教学连续体

教学连续体（精选10篇）

教学连续体 篇1

21世纪以来,我国教育部正式开始进行大学英语教学改革,大学英语教学已经经历了一系列的发展与变化,并且在教学手段、教学条件以及教学模式等诸多方面都发生了显著地变化。特别是近几年来我国大学英语教学面临着是否深化、如何深化的问题,很多大学学者已经在师资建设、教学内容以及课程设置等诸多方面进行了广泛的探讨。特别是对于其中的课程设置环节,我们应予以足够的重视,因为它是直接关系到大学英语教学改革是否成功的关键因素。

一、中国大学英语教学重心转移

基础英语(EGP)教学在我国大学英语的教学中一直居于主导地位,因为它强调英语教学过程中对语言基础知识的重视,更有院校为了语言基础的扎实以及语言技能的培养,将基础英语教学从第一学期沿袭至第四学期。随着社会对英语能力需求的不断攀升,对大学英语的课程要求也逐渐提高, 并日渐意识到基础英语的部分内容与高中英语知识有诸多重叠之处,甚至高中毕业的学生在完全不接受大学英语学习的情况下也完全可以考取国家四、六级,因此完全不必耗费过多的学时在基础英语上。另外一方面,随着社会的发展,对英语的学习要求不单纯是掌握部分词汇、考试及格。全球化的经济发展趋势以及国际化的教育模式对学生的英语水平提出了更高的要求,例如,能够听得懂用全英文讲授的专业课以及讲座、对一些专业性话题进行讨论时能够用英语较为流利地对话或讨论、对于相关专业的英语文献要能够顺利地阅读,甚至达到用英文撰写所学专业的简短报告及论文。大学英语教学应有别于高中英语,在注重语言基础的同时,更要注重专业英语能力的培养,使学生在掌握一定专业知识的基础上具备相应的英语能力,因此,ESP是大学英语教学的必然趋势。

二、基于ESP课程体系的中国大学英语教学连续体模型

我国的大学英语与英语专业、高中英语等的界限正在不断模糊,并且四、六级英语考试已经不再是强制性的考试。 在这种背景下,绝大多数的学府对英语课程的重视程度正在不断下降,不断缩减英语必修课的学分。这种情况在高等学府中体现的尤为明显,大学英语的教学重心也在不断转移。 例如:清华北大已经逐步取消了英语四、六级教学,以学术英语课程代替,这种情况会在日后语愈发的普遍。但是这种情况对学生的全方面发展反而不利,甚至很多学生已经对这种课程安排极为不满,希望增加大学英语的教学。现阶段大多数大学生的英语水平基本相同,为了提高英语水平,充分提高个人素质,开展英语教学是非常有必要的,而且绝大多数的学校都已经认同了开展更高阶段英语教学的理念。鉴于这种情况,不同学校以及学生应根据教学目标、教学课程之间的不同,针对性的制定英语教学目标。坚决杜绝盲目取消英语教学课程,以其他课程取而代之的情况。

学校应根据学校层次、学生英语掌握情况的不同,针对性的制定教学目标,不能完全按照一个标准执行,也不能执行一刀切的方式。各个院校应根据学校的特点,合理配置、 规划教学资源,遵循分类指导以及因地制宜的原则,进行英语教学方面的课程设置。大多数的课程可以按照一二学期进行基础英语教学,三四学期进行课程教学,五六学期可以进行全英文或者双语教学课程的步骤进行学生们的英语教学。 此外,为了保证学生们的英语技能不被忘却,应充分进行专业知识以及英语教学的有机结合,使二者相互促进、相互补充。笔者根据中国大学英语教学连续体模型的分类,将其分成五个阶段,并根据每个阶段的目标以及课程的不同,进行基础英语、通用英语以及专业英语的教学,通过逐步提高学生英语水平的方式,最后争取实现全英文教学或者双语教学的目标。该模型完全能够按照循序渐进的原则,充分提高学生的学习兴趣,使其获得更好地学习效果。现阶段我国大学英语教学连续体模型已经被广泛应用,由于其已经充分考虑到我国学生的英语水平以及英语教学现状,将大学主要的课程融合一体,并根据不同学校以及学生层次特点的不同,实现了英语水平的不断提高,充分促进了我国学生综合素质的不断进步。

三、总结

随着大学英语教学改革的不断深化,我国大学生的英语水平正在逐步提高,已经具备了实现加深英语课程建设的条件。因此,我们应构建大学英语教学模型,将英语教学贯穿大学生的整个大学生涯,并且根据学校以及学生素质的不同,综合考虑专业性、人文性以及工具性等要求,逐步实现 《课程要求》中设立地目标。此外,我国大学英语教学仍旧存在一系列的问题,因此我们应对发现的问题予以足够的重视,并通过加大研究力度的方式予以解决,争取早日实现我国大学生英语水平的迅速提高。

摘要：随着社会的不断发展进步,各学科领域的发展对英语的需求也不短攀升,大学英语教学的重心也随之发生着潜移默化地转移,基础英语(EGP)的教学已然满足不了目前社会对英语的需求,时代呼唤专门用途英语(ESP)等后续课程的开展,不仅使英语充分发挥工具性的功能,更要在其专业性的基础上建立基于ESP课程体系的中国大学英语教学连续体模型,真正使中国大学英语教学走向国际化的发展道路,开拓实用型英语教学的新思路。

关键词：大学英语,ESP课程,教学连续体

参考文献

[1]李明威.试析我国大学英语教学的发展方向[J].外语电化教学.2011(6).

[2]佛光远.试论大学英语与专业英语教学[J].山东外语教学.2012(3).

教学连续体 篇2

【关键词】 问题连续体 初中数学 教学设计

【中图分类号】 G633.6 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2014）08-095-01

引言

数学是初中教学的基础课程，不仅能够让学生锻炼逻辑思维能力，其精确性和唯一性还可潜移默化地向学生传递着一种世界观、价值观，影响人的一生。学生从小学升入初中，数学内容的难度有一个跳跃，而相对高中数学的逻辑性和抽象性来说，初中数学可以看作是一个平稳的过渡。因此，初中数学的重要性还在于它连接了小学到高中的数学能力培养任务。这一时期，学生对数学的喜好程度、理解能力、适应度都很大程度上影响了其之后在高中的各门理科的学习（包括：物理、化学、生物等）。初中生好奇心强，具有一定的专注力，但注意力的集中能力还未最终形成。因此在教学中，教师需要发展能激发学生兴趣的教学模式来确保学生对于数学课堂的学习。“问题连续体”这一工具引入到教学中，有利于老师将课堂带入以问题为中心的探究式教学模式里，甚至给学生开展自主学习创造了有利条件。

一、“问题连续体”的涵义

“问题连续体”这一概念起源于美国，是指将解决问题作为课堂教学的基本策略，把基本知识的传授和实践技能的培养进行融合统一，让学生从掌握知识开始，逐步培养起实际应用能力和创造能力。这一概念与当前我国大力倡导的素质教育思想不谋而合，充分体现了我国教育界致力于提高学生综合素质，加大创新能力培养的决心。从概念上不难看出，“问题连续体”的使用使得课堂由以教师为中心转变成为以学生为中心，从以知识讲授为中心转变成为以解决问题提高能力为中心。

二、“问题连续体”在当前我国初中数学教学中的运用现状

就笔者的调查发现，当前我国在初中数学教学中对“问题连续体”这一工具的使用率正在逐年上升。所用之处无论是教师还是学生都反响良好。正确适当的使用“问题连续体”能够让学生清晰的掌握课堂中的重点及难点问题，并且有利于学生看到所学内容的实际运用价值所在。其次，由于教师在使用时，问题是循序渐进、逐层递进的，这样，就有计划有效率地逐步开拓学生的思维能力，拓展了学生的视角，并且让学生的思维跟随着问题的提出而逐步深入，对问题的理解也越发靠近实质。

然而，对这一新工具的使用还存在一些不足。大多数教师无法从传统教学模式里走出来所造成的。首先，部分教师只了解“问题连续体”是一连串的问题，但对于问题的设置没有掌握好，在使用时，学生往往被这一连串的问题所“轰炸”，应接不暇，找不到教学的重点。其次，有的教师所设置的问题没有层次感，留于表面，学生对概念的理解没法深入，教学效率并没有提高。最后，也不乏一些教师仍然对新的教学模式和教学工具不够重视，在教学中对其使用不足的现象。

因此，在初中数学教学中运用好“问题连续体”这一工具，还有很长的路要走。

三、初中数学教学中运用“问题连续体”应注意的问题

（一）“问题连续体”使用时要注意逐层递进

问题连续体大体将一个知识点分为几层来进行。前几层着重于概念的理解和掌握。而真正提高能力、培养探究精神，需要后面基层来进行。教师在运用时，要注意这种层次之间的递进。设置好问题的层次之后，呈现给学生时要注意顺序。若反过来，学生可能根本没有办法去解决问题，对于后面的问题会觉得难度太大，而本应放在前面提问的问题在提出来之后也让学生觉得不知所云。另外，在设置高层次的问题时，教师要注意，问题需要能切实激发出学生实践、锻炼的行为和动力。在设计问题过程中，问题的作用应该体现在适当地分解知识的难点，合理地划分课堂教学的层次，让学生的接受能力由低向高一步步攀登。在艰辛的探索攀登，才会有成功的乐趣。

（二）设计问题时，要以学生的实际情况为根据

教学是互动的，不能是单向的。教师在教学过程中，要随时注意学生的反映，包括在设计问题时，也要根据学生的实际情况为依据。具体来讲，初中生需要在教学中加入兴趣元素，要防止把课堂上成枯燥的思想教育课。例如，在讲解几何中“圆的中心及半径相关知识”的时候，老师可以这样发问，现在班上有一名同学过生日，我买了一个大蛋糕给她，蛋糕的尺寸是14，而她怎么能保证要均匀的切出8块来呢？那每一个同学分到的蛋糕的面积谁能算一算是多少？之后，可以请同学来讲一讲这和我们将要学到的数学知识是什么样的关系。通过对一道练习题的修改，可以依据“问题连续体”设计一系列不同类型的问题，挖掘各个层次上的数学习题的潜在功能，从而引导学生思考讨论，使学生在此过程中养成参与发现探索的习惯，能够带动学生的积极性，也容易让他们主动参与到享受数学学习的快乐之中来。

结论

初中数学在学生的学习生涯中地位重要。教师需要顺应新时代对教学的新要求，在追求学生对知识的理解之余，花大精力来培养学生的实践运用能力和创新精神。以问题为取向的课堂可以有效提高学生的实践运用动力，为学生对知识的掌握、运用提供了机会。在使用“问题连续体”来深化学生的理解力时，需要讲究方式方法，在一定范围内合理使用，以达到提高教学效率的目的。

[ 参 考 文 献 ]

[1]杨国串.基于“问题连续体”的初中数学教学设计的几点思考[J].课程教育研究，2013（12）.

