光学系统设计步骤篇1
[关键词]风-光互补发电，matLaB，优化匹配，遗传算法
中图分类号：tm614文献标识码：a文章编号：1009-914X（2014）46-0180-02
引言
随着人们对能源和环境问题的日益关注，可再生能源的开发和应用也越来越为重要。风能和太阳能是清洁无污染的可再生能源，在资源和技术方面具有天然的互补优势。
国内外研究表明，风-光互补发电是比单一的风力发电或太阳能发电更好的发电方式。目前对风-光互补发电系统的研究主要集中在优化设计和运行控制两方面。本文提出了用遗传算法对风-光互补发电系统进行优化的方法，确立了遗传算子及约束条件的处理方法，建立了以系统经济性为目标函数的风-光互补发电系统优化模型。在考虑了风速和光强等因素影响的情况下，使用matLaB软件编写了风-光互补发电系统的优化程序。
1风-光互补发电系统的模型
1.1风力发电机组的数学模型
风力发电机组的输出功率取决于风速值，它们之间的关系如下式[1]：
（1）
其中，为切入风速，为切出风速，为额定风速，为发电机的额定功率。
1.2太阳能电池的数学模型
太阳电池的发电功率计算如下[2]：
（2）
式中，
（3）
（4）
（5）
其中，为短路电流;为开路电压;、为最大功率点电流和电压;、为太阳辐射和光伏电池温度参考值;为在参考日照下，电流变化温度系数（amps/℃）;为在参考日照下，电压变化温度系数（V/℃）;为光伏电池的串联电阻（ohms）。
1.3蓄电池数学模型
蓄电池数学模型：
（6）
其中，为理想电源，为蓄电池内阻，为负载电压，为电流。
1.4负荷模型
负载总耗电量的计算：
（7）
其中，为某负载功率，为运行时间。
2遗传算法
2.1初始化
假设决策者对于一个实际决策问题能够给出在可行集中的一个内点，记为。定义一个足够大的数，以保证遗传操作遍及整个可行集。在Rn中，首先随机选择一个方向，如果满足不等式约束，则将作为一个染色体，否则，置为0到之间的一个随机数，直到可行为止。由于是内点，所以在有限步内总可以找到满足不等式约束的可行解[3]。
2.2约束条件处理
对于约束条件，j=1，2，…，p，可作子函数[3]：从j=1开始循环，若（），返回“不可行”;直到j=p结束，返回“可行”。
2.3遗传算子
遗传算法的操作算子一般都包括选择、交叉和变异三种基本形式[3]。
1.选择过程的步骤如下：
步骤1对每个染色体，计算累积概率qi
（8）
步骤2从区间（0，qpop_size]中产生一个随机数r。
步骤3若，则选择第i个染色体（）。
步骤4重复步骤2和步骤3共pop_size次，这样可以得到pop_size个复制的染色体。
2.交叉
定义参数作为交叉操作的概率，为确定交叉操作的父代，从到重复以下过程：从[0，1]中产生随机数，如果，则选择作为一个父代。
用表示上面选择的父代，并随机分成下面的对
，，，
以进行说明。进行交叉操作时，从（0，1）中产生一个随机数，然后，按下列形式在和之间进行交叉操作，并产生两个后代和，
，（9）
3.变异
定义参数作为遗传系统中的变异概率，类似于交叉操作中选择父代的过程，由到，重复如下过程：
从区间[0，1]中产生随机数，如果，则选择染色体作为变异的父代。用表示上面产生的父代，记m是初始化过程中所定义的那个足够大的数。在空间Rn中随机产生一个变异方向d，如果染色体经检验是不可行的，则置m为0和m之间的随机数，这样又得到了一个新的染色体，再检验其可行性。
2.4评价函数
假设目前该代中的染色体为，，…，，在染色体，，…，中，决策者可以给出一个序的关系，使染色体由好到坏进行重排。设参数给定，定义基于序的评价函数为：
，（10）
i=1意味着染色体是最好的，i=pop_size说明是最差的。
3风-光互补发电系统的优化设计
3.1优化设计
优化设计目标是在满足系统性能指标的条件下，使系统的一次投资费用最小。用数学语言描述为[4]：
（11）
（12）
式中，―目标函数
光学系统设计步骤篇2
【关键词】Bp神经网络；光通信系统；故障诊断
【abstract】theanalysisofthefaultdiagnosisofopticalcommunicationsystembasedonBpfuzzyneuralnetwork：thefaultdiagnosisofopticalcommunicationsystemintheprocess，theimportanceofapplicationofBpneuralnetworkmodel.Basedonexpertexperiencesandliteraturebasisfortheway，theestablishmentofaknowledgebaseoffaultsignalsystem.atthesametime，thefuzzycomprehensiveevaluationbasedonthecalculationmethod，theneuralnetworkmodelissetup.Finally，thefaultdiagnosisofopticalsignalcomponentsasexamples，demonstratesthefeasibilityofthemethodofBpneuralnetwork.
【Keywords】Bpneuralnetwork；opticalcommunicationsystem；Faultdiagnosis
光通信系统，是一种以光波为介质的综合性传输通信系统。其基本的结构组成包括光纤、光发射系统、光接收系统以及指令接收器等。由于各个结构之间存在耦合关系，故该系统是错综复杂的。根据大量的案例可知，光通信系统在运行中，由于光纤的损耗、元件的老化等问题无法避免，将会导致系统发生通信线缆不畅通、光模块损坏等故障，从而中断信号的传输，严重影响用户的使用。且系统的复杂性问题，导致故障的诊断准确性差，检修耗时较长。因此，若能够建立光通信系统的故障征兆和引发原因之间的矩阵关系，对于及时、精确地把握故障特点，减少检修的时间，具有重要的意义。
1光通信系统故障知识库的建立
光通信系统故障知识库，是一个对故障推理知识库的求解集合。它囊括了系统故障中的基本事实、规律等信息。该知识库的建立，主要依赖于业内资深专家。故在建立过程中，专家对精度的把握，是矩阵计算准确性的关键。光通信系统故障知识库的建立，主要从两个环节入手。
1.1资料搜集与统计[1]
通过查阅近10年来，关于光通信系统的故障诊断及处理案例的文献。对案例中的故障原因和征兆进行统计与整理。例如，在某电力光通信系统的故障案例中，出现了opGw外丝断股的故障征兆，通过文献的分析可知，造成该征兆的原因是雷击。则分别将opGw外丝断股和雷击整理至征兆和原因部分。
1.2专家打分法
调研成都地区的部分高校以及光通信系统设备生产厂家。对30位该领域的专家进行走访，将专家意见添加进知识库。
在光通信系统的故障诊断中，知识库的实现方式[2]，拟采取产生式。如：if接头损耗and光纤断裂，then光板闪断。
2Bp神经网络模型的建立
Bp神经网络，是模拟人的大脑神经系统，具有判断功能的算法网络。该系统是一个需要训练的系统，本质是Backpropagation算法[2]。具体的结构包括：输入端、输出端和隐藏区域。在该结构的设计中，隐藏区间的数量，必须≥1。本文中，选择最小量即可，故只采用1个隐藏区间。Bp算法的实质，主要是体现在系统的学习过程中，信号分别进行正向传播、误差反向传播。该过程的目标是，采用输出误差反传的方法，将误差分化，即各个单元部分，都分配部分误差，继而每个单元的误差信号都能够计算出来。由此，再对各个单元的权值，进行修正。故综上所述，如果输出端的结果与理想值偏差大，系统将开始反向传播，然后重新修改神经元的权值，以达到减小误差信号的目的。
在光通信系统的故障诊断模型建立中，基本的操作为：（1）假设系统在发生故障时，表现出的征兆为n，则输出向量：X=（x1，x2，…，xn）；（2）如果引发这些征兆的原因为m，则输出向量：Y=（y1，y2，…，ym）。由此可知，对于该Bp神经网络系统的输入端、隐藏区间、输出端的神经元个数为：n、h、m；与此同时，输入端和隐藏区间、输出端和隐藏区间的连接权重分别为wij和wjk。式中，h的取值与范围由具体的问题描述决定。根据经验值可知，取值范围为：+1，3n。因此，Bp计算方法的训练过程[3]为：
（1）定义wij和wjk的初始权值。定义的手段为随机选取法。该步骤中，设置2个约束条件：①wij≠wjk；②取值区间为：（0，1）。
（2）输入学习样本（Xp，Yp），计算输出值op。
（3）对比计算结果。把op值与理想值进行对比，计算二者的误差。
（4）选择误差最小值法，修正权值的矩阵。
