哈尔滨理工大学

学士学位论文开题报告

            

            学    院：材料科学与工程学院

专    业：金属材料工程

导    师：王丽萍

学    生：郭逢凯

            论文题目：双相钢（CD4MCu）导流室的铸造过程   数值模拟及工艺优化

一  课题来源及研究的目的意义

双相钢（CD4MCu）是哈电集团为现代重工生产的导流室铸件的材质。

为了生产出合格的铸件，就要对影响其形成的因素进行有效地控制。铸件的形成经历了充型和凝固两个阶段，宏观上主要涉及到流动、冷却和收缩3中物理现象。在充型过程中。流场、温度场和浓度场同时变化；凝固时伴随着温度场变化的同时存在着枝晶间对流和收缩等现象；收缩则导致应力场的变化。与流动相关的主要铸造缺陷有：浇不足、冷隔、气孔、夹渣；充型中形成的温度场分布直接关系到后续的凝固冷却过程；充型中形成的浓度场分布与后续的冷却凝固形成的偏析和组织不均匀有关。凝固过程的温度场变化及收缩是导致缩孔缩松的主要原因，枝晶间对流和枝晶收缩时围观缩松的直接原因。热裂冷裂的形成归因于应力场的变化。

可见，客观地反映不同阶段流场、温度场和浓度场的变化，并加以有效控制，是获得合格铸件的充要条件。

传统的铸件生产因其不同于冷加工的特殊性，只能对铸件的形成过程进行粗糙的基于经验和一般理论基础上的控制，形成的控制系统——铸造工艺的局限性表现为：

1.只是定性分析。

2.要反复试制才能确定工艺。

要精确的分析场的变化又非人力能为，所以要依靠计算机来进行数值模拟。数值模拟的目的就是要对铸件形成过程各个阶段的场的变化进行准确的计算以获得合理的铸件形成的控制参数，其内容包括温度场、流场、浓度场、应力场的计算。当然，铸件形成时因高温下的化学反应产生的影响也是非常重要的。

铸件充型凝固过程数值模拟及缺陷预报技术可在计算机屏幕上展示铸件充型凝固过程中液态金属自由表面、速度场和温度场的变化，结合判据函数预报常见铸造缺陷。在工艺实施前对铸件形成过程进行数值模拟试验，可优化或验证所采用的铸造工艺参数。在铸件产品开发上，数值模拟技术可缩短工艺设计和产品试制周期，显著降低能耗和材料消耗。

二  国内外研究现状

1.充型过程三维速度场和温度场的模拟技术已经成熟正向深度和广度发展

1995年，在英国召开的第七届铸造、焊接和凝固过程模拟会议上，英国伯明翰大学的B. Sirrell等公布了标准试验（The Benchmark Test）结果。试验合金选择纯铝，铸型材料选择树脂砂，直浇道被设计的较高，人为地造成了一种湍流充填效果，用X射线摄像技术记录金属液充填铸型时的状态变化。有9个研究小组在未知试验结果的前提下对试件的充型过程模拟计算，验证各自软件的精确性。结果表明，大部分计算的充填状态随时间的变化与试验结果接近，可预报卷气孔缺陷形成，铸件充型过程中温度场的变化趋势及最后凝固部位预报较为准确，反映了速度场计算已趋成熟。德, 美, 日, 瑞典和中国等国家都开发出速度场和温度场计算软件。在此基础上, 向深度和广度发展。

(1) 日本SAKURAGI Takaya开发了带有表面张力的充型模拟算法。提出一种可考虑表面张力的充型模拟。建议的算法是以连续表面张力模型为基础的, 既将表面张力作为体积力来计算。将这一算法应用到压铸过程模拟, 模拟气孔尺寸和位置, 模拟的结果与实验数据比较显示, 带有和不带有表面张力的数值模拟, 均指出了气孔的存在, 但没有表面张力的模拟结果, 低估了气孔的尺寸。因而考虑表面张力对于预测气孔的尺寸和位置是很重要。并提出了保留在型腔中的气体是被压缩或膨胀的判据, 将它用于解决压铸实际问题。（铸造，2005，54（4）：307-313）

