時間:2022-07-09 23:27:53
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇自然環境論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
根據學生的年齡特點,我為學生選擇了一些有趣的、淺顯易懂的課題內容。春天,帶孩子到戶外觀察小草的生長,每周給小草量身高;看各種樹葉是怎么一點點從枝上長出來的;把小蝌蚪養在魚缸里,看著它們玩耍和成長;看燕子怎樣銜泥做窩;看蘋果樹從長葉開花到長出小蘋果。夏天,到村里的果園里看果實的長大和需要的各種管理,體會勞動的艱辛和快樂;從園里的種植園內摘來西瓜、黃瓜、西紅柿等,和大家一起分享收獲的喜悅;到田間看農民伯伯收小麥,看脫粒機怎么脫粒,感知顆粒歸倉的意義。秋天到田野認識棉花、玉米、大豆、谷物等,采摘果實做標本;在樹林里用雙臂合抱的方法比較樹的粗細,觀察什么落葉,什么不落葉。冬天呢,則和孩子一起到戶外感受冬天的天氣變化,鍛煉孩子的意志;下雪了和孩子一起堆雪人,打雪仗,在雪地上感受雪后空氣的清新,進而進行環保教育等等。農村自然環境中蘊藏著無數的課題與秘密,等待我們和孩子一起去用心發掘。
二、直接利用自然物進行教學活動
為了使每個孩子能自然主動地進入教師所希望的狀態之中,我總會設法用直觀形象的教具或情境,生動淺顯的語言與動作激發他們,帶他們入境,幫助他們理解記憶與思考。在這其中,利用自然物進行教學活動,效果很好。自然物以其形象具體的特點一下子就能吸引學生的注意力,而且還能使學生的觀察保持一定的時間,便于發現問題,解決問題,掌握知識。例如,在小班“螞蟻的觸角”這一活動中,我把學生帶出活動室,問“我們在哪兒能找到小螞蟻?”孩子們興致很高,在院子里有土的地方找到螞蟻。我在地上放下面包渣,讓大家仔細觀察螞蟻是怎樣招呼小伙伴,大家一起把食物搬進洞的,學生個個睜大了眼睛,仔細觀察,最后引出螞蟻的觸角的作用:沒有觸角,螞蟻就找不到家,找不到吃的,也不能和小伙伴交流信息。在這種輕松的氛圍中大家你一言我一語,好不熱鬧,在玩中就學習了知識,完成了教育目標。在“認識桂花”這一活動中,恰巧我們校園旁邊有一棵桂花樹,我把孩子帶出活動室,從能聞到桂花香味的地方開始,讓孩子根據香味的濃淡,自己找一找香味是從哪發出來的。大家最后都聚集在了那棵桂花樹下,然后我們在樹下觀察桂花長哪兒、什么顏色、花瓣有什么特點、桂花的香味像什么的氣味等等,我們圍著樹,以交談的方式,輕松完成了活動目標,并且效果良好。
三、隨時發現科學素材,及時指導
機翼結構系統振動試驗中受多個非平穩隨機激勵的作用,其試驗環境及主要條件保持不變,認為過程是線性、平穩和各態歷經的隨機過程。其運動方程表述為通過頻響函數計算得到隨機激勵振動的統計特性,通過頻率響應分析得到結構的頻響函數H(ω),然后求出響應的功率譜密度。
2機翼結構隨機振動分析
本文的隨機振動分析是一種采用功率譜密度作為輸入的譜分析,分析確定頻域響應特征值。以風壓激勵譜作為輸入,從而得到結構的位移響應模態數據,作為后續損傷檢測分析的基礎。
2.1定義材料特性和單元屬性本文機翼模型的基體為E-51(618)環氧樹脂+酐固化劑,增強體為PAN(polyacrylonitrile)基碳纖維,材料參數分別為σ=2800MPa,E=200GPa,ρ=1.76g/cm3,d=6μm~8μm。
2.2有限元模型及約束條件機翼模型(見圖1)由上下表面蒙皮、翼肋、翼梁組成。對該模型整體采用shell63殼單元,確定單元尺寸為0.1,對該模型進行自適應網格劃分。對機翼模型連接面施加位移全約束。
2.3模態分析用Ansys軟件對機翼結構進行模態分析,提取前30階模態。前六階固有頻率見表1。
2.4機翼結構的風載荷譜PSD分析機翼結構系統受到的隨機振動激勵為垂直作用于機翼表面蒙皮的表面風壓激勵,根據PSD分析能得到結構各點的位移、速度、加速度功率譜密度響應。利用Fluent軟件模擬速度為0.8馬赫、攻角為4°的飛行環境,采集機翼受到的風壓激勵,通過FFT(FastFourierTransformation)變換得到機翼表面的風壓功率譜密度。對機翼模型表面的所有節點施加垂直于表面的PSD譜,模擬機翼蒙皮在飛行環境中受到隨時間變化的風壓激勵。用Ansys軟件對機翼結構進行PSD分析,Ansys隨機振動響應的計算模塊中,能實現設置的PSD譜限制為10個,每個PSD譜的頻率點限制為50。由此對所得到的PSD譜進行分級處理,分為10個不同等級;將機翼模型節點分為10個區域,分別對10個區域加載不同的PSD譜,從而使功率譜密度分析的激勵設置接近真實飛行環境中模型所受到的激勵,更好地模擬真實飛行環境中機翼結構的狀態。機翼表面最大壓力的功率譜密度曲線如圖2所示。機翼模型在模態分析的基礎上,由PSD分析得到計算結果,后文以節點的位移模態數據作為分析依據。
3結構損傷檢測