[2]程燕英.巧用“问题连续体”活化初中数学“习题课”教学[J].数学教学通讯（初等教育），2013（08）.

教学连续体 篇3

拓扑优化设计就是在规定的设计域, 给定边界条件及载荷作用条件, 寻求结构材料的最佳布局, 使其能够满足一定应力、体积约束条件, 让某种性能指标达到最优。拓扑优化方法是目前连续体结构优化设计研究的热点, 并且取得了迅速发展, 成为连续体结构概念设计的一种有效方法。

结构的轻量化、多功能化等综合性要求, 使得从采用单一材料的传统设计模式发展为多相材料匹配优化设计, 以最大限度地挖掘优化设计潜力[1]。然而, 目前连续体结构的拓扑优化设计研究主要集中在采用单一材料进行优化设计, 多相材料的连续体结构拓扑优化设计研究相对较少。Sigmund[2]和Yin等[3]采用两相材料插值模型进行了柔顺机构拓扑优化设计。Mei等[4]提出采用水平集方法进行以柔度最小化为目标的多相材料连续体结构的拓扑优化设计。Wang等[5]和Zhou等[6]采用相场理论进行了多相材料拓扑优化设计研究。孙士平等[7]提出了基于周长控制方法的多相材料结构拓扑优化设计方法。Li等[8]考虑应力约束采用两相材料进行了柔顺机构拓扑优化设计研究。总的来说, 关于多相材料的连续体结构拓扑优化设计研究还显得较薄弱, 特别是对多相材料结构拓扑优化建立有效的棋盘格等数值不稳定性控制方法值得深入研究。

本文采用变密度法建立多相材料插值模型, 以应变能最小化为目标, 以结构体积为约束, 建立多相材料的连续体拓扑优化模型。采用移动近似算法 (method of moving asymptotes, MMA) 进行优化问题迭代求解。为了优化迭代过程中避免出现数值不稳定的现象, 采用改进过滤技术修改目标函数的灵敏度和单元密度。数值算例结果表明, 采用提出的方法进行多相材料的连续体结构拓扑优化是有效, 能够获得清晰的结构拓扑图。

1 多相材料插值方法

拓扑优化的材料插值方法主要有均匀化方法[9]和SIMP (solid isotropic material with penalization) 变密度插值方法[10]。与均匀化方法相比较, 变密度插值方法具有较少的设计变量, 而且容易理解和计算。本文采用SIMP方法作为材料插值方法建立多相材料结构拓扑优化模型。

以三相材料为研究对象, 其中包含两相实体材料和空洞, 基于广义SIMP插值方法[7], 单元材料的弹性模量插值模型可表示为

其中, x1, e和x2, e分别表示单元材料的有无及何种实体材料;E1、E2和Evoid分别为实体材料1、实体材料2及空洞材料的弹性模量;p1和p2均为惩罚系数, 取为3。

对于三相材料结构, 不同单元密度组合表示不同的材料状态, 即

三相材料在结构中的分布图见图1。

2 多相材料拓扑优化模型

以应变能最小化为目标函数来满足连续体结构的刚度最大化, 在各相材料体积约束下的拓扑优化模型为

式中, X1和X2分别为单元密度变量x1, e、x2, e的集合;SE为结构的应变能;F为结构所受载荷矢量;K为总刚度矩阵;U为单元节点的位移矢量;N为网格单元的数目;Ve为实体单元的体积;V1*和V2*分别为实体材料1和实体材料2的允许体积;xmin为设计变量x1, e的下限, 取为10-5, 以防止优化迭代过程中单元刚度矩阵出现奇异。

直接对应变能求偏导, 目标函数的灵敏度可表示为

其中

式中, Ke为单元刚度矩阵;Kge为实体单元刚度矩阵与弹性模量倒数的乘积。

针对多相材料的连续体结构拓扑优化设计问题约束条件较多的特点, 采用移动近似算法进行迭代优化求解, 能够实现多相材料的结构拓扑优化问题的稳定求解。

3 消除数值不稳定性现象

连续体结构的拓扑优化结果普遍存在棋盘格、网格依赖性等数值不稳定现象, 对于多相材料拓扑优化结果, 这种数值不稳定现象更为明显, 本文采用改进过滤技术[11]对目标函数灵敏度和单元密度同时进行过滤。

根据文献[11], 目标函数的灵敏度修改公式为

其中, 表示过滤后应变能对单元e第i (i=1, 2) 设计变量的灵敏度;表示过滤前应变能对单元f第i设计变量的灵敏度;Ne是与单元e质心距离小于过滤半径rmin的所有单元数目;γ是很小正数, 取为10-5, He, f为权重系数, 可表示为

式中, dist (e, f) 为单元e和单元f的质心距离。

式 (5) 表示在与单元e质心距离小于过滤半径rmin的区域内, 根据距离加权平均的方式修改目标函数的灵敏度, 以避免拓扑图中出现单元密度交替变化的局部区域, 从而消除棋盘格现象。单一对灵敏度过滤不能完全消除棋盘格现象, 需要进一步对单元密度即设计变量进行过滤。单元密度修改为

式中, 为过滤后单元e的第i设计变量;xi, f为过滤前单元f的第i设计变量, 也称为物质密度。

采用单元密度过滤后, 目标函数及约束对物质密度的灵敏度直接由式 (3) 和式 (4) 获得, 但是它们对原始密度的灵敏度可以通过下式得到:

式中, ψ为目标函数或者约束。

采用改进的过滤技术, 过滤半径大小对拓扑优化结果有影响, 因此本文采用文献[12]的过滤半径优化策略来优化过滤半径大小。在优化迭代初始阶段, 采用较大的过滤半径进行迭代;进行当前迭代前, 判断过滤半径是否大于设定值 (取值为单元尺寸) , 如果大于设定值, 则当前迭代步的过滤半径大小取为0.99倍的上次迭代步的过滤半径;逐步减小过滤半径, 优化迭代直至收敛。

4 数值算例

下面采用三个二维平面连续体结构的拓扑优化算例对提出的多相材料拓扑优化方法进行验证。假设实体材料1、实体材料2和空洞材料的弹性模量分别为E1=10Pa, E2=5Pa, Evoid=10-9Pa, 三种材料泊松比ν1=ν2=νvoid=0.3, 实体材料1、实体材料2及空洞给定体积占总体积份数分别为的0.2、0.2、0.6。

4.1 悬臂梁结构

悬臂梁结构拓扑优化的设计域如图2所示。悬臂梁结构的长度L与宽度H之比为3∶2, 载荷作用在结构右下角, 载荷大小为F=1N, 左边固定, 如图2所示, 设计域离散为60×40个4节点矩形单元。

悬臂梁的拓扑图见图3, 黑色区域代表实体材料1, 灰色区域代表实体材料2, 白色区域代表空洞, 拓扑图没有出现棋盘格现象。悬臂梁结构刚度拓扑优化的迭代过程如图4所示。

4.2 桥结构

桥结构拓扑优化的设计域如图5所示。结构的长度L与宽度H之比为3∶1, 在桥结构的底部四等分位置分别承受向下的力, 载荷大小F=1N, 及边界条件如图5所示, 设计域离散为90×30个4节点矩形单元。桥结构的最优拓扑图见图6。由图6可见, 拓扑图清晰, 不存在棋盘格等数值不稳定性现象。桥结构的优化迭代过程如图7所示。

4.3 MMB梁结构

MMB梁结构拓扑优化的设计域如图8所示。MMB梁结构的长度L与宽度H之比为6∶1, 梁的上部中点作用向下的载荷, 载荷大小为F=1N, 边界条件如图8所示, MMB梁结构离散为120×20个4节点矩形单元。MMB梁结构的拓扑图见图9, 其迭代过程如图10所示。

上述3个数值算例的拓扑图结果表明, 对于多相材料的连续体结构拓扑优化问题, 改进过滤技术可以有效地抑制棋盘格等数值不稳定现象。由拓扑图可知材料分布规律:弹性模量大的材料1 (黑色区域) 大部分分布在主要的传力路径上, 弹性模量小的材料2 (灰色区域) 大部分分布在次要的传力路径上。

5 结语

本文对体积约束下多相材料的连续体结构拓扑优化设计进行了研究, 建立了多相材料拓扑优化模型, 推导了灵敏度求解公式, 采用移动近似算法MMA算法求解多相材料拓扑优化问题, 利用改进过滤技术对目标函数及设计变量进行过滤。数值算例表明:采用改进过滤技术进行体积约束下的多相材料的连续体结构拓扑优化设计是可行的, 且能够避免棋盘格等数值不稳定现象, 获得清晰的结构拓扑图。

摘要：采用改进的过滤技术进行多相材料的连续体结构拓扑优化设计。以应变能最小化作为目标函数, 结构体积作为约束, 建立多相材料的连续体结构拓扑优化模型, 将移动近似算法用于拓扑优化问题求解, 采用改进的过滤求解技术对目标函数灵敏度及单元设计变量进行过滤, 避免迭代过程中出现数值不稳定现象。数值算例结果表明, 采用改进的过滤技术的多相材料连续体结构拓扑优化设计方法是有效的, 能够获得清晰的结构拓扑图。

关键词：多相材料,连续体结构,拓扑优化,改进的过滤技术

参考文献

[1]Gao T, Zhang W.A Mass Constraint Formulationfor Structural Topology Optimization with Multi-phase Materials[J].International Journal for Nu-merical Methods in Engineering, 2011, 88 (8) :774-796.

[2]Sigmund O.Design of Multiphysics Actuators UsingTopology Optimization—PartⅡ:Two-materialStructures[J].Computer Methods in Applied Me-chanics and Engineering, 2001, 190 (49) :6605-6627.

[3]Yin L, Ananthasuresh G K.Topology Optimizationof Compliant Mechanisms with Multiple MaterialsUsing a Peak Function Material InterpolationScheme[J].Structural Multidisciplinary Optimiza-tion, 2001, 23 (1) :49-62.

[4]Mei Y L, Wang X M.A Level Set for Structural To-pology Optimization and Its Applications[J].Ad-vances in Engineering Software, 2004, 35 (7) :415-441.

[5]Wang M Y, Chen S K.Design of Multi-materialCompliant Mechanisms Using Level-set Methods[J].Journal of Mechanical Design, 2005, 127 (5) :941-956.

