時(shí)間：2023-05-30 14:44:26
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【關(guān)鍵詞】 電子玻璃基板 清洗單元 優(yōu)化設(shè)計(jì) 應(yīng)用
液晶平板顯示以其技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、輕薄、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)如今已經(jīng)進(jìn)入規(guī)?；a(chǎn)階段，然而作為液晶顯示面板生產(chǎn)所用的關(guān)鍵上游原材料——電子玻璃基板的核心生產(chǎn)技術(shù)卻長(zhǎng)期掌握在美國(guó)康寧、日本旭硝子、日本電氣硝子和日本板硝子等四家國(guó)外公司的手中。近兩年，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的積極引導(dǎo)及戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)的大背景下，中國(guó)大陸的電子玻璃基板制造業(yè)才有了初步發(fā)展[1～3]。電子玻璃基板制造工藝主要分為熔融成型、劃線掰斷和研磨清洗三大核心技術(shù)工藝。研磨清洗工藝作為電子玻璃生產(chǎn)的最后一道核心技術(shù)，其在確保產(chǎn)品的最終品質(zhì)方面具有重要地位。電子玻璃基板清洗系統(tǒng)主要包括預(yù)濕單元、盤刷清洗單元、超聲波清洗單元、滾刷清洗單元、噴淋清洗單元以及基板烘干輸出單元等，這些單元彼此獨(dú)立而又相互關(guān)聯(lián)，在其共同配合作用下，確保最終經(jīng)過清洗的玻璃基板光滑潔靜，達(dá)到液晶面板制造所用基板的要求標(biāo)準(zhǔn)[4，5]。由于國(guó)內(nèi)大陸液晶玻璃產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，玻璃基板清洗工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)企業(yè)目前在此方面存在著基板清洗顆粒度較高、破片率高、劃傷嚴(yán)重等問題，從而嚴(yán)重制約著企業(yè)綜合良品進(jìn)一步提升。這里，我們基于對(duì)清洗工藝的長(zhǎng)期應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累，對(duì)清洗工藝組成系統(tǒng)單元中的盤刷清洗單元、噴淋清洗單元、烘干輸出單元的原有設(shè)計(jì)實(shí)施了優(yōu)化改造，通過技術(shù)改造，極大減少了基板表面的顆粒數(shù)，降低了基板清洗破片的幾率，提高了最終輸出產(chǎn)品的光潔度質(zhì)量及良品率，從而提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，也為國(guó)內(nèi)同行技術(shù)的優(yōu)化和完善提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)借鑒。
1 盤刷清洗單元的優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用
盤刷清洗單元的主要功能是：通過安裝在與玻璃傳輸方向水平垂直的驅(qū)動(dòng)軸上的一排盤刷對(duì)傳輸中的玻璃基板進(jìn)行機(jī)械力刷洗作用，以促使粘附在玻璃基板表面的玻璃切割碎屑、研磨粉等顆粒被強(qiáng)力去除。
1.1 原有盤刷單元設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及不足
如圖1所示是原有設(shè)計(jì)的盤刷結(jié)構(gòu)示意圖。從圖1可以看出，盤刷主要通過安裝在公共驅(qū)動(dòng)軸（4）上的彼此同向錐形驅(qū)動(dòng)齒輪（5）與固定在盤刷刷盤上的錐形齒輪（3）的齒合作用來實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃基板（1）的機(jī)械清洗作用。但是，在這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)行工作狀態(tài)下，傳輸中的玻璃基板經(jīng)常發(fā)生跑偏及疊片事故。
如圖1所示通過對(duì)傳傳輸中的玻璃基板受力分析可知，傳輸中基板跑偏及疊片事故發(fā)生主要直接原因是由于清洗單元所有盤刷刷盤轉(zhuǎn)向一致，從而使處于水平傳輸中的與刷盤平行的玻璃基板受到一個(gè)扭矩作用，這個(gè)扭矩促使運(yùn)行中的玻璃基板受力總是趨向一個(gè)方向，從而引發(fā)水平傳輸中基板跑偏、疊片現(xiàn)象的發(fā)生。因此，解決原有設(shè)計(jì)不足的直接切入點(diǎn)在于刷盤轉(zhuǎn)向問題。
1.2 原有盤刷單元結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
依據(jù)盤刷單元齒輪動(dòng)力傳動(dòng)過程原理結(jié)果分析，不難發(fā)現(xiàn)，盤刷刷盤之所以轉(zhuǎn)向一致，關(guān)鍵在于所有垂直安裝在驅(qū)動(dòng)軸上的錐形齒輪同向安裝導(dǎo)致，如果將相臨的驅(qū)動(dòng)錐形齒輪彼此反向安裝在驅(qū)動(dòng)軸上，且齒輪數(shù)量為偶數(shù)個(gè)，那么就可以使相鄰的刷盤轉(zhuǎn)向彼此相反，使每個(gè)刷盤作用在玻璃基板上的扭力矩彼此抵消，從而使傳輸中玻璃基板所受合扭力矩為零，這樣就可以解決原有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不足的問題。據(jù)此分析，我們對(duì)盤刷清洗單元驅(qū)動(dòng)錐齒的安裝方式進(jìn)行了優(yōu)化安裝，通過優(yōu)化調(diào)整，使相鄰的盤刷刷盤轉(zhuǎn)向彼此相反，從而確?；逅芎吓ち貛缀鯙榱?，極大減少跑偏、疊片事故的發(fā)生。
2 噴淋清洗單元優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用
2.1 噴淋清洗單元原有設(shè)計(jì)及不足
噴淋清洗單元作為玻璃基板清洗烘干輸出前的一道工序，其主要起著對(duì)玻璃基板表面進(jìn)行最后一次全面沖刷潔凈作用，以將基板表面顆粒度降低到最小程度，噴淋用水純度為18MΩ以上。
2.2 原有噴淋單元設(shè)計(jì)構(gòu)型及參數(shù)優(yōu)化
經(jīng)過反復(fù)多次對(duì)原有設(shè)計(jì)構(gòu)型進(jìn)行調(diào)整，最終尋到最優(yōu)優(yōu)化方案，通過將噴淋管直徑增大至約50mm，基板上下兩側(cè)噴淋管兩端噴嘴到基板距離h1減小至約50mm，其余噴距h2減小至約150mm，噴嘴與基板表面夾角α增大至約80°，同時(shí)噴嘴口徑擴(kuò)大一倍左右，這樣只需提高供水泵的功率，那么同壓下供水流量可增加四倍左右，調(diào)整噴嘴與基板的夾角，避免了基板走斜，縮短噴淋管兩端噴嘴與基板間距離縮短，對(duì)基板兩長(zhǎng)邊加強(qiáng)沖洗，而其余噴嘴保證對(duì)整片基板均勻清洗，既保證了基板運(yùn)行的要求而又提高了清洗效果。
4 結(jié)語
通過對(duì)電子玻璃基板清洗系統(tǒng)的盤刷清洗單元、噴淋清洗單元和烘干輸出單元的優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)施，不但極大強(qiáng)化了潔凈清洗能力，降低玻璃基板跑偏、疊片、撞片、顆粒度高等因素導(dǎo)致的加工不良率高的技術(shù)難點(diǎn)，從而有利與節(jié)約生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品綜合良品率，同時(shí)，這些優(yōu)化設(shè)計(jì)方案也將為國(guó)內(nèi)同行技術(shù)的提升提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)借鑒，推動(dòng)國(guó)內(nèi)電子液晶玻璃基板行業(yè)共同發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：電子商務(wù)；購物網(wǎng)站；版面設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法
互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展促使電子商務(wù)模式的商業(yè)交易蓬勃發(fā)展。通過電子商務(wù)模式，可以實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者的網(wǎng)上購物、商戶之間的網(wǎng)上交易和在線電子支付以及各種商務(wù)活動(dòng)、交易活動(dòng)、金融活動(dòng)和相關(guān)的綜合服務(wù)活動(dòng)等?；陔娮由虅?wù)的這種特殊性，電子商務(wù)網(wǎng)站頁面設(shè)計(jì)和優(yōu)化就成為建設(shè)電子商務(wù)網(wǎng)站時(shí)需要考慮的重要內(nèi)容，網(wǎng)站需要借助圖片、文字等元素并按照形式美的要求和信息傳播的要求創(chuàng)意組合并最終形成外化的可視表現(xiàn)形式。