(2) 中国台湾CHUANG Hsin-Chien 等开发出一种可用于气体和液体两相流分析的技术。开发出的模拟软件可以分析感应熔化过程喷进不同流速的气体时两相流模式。应用有限差分法，SOLA-MAC算法来处理湍流自由表面，同时还应用准单相概念来处理喷入气体的行为。模拟系统用在底部有一个喷嘴的园柱形铸型的水力模拟上。模拟结果明确了上升气泡如何驱赶流体流动，流体流动如何影响上升气泡。随着气体流量的增加，气泡释放的频率增加，观察到气泡连续碰撞，最终气泡的速度变大，液体表面的扰动变大。数值模拟与水力模拟结果一致。模拟系统可用到大流量三维气体喷入搅拌过程的数值模拟。

(3) 中国陈立亮等开展了铸造过程复杂多相流动的模拟研究，在深度上向前发展。建立了多相流动数学模型来描述多相流体问题, 包括湍流, 表面张力, 热传导和相变等。在有限差分技术的基础上, 用IPSA (Inter Phase Slip Algorithm) 数学模型可解出多相流体中每相的行为。 此外, 为得到熔融金属充型和卷气的流量, 计算了空气和流体两相问题。根据模拟, 得到了优化工艺参数, 用来减少卷气缺陷。

2.铸件凝固过程中微观组织模拟和力学性能的预测成为数值模拟技术发展的重点

 铸件力学性能的优劣取决于铸件在凝固期间形成的微观组织，有效地控制微观组织的形成过程，使铸件获得优良的力学性能，是铸造工作者追求的共同目标。但真正开展微观组织形成过程计算机数值模拟研究工作，还是在20世纪80年代后期，在铸件凝固过程宏观温度场、浓度场、速度场数值模拟技术得到很好发展的基础上，铸件微观组织数值模拟研究才进入了一个新的研究高潮。微观组织数值模拟的方法大体上分为3种方法：以描述枝晶生长的第1类模型称为确定性方法（Deterministic Method）, 与此相对比的是概率方法（Stochastic Method）,以及直接微观组织模拟方法—相场方法（Phase Field Method）。

(1) 中国山东大学王卫民等用蒙特卡罗方法(Monte-Carlo)对二元合金定向凝固中层状共晶的动态演变进行细致研究。在模拟晶粒的长大中主要考虑是熔融金属中大量的B元素群体。结果可归结为4个方面: ① B群体对共晶模式和层间间距λ的影响。② 不同情况下共晶模式变化与液固界面前沿的浓度波动有关。③ 高过冷度时B群体的初始方向对共晶模式转变无明显影响。④ 模拟结果和实验结果较吻合。

(2) 日本Yukinobu Natsume 等人用二维相场法模拟含0.15% C的Fe-C合金, 在流体流动的情况下的枝晶生长，并研究了枝晶偏转。凝固合金的流动模式由动量方程计算得到，流体流动的影响通过液相中溶质的运动进入相场计算。对模拟结果枝晶偏转机理进行验证, 结果显示合金系统中枝晶偏转主要原因是溶质场的变化，单个枝晶偏转角度小，但在枝晶生长前沿生核或出现碎裂枝晶，随后竞争生长，造成大角度的枝晶偏转。

(3) 美国的郭建成等进行了宏微观模拟和计算热力学耦合的性能预测。对某新合金，弄清合金成分、加工过程和所制作零件的最终性能间的关系是很重要的。一定程度上，知道微观组织结构、相组成和金属件中的缺陷，可预测局部位置的力学和及热学性能。该研究对多组元的微观凝固模型与宏观的传热和流体流动情况、宏观偏析结合，再用商业软件PRO-CAST模拟分析，整个组合在一起形成预测系统。进而，热处理的固态相变也可考虑，形成对整个性能的预测。

