超声原理基础知识范文

关键词：案例教学;专业学位研究生;现代制造技术;工程应用

中图分类号：G643文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）41-0221-02

案例教学是指将案例应用于教学，通过教师讲授基本知识、提出问题、组织学生讨论、撰写案例分析报告等过程来实现教学目的，改善教学效果，从而提高学生理论知识水平和解决实际问题能力的教学方法。现代制造技术课程是一门着眼科技、注重应用的课程。通过对本门课程的学习，使学生对精密超精密加工技术、柔性制造技术、现代制造系统等方面的知识有一定的了解，由于课程内容涉及面广，信息量大，内容更新较快，通过大量的案例介绍了解现代制造技术的基本理论、基本原理、相关技术和最新发展动态，同时培养学生查阅文献、了解学科前沿动向的能力。

一、案例教学法在专业学位研究生教学中的可行性研究

1.有助于学生了解学科发展最新动态。由于现代制造技术具有更新快、发展迅速的特点，将案例教学应用到现代制造技术教学中，通过最新成果和发展动态作为案例，介绍新的设计与制造技术、方法和先进的技术装备，始终保持教学内容的先进性，开阔学生的视野，培养学生以前卫眼光和逻辑思维分析问题的能力，养成获取学科前沿发展的最新动态。

2.有助于搭架学生与老师互动平台。案例教学是可以根据现代制造技术的发展，利用最新的研究成果作为案例，针对研究生的研究方向进行讲教学，通过最新的学科发展成果为整个教学内容注入新的血液，有利于使学生主动思考，积极参与到整个教学过程中，可以充分开拓学生科研的思路，对个人研究课题有针对性的讲解，了解本研究方向最新最前沿的发展态势，提高学生的创新能力。

3.有助于学生综合能力的提高。案例教学法在专业学位研究生科研学习中具有直接的促进作用。专业学位研究生的培养目标是应用型工程技术人才，这就要求学生根据所学的专业理论知识，化理论为实践，用理论揭示工程应用中问题的本质，掌握科研学习的方式方法。而且，将案例教学通过最新成果案例的展示，帮助学生开拓视野，使学生主动对案例进行思考与讨论，有效地拓宽学生的知识面，提高学生的科研创新能力。

二、现代制造技术课程案例的选择

现代制造技术案例的选择遵循三点原则：第一，以最近最新的典型案例为基础，理论联系实际;第二，根据专业学位研究生研究方向，有针对性地选取课程案例;第三，选择的案例要内容充实，具有一定的难点问题。本课程案例主要从下面三个方向进行选取。

1.特种加工技术。特种加工技术是直接利用电、热、声等特殊机械能量，以实现材料切除的加工方法。特种加工的特点为：依靠电、化学等能量去除材料，而不只是靠传统的机械能;以简单的机械运动可加工较为复杂的型面;加工过程中，瞬时能量较高，可方便有效地应用各种能量加工难加工材料，获得良好的表面质量。

特种加工技术可以分为：电火花加工、超声加工、快速成型加工以及复合加工等。对于这些加工技术的案例可以选择难加工材料、特殊复杂型面、高精密表面的具体案例作为经典案例。让学生根据典型案例查阅相关文献，通过与本课题组成员的讨论，给出预留问题的解决方案，达到举一反三、融会贯通的目的，加深学生对特种加工技术各类型的基本理论原理、相关技术的了解。

2.精密和超精密加工技术。精密和超精密加工主要包括三方面的内容[3]：（1）超精密切削。（2）精密和超精密磨削研磨。（3）精密特种加工。

针对精密和超精密加工特点提出超精密切削、磨削的基本理论和工艺;超精密加工设备的关键技术、精度、热稳定性;将这些研究范围内的成果作为案例，让同学们在了解基本知识的同时，放开视界，拓宽思维，根据最新发展动态对相关的研究问题进行分析归纳总结，培养专业学位研究生了解学科前沿动向的能力。