（5）规定阈值。该环节的实施，主要是结合专家经验，由专家结合该系统的特点，定义一个确定的阈值？姿。然后，将输出向量结果与该值比较。若结果ym大于阈值，计算过程结束，得出结果。否则，结果无法确定，认为输入信息不全，重新调整参数，又重步骤（2）开始循环计算。
整个过程中，步骤（1）和（2）的传播方向为向前；步骤（3）和（4）的传播方向为向后。所有步骤中，都必须达到一定的精度要求[4]。
3故障征兆向量的选择
假设某光通信系统中，故障征兆向量为：x1，x2，…，xn；而原因向量为：y1，y2，…，ym；显然，二者之间并不是一一对应的，表现出了一定的模糊性。所以，准确的计算模型是不可能建立起来的。在这种状态下，拟选择模糊数学[4]中的语义征兆法，来界定二者的对应关系。具体操作是，按照系统故障的严重程度，把语义征兆划分为：很严重、比较严重、严重、一般、轻微、比较轻微、很轻微、不存在。然后，由专家规定隶属度。相应的隶属度取值范围为：[1，0.9]，[0.9，0.7]，[0.7，0.6]，[0.6，0.4]，[0.4，0.3]，[0.3，0.1]，[0.1，0]，0。例如，某光纤通信系统发生了故障，症状为：光缆线路衰减量较大，数据无法配置，输入端轻微松动，由此可得征兆的向量：（0.75，0.97，0.35）。
4计算案例分析
以某光通信系统为例，假设在运行环节中，系统发生故障，症状表现为：x1（数据配置错误），x2（信号衰减），x3（光波失效），x4（电源输入中断），x5（脉冲波形失真）。由知识库可知，造成故障的可能原因为：y1（光纤断裂），y2（接头损耗），y3（光缆老化），y4（再生电路故障），y5（检测器故障），y6（耦合器损坏）。假设在系统单次运行中，表现出了3个征兆：x1，x2，x5；根据严重程度确定的征兆向量为0.7，0.3，0.6。由此可知，输出向量X=（0.700.30000.60）。
由上述故障表现可知，Bp神经网络模型中，输入端、输出端和隐藏区间的数量为：5、6、8；根据公式（1）与（2）可知，整体误差为0.8。此时，将学习样本表输入，Xi为1时，表示该故障的征兆发生；Yi为1时，则表示故障的原因确定；否则，取值为0。然后，将故障模糊向量输入，结果表示为原因向量。根据计算结果可知，发生故障的原因为y3，即光缆老化，该结论与现场诊断的结果相符合。
5结论
通过构建光通信系统的Bp神经网络模型，定义了系统故障的表现症状和引发原因之间的模糊关系。再选择模糊综合评判的方法进行计算，快速地确定了引发故障的原因。但是，阈值和隶属度的确定，主要依赖专家的经验，具有一定的主观性和局限性。所以，隶属度和阈值的精度，需要在今后系统的进一步开发过程中，不断修正和完善，以达到提高系统整体诊断精度的要求。
【参考文献】
[1]刘建忠.电力系统光纤通信故障的检测与排除[J].科技信息，2010（17）：359-360.
[2]王旭，潘峤.基于Bp模糊神经网络的水轮机进水蝶阀故障诊断方法的研究[J].水利电力科技，2011，37（1）：20-23.
光学系统设计步骤篇3
关键词：机载激光雷达；Dem；管道工程设计
0前言
当前，油气资源在国民经济中扮演了越来越重要的角色。在油气管道建设工程中，设计工作作为工程的最初环节，决定了油气管道的工程走向、工程造价、运营维护及环境影响等诸多方面。为设计工作提供良好的基础测绘数据，包括Dom、Dem和DLG，是道设计人员在选线、设计施工方案、计算征地拆迁量等必不可少的依据。
机载激光雷达技术，即LiDaR，是一种综合利用激光、全球定位系统（GpS）、惯性导航系统（imU）的数据采集技术。利用机载激光雷达技术结合航空摄影测量技术，能够以相对较低成本为管道设计选线提供高精度的参考数据。
笔者参与了某部级长输天然气管道的设计工程的设计选线数据采集工作，针对该项目需求进行了实验工作，利用机载激光雷达技术与航空摄影测量技术，获取了大量高质量原始数据，并利用terraSolid等软件对原始数据进行处理，获得了Dom、Dem等数据，为设计选线工作提供了高质量的空间地理信息数据，取得了令人满意的实验成果。
1激光雷达测量系统技术原理
1.1激光雷达测量原理
激光雷达使用的是由激光器发射激光以光速传播，当激光发射到被测量物体的表面时，一部分反射激光被接收器所接收，计算出激光器发射点到反射物体的距离，再结合激光雷达系统瞬时位置与姿态，即可得到测点的三维坐标。
1.2激光雷达的系统构成
常见机载激光雷达系统通常由激光发射器，光学系统，接收器，GpS/DGpS，imU（惯性测量单元），飞行计划和管理系统，数据采集和存储系统等部分组成。
1.3机载激光雷达数据
机载激光雷达数据通常包括激光点云数据、回波强度图像数据。另外，为了便于对激光点云数据进行处理和应用，目前大多数的机载激光雷达系统中都集成有高分辨率航空数码相机，因此，航空数码影像数据亦可看作是机载激光雷达数据集的一部分。
2机载激光雷达数据获取及预处理
2.1飞行区域的确定
机载激光雷达测量工作与传统航空摄影测量类似，需要进行大量前期设计规划工作。在前期工作中，设计人员已根据卫星影像、历史数据及实地初步核实结果，确定了管道中线初步方案，以中线方案作为激光雷达航空摄影测量区域中线，以中线两侧各1km范围为飞行区域。
2.2数据获取
本实验中采用有人飞行平台，搭载LeicaaLS70机载激光雷达系统，搭配LeicaaDS80航空数码相机，采用Leicamissionpro进行飞行计划的编排评估，采用LeicaFlightpro进行飞行控制，并根据飞行计划向国家有关部门进行了空域申请的工作。整个数据获取工作历时2个月，获取了整个测区原始激光波形数据、航片数据、GpS观测数据和imU姿态数据，为后续数据处理打下了坚实的基础。
2.3数据预处理
激光点云数据的预处理工作，是后续数据处理工作的基础。预处理的目的是将机载激光雷达系统获取的原始波形数据，通过检校场检校数据、结合GpS观测数据和imU瞬时姿态数据进行联合解算，获得点云数据，并以交换格式进行存储的过程。
在本实验中，还存在航空数码相机获取的航片数据，同样需要进行预处理。航空数码相机与激光雷达系统使用同源的检校数据、GSp观测数据和imU瞬时姿态数据，采用相机自带软件系统进行自动解算。
3激光点云数据处理
本实验中，采用芬兰terraoSolid公司出品的terraSolid作为激光点云数据处理软件进行数据处理。
3.1点云数据的分割
激光雷达点云数据是以Las文件为存储和处理单元。由于点云数据量非常大，而当前点云处理软件往往在容量上有限制，因此在处理点云数据前，必须先对整个区域的激光点云进行分块处理。以本实验为例，处理硬件为2GB大小内存，能够同时处理500万点，在实际操作中，我们将分块大小设置为每1平方公里一个块。在本实验中，使用的terraphoto与terraScan模块进行的自动分块。
3.2点云分类前预处理
分块后的点云数据在进行分类处理前，需要利用terraScan模块进行一系列预处理，将精度较低的点数据从数据集中剔除，提高数据整体精度。
（1）建立航迹线与点的对应关系。利用terraScan中自带的宏命令，将航迹线和点进行对应。
（2）建立自定义分类代码。terraSolid系统内置了一系列常用分类代码。根据具体应用也可对分类代码进行增删和修改。本实验根据需求，重新定义了点云分类代码，如下表1：
（3）剔除低精度数据。在点云模型中，存在每条航带中偏离航迹线较远的点，由于这部分点变形较大，精度不高，所以需要在预处理中进行剔除。
3.3点云数据分类
激光点云数据的分类又称为滤波，是点云模型处理中最核心的操作，其目的是将看似散乱无章的点云数据模型，通过数学算法和人工判读，按照规则进行分离，从而识别地面、建筑、植被、水面等不同地物对象。
针对点云模型的自动滤波分类，已有较多的成熟算法，但在实际应用中，自动滤波还存在一定问题，需要辅以人工分类。
3.2.1自动滤波
在terraScan中内置了一系列算法，主要基于成熟度最高的形态学和坡度的滤波方法，能够完成50%以上的工作，其主要步骤如下图1。
（1）识别并剔除异常离散点。这些异常离散点是明显脱离整个模型的点数据，一般是数据获取和预处理时，由于软硬件系统及周围环境造成的异常数据，
（2）识别地面点。剔除异常离散点后，局部最低点可认为是点云模型中的地面点和建筑表面点。
（3）识别植被点。该步骤是将植被点从Default层点云中分类出来，并可根据需要将植被点进一步分类为高、中、低三种类型的植被点。
（4）识别建筑点。完成以上步骤后，建筑点被分类在高植被层中，可通过软件内置方法将建筑点从植被中分类出来。
经过上述自动滤波步骤，点云模型已经被初步分类为异常离散点、地面点、高中低植被和建筑等层。由于自动滤波结果受点云模型和环境影响较大，不能作为最终成果，因此还需要进行人工分类。
