【关键词】支架；自主学习；艺术设计应用软件
[中图分类号]G64 [文献标识码]A
设计产业发展迅猛，产业的转型升级对人才提出新要求，需要更新知识能力强、学习能力高、有一定合作精神的创新型人才。因此高校自主创新人才培养目标，由技能培养向能力培养转变，培养技能实操类课程中学生解决真实问题的技术思维和技术整合能力。但是设计学专业学生自主学习能力薄弱，缺乏问题探究精神和创新精神，离教学国际化、信息化、学科交叉化的背景下复合型创新人才标准还有距离。
艺术设计应用软件是设计方案可视化表达的重要工具之一，主要包括辅助设计软件和多媒体编辑软件两大类。软件种类多且实操性强，软件知识更新快且技术细节多，对软件操作扩展应用能力和知识迁移学习能力的要求较高。但设计软件实验教学普遍采用教师集体面授示范，学生上机同步练习的教学模式和案例、任务或项目驱动的教学方法。实验过程中，教师提供一对多或一对一的面授指导，学生的主观能动性、自主学习能力和资源整合能力难以提升。因此，设计学专业学生在学习过程中总体表现为：1.自主学习能力弱，知识探索的能动性不足，认知提升较大程度依赖老师；2.软件技术和设计知识的融合能力弱，设计思维与设计表达无法同步呈现。
以维果茨基为理论基础的支架教学模式通过教师引导学习并构建学习支架，帮助学生顺利穿越“最近发展区”，能使学生获得独立解决各类学习任务的自主学习能力，实现学生全方位的主动发展。此次教改以支架教学模式为理论基础，按照支架模式流程，结合设计专业学生特点和艺术设计应用软件特性，以三维设计软件SketchUp为例，构建艺术设计应用软件的支架教学模型，旨在提升学生自主学习能力和软件技术与设计知识的融合能力。
一、支架教学模式的理论基础与框架
（一）理论基础
欧共体“远距离教育与训练项目”文件把支架教学模式定义为“支架式教学应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架”，该框架是为发展学习者对问题的逐步理解所需要，具体指通过“支架”（教师或同伴的帮助）把管理学习的任务逐渐由教师转移给学生自己，最后撤去支架，实现自主学习的目的。支架教学模式是建立在以下理论基础之上：
1.建构主义学习理论
建构主义是受Piaget的认知发展心理学（Cognitive Devel2opmental Psychology）和Vygotsky的社会互动理论（Social Inter2actionism）的启发而发展起来的新兴的教育心理学流派。建构主义认为，知识不是通过教师传授所得，而是学生基于原有的知识经验在社会文化互动中通过意义建构的方式获得。因此，建构主义指导下的学习是在一定的情境即社会文化背景中，借助教师和同伴的帮助，在人际间协作交流互动中实现对知识的建构，其中情境、交流、协作和意义建构是建构主义学习理论的四大要素，情境、交流、协作是学习的条件和过程，意义建构是整个学习过程的终极目标。
2.“最近发展区”理论
“最近发展区”理论是由前苏联心理学家维果茨基于20世纪30年代初提出的认知发展理论，该理论是研究儿童发展与教育发展的关系问题。维果茨基的研究表明，教育对儿童发展能起到主导和促进作用，儿童发展存在两种水平：一种是已经达到的实际发展水平；另一种是可能达到的潜在发展水平，该水平表现为自己无法独立完成任务，却能通过模仿成人的帮助完成任务。这两种水平间的距离即为“最近发展区”，建立在“最近发展区”范围内的教学才是走在发展前面的教学。
3.自主学习理论
自主W习理论是源于人本主义，随着认知主义、建构主义的兴起而发展起来的教学理论。对自主学习概念的理解大致有三种：第一种观点认为自主学习是一种学习模式或学习方式，以国内学者余文森、程晓堂为代表；第二种观点认为自主学习是一种主动的、建构性的学习，学生自己确定学习目标，监视、调控由目标和情境特征引导和约束的认知、动机和行为，以美国著名教育心理学家齐默曼教授为代表；第三种观点认为自主学习可以从纵向和横向两个维度来定义，以华东师范大学庞维国博士为代表。传统自主学习理论的三个基本特征表现为学习的自立性、自为性和自律性。信息环境下的自主学习理论在延续传统理论特征的基础上，增添了信息环境的新特点，与合作学习、终身学习相结合，在“自”性基础上体现了“共”性，表现出共学性、共创性和共和性。
（二）理论框架
支架教学模式源于苏联心理学家维果茨基的“最近发展区”理论，是一种建构主义教学模式和自主学习模式。该模式为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架，该框架是为发展学习者对问题的逐步理解所需要的，具体指通过支架把管理学习的任务逐渐由教师转移给学生自己，最后撤去支架，实现自主学习的目的。
支架教学模式由五个流程构成：搭建支架、创设情境、独立探索、协作学习、效果评价（图1）。支架搭建是关键，情境是学习背景，教师通过支架和情境给予学生帮助；小组协作是学习方式，学生在协作和独立探索中建立自己对意义的建构，并提升问题解决的能力；通过过程评价和结果评价，教师给予学生反馈，并促进改进提升。
二、艺术设计应用软件支架教学模型构建与教学设计
（一）支架教学模型构建
我们按照支架教学模式实施流程，结合设计专业学生特点和艺术设计应用软件特性，构建艺术设计应用软件的支架教学模型的过程。我们将模型的整个过程分为支架搭建前期、支架搭建中期、支架搭建后期三个阶段，整个过程是教师逐渐把管理学习的任务转移给学生的过程（图2）。支架搭建的前期和中期部分，教师为主导，具体工作包括：学生的“最近发展区”分析、教学目标设定、教学任务分解、软件支架搭建和项目情境创设；支架搭建后期部分，学生为主体，在独立探索和小组协作中建构意义，教师通过过程评价和结果评价给予反馈，形成一个评价和探究循环的过程，提升自主创新和探究能力。
（二）基于支架教学模型的教学设计
本文以环境设计软件SketchUp为例，阐述支架教学模式在设计软件应用课程中的的应用。SketchUp是一款专注设计过程的三维实景效果模拟软件，由于其绘图过程简化易操作，自主学习难度低，自主学习资源丰富，因此选择它作为设计应用软件自主学习对象。
1.支架搭建前期
本次授课对象为环艺系大二学生，已完成制图与透视原理、环境设计基础、二维软件等设计基础核心课程的学习，结合学生的实际发展水平和潜在发展水平，在新旧知识间搭设关联。根据SketchUp设计数字化表达流程，在二维平行投影工程图和三维中心投影效果图之间搭设关联，在设计知识和技术表现之间搭设关联。
教师在SketchUp操作流程的多个环节设置“最近发展区”，分区分阶段灵活推进，保证学生对知识获取的循序渐进和由易到难，符合“最近发展区”设置的灵活性和成长性。随着学生能力的提高，“最近发展区”会随之变化并迁移，具体内容见表1。
2.支架搭建中期
（1）软件支架搭建
支架搭建前期工作完成后，进入软件支架搭建和项目情境创设环节，在设计方案确定后进入数字化表达阶段，按照该阶段的三维实景模拟制作流程，为设计学专业学生学SketchUp搭建知识概念框架。根据“最近发展区”分析，教师将支架细分为五个版块：建模支架、布光支架、材质支架、渲染支架和后期支架，每个支架版块由技术知识、关联知识和层级任务构成。
比如建模支架版块由建模技术知识、建模关联知识和建模层级任务构成。建模技术知识包括建模原理、建模流程、建模工具和建模资源；建模关联知识包括与平立面图样的关联、与风格形态元素知识的关联；建模层级任务包括验证性任务、应用性任务、创新性任务和设计性任务支架，见表2。
