)，通過狀態(tài)空間模型辨識(shí)系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣。Chen和Tsuei［2］同時(shí)考慮了黏性阻尼和結(jié)構(gòu)阻尼來(lái)對(duì)系統(tǒng)的物理參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)。Lee和Kim［3］對(duì)Chen和Tsuei的方法進(jìn)行了改進(jìn)，將原來(lái)方法拓展到多輸入多輸出系統(tǒng)，并在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中發(fā)現(xiàn)，Tsuei等人的方法若從動(dòng)剛度的角度出發(fā)，辨識(shí)過程將得到很大簡(jiǎn)化，且辨識(shí)結(jié)果受測(cè)量誤差和噪聲的影響較小。但是，正如Lee和Kim［3］在文中所說，利用結(jié)構(gòu)動(dòng)剛度進(jìn)行動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)的研究還很少。廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)降階及參數(shù)擬合的Padé多項(xiàng)式是一種曲線擬合方法。Chazot［4］等將Padé多項(xiàng)式用于黏彈性結(jié)構(gòu)降階，其計(jì)算效率與直接計(jì)算方法相比，得到很大提高。王學(xué)雷［5］提出了一種基于Padé近似的頻域辨識(shí)方法，研究了基于積分最小二乘指標(biāo)的SISO時(shí)滯系統(tǒng)頻域辨識(shí)問題。葉華［6］等利用Padé多項(xiàng)式來(lái)逼近時(shí)滯環(huán)節(jié)，提出了一種時(shí)滯電力系統(tǒng)特征值的計(jì)算方法。Fournodavlos和Nestoridis［7］從數(shù)學(xué)角度也研究了Padé在參數(shù)擬合方面的應(yīng)用。作者［8］在之前的研究中，曾研究過利用Padé多項(xiàng)式對(duì)頻域廣義氣動(dòng)力擬合，得到時(shí)域氣動(dòng)力表達(dá)式，進(jìn)而研究帶遲滯非線性環(huán)節(jié)二元機(jī)翼的氣動(dòng)彈性響應(yīng)問題。本文從線性結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的動(dòng)剛度出發(fā)，采用Padé多項(xiàng)式擬合，對(duì)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的物理參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。首先分別從黏性阻尼和非黏性阻尼兩種動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)介紹了系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)方法，并通過數(shù)值仿真算例對(duì)兩種動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的物理參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，驗(yàn)證了該方法具有較高的辨識(shí)精度。

1系統(tǒng)物理參數(shù)辨識(shí)方法

1．1黏性阻尼系統(tǒng)由式（11），（13）可見，βi的取值會(huì)影響參數(shù)辨識(shí)的結(jié)果，因此，在對(duì)動(dòng)剛度矩陣進(jìn)行擬合時(shí)，需要對(duì)βi的取值進(jìn)行優(yōu)化，即βi值的確定為一個(gè)尋優(yōu)過程。本文利用遺傳算法對(duì)優(yōu)化變量βi值的選取進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化目標(biāo)為使得重構(gòu)后的動(dòng)剛度矩陣與原始的動(dòng)剛度矩陣在關(guān)心的頻率范圍內(nèi)其誤差的范數(shù)最小，其中，重構(gòu)的動(dòng)剛度矩陣通過對(duì)重構(gòu)的頻響函數(shù)求逆獲得。此時(shí)剛度矩陣也不再是一個(gè)常矩陣，但對(duì)黏性阻尼系統(tǒng)和非黏性阻尼系統(tǒng)來(lái)說，剛度矩陣都應(yīng)是常矩陣，所以當(dāng)辨識(shí)得到的阻尼矩陣和剛度矩陣不再是常矩陣時(shí)，說明之前假設(shè)的阻尼模型不恰當(dāng)。由此可見，采用式（11）或（13）不僅可以辨識(shí)結(jié)構(gòu)的阻尼，還能夠在一定程度上反映出結(jié)構(gòu)的阻尼機(jī)理：即如果識(shí)別出的頻率修正項(xiàng)比較小甚至接近為零時(shí)，說明結(jié)構(gòu)的阻尼為黏性阻尼，否則，結(jié)構(gòu)的阻尼應(yīng)按照非黏性阻尼模型重新辨識(shí)。

1．2非黏性阻尼系統(tǒng)對(duì)非黏性阻尼結(jié)構(gòu)，其阻尼項(xiàng)一般用核函數(shù)的卷積分表示［10］，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程可寫為令c（t）＝C0g（t），C0為對(duì)稱的正定系數(shù)矩陣，g（t）為核函數(shù)的類型。顯然，當(dāng)g（t）＝δ（t），δ（t）為狄拉克函數(shù)（Diracdeltafunction）時(shí)，式（15）退化為黏性阻尼系統(tǒng)。

2數(shù)值仿真算例

2．1算例1如圖1所示的三自由度質(zhì)量－彈簧系統(tǒng)，假設(shè)阻尼為黏性阻尼。本例中Padé多項(xiàng)式的取修正項(xiàng)數(shù)l＝2，利用Matlab遺傳算法工具箱對(duì)βi的取值進(jìn)行優(yōu)化，選擇概率、交叉概率等參數(shù)的選取采用默認(rèn)值（本文所有算例均采用默認(rèn)值），采用遺傳算法得到的一組優(yōu)化解為［β1β2］＝［－1．4572．296］，相應(yīng)地按照第1．1節(jié)的黏性阻尼系統(tǒng)辨識(shí)過程進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，得到系數(shù)矩陣如下。然而，在實(shí)際情況中，往往存在模態(tài)截?cái)嗟膯栴}，此時(shí)，動(dòng)剛度曲線為有限長(zhǎng)度，即動(dòng)剛度曲線沒有覆蓋全部模態(tài)，如本例中僅利用覆蓋第一階模態(tài)的0～2Hz頻段內(nèi)的動(dòng)剛度曲線進(jìn)行辨識(shí)，采用相同的辨識(shí)過程進(jìn)行辨識(shí)，則遺傳算法得到的一組優(yōu)化解。

2．2算例2如圖2所示的二自由度質(zhì)量－彈簧系統(tǒng)，假設(shè)阻尼為黏彈性阻尼。

2．2．1用黏性阻尼模型進(jìn)行辨識(shí)為了說明本文方法對(duì)系統(tǒng)阻尼模型的辨識(shí)功能，首先對(duì)算例給出的黏彈性阻尼系統(tǒng)采用黏性阻尼模型進(jìn)行辨識(shí)。同樣，取Padé多項(xiàng)式的修正項(xiàng)數(shù)l＝2。可見，質(zhì)量矩陣得到準(zhǔn)確辨識(shí)，但識(shí)別得到的系統(tǒng)剛度矩陣不是常數(shù)陣，阻尼矩陣為實(shí)數(shù)矩陣，由前文所述可知，選用黏性阻尼模型對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行辨識(shí)是不合理的。這里，僅給出在1～100rad／s頻率帶寬范圍內(nèi)，辨識(shí)得到的阻尼矩陣（或剛度矩陣）與原始阻尼矩陣（或剛度矩陣）中的一些元素隨頻率的變化曲線對(duì)比，如圖3和4所示。由圖3和4可見，雖然剛度矩陣中的元素K11和K22的最大相對(duì)誤差分別為1．99％和3．32％，但已表現(xiàn)出隨頻率變化的特性，而且阻尼矩陣的虛部信息明顯缺失，所以用于辨識(shí)的阻尼模型選用黏性阻尼模型是不合理的，應(yīng)按非黏性阻尼模型進(jìn)行辨識(shí)。

2．2．2用非黏性阻尼模型進(jìn)行辨識(shí)當(dāng)辨識(shí)阻尼模型選用非黏性阻尼模型時(shí)，采用前述針對(duì)非黏性阻尼系統(tǒng)的Padé多項(xiàng)式擬合法，對(duì)系統(tǒng)的物理參數(shù)矩陣進(jìn)行辨識(shí)，取修正項(xiàng)數(shù)l＝2。如圖5所示為對(duì)βi的取值優(yōu)化前，取不同βi值得到的辨識(shí)結(jié)果，其中實(shí)線表示的是松弛因子μ取100時(shí)的原始阻尼矩陣中的元素隨頻率的變化曲線。顯然，需要按前一節(jié)所述對(duì)βi的取值進(jìn)行優(yōu)化。可見，松弛因子和系數(shù)矩陣得到了精確地辨識(shí)。在1～100rad／s頻率帶寬范圍內(nèi)，如圖6所示為辨識(shí)得到的阻尼矩陣與原始阻尼矩陣的各個(gè)元素隨頻率的變化曲線對(duì)比（根據(jù)阻尼矩陣對(duì)稱性，C21＝C12，C22＝C11）。顯然，阻尼矩陣的辨識(shí)精度也相當(dāng)高。當(dāng)出現(xiàn)模態(tài)截?cái)鄷r(shí)，如本例中僅利用覆蓋第一階模態(tài)的0～20rad／s頻段內(nèi)的動(dòng)剛度曲線進(jìn)行辨識(shí)，采用相同的辨識(shí)過程進(jìn)行辨識(shí)，則遺傳算法得到的一組優(yōu)化解為［β1β2］［］＝100．006128．503，辨識(shí)得到的系數(shù)矩陣如下。

3結(jié)論

篇2

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)；案例教學(xué)法；單自由度體系

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）23-0203-02

結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)是一門研究結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力特性及其在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力反應(yīng)分析原理和方法的一門理論和技術(shù)學(xué)科。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)著重研究結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力載荷的響應(yīng)，它不僅是結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)、抗爆分析以及結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制、健康監(jiān)測(cè)等課題研究的基礎(chǔ)，也是土木工程從業(yè)人員需要掌握的重要專業(yè)知識(shí)，結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)已成為土木工程專業(yè)的一門重要課程。隨著超限及重要建筑的大規(guī)模建設(shè)，工程界對(duì)動(dòng)力問題越來(lái)越重視，結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)知識(shí)逐漸成為評(píng)價(jià)土木工程技術(shù)人員專業(yè)能力的重要指標(biāo)。筆者承擔(dān)了石家莊鐵道大學(xué)土木工程專業(yè)研究生結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)課程的教學(xué)工作。通過這兩年的教學(xué)經(jīng)歷，加深了對(duì)這本課程的認(rèn)識(shí)，同時(shí)在教學(xué)內(nèi)容和方法上通過研究生核心課程的建設(shè)，開展了一些教學(xué)方法改進(jìn)工作。

一、教學(xué)目的和內(nèi)容

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟練掌握使用達(dá)朗貝爾原理、虛位移原理、勢(shì)能駐值原理、Larange方程、Hamilton原理建立單自由度體系、連續(xù)體系及多自由度體系數(shù)學(xué)模型的原理；掌握線性問題的單自由度體系、多自由度體系及連續(xù)體系的動(dòng)力特性的分析方法；掌握單自由度體系、多自由度體系及連續(xù)體系在特殊激勵(lì)下的動(dòng)力反應(yīng)的分析方法；了解對(duì)多自由度體系分析的數(shù)值方法，為工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題的有限元分析方法準(zhǔn)備理論基礎(chǔ)。

二、教學(xué)條件建設(shè)