三  主要研究内容

1.导流室铸件的结构特点：导流室是韩国现代重工的主导产品，其结构如图所示

  由七片叶片将内外两圈结合起来，外圈有一个加强圈来加强叶片的强度，由于叶片很薄，加之钢液的流动性差，很容易产生浇不足、冷隔、缩孔和缩松、裂纹等缺陷。

   2.主要内容：本课题主要的任务是结合数值模拟对导流室的工艺方案进行优化。由于以前都采取传统的理论方式进行浇注系统的计算或者不进行计算而完全靠经验进行设计，往往出现了理论计算同生产情况相差较大的情况，这样导致工艺更改频繁，延长了产品的开发周期。本课题希望通过改变其浇注温度的高低、浇注速度的快慢、冒口补贴的设计及不同的冷却方案，来观察对铸件内部的缩孔缩松等等缺陷的影响，从而为改进工艺方案提供意见，提高铸件工艺出品率和成品率。

四提出问题

1.现行浇注方案和工艺参数并不十分理想，不利于提高铸件的工艺出品率和成品率，理论计算与实际结果相差较大，铸件质量不稳定，受外部环境影响较大。因此应对浇注方案及工艺参数进行必要的模拟和优化，以减少铸件缺陷，稳定质量，提高成品率。

2.造型和制芯材料可能由于成本原因而受限制，不利于获得高质量的铸件，在此提出，是否可以通过改变造型或制芯材料（既在计算机中改变边界条件参数）以提高铸件质量，减少或避免缺陷产生。

五 制定实验方案

   本实验采用Pro/E wildfire 4.0进行三维造型设计，采用ProCAST 2009对工艺过程进行模拟和优化

   1.查阅各种有关铸造模拟的文献资料，认真阅读并学习其中的实验方法和思想，确定自己实验的主体框架。

   2.确定材料的物性参数

铸件材料的物性参数：根据工厂提供的材料牌号和成分，在ProCAST软件的材料数据库中选择添加相应的材料。

3.进行模拟

  (1) 三维设计及网格划分  先根据获得的图纸在Pro/E中进行铸件的三维设计，然后加上浇注系统、冒口、冷铁及排气孔等实体特征。然后在Pro/E中的Mechania中进行有限元网格划分。为保证模拟结果的准确性，应根据铸件壁厚最薄处的尺寸来划分网格，一般情况下，壁厚最薄处至少应有三层网格才能保证计算结果的准确，另外，为防止后续ProCAST观察充型过程时冒口将铸件内部遮住，应将铸件、浇注系统和冒口分别划分，以便ProCAST中能够将冒口隐藏。另外，由于铸型只起传热作用，因此铸型的网格划分可取较大值，但是应注意铸型与铸件接触面上的铸型一侧网格要能够和铸件一侧网格完好拼接，由内向外，网格逐渐增大。划分完毕后保存至工作目录。

（2）对原有的浇注工艺进行模拟  先将由Pro/E划分的网格文件导入ProCAST中进行体网格的划分。再按照课题中给定的工艺方案在ProCAST中输入相应的材料物性参数、浇注温度、浇注速度及边界条件等等参数进行模拟计算。需要注意的是，为保证模拟结果的准确性，应尽量采用较小的计算步幅，但是由于计算步幅较小，整个模拟过程就会加长，如果所用计算机的处理器或内存不够强大，可能导致计算无法进行下去，因此应根据实际情况合理确定计算步幅。计算结束后采用ViewCAST进行后期观察，查看充型冷却情况和缺陷产生的位置。以此为根据，进行以后的工艺优化。

（3）进行工艺优化  根据模拟结果进行思考，通过改变各种参数变量来测定单一变量对结果的影响，比如其他条件不变仅改变浇注温度来测定对结果的影响，也可以改变浇注速度、边界换热系数、砂型和芯子材料、冒口位置和数量等来测定各种变化对结果的影响，每个参数都应进行多次不同的改变以找到最优值，最后综合各种最优条件进行最终模拟，争取在模拟过程中获得质量非常好的铸件，避免缺陷的产生。

六 进度安排

   3月5日—3月底：文献检索和资料查询。检索相关文献和资料，明确设计目标，以及要做的主要工作，学习模拟软件。

   4月初—4月中旬：课题及试验方案论证。修改开题报告，准备并论证详细的试验方案。

   4月中旬—5月下旬：模拟计算和铸造工艺优化。在指导教师及相关人员的指导下，根据试验方案开展模拟计算工作，由于本试验需要进行多组模拟计算，需要不断修改工艺参数，进行对比分析，因此耗费时间较长。

