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潮汐原理研究论文

发布时间:2024-07-04 23:55:13

潮汐原理研究论文

涨潮和退潮都是自然界的一种潮汐现象,这种现象往往出现在沿海地区,主要原理就是受到太阳和月球引力作用而导致的,进而形成了海水周期性的涨退现象。

本身涨潮和退潮就是自然界一种常见的现象,只是在生活中为了能够清楚的表述该现象,人们就习惯用潮汐来称谓。简单表述的话,人们将海水垂直方面的涨退叫做潮汐,将水平方向的流动叫做潮流。甚至在生活中为了更细区分,还把海水早晨的高潮叫做潮,而将海水晚上的高潮叫做汐。

海水会发生涨潮和退潮现象,主要原因就是受到了月球引力的影响。众所周知在地球质点上无时无刻都会受到月球质点的万有引力影响,这个力不仅仅会作用在地球质心上,而且还会呈现以一种圆周运动的向心力。再从专业角度看,产生的这种向心力会与对应的惯性力成为大小相等方向相反的力,在理想情况下这两种力可以互相抵消。

不过在实际中这两种力是不会抵消的,毕竟地球的体积相对比较大,再加上离月球最近的物体在绕地球和月球共同质心做圆周运动过程中,所运动的轨道半径会小于地球质点的轨道半径。这让物体所受到的万有引力会大于所受到的惯性力,让其两种力的大小变得不同,这就难以发生相互抵消的理想情况,势必一直会保持重力变小的情况。

海水也属于地球上的一种特殊物体,在地球自转过程中,只要海水处于面对月球的位置,受到的引力呈现最大重力变小导致海水的涌起成为涨潮;而当海水处于背向月球的位置,受到的引力呈现最小重力变大导致海水的降落成为退潮。

海水上涨时候不用说,全部海水流出造成了海平面的上升,不存在任何的疑点。不过当退潮后多余的海水流向哪了?这让很多朋友发生质疑。对此一部分人士猜测,海水不会凭空消失,退潮后这些海水没有更好的去处,只能流向地心暂时储藏。

水向地处流,对于这种猜测也不能说没有任何道理。不过有专家实验证实,事实上流入地心的海水是非常少的,多的海水还流入到了原来的地方。专家在实验中发现,在海水受到万有引力和自身重力情况下,会发生自然的“拉扯”变形状况。在这种状况下,近月球的海水被吸引的涌起,就需远距离海水填补原来缺失的海水。这让起初退潮多余的海水,又重新流到了原来的地方而不会流入地心。

大自然现象就是这样的奇妙,除了太阳的东升西落和海水的潮汐变化外,还有很多自然神奇的地方等待大家进一步发掘。海水涨潮和退潮原理大家都明白了吧!简单说就是受到月球的引力作用而产生的,只是在这种现象中又隐藏很多的原理现象,这就需要大家慢慢思考理解了!

The tides phenomenon refers to seawater in objects (mainly is the sun and the moon) lead tide force produced under the action of periodic motion, it is customary to sea vertical direction, and sea tides fluctuation called in a horizontal direction of flow is called trend. Is the coastal areas of a natural phenomenon, ancient says daytime tides as "boom" night, called "Xi", known collectively as "tide". 潮汐现象是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动,习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐,而海水在水平方向的流动称为潮流。是沿海地区的一种自然现象,古代称白天的潮汐为“潮”,晚上的称为“汐”,合称为“潮汐”。

涨潮和退潮都是正常的自然现象,海水有涨有落,一天之内,海水的涨落可以发生两次,一次在白天,一次在夜晚。

地球海洋上的涨退潮汐现象到底是如何发生的呢?

经相关研究认为,地球的自转运动是形成海洋涨退潮汐现象发生的主要原因,因为,地球表面覆盖着70%的液态水体(海洋),地球自东向西自转运动的过程,由于液态水体受地心磁性的吸引力作用而产生水垂直重量的现象,与地壳表层的固态物质不是完全同步的。

液态水体(海洋)会有向东滞留的情况发生,由于地球的东边方向会有诸多陆地群西岸,阻止了海洋洋流东移的前进步伐,从而引发海洋东面水域的海水升高现象,此时海洋东面的海水就会呈现出涨潮状态,与此同时,海洋西面的海水就自然会呈现出退潮状态。

不仅仅海洋有潮汐

我们知道来自太阳与月球的引力不仅仅会作用在海洋,当这种引力作用在地表时也会使地表产生起伏变化,这种现象被称为固体潮。不过地球的岩石圈不同于液态的海洋,固体潮所产生的起伏变化并不明显。由于固体潮的存在,地球其实处于周期性的变形之中,科学家认为固体潮可能是地球地震的主要动力。

同样,固体潮也会作用在月球上,由于潮汐力影响,质量较小的月球已经处于潮汐锁定状态,其自转周转与公转周期相同,所以月球只有一个面朝向地球,而且在潮汐力的作用下月球已经变扁了。

相似的原理,还有大气潮的存在,和海洋潮汐类似,大气潮每天也会产生两次涨潮两次落潮的现象,不过由于空气的密度太小,我们需要精密的仪器才能观察到大气潮现象。

潮汐中的涨潮和落潮主要就是由于月球引力的影响

地球质点受到月球质点的万有引力就是地球质点绕共同质心做圆周运动的向心力,而这个向心力对应的惯性力与这个向心力大小相等方向相反,所以这两个力相互抵消。

但是由于在实际上地球体积比较大,在离月球最近的地面上的物体,绕地、月共同质心做圆周运动的轨道半径明显小于地球质点的轨道半径,物体所受月球的万有引力就会大于所受对应的惯性力,这两个力就不能再相互抵消,物体的重力就会明显变小。

如果把所描述的“物体”换成是海水,那么在这里就涨潮,所以在离月球最远的海水同时也会发生涨潮现象。简单的来说,涨潮退潮就是所谓的潮汐。而涨潮的原理就是地球上月亮面对的一侧因为受到月球的引力,水涌起,这时力是最大的,而背对月亮的一侧,月球对它向地心的引力最小,水仍然涌起,这就是涨潮了;而退潮的原理,就是与月亮、地心联机垂直的地方,水位变低而形成的。

潮汐的形成原因如下:

先说月球的作用。把地球和月球看做质点,说月球绕地球做圆周运动,实际上是月球和地球都绕二者的共同质心做圆周运动,只是地球的圆周轨道小得多。(双星的两个质量相近的星球的圆周轨道近似相等)以地心为非惯性参照物,地球质点受到月球质点的万有引力正是地球质点绕共同质心做圆周运动的向心力,而此向心力对应的惯性力与此向心力大小相等方向相反。所以地球质点受月球质点的万有引力与这个惯性力相互抵消。