[6]Zhou S, Wang M Y.Multimaterial Structural Topol-ogy Optimization with a Generalized Cahn-Hilliard Model of Multiphase Transition[J].Struc-tural and Multidisciplinary Optimization, 2007, 33 (2) :89-111.

[7]孙士平, 张卫红.多相材料结构拓扑优化的周长控制方法研究[J].航空学报, 2006, 27 (5) :963-968.Sun Shiping, Zhong Weihong.Investigation of Per-imeter Control Methods for Structural TopologyOptimization with Multiphase Materials[J].ActaAeronautica et Astronautica Sinica, 2006, 27 (5) :963-968.

[8]Li R, Yang R, Zhang W X.Topology OptimizationDesign for Two-material Micro Compliant Mecha-nism with Stress Constraint[C]//Second Interna-tional Conference on Mechanic Automation andControl Engineering.Piscataway, NJ:IEEE, 2011:15-17.

[9]谢先海, 廖道训.基于均匀化方法的柔顺机构的设计[J].中国机械工程, 2003, 14 (11) :953-956.Xie Xianhai, Liao Daoxun.On the Design of Compli-ant Mechanisms Using Homogenization Method[J].China Mechanical Engineering, 2003, 14 (11) :953-956.

[10]Bendsoe M P, Sigmund O.Material InterpolationSchemes in Topology Optimization[J].Archive ofMechanics, 1999, 69 (9/10) :635-654.

[11]龙凯, 左正兴.物质点拓扑变量法在柔性机构拓扑优化设计中的应用[J].计算机辅助设计与图形学学报, 2010, 22 (1) :158-163.Long Kai, Zuo Zhengxing.Topology Optimizationfor Compliant Mechanism Using Material Point Topological Variable[J].Journal of Computeraided Design&Computer Graphics, 2010, 22 (1) :158-163.

教学连续体 篇4

【关键词】大学英语 ESP课程 教学连续体

21世纪以来，我国教育部正式开始进行大学英语教学改革，大学英语教学已经经历了一系列的发展与变化，并且在教学手段、教学条件以及教学模式等诸多方面都发生了显著地变化。特别是近几年来我国大学英语教学面临着是否深化、如何深化的问题，很多大学学者已经在师资建设、教学内容以及课程设置等诸多方面进行了广泛的探讨。特别是对于其中的课程设置环节，我们应予以足够的重视，因为它是直接关系到大学英语教学改革是否成功的关键因素。

一、中国大学英语教学重心转移

基础英语（EGP）教学在我国大学英语的教学中一直居于主导地位，因为它强调英语教学过程中对语言基础知识的重视，更有院校为了语言基础的扎实以及语言技能的培养，将基础英语教学从第一学期沿袭至第四学期。随着社会对英语能力需求的不断攀升，对大学英语的课程要求也逐渐提高，并日渐意识到基础英语的部分内容与高中英语知识有诸多重叠之处，甚至高中毕业的学生在完全不接受大学英语学习的情况下也完全可以考取国家四、六级，因此完全不必耗费过多的学时在基础英语上。另外一方面，随着社会的发展，对英语的学习要求不单纯是掌握部分词汇、考试及格。全球化的经济发展趋势以及国际化的教育模式对学生的英语水平提出了更高的要求，例如，能够听得懂用全英文讲授的专业课以及讲座、对一些专业性话题进行讨论时能够用英語较为流利地对话或讨论、对于相关专业的英语文献要能够顺利地阅读，甚至达到用英文撰写所学专业的简短报告及论文。大学英语教学应有别于高中英语，在注重语言基础的同时，更要注重专业英语能力的培养，使学生在掌握一定专业知识的基础上具备相应的英语能力，因此，ESP是大学英语教学的必然趋势。

二、基于ESP课程体系的中国大学英语教学连续体模型

我国的大学英语与英语专业、高中英语等的界限正在不断模糊，并且四、六级英语考试已经不再是强制性的考试。在这种背景下，绝大多数的学府对英语课程的重视程度正在不断下降，不断缩减英语必修课的学分。这种情况在高等学府中体现的尤为明显，大学英语的教学重心也在不断转移。例如：清华北大已经逐步取消了英语四、六级教学，以学术英语课程代替，这种情况会在日后语愈发的普遍。但是这种情况对学生的全方面发展反而不利，甚至很多学生已经对这种课程安排极为不满，希望增加大学英语的教学。现阶段大多数大学生的英语水平基本相同，为了提高英语水平，充分提高个人素质，开展英语教学是非常有必要的，而且绝大多数的学校都已经认同了开展更高阶段英语教学的理念。鉴于这种情况，不同学校以及学生应根据教学目标、教学课程之间的不同，针对性的制定英语教学目标。坚决杜绝盲目取消英语教学课程，以其他课程取而代之的情况。

学校应根据学校层次、学生英语掌握情况的不同，针对性的制定教学目标，不能完全按照一个标准执行，也不能执行一刀切的方式。各个院校应根据学校的特点，合理配置、规划教学资源，遵循分类指导以及因地制宜的原则，进行英语教学方面的课程设置。大多数的课程可以按照一二学期进行基础英语教学，三四学期进行课程教学，五六学期可以进行全英文或者双语教学课程的步骤进行学生们的英语教学。此外，为了保证学生们的英语技能不被忘却，应充分进行专业知识以及英语教学的有机结合，使二者相互促进、相互补充。笔者根据中国大学英语教学连续体模型的分类，将其分成五个阶段，并根据每个阶段的目标以及课程的不同，进行基础英语、通用英语以及专业英语的教学，通过逐步提高学生英语水平的方式，最后争取实现全英文教学或者双语教学的目标。该模型完全能够按照循序渐进的原则，充分提高学生的学习兴趣，使其获得更好地学习效果。现阶段我国大学英语教学连续体模型已经被广泛应用，由于其已经充分考虑到我国学生的英语水平以及英语教学现状，将大学主要的课程融合一体，并根据不同学校以及学生层次特点的不同，实现了英语水平的不断提高，充分促进了我国学生综合素质的不断进步。

三、总结

随着大学英语教学改革的不断深化，我国大学生的英语水平正在逐步提高，已经具备了实现加深英语课程建设的条件。因此，我们应构建大学英语教学模型，将英语教学贯穿大学生的整个大学生涯，并且根据学校以及学生素质的不同，综合考虑专业性、人文性以及工具性等要求，逐步实现《课程要求》中设立地目标。此外，我国大学英语教学仍旧存在一系列的问题，因此我们应对发现的问题予以足够的重视，并通过加大研究力度的方式予以解决，争取早日实现我国大学生英语水平的迅速提高。

参考文献：

[1]李明威.试析我国大学英语教学的发展方向[J].外语电化教学.2011（6）.

[2]佛光远.试论大学英语与专业英语教学[J].山东外语教学. 2012（3）.

教学连续体 篇5

自人类出现以来, 在现实生活中, 我们就一直面临并在不断解决着各种各样的问题。每个人事业的成功, 每个国家的成功, 都要依靠解决问题的能力, 特别是运用多元方式解决问题的能力。人们对问题解决的系统关注与研究始于心理学领域。“问题解决”能力被认为最能反映人的智力水平。在20世纪80年代, 问题解决开始用于数学教学领域, 代表人物是美籍匈牙利数学教育家乔治·波利亚 (George Polya, 1887-1985) , 并逐渐在不同学科中得到广泛应用[1]。到目前为止, 问题解决最具代表性的研究项目, 可以说是美国亚利桑那大学琼·梅克 (June Maker) 教授在1987年开始进行的“发现” (DIS-COVER) 项目, DISCOVER实际上是一个首字母缩略词, D代表探索 (Discovering) , I代表智力 (Intellectual) , S代表实力 (Strengths) , C代表能力 (Capabilities) , O代表观察 (Observing) , V (Varied) 代表多样与差异, E代表种族 (Ethnics) , R代表反馈 (Responses) , 即通过观察不同文化、不同种族人员的反应, 发现他们的智力强项与能力。“发现”项目有三个关键理念, 第一、多元智能理论, 第二、问题解决, 这是核心, 第三, 整合, 即关注如何将不同智能整合到解决复杂问题的过程中去[2]。

我们知道, 所有人都有不同的兴趣, 不同的强项。作为教师, 我们遇到的挑战就是设计一种帮助每个学生都能成功解决所感兴趣问题的教学方法, 既能让学生学到知识, 还能让学生获取达到成功的技能。为了开发学生问题解决的能力, 梅克教授与她的团队在前人的基础上, 开发并形成了问题连续体 (Problem Continuum) 模式 (参见图1) 。

二、问题连续体模式的基本概念

(一) 问题连续体模式

问题连续体模式是在美国芝加哥大学心理学教授格兹尔斯 (Getzels) 与斯克森特米哈尔伊 (Csikszentmihalyi) (1976) 提出的问题类型模式基础上扩展而来[1], 该模式将问题分为三种, 即表1中的第一类、第二类和第六类问题。后来梅克教授与她的同事在斯克维 (Schiever) 的问题连续体理论的基础上, 增加了表1中的第三、第四、第五类问题, 再经过修改, 最终形成了表1中的六种问题类型。

从图1中我们可以看出, 问题连续体中的问题类型从封闭型问题到开放型问题。其中, 问题呈现者提供的信息越多, 问题的封闭性就越强;提出的相关信息越少, 问题就越开放。需要说明的是, 这不是问题难度的连续体, 而是问题开放程度的连续体。封闭端的问题与开放端的问题有可能同等难度。但总体来讲, 封闭端的问题更加简单易懂, 而开放端的问题存在好多需要考虑的因素。图中的曲线意味着在问题类型之间没有明显的界限, 这是一个过程渐进的连续体。因此, 问题的类型并不重要。重要的是, 在我们设计问题的时候, 要保证问题具有不同的开放程度。问题连续体的左端需要聚合型思维, 右端需要发散型思维。在创造力方面需要发散型思维, 在评价与逻辑方面需要聚合型思维。

(二) 问题连续体模式中的六类问题

从表1中我们可以看出, 问题连续体模式中每类问题都包含三个要素, 即问题、方法与答案, 而这些要素在每类问题中的开放度各异, 具体如下:

第一类问题, 对于问题呈现者 (教师) 与问题解决者 (学生) 而言, 问题与解决问题的方法都是已知的, 并且教师知道问题的答案, 而学生不知道答案, 因此学生唯一要做的是找到唯一正确的答案。如:4+7=?学生只需要用加法找到正确答案7。

第二类问题, 问题呈现者 (教师) 知道问题的解决方法与答案, 而问题解决者, 即学生不知道问题解决的正确方法, 也不知道正确的答案。比如, 如果糖果罐里有12块糖, 你吃了4块, 现在糖果罐里还有几块糖?问题是已知的, 问题解决者必须决定采用减法, 并获得正确的答案。

第三类问题, 对于师生来说, 问题是已知的, 并且答案是唯一的, 但是找到答案的方法是一系列的, 并且师生都不确定。许多数学问题属于这一类问题, 特别是对高年级学生来讲, 有时对低年级学生也适用。举个例子, 杰西卡有10个玩具, 她把其中的5个玩具给了妹妹, 3个玩具给了弟弟, 她现在还有几个玩具?你可以用不止一种方法, 实际上, 一般有两种方法, 即你可以用10减5, 减3, 或者你可以先将5和3加起来, 再用10减8。

第四类问题与第三类问题不同, 因为第四类问题拥有不止一个答案, 以及存在一系列问题解决的方法。比如, 用加减法, 将三个数字2, 5, 3, 生成尽可能多的问题。你有两种运算方式 (方法) , 但是有4种正确的组合方式 (答案) , 即2+3=5;3+2=5;5-2=3, 5-3=2.