   6月初—6月中旬：整理试验数据，并按本科毕业设计（论文）撰写规范要求完成论文的撰写。

    6月下旬：准备答辩。

七 参考文献

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第二篇：开题论证报告

《中职物理动态分层教学策略研究》

开 题 论 证 报 告

江苏省如东职业高级中学课题组

执笔人：许金友

20xx年3月20日

《中职物理动态分层教学策略研究》是如东县教育科学“十二五”重点自筹课题，其编号是RDZC012，研究时间为20xx年2月——20xx年7月，课题组成员有：程道林、季韦伟、高建生、冯玉梅、石国余等老师。

一、课题研究的缘起

中职物理课难上，其主要原因是学生的知识基础、能力水平和对物理学科的悟性存在参差不齐的现象更为突出，教学目标把握顾此失彼，“吃不饱”和“吃不了”的现象很难兼顾。另外，职中学生之所以没能考进普通高中，除知识基础和能力水平外，其课堂学习习惯和自制能力也是一个不容忽视的重要因素。讲得稍难，基础较差的学生因听不懂而选择放弃，无事可做的他们，说话、偷玩手机、打瞌睡等事件就很难避免发生；讲得简单，基础较好的学生又感到没意思，有足够的时间无法打发，那些“职中课堂小动作”又在这一群体中出现，课堂教学效率可想而知。

面对这一问题，我们很容易想到分层教学。早些时候，学校就曾尝试了几种分层教学的模式，比如，“分层分班式”分层教学模式、“自主选择走班式”分层教学模式等。但因职中物理教学的特殊性，试验效果很不理想，不得不重新选择传统的自然班级教学模式。

分层教学的主要理论依据是“因材施教”和“最近发展区原理”，其目的是让不同基础层次的学生通过学习都能取得尽可能大的进步。无疑，其理念是科学的、方向是正确的，构思是合理的，无论是普中还是职中，都应该是适用的。那么究竟是什么原因导致分层教学在我校实验的失败？我们认为有以下两点值得思考。

（一）分层教学本身还存在着许多有待解决的问题，其具体操作策略尚需进一步完善

分层教学在近100年的研究和发展过程中，总体来说，发展缓慢，一直处于徘徊不前、争议和质疑不断的状态之中。说明在分层教学的实践中还存在着许多有待解决的问题，在具体操作策略上还需要进一步研究和完善。具体表现为：

1．在分层过程中，学生的主体地位把握不到位，造成对学生的心理伤害，影响教学效果

且不说以成绩划层次的模式，学生完全处于被动地位，即使是现形很多实验学校所倡导的由学生、家长和学校共同选择教学层次的模式也令人质疑。“共同选择”的背后，更多的是接受学校的引导和说服。

这种做法，一方面剥夺了学生自主选择教育的合法权益，另一方面伤害了部分学生的自尊和学习热情，给学生的心理带来一定的负面影响，在教学过程中不能得到学生的有效配合。2．在层次调整机制上不够灵活，不能保证每一个学生在每一时期都能处于最佳的学习层次。

分层教学的目的是为了使每一个学生在原有的知识基础上都能获得最大限度的提高。教学实践证明，学生不但存在基础的差异，也存在发展的差异，由于教学环境、执教者、教学方法、教学内容等因素的改变，学生的掌握物理知识的能力发展并不是均衡的，有的甚至有很大的起伏，华罗庚在很长一段时间数学总是不及格，但最后成为数学家。传统的分层教学似乎缺少一个科学合理的动态机制，为实现“让每一个学生在任何一个时期都能在原有的基础上获得最大限度的提高”提供保障。

3．基础层次学生达不到预期教学效果，成为制约分层教学发展的瓶颈。

教学实践证明，分层教学对拓展层次和应用层次的学生效果明显，而对于基础层次学生不但达不到预期的教学效果，甚至无法正常开展教学活动，“分层教学”最终演变为实际意义上的“分流教学”，对原先物理基础较差的学生，根本达不到“提高科学素养”教学目标。

尽管如此，很多基础教育的实验学校对“分层教学”模式却显得十分“暧昧”。原因是分层教学对中等层次和提高层次的学生效果明显，升学率等各项上级考核指标普遍提高。于是我们所看到的现象是，