既然地球被看做质点,就可以把地球上物体的运动轨迹和动力学规律看做与地球质点完全一样。这样物体受的月球的万有引力和与之对应的惯性力相互抵消。

实际上地球的体积很大,在离月球最近的地面上的物体,绕地、月共同质心做圆周运动的轨道半径明显小于地球质点的轨道半径,物体所受月球的万有引力就会大于所受对应的惯性力,这两个力不能再抵消,其合力与物体受地球的万有引力方向相反,使物体的重力明显变小。如果所说的“物体”是这里的海水,那么这里就会有涨潮发生。用同样的方法研究离月球最远的地面上的物体,月球对此处物体的万有引力小于与之对应的惯性力,它们的合力又是与地球对此处物体的万有引力方向相反,也是使物体的重力明显变小。所以在离月球最远的那部分海水同时也会有涨潮发生。这就使本应是球形的海平面微微呈现出纺锤体形状。

研究太阳对潮汐的作用,与研究月亮作用的方法相同。如果认为地球绕太阳的中心做圆周运动,问题就简单了。这里不做详细论述。

地潮、海潮和气潮的发生都是上述原因引起的,三者之间互有影响。因月球距地球比太阳近,月球与太阳引潮力之比为11:5,对海洋而言,月亮潮比太阳潮显著。大洋底部地壳的弹性和—塑性导致潮汐形变,会引起相应的海潮,即对海潮来说,存在着地潮效应的影响;而海潮引起的海水质量的迁移,改变着地壳所承受的负载,使地壳发生可复的变曲。气潮在海潮之上,它作用于海面上引起其附加的振动,使海潮的变化更趋复杂。

这种能量通过浅海区和海岸区的磨擦,以()的速率消散。

即朔点时刻处太阳和月球在地球的一侧,所以就有了最大的引潮力,所以会引起“大潮”,在农历每月的十五或十六附近,太阳和月亮在地球的两侧,太阳和月球的引潮力你推我拉也会引起“大潮”;在月相为上弦和下弦时,即农历的初八和二十三时,太阳引潮力和月球引潮力互相抵消了一部分所以就发生了“小潮”,故农谚中有“初一十五涨大潮,初八二十三到处见海滩”之说。另外在第天也有涨潮发生,由于月球每天在天球上东移13度多,合计为50分钟左右,即每天月亮上中天时刻(为1太阴日=24时50分)约推迟50分钟左右,(下中天也会发生潮水每天一般都有两次潮水)故每天涨潮的时刻也推迟50分钟左右。

在不考虑其他星球的微弱作用的情况下,月球和太阳对海洋的引潮力的作用是引起海水涨落的原因。引潮力又是怎样的一种力呢?在物理学看来,在非惯性系下,引潮力是月球的万有引力和与之对应的惯性力,还有太阳的万有引力和与之对应的惯性力等四种力的合力。有的资料提到“离心力”也是引潮力的分力之一,物理学中有离心现象的提法,却没有“离心力”的概念和定义。不过“离心力”的本意正是惯性力。

只用月球的引力作用解释不了,为什么涨潮现象同时发生在地球离月球最近的海面和离月球最远的海面这两个区域,从而使球形的海平面变成纺锤体形,如图。同样太阳的引力也是如此。截止到2012年,物理学界出现了最新的重力概念和定义。定义的内容是:“在静力学范围内,以放置物体的支撑物或物体自身为非惯性参照物,重力是物体所受各万有引力与各惯性力的合力。”该定义能成功地解释潮汐成因。这里要注意的是,在把各星球看做质点的情况下,求地面上物体的重力时,只有地球对物体的万有引力和与物体随地球自转的向心力对应的惯性力参加运算,其他各星球的万有引力都和与之对应的惯性力抵消了。

高中潮汐能研究论文

一、定义、应用及意义 因月球引力的变化引起潮汐现象,抄袭导致海水平面周期性地升降,因海水涨落及潮水流动所产生的能量成为潮汐能(tidal energy)。潮汐能是以势能形态出现的海洋能,是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。 海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中,汹涌而来的海水具有很大的动能,而随着海水水位的升高,就把海水的巨大动能转化为势能;在落潮的过程中,海水奔腾而去,水位逐渐降低,势能又转化为动能。潮汐能的能量与潮量和潮差成正比。或者说,与潮差的平方和水库的面积成正比。和水利发电相比,潮汐能的能量密度低,相当于微水头发电的水平。世界上潮差的较大值约为13~15m,但一般说来,平均潮差在3m以上就有实际应用价值。潮汐能是因地而异的,不同的地区常常有不同的潮汐系统,他们都是从深海潮波获取能量,但具有各自独特的特征。景观抄袭很复杂,但对于任何地方的潮汐都可以进行准确预报。 潮汐能的利用方式主要是发电。潮汐发电是利用海湾、河口等有利地形,建筑水堤,形成水库,以便于大量蓄积海水,并在坝中或坝旁建造水利发电厂房,通过水轮发电机组进行发电。只有出现大潮,能量集中时,并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方,从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有,但世界各国都已选定了相当数量的适宜开发潮汐电站的站址。 发展像潮汐能这样的新能源,可以间接使大气中的CO2含量的增加速度减慢。潮汐是一种世界性的海平面周期性变化的现象,由于受月亮和太阳这两个万有引力源的作用,海平面每昼夜有两次涨落。潮汐作为一种自然现象,为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便,更值得指出的是,它还可以转变成电能,给人带来光明和动力。二、发电原理及发电形式 潮汐发电与普通水利发电原理类似,通过出水库,在涨潮时将海水储存在水库内,以势能的形式保存,然后,在落潮时放出海水,利用高、低潮位之间的落差,推动水轮机旋转,带动发电机发电。差别在于海水与河水不同,蓄积的海水落差不大,但流量较大,并且呈间歇性,从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。潮水的流动与河水的流动不同,它是不断变换方向的,潮汐发电有以下三种形式: (1)单池单向发电 (2)单池双向发电 (3)双池双向发电三、应用现状与应用前景 到目前为止,由于常规电站廉价电费的竞争,建成投产的商业用潮汐电站不多。然而,由于潮汐能蕴藏量的巨大和潮汐发电的许多优点,人们还是非常重视对潮汐发电的研究和试验。 据海洋学家计算,世界上潮汐能发电的资源量在10亿千瓦以上,也是一个天文数字。潮汐能普查计算的方法是,首先选定适于建潮汐电站的站址,再计算这些地点可开发的发电装机容量,叠加起来即为估算的资源量。 20世纪初,欧、美一些国家开始研究潮汐发电。第一座具有商业实用价值的潮汐电站是1967年建成的法国郎斯电站。该电站位于法国圣马洛湾郎斯河口。郎斯河口最大潮差米,平均潮差8米。一道750米长的大坝横跨郎斯河。坝上是通行车辆的公路桥,坝下设置船闸、泄水闸和发电机房。郎斯潮汐电站机房中安装有24台双向涡轮发电机,涨潮、落潮都能发电。总装机容量24万千瓦,年发电量5亿多度,输入国家电网。 1968年,前苏联在其北方摩尔曼斯克附近的基斯拉雅湾建成了一座800千瓦的试验潮汐电站。1980年,加拿大在芬地湾兴建了一座2万干瓦的中间试验潮汐电站。试验电站、中试电站,那是为了兴建更大的实用电站做论证和准备用的。 世界上适于建设潮汐电站的20几处地方,都在研究、设计建设潮汐电站。其中包括:美国阿拉斯加州的库克湾、加拿大芬地湾、英国塞文河口、阿根廷圣约瑟湾、澳大利亚达尔文范迪门湾、印度坎贝河口、俄罗斯远东鄂霍茨克海品仁湾、韩国仁川湾等地。随着技术进步,潮汐发电成本的不断降低,进入2l世纪,将不断会有大型现代潮汐电站建成使用。 我国潮汐能的理论蕴藏量达到亿千瓦,在我国沿海,特别是东南沿海有很多能量密度较高,平均潮差4~5m,最大潮差7~8m。其中浙江、福建两省蕴藏量最大,约占全国的。我国的江夏潮汐实验电站,建于浙江省乐清湾北侧的江夏港,装机容量3200kW,于1980年正式投入运行。 潮汐发电的主要研究与开发国家包括法国、前苏联、加拿大、中国和英国等,它是海洋能中技术最成熟和利用规模最大的一种。全世界潮汐电站的总装机容量为265MW。