3.1結構損傷的模擬方法和統計分析方法風壓載荷沖擊對智能結構材料蒙皮造成的損傷是突發性的,智能結構材料性能(剛度、強度)相應發生陡然下降。通常模擬微小損傷只考慮其結構剛度的變化,而不考慮質量的變化。本文單元損傷模擬通過降低結構有限元模型中某單元的剛度值,以實現結構的微小損傷828-835。在結構損傷檢測的統計分析方面,本文的結構健康檢測方法屬于基于振動響應的損傷檢測,利用結構隨機振動響應的互相關函數幅值向量———CorV進行損傷檢測。
3.2互相關函數幅值向量方法的原理一個在復雜的振動環境中工作的系統,其系統各個節點的響應信號必然存在有效聯系。互相關函數能將響應信號之間的相關程度表示出來。本文利用互相關函數幅值向量,對比結構在有損與無損狀態下的隨機振動信號的相關性,進行損傷判斷。
3.3確定結構損傷判斷方法由機翼結構的振型圖,該結構翼梢處為薄弱點,設置翼梢處1574號單元為損傷單元(白色),另外在機翼蒙皮表面均布設置20個單元節點(黑色),作為損傷單元識別的輔助測試點(見圖3)。令單元1574的剛度分別降低10%、20%、30%、40%和50%來模擬損傷單元的損傷程度。在結構單元1574完好和損傷40%時,提取損傷單元上1506號節點的位移信號。通過對比分析,該節點z方向的位移損傷信號對比較為明顯(見圖4)。從而確定在以下損傷分析中,以單元節點的z方向位移信號作為分析依據。本文利用兩個相似功率密度譜激勵,對結構狀態完好的機翼結構進行施加,處理得到各點與節點1506的兩個ACorV,并計算得到相應的BCVAC,其值均小于0.9999998。且如果結構在未知狀態(損傷或者完好狀態)下的A+CorV與A-CorV之間的BCVAC明顯小于0.9999998,則可認為結構發生了損傷。下文以BCVAC=0.9999998作為結構損傷與否的判斷標準。圖5為測試點1506和輔助測試點1712在無損狀態下位移響應的互相關函數曲線。圖6為無損狀態下,測試點1506和二十個輔助測試點計算得到的ACorV。
3.4應用互相關函數幅值向量的單損傷檢測為驗證結構損傷特征參數BCVAC對機翼蒙皮結構損傷的敏感度及有效性,以損傷單元節點1506為中心,以測試點個數的多少設置為5種情況。在20個測試點的布局下,逐步減少離損傷單元的較遠的測試點,設置B20CVAC為20個輔助測試點,即互相關函數幅值向量含有20個元素。由表2可看出,對于單損傷結構,在機翼翼梢部分的單元1574剛度降低10%的情況下,B20CVAC=0.99999946<0.9999998,可以判斷該結構出現損傷;其次以B20CVAC數據為起始數據,B14CVAC、B9CVAC、B5CVAC和B4CVAC數據都由于測試點位置逼近損傷單元,其在相同損傷程度情況下BCVAC值逐漸降低,表明輔助測試點離損傷單元越近,其值越低,能作為損傷位置判斷依據。依據結構位移響應信號,對機翼復雜結構的損傷程度及損傷范圍的判斷獲得較為理想的效果。但結構的復雜程度仍對結果數據的正確性有一定的影響,對試驗數據的可靠性,應以整體數據的趨向性為準則,排除個別受到復雜結構影響的不理想數據。
4總結
Abstract: Computer classroom teaching is an important form of college and university education, but the existing computer classroom environment and mode seriously restrict the effective development of teaching activities. Therefore, it is necessary to build a new type of computer classroom teaching environment to reduce the construction and maintenance cost of computer classroom and the work of computer classroom management staff and at the same time improve the teaching effect. Through the cloud desktop technology, the system resources, teaching resources and office environment can be put on the cloud platform so that teachers and students can get the resources through various terminals, thus the time and space environment, equipment environment, interpersonal environment, information organization environment and emotional environment of computer classroom teaching can be effectively improved and promoting teaching as a result.
