时间:2022-07-09 23:27:53
序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇自然环境论文范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。

根据学生的年龄特点,我为学生选择了一些有趣的、浅显易懂的课题内容。春天,带孩子到户外观察小草的生长,每周给小草量身高;看各种树叶是怎么一点点从枝上长出来的;把小蝌蚪养在鱼缸里,看着它们玩耍和成长;看燕子怎样衔泥做窝;看苹果树从长叶开花到长出小苹果。夏天,到村里的果园里看果实的长大和需要的各种管理,体会劳动的艰辛和快乐;从园里的种植园内摘来西瓜、黄瓜、西红柿等,和大家一起分享收获的喜悦;到田间看农民伯伯收小麦,看脱粒机怎么脱粒,感知颗粒归仓的意义。秋天到田野认识棉花、玉米、大豆、谷物等,采摘果实做标本;在树林里用双臂合抱的方法比较树的粗细,观察什么落叶,什么不落叶。冬天呢,则和孩子一起到户外感受冬天的天气变化,锻炼孩子的意志;下雪了和孩子一起堆雪人,打雪仗,在雪地上感受雪后空气的清新,进而进行环保教育等等。农村自然环境中蕴藏着无数的课题与秘密,等待我们和孩子一起去用心发掘。
二、直接利用自然物进行教学活动
为了使每个孩子能自然主动地进入教师所希望的状态之中,我总会设法用直观形象的教具或情境,生动浅显的语言与动作激发他们,带他们入境,帮助他们理解记忆与思考。在这其中,利用自然物进行教学活动,效果很好。自然物以其形象具体的特点一下子就能吸引学生的注意力,而且还能使学生的观察保持一定的时间,便于发现问题,解决问题,掌握知识。例如,在小班“蚂蚁的触角”这一活动中,我把学生带出活动室,问“我们在哪儿能找到小蚂蚁?”孩子们兴致很高,在院子里有土的地方找到蚂蚁。我在地上放下面包渣,让大家仔细观察蚂蚁是怎样招呼小伙伴,大家一起把食物搬进洞的,学生个个睁大了眼睛,仔细观察,最后引出蚂蚁的触角的作用:没有触角,蚂蚁就找不到家,找不到吃的,也不能和小伙伴交流信息。在这种轻松的氛围中大家你一言我一语,好不热闹,在玩中就学习了知识,完成了教育目标。在“认识桂花”这一活动中,恰巧我们校园旁边有一棵桂花树,我把孩子带出活动室,从能闻到桂花香味的地方开始,让孩子根据香味的浓淡,自己找一找香味是从哪发出来的。大家最后都聚集在了那棵桂花树下,然后我们在树下观察桂花长哪儿、什么颜色、花瓣有什么特点、桂花的香味像什么的气味等等,我们围着树,以交谈的方式,轻松完成了活动目标,并且效果良好。
三、随时发现科学素材,及时指导
机翼结构系统振动试验中受多个非平稳随机激励的作用,其试验环境及主要条件保持不变,认为过程是线性、平稳和各态历经的随机过程。其运动方程表述为通过频响函数计算得到随机激励振动的统计特性,通过频率响应分析得到结构的频响函数H(ω),然后求出响应的功率谱密度。
2机翼结构随机振动分析
本文的随机振动分析是一种采用功率谱密度作为输入的谱分析,分析确定频域响应特征值。以风压激励谱作为输入,从而得到结构的位移响应模态数据,作为后续损伤检测分析的基础。
2.1定义材料特性和单元属性本文机翼模型的基体为E-51(618)环氧树脂+酐固化剂,增强体为PAN(polyacrylonitrile)基碳纤维,材料参数分别为σ=2800MPa,E=200GPa,ρ=1.76g/cm3,d=6μm~8μm。
2.2有限元模型及约束条件机翼模型(见图1)由上下表面蒙皮、翼肋、翼梁组成。对该模型整体采用shell63壳单元,确定单元尺寸为0.1,对该模型进行自适应网格划分。对机翼模型连接面施加位移全约束。
2.3模态分析用Ansys软件对机翼结构进行模态分析,提取前30阶模态。前六阶固有频率见表1。