第五类问题有一个明确的问题, 但是对于问题呈现者与问题解决者而言, 问题解决方法与答案都是未知的, 可以是无限多。比如:“想出所有结果是10的数学题。”运算公式 (方法) 是无限的, 得到的组合方式 (答案) 也是无限的, 如:1+9=10, 9+1=10, 100/10=10, 10×1=10….

第六类问题:其中问题、方法与答案对于师生来讲, 都是未知的, 这类问题最具开放性。例如:“人类面临的最重要的问题是什么, 对此, 人们应该怎么办?”要解决这个问题, 无论是教师还是学生, 都需要首先研究存在什么问题, 确定问题后, 再找到解决问题的方法与答案, 并加以评价。

需要特别强调的是, 在最初研究问题连续体的时候, 很多人认为必须从问题类型一开始, 然后是类型二、类型三、类型四、类型五、类型六, 可实际上可以根据学生的年龄层次和认知水平, 选择适宜的问题类型入手。与此同时, 研究还发现, 不同年龄的人们都对第五类问题最感兴趣。第五类问题似乎最能激发学生在不同学科上的学习潜力。此外, 我们坚信, 问题解决在教育中起着关键的作用。因为在现实生活中我们解决几乎全是第三、四、五类问题。因此, 我们有理由在实际教学中, 为学生设计第三、四、五类的问题, 以帮助开发学生解决实际问题的潜能。

三、问题连续体模式的新发展

在问题连续体的研究过程中, June Maker教授所带领的团队发现, 仅仅研究问题类型并不能让学生达到最佳的学习效果, 于是他们整合了“基于问题的学习”模式 (Problem-Based Learning, PBL) 、“发现” (DISCOVER) 项目和“在社会环境中积极思考” (Thinking Actively in a Social Context, TASC) 模式, 形成了一个新的模式, 即“真正参与积极解决问题”模式 (Real Engagement in Active Problem Solving, REAPS, 参见图2) 。我们将简要描述一下构成新模式的三个子模式。

第一种子模式, 即“发现” (DISCOVER) 模式, 是一种在多元智能理论背景下的多元类型问题解决模式。即充分调动学生的各种智能强项, 运用多元切入方式解决我们实际生活中所遇到的问题。

第二种子模式, 即“基于问题的学习”模式, 是基于现实世界问题并以学生为中心的教育方式, 于1969年由美国的神经病学教授Howard Barrows在加拿大的麦克马斯特大学首创, 遵循“教师课前提出问题-学生查找资料-分组讨论-教师总结”的教学模式。该模式最初用于医学、高中、军事等机构[4]。此模式中, 学生需要解决的问题属问题连续体模式中的第五类型问题, 即对于师生而言, 他们所需解决的问题是明确的, 但是解决问题的方法与问题解决的结果都是未知的。

第三种子模式“在社会环境中积极思考” (Thinking Actively in a Social Context, TASC, 参见图3) , 是英国学者Belle Wallace最先提出的, 该模式包含解决问题的八个步骤:第一步:收集信息, 对信息进行归类与重新归类;第二步:明确目标, 即要完成什么任务?第三步:生成大量想法或方案;第四步, 小组合作制定评价标准, 以确定最佳方案;第五步:实施所选方案, 从中可以运用到各种不同的智能;第六步, 用最初已经制定好的标准, 评价所创建的模式;第七步:交流展示;第八步, 即最后一个环节, 反思。对自己在问题解决过程的表现进行反思, 反思自己在这个过程中学到了什么?如果再做一次, 我会如何改进?在实际教学中, 需要以上所有步骤, 但不一定完全按照顺序进行, 但在研究初期, 最好还是按照顺序进行。

可以看到以上三种子模式, 各具特色。具体而言, “发现” (DISCOVER) 模式启发我们要以多元的方式, 解决实际生活中所面临不同类型的问题;“基于问题的学习”模式告诉我们需要特别关注第五类型问题, 因为这类问题在生活中最为常见;“在社会环境中积极思考” (TASC) 模式, 给我们提供了十分具体并且逻辑性很强的问题解决步骤与过程。总之, 整合之后的“真正参与积极解决问题”模式, 将对我们的教育教学起到非常重要的指引作用。

四、问题解决新模式的应用

(一) 案例背景

初步了解了问题解决新模式之后, 为了加深对该新模式的深刻理解, 我们将与大家分享这种新模式在小学数学与科学课堂中的应用案例。June Maker教授带领的团队在三年级学生 (9岁) 的班级中进行试验, 并取得了良好的效果。

(二) 新模式的应用

Juna Maker教授给这些学生设置的任务是:学生们为自己的学校建一套蓄水装置。这个问题属第五类问题, 并且这个问题更加贴近他们自身的生活, 更加贴近当地现实。他们将学校的一个部位分配给每组学生, 让他们为这个位置设计蓄水装置。下面与大家一起分享案例中是如何设置并解决每类问题的。

第一类问题:是关于水、水循环、水特性等的问题。首先教师需要让学生们思考、讨论并体验关于水与蓄水的问题, 如让学生体验物体在水中的沉浮特性, 生态系统的知识, 学生将已知、需知、未知的信息列表, 或以图表等形式表示出来, 并在小组内外进行交流。

第二类问题:调查并整理学校中其他人对蓄水与节水装置的看法。他们设计了一个问卷, 调查其他学生、教师以及学校其他人员的看法。第二类问题要收集调查问卷中收集的信息, 并确定如何呈现这些信息, 如何对这些信息进行归类, 并在白板或学生的记录本中呈现出来, 之后进行交流评价。此外, 这类问题还包括让学生测试肥皂水与普通水的张力, 因为水的张力在学习蓄水和使用水的时候是一个很重要的概念。

第三类问题:教师让学生手工用纸杯和牙签制作一只能在水上漂浮的水虫, 水虫之所以能在水面上行走, 因为水的张力以及水虫的足的形状。教师不告诉学生怎么制作水虫, 而是让学生观察水虫的图片, 然后讨论, 最后利用给出的材料进行制作。实际上, 制作的方式很多, 但是能浮在水面上的最终解决方案只有一种。

第四类问题:学生构建水循环与生态系统模型。每组学生分配给一种生态, 如雨林、池塘、城市、森林、沙漠。学生们首先阅读生态系统相关的资料, 然后教师让学生列出他们已知的生态系统与水的知识, 然后进行讨论, 先是头脑风暴, 分类、给出小标题、重新分类。再让学生利用各种材料, 设计并构建各组的生态系统模型。最后, 学生需要向其它小组展示解说本组的模型, 并配上学生自己制作的音乐, 各组之间进行评价反馈。

第五类问题, 教师让学生建一套蓄水的装置。学生在解决前面四类问题的基础上, 设计蓄水装置, 并选用最佳材料制作蓄水装置, 然后进行实验并改进装置, 最终给其他小组展示交流各组的成果。其中一组学生在学校的房顶上设计了一个大蓄水器, 还在上面盖了一个纱顶, 防止颗粒进入污染水质。并设计了一些管道, 可以将蓄水箱中的水疏散到学校的各个地方, 而非从地底抽水, 或其他正常的给水系统。

第六类问题:最后, 在体验了整个问题解决过程之后, 学生们认为在真正构建蓄水装置之前, 还需要进行其它研究, 即1.采访学校不同人员 (学生、教师、监护人、食堂人员) 等, 以明确需要建造哪种蓄水装置, 用中水、安装蓄水桶、还是种植更少的植被;2.按照比例, 制作一个大型的学校模型, 制作几种蓄水装置, 看看哪个运转最好。3.找出其他学校蓄水的方法。以上这些项目都可以帮助学生加强他们对蓄水以及解决我们所提出的问题的能力。

可见, 在这个案例中, 学生的最终目标是解决实际生活的问题 (基于问题的学习模式) , 即第五类问题, 但在解决第五类问题的过程当中, 学生需要按照“在社会环境中积极思考”模式的问题解决过程 (包括通过了解蓄水等信息, 明确制作蓄水装置任务, 制定设计蓄水装置方案, 确定最佳装置与模型, 实施最佳方案, 小组交流与反馈等) , 先后解决了六类不同类型的问题, 并且在问题解决过程当中, 学生用到了各种智能, 如头脑风暴 (自我认知智能) , 调查分析与信息归类 (逻辑-数学智能) , 画图 (空间智能) , 小组交流 (人际智能) , 制作模型 (身体-动觉智能) , 模型解说 (语言智能) 并配乐 (音乐智能) , 了解实际生态系统 (博物学家智能/自然观察智能) [6,7]。

(三) 新模式应用的效果

经过两年的实践, 该研究收集了大量的证据, 对学生的评价采取了前后测的方式, 具体而言, 主要是1.小组讨论中学生的表现, 学生收集信息的内容与质量, 信息分类是否准确合理;2.通过概念图对学生个体进行前后测:包含了多少核心关键词, 关键词之间联系的准确性, 层次性如何?3.课堂观察;4.年底的时候对部分家长、学生及家长访谈。

采用问题解决的新模式之后, 学生可以在系统的解决实际问题的过程中, 充分运用多元的方式, 解决了不同类型的问题。研究发现:1.通过阅读、搜索、调查并交流评价等相关信息, 学生的知识水平明显提高;2.通过信息分类, 并归纳标题, 以及以图示的方式, 学生思维能力发生了明显改变, 他们的思维能力更接近专家的思维;3.通过多元方式并解决多种类型的问题, 学生的学习兴趣整体提高。案例中的学生包括一个自闭症的学生, 本来学生的妈妈想让学生去一所特殊学校, 后来她决定让学生继续呆在学校, 学校的校长与老师也决定继续学习问题解决的新模式, 从而整体提高教与学的水平。

五、结束语

我们知道, 教育的最终目的是促进人的全面发展, 而促进人全面发展的根本途径就是需要人们掌握解决现实问题的思维方式与能力。而问题连续体模式的发展, 即问题解决新模式的产生, 在很大程度上回应了以上这个问题。本文中小学科学与数学的综合课程的案例, 探讨了问题连续体新模式的应用以及效果。对于广大教育者而言, 至少得到以下启示:教育教学的目标与定位应该落到实处, 即应从实际生活问题出发, 关注教师与学生的问题意识, 以问题解决为出发点, 运用多元切入方式与多种评价手段, 激发师生的多元潜能。此外, 问题解决的过程应该有逻辑有系统, 才能使学生获得解决现实生活问题的知识、能力与思维方式, 从而促进人类社会的快速与和谐发展。

参考文献

[1]陈爱苾.多元智能理论与“问题解决”教学[M].北京:开明出版社, 2003.