關鍵詞: 云平臺;機房;教學環境
Key words: cloud platform;computer classroom;teaching environment
中圖分類號:TP308 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)25-0188-03
0 引言
隨著web技術的廣泛應用,在新形勢下對于傳統機房教育的拓展成為了可能。機房教學是當代高校特別是職業院校的重要教學形式,它承擔著學校基于計算機的基礎課程、實踐及相關考試、培訓任務,它不但需要承擔計算機主干課程的學習,更負擔了基于計算機的相關課程(比如自動化專業、汽車專業、財務專業、設計類專業等)學生通過動手訓練鞏固習得的知識和技能,提高實踐操作能力。近年來,教育信息化建設推進了學校網絡基礎設施和信息系統的建設,尤其是作為學校信息化程度重要指標的教學機房更是大量涌現。然而,面對機房教學對設備的可擴展性、高安全性、高性能性、高兼容性等需求,學校的現有硬件設備、軟件環境又進入了食之無味、棄之可惜的兩難境地。那么我們應該如何通過優化教學環境來高效地利用現有資源,更好地服務教學,提高教學效果呢?
1 概念界定
1.1 教學環境 關于教學環境概念的界定,由于研究者的立場和角度的不同,對教學環境都有不同的理解,在國內外也尚未形成一致的意見。一般來說,研究者通常從自己的研究目的、內容等出發給教學環境下適合自己的定義。我們傾向于使用我國學者田慧生在《教學環境論》一書中的描述,按照教學環境諸要素的特點,將教學環境分為物質環境和心理環境,物質環境主要由時空環境、設施環境、自然環境構成;心理環境主要由人際環境、信息環境、組織環境、情感環境、輿論環境等組成。[1]
1.2 云技術 云技術即云計算是一種新興的超級大規模的計算方式,是以數據為中心的一種數據密集型的超級計算。在多個領域有其獨特技術,如數據存儲、數據管理、編程模型、虛擬技術等。云桌面技術是其虛擬化技術方面的主要應用之一。[2]
云桌面技術能夠以精簡的、低成本的瘦客戶機代替傳統的個人電腦,并利用強大的服務器集群部署策略,通過虛擬化技術將各種應用作為集中服務,按需交付,從而實現桌面與后臺工作系統的連接訪問及應用部署方式的革命性創新。
2 傳統機房教學環境存在的問題
我們通過教師、學生和機房管理員等不同角色對本校教學機房的使用情況進行了深入調研,發現在實際教學過程中存在很多問題,主要表現在以下幾方面:
2.1 一機房多應用,教學的自然環境復雜
由于教學機房不足,不能滿足與專業一對一的應用,往往一個機房承擔多個專業的教學任務,而不同的課程又需要不同的系統設置和應用軟件,由于不同系統環境下軟件設置的不統一,快速更新的軟件版本的前后不兼容、操作用戶(師生)對于某項目標的操作形式不相同,經常會造成應用軟件的損壞,甚至系統文件的破壞,導致死機等現象。軟件安裝過多不僅影響機器的使用性能,還會分散學生在上機操作時學習的注意力,同時給課堂教學秩序帶來了管理難問題。
2.2 機房設施投資大,淘汰速度快
為了滿足全校師生教學和科研的需求,機房規模較大,硬件設備的一次性投入動輒幾十萬。根據戈登·摩爾(GordonMoore)提出的關于計算機硬件更新的周期較短