2.4机翼结构的风载荷谱PSD分析机翼结构系统受到的随机振动激励为垂直作用于机翼表面蒙皮的表面风压激励,根据PSD分析能得到结构各点的位移、速度、加速度功率谱密度响应。利用Fluent软件模拟速度为0.8马赫、攻角为4°的飞行环境,采集机翼受到的风压激励,通过FFT(FastFourierTransformation)变换得到机翼表面的风压功率谱密度。对机翼模型表面的所有节点施加垂直于表面的PSD谱,模拟机翼蒙皮在飞行环境中受到随时间变化的风压激励。用Ansys软件对机翼结构进行PSD分析,Ansys随机振动响应的计算模块中,能实现设置的PSD谱限制为10个,每个PSD谱的频率点限制为50。由此对所得到的PSD谱进行分级处理,分为10个不同等级;将机翼模型节点分为10个区域,分别对10个区域加载不同的PSD谱,从而使功率谱密度分析的激励设置接近真实飞行环境中模型所受到的激励,更好地模拟真实飞行环境中机翼结构的状态。机翼表面最大压力的功率谱密度曲线如图2所示。机翼模型在模态分析的基础上,由PSD分析得到计算结果,后文以节点的位移模态数据作为分析依据。
3结构损伤检测
3.1结构损伤的模拟方法和统计分析方法风压载荷冲击对智能结构材料蒙皮造成的损伤是突发性的,智能结构材料性能(刚度、强度)相应发生陡然下降。通常模拟微小损伤只考虑其结构刚度的变化,而不考虑质量的变化。本文单元损伤模拟通过降低结构有限元模型中某单元的刚度值,以实现结构的微小损伤828-835。在结构损伤检测的统计分析方面,本文的结构健康检测方法属于基于振动响应的损伤检测,利用结构随机振动响应的互相关函数幅值向量———CorV进行损伤检测。
3.2互相关函数幅值向量方法的原理一个在复杂的振动环境中工作的系统,其系统各个节点的响应信号必然存在有效联系。互相关函数能将响应信号之间的相关程度表示出来。本文利用互相关函数幅值向量,对比结构在有损与无损状态下的随机振动信号的相关性,进行损伤判断。
3.3确定结构损伤判断方法由机翼结构的振型图,该结构翼梢处为薄弱点,设置翼梢处1574号单元为损伤单元(白色),另外在机翼蒙皮表面均布设置20个单元节点(黑色),作为损伤单元识别的辅助测试点(见图3)。令单元1574的刚度分别降低10%、20%、30%、40%和50%来模拟损伤单元的损伤程度。在结构单元1574完好和损伤40%时,提取损伤单元上1506号节点的位移信号。通过对比分析,该节点z方向的位移损伤信号对比较为明显(见图4)。从而确定在以下损伤分析中,以单元节点的z方向位移信号作为分析依据。本文利用两个相似功率密度谱激励,对结构状态完好的机翼结构进行施加,处理得到各点与节点1506的两个ACorV,并计算得到相应的BCVAC,其值均小于0.9999998。且如果结构在未知状态(损伤或者完好状态)下的A+CorV与A-CorV之间的BCVAC明显小于0.9999998,则可认为结构发生了损伤。下文以BCVAC=0.9999998作为结构损伤与否的判断标准。图5为测试点1506和辅助测试点1712在无损状态下位移响应的互相关函数曲线。图6为无损状态下,测试点1506和二十个辅助测试点计算得到的ACorV。
3.4应用互相关函数幅值向量的单损伤检测为验证结构损伤特征参数BCVAC对机翼蒙皮结构损伤的敏感度及有效性,以损伤单元节点1506为中心,以测试点个数的多少设置为5种情况。在20个测试点的布局下,逐步减少离损伤单元的较远的测试点,设置B20CVAC为20个辅助测试点,即互相关函数幅值向量含有20个元素。由表2可看出,对于单损伤结构,在机翼翼梢部分的单元1574刚度降低10%的情况下,B20CVAC=0.99999946<0.9999998,可以判断该结构出现损伤;其次以B20CVAC数据为起始数据,B14CVAC、B9CVAC、B5CVAC和B4CVAC数据都由于测试点位置逼近损伤单元,其在相同损伤程度情况下BCVAC值逐渐降低,表明辅助测试点离损伤单元越近,其值越低,能作为损伤位置判断依据。依据结构位移响应信号,对机翼复杂结构的损伤程度及损伤范围的判断获得较为理想的效果。但结构的复杂程度仍对结果数据的正确性有一定的影响,对试验数据的可靠性,应以整体数据的趋向性为准则,排除个别受到复杂结构影响的不理想数据。
4总结
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.