對(duì)電子商務(wù)網(wǎng)站而言，最重要的功能是能實(shí)現(xiàn)商品或者服務(wù)的在線展示和銷售促進(jìn)，因此，結(jié)合這個(gè)目的的所有設(shè)計(jì)元素都須重視。一般而言這些設(shè)計(jì)元素主要包括五個(gè)主要考量指標(biāo)：板塊、風(fēng)格、交互、內(nèi)容和功能。下面我們將從網(wǎng)站版塊的定位和優(yōu)化方法、網(wǎng)站風(fēng)格設(shè)計(jì)優(yōu)化方法、網(wǎng)站交互功能的設(shè)計(jì)優(yōu)化、網(wǎng)站內(nèi)容的選擇和定位、網(wǎng)站功能設(shè)計(jì)的原則和調(diào)整等幾個(gè)主要方面來分析購物型電子商務(wù)網(wǎng)站版面設(shè)計(jì)優(yōu)化需要考慮的問題。
一、網(wǎng)站版塊的定位和優(yōu)化方法
在電子商務(wù)網(wǎng)站架構(gòu)的過程中，首先就是板塊的配置。一般而言，通用的版塊包括導(dǎo)航區(qū)、識(shí)別區(qū)、展示區(qū)以及銷售區(qū)等。導(dǎo)航區(qū)主要實(shí)現(xiàn)的功能是網(wǎng)站的導(dǎo)航，引導(dǎo)用戶快速瀏覽渴望獲取的信息資訊，同時(shí)在鏈接和內(nèi)容組織上提供系統(tǒng)的架構(gòu)形式。識(shí)別區(qū)主要提供企業(yè)形象識(shí)別及廣告性文字的收納，實(shí)現(xiàn)整站的品牌標(biāo)識(shí)；這部分主要是LOGO、BANNER及旗幟廣告或者大促圖等形式。展示區(qū)主要包括商品或者服務(wù)的展示，包含商品標(biāo)簽、描述以及價(jià)格等屬性，提供商品全息展示。而銷售區(qū)主要是購物車、在線支付等購物通道。
版塊的定位和優(yōu)化方法主要依據(jù)的是鼠標(biāo)追蹤和注意力研究理論。通常情況下，所配置的版塊基本按照“E”字型接受訪客的訪問，訪客在超過多屏以后，才有“F”型閱讀方式，所以各個(gè)版塊之間應(yīng)該簡(jiǎn)潔清晰，無論是通過顏色還是留白都能使訪客清晰而下意識(shí)的區(qū)分出不同的功能性版塊。
二、網(wǎng)站風(fēng)格設(shè)計(jì)優(yōu)化方法
作為購物型的電子商務(wù)網(wǎng)站而言，促進(jìn)交易的達(dá)成是網(wǎng)站存在的主要目的，也是最高的設(shè)計(jì)優(yōu)化需求。電子商務(wù)最重要的就是“激起用戶的購物欲望”。其實(shí)電子商務(wù)和線下銷售相同，目的是需要引導(dǎo)用戶購買你的商品，所以對(duì)一個(gè)電子商務(wù)網(wǎng)站來說，最重要的是模擬購物場(chǎng)景，根據(jù)你網(wǎng)站內(nèi)容（產(chǎn)品）和網(wǎng)站的目標(biāo)客戶群體，去確定網(wǎng)站風(fēng)格到底應(yīng)該如何選擇。所以，模擬購物環(huán)境是購物網(wǎng)站優(yōu)化的重要一環(huán)。
三、網(wǎng)站交互功能的設(shè)計(jì)優(yōu)化
購物網(wǎng)站的訪客簡(jiǎn)單地可以分為初次訪問者和重復(fù)訪問者，對(duì)于初次進(jìn)行購物網(wǎng)站的訪客而言，首先需要優(yōu)化的就是克服購物的不安定感。實(shí)際上一個(gè)網(wǎng)上購物的過程只需要“挑選商品－填寫送貨地址－貨到、付款”，這是網(wǎng)上購物流程的簡(jiǎn)單概括，也是購物用戶的心理模型。不幸的是，目前大多數(shù)購物網(wǎng)站將這一過程復(fù)雜化了，“購物車”、“暫存架”、“藏書閣”等等這些在線購物網(wǎng)站專有的名詞加劇了潛在用戶的恐懼，因此，優(yōu)化要去掉這樣的關(guān)鍵術(shù)語，盡量通過平時(shí)易懂的語言引導(dǎo)購物，可以在“使用幫助”和“購物指南”手冊(cè)上多下些功夫，并在網(wǎng)站購物的顯要位置提供跳轉(zhuǎn)鏈接等，這是網(wǎng)站交互設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一點(diǎn)。
四、網(wǎng)站內(nèi)容的選擇和定位
網(wǎng)站內(nèi)容的選擇主要是參考產(chǎn)品定位，這里面最重要的就是確定關(guān)鍵詞方向，可以采用把關(guān)鍵詞逐層展開的方法，也就是對(duì)網(wǎng)站內(nèi)容的關(guān)鍵詞進(jìn)行層次分類。首先是網(wǎng)站主關(guān)鍵詞如網(wǎng)上購物，網(wǎng)上商城，購物網(wǎng)等；其次是是各個(gè)產(chǎn)品大類關(guān)鍵詞，每個(gè)大類提取3個(gè)左右的高度相關(guān)關(guān)鍵詞、小類關(guān)鍵詞約100個(gè)左右，加強(qiáng)次級(jí)頁面優(yōu)化。第三是有關(guān)產(chǎn)品關(guān)鍵詞的優(yōu)化：詳細(xì)列出產(chǎn)品名稱與型號(hào)，以便最終用戶搜索，這部分所涵蓋的關(guān)鍵詞應(yīng)在1萬以上，并具體到每個(gè)頁面，同時(shí)最好增加專題模塊。
五、網(wǎng)站功能設(shè)計(jì)的原則和調(diào)整
網(wǎng)上購物系統(tǒng)是一套集網(wǎng)上購物和商品管理為一體的強(qiáng)大的網(wǎng)上商店（超市）系統(tǒng)，產(chǎn)品功能展示和和客戶在線支付功能是核心，它具有多級(jí)商品分類檢索和搜索、購物車、在線訂單、商品推薦、熱賣排行、特價(jià)商品、商店公告、顧客點(diǎn)評(píng)、廣告等功能和強(qiáng)大的后臺(tái)管理功能。
在網(wǎng)站互動(dòng)社區(qū)等功能性設(shè)計(jì)上，一項(xiàng)最新研究結(jié)果表明，與大多數(shù)購物網(wǎng)站的預(yù)期不同的是，消費(fèi)者并不希望這些網(wǎng)站提供太多的特色服務(wù)；相反，他們只希望在這些網(wǎng)站上可以享受到最基本的購物服務(wù)，如對(duì)不同品牌的商品和產(chǎn)品進(jìn)行比較和能夠與網(wǎng)站管理者進(jìn)行溝通就行了。因此，電子商務(wù)網(wǎng)站在功能設(shè)計(jì)上，既要考慮商家的利益把功能相對(duì)做的完善周全，又要明確網(wǎng)站設(shè)計(jì)的目的與消費(fèi)者需求，要能根據(jù)消費(fèi)者的需求、市場(chǎng)的狀況、企業(yè)自身的情況等進(jìn)行綜合分析，牢記以消費(fèi)者為中心的設(shè)計(jì)原則。
一、交互電子白板
自2004年第一塊交互電子白板引入我國(guó)的課堂教學(xué)中來就一直備受關(guān)注,得到教師和學(xué)生的積極肯定和廣泛認(rèn)可,它是“電子感應(yīng)白板及感應(yīng)筆等附件(硬件)與白板操作系統(tǒng)(軟件)的集成。它融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)與電子通信技術(shù),成為計(jì)算機(jī)的一種輸入輸出設(shè)備,成為人(用戶)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互的智能平臺(tái)?！迸c“計(jì)算機(jī)+投影儀+投影幕布”組成的多媒體教學(xué)系統(tǒng)相比,交互電子白板實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與交互電子白板之間的雙向通信。其中,感應(yīng)筆具有電子白板書寫筆和計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的雙重功用,在自由書寫的同時(shí)還可以代替鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)很多功能的操作,而且十分方便快捷。電子感應(yīng)白板在充當(dāng)投影屏幕的同時(shí)還是鼠標(biāo)筆書寫與操作的界面,鼠標(biāo)筆的任何操作都可以傳送至計(jì)算機(jī)中,安裝了白板軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)傳入的鼠標(biāo)筆的操作進(jìn)行運(yùn)算處理并送至投影機(jī),最后由投影儀將處理內(nèi)容投射在交互白板上。
二、交互電子白板對(duì)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的影響
交互電子白板作為一種集傳統(tǒng)的黑板和現(xiàn)代多媒體技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)于一身的新興信息技術(shù),它具有“技術(shù)集成、資源整合、交互平臺(tái)、協(xié)作環(huán)境、親近師生、傳統(tǒng)創(chuàng)新、常態(tài)應(yīng)用、多種模式、教學(xué)設(shè)計(jì)和投資效益”等特性,其應(yīng)用正在引發(fā)教學(xué)方法、教學(xué)理念的深刻變革,對(duì)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1.支持教學(xué)內(nèi)容的靈活調(diào)用與即時(shí)編輯,教師可以根據(jù)教學(xué)實(shí)際需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整