（2）项目情境创设
课堂上创设真实项目设计情境和问题情境，选取某复式住宅，以体现空间使用者的职业属性为设计主题进行空间设计与表达，提出问题：“如何设计出符合空间使用者职业属性的住宅空间？”
项目情境内容具体包括：以小组为合作单元，从职业旅行者、宇航员、航海厨师、丛林探险家、摇滚乐手五种职业中选取一种职业人为使用对象，分析其职业特征和使用需求，提取典型设计元素，在空间的形态、界面、光照、色彩、家具陈设等方面突显空间的职业特征，整合软件技术表现设计创意成果。在特定情境下设定并完成层级任务，循序渐进实现学生的整体水平提升。
3.支架搭建后期
支架搭建和情境创设工作完成后，进入支架搭建后期阶段的学生独立探索和异质小组协作环节。独立探索是个人建构知识的过程，小组协作总结规律，增加知识建构的社会交互性。
首先，学生在教师的引导下，了解自主学习的重要性及方法，形成自主学习的动力，并明确学习目标和学习内容之后再开展独立探索，学生利用教师搭建的支架，以设定的各项层级任务、问题为驱动力，进行软件工具的熟悉、综合运用以及创新设计。
其次，学生带着教师设定的问题和任务进行小组协作环节。教师先以测试成绩为依据，将学生进行异质组合，3人一组，按不同能力层级进行配比。之后，学生进入到各自小组中，以教师设定的问题为讨论依据，在问题解决过程中顺利完成协作任务，并将协作成果进行课堂汇报，教师给予阶段性评价，评价内容包括自主学习效果、小组合作表现和最终成果呈现，学生根据反馈意见进行反思和总结，制定下一步自主学习计划。
三、教学验证
本次授课对象为大二学生，完成了主要设计基础课程的学习；班级人数为22人，每3-4人一组，共7个小组，保证教师能兼顾到各个小组的协作过程并给予个性化指导；学校具备基本的硬件和软件设施，可以保证软件应用课程自主学习过程的实施和开展。
本次教学改革在15-16学年第二学期《设计软件应用》课程中实施，授课对象为14环境设计2班学生、20人，持续6周，共96学时。在授课过程中，第1-2周进行实际发展水平测试和主题空间设计方案细化，并给予每位同学以反馈建议和提升方案，第3-6周运用支架教学法进行SketchUp的自主学习。
授课结果表明，学生反馈良好，学习成果显著，能够熟练操作软件技术，并深入细化掌握O计知识；学生在完成课程作业之余，能积极参加设计竞赛，极好地验证了支架教学法的有效性，基本达到促进自主学习的目标。
小 结
综上所述，通过基于“最近发展区”分析的艺术设计应用软件学习支架，学生能独立高效地完成SketchUp的整个学习过程，并取得了较好的学习效果，自主学习能力得到提升。本课题下一个阶段的研究目标将集中在支架搭建后期阶段的独立探索和小组协作环节，研究如何满足学生的个性化差异性需求和小组协作中的管理和分工问题以及针对性的评价标准等方面。
参考文献：
[1]丁革建.软件教学的模式研究[J].中国电化教育，2001（3）.
[2]王颖.维果茨基最近发展区理论及其应用研究[J].山东社会科学，2013（12）.
[3]王文静.维果茨基“最近发展区”理论对我国教学改革的启示[J].心理学探新，2000（2）.
[4]孔得伟.基于支架式教学的网络课程设计研究[D].东北师范大学，2006.
[5]李红美.基于支架式教学的教育技术公共课的教学设计――以知识点“学习教育技术的意义”为例[J].现代教育技术，2009（11）.
[6]何克抗.建构主义的教学模式、教学方法与教学设计[J].北京师范大学学报（社会科学版），1997（5）.
[7]张洪洋.计算机应用软件教学的实践与探索――基于网络视频资源的小组合作教学模式[J].现代教育技术，2008（11）.
[8]黄纯国.计算机应用软件教学的“双层情境”观[J].现代教育技术，2008（8）.
[关键词]碗扣式支架；连续箱梁
中图分类号：U448.28 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0071-02
在有关城市立交桥的现浇连续箱梁施工以及对城市所在的高架桥梁施工工程中，由于受到了复杂的地理条件和坡度不稳定以及预留通道的影响，整个高架桥的设计和施工存在很大的阻碍和困难。本文研究的重点就是如何保证碗扣式支架法现浇箱梁施工技术在城市高架桥建设中的应用，以常熟市三环路快速化改造工程S1标主线高架跨线桥第三联为案例，深入展开对高架桥施工技术的研究和讨论，也对碗扣式支架法现浇箱梁施工技术进行深入的研究和分析。
1.工程概况
常熟市三环路快速化改造工程S1标主线高架桥第三联上部结构采用变截面预应力钢筋砼现浇箱梁，跨线桥全长125m，共3 跨，整联跨径组合为（35m +55 m +35 m），全幅桥宽25.50 m，截面采用单箱三室，边腹板采用斜度为1：1的斜腹板，中腹板为竖直腹板，箱梁顶宽25.5 m，底宽13.010～15.754 m，两侧悬臂长度3.5 m。中支点处箱梁中心高度3.4 m，跨中箱梁中心梁高2.0 m，梁高以2次抛物线变化，梁高抛物线方程为。
2.支架压重情况分析
首先，该桥梁的设计所采用的支架搭设在老路面结构层上，其中承台、泥浆池、绿化带等区域亚粘土的基础上，而且为了确保其能够承受巨大的承载力，设计的沉降值是比较小的。其次，在支架的底部承台、泥浆池、绿化带等区域地基采用分层5%石灰土、10cm碎石垫层、20cm C15砼硬化以保证支架根基稳定。结合以往的设计经验把支架的基座的沉降的数值保持为3mm合适。另外，非挠度值表现主要在底模顶托及横向仿木上，由于仿木和顶托接触面积受力不均匀，因此可以经过简单的公式计算得出其弹性变形值比较小，一般取值3mm为准。
3.碗扣式支架布置形式与验算
3.1 支架基础处理
对于支架基础具体处理方法：先将支架搭设范围内的泥浆池、绿化带、承台部分等区域清理干净后，分层填筑5%石灰土层厚20cm且压实度高于90%；然后铺设厚10cm级配碎石，并浇筑厚15cm C20素砼，顶面与老路接平。
3.2 预应力砼现浇箱梁支架布置形式
本工程预应力砼现浇箱梁支架采用满堂式支架， 支架布置形式如下图所示。
3.3 支架验算
3.3.1 支架荷载计算
梁体预应力钢筋砼自重取26 KN/m3，模板自重取0.3 KN/m2，支架自重24 KN，横梁自重取0.2 KN/m2，纵梁自重取0.15 KN/m2，施工人员及机具重量2.5 KN/m2，砼灌注振捣取2.0KN/m2，经过组合计算得均布荷载为41.69 KN/m。按三跨连续梁计算得立杆的最大轴力为26.48 KN。
3.3.2 立杆自由计算长度
LO=步距+ 2a=120 cm（a为模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点长度，取30 cm）。
3.3.3 杆件（钢管）截面特性
外直径50mm，壁厚3.5mm，截面积A=5.11 cm2，惯性矩I=13.90 cm4， 回转半径r=1.65cm。
3.3.4 立杆稳定性计算
长细比λ= LO/r=72.73，查表知折减系数=0.773，N/（A） =65.11 MPa< f =175 MPa。
结论：立杆稳定性满足结构要求。
3.3.5 10cm×15cm方木挠度计算（支架顶托上使用的横梁）
取一根木方（跨径0.6m）为计算单元，按最不利情况进行计算。
