优化设计之框架
框架结构优化设计案例解析
摘要： 本文简述 了用于结构优化的设计变量、 目标函数、 约束条件等数学模型， 以某六层办公楼为例 ， 探讨了基于Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 程序的 结构优化设计方法。 并通过实际工程科倍（ 江苏） 服装有限公司综合楼 的算例来对优化前后的结构对比及优化结果进行分析， 得出 了最终 的框架 结构 优化 设 计方 案。 关 键词 ： 框 架结构 ； 优 化设 计方 案 ； 设 计变 量 ； 数 学模 型
（ １ ） 设 计 变量 。 设计 变 量是 指 在设 计过 程 中需要 优选 的量 。 也 就 是在 优化
设计过程中， 经过优化分析后所要确定的参数。 （ ２ ） 目标 函数 。 目标 函数是 设计 中极 小化 或 者极 大化 的变 量参 数 ， 它 是设 计变量 的函数 ， 是优化设计要达到的 目标。 所谓优化设计 ， 就是改变设计变量 的值 ， 使 目标 函数达 到极 小值 或 极大值 ， 从许 多 可行 的 设计 变 量 中 ， 选 出最 优 变量 ， 从 而 得到 最优 设计 方 案 。 （ ３ ） 约束条件 。约束条件既可 以是设计变量 的函数 ， 也 可以是独立的 量 。它 是 结 构 设 计 中应 该遵 循 的条 件 。一 般 地 ， 优 化设 计 可 以 表示 为 如下
３ ． １ 项 目背景 分 析
科倍（ 江苏 ） 服装有限公司综合楼某办公楼平面形状呈“ Ｌ ” 型。 办公楼内部 门厅为二层的共享空间， 办公楼占地面积为１ ３ １ ５ ｎ ｆ ， 建筑面积为４ ８ ３ １ ｎ ｆ 。平面 ． ８ ｍ、 ６ ． ３ ｍ和２ ． １ ｍ 为主。 底层平面设有门厅 、 档案、 接待及展示空间， 二、 首先 ， 建 立 符 合 或 者 接 近 结 构 实 际 条 件 的数 学 模 型 。 需 要 指 定 设 计 柱 网以７ 会议 、 Ｉ Ｔ 、 领导 办公 等功 能房 间 。 平 面设 计上 充分 考虑 了办 变量 、 目标 函数 以及设置 约束条件 。通过优 化设 计可以得 出多个 可行的 三层分 别布 置办 公 、 既 可做 到整 体办公 ， 也可 局部灵 活 分 隔。立 面 的设 设 计 方 案 ，这 些 设 计 方 案 均 由 不 同设 计 变 量 和 相 应 满 足 约束 条 件 的 目 公 空 间的灵 活分 隔和 布置 ， 使整体协调中且建筑细部又有变化。 办 标 函数 组 成 。其 次 ， 通 过 对 各 个 可 行 设 计 方 案 比较 ， 得 出 最 优 的 设 计 方 计上利用突出的框架形成的光影效果， 公 楼 以典雅 的造 型风 格 ， 简单 的体 块组 合 ， 带来 了全 新 的造 型 与空 间感 觉 。办 案。 公 楼 共６ 层 。底 层层 高４ ． ５ ｍ， 二、 三层及 以上层 高４ ． ２ ｍ， 室 内外 高差０ ． ４ ５ ｍ。 ２ ． １ Ａ ＮＳ ＹＳ 程 序 的优化 方 法
钢筋混凝土框架结构设计中的优化与安全性分析
钢筋混凝土框架结构设计中的优化与安全性分析钢筋混凝土框架结构是现今建筑工程中最常用的一种结构，其安全性和可靠性对于保障人员生命财产安全至关重要。
而在设计阶段，如何优化结构设计，提高建筑物的承载能力和抗震性，成为设计师面临的重要任务。
本文将从优化设计和安全性分析两个方面进行探讨。
一、优化设计钢筋混凝土框架结构设计阶段，需要根据建筑物的地理环境、建筑物使用功能以及承重情况等多种因素进行考虑，通过合理的结构设计方案，提高建筑物的整体安全性和抗震能力。