[2]Problem Solving.[2010-06-27]http://www.discover.arizona.e-du/problem_solving.htm

[3]琼.梅克.“问题连续体”专题报告[R].北京教育学院, 2010.

[4]Problem-based Learning.[2011-01-11]http://en.wikipedia.org/wiki/Problem-based_learning

[5]Thinking Actively in a Social Context.[2011-05-24]http://www.tascwheel.com/

[6]MI Basics:The Theory[.2010-6-23].http://www.miinstitute.in-fo/show/resources_17.html

教学连续体 篇6

电力系统动态等值是大规模互联电力系统实时仿真、动模实验和进行动态稳定计算的有效手段[1,2]。区域划分(包括研究系统和外部系统的划分、外部系统中同调子区域的划分)合理与否直接关系到动态等值结果的准确程度。通过区域划分,可将系统中所有发电机按照地理区块划分为数量不多的同调子系统,进一步将外部系统中的同调区域进行动态等值,从而有效地简化系统的复杂性、减小系统的计算规模、提高动态等值的准确性[3,4]。

目前,国际上已经发展了多种区域划分方法,文献[5]基于距离测量的思想,通过研究电气距离(导纳距离)、反射距离和加速距离等,将电力系统进行区域划分,并对相应区域中的发电机进行了同调识别,进而等值为一台聚合发电机。Kokotovich等基于奇异摄动理论提出的慢同调分区法[6],通过计算分群矩阵Lg来达到分区的目的。由于该方法物理概念强,且分区不受故障地点的影响,因而受到多数学者的较高评价。但此方法存在着两个不足:(1)特征值及特征向量的计算要花费大量机时;(2)如何选择分区数n使等值系统对原系统有较理想的响应。文献[7]提出了一种有效而实用的慢同调分区算法来计算分群矩阵Lg,使电力系统动态等值在满足工程精度下能显著地提高计算速度,从而可在电力系统控制中心内作为快速估算动态稳定的一个重要组成部分。该方法将一个电力系统按其地理位置及电气结构等特点划分为几个同调区域,避免了特征值及特征向量的计算,大大地缩减了计算时间。

早在1984年,文献[8]就把机电距离概念应用于电力系统暂态稳定的动态等值的区域划分。通过比较和分析电力系统中发电机之间的机电距离,将电力系统划分为研究系统和外部系统,研究系统采用精确的数学模型,对外部系统中的各个同调的子区域分别进行动态等值而化简为数量较少的聚合发电机,且聚合发电机采用低阶模型,这样就大幅度降低了电力系统的维数,减少了暂态分析过程中的计算量。

机电距离(Electromechanical Distance,ED)是一个用来估计与给定的扰动相关的暂态现象在电力系统中传播的概念[9,10]。其定义方式有多种,并没有统一的定义。文献[9-10]研究了电力系统在紧急状态下暂态现象的传播问题,根据机电距离的基本定义,提出了复合机电距离的概念,扩展了机电距离的应用范围,能够处理给定运行条件下的一组紧急情况,或某一特定的紧急情况在不同运行条件下的稳定性问题以及影响电力系统不同部分的程度。文中列举了四种最基本的距离定义,即

(1)初始功角加速度的绝对值

这种定义可以得出功角变化的轨迹,包括扰动的严重程度和扰动持续期间系统的网架结构,表示了发电机吸收突变力矩的能力,从而更加准确地预测下一个时刻的扰动情况,广泛应用于暂态稳定的研究。不过该定义在划分研究系统和外部系统时,精确度不高。

(2)初始加速功率的绝对值

这种定义以每一台发电机所获得的不平衡功率为特征,表示在扰动的作用下发电机的参与程度。它不但包括了扰动严重程度的信息,还涉及到了扰动前和扰动持续期间的运行状况。

(3)扰动前的转移导纳

这种定义表示了扰动和发电机之间电气距离的远近。

(4)惯性常数

这种定义表示每一台发电机在扰动前和扰动持续期间的参与程度。

电力系统中发电机之间的机电距离不但与系统的网架结构有关,也与扰动发生的位置有关[11,12]。不过,文献[9]中的复合机电距离与系统的网架结构和扰动位置无关。因而可以更合理地将大系统划分为多个同调的子区域,从而得到减小系统计算规模的目的。实际上,在对一个电力系统内部区域和外部区域进行划分时,通常同时应用多种机电距离的定义,然后通过模糊聚类分析,最终确定两部分区域的边界。其它的还有所谓多种复合机电距离的定义方式,都是上述四种基本定义的交集或并集、或者它们的某种组合[9]。进一步分析可知,式(1)~(4)的四种机电距离定义一般不在一个数量级,因而其所谓的机电距离只是一个评价发电机之间“距离远近”的相对性指标。已有文献[9-10]中的机电距离定义均为相对值,因而它们给出的只是判断发电机之间相对机电距离的指标,并没有给出绝对机电距离的定义方法,无法定量研究机电扰动在系统中的运动规律。

本文通过机电距离的概念研究机电扰动在电力系统中传播的绝对时间,首先定义了一个具有时间量纲的复合机电距离,给出了其物理意义和计算方法。通过对New England 10机39节点标准测试系统的仿真研究表明:连续体建模和本文公式的计算结果基本一致,表明连续体模型可以通过机电距离概念描述电力系统中机电动态的传播特性。

1 复合机电距离的定义

扰动发生后的t=0+时刻,电力系统中发电机的加速(或减速)功率与该发电机到扰动点的转移导纳成正比,因而可以认为是等价的,即。另外,转子的初始功角加速度绝对值与施加在该发电机上的加速(或减速)功率和转子惯性常数的比值成正比[13],即

因此,的一种代数组合。

发电机在加速功率作用下进入暂态过程,由于各发电机的加速度不同,它们的功角变化也不相同,因而发电机之间会有功率交换,导致了发电机不会按照初始加速度做严格的匀加速(或减速)运行。文献[5]指出在扰动持续的较短时间内,发电机的转子角不会发生很大的改变,因此可以认为时间t>0+后,在扰动引起的加速功率作用下,各发电机均做严格的匀加速运动,即不考虑发电机之间的功率交换。根据经典力学中的运动定理,可得发电机转子的功角增量θi为

忽略阻尼,即di=0,由式(6)可得

由式(6)~式(7)和文献[14]的式(21),可得

式(8)表示发电机按照恒定的初始加速度ai做匀加速(或减速)运动,转过增量角θi所需要的时间,单位为s。不过,实际电力系统中,随着时间的变化发电机的加速度绝对值会变小,因此用式(8)算出的时间要比实际时间保守。

为了掌握机电扰动在一定的时间内能在电力系统中蔓延多大的范围,基于机电扰动在任意两点间的传播时间这个绝对量,根据式(8)定义一个新的复合机电距离,该复合机电距离表示扰动出现后,发电机按照恒定的初始加速度做匀加速(或减速)运动而转过增量角θi所需要的时间,即

式中:的单位为s;w为误差修正因子。

式(9)意味着发电机的惯性Mi越大,在相同加速功率的作用下加速度越小,机电波传播的阻碍也越大,所以机电距离也就越大;同样发电机和扰动发生点之间的转移导纳Bi越大,发电机获得大加速功率也越大,在惯性相同时加速度也越大,机电波传播的阻碍也越小,所以机电距离也就越小。分析表明,当w=1时,用式(9)定义的机电距离划分研究系统和外部系统,将使得研究系统的范围较大,外部系统偏小。不过,这个差异对于某一特定的研究对象来说是固定的。因而可以通过改变w因子修正误差。经验表明,在系统规模较小的情况下,取w≈0.9(经验值)效果较为理想。

2 复合机电距离的计算

假定所要研究的电力系统有NB条节点(母线)、有NG个发电机节点,其余均为负荷节点。根据潮流计算结果,通过发电机的暂态电抗dx′求出发电机节点的电势E′。这样网络中就增加NG个电势节点,其节点注入电流为潮流计算中发电机节点的注入电流,原网络中发电机节点的注入电流变为零,该节点成为联络节点,负荷节点的负荷用恒定阻抗(导纳)代替后,负荷节点的注入电流也为零,变为联络节点[3]。

将NG个电势节点编号为NB+1,NB+2,…,NB+NG,则包括发电机电势节点的网络矩阵Y将为(NB+NG)×(NB+NG)阶方阵,即

式中:为网络节点的注入电流列向量;为网络节点的电压列向量;为发电机节点的注入电流列向量;为发电机节点的暂态电势列向量。

因为原网络的发电机节点和负荷节点的注入电流都为零,所以式(10)中,即可消去联络节点,得

式中

为对称矩阵,即Yij=Yji,它由各发电机内电势节点的自导纳和互导纳组成。

求式(12)中Y′NGNG的虚部的绝对值,可得

式中,Bij表示发电机节点i和j之间的转移电纳。当发电机母线i上的负荷有功功率发生突变时,系统中的发电机节点j与i之间的机电距离通过式(9)和式(13)可计算为

同样,当发电机母线j上的负荷有功功率发生突变时,发电机母线i与j之间的机电距离可计算为

比较式(12)~(15)可知,尽管发电机之间的转移电纳矩阵B是对称的,即Bij=Bji,但一般情况下Mi≠Mj,所以,可见,机电距离是有方向性的,即电力系统中发电机之间的机电距离关系图实际上是有向图。这是因为发电机之间的转移导纳矩阵表示两者之间的电气距离,与发电机转子的惯性没有关系,仅与网架结构有关;而机电距离除了与网架结构有关,还与发电机转子的惯性有极大的关系。因而,当条输电线路ij(如果存在)两端的发电机惯性不相等时,尽管两者的电气距离是相同的,但机电扰动沿着不同的方向传播时所遭遇的阻碍是不相同的,所以它们之间的机电距离也是不相同的。对于实际电力系统来说,机电扰动的传播方向很难确定,因而没有方向的机电距离关系图更能适应电力系统的需要。本文根据式(14)和(15)给出发电机节点i和j之间机电距离的代数平均值为