木方的截面抗弯惯性矩I和截面抗弯模量W分别为：
I=100×1503/12 =28.13×106 mm4；
W=100×1502/6 =3.75×105 mm3；
方木按照均布荷载作用下支撑在钢管上的三跨连续梁计算，横桥向支架间距为30 cm，取L=30 cm。
⑴荷载计算
a）静荷载（包括钢筋混凝土梁、模板面板和内楞的自重）：
q1 = 26×0.6×（0.7×3.4+0.2×（0.67+0.46））/0.9+（0.3+0.2+0.15）×0.6 =45.56 KN/m；
b）施工荷载（4.5 KN/m2）：
q2 =4.5×0.6=2.7 KN/m；
⑵强度计算
取荷载最不利作用下最大弯矩值进行验算：
其中：1.2×45.56+1.4×2.7= 58.45 KN/m；
最大弯矩M=0.1×58.45×0.32 =0.53 KN・m；
方木最大应力计算值σ=M/W=530000/375000 =1.41 Mp
⑶剪应力验算
其中剪力Q=0.6ql=0.6×58.45×200=7014N，A=15000 mm2
3×7014/（2×15000）=0.7 Mp
⑷变形验算（挠度验算）
挠度计算公式为
其中q = 45.56+2.7=48.26 KN/m
方木最大挠度计算值 w = 0.677×48.26×3004/（100×10000×28130000）=0.01 mm< [w]=300/400=0.75 mm。
结论：10 cm ×15 cm 木方在最不利情况组合荷载作用下满足结构要求。
4.支架预压施工方案
箱梁砼浇注前对支架进行预压（一般梁跨荷载标准安全系数是1.2），必须完全消除支架的非弹性变形，测出支架的弹性变形。支架的预压时间应大于7天，且连续3天内支架累计沉降量小于2 mm可视为稳定。
5.碗扣式支架施工方案
5.1 测量放样
平面测量：首先要在施工硬化路面上，按设计图纸平面位置将第三联箱梁边缘投影线和中线准确放样。其次，根据该联箱梁设计图横断分布和支架纵断高度来搭设现浇箱梁支架，采用立杆顶设置短钢管配合顶托进行支架顶标高调节。在支架搭设且加载完成当天间隔12小时沉降一次观测，以后为24小时一次，直至沉降量小于2 mm，则可以进行地基和支架变形度观测工作。
5.2 支架尺寸
支架立杆腹板处、端横梁处纵横向步距为0.6 m，跨中箱室处和翼缘板处立杆横向步距为0.9 m、纵向步距0.6 m，中横梁立杆横向步距为0.6 m、纵向步距0.3 m。支架四周及中间纵、横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑，其间距应小于或等于4.5 m；同时保证纵、横竖直剪刀撑与地面夹角应在450～600之间；现场可根据实际情况调整剪刀撑的布置，但必须确保剪刀撑与地面的夹角在450～600的范围内，剪刀撑的斜杆应每步与立杆扣接。
5.3 搭设顺序及搭设方法
碗扣支架搭设施工顺序为：计算立杆组拼高度安放KTZ-60底座调整底脚螺栓在同一水平面拼立杆及横杆，锁紧碗扣安装U型KTC-60托撑调整托撑螺栓形成横、纵坡粗调标高铺设方木支架试压精调标高，并适时安装剪刀撑和扫地杆。
碗扣支架立杆底脚支撑先用60 cm可调KTZ―60底座，支架立杆顶选用60 cm高度可调U型KTC―60托撑以满足桥跨纵横坡的变化。
根据碗扣支架搭设进度，箱梁支架架构渐趋牢靠，剪刀撑设置工作必须同步进行。一旦剪刀撑等部件安置完毕，要立刻进行安全网设置工作。
6.结论
在城市高架桥实际施工中，由于地理环境以及各种因素影响，对于施工技术有着苛刻要求。本文通过常熟市三环路快速化改造工程S1标主线高架桥第三联箱梁的建造，对于高架桥变截面预应力砼现浇箱梁采用碗扣式支架法施工技术进行研究，并对该技术中施工方案和部分数据计算进行具体详细探究，希望本文能为高架桥变截面预应力砼现浇箱梁建设中相关工作人员提供科学依据和理论参考，推动我国高架桥建设进程。
参考文献
【关键词】液压支架技术；理论设计；类型结构
前言
随着我国当前液压支架体系的研究和技术开发，我国已经建设了完善的液压支架技术体系，液压技术得到重大发展。我国当前的顶层液压支架、大采高液压支架等环境较为复杂，支架体系水平已经达到世界领先水平，我国已经成为当前最大的液压支架生产国。在进行液压支架技术体系的研究与应用的过程中，将液压支架理论及液压结构进行完全，确保从本质上促进我国的液压支架技术发展。
1、液压支架设计理论
当前在进行液压支架设计的过程中，液压支架设计要保证技术的适应性和可靠性，从根本上提高液压支架的实用效果。在20世纪80年代，我国的液压支架技术体系主要是基于二维力学支架模型，主要是在工程力学计算的图版手工设计，对四连杆机构运动轨迹进行设计。在20世纪90年代，液压支架CAD技术开始完善，实现对CAD的优化设计，保证液压支架的计算机辅助设计，保证实现对图板的液压支架设计效果。
在2000年，我国通过消化吸收国际先进技术，有效对传统设计进行改变，实现了将液压支架技术理念的创新，将可靠性作为液压支架技术的主要目标，完成了对优化设计的开发理念，从本质哈桑实现了三维CAD的动态设计及可靠性设计研究。
高端液压支架技术攻关和十一五科技攻关有效对液压支架理论进行研究，有效对液压支架的耦合剂组合强度进行分析，提出了新的液压支架理论，实现对支架围岩耦合模型和有限元液压支架三维参数优化设计，已经实现了工作总体的配套数字仿真，建立了完全的液压支架设计理论体系。
2、液压支架类型结构
当前的液压支架类型有很多种，液压支架技术体系的结构逐渐呈现多样化。根据围岩的相互作用混合维护回采空间方式，液压支架结构可以分为支撑式、掩护式；依照移架方式可以将液压支架分为迈步前移式、整体自移式；根据液压支架技术的使用地点可以将其分为工作面支架及端头支架。
2.1支撑掩护式液压支架
支撑掩护式液压支架主要是将支撑式液压支架作为支撑的技术。支撑掩护式液压支架通过对掩护式液压支架进行改善和提高，有效发挥掩护式液压支架技术的特色。该体系中的液压前探梁和顶梁通过箱体焊接结构结合在一起，实现对工作面顶板的支撑，有效防止出现冒顶现象。该方法可以有效适应顶板出现的起伏不平现象，改善平面顶的性能，从本质上提高对液压支架技术体系的研究效果。
在进行支撑掩护式液压支架结构设计的过程中，四根立柱要对顶梁和底座进行支撑，保证立柱、顶梁、底座进行改善，提高对主体的受力效果。要对支架的支撑高度进行增大，适当扩大适用范围。在进行结构设计的过程中要将机械加长杆上进行连接，实现对端体的端加。
2.2掩护梁液压支架
掩护梁液压设计主要是通过钢板焊接保证对箱型结构的主体设计，保证钢板焊接连接形成统一整体。掩护梁液压支架将下端通过前、后连杆与底座进行交接，保证对四连杆的整体机构设计，完成对设计的整体方法和结构。在该液压支架技术结构的方式中，要通过将掩护梁和钢板结构稳定，保证支架结构工作的稳定性。底座前后将千斤顶的推移进行运输，实现对千斤顶的伸缩，在很大程度上实现了对千斤顶运输机的连接、行走动作。
进行结构设计的过程中，相关人员要对乳化液泵站进行管理，实现液压胶管结构支架的动静转换，实现对采煤技术的综合控制和管理，满足机械化采煤的需求。
3、液压支架的当前应用
