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時代在不斷更新,新的概念理論層出不窮,“綠色建筑”就是當今出現(xiàn)的一種新理念,這種建筑的設計理念就是節(jié)約能源、保護環(huán)境。由于當今社會對能源和環(huán)境的重視程度越來越高,綠色建筑的設計理念日益深入人心,受到很多人們的喜愛,而綠色建筑的設計是當今的一項重要問題。計算機模擬技術是在這樣一種社會背景之下所必須出現(xiàn)的一個概念,它是一種便利的建筑設計工具,計算機模擬技術主要是將綠色建筑涉及到的數(shù)據信息進行運算和直觀的模擬,將那些抽象的物理、數(shù)學信息,通過直觀的圖像表示出來,使綠色建筑設計更加簡單。計算機模擬技術在綠色建筑設計中的應用最早是20世紀60、70年代出現(xiàn)在歐美等國家。計算機模擬技術的發(fā)展進步,可以有效的提高綠色建筑設計工作的效率,定量的檢測能源消耗,使綠色建筑的設計變得簡便易行,對整個社會做出了有利的貢獻。我國的綠色建筑設計還處于發(fā)展中的階段,計算機模擬技術的應用也相對于其他國家較落后,要想跟上時代的發(fā)展腳步,我們必須深入研究計算機模擬技術在綠色建筑設計中的具體應用方法以及深遠的意義。
2綠色建筑設計的發(fā)展
2.1綠色建筑設計的出現(xiàn)
當今社會,人們的思想觀念日益變化,可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標的制定就直接影響著我國建筑業(yè)的設計理念,綠色建筑的出現(xiàn)就是在這樣一種社會背景之下。在建筑領域,我們也需要順從社會的需求,把建筑和能源、環(huán)境等相聯(lián)系,把能源和社會環(huán)境放在建筑的核心,對節(jié)約能源重視起來。我國應該將綠色建筑設計理念進行大力的宣傳,確保綠色建筑設計理念深入人心。讓綠色建筑彰顯出其功能作用,更快的把我國建設成為資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。
2.2我國綠色建筑設計的現(xiàn)狀
我國綠色建筑設計理念出現(xiàn)時間較晚,在技術方面也相對于其他國家較落后,這就對綠色建筑的落實工作帶來不好的影響。此外,我國在綠色建筑設計方面的標準體系法律法規(guī)制定的不夠到位,對綠色建筑設計的審核、監(jiān)督工作等甚至還沒有起步,這也很大程度上限制了綠色建筑的發(fā)展進程。我國在綠色建筑領域應用的計算技術還不夠發(fā)達,這也直接影響了我國綠色建筑的發(fā)展。
2.3我國綠色建筑設計的深遠意義
綠色建筑設計的理念就是節(jié)約能源和保護環(huán)境,重視能源和環(huán)境對社會的影響,這樣以來,可以為社會作出巨大的效益。能源的節(jié)約可以對以后的子子孫孫造福,環(huán)境的保護可以為社會上生存的人們帶來好處。綠色建筑的設計理念,既可以為社會帶來巨大的經濟效益,同時也可以為社會作出無形的卻十分深遠的影響作用。因此,應該重視綠色建筑設計在未來社會中的發(fā)展。
3計算機模擬技術在綠色建筑設計中的應用
3.1計算機模擬技術在綠色建筑設計中的具體應用
(1)計算機模擬技術在綠色建筑設計中應用的第一步是構建模型。首先在計算機模擬技術軟件中導入建筑圖形,建筑圖形可以簡化為只有墻、門窗等重要部位。再導入數(shù)據,數(shù)據就是指建筑設計中涉及到的一些參數(shù),然后再進行區(qū)域設置,在設置區(qū)域工作中,應該注意的是改為平面模式,這樣可以使畫圖工作變得更加簡單。最后再根據平面圖畫出立體圖,人們看起來會更加的直觀。(2)在參數(shù)設定的這一工作上,注意是對建筑內各區(qū)域的能源消耗進行計算,這樣根據區(qū)域內的人數(shù)、空調、照明等多個因素來計算。在計算參數(shù)的時候,計算機模擬技術軟件內通常都有對各區(qū)域的屬性設置,只需要工作人員對各區(qū)域進行分析后自己設置。(3)根據以上計算,我們可以選擇出綠色建筑所需要的建筑材料,比如說,天花板大多采用混凝土材料,墻大多是磚木架構等等。此外,計算機模擬技術軟件還有加載天氣的功能,導入本地區(qū)的氣象數(shù)據信息,再根據建筑物所處的地理位置等,通過這些數(shù)據也可以完成能源消耗的計算工作。(4)當以上工作都順利完成時,綠色建筑物的能源消耗就可以計算出了,點擊軟件中的計算,就可以出現(xiàn)每一月份所消耗的能源量,人們可以直觀的觀察。此外,計算機模擬技術軟件還可以導出一個excel表格,表格中記錄了每一天甚至每小時的建筑內各個位置的溫度等因素。
3.2計算機模擬技術在綠色建筑設計中應用的發(fā)展前景
在計算機模擬技術軟件工作的時候,數(shù)據庫中的信息就主要是指軟件可以訪問的天氣信息、各地區(qū)氣候信息、地理位置信息等,然而軟件中可以選擇的地點是有限的,有些數(shù)據信息是不準確的、不完整的,這就導致了綠色建筑設計的能源消耗結果不準確。當今社會上人口數(shù)量增加速度快,資源消耗速度也日益增快,綠色建筑設計是一個必然的趨勢。但是建筑環(huán)境的變化,也使得建筑物的能源消耗計算工作變得更加復雜,這就需要借助于計算機技術,因此,計算機模擬技術在綠色建筑設計中應用的未來前景也是十分寬廣的,對綠色建筑設計的貢獻是十分大。
4總結
隨著各行業(yè)的工程技術的應用,大型的工程項目以及成本高的未開發(fā)項目越來越多的進入我們的視線。雖然傳統(tǒng)的實驗方法在其精度上仍然具有無可比擬的優(yōu)點,但因其費用高昂,操作復雜,費時費力,所以不適于在設計過程中采用。在現(xiàn)在的工程中,實際上最有效、使用最普遍的應力分析方法之一是數(shù)值分析方法,通常是指有限元分析方法。因此有限元分析法以及其應用軟件ANSYS作為一種能進行大型計算模擬軟件,通過計算機模擬各種結構的工作狀況,可以準確計算其變形和應力。并且使產品在設計階段就能夠對其各項性能進行評估,盡早發(fā)現(xiàn)并及時改進設計和選材上存在的問題.從而大大節(jié)省研發(fā)成本且縮短設計研發(fā)周期。
一、有限元分析技術簡介
有限元方法的基本理念是離散化,將整體結構離散成有限的小單元體。我們首先著手分析每個小單元體的特性,然后用有限個參數(shù)來描述單元的力學特性,建立相關物理量間相互聯(lián)系,然后根據各單元間的關系把各單元組裝,構成一個整體,于是建立起連續(xù)體平衡方程,選擇適合方程的解法,解出各物理量得到整個問題的分析解答。然后利用矩陣等數(shù)學工具,借助計算機技術分析計算各種力學問題。在具體的力學方面,它是結構分析的一種數(shù)值計算方法,是矩陣方法在彈性力學、材料力學與結構力學等領域中的應用和發(fā)展。有限元法有很強的規(guī)律性使其適合于編制計算機程序來處理。因此出現(xiàn)了有限元分析軟件ANSYS。[1]