3.2.2人工分类
（1）制作快速正射影像。在人工分类之前，必须先生产快速正射影像，作为人工分类参考底图。快速正射影像的生成主要包括以下几个步骤：1）模型关键点（modelKeypoints）的生成。生成关键点后，再将模型关键点合并回地面点，以免影响后续操作；2）快速正射影像生成。该步骤主要使用terratscan和tphoto模块进行自动进行快速正射影像的生产。
（2）快速正射影像生成后，即可进行人工分类。在人工分类操作时按照以下步骤进行：1）识别点云自动分类造成的错误，如在DemSurface中的空洞区域和明显错误区域，叠加图中识别点云与影像明显不符的区域，作为人工修改区域；2）选中人工修改区域，在剖面图中根据影像或点云模型特征选中分类错误的点，将点重新分类为正确的类；3）对比影像和surface，反复修改每块Block地面点生成的surface，直至没有明显的错误问题为止。所有Block中的点云修订完成后，即可进行Dem出图。
3.4Dem生产
点云分类完成后，可利用terraScan的导出功能进行Dem生产。在导出窗口中设置Dem间隔、坐标系统和导出文件格式后，可按照点云分块导出Dem，也可利用软件宏批量导出Dem。至此，基于激光雷达点云数据的Dem生产完成。
3.5Dom、DLG数据的生产
基于激光点云的高精度的Dem生产完成后，可采用传统正射影像生产流程进行Dom生产，并用Dom作为底图进行DLG的提取。
4结论
机载激光雷达技术作为一种较新的航空遥感技术，已经在长输油气管道工程中得到了一定的应用。虽然在应用中还存在一定的缺陷，但是随着数据处理算法的逐步发展，机载激光雷达技术必将在管道工程领域得到更广泛的因公。
参考文献：
[1]陈功，程正逢等.激光雷达在电力线路工程勘测设计中的应用[J].电力勘测设，2006.
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[5]唐斌.地理信息系统在油气长输管道中的应用[J].油气田地面工程，2010.
[6]王利金，刘建武.川气东送管道工程设计优化[J].油气储运，2010.
[7]王昕宁.管道工程中基于LiDar的高精度Dem获取[J].北京测绘，2013.
[8]刘妍.基于microStation的机载激光雷达数据处理应用研究[J].长安大学，2012.
光学系统设计步骤篇4
根据生物实验试题的考查方式和要求，大致可以把生物学实验试题分为以下几种类型.
一、实验改错或实验改进
此类试题要求学生对实验的原理、目的要求、材料用具、方法步骤、实验现象、结果或结论等内容熟悉，能找出错误的地方并给予改正.这类试题多为验证性实验，是以生物学中一些经典实验或学生实验为基础而设计，要求学生要有扎实的基础知识和基本技能，突出了对“双基”的考查.
例1为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”，某同学制订了下列实验方案：
该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正.
（1）实验目的（略）
（2）实验材料和用具（略）
（3）实验方法和步骤
①用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯naoH溶液，密封不漏气.
②将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物.暗室内装有红色安全灯.
③饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用.
④取一叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中.
⑤将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿内，用碘―碘化钾溶液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现.
参考答案（1）实验步骤②中暗室内红色安全灯是错误的，应改为绿色安全灯.
（2）实验步骤⑤中“葡萄糖”是错误的，应改为淀粉.
（3）未设对照.对照的作法是：
a.装置同题干中的步骤①，但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物代替题干中的植物；用一杯清水代替naoH溶液.
b.将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物.暗室内装有绿色安全灯.
c.重复题干中步骤③、④.
d.重复改正后的题干中的步骤⑤.
本题主要考查学生的实验设计与评价能力.实验方法和步骤①的目的是创造一个与外界隔绝相对稳定的环境，要设置两组对照实验：一个是含有正常量Co2的环境（小烧杯内装适量H2o，不消耗空气中的Co2）；一个是缺Co2的环境（烧杯内装的是naoH，吸收空气中的Co2）.②的目的是进行暗处理，消耗叶片中原有的淀粉，为绿色植物在光照下制造淀粉做个铺垫；叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，而对绿光吸收得很少；红色灯发红光，暗处理时仍会发生光合作用，并不安全，绿光灯发绿光，因此暗处理要选用绿光灯.③暗处理后原有淀粉已经消耗尽，这时光照下，绿色植物光合作用最终产物主要是淀粉.④水浴加热，以酒精脱去叶片中的色素时显色反应效果明显.⑤光合作用产物刚形成时主要是葡萄糖，但它很快就会形成淀粉、蔗糖、脂肪等产物，最终产物主要是淀粉；碘―碘化钾溶液使淀粉显现蓝紫色；葡萄糖为还原糖，要用斐林试剂加热鉴定（砖红色），而淀粉为非还原糖.
二、根据实验现象，分析实验过程，解释原因，得出结论
此类试题要求学生能运用所学生物学知识，正确地解释实验现象及原因.通过解题培养学生对实验现象的观察能力及对实验结果的正确解释.此类实验不一定是学生已做过的实验，但其实验原理是学生所学的生物学知识.解题时一定要用所学生物学知识，结合题中的现象，做出科学合理的解释.这类现象、原因的解释通常是一些结论性的语句，切忌就事论事，答案中要体现出实验现象的本质.
例2（2009年福建卷）回答下列Ⅰ、Ⅱ题
Ⅰ.右图表示的是测定保温桶内温度变化实验装置.某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况.材料用具：保温桶（500mL）、温度计、活性干酵母、质量浓度0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油.
实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多.
（1）取a、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：
装置D方法步骤一D方法步骤二D方法步骤三aD加入240mL
的葡萄糖溶液D加入10g
活性干酵母D①BD加入240mL
煮沸后冷却的
葡萄糖溶液D②D加入石蜡油，
铺满液面（2）B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是，这是控制实验的变量.
（3）要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C.请写出装置C的实验步骤：
装置D方法步骤一D方法步骤二D方法步骤三CD③D④D加入石蜡油，
铺满液面（4）实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置a、B、C温度大小关系是：（用“<、=、>”表示），则假设成立.
参考答案Ⅰ.（1）①不加入石蜡油②加入10g活性干酵母
（2）去除氧气自
（3）③加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液④不加入活性干酵母
（4）a>B>C
本题考查学生对细胞呼吸的理解以及在此基础上的实验设计能力，实验设计的重点是关注对照实验及单因子变量思想，关注细节与实验设计的严密性.a组实验为有氧呼吸，B组实验为无氧呼吸，a、B两组实验的唯一变量是氧气的有无；C组实验设置为缺少生命活动的酵母菌，不会发生细胞呼吸，可以与a、B组形成对照.葡萄糖溶液煮沸的目的是除掉溶液中氧气，使无氧呼吸实验更准确，减少实验误差；冷却的目的是考虑到高温会破坏生命细胞或酶的活性.加入石蜡油，铺满液面，是隔绝外界空气，创造无氧环境.单位时间内产热量有氧呼吸a组最多，无氧呼吸B组较少，C组没有酵母细胞呼吸，产热量最少.