发展像潮汐能这样的新能源,可以间接使大气中的CO2含量的增加速度减慢。潮汐是一种世界性的海平面周期性变化的现象,由于受月亮和太阳这两个万有引力源的作用,海平面每昼夜有两次涨落。潮汐作为一种自然现象,为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便,更值得指出的是,它还可以转变成电能,给人带来光明和动力。 潮汐能是由日、月引潮力的作用,使地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化的总称。固体地球在日、月引潮力作用下引起的弹性—塑性形变,称固体潮汐能。作为完整的潮汐科学,其研究对象应将地潮、海潮和气潮作为一个统一的整体,但由于海潮现象十分明显,且与人们的生活、经济活动、交通运输等关系密切,因而习惯上将潮汐能一词狭义理解为海洋潮汐。

潮汐能(tide energy) 海水周期性涨落运动中所具有的能量。其水位差表现为势能,其潮流的速度表现为动能。这两种能量都可以利用,是一种可再生能源。由于在海水的各种运动中潮汐最守信,最具规律性,又涨落于岸边,也最早为人们所认识和利用,在各种海洋能的利用中,潮汐能的利用是最成熟的。

潮汐力相关研究论文

月球永远只会一面朝着地球旋转,而这种潮汐力会影响地球上的海洋潮起潮落

潮汐力 ( Fc) 也是地球在公转椭圆轨道中运动时形成的一种作用力,其大小不仅与质点所处黄纬的位置有关,也与质点所处的黄经位置有关,最大值在黄道面上总是正对轨道焦点 ( 刘全稳等,2001a,2001b) ,所以,总是表现出在地球各地的正午和午夜潮汐力具有最大值,其在地球上的分布如图 4 -10 所示。

图 4 -10 Fc对地球的施力方向与大小示意( 据刘全稳等,2001)

与地球的强中纬力一样,潮汐力的获得也是基于运动学分析,即是通过分析地球球面物质在执行随地球公转运动时,随着时间的变化,物质质点与地心和与椭圆轨道焦点之间距离大小发生变化的情况而发现的。

在分析研究过程中所依据的原理为数学分析原理,推理中使用的也是严密的数理逻辑分析,所以,它也是具有普遍性的科学的认识。

为了说明这种由地球的轨道运动形成的潮汐力与以往人们早已耳熟能详的由牛顿提出的基于万有引力的来自月球的引潮力的区别,刘全稳等 ( 2001b,2001c) 向人们比较了两者的有关内容 ( 表 4 -1) 。

表 4 -1 潮汐力 Fc和引潮力 F 比较

( 据刘全稳等,2001b,2001c)

前人分析认为: 这种基于万有引力的引潮力,来自于月球的要大于来自于太阳的,只在解释地球某些地区的潮汐 “应月”现象时具有优势,而不能很好地解释地球物质 ( 大气、海水) 发生潮汐时所具有的 “随日”的运行规律。

如果地球的潮汐是月球所为,地球的接近同一经度线上的南、北半球应该在同一时刻具有极大值,然而这是不可能的。月球对地球潮汐的影响,只能改变幅度,不能改变周期。人们所看到的地球上潮汐的 “应月”现象,实质上是在 “随日”潮汐的背景上展示的幅度的周期性增减。当月球与地球和太阳处于一条线上时,月球的引力作用与太阳对地球海水的潮汐力作用的夹角最小,所产生的极大值重合,使潮汐振幅最大,此种现象不能被认为是月球使地球产生了最大潮汐,只能认为是月球增加了潮汐振幅。

显然,基于轨道运动的潮汐力理论内涵,不仅不能形成月球对地球产生的潮汐影响,而且只能使地球对月球具有潮汐效力,因为,在地球—月球的轨道运动中,地球处于轨道的焦点位置,是对月球产生潮汐力的施力体。

在潮汐力建立过程中,所依据的原理和推理过程具有与强中纬力的完全一致性。

1. 作用力分析

由式 ( 4 -7) 右端第一项,可得地球的潮汐力表达式:

地球磁场起源理论

作用力 Fc的大小与 α、β 的变化关系可由图 4 -11a、b 表示,而 Fc在地球上的分布情况则可用图 4 -11c 表示。

综合分析结果可以得出,潮汐力在黄道面上作用力最大,向两黄极点逐渐减小直至为0 ( 图 4 - 11a) 。随着地球上球面质点所处位置黄经、黄纬的变化,潮汐力表现为一系列的作用力曲线。这些曲线表明了潮汐力作用的变化结果———以中午和午夜最大,傍晚和早晨最小 ( 图 4 -11b) 。

图 4 -11 Fc的图形表示

由于 “正”潮汐力表示其方向由太阳指向地球,“负”潮汐力表示其方向由地球指向太阳,“正”值发生在黄经 90° ~ -90°区域,即地球的早晨到傍晚时间内,“负”值发生在黄经 90° ~270°区域,即地球的傍晚到次日早晨时间内,所以,无论潮汐力为 “正”还是为 “负”,都表示潮汐力的方向由地球的表面指向地心 ( 图 4 -11c) 。

将黄道面上下地球潮汐分力的极值线投影图映射成立体图,得到图 4 -12。

图 4 -12 地球潮汐分力分布线( 据刘全稳等,2001)