我国是世界的产煤大国，是世界上煤矿最多的国家之一。当前我国的液压支架技术已经得到飞速发展，在煤矿行业已经取得显著成效。当前我国研制了十一轴联动柔性焊接机器人。十一轴联动柔性焊接机器人主要焊接系统由单丝焊接系统和双丝焊接系统组成，在进行焊接的过程中，可以有效通过测温一自动补热系统对焊接工件进行补热，降低在进行焊接过程中出现的不良现象，提高对焊接的焊接效果。在该过程中，液压支架大结构件十一轴联动柔性焊接机器人可以有效减少在焊接过程中由于热量不足导致的焊接工件冷却问题，保证焊接过程中的稳定性。液压支架大结构件十一轴联动柔性焊接机器人同时开发了焊接机器人的离线编程系统，实现了对工件三位数字模型的离线编程软件导入，有效通过电脑对外部轴系统进行模拟，有效缩短了停机时间。
3.1大幅度地提高了井下生产效益，改善了井下工人的劳动条件
电液控制系统的采用，取消了人工控制过程中的辅助时间，反应速度快，可以通过计算机来合理地安排采煤工序，最大限度地发挥机械设备的最大能力。可以对支架进行编组运行，同时对多个支架进行操作。因此，可大幅度提高采煤机械的利用率和生产效率。在薄煤层刨煤机工作面，电液控制系统可实现跟机定量推溜和自动移架。在工作面顺槽的远程控制，使井下无人工作面成为现实，成功地解决了薄煤层自动化开采问题，井下工人的劳动条件得到根本的改善。
3.2改善了工作面顶板支护状况，有利于生产安全
保证工作面液压支架的初撑力、带压擦顶移架都是效措施。电液控制系统集监测与控制于一体，合理地解决了在工作面支护中，液压支架初撑力达不到额定阻力和带压移架问题，为改善工作面顶板的维护提供了有利条件，可减少顶板事故的发生。同时，由于操作人员可邻架控制、远离工作面控制，故可避免遭受冲击地压、粉尘等矿井灾害的袭扰，保证人员的安全，同时，电液控制系统的使用为实现井下无人工作面提供了可能性，使我国煤矿生产的自动化提高到一个新的水平，进一步保证了人员的安全。
4、总结
经过不断的实践和技术开发研究，我国已经建立了完善的液压支架技术体系研究，在当前的煤炭工业中已经取得了重大贡献。在进行液压支架技术体系研究的过程中，相关人员要严格依照设计理念，对设计结构进行有效选取，确保从本质上提高液压支架技术体系的实际应用效果。要将液压支架技术体系进行实际应用，在应用中对其进行改进和完善，完成十二五发展目标。
参考文献
[1]闫少宏.特厚煤层大采高综放开采支架外载的理论研究[J].煤炭学报，2009，34（5）：90-91.
【关键词】学习支架;支架式教学;教育技术公共课;教学设计
【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2009)11―0040―04
教育技术公共课是教育部规定的师范院校学生的一门必修课程,在培养师范生了解和掌握现代教育技术基础知识、基本理论与基本方法,特别是教师教育观念的转变和掌握现代化教学手段、培养学生运用信息技术学习的能力,获取信息、加工信息、评价信息以及把信息运用于教学的能力,进一步完善学生信息策略、增强信息意识、加强信息伦理道德规范等方面都起着非常重要的作用。但教育技术课程内容较多,包括的知识面比较广,几乎涵盖了教育技术学专业的大部分课程的内容,而课程教学时数相对有限,所以每次课堂教学中教师讲解信息量很大;同时,现代教育技术公共课是面向全校的各专业的学生开设的,学生人数比较多,采用大班授课给课堂教学带来了许多不便;另外,部分学生不清楚或不知道学习教育技术公共课的真正目的,不了解教育技术公共课的内容对以后的学习和工作有何帮助,对所学知识不能完全理解和接受。因此教育技术公共课的教学效果并不尽如人意,仍存在着不少问题。本文试图从教学的角度出发,将支架式教学引入到教育技术公共课的教学中,确立学生在学习过程中的主体地位,培养学生的自学能力,提高学生的教学设计能力,以期改进教育技术公共课的教学效果。
一 支架式教学简介
1 什么是“支架”
支架(Scaffold)原意是建筑行业中使用的“脚手架”,脚手架就是工人们在建造、修葺、或装饰建筑物时所使用的能够为他们和建筑材料提供支持的暂时性的平台或柱子等,是一种临时性的支撑架构[1]。根据这个建筑隐喻,伍德(Wood,Bruner&Ross,1976)最先借用了这个术语来描述同行、成人或有成就的人在另外一个人的学习过程中所施予的有效支持[2]。普利斯里(Pressly,Hogan,Wharton-MeDonald,Mistretta,Ettenberger,1996)等人为“支架”所下的定义是根据学生的需要为他们提供帮助,并在他们能力增长时撤去帮助[3]。
2 对“学习支架”的理解
前苏联著名心理学家维果斯基(Lev Semenovich Vygotsky,1896-1934)的“最近发展区”理论,为教师如何以助学者的身份参与学习提供了指导,也对“学习支架”提出了意义明晰的需求说明。维果斯基将学生的实际发展水平与潜在发展水平相交叠的区域称为“最近发展区”。这个发展区存在于学生已知与未知、能够胜任和不能胜任之间(Vygotsky,1978),是学生需要“支架”帮助才能够完成任务的区域。
学习支架的作用就在于帮助学生顺利穿越“最近发展区”以获得更进一步的发展。通过支架(教师或有能力的同伴或某些有用的资料)的帮助,管理学习的任务逐渐由教师转移给学生自己(学习过程被内化)。当教师发现学生能够有能力顺利穿越最近发展区时,撤去支架。
学习支架的形式多样,分别适用于不同性质的教学任务。从其表现形式看,学习支架可以为范例、问题、建议、向导、图表等。除了这些可设计的学习支架外,学习支架还有更为随机的表现形式如解释、对话、合作等。[4]
3 支架式教学的涵义
根据欧共体“远距离教育与训练项目”的有关文件,支架式教学被定义为:“支架式教学应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架。这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的,为此,事先要把复杂的学习任务加以分解,以便于把学习者的理解逐步引向深入”。 [5] 如图1所示。
支架式教学是人们根据建构主义学习理论开发出的比较成熟的教学模式之一。支架式教学的进行,是利用学习支架为学生的学习提供必要的、有用的帮助。
4 支架式教学实施的基本环节[6]
按照学习支架理论,支架应按照学生智力的“最邻近发展区”来建立,而且是通过“学习支架”不断地把学生的智力从一个水平提升到另一个新的更高水平。支架式教学的基本环节主要包括以下几个方面:
(1) 搭脚手架――围绕当前学习主题,按“最邻近发展区”的要求建立概念框架。
(2) 进入情境――将学生引入一定的问题情境(概念框架中的某个层次)。
(3) 独立探索――让学生独立探索。探索内容包括:确定与给定概念有关的各种属性,并将各种属性按其重要性大小顺序排列。探索开始时要先由教师启发引导(例如演示或介绍理解类似概念的过程),然后让学生自己去分析;探索过程中教师要适时提示,帮助学生沿概念框架逐步攀升。起初的引导、帮助可以多一些,以后逐渐减少,越来越多地放手让学生自己探索;最后争取做到无需教师引导,学生自己能在概念框架中继续攀升。
(4) 协作学习――进行小组协商、讨论。讨论的结果有可能会使原来确定的、与当前所学概念有关的属性增加或减少,各种属性的排列次序也可能会有所调整,并使原来多种意见相互矛盾、且态度纷呈的复杂局面逐渐变得明朗、一致起来。在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确的理解,即最终完成对所学知识的意义建构。