交互電子白板支持教學(xué)資源的隨時(shí)調(diào)用,教師可以把文本、圖片、視頻等歸類放置在交互白板的資源庫中,根據(jù)上課實(shí)際需求任意調(diào)用資源。同時(shí)它還為教學(xué)提供了各種書寫、繪畫、擦除、注釋與修改的工具,允許對(duì)教學(xué)內(nèi)容的隨時(shí)編輯與修改,有利于教師根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,使教學(xué)內(nèi)容的組織與呈現(xiàn)更加靈活。比如在講幾何知識(shí)需要標(biāo)注角、邊等內(nèi)容時(shí),教師不需要像PPT課件那樣在黑板上重新畫一次來做標(biāo)注,大大提高了課堂教學(xué)效率。
2.支持多樣化、個(gè)性化的教學(xué)工具,方便教師課堂教學(xué)
交互電子白板為教師提供了很多的數(shù)學(xué)教學(xué)工具,不僅包括各種筆、擦除、線、圖形等書寫繪畫工具,還包括直尺、三角板、圓規(guī)、量角器等測(cè)量、作圖工具,還包括時(shí)鐘、照相機(jī)、屏幕錄像、拉幕、探照燈等工具,教師可以根據(jù)自己的教學(xué)需要進(jìn)行個(gè)性化的定制,這些工具不僅使教師不用擦黑板,遠(yuǎn)離粉塵之苦,也使教師不會(huì)因?yàn)榻瘫蕖宀?、粉筆、鼠標(biāo)、三角板等文教工具手忙腳亂,而且教師還可以利用探照燈、拉幕等工具引起學(xué)生的注意,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而使教學(xué)更加輕松、容易。
3.允許對(duì)象的任意拖拽、旋轉(zhuǎn)、縮放,簡(jiǎn)化教師制作動(dòng)畫過程
在交互電子白板沒有出現(xiàn)之前,幾何教學(xué)中的許多的圖形變換都要事先做成動(dòng)畫,然后在課堂上播放,需要花費(fèi)大量的時(shí)間。交互電子白板內(nèi)置的旋轉(zhuǎn)、平移、縮放等功能使幾何圖形的變換更加容易,使很多復(fù)雜的課件通過簡(jiǎn)單的一個(gè)拖放就能輕而易舉的實(shí)現(xiàn),從而大大的節(jié)省了時(shí)間,提高了備課效率。同時(shí)交互電子白板對(duì)動(dòng)畫、視頻的隨時(shí)暫?？刂婆c標(biāo)注使教師能夠更加自主的應(yīng)用現(xiàn)有的多媒體教學(xué)課件,彌補(bǔ)了很多課件交互性較差的缺陷。
4.教學(xué)內(nèi)容操作的可視化,允許學(xué)生到臺(tái)前直接操作
現(xiàn)代課堂的教學(xué)內(nèi)容通常通過多媒體課件來呈現(xiàn),教師一般都是在上課前把教學(xué)內(nèi)容制作成多媒體課件,上課時(shí)按照既定的順序、線性地播放課件,教師要做的事情就是不斷地點(diǎn)擊鼠標(biāo),充當(dāng)著“放映員”的角色,學(xué)生要做的就是觀看課件,很少有對(duì)課件進(jìn)行操作的機(jī)會(huì)。而交互電子白板的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀,它支持操作的可視化,所見即所得,允許學(xué)生到白板前操作,和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行交互,使學(xué)生不只是一個(gè)“觀眾”,在不斷地拖拽、旋轉(zhuǎn)、縮放、標(biāo)注、擦除等活動(dòng)中提高學(xué)生在課堂上的參與度,在實(shí)際動(dòng)手操作過程中主動(dòng)探索和發(fā)現(xiàn)。
三、基于交互電子白板的小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)
《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》明確提出：“大力推進(jìn)信息技術(shù)在教學(xué)過程中的普遍應(yīng)用,促進(jìn)信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合,逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的顯現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式和師生互動(dòng)方式的變革,充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì),為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學(xué)習(xí)工具?！苯换ル娮影装遄鳛橐环N新興的信息技術(shù),同時(shí)在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用要圍繞這一目標(biāo),同時(shí)在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要充分發(fā)揮交互電子白板的優(yōu)勢(shì)來優(yōu)化小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué),具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1.處理好交互電子白板與其他教學(xué)媒體的關(guān)系―靈活組織與呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容
交互電子白板不僅支持教學(xué)內(nèi)容的靈活調(diào)用、即時(shí)編輯、保存與回放,還支持多樣化、個(gè)性化的數(shù)學(xué)教學(xué)工具,允許對(duì)象的任意拖拽、旋轉(zhuǎn)、縮放,極大程度地方便了教師課堂教學(xué)。但這并不意味著黑板、實(shí)物投影儀、數(shù)學(xué)教學(xué)工具以及學(xué)具等其他教學(xué)媒體就失去了它的價(jià)值,究竟用哪種教學(xué)媒體來呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容,要根據(jù)媒體的特性以及實(shí)際的教學(xué)需要來選擇。比如在展示學(xué)生的成果時(shí)要用到實(shí)物投影儀；在講解物體的一些位置關(guān)系的時(shí)候用實(shí)物或是模型會(huì)更好些；在多人書寫時(shí)用黑板效果會(huì)更好等。
2.合理選用交互電子白板的功能―真正服務(wù)于課堂教學(xué)
交互電子白板不僅具有展示多媒體（文本、圖形、圖像、聲音、視頻、動(dòng)畫等）、即時(shí)書寫、批注、繪畫、屏幕捕捉、回放與保存、對(duì)選擇對(duì)象的任意縮放、平移與旋轉(zhuǎn)等功能,還支持直尺、圓規(guī)、量角器等數(shù)學(xué)工具以及拉幕、探照燈等激趣導(dǎo)學(xué)工具,但在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中其功能的選用要根據(jù)實(shí)際教學(xué)的需要,要真正服務(wù)于課堂教學(xué)實(shí)踐不能為了白板而用白板。如在同學(xué)們總結(jié)課堂收獲時(shí)用交互電子白板的拉幕功能逐一展示知識(shí)點(diǎn)就有些不太合適。拉幕的時(shí)候只能按照一定的順序來逐漸呈現(xiàn)要展示的內(nèi)容,而同學(xué)們?cè)谡務(wù)n堂收獲的時(shí)候不一定就是按照教師預(yù)設(shè)的順序,這樣就很難在同學(xué)們說的時(shí)候直接在白板上靈活地進(jìn)行反饋。拉幕功能用在導(dǎo)入環(huán)節(jié)來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣可能效果會(huì)更好一些。
3.注重互動(dòng)活動(dòng)的設(shè)計(jì)―活躍課堂氣氛,營(yíng)造多維互動(dòng)課堂
交互電子白板強(qiáng)大的交互性不僅體現(xiàn)在彌補(bǔ)了以往多媒體課件交互性差的缺點(diǎn),更體現(xiàn)在使師生的交流更加暢通無阻（教師不用往返于黑板、投影屏幕、計(jì)算機(jī)之間,從而更加關(guān)注學(xué)生的反應(yīng)；學(xué)生的目光不用游離于黑板、投影屏幕、計(jì)算機(jī)之間,注意力更加集中。）交互電子白板環(huán)境下的數(shù)學(xué)課堂要注重互動(dòng)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì),不僅包括人機(jī)交互（教師和白板,學(xué)生和白板）,更要注重人際交互（語言、肢體動(dòng)作）,即作為課堂的主體的師生之間以及生生之間的交互,營(yíng)造多維互動(dòng)課堂,讓教與學(xué)在互動(dòng)的課堂氣氛中表現(xiàn)得更加淋漓盡致。
四、結(jié)束語
著名的媒體技術(shù)專家克拉克曾說：“是教學(xué)設(shè)計(jì)而不是用來傳遞教學(xué)的媒體,決定了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)”?；诮换ル娮影装宓男W(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)對(duì)教師的教學(xué)設(shè)計(jì)能力提出了更高要求,教師要將交互電子白板與小學(xué)數(shù)學(xué)的課堂有機(jī)的結(jié)合起來,深層次地挖掘交互電子白板的功能以及在教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)用方法,使交互電子白板真正的服務(wù)于小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)。