1.教材的使用與建設(shè)。（1）選用優(yōu)秀教材：我們選用了R.克拉夫、J.彭津主編的《結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)》（第二版（修訂版））。該書是美國(guó)加利福尼亞大學(xué)（伯克利分校）研究生結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)課程的基本教材之一，主要介紹結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基本理論和抗震結(jié)構(gòu)計(jì)算理論，其主要特點(diǎn)是內(nèi)容新穎。該書著重于基本原理、方法的闡述，雖然作者也列舉了許多例題，當(dāng)相對(duì)來(lái)說理論性較強(qiáng)，對(duì)相對(duì)基礎(chǔ)不是太好的初學(xué)者，可能覺得稍微難懂一點(diǎn)，但是如果借助教師之力一旦入門之后，定會(huì)覺得從該書獲益良多。（2）對(duì)照其他教學(xué)參考資料與研究成果，以取長(zhǎng)補(bǔ)短（備有6種主要參考書，并提供了相應(yīng)的電子版文本）。

2.擴(kuò)充性資料的建設(shè)與使用。課程內(nèi)容新穎。緊跟根據(jù)“結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)”領(lǐng)域的發(fā)展歷程，不斷充實(shí)授課內(nèi)容，引入最新的研究成果，使學(xué)生能夠了解最前沿的研究動(dòng)態(tài)。

3.實(shí)踐性教學(xué)環(huán)境。以學(xué)生為本，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。通過討論課、專題講座等環(huán)節(jié)，加深了學(xué)生對(duì)基本理論的認(rèn)識(shí)，與工程實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，能夠解決實(shí)際問題。

4.網(wǎng)絡(luò)型教學(xué)環(huán)境。（1）部分教學(xué)資源上網(wǎng)，包括教學(xué)大綱、教學(xué)筆記、教學(xué)日歷、習(xí)題、課件、期刊網(wǎng)上下載的學(xué)生論文等，使學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)。（2）進(jìn)行網(wǎng)上輔導(dǎo)與答疑。（3）建立qq群和微信群，使學(xué)生可以充分發(fā)表自己的學(xué)術(shù)見解。

三、教學(xué)方法與教學(xué)手段

1.教學(xué)方法。教學(xué)方法的多樣化和教學(xué)手段的現(xiàn)代化：積極采用現(xiàn)代教育方法和手段，在課程教學(xué)時(shí)理論聯(lián)系實(shí)際，教師在講授時(shí)，運(yùn)用多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源等現(xiàn)代化手段，將結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基本理論，制作教學(xué)圖片、錄像等多媒體課件資料，適時(shí)示范，使枯燥乏味的專業(yè)基礎(chǔ)課生動(dòng)具體，提高了課堂教學(xué)效果，建立了現(xiàn)代教育方法和手段的新的教學(xué)模式。

2.實(shí)施計(jì)劃。（1）做好文獻(xiàn)資料收集和調(diào)研工作：了解結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)最前沿的研究動(dòng)態(tài)，對(duì)國(guó)內(nèi)其他高校土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)授課內(nèi)容，教學(xué)方法、教學(xué)條件進(jìn)行調(diào)研，結(jié)合本校特色和學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀，完善結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的教學(xué)計(jì)劃。（2）加強(qiáng)實(shí)踐學(xué)習(xí)，完善課堂內(nèi)容。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)是一門土木工程專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，是結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)、抗爆分析以及結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制、健康監(jiān)測(cè)等課題研究的基礎(chǔ)，為了加強(qiáng)理論與實(shí)踐的集合，在課堂教學(xué)中增加專題講座，加強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)識(shí)。（3）發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，豐富課下活動(dòng)。單自由度體系是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)課程的基礎(chǔ)部分，為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容的理解，布置課下作業(yè)，由學(xué)生組成若干個(gè)小組，每個(gè)小組選擇一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，制作成動(dòng)畫形式。

四、專題講座

1.現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力特性實(shí)測(cè)。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)是一門專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，內(nèi)容煩瑣復(fù)雜，需要學(xué)生具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)、力學(xué)等方面的知識(shí)，而且抽象不具體。因此，為了調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生加深對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)課程的認(rèn)識(shí)，我們?cè)谥v解到單自由度體系阻尼振動(dòng)時(shí)，專門進(jìn)行了一次橋梁荷載試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力特性實(shí)測(cè)的專題講座。以吉林松原二莫互通四跨鋼―混凝土組合連續(xù)梁為工程實(shí)例，詳細(xì)了該橋進(jìn)行動(dòng)力荷載試驗(yàn)的目的、內(nèi)容和方法。（1）動(dòng)力試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模簶蛄鹤哉裉匦耘c橋梁結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量及其分布有關(guān)，它能從整體上反映橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)。通過對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的檢測(cè)，能從整體上把握橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。（2）動(dòng)力試驗(yàn)內(nèi)容：橋梁動(dòng)載試驗(yàn)主要完成以下兩方面內(nèi)容：①脈動(dòng)試驗(yàn)：在中跨跨中設(shè)置加速度傳感器，進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)采集，可獲得主梁的振動(dòng)頻率；這些頻率可用于結(jié)構(gòu)的參數(shù)分析，進(jìn)一步確定結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量分布情況。②無(wú)障礙行車試驗(yàn)：行車狀態(tài)下，在主梁上安放拾振器，記錄結(jié)構(gòu)在不同車速下的振動(dòng)響應(yīng)，可以得到車輛對(duì)結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)，并獲得最不利的行車車速。（3）試驗(yàn)結(jié)果。①脈動(dòng)試驗(yàn)：采用脈動(dòng)法通過大利的IBIS-S（形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）測(cè)量結(jié)構(gòu)的自振特性，圖1測(cè)試分析所得的結(jié)構(gòu)頻譜分析圖。測(cè)點(diǎn)為中跨跨中，通過頻譜分析圖可以得到結(jié)構(gòu)的基頻，匯總結(jié)果見表1。由表1可知，意大利的IBIS-S（形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）測(cè)量得到的橋梁基頻分別為2.52，理論計(jì)算得到的橋梁基頻為2.17Hz，與實(shí)測(cè)頻率相比偏小，說明結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度稍大于計(jì)算值，滿足要求。②無(wú)障礙行車試驗(yàn)：無(wú)障礙行車試驗(yàn)主要用來(lái)檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)在行車狀態(tài)下的動(dòng)力響應(yīng)，測(cè)試結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)和阻尼比等參數(shù)。意大利IBIS-S（形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）采用地面雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)試，儀器架設(shè)在邊跨跨中正下方，車速10km/h時(shí)的測(cè)試結(jié)果見下圖2所示。根據(jù)實(shí)測(cè)得到的動(dòng)撓度曲線圖，從曲線上讀取在動(dòng)荷載作用下最大動(dòng)撓度和其平均值就可以得到橋梁的沖擊系數(shù)，不同車速及不同行駛方向的沖擊系數(shù)表2中。③阻尼比。采用意大利IBIS-S根據(jù)無(wú)障礙行車試驗(yàn)跑車余振波動(dòng)，采用波形法可以粗略的計(jì)算結(jié)構(gòu)的阻尼比，測(cè)得余振波形圖見圖3。

按照波形阻尼法由實(shí)測(cè)波形圖可計(jì)算得結(jié)構(gòu)的阻尼比為0.0112。一般混凝土橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比（0.01～0.08）范圍內(nèi)，可以認(rèn)為該橋的阻尼比相對(duì)較小，反映出鋼―混凝土組合梁橋的動(dòng)力特性，振動(dòng)衰減要慢于一般的混凝土橋梁。

2.抗震入門介紹。在課程講到多自由度體系時(shí)，增加了一次抗震入門介紹的專題講座，介紹了地震動(dòng)多維輸入和多點(diǎn)動(dòng)輸入問題。

五、教學(xué)效果

通過這門課程的學(xué)習(xí)加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的這門課程的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生既掌握了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，又能和工程實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，解決工程問題。（1）學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，思維靈活，對(duì)問題有自己的見解。（2）善于思考，勇于質(zhì)疑。課堂氣氛活躍，學(xué)生們均有所收獲。（3）結(jié)合課堂教學(xué)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、分析和解決問題等能力與綜合素質(zhì)得到提高和加強(qiáng)。（4）課堂教學(xué)效率達(dá)到較好水平。

參考文獻(xiàn)：

篇3

關(guān)鍵詞：數(shù)值計(jì)算方法；結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)

中圖分類號(hào)：TU311.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

一、數(shù)值計(jì)算方法在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)是一門研究結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。其中許多問題涉及到用有限自由度來(lái)代替無(wú)限自由，問題及其復(fù)雜，想得到解基本上很難，要么就花費(fèi)許多時(shí)間，進(jìn)入采取數(shù)值計(jì)算方法來(lái)求解并結(jié)合計(jì)算機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)[1]。

下面就動(dòng)力反應(yīng)數(shù)值分析方法來(lái)簡(jiǎn)要說明一下：

（1） 求結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的反應(yīng)時(shí)，要求特征值，由于行列式及其復(fù)雜，求特征值就必須用到數(shù)值計(jì)算方法中的Jacobi迭代法、Gauss-Seidal迭代法，一步一步迭代來(lái)接近精確解，由于手算很麻煩，一般編一個(gè)程序通過計(jì)算機(jī)來(lái)完成。

（2） 中心差分法基于有限差分代替位移對(duì)時(shí)間的求導(dǎo)，（即速度和加速度）。如果采用等時(shí)間步長(zhǎng)ti=t，則速度和加速度的中心差分近似為：

（1）

（2）

（3）

（3）對(duì)于結(jié)構(gòu)的位移與受的力的關(guān)系不成線性變化時(shí)采用變剛度迭代法,但是變剛度法有一個(gè)缺點(diǎn)是要反復(fù)修正剛度矩陣；這時(shí)就要用迭代方法的熟練條件來(lái)判斷剛度陣的病態(tài)問題。如果第k步誤差與前k-1步誤差的總和之比小于一個(gè)給定的小量ε時(shí)，則認(rèn)為迭代收斂，達(dá)到要求的精度，停止迭代計(jì)算。

二、舉例編程

運(yùn)用MATLAB求解這個(gè)問題時(shí)，一般要經(jīng)歷建模和編程兩個(gè)過程，只有在建模正確的前提下，方能得出正確的結(jié)果。下面舉例說明單自由度體系有阻尼振動(dòng)。

1. 建立計(jì)算模型

由動(dòng)力學(xué)可知，單自由度體系有阻尼自由振動(dòng)的振動(dòng)方程為：

（4）

可以轉(zhuǎn)化為：

（5）

其中，，，那么運(yùn)動(dòng)方程的解為：

（6）

其中，，，，x0表示初始位置，ν0表示初始速度。

現(xiàn)在，分別設(shè)ξ從0.1到1，公共參數(shù)ωn=1，x0=1，ν0=0，計(jì)算的終止時(shí)間tf=2。試求運(yùn)動(dòng)方程的解，并畫出波形。

2. MATLAB編制解算程序

編寫M文件C11L1.m如下：

%首先清空MATLAB的工作空間

clear;

%給定初值

wn=10;

tf=2;

x0=1;

v0=0;

%計(jì)算不同的ξ值所對(duì)應(yīng)的振型

for j=1:10;

eta(j)=0.1*j;

wd(j)=wn*sqrt(1-eta(j)^2);

%求振幅A

a=sqrt((wn*x0*eta(j)+v0)^2+(x0*wd(j))^2)/wd(j);

%為了求四象限相位角調(diào)用函數(shù)atan2

phi=atan2(wd(j)*x0,v0+eta(j)*wn*x0);