(5) 效果评价――对学习效果的评价包括学生个人的自我评价和学习小组对个人的学习评价,评价内容包括:自主学习能力,对小组协作学习所做出的贡献,是否完成对所学知识的意义建构。
其中在评价形式上包括过程性评价和总结性评价。但是具体采用什么评价方式,对哪些内容进行评价都要根据实际需要而定,而不是机械采用。
从以上几个方面看出,学习支架的建立存在于每一个环节中,而且以上几个环节没有绝对的先后关系,而是相互交错,互相促进,相辅相成。[7]
二 基于支架式教学的教育技术公共课的教学设计
1 课堂教学的支架式教学模式
从理论上来说,支架式教学是典型的以学为主的教学模式,然而现代教育技术公共课内容多课时少,应用支架式教学存在一些困难。从课堂教学来看,教师向学生发送的信息和学生向教师发送的信息不均衡,尽管如此,本文试图结合教育技术公共课部分知识点,将支架式教学灵活应用于课堂教学的某个或几个环节中,探讨如何有效发挥支架在课堂教学中的作用。在教学中学生进行探索可以在课后进行,学生独立探索所应用的资源也大部分来源于课后,所以一般是教师提前提出问题,课后搜索资料,讨论再回到课上进行(也包括在课后)。当然值得一提的是这并不是课堂教学的全部。课堂教学的支架式教学模式如图2所示。[8]
图2中,从教师指向学生的粗黑剪头代表教师给予学生的学习支架,从学生到教师的细黑线剪头代表学生的反馈意见,学生之间的细黑线剪头代表学生之间给予的学习支架,学生的学习支架还可以从图书馆、网络自己寻找。
2 课堂教学的支架式教学案例
课程内容:学习教育技术的意义(某一部分内容的教学设计过程)
学习教育技术课程,首先需要解决的问题就是学习教育技术课程的意义,这个问题的有效解决对于学生学好本门课起着非常重要的引导作用。兴趣是第一位的老师,只有学生对本门课感兴趣了,了解了学习教育技术的意义,才有学习的动力。但是按照学校目前的课程设置,学生在学习本课程之前对于教育技术的知识了解甚少,只是在大学一年级学习了计算机文化基础课程,所以只是在不同程度上了解或者掌握了部分计算机方面的基础知识,这只是为技术方面的学习奠定了一定的基础。在理论层面上,由于学生通常在大学三年级才涉及到教学设计类课程,所以在教学设计方面的知识也几乎为零。在这样的情况下,想立即让学生了解学习本门课程的重要性是比较困难的,如果直接向学生讲授其意义,也难以保证教学效果。基于以上考虑及分析,笔者认为对于这部分教学内容在设计上以问题为出发点,更易于切入主题,且应从学生的切身条件出发予以引导,学生会更容易理解学习教育技术课程的意义。
(1) 创设情景,建立支架
中心问题的提出:假设我们将要或已经走上工作岗位,作为一个新时代的教师,应具备什么样的素质?
(2) 引导学生思考。
支架一:过去教师如何教学?此问题对于每位学生讲都有话说,因为学生在小学甚至是中学阶段所经历过的,知道自己的老师当时是怎样教学的。
支架二:社会发展了,作为一名教师又应该如何跟上时代的步伐?学生思考,然后将自己的想法说出,得出应该怎样跟上时代的步伐等等,教师逐步引导到2004年12月教育部颁布的《中小学教师教育技术能力标准(试行)》。
支架三:继续引导学生讨论,《中小学教师教育技术能力标准(试行)》中应具有怎样的教育技术能力?为什么?教育技术能力的涵义是什么?
教师给与引导:教育技术的能力是指对有合适技术支持的教学过程与教学资源进行设计、开发、利用、管理与评价的能力,也就是在有合适技术支持的教学环境下进行教学设计并有效地组织与实施教学活动的能力。[9]
2004年12月15日国家教育部颁布的《中小学教师教育技术能力标准(试行)》中从四个层次对教师教育技术能力提出要求:意识与态度、知识与技能、应用与创新和社会责任。意识与态度:即能从教学角度认识到教育技术的重要性及其价值所在,一方面需要形成一种将教育技术应用与教学设计、教学资源、教学活动、教学评价等方面的意识与态度,另外一方面要能够形成一种不断学习技术与方法、促进专业发展和个人发展的意识与态度;知识与技能:即理解掌握应用教育技术所必须的教育理论与观念、信息技术知识与技能、教学设计方法、资源选择与开发的技术与方法、教学应用的模式与结构、教学评价的技术与方法、教学科研的方法等教育技术基本知识与技能;应用与创新:即能够开展教学环境的设计与管理、教学活动的设计与管理、教学资源的设计、开发与管理、教学评价活动的设计与实施、教学科研活动等,以及能应用技术与同事、家长、学生、管理人员、技术人员就教学、科研、管理等各个方面开展的合作与交流;社会责任:即能从社会责任角度促进学生在利用技术、资源方面能够全面、公平、健康、安全、规范地成长。[10]
教师提问:对比一下,看看我们都做到了吗?做到了哪些?
学生通过对比讨论,发现自己离要求还有较大距离,得出没有较强的教育技术能力很难适应将来工作岗位的结论。
教师提出问题:我们如何才能达到此目标,如何培养我们的教育技术能力?
学生讨论集中意见。学生认为可以通过学习技术,学会备课,并将学到的教育技术运用于教学。
教师:这只是教育技术能力中的一部分,可以通过教育技术公共课来培养学生的教育技术能力,通过公共课能学到什么,能达到什么目标,以引起学生强烈的兴趣,并告诉学生如何学习教育技术课程。
(3) 独立探索。教师建议学生课后搜集相关资料或进行实地调查,调查一些中小学教师,得出一个教师从业后的需求,加深理解。并推荐通过网络,图书馆等可利用的资源。
(4) 协作学习。整个探索过程可分为独立探索和合作进行,通过有目的地调查,探索,协商、讨论,得出较为一致的意见,从而达到对当前所学知识的比较全面、正确的理解,即最终完成对所学知识的意义建构。
(5) 效果评价。对学习效果的评价。在课堂教学中,教师能够看到课上的学生活动,对于课堂进行的效果及学生的讨论情况可以做一下简单的点评。
当教师觉得学生对教育技术有了进一步的理解后就可以进入教育技术公共课的系统教学了。前面虽然用了较多的时间去讨论,但这样会使学生真正了解学习此课程的作用,并引起学习的兴趣。
通过支架式教学在教育技术公共课教学中的应用实践,学习支架在教学中起到了重要的作用,但在学习支架的设计和使用上应该注意以下一些方面:第一,学习支架应用应视不同的学习内容而定。对于理论性比较强的内容,可以采用问题、建议、图表等学习支架进行教学,同时采用理论与实践相结合的方法,以促进学生对理论透彻理解;对于媒体的制作和使用部分的内容采用范例式支架。第二,学习支架应用应根据学生的不同而灵活多变。学习支架的形式多样,在教学设计时根据教学内容的要求,依据学生的特点选用适合学生的形式尝试应用于教学中,这样才能提升教学效果。第三,教育技术公共课教学应结合学生的专业特点。只有将教育技术公共课教学紧密结合学生的专业,从学生实际需求出发,教学时才能贴近学生,增加教学的关联性,学生才觉得学习的目的性更加明确,激发学生学习本课程的兴趣,为日后学生的专业学习与专业教学提供有利的帮助。[11]总之,学习支架的应用应考虑各个方面的因素,根据具体情况的不同而设计出恰当的形式。本文只是对支架式教学在教育技术公共课教学中的应用进行了一些尝试,难免会有不当之处,随着研究的进一步深入,会逐渐得到发展和改善。
参考文献
[1] 朱琳琳.关于支架式教学基本问题探讨[J].教育导刊, 2004,(10):4-10.
[2][3] 闫寒冰.信息化教学的学习支架研究[J].中国电化教育, 2003,(11):18-21.
