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運(yùn)動(dòng)學(xué)的描述范文第1篇

[關(guān)鍵詞] 統(tǒng)計(jì)教學(xué) 描述運(yùn)動(dòng)過程 數(shù)學(xué)思維

又到復(fù)習(xí)時(shí),恰逢學(xué)校要求我上一堂數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)研討課,以作研討。一番思考之后,我選擇了折線統(tǒng)計(jì)圖的復(fù)習(xí)這一內(nèi)容。如何進(jìn)行折線統(tǒng)計(jì)圖的復(fù)習(xí)設(shè)計(jì)?如何讓復(fù)習(xí)上出新意?如何讓復(fù)習(xí)課真正地促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展,能力的形成?在引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)整理了統(tǒng)計(jì)圖的類別、特點(diǎn)和作用后,我設(shè)計(jì)了如下幾個(gè)教學(xué)片斷。

教學(xué)片斷一:

例1:小明到6千米遠(yuǎn)的桃花島去玩,請(qǐng)根據(jù)折線統(tǒng)計(jì)圖回答和計(jì)算下面的問題:

(1)小明在路上休息了()分鐘,在桃花島玩了()分鐘。

(2)小明去時(shí)平均每小時(shí)行多少千米?(休息時(shí)間除外)

(3)返回時(shí)平均每小時(shí)行多少千米?

(4)小明往返的平均速度是多少千米?(休息時(shí)間除外)

師:從圖中你可以得到哪些信息?橫軸表示什么?縱軸表示什么?

生1:我看出橫軸上表示時(shí)間,1時(shí)到2時(shí)被分成了3小格,每格表示13時(shí),2時(shí)到3時(shí)被平均分為2小格,每格表示12時(shí)。

生2:我發(fā)現(xiàn)縱軸表示小明走的路程,每個(gè)長度單位表示1千米。

師:同學(xué)們觀察得很仔細(xì),像這種表示物體運(yùn)動(dòng)變化的折線統(tǒng)計(jì)圖,我們可以按“橫軸――縱軸――描述運(yùn)動(dòng)過程”的順序來有序的觀察。你能描述出小明去桃花島游玩的過程嗎?自己試試看,然后和同桌交流。

師:誰能描述出小明去桃花島游玩的過程嗎?

生3:小明在1時(shí)出發(fā),13小時(shí)后走了3千米,他在途中休息了13時(shí)后繼續(xù)走,又走了13時(shí),走了3千米,這時(shí)到達(dá)桃花島,小明在島上游玩了12時(shí),然后用了12時(shí),走了6千米回家了。

師:回答得真不錯(cuò)!接下來請(qǐng)大家解決題目中的問題。

……

教學(xué)片斷二:

師:剛才同學(xué)們掌握了表示物體運(yùn)動(dòng)變化的折線統(tǒng)計(jì)圖的觀察方法,接下來請(qǐng)同學(xué)們嘗試解決這樣兩道題。教師出示練習(xí)題,你能讀懂第一幅圖所表示的含義嗎?

1.甲、乙兩人比賽120米的滑雪,乙讓甲先滑10秒鐘。他們兩人滑的路程與時(shí)間的關(guān)系如下圖。

(1)在滑雪過程,()滑行的路程與時(shí)間成正比例關(guān)系。(填“甲”或“乙”)

(2)甲滑行全程比乙多用了()秒鐘。

(3)甲前15秒,平均每秒滑行()米;后50秒,平均每秒滑行()米;滑完全程的平均速度是每秒()米。

2.長、寬、高分別為100厘米、80厘米、60厘米的長方體水箱中裝有A、B兩個(gè)進(jìn)水管,先開A管,過一段時(shí)間后兩管齊開。下圖表示水箱中水的深度隨時(shí)間變化的情況。

(1)這個(gè)()統(tǒng)計(jì)圖。

(2)打開A管()秒鐘后兩管齊開。

(3)打開A管20秒鐘,水箱有水()升。

(4)兩管齊開20秒鐘,能注入水箱()升水。

(5)你還能從圖中獲得哪些信息?為什么?

教學(xué)思考:

1.數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)課上,教師應(yīng)有怎樣的高度與“架構(gòu)”

筆者以為,復(fù)習(xí)課的設(shè)計(jì),教師首先要對(duì)復(fù)習(xí)內(nèi)容在理解上要有一定高度以及這個(gè)高度下的宏觀“架構(gòu)”,即教師必須深刻地理解復(fù)習(xí)是為了讓學(xué)生掌握什么?只有掌握了所復(fù)習(xí)內(nèi)容的核心所在,那么學(xué)生的能力的提高、思維的發(fā)展都將水到渠成,事半功倍。具體地講,在復(fù)習(xí)“折線統(tǒng)計(jì)圖”時(shí),折線統(tǒng)計(jì)圖的教學(xué)目的究竟是什么?僅僅是讓學(xué)生學(xué)會(huì)繪制、分析折線統(tǒng)計(jì)圖嗎?還是通過折線統(tǒng)計(jì)圖來發(fā)展學(xué)生的思維?如果是后者,那么在這一過程中發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵又是什么?在這一次次的追問中,我們不斷地逼近教學(xué)問題的實(shí)質(zhì)。

在上述教學(xué)過程中,筆者首先嘗試準(zhǔn)確地把握學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn),學(xué)生已經(jīng)知道了什么,是我們有效進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的前提。在進(jìn)行折線統(tǒng)計(jì)圖的復(fù)習(xí)前,學(xué)生已經(jīng)學(xué)會(huì)了繪制、簡單分析折線統(tǒng)計(jì)圖,然而他們更傾向于繪制與分析一般關(guān)于“時(shí)間”與“產(chǎn)量”的“靜態(tài)”的統(tǒng)計(jì)圖,在解決實(shí)際問題中表現(xiàn)出對(duì)運(yùn)動(dòng)變化的“動(dòng)態(tài)”的折線統(tǒng)計(jì)圖的無奈與無處著手。究其原因,在于學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)變化著的折線統(tǒng)計(jì)圖在理解上存在著一定的困難,而這個(gè)困難直接影響著學(xué)生思維活動(dòng)的正常開展?；诖?如何讓學(xué)生更好的讀懂這類蘊(yùn)含著運(yùn)動(dòng)變化的折線統(tǒng)計(jì)圖成為我設(shè)計(jì)本課時(shí)首先必須解決的問題。經(jīng)歷了一番思考之后,我豁然發(fā)覺,既然這類折線統(tǒng)計(jì)圖是運(yùn)動(dòng)變化著的,那么讓學(xué)生理解得更深入的唯一方法必然是讓學(xué)生學(xué)會(huì)描述物體(或事件)的運(yùn)動(dòng)變化過程,在描述運(yùn)動(dòng)變化的過程中更好地理解時(shí)間與數(shù)量的變化情況。

2.描述運(yùn)動(dòng)過程是將數(shù)學(xué)模型“翻譯”為生活現(xiàn)象的核心過程

當(dāng)我們對(duì)折線統(tǒng)計(jì)圖的復(fù)習(xí)目的有了明確指向的時(shí)候,我們還必須思考一個(gè)問題,即為什么要讓學(xué)生描述物體(或事件)的運(yùn)動(dòng)變化的過程?這樣的描述是否有其理論上的依據(jù)和支撐。其實(shí),仔細(xì)觀察教學(xué)片斷一中的例題,我們不難發(fā)現(xiàn),這個(gè)折線統(tǒng)計(jì)圖將“小明去桃花島游玩”這一事件中的時(shí)間與行程進(jìn)行了抽象的概括,用圖表的形式表示出來。所以,要讓學(xué)生解決問題,首先必須讓學(xué)生將抽象的數(shù)學(xué)模型“翻譯”為生活現(xiàn)象,用數(shù)學(xué)語言表達(dá)出來,而描述運(yùn)動(dòng)過程是實(shí)現(xiàn)這一目的的必經(jīng)之路。在描述運(yùn)動(dòng)變化的過程中,教師更注重的是學(xué)生的自我建構(gòu),即注重學(xué)生自我獨(dú)立地將數(shù)學(xué)模型“還原”、“翻譯”為生活中的數(shù)學(xué),在描述運(yùn)動(dòng)過程中充分內(nèi)化對(duì)折線統(tǒng)計(jì)圖的理解。

可以說,描述運(yùn)動(dòng)變化的過程,也是教師注重學(xué)法指導(dǎo)的表現(xiàn)。只有讓學(xué)生經(jīng)歷“觀察――描述――解決問題”的過程,學(xué)生才有機(jī)會(huì)在解決問題的過程中不斷提煉學(xué)法,優(yōu)化思維,形成能力。

