摘要：運(yùn)動(dòng)力學(xué)研究的是物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這一理論在諸多領(lǐng)域中都有應(yīng)用，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也有著非常重要的應(yīng)用。就此展開(kāi)了討論，簡(jiǎn)述了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要素，分析了運(yùn)動(dòng)力學(xué)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用準(zhǔn)則，詳細(xì)闡述了其在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)力學(xué)；機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。運(yùn)動(dòng)力學(xué)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有理論指導(dǎo)作用。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新的背景下，研究人員也在深入研究運(yùn)動(dòng)力學(xué)理論，以此希望優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提升機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要素

1.1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：（1）一體化設(shè)計(jì)。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思考、繪圖、計(jì)算等工作是統(tǒng)一的、緊密相連的。這就意味著機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作量比較大，出現(xiàn)的問(wèn)題比較多，設(shè)計(jì)人員若想保證機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，就要深入探討整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程，盡可能地保證每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都能準(zhǔn)確、完善。（2）涉及的問(wèn)題比較多，且具有復(fù)雜、多解的特征。比如，對(duì)于同一個(gè)設(shè)計(jì)，可以制定多個(gè)設(shè)計(jì)方案。作為設(shè)計(jì)人員，應(yīng)充分發(fā)揮自身的主導(dǎo)作用，從中選擇最佳的設(shè)計(jì)方案，保證機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。（3）活躍性最強(qiáng)。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，需要對(duì)方案不斷地修改、優(yōu)化、完善，以滿足設(shè)計(jì)要求。這一過(guò)程是非常繁瑣、復(fù)雜的。

1.2設(shè)計(jì)要素

一、非線性動(dòng)力學(xué)方法

近年來(lái),非線性動(dòng)力學(xué)特別是分形幾何和混沌科學(xué)的理論被廣泛地應(yīng)用于許多領(lǐng)域,包括經(jīng)濟(jì)學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和社會(huì)學(xué)等方面的研究。在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用主要是對(duì)生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的非線性動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算,進(jìn)而通過(guò)比較這些參數(shù)分析結(jié)果以得到可靠的醫(yī)學(xué)信息。常用的非線性動(dòng)力學(xué)參數(shù)主要包括:維數(shù)、熵及李亞普諾夫指數(shù)。

1.維數(shù)

維數(shù)是用來(lái)描述物體的空間幾何形狀,如1維、2維等日常所說(shuō)的整數(shù)維及如1.5維、3.5維等分?jǐn)?shù)維的幾何空間形狀。為了分析信號(hào)的分形特征,測(cè)量的信號(hào)在不同時(shí)刻之值生成重構(gòu)坐標(biāo)矢量,從而構(gòu)成相空間(即重構(gòu)相空間)。分形維數(shù)分析了信號(hào)在不同尺度下相同程度的復(fù)雜特性,信號(hào)最基本的分形特征就是它的分?jǐn)?shù)維數(shù)。關(guān)聯(lián)維是分?jǐn)?shù)維的一種,常被用來(lái)分析生物醫(yī)學(xué)信號(hào),按照GP法(GrassbergerandProcaccia,1983)計(jì)算出來(lái)的,它是一個(gè)相空間中軌跡的幾何度量,描述軌跡中兩點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性。關(guān)聯(lián)維數(shù)值的大小表示相空間中軌跡的復(fù)雜或不規(guī)則程度,所以能夠定量描述嗓音信號(hào)的復(fù)雜程度。例如,恒定信號(hào)(吸引子是一個(gè)不動(dòng)點(diǎn))的維數(shù)是0,周期信號(hào)(如正弦波)的維數(shù)是1,隨信號(hào)的復(fù)雜程度而逐漸增加,這樣就可以定量測(cè)量聲帶振動(dòng)的信號(hào),評(píng)估其復(fù)雜性。

