学习目标驱动设计模型在高中物理教学设计中的应用

学习目标驱动设计模型（Learning—Goals—DrivenDesignModel）分为学习目标的设定、教学开发设计和教学反馈三大设计阶段，能有效地指导以学生活动为主的科学课程的教学设计。以高中物理《静电与生活》一课作为案例，展示应用此模型的教学设计流程，反思教学设计模型对教学实践的指导作用。

基于远程学习者模型的差异化教学目标设计

我国远程开放教育生源复杂,对远程学习者进行分类培养是远程教育的现实需求。然而,当前远程教育教学大都对所有学习者提供完全相同的目标和条件支持,忽略了学习者特征和需求的差异,不利于因材施教及提升远程教育效果。如何为充满差异的远程学习者提供符合学习者特征的、促进学生个性化发展的差异化教学是当前远程开放教育领域的重要研究课题。教学目标对教学过程起着导向作用,其分析与设计是教学工作的起点,差异化的教学目标设计是远程开放教育实施差异化教学的首要工作。教学目标的差异化维度包括目标起点、目标终点、目标容量以及目标程度四个维度;远程学习者的初始水平、学习投入、学习能力是影响教学目标差异化的关键特征。在进行差异化教学目标设计过程中,首先要对教学目标进行精细化分析,然后基于学习者关键特征收集学习者信息,最后在完成二者的基础上,通过设定最低目标以及建立学习者特征与差异化教学目标对应关系的方法来生成差异化的教学目标。

学生模型与学习活动的设计

以学习活动为中心以及增加教学方案的可选择性是现代教学设计理论的基本理念。增加教学方案的可选择性可以通过教学目标分层分级、提供学习内容的多种媒体表征、提供多种学习内容的组织形式、为同一个或一组目标提供多种学习任务、在同一个活动内部提供多种活动形式等方法达到。此外,在向教学方案中增加可选择性时,必须参照学生模型。学生模型是一种用来描述学习者个体差异的结构。设计者必须明确所增加的可选择性是针对哪个学习者个体特征的。

基于反向学习模型的多目标进化算法

针对复杂多目标优化问题,提出一种基于分解机制和反向学习模型的多目标进化算法。该算法在基于分解机制的多目标进行算法的框架下,引入反向学习模型,该模型具有较好的局部寻优能力。在种群进化的过程中,反向学习模型和差分进化机制自适应的相互配合,能够较好地平衡算法的全局搜索与局部寻优能力。采用国际公认的具有复杂Pareto Set的LZ09系列测试问题进行实验验证,并与MOEA/D-DE、GDE3、NSGA-II和SPEA2等方法比较,实验结果表明,所提方法能够获得收敛性、分布性及延展性较好的Pareto最优解集。为了研究算法在求解约束问题的性能,将其应用于减速器多目标优化设计问题中,结果表明了该算法获得Pareto前端较均匀,说明其算法具有求解约束问题的能力和工程有效性。

基于事件-目标驱动的人机界面设计

在嵌入式系统中,人机界面的设计关系着整个系统的性能。本文以模块化的思想把嵌入式系统人机界面部分独立出来,设计一种通用的人机界面系统。为满足嵌入式系统对实时性、稳定性的要求,抛开传统的小系统开发中使用的前后台程序设计方式,采用在单片机MSP430F149上移植实时操作系统μC/OSII,进行实时多任务系统的开发。系统采用行列式键盘进行命令的输入,程序设计基于事件目标驱动的用户界面模型,使用有限状态机的设计思想,开发符合嵌入式系统要求的人机界面。

基于多目标优化的某驱动桥壳轻量化设计

为降低某重型自卸车驱动桥壳的质量,对其进行有限元静力学分析,通过解析桥壳结构确定了12个设计参数。利用拉丁超立方抽样法选取60个样本点,根据样本模型有限元分析结果对相关设计参数进行相对灵敏度分析,并构建了桥壳质量、变形、应力、固有频率的Kriging代理模型。以桥壳总成质量和整体最大应力最小化为目标,采用NSGA-II多目标优化算法对所建代理模型进行求解,得到驱动桥壳轻量化设计的最优方案。优化后驱动桥壳质量降低了12.1%,并且桥壳变形、应力和固有频率等性能指标均符合设计要求,验证了所提出的驱动桥壳轻量化设计方法的有效性。