%設(shè)定自變量數(shù)組t

t=0:tf/1000:tf;

%求過渡過程

x(j,:)=a*exp(-eta(j)*wn*t).*sin(wd(j)*t+phi);

end

%在同一個(gè)圖形窗口中繪制不同的ξ值所對(duì)應(yīng)的振型

plot(t,x(1,:),t,x(2,:), t,x(3,:),t,x(4,:),...

t,x(5,:),t,x(6,:), t,x(7,:),t,x(8,:),…

t,x(9,:),t,x(10,:))

grid on

%新建一個(gè)圖形窗口，繪制三維網(wǎng)格圖

figure

mesh(x)

>>

程序的運(yùn)行結(jié)果如圖1和圖2所示，曲線放映出不同的ξ值對(duì)圖有振動(dòng)模態(tài)的影響。圖2是其三維圖形。

圖1不同的ξ值得固有振型

圖2不同ξ值得固有振型三維網(wǎng)格圖

從三維圖中可以形象地看出ξ對(duì)固有振型的影響，如果改變初始條件令x0=0，ν0=1，即給定一個(gè)初始速度，其運(yùn)動(dòng)曲線實(shí)際上就是系統(tǒng)的脈沖過渡函數(shù)，如圖3和圖4所示。由于脈沖函數(shù)的幅值無(wú)窮大，而持續(xù)時(shí)間和是無(wú)窮小，其面積是一個(gè)單位，因此，脈沖激勵(lì)的最后效果是：可在處形成一個(gè)單位的初速度ν0，由它產(chǎn)生的波形就是脈沖過渡函數(shù)。

圖3脈沖函數(shù)不同的ξ值的固有振型

圖4脈沖函數(shù)不同的ξ值的固有振型三維網(wǎng)格圖

三、結(jié)語(yǔ)

（1）在試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與錄入過程中，數(shù)據(jù)格式不一定能以表格形式繪出，部分?jǐn)?shù)據(jù)也需要取舍，采用Matlab文件輸入輸出方面的函數(shù)及矩陣運(yùn)算功能，可以使成千上萬(wàn)的數(shù)據(jù)處理方便迅速地完成[2]。

（2）通過本次試驗(yàn)研究表明，Matlab強(qiáng)大的功能可以使研究人員的精力集中于試驗(yàn)分析本身，而不在算法上，從而節(jié)省了大量寶貴時(shí)間，提高了研究工作的效率，由于其功能強(qiáng)大，在很多方面還未有效地利用Matlab，因此，有待繼續(xù)探索研究[3]。

參考文獻(xiàn)：

[1]關(guān)文閣, 楊黎萌, 魏翠玲. 應(yīng)用MATLAB計(jì)算結(jié)構(gòu)自振頻率和振型的一種方法[J]. 河北工程學(xué)院學(xué)報(bào), 2005, 12(4): 5-7.

篇4

關(guān)鍵詞：分子動(dòng)力學(xué)-連續(xù)介質(zhì)耦合模型 熱傳導(dǎo) 多尺度漸近展開 分子動(dòng)力學(xué) 有限元方法

A Molecular Dynamics-Continuum Coupled Model for Heat Transfer in Composite Materials

Cao Liqun1 Huang Jizu2

（1.Academy of Mathematics and Systems Science； 2.Institute of Software Chinese Academy of Sciences）

Abstract：The heat transfer problem in composite materials has been investigated which contain the nano-scale interface. A molecular dynamics-continuum coupled model is developed to study the heat transport from the macro- to the micro-scales. The model includes four major steps：（1）A reverse non-equilibrium molecular dynamics （RNEMD） is used to calculate some physical parameters such as the thermal conductivities on the interface.（2）The homogenization method is applied to compute the homogenized thermal conductivities of composite materials.（3）the temperature field in the global structure of composite materials is computed with the multiscale asymptotic method for the macroscopic heat transfer equation.（4）A molecular dynamics-continuum coupled model has been developed to reevaluate the temperature field of composite materials， in particular， the local temperature field near the interface. The numerical results in one-， two- and three-dimensional structures of composite materials including the nano-scale interface are given. Good agreement has been achieved between the numerical results of the proposed coupled algorithm and those of the full MD simulation， demonstrating the accuracy of the present method and its potential applications in the thermal engineering of composite materials.

篇5

以結(jié)構(gòu)力學(xué)課程無(wú)紙考試為出發(fā)點(diǎn)，分析了主觀考試題在線答題與計(jì)算機(jī)評(píng)定的難點(diǎn)問題，提出了引導(dǎo)式主觀考試題型的交互答卷與自動(dòng)評(píng)判的程序方法。在VB軟件平臺(tái)下，以圖乘法計(jì)算結(jié)構(gòu)位移問題為例，描述了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程主觀題型在線交互答卷與成績(jī)自動(dòng)評(píng)判的程序機(jī)理，給出包括靜定結(jié)構(gòu)彎矩圖繪制、圖乘法計(jì)算結(jié)構(gòu)位移、超靜定結(jié)構(gòu)力法與位移法求解和結(jié)構(gòu)固有特性問題在線答題與自動(dòng)評(píng)判實(shí)例。此研究解決了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程主觀題型的無(wú)紙化考試與自動(dòng)評(píng)判問題，其研究思路將為力學(xué)等工程類課程主觀題型的考試與評(píng)定提供有效的程序方法。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)力學(xué)；主觀題型；無(wú)紙考試；成績(jī)自動(dòng)評(píng)判；程序設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G6420；TU311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：

10052909（2016）06016107

無(wú)紙考試方法就是擺脫傳統(tǒng)以紙張作為測(cè)試的信息載體，運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)和技能考核判定的一種手段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用，

無(wú)紙化測(cè)試技術(shù)在不斷提升。20世紀(jì)80年代初，

計(jì)算機(jī)代替手寫將試題打印到蠟紙上，初見計(jì)算機(jī)在教學(xué)領(lǐng)域的魅力；20 世紀(jì)80 年代中期，高考考卷普遍采用答題卡，無(wú)紙化測(cè)試邁入了讀卡時(shí)代，顯示出計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)；20 世紀(jì)90 年代至今，由于數(shù)據(jù)庫(kù)、各種軟件以及互聯(lián)網(wǎng)的全面發(fā)展，無(wú)紙測(cè)試考試也日益完善，可以應(yīng)用題庫(kù)的方式生成試卷，機(jī)考、機(jī)改并生成成績(jī)與分析報(bào)告，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)等級(jí)考試、大學(xué)英語(yǔ)四六級(jí)考試、注冊(cè)師考試等[1-3]。

但是需要注意的是，目前所有的“無(wú)紙考試”通常是針對(duì)客觀題型的考試。通過答題卡和在線考試只能評(píng)定客觀題，如單項(xiàng)選擇題、多項(xiàng)選擇題、判斷題、填空題。

由于主觀題類型的考試比較繁瑣，確實(shí)很難采用計(jì)算機(jī)評(píng)判，因此很少有這類問題的研究。隨著高等教學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展，希望通過交互式答題和自動(dòng)評(píng)判，完全實(shí)現(xiàn)主觀和客觀題的在線評(píng)判，以減少教師工作與實(shí)現(xiàn)成績(jī)?cè)u(píng)定的公平性，是一個(gè)重要的理論和實(shí)際課題。怎樣實(shí)現(xiàn)主觀題無(wú)紙測(cè)試評(píng)定一直是亟待解決的技術(shù)研究問題。

目前人們主要針對(duì)以文字為主的主觀題的探討評(píng)定問題，多采用借鑒漢語(yǔ)自動(dòng)分詞技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以關(guān)鍵詞匹配為主、語(yǔ)意貼近度計(jì)算為輔的主觀題自動(dòng)閱卷方案。這種評(píng)判方法的實(shí)質(zhì)上是針對(duì)以語(yǔ)言描述為主的客觀題評(píng)定問題[4-6]。

實(shí)際上，針對(duì)考核最多的是理工類課程主觀題型問題，力學(xué)類課程最為突出，力學(xué)類課程主觀題答卷過程是以繪圖和公式求解為主的，判定答題的正誤是要判定圖繪制情況、公式的具體內(nèi)容以及表達(dá)情況和計(jì)算結(jié)果等。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程主觀題型主要包括梁與剛架彎矩圖繪制、圖乘法計(jì)算位移、超靜定結(jié)構(gòu)力法求解和位移法求解等幾種典型類型。

本文基于多年力學(xué)課程教學(xué)和輔助軟件的研發(fā)實(shí)踐[7-10]，并依托2016年度遼寧省本科教學(xué)改革項(xiàng)目“工科力學(xué)系列課程在線考評(píng)方法與實(shí)現(xiàn)的研究”和遼寧省教育規(guī)劃課題“機(jī)械類結(jié)構(gòu)力學(xué)課程無(wú)紙考試系統(tǒng)研究與實(shí)踐”，針對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程主觀考試問題，找到了可行的在線答題與成績(jī)自動(dòng)評(píng)判途徑，并在可視化VB平臺(tái)下，研發(fā)了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程在線交互式答卷與成績(jī)自動(dòng)評(píng)定系統(tǒng)，解決了彎矩圖繪制、圖乘法計(jì)算位移、超靜定結(jié)構(gòu)的力法求解和位移法求解等幾類主觀題在線答題與自動(dòng)評(píng)判方法。以下以圖乘法計(jì)算結(jié)構(gòu)位移為題型，闡述怎樣實(shí)現(xiàn)在線答題與在線評(píng)判。

一、引導(dǎo)式答題的程序思想

（一）圖乘法計(jì)算結(jié)構(gòu)位移主觀題題型的答卷求解

通常結(jié)構(gòu)力學(xué)課程主觀題型的求解過程是有步驟的。圖乘法求解結(jié)構(gòu)位移一般有三個(gè)步驟：一是繪制載荷下的彎矩圖M；二是施加單位載荷，繪制單位載荷下的彎矩圖M-；三是應(yīng)用圖乘法計(jì)算位移。

按圖乘法求解結(jié)構(gòu)位移步驟，正常在卷紙上答卷，首先針對(duì)剛架繪制載荷下彎矩圖，正確結(jié)果為如圖1（b），之后針對(duì)剛架在C點(diǎn)，施加單位載荷F-=1，繪制單位載荷下的彎矩圖，正確結(jié)果為如圖1（c），最后應(yīng)用圖乘法計(jì)算位移ΔyC，其正確結(jié)果的具體表達(dá)式為：

（二）求解過程分析

若在線交互答題，針對(duì)彎矩圖繪制，需要使得答題者繪制桿段AB 的A，B兩點(diǎn)彎矩Aa′=Bb′=32ql2，并用直線連接a′b′；繪制桿段BC的B，C兩點(diǎn)彎矩Bb″=12ql2，Cc″=0，并用拋物線連接，拋物線中心處彎矩下降值為18ql2，而中心處彎矩值為18ql2。此后，使用繪制彎矩的結(jié)果、連接方式，按段應(yīng)用圖乘法計(jì)算位移。由此在計(jì)算上若完成這些操作，并將回答結(jié)果記錄下來(lái)，通過與正確結(jié)果比對(duì)，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)評(píng)判。