(約18個月)性能就將提高一倍,學校教育需要應對新的市場軟件需求版本也隨之提升,然而大量的硬件更新將使學校的設備投入與日俱增。同時,學校機房使用強度大,PC機零部件損壞概率加大,應用軟件升級對計算機性能要求逐步提高等原因,每2至3年就要對機房設備進行更新換代,造成極大的資源浪費,也給學校帶來不小的經濟壓力。
2.3 病毒肆虐,信息安全性差
機房作為一個教學的公共場所,學生存儲介質的交叉使用幾乎使其成為公認的病毒集散地,不但加重了機房管理員的維護工作,而且妨礙計算機的運行,影響教學。若想通過殺毒軟件解決病毒問題,不僅面臨高額的使用費用,現行軟件病毒、木馬往往還具有自我傳播與變異的可能,對于此類惡意程序,殺毒軟件將無能為力,同時還存在文件誤刪問題。
2.4 教學時間、空間環境受限
目前教學機房多采用集中教學的形式開展教學活動,且有嚴格的上課時間。如果學生在課堂內不能完成學習任務,由于教學環境的不可轉移性,他不得不中斷學習,課后的再學習也只能是紙上談兵,這樣勢必使學習效果大打折扣。同時,不同的軟件對于操作系統的要求也不同,學生難以或無法在個人電腦上安裝教學軟件,后期的學習更無從談起。
2.5 人力資源緊張,組織運維難以滿足教學需求
一方面由于機房的使用對象發生改變或是軟件的更新升級,每學期初,管理員都要大面積地安裝調試軟件,工作量不容小覷,如果機房的硬件設備沒及時跟進,安裝問題更是層出不窮;另一方面機房的維護還存在不對計算機操作系統進行還原保護,則計算機軟件頻遭破壞,限制過多,則影響教學過程和教學效果的矛盾。[3]
3 基于云平臺的機房教學環境建設
針對當前機房教學中存在的問題,本研究以提高教學效果,促進學生知識技能的習得為目的,通過基于云平臺的虛擬桌面技術,從時空環境、設施環境、人際環境、信息環境、組織環境、情感環境等方面優化機房教學環境建設。
3.1 基于云平臺的教學環境架構
通過基于云平臺的機房教學環境架構,具體架構圖如圖1所示。
其主要目的是為學校提供虛擬實驗室教學環境,使師生可利用最低配置的終端設備隨時隨地的進行工作、學習,從而真正實現移動教學,創新教學模式;實現教學資源的高效整合和共享,實現學生學習的個性化定制,提高教師教學的高效性和學生學習的便捷性;為學校構建一個不限地點的辦公環境,教師可通過智能手機、平板電腦等終端設備隨時隨地進入數字校園各業務系統進行辦公,更好地輔助教學活動。具體應用效果圖如圖2所示。
3.2 基于云平臺的機房教學環境的優勢
3.2.1 一對一應用,凈化教學自然環境。通過云計算平臺管理所有相關實驗資源后,學生可按照不同年級、課程、學習內容獲得不同的學習資源、操作系統和應用軟件環境。同一個機房,可以實現靈活調度分發實驗平臺資源,滿足不同教學需求。同時,該環境還為學生提供申報項目、課程預約、導師輔導、精品課件學習、網上圖書館、個人信息查詢等教學管理服務,為教職員工提供日常辦公所需數字校園軟件應用、備課系統、教研數據的實時傳遞、Cernet網絡教學資源共享等。根據教學要求和管理需求,學生可以通過云計算平臺獲取學生桌面,使用所有學習所需資源,老師可以通過云平臺獲取教師桌面,使用備課、授課等相關的應用軟件和資源,完成教學任務。
3.2.2 降低終端配置需求,延長設備使用壽命。因為在客戶端上接收的僅僅是中心服務器經過計算的最終數據,只是結果圖形化展示的結果,它比傳統的B/S結構的客戶端還要節省資源。所以,可以實現用低配置的計算機來完成原來需高配置計算機才能完成的教學任務,對各專業尤其是對設計類專業更是大大降低了終端設備購置成本,且延長老舊機器繼續工作的年限。