1. 材料的选择钢筋混凝土框架结构的优化设计中，材料的选择是至关重要的因素，主要从以下三个方面进行考虑：1）力学性能在结构设计阶段，需要根据建筑物的使用功能和设计荷载，选择具有良好力学性能的钢筋和混凝土材料。
通常情况下，采用大直径的高强钢筋、高强混凝土等材料，可以提高材料的承载能力和抗震性能。
2）耐久性钢筋混凝土结构的使用寿命是一个重要的考虑因素，在材料的选择上，需要考虑材料的耐久性能。
钢筋材料选用不含氢、磷等杂质的优质钢筋，混凝土材料选用优选掺合料，有利于提高混凝土的耐久性能。
3）经济性经济性是针对使用性能特别要求不高的情况下考虑的一个因素。
例如，在需要降低造价的情况下，采用增强弹性模量材料、有机纤维等加强剂，可以起到一定的经济效益。
2. 结构的布局结构布局是钢筋混凝土框架结构优化设计中另一个十分重要的环节。
通常情况下，优化的结构布局应该是结构安全可靠、布局合理且美观大方，具备好的通风采光性能，并且考虑到建筑物的使用功能，增加使用时的舒适性。
3. 抗震设计抗震性能是钢筋混凝土结构设计中最为关键的考虑因素，通常情况下，钢筋混凝土结构的抗震能力依赖于材料的强度、布局和连接方式，因此，进行抗震设计是优化结构设计的主要环节之一。
抗震设计包括结构形式、轴力比、刚度比和拐点等因素的确定，建筑物的抗震能力通常需要根据设计标准进行评估和检验。
二、安全性分析钢筋混凝土框架结构的安全性分析主要涉及到以下方面：1. 结构的承载能力承载力是钢筋混凝土结构安全性的重要因素，设计师需要考虑建筑物的使用功能、地理环境等多个方面指标，应根据设计标准确定建筑结构布置、墙体开口、集中力的作用部位等因素，进行合理的结构设计和布置。
混凝土框架结构的优化设计
混凝土框架结构的优化设计一、背景介绍混凝土框架结构是目前建筑领域中应用最为广泛的结构形式之一。
在设计过程中，优化设计是非常重要的一环，可以有效地提高结构的性能和经济性。
因此，本文将从几个方面对混凝土框架结构的优化设计进行探讨。
二、设计目标混凝土框架结构的优化设计主要目标有以下几点：1.提高结构的整体性能和稳定性；2.优化结构的材料使用和构造形式，降低建设成本；3.提高结构的抗震性能和抗风性能；4.提高结构的可靠性和安全性，满足建筑设计标准的要求。
三、设计内容1.建立结构模型在进行混凝土框架结构的优化设计之前，需要先建立一个完整的结构模型。
在建模过程中，需要考虑到建筑的地理位置、建筑的用途和设计标准等因素，使得模型更符合实际情况。
2.确定设计参数确定设计参数是优化设计的重要步骤。
在这个过程中，需要考虑到结构材料的力学特性、结构的受力状态和结构的稳定性等因素。
同时，还需要确定结构的荷载情况和设计标准，以满足设计要求。
3.结构的优化设计在确定设计参数之后，可以对结构进行优化设计。
具体方法包括：（1）优化结构的构造形式，降低材料使用。
例如，在框架结构中，可以采用加强节点的方式来提高结构的整体性能，减少材料使用。
（2）优化结构的截面尺寸，提高结构的抗震性能和经济性。
例如，在受力较小的区域，可以采用较小的截面尺寸来减少材料使用。
（3）优化结构的荷载分配，提高结构的稳定性和安全性。
例如，在高层建筑中，可以通过设置剪力墙和梁柱节点的加强来提高结构的稳定性。
4.结构的分析和评估优化设计完成之后，需要对结构进行分析和评估。
主要包括以下几个方面：（1）结构的受力状态分析，判断结构的稳定性和可靠性；（2）结构的抗震性能分析，评估结构的抗震安全性；（3）结构的经济性评估，判断结构的材料使用和建设成本。
四、设计实施在设计实施过程中，需要考虑到以下几个方面：1.结构施工的可行性和安全性；2.结构材料的质量和可靠性；3.结构的施工周期和成本控制；4.结构的监测和维护，保证结构的安全性和可靠性。
试论建筑框架结构设计问题与优化策略