基于遗传算法的汽车驱动轴多目标轻量化优化设计

驱动轴是汽车传动系统的重要零部件之一,它对汽车驱动性能和运行稳定性有重大影响。依据汽车轻量化技术的发展趋势,提出了一种基于数值优化和有限元模拟技术相结合的多目标轻量化设计方法。以汽车驱动轴的内径值为设计参数,在满足驱动轴刚度和强度约束条件下,利用拉丁方试验设计和最小二乘方法建立了驱动轴多目标轻量化设计的响应面预测模型,并采用多目标遗传算法计算得到了驱动轴多目标轻量化设计函数的Pareto解集,结合实际产品设计的需要,研发了一种新型全空心驱动轴结构,运用有限元法对新型驱动轴的模态振型和等效应力等力学特性进行了分析。仿真结果表明:新型驱动轴等效应力最大值发生在花键末端圆角过渡部位,低于驱动轴材料的抗扭强度,满足强度设计要求;驱动轴的前10阶非零振型主要为弯曲变形,新型驱动轴固有频率与实心驱动轴固有频率相近,在使用过程中可有效避免共振。为驱动轴以及其它机械产品的多目标轻量化设计提供了一种新的理论方法,在汽车行业轻量化设计方面具有重要参考价值。

基于分析驱动设计的参数化白车身前端结构轻量化多目标优化

利用SFE-CONCEPT建立了车身前端的隐式参数化模型并与车身后部的有限元模型组合成白车身模型,采用模块化方法将各分总成组成整车模型。对整车模型进行正撞安全仿真并与实车试验进行对比,验证了整车正撞安全仿真的有效性。通过编辑批处理脚本文件提取加速度峰值等正撞安全参数,真正体现“分析驱动设计”的理念。选择参数化白车身前端6个形状变量和7个板件厚度作为轻量化优化的设计变量,试验设计选用优化拉丁超立方算法生成样本点,实现Kriging近似模型的自动生成和精度验证。采用第二代非劣解排序遗传算法(NSGA-II)进行优化,得到妥协解集,最终选取白车身前端质量最小的妥协解作为优化解。优化后白车身前端质量减轻7.02%。轻量化优化后其性能基本不变,左右侧加速度峰值分别降0.99%和1.31%,左右侧加速度平均值分别增大15.41%和8.67%,车门变形量有増有减,最大变化率为10.6%。

基于BOPPPS模型的课堂有效教学设计——以“液压锚机”课堂为例

当前的高等教育教学理念要求教师主导课堂教学,坚持以学生为中心,以成果为导向,并将这一模式贯穿于教育过程的不同阶段。而在各高校的教学实践中,仍然存在以教师为中心的单向灌输式弊病,学生对教学内容的认知和对问题的思考通常会跟着教师讲解的方向形成对现有知识的认知,很难产生创新思维。依托BOPPPS教学模型的课堂教学设计在提高学生学习效率和学习效果、激发学习热情方面具有独特的优势。在解析BOPPPS模型的基础上梳理出引入、学习目标、前测、参与式学习、后测、总结6个环节中常用且有效的实施策略,既关注学生学习成果产出,也为教师的教学组织实施提供了具体遵循。以“液压锚机”课堂为例进行设计演示,紧密联系学生成长需求及未来发展能力培养,让学生回归课堂主体,增强了课堂的互动性,使学生能够掌握船艇辅助机械的基本结构和工作原理,具备正确操作、日常保养船艇辅助机械设备的能力,培塑精业敬业的意志品质,以期为高校课堂教学设计提供借鉴和参考。

指向语文要素的学习活动设计策略

统编教材中每个单元都围绕同一个语文要素开展多角度、多层次的训练。对此,教师在设计学习活动时,要以语文要素为核心目标,寻找落实语文要素的有效路径。一、以任务驱动为抓手以任务驱动为抓手设计的学习活动,是以探索问题来引发学生的学习兴趣,让学生带着真实的任务开展学习活动。

深度学习技术下的消费者动机设计模型研究

提出基于深度学习技术的一种快速有效的产品分类方法MdmNet,将人的动机思维方式嵌入机器学习形成新产品设计的技术方法。运用消费者信息推理方法和加权融合模块,在基准数据集Cars上进行实验,根据生产方的产品特性提出基于多神经网络特征融合的动机需求分类,其思想在于使用MDM与多神经网络融合来增加对图像库中数据的特征提取。此方法可显著提高新产品分类的性能。与对比模型比较,其性能在准确率等指标上面均有体现。在基准数据集Cars上,当设置参数Wa为0.1,参数Wb为0.9,MdmNet输出的Top-1、Top-5及Top-10正确率相对于设计师视角的传统算法可分别有所提高。MdmNet适用于数据量少、时间短的此类系统对象。

需求驱动的软件体系结构设计

利用目标逻辑机制组织软件需求 ,在需求驱动下 ,只考虑体系结构设计方案是否满足相应目标 ,然后使用场景评价体系结构设计方案。研究表明 ,这种设计思想扩大了软件体系结构的选择空间和抽象层次 ,有助于提高软件系统设计质量、可靠性及适应环境变化的能力。