三、分析实验数据、图表，得出实验结论
考查学生运用数据或图表进行比较、判断、分析、综合的思维能力和应用能力.要求学生能正确的分析所给实验数据或图表，并得出正确的结论.解答此类题时，要善于从完备的知识网络体系中迅速而准确地提取信息，并处理信息.
例3氮是植物生活必需的重要元素.为了研究植物体氮元素的含量与植物生长状态之间的关系.人们对某地区生长在不同田块里的同一品种水稻施加不同数量的氮肥，并在某一时期同时测定不同田块水稻体内氨基氮含量，并收获后统计其产量，实验结果如下表：
氨基氮含量
（ppm，百万分之一）D90D130D160D200D250D300水稻产量（千克/亩）D250D390D446D448D447D400（1）根据表中数据绘制曲线，表示水稻产量与体内氨基氮含量的关系.
（2）水稻体内氨基氮含量低于时，生长不够良好，原因是影响了水稻体内，从而使水稻生长受到影响.
参考答案（1）曲线标注及形态正确，基本反映表中数据给分.
（2）130ppm蛋白质的合成（或代谢）
本题考查学生对实验数据的分析及图表转化能力.生物体对某种物质都有一个量的要求（内环境稳态），这种物质过多或过少都将影响植物的生长发育.这从本题表中所提供的数据可以看出.本题要求学生将表中数据转化为坐标曲线图，绘图时应注意：氨基氮含量是自变量，是X轴，水稻产量是因变量，是Y轴，都应注意标注刻度、名称及单位；取点连线法绘图.氨基酸是蛋白质合成的原料（基本单位），植物体内最适量的氨基氮含量，水稻产量达到最高，过高或过低的氨基氮含量都将影响水稻的蛋白质的代谢，从而影响水稻的生长发育及其产量.
四、完成实验设计，预测实验结果，得出结论
考查实验设计的原理及实验结果的预测和分析.这是“3+X”高考试题能力立意的出题方向，属应用层次的高要求题目.要求实验者具有熟练的实验操作技能，能根据给定的实验用品，来设计、完成实验，预测可能的结果并分析结果得出相应的结论.要正确解答实验设计类试题，首先应加强实验基本理论的学习，掌握一定的实验设计原则和技巧，以提高解题能力.
例4现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关.为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论.
材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等
方法步骤：
①.
②.
可能的实验结果及相应的结论：
①.
②.
③.
参考答案方法步骤：
①向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中.
②将一组置于有光照的环境中，另一组置于黑暗环境中，在培养过程中，使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同.
可能的实验结果及相应的结论：
①有光组萌发，无光组也萌发（或答发芽率差异不显著），该种植物的种子萌发不受光的影响.
②有光组萌发，无光组不萌发（或答有光组发芽率高于无光组，差异显著），光是该种植物的种子萌发的必要条件之一.
③有光组不萌发，无光组萌发（或答无光组发芽率高于有光组，差异显著），光抑制该种植物种子的萌发.
本题重点考查学生的实验设计能力，推测可能的实验结果及结论.关键是对照实验思想与单因子变量的把握；通过比较判断，以发散思维方式推测实验结果，得出实验结论.
五、综合类
此类试题考查学生的实验综合能力.可同时考查多个方面，如实验改错、完成实验步骤、分析实验结果、得出实验结论等.
例5根据提供的实验材料设计并完成pH对酶活性影响的实验.材料用具：试管、量筒、烧坏、酒精灯、温度计、新鲜唾液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，质量分数为5%的盐酸，质量分数为5%的naoH溶液，清水、碘液.用正确方法完成实验中的一些步骤：
（1）第一步：实验至少要取支洁净的试管，编号后分别注入1mL新鲜唾液.
（2）第二步：.
（3）第三步：分别向试管中注入2mL淀粉溶液，振荡后将试管下部浸入装有的烧杯中，这样处理的原因是.
（4）第三步：10min后.
（5）实验结果及分析：.
（6）实验结论应符合下列曲线中的（填字母）.
参考答案（1）三
（2）分别向1、2、3号试管中注1mL盐酸溶液、1mLnaoH溶液、1mL清水
（3）35℃温水酶的催化作用需要适宜的温度.
（4）取出试管，分别滴入1滴碘液并摇匀.
（5）1、2号试管变蓝，淀粉未被分解，因为过酸过碱的环境都会影响唾液淀粉酶的活性.3号试管不变蓝，淀粉已被分解.
（6）B
光学系统设计步骤篇5
【摘要】体育教学活动是一种“教”与“学”双向回馈的过程。体育教师为达到有效教学，必须熟悉教学内容与教学策略。如何运用各种教学策略、教学法、各种语言、符号、例子，将教学内容转化成学习者可以理解的内容，进而建构出教学设计系统化的模式，这与体育教学效果的好坏有着至关重要的关系。通过文献资料分析，探究系统教学设计模式的观念，比较传统教学设计与当下盛行的建构取向教学设计，最后针对学习者与学习方式，提出mosston教学光谱的理论与应用。
【关键词】系统教学设计模式；教学光谱；理论；应用
onthetheoryandapplicationofthemosttonteachingspectrumintheviewofthedesignmodelofsystemteachingandlearning
【abstract】theactivityofphysicaleducationisabidirectionalfeedbackcourseincludingteachingandlearning.inordertoachieveeffectiveteaching,p.eteachermustfamiliarwiththeteachingsubjectandteachingstrategy.Howtouseallkindsofteachingstrategies,teachingmethods,language,symbol,example,andtotransformtheteachingsubjectintothecontentthatcanbeunderstoodbylearner,andfinallytoconstructthedesignmodelofsystemteachingandlearning,whichhasanimportantrelationshipwiththeresultofsportsteachingandlearning.Byanalyzingtheliterature,exploringthedesignmodelofsystemteachingandlearning,andcomparedwiththetraditionalteachingandlearningdesignandcurrentpopularconstruction-orientalteachingandlearningdesign,finallymakingappointonlearnerandlearningstyle,theoryandapplicationofthemosstonteachingspectrumwasbroughtup.