（二）引導(dǎo)式在線交互答題的程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)思路

1. 試題參數(shù)數(shù)據(jù)文件與初始化

為了給答題者提供繪制彎矩圖和計(jì)算變形的環(huán)境，每個(gè)備答題目均含有一個(gè)圖形文件和一個(gè)文本數(shù)據(jù)文件。圖形文件提供該題目的JPG圖形。數(shù)據(jù)文件記載對(duì)應(yīng)題目的載荷單位、尺寸單位、桿段數(shù)量、桿段的關(guān)鍵點(diǎn)（彎矩突變點(diǎn)）和特殊點(diǎn)（分布載荷）的坐標(biāo)、正確的彎矩值、方位（上、下、左、右）、關(guān)鍵點(diǎn)之間連接方式、約束類型、單位載荷施加方向、各段位移正確結(jié)果等。

載荷單位、尺寸單位，以字符串記載，如l、a和m都可以為長(zhǎng)度單位，q、F和N都可以作為載荷單位，彎矩由載荷單位和長(zhǎng)度單位形成。那么，答題者答題過程主要涉及數(shù)值。

初始化數(shù)據(jù)文件的形式：長(zhǎng)度單位，載荷單位；最大彎矩；最大長(zhǎng)度，最大寬度；桿段數(shù)。關(guān)鍵點(diǎn)輸入：關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)，關(guān)鍵點(diǎn)字母，關(guān)鍵點(diǎn)橫坐標(biāo)x、縱坐標(biāo)y，彎矩方位，正確彎矩值。特殊點(diǎn)輸入：特殊點(diǎn)橫坐標(biāo)x、縱坐標(biāo)y，特殊點(diǎn)類型，特殊點(diǎn)正確彎矩值。約束輸入：約束類型，約束橫、縱坐標(biāo)。

題目選擇時(shí)，程序初始化，讀入相應(yīng)數(shù)據(jù)文件，記載變量，同時(shí)，將繪制載荷下彎矩圖和單位載荷下彎矩圖的圖片框Picture內(nèi)，程序?qū)⒁訪ine控件形成可點(diǎn)擊操作的桿段結(jié)構(gòu)、以label 控件顯示關(guān)鍵點(diǎn)字符，并按約束類型繪制約束。

2.宏觀引導(dǎo)步驟

主觀題答題過程需要引導(dǎo)，宏觀引導(dǎo)告訴答題者完成幾大做題步驟，與正常答卷大體一致，包括：通過列表框內(nèi)選題；單擊繪制載荷作用下彎矩圖框內(nèi)桿段和關(guān)鍵點(diǎn)繪制彎矩值，選取連接方式連接圖形；施加單位載荷，繪制單位載荷下的彎矩圖；彎矩圖繪制后，按圖乘法選取桿段填寫系數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形計(jì)算； 完成后上交評(píng)判。

3.引導(dǎo)式在線答題

第一，載荷作用下彎矩圖在線交互繪制。

程序?qū)偧芤暈椴煌瑮U段，通過引導(dǎo)答題者在關(guān)鍵點(diǎn)繪制彎矩大小。如圖1由AB和BC兩個(gè)子段組成，A、B為AB子段的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，B、C為BC子段的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

答題者針對(duì)這類主觀題在線答題，按照自己的思路繪制彎矩圖，答題者繪制彎矩圖都應(yīng)針對(duì)每個(gè)桿段在其關(guān)鍵點(diǎn)上繪制一定大小的彎矩標(biāo)高線，然后根據(jù)桿段受力類型選擇連接方式連接。

按宏觀引導(dǎo)，答題者點(diǎn)擊桿段和對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)，當(dāng)答題者鼠標(biāo)擊中某個(gè)桿段和相應(yīng)關(guān)鍵點(diǎn)，桿段和關(guān)鍵點(diǎn)通過變色，表明桿段和關(guān)鍵點(diǎn)被選中，此事件將觸發(fā)程序彈出關(guān)鍵點(diǎn)的彎矩繪制方向選擇對(duì)話框。如圖2所示，即為選擇BC桿段的關(guān)鍵點(diǎn)B。程序繼續(xù)引導(dǎo)答題者按自己意愿選擇箭頭方向，如圖2（a）所示為可以選擇上下方向，選擇向上或向下箭頭方向，程序?qū)⑻峁┪谋究驁D2（b），引導(dǎo)答題者輸入彎矩具體值，答題者自己填入數(shù)據(jù)，確認(rèn)后，程序?qū)创痤}者的要求繪出并顯示關(guān)鍵點(diǎn)彎矩值，圖2（c），若選擇0，則繪制彎矩值在當(dāng)前點(diǎn)，顯示0值。

當(dāng)某桿段已經(jīng)繪制關(guān)鍵點(diǎn)彎矩值超過2個(gè)。滿足可連接條件，答題者點(diǎn)擊桿段的一側(cè)，程序?qū)⑻峁┙o答題者連接方式，每個(gè)桿段的連接方式有2種拋物線和直線兩類三種形式。當(dāng)答題者點(diǎn)擊BC桿段上方，出現(xiàn)的圖3（a），若如圖選取，并在中點(diǎn)彎矩值文本框內(nèi)輸入彎矩值，將在BC段繪制圖3（b）拋物線，中點(diǎn)標(biāo)高落下0.125的數(shù)值。

第二，單位載荷下彎矩圖在線交互繪制。程序引導(dǎo)施加單位載荷，之后，彎矩圖繪制與載荷作用下彎矩圖繪制過程大致相同（見圖4）。

第三，圖乘法計(jì)算位移在線交互過程。

針對(duì)每段桿段位移計(jì)算，程序提供10處可能輸入?yún)?shù)的文本框，初始值賦的是1?？紤]到復(fù)雜分?jǐn)?shù)情況，每項(xiàng)系數(shù)可輸入分子和分母數(shù)值，可以采用分?jǐn)?shù)或小數(shù)計(jì)算。包括計(jì)算項(xiàng)符號(hào)選擇、剛度系數(shù)、面積類型系數(shù)、面積系數(shù)、長(zhǎng)度系數(shù)，高度系數(shù)、標(biāo)高系數(shù)（如圖5所示）。

答題者針對(duì)不同桿段，按照自己思路添加計(jì)算項(xiàng)。可以按照自己思路繪制的彎矩圖，在給定的輸入計(jì)算位移量框架內(nèi)，輸入各段具體的圖乘法的各項(xiàng)系數(shù)數(shù)據(jù)。程序提供幫你計(jì)算按鈕獲得計(jì)算結(jié)果。圖6為本題的正確輸入。

二. 在線評(píng)判

（一）答題過程跟蹤程序記載

答題者無(wú)論是載荷下彎矩圖的繪制、單位載荷施加與單位載荷下彎矩圖的繪制、圖乘法每段輸入與計(jì)算，都將以變量的形式被記載。若答題過程修改，程序?qū)⒂涊d答題者最后一次確認(rèn)的桿段關(guān)鍵的彎矩值、彎矩點(diǎn)繪制方向，特殊點(diǎn)彎矩變化數(shù)值，單位載荷施加方向，每段位移計(jì)算系數(shù)的輸入和確認(rèn)后的分項(xiàng)結(jié)果。

（二）基于程序的成績(jī)自動(dòng)評(píng)判

評(píng)判結(jié)果時(shí)，程序分別檢查每個(gè)桿段的關(guān)鍵點(diǎn)彎矩輸入方位和輸入值、特殊點(diǎn)輸入方位和彎矩值是否與數(shù)據(jù)文件給定的正確值和正確方位是否一致，按步給分累計(jì)成績(jī)。

圖乘計(jì)算過程，程序檢查施加單位載荷的方向，每段桿件的圖乘結(jié)果與輸入文件的正確結(jié)果是否一致，按步給分累計(jì)成績(jī)。正確給出對(duì)號(hào)標(biāo)記顯示，錯(cuò)誤給出答叉號(hào)標(biāo)記顯示， 累計(jì)分值，顯示本題答題結(jié)果。

三、 圖乘法主觀題在線答題與自動(dòng)評(píng)判實(shí)例

實(shí)例1，圖7所示剛架，載荷和尺寸如圖，彎矩剛度均為EI，計(jì)算C垂直位移ΔCy。圖7和圖8為實(shí)例1兩種答卷與成績(jī)?cè)u(píng)定情況。

實(shí)例2 ， 圖9所示梁，載荷和尺寸如圖，彎矩剛度為EI，計(jì)算B垂直位移ΔCy。下面為命題與評(píng)定情況。

四、結(jié)構(gòu)力學(xué)課程典型主觀題的答卷與自動(dòng)評(píng)判

依據(jù)引導(dǎo)式主觀題答卷的基本思想，完全實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程無(wú)紙考試與自動(dòng)評(píng)判，并建立包括選擇判斷題、判斷正誤題和填空題等3種客觀題、靜定彎矩圖繪制、圖乘法計(jì)算位移、超靜定結(jié)構(gòu)力法求解、超靜定結(jié)構(gòu)位移法求解和結(jié)構(gòu)固有特性計(jì)算等5種主觀題的無(wú)紙考試與自動(dòng)評(píng)價(jià)程序。實(shí)例化后每題的具體分?jǐn)?shù)，最后程序運(yùn)用VBA技術(shù)所有選題與成績(jī)?cè)u(píng)定結(jié)果寫到word文件中。圖10是一組具體試卷的答題與評(píng)判情況。

五、結(jié)語(yǔ)

本文探討結(jié)構(gòu)力學(xué)課程主觀題在線答卷與成績(jī)自動(dòng)評(píng)定問題，提出了引導(dǎo)式答卷與自動(dòng)評(píng)判程序方法。以圖乘法計(jì)算結(jié)構(gòu)位移問題為例，概述了引導(dǎo)式答卷過程和成績(jī)自動(dòng)評(píng)定的程序機(jī)制，給出了基于主觀題引導(dǎo)式方法的典型結(jié)構(gòu)力學(xué)課程綜合無(wú)紙考試的具體實(shí)例與評(píng)判。其研究思路將為力學(xué)課程等工程類主觀題的考試與評(píng)定提供有效的程序方法。

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篇6

1 圖式的建構(gòu)-問題

加速度作為運(yùn)動(dòng)學(xué)的核心概念，它存在于運(yùn)動(dòng)學(xué)所有問題當(dāng)中.基于此可以把此類問題分為兩種變式即物理過程只涉及一個(gè)加速度a和涉及多個(gè)加速度.如例題1和例題2.

例1 如圖1，一質(zhì)點(diǎn)以一定初速度由A點(diǎn)沿直線AB做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，行程的第一部分用時(shí)間t1位移s1，第二部分用時(shí)間t2位移s2.全程加速度不變.求加速度a的大小.

例2 如圖2，一質(zhì)點(diǎn)從靜止開始由A點(diǎn)沿直線AB運(yùn)動(dòng)，行程的第一部分加速度為a1的勻加速運(yùn)動(dòng)，接著做加速度為a2的勻減速運(yùn)動(dòng).抵達(dá)B點(diǎn)時(shí)剛好停下，全程位移為s，試求AB段所用的時(shí)間t.

2 圖式的建構(gòu)-方法

這兩類變式主要會(huì)用到的思想方法有公式法、平均值法、圖象法.

2.1 公式法

2.2 平均值

平均值法有兩種描述，第一種是勻變速直線運(yùn)動(dòng)平均速度等于中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度即=vt/2，第二種是勻變速直線運(yùn)動(dòng)平均速度等于初末速度的平均值即=v0+vt2.運(yùn)用平均值法時(shí)應(yīng)判斷選哪一種，就此兩例題來(lái)說，例1適合第一種例2適合第二種.