參考文獻(xiàn)
[1] 丁興富.交互白板及在我國(guó)中小學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)電化教育,2005,3：43～46
關(guān)鍵詞： 激光電子散斑； 數(shù)字圖像處理； 三維表面圖
中圖分類號(hào)： TN 911.73文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2013.01.001
引言隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械加工的精度要求越來越高，特別是對(duì)廣泛應(yīng)用的金屬件面形平整度提出了更高要求。如何準(zhǔn)確測(cè)量金屬表面由于各種外來因素影響造成的形變顯得很有研究?jī)r(jià)值。傳統(tǒng)干涉技術(shù)需手工操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。隨著計(jì)算機(jī)及數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，人們提出了利用激光電子散斑術(shù)（laser electronic speckle pattern interferometry，LESPI）。它把散斑技術(shù)、激光干涉技術(shù)、圖像處理技術(shù)結(jié)合起來，利用高精度的計(jì)算機(jī)圖像采集和處理系統(tǒng)來測(cè)量干涉圖樣，具有快速靈活的優(yōu)點(diǎn)[14]。1電子散斑干涉測(cè)量法的基本原理及散斑特性分析
1.1電子散斑干涉測(cè)量法原理在電子散斑干涉測(cè)量中，物體的散斑干涉場(chǎng)由光電器件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)記錄下來，用圖像采集卡獲取和記錄信號(hào)并轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)散斑圖像的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理，即電子散斑[56]。電子散斑干涉測(cè)量法應(yīng)用了圖像處理的相關(guān)技術(shù)，對(duì)采集進(jìn)計(jì)算機(jī)的圖像進(jìn)行圖像相減、二值化、圖像擬合等技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)形變物體面形的測(cè)量[78]。具體來說，電子散斑干涉技術(shù)是利用被測(cè)物體的光學(xué)粗糙表面所造成的散射光與參考光之間的干涉進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)激光照射在被測(cè)物體表面時(shí)，其散射光在探測(cè)器CCD表面的光場(chǎng)分布為：U0（r）=u0（r）exp[φ0（r）]（1）其中u0（r）是光的振幅，φ0（r）是被測(cè)物體反射后的光波相位。電子散斑干涉技術(shù)與全息干涉技術(shù)類似，需要一束參考光。設(shè)參考光在探測(cè)器表面的光場(chǎng)分布為：UR=uR（r）exp[φR（r）]（2）其中uR（r）是參考光的振幅，φR（r）是參考光波的光波相位。光學(xué)儀器第35卷
第1期李剛，等：電子散斑干涉法測(cè)量金屬表面受熱變形及系統(tǒng)優(yōu)化分析
這兩束光發(fā)生干涉，設(shè)干涉圖樣在CCD表面上形成光強(qiáng)I（r）：I（r）=u20+u2R+2u0uRcos（φ0-φR）（3）當(dāng)被測(cè)物體由于外界因素發(fā)生形變后，表面各點(diǎn)的散斑場(chǎng)振幅u0（r）基本不變，而相位φ0將改變?yōu)棣?（r）-Δφ（r）即散射光場(chǎng)分布變?yōu)椋篣′0（r）=u0（r）exp[φ0（r）-Δφ（r）]（4）保持被測(cè)物體變形前后參考光波不變。則變形后的CCD面上的合成光強(qiáng)I′（r）為：I′（r）=u20+u2R+2u0uRcos[φ0-φR-Δφ（r）]（5）現(xiàn)在最常用的電子散斑條紋圖生成方式是相減模式，它有許多采用相加模式不具備的優(yōu)點(diǎn)，采用相減模式處理散斑圖，即相減后的光強(qiáng)為：I―=I′（r）-I（r）=4u0uRsin[（φ0-φR）+Δφ（r）/2]sin（Δφ（r）/2）（6）處理后的光強(qiáng)是一個(gè)含有高頻載波項(xiàng)[（φ0-φR）+Δφ（r）/2]的低頻條紋sin（Δφ（r）/2）。該低頻條紋中即含有物體的形變信息。光波相位變化與物體形變關(guān)系為：Δφ=2π/λ[d1（1+cosθ）+d2sinθ]（7）圖1ESPI測(cè)量光路圖
Fig.1Optical path of ESPI其中λ是所用的激光波長(zhǎng)，θ是激光與物體表面法線的夾角，d1是物體形變的離面位移，d2是物體形變的面內(nèi)位移。一般情況下，照明角度較小，即cosθ≈1，sinθ≈0，所以這種單光束照明的電子散斑干涉對(duì)離面位移比較敏感，而對(duì)面內(nèi)位移不敏感。設(shè)物體的離面形變?yōu)閐（x，y），相應(yīng)的相位改變?yōu)棣う?2πλ2d（x，y），如果Δφ=2nπ時(shí)，變化前后的散斑圖像完全相同。于是有d（x，y）=nλ/2，其中n是干涉條紋的級(jí)數(shù)，當(dāng)n=0，1，2…時(shí)，觀察到暗條紋。電子散斑干涉實(shí)驗(yàn)原理見圖1：
1.2激光散斑特性及影響因素分析在散斑干涉測(cè)試技術(shù)中，散斑的對(duì)比度是測(cè)量的關(guān)鍵，散斑圖的好壞與激光的波長(zhǎng)，物體的表面粗糙度，以及照射角度有密切的關(guān)系。激光光源的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，所產(chǎn)生的散斑直徑就越大，激光的相干性越高，得到的散斑圖樣也就越好；對(duì)于同一光源來說，物體表面越粗糙，所產(chǎn)生的散斑就越明顯，但當(dāng)物體表面粗糙度達(dá)到一定大小時(shí)，散斑的對(duì)比度也趨于恒定；在散斑測(cè)試中，可以通過改變光闌大小或者物距來改變散斑的大小，調(diào)整散斑的對(duì)比度，像方孔徑角越小，散斑的直徑也越大。散斑尺寸是散斑的主要特征之一。散斑的大小不僅與觀察平面的位置有關(guān)，還與照明光波的波長(zhǎng)有關(guān)。如果在近場(chǎng)觀察，垂直于光軸方向的平均散斑直徑ΔxS和沿光軸方向的平均散斑直徑ΔzS分別為：Δxs≈λa=λLd
Δzs≈λa2=λLd2（8）式中λ為光波的波長(zhǎng)，α為被照明的散射表面對(duì)觀察點(diǎn)的張角，d為被照明的散射表面的直徑，L為從散射面到觀察面的距離。由此可知，散斑的大小隨波長(zhǎng)的增加而增大，散斑的縱向尺寸要比橫向尺寸大得多。應(yīng)用散斑測(cè)試方法的可能性取決于被測(cè)件的最小粗糙度，它決定是否能產(chǎn)生可判讀的散斑圖。光學(xué)平面反射不產(chǎn)生任何散斑，而量規(guī)卻能形成可見的，有一定對(duì)比度的散斑。散射面的均方粗糙度為：R=1N∑Ni=1（hi-〈h〉）2（9）式中hi為散射面各采樣點(diǎn)的高度，為散射面的平均高度。平均散斑對(duì)比度定義為在觀察平面上的散斑強(qiáng)度的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)偏差，可以表示為：P=1〈I〉1N∑Ni=1（In-〈I〉）2（10）式中In為各采樣點(diǎn)的散斑強(qiáng)度，〈I〉為平均散斑強(qiáng)度。當(dāng)R≥λ/3時(shí)，散斑對(duì)比度接近于極大值（p=1），并保持為常數(shù)。根據(jù)以上分析結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)改變了實(shí)驗(yàn)光路中的參數(shù)，定性觀察了由此造成的散斑圖的對(duì)比度，與理論預(yù)期基本相符。2受熱金屬變形的測(cè)量從熱變形理論研究的發(fā)展看，人們對(duì)熱變形的研究已有很長(zhǎng)的歷史了，對(duì)變形的物理本質(zhì)提出了多種理論假設(shè)，并推導(dǎo)出不同近似條件下的熱膨脹系數(shù)表達(dá)式，但這些理論僅對(duì)熱變形作了定性的解釋。由于熱膨脹系數(shù)表達(dá)式推導(dǎo)過程中的近似假設(shè)和表達(dá)式中物理參量無法確定，使這些熱膨脹系數(shù)的表達(dá)式不具有實(shí)用性。因此，即便是理想材料的熱膨脹系數(shù)都無法通過理論計(jì)算獲得，而工程中所使用材料的熱膨脹系數(shù)，由于受到多種因素的影響，更無法通過理論來精確計(jì)算，因此只能通過實(shí)驗(yàn)手段來進(jìn)行測(cè)定。常用的測(cè)量方法有：液體油槽法、頂桿法、光杠桿法、電阻應(yīng)變片法、電感測(cè)微法、光柵法、電容法、直接觀測(cè)法，而以上方法只能實(shí)現(xiàn)一維測(cè)量，光電機(jī)械式測(cè)量法可以實(shí)現(xiàn)二維測(cè)量，這些測(cè)量方法測(cè)量方向單一，測(cè)量的范圍寬。而散斑干涉法測(cè)量卻可以進(jìn)行三維測(cè)量，而且可以進(jìn)行實(shí)時(shí)在線測(cè)量，優(yōu)點(diǎn)十分突出。