“分层教学”依然“红火”，在基层学校得到了自觉的“推广”，只不过是对基础层次学生的教学再也不愿做“无用”功了，“分层教学”徒留其外表，实质上早已演变为分流教学。正是这种方向偏移的推广，把分层教学置于了倍受争议和质疑的尴尬境地。

（二）“因材施教”还需“因地制宜”，探索适合中职环境下的物理分层教学具体操作方法值得研究 普通高中，分班和分层可以同时进行，通过分层而分班。但中职学校则不行，中职学校班级体制是按专业划分的，如果运用分班式分层教学，势必会打破原来的专业班级体制，重组教学班，这样会带来一系列的在普通高中分层教学中根本碰不到的问题，且很难协调。

1．各专业课程设置差别很大，重组分层教学班势必繁杂而牵强，很难保证其科学性，更难实现其动态调整。

2．各专业对物理各章节的教学要求有一定的差异，给重组后的教学班级的教学带来一定的难度。

3．专业自然班和分层教学班分开，很难对学生实行有效的管理，特别是中职学生自我管理能力本来就比较薄弱，缺乏管理的课堂教学效果可想而知。

4．中职物理教学目标是努力提高学生科学素养、为相关专业课学习打好基础，与普通高中的应试教育有着明显的区别。学习目标不同，学习心态必然存在差异，适用于普通高中的分层教学策略，照搬到职中未必就管用。

因此，探索适合中职环境下的“班内分层教学”模式，开展分层教学的“自主选层”、“动态调整”、“攻克瓶颈”的具体操作策略研究，是中职物理教学实际的需要，更是课程改革的迫切要求。

二、课题研究中，同一领域的研究状态

（一）分层教学的研究状态

“分层教学”的思想最早出现于我国2000多年前的春秋时代，但被引入学校，开始展开大量研究，则始于19xx年的美国。其最初出现的原因是：20世纪初,美国面对着大量移民儿童的涌入,为了教育这些背景各异的新生,教育官员认为有必要按能力和以前的学习成绩对他们进行分类(分层)。

到50年代,英国几乎所有的中小学都在将学生根据能力分到不同的层,并且始终待在一个班级里学习所有的课程.但开始受到来自各方面的批评,认为它加强了种族间的不平等,对不同层次学生采取不平等的区别对待的方法,造成了对"低能儿童"的歧视,使他们的身心受害,而对"高能儿童"则给予特殊照顾,助长了他们自高自大的骄傲习气.同时,由于分层,使得学生之间的隔阂加深了,易造成社会矛盾,是一种不民主的教学组织形式.由此,分层教学陷入了低谷.

19xx年,前苏联人造卫星上天,使得西方各国,特别是美国,对教育制度进行抨击和反思,产生了要加速培养"尖端人才(精英)"的紧迫感,从而恢复了对分层教学的重视,并开展了再实验,再研究,再评价,形成了对分层教学新的研究高潮.

20世纪80年代以来,我国引进了分层教学的概念,国内各省市都有学校进行分层教学的研究和实践,其中不乏有很多成功的例子。但总体而言，还存许多需要完善的地方，比如在“选层的自主性”方面，“层次的动态调整”方面以及“对基础层次学生的教学效果突破”方面，都仍然留给我们很大的研究空间。

（二）动态分层教学的研究状态

进入二十一世纪以来，“动态分层”观点开始出现。北京崇文区清华街小学李希章老师于20xx年提出“动态分层，分类指导”的课堂组织教学策略，此后，有关“动态分层教学”的文章或课题报告在杂志和网络上渐渐增多。概括起来，主要呈现以下三个特点：一是分层形式仍然是以分班式为主；二是开始注重学生发展的差异，定期通过考核评估，调整学生的学习层次；三是对“动态”的研究尚处于粗线条阶段，还有许多大量具体的工作值得我们去研究。

（三）中职物理动态分层教学的研究状态

综观各种文献资料，在中等职业技术学校开展分层教学或动态分层教学研究的主要是语、数、外三门学科，其中尤以英语居多。其原因是这三门学科是所有专业的公共文化基础课，便于开展分层教学研究。其它学科因为受专业的限制，开展分层教学研究，只能局限于班内进行。查找“物理分层教学研究资料”几乎都是初、高中的研究成果，而要让“中职物理分层教学”与“动态”相结合，到目前为止还是一个空白。

