航空航天概論知識(shí)點(diǎn)精選(九篇)
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第1篇：航空航天概論知識(shí)點(diǎn)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(jī)器人；教學(xué)改革
Key words: higher vocational; robot; teaching reform
中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2011）12-0198-01
0 引言
機(jī)器人學(xué)是一門集機(jī)械學(xué)、電氣學(xué)、計(jì)算機(jī)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(wú)論在在基礎(chǔ)理論方面還是在實(shí)踐應(yīng)用方面，都正在以驚人的速度發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)的機(jī)器人教育有了很大的發(fā)展，機(jī)器人課程逐步成為高校綜合性實(shí)踐課程。能否有效地開(kāi)展機(jī)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(duì)機(jī)器人課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索與實(shí)踐是非常必要的。
1 機(jī)器人教學(xué)情況的調(diào)研
1.1 傳統(tǒng)高校機(jī)器人教學(xué)情況 本科院校以及傳統(tǒng)?？圃盒Ｒ话汩_(kāi)始有“機(jī)器人學(xué)”、“機(jī)器人概論”等課程。開(kāi)設(shè)的專業(yè)較廣，涉及機(jī)械工程、電子工程、航空航天、計(jì)算機(jī)科學(xué)等專業(yè)，開(kāi)設(shè)方式多樣，如必修、專業(yè)選修、全校選修等。國(guó)內(nèi)高校選擇教材較集中，選用蔡自興 《機(jī)器人學(xué)》、熊有倫 《機(jī)器人學(xué)》的居多，部分高校的課外參考書(shū)為國(guó)外原版教材。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)較少 （實(shí)驗(yàn)與講解的比例最高為1：3.2），半數(shù)以上高校的實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)為零。
1.2 高職院校機(jī)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(lái)，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(jī)器人教學(xué)方面教學(xué)方法多元化，多數(shù)開(kāi)展了機(jī)器人興趣小組等機(jī)構(gòu)，在少數(shù)學(xué)生中進(jìn)行機(jī)器人技術(shù)的培養(yǎng)，或者開(kāi)展公共選修課進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)普及。在高職院校工科專業(yè)實(shí)現(xiàn)機(jī)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(wèn)題分析 在傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，我國(guó)機(jī)器人教育普遍存在著重視知識(shí)傳授、輕視能力培養(yǎng)，重視理論教學(xué)、輕視實(shí)踐環(huán)節(jié)的問(wèn)題，使得學(xué)生只滿足于死記硬背知識(shí)點(diǎn)，沒(méi)有注重學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手能力、綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)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(qiáng)，對(duì)于機(jī)器人技術(shù)這種綜合性學(xué)科，開(kāi)展普及性教學(xué)尚存在較多屏障。
2 高職院校開(kāi)展機(jī)器人教學(xué)的可行性分析
2.1 高職院校機(jī)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(jí)開(kāi)展機(jī)器人教學(xué)，此時(shí)教學(xué)對(duì)象已學(xué)習(xí)過(guò)本專業(yè)基礎(chǔ)課程，例如電工電子學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、PLC技術(shù)、單片機(jī)等，儲(chǔ)備知識(shí)基本全面。而且，高職院校的特點(diǎn)是側(cè)重于技能培訓(xùn)，實(shí)訓(xùn)課程比例較高，學(xué)生普遍動(dòng)手能力較強(qiáng)。這為我們進(jìn)行機(jī)器人技術(shù)的學(xué)習(xí)提供了有利條件。但是，同時(shí)我們必須認(rèn)識(shí)到，高職院校不強(qiáng)調(diào)教學(xué)的系統(tǒng)性和完整性，這將導(dǎo)致學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性差，綜合分析能力相對(duì)較弱，是機(jī)器人教學(xué)的瓶頸所在。