2.熵

熵是描述信號(hào)系統(tǒng)的可預(yù)測(cè)性,是系統(tǒng)混亂無(wú)序程度的量度。在非線性動(dòng)力學(xué)中,用熵來(lái)估算產(chǎn)生新信息的速率,如熵趨近于0,則系統(tǒng)在作規(guī)則運(yùn)動(dòng)(如周期運(yùn)動(dòng)),相反,如熵值趨近于無(wú)窮,則系統(tǒng)處于完全隨機(jī)的過(guò)程。對(duì)于一個(gè)混沌系統(tǒng),可以用熵來(lái)測(cè)量信號(hào)的復(fù)雜程度,借此可根據(jù)信息的丟失和產(chǎn)生的速率對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分類,判斷系統(tǒng)的復(fù)雜程度。周期運(yùn)動(dòng)的熵為0,隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的熵為無(wú)限大,混沌運(yùn)動(dòng)的熵是一個(gè)有限的值,可表示信號(hào)的不規(guī)則程度,這樣也可以量化聲帶振動(dòng)的信號(hào),評(píng)估其復(fù)雜程度。

3.李亞普諾夫指數(shù)

摘要：隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，傳統(tǒng)的剛性機(jī)器臂已經(jīng)無(wú)法滿足高速發(fā)展的工業(yè)生產(chǎn)需求，各項(xiàng)生產(chǎn)性能和工業(yè)制造精度也在不斷提高。因此，總質(zhì)量較輕且結(jié)構(gòu)緊湊的柔性臂結(jié)構(gòu)成為了突破現(xiàn)今工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)限制的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)也是工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)之一。彈性震動(dòng)問(wèn)題直接影響柔性臂的生產(chǎn)性能，本文基于柔性臂原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，介紹了柔性臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，最后通過(guò)分析振動(dòng)影響，從動(dòng)力學(xué)特性以及系統(tǒng)控制策略的角度，展望了柔性臂結(jié)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：柔性臂;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);動(dòng)力學(xué);控制策略

隨著我國(guó)工業(yè)改革的不斷深入，航空、航天、汽車、重工等工業(yè)領(lǐng)域廣泛采用了機(jī)械臂進(jìn)行相關(guān)的生產(chǎn)活動(dòng)。然而，由于現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，新技術(shù)的不斷突破，傳統(tǒng)剛性機(jī)械臂無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度、高負(fù)載、高速的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)。因此，柔性臂作為一種能耗低、重量輕的新型自動(dòng)化操作裝置，受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，特別是電子儀器的精加工、自動(dòng)化微裝配生產(chǎn)線、精密儀器生產(chǎn)等領(lǐng)域都廣泛采用柔性臂結(jié)構(gòu)。柔性臂結(jié)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人是一種多輸入、多輸出、非線性的機(jī)械臂系統(tǒng)且具有一定的固有振動(dòng)特性，因而在超高速、高負(fù)載等復(fù)雜多變的工況下柔性臂結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)軌跡極其復(fù)雜，長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)時(shí)機(jī)械臂會(huì)發(fā)生定位誤差、精度下降。因此，需要綜合考慮柔性臂工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)特性和控制策略，進(jìn)而設(shè)計(jì)出合理、穩(wěn)定的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)。

1柔性臂及其原理

柔性臂工業(yè)機(jī)器人是通過(guò)桿件柔性和關(guān)節(jié)柔性兩種柔性表現(xiàn)形式來(lái)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的，這兩種柔性表現(xiàn)形式為工業(yè)機(jī)器人提供了更多的自由度，并可以將剛性機(jī)械臂轉(zhuǎn)換成具有高自由度的柔性臂。桿件柔性是指在柔性臂運(yùn)動(dòng)過(guò)程中柔性桿在接觸區(qū)產(chǎn)生桿件的彈塑性變形、彎曲、拉伸時(shí)，通過(guò)波傳遞到桿中對(duì)機(jī)械臂的承受載荷產(chǎn)生較大影響的一種柔性表現(xiàn)形式。關(guān)節(jié)柔性是在減速器運(yùn)轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的一種柔性表現(xiàn)形式，柔性臂桿件原理結(jié)構(gòu)如圖1所示：