3.復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)在題材的選擇上要具有“內(nèi)在的結(jié)構(gòu)性”

運(yùn)動(dòng)學(xué)的描述范文第2篇

關(guān)鍵詞：美國大學(xué)；本科；體育專業(yè)；專業(yè)設(shè)置

“國以才立，政以才治，業(yè)以才興?！比说陌l(fā)展是通過人才培養(yǎng)的方式實(shí)現(xiàn)的。美國作為當(dāng)今世界教育發(fā)達(dá)國家，高等教育理念和人才培養(yǎng)模式表現(xiàn)出其獨(dú)特性和科學(xué)性。專業(yè)的發(fā)展與設(shè)置作為人才培養(yǎng)過程的重要部分，其設(shè)置的科學(xué)與否決定著人才培養(yǎng)最終的效果。綜觀美國體育專業(yè)發(fā)展歷史，專業(yè)設(shè)置、發(fā)展周期較長，學(xué)科、專業(yè)建設(shè)及人才培養(yǎng)模式也隨著社會(huì)發(fā)展不斷分化改革發(fā)展，其在體育專業(yè)本科人才培養(yǎng)方面創(chuàng)造性地建立的適應(yīng)社會(huì)需求的培養(yǎng)模式，已成為世界各國人才培養(yǎng)模式仿效的樣板。他山之石，可以攻玉。準(zhǔn)確描述美國本科體育專業(yè)的現(xiàn)狀，總結(jié)、分析美國本科體育專業(yè)設(shè)置的特點(diǎn)、優(yōu)勢與經(jīng)驗(yàn)，反思我國當(dāng)前本科體育專業(yè)設(shè)置的不足，并得出相應(yīng)的啟示，以期為改進(jìn)與完善我國本科體育專業(yè)設(shè)置與發(fā)展提供幫助，為我國體育專業(yè)本科人才培養(yǎng)改革的良好開展及人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高提供參考與借鑒。

1.美國體育專業(yè)的發(fā)展

1.1專業(yè)設(shè)置適應(yīng)社會(huì)需求而不斷變革

美國大學(xué)體育專業(yè)不斷發(fā)展，60年代體育專業(yè)研究方向主要為體育教育，相關(guān)專業(yè)數(shù)量為400個(gè)左右，選擇體育教育與教練員專業(yè)的學(xué)生比例高達(dá)60%，只有不到10%的學(xué)生選擇繼續(xù)攻讀研究生：到了2010年，運(yùn)動(dòng)學(xué)與社區(qū)健康研究成為美國體育專業(yè)的主要研究方向，全美體育相關(guān)專業(yè)數(shù)量已達(dá)到1 200個(gè)，且只有不到5%的學(xué)生選擇傳統(tǒng)的體育教育與教練員專業(yè)，超過60%的學(xué)生在本科畢業(yè)后選擇繼續(xù)參加研究生教育。

從1960年至2010年，體育教師專業(yè)學(xué)生人數(shù)由60%降到不足5%，美國體育專業(yè)學(xué)生專業(yè)選擇意向發(fā)生了巨大的變化。2010年，在對(duì)46所隸屬于美國運(yùn)動(dòng)學(xué)協(xié)會(huì)（AKA）的大學(xué)調(diào)查中，絕大多數(shù)體育學(xué)專業(yè)的本科生更傾向于將他們大學(xué)所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于健康方面職業(yè)，如運(yùn)動(dòng)醫(yī)師、專業(yè)治療師等，而傳統(tǒng)的體育教師、教練等職業(yè)的從業(yè)率則大大下降。社會(huì)發(fā)展與體育功能轉(zhuǎn)換，職業(yè)選擇的需要促使學(xué)生專業(yè)選擇興趣發(fā)生轉(zhuǎn)變。美國體育專業(yè)設(shè)立之初，以為公立學(xué)校培養(yǎng)體育教師、教練員為主要目的，當(dāng)時(shí)，體育教師與教練員擁有大量的就業(yè)機(jī)會(huì)，相關(guān)專業(yè)選修學(xué)生數(shù)量多成為必然，當(dāng)時(shí)體育（physical education）作為最適合的專業(yè)名稱也為大家所普遍接受。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，體育觀念的不斷轉(zhuǎn)變，重視健康已成為當(dāng)今美國社會(huì)大眾所廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)，美國社會(huì)普遍存在的肥胖問題與社會(huì)成員老齡化的不斷加劇促使人們更加關(guān)注如何進(jìn)行體育鍛煉與促進(jìn)身體健康。因此與身體健康、休閑娛樂、鍛煉內(nèi)容相關(guān)的體育專業(yè)不斷出現(xiàn)，且體育教師與教練員就業(yè)市場的不斷萎縮，學(xué)生們對(duì)于專業(yè)選擇的轉(zhuǎn)變就是順理成章的事了。在對(duì)美國北德克薩斯大學(xué)、愛荷華州立大學(xué)和加州州立大學(xué)富樂頓分校三所大學(xué)的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在三所大學(xué)的專業(yè)選擇中，最受學(xué)生歡迎的是與健康相關(guān)專業(yè)，包括運(yùn)動(dòng)醫(yī)療與康復(fù)、物理療法工作者、職業(yè)治療師（復(fù)健師）和醫(yī)療助理和脊椎推拿治療者等。在加州州立大學(xué)富樂頓分校，70.5%的大一、大二學(xué)生與52.3%的大三轉(zhuǎn)學(xué)生更傾向于選擇與健康相關(guān)方向作為自己的研究方向。

1.2美國本科體育專業(yè)的快速發(fā)展

1.2.1入學(xué)率的不斷提高

當(dāng)前，美國共有865個(gè)學(xué)院提供體育專業(yè)學(xué)位教育，70多本期刊出版有關(guān)體育專業(yè)的研究。本科體育專業(yè)是全美發(fā)展最迅速的本科專業(yè)之一。近年來，美國體育專業(yè)學(xué)生入學(xué)人數(shù)快速發(fā)展。在一項(xiàng)對(duì)46所隸屬于美國運(yùn)動(dòng)學(xué)協(xié)會(huì)（AKA）的大學(xué)調(diào)查中，結(jié)果顯示，在2003-2008五年中，運(yùn)動(dòng)學(xué)專業(yè)的入學(xué)率有明顯增長，其中本科生增長了50%，研究生為20%，博士生為29%。在加利福尼亞洲，21所招收體育專業(yè)的大學(xué)2007年秋季的入學(xué)人數(shù)達(dá)到11 300人，比五年前入學(xué)率提高了50.5%，而這21所大學(xué)總的入學(xué)率比五年前只提高了6.5%；在愛荷華州立大學(xué)，全校的學(xué)生入學(xué)率比五年前下降了8.7%，而體育專業(yè)本科學(xué)生入學(xué)率則提高了26.6%。

1.2.2美國體育專業(yè)命名趨同性的發(fā)展

2009年分別對(duì)Google和PubMed的一項(xiàng)電子調(diào)查顯示（表1），以運(yùn)動(dòng)學(xué)（kinesiology）、體育（physical education）、體育活動(dòng)（physical activity）和生物學(xué)（biology）作為關(guān)鍵詞的點(diǎn)擊次數(shù)，相對(duì)于生理學(xué)這樣一個(gè)傳統(tǒng)的學(xué)科名稱而言，在體育領(lǐng)域常用的運(yùn)動(dòng)學(xué)、體育、體育活動(dòng)的公眾關(guān)注率相對(duì)地較低而且力分散。分散的命名會(huì)擾亂公眾對(duì)專業(yè)的理解，造成認(rèn)識(shí)誤區(qū)，而統(tǒng)一專業(yè)名稱可以更準(zhǔn)確地描述專業(yè)領(lǐng)域研究內(nèi)容，提高民眾的關(guān)注度，對(duì)增進(jìn)公眾了解，加強(qiáng)學(xué)科的學(xué)術(shù)影響，提高體育學(xué)科學(xué)術(shù)地位有著重要意義。

美國大學(xué)強(qiáng)調(diào)大學(xué)不僅只有教育的功能，也應(yīng)具備研究的功能。美國的體育研究學(xué)者認(rèn)為，不應(yīng)過于強(qiáng)調(diào)體育的應(yīng)用性，也應(yīng)注意到其客觀存在的學(xué)術(shù)性。只有不斷提高體育學(xué)科的學(xué)術(shù)地位，才能獲得更多的學(xué)術(shù)認(rèn)可，獲得更多的課題研究機(jī)會(huì)和研究基金提供給體育工作者支持其研究，加快體育研究的進(jìn)步。此外，統(tǒng)一專業(yè)名稱可以更準(zhǔn)確地描述專業(yè)領(lǐng)域研究內(nèi)容、提高民眾的關(guān)注度，對(duì)提高專業(yè)學(xué)術(shù)形象和學(xué)術(shù)地位有重要意義。