在电力系统规模较小时,或者两部分系统通过单条输电线路(称为联络线路)或单个的母线(称为联络节点)连通时,由式(13)计算出的转移电纳矩阵B中将会有零值,那么通过式(14)或式(15)计算出的机电距离将会是无穷大,这种情况就是由于单个的联络线路或联络节点造成的。对于这种特殊情况,只要分别计算出相应发电机节点到联络节点的机电距离,然后相加即可。

机电距离是评估电力系统中发电机之间机电扰动传播的一个相对性指标。在实际应用中,划分电力系统的研究系统和外部系统时,不同的机电距离定义得出的结果也不完全相同,因而需要综合考虑各种不同定义划分的结果。

3 电力系统的连续体建模

3.1 连续体机电波方程

连续体模型从波传播的视角研究机电扰动在电力系统中的传播特性[15,16,17,18]。本文根据线路阻抗参数大小设定线路的长度,将空间上离散分布的发电机、负荷等集中参数通过空间滤波过程进行连续化处理,从而得到了能够用来研究机电扰动传播的电力系统连续体模型。文献[14,19]给出描述连续体模型中机电波传播的一维非线性偏微分方程为

式中:时间t的单位为s;θ(x,t)为电压相角增量,单位为弧度(rad);m(x)、d(x)、b(x)、g(x)、pm(x)均为标幺值,分别表示连续体模型中按密度形式分布的发电机转子惯性时间常数、阻尼系数、线路电纳、线路电导、机械功率。

实际电力系统的网架结构是相当复杂的,其实只要能合理的处理线路分支这个关键问题,就可以运用本文的一维波动方程式(17)研究复杂电力系统中机电扰动的传播。

3.2 发电机转子惯性的连续化处理

对于发电机转子惯性的处理,本文采用具有高度连续性和光滑性的Gauss函数[20,21]。一般情况下,与发电机母线相连的线路规格并不总是完全相同,而且发电机母线通常也是多条线路的汇合点,因此发电机惯性如何在这些线路上分配还需要研究。本文采取了一种简单的处理方法,即按母线的出线数平均分配母线上的发电机转子惯性。假设转子惯性为M的发电机所连接的母线上有n条线路,长度分别为li(i=1,2,…,n),如图1所示。将发电机惯性连续地分布于与其相连接的线路上,称为连续化处理,如图2所示。若第i条线路上的惯性密度函数具有如下形式

式中:M0为Gauss函数在其中心点处(母线位置)的最大值;xi为第i条线路上的一个空间点,同时也表示到中心点的距离;Ci为第i条线路上发电机惯性的变化梯度,一般来说与连续体建模逼近真实系统的程度有关,可根据情况适当选择。

为保证连续化处理前后与该母线相关的惯性不改变,可令

即

3.3 机电波方程的空间差分化处理

用数值方法求解描述机电动态传播的非线性偏微分方程式(17),需要将方程中对空间坐标x的微分近似处理为差分[22,23]。设差分的步长为Δx,在非母线位置的空间坐标xi处的电压相角增量为θi,与xi相邻的点为xi-1和xi+1,则方程式(17)变为

设母线j所在空间坐标xj处的电压相角增量为θj,与xj相邻的点有n个(等于该母线的出线数),为xj+k(k=1,2,…,n),则方程式(17)变为

式中包含了电力系统结构的拓扑连接关系。经空间的差分处理后,方程式(17)变成一个常微分方程组,其中方程的个数由差分步长Δx决定;Δx越小,方程组中包含的方程个数越多。

4 算例仿真及分析

4.1 连续体模型仿真

本文算例采用New England 10机39节点标准测试系统,所有的线路分别进行5等分处理。第i条母线上引入Gauss形式的机电扰动(幅度为5),在与其直接相连接线路上的分布为(令Ci≡0.1)

式中,θ的单位为度(deg)。

(1)令机电扰动发生在30号母线,对由式(21)和式(22)组成的微分方程组进行时域仿真,可得扰动引起发电机母线的相角增量Δθi(t)在t∈[0,1 s]内的变化曲线如图3所示,并将母线的电压相角增量的第一个极值点出现的时间作为两条母线之间的机电距离,相应的数据填入表1。

(2)分别令式(23)中的扰动发生于第31~39号母线,得出相应的数据填入表1中。

4.2 复合机电距离的公式计算

根据New England 10机39节点标准测试系统的网架结构数据,用式(14)或式(15)计算出相应母线之间的机电距离如表2所示。

New England 39节点系统是一个非均匀电力系统,因而根据式(14)和式(15)可知,表1和表2中的数据是不对称的,即。通过式(16)可计算出表1和表2中机电距离的代数平均值,如图4和图5所示,用两种方法求出的平均机电距离之间的误差如图6所示。

4.3 结果分析

基于上面的仿真,可以得出如下的结论:

(1)New England测试系统中,所有发电机之间都有线路可以连通,扰动发生后,所有的发电机同时加速(或减速),但是发电机彼此之间的电气距离不完全相等,发电机的转子惯性也不完全相同,因而发电机的加速度大小也不相同,发电机的摇摆规律也不一致,这样在宏观上就有可能观察到机电扰动传播的波过程。

(2)用连续体建模仿真New England测试系统中机电扰动传播,与本论文自定义的复合机电距离计算出的结果绝大部分基本一致,结果表明相对误差在5%之内。只是在个别发电机(比如,第39号)上差异较大,这是因为第39号发电机本是加拿大系统的等值机,其惯性远远超出了正常的实际发电机,对一般机电扰动的所作出的反应极其微弱,甚至可以忽略不计。连续体建模是机电扰动的波头在系统中多次反射后的形成的综合加速功率作用下的结果,而用复合机电距离计算出的结果区没有考虑这一因素,所以两者的差异较大,如图6中的峰值所示。

5 结论

本文基于连续体模型,从波传播的角度研究电力系统中发电机之间的机电距离,通过连续体建模、以及自定义的复合机电距离对New England 10机39节点标准测试系统计算了发电机之间的机电距离,目的是为电力系统动态等值的区域划分提供相关数据,用来估计机电扰动在一定时间内能在电力系统内传播多大的范围,进一步划定电力系统内部区域和外部区域的边界,减小相关分析的规模。研究电力系统中发电机之间机电距离,可以为电力系统在线动态安全稳定分析提供一些决策信息,对于连续体模型在实际电力系统中的应用具有重要意义。

摘要：基于电力系统的连续体模型,通过机电距离的概念研究机电扰动在电力系统中的传播特性,可以将大型电力系统划分为研究系统和外部系统,或将外部等值系统划分为多个同调的子区域,这是动态等值必需的前提步骤。定义了一个新的复合机电距离,给出了其物理意义和计算方法。通过New England 10机39节点标准测试系统,用连续体建模和所给出的定义计算出发电机之间的复合机电距离。相应的结果表明:连续体建模和公式的计算结果在该发电机惯性与其它发电机相近时比较接近,而当该发电机惯性与其它发电机相差很大时精度有一定误差。

教学连续体 篇7

一、两种理论起源之背景

马克思主义哲学基本原理告诉我们，一定的理论产生并反作用于一定的实践。文件生命周期理论和文件连续体理论作为社会科学性质的档案学理论，它们是不同社会历史时期档案实践的产物，其形成无不受到当时经济、科学、技术、文件等诸因素的影响, 直接反映了当时档案工作现实与发展对理论的要求。

1. 文件生命周期理论起源之背景。

现代世界档案学史表明, 文件生命周期理论的实践和理论源头来自20世纪40年代美国的文件中心和文件生命周期论述, 正式提出则是由英国档案学者在1950年第一次国际档案大会上完成的, 其后又经加拿大、阿根廷等国档案学家的丰富和发展, 才不断完善起来。20世纪40年代以来（二战后），纸质文件大量增加，以纸质文件为主要对象的文件管理, 其管理重心是如何处置、精简文件，减少库房压力。实践上受到登记室的启发，理论上由于文件生命周期概念的提出，随着文件中心的建立发展以及对文件生命周期的论述，逐渐形成了文件生命周期理论。文件生命周期理论的产生不仅从理论上为建立文件中心找到了科学依据, 而且极大地丰富和发展了文件生命周期概念并使之科学化、系统化, 从而升华为档案学的重要基础理论。

2. 文件连续体理论起源之背景。

文件连续体理论产生于20世纪90年代中后期的澳大利亚，首先创制文件连续体模型的是澳大利亚学者厄普沃德 (Upward) 。20世纪90年代, 信息技术和网络技术的快速发展及其在社会各领域的广泛应用, 直接导致大量的电子文件产生于人类社会活动过程中，档案管理者开始面临电子文件管理的问题，这一时期的文件管理重点因电子文件自身属性的变化而相应发生了变化, 文件数量问题不再是文件管理者关注的焦点问题, 焦点转移到了如何利用现代信息技术动态地管理、控制电子文件, 以及电子文件的“档案化”问题上。随着电子文件管理实践的发展，传统的文件（档案）管理手段逐渐出现弊端，文件生命周期理论开始受到质疑，文件连续体理论应运而生。因此，文件连续体理论的实践基础正是20世纪90年代以来的电子文件管理。

二、两种理论之本源

从以上两种理论起源的背景可以看出，两种理论的起源都是由于实践的新变化，即文件管理的变化，而这两种理论的焦点都是为了抓住文件运动的规律，从而更加经济、有效地控制、管理文件。因此，文件生命周期理论与文件连续体理论关注的都是文件运动，都是关于文件运动规律的理论。

我们知道，事物的发展是通过他自身的辩证否定实现的。事物发展过程中的每一阶段，都是对前一阶段的否定，同时它自身也被后一阶段再否定。经过否定之否定，事物运动就表现为一个周期，在更高的阶段上重复旧的阶段的某些特征，由此构成事物从低级到高级、从简单到复杂的阶段性、周期性、螺旋式的发展过程。