在图 4 -12 中,黄道面下半部分对应于黄道面上半部分的潮汐分力极值线与 “零”线的交点 “甲、乙、丙、丁、甲'、乙'、丙'、丁'”为振幅绝对值相等的点,其中,交点“甲、丁、甲'、丁'”为负值完全相等,交点 “乙、丙、乙'、丙'”为正值完全相等; 交点 “B、B'”保持为零; 而交点 “A、A'”为振幅的极高点 ( A 为极大点,A'为极小点) ;交点 “C、C'”为零振幅点。除 “B、B'”位置保持不变外,其余交点的相对位置是不变的,而绝对位置则不断变化。由于地球的倾斜,地球自转一周,使地球上的某些地方在一天中某一时刻要经历某个交点,从而形成 “随日”潮汐力的特征现象,或者说,地球的本潮汐力的特征点,将会出现在地球的某一区域内。地球公转的特性,将使黄道面上的“A、C、A'、C'”在一年内分别沿着地球的黄道面割线绕行一圈。

2. 物质的定向运动

由于潮汐力总是垂直于地球表面并由表及里,所以,潮汐力导致的地球物质的定向运动只是在日地连线上,在与地球表面垂直方向上发生振幅大小的改变。

显然,由潮汐力作用形成的物质流动进而产生的起电问题对于地球磁场起源的重要性不及强中纬力。

在理论推理和数理分析的基础上,获得了地球产生周期性涨落变形的潮汐力表达式,由潮汐力导致的潮汐,其波长和振幅随地球离黄道面的远近不同而变化,随着距离增加,波长与振幅逐渐减小,但同一环线上振幅各点一致,周期约12h地球的胀缩特性和沿轨道径向的变化速度,是影响地球潮汐能量的决定因素之一,地球公转轨道的 2 68°1 5′处为潮汐能量最大处。地球的潮汐力是由椭圆轨道运动产生的,由于月球的轨道运动是以地球为焦点,所以在月球上可以产生受地球影响的潮汐,而不可以产生相反的潮汐,因为海水或岩浆没有以月球为焦点的轨道运动 。

当引力源对物体产生力的作用时,由于物体上各点到引力源距离不等 所以受到引力大小不同 从而产生引力差,对物体产生撕扯效果,这种引力差就是潮汐力。

近年来,行星形成理论与系统动力学已经成为天体力学方向的一个重要领域。随着系外行星探测的不断深入,各种与太阳系相比特征迥异的系外行星和系统构型被发现。大批离恒星极近的行星被发现,它们周期只有几天,从而会受到强烈的潮汐耗散作用。很多多行星系统中相邻行星的周期比都接近简单整数比,这预示着它们很可能处在平运动共振。

行星的轨道面与恒星的赤道面夹角的范围也从太阳系内的行星的≤7°扩展到0°~180°的整个有效范围,出现了不少逆行的热木星。这些新现象在挑战传统的行星形成理论与系统动力学的同时,也为其进一步的完善和发展提供了前所未有的机遇。本文将基于最新的观测数据和统计特征,从系统动力学角度出发,将潮汐作用与诸共振相结合,研究行星演化过程中的不同构型。本文首先回顾了与潮汐力和共振相关的系外行星方面的主要应用和最新进展。然后分别给出了最经典的和当前最常用的潮汐模型的推导和各根数的平均变化率,近距离接触了平衡潮模型的简化假设和建模过程。之后从动力学角度出发,利用数值模拟和理论分析相结合的方法,具体研究了以下三个问题:行星的自转-轨道共振对其轨道偏心率的影响;潮汐作用下近2:1平运动共振和Laplace共振的演化特点;盘引力对空洞内行星轨道激发的促进作用。同时考虑潮汐耗散和行星形变产生的引力,本文第三章得出结论,处于非同步自转-轨道共振比处于半平衡状态下的行星轨道耗散速率更大,从而偏心率也被圆化的更快。为解释HD40307系统中三行星近2:1的两个周期比的形成,本文第四章分不同情况模拟它们的演化路径。如果行星在气体盘消散后的演化很稳定,由行星间相互作用产生的偏心率很小(~10-4),导致周期比的变化时标远大于系统的年龄。而如果行星经历过不稳定阶段,在期间产生的自由偏心率便可以有效的加速周期比的演化。在这种情况下,存在三条路径可以达到当前构型,三条路径的半长径初值分别对应周期比平面上的三个不同区域。由此可推断,气体盘耗散后的不稳定阶段是系统在潮汐作用下从2:1共振演化到当前构型的必要条件。本文第五章针对最新观测到的逆行热木星,提出一种可以减小轨道激发的临界倾角的机制。考虑外气体盘的引力,空洞内的行星在合适位置上会发生长期共振,长期共振激发的轨道倾角义有可能引发行星之间的Kozai共振,从而激发内行星的偏心率和倾角。我们发展了长期摄动下三体问题的根数变化率方程(从相对于不变平面的形式扩展到相对于任意平面的形式),并给出了二维盘引力下各根数的变化率,把这两部分线性叠加而得到的演化方程可以很好的近似N体模拟的结果。利用演化方程对参数空间的扫描,我们初步给出了可以形成逆行热木星的临界条件,并较完整地讨论了各个相关参数的影响。

是由地球和月亮之间的引力作用产生的。

潮汐现象研究性学习论文

高中物理课题研究改革实施策略论文

无论是在学校还是在社会中,大家一定都接触过论文吧,借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。你写论文时总是无从下笔?以下是我为大家整理的高中物理课题研究改革实施策略论文,欢迎阅读与收藏。

摘要: 当代教育改革提倡学生的全面发展,高中物理课题研究的改革则是新课改对学生科研素养、创造能力培养的充分体现,高中物理教师是这种科研素养培养的关键力量和引路人,教师要在让学生掌握知识的同时,同步推进科研素养、创造能力的培养,使学生各方面素质全面发展。

关键词 :高中物理;课题研究;新课改;

随着新课程改革的大力推进,“核心素养”一词成为教育的热点话题,核心素养的是指:学生在接受相应学段的教育过程中逐步形成起来的适应个人终身发展与社会发展的人格品质与关键能力。而物理学科的核心素养即指,在核心素养的基础上加入物理学科的元素,学生通过物理知识的学习所形成的适合终身发展的品质与能力,被归纳为四个方面:物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。那么,如何在高中物理课堂贯彻实施核心素养,便成了当代高中物理教师新的关注点,本文主要对高中物理课题研究的改革进行了分析以及对改革后的课题研究应如何实施进行了阐述。高中物理课题研究的改革是教育改革中的典型案例,高中物理一线教师便是这一举措的实施者,同时也是课程开发的研究者,课题研究的设置就是为了培养学生的培养科研素养和创造能力,科研和创造不应只是高等教育的代名词,科学态度和科学思维需从小培养才有利于深入和内化成自身的素养,高中物理教师应积极跟随教育改革的步伐,提高对核心素养的培养意识,并提升相应的培养能力,为新时代培养全面发展的人。