关键词: 云平台;机房;教学环境
Key words: cloud platform;computer classroom;teaching environment
中图分类号:TP308 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)25-0188-03
0 引言
随着web技术的广泛应用,在新形势下对于传统机房教育的拓展成为了可能。机房教学是当代高校特别是职业院校的重要教学形式,它承担着学校基于计算机的基础课程、实践及相关考试、培训任务,它不但需要承担计算机主干课程的学习,更负担了基于计算机的相关课程(比如自动化专业、汽车专业、财务专业、设计类专业等)学生通过动手训练巩固习得的知识和技能,提高实践操作能力。近年来,教育信息化建设推进了学校网络基础设施和信息系统的建设,尤其是作为学校信息化程度重要指标的教学机房更是大量涌现。然而,面对机房教学对设备的可扩展性、高安全性、高性能性、高兼容性等需求,学校的现有硬件设备、软件环境又进入了食之无味、弃之可惜的两难境地。那么我们应该如何通过优化教学环境来高效地利用现有资源,更好地服务教学,提高教学效果呢?
1 概念界定
1.1 教学环境 关于教学环境概念的界定,由于研究者的立场和角度的不同,对教学环境都有不同的理解,在国内外也尚未形成一致的意见。一般来说,研究者通常从自己的研究目的、内容等出发给教学环境下适合自己的定义。我们倾向于使用我国学者田慧生在《教学环境论》一书中的描述,按照教学环境诸要素的特点,将教学环境分为物质环境和心理环境,物质环境主要由时空环境、设施环境、自然环境构成;心理环境主要由人际环境、信息环境、组织环境、情感环境、舆论环境等组成。[1]
1.2 云技术 云技术即云计算是一种新兴的超级大规模的计算方式,是以数据为中心的一种数据密集型的超级计算。在多个领域有其独特技术,如数据存储、数据管理、编程模型、虚拟技术等。云桌面技术是其虚拟化技术方面的主要应用之一。[2]
云桌面技术能够以精简的、低成本的瘦客户机代替传统的个人电脑,并利用强大的服务器集群部署策略,通过虚拟化技术将各种应用作为集中服务,按需交付,从而实现桌面与后台工作系统的连接访问及应用部署方式的革命性创新。
2 传统机房教学环境存在的问题
我们通过教师、学生和机房管理员等不同角色对本校教学机房的使用情况进行了深入调研,发现在实际教学过程中存在很多问题,主要表现在以下几方面:
2.1 一机房多应用,教学的自然环境复杂
由于教学机房不足,不能满足与专业一对一的应用,往往一个机房承担多个专业的教学任务,而不同的课程又需要不同的系统设置和应用软件,由于不同系统环境下软件设置的不统一,快速更新的软件版本的前后不兼容、操作用户(师生)对于某项目标的操作形式不相同,经常会造成应用软件的损坏,甚至系统文件的破坏,导致死机等现象。软件安装过多不仅影响机器的使用性能,还会分散学生在上机操作时学习的注意力,同时给课堂教学秩序带来了管理难问题。
2.2 机房设施投资大,淘汰速度快
为了满足全校师生教学和科研的需求,机房规模较大,硬件设备的一次性投入动辄几十万。根据戈登·摩尔(GordonMoore)提出的关于计算机硬件更新的周期较短