3.现代制造系统。现代制造科学主要包括：CIMS、敏捷制造、并行工程等，主要研究的科学问题如下：现代制造技术和系统的基础理论;制造过程的数学建模;网络环境下的体系结构等，这些问题具有前瞻性、交叉性、先导性、基础性、应用性五大特点。针对这些问题搜寻最新发展成果，将其作为经典案例，使学生站在信息时代和纳米时代的高度，把握现代制造系统的本质，融各学科的知识于一身，建立现代科学思维方法。

三、案例教学在现代制造技术教学中的实施举例

1.案例讨论前的准备。首先，教师要针对学生的研究方向设定案例，并拟定讨论题目。在教师完成基本课程教学后，可以将相关案例留给学生，给学生一定的时间准备相关的材料。学生在收到教师的案例后，通过阅读有关案例，查找各案例间的异同，查阅文献材料，搜集有用信息，经过思考分析，给出关于案例讨论问题的原因分析和解决方案。

以超声对型孔、型腔的加工为案例。根据实际超声加工的实例，对超声波加工的原理和特点、超声波加工的设备、超声波加工速度、表面质量及其影响因素等几个关键问题进行分析与讲解。同时对超声波加工的应用进行拓展延伸，讲解有关超声切割加工、超声波清洗等的应用，从而提升学生对基本理论、原理的理解，并对案例中所反映与本研究课题相关内容予以实际应用，加深学生对基础知识的掌握，同时提升理论联系实际的能力，达到学生自主分析解决实际工程问题的能力。

超声原理基础知识范文

关键词：研究生教学；研究生培养；知识拓展；分析技巧

中图分类号：G643文献标志码：A文章编号：1674-9324（2015）03-0131-02

中国已成为世界上最大的制造业大国之一，被誉为“世界工厂”，但是却面临品牌小国的尴尬局面。这不禁让人回想起美国物理学家亨利・奥古斯特・罗兰（HenryAugustusRowland）在美国科学促进会年会上发表的那篇关于纯科学和应用科学的著名言论。我们在强调技术强国的时候，却往往更注重技术带来的结果和利好，缺乏探究技术原理的动力和激励机制，仅仅是通过借鉴某种原理和思想，在技术得以应用就能够得到很高的赞誉，进而在社会评价体制中占有优势。试问在这样的氛围中，还有多少人能耐得住寂寞，在漫漫科学发现之路上去对基本原理进行探索和发现呢？近代中国没能独立地发展出物理等现代自然科学，大概就是因为我国的传统文化比较讲究使用，缺乏科学探索和建立理性思维体系的动力。有关调查表明，当前我国许多重大工程研究的主力军仍青睐于研究生队伍。当然，这种模式一定程度会推动研究生整体素质和工程能力的提高，但同时也给研究生教育工作带来了巨大的压力和挑战：偏重工程应用的教育一度为我国的经济发展和社会进步造就了大批工程技术人才，取得了巨大成就，但逐渐地难以满足我国建立创新型国家和参与国际竞争的需要。强调研究生教育结构调整，就是在强调不仅仅要培养高层次、应用型专门人才，同时还要注重人才在科学研究和基础性研究方面的能力和动力。事实上，在研究生教学中，注重引导研究生在工程技术问题中进行科学抽象，提炼其本质和规律性的部分，能够实现从形象思维到抽象思维的跨越，最终以理论指导，回到实践中来，培养和进一步提高工程技术能力。本文从研究生课题论证和研究内容的提炼出发，提出一种在工程问题中进行科学抽象，提炼所涉及的基础科学理论，用以全面提高研究生分析问题的能力、善于归纳和总结的水平，拓宽知识面，学习学术研究中的分析技巧，培养自主提炼工程中的本质原理、善于举一反三的科研综合能力，从而为后期的课题学术研究打下良好的基础，提高科研与学术的研究效率，最终为我国创新型社会的转变提供必需的科技人才。