三、课题的核心概念及其界定

“中职”即中等职业学校。是实施中等职业教育的学校，招生对象是初中毕业生和具有与初中同等学历的人员，基本学制为三年。

“中职物理”即中等职业学校物理课程。其课程性质是公共选修基础课，是机械建筑类、电工电子类、化工农医类等相关专业的限定选修课。其实施依据是“中等职业学校物理教学大纲”。

“分层教学”就是教师根据学生现有的知识、能力水平和潜力倾向把学生科学地分成几组各自水平相近的群体并区别对待，使这些群体在教师恰当的分层策略和相互作用中得到最好的发展和提高的一种教学方法或理念。分层教学最主要的理论依据是：因材施教理论和最近发展区理论。分层教学的教学目标是：让每一个学生都能在原有的基础上得到较大的发展，真正实现“让全体学生都能提高科学素养”的新课程教学理念。

“动态分层”就是提供给学生对自己所选的层次有一个灵活调整的空间，以适应学生的发展的不平衡，确保每一个学生在每一个学习阶段都处于更接近自己真实知识能力水平的层次，并使自己的知识能力水平能得到最大限度的发展和提高。

“策略”就是为了实现某一个目标，首先预先根据可能出现的问题制定的若干对应的方案，并且，在实现目标的过程中，根据形势的发展和变化来制定出新的方案，或者根据形势的发展和变化来选择相应的方案，最终实现目标。

“中职物理动态分层教学策略”，简单地讲，就是探索能使“分层教学理论”与“中职物理教学实际”有机融合、并实现分层教学的“选层自主化”、“层次动态调整化”、“基础层次教学有效化”的方法和措施。

四、课题研究的价值

（一）寻找一种科学合理的分层机制，既能充分尊重学生的自主权，维护学生自主选择教育的合法权益，保护学生的学习热情，又能使学生所选的层次更接近于学生实际知识能力水平。解决传统分层教学中因分层依据不合理而带来负面影响的问题。

（二）建立一种科学灵活的动态分层机制模式，以适应学生发展差异的需要（学生不仅有知识能力差异，也存在发展的差异，知识能力的差异需要分层，发展的差异需要调整），确保每一个学生在每一个时期都能处于最接近真实水平的层次，取得尽可能大的进步。使分层教学更具科学性、实效性和推广价值。

（三）寻找适合基础层次学生的教学策略，提升基础层次的教学效果，将会对分层教学的发展起到有力的推动作用。

五、课题研究的目标、内容与重点

（一）研究目标

1、通过我们的研究，探索出一条中职环境下物理分层教学的发展之路，从而为其它限定选修课、专业课提供借鉴。

2、通过寻找科学合理的分层依据，探索科学灵活的动态分层机制，研究基础层次学生的教学策略，初步建构“动态分层教学”的校本化理论体系。

3、在全校教师中掀起课程改革和科研创新的浪潮，促进教师专业化成长和教师队伍整体素质的提高。

4、通过教学改革，缩短教与学之间的距离，使每一位学生都能感觉到“能做事”“有事做”，从而提高课堂效率。

5、使每一位学生通过每一堂课学习，都能有所收获，实现“不断提高科学文化素养”的教学目标。

（二）研究内容

1、对动态分层教学文献的研究。

2、对周边学校实施分层教学及动态调整情况进行走访、调查和分析。

3、中职物理分层教学环境与对策的研究。

4、动态分层教学策略的研究。着重研究采取什么样的分层方法既能充分体现学生自主选择的原则，又能使学生自主选择的层次更贴近学生实际的知识能力水平，同时能适应学生发展的差异，保证每一个