2.2 高職院校開(kāi)展機(jī)器人教學(xué)的必然性 機(jī)器人技術(shù)涵蓋了工程技術(shù)幾乎各個(gè)方面，并且該技術(shù)處于高速發(fā)展階段。在高職院校開(kāi)展該課程，不僅有利于增強(qiáng)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(yùn)用，才能夠處理現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，而要將機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、電路電子設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試等綜合運(yùn)用，是任何一門基礎(chǔ)課程都無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，只有機(jī)器人技術(shù)課程可以成為培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的有效載體。
3 高職院校開(kāi)展機(jī)器人教學(xué)的若干方案探討
3.1 將教育機(jī)器人與相關(guān)專業(yè)課程相結(jié)合 教育機(jī)器人將機(jī)器人應(yīng)用于教育領(lǐng)域，是由生產(chǎn)廠商專門開(kāi)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(jī)器人成品、套裝或散件。目前，教育機(jī)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(huì)的廣泛認(rèn)可。教育機(jī)器人的硬件配件多樣，技術(shù)支持能力強(qiáng)，價(jià)格也相對(duì)便宜。控制操縱機(jī)器人的關(guān)鍵問(wèn)題之一是軟件設(shè)計(jì)，主要是通過(guò)C語(yǔ)言或Vc++等程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，通過(guò)編程對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。這就給學(xué)生提供了廣闊的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)編程對(duì)機(jī)器人進(jìn)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(yǔ)言》和《單片機(jī)》課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)引入機(jī)器人控制技術(shù)。用于實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的教育機(jī)器人種類繁多，依據(jù)可編程控制機(jī)器人可以設(shè)計(jì)出各種機(jī)器人，創(chuàng)造空間巨大，例如使用慧魚(yú)機(jī)器人創(chuàng)新套件就能設(shè)計(jì)各種機(jī)器人，如搬運(yùn)機(jī)器人、救火機(jī)器人、仿生機(jī)器人等。
3.2 開(kāi)設(shè)《智能機(jī)器人制作》課程 面向工科類專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)《智能機(jī)器人制作》選修課程，講解智能機(jī)器人的控制板、傳感器、輸出設(shè)備等硬件知識(shí)以及智能機(jī)器人控制程序的開(kāi)展等軟件知識(shí)。通過(guò)項(xiàng)目教學(xué)法，讓學(xué)生在學(xué)完課程內(nèi)容后能獨(dú)立組裝并調(diào)試好智能機(jī)器人。最終了解智能機(jī)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(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生將所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用的體現(xiàn)，用具體的機(jī)器人項(xiàng)目指導(dǎo)相關(guān)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，將會(huì)使學(xué)生在訓(xùn)練中學(xué)會(huì)如何將知識(shí)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中。例如機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、智能機(jī)器人傳感器應(yīng)用、智能機(jī)器人驅(qū)動(dòng)技術(shù)、智能機(jī)器人位置控制技術(shù)、編制控制智能機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的軟件、智能機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等設(shè)計(jì)項(xiàng)目。
4 結(jié)束語(yǔ)
高職院校開(kāi)展機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)對(duì)學(xué)生技能培養(yǎng)、科技的社會(huì)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(huì)帶來(lái)更多的驚喜與期待。
參考文獻(xiàn)：
[1]戰(zhàn)強(qiáng)，王東月.《機(jī)器人學(xué)》課程教學(xué)改革探討[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010（3）.
[2]黃文愷,陳虹.機(jī)器人創(chuàng)新性教學(xué)平臺(tái)的實(shí)踐與探索[J].教育在線，2009（5）.