[5][6] 何克抗等.教学系统设计[M].北京:高等教育出版社, 2006:91-92.
[4][7][8][11] 吕爱杰.学习支架在教学中的应用研究[D].保存地点:南京师范大学,2007.
提出一些杜绝事故发生的方法。
关键词：高大模板;支撑系统
为满足现代化城市建设的需要，多功能、大跨度、大空间结构设计的建筑越来越多，使得在具体工程项目施工中会经常遇到大截面和大跨度的梁板混凝土结构的高大支模安全施工问题，该部分施工不仅是安全生产的重点也是一个难点。对于高大模板工程建设部在《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家审查办法》(建质[20041213号)中规定将水平混凝土构件模板支撑系统高度超过8 m，或跨度超过18 m，施工总荷载大于10 kN／m2 、线荷载大于15 kN／m的模板支撑系统定义为高大模板工程。
1 几起典型的高支模重大安全事故
工程在屋盖混凝土浇筑中发生了高支模的整体模板坍塌重大事故，造成死亡6人，11人重伤，24人轻伤。浙江省某研究发展中心工程门厅(结构高度28.1m、净跨24 m)模板倒塌事件，造成死13人、伤17人的特大事故。
某项目工地(建筑面积20 5276m。)，施工人员在浇筑混凝土时，模板支撑体系突然坍塌，造成6人死亡、21人受伤、2人下落不明的重大事故。上述事故都是比较典型的高大模板支撑坍塌事故，给国家和各企业造成了不可挽回的损失。
2 高支模倒塌安全事故的原因分析
在高架支模的架体中，主要架体形式为扣件式钢管脚手架，碗口式钢管支架以及门式钢管支架，从已发生的国内坍塌高支模事故来看，主要集中在用扣件式钢管搭设的支架。扣件式钢管支架具有搭设灵活，适应复杂结构支模的优点，但也有搭设随意性大，受作业工人影响大的缺点。同时由于缺少系统试验和研究，因而尚无包括其设计计算方法的专项标准。文献[1]中“模板支架计算”，由于存在着不足之处，特别是针对于高大模板支撑的设计计算的内容比较少，使设计计算容易出现不能完全确保安全的结果。
2．1 模板支撑系统计算数学模型
目前施工现场模板支撑系统设计计算时，其计算数学模型和简图与实际情况有较大不同，在文献[2]中指出在计算简图采用钢结构节点为铰接，理论上认为各杆件交于一点。而现场实际操作用中钢管搭设的模板支撑系统、内外脚手架立杆与横杆、斜杆用扣件连接，一个扣件只能连接两根杆件，因此其所有杆件不能交于一点，这就产生偏心问题，其数学模型也无法考虑这个问题。回转扣件连接其锁扣能力为8 kN，十字扣件只有6 kN，一字扣件只有2．5 kN，与钢管本身强度相差较大，不相匹配[1]。
2．2 钢管节点的处理
在模板支架的设计中，钢管支架的连接可假设成理想铰接或完全刚接的计算模式。理想铰接的假设意味着立杆与水平杆之间不能传递力矩，用铰连接在一起的立杆与水平杆将独立的发生转动。而完全刚接的假设意味着钢管支架发生变形时，立杆与水平杆之间没有相对转角，其夹角保持不变。虽然上述对节点性能所作的理想化假设大大地简化了钢管支架的分析和设计过程，但是所预测的结构反应可能与实际不符，事实上，在荷载作用下，没有一种连接是完全刚
性或理想铰接的。
2．3 诱发荷载的问题
根据文献[3]，规定高大模板支撑系统还必须考虑诱发荷载，即当支撑体系受一水平力作用时，在基础处有另一个大小相等、方向相反的反力与之平衡，这组力组成一力偶；若整个支撑体系不发生转动，在支撑的各立杆中心应存在竖向力与之平衡，该竖向荷载称为诱发荷载。在实际施工操作过程所谓的诱发荷载是指支撑系统在动活载的瞬间作用下引发的如风荷、输送混凝土泵管的水平冲力、混凝土震捣器的振动波对钢管立杆承压能力的削弱乃至扣件抗滑移与抗扭转的能力的降低[4 ]。动活载会使结构自身产生微弱的变形，结构自身微弱的变形也会使结构内部产生的应力比按静力计算方法计算的结果高出很多，但目前在施工结构计算中主要依靠静力计算来核算材料的强度，实际上是一种模糊简化方法。
2．4 模板支架立杆计算长度取值
立杆的计算长度[1]L。为
Lo=h+ 2a (1)
Lo=kuh (2)
其中，k为计算长度附加系数，其值取1．155；h为支架立杆的步距；a为支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度； 为计算长度系数Ⅲ 。
此计算式没有考虑高支架的不利影响因素，当立杆步距相同时，高支架与低支架的承载力计算结果相同，显然是不合理的。
2．5 忽略支模架斜杆作用
在文献[1]中对钢管支撑系统中斜杆(剪刀撑)只提出构造上要求，未列入设计计算要求，因此模板钢管支撑系统设计时，不对斜杆进行力学计算，对于搭设高度较高的高大支模架往往存在抗侧向位移的能力不足，特别是当高大支模架的混凝土柱与楼层梁板一起浇筑时，其支模架抗侧向变形较差。容易产生失稳现象。而在很多模板倒塌事故中，并不是钢管承载能力不足造成的，而是钢管支撑系统失稳或杆件局部失稳造成的。而钢管支撑系统失稳是该系统抗侧向变形能力不足造成的，也就是说该系统的斜杆(剪刀撑)数量不足或布置不合理。
2．6 忽略立杆偏心受压因素
文献[1]规定“当纵向或横向水平杆的轴线对立杆轴线的偏心距不大于55 mm 时，立杆稳定性计算可不考虑此偏心距的影响”。因此，模板支撑系统立杆通常按立杆中心受压杆件进行设计。但实际施工中，模板支撑系统存在众多小偏心荷载，由于扣件的连接而产生的偏心弯矩是不可忽略的，然而模板支撑系统设计中忽视这一因素，这可能是导致立杆失稳而倒塌的原因之一。同时在一些高大模板支撑的工程中，往往需要用数根短柱拼接起来。在拼接的过程中往往由于现场施工操作的问题，也会引起立杆的偏心受压。因此立杆的偏心问题也是高大模板支撑安全的一个关键。
2．7 架体的结构组合问题
由于架体构成的任意性，架体结构特别是高大模板支撑架体的承载能力将受到其几何构成的极大影响，由于没有以结构理论作指导，在文献[1]中只借鉴了国外的近似“几何不可变杆系结构”力学模型的计算方法，由于扣件式钢管的安装质量受人为的因素的影响较大，使按传统习惯搭设的扣件式钢管模板支撑架不易达到“几何不可变杆系结构”的力学要求，同时这方面存在的重大隐患没有被工程师意识到。
3 预防模板支撑系统倒塌事故的措施
3．1 模板支撑系统计算数学模型
(1)对立杆进行稳定性验算时不仅要考虑轴向荷载，还要考虑由于钢管之间用扣件连接，导致所有杆件不能交于一点而产生的偏心荷载。
(2)回转扣件的抗滑能力文献[1]规定回转扣件抗滑设计值为8 kN，这与施工现场的实际情况有很大的出入，由于施工现场大量使用回转扣件，从现场实际使用情况来看，回转扣抗滑能力一般很难达到规范要求。某工地曾对扣件进行检测，其合格率为零。故模板支架设计时，回转扣件抗滑值应比规范中规定的要小。根据现场实际笔者建议取为5 kN。
3．2 钢管节点的处理
由于在实际情况下，钢管节点既不是铰接也不是完全刚接，因此在设计和计算过程中应该根据实际情况考虑，从已有的试验结果和实践经验分析，采用“铰接计算”是比较符合实际的。