一、工程技术中的科学问题

导师在指导和为研究生进行课题论证的时候，往往立足于已有的课题研究的框架和固有的研究模式。授人以鱼不如授人以渔，传授给人既有知识，显然不如传授给人学习知识的方法高明。一个工程型的导师，多半也会按照特定工程问题常有的分析和解决思路进行辅导和指引学生，这并不是培养创新型人才所应有的教学模式。在研究生教学中，人们都会讲“授人以鱼不如授人以渔”这样的话，可随着课题的深入和曲折，就渐渐忘记了这句话的根本。在应对具体问题解决方式的纷扰中，在层出不穷的意外因素中，老师和学生都迷失了方向，我们都陷入了事物复杂的表面现象之中裹足不前。实际上，在为研究生进行课题方案论证时，不仅瞄准所需要解决的具体问题来设置研究内容和目标，而且应该贯穿对工程问题中理论本质的提炼，引导学生去提炼科学问题并拓展一般性的规律，最终又能回到特定的工程问题上来。经过这样一个循环，可以使研究生在工程技术中抓住问题的本质，保留关键的边界条件和进行必要的简化，抽象为数理模型进行解析，得到并明确一定条件下的规律性结论，不仅仅可应对特定情况下的问题，而且初步掌握解决新问题的方法。以超声电机技术的研究方向为例，这是一个典型的工程应用和应用基础为主的多学科交叉领域。超声电机（UltrasonicMotor）是一种新概念动力装置。它的实质是依靠压电陶瓷的逆压电效应将电能转化为弹性结构体的机械能，使定子产生高频的微幅振动（微米级），再利用接触和摩擦作用将定子的微幅振动转换为转子的回转或者直线运动，从而输出机械能以带动负载工作。这种新型电机使用频率高于20kHz（即超声频率范围）的交流电源来进行驱动，故称之为超声电机。在向研究生教学这种新型电机的时候，如果只是仅仅停留在“动力装置、驱动执行器”的层面，那只是告诉了对方一个工程应用的概念。正如美国的罗兰说的，研究只停留于电报机、电灯和其他的便利设施，停止科学的进步而只留意科学的应用，是无法创造出物理学的，而没有物理学基础则难以发展出现代科学。在解释类似超声电机这样的工程概念时，可按照表象―实质―基本原理的流程进行引导。比如，超声电机的特点（低速大力矩、快速响应、断电自锁等以及结构形式灵活）决定了其独特的应用优势，这是由其独特的工作原理决定的（压电结构激振和摩擦传动）。在压电激励方面，涉及到铁电材料的基本属性、正逆压电效应的存在机制、弹性结构的振动模态及诱发机理，涵盖了凝聚态物理、功能材料学以及结构动力学等基本领域。在摩擦传动方面，涉及到波动理论、高分子材料学、接触动力学等。掌握了这些基本领域内特定部分的知识，引导研究生对超声电机系统中涉及的多物理场耦合效应、本构关系以及力学行为进行抽象和描述，即忽略次要、繁复的特征，得到物理模型和其数学模型。