第2篇：航空航天概論知識(shí)點(diǎn)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?yàn)榭茖W(xué)只能給我們知識(shí)，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(huì)政治、經(jīng)濟(jì)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(jī). 在數(shù)學(xué)千年漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)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(lái)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(méi)有開(kāi)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(shū)上都提涉一些與初中數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)史知識(shí). 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(shì)，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(gè)問(wèn)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(shí)
什么是數(shù)學(xué)？我們?yōu)槭裁磳W(xué)數(shù)學(xué)？有些教師會(huì)回答，我們所學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)是有用的，小到我們個(gè)人生活，大到計(jì)算機(jī)技術(shù)、航空航天、經(jīng)濟(jì)、生物等領(lǐng)域都要應(yīng)用數(shù)學(xué). 這樣的回答無(wú)疑是正確的，但不夠全面，它只提到了數(shù)學(xué)的兩個(gè)作用的其中一個(gè). 可以這樣說(shuō)，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(shí)是缺乏的，對(duì)數(shù)學(xué)史的了解是極其不足的，造成這個(gè)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(lái)都不會(huì)從事與數(shù)學(xué)有關(guān)的工作，對(duì)這些學(xué)生來(lái)說(shuō)小學(xué)的四則運(yùn)算幾乎就足夠他們應(yīng)付日常的生活問(wèn)題了，甚至連開(kāi)方都用不到，如果僅從學(xué)以致用的角度來(lái)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(fèi)生命嗎？事實(shí)上并非如此. 初中數(shù)學(xué)課程中，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)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(huì)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(duì)數(shù)學(xué)發(fā)展歷程的了解，只有這樣才能更好地促進(jìn)數(shù)學(xué)教學(xué). 盡管數(shù)學(xué)史作為一門學(xué)科開(kāi)設(shè)的并不多，但這方面的書(shū)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(shí)以后面臨的一個(gè)問(wèn)題就是如何在教學(xué)中處理這些知識(shí). 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(shū)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(shí)把它作為增強(qiáng)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(yùn)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(wú)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(huì)注意滲透這些知識(shí)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(shí)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(shí)背景，開(kāi)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(dòng)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(wèn)題不被學(xué)生理解，那么他們就對(duì)數(shù)學(xué)缺乏興趣，對(duì)數(shù)學(xué)就沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí). 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：?jiǎn)握{(diào)，枯燥乏味. 對(duì)部分初中生進(jìn)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(dá)72%，而對(duì)數(shù)學(xué)“很感興趣”的只有13%. 從教學(xué)效果來(lái)看， 數(shù)學(xué)是多數(shù)學(xué)生成績(jī)提高的一個(gè)瓶頸. 數(shù)學(xué)教材是經(jīng)過(guò)了反復(fù)推敲的，語(yǔ)言十分簡(jiǎn)潔. 為了保持知識(shí)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(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的內(nèi)涵以及相應(yīng)知識(shí)的創(chuàng)造過(guò)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(kāi)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(shí)證明，課堂授課時(shí)那些知識(shí)豐富、諄諄善誘的老師遠(yuǎn)較那些授課時(shí)簡(jiǎn)單乏味、就事論事的教師受學(xué)生歡迎.
四、滲透祖國(guó)傳統(tǒng)數(shù)學(xué)，提高民族自豪感，增強(qiáng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情操