美國運(yùn)動(dòng)學(xué)協(xié)會(huì)（AKA）將運(yùn)動(dòng)學(xué)（kinesiology）定義為對(duì)身體活動(dòng)以及身體活動(dòng)對(duì)健康、人類表現(xiàn)、社會(huì)和生活|量的影響的相關(guān)研究。身體活動(dòng)包括人類日?；顒?dòng)、工作、運(yùn)動(dòng)、舞蹈、游戲和為了增進(jìn)健康而做的鍛煉、損傷恢復(fù)、殘疾人和疾病、運(yùn)動(dòng)員體能訓(xùn)練、運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練和其他高水平體育活動(dòng)。美國運(yùn)動(dòng)學(xué)協(xié)會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)的定義表明了運(yùn)動(dòng)學(xué)所包含范疇的廣泛性，與身體活動(dòng)相關(guān)的都可劃分至運(yùn)動(dòng)學(xué)范疇，這與美國目前專業(yè)開設(shè)涵蓋的廣泛性高度一致。使用運(yùn)動(dòng)學(xué)命名美國體育領(lǐng)域得到越來越多機(jī)構(gòu)、研究者與大學(xué)的認(rèn)可與支持。

2.美國本科體育專業(yè)設(shè)置

2.1專業(yè)名稱的使用

2.1.1與健康相關(guān)的專業(yè)命名在美國高校院系中使用頻率最高

美國每年由于大眾不參加體育運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的相關(guān)消費(fèi)高達(dá)243億至372億美元，占直接健康衛(wèi)生保健總開支的2.4%-3.7%。調(diào)查顯示，在美國如果10%的成年人開始參加規(guī)律的健步走，每年將節(jié)約56億的衛(wèi)生保健開支。由此可見，更好地促使人們參與體育運(yùn)動(dòng)是增進(jìn)人類健康的最好方法，相應(yīng)地促成健康保護(hù)及疾病預(yù)防相關(guān)產(chǎn)業(yè)在美國擁有巨大的市場。美國體育健康市場不斷發(fā)展，對(duì)口人才需求量逐漸遞增。美國高校體育專業(yè)設(shè)置充分適應(yīng)市場與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，不斷增加健康相關(guān)專業(yè)的設(shè)置，如和健康相關(guān)的娛樂、休閑、健身、保健、物理治療以及大眾健身等專業(yè)不斷涌現(xiàn)。在對(duì)858所美國大學(xué)體育專業(yè)名稱的調(diào)查研究中，將全美大學(xué)體育專業(yè)名稱按關(guān)鍵詞分為七大類，以健康為關(guān)鍵詞命名的學(xué)校共有261所，占30.1%；以體育教育為關(guān)鍵詞命名的學(xué)校共有172所，占20.1%；以運(yùn)動(dòng)學(xué)為關(guān)鍵詞命名的學(xué)校有145所，占17%；以鍛煉為關(guān)鍵詞命名的學(xué)校共有112所，占13.1%；以運(yùn)動(dòng)為關(guān)鍵詞命名的學(xué)校有46所，占5.4%；以運(yùn)動(dòng)科學(xué)為關(guān)鍵詞命名的學(xué)校有8所，占1%；無法歸入以上六類的，如人類表現(xiàn)、身體治療、運(yùn)動(dòng)醫(yī)療與康復(fù)等為關(guān)鍵詞命名的學(xué)校有114所，占13.3%。

2.1.2運(yùn)動(dòng)學(xué)、運(yùn)動(dòng)科學(xué)（kinesiology）近年來為越來越多的美國體育工作者認(rèn)同為體育專業(yè)的統(tǒng)一稱謂

Kinesiology一詞起源于希臘語中的兩個(gè)詞“kineis”和“l(fā)ogos”，kineis等同于英語中的“move”代表運(yùn)動(dòng)，logos等同于英語中的“study”代表研究。而美國體育工作者將kinesiology解釋為具有更廣泛意義的人類運(yùn)動(dòng)的藝術(shù)與科學(xué)。運(yùn)動(dòng)學(xué)（kinesiology）最早于1948年出現(xiàn)，1977年成為全美第一個(gè)系別名稱。美國運(yùn)動(dòng)學(xué)協(xié)會(huì)（AKA）和美國運(yùn)動(dòng)學(xué)與體育學(xué)會(huì)（AAKPE）分別對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了定義與描述，均認(rèn)同與身體活動(dòng)相關(guān)的都可劃分至運(yùn)動(dòng)學(xué)范疇，認(rèn)定了運(yùn)動(dòng)學(xué)所包含范疇的廣泛性，這與美國目前專業(yè)開設(shè)涵蓋的廣泛性高度一致。

回顧美國體育專業(yè)創(chuàng)立之初至今，對(duì)于美國專業(yè)名稱的爭議從未停止，專業(yè)名稱的變換隨著時(shí)代進(jìn)步，社會(huì)需要與專業(yè)的增設(shè)處于動(dòng)態(tài)變化中。這種專業(yè)名稱的演變過程不單單是學(xué)院名稱和專業(yè)設(shè)置的簡單更改，究其本質(zhì)是美國高等教育順應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要而調(diào)整辦學(xué)方向、變換專業(yè)結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新專業(yè)設(shè)置所采取的行動(dòng)與措施。

2.2專業(yè)開設(shè)現(xiàn)狀

2.2.1分屬學(xué)院

美國各個(gè)學(xué)校由于擁有較大的自，可以根據(jù)本校特色開設(shè)專業(yè)，因而各校的專業(yè)歸屬學(xué)院上有較大不同。主要分屬于以健康為關(guān)鍵詞的學(xué)院、教育為關(guān)鍵詞的學(xué)院和以人類科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)為關(guān)鍵詞的學(xué)院（表2）。隨著大量跨專業(yè)學(xué)科進(jìn)入體育專業(yè)，體育跨學(xué)科特性表現(xiàn)得更為突出，部分院系考慮到原有使用的名稱不能涵蓋當(dāng)前的教育范圍而更名，或是為了適應(yīng)市場需要而與其他院系合并。如俄勒岡州立大學(xué)學(xué)院名稱為公共健康與人類科學(xué)學(xué)院，明尼蘇達(dá)大學(xué)的教育與人類發(fā)展學(xué)院，俄亥俄州立大學(xué)的教育與人類個(gè)體生態(tài)學(xué)學(xué)院，路易斯安那州立大學(xué)的人類科學(xué)與教育學(xué)院，專業(yè)調(diào)整滿足了大學(xué)自身發(fā)展，涵養(yǎng)生源及人才培養(yǎng)的需要。

2.2.2專業(yè)開設(shè)

美國大學(xué)專業(yè)開設(shè)豐富多樣，主要開設(shè)大量的與健康、健美、鍛煉、運(yùn)動(dòng)科學(xué)相關(guān)的專業(yè)方向，傳統(tǒng)的體育教育專業(yè)也多與健康相結(jié)合而設(shè)置。專業(yè)設(shè)置數(shù)量多，門類細(xì)。其中涉及健康、健身、休閑領(lǐng)域的專業(yè)方向包括運(yùn)動(dòng)學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)療與康復(fù)、鍛煉科學(xué)、身體治療、（實(shí)用）動(dòng)作科學(xué)、社區(qū)健康、鍛煉與運(yùn)動(dòng)科學(xué)、健康促進(jìn)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與健康、社區(qū)與公共健康、健康職前培訓(xùn)、健身研究、人體動(dòng)作科學(xué)、健身與營養(yǎng)、預(yù)防治療與健康娛樂、公園及休閑研究等；涉及體育教育領(lǐng)域的包括體育與健康教師教育、體育教師教育、健康與體育教育、體育教育與體育活動(dòng)、中小學(xué)體育教育與健康研究等；其他領(lǐng)域包括體育管理、體育文化與運(yùn)動(dòng)、體育產(chǎn)業(yè)、殘疾人體育活動(dòng)、殘疾人體育教育等。俄勒岡州立大學(xué)、路易斯安那州立大學(xué)在運(yùn)動(dòng)學(xué)專業(yè)下又分設(shè)出諸多不同的專業(yè)研究計(jì)劃供學(xué)生選擇（表2）。