2.3 圖象法

按照正常由vt=v0+at推出位移公式s=v0t+at2/2必須用積分但高中并沒學(xué)過，因此教材中使用了圖象法來(lái)推出位移公式.使用圖象能使復(fù)雜的物理過程形象化便于解題，但并不是所有的題都適合圖象法，例1和例2在用圖象法時(shí)就會(huì)形成鮮明的對(duì)比，有興趣的讀者可以畫v-t圖象解下例1，這里重點(diǎn)分析例2.

例2的v-t圖象如圖3，題目條件已知全程位移即三角形ABC的面積為s，設(shè)全程時(shí)間為t，C點(diǎn)速度為v，則由面積公式得vt/2，又斜率即加速度可得v/a1+v/a2=t，兩個(gè)方程兩個(gè)未知數(shù)可解出時(shí)間t.

3 圖式的建構(gòu)-策略

通過觀察以上兩道例題的六種解題過程，得出策略與方法的關(guān)系就相當(dāng)于戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)的關(guān)系，策略具有普遍適用性.運(yùn)動(dòng)學(xué)解題策略主要有以下幾種.

3.1 整體性策略

整體性策略要求全局把握，把握解題各環(huán)節(jié)的聯(lián)系，避免使各環(huán)節(jié)陷入孤立.如果忽略這些就很容易局限于細(xì)節(jié)中的繁瑣運(yùn)算和復(fù)雜討論.比如例1應(yīng)整體看待AB過程，如果能找出兩點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度那套用vt=v0+at即可求出加速度.例2雖有兩個(gè)過程但C點(diǎn)是倆過程的聯(lián)系點(diǎn)設(shè)出C點(diǎn)速度是關(guān)鍵.這兩道題如果不整體把握就會(huì)陷入復(fù)雜的細(xì)節(jié)討論中，也就是公式法所研究的.

3.2 媒介構(gòu)造策略

此策略是指在問題解決過程中人為設(shè)出媒介元素，它們可作為溝通題目條件與結(jié)論的橋梁.例1和例2的公式法正是把AB過程分為AC和CB倆子過程根據(jù)公式設(shè)出未知數(shù)列方程求出未知數(shù).例2的平均值法是正逆推的結(jié)合AC段是初速度為零的勻加速而CB段逆向看也是初速度為零的勻加速，找出C點(diǎn)這個(gè)中途結(jié)合點(diǎn)是巧妙解題的關(guān)鍵.

篇7

開放教育是由國(guó)家開放大學(xué)總部（其前身為中央廣播電視大學(xué)）、分部（其前身為各省廣播電視大學(xué)）、地方學(xué)院（其前身為地市級(jí)廣播電視大學(xué)）、學(xué)習(xí)中心（其前身為縣級(jí)廣播電視大學(xué)）和行業(yè)、企業(yè)學(xué)院共同組成，是國(guó)家開放大學(xué)充分發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)和現(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)辦學(xué)網(wǎng)絡(luò)立體覆蓋全國(guó)城鄉(xiāng)的遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)?，F(xiàn)代遠(yuǎn)程開放教育是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育和開放教育的結(jié)合與統(tǒng)一，是通過現(xiàn)代技術(shù)手段不但將現(xiàn)有的教育資源實(shí)現(xiàn)共享和開放，更是將教育觀念、教育過程乃至教育對(duì)象進(jìn)行開放，以學(xué)生和學(xué)習(xí)為中心，采用多種教和學(xué)的途徑，學(xué)生對(duì)課程選擇、媒體使用、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)進(jìn)度、時(shí)間和地點(diǎn)等方面有較高的自，在教學(xué)上采用多種媒體教材和現(xiàn)代信息技術(shù)手段等教育形式，使得學(xué)生與教師處于準(zhǔn)永久性分離狀態(tài)，是公民終身接受教育的重要途徑，是構(gòu)筑知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代人們終身學(xué)習(xí)體系的主要手段。現(xiàn)代遠(yuǎn)程開放教育的突出特點(diǎn)是，將現(xiàn)代教育技術(shù)和終身學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的理念相統(tǒng)一，教學(xué)形式由原來(lái)的以教為主變?yōu)橐詫W(xué)為主，學(xué)習(xí)者真正不受空間和時(shí)間的限制；受教育對(duì)象擴(kuò)展到全社會(huì)；有更豐富的教學(xué)資源供學(xué)習(xí)者選用；教學(xué)方面充分發(fā)揮多種媒體的作用，保留面授的精華，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源共享、校際之間學(xué)分互認(rèn)，將學(xué)歷教育與非學(xué)歷教育一體化、職前教育和職后教育相統(tǒng)一；將傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢(shì)和網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)相融合，既發(fā)揮教師對(duì)教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又突出學(xué)習(xí)者的自主化和個(gè)性化，構(gòu)建了基于線上線下相結(jié)合、學(xué)習(xí)與實(shí)踐相結(jié)合、目標(biāo)與方式相結(jié)合、主導(dǎo)與創(chuàng)新相結(jié)合等多個(gè)應(yīng)用層次的混合學(xué)習(xí)模式。

二、開放教育學(xué)生管理概述

開放教育學(xué)生管理主要包括對(duì)學(xué)生的招生信息管理、學(xué)籍信息管理、教學(xué)信息管理、考試信息管理、成績(jī)信息管理、學(xué)費(fèi)信息管理、畢業(yè)審核管理。由于開放教育采取三級(jí)管理模式，因而其學(xué)生管理也涉及到省校、分校、教學(xué)點(diǎn)三級(jí)管理人員，開放教育的學(xué)生一般由各個(gè)教學(xué)點(diǎn)直接管理，各個(gè)教學(xué)點(diǎn)只管理本教學(xué)點(diǎn)的學(xué)生，所以各個(gè)教學(xué)點(diǎn)之間的學(xué)生數(shù)據(jù)是獨(dú)立的，不會(huì)重復(fù)和交叉，但省校、分校、教學(xué)點(diǎn)之間的學(xué)生數(shù)據(jù)按管轄范圍具有從屬性，即省級(jí)電大可以管理其管轄范圍內(nèi)的所有分校的學(xué)生數(shù)據(jù)，分?？梢怨芾砥涔茌牱秶鷥?nèi)的所有教學(xué)點(diǎn)的學(xué)生數(shù)據(jù)，教學(xué)點(diǎn)只負(fù)責(zé)管理本教學(xué)點(diǎn)的學(xué)生數(shù)據(jù)，各級(jí)管理人員分工協(xié)作，互相配合，互相監(jiān)督，共同完成對(duì)開放教育學(xué)生的管理。

三、開放教育學(xué)生的特點(diǎn)

1.學(xué)習(xí)針對(duì)性強(qiáng)開放教育學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)目的通常有以下幾種。一是為職務(wù)晉升或工資福利提升需要的專業(yè)對(duì)口的學(xué)歷；二是為適應(yīng)新工作崗位或新職業(yè)的需要而提升專業(yè)技能；三是為了個(gè)人職業(yè)能力的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展而提升相應(yīng)的專業(yè)技能和學(xué)歷；四是為了個(gè)人的興趣愛好或充實(shí)自己而學(xué)習(xí)；五是為獲得某種專業(yè)技能的證書而學(xué)習(xí)。不論是上述哪個(gè)動(dòng)機(jī)和目標(biāo)，其學(xué)習(xí)的針對(duì)性都很強(qiáng)，都能夠保持較強(qiáng)的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

2.對(duì)專業(yè)知識(shí)有一定的基礎(chǔ)或者有一定的工作經(jīng)驗(yàn)，并借助新知識(shí)不斷理解、掌握和反思其自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。開放教育學(xué)生的學(xué)習(xí)不是全職學(xué)習(xí)，而是邊工作邊學(xué)習(xí)，或者說是兼職學(xué)習(xí)，這種學(xué)習(xí)模式使得學(xué)生對(duì)工作和生活都有一定的經(jīng)驗(yàn)，甚至對(duì)專業(yè)知識(shí)有一定的基礎(chǔ)，這些專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)共同指導(dǎo)著學(xué)生職業(yè)技能的提升，因而開放教育學(xué)生通常具有“經(jīng)驗(yàn)—知識(shí)型”的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，開放教育學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常常借助新知識(shí)不斷理解、掌握和反思其自身的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)所包含的原理，從而大大提高了學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果，也為構(gòu)建完善地更高層次的職業(yè)能力和專業(yè)知識(shí)奠定了基礎(chǔ)。

3.工學(xué)矛盾突出。開放教育的學(xué)生主要是兼職學(xué)生，年齡相對(duì)較大，且學(xué)生的工作、生活和學(xué)習(xí)存在著時(shí)間分配上的矛盾，可以說，如何將有限的時(shí)間合理安排給工作、生活和學(xué)習(xí)中，是幾乎所有開放教育學(xué)生面臨的共同問題，安排不當(dāng)必將顧此失彼，因此正確處理工作、生活和學(xué)習(xí)中的矛盾，特別是工作與學(xué)習(xí)的矛盾，是開放教育和學(xué)生需要共同研究的重要課題，工學(xué)矛盾一方面是由于學(xué)生的工作、生活和學(xué)習(xí)時(shí)間受精力不足等固有因素的限制，另一方面是由于國(guó)家開放大學(xué)對(duì)學(xué)生的服務(wù)和支持力度不足，沒有從體制上和制度上重視對(duì)學(xué)生時(shí)間的節(jié)約，沒有給學(xué)生提供更大的方便。

4.大部分學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)差，對(duì)學(xué)習(xí)缺乏足夠的信心。開放教育的大部分學(xué)生，在開放教育學(xué)習(xí)前學(xué)業(yè)已中斷多年，加之很多學(xué)生是跨專業(yè)學(xué)習(xí)，甚至有的學(xué)生高中時(shí)學(xué)習(xí)成績(jī)就不好，有的學(xué)生在入學(xué)前就對(duì)個(gè)別科目沒有自信，很多學(xué)生年齡較大感覺記憶力已大不如前，對(duì)新鮮事物學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力下降，加上有些學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)中的困難缺少正確的應(yīng)對(duì)方法，這些都會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)的自信。

5.學(xué)生群體構(gòu)成復(fù)雜，職業(yè)技術(shù)含量低。開放教育學(xué)生的年齡跨度非常大，通常在18～60歲之間，專業(yè)基礎(chǔ)差別較大，職業(yè)涉及到社會(huì)的各行各業(yè)，且大部分學(xué)生的職業(yè)技術(shù)含量低，除少部分學(xué)生的職業(yè)有一定的技術(shù)含量外，大部分學(xué)生從事出納、服務(wù)業(yè)或簡(jiǎn)單的機(jī)械操作，其職業(yè)中的技術(shù)含量普遍較低，開放教育學(xué)生群體的這種特點(diǎn)要求開放教育需要認(rèn)真研究城鄉(xiāng)教育公平中的差異性公平和促進(jìn)學(xué)生個(gè)體獨(dú)特發(fā)展的差異教育。