2柔性臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

柔性臂工業(yè)機(jī)器人基于結(jié)構(gòu)特性分為柔性桿件臂、柔性關(guān)節(jié)臂、混合柔性臂等類別。柔性臂由于其特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)發(fā)生柔性形變，柔性臂末端將出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象使得生產(chǎn)精度無(wú)法得到保證，因此設(shè)計(jì)柔性臂工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)是極其重要的，需要在保證柔性臂定位精度的同時(shí)確保柔性臂系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)時(shí)需要由動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂，傳統(tǒng)剛性臂工業(yè)機(jī)器人大多基于電磁電機(jī)構(gòu)建驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，齒輪、絲杠容易出現(xiàn)傳動(dòng)誤差以及慣性干擾。現(xiàn)代超聲電機(jī)則具有良好的驅(qū)動(dòng)性能、高精度的控制效果能夠構(gòu)建響應(yīng)時(shí)間短、結(jié)構(gòu)緊湊的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因此現(xiàn)代超聲電機(jī)組成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在柔性臂工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中。

［摘要］現(xiàn)如今，隨著一些高新技術(shù)的不斷崛起，我國(guó)生產(chǎn)出了很多現(xiàn)代化的機(jī)械。跟傳統(tǒng)的機(jī)械不同的是，現(xiàn)代化機(jī)械具有更高速、更精密的特點(diǎn)。而且，現(xiàn)代化機(jī)械最主要的特征就是其機(jī)電子系統(tǒng)具有高度的統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性，對(duì)于現(xiàn)代化機(jī)械的分析、設(shè)計(jì)、安裝以及狀態(tài)的檢測(cè)和維護(hù)來(lái)說(shuō)，都是需要現(xiàn)代力學(xué)技術(shù)作為基礎(chǔ)的。因此，在本文中，就針對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)中所存在的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了相應(yīng)的分析。

［關(guān)鍵詞］機(jī)械；動(dòng)力學(xué)；技術(shù)

對(duì)于現(xiàn)代化的機(jī)械來(lái)說(shuō)，人們不僅要更加精巧地設(shè)計(jì)出機(jī)械結(jié)構(gòu)、零件、以及各個(gè)方面的組合形式，還要充分、合理地將其他行業(yè)中的科研結(jié)果運(yùn)用進(jìn)來(lái)，設(shè)計(jì)出新型的機(jī)電系統(tǒng)，不僅能夠使機(jī)械設(shè)備達(dá)到高速、高精度、高自動(dòng)化的狀態(tài)，還可以在最大的程度上降低在機(jī)械設(shè)備上投入的成本以及機(jī)械操作者的勞動(dòng)程度，從而實(shí)現(xiàn)操作簡(jiǎn)易化和人性化。這些功能的出現(xiàn)，都與人們?cè)诂F(xiàn)代力學(xué)的分析、研究有很大的關(guān)系。

1關(guān)于現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中所存在的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題

汽車，是我們?cè)谌粘Ｉ钪心軌蛞?jiàn)到的一種極為典型的現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品。現(xiàn)代汽車是在傳統(tǒng)汽車的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造的，并且還在其中引入了現(xiàn)代電子技術(shù)、現(xiàn)代力學(xué)以及控制理論等技術(shù)，從而研制出了一種高新電子控制裝置技術(shù)。這種技術(shù)在現(xiàn)代汽車的運(yùn)用中，不僅能夠使汽車擁有高速行駛的功能，還能夠在很大的程度上提高汽車的乘坐舒適性、安全性以及操作便利性等。而且，現(xiàn)代汽車的尾氣排放也會(huì)得到相應(yīng)的控制，擁有更節(jié)能、排放性更低的特點(diǎn)。現(xiàn)如今，人們將很多技術(shù)都與汽車融合在一起，包括才誕生不久的電子技術(shù)、材料技術(shù)以及一些生物技術(shù)等，都跟汽車有了聯(lián)系。甚至，還有人專門研制出了可以適用于任何汽車的新技術(shù)。因此，我們這才能夠看到一些電噴式發(fā)電機(jī)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向、安全氣囊，以及雷達(dá)測(cè)距裝置等新技術(shù)的出現(xiàn)。為了讓這些裝置和技術(shù)能夠得到充分的運(yùn)用，人們就不得不弄清楚人機(jī)之間的關(guān)系問(wèn)題，弄清楚人體的生理承受能力，弄清楚電噴式發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中的噴油參數(shù)以及發(fā)動(dòng)機(jī)的排放物成分等。另外，還要研究出這些裝置技術(shù)的動(dòng)力學(xué)特性以及控制規(guī)律，研究出電力汽車和無(wú)排放汽車的電機(jī)動(dòng)力學(xué)特性和其他相關(guān)傳動(dòng)裝置的動(dòng)力學(xué)特性等。