【Keywords】Designmodelofsystemteachingandlearning;teachingspectrum;theory;application
一教学设计模式的概念
（一）教学设计模式的观念:一般教学设计过程，包括有学习者、方法、目标与评价等主要因素。然而由于教学设计兼具创造与发展过程，因此常以椭圆形、曲线、箭头等符号，将教学设计过程作为认知讯息的传达，以便教学设计流程图进而建构出教学模式。有关教学设计的说法甚多，限于篇幅，不做深究。具体而言，教学设计模式是指教学设计的过程概念化或步骤化，这是无庸置疑的。
（二）教学设计模式的比较:教学设计的历史，由于受到不同典范的影响，而有不同的教学设计模式，大致分为“巨观教学设计模式”与“微观教学设计模式”，前者侧重在一般系统、课程和管理理论对教学设计的反应，例如教学系统设计；后者强调心理学、教学、沟通和视听理论在教学设计的反应，例如每课教学设计。如今许多教学设计随着视讯传播媒体，传统教学以教师为中心的教学设计已逐渐被取代，教师转而成为学生信息的提供者、合作者、引导者。简言之，传统教学设计重视知识的控制与传递；建构取向教学设计重视知识的选择与建构。对于教学设计模式取向的说明（见表1）。
表1教学设计模式取向比较表
取向对比传统取向教学设计建构取向教学设计
教学知识教科书为专家知识权威，知识的来源与获取来自教科书学习知识是讨论实作互动后建构的产物，用来印证办糟的真伪
教师角色教师是教学的管理者，利用活动和作业检视学生的学习成就教师是教学的引导者，沟通、对话、辨证共识与歧异处
学生角色学生是学习的接受者，偏重机械性的记忆、模仿与事实的练习学生是学习的探索者，重视多媒体的摄取、知识网络的反省与思考
教学活动静态的被制吸收、可预测性、学徒式单向活动动态的争议对答、不可预测性、师生共创活动
设计模式例如:aDDLe模式（分析,设计,发展,实施与评价）例如imm-pBi模式（互动多媒体，基于问题的学习）
二系统教学设计的模式
（一）系统教学设计模式的架构:以Dick&Carey这个模式，包括九个连结的步骤和一个回馈环线，这些都是教学设计者可用来进行有效教学的程序和技术的组件（图1）。
图1Dick&Carey系统教学设计模式图
（二）系统教学设计模式应用的步骤:Dick&Carey的系统教学模式，教师可依系统化步骤，配合认知取向和建构取向进行教学设计，分述如下：
1决定教学目标:第一个步骤是决定教学目标，进行教学之前，先决定什么教学内容。也就是学生在教学完成后可能会达到的程度如何。换言之，教学设计初期的核心，应该从需求评估、确定计划的需求，确定优先级，并考虑限制因素等来叙述教学目标。
2进行教学分析:决定教学目标后需要进行教学分析，对于学习者应该如何运用哪种学习类型来完成，以及如何设计教学步骤来完成学习目标，这是进行教学分析的重点。
3鉴定起点行为特征:鉴定学生的起点行为，才能了解与教学目标之关系与差异，如此才能设计教学活动。否则教学目标立意甚佳，但是曲多合寡，反而达不到教学效果。
4叙写学习目标:通常教学目标的叙写，依据终点行为来列举各项目标，清楚指出的预期学习者完成的学习内容；撰写各主目标下面的子目标。值得一提的是教学目标的叙写，常用认识、了解、学得……等动词，在教学分析和起点行为的基础下表达所要学习的内容。
5发展学习评价:有效教学与否，便是透过学习评价来了解其效果。此时根据认知、情意、技能等目标，可以针对学习者如何完成学习目标来设计评价的类型和标准。
6发展教学策略:教学策略可以从教学前的活动、教学内容的呈现、练习与回馈、测验和追踪整个教学活动五部分来进行。并且根据目前学习研究的结果、学习重点、学习者的特点来考虑策略的发展。
7发展和选择教学形式:因为现行各校的教学资源不一，因此教师在发展和选择教学时，应该以学校本位为主来发展教学形式。
8设计和进行形成性评价:为了了解学习者的学习过程，形成性评价变得不可或缺。因此，针对学习过程所进行的一系列评价，即在教学活动中进行。其目的在于针对教学目标的完成、学习效果、学习者情况进行了解，已备教学过程调整的需要。
9设计和进行总结性评价:总结性评价是教学效能的验证，目前可以配合教育部门颁布的相应的能力指标来了解学习者的学习能力。
三mosston教学光谱的理论与应用
mosston认为教学是学生与教师之间一连串关系的发展。他认为教学的意涵，是学生能够体验，而且反应所有教师的提示。因此强调这一连串的关系，在于帮助学生能在身体活动中，发展出个人的运动技能。所以mosston指出教师、学生、目标三者的关系是一致的。换言之，在每个教学单元中，必须透过教师的特定教学行为、学生的特定学习行为，以及所欲达成的目标，形成教师与学生，以及目标的互动网络（图2）。
图2教学光谱架构图
（一）mosston教学光谱的理论
1原理(theaxiom):众所周知，每一个教学活动的安排都是先前决定的结果。教与学的过程是师生根据在课前、课中、课后所做的一连串决定。所以，mosston认为教学行为是一连串的决定。而教学光谱的基本意涵，即“教”是被“决定”所主导的，亦即教师每一个教的动作都是先前决定的结果。可见所有教师教学的决定是整个教师“教”的中心，所有“教”的行为都是由教师所做的决定；相对的，所有“学”的行为都是学习者所决定的结果。因此教学行为是教师与学生两者所作结果。
2教学形式的剖析(theanatomyofanyStyle)：mosston教学光谱中任何一种教学形式的教学时序都存在着三层次的决定。分别为课前(pre-impact)：1.所有的决定必须在教与学之前做决定。2.课中(impact)：在实际教与学中，执行有关的决定。3.课后(post-impact)：评价学习前的决定，这部分通常涉及教师与学习者学习成果的评价。mosston&ashworth进一步指出“课前”：是在任何教学时序前，教师所必须做的决定；“课中”：则指教学活动所传达与表现的行为。“课后”：即评价学习者在教学活动期间或教学活动之后的表现，并提供回馈。
3决定者(theDecisionmaker)：如果教学活动是舞台的话，那么教师与学习者则是这舞台的主角。因此，教师与学习者之间如何扮演这出戏，两者之间的关系极为密切；尤其如何来决定教学活动，在教师与学习者之间，便会有“最大极限”与“最小极限”的决定。换言之，在整个教学活动的时序上，教师与学习者彼此之间是互动的，因此就会出现教师与学习者，谁来决定的主导权。一般而言，教师的主导权随着各种教学形式的不同顺序，会相对的递减的情况发生。
4教学光谱(theSpectrum)：mosston教学光谱是教与学中可替换的典范，它包括命令式到发现式中各种排列的典范，亦即是每一种教学形式(teachingStyle)皆有其特别的教与学的行为与特定形式的目标。教学光谱的发展历史演变至今，包括a式(命令式theCommandStyle)、B式(练习式thepracticeStyle)、C式(互惠式theReciprocalStyle)、D式(自测式theSelf-CheckStyle)、e式(包含式theinclusionStyle)、F式(导引式theGuidedDiscoveryStyle)、H式(分析式theDivergentStyle)、i式(创造式theLearning-initiatedStyle)、J式(设计式theLearner’sDesignStyle)、K式(自教式theSelf-teachingStyle)、G式(集中式theConvergentDiscoveryStyle)十一种。国内学者认为由于各式之间决定范围与内容的差异，在教学活动各有巧妙，并意味着教学光谱仍有其发展空间。
5群集(theClusters)：mosston&ashworth指出人类具有再制或复制已知知识或旧有的模式等能力。因此，教学光谱分别由“再制”和“生产”两个群集。也就是说一个是以教师为主的群集；一个是以学习者为主的群集。其中“生产”群集需要透过学习者使用不同的行为工具，去发现、创造。若从主客观而言，以教师为主的教学应属于学习为主的“认知群集”，反之，以学习者为主的群集，而教师只是从旁协助，学习主必须自己或透过同侪去发现、创造机会，因此又可称为“发现群集”。或也可以由“直接教学”或“间接教学”来加以区隔。
6发展的功效(theDevelopmenteffects)：国内教育学科，针对教育目标，多采取布鲁姆(Bloom)的认知、情意、技能的三大目标。然而mosston教学光谱的发展功效，每一教学形式皆可独特地影响学习者；即可以影响学习者的认知的、道德的、情绪的、社会的、身体的功效。而这五种教学形式的发展功效，可以单独呈现亦可五种功效合并出现在一个教学形式当中。例如命令式(a式)的各种功效的发展均维持最小；而练习式(B式)则在身体、社会；情绪的有较高的发展功效；而互惠式(C式)则社会与情绪的发展较高，身体的发展功效则较低。可见在每一个教学形式里，皆有其不同偏重的功效，这对教师教学特殊需要的选择有很大的帮助，同时亦可与一般教学目标发展有所区别。
（二）mosston教学光谱的应用─包含式的篮球教学
1包含式的理念:就是泛指教师在同一个单元教学，设计出不同难易程度的教学内容，让学生皆能体验到成功，使得学习者想法与行动一致。
2包含式的目标:mosston指出包含式的目标，在于使教学能够接纳大多数的学习者；能适合不同学习者的需求；让每个学习者都有机会参与全部的活动；在教学活动中，让害怕失败的学习者也能体验成功的机会；学习理解期望与现实间的关系；每个教学内容，皆有多种教学选择的机会，更能符合个别的需求。
3包含式的实施:包含式在课前，由教师(t)做所有的决定。课中由学生(L)由自己做决定选择适合的作业练习。课后由学生(L)针对他的学习表现，进行评价，决定是否往上、向下的难度继续学习（图3）。
e
课前t
课中L
课后L
图3包含式结构图
详细的教学过程如下：课前教师做所有的决定，由教师来选择个别化的教材；课中教师先行概念背景提示，接着学生观察所给予的选择，选择第一次练习的难度，再决定继续或练习其它难度。教师针对学生回答问题，做第一次的沟通，并进行教材提示，以及教学资源与教学器材，接着分散学生，各自开始安排自己的练习作业；课后由学生使用“标准卡”进行自我评价，此时教师应来回给予学习者回馈，并对于学生难度的选择，保持中立的态度。
4包含式发展的功效:在包含式的发展功效着重在身体以及情绪的发展，其次为认知的发展，而以社会功效最低。由上所述包含式的教学形式来看，课前都是教师做决定；课中、课后，都由学生自己做决定（图4）：
图4包含式发展的功效示意图
四结语
众所周知，教学活动是一种“教”与“学”双向回馈的过程。然而透过系统教学设计模式，不仅利于教学者循序渐进地进行有效教学，而且透过不断的修正，同时兼顾到教学的每个步骤。但很多教师往往习焉不察，拥有自己的一套教学模式，较少涉及理论根基。因此透过篮球教学为例，加以阐释mosston教学光谱的理论与应用，提供教学者选择教学型式，另一种教学形式的群集。国内不管生手或专家教师，长期以来习惯于“一个口令，一个动作”的讲述法，以教师为主，学习者为辅的教学形式，这已经不见得适合时代的需求。教学是一种艺术，教师不仅需要教学系统设计，更应掌握教学系统设计的每一步骤，如此才能事半功倍。
参考文献
［1］mosston,m.(1992).tug-o-war,nomore:meetingteachinglearningobjectivesusingthespectrumofteachingstyle.Journalofphysicaleducation,Recreation＆Dance,63,27-31.