四、開放教育對(duì)學(xué)生流動(dòng)非結(jié)構(gòu)化管理中存在的問題

1.基層教學(xué)點(diǎn)對(duì)學(xué)生的服務(wù)和監(jiān)管均不到位，對(duì)學(xué)生流動(dòng)的非結(jié)構(gòu)化管理認(rèn)識(shí)不足。開放教育的各級(jí)辦學(xué)體系中，上下級(jí)之間特別是分校和教學(xué)點(diǎn)之間是一種松散的合作關(guān)系，上級(jí)對(duì)下級(jí)既無(wú)人事管理權(quán)又無(wú)財(cái)務(wù)管理權(quán)，且上下級(jí)之間是利益共同體，對(duì)學(xué)生的直接管理是交給教學(xué)點(diǎn)完成的，教學(xué)點(diǎn)對(duì)學(xué)生的服務(wù)和監(jiān)管不到位，其上級(jí)電大由于缺乏有效的人事處罰權(quán)和財(cái)務(wù)制裁權(quán)，其最為嚴(yán)厲的處罰方法就是停止該教學(xué)點(diǎn)的招生，可是停止招生除了影響教學(xué)點(diǎn)的利益，也會(huì)影響分校、省校及國(guó)家開放大學(xué)總部的利益，因而分校由于自身利益的考慮一般不會(huì)采用這種處罰方法；另一方面，由于教學(xué)點(diǎn)自身的辦學(xué)積極性不高導(dǎo)致開放教育近年來(lái)招生出現(xiàn)嚴(yán)重下滑，國(guó)家開放大學(xué)總部沒有采取相應(yīng)的措施以調(diào)動(dòng)教學(xué)點(diǎn)的辦學(xué)積極性，使得基層教學(xué)點(diǎn)對(duì)學(xué)生的服務(wù)和監(jiān)管不但沒有得到改善，而且變得越來(lái)越差，甚至陷入惡性循環(huán)之中。開放教育的學(xué)生大多是兼職學(xué)生，也是非寄宿于校園的學(xué)生，因而學(xué)生平時(shí)在校園、工作單位和家庭之間的流動(dòng)難以避免，由于城市覆蓋范圍越來(lái)越大，學(xué)生流動(dòng)的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本越來(lái)越高，加之開放教育學(xué)生的工學(xué)矛盾愈加突出，因而對(duì)學(xué)生流動(dòng)的非結(jié)構(gòu)化管理已經(jīng)成為一個(gè)必須重視的問題，而基層教學(xué)點(diǎn)對(duì)此問題不但準(zhǔn)備不足，而且在認(rèn)識(shí)上也沒有達(dá)到應(yīng)有的高度，導(dǎo)致學(xué)生面臨更多的困難。

2.開放教育沒有認(rèn)真研究學(xué)生流動(dòng)的非結(jié)構(gòu)化對(duì)學(xué)習(xí)氛圍和校園學(xué)習(xí)環(huán)境的影響，也沒有通過潛移默化的行動(dòng)和有效的措施培育學(xué)生維護(hù)學(xué)校社會(huì)形象的意識(shí)。學(xué)生流動(dòng)的非結(jié)構(gòu)化導(dǎo)致很多學(xué)生在校園學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)時(shí)間很少，很多學(xué)生將校園視為領(lǐng)教材交作業(yè)和考試的辦事處，校園的學(xué)習(xí)氛圍及校園學(xué)習(xí)環(huán)境的功能被大大弱化，甚至可以說開放教育學(xué)生的學(xué)習(xí)氛圍及學(xué)生對(duì)開放教育社會(huì)形象的維護(hù)長(zhǎng)期處于較低水平，開放教育學(xué)生的學(xué)習(xí)方式主要是靠網(wǎng)上學(xué)習(xí)，學(xué)生在學(xué)校的學(xué)習(xí)時(shí)間非常少，因而在校園內(nèi)的學(xué)習(xí)氛圍一直比較差，學(xué)校沒有高度重視學(xué)生流動(dòng)的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本帶來(lái)的深度影響，特別是沒有認(rèn)真研究學(xué)生流動(dòng)的非結(jié)構(gòu)化對(duì)校園學(xué)習(xí)環(huán)境的影響，加上有些學(xué)生工學(xué)矛盾突出，其相應(yīng)地也沒有認(rèn)真地進(jìn)行學(xué)習(xí)，因而考試時(shí)主要靠作弊通過考試，由于考試主要由基層教學(xué)點(diǎn)組織實(shí)施，可是電大分校對(duì)基層教學(xué)點(diǎn)沒有有效的監(jiān)管措施，加上利益共同體的影響，使得開放教育的考試長(zhǎng)期流于形式，學(xué)生這種迫切希望通過考試的急功近利的作法，嚴(yán)重地影響了開放教育的社會(huì)形象，對(duì)此，開放教育各級(jí)辦學(xué)機(jī)構(gòu)并沒有通過潛移默化的行動(dòng)影響和改變學(xué)生的相關(guān)意識(shí)，也沒有采取有效的措施培育學(xué)生維護(hù)學(xué)校社會(huì)形象的意識(shí)。

3.開放教育學(xué)生非結(jié)構(gòu)化流動(dòng)的時(shí)間具有不確定性，管理周期越來(lái)越長(zhǎng)和管理復(fù)雜度越來(lái)越高。目前，開放教育的學(xué)籍有效期是8年，學(xué)生可以在該期限內(nèi)自主選擇學(xué)習(xí)時(shí)間和自主選擇教學(xué)計(jì)劃中的課程，學(xué)生只需達(dá)到畢業(yè)所需的學(xué)分就可以畢業(yè)，這種設(shè)計(jì)模式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了很大的靈活性，但學(xué)生可以自主決定學(xué)習(xí)時(shí)間意味著學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)周期難以確定，特別是學(xué)生非結(jié)構(gòu)化流動(dòng)的時(shí)間更是難以確定，近年來(lái)在籍時(shí)間延長(zhǎng)的學(xué)生越來(lái)越多，其管理周期越來(lái)越長(zhǎng)，管理復(fù)雜度越來(lái)越高。

4.管理人員對(duì)學(xué)生非結(jié)構(gòu)化流動(dòng)的管理缺乏專業(yè)化信息化的手段，導(dǎo)致學(xué)生流動(dòng)的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本難以降至期望的水準(zhǔn)。對(duì)學(xué)生非結(jié)構(gòu)化流動(dòng)的管理需要進(jìn)行科學(xué)研究，并使用統(tǒng)籌管理及專業(yè)化的教育管理技術(shù)等方法將學(xué)生流動(dòng)的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本不斷降低，此外，在管理過程中沒有充分利用信息化的手段，更沒有將學(xué)生流動(dòng)的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本放在重要位置，因而影響了學(xué)生管理工作的管理效率和管理質(zhì)量，更嚴(yán)重地影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)和工作效率。

5.開放教育對(duì)學(xué)生非結(jié)構(gòu)化流動(dòng)的管理缺乏系統(tǒng)性的制度保障，沒有形成穩(wěn)定有效的管理秩序。開放教育的受教育群體構(gòu)成非常復(fù)雜，不同的學(xué)習(xí)者具有不同的知識(shí)結(jié)構(gòu)、認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)需求、受教育程度等個(gè)性化學(xué)習(xí)特征，導(dǎo)致求學(xué)者學(xué)習(xí)過程中呈現(xiàn)出多樣性和多層次性，為此開放教育開展各種類型的教育形式，因而開放教育出現(xiàn)了多元化的發(fā)展趨勢(shì)，多元化的發(fā)展導(dǎo)致學(xué)生非結(jié)構(gòu)化流動(dòng)呈現(xiàn)出更加復(fù)雜的特點(diǎn)，其管理需求和管理措施都應(yīng)有不同的改革，但開放教育并沒有及時(shí)對(duì)此進(jìn)行改革，也沒有形成系統(tǒng)性的制度保障，更沒有形成相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定有效的管理秩序。

五、開放教育對(duì)學(xué)生流動(dòng)非結(jié)構(gòu)化管理的發(fā)展及完善建議

1.強(qiáng)化基層教學(xué)點(diǎn)對(duì)學(xué)生流動(dòng)非結(jié)構(gòu)化服務(wù)和監(jiān)管的頂層設(shè)計(jì)，提高對(duì)學(xué)生流動(dòng)非結(jié)構(gòu)化管理的認(rèn)識(shí)。為了從根本上解決和加強(qiáng)開放教育對(duì)學(xué)生流動(dòng)非結(jié)構(gòu)化的管理，首先必須在制度設(shè)計(jì)時(shí)就從國(guó)家開放大學(xué)總部、各省級(jí)電大、分校、教學(xué)點(diǎn)甚至鄉(xiāng)鎮(zhèn)的學(xué)習(xí)中心，設(shè)計(jì)好互相配合、互相制約、分工負(fù)責(zé)、各司其職、各負(fù)其責(zé)；其次，必須將學(xué)生流動(dòng)的時(shí)間成本、經(jīng)濟(jì)成本以及工學(xué)矛盾放在非常重要的位置進(jìn)行合理規(guī)劃和設(shè)計(jì)，為學(xué)生提供更合理、更高效、更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)；第三，要建立上級(jí)電大對(duì)下級(jí)電大的學(xué)生工作進(jìn)行考核和監(jiān)管機(jī)制，并同步建立獎(jiǎng)懲機(jī)制；第四，在頂層設(shè)計(jì)時(shí)必須在分校之間、教學(xué)點(diǎn)之間、教學(xué)點(diǎn)內(nèi)部引入對(duì)學(xué)生流動(dòng)非結(jié)構(gòu)化管理的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制，以破除上下級(jí)之間是利益共同體對(duì)學(xué)生流動(dòng)管理的深度影響；第五，提高對(duì)學(xué)生流動(dòng)時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本的認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化對(duì)工學(xué)矛盾應(yīng)對(duì)措施的研究，高度重視學(xué)生流動(dòng)非結(jié)構(gòu)化管理的重要性，減少學(xué)生的困難，提高服務(wù)質(zhì)量。

2.認(rèn)真研究學(xué)生流動(dòng)的非結(jié)構(gòu)化對(duì)學(xué)習(xí)氛圍和校園學(xué)習(xí)環(huán)境的影響，采取多種措施培育和強(qiáng)化學(xué)生對(duì)學(xué)校社會(huì)形象的維護(hù)意識(shí)。認(rèn)真研究學(xué)生流動(dòng)的非結(jié)構(gòu)化導(dǎo)致的學(xué)生校園環(huán)境學(xué)習(xí)時(shí)間減少的問題，及其對(duì)校園學(xué)習(xí)氛圍和校園文化的負(fù)面影響，應(yīng)該采取多種措施強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)氛圍，同時(shí)，學(xué)校應(yīng)該高度重視并采取有效策略減少學(xué)生流動(dòng)的成本，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的服務(wù)，以配合學(xué)生克服困難，增強(qiáng)其對(duì)學(xué)習(xí)的信心，此外，在加強(qiáng)服務(wù)的過程中，開放教育必須認(rèn)真研究考核方式及考試流于形式的問題，加強(qiáng)考試改革并制定出切實(shí)符合實(shí)際的考試方案，破解各級(jí)利益共同體對(duì)考試的影響，并通過實(shí)際行動(dòng)影響和改變學(xué)生對(duì)考試的認(rèn)識(shí)，培育和強(qiáng)化學(xué)生對(duì)學(xué)校社會(huì)形象的維護(hù)意識(shí)。