2.3美國本科體育專業(yè)設(shè)置的特點(diǎn)

2.3.1專業(yè)設(shè)置多樣，命名不一

美國大學(xué)本科體育專業(yè)設(shè)置主要圍繞健康、體育、運(yùn)動(dòng)學(xué)、鍛煉、運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)科學(xué)、娛樂休閑等關(guān)鍵詞來命名，專業(yè)名稱五花八門。專業(yè)名稱命名的雜亂會(huì)阻礙學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展，為了進(jìn)一步提高體育學(xué)科的度、學(xué)術(shù)地位和被認(rèn)可程度，美國體育運(yùn)動(dòng)協(xié)會(huì)與美國體育工作者一直致力于統(tǒng)一體育專業(yè)名稱。在眾多的體育名稱中，運(yùn)動(dòng)學(xué)（kinesiology）得到越來越多的大學(xué)與體育研究者的推崇與認(rèn)可。

2.3.2專業(yè)設(shè)置關(guān)注市場變化與社會(huì)需要

各個(gè)大學(xué)在專業(yè)調(diào)整上擁有較大自，適應(yīng)市場變化，突出學(xué)校特色，關(guān)注學(xué)生需要，結(jié)合體育跨學(xué)科特性和實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的原則調(diào)整專業(yè)設(shè)置，開設(shè)大量與大眾健康、健美、鍛煉、娛樂休閑相關(guān)的專業(yè)，表現(xiàn)出美國體育專業(yè)設(shè)置順應(yīng)時(shí)代變化，關(guān)注市場需求，迎合社會(huì)需要。基于絕大多數(shù)體育學(xué)專業(yè)的本科生更傾向于將他們大學(xué)所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于健康方面職業(yè)，如運(yùn)動(dòng)醫(yī)師、專業(yè)治療師等，而傳統(tǒng)的體育教師、教練等職業(yè)的從業(yè)率大大下降的就業(yè)期望現(xiàn)狀，刪減體育教師培養(yǎng)的專業(yè)開設(shè)數(shù)量或?qū)Ⅲw育教師培養(yǎng)與健康學(xué)科結(jié)合，滿足社會(huì)需要。

2.3.3與健康相關(guān)專業(yè)設(shè)置呈上升趨勢

美國大眾熱衷追求健康的生活方式使得美國大學(xué)體育專業(yè)得到更多的關(guān)注與重視。體育專業(yè)需不斷拓寬專業(yè)口徑，吸納更多的跨學(xué)科專業(yè)，特別是與一些自然科學(xué)及環(huán)境健康學(xué)結(jié)合來服務(wù)于不斷變化的市場需要的體育專業(yè)建設(shè)。因而美國大學(xué)普遍將本來屬于二級(jí)單位的體育院系與健康、娛樂、休閑相關(guān)的公共社會(huì)環(huán)境、健康娛樂類院系合并組成新的二級(jí)學(xué)院，而體育專業(yè)則越來越多地從屬于二級(jí)學(xué)院成為下屬系，或者專業(yè)。

2.4對(duì)我國本科體育專業(yè)設(shè)置的啟示

2.4.1給我國大學(xué)“松綁”，適度給予自，鼓勵(lì)根據(jù)自身?xiàng)l件創(chuàng)辦特色專業(yè)

美國大學(xué)注重“市場導(dǎo)向”和“社會(huì)傾向”，擁有較大的自，可以及時(shí)調(diào)整專業(yè)。我國本科體育專業(yè)設(shè)置注重“政府傾向”，在政府的直接管理與引導(dǎo)下進(jìn)行，大學(xué)調(diào)整專業(yè)設(shè)置的自由度較小，根據(jù)市場需求而開設(shè)專業(yè)的流程長，往往錯(cuò)過了最佳時(shí)機(jī)，等我們專業(yè)上馬，已經(jīng)落后于市場需求。建議給予大學(xué)一定的自，使學(xué)?？梢皂槕?yīng)市場需求，培養(yǎng)社會(huì)所需要的人才，靈活設(shè)置專業(yè)，新增或調(diào)整專業(yè)。借鑒美國大學(xué)開設(shè)專業(yè)的個(gè)性化，鼓勵(lì)高校根據(jù)本校專業(yè)發(fā)展需要及辦學(xué)優(yōu)勢，突出特色，開設(shè)或調(diào)整專業(yè)，可以更好地開展專業(yè)外，還可吸引更多的生源。

2.4.2構(gòu)建專業(yè)院校與綜合性大學(xué)互補(bǔ)設(shè)置專業(yè)的最佳組合

我國體育專業(yè)發(fā)展最初以培訓(xùn)體育教師為主要目標(biāo)，因而專業(yè)建立之初，體育教育是我國體育專業(yè)唯一的研究方向，隨著我國專業(yè)設(shè)置的不斷發(fā)展壯大，越來越多的專業(yè)充實(shí)了我國體育專業(yè)設(shè)置，但體育教育專業(yè)在我國體育人才培養(yǎng)中的主導(dǎo)性并沒有改變，目前我國開設(shè)體育教育的專業(yè)點(diǎn)有242個(gè)，占全國602個(gè)開設(shè)體育專業(yè)點(diǎn)中的40.2%，在所有開設(shè)專業(yè)中比例最高，這并不符合我國當(dāng)前社會(huì)對(duì)人才的需要。我國大學(xué)教育已完成由精英化向大眾化的過渡，學(xué)生數(shù)量大幅增加，就業(yè)市場趨向飽和，學(xué)生就業(yè)困境日益凸顯。借鑒美國大學(xué)專業(yè)調(diào)整的原則，根據(jù)市場需要，對(duì)體育教育專業(yè)開設(shè)比例適度刪減，建議對(duì)具有良好專業(yè)師資和場館等硬件條件的專業(yè)體育院校或師范類院校，保留體育教育專業(yè)，而針對(duì)一些綜合性大學(xué)則建議刪減體育教育專業(yè)，鼓勵(lì)它們充分利用跨專業(yè)師資使用的便捷性來大力發(fā)展非體育教育專業(yè)。美國大學(xué)體育專業(yè)由于隸屬于綜合大學(xué)內(nèi)，因此對(duì)新增專業(yè)的師資、教學(xué)資源的需求非常容易滿足，這也是美國體育專業(yè)不斷新設(shè)專業(yè)、調(diào)整專業(yè)并能較好開展的一個(gè)重要原因。而我國的獨(dú)立體育院校存在專業(yè)較狹窄，教師專業(yè)水平高但跨專業(yè)學(xué)科知識(shí)匱乏的現(xiàn)狀，在新增專業(yè)時(shí)就不可回避地會(huì)遇到各種困難，雖然可借助于外聘綜合類大學(xué)的教師，及引進(jìn)相關(guān)人才來解決，但效果相對(duì)于綜合大學(xué)而言還是會(huì)存在差距。建議嘗試構(gòu)建專業(yè)院校與綜合大學(xué)互補(bǔ)開設(shè)專業(yè)的最佳組合。

2.4.3進(jìn)一步明確專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，保證人才培養(yǎng)的良好開展

進(jìn)一步明確與改進(jìn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，如美國體育教師專業(yè)就將培養(yǎng)目標(biāo)準(zhǔn)確定位為幼兒園、初、高中培養(yǎng)體育教師，因而專業(yè)課程設(shè)置中也會(huì)開設(shè)中小學(xué)體育項(xiàng)目介紹、中小學(xué)生心理等對(duì)應(yīng)課程，使教學(xué)更具有針對(duì)性，而我國體育教育專業(yè)目前并沒有特別具體而準(zhǔn)確定位的專業(yè)目標(biāo)，專業(yè)目標(biāo)模糊，進(jìn)一步影響相關(guān)專業(yè)課程的設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容的確定，不利于人才培B的良好開展。

2.4.4關(guān)注大眾健康，重視與健康、健身、鍛煉、娛樂、休閑等相關(guān)專業(yè)的全面開展與建設(shè)將是我國專業(yè)發(fā)展的新趨勢

根據(jù)社會(huì)需要調(diào)整專業(yè)設(shè)置，關(guān)注大眾健康。隨著人們生活水平提高，大眾越來越注重健康對(duì)生活的影響，對(duì)體育活動(dòng)對(duì)增進(jìn)身體健康的作用有了正確的認(rèn)知，與人體健康相關(guān)的市場將進(jìn)一步擴(kuò)大。借鑒美國根據(jù)市場變化調(diào)整專業(yè)的理念，我國體育專業(yè)也將呈現(xiàn)出傾向于健康、健身、鍛煉、娛樂、休閑等相關(guān)專業(yè)，以及與健康相關(guān)的深入的人體研究的專業(yè)發(fā)展趨勢，而傳統(tǒng)的體育教師和教練員專業(yè)培養(yǎng)將會(huì)逐漸降溫。