试论建筑框架结构设计问题与优化策略引言：建筑框架结构设计是建筑工程中的重要环节，它直接影响建筑物的承载能力、稳定性、安全性和经济性。
在建筑框架结构设计过程中，存在一系列问题需要解决，并且需要通过优化策略来改进设计方案。
本文将试论建筑框架结构设计中的问题，并探讨相关的优化策略。
1. 材料选择问题：不同材料具有不同的力学性能和成本，如何选择合适的材料成为一个重要的问题。
还需要考虑材料的可获得性、施工工艺和环境友好性等因素。
2. 结构形式问题：建筑框架结构有多种形式，如刚架、桁架、空心板和悬臂梁等。
选择合适的结构形式可以提高建筑物的承载能力和稳定性，却也增加了设计难度和成本。
3. 结构优化问题：建筑框架结构的优化设计是一个复杂的多目标优化问题。
需要考虑结构的强度、刚度、稳定性、变形和经济性等因素，并且各因素之间存在着矛盾和冲突。
4. 防震设计问题：地震是建筑结构设计面临的一个重要问题。
如何通过合理的结构设计和抗震措施来提高建筑物的抗震能力成为一个关键性的问题。
5. 建筑物功能需求问题：建筑框架结构的设计应该满足建筑物的功能需求，如空间利用率、开放度和灵活性。
如何在保证结构安全性的同时满足建筑物的功能需求也是一个挑战。
二、优化策略2. 拓扑优化：拓扑优化是一种通过改变结构的形状和布局来优化结构的方法。
通过拓扑优化可以获取到一些非传统的结构形态，提高结构的性能，并且可以节约材料和减少结构的重量。
3. 材料优化：材料优化是通过改变结构的材料性能来优化结构的方法。
可以通过选择合适的材料、改变材料的厚度、强度和刚度等参数来提高结构的性能。
5. 集成优化：集成优化是将多种优化策略集成在一起来优化结构的方法。
可以通过结合拓扑优化、材料优化和参数优化等方法来实现结构的综合优化。
结论：建筑框架结构设计是一个复杂的过程，需要解决多个问题并通过优化策略来改进设计方案。
在解决材料选择、结构形式、结构优化、防震设计和功能需求等问题时，可以采用多目标优化、拓扑优化、材料优化、参数优化和集成优化等方法。
结构优化设计说明
结构优化设计说明结构优化设计是指在建筑设计中，通过对建筑物结构形式、材料和组合方式等方面的优化，达到提高建筑的性能、减少材料消耗、提高施工效率等目标。
本文将从结构形式优化、材料选择和组合方式优化三个方面展开，详细说明结构优化设计的相关内容。
首先是结构形式的优化。
在建筑结构设计中，结构形式的选择对于建筑物的稳定性、安全性和美观性有着重要的影响。
因此，在结构形式的选择上，应综合考虑建筑物的使用功能、技术要求、经济效益等因素。
如在高层建筑中，采用框架结构可以提高其抗震性能和整体稳定性；在大跨度建筑中，采用空间桁架结构可以提高建筑物的空间利用率和结构强度；在地下工程中，采用明挖法施工可以减少地表震动对土体的影响等。
因此，在结构形式的选择上，需要进行全面的技术经济分析，以实现最佳的结构形式优化。
其次是材料选择的优化。
材料是建筑物结构的基础，材料的质量和性能直接影响着建筑物的耐久性、安全性和经济性。
因此，在材料选择上，应综合考虑材料的强度、耐久性、施工性能和经济性等因素。
例如，在抗震设计中，应选择高强度、低开裂性的混凝土和钢材；在节能设计中，应选择隔热性能好的保温材料以减少能耗。
此外，还可以考虑使用新型材料，如高性能混凝土、纤维增强复合材料等，以提高建筑物的性能和减少施工工期。
因此，在材料选择上，需要综合考虑建筑物的功能要求和技术要求，以实现最佳的材料选择优化。
最后是组合方式的优化。
在建筑结构设计中，通过不同结构组合的方式，可以达到优化结构的目的。
例如，在高层建筑中，可以采用核心筒-框架结构组合方式，核心筒负责承受垂直荷载，框架结构负责抵抗水平荷载；在大跨度建筑中，可以采用混合结构组合方式，结合桁架结构和板壳结构优势，提高建筑物的空间利用率和结构强度。