文件 (档案) 作为一种客观存在物, 它与所有的客观事物一样, 总是在一定条件下按照一定规律阶段性、螺旋式地向前发展变化的。而其阶段性表现为文件运动的周期性, 其螺旋式表现为文件运动周期的连续性与循环性。

1. 文件生命周期理论是文件阶段性运动规律的体现。

文件从现行、半现行到非现行（文件———档案），是一个相对独立而完整的运动过程, 通常称作文件生命周期, 它是客观世界物质运动阶段性在文件运动中的一种表现形式。最早发现文件运动周期性特点的是美国的档案学家, 最早形成理论成果的是英国的档案学者, 该理论自20世纪50年代初诞生以来，经过半个多世纪的发展，现已相当成熟了。

对于文件的活动状态而言, 文件运动依次经历了文件制作形成、现行、半现行和永久保存或销毁；而对于纸质文件运动依附的对象而言, 文件运动依次经历了制作形成单位、现行使用单位、文件中心（或档案室）和档案馆。作为对新的档案工作实践的科学总结, 文件生命周期理论清晰地揭示了“文件”转化为“档案”的阶段性质变的基本规律与特点。

2. 文件连续体理论是文件运动螺旋式发展规律的体现。

前面已经提到，文件运动的螺旋式发展表现为文件运动周期的连续性与循环性。从系统宏观的角度来看, 文件运动作为社会大系统中的一个信息系统, 它是根据利用者需要, 人为使文件划分出“文件”与“档案”两种不同的社会价值并循环转化的一个信息流。因此，虽然在一个相对独立的文件运动周期内，“文件———档案”（“现行—半现行—非现行”）的转化呈线性运动状态, 但也要看到，在文件的运动过程中，由于利用者的需要以及文件本身的价值因素，也会出现档案又由“非现行”向“现行文件”跳转，呈现出非线性的特点。在文件运动出现跳转之后，又开始了新的文件运动周期，使文件遵循着自然形成规律一个周期套着一个周期连续不断地螺旋式地向前发展, 构成了文件运动的全部历史过程。

而今在电子环境下, 电子文件的产生、运动过程呈现出的非线性特点尤为明显。在网络环境下, 电子文件的特性使其可以在形成之时就同时存在于四维中, 或者说存在于文件运动过程中的不同时空点上, 因此文件运动不只是线性发展的, 还表现出多维性的特点。

文件连续体理论正是强调文件运动是多维的, 由于文件连续体理论产生的背景是当前数字和网络时代对激增的电子文件的管理问题，因此它强调文件可以同时存在于运动过程中的不同时空点上。也就是说，文件处于任何一种活动状态时或依附于任一对象时, 都可以同时增加其他活动状态和依附对象。

三、两种理论之关系———同源异流，互为补充

综上所述，文件生命周期理论反映的是文件运动的阶段性运动规律。就文件运动而言, 文件生命周期理论只是揭示了其中一部分规律, 并没有穷尽它的全部规律，而文件连续体理论正是揭示了文件运动的另一部分规律———文件运动的螺旋式发展规律。可见，文件生命周期理论与文件连续体理论在本质上是同源的，都是关于文件运动规律的理论，而其区别只是在于他们分别侧重、体现了文件运动规律的不同侧面。两者是同源异流的关系，因此这两种理论就不应该是互相对立的，也不是替代与被替代的关系，而应该是互为补充的关系。

文件生命周期理论对电子文件这一新生事物不能作出完全合理的解释, 需要用文件连续体理论来补充说明电子文件不同于纸质文件的特点, 并以文件连续体理论的立体思维方式来改造文件生命周期理论的平面思维方式。相应地, 文件连续体理论也是在吸收了文件生命周期理论的文件运动整体性、文件价值阶段性的基础上创立的。

因此，文件生命周期理论与文件连续体理论，作为理论它们本身具有灵活性、自我完善性和可持续发展性。在电子文件时代, 将文件生命周期理论和文件连续体理论的优势整合起来, 将各种先进的技术、先进的管理思想以及文件和档案管理目标的优化融合起来，形成一个新的理论体系以指导电子文件时代的文档一体化管理工作实践，是未来档案工作者要做的重要工作。

参考文献

[1]何达多, 金更达.新文件生命周期理论与文件连续体模式同一性探讨[J].档案学研究, 2005 (3) .

[2]邹吉辉, 杨杰.文件生命周期理论与文件连续体理论关系研究[J].档案学研究, 2006 (1) .

[3]何嘉荪, 叶鹰.文件连续体理论与文件生命周期理论——文件运动理论研究之一[J].档案学通讯, 2003 (5) .

教学连续体 篇8

1.问题连续体模式的基本概念

1.1 问题连续体模式

起初, 美国芝加哥大学心理学教授格兹尔斯与斯克森特米哈尔伊 ( 1976) 在提出的问题类型模式基础上发展得到的问题连续体模式, 后来梅克教授与她的同事在斯克维的问题连续体理论的基础上, 增加了几类问题, 并通过修改, 最终形成五种问题类型。

1.2 问题连续体模式中的五类问题

梅克—斯克维的问题连续体中提出的五类问题中, 含有“ 已知”、“ 未知”、“ 一系列”和“ 开放的”。 人们比较容易理解“ 已知”和“ 未知”, “ 一系列”可以理解为问题的序列和层次, “ 开放的”理解为问题的广度和深度、解决方法和答案的多样性。 第一类问题对于学生和教师, 问题和解决方法都是已知的。 第二类问题即教师知道问题的答案, 需要学生寻找解决问题的方法和答案。 第三类是教师和学生均不确定唯一的正确答案, 且解决问题的方法是一系列的。 与此相反, 第四类问题不止拥有一个答案, 而且, 存在一系列的解决方法。 而第五类问题则是第四类问题的难度加大的版本, 不仅仅有许多的解决法案, 还有无限的答案。

2.问题连续体在小学数学课堂中的运用

2.1 单一性问题

第一类问题是只有唯一的解决方法和唯一的正确结论, 教师教授知识, 学生可以快速利用知识得出正确答案。 如4÷2=? 学生可以简单得出答案2。

2.2 再现性问题

第二类问题要求学生进行独立思考, 利用所学知识求得问题的答案。这类问题需要学生熟练掌握重点知识。例如, 教师询问自然数 ( 0 除外) , 以能否被2 整除可以分为哪几类时, 学生利用刚刚学到的知识, 回忆起来, 就可以解决教师的问题。

2.3 引导性问题

第三类问题有一定的规律, 学生可以学以致用, 从而解决问题。教师引导学生用多种方法解决问题, 再通过这些方法总结出解决此类问题的规律。比如, 教师提出运算结果为5的所有数学题, 学生可以通过实践, 想出许多组合方式, 如, 1+4=5, 10÷2=5, 5×1=5等。

2.4 参与性问题

第四类问题求学生使用其掌握的概念、规律或原理, 处理主题范围内的定向问题。 教师为辅, 学生为主, 从而解决问题, 培养学生的能力。 如, 教师在讲授“ 直角三角形的面积”时, 与学生共同进行三角形的各种有效操作, 提出如何求直角三角形的面积, 通过学生的回答, 大家一起总结了结论:一条直角边的长×另一条直角边的长=斜边的长×与斜边垂直的线段的长。 反之, 如果不是直角三边形呢, 锐角三角形和钝角三角形该怎么求面积呢? 于是一同学大胆猜测:是不是也可以用“ 斜边的长×与斜边垂直的线段的长÷2”? 教师认为这个猜测很大胆, 但是否合理, 要请同学们进行验证。

第二天, 全部学生带着各种大小不一的锐角三角形和钝角三角形、剪刀、直尺、彩纸等, 并未出现以前经常有学生忘记带学习用品的现象。 同时, 学生们在课堂上踊跃发言, 积极性很高, 最后验证了该同学猜测的正确性。

2.5 创造性问题

此类问题要求学生在一定范围内自行提出问题及解决方案。 此类问题没有唯一的答案, 具有开放性和综合性, 并且可能没有结论。 如, 同学们学习“ 圆的面积”后, 遇到一习题:房子围墙外面是大片草地, 一只牛拴在桩上, 绳子净长5 米。有同学认为, 这只牛可以吃到草的最大面积就是求解以5 米为半径, 圆心为牛的所在位置的圆的面积。 而另一同学则持反对观点, 在非理想情况, 牛不一定会吃到草。 那么, 这只牛究竟可以在多大的面积上吃到草呢? 经过学生的激烈讨论, 牛吃到草的情况有无数种。

即问题二属于第五类问题, 不同的学生会对同一问题有不同的理解。 他们亲自猜想、构思、寻求问题的解决方法, 并收获了独特的经历。 这些对贯彻落实新课标倡导的“ 情感、态度与价值观”有很大的帮助。

3.问题连续体模式应用的效果

从以上例子中也可看出, 采用该模式后, 学生在灵活解决实际问题方面的能力大大提高。 学生通过独立思考、课堂讨论、动手操作等灵活的课堂教授方式, 在思维上有很大的提高, 知识水平大幅度增长, 学习兴趣也显著提高。 但是, 教师在授课过程中也要注意问题的难度, 难度系数较大的问题易使学生产生畏难情绪, 不易对学习产生浓厚的兴趣。

4.总结

在传统教学中, 学生不能主动地思考和探索空间, 而应用问题连续体模式, 学生独立自主思考问题的能力会大大提升这有利于学生数学成绩的进步以及综合素质的提升, 从而为社会培养更多的人才。 本文结合小学数学课堂的案例, 来进一步探讨问题连续体模式的应用及其显著效果。 在今后教学中, 教师与学校应以解决问题为出发点, 多元化解决问题, 帮助学生掌握解决现实问题的思维方式与能力。

参考文献

[1]王志东.小学数学问题的表述中确定性也应优先于简明性.《教学与管理 (小学版) 》, 2013年7期

[2]曾爱香.小学数学问题解决方法多样化的研究.《学周刊A版》, 2014年11期

教学连续体 篇9

“文件连续统一体模型”最早由加拿大著名档案专家杰伊·阿瑟顿于1985年提出，国内对文件连续体理论的研究始于2001年，此后文件连续体理论作为一种新的档案学理论，逐步引起档案学者的关注。本文以中国知网（CNKI）为数据来源，在“主题”模式下输入“文件连续体”进行精确检索，得到2002年～2012年间文件连续体理论研究文献88篇。笔者以此为研究对象，用文献计量学的方法进行统计分析，以期对我国文件连续体理论研究现状进行全面的了解，为文件连续体理论的进一步研究提供借鉴和参考。