2.1實(shí)驗(yàn)測(cè)量受熱金屬變形被測(cè)物體為一塊平面反射鏡，它可以通過加溫裝置控制其表面溫度，且可以控制升溫的速度。圖2初始采集到的激光散斑干涉圖
關(guān)鍵詞 小學(xué)數(shù)學(xué);教學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì);交互電子白板
中圖分類號(hào)：G623.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1671-489X（2015）01-0087-02
1 交互電子白板的含義
交互式電子白板是一種與投影儀連接，由計(jì)算機(jī)控制的觸感式白板，它是隨著科技的發(fā)展而形成的一種新型教學(xué)工具。交互式電子白板系統(tǒng)由四個(gè)要素組成：投影儀、計(jì)算機(jī)、應(yīng)用軟件以及電子白板。教師可以通過點(diǎn)觸或筆操作白板來控制計(jì)算機(jī)，方便地呈示、處理、存儲(chǔ)數(shù)字化材料，為各個(gè)學(xué)科的課堂教學(xué)提供一個(gè)靈活、生動(dòng)的平臺(tái)。交互電子白板以其豐富的表現(xiàn)力、迅速的信息傳遞性以及較強(qiáng)的交互性等優(yōu)勢(shì)，迅速占領(lǐng)課堂教育。2004年我國(guó)課堂教學(xué)中引入第一臺(tái)交互式電子白板，得到教師與學(xué)生的積極肯定與認(rèn)可，之后交互電子白板開始在我國(guó)廣泛運(yùn)用，不僅是教育領(lǐng)域，其他領(lǐng)域也有應(yīng)用，比如工作會(huì)議、媒體等。
2 小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)中交互電子白板應(yīng)用的價(jià)值
交互電子白板是一種集傳統(tǒng)黑板教育與現(xiàn)代化電子教育優(yōu)點(diǎn)為一身的新的教學(xué)工具，它具有資源整合、創(chuàng)設(shè)環(huán)境、親近師生、常態(tài)應(yīng)用、模式多樣、投資效益高和教學(xué)設(shè)計(jì)好等特性。它的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，是素質(zhì)教育對(duì)教學(xué)方法改革的需要，對(duì)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)有著積極的作用與價(jià)值。
能夠靈活多變地組織數(shù)學(xué)教學(xué) 利用交互電子白板進(jìn)行小學(xué)數(shù)學(xué)教育，能夠使教學(xué)回歸生動(dòng)靈活的教學(xué)過程，改變傳統(tǒng)的展示講解課件的教育方式，使教學(xué)資源從預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)向彈性調(diào)用，使數(shù)學(xué)預(yù)設(shè)性課堂轉(zhuǎn)化為生成性課堂。
比如講解“圓錐體體積計(jì)算公式的推導(dǎo)”一課時(shí)，教師在課堂上準(zhǔn)備一堆沙土，讓學(xué)生自己動(dòng)手制作一些圓錐體和圓柱體，要求是制作的圓錐體或圓柱體必須是等底等高的。讓學(xué)生自己動(dòng)手制作、分析、得出結(jié)論，在教師的幫助下推出圓錐體積公式。利用這個(gè)方式教學(xué)的過程中學(xué)生會(huì)得到三個(gè)不同的結(jié)論，三個(gè)結(jié)論的對(duì)與錯(cuò)需要學(xué)生之間相互交流、討論，反復(fù)試驗(yàn)，在教師的指導(dǎo)下找到自己結(jié)論出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因。
這時(shí)教師可以推出交互電子白板，要求學(xué)生帶著自己制作的圓柱體、圓錐體在白板上畫出它們的高度和底部周長(zhǎng)，然后教師利用交互電子白板的“直線”“平移”功能與學(xué)生畫出的直線進(jìn)行比較，學(xué)生能清晰地看出圓錐體體積與圓柱體體積之間的關(guān)系，從而得出正確的結(jié)論。經(jīng)過這樣的教學(xué)，刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
支持多樣化的教學(xué)工具，方便教師教學(xué) 交互電子白板的運(yùn)用，為教師教學(xué)提供了豐富多彩、各式各樣的數(shù)學(xué)教學(xué)工具，比如筆、線、圖形、擦除等繪畫工具，直尺、圓規(guī)等作圖工具，照相機(jī)、屏幕錄像、探照燈等現(xiàn)代化教學(xué)工具。教師在講課的過程中可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要對(duì)這些工具進(jìn)行個(gè)性化的定制。這些教學(xué)工具的使用使教師遠(yuǎn)離粉塵，而且不用來回地擦黑板，同時(shí)也不會(huì)使教師在講課時(shí)因?yàn)榉酃P、板擦、直角板、教鞭等文教工具而手忙腳亂，另外還可以利用交互電子白板的拉幕、探照燈等功能營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，集中學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在輕松、愉快的環(huán)境下完成教學(xué)目標(biāo)。
使抽象的教學(xué)內(nèi)容形象化 在小學(xué)數(shù)學(xué)中應(yīng)用交互式電子白板教學(xué)，教師一般都是采用“互動(dòng)課件+靈活講稿”的方式進(jìn)行講解，這種講解方式能夠使抽象的數(shù)學(xué)事物發(fā)展和變化規(guī)律形象地展現(xiàn)在學(xué)生的面前，把抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)化為容易理解的物質(zhì)形態(tài)。通過交互式電子白板的演示功能將靜止的、孤立的事物聯(lián)系起來，構(gòu)成知識(shí)的生成情境，使學(xué)生迅速、準(zhǔn)確地找出事物之間的聯(lián)系，從而有效地突破學(xué)習(xí)中的重難點(diǎn)知識(shí)。
比如在面積的教學(xué)過程中，公頃的概念比較抽象，學(xué)生不易掌握，教師在講解時(shí)很難進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，也不能直接告訴學(xué)生一公頃具體有多大。這時(shí)教師可以利用交互電子白板中的制圖軟件準(zhǔn)確地畫出學(xué)校的平面圖，利用學(xué)生比較熟悉的正方形、長(zhǎng)方形畫出學(xué)校哪個(gè)地方大致是一公頃。這樣學(xué)生的腦海里就會(huì)呈現(xiàn)出一公頃具體的大小，加深學(xué)生理解知識(shí)的印象，增強(qiáng)教學(xué)效果。
加強(qiáng)互動(dòng)交流 在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)課件是教師預(yù)先設(shè)置好問題的答案，在課堂講解的過程中學(xué)生只是跟著教師的教學(xué)思維走，不會(huì)進(jìn)行主動(dòng)的思考與探索，更不會(huì)進(jìn)行積極的交流。而交互式電子白板的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)的教學(xué)思維，更加注重師生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)、交流、溝通。在互動(dòng)、交流的過程中學(xué)生會(huì)積極主動(dòng)參與到教學(xué)過程中來，積極主動(dòng)地進(jìn)行思考與探索。
3 基于交互電子白板的小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)
處理好交互電子白板與其他教學(xué)媒體的關(guān)系 交互電子白板是一種現(xiàn)代化的教學(xué)工具，運(yùn)用靈活、即時(shí)編輯、便于保存和回放，而且支持多樣化、個(gè)性化的數(shù)學(xué)教學(xué)方式，為教師的教學(xué)提供了很大的方便。交互電子白板以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)笑傲于其他教育工具，但是這并不意味著傳統(tǒng)教學(xué)工具價(jià)值的消失，教學(xué)工具的使用要根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求以及教學(xué)工具的特性合理得選擇。比如：多人書寫時(shí)用黑板比較好，展示學(xué)生作品時(shí)用投影儀比較好。
合理選用交互電子白板的功能 交互電子白板的功能非常強(qiáng)大，這些功能的選用要根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要精心分配、使用，真正使交互電子白板推動(dòng)數(shù)學(xué)教學(xué)的開展，服務(wù)于教學(xué)實(shí)踐，不能讓它只是一個(gè)白板的擺設(shè)。比如在總結(jié)課堂收獲時(shí)使用拉幕功能就不是太合適，因?yàn)閷W(xué)生在進(jìn)行總結(jié)課堂收獲時(shí)一般不會(huì)按照課程講解的順序總結(jié)，而拉幕展示一般都是按照順序講解的，所以不適合進(jìn)行總結(jié)性講解。拉幕在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面的作用比較好，可以在課堂講解的過程中穿去，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)提高教學(xué)效果。