此外，还可以通过预制装配化技术将建筑结构分为多个模块，利用现场组装来提高施工效率。
因此，在结构组合方式的选择上，需要考虑结构性能和施工效率的综合因素，以实现最佳的组合方式优化。
基于PKPM软件的结构构件优化设计
基于PKPM软件的结构构件优化设计——框架梁（以三级框架梁为例）1、框架梁高跨比取1/10~1/12（较小跨度的梁除外），这时对于一般的民用建筑其框架梁纵筋一般不会受混凝土裂缝宽度的控制。
2、梁上部通长筋，应尽量选用较细钢筋，如2 14、2 16或2 18。
3、梁纵筋直径，尽量采用较细钢筋，可减少梁的裂缝，并减少钢筋锚固长度。
4、梁纵筋布置，梁下部纵筋尽量采用单排筋（PKPM配筋率宜≤1%，配筋率＞1%程序按双排筋计算配筋）；梁上部纵筋尽量采用单排或双排筋（PKPM配筋率宜≤1.5%，配筋率＞2%梁箍筋的最小直径需提高一级）。
5、梁的构造腰筋，有板一侧现浇板厚100，梁高h≤550，现浇板厚120，梁高h≤600；不设构造腰筋；无板一侧梁高h≤450，不设构造腰筋。
6、梁箍筋间距宜根据大多数梁的高度来确定，对高度较小的梁另行调整。
7、梁的归并系数取≤0.05。
过大的归并系数是导致梁钢筋增加的一个重要因素。
8、计算时考虑梁柱节点刚域的影响（刚域对小跨度的梁影响较大，对大跨度的梁影响较小），梁的上部纵筋不予放大，下部纵筋放大5~10%。
9。
避免宽扁梁，大跨度采用井字梁注意梁端弯矩条幅系数0.85-0.9和中梁刚度放大系数1.8-2.0的选用。
PKPM软件优化设计——框架柱（以三级框架柱为例）：1、柱轴压比，中、边柱宜取0.6~0.8；角柱宜取0.5~0.6。
柱截面尺寸主要受轴压比控制，设计时宜适当留有余地；而过小的轴压比会因截面尺寸过大和最小配筋率的控制而增加混凝土和钢筋的用量。
2、柱截面尺寸调整，多层宜2~3层调整一次，高层宜结合混凝土强度的调整每5~8层调整一次。
原因同上。
3、柱纵筋最小直径，柱截面﹤400x400mm取14mm；柱截面≥400x400mm 取16mm。
可使程序绘出的施工图的柱纵筋配筋率在合适的范围内。
4、柱纵筋配筋率，柱纵筋多为构造配筋，采用HRB335时中柱、边柱1~1.2%，角柱、错层短柱1.2~1.5%；采用HRB400时降低0.1%。
【结构设计】框架结构优化设计要点分享
框架结构优化设计要点分享
不同的柱网、荷载、层高限制等，会有不同的结论。
由于影响因素很多，到目前为止，没有一个非常准确、清晰的结论。
一般是在给定的前提条件下，再进一步优化是比较现实的，但以下几点是相对比较明确的：
1.跨度大的连续梁采用加腋一般是比较经济的；注意直接用SATWE计算时，由于板荷载传递方式改变，可能会偏不安全。
对大板影响较大，中间有次梁布置时则影响不大。
设计人应注意复核。
2.对于板厚和配筋从构造上有较高要求的（如作为嵌固的地下室顶板、转换层等）可以考虑采用大板（不覆土，荷载较小时），或加腋大板（荷载较大时）。
一般可以比十字梁布置方式节省10~20%。
3.荷载不大，板厚最小可取100的（如车库中间楼层、商业等），跨度在8～9m左右的采用单向双次梁较经济；一般可以比十字梁或井字梁布置方式节省5~10%。
4.荷载大的，根据不同的数值，分别采用十字次梁和井字次梁。
梁截面尽量高、窄（如350×800不如用300×900）。
5.对有条件的大屋面采用结构找坡，既容易保证防水质量，又能减轻荷载，对节约造价有好处，缺点是施工麻烦。
6.梁裂缝应算到柱边，注意与考虑刚域不同。
7.人防顶板用塑性计算。
板与梁整体现浇时，跨中截面的计算弯矩可乘0.7的折减系数；无梁楼盖可乘0.9的折减系数。