3.通過多種專業(yè)化信息化的方法和策略，綜合治理學(xué)生非結(jié)構(gòu)化流動(dòng)導(dǎo)致的管理周期加長(zhǎng)、管理復(fù)雜度提升及學(xué)生流動(dòng)的成本問題。采用專用軟件和現(xiàn)代信息技術(shù)手段管理學(xué)籍延長(zhǎng)學(xué)生的課程、教材、作業(yè)、教學(xué)、試卷、考試、成績(jī)等相關(guān)問題，同時(shí)針對(duì)這類學(xué)生制定出更加專業(yè)更加科學(xué)更加切實(shí)可行的管理方案，這樣不但可以降低學(xué)生流動(dòng)的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本，幫助他們克服困難，以便他們對(duì)學(xué)習(xí)分配更多的精力，而且可以提高教學(xué)點(diǎn)的管理效率，并降低管理復(fù)雜度，推動(dòng)學(xué)生管理工作的改革和發(fā)展。

篇8

關(guān)鍵詞：移動(dòng)學(xué)習(xí);土木工程;鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理;精品教材

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）42-0051-02

一、引言

近年來(lái)，隨著無(wú)線移動(dòng)技術(shù)的成熟和移動(dòng)設(shè)備的普及，移動(dòng)學(xué)習(xí)（Mobile-learning）在教育領(lǐng)域的應(yīng)用日趨擴(kuò)大，成為構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會(huì)的重要推動(dòng)力[1，2]。移動(dòng)學(xué)習(xí)是數(shù)字化學(xué)習(xí)的延伸，它是知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)人們教育需求和職業(yè)發(fā)展需求的反映，是移動(dòng)通信技術(shù)在教育中的具體應(yīng)用。同時(shí)，移動(dòng)學(xué)習(xí)也有力地推動(dòng)了優(yōu)質(zhì)教育資源的共享，促進(jìn)了教育公平。

《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程作為土木工程專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)幫助學(xué)生構(gòu)建基本的結(jié)構(gòu)概念非常重要。近10年來(lái)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)該課程進(jìn)行了一系列的實(shí)踐探索，先后承擔(dān)并完成多項(xiàng)課程建設(shè)與改革項(xiàng)目，該課程已榮獲“江蘇省精品課程”，團(tuán)隊(duì)編著的《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教材獲江蘇省精品教材和重點(diǎn)修訂教材等立項(xiàng)。

本文基于教學(xué)團(tuán)隊(duì)在課堂教學(xué)及教材修訂過程中的實(shí)踐，對(duì)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》精品教材的建設(shè)進(jìn)行探討，旨在為移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下的教材建設(shè)提供參考。

二、現(xiàn)狀分析

為了推動(dòng)高等教育“質(zhì)量工程”戰(zhàn)略的順利實(shí)施，我國(guó)先后啟動(dòng)了“國(guó)家精品課程建設(shè)”項(xiàng)目和“國(guó)家精品開放課程”項(xiàng)目[3]。經(jīng)過多年的建設(shè)，精品課程取得了明顯的建設(shè)成效，但也存在著“重申報(bào)輕建設(shè)”、“重共享輕應(yīng)用”、“網(wǎng)絡(luò)資源教學(xué)有效性缺失”等問題[4]。同時(shí)調(diào)查顯示[5]，精品課程的使用頻率偏低，如圖1所示，有23.9%的學(xué)生沒用過精品課程資源，每天使用1次或多次的學(xué)生僅占5.8%。由此可見，精品課程資源的利用效率還有很大的挖掘空間。

通過分析不難發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致精品課程資源利用效率不高的主要原因之一是實(shí)體知識(shí)載體與虛擬知識(shí)載體間的對(duì)接不充分。教材作為主要的實(shí)體知識(shí)載體，在課程學(xué)習(xí)和教學(xué)過程中發(fā)揮著重要的作用。然而以往的做法往往將紙質(zhì)教材的建設(shè)與電子資源的建設(shè)獨(dú)立進(jìn)行，特別是教材的編寫難以跳出傳統(tǒng)的思維方式，這樣的教材雖然符合課程中知識(shí)的邏輯性，能夠較清晰地反映出學(xué)科的知識(shí)體系，但卻不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性和方便自主學(xué)習(xí)。另一方面，很多精品課程都開發(fā)了大量的電子資源，但對(duì)資源的梳理程度不夠，如何從紛繁復(fù)雜的信息中篩選得到對(duì)自己有用的信息成為困擾學(xué)習(xí)者的一大問題。因此，移動(dòng)學(xué)習(xí)對(duì)精品教材的建設(shè)提出的新的要求，通過教材作為載體對(duì)大量的虛擬資源進(jìn)行梳理是非常必要的。

三、精品教材建設(shè)探討

基于上述之現(xiàn)狀及存在問題，筆者認(rèn)為《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》的教材建設(shè)應(yīng)加強(qiáng)兩個(gè)對(duì)接，即“對(duì)接規(guī)范條文，對(duì)接工程實(shí)際”，將更有利于發(fā)揮移動(dòng)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而促進(jìn)移動(dòng)學(xué)習(xí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類課程中的應(yīng)用。

1.教材與規(guī)范條文的對(duì)接。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是廣大工程建設(shè)者必須遵守的準(zhǔn)則和規(guī)定，其數(shù)量龐大、體系復(fù)雜。對(duì)工程類專業(yè)而言，專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容必須與本行業(yè)的現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范密切相關(guān)?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》的內(nèi)容包括鋼結(jié)構(gòu)梁柱基本構(gòu)件，以及焊縫、螺栓等連接的承載機(jī)理和設(shè)計(jì)理論，主要依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017）編寫。然而，教材的編寫與規(guī)范有顯著的差異：規(guī)范應(yīng)言簡(jiǎn)意賅，強(qiáng)調(diào)對(duì)應(yīng)用的指導(dǎo)和約束;教材則需思路清晰，厘清設(shè)計(jì)公式的來(lái)龍去脈。由于教材篇幅有限，將規(guī)范條文直接加入教材是不現(xiàn)實(shí)的，而且會(huì)降低教材的可讀性和邏輯性。

為此，可以借助移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)教材知識(shí)點(diǎn)與規(guī)范的對(duì)接。以鋼梁的整體穩(wěn)定原理和設(shè)計(jì)為例（圖2），首先將教材知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，將鋼梁的整體穩(wěn)定問題分為“整體失穩(wěn)概念”、“臨界彎矩”、“穩(wěn)定系數(shù)”、“設(shè)計(jì)公式”和“構(gòu)造措施”等五個(gè)部分;然后將《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017）的對(duì)應(yīng)條文進(jìn)行整理，并制作成電子文檔;最后將該電子文檔轉(zhuǎn)存為移動(dòng)設(shè)備可識(shí)別的素材（如二維碼），并將移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼嵌入紙質(zhì)教材，學(xué)習(xí)者通過掃描識(shí)別碼即可進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的對(duì)接。

2.教材與工程實(shí)際的對(duì)接。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程與工程實(shí)際聯(lián)系較為緊密，因此在教學(xué)過程中的案例講解、工程照片展示必不可少。另外，為了將抽象的概念理解清楚，動(dòng)態(tài)展示也非常必要。然而傳統(tǒng)紙質(zhì)教材通常只能展示數(shù)量有限的二維圖，這就要求學(xué)習(xí)者有一定的空間想象能力。如果能通過移動(dòng)設(shè)備將部分概念圖以工程照片、動(dòng)畫演示或視頻材料展示，將很好地改善學(xué)習(xí)效果。

同樣以鋼梁的整體穩(wěn)定為例，其教材知識(shí)點(diǎn)與工程實(shí)際的對(duì)接如圖2所示。概念和構(gòu)造方面以圖片或動(dòng)態(tài)演示為主，設(shè)計(jì)公式則以工程實(shí)際案例進(jìn)行對(duì)接，既有利于概念的理解，又將與基本原理與實(shí)際應(yīng)用加以聯(lián)系。

四、結(jié)論

在移動(dòng)學(xué)習(xí)的背景下，傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的作用不僅不應(yīng)被忽視，反而應(yīng)發(fā)揮更大的作用。本文以《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》為例，探討了基于移動(dòng)學(xué)習(xí)的精品教材建設(shè)思路，提出教材“對(duì)接規(guī)范條文，對(duì)接工程實(shí)際”的構(gòu)想，為促進(jìn)移動(dòng)學(xué)習(xí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類課程中的應(yīng)用提供參考。

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Discussion of “Fundamentals of Steel Structure Design” Edition Based on Mobile Learning

CHANG Hong-fei1，2，XIA Jun-wu1，2，TIAN Guo-hua2，JIA Fu-ping1，LI Xian1，ZHANG Ying-ying1

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【關(guān)鍵詞】建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論思想政治教育建構(gòu)

【中圖分類號(hào)】G41 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）2-0035-01

一、全面理解"建構(gòu)"

建構(gòu)，或者說知識(shí)的建構(gòu)，表達(dá)了一種學(xué)習(xí)者的主動(dòng)加工知識(shí)的過程。這種主動(dòng)加工表現(xiàn)在學(xué)生對(duì)于新知識(shí)的理解過程中一種根據(jù)原有的知識(shí)儲(chǔ)備，主動(dòng)吸納并加工新知識(shí)的過程。對(duì)于知識(shí)建構(gòu)的借鑒有助于我們更為全面的開展思想政治教育活動(dòng)。

(一) 知識(shí)建構(gòu)的過程是學(xué)習(xí)者在其原有的知識(shí)背景下進(jìn)行的建構(gòu)

建構(gòu)主義十分強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，形象地說，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀認(rèn)為學(xué)生并不是空著腦袋走進(jìn)教室的。學(xué)習(xí)者對(duì)于新知識(shí)的理解往往受到其原有知識(shí)儲(chǔ)備的影響，正因?yàn)槿绱?，學(xué)生對(duì)于新知識(shí)的理解往往會(huì)帶著一定的主觀性和差異性。

在思想政治教育學(xué)的體系當(dāng)中，也十分強(qiáng)調(diào)受教育者的個(gè)體差異性。思想政治教育學(xué)在突出受教育者的主體地位時(shí)同時(shí)強(qiáng)調(diào)，受教育者作為思想政治教育活動(dòng)的對(duì)象，客觀上具有廣泛性與復(fù)雜性的特點(diǎn)。認(rèn)為受教育者群體之間存在著文化素質(zhì)和思想道德水平方面的差異性，這些特點(diǎn)也內(nèi)在決定了受教育者的個(gè)體差異性。從上面的論述我們可以看出，在對(duì)于學(xué)習(xí)者或者受教育者對(duì)于新知識(shí)的理解是否具有差異性的問題上，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和思想政治教育學(xué)一般原理之間存在著共通性。正因?yàn)槿绱?，我們?cè)趯?shí)際的思想政治教學(xué)中應(yīng)該注意運(yùn)用建構(gòu)主義所揭示的心理現(xiàn)象。在思想政治教育者在實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)前，要對(duì)教育對(duì)象進(jìn)行調(diào)查分析，以便我們有針對(duì)性的采取不同的教育方式。

(二) 學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的建構(gòu)是一個(gè)主動(dòng)的過程，表現(xiàn)為同化和順應(yīng)的統(tǒng)一

建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)者不是被動(dòng)的信息吸收者，相反，他們要主動(dòng)地構(gòu)建信息的意義，這種構(gòu)建不可能由其他人代替。這種構(gòu)建的過程具體表現(xiàn)為同化和順應(yīng)的統(tǒng)一。