二、有限元分析軟件ANSYS的簡介
ANSYS一款模擬分析軟件。它是結合了結構、磁場、流體、加載、電場、時間歷程分析于一體的常用大型通用有限元分析軟件。它能與多數(shù)CAD以及PRO/E軟件接口,實現(xiàn)數(shù)據的導入、共享和交換,是現(xiàn)代產品設計、模擬以及計算中的高級分析工具之一。[2]
通常情況下,ANSYS軟件主要包括了如下三個部分:前處理模塊、計算分析模塊和后處理模塊。前處理模塊主要提供了一個強大的實體建模和網格劃分工具,不同的使用者可以根據不同的需要構造自己所需的有限元模型;計算分析模塊主要包括結構分析(目前可進行線性分析、非線性分析以及高度非線性分析)、流體力學分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析等,可模擬多種物理介質的相互作用,具有靈敏度分析及很好的優(yōu)化分析能力。后處理模塊可將計算結果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示(可看到結構內部)等圖形方式顯示出來,也可將計算結果以圖表、曲線形式顯示或輸出。此軟件提供了100種以上的單元類型,用來模擬工程中的各種結構和材料。[2]目前,有限元技術已經發(fā)展成為計算機輔助分析的核心。利用有限元分析及優(yōu)化技術,可以通過改變結構設計參數(shù),從而找到滿足使用條件的最合理的結構形式,達到最優(yōu)化。[3]
三、有限元分析技術以及ANSYS模擬計算軟件的應用
在土木工程方面,有限元分析技術可以通過對所研究結構的受力狀態(tài)進行模擬,繼而確定其的建筑材料需求,如配筋型號以及數(shù)目等等。[2]
在機械制造方面,主要包括以下幾個方面:1)靜力學分析。主要適用于當作用在結構上的載荷不隨時間變化或隨時間的變化十分緩慢,這種情況下應進行靜力學分析。這是對機械結構受力后的應力、應變和變形的分析,也是有限元法在機械工程中最基本、最常用的分析類型。2)動力學分析。由于機械零部件在工作時不僅受到靜載荷的作用, 當外界有與其固有頻率相近的激勵時,可能還會引起共振,這種情況嚴重破壞結構從而引起失效。因此零部件在結構設計時,對于復雜結構,在滿足靜態(tài)剛度要求條件下,要檢驗動態(tài)剛度,此為動力學分析。3)熱應力分析。此類分析用于所研究結構的工作溫度與安裝溫度時不等或工作時結構內部存在不同的溫度分布時,結構內部所受的溫度應力。4)接觸分析。接觸分析用于分析兩個結構物發(fā)生接觸時的接觸面狀態(tài)、法向力等。這類問題在目前的研究熱門----復合材料氣瓶的研究中應用尤為顯著。[3]
在復合材料研究方面,由于其結構的特殊性要求內外兩層材料的材料屬性不同。因此在加載受力的作用下兩層之間會存在接觸問題,這就要求有限元分析法中的接觸分析對此類問題中涉及到的接觸對的設置,常函數(shù)的選取等等有特定的要求,以便提高模擬的可靠性。由于此類問題一般用于研究氣瓶的安全性以及可靠性,因而所涉及的接觸問題和加載問題對有限元分析法的掌握有很高的要求。[4]
四、結語
有限元分析法及其計算分析軟件ANSYS作為目前在工程應用中使用廣泛的技術,仍在不停的進步和改良,其研究和應用領域也在不斷的擴大。ANSYS分析不但可以檢測即成工況的安全性問題,也可以借助計算機應用一些精確度較高的力學的數(shù)值分析方法進行分析計算,從大量的可行的設計方案中尋找出一種滿足工況的最優(yōu)設計方案,此為最優(yōu)化設計。[2]
參考文獻:
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[3]孫海霞,戴京濤.有限元法在機械工程中的應用與發(fā)展[J].科技創(chuàng)新導報,2011,(3).
圖 1抽象模擬流程
一、計算機模擬應用
當前,隨著計算機模擬技術的發(fā)展,其應用范圍在生產、科研中得到廣泛推廣,如航天航空科學、工業(yè)部門、科學研究、軍事領域、教育、工程技術等領域。
(一)計算機模擬技術在教育領域的應用
近年來,計算機模擬技術已經應用到教育領域。初始階段,其靈活多變的優(yōu)勢已被廣大教育同仁所認可,目前美國的一些大學開始進行計算機模擬教學。如通過模擬宇宙飛船,學生們可以對銀河系進行訪問;化學學科的學生可以實現(xiàn)隨意用兩種物質發(fā)生化學反應的模擬;安全課上,學生可以身臨其近,將所學的安全知識運用到實踐中,確保自身的安全等等。計算機模擬在教育界的應用,提高了學生的實踐能力和靈活運用知識的能力,促進了教育事業(yè)的快速發(fā)展。
(二)計算機模擬技術在工程中的應用
計算機模擬技術在我國工程技術方面的應用已經達到一個成熟的境界。如長江三峽截流,計算機模擬技術為長江三峽截流成功起到了舉足輕重的作用。在截流前期,科學家們采用計算機模擬的方式將三峽截流的相關數(shù)據和資料輸入到計算機中,采用模擬試驗進行截流模擬,為長江三峽截流的實際成功奠定了良好的基礎。不僅如此,在后期,三峽工程的專家們仍然采用計算機模擬的方式對三峽工程將帶來的社會效益、經濟效益進行了模擬,通過計算機模擬在這方面取得了可靠地資料,為三峽工程決策提供了重要依據。
黃河小浪底工程、萬家寨引黃工程等,這些工程也都采用了計算機模擬技術,為其實際工程的運營提供了良好的數(shù)據依據。除此之外,在建筑業(yè)中,采用計算機模擬技術及時發(fā)現(xiàn)工程中的問題,對其進行及時修改,以免造成嚴重后果,大大降低了修改成本,同時也推動了建筑業(yè)的信息化發(fā)展。
二、計算機模擬優(yōu)缺點
(一)計算機模擬優(yōu)點
計算機模擬技術的優(yōu)點在于其具有反復模擬功能,其很容易改變系統(tǒng)的結構和系數(shù)。在解決一些實際問題時,用分析方法建模的形式來處理一些帶隨機因素的復雜系統(tǒng),此時需要作很多簡化假設,這可能與實際問題有相當大的差距,最終導致無法應用所得到的答案。這時,計算機模擬將成為解決這一問題的有效方法。
計算機模擬具有較強的靈活性和任意性,其不受時間、空間、條件的限制,這一優(yōu)勢使其成為一個解決實際問題的一個強大的工具。
計算機模擬只需從實際數(shù)據出發(fā)來模仿描述系統(tǒng),逐步求精,準確地將系統(tǒng)反映出來,此時根本不需要對變動機理進行深究。
計算機模擬可以建立更高層次的模型,進行智能化模型處理,為決策提供數(shù)據支持。
(二)計算機模擬缺點
計算機模擬缺乏統(tǒng)一可信的測量尺度。主要是由于模型都是由建模者建立的,其與這些建模者的水平有很大關系。另外,建模者在觀測的過程中很容易被自身預先設計大的結果所影響,導致結果主觀性較強,因此導致模擬的結果不能被大眾所認可。建模者本身的能力是有限的,要想超越系統(tǒng)、超越自身是非常困難的。這也是計算機模擬的弊端。
關鍵詞:教學方法;干涉;計算機模擬