(约18个月)性能就将提高一倍,学校教育需要应对新的市场软件需求版本也随之提升,然而大量的硬件更新将使学校的设备投入与日俱增。同时,学校机房使用强度大,PC机零部件损坏概率加大,应用软件升级对计算机性能要求逐步提高等原因,每2至3年就要对机房设备进行更新换代,造成极大的资源浪费,也给学校带来不小的经济压力。
2.3 病毒肆虐,信息安全性差
机房作为一个教学的公共场所,学生存储介质的交叉使用几乎使其成为公认的病毒集散地,不但加重了机房管理员的维护工作,而且妨碍计算机的运行,影响教学。若想通过杀毒软件解决病毒问题,不仅面临高额的使用费用,现行软件病毒、木马往往还具有自我传播与变异的可能,对于此类恶意程序,杀毒软件将无能为力,同时还存在文件误删问题。
2.4 教学时间、空间环境受限
目前教学机房多采用集中教学的形式开展教学活动,且有严格的上课时间。如果学生在课堂内不能完成学习任务,由于教学环境的不可转移性,他不得不中断学习,课后的再学习也只能是纸上谈兵,这样势必使学习效果大打折扣。同时,不同的软件对于操作系统的要求也不同,学生难以或无法在个人电脑上安装教学软件,后期的学习更无从谈起。
2.5 人力资源紧张,组织运维难以满足教学需求
一方面由于机房的使用对象发生改变或是软件的更新升级,每学期初,管理员都要大面积地安装调试软件,工作量不容小觑,如果机房的硬件设备没及时跟进,安装问题更是层出不穷;另一方面机房的维护还存在不对计算机操作系统进行还原保护,则计算机软件频遭破坏,限制过多,则影响教学过程和教学效果的矛盾。[3]
3 基于云平台的机房教学环境建设
针对当前机房教学中存在的问题,本研究以提高教学效果,促进学生知识技能的习得为目的,通过基于云平台的虚拟桌面技术,从时空环境、设施环境、人际环境、信息环境、组织环境、情感环境等方面优化机房教学环境建设。
3.1 基于云平台的教学环境架构
通过基于云平台的机房教学环境架构,具体架构图如图1所示。
其主要目的是为学校提供虚拟实验室教学环境,使师生可利用最低配置的终端设备随时随地的进行工作、学习,从而真正实现移动教学,创新教学模式;实现教学资源的高效整合和共享,实现学生学习的个性化定制,提高教师教学的高效性和学生学习的便捷性;为学校构建一个不限地点的办公环境,教师可通过智能手机、平板电脑等终端设备随时随地进入数字校园各业务系统进行办公,更好地辅助教学活动。具体应用效果图如图2所示。
3.2 基于云平台的机房教学环境的优势
3.2.1 一对一应用,净化教学自然环境。通过云计算平台管理所有相关实验资源后,学生可按照不同年级、课程、学习内容获得不同的学习资源、操作系统和应用软件环境。同一个机房,可以实现灵活调度分发实验平台资源,满足不同教学需求。同时,该环境还为学生提供申报项目、课程预约、导师辅导、精品课件学习、网上图书馆、个人信息查询等教学管理服务,为教职员工提供日常办公所需数字校园软件应用、备课系统、教研数据的实时传递、Cernet网络教学资源共享等。根据教学要求和管理需求,学生可以通过云计算平台获取学生桌面,使用所有学习所需资源,老师可以通过云平台获取教师桌面,使用备课、授课等相关的应用软件和资源,完成教学任务。
3.2.2 降低终端配置需求,延长设备使用寿命。因为在客户端上接收的仅仅是中心服务器经过计算的最终数据,只是结果图形化展示的结果,它比传统的B/S结构的客户端还要节省资源。所以,可以实现用低配置的计算机来完成原来需高配置计算机才能完成的教学任务,对各专业尤其是对设计类专业更是大大降低了终端设备购置成本,且延长老旧机器继续工作的年限。