［2］mosston,m.,＆ashworth,S.(1986).teachingphysicaleducation.Columbus,oH:merrill.
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［4］巴班斯基.《教学教育过程最优化―――方法论原理》［m］.人民教育出版社,1985：137.
［5］孙洪昌.莫斯顿互惠分组教学模式对学生教学能力的影响［J］.上海体育学院学报，1994（2）：71-80.
光学系统设计步骤篇6
关键词：逆向设计快速成型技术数据采集数据处理曲面重构
中图分类号：tH164文献标识码：a文章编号：1672-3791（2016）08（a）-0045-04
产品的逆向设计与快速成型技术，是指根据产品实物样件表面进行数字化处理，高效、准确地采集到产品表面的三维几何坐标数据，并运用相应的软件来处理点云数据。利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的三维CaD模型，进行曲面模型重构[1-2]。产品最终三维模型，经StL数据转换后输入到快速成型设备系统中，完成产品的打印及后处理。
1油箱盖模型的数据采集与数据处理
1.1扫描
针对油箱盖的外形进行模型分析，确定扫描方案，然后进行油箱盖点云数据的扫描。由于建模思想不一样，点云数据的扫描侧重点也不一样。数据点质量的好坏直接影响到曲面精度。使用手持式激光扫描仪对油箱盖进行数据采集，得到完善、精确的油箱盖点云，如图1所示。
1.2点云数据的处理
油箱盖点云的处理主要在GeomagicStudio软件进行，其中包括清除噪点、手动注册、全局注册、合并、补洞、边界优化、简化数据及保存等步骤[3]。
（1）清除噪点。
打开GeomagicStudio软件，运用【统一采样】命令，右击界面中黑色的杂乱点云，可以按下鼠标中键旋转观察，在一起的点云变成绿色。选择除噪的工具栏，在分隔栏中选择“低”，并根据右边选点的多少更改数值的大小，确定后删除噪音点，如图2所示。
（2）精减点云。
在下拉式菜单中选择统一采样，在绝对距离中设置距离值为1。由于存在大量的冗余数据，会影响后期建模的光滑度，并影响加工质量。不同类型的点云可用不同的精减方式：对散乱点云可用随机采样法；对扫描线点云和多边形点云可用等间距缩减、倍率缩减、等量缩减、弦偏差等方法；对网格化点云可用等分布密度和最小区域法，如图3所示。
（3）边界优化。
放大油箱盖的边界，可以看到并不光滑，因此需要对其边界进行优化。菜单栏：边界编辑，选择“部分边界“选择边界线上的2点，再单击这条线，控制点应在7～8，张力应为0～1之间。可以调节数字使其边界顺滑。
（4）简化数据及保存。
因为点云处理完后可能要被imageware编辑和处理，所以要保存为stl格式，这种格式也可直接被快速成型机识别。
（5）数据的转换。
使用Filesaveas命令，选择igs格式保存。igs格式是能被UG、pRoe等三维软件识别的一种文件格式。在保存时，注意删除原有的点云，这样才能更快地打开igs格式文件。
2油箱盖模型的曲面重构
打开UG软件，打开预先保存的，在Geomagic软件中处理好的油箱盖点云数据，导入iGS文件，进入建模模块。
2.1建立坐标系
用【基本曲线】命令画出两条实线，再用【拉伸】命令选择两条直线拉伸出一个平面，并用动态原点建立好坐标系，如图4所示。
2.2建立基准平面及绘制草图
运用【基准平面】命令，创建所需的各个基准平面，并根据点云创建如图所示的草图轮廓，如图5所示。
2.3构建曲面、凹槽及固定件
运用【扫掠】命令，按上一步骤绘制的草图曲线扫掠片体。运用【修剪片体】命令，修剪多余片体。从点云绘制曲线，并用【拉伸】命令，选取曲线拉伸成片体，并选取油箱盖顶面进行修剪。对凹槽内部边进行边倒圆，选择【加厚】命令，并选择片体加厚2.5mm。最终得到的图形，如图6所示。
3油箱盖的快速成型设备具体步骤
3.1导出StL格式
绘制好的图形导出StL格式并修改三角公差为0.0025、相邻公差为0.12，勾选自动法相生成并让其三角形显示，如图7所示。
3.2打开aurora快速成型系统
3.2.1系统连接、初始化、调试
将机器与aurora快速成型系统连接，然后进行aurora快速成型系统初始化，最后调试仪器，检查各喷头的吐丝情况是否正常。
3.2.2文件导入aurora快速成型系统
单击【载入模型】，将文件载入快速成型系统，如图8所示。
3.2.3将工件放入仪器中心并修改分层参数
将导入的文件自动对准，考虑节约支撑材料，将工件放置。把支撑间隔，轮廓线宽，工作台高度等参数修改成自己经验值的数据，如图9所示。
3.3打印实体及后处理操作
对于油箱盖产品的快速成型，选择3D打印成型强度较好的熔融沉积（FDm）成型方式。产品打印完成图如图10所示。
打印完成后处理包括设备降温、零件保温、去除支撑、表面处理等步骤[4]。
（1）设备降温。
原型制作完毕后，如不继续造型，即可将系统关闭，为使系统充分冷却，至少于10min后再关闭散热按钮和总开关按钮。
（2）零件保温。
零件加工完毕，下降工作台，将原型留在成形室内，薄壁零件保温15～20min大型零件20～30min，过早取出零件会出现应力变形。
（3）模型后处理。
用小铲子小心取出原型。去除支撑，避免破坏零件。用砂纸打磨台阶效应比较明显处，用小刀处理多余部分，用填补液处理台阶效应造成的缺陷。如需要可用少量丙酮溶液把原型表面上光。
4结论
（1）油箱盖产品的数据采集是使用手持式激光扫描仪对油箱盖进行三维扫描，点云的数据处理主要在GeomagicStudio软件进行，其中包括清除噪点、手动注册、全局注册、合并、补洞、边界优化、简化数据及保存等步骤。
（2）油箱盖产品的曲面重构是运用UG软件重新构造实物的三维CaD模型，其中包括导入iGS点云文件、建立坐标系、建立基准平面绘制草图、构建曲面、构建凹槽、创建固定件、边倒圆、得到最终模型等步骤。
（3）产品最终三维模型，经StL数据转换后输入到快速成型设备系统中，选择3D打印成型强度较好的熔融沉积（FDm）成型方式，运用aurora快速成型系统完成系统连接、初始化、调试及相关参数设置，最终完成油箱盖产品的打印及后处理。
参考文献
[1]颜永年.先进制造技术[m].化学工业出版社，2002.
[2]彭燕军，王霜，彭小欧.UG、imageware在逆向工程三维模型重构中的应用研究[J].机械设计与制造，2011（5）：85-87.