3.結(jié)論與建議

運(yùn)動(dòng)學(xué)的描述范文第3篇

關(guān)鍵詞： 并聯(lián)機(jī)構(gòu)； 并聯(lián)機(jī)器人； 3自由度； 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

中圖分類號(hào)： TN911⁃34； TH112文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004⁃373X（2014）08⁃0005⁃04

Kinematics research of new spherical parallel sorting mechanism

ZHAO Xiao⁃long1， HE Dong⁃feng1， ZHANG Jun⁃an1， LIN Lin2

（1. College of Mechanical and Electrical Engineering， Xi’an Technological University， Xi’an 710000， China；

2. Shenzhen Hi⁃Text of semiconductor equipment co.， Ltd， Shenzhen 518000， China）

Abstract： A new 3⁃DOF （degrees of freedom） parallel mechanism is proposed in this paper to solve the sorting problem of LED high⁃speed sorter. DOF of the parallel mechanism is studied first in this paper. The parallel mechanism can provide pure rotation in three directions. In combination with DOF properties analysis， a constraint equation is established to analyze the kinematics pros and cons solutions. The Newton iteration method is used to solve the motion parameters at each location point， and analyze the problem of multiple solutions and the related treatment methods in the actual motion control. The corresponding numerical examples are offered. The example analysis data shows that， with the change of executive body target position， the each crank turning angle relative to the base can be calculated， and when the turning angles of two cranks increase， the turning angle of the third crank must decreases. It is in line with the actual motion law.

Keywords： parallel mechanism； parallel robot； three degrees of freedom； kinematic analysis

目前，常用的分選機(jī)構(gòu)大多采用串聯(lián)方式，串聯(lián)機(jī)器人因其具有構(gòu)型簡單、工作空間大、操作性好、正向運(yùn)動(dòng)學(xué)易求解等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)得到了廣泛應(yīng)用[1]，但針對(duì)LED分選機(jī)而言，高速，高穩(wěn)定性，高剛度是工業(yè)應(yīng)用的必然要求。串聯(lián)機(jī)器人剛性差、存在誤差積累、剛度和負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力差等系列不足[2]，進(jìn)一步制約了串聯(lián)機(jī)器人的工業(yè)應(yīng)用，故提出一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)（又稱并聯(lián)機(jī)器人）來解決LED分選機(jī)高速分選的問題。

并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究從提出，一直是一個(gè)研究熱點(diǎn)，比較著名的有Stewart機(jī)構(gòu)，Stewart機(jī)構(gòu)是用作飛行器仿真器的六自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)[3]。在國內(nèi)，燕山大學(xué)黃真教授等于 1991 年研制出了我國第一臺(tái)6自由度并聯(lián)機(jī)器人[4]。3自由度并聯(lián)機(jī)器人是少自由度并聯(lián)機(jī)器人研究的主要對(duì)象，在現(xiàn)有的3自由度并聯(lián)機(jī)器人中，有著名的DELTA和STAR并聯(lián)機(jī)器人，3⁃RPS并聯(lián)機(jī)器人等。

本文提出的3⁃RSS⁃1⁃S并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單對(duì)稱，剛度大，且分支中不含移動(dòng)副，便于使用維護(hù)。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)具備提供純轉(zhuǎn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)學(xué)較簡單、可直觀預(yù)測動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)等特點(diǎn)，本文在分析其自由度性質(zhì)的基礎(chǔ)上，建立并求解其位姿矩陣方程，設(shè)計(jì)出了約束其三條運(yùn)動(dòng)支鏈曲柄相對(duì)基座轉(zhuǎn)角的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解模型；同時(shí)給出了針對(duì)該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解方程，為推動(dòng)此類機(jī)構(gòu)的應(yīng)用起到了重要作用。

1機(jī)構(gòu)描述

如圖1所示。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)可稱為3⁃RSS⁃1⁃S并聯(lián)機(jī)構(gòu)（S代表球鉸，R代表轉(zhuǎn)動(dòng)副），它由3個(gè)對(duì)稱分布的支鏈和通過機(jī)構(gòu)中心的擺桿構(gòu)成。A1，A2，A3構(gòu)成此機(jī)構(gòu)的靜平臺(tái)，并且繞O點(diǎn)均勻分布，各點(diǎn)和O點(diǎn)連線，相互夾角為120°；B1，B2，B3構(gòu)成動(dòng)平臺(tái)，其分布情況和靜平臺(tái)相同；（A1，C1，B1），（A2，C2，B2），（A3，C3，B3）三組支鏈分別與動(dòng)平臺(tái)和靜平臺(tái)相連，三組支鏈長度，材料完全相同；機(jī)構(gòu)中間擺桿和動(dòng)平臺(tái)固連。圖1中，A1，A2，A3點(diǎn)用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，其他O，B1，B2，B3，C1，C2，C3各點(diǎn)用球鉸鏈連接。

圖1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)簡圖

圖2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)三維模型

2自由度分析

3⁃RSS⁃1⁃S并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度可以通過空間機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算公式求解[5]。在三維空間中，如果有n個(gè)完全不受約束的構(gòu)件，任選其中一個(gè)作為參照物，每個(gè)物體都有6個(gè)自由度，則n個(gè)物體相對(duì)參照物共有6（n-1）個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度；若將以上構(gòu)件用運(yùn)動(dòng)副連接起來，則他們每個(gè)構(gòu)件就有不同的約束數(shù)。所有的運(yùn)動(dòng)自由度減去所有的約束數(shù)，就能得到所求空間機(jī)構(gòu)的自由度。[F0=6(n-1)-i=1nui-M] （1）

式中：n為構(gòu)件的個(gè)數(shù)；[ui]為各運(yùn)動(dòng)副的約束數(shù)目； [F0]為總的自由度數(shù)；M為冗余自由度。由圖1得：該機(jī)構(gòu)有3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，有7個(gè)球鉸，由于[BiCi]（i=1，2，3）兩端都是球鉸，[BiCi]桿各有一個(gè)繞自身轉(zhuǎn)動(dòng)的冗余自由度，[n=8]，[F0=6×(8-1)-(3×5+7×3)-3=3]。

綜上所述，該機(jī)構(gòu)具有3個(gè)空間自由度，分別是繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)，繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

3 運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解分析

首先建立靜坐標(biāo)系xyz和動(dòng)坐標(biāo)系x′y′z′，由于動(dòng)平臺(tái)繞靜平臺(tái)在幾何中心O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，為計(jì)算方便，將動(dòng)坐標(biāo)系建立在靜平臺(tái)上，與靜坐標(biāo)系重合，如圖3所示。過靜平臺(tái)幾何中心O點(diǎn)和A3點(diǎn)的方向設(shè)為x軸的正方向，過靜平臺(tái)幾何中心O點(diǎn)指向動(dòng)平臺(tái)幾何中心O′點(diǎn)的方向設(shè)為z軸的正方向，根據(jù)右手法則確定y軸的正方向。

圖3 3⁃RSS⁃1⁃S并聯(lián)機(jī)構(gòu)空間坐標(biāo)系

3.1運(yùn)動(dòng)學(xué)反解

設(shè)靜平臺(tái)O點(diǎn)到[Ai]點(diǎn)的距離為R，動(dòng)平臺(tái)O′點(diǎn)到[Bi]點(diǎn)的距離為r，動(dòng)平臺(tái)中心到靜平臺(tái)中心的距離OO′為h，[BiCi]桿的長度為Lbc，[AiCi]桿的長度為Lac。分別可以得到[Ai]點(diǎn)相對(duì)靜坐標(biāo)系的位置坐標(biāo)，[Bi]點(diǎn)相對(duì)于動(dòng)坐標(biāo)系的位置坐標(biāo)。

[A1=[-12R,32R,0]T,A2=[-12R,-32R,0]TA3=[R,0,0]T]（2）

[B1=[-12r,32r,h]T, B2=[-12r,-32r,h]T, B3=[r,0,h]T] （3）

[AiCi]桿在確定平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)初始位置[AiCi]桿和靜平臺(tái)夾角為[θi]，可得到[Ci]點(diǎn)相對(duì)于靜坐標(biāo)系的位置坐標(biāo)。