二、科学创新思维的培养

通过超声电机表象，引导研究生对产生其特点的基本原理进行学习和钻研，过程中辅以多媒体动画甚至实物的形式表现知识要点，引起科研学术的兴趣，激发科研学术的活力，有助于研究生科研素质、创新思维的养成。创新的成果取决于人的创造力，尤其是从事类似超声电机等精密驱动技术领域的科研人员，本身就是面向工程应用的。但要取得源创、有价值的成果，往往不能仅仅拘泥于特定的应用实例，而是要在学习这些已有范例的过程中，有意识地培养科学的创新思维。创造力与创造思维密切相关，面向工程的人员必须充分掌握和灵活运用各类创新思维新式，深刻认识其主要特点。导师在讲授和指导具体学术要点时，要能够把握和融合创新思维的各种形式。仍以超声电机为例，电机定子的振动模态是一个关键概念。首先让学生在直观的例子中了解结构振动是由频率和运动形式组成，通过秋千、桥梁、跳绳等日常生活中常见结构体的振动来了解和体会概念的表象特征。两大要素的概念有了后，就可引入模态的定义。模态的定义是抽象的，因此这里是表象到抽象的第一个提升，但还没有达到本质。学生了解到描述振动物体需要用到模态，即振动频率和形式。而模态是结构的动力学特性，由其材质、结构拓扑形式决定。自然界中的结构体都是连续体，因此且振动频率和形式一般是难以穷尽的。实际上，上述的过程已经由工程对象抽象到物理模型了。更进一步，要求研究生运用头脑中原有的知识体系与认知方法，结合形象思维等形式，利用直觉、灵感和想象等思维方法，对具体工程对象的比较和类比、分析和综合等，形成对具体对象的一个新的认识。更进一步，运用数学方法，对科学研究的对象及过程进行分析思考，进行定量的认识，达到一个新的高度。还以超声电机定子为例，有了物理模型后就需要引导学生对振动模态进行分析和计算，即数学模型的建立。很重要的是，让研究生们明白超声电机定子和一般结构体振动的共同点：都是连续结构体的共振模态。但又要掌握其区别：超声电机定子是力电热多物理场耦合结构，而且工作在同频异形模态之下。在数学上，模态的概念是与线性代数的特征值问题关联的，频率和振型即对应特征根和特征向量。退化了的同频异形模态，实际就对应着重特征值。让学生掌握定子振动―（多物理场）结构模态―特征值问题这几个知识要点之间的映射关系，并能够从数学关系上来进行转化，从公式上就能看出其物理意义，对应到工程现象。到此，学生就能够明白超声电机的结构为什么可以多样化：因为构造椭圆轨迹的结构振动形式很多，即结构的振动模态是丰富的，这就使得科研人员可以有很大的设计空间来构造定子的拓扑结构形式，所以有圆盘、长杆、环形、圆柱形等不同外形的超声电机问世。

研究生在求学阶段检索和选择到的课题往往是比较前沿的内容，无论是否具体面向工程，其内容的深度和广度对学生而言都具有一定的挑战性。笔者认为，研究生教学和课题研究过程中除了引导其经验知识以外，更应当注重研究生思维方式的培养和技巧的训练。结合具体的实例，从实际的工程现象抽象为物理模型，升华为数学表述和定量分析，最后又能够回到具体的应用，整个过程辅以多媒体等手段，最终就培养出初步具有创新思考能力的研究生。

参考文献：

[1]王大明.亨利・奥古斯特・罗兰――美国物理学的继往开来者[J].自然辩证发通讯，2006，28（4）：93-101.

[2]袁熙贤.论我国研究生教育发展的现状及未来[J].教育教学论坛，2011，（24）：154-155.

[3]洪煜，钟秉林，赵应生，张筱茜.我国研究生教育制度的历史沿革、现存问题与改革方向[J].中国高教研究，2012，（7）：41-46.

[4]赵睿.国际化背景下中国科研机构研究生教育发展战略思考[J].管理论坛，2007，（1）：44-54.

[5]唐铃，杨木壮.专业学位研究生教育与实践规范化培养探讨[J].教育教学论坛，2012，（21）：123-124.

超声原理基础知识范文篇3

【关键词】超声诊断学；教学

超声医学是一门将基础医学、临床医学与超声工程学有机结合的综合性学科，属于医学影像系，它在临床工作中越来越发挥着重要的作用。它不仅涉及到广泛的基础知识和临床知识，而且还包括声学工程学等知识。在教学中，如何在有限时间内传授最优化和最大化的知识这对教师来说是具有很大的挑战性，因此教师必须根据本学科的特点，结合学生及学校的具体情况制定出适合本校学生的教学内容和教学方法，不断探索新的教学规律。笔者根据我们近年的教学实践，进行了一些教学改革尝试，取得一定的效果，现将总结如下。1加强医德医风教育