2關(guān)于小、微型機(jī)電系統(tǒng)中所存在的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題

現(xiàn)如今，一些小、微型的機(jī)電系統(tǒng)已經(jīng)在人們的生活中開(kāi)始了廣泛的運(yùn)用。比方說(shuō)，人們經(jīng)常使用的照相機(jī)、手表以及一些微型電器，甚至是在航天航空的領(lǐng)域中，都有用到一些直徑僅僅只為幾毫米的超聲電機(jī)。甚至，還有更小尺寸的微型機(jī)電系統(tǒng)也在運(yùn)用當(dāng)中。比方說(shuō)，噴墨打印機(jī)中的微型泵。除此之外，還有一些借助于生物技術(shù)或者是化學(xué)工藝加工而成的更小尺寸的MEMS、NEMS系統(tǒng)也在逐漸地發(fā)展過(guò)程中。對(duì)于這些微型的機(jī)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是與傳統(tǒng)的電機(jī)或者電泵完全不同的，不管是結(jié)構(gòu)，還是工作原理，都截然不同。這些現(xiàn)代化的微型機(jī)電系統(tǒng)完全是利用動(dòng)力學(xué)的原理和現(xiàn)代的控制技術(shù)來(lái)發(fā)揮作用的。在這里，筆者就拿超聲電機(jī)來(lái)舉例：在通常情況下，超聲電機(jī)一般是利用壓電陶瓷等材料的壓電效應(yīng)來(lái)進(jìn)行工作的。這種壓電效應(yīng)就是指通過(guò)使用20kHz以上的高頻電源，使得壓電材料產(chǎn)生微觀的機(jī)械振動(dòng)，然后通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子之間的摩擦作用，將定子的微觀振動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的宏觀直線運(yùn)動(dòng)。這種超聲電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速和載荷都是通過(guò)控制技術(shù)和裝置來(lái)進(jìn)行的。超聲電機(jī)的使用是屬于一種典型的機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，其理論核心就是建立起一種系統(tǒng)性的機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)模型，其中包含了驅(qū)動(dòng)電源的輸出特性、定子與轉(zhuǎn)子之間的摩擦副力學(xué)特性，以及定子和轉(zhuǎn)子之間的動(dòng)力學(xué)特性等等。

摘要：隨著人工智能社會(huì)的到來(lái)，機(jī)器人已經(jīng)逐漸步入智能制造等各行各業(yè)，但機(jī)器人不能主動(dòng)適應(yīng)外界條件的變化造成其應(yīng)用的局限性。文章從動(dòng)力學(xué)優(yōu)化、仿人動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)、架構(gòu)優(yōu)化和交互控制優(yōu)化等角度探討了一種自適應(yīng)機(jī)器人的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程，從而提高機(jī)器人的自適應(yīng)性，擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞：自適應(yīng)性；機(jī)器人；智能制造；優(yōu)化分析

1概述

我國(guó)已經(jīng)邁入人工智能社會(huì)，機(jī)器人已經(jīng)逐漸應(yīng)用于社會(huì)的各行各業(yè)。雖然國(guó)內(nèi)的機(jī)器人在發(fā)展過(guò)程中取得了較大的進(jìn)步，但是在適應(yīng)性等方面仍舊有一定的問(wèn)題。雖然機(jī)器人效率較高，但是還不能完全針對(duì)外界條件變化做出自適應(yīng)調(diào)整，造成一定的推廣局限性。