注重互動(dòng)活動(dòng)的設(shè)計(jì) 交互電子白板交互性非常強(qiáng)，這是傳統(tǒng)教學(xué)工具所沒有的功能，能夠給教師與學(xué)生足夠的交流空間，使師生的交流更加順暢。交互電子白板的交互不僅包括人際交互，還包括人機(jī)交互，使教師、學(xué)生、機(jī)器形成一種多維互動(dòng)課程，使教與學(xué)在互動(dòng)的課堂氣氛中得到提升。在進(jìn)行交互流時(shí)，要注意人機(jī)、人際交流之間的和諧共處，做到在教學(xué)的過程中使學(xué)生得到提升的同時(shí)也提高教師的教學(xué)水平，豐富教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)文明使用機(jī)器，保護(hù)好機(jī)器的使用。
4 結(jié)語
綜上所述，交互電子白板應(yīng)用于小學(xué)數(shù)學(xué)課程優(yōu)化中，具有很高的教學(xué)價(jià)值。它的運(yùn)用不僅提高了教學(xué)效率，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，而且能創(chuàng)設(shè)和諧的教學(xué)環(huán)境，構(gòu)建交互性教學(xué)課堂，提高數(shù)學(xué)教學(xué)的效率，使師生在數(shù)學(xué)課堂上相互學(xué)習(xí)、共同發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化；應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）24-0063-01
1.前言
在建筑設(shè)計(jì)進(jìn)程當(dāng)中，要求建筑師需竭盡所能，揚(yáng)長(zhǎng)避短，將實(shí)用性跟藝術(shù)性完美結(jié)合，優(yōu)化完成房屋建筑設(shè)計(jì)工作，在保障建筑質(zhì)量高質(zhì)獲取的同時(shí)盡可能降低投入成本，為此需針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)實(shí)施合理設(shè)計(jì)，兼顧經(jīng)濟(jì)跟美觀，規(guī)避結(jié)構(gòu)僵化問題出現(xiàn)。
2.簡(jiǎn)析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)
2.1 步驟
構(gòu)建結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型――通常而言，一般按照三個(gè)步驟實(shí)施房屋結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，第一，進(jìn)行適合設(shè)計(jì)變量的優(yōu)化選擇，將直接影響設(shè)計(jì)要求的相關(guān)參數(shù)當(dāng)作是變量指標(biāo)，譬如說約束控制參數(shù)和目標(biāo)控制參數(shù)等，其中結(jié)構(gòu)造價(jià)以損失期望為目標(biāo)控制參數(shù)，結(jié)構(gòu)可靠度為約束控制參數(shù)，在設(shè)計(jì)中，針對(duì)變化范圍相對(duì)較小或者是結(jié)合結(jié)構(gòu)要求及局部設(shè)計(jì)需求綜合考慮將能夠充分滿足設(shè)計(jì)要求的參數(shù)作為是預(yù)定參數(shù)，如此一來，便能大幅度減少設(shè)計(jì)及計(jì)算、編程過程所涉及的具體工作量；第二，將對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)確定下來，要求找到一組能夠符合對(duì)應(yīng)預(yù)定條件的截面幾何尺寸、失效概率、鋼筋截面積，使得設(shè)計(jì)總費(fèi)用得以優(yōu)化降至最低；第三，將具體的約束條件確定下來，在可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)約束條件涵蓋有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束以及尺寸約束、變形約束、構(gòu)件單元約束、應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、基于正常使用極限值之下的彈性約束至最終極限值之下的彈塑性約束等方面內(nèi)容。在具體的設(shè)計(jì)進(jìn)程當(dāng)中，在實(shí)際房屋結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中有效采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過對(duì)比房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)應(yīng)的實(shí)際目標(biāo)約束條件，確保各類型條件均能符合現(xiàn)行規(guī)范需求，盡可能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
制定結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方案――一般來說，在可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)問題基礎(chǔ)上能夠?qū)嵤┓课萁Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，該項(xiàng)工作復(fù)雜程度相對(duì)較高，涉及有多約束非線性及多變量?jī)?yōu)化問題等方面內(nèi)容，在實(shí)際的計(jì)算進(jìn)程當(dāng)中，一般會(huì)進(jìn)行約束優(yōu)化問題向無約束問題的合理轉(zhuǎn)化并求解，相關(guān)計(jì)算方法包括有拉氏乘子法、復(fù)合形法及Powell法等多種計(jì)算方式。
有效實(shí)施程序設(shè)計(jì)――結(jié)合在可靠度基礎(chǔ)上構(gòu)建的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型及計(jì)算優(yōu)化方式，可進(jìn)行多功能且具備有較快運(yùn)算速度的綜合程序的有效編制。
2.2 實(shí)踐應(yīng)用
細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)――在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需在宏觀把控的基礎(chǔ)上給予西部設(shè)計(jì)更多重視，譬如說，異形裂縫情況，選擇鋼筋的時(shí)候，應(yīng)綜合考慮鋼筋材料的極限抗拉力值等相關(guān)因素，基于塑性要求基礎(chǔ)，擇取合適的建筑施工鋼材。譬如說為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)澆板的良好受力，設(shè)計(jì)人員在選擇一級(jí)鋼跟冷軋帶肋鋼的時(shí)候建議選用冷軋帶肋鋼，房屋建筑的室內(nèi)設(shè)計(jì)同樣需滿足相應(yīng)基本需求，旨在確保建筑具備有良好的經(jīng)濟(jì)安全性。
地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)――在建筑地基基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)進(jìn)程當(dāng)中，首先需要做到的是針對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)方案實(shí)施優(yōu)化選擇，若面對(duì)的建筑樁地基，則應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的地理環(huán)境進(jìn)行類型選擇，旨在實(shí)現(xiàn)造價(jià)的優(yōu)化節(jié)約，對(duì)于樁端持力層而言，因?yàn)楣嘧堕L(zhǎng)會(huì)受到直接影響，所以應(yīng)因地制宜地選擇正確的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
2.3 功效
實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)的優(yōu)化降低――在具體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)程當(dāng)中，通過對(duì)比高層住宅與多層住宅可以知道，建筑層數(shù)越多，則會(huì)產(chǎn)生越大的建筑面積，單位面積所占的土地面積則越小，能夠盡可能實(shí)現(xiàn)用地成本的優(yōu)化節(jié)約，然而伴隨著建筑層數(shù)的加大導(dǎo)致建筑的總高度隨之加大，為此需盡可能加大建筑跟建筑相互之間的距離，進(jìn)而所占用的土地面積節(jié)約量跟建筑層數(shù)的不斷增加難以擁有相同比例情況。針對(duì)建筑基礎(chǔ)部分來說，其是建筑各層所共同使用的，可是伴隨著建筑層數(shù)的不斷增加，導(dǎo)致基礎(chǔ)所承受荷載不斷加大，基于此需強(qiáng)化增大建筑基礎(chǔ)，如此一來，雖然建筑單位面積的造價(jià)大大降低，卻未能獲取像屋蓋那樣較為明顯的效果。