數(shù)學(xué)史是一部記載人類特別是數(shù)以千計(jì)的數(shù)學(xué)家艱苦奮斗的創(chuàng)業(yè)史. 我國(guó)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?cè)跀?shù)學(xué)方面的成就都是非常大的. 許多成果都比西方國(guó)家要早幾百年，如圓周率和楊輝三角等. 記載著中國(guó)古典數(shù)學(xué)最高成就的《宋元算書(shū)》，是世界文化的重要遺產(chǎn). 在元代以前，中國(guó)的許多成果處于世界領(lǐng)先位置. 可以說(shuō)，數(shù)學(xué)是中國(guó)古代最發(fā)達(dá)的基礎(chǔ)科學(xué)之一. 僅以現(xiàn)在的初中數(shù)學(xué)知識(shí)為例，十進(jìn)位制、線性方程組的解法、正負(fù)數(shù)運(yùn)算、開(kāi)平方開(kāi)立方法則、圓周率的計(jì)算都是古代取得的輝煌成就. 數(shù)學(xué)是璀璨奪目的中國(guó)古代文化的重要組成部分，古代偉大的數(shù)學(xué)貢獻(xiàn)不僅是當(dāng)今進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育的絕佳材料，而且古代數(shù)學(xué)家實(shí)事求是，敢于堅(jiān)持真理、勇于攀登高峰的品德，也可以激勵(lì)學(xué)生對(duì)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(shí)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(guò)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(guò)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(shí)點(diǎn)范文
關(guān)鍵詞：批判性思維；物理教學(xué)；啟示
一.問(wèn)題背景
到目前為止，批判性思維的定義仍在不斷更新。美國(guó)學(xué)者摩爾和帕克對(duì)它的定義為：批判性思維指人對(duì)接受或拒絕任何事物、或?qū)δ撤N說(shuō)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(shí)的自信程度[1]。其核心在于經(jīng)過(guò)獨(dú)立思考，對(duì)知識(shí)審慎的分析、評(píng)價(jià)，從而得出自己的認(rèn)知，能夠自我反?。环磳?duì)盲從、反對(duì)不加思考即對(duì)知識(shí)進(jìn)行囫圇吞棗，要具有質(zhì)疑精神。批判性思維對(duì)物理教學(xué)無(wú)疑具有重要影響。
二.批判性思維的缺失對(duì)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(yùn)動(dòng)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(guò)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(jiǎn)潔，易被學(xué)生牢記。但隨著時(shí)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(wèn)題后不仔細(xì)分析、靠慣性盲目套用公式。 例如“雙星問(wèn)題”中，已知兩個(gè)天體的質(zhì)量分別為m1、m2，距離為L(zhǎng)，角速度為ω，學(xué)生總是習(xí)慣寫(xiě)出公式 ，認(rèn)為引力半徑等于軌道半徑，沒(méi)有認(rèn)真分析兩個(gè)半徑的含義，忽略了規(guī)律本身：無(wú)論簡(jiǎn)單的衛(wèi)星繞地球環(huán)繞運(yùn)動(dòng)，還是雙星系統(tǒng)、三星系統(tǒng)，其本質(zhì)都是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(huà)出物理圖像后思路很清晰。
2.2缺乏解決物理問(wèn)題的方法
大道至簡(jiǎn)，高考對(duì)物理學(xué)科的核心素養(yǎng)和能力是一如既往，簡(jiǎn)約而又明確的，即明確研究對(duì)象，分析狀態(tài)和過(guò)程，運(yùn)用適當(dāng)?shù)乃季S方法，建立物理模型，通過(guò)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(wèn)題的科學(xué)方法，就可以“以不變應(yīng)萬(wàn)變”。而學(xué)生往往沒(méi)有體會(huì)這些，沒(méi)有思考問(wèn)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(wèn)題空間無(wú)法迅速找到相關(guān)的算子，即使偶爾找到某個(gè)算子也不一定正確，只能在其沒(méi)有明確解題路徑的問(wèn)題空間瞎碰，這導(dǎo)致其出錯(cuò)概率大大增加。
2.3沒(méi)有建立物理模型的習(xí)慣
錢學(xué)森先生說(shuō)過(guò)：“模型就是我們對(duì)問(wèn)題現(xiàn)象的分析，利用我們考究得來(lái)的機(jī)理，吸收一切主要的因素，略去次要的因素所創(chuàng)造出來(lái)的一幅圖畫(huà)”.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(shí)際問(wèn)題的重要途徑和方法[4]，是學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)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(duì)生產(chǎn)、生活中具體問(wèn)題時(shí)，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(gè)人將一只雞蛋拋出的過(guò)程中對(duì)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(yùn)動(dòng)，同時(shí)估算出一個(gè)雞蛋的質(zhì)量。如果不會(huì)主動(dòng)構(gòu)建物理模型，這個(gè)題目就會(huì)很茫然。
2.4缺少反思的品質(zhì)
杜威認(rèn)為反思是對(duì)任何信念或假定的知識(shí)形成的積極、全面的考慮，它包括這樣一種有意識(shí)和自愿的努力，即在證據(jù)和理性的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)上建立信念。通過(guò)反思，可以讓學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，加強(qiáng)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(méi)有及時(shí)思考學(xué)習(xí)中問(wèn)題出現(xiàn)的原因，自己是概念不清楚還是思考問(wèn)題不全面？這個(gè)題目的考點(diǎn)是什么？還有沒(méi)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(gè)物理問(wèn)題反復(fù)出現(xiàn)、反復(fù)出錯(cuò)，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(dú)立思考的開(kāi)始。