中圖分類號:G642.0,O4-39 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)42-0263-02
近二十年來,計算機技術的應用已滲透到社會生產、生活的方方面面,各行各業(yè)對人才的計算機應用水平的要求也越來越高。信息技術的高速發(fā)展對高校培養(yǎng)大學生能力提出了新要求,即:不僅具有扎實的專業(yè)知識,同時具有較高的計算機應用水平。對物理類專業(yè)教學而言,計算機技術的高速發(fā)展為傳統(tǒng)的物理教學提供了新手段,開辟了新面貌。專業(yè)課教學與計算機模擬相結合,不但可以加深學生對專業(yè)知識的理解,同時提高了學生應用計算機解決實際問題的能力。
本文基于光學干涉實驗的計算機模擬,展示了光源的非單色性對干涉條紋襯比度的影響,進而說明計算機模擬如何與專業(yè)課的教學相結合,怎樣達到計算機教學和專業(yè)課教學的相伴相長。
據統(tǒng)計,約有30%的物理論文需要應用計算機模擬,因此物理教學應用計算機輔助是非常必要的,此外光學課程的特點為計算機模擬與專業(yè)課程相結合提供了很好的載體。首先,光學課程一般在大二階段開設,此時學生已經有了一定的計算機基礎編程知識,為計算機模擬走入光學課堂提供了保障。其次,光學現(xiàn)象豐富多樣,可視化強,而計算機模擬可逼真再現(xiàn)光學現(xiàn)象,為計算機模擬走入光學課堂提供了可操作性。再次,計算機模擬可以通過調節(jié)各參數(shù)展示各物理量對光學現(xiàn)象的影響,并且不同的圖樣可同時呈現(xiàn)在一張圖片上,方便比對圖像變化,有利于加深學生對光學現(xiàn)象的本質掌握。
光的干涉、衍射是光的基本現(xiàn)象,它們揭示了光的波動性,是波動光學的重要教學內容,并且是研究光源性質以及認識光的本質的重要工具。本文以楊氏雙縫干涉為例,展示了在光的干涉教學中可充分應用演示型模擬、實驗性模擬、探討性模擬和應用型模擬,分階段分層次地引發(fā)學生興趣――激發(fā)求知欲望――深化知識的掌握――探討物理現(xiàn)象的應用,達到良好的教學效果。
首先,應用“演示型計算機模擬”引發(fā)學生興趣。楊氏雙縫干涉是通過兩個狹縫的光在空間振動的相干疊加,形成明暗干涉條紋。對于低年級大學生而言,這種干涉現(xiàn)象是新鮮和奇妙的,因而理論課堂上對這一現(xiàn)象的演示能充分引發(fā)學生的學習興趣。但是,在課堂上進行真實的實驗演示較難實現(xiàn),一方面實驗儀器不易搬動,另一方面實驗儀器操作耗時太多。而應用計算機模擬進行演示更方便省時,并且可達到很好的教學效果。當前的大學教室普遍裝有計算機和投影儀,光學現(xiàn)象的計算機模擬演示僅僅在于運行一個小程序,在一秒鐘之內光學現(xiàn)象的演示即可投影到屏幕上。
然后,應用“實驗性計算機模擬”激發(fā)學生求知欲望。教師通過改變程序中縫寬和縫到屏的距離,考察模擬干涉場條紋的變化,進而發(fā)問為什么會有這種變化,進一步激發(fā)學生的求知欲望,從而自然的引入楊氏雙縫干涉的理論內容。波長為的單色光入射到雙縫,通過雙縫的光強分別為的兩束光到達同一場點x處,其光程分別為。兩束光相干疊加后,場點x處總光強為。屏上不同位置,兩束光的相位差不同,干涉光強亦不同。隨著場點到屏中心距離的變化,干涉光強呈周期性分布。進而引出兩束光相干的基本條件,即相位差恒定,頻率相同。再次仔細觀察演示的干涉條紋特征,如條紋是等間距的,屏中心為亮條紋。從這些條紋特征入手,進一步從理論上分析引起這些現(xiàn)象原因,得到干涉條紋的間距公式。教師課前在程序中添加不同的縫寬以及縫到屏的距離的定義語句,在課堂中選用不同的定義語句,進行多種實驗性模擬演示,觀察干涉條紋的變化,驗證條紋間距公式,強化學生對知識的掌握。提問:根據光強公式,可知屏上最大光強為: ,最小光強為: 。若兩束光單獨存在的光強相等,根據條紋的襯比度定義: 可得此時的條紋襯比度為1,即條紋最清晰。
接著,應用“探討性計算機模擬”加強學生對干涉現(xiàn)象的掌握。教師提問,為什么在楊氏干涉實驗中用了單色光,條紋的襯比度高,條紋清晰,若用非單色光進行實驗會出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象。進一步激發(fā)學生思考,達到加深學生對干涉現(xiàn)象的掌握的目的。教師在程序中改動光源的波長,讓學生觀察條紋寬度的變化。然后,使兩個波長的光同時照射狹縫,模擬用雙色場進行楊氏干涉實驗的現(xiàn)象,模擬結果如圖1所示。包含頻率λ1和λ2的雙色光源照射雙縫S1和S2,觀察屏上對應兩套襯比度為1的清晰干涉條紋,兩單色光的干涉光強的非相干疊加使總光場的襯比度發(fā)生變化。圖1顯示,兩單色光的干涉光強在屏中心處都達最大值,此處總光場的條紋襯比度近似為1,條紋非常清晰。隨著場點到屏中心的距離增大,兩套干涉圖樣的同一級明紋間距增大,直到λ1干涉條紋的明紋處恰好對應λ2干涉條紋的暗紋,如圖2中兩條點劃線所示,此時總光場的條紋襯比度為0,條紋最模糊。場點到屏中心的距離繼續(xù)增大,觀察屏上條紋再次逐漸變的清晰??梢姡p色光源的雙縫干涉光場的條紋襯比度隨場點到屏中心的距離呈現(xiàn)周期性變化。這一探討性計算機模擬,進一步加強了學生對干涉的條件之一:兩束光頻率相同的掌握和理解。
最后,采用“應用型計算機模擬”,啟發(fā)學生對干涉現(xiàn)象進行應用??紤]到嚴格的單色光源是不存在的,即便是單色性較高的激光也有一定的頻譜寬度。因而教師啟發(fā)學生,能不能應用襯比度的變化測量激光脈沖的脈寬。采用光強與頻率關系為:的高斯型激光脈沖。屏中心附近區(qū)域,條紋依然清晰條紋襯比度高;隨著場點到屏中心距離的增大,條紋襯比度減小,甚至減小到零;場點距離繼續(xù)增大,條紋再次出現(xiàn),但條紋的襯比度小;場點距離增大到一定程度,干涉條紋消失。改變激光脈寬,計算機模擬結果顯示,屏中心條紋清晰的區(qū)域寬度隨著激光脈寬的減小而增大。教師可啟發(fā)學生課后進行思考,在激光脈寬和中心干涉條紋清晰區(qū)域建立數(shù)值對應。計算機模擬中,曲線顯示(如圖2)和光強在屏上的平面展示(如圖3)相結合,更有利于分析光強的變化,這一點是真實的光學實驗較難實現(xiàn)的。
計算機模擬展示的過程中,教師可適當演示計算機編程語句的邏輯性,以及不同圖像顯示函數(shù)的奇妙功能,在專業(yè)知識的教學中,適當激發(fā)大學生應用計算機解決實際問題的興趣。教師以留課后作業(yè)的形式,讓學生自主模擬光學現(xiàn)象。學生必須深刻理解光學現(xiàn)象的本質,才能針對相應現(xiàn)象進行正確的模擬,因此光學現(xiàn)象的模擬過程同時是對光學知識的深入理解過程。計算機模擬作業(yè)在鞏固學生對知識的掌握上更優(yōu)于純粹的套用公式進行計算的傳統(tǒng)作業(yè)。