一、高中物理新课改中教材的变化

(一)新课改中教材的变化

2004年和2019年人教版两版新旧教材主要在排版、内容、习题、插图等方面进行了调整,新教材在排版方面增加了每节正文右侧的空白栏及旁批内容,空白栏为学生作随堂笔记提供了便利。新教材的知识内容整体并未发生变化,但每本书及部分章节内容安排都进行调整,从目录到章小节内容都有调整的部分。在习题方面,新教材在每章末增加了A组和B组复习题与提高题,这种改版在一定程度上解决了旧教材习题数量过少、题目难度过低等问题。在插图方面,新教材更多选取了实际拍摄的图片,突出了物理生活化和时代化的特征。

(二)新课改中课题研究的变化

2004版必修1课题研究中研究的主题是“桥梁的研究”,2019版必修1的课题研究并没有给出指定的研究内容,而是提供了一个“研究样例”和一个“参考选题”,分别是“球形物体空气阻力大小与速率关系的研究”和“橡皮筋弹力与伸长量关系的研究”;2004版必修2课题研究中研究的主题是“潮汐现象”“潮汐发电”,2019版必修2课题研究提供的样例和选题分别是“关于甩手动作的物理原理研究”和“掷标枪动作的物理原理研究”。2004版教材的课题研究包含课题的得来、课题的规划、课题的实施三个部分。2019版教材的课题研究中的“研究样例”包含问题的提出、实验设计、实验过程和数据、数据处理和结论四个部分,并且给出了具体的实验数据和结果分析,“参考选题”与研究样例会用到同类型的解决方案,但参考选题只提出问题,此处考查学生的类比迁移能力,因此并没有给出具体的实验数据和结果分析。

二、课题研究改革分析

课题研究的变化同时也反映着教育改革的方向,包含着教育改革的改革思路和育人理念,分析课题研究的改革,也是在深入贯彻体会教育改革。

(一)从教材变化分析

旧教材主张放宽眼界,摆脱教材的限制,留意观察身边社会及自然的事物,对于不懂的问题要问个究竟、探个明白。而新版教材更加强调科研素养和创造能力的培养,研究的内容不受教科书的限制,学生根据自己对周围的事物观察和质疑,发现并提出自己值得研究的问题,把更多的主动权给了学生,让学生自己放手去做。不仅如此,新版教材充分考虑到中学生的知识储备和动手能力,所研究的课题需要以教材中学习过的知识为基础,是已掌握知识的实践延伸,在一定成熟的知识体系的帮助下,让中学生的研究变得不再“可望而不可即”。综观两版教材,不难发现课题研究的研究内容从大到小、从宽泛到具体、从难操作到易上手,研究过程也更加具体细化,旧版教材重在让学生思考已经给定的问题,自己观察并解决,而关于问题如何解决并没有具体的陈述和指导。新版教材则重在解决问题,在研究样例中,不仅给出了一整套的实施办法,还给出了具体的数据及完整的结论分析,如此一来,有了样例,学生便明白了探究性学习的一般程序,便可以仿照给定的程序,自行完成参考选题,或学生也可以自行发现并选择同类型的现实问题,进行探究性学习。这样不仅可以达到培养学生探究性学习能力的目的,也传授给了学生研究性学习的实施程序,让学生掌握搜集数据、分析数据的能力。

(二)从育人理念分析

中学生的传统学习模式使得他们并不具备完全的探究性学习的能力,再加上繁重的课业及考试压力,导致课题研究这一板块大多被师生所“遗弃”,而新版教材的课题研究充分考虑到以上因素,研究的主题与学生已掌握的知识充分结合,内容上也更加贴近学生的生活,操作过程更加容易实现,并且教材中给出了具体的操作方法,学生可以先参透研究样例,模仿或自行完成参考选题部分,也可自行选择同类型的现实问题,进行探究性学习。被安排具体的学习任务是高中生长期的学习习惯和模式,这样的学习模式有利于教学任务的开展和管理,却也养成了中学生的不良学习习惯,被动的接受和不懂就问,久而久之缺少了自己探索的意识和能力,而自己通过努力去解决各种问题恰恰是离开校园后必须具备的品质。新版教材的课题研究便充分弥补了这些不足,极大地锻炼了学生自我探究的意识,和运用已学知识去解决问题能力。

三、研究课题的实施策略

改革后的课题研究具体应怎样实施成了高中物理教师思考的关键问题,首先要明白课题研究改革后想要达到怎样的目标,从目标意义入手,谈课题研究的具体实施。

(一)课题研究的目标

(1)获得参与研究的体验“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。”比研究出实验结果更重要的是研究的过程和体验,研究结果带来的成就感会随着时间流逝而消逝,但是在实验过程中获得的科学探究素养,却会贯穿物理学习始终。与此同时,探索的积极体验也会给学生物理方面的学习带来积极的影响。

(2)培养解决问题的意识能力研究课题的过程是学生独立探索研究的过程,期间会遇到许多意想不到的问题和困难,在这一过程中学生无法依赖教师,无论结果如何学生都必须通过探究、查阅资料等手段独立完成,由此一来,学生独自解决问题的意识和能力便得到了培养,久而久之,内化成自身具备的品质。

(3)培养科学态度和科学思维科学的态度和思维是进行科学研究的基础,具备了科学的态度和思维才能更好地为科学研究服务,教育改革也在向着培养学生核心素养的方向不断推进。课题研究的过程便可以充分培养学生的科学态度、科学思维等方面,培养学生的物理核心素养,达到促进学生全面发展的目标。

(4)培养科研素养和创造能力“冰冻三尺非一日之寒”,科研素养和创造能力的培养也绝非一日之功,这些都需要点滴的渗透,需要学生从实际的情境中感悟、体会,并提炼成自身具备的品质。培养学生的科研素养和创造能力是设置课题研究环节最主要目的,当代中学生缺乏培养科研素养和创造能力的大环境,基础教育对培养学生这方面素质的'重视度不够,课题研究的改革正是迈出了改进这样现状的一步,将教育改革不仅仅停留于书面口头,而是落实于实际,真正为培养学生的科研素养和创造能力做出实质贡献。

(5)激活各科学习中的知识储存书本上的知识都来自长久以来人们对生活现象的研究、总结,学生直接从书本上获得知识,由于缺乏了提出疑问、研究、总结的过程,知识就不能“活”在生活中,不仅仅是物理,各科学习都普遍存在这一问题,课题研究便为解决这一问题提供了平台,让学生激活各科学习中的知识储存,提高知识的相关性,使学生研究并尝试相关知识的综合运用。

(二)课题研究的实施策略

(1)教师指导研究的主题教师带领学生对所要研究主题的背景框架做初步的分析和了解,并对将要用到的基础知识做回顾梳理,申述注意事项,接下来引导学生说出研究过程中可能会用到的科学方法,并对这些研究方法作以详细的指导,让学生有足够的知识、技术储备,使得他们具备独立解决研究主题的基本能力。