3．3 诱发荷载的问题
为了解决在高支模过程中的诱发荷载问题，在目前可以采用文献E63中提到的以较为精确的静力学方法计算诱发荷载引起的瞬时结构应力。诱发荷载包括；安装偏差荷载，按竖向永久荷载的1％计算；安全荷载，按竖向永久荷载的2．5％计算；风荷载，分别作用在模板上和支撑系统上。
3．4 模板支架立杆计算长度取值的改进考虑高支撑架不利因素，采用的立杆计算长度为
LO=k1k2(k+2a)(3)
其中，k1为计算长度附加系数，按表1取值；k2为考虑搭设高度影响的立杆计算长度附加系数。
表1 立杆计算长度附加系数
利用(1)、(2)、(3)式计算比较：对支架立杆计算长度计算，若步距h=1.5 m，立杆横距L =0.8m，计算高度H。取12m，连墙件按三步三跨设置，a取为0.4 m，由文献[1]查得u=1.7m(双排架)则由(1)、(2)、 3)式分别得2．3 m、2．945 m、2．44 m，即立杆的计算长度为(2)> (3)>(1)。因此，为确保高大模板支撑安全建议用(2)、(3)式计算为好。并用其中的一个最大值进行立杆稳定计算。
3．5 消除立杆的偏心和进行剪刀撑设计计算
立杆的接头应采用对接，对于搭接方式由于搭接时存在偏心，对接立杆的承载力比搭接立杆的承载力高得多。荷重较大的高大模板支架采用双立杆和双横杆的搭设方案，水平横杆传给立杆的偏心荷载由于双立杆连接成整体后得到平衡，该组合立杆可用中心受压构件进行计算。
剪刀撑的设置不仅提高立杆的极限承载能力，并且是支架整体稳定性的重要保证。特别是支撑高度大于4.5 m 的高大支撑架，合理设置剪刀撑能有效防止泵送混凝土对模板支撑的冲击所造成的架体整体失稳，根据相关试验表明，合理设置剪刀撑的支撑体系其极限承载能力可提高17％ ，因此，满堂的模板支承架应沿架体四周外立面满设竖向剪刀撑，竖向剪刀撑均由底至顶连续设置。支撑架较高时，为提高架体的整体刚度，在架体顶部、底部设扫地杆处、以及中部每隔4～6 m处必须设置满堂水平剪刀撑，剪刀撑必须与立杆相连接。由于文献[13中对支架剪刀撑设计计算未提出具体要求，但由于剪刀撑在支架支撑稳定中的重要作用，笔者建议对剪刀撑受力进行估算，同时需满足构造要求。对于高大模板支撑系统的水平剪刀撑加强层和垂直剪刀撑可参照文献[3]设置。
3．6 架体的结构组合问题
脚手架(包括模板支撑架，以下统称脚手架)的承载能力首先依靠于其结构计算简图，可以说，现在的任何建筑结构计算都不能免除这一环节。在绘制计算简图时，对杆件体系的连接点视为“铰接”还是“刚接”。在计算简图基础上，首先要解决其“几何构成”问题。其中最重要的是必须保持其静定或超静定，凡不能保持静定的，则架体不能承载。这些结构力学的基本原理可以说是指导脚手架技术的重中之重。在这些问题解决之后，才能进行杆件强度计算。而在杆件强度计算中，立杆作为受压杆件，其计算长度又成为问题的关键。由于脚手架杆件的截面是固定的，因而其长细比(Lo／i)就决定于Lo。此外长细比应当说有一个限值，也就是在钢结构规范中，稳定系数表中所列出的最大值250。凡长细比 大于250应当认为是超过限值而不能使用。
关键字：支架搬运车、变坡点、巷道高度
1 前言
采煤工作面设备安装时，上下风巷高度的确定由通过设备的最大高度决定，在正常运输时其通过高度为设备净高与车辆承载部位高度之和。但在设备通过变坡点时由于设备前端上抬，其巷道高度在设备运输高度的基础上又有所增加。本文以淮南矿业集团西部投资公司泊江海子矿支架搬运车运输支架为例，通过CAD图形模拟来确定支架搬运车运输支架过变坡点时的巷道高度，并建立数学模型。
2 数据统计
2.1泊江海子矿支架装车后其各部尺寸如图2-1。在平巷段运输时，设备车辆高度为3300mm。
2.2 支架搬运车运输支架通过变坡点时支架前端上抬高度如图2-2。在巷道坡度为α°时，最大高度为h，高度增值Δh为：
本文利用CAD将支架搬运车运输支架在不同巷道坡度下过变坡点时的运行姿态进行了模拟，其模拟后的数据整理见表2.1。
通过表2.1可以看出随着巷道坡度的变化，高度增加值Δh在不断变化。通过整理CAD模拟支架搬运
车运输支架通过变坡点时的参数，可以建立巷道坡度与运输高度增值之间的关系如图2-2。
3建立数学模型
在将CAD模拟出来的离散数据转化为图2.2的连续曲线后，可以看出巷道坡度与高度增值存在着一定的线性关系。为了建立通用的理论模型，利用Excel表格进行回归分析后，得出了高度增值与巷道坡度之间的关系式如图3-1 。
通过Excel回归分析的方法将无规则的离散数据进行拟合，生成式（3-1）的数学模型。为变坡点巷道高度的确定提供了理论依据，工作面巷道变坡点的高度就可以按照此线性方程进行高度增值的计算，从而计算出变坡点处的巷道高度。
4结论
利用CAD模拟支架搬运车运输支架通过不同坡度变坡点得到的数据建立了高度增值与巷道坡度之间的线性方程。为今后支架搬运车运输支架通过变坡点时巷道高度的确定提供了理论依据，同时也为今后变坡点巷道高度验收提供了理论依据。
参考文献：
[1] MT/T989-2006矿用防爆柴油机无轨胶轮车通用技术条件.北京：煤炭工业出版社，2006
[2]AQ1064-2008煤矿用防爆柴油机无轨胶轮车安全使用规范.北京：煤炭工业出版社，1997
一般阀门都是由执行机构来驱动的，那么将阀门和执行机构连接起来的支架显得尤为重要。在设计支架时，不仅要考虑连接问题，更重要的是支架的强度设计。
2.支架的强度设计
2.1设计理论依据
冯米斯应力即第四强度理论应力，通常用来描述联合作用的复杂应力状态，它是一种等效应力，融合了弯曲应力、拉伸应力和综合剪切应力等应力，其中综合剪切应力与直接剪切应力和扭转剪切应力相关。
2.2设计公式
支架的设计应该考虑到气缸与阀门所有可能的安装方向。本文以Z方向为重力加速度方向为例，分析支架的受力情况。如图1所示，气缸对支架产生了悬臂载荷，同时还施加了驱动阀门的操作扭矩。为了简化计算，支架的重量算入在气缸的重量里并且作用在气缸的重心。
图1建立的坐标系下，支架所受的力及力矩计算公式如下：
Z轴受力 （4）
b点对X-X 轴的弯矩 （6）
b点对Y-Y 轴的弯矩 （9）
Z-Z轴的扭矩 （11）
式中Wt--- 气缸与支架的总重量，gx=0，gy=0
典型的支架结构如图2所示，实际的支架形状可能与之存在差别，但是这不会影响到计算公式及结果的准确性。
a-a 截面T形面积 （13）
T形截面的形心 （15）
图1.支架载荷分布图图2.典型支架结构
X轴惯性矩 （16）
Y轴惯性矩 （17）
以上截面积和惯性矩都是针对一个T形截面来计算的，所以支架的截面积和惯性矩应加倍。
支架的弯矩计算是把支架的两个T形截面看作是固定端悬臂梁。由于gx=0，gy=0，则直接剪切应力τx=0，τy=0，所以综合剪切应力τT等于扭转剪切应力τt 。
弯曲应力 （19）
拉伸应力 （20）
扭转剪切应力 （23）
冯米斯应力 （25）