一方面要引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立質(zhì)疑的意識(shí)，要審慎、思辨的獲得知識(shí)，不盲目迷信權(quán)威和書(shū)本；另一方面要給學(xué)生質(zhì)疑的機(jī)會(huì)，教師可以設(shè)疑、描繪問(wèn)題情景，提出啟發(fā)性、爭(zhēng)議性問(wèn)題，引起學(xué)生的質(zhì)疑，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的求知欲。教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生大膽的表達(dá)自己的觀點(diǎn)，真正實(shí)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(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)歸納或理論分析獲得物理規(guī)律，這樣他們的印象會(huì)更加深刻，對(duì)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(duì)物理規(guī)律的公式要詳細(xì)剖析，分析各個(gè)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(duì)學(xué)生思維上易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)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(dòng)機(jī)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(guò)動(dòng)能定理解決；萬(wàn)有引力公式F= ，適用于質(zhì)點(diǎn)或均質(zhì)球體，r指的是質(zhì)點(diǎn)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(shí)際問(wèn)題主動(dòng)變成物理物問(wèn)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(duì)象物理模型（如質(zhì)點(diǎn)、單擺、點(diǎn)電荷等）、過(guò)程物理模型（如勻變速直線運(yùn)動(dòng)、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(qiáng)調(diào)思想方法的內(nèi)化
掌握解決問(wèn)題的方法：明確研究對(duì)象，分析狀態(tài)和過(guò)程，運(yùn)用適當(dāng)?shù)乃季S方法，建立物理模型，通過(guò)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(guò)程中主動(dòng)運(yùn)用。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納每個(gè)章節(jié)核心內(nèi)容，例如拋體問(wèn)題重點(diǎn)是將運(yùn)動(dòng)分解成兩個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)研究；恒定電流問(wèn)題中核心是閉合電路歐姆定律E=U內(nèi)+U外；天體運(yùn)動(dòng)主要分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(shí)是項(xiàng)鏈，物理方法是絲線，二者結(jié)合才會(huì)成為璀璨的珍珠項(xiàng)鏈。
3.5提高習(xí)題教學(xué)的實(shí)效
物理習(xí)題是運(yùn)用新知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，是對(duì)學(xué)生綜合能力的反饋。由弄懂事實(shí)、事物和現(xiàn)象，到深刻理解抽象真理的道路，一定要通過(guò)實(shí)際作業(yè)，而完成實(shí)際作業(yè)就正是掌握知識(shí) [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(guò)典型例題滲透該知識(shí)點(diǎn)的基本原理、研究方法和步驟，體會(huì)如何在具體問(wèn)題中運(yùn)用知識(shí)進(jìn)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(duì)學(xué)生具有非常意義。
（2）一題多解：通過(guò)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(wèn)題的方法，開(kāi)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(guò)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(huì)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(guò)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(wèn)題，根據(jù)變化了的情況積極思索，迅速想出解決問(wèn)題的辦法，防止和消除呆板和僵化[8]，從而開(kāi)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(jìn)行自我評(píng)價(jià)和自我調(diào)節(jié)，學(xué)會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)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(guò)的解題技能，為什么不能較熟練地應(yīng)用？ 曾經(jīng)解決過(guò)的某一類似問(wèn)題，現(xiàn)在為何又難以完成？從中反映出自己的預(yù)習(xí)、聽(tīng)課、作業(yè)、復(fù)習(xí)等學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)存在著哪些問(wèn)題？如何設(shè)法改進(jìn)？
（2）反思解題過(guò)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(gè)題目有什么關(guān)鍵點(diǎn)、運(yùn)用了什么特殊的物理方法；這個(gè)題目有沒(méi)有其它方法，哪種更為便捷。
參考文獻(xiàn)：
1干詠昕.用批判性思維方法打造批判性思維課程.西南大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010（6）：51-53
2閻金鐸，郭玉英.中學(xué)物理教育概論.北京：高等教育出版社，2009：167
3楊震云.順應(yīng)大勢(shì)減負(fù)勢(shì)在必行突破定式增效事在人為.物理教師，2010（6）：39-41
4陳淑萍. 教會(huì)學(xué)生用物理模型思考問(wèn)題.物理教師，2012（3）：9-13