(2)制订研究计划有了基础知识的支撑和对研究方法的了解掌握,此时就需要学生运用自己的逻辑思维和动手能力,根据研究样例的实验研究过程,自行制订研究计划、设计实验,设计具体实验步骤。在此阶段,教师将不再对学生设计的具体步骤进行干预,充分给予学生主动权,让学生自己积极探索、积极体验。

(3)研究实施学生将自己制订的研究计划和设计的实验步骤付诸实践,如无法得出结论,则需根据实际情况检查并修订第二步中制订的研究计划,然后实施修改后的方案计划,再次研究实施,直到得出数据。

(4)处理数据,总结结论学生进行多次试验,并根据自己测得的实验数据,进行详细的分类、统计,并且分析数据之间的关系,排除误差数据,从中发现一定的规律,经总结得出结论。将实验过程及得出的结论进行整理、撰写为纸质版报告。

(5)组织研究成果的交流研讨教师组织学生在课堂上分享自己的研究成果,互相讨论研究的过程。在该阶段,教师则需要对学生研究过程进行评价,并对其中的错误进行指正,带领学生总结分析成功或失败的原因。

(6)研究效果评估这一阶段是教师参与的环节,教师可以引入多元化的学生评价方式来评估,按照一定的比例来综合,评定学生课题研究部分的成果,并对本次活动的总体效果进行总结,归纳大多数学生在研究中遇到并难以解决的问题,在平时的教学活动中对此类问题的解决办法加以渗透,以此提高学生的综合能力。

四、课题研究改革对现代教育的启示

课堂上的学习是学习方式的一种,但研究性学习的研究过程,将来在实际工作中所遇到的各种问题,多数会以这种研究的方式来解决。学校里教育,不应该以应对考试为最高目标,应是培养全面发展的人,不仅要有过硬的文化知识功底,也要具备创新能力和科研素养,学习到的知识或许不为今后职业生涯所用,但钻研探究的意识,却是学生终身受益的良好精神品质。现代教育也应积极向改革方向靠拢,对学生的教育不仅仅局限于知识维度的提升,更需提高对各方面能力的重视度,着眼于学生的未来,培养更多能够独立解决困难的人,和具备科研精神、科研素养的人。

学习的知识也不应该仅仅只为考试服务,教师应时刻立足于核心素养的培养,随着改革的思路转变育人理念,让学生能够通过物理知识的学习,形成适合终身发展的能力与品质。学生的未来关乎国家今后的发展,国家的发展需要科研技术的支持,科研人才的培养需靠高等教育的栽培,但科研精神和科研素养要从小培养意识,这就要依赖于基础教育,只有从小培养研究问题的意识,才能更好地具备科研精神和素养,为以后成为科研人才打下坚实基础。

五、结束语

高中物理课题研究的变化主要体现在研究主题的选择和研究过程,研究主题将物理生活化、抽象的概念简单化,细化研究过程,以学生为主体,给学生更多的主动权和发展空间,充分体现着新课改的育人理念,注重学生科研素养和创造能力培养,致力于学生的全面发展。高中物理课题研究的改革也是新课改乃至教育改革的一个缩影,高中物理教师应紧跟教育改革的步伐,紧抓核心素养,适当调整自己的教学策略,重视对学生科研素养和创造能力培养,培养全面发展的人。

六、参考文献

[1]王可.人教版高中物理必修教材中物理学科核心素养的体现分析[D].曲阜:曲阜师范大学,2020.

[2]曾彪.数学分析课程开展研究性学习的意义和途径[J].科技风,2021(2):40-42.

[3]刘雯霞.人教版新旧高中物理教材对比分析与教学思考[D].洛阳:洛阳师范学院,2020.

[4]李大亮.基于核心素养的2019人教版高中物理教材分析[D].洛阳:洛阳师范学院,2020.

这个好办啊,你只要分析下“潮汐现象”的现象、原因、作用等等就可以啦,字数不多的话完全没问题。既然是研究性,还可以参考一些研究报告的。有问题我们在探讨哦

给你留了言,我给你发过去

潮汐车道有关论文参考文献

艺术教育的重要性,也促使全面推进艺术教育发展为我国深化教育改革的一大方向性举措。下面是我为大家整理的,供大家参考。

《 工业工程制药工程课程实践 》

摘要:《工业工程概论》有利于培养学生多学科思维方式和分析、解决问题的能力,促使学生开阔视野,树立优化意识,培养学生创造力。文章介绍了目前贵州理工学院制药工程学院《工业工程概论》课程建设的现状,同时提出了课程教学改革的策略,以期促进《工业工程概论》课程的推广及建设发展。

关键词:工业工程;制药工程;课程实践

据统计,药品作为特殊的商品,其生产的非直接成本,如物流成本、库存成本、时间成本等占总成本的90%左右,所以解决非直接成本问题至关重要。如:1对于药品生产企业如何实施有效的库存,有效地运用资金,降低库储存备,减少储备管理费用,以最小的库存量促进生产经营活动,满足生产需要;2工厂平面布局既符合《药品生产质量管理规范》GMP要求,又实现不同物料在不同车间生产时总移动搬运距离为最小,即经济又合理;3如何优化企业管理,解决医药流通业普遍存在的“高销售额、高费用率、低赢利率”问题。仅具有广泛而坚实的制药工程基础显然是不足以找到最优解决方案的。贵州理工学院是经教育部批准设立的一所新建省属本科院校,2013年正式招生,目前制药类已开设的制药工程专业和生物制药专业采用CDIO构思、设计、实施、执行工程教育模式,以创新设计为导向,培养制药类专业大学生。《工业工程概论》有效的综合了工程科学、管理科学、自然科学等多学科研究成果,有利于培养学生开放式思维和创新,《工业工程概论》作为专业拓展课应运而生。

1工业工程简介

工业工程IndustrialEngineering,简称IE,是从科学管理的基础上发展起来的,它强调综合地提高劳动生产率、降低生产成本、保证产品质量,使生产系统能够处于最佳执行状态而获得最高的整体效益。诞生于20世纪初的IE内容逐渐扩充,应用领域日益广泛,扩充套件到金融、医院、旅游等服务业和 *** 部门。美国工业工程学会AIIE对工业工程的定义:工业工程IndustrialEngineering是对有关人员、物料、装置、能源和资讯所组成的整合系统进行设计、改善和设定的一门学科。它综合运用数学、物理和社会科学方面的专门知识与技术,并且使用工程分析的原理和方法,对上述系统可能取得的成果予以确定、预测和评价。工业工程学科具有工程性、交叉性、应用性、创新性四大特点[1],既不同于一般的工程学科也不同于管理学科,IE侧重从工程技术系统设计、计划控制、资源分配、物料及仓储管理等角度进行管理。美国最早设立工业工程课程是1908年。我国工业工程学科发展始于20世纪90年代,到2009年,已有100多所高校开设了工业工程专业,在我国也有些非工业工程专业开设工业工程课程,如机械工程、电气工程。中国矿业大学把“现代工业工程”设为全校通识课[2]。贵州理工学院制药工程学院在专业拓展课开设了《工业工程概论》。