允许的拉伸应力 （26）
式中 ---材料屈服强度极限
安全系数 margin of safety= >1.3 （27）
一般来说，当安全系数大于1.3时，我们认为支架的设计满足强度要求。
3.结语
在进行阀门与气缸连接支架的设计时，应充分理解所使用公式的适用条件和要求，按照实际情况进行计算校核。一般我们推荐使用阀杆所能承受的扭矩或气缸输出的最大扭矩两者之中较小的扭矩作为支架的设计扭矩。但如果认为使用该扭矩过于保守，则可使用阀门的最大操作扭矩作为设计扭矩。设计时应根据实际需求来制定安全系数，平衡好支架强度与成本之间的关系。
参考文献：
通用技术课堂如何从“技能”掌握转变为“素养”习得，是当前通用技术教师应该认真探讨的问题之一。技术理论课是技术试验课、绘图课、制作课的基础，是学生掌握系统设计思想和设计方法的前提，把握这一类型的课堂是上好通用技术课的关键。
1 技术理论型课堂的教学现状
由于学科的特殊性，以及人们长期以来思想观念等因素的影响，通用技术课一直被外界甚至部分通用技术教师误认为是手工操作课，而把当中的技术理论课看成是一般的讲授课，采用单向的讲授法，其课堂教学的一般模式如图1所示。
通用技术的理论知识非常丰富，这些理论知识都是学习通用技术的基础。如技术发展规律、技术的性质及影响、设计的基本方法和基础知识、设计的一般过程和设计中的技术语言等。为更顺利开展教学，教师一般采用单向的讲授法，力图将这些知识以最全面的方式展示给学生。但这一方法过分强调教师的主导作用，忽视了学生学习的积极性和主动性、学生的主体地位，也忽略了通用技术理论课的特殊性。因此，有必要以新的教育教学理念为指导，改变通用技术理论课课堂教学现状。
2 支架式教学的概述
支架式教学的最直接理论基础源于前苏联著名心理学家维果斯基的“最近发展区”理论。“支架式教学应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架。这种框架中的概念是为发展学生对问题的进一步理解所需要的。为此，事先要把复杂的学习任务加以分解，以便于把学生的理解逐步引向深入。”
依据支架式教学理念，首先将教学内容转化为一个需要学生探究的大问题/任务，在教学过程中再将这一大问题/任务转化为若干层层递进的子问题/任务。让学生根据提供的架构，从底层逐步开始建构自己的认知结构。每当解决1个子问题/任务的成果能够为下一阶段的问题支架服务。在此过程中，上一阶段的脚手架可以慢慢拆除，以此类推。
支架式教学一般由搭脚手架、进入情境、独立探索、协作学习和效果评价5个环节组成。其教学流程如图2所示。
结合通用技术学科特点以及本校学生的实际情况，在支架式教学理念指导下，将技术理论课课堂设计成以下5个模块。
2.1 “创设问题情境”模块
设计的思想与方法等内容是相对抽象的，教师可以从生活中的案例入手，创设学习情境，引出课题，并提出本节课需要解决的问题。
2.2 “启发引导”模块
此步骤主要为学生搭建问题支架，提供有效资源，形成一个概念框架，所以是开展支架式教学的关键。该模块在课后要求教师做好充分准备，对课堂要有整体把握，支架问题间要有区分度，同时又能较适宜地引导学生从一个阶段进入到更高的一个阶段的学习。而在授课过程中则要求教师在原有支架问题的基础上，能根据学生现场生成的问题来修改完善下一步的支架。
2.3 “自主探究”模块
此阶段是学生自主学习的关键阶段。为从引导探索逐渐过渡到学生的自主探究，依靠教师已经建好的问题支架结构，再结合学生原有的认知结构，不断解决问题，完善知识框架。
2.4 “合作建构”模块
技术理论课课堂虽然较枯燥，有较多的系统理论知识，但最终的目的并不在于对这些知识本身的认识与了解，而在于学生如何应用这些理论知识解决生活中的问题，加深对技术的理解。提升学生的技术素养。因此该环节十分重要，是学生在拆除脚手架后的主动建构知识框架和分享交流的环节，更能体现学生的主体地位。
2.5 “交流反馈”模块
这是支架学习的最后阶段。是学生自主学习、合作学习建构知识框架过程的交流、分享阶段。在互相交流评价的过程中不断修正完善知识架构。教师在此阶段可以主要通过提问的方式帮助学生进行归纳总结。
3 支架式教学在课堂中的应用案例
为更好阐释支架式教学在通用技术技术理论型课堂中的应用，以“必修一”第二章第二节“技术设计的原则”教学为例加以说明。
3.1 “创设问题情境”模块
首先展示两幅图片：魁北克大桥建筑结构图；魁北克大桥坍塌图。
提出两个问题：该桥为什么会非正常坍塌？在对桥梁进行设计时需要注意什么原则？
通过这个现实中常出现的问题，创设了生动情境，引出本节课的教学内容，在设计过程中需要遵循一定的原则。为了解决这一大问题，必须解决的支架问题有：为什么在设计中需要遵循相关原则，这些原则具体有哪些，在设计过程中如何应用这些原则。
3.2 “启发引导”模块
本环节的关键是给学生建立具体学习支架。首先以一个经典案例进行引导。展示方形西瓜图片，提问学生对方形西瓜的态度与看法，在学生对这种新型西瓜产生浓厚兴趣时建立第一个学习支架：为什么西瓜要变成方形。紧接着我让学生参考书本内容，并邀请不同的学生发表意见看法，让大家对方形西瓜遵循了什么样的设计原则进行思维的碰撞，建立第二个学习支架：方形西瓜主要体现了设计中需要遵循的经济性原则。最后让学生以小组形式展开讨论为什么要遵循经济性原则，建立第三个学习支架：应用该原则的意义。
通过这三个支架的架设以及层层递进，帮助学生深入理解经济性原则的内涵。从而为学习更多的设计原则做好铺垫，打好基础。
3.3 “自主探究——合作建构”模块
该环节主要在脚手架的支撑下形成对经济性的设计原则的理性认识，然后逐渐拆除脚手架，形成相关的自主学习其余的设计原则。
首先为学生准备好充足的素材，制作成学案，通过资料的阅读，既拓展了知识面，也为系统学习设计的原则提供生动的探究案例。
学生自主探究过后，还需要进行小组的讨论，通过讨论使知识更加丰满充实，以更好达到教学目标，建构知识框架。
3.4 “交流反馈”模块
反馈是教学的重要过程，而以往的课堂较多的把教师的总结归纳作为反馈，其实学生与学生间交流的反馈对提高学生学习积极性的作用更大。邀请小组上台汇报小组的思路和答案，并让其余小组对该组进行评价，完善该小组的系统框架。
在通用技术理论课课堂上运用支架式教学法，取得了较好的教学效果。基本摆脱了理论课课堂教师教—学生听的枯燥局面，给了学生更多主动参与学习的时间，成为课堂真正的主人。当然，支架式教学模式是一个不断完善的过程，有些方面还需要进一步细化，引导学生方向清晰地去解决一个个问题，优化学生的认知结构，帮助他们逐步扎实地达到最后的学习目标。
参考文献
[1]赵敏.支架式教学在信息技术操作型课堂中的应用研究[J].中小学信息技术教育，2011（7）：100-101.
[2]王志忠.“支架式教学”在信息技术教学中的应用研究[J].中小学信息技术教育，2009（Z1）.
[3]徐强.支架式教学和先行组织者教学的比较[J].科教导刊.2011（8）.
购物车(0)