實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性的合理提升――伴隨著建筑層數(shù)的逐漸增加導(dǎo)致建筑墻體面積及柱體積不斷增加，進(jìn)而加大建筑結(jié)構(gòu)自身重力情況，基礎(chǔ)及柱的承載力隨之增加，建筑結(jié)構(gòu)中的電氣及水衛(wèi)管線越來越長(zhǎng)；反之，若是建筑層數(shù)相對(duì)降低，則能夠?qū)崿F(xiàn)建筑材料的有效節(jié)約，使得建筑能夠更好地實(shí)現(xiàn)抗震效果，與此同時(shí)，降低建筑總體高度，進(jìn)而縮短兩個(gè)建筑相互之間的日照距離，從間接方面實(shí)現(xiàn)實(shí)際用地的合理節(jié)約。若是建筑擁有相同面積，其各自的形狀各不相同的話，會(huì)造成建筑擁有不同的外墻周長(zhǎng)，建筑形狀為圓形或者是跟方形較為接近的時(shí)候，其對(duì)應(yīng)的外墻周長(zhǎng)系數(shù)則越小，外墻砌體及基礎(chǔ)、建筑內(nèi)外表面裝修則越少，與此同時(shí)，建筑所具備的受力性能獲得優(yōu)化提升，其對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性能有效增強(qiáng)。由此可見，充分實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式的技術(shù)性，能夠使得建筑擁有使用美觀價(jià)值的同時(shí)盡可能降低投入成本，達(dá)到具體的經(jīng)濟(jì)適用、安全美觀、便捷施工需求，在房屋建筑設(shè)計(jì)中合理應(yīng)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)手段，能夠順應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展要求。
3.結(jié)語
綜上，在建筑工程建設(shè)中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占據(jù)相對(duì)較大的比例，合理采用優(yōu)化技術(shù)能夠獲取較為可觀有效的經(jīng)濟(jì)效益，要求設(shè)計(jì)人員需嚴(yán)格遵循經(jīng)濟(jì)合理、美觀適用的相關(guān)原則，精心設(shè)計(jì)，運(yùn)用先進(jìn)的現(xiàn)代化科技手段，擇取合理性較強(qiáng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，盡可能在降低造價(jià)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大化經(jīng)濟(jì)效益的合理獲取，確保建筑的高質(zhì)完成。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：建筑房屋；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；應(yīng)用；
中圖分類號(hào)：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
建筑行業(yè)民用建筑市場(chǎng)的內(nèi)需一直在隨著現(xiàn)代人口的增長(zhǎng)而不斷擴(kuò)大，這也間接推動(dòng)了建筑行業(yè)朝著民用房屋結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。而現(xiàn)代社會(huì)也是一個(gè)追求高效和速度的時(shí)代，在現(xiàn)代房屋結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中，人們更追求的是高質(zhì)量、高品位和低成本。因此，為了房屋建筑行業(yè)中獲得成功，占有市場(chǎng)，現(xiàn)代建筑企業(yè)和設(shè)計(jì)師更多的在其房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用了優(yōu)化理論和方法，這樣能夠運(yùn)用建筑工程、數(shù)學(xué)等等科學(xué)知識(shí)方法和現(xiàn)代化手段來最大程度上節(jié)約資源和成本，并確保工程的質(zhì)量安全和經(jīng)濟(jì)效益都能夠?qū)崿F(xiàn)。下面文章簡(jiǎn)要探討了建筑房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的理念意義、方法原則和其具體應(yīng)用。
一、簡(jiǎn)述建筑房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及其意義
建筑房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的理論主要是從其不斷的實(shí)際應(yīng)用中提煉出來的。顧名思義，建筑房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化就是對(duì)建筑房屋的整體結(jié)構(gòu)和分化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化處理處理，確保整體結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀、大方、安全，對(duì)每部分細(xì)節(jié)都要做到盡善盡美。這才能夠使得其設(shè)計(jì)產(chǎn)品在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作品中脫穎而出，才能夠使得其設(shè)計(jì)作品得到大眾和企業(yè)的認(rèn)可。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，主要包括結(jié)構(gòu)項(xiàng)目整體和項(xiàng)目具體分布結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化。項(xiàng)目整體結(jié)構(gòu)主要就是要考慮其整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建筑群體圍護(hù)結(jié)構(gòu)等等設(shè)計(jì)。而項(xiàng)目具體分布結(jié)構(gòu)則要考慮的是其房屋形體、內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布、剪力墻等受力結(jié)構(gòu)分布等等。
建筑設(shè)計(jì)師對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化處理也就是會(huì)對(duì)其作品的所有整體部分和細(xì)節(jié)部分進(jìn)行精細(xì)琢磨，設(shè)計(jì)師們會(huì)廣泛調(diào)查參考市場(chǎng)設(shè)計(jì)作品，對(duì)其設(shè)計(jì)作品進(jìn)行再三計(jì)算和研究，這對(duì)于建筑產(chǎn)品質(zhì)量而言，無疑有著極大的保障，因?yàn)樵O(shè)計(jì)師在對(duì)其作品精益求精的同時(shí)，也使得其對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定安全和原材料等等元素都進(jìn)行大量的演算和實(shí)踐，因此設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量是毋庸置疑的。與此同時(shí)，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，是大量運(yùn)用了科學(xué)知識(shí)，這能夠充分運(yùn)用其資源成本，使得其結(jié)構(gòu)既安全、美觀，又經(jīng)濟(jì)實(shí)用。而且通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的房屋結(jié)構(gòu)其質(zhì)量和成本都遠(yuǎn)遠(yuǎn)要優(yōu)于其他沒有運(yùn)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的。由此可見在現(xiàn)代建筑市場(chǎng)，運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)理念和方法是實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要手段，也是提高現(xiàn)代人們生活質(zhì)量，確保人們經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。
二、建筑房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法原則