[C1=[-12(R+Lac×cosθ1),32(R+Lac×cosθ1),Lac×sinθ1]T][C2=[-12(R+Lac×cosθ2),-32(R+Lac×cosθ2),Lac×sinθ2]TC3=R+Lac×cosθ3,0, Lac×sinθ3T]（4）

通過齊次變換矩陣來描述[Bi]相對(duì)靜坐標(biāo)系的空間位置[6]。然后依次變換可最終推導(dǎo)出末端執(zhí)行器相對(duì)于基坐標(biāo)系的位姿，從而建立機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程：

[Rx,α=1000cosα-sinα0sinαcosαRy,β=cosβ0sinβ010-sinβ0cosβRz,γ=cosγ-sinγ0sinγcosγ0001]（5）

式中：[R(x,α)]為動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)固定坐標(biāo)系x軸旋轉(zhuǎn)[α]角的旋轉(zhuǎn)矩陣；[R(y,β)]為動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)固定坐標(biāo)系y軸旋轉(zhuǎn)[β]角的旋轉(zhuǎn)矩陣；[R(z,γ)]為動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)固定坐標(biāo)系z軸旋轉(zhuǎn)[γ]角的旋轉(zhuǎn)矩陣。則動(dòng)平臺(tái)在空間中的姿態(tài)[Rot]表示為：

[Rot=R(z,γ)R(y,β)R(x,α)]（6）

對(duì)于并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)來說，每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一組確定的[α,β,γ]，故用齊次變換矩陣的方法能表示動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。由此得到動(dòng)平臺(tái)上各點(diǎn)相對(duì)靜坐標(biāo)系的位置坐標(biāo)：

[Bi′=Rot×Bi] （7）

由于[BiCi]為初始桿長，不發(fā)生變化，且[AiCi]桿和靜平臺(tái)的夾角[θi]，則

[L=Bi′Ci=Ci-Bi′]（8）

結(jié)合式（8）建立方程并化簡為：

[k1icosθi+k2isinθi+k3i=0]（9）

對(duì)于已知定平臺(tái)姿態(tài)[(α,β,γ)]，則式（9）可求出3個(gè)驅(qū)動(dòng)支鏈各曲柄相對(duì)基座旋轉(zhuǎn)的角度。

3.2運(yùn)動(dòng)學(xué)正解

并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解一般較其反解要困難得多，特別是當(dāng)運(yùn)動(dòng)鏈增加時(shí)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解很難得到封閉解，這往往會(huì)給并聯(lián)機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步研究帶來困難。

由于知道3個(gè)驅(qū)動(dòng)支鏈各曲柄相對(duì)基座旋轉(zhuǎn)的角度，可得動(dòng)平臺(tái)[Ci]點(diǎn)的坐標(biāo)，由式（4）可得：

[C1=[C1xC1yC1z]T , C2=C2xC2yC2zT，C3=[C3xC3yC3z]T] （10）

由式（5），式（6）可得：

[Rot=Rz,γRy,βRx,α=n1o1a1n2o2a2n3o3a3] （11）

式中：[α]，[β]，[γ]為正解所要求的未知變量。

由式（3）、式（7）得到[Bi′]各位置點(diǎn)的坐標(biāo)如下：

[B1′T=m1p1q1T，B2′=m2p2q2T，B3′=[m3p3q3]T] （12）

將式（10）、式（12）代入式（8）可得式（13）~式（15）三個(gè)方程：

[k11n1+k12o1+k13a1+k14n2+k15o2+k16a2+k17n3+k18o3+k19a3-k1=0]（13）

式中：[k1=C21x+C21y+C21z+r2+h2-L2bc,k11=-C1xr,k12=][k18=3C1zr,k19=2C1zh。]

[k21n1+k22o1+k23a1+k24n2+k25o2+k26a2+k27n3+k28o3+k29a3-k2=0] （14）

式中：[k2=C221x+C22y+C22z+r2+h2-L2bc,k21=-C2xr,k22=][-3C2xr,k23=2C2xh,k24=-C2yr,k25=-3C2yr,][k26=2C2yh]，

[k27=-C2zr,k28=-3C2zr,k29=2C2zh。][k31n1+k33a1+k34n2+k36a2+k37n3+k39a3-k3=0] （15）

式中：[k3=C231x+C23y+C23z+r2+h2-L2bc,k31=2C3xr,k33=2C3xh,]

[k34=2C3yr,k36=2C3yhk37=2C3zr,k39=2C3zh。]

共有9個(gè)未知數(shù)，再補(bǔ)充6個(gè)約束方程：

[n12+n22+n32=1o12+o22+o32=1n1o1+n2o2+n3o3=0a1=n2o3-n3o2a2=n3o1-n1o3a3=n1o2-n2o1]（16）

由式（13）~式（16）可以最終求解式（11）中的未知量。

4反解控制算法與實(shí)例計(jì)算

針對(duì)式（8），由于[sinθ]（或者[cosθ]）的周期是[2π]，在一個(gè)周期內(nèi)，[sinθ]（或者[cosθ]）可以出現(xiàn)2次相同值，所以方程就可能出現(xiàn)2個(gè)相同的解，或者2個(gè)不同的解，則反解能得到2組不同的解。

對(duì)于機(jī)構(gòu)而言，一個(gè)解就是一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，考慮到實(shí)際控制中輸入惟一性，需對(duì)方程的根進(jìn)行選擇。常用的方法就是限制機(jī)構(gòu)的運(yùn)行范圍，設(shè)置機(jī)械限位，在兩個(gè)限位之間的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，能滿足實(shí)際需要的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在方程的求解中，常用的方法主要有數(shù)值法和解析法[7]，在數(shù)值法求解中，選擇合適的求解方法，對(duì)于方程的收斂速度有很大的影響。

本文選擇用Newton迭代法計(jì)算求解，計(jì)算該并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)行空間中其中一個(gè)位置流程圖，如圖4所示。

結(jié)合表1所給系數(shù)，應(yīng)用Newton迭代法算法求解，當(dāng)繞z軸不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)[(γ=0)]時(shí)，給定一組確定的角度[α]、[β]時(shí)，所求的各曲柄的轉(zhuǎn)角（即電機(jī)的轉(zhuǎn)角）見表2。

表1 RSS⁃1⁃S并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)例參數(shù)mm

圖4 Newton迭代法算法流程圖

表2 三電機(jī)與基座平臺(tái)的夾角 （°）

5結(jié)語

本文針對(duì)3⁃RSS⁃1⁃S這一新構(gòu)型，分析其自由度，該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)直角坐標(biāo)內(nèi)繞三個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，并建立其運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用齊次變換矩陣的方法來描述空間坐標(biāo)下點(diǎn)的位置，研究該機(jī)構(gòu)的正反解方法，這種算法所建立方程的復(fù)雜度低，計(jì)算效率高。同時(shí)針對(duì)一個(gè)給定幾何參數(shù)的3⁃RSS⁃1⁃S并聯(lián)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行逆解的求解運(yùn)算分析。通過實(shí)例計(jì)算表明：本文所建立算法方程能快速、準(zhǔn)確的計(jì)算出各曲柄相對(duì)基座的轉(zhuǎn)角；由實(shí)例分析所得數(shù)據(jù)可看出，隨著執(zhí)行機(jī)構(gòu)目標(biāo)位置的變化，能實(shí)時(shí)求解出個(gè)各曲柄相對(duì)基座轉(zhuǎn)角，且當(dāng)2個(gè)曲柄轉(zhuǎn)角增大時(shí)，第3個(gè)曲柄轉(zhuǎn)角一定減小，符合實(shí)際的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

參考文獻(xiàn)

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運(yùn)動(dòng)學(xué)的描述范文第4篇

1“運(yùn)動(dòng)學(xué)”中的“第一次”

1.1第一次用物理模型的思想來研究問題

質(zhì)點(diǎn)模型從實(shí)際物體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性和想要完全精確描述的難度，引發(fā)簡化研究的需要，認(rèn)識(shí)到描述物體的運(yùn)動(dòng)，要突出研究對(duì)象和問題的主要方面，忽略次要因素，抽象成理想化的“物理模型”，并將其作為研究對(duì)象，這樣更深刻的把握了事物的本質(zhì).質(zhì)點(diǎn)模型就是將實(shí)際物體忽略形狀大小等次要因素影響抓住物體具有質(zhì)量這個(gè)主要方面，抽象成的一個(gè)理想化的有質(zhì)量的點(diǎn).