2我院《工业工程概论》课程建设的现状

2013级制药工程学院全体学生开设《工业工程概论》,时间为大一上学期。学院成立了工业工程组并自编讲义,这门课共18个学时,其中4个学时由企业主讲。秉著知识性、趣味性和应用性集一体原则制定了教学大纲并编制了讲义和课件。导论课旨在为学生开启工业工程的一个视窗,使学生掌握一些工具,即基本的工作方法与技术,且树立工业工程意识,从这个视窗看到更广阔的场景,激发学生兴趣,自主学习,能够自觉将知识运用于生活、学习和以后的工作中。

整合教学内容,提升适应性

《工业工程基础》或《基础工业工程》等相关教材较多,但一般比较专业,而且多以经典IE中工作研究即方法研究和作业测定为主要内容[3-4],缺乏趣味性,非常枯燥。随着工业工程的应用与发展,工业工程的内容不断充实和深化。根据美国国家标准ANSI-Z941982年修订,从学科角度可把工业工程知识领域分为17个分支。薛伟主编的《工业工程概论》将工业工程的内容划分为三个层次,即策略层次、技术层次和组织层次,但基本内容基本相同[5]。如何在短学时的情况下合理的选择教学内容并关联起来至关重要,且难度适合大一学生。在贯彻“少而精”原则,并以启发学生思维、引导学生涉猎工业工程学科领域的思想和方法为目的,课程选择了工业工程中具有代表性的理论与技术方法作为授课主要内容,涉猎工业工程三个方面的内容,既包括IE基本工具如5个程式符号、程式分析技巧5W1H、4项分析原则ECRS、动作经济原则等,理论基础如运筹学和系统工程,也包含工程技术如设施规划与物流分析、生产计划与控制,知识涉及广泛。

改革教学模式,增强学习兴趣

兴趣是最好的老师。根据《工业工程概论》课程性质和教学目的,改革教学方法,以互动式教学模式为主,充分利用多媒体技术,以学生为主体,通过案例、游戏、故事的引入,活跃课堂气氛,提高学生兴趣,增强师生互动,有效的促进学生自主学习。根据注意力10分钟法则,依据知识点设定了相关互动环节,如经典游戏、案例讨论、简短故事等。如“纸飞机游戏”模拟推式生产和拉式生产;借鉴耶鲁大学公开课《博弈论》第一集中的“成绩博弈”游戏使学生通过体验来初步认识博弈论;课件中插入的视讯“IE宣传片”使学生对IE的应用价值和应用范围深入人心;动作研究之父原版视讯让学生认识到IE基础研究的伟大历史。自制动画形象生动的演示过程,如潮汐车道、塞规检验。绪论中的潮汐车道问题:“6+2>4+4”可能吗?在一定的条件下成立!以金门大桥上下班堵车为例,通过动画演示在不改变原有车道数量的情况下实行潮汐车道,解决堵车问题的同时节约了大量人力、物力、财力,提高效率和质量。这个过程中形象的动画和基于基本工程程式的思考引导,使学生对“工业工程IE致力追求并努力实现的目标”留下深刻印象。“塞规检验”使学生深刻体会工业工程的精髓“Thereisalwaysabetterway”。推荐的小说《IE实践家》让学生明白IE在实践的运用既简单又充满智慧。以上互动教学的设计都使学生对有关知识有了更加深刻的理解和认识。互动中培养学生成本与效率意识、问题和改革意识等IE意识,并且学生以小组的方式参与互动、完成作业,即从大一开始培养学生团结协作精神,提高学生人际团队能力,有助于学生毕业时的能力达到CDIO培养大纲要求的预定目标。

强化实践教学,提高教学效果

工业工程是一门应用性、实践性很强的课程,需要教师介绍知识的同时展示知识是如何解决实际问题的。课程内容设计由浅入深,通过介绍生活、生产案例或引发学生结合实际生活查询、思考所学知识的应用。如通过流程分析应用5W1H及ECRS原则分析并设计改善学校食堂,或对新校区建设区域性设计提出建设性意见,或对自身学习方法习惯的改善以提高学习效率,鼓励学生将改善过程拍摄并制作成视讯与大家分享。为了提高IE实践性,与制药工程专业有效结合,其中两次课由制药企业主讲,即技术性较强的内容如设施规划与物流分析,质量控制与可靠性由具有丰富实践工作经验的高阶技术和管理工作人员主讲。同时,工业工程将与大学生创新创业、数学建模、制药工程设计大赛等结合并贯穿大学各个实践环节,如金工实习、认识实习、生产实习。与工程实训中心的老师合作,使学生在实践中观察、体会、应用工业工程的知识解决实际问题,通过组织工业工程校园社团活动使工业工程实践走出校门。

细化考核方式,增强学生主动性

为了提高学生参与互动的主动性,第一堂课时将班级学生随机分为5人一组,平时积极参与活动的同学所在组每次都得到加分,参与者额外得到一部分加分,并及时公布各组同学加分情况,形成竞争机制。《工业工程概论》考察方式为论文和平时表现相结合,提高平时表现百分比占50%,平时表现主要体现为平时得分,小组和个人相结合的方式极大的提高了学生的积极性和协作能力。

3改善无止境

专业拓展课《工业工程概论》受到了学生的欢迎,我们将以工业工程师的信念“改善无止境”追求更好的效果,工业工程是一门交叉的学科,需要综合运用自然科学和社会科学,且应用性和实践性很强,对教师有很高的要求。充分利用高校和社会资源,通过专门IE培训、网路课程、与企业交流、进企业调研、聘用企业专家作 *** 教师等方式解决师资问题,完善案例,使课程内容更合理。工业工程有助于培养学生创新精神、科学思维能力,在坚实的工程学科背景基础上增加一些生产管理知识,使学生对系统问题具有更高、更抽象的见解,并且可以对系统问题进行规划、设计、改善、创新,从而更具有技术性和竞争力。对培养多层次、精技术、会管理、善创新的工程技术专业人才、制药卓越工程师有重要意义!

参考文献

[1]陈世平,廖林清,刘驿闻.我国工业工程教育略谈[J].高等工程教育研究,20056:67-69.

[2]王晓琳,任海兵.稳定性全校通识教育“现代工业工程”课程建设的思考[J].教育与职业,201032:130-132.

[3]汪应洛.工业工程基础[M].北京:中国科技技术出版社,2005.

[4]王东华,高天一.工业工程[M].北京:清华大学出版社,2005.

[5]薛伟,蒋祖华.工业工程概论[M].北京:机械工业出版社,2009.