計算機模擬光學現(xiàn)象,光場的干涉圖樣清晰,可視化程度高,充分利用了高校多媒體教室的功能,操作方便快捷,并且可方便地改變參數(shù)考察現(xiàn)象的變化,有助于學生理解各參量對光學現(xiàn)象的影響。在光學課堂中適時地應用計算機模擬可以分層級起到引發(fā)學生學習興趣,激發(fā)他們的求知欲望,深化他們對專業(yè)知識的掌握以及探討物理現(xiàn)象的應用,教學效果好。計算機模擬走入光學理論課堂,在展示奇妙的光學干涉現(xiàn)象的同時,也充分顯示了計算機作為工具,處理實際問題的強大功能。因此,計算機模擬光學現(xiàn)象,在深化學生對專業(yè)知識掌握的同時,激發(fā)了他們應用計算機處理實際問題的熱情??傊?,計算機模擬光學現(xiàn)象是傳統(tǒng)光學教學的有益補充和輔助,也是當今數(shù)字化教學的必然要求。
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(一)計算機輔助教學
計算機輔助教學就是利用計算機網絡完成教學功能和解決教學問題的一種教學形式,是信息時代條件下課程新的表現(xiàn)形式。它將一定的教學目標、教學策略組織起來的教學內容在支持網絡教學的軟件工具、教學資源以及在網絡教學平臺上展現(xiàn),學生可以通過特定的登陸方式進行學習和考核,它不受地域和時間的限制,只要能夠提供網絡的地方都可以應用,適用于遠程教學。網絡課程具有交互性、共享性、開放性、協(xié)作性和自主性等基本特征,給學生的學習提供了極大的方便。在計算機輔助教學的過程中,可根據學生掌握知識的程度,決定繼續(xù)呈現(xiàn)的教學內容;也可以接收學生的應答,判斷并根據不同情況做出適當?shù)拇饛汀?/p>
(二)計算機模擬教學
計算機模擬教學就是用計算機提供一種仿真的工作學習情境,通過計算機技術來模擬實際的真實場景和社會自然現(xiàn)象,是以學生為主體,進行技能訓練的新型的教學方法。仿真教學能夠較好地解決當前職業(yè)教育客觀條件的不足,以補充實習場地和設備資源,通過向學生提供真實的實習實訓環(huán)境來提高學生的專業(yè)技能。仿真教學從搜集資料、處理教材、創(chuàng)設情境、計算機模擬展現(xiàn)等方面入手實施教學過程并在實施中改進存在的問題。仿真教學可以較好地應用于自然科學、管理科學和工程技術等各個學科的教學當中。仿真教學在高職教學中常用實驗仿真、實訓仿真來取代現(xiàn)場實訓,以彌補學生多、設備少的缺點。實驗仿真:使用計算機技術來模擬實驗環(huán)境,從而替代或補充了傳統(tǒng)的實驗教學手段。實訓仿真:由計算機技術來完全仿真一個真實的工廠,或通過控制的模擬實訓器,產生逼真的訓練、操作環(huán)境進行互動操作的教學過程,如學習者通過操作計算機,根據情境模擬進行實驗,并利用電腦分析各種實驗可能產生的變化,使學習者得知結果,以達到與實際情境相同的學習目標。計算機模擬教學的優(yōu)點可以概括如下:
(1)增加學生練習的機會。由于技能學習是職業(yè)教育的特點,學生在學習時需要反復練習,計算機模擬可以避免經費及客觀環(huán)境等因素,提供無數(shù)次的練習機會,直至達到教學目標為止。
(2)增加實習的安全性。在職業(yè)教育中,有些技能的培養(yǎng)有很大危險,如輻射問題、化學反應的毒氣、汽車加速實驗、高壓電力等實驗。而計算機模擬實驗可以輕而易舉地避免人員損傷,進行標準的實驗。
(3)有效地降低實習經費。計算機模擬教學可以重復模擬,不需要機器設備,其費用相對來說要低得多。
(4)容易激發(fā)學生的學習動機。計算機模擬教學提供動畫、圖像、文字來模擬情境變化的特性,這極易引起學習的興趣與動機??傊谶M行教學設計時,教師要根據教學目標的不同要求,根據對學生各種能力培養(yǎng)的不同特點,針對教學過程的客觀規(guī)律,不僅要選擇合適的模式,而且要將各種模式有機地結合,從而使得現(xiàn)代教育技術得以有效地貫徹。
二、現(xiàn)代教育技術對教學的影響
(一)現(xiàn)代教育技術更新教育模式
傳統(tǒng)的教學以板書填鴨式模式,而現(xiàn)代教育技術引入聲光電等多元素,對教學內容、教材形式、教學手段和方法做出了深刻的改變,推動教育的持續(xù)發(fā)展,是教育深化改革的突破口,對教育體制和教學理論的教育體制產生積極影響。
(二)現(xiàn)代教育技術應用引起學習方式的變化
現(xiàn)代教育技術核心為多媒體技術和計算機網絡技術,它具有優(yōu)化教育、教學過程的多種寶貴特性,能更好地根據學生的興趣而實施因材施教,充分發(fā)揮學生的主動性與創(chuàng)造性,為學生創(chuàng)造能力和獲取信息能力的培養(yǎng)營造出最理想的教學環(huán)境。同時也培養(yǎng)了他們的批判性、創(chuàng)造性思維,多媒體手段也能實現(xiàn)教與學的雙向互動教學,進行形象、生動、自主的教學,構建信息豐富、反思性強的學習環(huán)境。
(三)現(xiàn)代教育技術使學習資源發(fā)生了變化
計算機技術為教學資源的共享和學習資源的多元化提供了手段和平臺。通過計算機網絡也使學習的空間從傳統(tǒng)的課室變成全社會、開放性的教育空間。在這個空間里,全球教學資源高度共享,信息的傳遞不受時空限制,異地之間的師生可以進行信息交流、討論、咨詢。
(四)現(xiàn)代教育技術對課堂教學的影響
在傳統(tǒng)教學模式的影響下,教師的教學方式已無法滿足學生對新知識的需求,也不能較好地吸引學生的注意力。現(xiàn)代教育技術的不斷發(fā)展,已對當前教學的模式產生了影響和動搖。通過將教育技術運用到教學當中去,能更好地培養(yǎng)學生的動手能力和思維能力,同時也更好地解決學生在學習能力和學習方法的培養(yǎng)。
三、高職院校推行現(xiàn)代教育技術的建議
(一)積極轉變教師觀念使之適應現(xiàn)代教育技術要求
目前對高職院校的大多數(shù)教師來說,許多教師也缺少在課堂教學中使用信息技術的動力和經驗。無論從操作計算機等現(xiàn)代設備的技能,還是在心理方面,都缺乏在教學中使用信息技術的必要準備。為了建立與信息時代相適應的教學模式,高職院校必須對教師進行信息技術,尤其計算機操作、音視頻處理、網絡技能方面的培訓,鼓勵教師在信息技術應用方面,在教學模式改革方面投入更多的時間和精力。同時,可以利用假期,組織教師去參觀學習網絡課程建設、課件制作、多媒體教學情境設計等,或者組織多媒體設計競賽,這些活動都可以大大激發(fā)教師的興趣,加強教師教學手段的鍛煉,同時也可以樹立鮮明的現(xiàn)代教育觀念。
(二)開發(fā)移動學習系統(tǒng),提供良好的交互平臺
1 變靜為動,提高學習興趣
用粉筆在黑板上畫圖總是靜止的,不利于學生對一些抽象概念的理解,眾所周知,初中生對物理概念的理解,大多是建立在感性認識基礎上,進而上升為理性認識,如在講杠桿的力臂概念時,利用Flash或幾何畫板制成動畫,使得力臂隨力的作用方向改變而改變,學生看起來十分鮮明,在較短時間內絕大多數(shù)學生理解了力臂的概念。