過程模型在研究小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)，用v-t圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，觀察那些孤立點(diǎn)的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)大致落在一條直線上，由此設(shè)想如果沒有試驗(yàn)誤差的理想情況，就是一條理想的直線關(guān)系，這樣就將實(shí)際小車的運(yùn)動(dòng)看成理想的勻變速直線運(yùn)動(dòng)模型.

實(shí)際物體在空氣中自由下落，由于阻力相比于重力很小，可以忽略不計(jì)，所以可以理想化為自由落體的運(yùn)動(dòng)模型.

1.2第一次系統(tǒng)學(xué)習(xí)一組相關(guān)的物理概念，體會(huì)邏輯性、準(zhǔn)確性、抽象性

機(jī)械運(yùn)動(dòng)是物體的空間位置隨時(shí)間的變化.時(shí)刻對(duì)應(yīng)位置，時(shí)間對(duì)應(yīng)位置的變化即位移，一段時(shí)間內(nèi)，物體發(fā)生一段位移，就產(chǎn)生描述位置變化的快慢即運(yùn)動(dòng)快慢的需要，引入速度概念，顯著區(qū)別于初中的速度概念.由物體瞬時(shí)速度在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生變化，就產(chǎn)生描述速度變化快慢的需要.這些基本的概念都是描述運(yùn)動(dòng)的必要物理量，它們之間存在內(nèi)在的邏輯關(guān)聯(lián)，必須準(zhǔn)確理解它們的物理意義.

位移、速度、加速度的矢量性：第一次明確的引入矢量概念，理解這些矢量的方向的必要意義，即要搞清楚為什么它們必須有方向?qū)傩裕噶恳庾R(shí)初步植入分析物理問題的思維中.

比值定義法用比值定義物理量是物理學(xué)中最為常見的定義方法，通過對(duì)速度和加速度的定義，理解和體會(huì)比值定義法中定義的兩個(gè)物理量和被定義的物理量之間物理意義的關(guān)聯(lián)和數(shù)學(xué)上的定量關(guān)系，防止物理公式數(shù)學(xué)化的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí).

1.3第一次將物理和數(shù)學(xué)思想、方法緊密結(jié)合，體會(huì)數(shù)學(xué)的重要作用

極限思想的滲透在理解瞬時(shí)速度時(shí)，分析在Δt很小時(shí)，平均速度能比較精確的描述物體的快慢程度，而且Δt越小，描述越精確，因此當(dāng)Δt非常非常小時(shí)，可以認(rèn)為平均速度即為時(shí)刻t的瞬時(shí)速度.這里是滲透極限的思想，而不是一下子要求學(xué)生準(zhǔn)確的從數(shù)學(xué)極限的準(zhǔn)確定義上去理解瞬時(shí)速度概念.此后用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或數(shù)字計(jì)時(shí)器測瞬時(shí)速度是這個(gè)思想具體應(yīng)用.對(duì)瞬時(shí)加速度的理解是同樣道理.最后引出變化率的概念，從而推廣瞬時(shí)值的理解.

微積分思想的滲透在尋找勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系時(shí)，通過對(duì)這個(gè)過程分割成許多時(shí)間很短的小過程，每一個(gè)小過程近似看成勻速直線運(yùn)動(dòng).求出所有小過程的位移，并將它們累計(jì)相加，這樣就近似得到整個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的總位移.顯然，分割的小過程越多，結(jié)果越精確.如果分割的非常非常多，則所有小過程的位移相加的結(jié)果就可以作為這個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確的位移.然后利用v-t圖象“面積”對(duì)應(yīng)“位移”的方法求得定量的結(jié)果，巧妙避免數(shù)學(xué)微積分的直接應(yīng)用.

圖象法高中物理第一次明確要求引入圖象法來描述規(guī)律，通過v-t和x-t圖象能夠直觀形象簡便的表述運(yùn)動(dòng)規(guī)律.圖象法的優(yōu)勢是與物理公式的抽象性形成形象性的互補(bǔ)，非常有助于學(xué)生更好的理解和應(yīng)用物理規(guī)律.特別是在實(shí)驗(yàn)探究中，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，一般都是采用圖象的方法，如對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)的研究，得到擬合的v-t圖象是一條傾斜的直線.所以讓學(xué)生在運(yùn)動(dòng)學(xué)中逐步養(yǎng)成讀圖的方法和思想，學(xué)會(huì)用圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的能力，為今后打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).

函數(shù)思想和方程思想在對(duì)勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行理解時(shí)，一方面從函數(shù)角度理解規(guī)律，如v=v0+at，x=v0t+[SX（]12[SX）]at2，對(duì)于一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)，v0，a是定值，則可以理解為瞬時(shí)速度和位移關(guān)于時(shí)間的變化函數(shù).另一方面，每個(gè)公式都涉及四個(gè)物理量，從方程的角度，可以知道任意三個(gè)量可求另一個(gè)量.對(duì)一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)，共涉及v0，v，a，t，x共五個(gè)物理量，需要知道三個(gè)量，根據(jù)兩個(gè)基本方程聯(lián)立，可以求得未知的兩個(gè)量.這是要求學(xué)生逐步形成從已知量和未知量的角度聯(lián)立方程的數(shù)學(xué)思想.

1.4第一次經(jīng)歷完整的實(shí)驗(yàn)探究物理問題的過程，了解科學(xué)研究的方法，體會(huì)實(shí)驗(yàn)在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用

對(duì)小車的瞬時(shí)速度與時(shí)間的關(guān)系探討，經(jīng)歷了從實(shí)驗(yàn)探究中獲取數(shù)據(jù)、作出圖象、分析圖象、尋找規(guī)律、表述和理解規(guī)律的過程.對(duì)看似簡單的過程卻不簡約其研究過程，這對(duì)高一新生的學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣和良好的研究態(tài)度有重要的意義.

通過介紹伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究歷史過程，讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)科學(xué)精神、物理思想和研究方法，逐步領(lǐng)會(huì)這些“非知識(shí)”的東西往往比知識(shí)本身更重要，有助于學(xué)生提升科學(xué)素養(yǎng).

1.5第一次學(xué)會(huì)理性分析物理問題的思路和方法，掌握解題規(guī)范化的要求和習(xí)慣

初中的問題一般過程簡單，形象直觀，運(yùn)算簡單，以套公式為主.但是高中第一次接觸運(yùn)動(dòng)學(xué)的定量問題，公式非常多，規(guī)律相對(duì)復(fù)雜抽象，初中套公式的簡單思維顯然無法很好的解決問題.因此要有意思的強(qiáng)調(diào)和培養(yǎng)學(xué)生用物理概念和規(guī)律為理性基礎(chǔ)，明確對(duì)象，分析物理過程，結(jié)合形象思維，養(yǎng)成畫示意圖的習(xí)慣，圖表分析已知未知量的習(xí)慣，逐步養(yǎng)成“講理”的習(xí)慣，而不是憑表象聯(lián)系的“直覺”.這樣為今后處理更復(fù)雜抽象的問題打下良好的思維和方法的基礎(chǔ).

2教學(xué)策略和方法

2.1遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，采用“梯度式”教學(xué)

教師要充分研究初中物理教材，了解初中物理教學(xué)方法和教材結(jié)構(gòu)，知道初中學(xué)生在面對(duì)高中學(xué)習(xí)的“第一次”時(shí)的基礎(chǔ).“第一次”的教學(xué)，要充分從學(xué)生現(xiàn)有的基礎(chǔ)出發(fā)，從學(xué)生熟悉了解的例子引發(fā)思考討論，盡量降低臺(tái)階的高度，一步步上升，放慢教學(xué)進(jìn)度，由簡單到復(fù)雜，循序漸進(jìn)，充分考慮學(xué)生的可接受性，不要妄求一步到位，否則適得其反，得不償失，要保護(hù)好學(xué)生物理學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生樹立起學(xué)好物理的信心.

2.2堅(jiān)持物理與生活、自然的聯(lián)系，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

“從生活走向物理，從自然走向物理，從物理走向社會(huì)”.教學(xué)中要堅(jiān)持從實(shí)際中來，并應(yīng)用到實(shí)際中，努力將學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)與物理問題緊密聯(lián)系，才能使學(xué)生產(chǎn)生興趣，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與問題的研究，課堂效率得到提高.