光学系统设计步骤篇7
关键词：计算机英语；操作实例；英文软件
计算机英语注重英语与计算机专业知识的有机结合，它针对的是计算机专业的学生，而有些计算机专业课在学习的过程中必须使用英语，因此计算机英语教学要强调实用性，要摆脱条条框框的束缚。纯粹的课文教学往往过于抽象，学生很难理解，但是如果借助计算机进行现场演示和练习，则事半功倍。现结合我的计算机英语教学实践谈谈如何将计算机英语教学与计算机实际操作相结合。
一、使用纯英语界面的英文软件
对于计算机专业的学生，我们要求他们能够看懂纯英文的软件，学生必须通过学习纯英文的软件，才能由此及彼，熟练使用未经汉化的英文软件。这里以microsoftword2010为例。
（一）学习microsoftword英文界面
首先在电脑中安装microsoftword英文软件，然后打开该软件。通常软件的windows界面包含menuBar（菜单条）、toolbar（工具栏）、RightShortcutmenu（右键快捷菜单）、scrollbars（滚动条）、StatusBar（状态栏）等。限于篇幅，这里只列举File（文件）和Home（开始）这两个弹出式快捷菜单。1．学习File（文件）菜单里的快捷菜单：Save（保存）、Saveas（另存为）、open（打开）、Close（关闭）、print（打印）、exit（退出）等。2．学习Home（开始）菜单里的快捷菜单：paste（粘贴）、cut（剪切）、Copy（复制）、formatpainter（格式刷）、Font（字体）、paragraph（段落）等。
（二）课堂操练
在熟记以上内容的基础上，还需要通过实际操作，学生才能熟练使用纯英文界面的软件并记住相应的单词。举例如下：1．剪切（cut）和粘贴（paste）操作先在文档中输入如下句子：themoderncomputershavecomethroughfourgenerations：transistorcomputers，vacuumtubecomputers，small－scaleintegratedcircuitcom－puters，andlarge－scaleorsuper－largeintegratedcomputers．要求学生做如下的操作：pleasecutthephrase“vacuumtubecomputers”andpasteitbefore“transistorcomputers”．（请剪切“电子管计算机”并把它粘贴到“晶体管计算机”的前面）2．保存文档操作pleasesavethedocumentbyclickingthebutton‘Save’．（请通过点击“保存”按钮将文档保存）学生通过以上的实际操作，初步熟悉英文界面的软件，英语听力也得到了锻炼。
二、使用BioS
这里以awardBioS为例，学生学习BioS界面并学会如何进行实际操作。（一）学习awardBioS的操作界面首先进入BioS，一般电脑开机后按DeL键进入BioS。这里以我们最常见awardBios为例，这里只列举部分BioS英文菜单及对应的注释如下：StanDaRDCmoSSetUp标准CmoS参数设置poweRmanaGementSetUp电源管理设置SaVe修改参数存入BioS，退出eXitwitHoUtSetinG不保存修改，退出（二）学习设置参数的方法以下在awaRDBioS中把光盘设为第一启动的设置方法为例。1．我们在上图所示的界面中用向下方向键选择BioSFeatUReSSetUp，按enter进入。2．设置启动顺序后，需要进行保存。按F10键，弹出下面画面。屏幕提示：“SavetoCmoS”andexit（Y／n）？（是否保存CmoS设置并退出？）这时按Y即同意保存刚才的设置；按n则表示不同意刚才的设置。
三、英文软件Ghost的学习与使用
GHoSt是GeneralHardwareorientedSoftwaretrans－fer的缩写，可译为“面向通用型硬件系统传送器”，通常称为“克隆幽灵”。
（一）学习Ghost英文界面
Ghost的英文界面有以下五项内容：Local、Check、op－tions、Help、Quit。以下列举其中的Local和options两项。1．Local（本地）及其快捷菜单Disk、partition和Check，这部分的功能主要是备份和恢复系统。2．optionsoptions（选项）设置有Span／CRC、Fat32／64、misc、im－age／tape、HDDaccess、SaveSettings六个标签项。
（二）Ghost的课堂操作实例
光学系统设计步骤篇8
关键词：生物；光合作用；呼吸作用
光合作用与呼吸作用是教学重点，亦是教学难点，特别是光合作用与呼吸作用的综合题目，学生总是对“光合作用的量”“净光合作用的量”“释放量”“吸收量”“合成量”“积累量”等相关联的概念混淆不清。解决这一难题，笔者采取直观的图表法解析，精心设计教学方案，激发学生学习兴趣，充分调动学生积极性，通过讨论、探究等形式完成难点的突破，化教学“难”点为教学“亮”点。图表法的选用能够帮助学生系统完整地了解知识全貌，利用图形或表格等形式的解析，可以使教学内容条理化、方法明朗化，对学生的识图能力、判断能力、分析表达能力的提高也起到很好的作用。
方案一：感性认识，夯实基础
选用示意图（图1），将图1中a到D制成动态课件，使学生通过直观的感性认识促进抽象的理性认识的生成，从而掌握真光合速率、净光合速率与呼吸速率三者关系的基础知识。教师边播放课件边设疑：图中的箭头代表什么过程？分别对应的是什么光照条件？各图中光合速率、呼吸速率、净光合速率关系如何？学生积极参与讨论：图中的三个箭头分别是线粒体基质中产生的Co2释放到细胞外、线粒体基质中产生的Co2进入叶绿体基质参与光合作用暗反应、光合作用暗反应所需的Co2来自细胞外。四种光照条件分别是弱光、黑暗、强光、较强光。图a表示该植物进行呼吸作用以及光合作用，而呼吸速率＞光合速率，净光合速率=光合速率-呼吸速率，此时为负值；图B表示该植物只进行呼吸作用；图C表示该植物进行呼吸作用以及光合作用，光合速率＞呼吸速率，净光合速率＞0；图D表示该植物进行呼吸作用和光合作用，光合速率=呼吸速率，净光合速率=0。教学中，引导学生补画有关o2吸收和释放的过程箭头，进一步加深对光合作用与呼吸作用之间的物质联系的理解和延伸。■
图1
方案二：创设情境，比较归纳
选用坐标曲线图（单曲线图2、双曲线图3），教师指导学生分析两图时将有关教学概念、解题技巧进行比较，进而构建系统的知识点网络，并提高曲线图的解题能力。图2表示温带植物在一个晴朗的夏天一昼夜的Co2含量的变化，教师指导学生分析横坐标、纵坐标的关系，可知随着时间的推移，植物进行的光合作用与呼吸作用的速率由于光照强度、温度等因素发生变化。从曲线变化趋势可知，CG段Co2吸收量为正值，表示光合速率＞呼吸速率，净光合速率=光合速率-呼吸速率，aC、Hi段，以Co2释放量为负值表示呼吸速率＞光合速率或无光合作用。教学中强调“点”的分析，交点C、G表示光合速率=呼吸速率，净光合速率=0，转折点D时a表示净光合速率，b可表示呼吸速率，光合速率为a+b，点e的光合速率低于D点的原因主要是气孔关闭，Co2浓度下降，影响了暗反应，即植物的“午休”现象。通过分析学生会联想到影响光合作用的主要因素光照强度、Co2浓度、温度等，自然地将知识深入理解与合理运用；图3表示光照时，植物既进行呼吸作用，也进行光合作用，虚线代表的是不同温度下净光合速率的变化。黑暗时，植物只进行呼吸作用，由图可知温度是影响呼吸速率的因素，所以实线代表的是不同温度下呼吸速率的变化。如20℃时，植物的呼吸速率为1.5mg/h，净光合速率为3.2mg/h，光合速率=净光合速率+呼吸速率4.7mg/h。教学中，学生会提出“如何测定Co2的吸收量或释放量”的问题，教师可以介绍红外线Co2气体分析仪测定的方法，让学生掌握更多的科学技术。
■
图2图3
方案三：数据处理，拓展深化
选用数据图表（表1）巧妙设计一系列问题拆解实验过程并提问：①暗处理时植物进行什么生理过程？②怎么进行暗处理？③暗处理后的重量变化代表什么？④暗处理前为什么要称重？⑤光照时植物进行什么生理过程？⑥光照时除了时间以外还要注意什么？⑦光照后与暗处理前的重量变化代表什么？⑧各温度下，呼吸速率、光合速率、净光合速率分别是多少？⑨呼吸作用、光合作用的最适宜温度分别是多少？学生在解答的过程中抽丝剥茧，暗处理后的重量变化代表呼吸作用消耗的有机物，光照后与暗处理前的重量变化代表经过2h的处理，有机物的积累量=1h的光合作用积累的有机物-2h的呼吸作用消耗的有机物。由此可知，光合速率＝光照后与暗处理前的重量变化量＋2×暗处理后的重量变化量；净光合速率＝光照后与暗处理前的重量变化量＋暗处理后的重量变化量。将复杂的内容明朗化、抽象的联系直观化，既突破了计算难关，同时也培养了学生一定的数据处理与结果分析的能力。在此基础上，可引导学生思考、归纳光合速率的测定指标，包括单位时间或单位面积的Co2吸收量、o2的释放量、有机物的积累量等。
表1
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方案四：实验设计，体验探究
选用实验装置图（图4），根据学生的实际情况提出探究问题，引导学生分组完成实验设计，虽然是小组合作探究，但也是个人探究的一种体验。图4是测定某植物光合强度的实验装置，要测定植物的呼吸作用强度和净光合作用强度的不同在于甲溶液的选择（naoH溶液或者naHCo3溶液），教师先提供部分实验步骤2（先分别记录装置a、B墨水滴的起始刻度）和步骤4（1小时后，分别记录装置a、B墨水滴移动的方向和刻度），学生小组活动，尝试补充步骤1（选择甲溶液的（naoH溶液或者naHCo3溶液）和步骤3（装置a、B的玻璃钟罩遮光处理，放在温度等相同的环境中或将装置a、B的玻璃钟罩放在光照充足、温度相同的环境中），完善实验设计，并表达交流。教师及时评价，启发学生归纳：测定植物的呼吸作用强度时，选择naoH溶液的作用是吸收二氧化碳，液滴的左移来自o2的吸收量，玻璃钟罩遮光处理并放在温度等相同的环境中，是要排除光合作用和温度对结果的影响；而放在光照充足、温度相同的环境中的作用是提供光合作用发生的适宜条件，naHCo3溶液的目的是提供原料Co2，液滴的右移来自o2的释放量，测定的是植物净光合作用强度或者表观光合作用强度。教学中，循序渐进指导学生掌握实验探究的方法，包括设计的技巧、原理的科学性、器材的选用、步骤的确定、现象的解析、结果的呈现、结论的推导等等，重点强调设计实验的原则：科学准确、简明扼要、可行、重复、对照原则等等。
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图4
[参考文献]
[1]吴举宏.图解法突破教学难点例举[J].生物学教学，2006（5）.