2自適應(yīng)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)優(yōu)化分析

自適應(yīng)機(jī)器人當(dāng)下應(yīng)用較為廣泛的有液壓、氣壓和電機(jī)驅(qū)動(dòng)三種。但是因?yàn)橐簤候?qū)動(dòng)存在漏油的極大危險(xiǎn)問(wèn)題，氣壓速度和重量上存在控制難度，所以二者在高精度場(chǎng)合中應(yīng)用較少。電機(jī)是應(yīng)用最為普遍的一種，在機(jī)械產(chǎn)品中也有廣泛的市場(chǎng)。因?yàn)殡姍C(jī)驅(qū)動(dòng)的能源較為普遍，在速度和重量上控制都比氣壓有優(yōu)勢(shì)，在安全系數(shù)方面比液壓有優(yōu)勢(shì)，所以電機(jī)是康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的驅(qū)動(dòng)方式。噪音較小，也可以在各方面減輕對(duì)患者的影響[1]。自適應(yīng)機(jī)器人在研究過(guò)程中建立機(jī)器人和人體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，從而將機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程進(jìn)行求解，通過(guò)以上結(jié)論，分析系統(tǒng)工作時(shí)人體下肢相關(guān)參數(shù)以及人體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。最后再機(jī)械臂靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行計(jì)算和求解，算出機(jī)器人各關(guān)節(jié)所受扭矩的動(dòng)力學(xué)方程和靜力學(xué)方程。自適應(yīng)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)一般有兩套，包括左腿機(jī)構(gòu)和右腿機(jī)構(gòu)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，傳送帶可以約束左右腿機(jī)構(gòu)的滑塊，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)器人具有三個(gè)自由度。一個(gè)自由度通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳送帶，來(lái)控制組右腿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，另兩個(gè)自由度在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)左右踏板，完成對(duì)踝關(guān)節(jié)的調(diào)節(jié)，使得在這一過(guò)程中，踝關(guān)節(jié)的舒適度達(dá)到要求。

3自適應(yīng)機(jī)器人仿人動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化分析

【摘要】為提高海岸動(dòng)力學(xué)課程的教學(xué)效果，文章基于工程教育認(rèn)證的要求及目標(biāo)，圍繞課程教學(xué)改革進(jìn)行了探討，以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，明確了教學(xué)目標(biāo)，并提出了教學(xué)改革策略，優(yōu)化教學(xué)體系，利用參考資料及課程網(wǎng)站，采用傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)、工程案例教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段，多樣化考核方式，并完善持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，以提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新性，培養(yǎng)綜合性工程人才。

【關(guān)鍵詞】海岸動(dòng)力學(xué);工程教育認(rèn)證;教學(xué)方法;持續(xù)改進(jìn)

工程教育是我國(guó)高等教育的重要組成部分，在高等教育體系中“三分天下有其一”。針對(duì)工程教育開(kāi)展的中國(guó)工程教育認(rèn)證工作由中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)組織開(kāi)展，其目標(biāo)是：構(gòu)建中國(guó)工程教育的質(zhì)量監(jiān)控體系，推進(jìn)中國(guó)工程教育改革，進(jìn)一步提高工程教育質(zhì)量；建立與工程師制度相銜接的工程教育認(rèn)證體系，促進(jìn)工程教育與企業(yè)界的聯(lián)系，增強(qiáng)工程教育人才培養(yǎng)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性；促進(jìn)中國(guó)工程教育的國(guó)際互認(rèn)，提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。[1]工程教育專業(yè)認(rèn)證是國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)，其核心是確認(rèn)工科專業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的合格性評(píng)價(jià)。為促進(jìn)工程專業(yè)發(fā)展，提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)與能力，加快工程教育國(guó)際化進(jìn)度，中國(guó)海洋大學(xué)響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，于2017年開(kāi)展并順利通過(guò)了港口航道與海岸工程專業(yè)認(rèn)證。海岸動(dòng)力學(xué)作為港航專業(yè)的核心課程，是學(xué)生實(shí)現(xiàn)畢業(yè)要求，達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的重要保障。

一、課程介紹

海岸動(dòng)力學(xué)是海岸工程和海岸帶資源綜合開(kāi)發(fā)利用的理論基礎(chǔ)，對(duì)于利用與開(kāi)發(fā)海岸帶、保護(hù)海岸工程至關(guān)重要，更是海港建設(shè)的關(guān)鍵。海岸動(dòng)力學(xué)主要任務(wù)包括：研究自然動(dòng)力因素（主要是波浪、波生流、潮流）對(duì)于海岸及海岸建筑物的作用；掌握海岸泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律；了解海岸變形（沖刷和淤積以及海岸地貌的形成和演變）規(guī)律。