学生在每一个阶段都能最大限度地发挥学习潜能。

5、基础层次学生的教学策略研究。使基础层次的学生在分层后的教学中，能和提高层次和拓展层次的学生一样取得明显的效果。

6、实验结果分析与研究。

（三）研究重点

动态分层教学策略的研究和基础层次学生的教学策略研究是本课题研究的重点。

六、课题的理论依据

（一）因材施教理论。分层教学就是依据因材施教理论和学生个体差异相结合而提出的一个新课题。根据学生的个体差异，提出不同的要求，采用不同的教学方法。

（二）“最近发展区”理论。前苏联的教育家维果茨基的“最近发展区”理论认为，每个学生都存在着两种发展水平：一是现有水平，二是潜在水平，它们之间的区域被称为“最近发展区”或“最佳教学区”。教学只有从这两种水平的个体差异出发，把最近发展区转化为现有发展水平，并不断地创造更高水平的最近发展区，才能促进学生的发展。而分层教学正是由于根据学生学习的可能性将全班学生区分为若干层次，并针对不同层次学生的共同特点和基础开展教学活动，使教学目标、教学内容、教学速度以及教学方法更符合学生的知识水平和接受能力，符合学生实际学习的可能性，从而确保了教学与各层次学生的最近发展区相适应，并不断地把最近发展区变为现有发展水平，使学生的认知水平通过教学活动不断向前推进。

（三）“多元智能”理论。美国著名的教育心理学家加德纳认为，人的智能是多元的且不均衡的，一个人可能在某些方面智能表现较差，但在另一些方面的智能表现却很突出。这一理论给我们两点启示：一是在物理教学的各章节所要运用的人的智能范畴是有区别的，对某一学生而言，某一章节学不好，不等于下一章节也学不好，因此在分层教学中我们要留给学生动态调整的空间；二是用传统的教学方法，对某些学生而言接受比较困难，但换一种思维方法，他们接受起来却容易多了，这对提高基础层次学生的课堂效率很有帮助。

（四）中职物理的课程任务。中职物理的课程任务是：使学生掌握必要的物体基础知识和基本技能，激发学生探索自然、理解自然的兴趣，增强学生的创新意识和实践能力；使学生认识物理对科技进步，对文化、经济和社会发展的影响，帮助学生适应现代生产和现代生活；提高学生的科学文化素质和综合职业能力，帮助学生形成正确的世界观、人生观和价值观。

七、主要观点与可能的创新之处

（一）主要观点

1、分层教学是在“因材施教”教学思想的基础上产生的一种教学模式，其理念是科学的、方向是正确的，构思是合理的。之所以没能得到很好的发展和推广，是因为在具体操作策略上还需要进一步完善。

2、中职开展物理分层教学研究，一定要注意中职班级的构成特点、物理的课程性质以及生源的实际情况，在理论的指导下，开辟一条适合中职环境下的物理分层教学之路。

3、在分层教学中，强调学生自主选择层次的重要性，但我们认为“自主选择”不等于“自由选择”，要建立一种机制，在这种机制下，使学生“自主选择”的层次更接近学生的真实水平。

4、承认学生基础和能力差异的同时也要承认学生发展的差异。基础和能力的差异需要分层，发展的差异需要调整。建立灵活动态的调整机制，是分层教学理论不可缺少的重要组成部分。

5、分层教学发展的瓶颈是在分层教学实验中基础层次学生收效甚微，而基础层次的学生之所以在分层教学实践中难见成效，是因为人们错误地认为基础层次的学生只是知识能力水平偏低、只要适当地降低教学目标和教学起点就一定能取得成效，使他们有所收获。我们认为，事实并非如此，心理因素、情感因素、价值观因素、学习习惯、教学模式等都可以导致学生对学习缺乏热情，从而使成绩偏差。