5桑張法. 運(yùn)用元認(rèn)知理論， 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的反思能力.物理教師，2001（10）：5-7
6朱傲雪.巧建物理模型、提高復(fù)習(xí)實(shí)效.物理教師，2013（12）：85-86
7蘇霍姆林斯基.給教師的建議.北京：教育科學(xué)出版社，2009：27
8陳恒.中學(xué)物理習(xí)題變式教學(xué)探.物理教學(xué)，2011（10）：14-17
作者簡(jiǎn)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(jí)，
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(jí)中學(xué)
收件地址：江蘇省南京市白下區(qū)御道街35號(hào)南航附中
郵編：210007
第4篇：航空航天概論知識(shí)點(diǎn)范文
關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí);教學(xué)實(shí)踐;三個(gè)基本;點(diǎn)面結(jié)合
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
1引言
虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,簡(jiǎn)稱VR)主要采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高技術(shù)生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境(Virtual Environment,簡(jiǎn)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(shí)體對(duì)象進(jìn)行交互作用、相互影響,從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)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(qiáng)調(diào)參與者通過(guò)專用設(shè)備以人類自然方式與VE中的對(duì)象進(jìn)行相互操作;沉浸特性要求計(jì)算機(jī)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(yàn);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(wèn)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(jiǎng)”獲得者,被稱為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父的美國(guó)科學(xué)家Ivan Sutherland發(fā)表“終極顯示”論文提出虛擬現(xiàn)實(shí)概念,自此,虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)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(jì)與預(yù)測(cè)、觀賞娛樂(lè)等。例如在虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行作戰(zhàn)指揮模擬,宇宙飛船、飛機(jī)、艦船模擬駕駛訓(xùn)練,飛機(jī)、導(dǎo)彈、輪船等復(fù)雜系統(tǒng)的虛擬設(shè)計(jì)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(dòng)漫與影視制作等。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)涉及的學(xué)科綜合性、交叉性強(qiáng),是可以拉動(dòng)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(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)把虛擬現(xiàn)實(shí)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(diǎn)
北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院從1994年開(kāi)始從事虛擬現(xiàn)實(shí)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(jì)算機(jī)學(xué)院一個(gè)新的優(yōu)勢(shì)學(xué)科方向。作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用本科生的專業(yè)限選課程,“虛擬現(xiàn)實(shí)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(guò)對(duì)有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)問(wèn)題、典型研究工作的介紹,使學(xué)生了解當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì);通過(guò)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)基本原理、基本算法、開(kāi)發(fā)方法、主流系統(tǒng)的介紹,使學(xué)生掌握虛擬現(xiàn)實(shí)主要技術(shù)、開(kāi)發(fā)環(huán)境與平臺(tái);以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究工作為主要實(shí)踐教學(xué)支撐,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防部門對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域?qū)ｉT人才的需求。虛擬現(xiàn)實(shí)課程具有以下特點(diǎn):
2.1學(xué)科交叉性、綜合性強(qiáng)
國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要指出:“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重點(diǎn)研究心理學(xué)、控制學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)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(lè)、藝術(shù)與教育、軍事及工業(yè)制造等多個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和系統(tǒng)?！碧摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要從計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與技術(shù)、機(jī)械工程科學(xué)與先進(jìn)制造技術(shù)等學(xué)科中孕育并實(shí)現(xiàn)跨越,逐步發(fā)展成熟,涉及心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(qiáng),如圖1所示。