二、課程目標(biāo)

學(xué)生將通過(guò)學(xué)習(xí)該課程，了解海岸動(dòng)力環(huán)境的基礎(chǔ)知識(shí)；掌握微幅波理論、有限振幅波理論以及各種波浪理論的適用范圍；掌握波浪短期統(tǒng)計(jì)特性和波浪譜概念，掌握波浪傳播變形、輻射應(yīng)力以及波生流物理產(chǎn)生機(jī)理；掌握推移質(zhì)輸沙率、懸移質(zhì)輸沙率、波流共同作用下的輸沙率；了解海灘上的泥沙運(yùn)動(dòng)與岸線變形并掌握海灘平衡剖面概念；了解淤泥質(zhì)海岸上港口及航道回淤量的估算方法和岸灘演變、海岸防護(hù)；使學(xué)生在港口規(guī)劃布置及海岸工程的環(huán)境影響等方面有一定的基礎(chǔ)知識(shí)，為學(xué)習(xí)專業(yè)課程以及今后從事科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。

摘要：“自動(dòng)武器動(dòng)力學(xué)”是自動(dòng)武器專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是一門理論性與實(shí)踐性極強(qiáng)的課程。由于課程難度較大，該文針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的不足，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式，圍繞“線上教學(xué)+線下教學(xué)+現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)”的混合教學(xué)模式，進(jìn)行“自動(dòng)武器動(dòng)力學(xué)”課程設(shè)計(jì)及教學(xué)方法改革的探討，以期通過(guò)教學(xué)改革激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞:自動(dòng)武器動(dòng)力學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂；教學(xué)改革

“自動(dòng)武器動(dòng)力學(xué)”是自動(dòng)武器專業(yè)的基礎(chǔ)課程，教學(xué)目的是使學(xué)生掌握經(jīng)典自動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)的基本理論和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法（如計(jì)算多體動(dòng)力學(xué)和有限元方法）進(jìn)行自動(dòng)武器運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析。通過(guò)對(duì)自動(dòng)武器各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析與討論，為分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)武器提供理論依據(jù)與指導(dǎo)，為解決自動(dòng)武器研制中出現(xiàn)的機(jī)構(gòu)可靠性和射擊精度等問(wèn)題提供理論與技術(shù)支撐。“自動(dòng)武器動(dòng)力學(xué)”課程的理論性與工程實(shí)踐結(jié)合緊密，而傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在課堂氣氛沉悶、實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)不足、考核不夠全面等問(wèn)題。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式采取學(xué)生課前預(yù)習(xí)、完成課程基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，課上針對(duì)具體問(wèn)題與教師互動(dòng)的方式，完成教學(xué)活動(dòng)[1]。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式既符合“自動(dòng)武器動(dòng)力學(xué)”課程的特點(diǎn)，又能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂教學(xué)效率。對(duì)于“自動(dòng)武器動(dòng)力學(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的研究具有重要的理論和實(shí)踐意義。基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理念，本文對(duì)“自動(dòng)武器動(dòng)力學(xué)”課程進(jìn)行課程設(shè)計(jì)和教學(xué)單元改革。在教學(xué)方式上采用“線上學(xué)習(xí)+線下學(xué)習(xí)+現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)”的混合教學(xué)模式。本文主要圍繞教學(xué)設(shè)計(jì)中的以下內(nèi)容開(kāi)展研究：教學(xué)內(nèi)容的組織和設(shè)計(jì)；課前任務(wù)和資源的準(zhǔn)備；基于問(wèn)題導(dǎo)向的分析案例設(shè)計(jì)；線上自學(xué)效果檢驗(yàn)和過(guò)程性考核設(shè)計(jì)；等等。

1教學(xué)內(nèi)容的組織和設(shè)計(jì)