3.2.3 病毒易控,确保信息安全性。在桌面应用中杀毒采用集中方式、操作系统是独立环境。环境用户由于不参与数据运算、安装,同时不会关联任意程序,所以不会使得用户的终端设备中毒。而即便中心服务器的数据本身有问题,但因为,程序服务器和数据库服务器物理分隔,在病毒源查杀方面能够更高效,并且可将扩散范围控制到最小。
同时,即便个人终端本身带毒,在与服务器交互过程中,可以借用中心服务器先进、高端的杀毒软件进行处理,以获得安全环境。
所有应用通过云平台到校园网或者因特网,学生和老师可以通过不同的终端设备,接入云计算平台,高效、安全地访问这些资源,而且不用担心病毒、数据泄露等安全问题。
3.2.4 突破时空限制,满足个性化学习需要。平台集中建设在学校网络中心,相关设备可以通过有线、无线无缝漫游到全校各区及公网。在外网环境中有效减少VPN的licence数量,提高VPN通道效率。教师可以通过智能手机、平板电脑、笔记本电脑等终端设备随时随地进入数字校园各业务系统进行办公或浏览下载教学资源,更好地辅助教学活动;学生可以随时随地获取机房的教学软件环境完成课堂上未完成的学习任务,或是利用云平台上的教学资源进行个性化的学习。
3.2.5 统一、快速的应用环境部署。云计算中心在部署中的优势在于所有操作系统、应用系统的安装和相关配置工作都在虚拟机上完成,可进行批量地桌面复制,一次定制、长期使用、及时更改。通过前期对于环境的进行需求定制,一旦终端用户有需求发起,应用服务器将所需软件环境进行推送。机房统一桌面环境的布设快速便捷,即使机房有临时性的不同专业课程的教学任务,也能轻松解决应用软件环境的安装调试。对于管理员,如果软件有更新升级或更换,也只需在平台模板上操作即可。
3.2.6 多变的人际情感环境,适应不同学生的学习风格。基于云平台的机房教学环境可以轻松地把教学资源和教学软件环境推送到任何有“瘦”终端的地方,因此,可营造多样的人际情感环境,满足学生的学习需要。比如:场依存型学生喜欢与学习同伴互帮互学,那就可以多利用课堂时间或课后组队开展学习活动;场独立型学生则偏爱在不受干扰的环境进行学习,他们觉得与同伴在一起不易集中注意力,相互讨论不如自己学习效果好,那就可以多利用课余时间在图书馆等安静的环境自主学习。
发展与展望:由于云桌面的应用,用户实际上没实体机,全部应用都由平台提供,所以对用户对系统需求的提升只需更新后台分配的资源,方便简单。对平台容量的扩充只需增加服务资源,升级技术的难度低,影响应用的涉及面小。
4 结语
计算机机房教学在高校教学中的地位非同一般,在培养学生动手能力、业务操作能力、空间想象力、创意创新能力等方面发挥着得天独厚的优势。然而其高成本的维护更新、费时费力的软件应用环境布设,致命的时空限制性和防不胜防的病毒隐患却让使用者头疼不已。基于云平台的机房教学环境架构让当前机房教学环境面临的问题迎刃而解。它通过云技术和虚拟桌面技术对常用操作系统、应用软件和教学资源进行集约化管理,构建一个和谐、开放、多维互动的教学环境,师生可利用各种低配的终端设备开展个性化的备课、教学和学习活动,真正实现教学模式的创新。
参考文献:
[1]田慧生著.教学环境论[M].江西:江西教育出版社,1996.
[2]韩宁.云桌面技术在高校信息化建设及教学中的应用[J].软件导刊,2012(5).
[3]张建娇.基于虚拟化机制的新型机房研究与构建[D].[工程硕士学位论文].南京:南京邮电大学,2012.