2 進行模擬,打破空間和時間的限制
大家知道,物理課程中有一些實驗由于時間、空間的限制,無法通過實物實現(xiàn),但借助計算機進行模擬,就可輕而易舉解決。
2.1打破空間限制
如:在做托里拆利實驗時,由于無法改變教室里的大氣壓強,只能憑嘴講:隨著大氣壓強的變化,管內水銀柱的高度會發(fā)生相應變化,而運用計算機模擬后,就能讓學生清楚地看到這一動態(tài)過程再如飛機為什么要提前投彈才能命中目標?以前費了多少口舌,用手比畫了好多,學生還是感到茫然,用計算機模擬后,學生看了一目了然,馬上突破了這一難點。
2.2延遲實驗現(xiàn)象
如上例托里拆利實驗中,將水銀槽中的管口往上稍稍抬起一點,管內水銀面高度不變,這一瞬間過程不要說學生,就是操作的老師也無法看清楚,運用計算機模擬可根據需要進行適當停頓或放慢速度甚至重現(xiàn),以便講解。
2.3縮短實驗時間
例如:硫酸銅溶液和水擴散的實驗,由于溫度條件的限制,往往需幾天甚至更長時間才能觀察到,而運用計算機在很短時間內即可完成。
2.4再現(xiàn)微觀和宏觀世界
如:在慣性教學中,學生很難理解:人在高速旋轉的地球上豎直向上跳起后,落地點還在原地,用計算機一模擬,學生明白了:原來人跳離地球到空中后,仍然和地球在同方向旋轉,再如:用一根帶絕緣柄的金屬棒同時接觸帶負電的驗電器金屬球和不帶電的驗電器金屬球,接觸瞬間為什么有電流?電流方向怎樣?用計算機模擬后,非常便于講解清楚。
3 避免真實實驗或操作所帶來的危險
以往對于危險的或對人體健康有危害的實驗,一般采用電視錄像甚至靠嘴講來代替實驗,學生無法現(xiàn)場感受,利用計算機技術模擬可以避免這種顧慮,如人體觸電模擬,運用計算機可讓學生清楚看到人體觸電時電流是怎樣通過人體,向學生提供逼真的現(xiàn)象及過程,幫助學生對知識的理解。
4 增大信息量,提高學習效果
事實證明,學生在消化知識時,只有不斷地向大腦中傳輸信息才能引起記憶和理解的后續(xù)發(fā)展,利用算機技術教學,貯存信息多、傳輸信息快,使學生得到不斷練習、消化和理解知識的機會,提高了對知識的掌握程度,提高學習效果。
隨著科學技術的發(fā)展,計算機在物理教學中的應用將會越來越廣泛,正如聯(lián)合國科教文組織21世紀教育委員會所指出的,“新技術使人類進入了信息傳播全球化的時代;它們消除了距離的障礙,正十分有效地參與塑造明日的社會”,“這些新技術正在我們眼前引起一場真正的革命,這場革命既影響著與生產和工作有關的活動,又影響著與教學和培訓有關的活動”,的確,以個人電腦、多媒體等為主要內容的現(xiàn)代信息技術革命的出現(xiàn),為教學方式和教學模式的變革提供了新的物質基礎,但是我們深信:無論技術多么發(fā)達,計算機多么先進,終究不能完全代替實物,不能取代人的作用,它只能輔助教師的教,輔助學生的學。
5 要讓計算機更好地為物理教學服務,還必須注意幾個問題
5.1注意模擬實驗與實物實驗的關系
用計算機來模擬一些實物難以操作的實驗,的確能收到意想不到的效果,然而,物理學是一門以實驗為基礎的科學,物理教學中的實驗能使學生得到操作訓練,培養(yǎng)學生的動手能力和技能,現(xiàn)在課桌旁的少年一代,如果缺乏起碼的實驗技能訓練,這樣對素質教育不利,長久下去,勢必也限制了學生的創(chuàng)造思維能力,因此,在物理教學中,必須防止用計算機取代可用傳統(tǒng)方法進行的實驗,凡是通過努力能用實物做的必須用實物做,如果實驗現(xiàn)象不明顯,也應先用實物,再用計算機模擬,彌補實物實驗的不足,對計算機模擬應做到當用則用,決不能為用而用。
5.2注意課件的科學性
Abstract: With China's vocational education vigorous development, more and more schools and teachers are looking for modern education technologywhich suits characteristics and tasks of vocational education. This article introduces three types of modern education technologies based on computer, forming modern educational technology systemcombining various of media forms and taking computer technology as the core, aiming at the characteristics and tasks of vocational education teaching.
關鍵詞: 計算機輔助教學;多媒體;模擬教學
Key words: the computer aided teaching;Multimedia;simulating teaching
中圖分類號:G71文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)31-0298-01
0引言
針對職業(yè)教育教學的特點和任務,構建符合職業(yè)教育教學現(xiàn)代化要求的現(xiàn)代教育技術體系是當前需要著重解決的問題。這一體系應當立足于媒體與信息技術的最新發(fā)展技術之上,形成以多種媒體形式相結合、以計算機技術為核心的教育技術體系。下面我介紹三種以計算機為基礎的教學技術。
1計算機輔助教學
將計算機應用于教學以完成教學功能和解決問題的形式,稱之為計算機輔助教學,簡稱CAI。
計算機輔助教學的實施策略
計算機輔助教學實施的基本模式可依據教學活動中人與計算機的交互方式分為七種類型,在教學實踐中,經常結合起來使用。
1.1 操作和練習通過反復的練習來獲得知識和技能,是一種常見的教學形式。操作和練習型課件有兩種產生習題的方法:一是在課件開發(fā)時就建立相應的數(shù)據庫,放入預先設計好的題目,在課件使用時按設定的順序或隨機存取的方式呈現(xiàn)出來;二是根據某種計算機算法來產生題目。
1.2 模擬利用動畫和視頻來再現(xiàn)真實的情景,或者創(chuàng)造虛擬的實驗空間,幫助使用者完成特定的任務或者獲取在真實場景中處理問題的策略。
1.3 計算機輔助測驗可以提供數(shù)量更大、類型更豐富的題目,并能為教學管理提供大量數(shù)據及對數(shù)據進行詳細的統(tǒng)計分析,如現(xiàn)行的各種試題庫軟件。
1.4 游戲為學生展現(xiàn)一個解決問題的環(huán)境,使其在競爭或協(xié)作的游戲過程中取得經驗和技能。
1.5 對話即人機交互對話稱為指導,由學生控制的對話稱為詢問。
1.6 問題解答學生可設計和執(zhí)行程序,將繁雜的計算任務交給計算機去完成。