2.2數(shù)理基礎(chǔ)要求高
虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)技術(shù)中所涉及的計(jì)算機(jī)圖形學(xué),基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中所涉及的圖像處理和信號(hào)處理技術(shù),在建模技術(shù)中涉及的動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)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(shí)被眾多學(xué)者認(rèn)為是科學(xué)研究與工程實(shí)踐中理論和實(shí)驗(yàn)方法之外的第三種方法,可以虛擬和仿真人類難以到達(dá)的宏觀或微觀環(huán)境,進(jìn)行研究和體驗(yàn);在虛擬環(huán)境下進(jìn)行逼真的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、訓(xùn)練演練,作出評(píng)價(jià)和決策,其與生俱來(lái)的構(gòu)想特性能夠啟發(fā)參與者發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題并產(chǎn)生創(chuàng)新思維。虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)技術(shù)既有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和方法,也有大量的典型算法,同時(shí)又是一門應(yīng)用牽引強(qiáng),各種開(kāi)發(fā)平臺(tái)和應(yīng)用工具豐富,人機(jī)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(shí)緊
本課程是本科生計(jì)算機(jī)應(yīng)用方向的限選課程,在本科四年級(jí)上學(xué)期開(kāi)設(shè),其間正值學(xué)生考研復(fù)習(xí)準(zhǔn)備階段,課時(shí)總計(jì)36學(xué)時(shí),課內(nèi)教學(xué)18學(xué)時(shí)、課外實(shí)踐18學(xué)時(shí),授課時(shí)間十分緊張。
3教學(xué)內(nèi)容安排
我們經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐,在不斷與學(xué)生教與學(xué)交互的活動(dòng)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(wèn)題的提出、名詞術(shù)語(yǔ)、虛擬現(xiàn)實(shí)特征、里程碑工作和研究現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)外典型應(yīng)用實(shí)例。
第二章:虛擬現(xiàn)實(shí)硬件與系統(tǒng)(2h)
虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)輸出設(shè)備、高端圖形工作站、圖形處理單元(Graphic Processing Unit簡(jiǎn)稱GPU)、典型沉浸式交互系統(tǒng)的構(gòu)建實(shí)例。
第三章:基于圖形的虛擬現(xiàn)實(shí)建模與開(kāi)發(fā)技術(shù)(6h)
視覺(jué)感知相關(guān)基本概念、場(chǎng)景表示與數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、CREATOR建模軟件與合成自然環(huán)實(shí)例、場(chǎng)景圖組織與基本繪制流程、OpenGVS與WTK開(kāi)發(fā)軟件、虛擬場(chǎng)景漫游應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)實(shí)例。
第四章:基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)例、同心拼圖方法。
第五章:人工生命-人工魚(yú)實(shí)例(2h)
人工魚(yú)的總體方案、人工魚(yú)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(yùn)動(dòng)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、逼真運(yùn)動(dòng)獲取與表示、運(yùn)動(dòng)約束與重用、虛擬人技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。
第七章:分布式虛擬現(xiàn)實(shí)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(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)例。
教學(xué)實(shí)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(shí)漫游程序;參觀虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,觀看演示、操作實(shí)驗(yàn)室研究設(shè)備,了解當(dāng)前主要研究方向和趨勢(shì)。
4教學(xué)實(shí)踐與思考
針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)課程的上述特點(diǎn),我們?cè)谡n程的教學(xué)活動(dòng)中形成了“突出三個(gè)基本,注重融會(huì)貫通;點(diǎn)面結(jié)合,各有側(cè)重;結(jié)合實(shí)例,促進(jìn)創(chuàng)新思維”的教學(xué)思路。
4.1突出三個(gè)基本,注重融會(huì)貫通