2.3由“物”到“理”，由“感性”到“理性”，逐步培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力

物理概念的建立和物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)都是在大量事實(shí)和現(xiàn)象觀察的基礎(chǔ)上，運(yùn)用理性思維抽象概況探究得出.這一過程，必須充分利用感性思維，不斷分析思考，逐步形成抽象思維能力.對(duì)概念和規(guī)律的理解也需要結(jié)合感性，以形象的實(shí)例為依托，在分析和解決問題中提升能力.要非常重視概念和規(guī)律的建立過程，讓學(xué)生在物理情景和問題中討論探究，知道概念和規(guī)律的來龍去脈，結(jié)合實(shí)例去逐步理解其物理意義，應(yīng)用的方法，避免從表象上死記硬背，逐步形成抽象思維能力.

2.4重視探究過程，循序漸進(jìn)，逐步培養(yǎng)和滲透物理、數(shù)學(xué)的思想方法

“授人與魚，僅供一飯之需；教人以漁，終身受益”.人類在探究物理學(xué)的過程中，形成了很多重要的物理思想方法以及相關(guān)的數(shù)學(xué)方法.在面對(duì)這些“第一次”的教學(xué)，不僅僅是教會(huì)學(xué)生知識(shí)本身，更重要的是，在探究過程中有目的有步驟的不斷滲透給學(xué)生其中蘊(yùn)含的各種思想方法，使學(xué)生在逐步理解和掌握這些思想方法，解決物理難學(xué)、難教的難題.

2.5重視物理實(shí)驗(yàn)，多演示，加強(qiáng)指導(dǎo)，體會(huì)和領(lǐng)悟科學(xué)方法，提升科學(xué)素養(yǎng)

運(yùn)動(dòng)學(xué)的描述范文第5篇

關(guān)鍵詞：仿真 機(jī)械 控制

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）12-0104-01

隨著技術(shù)的進(jìn)步，作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造的仿真模擬技術(shù)得到了快速的發(fā)展，并且廣泛應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是以多種學(xué)科理論為指導(dǎo)，利用相應(yīng)的軟件為工具，通過虛擬試驗(yàn)的方法來解決問題的技術(shù)。隨著工程機(jī)械產(chǎn)品競爭日益激烈。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能，降低開發(fā)成本。在這種需求下，以仿真技術(shù)為代表的技術(shù)成為工程領(lǐng)域一種現(xiàn)代化設(shè)計(jì)手段。運(yùn)用仿真設(shè)計(jì)，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，從實(shí)際對(duì)象的物理模型出發(fā)。設(shè)置不同的激勵(lì)信號(hào)，利用相應(yīng)曲線，即可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行辨識(shí)。可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)和評(píng)估產(chǎn)品的性能方面，降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能。工程中的技術(shù)問題首先是要仿真技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

1 計(jì)算機(jī)仿真的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于需要研究的對(duì)象，計(jì)算機(jī)一般是不能直接認(rèn)知和處理的，這就要求為之建立一個(gè)既能反映所研究對(duì)象的實(shí)質(zhì)，又易于被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型將研究對(duì)象的實(shí)質(zhì)抽象出來，計(jì)算機(jī)再來處理這些經(jīng)過抽象的數(shù)學(xué)模型，并通過輸出這些模型的相關(guān)數(shù)據(jù)來展現(xiàn)研究對(duì)象的特質(zhì)，當(dāng)然，這種展現(xiàn)可以是三維立體的。由于三維顯示更加清晰直觀，已為越來越多的研究者所采用。通過對(duì)這些輸出量的分析，就可以更加清楚的認(rèn)識(shí)研究對(duì)象。模型是進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的核心。系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型根據(jù)時(shí)間關(guān)系可劃分為靜態(tài)模型、連續(xù)時(shí)間動(dòng)態(tài)模型、離散時(shí)間動(dòng)態(tài)模型和混合時(shí)間動(dòng)態(tài)模型；根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)描述和變化方式可劃分為連續(xù)變量系統(tǒng)模型和離散事件系統(tǒng)模型。通過這個(gè)關(guān)系還可以看出，數(shù)學(xué)建模的精準(zhǔn)程度是決定計(jì)算機(jī)仿真精度的最關(guān)鍵因素。從模型這個(gè)角度出發(fā)，可以將計(jì)算機(jī)仿真的實(shí)現(xiàn)分為三個(gè)大的步驟：模型的建立、模型的轉(zhuǎn)換和模型的仿真實(shí)驗(yàn)。所謂模型的轉(zhuǎn)換，即是計(jì)算機(jī)語言轉(zhuǎn)換成能夠處理的形式，“仿真模型”是新的系統(tǒng)，利用已有的仿真軟件，如鑄造過程就常用ADSMS軟件來進(jìn)行仿真。將仿真模型載入計(jì)算機(jī)進(jìn)行使用。

2 計(jì)算機(jī)仿真在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用

2.1 仿真技術(shù)

仿真技術(shù)是綜合多學(xué)科的技術(shù)，以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和控制理論為核心，運(yùn)用成熟的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)將部件集成在一起，建立機(jī)械系研究的問題，根據(jù)仿真所要達(dá)到的目的抽象出一個(gè)確定的系統(tǒng)，結(jié)合系統(tǒng)的邊界條件和約束條件，利用各種相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，把所抽象出來的系統(tǒng)用數(shù)學(xué)的表達(dá)式描述出來，描述的內(nèi)容，傳統(tǒng)的仿真就是針對(duì)單個(gè)子系統(tǒng)的仿真，而仿真技術(shù)則是強(qiáng)調(diào)整體的優(yōu)化，它通虛擬環(huán)境的耦合，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估，并不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，直到獲得最優(yōu)化的效果，所以子系統(tǒng)之間的協(xié)同求解，應(yīng)該快速地建立控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)等虛擬樣機(jī)。的運(yùn)用目前市場上一批成熟的分析軟件有ANSYS、PATRAN等。運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真軟件可采用ADAMS軟件?？刂葡到y(tǒng)仿真軟件可采用MATLAB軟件。通過三維模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS中進(jìn)行分析，對(duì)控制方案進(jìn)行仿真。使產(chǎn)品設(shè)計(jì)可擺脫對(duì)物理樣機(jī)的依賴，給企業(yè)帶來高的經(jīng)濟(jì)效益，高效的研發(fā)手段促使產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)降低，提高生產(chǎn)效率，通過虛擬樣機(jī)找到組織生產(chǎn)，使產(chǎn)品制造和市場競爭方面更具靈活性，同時(shí)克服企業(yè)資源的局限性，將具有開發(fā)產(chǎn)品技術(shù)組成一個(gè)臨時(shí)的企業(yè)聯(lián)盟。仿真技術(shù)必將成為工程機(jī)械領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā)的主流。

2.2 機(jī)械加工仿真

機(jī)械加工過程，是利用計(jì)算機(jī)仿真，有助于發(fā)現(xiàn)其機(jī)理，為提高機(jī)械性能。在機(jī)械的磨削方面，采用時(shí)間變化的描述磨削過程的各個(gè)數(shù)學(xué)模型，通過優(yōu)化和虛擬磨削創(chuàng)造了必要的前提，在銑削方面，建立多齒端銑切削過程動(dòng)力學(xué)模型，開發(fā)切削振動(dòng)仿真的微機(jī)通用軟件，得出了端銑切削振動(dòng)的原理和條件。電火花加工的工藝仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了加工參數(shù)的優(yōu)化。建立了連續(xù)擠壓的計(jì)算機(jī)仿真模型，通過模擬連續(xù)擠壓全過程的應(yīng)力場、應(yīng)變場和溫度場。

2.3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真

了解了機(jī)構(gòu)需要設(shè)定的運(yùn)動(dòng)副情況后，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。新建一個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，創(chuàng)建連桿，根據(jù)各部件相互運(yùn)動(dòng)方式需建立7個(gè)連桿，對(duì)模型的材料特性進(jìn)行加載，定位每個(gè)運(yùn)動(dòng)副的時(shí)間函數(shù)，在一個(gè)周期內(nèi)完成所有的運(yùn)動(dòng)。向機(jī)構(gòu)添加一定的外載荷，使整個(gè)機(jī)構(gòu)工作在真實(shí)的工程狀態(tài)下，機(jī)構(gòu)的兩連桿之間，模擬兩個(gè)零件之間的彈性連接。根據(jù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的形式，取料機(jī)械手采用恒定轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)，采用恒轉(zhuǎn)速調(diào)速，要求必須設(shè)定運(yùn)動(dòng)時(shí)間和解算步數(shù)，機(jī)構(gòu)做運(yùn)動(dòng)仿真分析時(shí)，需要詳細(xì)記錄整個(gè)仿真零件的位移距離，適當(dāng)縮短機(jī)械加工產(chǎn)品開發(fā)周期，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能具有積極的作用。

參考文獻(xiàn)

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