3.2.3 病毒易控,確保信息安全性。在桌面應用中殺毒采用集中方式、操作系統是獨立環境。環境用戶由于不參與數據運算、安裝,同時不會關聯任意程序,所以不會使得用戶的終端設備中毒。而即便中心服務器的數據本身有問題,但因為,程序服務器和數據庫服務器物理分隔,在病毒源查殺方面能夠更高效,并且可將擴散范圍控制到最小。
同時,即便個人終端本身帶毒,在與服務器交互過程中,可以借用中心服務器先進、高端的殺毒軟件進行處理,以獲得安全環境。
所有應用通過云平臺到校園網或者因特網,學生和老師可以通過不同的終端設備,接入云計算平臺,高效、安全地訪問這些資源,而且不用擔心病毒、數據泄露等安全問題。
3.2.4 突破時空限制,滿足個性化學習需要。平臺集中建設在學校網絡中心,相關設備可以通過有線、無線無縫漫游到全校各區及公網。在外網環境中有效減少VPN的licence數量,提高VPN通道效率。教師可以通過智能手機、平板電腦、筆記本電腦等終端設備隨時隨地進入數字校園各業務系統進行辦公或瀏覽下載教學資源,更好地輔助教學活動;學生可以隨時隨地獲取機房的教學軟件環境完成課堂上未完成的學習任務,或是利用云平臺上的教學資源進行個性化的學習。
3.2.5 統一、快速的應用環境部署。云計算中心在部署中的優勢在于所有操作系統、應用系統的安裝和相關配置工作都在虛擬機上完成,可進行批量地桌面復制,一次定制、長期使用、及時更改。通過前期對于環境的進行需求定制,一旦終端用戶有需求發起,應用服務器將所需軟件環境進行推送。機房統一桌面環境的布設快速便捷,即使機房有臨時性的不同專業課程的教學任務,也能輕松解決應用軟件環境的安裝調試。對于管理員,如果軟件有更新升級或更換,也只需在平臺模板上操作即可。
3.2.6 多變的人際情感環境,適應不同學生的學習風格。基于云平臺的機房教學環境可以輕松地把教學資源和教學軟件環境推送到任何有“瘦”終端的地方,因此,可營造多樣的人際情感環境,滿足學生的學習需要。比如:場依存型學生喜歡與學習同伴互幫互學,那就可以多利用課堂時間或課后組隊開展學習活動;場獨立型學生則偏愛在不受干擾的環境進行學習,他們覺得與同伴在一起不易集中注意力,相互討論不如自己學習效果好,那就可以多利用課余時間在圖書館等安靜的環境自主學習。
發展與展望:由于云桌面的應用,用戶實際上沒實體機,全部應用都由平臺提供,所以對用戶對系統需求的提升只需更新后臺分配的資源,方便簡單。對平臺容量的擴充只需增加服務資源,升級技術的難度低,影響應用的涉及面小。
4 結語
計算機機房教學在高校教學中的地位非同一般,在培養學生動手能力、業務操作能力、空間想象力、創意創新能力等方面發揮著得天獨厚的優勢。然而其高成本的維護更新、費時費力的軟件應用環境布設,致命的時空限制性和防不勝防的病毒隱患卻讓使用者頭疼不已。基于云平臺的機房教學環境架構讓當前機房教學環境面臨的問題迎刃而解。它通過云技術和虛擬桌面技術對常用操作系統、應用軟件和教學資源進行集約化管理,構建一個和諧、開放、多維互動的教學環境,師生可利用各種低配的終端設備開展個性化的備課、教學和學習活動,真正實現教學模式的創新。
參考文獻:
[1]田慧生著.教學環境論[M].江西:江西教育出版社,1996.
[2]韓寧.云桌面技術在高校信息化建設及教學中的應用[J].軟件導刊,2012(5).
[3]張建嬌.基于虛擬化機制的新型機房研究與構建[D].[工程碩士學位論文].南京:南京郵電大學,2012.