《 工业工程网路实验教学平台设计 》

摘要:为更好地适应现代工业工程实验教学需要,针对工业工程实验环境现状,依据华北理工大学IE专业实验课程设定构建了一套适应现代IE教学的实验网路教学平台。文中首先分析了该校工业工程实验教学的现状,然后提出基于Web的工业工程网路实验平台的总体设计思路,运用系统的分析方法,介绍了基于B/S模式的体系结构和功能模组,最后重点阐述了系统的功能及实现。通过实际的推广使用证实该系统能提高管理教学的效率,提升IE实验资讯化水平。

关键词:工业工程;实验平台;体系结构

0引言

工业工程IndustrialEngineering,IE是伴随着工业化和社会化生产方式发展起来的产物[1],在IE教学研究中,实验是非常重要的环节,由于IE在我国起步较晚,基础配套设施不够健全,仅有少数高校拥有先进的工业工程实验室,较齐全的实验装置。近几年来,高校扩招给实验教学带来了巨大的压力,传统的实验教学已经不能满足新形势下的教学要求,比如:实验室建设费用高昂,教师指导难以到位,教学方法单一,教学目标难以落实等实际问题,导致学生积极性与创造性不足。因此,基于IE实验现状提出基于Web的工业工程网路实验平台的设计方案与实现思路。

1我校工业工程实验教学现状

IE在我国的发展时间较短,大多数院校的IE专业建设的基础相对薄弱,尤其是实验教学环境[2]。我校于2001年设立工业工程专业,相继建成了IE综合实验室和模拟实验室,主要开设有设施规划与物流分析、人因工程、基础工业工程与生产模拟等专业课相配套的实验,实验环节较为薄弱,主要存在以下几个方面的问题:1各实验教学环节独立,较少从整体的角度来考虑其相互之间的关系与联络;教学模式单一,缺少系列化的综合型、创新型的实验。2没有适合实验教学的网路资讯平台。3现有IE实验环境的可扩充套件性不强,柔性不高,不利于学生动手能力和创新能力的培养。考虑到国内高校IE专业实验室建设不完整的现状,提出运用网路技术、资讯科技等构建网路化的实验平台,在网上开设虚拟实验,不仅可以节省实验费用和空间,而且学生还可以自主选择要做的实验专案、时间等,能大大提高学生参加实验的灵活性和积极性,以真正实现实验体系的柔性、开放性和经济性;而网路实验教学平台的开发,能改变传统的实验教学手段,优化资源配置、实现资源共享。

2工业工程网路实验系统的总体方案设计

系统的网路拓扑结构图

基于Web的工业工程网路实验平台采用Intranet/Internet的系统结构[3],即在校园内建立工业工程网路实验平台的区域网,各校园节点之间通过Internet进行资源的共享,校内使用者直接在校园网进行实验,远端使用者需要通过Internet进行访问,如图1给出了该系统的网路拓扑结构图,它既可以适用于校园内区域网的使用者使用,也适用于Internet网上的使用者使用。

网路实验系统体系结构设计

系统体系结构采用了B/S浏览器/伺服器相结合的体系结构,B/S模式的体系结构适合企业地域分散、使用人员多,而且管理方便,灵活性强[4],使用者只需通过浏览器WebBrowser便可进行各种资讯处理,而不需要安装专用的客户端,减少了维护费用。体系结构如图2分为四层:1资料储存层,主要提供系统资料的永久性储存服务,储存目标为资料库伺服器2资料辅助层,主要提供资料的管理功能,实现对资料储存层的访问和管理。3核心业务层,是整个系统执行的核心,系统所有的功能介面及人机互动的介面。该层的功能设计主要体现在两个方面,一是与资料辅助层相连线,使用者表示层请求由此发出给资料辅助层,由资料辅助层进行适当的处理。二是作为浏览伺服器,直接处理使用者的请求,对于不需要访问资料库的使用者请求,伺服器直接对使用者请求进行处理,将处理结果返给使用者表示层。4使用者表示层,主要以Web页面的形式提供使用者操作介面,所有使用者操作过程的控制都是通过核心业务层和资料辅助层来实现的。系统主要功能如图3所示,分别从学生端、教师端和管理员三种角色来实现实验资讯的互动与互动。

3系统功能设计与实现

本实验系统采用MicrosoftVisualStudio2012和SQLServer2008工具,利用技术和C#.NET网页程式语言,并结合资料库访问技术实现系统开发。IE网路实验平台开发时采用模组化的思想,将系统主要分为7大模组,每个模组是一个相对独立的个体,可以实现一定的功能,而将各个模组箱连线则构成了整个网路平台。7大模组如下:1使用者登入。使用者登入模组包括使用者登入和登出两部分,根据角色许可权的不同,在使用者登陆系统后进入不同的操作功能区,使用者登入后可检视当前的登入状态,使用者操作结束,可以登出登入;2使用者管理。使用者管理模组主要功能是管理使用者资讯,根据使用者型别的不同,功能设计也就不同。使用者分为普通使用者和管理员,普通使用者只能对自己的资讯进行修改,管理员可对所有使用者进行管理,如新增、删除使用者,设定使用者许可权等;3实验成绩管理。实验成绩管理模组包括实验的成绩新增、删除和查询功能。教师使用者可以释出学生的各项实验成绩,删除学生的成绩。学生使用者可以查询自己的各项实验成绩,如图4所示;4实验模组。实验模组主要包括实验的相关资讯、实验要求、提交实验结果三部分功能。学生使用者根据相应的实验要求,按照规定的实验操作,给出实验结果,提交实验结果;5档案中心。档案中心模组包括档案的上传和档案的下载两个部分。普通使用者可以将认为有用的学习资料从本地上传到伺服器,同时也可以将伺服器上的档案下载到本机,如图5所示。6网路交流。网路交流模组包括使用者聊天内容的传送、聊天时间的加入和聊天记录的查阅;7通知模组。通知模组包括通知的释出、检视和删除三部分。教师使用者可以清除以往的通知,释出新的通知,普通使用者可以检视当前的通知资讯。

4结语

IE虚拟实验教学网路平台是虚拟实验技术与网路技术在教学方面的重要应用,是教育改革中产生的一种新的教学方式,也是实验教学的发展趋势。网路虚拟实验平台的推广将促进教学方法和教学形式的变革,推进教育资讯化发展。实验教学网路平台的成功构建,实现了将实验教学科目、实验内容放在网上,通过网路实验平台,学生可以进行网路虚拟实验,对于实验结果进行创新性总结。经过初步的开发实现了IE实验资讯化的特点,提高了管理教学的效率,具有很大的推广意义。

[参考文献]

[1]罗宜美,齐二石.工业工程应用趋势研究[J].高等工程教育研究,20054:69-71.

[2]张志文,范卫锋,张瑞鹏,等.工业工程专业虚拟实验室建设研究[J].实验室研究与探索,20085:71-73.

[3]高举红,陈杰,韩尚梅.基于Web的工业工程的虚拟化实验设计[J].工业工程,20026:60-64.

[4]孟丽丽,郝力文,路春光.基于WebService和工作流技术的CAPP系统研究[J].现代制造工程,20148:63-88.

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