8.除承受动荷载及要求不出现裂缝的构件外，现浇楼板均可考虑塑性内力重分布。
按弹性计算的弯矩，中间跨可乘0.8的折减系数，边跨双向板可乘0.9的折减系数，角区格不折减。
工程优化设计方案设计思路
工程优化设计方案设计思路1. 设计评估在开始优化设计方案之前，首先需要进行设计评估，对现有设计方案进行全面的评估和分析。
评估内容包括整体设计目标，设计方案的可行性和完整性，设计过程中使用的技术和工具等方面。
通过评估，可以发现现有设计方案存在的问题和不足，为后续的优化设计提供依据。
2. 设计目标确定在评估的基础上，确定优化设计的目标和方向。
设计目标应该符合项目的实际需求和客户的期望，同时也要考虑到设计方案的可行性和成本效益。
优化设计的目标可以包括提高设计方案的性能和可靠性，降低设计成本和占地空间，减少能源消耗和环境影响等方面。
3. 技术选择在确定设计目标后，需要进行技术选择，找出适用于优化设计的先进技术和工具。
技术选择应该兼顾项目的实际需求和行业的发展趋势，同时也要考虑设计团队的技术水平和专业背景。
选择的技术和工具应该能够有效地解决现有设计方案存在的问题和不足，提升设计方案的整体性能和竞争力。
4. 设计方案优化在确定了优化设计的目标和技术选择后，需要进行设计方案的优化。
优化的内容可以包括设计方案的结构和构造优化，材料和加工工艺的优化，系统和设备的集成和匹配优化等方面。
优化设计的目标是尽可能地提升设计方案的性能和可靠性，同时也要考虑到成本效益和可持续发展的要求。
5. 风险评估在设计方案优化完成之后，需要进行风险评估和安全评价。
通过对设计方案可能存在的风险和安全隐患进行评估，可以发现并解决问题，提升设计方案的整体可靠性和安全性。
风险评估的内容包括设计方案的结构和材料的强度和可靠性评估，系统和设备的运行和维护安全评价等方面。
6. 经济效益评估在设计框架优化方案得在完成之后，还需要进行经济效益评估。
通过对优化设计方案的成本和收益进行全面评估，可以判断设计方案的成本效益和投资回报。
经济效益评估的内容包括设计方案的成本和投资预算，生产效率和成本控制，项目实施和运营收益等方面。
7. 项目实施在评估和优化设计完成之后，需要制定并实施项目实施计划。
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小学科学探究活动优化设计之框架
通过小学科学探究活动设计的实践验证与总结，初步形成了“小学科学探究活动优化设计基本框架”：
一、教学目标设计科学化
科学探究活动教学目标总的来说有两重，一是过程性目标，二是结果性目标。
1、过程性目标
（1）经历性目标是“在特定的教学活动中，获得一些初步经验”，是过程性目标的最基础性目标，是实现体验性目标和探索性目标的必经途径。
（2）体验性目标是“参与特定的教学活动，在具体情境中初步认识事物的特征，获得一些经验”。
具体包括深刻认识事物的特征，获得一些经验，这些经验具有理性认识的特征和亲身实践所获得的结果。
（3）探索性目标是“主动参与特定的教学活动，通过观察、测量、实验、制作、推理等活动发现事物的某些特征或与其他事物的区别与联系”这一目标指向要高出经历与体验性活动水平，是实现过程性目标的最高级教学活动。
2、结果性目标
（1）基础学科知识，掌握一个概念或性质。
小学科学课程要求学生获得以下领域的知识：动植物、物质、能量、机械、声音、地球、大气和影响地球上生命的天体、良好的健康与营养习惯。
这里面包含了许多科学概念，掌握概念是结果性目标中的基础性目标。
但并不是每个概念都可以探究。
（2）学会用简单的工具或器材观察与测量。