1.7 發(fā)現(xiàn)學習給學生提供一種問題情境,引導學生對這種情境發(fā)問并自己收集證據,從中有所發(fā)現(xiàn)。
2多媒體教學
多媒體教學是指在教學過程中,根據教學目標和教學對象的特點,通過教學設計,合理選擇和運用現(xiàn)代教學媒體,并與傳統(tǒng)教學手段有機組合,共同參與教學全過程,以多媒體信息作用于學生,形成合理的教學過程結構,達到最優(yōu)化的教學效果。
多媒體教學的實施策略
2.1 圍繞教學目標,突出選題的合理性多媒體題材的選取,要從教學實際出發(fā),結合學科特點,根據教學內容來確定。每種多媒體應該都是為達到某一確定的教學目標而合理選擇,并按教學過程的要求,有機地組織并呈現(xiàn)在學生面前。
2.2 反映現(xiàn)代教育理念,突出富有“個性化”的展示效果優(yōu)秀的多媒體課件應該能夠反映現(xiàn)代的教育理念,體現(xiàn)出充分發(fā)揮學生主體作用的特點。使得在教學過程中所運用的現(xiàn)代教育技術,能夠激發(fā)學生的學習興趣。同時,多媒體課件也必須要有個性化,即應當有自己的展示風格,能夠激發(fā)學生豐富多彩的想象力,充分體現(xiàn)出形象性、直觀性、趣味性的優(yōu)勢。
2.3 重視和突出教師的主導作用作為現(xiàn)代化的教學工具,多媒體教學系統(tǒng)的核心在于教師對教學進程的控制更加優(yōu)化和有效。因此,多媒體教學不是對教學作用的削弱,恰恰是教師在現(xiàn)代教學中作用的加強與發(fā)揮。因此,在多媒體教學過程中,教師的主導作用必須體現(xiàn)為根據學生的學習基礎、心理因素、智力和非智力因素等方面存在的差異,設計和安排教學,選取和優(yōu)化教學媒體,加強信息的傳授與轉化,以便讓不同層次的學生都參與到學習過程中,找到適合自己的學習模式,取得良好的教學效果。
2.4 提高資源的利用率多媒體教學的目標是發(fā)揮先進的技術和設備在教育中的作用,改革教學方法,提高教學質量。因此,設備必須便于師生使用,不能成為展品和陳設。
3計算機模擬教學
計算機模擬教學就是用計算機提供一種設計好的仿真的工作學習情境,學習者通過操作計算機,根據情境模擬進行學習實驗,并利用電腦分析各種實驗可能產生的變化,使學習者得知結果,進而達到與實際情境相同的學習目標。
計算機模擬教學的優(yōu)點有:
3.1 增加學生練習的機會由于技能學習是職業(yè)教育的特點,學生在學習時需要反復練習,計算機模擬可以避免經費及客觀環(huán)境等因素,提供無數(shù)次的練習機會,直至達到教學目標為止。
3.2 增加實習的安全性在職業(yè)教育中有些技能的培養(yǎng)有很大危險,如輻射問題、化學反應的毒氣、汽車加速實驗、高壓電力等實驗。而計算機模擬實驗可以輕而易舉地避免人員損傷,進行標準的實驗。
3.3 有效地降低實習經費計算機模擬教學可以重復模擬,不需要機器設備,其費用相對來說要低得多。
3.4 容易激發(fā)學生的學習動機計算機模擬教學提供動畫、圖像、文字來模擬情境變化的特性,這極易引起學習的興趣與動機。
3.5 有助于學生精心地觀察學習通過模擬教學,學習者可以調整模擬動作的速度、物體的大小等,以進行觀察和學習。
總之,合理地引入計算機這種現(xiàn)代教育技術可以極大地提高職業(yè)教育的教學效果,這就需要廣大教師對教育技術進行認真的學習和研究,從而能夠做到熟練而有效地使用。
參考文獻:
【論文摘 要】自計算機問世以來已越來越多的運用于各個領域,為科學的研究提供了方便,也使許多復雜的研究變?yōu)楝F(xiàn)實。特別是近一個多世紀以來計算機也廣泛運用于心理學研究中,本文就計算機在心理學研究中的主要應用功能,及在運用中存在的優(yōu)點和存在問題作一些探討。
現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,不斷為心理學研究提供新的理論、方法和手段。特別是20世紀40年代以來,第一臺計算機的誕生,代替了人類腦力勞動的新時代,給人類帶來了生產自動化、科學實驗自動化和信息自動化,同時也為心理學和其他學科的研究和發(fā)展開辟了新的廣闊道路?,F(xiàn)在,計算機在心理學研究中得到越來越普遍的運用,成為所有心理學家不可缺少的知識和技能,也成為心理學研究方法的重要組成部分,在心理學的研究中已出現(xiàn)了計算機化的新趨勢,它被廣泛地應用于心理學研究的各個領域,在數(shù)據處理實驗控制、心理過程模擬等方面發(fā)揮著重要功能,極大地促進了心理學科學研究水平的提高。
一、計算機在心理學研究中的主要應用功能
1、對心理學實驗的操作與控制
將計算機廣泛應用于心理學研究是近十多年來的一個新發(fā)展。在這方面,計算機主要被應用于對研究過程的各要素進行控制和檢測,具體地說,它被用來呈現(xiàn)刺激,控制其它儀器,對被試的反應進行自動記錄。根據有關程序指令,計算機可以有效地記錄被試的反應,并進行所需要的簡單初步處理,算出研究者的需要的有關數(shù)據。
2、處理分析研究數(shù)據
用計算機處理、分析研究數(shù)據,是計算機在發(fā)展心理學研究中應用最廣泛的一個方面。用計算機采集整理、存儲和分析數(shù)據,具有許多優(yōu)點,它可按要求對數(shù)據進行自動分類儲存,可提高運算結果的準確性和速度,適用于對大樣本的研究數(shù)據進行處理,并且有對研究結果進行復雜的各種多元統(tǒng)計分析的能力,這是過去人力所不及的。
3、心理過程的模擬和模型化
近年來,隨著人工智能和認知心理學的發(fā)展,研究者們認識到運用計算機模擬技術,可以建立有關各種心理過程的理論,模型,即讓計算機模擬人在解決問題時的思維過程。例如,用計算機模擬人們解決問題的思維過程,模擬人在心理測驗中的反應等等。
二、計算機在心理認知研究中的應用
1、在認知發(fā)展研究中,計算機常被用來制作和呈現(xiàn)各種復雜的視覺敏度,再認能力和視覺偏愛,注意持久性等,還有研究者根據人解決問題時的思維規(guī)則編制程序,用計算機來模擬他們的思維活動模式。例如:螺旋線圖和立體圖形,如徒手作圖,就難以達到實驗要求,用計算機根據數(shù)學方程作圖就比較容易,像阿基米德螺旋線(r:20),在繪制灰色旋轉圖時要求計算機按照反曲規(guī)律做出,而這用人手不繪制很能把握的,心理旋轉圖要求成對地,旋轉一定角度地呈現(xiàn)一些由立方體組成的立體結構,這些嚴格的圖形都由計算機做出,照相后作為實驗材料。
2、計算機在心理語言學研究中的應用
自上世紀60年代起,人們開始利用計算機進行心理語言學的研究,主要運用計算機進行自然語言對話的實驗,研究語法結構。這種方法控制了許多無關因素,提高了實驗效率。另外,在心理語言學研究中,還進行了大量的計算機聯(lián)機實驗,以研究句法知覺的特征和機制。
3、計算機在教育心理研究中的應用