一般來說，建筑房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要遵循一些原則。首先就是要符合企業(yè)和社會(huì)大眾的需要，也就是要確保建筑能夠滿足現(xiàn)代人們?nèi)粘Ｉ畹幕A(chǔ)功能，使得居住者能夠生活方便、舒適。其次，要充分考慮使用者的健康安全，也就是在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)中，必須要把安全性和環(huán)保性放在第一位，要使得其作品能夠長(zhǎng)久使用，使得居住者舒適愉悅。然后，還要考慮到開發(fā)商的經(jīng)濟(jì)效益，因此設(shè)計(jì)師們?cè)趦?yōu)化結(jié)構(gòu)時(shí)，也要使得建筑項(xiàng)目資源分配最優(yōu)化，盡力節(jié)省資源和成本。最后，建筑設(shè)計(jì)師在對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)和考慮時(shí)，在充分結(jié)合前人的經(jīng)驗(yàn)和時(shí)尚元素后，還要大膽進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)驗(yàn)一些新的結(jié)構(gòu)和思路，在設(shè)計(jì)過程中不僅僅要使得結(jié)構(gòu)勻稱規(guī)則，充分融合自己的設(shè)計(jì)理念和元素，還要按照建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，盡量使得建筑結(jié)構(gòu)的縱向功能齊全、承重應(yīng)力均勻，剛?cè)岫冗m中。這才是確保其設(shè)計(jì)作品獲得成功的主要基礎(chǔ)，也就是要使得其建筑設(shè)計(jì)作品在優(yōu)化的同時(shí)，也要實(shí)用。
三、建筑房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的具體應(yīng)用
建筑設(shè)計(jì)師們?cè)趯?duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化時(shí)，一般會(huì)按照從總到分的步驟來進(jìn)行。
首先就是對(duì)房屋整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)優(yōu)化項(xiàng)目整體模型和結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)師一般會(huì)建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，也就是把影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果和作用的元素作為設(shè)計(jì)變量元素，如結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定度、結(jié)構(gòu)造價(jià)、應(yīng)力約束、彈性約束等等，然后確立其模型的控制參數(shù)和目標(biāo)，通過確定其房屋結(jié)構(gòu)的約束條件，然后綜合計(jì)算其結(jié)構(gòu)的最優(yōu)結(jié)果。簡(jiǎn)而言之，也就是把建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響元素進(jìn)行組合來代入到設(shè)計(jì)好的模式和函數(shù)中，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)方法來評(píng)比出最優(yōu)結(jié)構(gòu)。一般在進(jìn)行計(jì)算時(shí)會(huì)大量運(yùn)用到一些數(shù)學(xué)知識(shí)、如拉式乘法等等，而且其計(jì)算量也會(huì)很大，這是就會(huì)要求設(shè)計(jì)師根據(jù)優(yōu)化結(jié)構(gòu)模式，綜合考慮其計(jì)算方法和變量來設(shè)計(jì)計(jì)算程序。通過這些步驟的計(jì)算和驗(yàn)證，逐步找出其設(shè)計(jì)中的不科學(xué)、不完善的地方，然后進(jìn)行逐一改進(jìn)優(yōu)化，最后達(dá)到整體結(jié)構(gòu)的完美。
然后就是對(duì)房屋分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這主要包括其房屋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)拉梁、荷載、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、建筑剪力墻結(jié)構(gòu)等等進(jìn)行優(yōu)化處理。在房屋基礎(chǔ)拉梁結(jié)構(gòu)上，設(shè)計(jì)師一般會(huì)從其要求高度、層數(shù)來綜合考慮其防震性和穩(wěn)固性，然后對(duì)其基礎(chǔ)樁基和基礎(chǔ)拉梁的配筋率進(jìn)行綜合計(jì)算，確保整個(gè)拉梁基礎(chǔ)和樁基能夠和諧一致。在對(duì)房屋的荷載設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)師也會(huì)充分考慮其施工地周圍的土質(zhì)狀況，明確其地基的受力荷載狀況，然后根據(jù)這些情況和風(fēng)力、氣候等等元素來設(shè)計(jì)其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)建造房屋的鋼筋混凝土和剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，一般會(huì)采用準(zhǔn)則方法的設(shè)計(jì)步驟，對(duì)結(jié)構(gòu)整體受力和部件受力狀況進(jìn)行演算，通過核定其單元截面上的受力優(yōu)化不斷推進(jìn)，從而得出整體結(jié)構(gòu)受力的優(yōu)化。通過這些步驟能夠輔助設(shè)計(jì)師找出最適合、最低成本、最穩(wěn)定安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
最后，在對(duì)其整體結(jié)構(gòu)和分部結(jié)構(gòu)都進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后，也要注意以下問題。一般來說，除了能夠在書面上進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算的結(jié)構(gòu)外，建筑工程中也有其他部位構(gòu)件能夠進(jìn)行優(yōu)化處理，因此，設(shè)計(jì)師們?cè)谕瓿梢陨喜襟E后，也要綜合考慮其設(shè)計(jì)原則規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)不斷驗(yàn)證核算其構(gòu)件截面結(jié)構(gòu)，抱著精益求精的態(tài)度和雞蛋里挑骨頭的勁頭來不斷完善其結(jié)構(gòu)的含金量和尺寸。與此同時(shí)，在實(shí)際施工過程中，可能會(huì)產(chǎn)生一些誤差或者其他因素，對(duì)于其結(jié)構(gòu)超限項(xiàng)目和軟件結(jié)構(gòu)模型也要隨機(jī)應(yīng)變，運(yùn)用概念設(shè)計(jì)優(yōu)化方法來調(diào)整其后期設(shè)計(jì)，使得其設(shè)計(jì)作品趨向科學(xué)、合理及優(yōu)化。
結(jié)束語
綜上所述，現(xiàn)在房屋建筑行業(yè)是追求經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益俱全的領(lǐng)域，在房屋建筑工程中，為了房屋項(xiàng)目工程的經(jīng)濟(jì)適用性、安全穩(wěn)定性以及長(zhǎng)久性，就必須要在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中和原材料等等上面下功夫。通過對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的整體和所有細(xì)化項(xiàng)目的優(yōu)化處理，確保整個(gè)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的所有部位都能夠達(dá)到綜合最優(yōu)和平衡狀態(tài)，使得項(xiàng)目的質(zhì)量安全得到保障，促進(jìn)項(xiàng)目的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益最大化，也是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)師們靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的主要目標(biāo)，更是其使用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的綜合體現(xiàn)。為了達(dá)成這一目的，并使得自己和企業(yè)都能夠獲得成功，現(xiàn)代設(shè)計(jì)師們就必須要朝著這個(gè)方面不斷研究和努力。促進(jìn)自己優(yōu)化設(shè)計(jì)水平和實(shí)力的穩(wěn)步增長(zhǎng)。
參考文獻(xiàn)
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