“自動(dòng)武器動(dòng)力學(xué)”課程的知識(shí)體系由淺入深，層層遞進(jìn)。本文將傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容劃分為11個(gè)學(xué)習(xí)專題，包括理論學(xué)習(xí)專題和實(shí)踐學(xué)習(xí)專題。理論學(xué)習(xí)專題（包括常規(guī)自動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)特性估算等共6個(gè)理論專題）主要采用線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，線上教學(xué)采用微課模式，線下的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)采用對(duì)話式教學(xué)，由教師提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，接著通過(guò)習(xí)題演練（共16個(gè)關(guān)聯(lián)習(xí)題），幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和掌握。在理論專題學(xué)習(xí)結(jié)束之后，根據(jù)實(shí)際科研問(wèn)題開(kāi)展基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的實(shí)踐專題（包括典型發(fā)射機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析、供彈可靠性分析、拋殼可靠性分析等5個(gè)實(shí)踐專題）的學(xué)習(xí)，采用以問(wèn)題為導(dǎo)向的案例分析方式和線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式。線上教學(xué)主要提供自動(dòng)機(jī)動(dòng)作過(guò)程、典型故障再現(xiàn)視頻和相關(guān)文獻(xiàn)資料，學(xué)生線上開(kāi)展討論與故障探究；在線下課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，教師講解分析模型，建立關(guān)鍵環(huán)節(jié)，學(xué)生采用小組協(xié)作模式，組成分析小組，針對(duì)典型故障問(wèn)題開(kāi)展仿真分析研究。有專家[2]指出，合理設(shè)計(jì)線下教學(xué)與線上學(xué)習(xí)的時(shí)間比例是混合式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。本課程將理論學(xué)習(xí)作為線上學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，實(shí)踐學(xué)習(xí)主要依靠線下學(xué)習(xí)和現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，避免了學(xué)習(xí)活動(dòng)和內(nèi)容的重復(fù)，讓線上學(xué)習(xí)、線下學(xué)習(xí)和現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)活動(dòng)相輔相成。往年的學(xué)生考核結(jié)果顯示，理論學(xué)習(xí)難度較大，學(xué)生掌握程度普遍不高。而通過(guò)線上教學(xué)方式，教師將理論課微課上傳至線上，學(xué)生可以反復(fù)學(xué)習(xí)。線上教學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2017級(jí)學(xué)生對(duì)于課程知識(shí)難點(diǎn)的平均反芻比達(dá)210%以上，表明學(xué)生對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的掌握更好。

2教學(xué)任務(wù)分解

2.1課前線上學(xué)習(xí)。教師在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)網(wǎng)課、錄制微課，通過(guò)線上平臺(tái)消息推送、教學(xué)QQ群布置學(xué)習(xí)任務(wù)。教師向?qū)W生提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，設(shè)置任務(wù)點(diǎn)，督促學(xué)生學(xué)習(xí)視頻和教學(xué)資料，完成知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。

本文旨在以前人研究成果為基礎(chǔ)，對(duì)全球構(gòu)造動(dòng)力體制和復(fù)合造山作用的一些基本問(wèn)題提出認(rèn)識(shí)，供大家討論，而有關(guān)不同構(gòu)造動(dòng)力體制下形成的區(qū)域成礦地質(zhì)環(huán)境及其專屬的成礦作用將另文再行討論。

全球構(gòu)造動(dòng)力體制

1.大洋動(dòng)力體制

全球性的構(gòu)造動(dòng)力體制決定全球性的構(gòu)造體系。自20世紀(jì)50～60年代海底擴(kuò)張-板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)提出以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾十年的豐富和發(fā)展，其理論體系日趨成熟和完善，逐漸成為統(tǒng)一固體地球科學(xué)領(lǐng)域全球性構(gòu)造研究的經(jīng)典學(xué)說(shuō)。板塊構(gòu)造理論的提出，成功的回答了先前其他構(gòu)造學(xué)說(shuō)難以解釋的一些地學(xué)問(wèn)題，如大陸裂解、大洋擴(kuò)張、板塊俯沖、火山地震和板塊(大陸)邊緣成礦等。其最大的成功之處就在于解決了這些現(xiàn)象產(chǎn)生的動(dòng)力來(lái)源，認(rèn)為板塊的相互作用是引起大地構(gòu)造活動(dòng)的基本原因。有關(guān)于板塊構(gòu)造理論的基本觀點(diǎn)、基本理論、基本知識(shí)及其最新發(fā)展已有眾多的文獻(xiàn)加以報(bào)道，此不詳述。板塊構(gòu)造源于大洋，描述和解釋的是以水平運(yùn)動(dòng)為主導(dǎo)(水平運(yùn)動(dòng)激發(fā)垂直運(yùn)動(dòng))的板塊構(gòu)造導(dǎo)致的大陸邊緣增生和大洋板塊消失及與其相關(guān)的構(gòu)造、巖漿(火山)、成礦、地震和運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。