对物体的外形、构造进行细致或定量的观察过程，大部分可以借助于简单的工具，进行观察、测量、分析、类比、归纳等活动得出，是很好的探究学习素材，所以通过探究学会观察、测量是常见的探究活动结果。
（3）能设计制作简易的科学模型和带有创造性的科技作品。
在小学科学课程中有一些利用所学科学知识合情推理进行简易制作，往往是达成这种结果性目标的一种途径。
在实际的科学探究活动实践中应两者并行，更侧重于过程性目标。
以下是我们经过实践检验、改进的探究教学设计中的目标确定。
案例1：苏教版小学科学三年级下册《测气温》
学习内容：认识气温表
经历性目标：通过测量一天中早晨、中午、午后二三点以及傍晚的气温，了解一天中气温变化的特点，学会与人合作，并获得科学学习的一些常用方法：收集数据、合情推理、概括等。
结果性目标：掌握温度计的使用方法。
案例2：苏教版小学科学五年级下册《认识矿物的性质》
学习内容：认识常见的矿物
体验性目标：通过用放大镜看、用小刀划、用锤子敲、稀盐酸滴等方法，帮助学生掌握认识矿物这类物质特征的方法。
结果性目标：认识矿物的性质、特征。
案例3：苏教版小学科学四年级下册《小车的运动》
学习内容：探究小车运动的快慢与哪些因素有关
探索性目标:小车运动的快慢与拉力、载重量、路面等因素有关
结果性目标：会用控制变量的方法进行科学探究
二、教材处理设计资源化
1、整体把握内容、灵活处理教材。
充分利用现有教材，根据现有教材，依据学生的认知特点、心理特点和教学实际等，实施有效的课堂教学。
2、开发课程资源，适当补充教材。
充分利用教材提供的资源，挖掘教材隐含的培养学生能力的因素，对教材内容进行丰富、拓展和引伸。
开发科学实践资源，开发课外学习资源等。
3、精心设计内容，活化手头教材。
树立新的教材观，根据学生的需要和兴趣以及教学的实际，灵活地创造性地活用教材，使教材凸显实践性、科学性与趣味性，让学生乐于参与，乐于实践。
在进行课堂教学设计时从删减教材内容、调节教学顺序、添加生活资源、整合学科资源等方面入手，着力拓宽学生获得信息的渠道。
此外，还有意识地将来自学生的生成问题作为课堂教学探究的主要问题，通过综合设计教学内容，力求使教学内容趣味化、生活化、弹性化，从而激发学生学习探究的兴趣，提高课堂效率。
案例4：《定滑轮能省力吗》：
学生在“定滑轮实验”的过程中出现了“疑问”，他们按照书上的实验步骤进行的操作，却得出了与书上完全不同的答案，由此展开了争议。
这时科学老师不失时机地紧紧抓住学生的疑惑进行对比性实验，帮助他们寻找现象背后的科学原理，不仅要解除学生的疑惑，还要加深他们对科学原理的理解。
三、教学策略设计合理化
1、教学形式设计综合化
教师的根本任务是根据先进的教学理念，不断创造适合学生发展需要的教学形式，低耗高效地指导帮助学生掌握教学内容，提高能力，获得发展。
主要通过创设多种学习情境、组织合作探究等教学形式能激发学生积极、主动地参与课堂教学活动，促进学生有意义地学习。
（1）巧用教学情境
在课题研究过程中，根据不同年级的学生和不同阶段的教学内容有效设计教学情境，例如：游戏情境、问题情境、直观演示情境、知识迁移情境、实际生活情境等，从而增强了课堂教学设计的有效性。
案例5：《声音的传播》研究比较物质的传声效果是本课的难点。
教师没有急于给学生结论和解释，而是设计了表格，让学生自主地选择不同的物质进行实验。
学生们隔着沙子、水和空气等物质倾听铅笔轻轻敲击桌面的声音，一个个兴奋起来：原来这些物质都可以传播声音啊。
然后组织学生打破常规，进行组和组之间的横向交流，学生通过自主探究，很快发现：隔着沙子和水听声音效果较好，隔着空气听到的声音比较小；由此轻松得出结论，声音在固体和液体中传播时不容易损失，而在气体中比较容易损失，尤其是开放的空气中更容易损失。
（2）组织多形式的合作探究