光学系统设计步骤篇9
论文摘要:介绍了光纤通信实验教学存在的主要问题,提出了一些改革措施:实行实验室定时定期开放;开发综合型、系统型实验;构建课前、课堂、课后三位一体的实验教学平台;改革实验考核方法等。
《光纤通信》课程是我院通信专业学生的必修课和其他专业的选修课,光纤通信实验是该课程的重要实践性教学环节。搞好实验教学,可以巩固学生的光纤通信理论知识,提高学生的实践动手能力、创新意识和工程设计能力。
光纤通信实验教学存在的主要问题
学生重视不够、实验教学地位不突出实验课时少,一般只有10学时,在大四的上学期进行,此时正是学生考研前的复习冲刺阶段,很多学生不重视实验教学,缺课现象比较严重,实验教学组织起来困难,教学质量较差。
实验项目偏少由于实验课时所限,实验项目偏少。
缺少综合型、系统型实验现开设的实验以验证型实验为主,现有实验箱的实验方法与实际工程的测试方法有一些区别,通过已开设的实验学生难以真正掌握实际工程的测试方法。缺少综合型、系统型实验,不利于学生对知识的综合运用和建立系统工程的概念。
学生的实验热情不高由于实验成绩在课程总成绩中仅占10%,学生普遍不重视实验教学,实验热情不高,抄袭实验报告的现象比较严重。
实验教学效率较低由于指导教师在实验前详细讲解实验指导书上的内容,并且实验指导书上的实验步骤很具体,学生据此可顺利完成实验。这种做法使学生产生了依赖心理,不利于发挥学生的主观能动性,不利于提高学生的动手能力。
我们希望通过改革解决上述问题,激发学生的学习热情和实验兴趣,变学生被动操作为主动思考,使学生掌握系统工程的设计、测试方法,提高实验教学质量。
光纤通信实验教学改革的措施
光学系统设计步骤篇10
关键词：清洁型；机器人；设计原理；方法
Doi：10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.215
1清洁型机器人的拖地原理与工作方法
1.1清洁机器人拖地机理
当需要被清洁的地面为泥土时，只需要将地面垃圾扫干净，无需对地面进行清洗。当需要被清洁的地面由泥土变为光洁的木板、石板时，仅仅将地面上垃圾扫干净并不能满足地面清洁要求。光洁的木板上存在的污渍无法通过清扫被去除，需要介质溶解地面污渍，然后通过抹布将地面擦干净。由此可见，洗地技术主要是针对扫地技术无法解决的问题，但同时洗地技术对地面的要求相对较高。清洁机器人的拖地技术源于人使用拖把拖地的传统拖地技术，但是在传统的拖地技术上提出了更加苛刻的条件，传统的拖地技术可描述为：
步骤一：将拖把浸泡在水中，蘸取适当的水；步骤二：利用拖把清洗地面污渍；步骤三：拖洗一段地面后，将拖把上的污水挤掉。
一个传统拖地过程可认为是这三个步骤的循环，在拖地过程中的每一个步骤都是有人的参与，每一步骤出现问题都会得到人为控制，从而确保拖地任务能够完成。但是如果这一过程中没有人的参与，而是由一个机器执行这些动作，往往会出现很多问题。比如在第一步中，拖把蘸取水的量一般无法界定，水量过少不能实现拖地的效果，但是水量过多，会造成地面水残留。第二步中，为确保地面擦洗干净，拖洗时间也无法具体确定。第三步中，无法确定拖把是否需要挤掉污水。由此可见，清洁机器人的拖地机理并不能等同传统的拖地方法，需要做更深层次的研究。
为清除地面的污渍，清洁机器人拖地技术需要针对传统拖地技术中存在的可变因素进行量化。建立各变量之间的数学模型，并确定各变量之间的约束关系，在此基础上研究拖地方法确保污水不会残留。
1.2常用的清洁机器人拖地方法
目前的拖地技术也取得相关的研究成果，主要的方案为：湿拖技术和洗地技术。清洁机器人的湿拖技术是针对水残留的一种解决方案。该方案针对造成水残留的根源进行拖地方法的设计，机器人的出水量控制到了最低程度从而保证地面没有水残留。该技术的具体实施可描述为：在清洁机器人前端加上一块设计有若干细孔夹持板，夹持板下方可连接抹布，在抹布上设计有储水装置，在拖地过程中，储水装置中的水不断的供给抹布，使其达到拖地的效果。湿拖技术主要的优点在于，方法简单，拖地结构易于设计。缺点是，由于出水量小，没有设计清洗装置，不能清理一些顽固污渍。
为了能够清理掉地面顽固污渍，则不能减少机器人的出水量，洗地技术应运而生。该技术在理论上实现了传统的拖地机理与机器人相结合，具体可描述为：首先，清洁机器人开始移动，将清洗液喷洒到清洁机器人前方；然后，毛刷将洒上清洗液的地面刷一遍；最后，回收洗过的地面上的清洗液。
2基于海d滚压的拖地方法设计
为了实现减少地面水残留的目的，在分析传统与现有清洁机器人拖地原理的基础上，提出一种基于海绵滚压地面的拖地方法。如图1所示，该拖地方法提出的拖地系统主要由三部分组成。
第一步：将清洁的水喷洒到地面上，目前拖地型机器人在喷水设计方法上有很多方法，这里主要谈论滴水方式，如图2所示，该方案的优点在于，滴到地面上的水量是可计算的且出水比较均匀。
第二步：采用硬度适中的刷子刷洗地面，将地面污迹清洗掉。如图3所示，喷洒过净水的地面在经过刷子刷洗之后，地面污迹被清洗掉，此时地面留下污水。
第三步：将地面的污水回收。污水回收方法是否合理决定整个拖地方法是否有效。本文提出滚压的拖地方法具体污水回收过程，如图4所示，在拖地过程中，海绵刷压在地面上，当接触到地面污水时，由于海绵自身具有吸水性，污水会被海绵吸收。海绵在转动过程中受到刮条的挤压，此处的污水会被排出海绵，进入机器人内部的回收槽。该污水回收方法主要运用到了海绵吸水性强的特性，但是海绵刷子的转速，地面污水量以及刮条嵌入海绵的深度等因素都会影响海绵回收污水的性能。为彻底分析该回收方法的有效性，需要对海绵刷的各参数进行建模分析，从而确定各参数的合理范围，验证该方法的合理性。
3结语
综上所述，目前室内地面清洁机器人作为新兴行业，存在许多技术问题，需要我们去研究。将来，室内地面清洁工作有望完全交给清洁机器人，让机器人技术造福人类。
参考文献：