在兒童學習能力發(fā)展與教育的研究中,計算機被廣泛用于“計算機輔助教學”和“計算機輔助學習”。在這方面,斯金納(b.f.skinner)提出的線性程序教學方法和克勞德(n.growden)提出的分支式程序教學方法有較大的影響。此外,各種游戲軟件被大量開發(fā)出來,作為學生智力訓練,學習的重要工具,學生在游戲的過程中學到了許多知識,技能并發(fā)展了能力。用計算機模擬一些真實生活中不可能存在的許多問題情景,在教學中讓學生去解決,或給出一些條件讓學生與預測一些假想事件的發(fā)生,也是近年來利用計算機促進學生學習能力發(fā)展的重要嘗試。
4、計算機在心理測驗領域中的應用
在心理領域,計算機化測驗已成為心理測驗發(fā)展的新趨勢。這種測驗形成是事先預測過,得到各個測驗項目的難度,區(qū)分度,猜測度等參數(shù),并把這些項目和它們的參數(shù)一起存入計算機,這些測驗的實施過程都可以讓測試者通過鍵盤輸入答案,然后再由計算機程序進行計分和分析,極大地節(jié)省了過去研究者們花在施測、計分、統(tǒng)計百分數(shù)和常模等等方面的大量時間,促進了心理測驗學科的發(fā)展。
5、計算機在臨床心理學研究中的應用
臨床心理學研究,心理咨詢及臨床治療中都已廣泛地運用了計算機,用它可以對被咨詢者、病人直接對話,并了解和記錄他們的有關心理狀態(tài),個人簡歷和癥狀,自動測試,分析和解釋心理測驗,并在需要時及時提取有關信息供咨詢者、治療者參考。上世紀60年代以來,韋克斯勒成人智力測(wais)已用于這類計算機診斷。人們還可用計算機直接分析所測量的數(shù)據,或通過一系列問題,判斷病人所遇到的心理障礙,情景障礙,社會障礙以及各種心理異?;蚓癫“Y。
三、計算機在心理學應用中的優(yōu)點和存在的問題
1、在心理學的應用中,計算機具有許多優(yōu)點。它們主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
第一,計算機模擬成為認知心理學中的一種重要而特殊的方法。首先有助于改進理論,幫助人們找到理論上的缺口,計算機模擬提供的輸出可以和人類行為相比較。它還可以預測復雜的行為,當步驟的系列很長,很復雜,需要大量聯(lián)系時,我們常不能預測其結果,而計算機模擬就很有用處,有時可得出驚人的結果。
第二,能精確的產生和呈現(xiàn)刺激,如前面所述,計算機能精確繪制出許多復雜的圖形,這是手工難以完成的,它能根據實驗要求隨機地呈現(xiàn)各種刺激,改進刺激呈現(xiàn)計時的準確性。
第三,能準確方便地記錄被試的反應。在心理學研究中,被試的反應形式有兩種,即離散形和連續(xù)形。當被試用按鍵的方式進行反應時,它們一般是離散形式的,當對被試的生理變量進行監(jiān)測得到的反應信息一般是連續(xù)形式的。對于這兩種形式的反應,計算機不但都能方便地將它們記錄下來,并且能大大地提高記錄的精確性。
第四,能有效地控制實驗過程。在心理實驗的過程中計算機能夠根據主試的要求,調節(jié)變量的各種參數(shù),以產生不同的實驗條件,它還能控制多種儀器,使它們按照一定的順序輸出各種刺激。根據被試的反應以最短時間在多種可能中選擇一個相應的刺激,使呈現(xiàn)在被試面前的刺激連續(xù)變化,是計算機較之其它實驗儀器的重要優(yōu)點,如僅靠研究者自身是不可能完成這樣復雜的工作。
第五.可以減少主試對被試的影響。在心理學實驗中,主試的動作,姿勢、言語、表情乃至性別,相貌、主試與被試人際交往的水平等都有可能影響被試的反應行為,經被試傳遞許多未知的信息,從而產生一系列隨機或系統(tǒng)誤差。而對于那些研究結果易于受到額外信息影響的研究情景,計算機控制實驗所得結果可靠性、穩(wěn)定性好,有的結論與由人控制實驗時不同。
第六,可以節(jié)省大量的時間和人力。計算機應用于心理實驗,實驗的整個操作過程都全部或部分自動化,從而使研究者從大量煩瑣復雜甚至緊張的各種工作中解脫出來,節(jié)省了許多人力和時間。
第七,可以使實驗和測驗的條件更標準化。用計算機進行實驗和測驗具有良好的重復性,對于不同的被試它所提供的條件是一致的,從而減少了研究過程中的各種誤差。
2、當前,計算機在心理學研究中的應用還存在一些不足和局限性,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
第一,思維的計算機模擬有其局限性。人腦是千百萬年進化的產物,而計算機是人腦的產物,這就是為什么幾個月的嬰兒可以識別母親的面孔而計算機無法做到的原因。另外,僅在計算機輸出的結果方面模擬人的思維結果是不夠的,并且計算機無法對人的形象思維進行模擬。
第二,學習計算機語言,編制計算機程序都需要花費一定的時間和精力。在心理學研究中應用計算機的實際經驗表明,要編制某些高質量的,復雜的適用于心理學研究的程序,對于精通計算機語言但不熟悉心理學專業(yè)的計算機編程專家和熟悉心理學但不精通計算機的心理學專業(yè)研究者來說,都不是一件容易的工作。
第三,在心理實驗和測驗中應用計算機,主試推動了直接觀察被試的機會,但在實驗過程中被試的許多反應是難以預料的,對于某些值得注意的重要行為計算機可能視而不見,不予記錄,但這些難以預料的反應又為以后的研究工作提供了重要線索。
第四,計算機控制實驗缺乏靈活性。計算機控制實驗按照既定程序自動進行,使主試處于被動地位,缺乏應付環(huán)境突然變化、偶然事件的能力。在由計算機控制實驗時,研究者想對研究程序作一點細微的相應改變調整時,可能是需花很多時間和力氣的,而人直接控制的話,變種改變調整方式是十分容易做到的。
第五,計算機的應用范圍是有限的,有些心理學實驗人工進行時效果很好,而改用計算機后,反而難以取得良好效果。在心理學研究中,臨床法,談話法具有特別意義,而在這方面,計算機將難以發(fā)揮其優(yōu)勢。
總之,計算機本身雖然存在著一些不足和局限,但它在心理學研究中的作用是毋容置疑的。在計算機系統(tǒng)功能日趨完善的今天,計算機的應用前景是十分廣闊的,曾有學者說過“沒有計算機就沒有新興的科學技術”。此話一點不假,計算機給人類帶來的益處是舉不勝舉的,目前它的發(fā)展仍方興未艾,并預示著更加光輝燦爛的未來。
參考文獻:
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1.計算機在土木工程中的具體表現(xiàn)內容計算機在土木工程中的應用非常廣泛,在信息化管理以及對施工過程的實時監(jiān)控和施工質量的控制等方面都起到關鍵性的作用,下面對計算機在土木工程中的具體表現(xiàn)內容做詳細地分析。
1.1信息化管理計算機為土木工程建設提供了信息上的支持,使土木工程的建設在一定程度上得到了有效的保障。計算機程序主要利用計算機信息管理軟件,對土木工程的施工設備、工程設計、工程制度、工程質量、工程預算、工程造價、工程的成本預算、工程合同以及施工人員等進行系統(tǒng)的信息化管理。對土木工程進行信息化管理的軟件通常有會計電算化軟件、辦公自動化軟件、招投標網絡信息軟件、工程預算以及工程造價等應用軟件,這些軟件為土木工程建設提供了系統(tǒng)的信息化管理,為工程的順利實施提供了保障。