在教學(xué)中突出三個(gè)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(shí)課程的諸多內(nèi)容來(lái)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(duì)于這部分內(nèi)容在教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)有意識(shí)進(jìn)行聯(lián)系,分析講解,努力讓學(xué)生融會(huì)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(lái)衡量)各不相同的實(shí)體細(xì)節(jié)層次模型來(lái)描述對(duì)象,在運(yùn)行時(shí)根據(jù)一些主客觀標(biāo)準(zhǔn)在這些LOD模型間進(jìn)行切換,實(shí)時(shí)改變場(chǎng)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(shí)產(chǎn)生的視景跳躍問(wèn)題。在GPU的基本貼圖處理(MIP MAPPING )、復(fù)雜光照模型實(shí)時(shí)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(shí)進(jìn)行舉一反三,加深學(xué)生對(duì)這一滿足逼真性和繪制實(shí)時(shí)性普適基本方法的理解,進(jìn)一步可以引伸出連續(xù)細(xì)節(jié)層次方法以及與視點(diǎn)相關(guān)的遞進(jìn)傳輸技術(shù)如何滿足基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用問(wèn)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(shù)的數(shù)據(jù)組織方法等諸多教學(xué)內(nèi)容中,以達(dá)到融會(huì)貫通的目的。
4.2點(diǎn)面結(jié)合,各有側(cè)重
虛擬現(xiàn)實(shí)課程涉及學(xué)科眾多,內(nèi)容十分豐富,有限的課時(shí)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(shí)的主要研究分支,重點(diǎn)是基于圖形和基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),由于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在其他課程有重點(diǎn)講授,不過(guò)多涉及。其次注重對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)、熱點(diǎn)問(wèn)題,以及當(dāng)前的主流設(shè)備、開(kāi)發(fā)工具與平臺(tái)介紹。通過(guò)發(fā)揮授課教師的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)背景,結(jié)合實(shí)驗(yàn)室多年的研究工作進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的深入講解。例如在分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)室在該方向上開(kāi)展了長(zhǎng)達(dá)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(guó)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(guò)與HLA核心技術(shù)的對(duì)比,重點(diǎn)講解分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)如何應(yīng)用數(shù)據(jù)抽象與封裝、與訂購(gòu)、基于值的信息過(guò)濾 (DDM)等核心技術(shù)解決大規(guī)模交互仿真問(wèn)題,進(jìn)一步引伸介紹目前該方向的研究進(jìn)展,讓同學(xué)了解當(dāng)前研究熱點(diǎn)問(wèn)題。
4.3結(jié)合實(shí)例,促進(jìn)創(chuàng)新思維
虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí),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(diǎn)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(gè)不同歷史時(shí)期代表性工作,以及仿真技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)等學(xué)科對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的重要貢獻(xiàn),突出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)交叉融合的特性。將具體的課程知識(shí)點(diǎn)講授融入到典型實(shí)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(yú)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(shí)技術(shù)中的重要地位,通過(guò)詳述人工魚(yú)的生物力學(xué)分析、總體方案設(shè)計(jì),行為與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)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(shí),首先提出逼真人體運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性和實(shí)時(shí)性這一矛盾,引入機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)以及信號(hào)與系統(tǒng)中的信號(hào)處理方法,重點(diǎn)介紹借鑒其他學(xué)科方法解決虛擬人運(yùn)動(dòng)重用和大規(guī)模人群等關(guān)鍵問(wèn)題,強(qiáng)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(shí)例,促進(jìn)創(chuàng)新思維這一教學(xué)思路。
5結(jié)論與展望
“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”涉及面寬、內(nèi)容十分豐富,同時(shí)發(fā)展迅速,應(yīng)用越來(lái)越廣泛,如何講授好該課程是一個(gè)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(dòng)中,通過(guò)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(shí),主要包括兩個(gè)方面內(nèi)容:(1)如何做好虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程與計(jì)算機(jī)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(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究環(huán)境、軟硬件資源以進(jìn)一步加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)課程的實(shí)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(wèn)題。
參考文獻(xiàn):
[1] 趙沁平. DVENET分布式虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行平臺(tái)與開(kāi)發(fā)工具[M]. 北京:科學(xué)出版社,2004.