盡管至今還沒(méi)有完整理論闡明板塊運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力和地幔對(duì)流機(jī)制，但基于板塊運(yùn)動(dòng)開(kāi)啟自海底擴(kuò)張，不妨將板塊構(gòu)造的動(dòng)力學(xué)體制稱為大洋動(dòng)力體制，基于大洋動(dòng)力學(xué)體制研究的科學(xué)就是大洋動(dòng)力學(xué)(馬宗晉和高祥林，2004;李錦軼，2009)。現(xiàn)代地球上，大西洋、印度洋屬于大洋動(dòng)力體制演化的早期階段，太平洋中脊及東西兩岸地區(qū)屬于高峰期，而地中海則屬于其晚期。而在地球化學(xué)的歷史上，可能與超大陸旋回一致，許多地區(qū)曾經(jīng)歷了大洋構(gòu)造動(dòng)力體制的演化。如在青藏高原和西南三江地區(qū)，李光明等(2000)論證了夾于班公湖-怒江和雅魯藏布江兩條巨型板塊結(jié)合帶之間的岡底斯構(gòu)造帶，是一個(gè)經(jīng)歷有晚古生代-中生代復(fù)雜的多島弧-盆系演化歷史;而潘桂棠等(2001)則系統(tǒng)討論了東特提斯古生代-中新生代多島弧盆系的演化過(guò)程。顯然其歷史上經(jīng)歷了典型的大洋構(gòu)造動(dòng)力體制的控制。

2.大陸動(dòng)力體制

“板塊構(gòu)造”并不直接等價(jià)于全球構(gòu)造(馬宗晉和高祥林，2004;張旗，2008)。近代大陸巖石圈流變學(xué)、地震反射剖面及大陸科學(xué)鉆探的成果揭示，不同于簡(jiǎn)單的大洋剛性塊體，大陸巖石圈是一個(gè)不均一、不連續(xù)、具多層結(jié)構(gòu)和復(fù)雜流變學(xué)特征的復(fù)合體(許志琴等，2008)。大陸下面的軟流圈也沒(méi)有全球意義，一些古老大陸的山根深深地插入(可達(dá)400km)地幔之中，構(gòu)成穩(wěn)定的大陸核心，大陸巖石圈的“殼內(nèi)流層”使其剛性明顯不足，并且其化學(xué)邊界層和熱邊界層要比大洋厚得多和老得多，大陸流變學(xué)結(jié)構(gòu)和演化過(guò)程十分復(fù)雜，所以，其動(dòng)力學(xué)過(guò)程與大洋巖石圈是不同的。因此人們愈來(lái)愈發(fā)現(xiàn)運(yùn)用經(jīng)典的板塊理論很難解釋大陸地質(zhì)，具有復(fù)雜流變特征的大陸巖石圈使板塊構(gòu)造理論“登陸”受到很大的阻力。這正如美國(guó)大陸動(dòng)力學(xué)計(jì)劃(1989年)所指出的“大陸物質(zhì)的增生和消減過(guò)程仍然是一個(gè)謎”，“板塊構(gòu)造理論并未闡明大多數(shù)動(dòng)力作用，特別是發(fā)生在大陸地區(qū)的作用”，所以，當(dāng)20世紀(jì)90年代國(guó)際巖石圈計(jì)劃從結(jié)構(gòu)構(gòu)造演化轉(zhuǎn)向過(guò)程與動(dòng)力學(xué)時(shí)，大陸動(dòng)力學(xué)作為優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域就應(yīng)運(yùn)而生了，現(xiàn)已迅速成為當(dāng)代地球科學(xué)的重要前沿。