一种支持Cortex-M3的Simulink自定义目标系统设计

在基于模型的嵌入式控制系统设计开发中,利用Simulink Coder和Embedded Coder等工具为控制算法、系统模型等自动生成嵌入式代码被证实是一种高效、可靠、便捷的方法;Mathworks为自带的Simulink模块和MTALAB函数的目标代码生成提供了支持,缺乏的是对于嵌入式开发中目标外围功能的直接支持,比如数字、模拟输入/输出,网络通信以及其它微控制器自身功能,而这对于嵌入式系统开发往往是不可缺少的重要部分;针对工业级嵌入式产品领域应用广泛的Cortex-M3内核微控制器这一目标,设计开发了支持常用外围功能的STM32F1XTarget目标系统以及配套的嵌入式控制板,详细阐述了STM32F1XTarget的工作流程和自定义设备驱动模块设计原理;设计的目标系统支持由系统模型到应用程序下载的一键式操作,这将算法设计和产品开发无缝连接到一起,大大加速了嵌入式控制系统的开发流程,降低了成本,最后在倒立摆嵌入式控制系统开发中进行了实验验证,检验了该目标的有效性和可靠性。

基于数据驱动的自学习防空火力控制技术

立足打赢未来智能化战争的作战需求,提高目标探测识别、运动参数估计的实时性和准确性,解决自主拦截决策建模难度大、决策结果稳定性差等问题,通过引入数据挖掘、深度学习、神经网络等人工智能技术,重点开展基于大数据的多类型目标状态空间模型分析、多探测模式下的目标融合识别技术、基于卷积神经网络的射击诸元修正等,研制一套自学习防空火力控制系统,有效弥补传统防空火力控制技术在时敏目标状态空间模型、大闭环校射、协同信息处理、控制决策等环节的不足,提升火控系统自修正、自学习能力,为武器装备向无人化智能化方向发展提供技术支撑。

基于SAM迭代模型的在线开放课程的设计与开发——以计算机基础课程为例

以掌握学习理论、建构主义学习理论、SAM迭代模型等为理论依据,针对高职高专医学院校计算机基础课程存在的教学内容与工作实际脱节、时间短、学生基础差异大等实际问题,提出设计与医药岗位需求契合的医用计算机基础在线开放课程,给出在线开放课程的设计与开发模型,阐述基于SAM迭代模型设计和开发该课程的过程,探讨优质在线开放课程的设计思路和开发方法,为其他在线开放课程的建设提供参考。

BOPPPS模型在Java程序设计课程中的应用

为提高Java程序设计课程教学质量,促进自主学习、培养创新型高技能应用人才,针对Java程序设计课程教学目标及存在的问题,依据BOPPPS模型理论,分析该模型在Java程序设计中的运用。对BOPPPS模型每个理论以1~2个实例作为支撑,分析并改善运用效果,将BOPPPS理论模型恰当融入Java程序设计课程实际教学中。BOPPPS模型对改善Java程序设计课程教学效果、提高学习效率、培养创新应用型人才起到了积极作用。

信息技术条件下研究性学习的设计

如何利用信息技术,最大限度地帮助研究性学习课程跨越传统教学模式的障碍,是一个急待研究的领域。本文在信息技术条件下的研究性学习的含义的基础上提出信息技术对研究性学习的影响提供丰富的信息资源;为研究学习过程中的交流与指导提供广阔的时空;为研究过程提供先进的研究工具;为学习成果的展示和分享提供更多的形式和途径;提供便捷高效的课程实施管理;方便学习活动组织形式的多样化等。在此基础上,论文提出信息技术对研究性学习的支持模型,最后,论文分析了信息技术条件下研究性学习设计的主要内容。包括问题设计、目标设计、情境设计、信息资源设计、学习方式设计、学习过程设计等等。

基于4C/ID模型的教学设计模式的构建研究

现代化教育要让学生掌握基础的理论知识,也要培养学生利用知识来解决实际问题的能力。教学设计水平的高低会对教育目标的实现产生影响。本文在分析目前课堂教学所存在的问题的基础上,利用 4C/ID 模型设计框架提出创新性的解决思路。通过对 4C/ID 模型的内涵进行深度分析,提出通过创新来驱动学习的教育理念。并且利用实践案例“识别与运用商品介绍 FAB 法”作为教学内容,在此基础上提出构建模式和设计框架的要点,进一步构建出教学设计的步骤和流程,并且对这个模式的实际利用有效性进行初步验证。