在现今经济社会中存在着一些不良的社会风气，因此加强医德教育尤为重要，要让学生深刻意识到只有具有良好医德的医师才能成为一位受人尊敬的好医师，从而使学生以强烈的社会责任感，刻苦学习，以精湛的医学技术为广大患者服务。2应用多媒体进行启发式教学

随着信息时代的迅猛发展，多媒体教学已成为医学院校教学改革的必然。实行多媒体教学将传统的被动填鸭式教学方式转换为主动参与互动教学方式，提高了学生学习的主动性和积极性。而超声诊断学教学与其他医学课程相比在多媒体教学应用上更具有其特殊性，超声诊断学是一门实践性较强的学科，它强调的是连续、实时、多角度、多切面地动态观察所需检查的组织器官正常及异常的声像图变化。教师在课堂上可以通过多媒体给学生形象地演示正常的声像图图谱、对照大体解剖图谱及典型病例图像等。应用此方法教学代替以往单纯的板书与口授，使以前一些比较难以解释清楚的教学内容变得形象直观、易于理解掌握，同时在观看图像过程中，引导学生运用已有的知识积极思考，分析问题，引出新的问题，这种启发式的教育方式可以使学生对学习超声知识产生兴趣，积极主动的思考所遇到的问题，培养学生解决实际问题的能力和逻辑思维能力。鼓励学生仔细观察后大胆发言总结其声像图特征及诊断要点，最后凭借教师丰富的专业知识和教学经验，把基础理论知识与临床知识有机地结合起来进行讲解，通过这些方法让学生对超声理论知识有更加直观的理解，积极主动地与教师互动，从而增强学生学习的主动性和积极性，这样既有利于学生对所学的知识掌握得更牢固、更全面，又使得学生对教学重点、难点易理解掌握，使原来“老师难教，学生难学”变为“老师易教，学生易学”的良好效果。3应用临床实际典型病例进行提问教学

在教学中通过引入临床实际典型病例的临床表现、体征和实验室检查等，激起学生的探究心，试图寻找疾病的正确诊断。教师根据实际工作中遇到的典型病例，精心设计问题，既要有一定的深度和广度，还要符合学生的需求和兴趣。如对于一个急性阑尾炎的患者，我们可以从阑尾的解剖位置及其特点、主要病因、临床表现、主要分型、声像图表现、超声上与其他急病鉴别等方面进行提问。这样学生不再是孤立的学习超声知识，而是密切联系阑尾的解剖、生理，急性阑尾炎的病理、病生、临床表现、声像图表现及鉴别诊断等来学习超声知识，使得学生将枯燥的理论知识与临床实践有机地结合起来，这样学生学习起来比较轻松，有的放矢地进行学习，省时、易懂易记。4掌握超声操作技能

超声操作技能是超声诊断的重要基础，在临床实际工作中我们经常遇到这样的问题，对于某种疾病在声像图上的表现，初学者或者操作技能较差者不一定能把反映该疾病的声像图显示出来或出现“视而不见”的现象，只有把超声操作技能熟练掌握才能较好地对疾病进行准确的诊断，培养学生的实际操作技能，为将来进入临床实际工作奠定坚实的基础，因此必须让学生熟练掌握超声操作技能的基本功。培养学生超声操作技能的基本方法可按以下步骤进行：第一步：要做好操作前的各项准备，如调节机器至最佳的状态，引导病人在检查床上处于正确的；第二步：按照一定的顺序、全面地扫查所需要检查的器官。例如扫查肾脏可按照从纵切、横切、冠状切、从上到下、从左到右的顺序的进行全面扫查，防止遗漏；第三步：，发现病变时要作仔细观察、认真分析，如从病变的部位、大小、分布、形态、数量、边界、回声强弱等方面进行分析；第四步：结合临床资料综合分析，最后作出诊断。5注重学科前沿技术的发展