在思想政治教育的范疇體系中有內(nèi)化的提法，內(nèi)化也是思想政治教育的基本范疇之一。思想政治教育學(xué)中內(nèi)化的提法和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論中同化和順應(yīng)的提法二者有著密切的辯證統(tǒng)一的關(guān)系。其聯(lián)系是，內(nèi)化與同化和順應(yīng)在結(jié)果上都強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)習(xí)者原有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整和改變。但是二者更突出的關(guān)系在于其區(qū)別性，具體表現(xiàn)為思想政治教育活動(dòng)在促進(jìn)同化的過程中，更強(qiáng)調(diào)教育者對(duì)受教育者的疏通、引導(dǎo)、言教、身教、鼓勵(lì)、教育、管理等，更多的是突出教育者的主導(dǎo)性。而建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論更突出強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者自己的主動(dòng)建構(gòu)，強(qiáng)調(diào)教師要以學(xué)生為中心，把更多的學(xué)習(xí)活動(dòng)交給學(xué)生自己，教師可以退居"二線"，起到"服務(wù)者"的作用即可。

二、 怎樣理解"過程"

建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論并不過分強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的結(jié)果，而是十分強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的過程。這個(gè)過程既包括學(xué)習(xí)者自身同化和順應(yīng)的過程，也包括社會(huì)、學(xué)校、教育者、朋輩等帶給一個(gè)學(xué)習(xí)者的情景和可能存在的協(xié)作和交流等過程。對(duì)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論中對(duì)于"過程"的理論進(jìn)行理解，是思想政治教育學(xué)借鑒建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的一個(gè)有利"支點(diǎn)"。

(一) "等待"是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的應(yīng)有之義

"等待"是一門教育的藝術(shù)。在許多年的應(yīng)試教育指揮棒的影響下，造成許多思想政治教育者過分追求結(jié)果，而忽視了對(duì)學(xué)習(xí)過程的重視。直接體現(xiàn)就是教育者太過急功近利的追求分?jǐn)?shù)，追求整齊劃一的標(biāo)準(zhǔn)。而建構(gòu)在于學(xué)習(xí)者新舊知識(shí)之間的反復(fù)地、雙向地相互作用。這種反復(fù)性和雙向性正是表達(dá)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)是需要一個(gè)過程的，教育者要給予學(xué)習(xí)者以充分的時(shí)間去完成這樣的構(gòu)建。

(二) 學(xué)習(xí)過程中不同教育主體的"協(xié)作"、"交流"應(yīng)該得到重視

建構(gòu)主義者強(qiáng)調(diào)社會(huì)互動(dòng)在學(xué)習(xí)中的重要意義，包括生生互動(dòng)、師生互動(dòng)和師生與課堂以外的同伴、專家、實(shí)踐工作者以及更廣泛的社區(qū)的互動(dòng)。所以建構(gòu)主義十分強(qiáng)調(diào)協(xié)作學(xué)習(xí)的重要性。

思想政治教育學(xué)從來(lái)都不是一門脫離現(xiàn)實(shí)的科學(xué)，相反，思想政治教育學(xué)是一門來(lái)源于現(xiàn)實(shí)實(shí)踐并最終需要回到實(shí)踐當(dāng)中去的科學(xué)。所以，在思想政治教育的過程中強(qiáng)調(diào)不同主體間的協(xié)作學(xué)習(xí)顯得尤為重要。同時(shí)，在學(xué)習(xí)思想政治教育的過程中，社會(huì)的大環(huán)境以及學(xué)校的小環(huán)境，甚至是班級(jí)這樣的微環(huán)境，都會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響。思想政治教育學(xué)當(dāng)中學(xué)習(xí)的過程也應(yīng)該是一個(gè)互相交流的過程。

三、 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀在思想政治教育應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

(一) 思想政治教育者的主導(dǎo)性不該動(dòng)搖或改變

建構(gòu)主義十分強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)學(xué)習(xí)，并相應(yīng)的弱化了教師的作用。雖然我們?cè)谒枷胝谓逃倪^程中也要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，但是這并不是說思想政治教育者的主導(dǎo)性就被弱化和取消了，相反，對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)要求的提高反倒對(duì)思想政治教育者的主導(dǎo)性提出了更高的要求。

思想政治教育者的主導(dǎo)性不容改變或動(dòng)搖是由思想政治教育的根本原則和思想政治教育者的特征決定的。思想政治教育的方向原則是指全部思想政治教育活動(dòng)要始終與社會(huì)發(fā)展要求相一致，堅(jiān)持正確的政治方向不動(dòng)搖。這一原則反映了思想政治教育的本質(zhì)要求和基本規(guī)律，是思想政治教育的根本原則。另外，鮮明的階級(jí)性和主導(dǎo)性也是思想政治教育者的主要特征。這些原則和特征都決定了思想政治教育活動(dòng)中的教育者不可能也不應(yīng)該置主導(dǎo)者的身份而不顧。

(二) 要堅(jiān)持真理的客觀性，警惕建構(gòu)主義中存在的主觀唯心主義和相對(duì)主義的傾向

建構(gòu)主義雖然一般不否定客觀世界的存在，但一些研究者卻懷疑認(rèn)識(shí)的可能性，否認(rèn)客觀存在對(duì)主觀意識(shí)的決定作用。他們認(rèn)為，知識(shí)并不反映世界的本來(lái)面目，不要去追求"真理"，只能評(píng)價(jià)知識(shí)的一致性，看知識(shí)能否幫助人們達(dá)到行為的目的，所以建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論容易陷入到實(shí)用主義和工具主義的漩渦之中。

篇10

（1）世界模型:WORLDII和WORLDIII模型(Dennis，Meadows，1974年)，研究了世界范圍內(nèi)人口、自然資源、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和污染諸因素的相互制約關(guān)系及產(chǎn)生的各種可能后果。

（2）國(guó)家模型:中國(guó)SD模型(SDNMC)建立于08年代末，能用于研究數(shù)十年乃至百年內(nèi)中國(guó)發(fā)展總趨勢(shì)，揭示未來(lái)社會(huì)發(fā)展的矛盾、問題和阻礙因素，并提出預(yù)見性的發(fā)展戰(zhàn)略和建議。

（3）區(qū)域或城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展模型:西方城市SD模型(Jay.W.Forrester，1968年)揭示了西方國(guó)家城市發(fā)展、衰退、復(fù)蘇的內(nèi)在機(jī)制;王其藩建立的中心城市技術(shù)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的SD模型，研究了上海市城市碩士論文利技、教育、經(jīng)濟(jì)三者的協(xié)調(diào);張炳發(fā)建立的佳木斯市宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)仿真模型，研究了城市宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能;吳健中等人建立的新疆社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的SD模型，探討了新疆社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素。

此外,系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)還用于企業(yè)管理、城市規(guī)劃、環(huán)境與農(nóng)業(yè)的發(fā)展和建筑工程管理等方面，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。

3.1.4系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本特點(diǎn)

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)解決問題的獨(dú)特性就是建立規(guī)范的數(shù)學(xué)模型。從系統(tǒng)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)入手建模，同時(shí)借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)分析研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能與動(dòng)態(tài)行為的內(nèi)在關(guān)系，從而找出解決問題的對(duì)策?；谝蚬P(guān)系和結(jié)構(gòu)決定行為，這就是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模的獨(dú)到之處。

(l)所建模型與管理者的思維模型相溝通。任何模型一般總是要組織信息、澄清觀點(diǎn)、統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，對(duì)令人困惑和有爭(zhēng)議的系統(tǒng)行為給出令人滿意的解釋。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的建模技術(shù)易于將管理者的思維進(jìn)行量化。

(2)研究問題注重從因果機(jī)制出發(fā)。因果關(guān)系是存在于各種現(xiàn)象的普遍關(guān)系。從因果關(guān)系出發(fā)，分析各因素之間構(gòu)成的因果反饋環(huán)，才能從紛亂的現(xiàn)象中找出發(fā)生這些現(xiàn)象的內(nèi)在原因和形成機(jī)制。

(3)從觀察系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)認(rèn)為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力。只有了解了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和變化機(jī)制，才有可能預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)的行為。因而系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型也被稱為“結(jié)構(gòu)依存型”模型。

(4)內(nèi)生化處理。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型從內(nèi)部尋求解釋系統(tǒng)行為的規(guī)律，重點(diǎn)在于模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

(5)非線性行為。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型能夠處理復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，因而適于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用研究研究社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)。

(6)延遲特性。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型引入了延遲機(jī)制，使模型與所描述的實(shí)際系統(tǒng)更為接近。

(7)能夠進(jìn)行政策仿真。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型是實(shí)際系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室，利用模型仿真剖析系統(tǒng)，獲取更豐富、更深刻的信息，進(jìn)而覓尋解決問題的途徑。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)解決問題的過程實(shí)質(zhì)上也是尋優(yōu)過程，其最終目的是尋找系統(tǒng)較優(yōu)結(jié)構(gòu)，以求得較優(yōu)的系統(tǒng)功能。

3.1.5在需求工程中應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的可行性

人類的社會(huì)系統(tǒng)中存在兩類復(fù)雜性問題:“細(xì)節(jié)性復(fù)雜(Detail Complexity)”，和“動(dòng)態(tài)性復(fù)雜(Dynamic Complexity)”。細(xì)節(jié)性復(fù)雜是指問題的變量很多，要解決此類問題須考慮的因素千頭萬(wàn)緒，并且要處理的工作項(xiàng)目十分繁瑣，傳統(tǒng)的作業(yè)研究和策略規(guī)劃即在處理這類問題。所謂的動(dòng)態(tài)性復(fù)雜則是指引發(fā)此類問題的因素或變數(shù)可能不多，但是變數(shù)之間環(huán)環(huán)相扣，彼此交錯(cuò)，互為因果，且大都有時(shí)間上的延遲(delay)。一般而言，這類問題具有以下的特征:

(1)原因和影響不明確，且影響的結(jié)果往往并非顯而易見的，因?yàn)橐蚺c果往往不在時(shí)空上直接的關(guān)聯(lián)。

(2)同一行動(dòng)其短期和長(zhǎng)期的影響常具有極大的差異。

(3)一個(gè)行動(dòng)在不同的部門中，會(huì)產(chǎn)生一連串不同的結(jié)果。

(4)可見的干涉行為，產(chǎn)生不可見的結(jié)果。

許多管理方面復(fù)雜深?yuàn)W的預(yù)測(cè)與分析工具，以及洋洋灑灑的策略規(guī)劃，常常無(wú)法產(chǎn)生真正突破性的貢獻(xiàn)，其原因也是這些方法只能用來(lái)處理“細(xì)節(jié)性復(fù)雜”，而無(wú)法用來(lái)處理“動(dòng)態(tài)性復(fù)雜”。處理“動(dòng)態(tài)性復(fù)雜”的問題，不能一味的企圖以“復(fù)雜對(duì)付復(fù)雜”，必須了解整個(gè)問題背后相互間的關(guān)聯(lián)性后，才有可能尋求對(duì)策?！敖Y(jié)構(gòu)影響行為”，系統(tǒng)思考就是用來(lái)幫助我們看清復(fù)雜狀況背后運(yùn)作的結(jié)構(gòu)(structure)并尋找出杠桿解(leverage point)所在的位置。大多數(shù)管理上的問題都是屬于動(dòng)態(tài)性復(fù)雜問題，而非細(xì)節(jié)性復(fù)雜問題。