科学教学设计需要我们注重教学情境设计，更需要我们注重设计有效地合作探究形式。
因为探究是科学教学的核心理念，是培养和提高学生科学素养的重要途径。
因此，在日常的教学研究过程中，多角度、分层次地设计学生合作学习的教学形式，让学生快乐地学习。
从教学对象来说，通过师生、生生合作，建立平等的教学地位；从教学活动方式来说，通过伙伴合作、小组合作和班际合作，培养学生合作学习的能力；从教学环境来说，通过与家庭、社会的合作联系，有效地提高学生综合实践能力。
案例6：《铅芯能导电吗》课前教师的教学设计过程考虑的很周到，课上学生用自选材料开展了自主合作探究，得出的结果是同一种物体会有两种不同的导电性能。
教师组织学生开展课后研究：第一步，把问题带进家庭，向家长咨询有关知识；第二步，搜集各种不同品牌不同型号的笔芯准备操作实验；第三步，上阅览室、图书馆或上网查找相关资料。
学生在教师的引导下，从发现问题、研究问题到最后解决问题，在动态的过程中构筑了问题的情境，在动态的情境中生成了新的学习目标，在体验的过程中获取了新的知识。
2、教学手段设计多样化
教学目标主要是依靠各种教学手段的实施才得以实现，所以，要提高课堂教学效率，必须注意教学手段的多样化。
在平时的教学中，把多媒体教学手段融入课堂，并用好配套的教学光盘、工具箱、学具袋，为学生的探究性学习提供有结构的材料和良好的环境平台，学生的探究活动有序、高效。
案例7：《气温是多少》学生提出了自己的疑惑：“我发现气象台预报的气温与教室里测到的气温不一致”，我没有直接给他们说明原因，而是给学生留出“空白”：“气象台是从什么地方测量气温的？”随后引导学生观察百叶箱的构造和安放的位置。
学生仔细观察后，发现：百叶箱外面涂着白色，可以反射阳光；百叶箱四面有缝隙，可以保证通风；它的窗叶斜着向下，可以防止阳光直射到里面，又可以挡住雨……百叶箱安放在开阔的草坪上——“哦，原来气象台是在通风的没有太阳直射的环境里测量气温的，所以才和教室里测得的温度不一样啊。
”“要在教室内测到比较正确的温度，就要把气温表挂在通风的太阳不能直接照到的地方。
”……事实证明，学生真的很了不起，通过自主地探究、相互交流，他们发现规律、学会判断，不但解决了疑惑，而且举一反三，综合能力得到了很大的提高。
四、教学评价设计多元化
多元化教学评价机制是运用评价方法，对学生的知识、能力、情感等方面进行综合考查的一种新型评价方式。
这种评价机制主要是评价过程由教师和学生共同参与完成，具体内容和方法为：
1、知识考查：
通过书面考试、作业、课堂问卷等途径考查学生对基础知识的掌握情况，教师把学生在这方面取得的成绩作为评价的元素之一。
2、能力考查：
（1）动手能力。
动手能力强不强是衡量一个学生《科学》学得好不好的主要标志之一。
对学生动手能力的考查主要从下列几方面进行：①分组实验。
②制作活动。
③家庭小实验。
④科技活动。
（2）研究能力。
科学探究活动中有较多的学生自主研究应该得到应有的重视，经常让学生选择小课题进行研究，如青蛙为什么减少了？爆竹为什么会发出
“砰——啪”两响？诸如此类的问题，大多都来自学生自己，由学生搜集有关资料，撰写科技小论文，然后由教师阅读小论文及有关资料给予评价，把学生的优秀作品推荐到我们的网站或科学杂志上发表。
（3）表达能力。
经常开展科学讨论会，让学生把平时研究的结果、从课外看到的关于自然科学资料，在课堂上通过口头介绍给大家，由师生评价记分。
教师重视对学生学科学能力的考核是变革教学评价机制的重要元素之一。
此外，在情感态度价值观领域等方面进行评价，如热爱校园草木，保护动物，不随意向河里扔废弃物，保护眼睛、牙齿等。
教师对学生情感态度和价值观的评定也是必不可少的，况且能体现教师教书育人的根本。