（二）可能的创新之处

1、建立一套有效的自主选层机制，既能充分体现学生自主选择层次的权利，又能使学生自主选择的层次更接近学生的真实能力水平。

2、建立一种灵活有效的动态调整机制，以适应学生发展的差异性，确保每一个学生在每一个阶段

都能处于最佳发展状态。 3、寻找一种适合基础层次物理学习的教育教学策略，大幅度提高基础层次学生的学生效率，攻克 分层教学发展的瓶颈。八、课题研究的思路、过程、方法2011 年 2－5 月 对分层教学、 动态分层教学开展文献研究； 对周边学校实施分层教学及动态调整 情况进行走访、调查和分析；剖析中职物理分层教学环境，并研讨对策，形成研究思路。 2011 年 9 月 申报“十二五”课题；组建课题组，开展研讨；做好研究各项准备工作；形成“自 主动态分层教学模式预案”和“基础层次学生教学策略预案” ；设计对比实验方案。 2011 年 9－2012 年 1 月 以课堂教学为载体，借助于文献研究，开展分层教学自主动态有效化专 项研究教学实践活动，积累相关数据资料；进行对比实验数据分析。 2012 年 2－7 月 在前期研究的基础上，总结反思，提出进一步改进和完善方案，为下一轮实践和 试验做好准备。 2012 年 9－2013 年 1 月 继续以课堂教学为载体，开展第二轮的教学实践活动，形成较为完善的 自主动态分层教学体系；撰写相关研究论文。 2013 年 2－7 月 在前期研究的基础上，开展理论研究，总结研究成果，形成研究报告，申请课题 结题。九、课题研究预期结果成果名称 自主动态分层教学模式预案 基础层次学生教学策略预案 阶段成果（限 5 项） 设计对比实验方案 过程性研究资料 实验结果分析与自我评价 自主动态分层教学研究 最终成果（限 3 项） 分层教学中基础层次学生教学策略研究 中职物理动态分层教学策略研究 成果形式 文字材料 文字材料 文字材料 文字材料 文字材料 研究论文 研究论文 研究报告 完成时间 2011 年 9 月 2011 年 9 月 2011 年 9 月 2013 年 2 月 2013 年 2－6 月 2013 年 2 月 2013 年 4 月 2013 年 7 月十、课题组人员分工及学科背景姓名 许金友 程道林 季韦伟 高建生 冯玉梅 石国余 工作单位 江苏省如东职业高级中学 江苏省如东职业高级中学 江苏省如东职业高级中学 江苏省如东职业高级中学 江苏省如东职业高级中学 江苏省如东职业高级中学 物理教师 教导主任 物理教师 物理教师 物理教师 总务主任 专业技术职务 中学一级教师 中学高级教师 中学二级教师 中学二级教师 中学二级教师 中学一级教师 研究专长 物理教学 理论研究 物理教学 物理教学 物理教学 人际沟通 课题组中的分工 主持人 理论顾问，教学协调 参与策划，教学实践 提供实验资料 提供实验资料 走访调研，后勤保障

十一、研究课题的可行性分析

（一）我们有一支强有力的研究队伍

程道林：如东职高教导处主任，县物理中心组教研员，物理本科毕业。主持县十五课题《职业学校弹性学制的构建研究》，并良好结题；主持微型课题《自行车上物理知识》，并良好结题。参与省市3个课题的研究，并有两篇文章发表：《类比在物理教学中的应用》发表在《吉林教育》上；《信息阅读题型分类赏析》发表在《中学生学习报上》。

季韦伟：优秀青年教师，物理专业本科毕业，在教学中认真负责，勇于改革创新，曾参与《基于提问模式下的高中物理创新性教学的研究》课题研究，对教学研究有浓厚的兴趣和热情。

高建生、冯玉梅：物理专业本科毕业，从事物理一线教学工作，对中职物理教学现状具有较深的认识，极力主张教学改革，对本课题产生浓厚的兴趣并积极要求参与教学一线试验工作。

石国余：学校总务主任，具有较强的人际沟通能力，在早期的课题调查活动（对周边学校实施分层教学及动态调整情况进行走访、调查和分析）中，充分发挥了他的能力优势，为课题组提供了一手资料。另外，他的职务也将为课题的顺利进行提供有力的保障。

（二）课题研究基础

课题组成员中有三位同志曾主持或参与过多项课题研究，对课题研究具有一定的经验；我们对现行的分层教学模式开展了广泛的文献搜集和调研工作，发现了传统的分层教学存在着诸多需要完善的地方；我们课题组成员都是一线物理教师，能直接开展课题研究，获得第一手研究资料。

（三）完成研究任务的保障条件

（1）学校领导高度重视，一把手校长亲自组织开题，点兵捉将让教导主任、总务主任直接参加课题研究，当面承诺提供学校力所能及的一切帮助和支持，其中包括经费和时间；

（2）学校阅览室订有大量的教学科究方面的杂志，互联网覆盖每一个办公室，查找和搜集资料方便；

（3）所有课题组成员都从事一线教学工作，有利于课题研究工作的顺利开展。