1.2工程概況的實時監(jiān)控軟件在對工程的實施情況進行管理控制時,計算機起到了很大的作用。對土木工程建設的實時監(jiān)控主要是通過計算機互聯(lián)網感應器來傳遞信息,對工程的施工過程進行全程的監(jiān)控。實時監(jiān)控主要體現(xiàn)在設備的自動化運行、施工過程的視屏監(jiān)控、施工現(xiàn)場的溫度控制、對施工過程的視屏管理、對工程現(xiàn)場的勘測等方面。利用計算機的實時監(jiān)控可以有效地控制施工的進度以及施工的質量,對施工現(xiàn)場出現(xiàn)的突發(fā)事故可以及時處理,保證施工順利進行。
1.3計算機對施工技術的控制在土木工程建設中,利用計算機對施工技術進行控制是提高施工質量的有效途徑之一。在施工過程中利用計算機對施工設備進行自動化控制,對各項施工技術進行有效的控制管理,努力實現(xiàn)施工過程的自動化。利用計算機軟件對工程的整體測量數(shù)據以及工程設備的運行數(shù)據進行分析,并總結結論為施工建設提供數(shù)據上的支持。利用計算機對這些施工技術進行控制,大大減少了施工的成本,在保證工程整體質量的基礎上加快了工程的進度,優(yōu)化了施工方案,從整體上提高了施工企業(yè)的經濟效益。
2計算機技術在土木工程建設中的應用現(xiàn)狀
雖然計算機在土木工程建設中起到了巨大的作用,可是在實際過程中計算機的應用還缺乏一定的推動力,需要不斷推動上述計算機技術在土木工程建設中的應用,促進計算機技術在土木工程建設中的長遠發(fā)展。下面對計算機在土木工程中的應用現(xiàn)狀做詳細地論述。
2.1計算機信息圖表化技術應用所謂的計算機信息圖表化就是指通過人們的感知能力和對顏色、動作的識別能力把計算機傳遞的信息通過圖表的形式表現(xiàn)出來,使信息更直觀更易理解。它可以將靜態(tài)信息表現(xiàn)為動態(tài)圖像,也可以將抽象的信息表現(xiàn)為直觀的圖像,使人們對計算機所呈現(xiàn)出來的信息進行更深刻地理解,而不僅僅是局限在概念化的技術水平上。隨著科學技術的不斷進步,計算機信息圖表化在工程建設中發(fā)揮著巨大的作用。在工程建設中,可以通過對工程數(shù)據的分析,然后通過形象的圖表表現(xiàn)出來,這就形成了具體的施工圖。由于工程建設需要收集的數(shù)據量比較大,而且難以理解,所以利用計算機對數(shù)據進行分析并制成工程圖,這樣更易于理解而且大大節(jié)省了工程數(shù)據的分析時間,使工程進度以及工程質量都可以得到保障。
2.2計算模擬技術的應用計算機模擬技術就是把工程施工過程運用計算機軟件通過模擬設備把施工過程直觀地呈現(xiàn)出來,可以分析出在虛擬的施工過程中存在的問題,針對問題制定相應的解決方案,避免在實際施工過程中出現(xiàn)相同的問題。計算機模擬技術也可以把建筑物的三維立體平面圖直觀地表現(xiàn)出來,使技術人員可以對建筑物進行更細致地分析,也可以使購買者通過計算機模擬技術對建筑物有更深層的了解,使購買者感覺就像在真實的建筑物中一樣。計算機模擬技術大大提高了工程建設的可塑性,提升了對工程建設的控制力度以及對施工過程突發(fā)事件的預測力。
2.3計算機GPS定位測量技術在工程勘測中的應用計算機GPS定位測量技術就是通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)對測量目標進行定位監(jiān)控,然后通過監(jiān)控設備將數(shù)據傳遞到計算機上,最后利用計算機對測量數(shù)據進行分析總結的一項技術。這項技術在工程測繪中應用非常廣泛,GPS定位測量技術具有精確度高、時間短、沒有空間時間的限制等特點,這樣就大大提高了工程測繪的準確性以及工作效率,減少了人力資源的投入,避免了在工程測繪中由于環(huán)境因素的復雜而發(fā)生的安全事故。GPS定位測量技術為工程建設提供了可靠的數(shù)據支持,保證了工程的進度和質量,減少了測量的成本,大大提高了施工企業(yè)的經濟效益。
3推進計算機技術在土木工程中廣泛應用的對策
3.1推進土木工程的計算機信息化管理在土木工程建設中推進計算機的信息化管理應該從兩方面開展:一是加強對土木工程建設人員的計算機技術培訓,使工程建設人員具有計算機使用意識。工程建設人員大部分不擅長使用計算機,對計算機有一定的抵觸心理,所以建筑行業(yè)的有關部門應該積極宣傳計算機技術,消除工程建設人員對計算機的抵觸心理,加強計算機軟件的使用技能,使工程建設人員有專業(yè)的計算機使用技能。二是加強計算機信息化管理的宣傳,使工程管理人員意識到計算機信息化管理對于工程建設的重要性,開展信息化管理的教育活動,同時也應該開發(fā)更多的信息化管理軟件,使計算機信息化管理適應土木工程建設的快速發(fā)展。
3.2推進施工企業(yè)內部的信息交流平臺的建設利用計算機技術可以建立一個企業(yè)內部的信息交流平臺,使企業(yè)可以與員工進行雙向的溝通。企業(yè)管理層可以將工程建設的具體計劃通過信息交流平臺傳遞給員工,使員工對工程的建設有一個大概的了解。員工也可以通過計算機信息交流平臺發(fā)表自己對工程建設計劃的意見與看法,管理人員可以合理地采納員工的意見對工程建設計劃做適當?shù)卣{整,這樣有效保障了企業(yè)的利益,也使員工充分發(fā)揮了自己的權利和義務,也為工程建設制定了一個合理可靠的建設計劃。
3.3研發(fā)各種工程應用軟件計算機技術應該順應時代的發(fā)展,研發(fā)更多的工程應用軟件,使工程建設實現(xiàn)自動化建設,利用互聯(lián)網對工程建設的各環(huán)節(jié)實施網絡監(jiān)控。在工程建設時可以利用計算機網絡系統(tǒng)進行網上材料購買、網上施工設備的購買、召開網上招投標會議等一系列網上活動。為工程建設提供更便捷的方法,節(jié)省了大量的施工時間,對工程建設成本進行合理地控制,實現(xiàn)工程建設的信息化管理與科學化管理。
3.4加強計算機控制軟件的研發(fā)在工程建設中施工質量、施工進度以及施工成本是施工過程中最重要的控制內容,所以應該加強對這三方面應用軟件的研發(fā),提高計算機對工程建設的控制力度。在施工質量方面,應該研發(fā)相應的質量控制軟件對施工的整體質量進行有效合理的控制,為整個施工過程提供安全可靠的質量保障。在工程進度方面,應該研發(fā)計算機緊急控制系統(tǒng),對工程中出現(xiàn)的突發(fā)事件進行緊急控制,并分析出現(xiàn)事故的原因,針對事故原因計算機可以給出相應的解決措施,這樣就有效地保證了施工的進度,減少了突發(fā)事故對施工進度的影響。在施工成本方面,應該研發(fā)工程預算軟件,對工程成本進行合理的預算,在保證施工質量以及施工進度的前提下實現(xiàn)成本最優(yōu)化,提高企業(yè)的整體經濟效益。