2 文献统计分析

2.1 年度分布。2002年～2012年间文件连续体理论研究文献年度分布和变化趋势如下所示：

表1 文件连续体理论研究文献年度分布表

注：表中“%”是指年度文献数量占文献总量的百分比

图1 文件连续体理论研究文献数量变化趋势图

文献的年度分布可以从一个侧面反映出这一时期该理论的研究状况，从而反映出该理论的研究趋势。由图1可以看出，国内关于文件连续体理论的文献数量总体上呈现一个上升、稳定、下降的趋势。2005年之前，该研究处于上升趋势，文件连续体理论逐渐引起学者们的关注；2006年至2009年，文献数量持续处于一个较高的水平。其中，文献数量最多的是2006年和2007年，分别为12篇和15篇，各占总数的13.6%和17%，说明该时期更多学者关注文件连续体理论的研究，研究热情较高；2010年之后，文献数量呈现出明显的下降趋势，说明学者们对于这一理论研究已趋成熟，研究热潮逐渐消退。

2.2 期刊分析。统计显示，88篇文件连续体理论研究文献分布在31种期刊和优秀硕士学位论文数据库中，其中载文量在3篇以上的有9种期刊，分别是《档案学通讯》、《浙江档案》、《档案管理》、《兰台世界》等，占文件连续体理论文献总量的71.6%。这9种期刊中有7种是档案学核心期刊，核心期刊载文量为54篇，占文献总量的61.4%。可以看出，文件连续体理论研究相对深入和系统，研究质量较高。

表2 文件连续体理论研究文献期刊来源分布表

2.3 研究机构分布。总体上看，文件连续体理论研究以高校档案学理论研究者为主，又以中国人民大学和浙江大学为核心，两所高校发文占文献总量的27.3%。文献数量在3篇以上的研究机构如下所示：

表3 文件连续体理论研究文献在3篇以上的研究机构

可以看出，文献数量在3篇以上的研究机构发文总量为47篇，占文献总量的半数以上，说明文件连续体理论研究机构相对集中。

2.4 作者分布。根据普赖斯定律，可以统计出文件连续体理论研究的核心作者群，核心作者是指那些发文量较多、影响力大的作者。核心作者的发文量应为文献总量的50%，普赖斯核心作者的最低发文数“m≈0.749（n??max）1/2”，其中“n??max”是最高产作者发的论文数。统计显示，最高产的作者是攀枝花学院的邹吉辉，其间发表的论文数共计6篇，所以“nmax=6，m=1.835”，取临近最大整数2，也就是说，发文达到2篇的为核心作者，见下表：

表4 核心作者发文统计表

统计显示，核心作者发文数量为24篇，占文献总量的27.3%，研究者较为集中，研究主体单一。

2.5 作者合作度分析。为衡量作者的合作规模，本文采用期刊论文的作者合作度这一指标。论文合作度是指某学科学术期刊在一个确定时间里每篇论文的平均作者数。它是反映论文作者团队协作和整体智力的重要指标，合作度的值越高，合作智能发挥越充分。

2002年～2012年论文作者合作度和合作率见表5。

表5 论文作者合作情况

从上表可以看出，近十年文件连续体理论研究论文的合作度为0.48，合作率为33%，由一个人独立完成的文献占文献总量的67%，3人及3人以上合作偏少，仅占文献总量的4.5%。分析显示，文件连续体理论研究以个人为主；2人合作是合作主要形式，合作形式局限于本机构内部合作；合作度偏低，规模偏小。

3 .研究主题

3.1 文件连续体模式下的档案管理研究。文件连续体理论是新型文件运动理论，有研究者将文件连续体模式与档案管理实践相结合，探讨如何在前者指导下优化后者。安小米（2002年）探究了文件连续体模式最优化管理的机理，提出了电子文件最优化管理的框架。张祝杰等（2005年）通过对电子文件内容鉴定的要素及方法的分析，分析了文件连续体理论给电子文件内容鉴定带来的影响。于英香（2007年）以文件连续体理论为例，剖析西方档案学理论在我国“本土化”过程中某些环节的缺失，并对如何改变这种现象提出思考与建议。吴品才（2009年）指出这一理论确有值得借鉴之处，但同时认为这一理论也可能存在若干问题，例如，能取代文件生命周期理论、文件运动阶段性对文件管理没有影响、纸质文件运动过程是线性的而电子文件运动过程是非线性的等，所以，档案管理实践中对这一理论不可盲从。

3.2 文件生命周期理论与文件连续体理论的关系研究。数据显示，涉及文件生命周期理论和文件连续体理论关系的文献为58篇，占文献总量的65.8%，可见，文件连续体理论与文件生命周期理论的关系是国内档案学者集中关注的问题。何嘉荪、叶鹰（2003年）讨论了两种理论的哲学基础，认为可以借鉴文件连续体理论，并对建立全新的文件运动理论进行探索。傅荣校（2004年、2008年）认为文件连续体理论相对于文件生命周期理论而言，更表现为文件管理理论发展到高级阶段的特性，从实践发展的需要看，文件连续体理论取代文件生命周期理论是一种必然，文件连续体理论将成为构成后保管时代档案学体系的基石。何达多、金更达（2005年）探讨了两种模式的同一性，并提出两种理论在现行环境中的关系是互为补充而非相互对立。邹吉辉、杨杰（2006年）对我国档案学者在两种理论关系研究上的4种观点取代论、补充论、兼容论与互补论进行点评，从基础与应用、宏观与微观、指导与被指导3个方面分析并阐述了文件生命周期理论与文件连续体理论的辩证关系。何嘉荪、史习人（2006年）指出文件运动理论才是全方位描述文件运动规律的理论，它既应包容文件生命周期理论、全宗理论、文件价值理论和其他理论，也应该直接吸纳或者借鉴文件连续体理论的绝大部分成果，发展成开放性和可持续发展的理论体系。刘东斌（2007年）从“收文”的角度对两种理论进行分析，认为从文件运动、文件管理和文件价值看，两者都不能给予充分解释。邹吉辉、何永斌（2009年）认为应该客观地评价“两论”的历史地位、全面地认识“两论”的价值、辩证地把握“两论”的关系、发展地看待“两论”的未来。

4 我国文件连续体理论研究中存在的问题

4.1 基础理论研究较多，实际工作问题研究较少。我国学者对文件连续体理论的研究大多处于理论层面，与档案管理工作相结合的研究成果较少，需要引起学界的重视。

4.2 存在一定的重复研究。文献调研发现，国内学者对文件连续体理论的研究重复现象比较严重，导致了科研力量的分散，造成了一定的浪费，且难以产生高水平的科研成果，影响了科研的整体质量。

4.3 研究主体分布不均衡。文献调研看出有关文件连续体理论论文的作者大都来自高校及科研机构，档案管理工作者对该理论反响平淡。研究主体分布不均衡导致我国档案学界对实际工作层面研究明显不足。

5 结论

最近几年，文献数量呈回落态势，说明文件连续体理论研究已趋成熟，也说明这一领域研究亟待创新，需要培育新的研究热点。

教学连续体 篇10

覆冰导线受风力作用产生的低频、大幅自激振动称为舞动, 舞动对线路安全运行有极大威胁, 有时威胁甚至是灾难性的, 舞动机理及防舞技术研究方兴未艾[1,2]。就舞动机理而言, 普遍为人所接受的是Den Hartog[3]的垂直舞动机理, Nigol等[4]的扭转舞动机理和Yu等[5]提出的偏心惯性覆冰导线舞动过程中产生的是交变张力, 就连续体模型等效为具有单自由度或多自由度耦合的集中参数模型, 但该模型无法考虑导线在重力作用下具有一定垂度和柔性及运动大位移、小应变的几何强非线性特性。

本文基于有关索的建模方法[6]建立了覆冰导线风致振动连续体非线性动力学偏微分方程, 在此基础上, 通过Galerkin积分得到了便于解析求解和数值模拟的常微分方程, 同时探讨了结构参数如导线跨度、水平张力等对各阶模态线性固有频率的影响。应用Mathematica程序数值模拟导线振动特性并与有限元分析结果进行比较, 比较结果表明本文连续体模型能准确地呈现系统的固有频率特性及振动幅频特性。

1 覆冰导线连续体动力学模型

考虑到受几何非线性和垂度影响的覆冰导线舞动问题很复杂, 本文在建立分布参数连续体非线性动力学模型时作了如下基本假设:基于准定常气动力假设, 不考虑空气湍流;导线在重力作用下的垂度曲线为抛物线;不考虑次档距振荡, 将分裂导线视为一根横向振动类似索, 其扭转振动类似具有一定刚度的梁的振动;不考虑导线安装初伸长, 本构关系服从胡克定律;不考虑导线轴向运动。

截取一微导线单元如图1所示, 其中, oxy面为垂直振动 (y向) 、oyz面为水平振动 (z向) , 绕导线轴线 (分裂导线绕分裂圆圆心) 为扭振。

导线微元段的动力学方程为

其中, T、t′为覆冰导线的初始张力和舞动过程中动张力增量;和l分别为导线在静平衡状态下的垂度曲线和档距;v (x, t) 、w (x, t) 和θ (x, t) 为导线舞动过程中相对于静平衡位置沿y、z和扭转方向的位移;fy (x, t) 、fz (x, t) 和fθ (x, t) 分别为单位长度覆冰四分裂导线在y、z和扭转方向所受到的气动力;m为单位长度覆冰导线质量;s和ds分别为弧长坐标和微元长度;Ic、kθ分别为分裂导线对旋转中心的转动惯量和扭转刚度;e、θ0分别为覆冰导线截面偏心距和覆冰角;cy=2mξyωy、cz=2mξzωz和cθ=2Icξθωθ分别为单位长度导线在y、z和扭转方向的线性结构阻尼系数;ξy、ξz、ξθ分别为各向阻尼比;ωy、ωz、ωθ分别为各向振动圆频率。

为简化式 (1) , 引入下列变换[6]:

由于分裂导线振动过程中扭转角很小, 本文取

将上述各式代入式 (1) , 得

其中, yx为y关于x的一阶导数, H、h为覆冰导线水平张力和水平张力增量。y、z和扭转方向的振型函数可分别取为φ1i (x) =sin (iπx/l) 、φ2i (x) =sin (iπx/l) 和φ3i (x) =sin (iπx/l) (i=1, 2, 3) 。由于舞动波形主要为低阶谐波[7], 本文以1阶模态 (i=1) 为例对振动方程进行模态截断, 令v (x, t) =φ1i (x) q1 (t) 、w (x, t) =φ2i (x) q2 (t) 和θ (x, t) =φ3i (x) q3 (t) , 其中q1 (t) 、q2 (t) 和q3 (t) 为描述导线上各点振动位移的时间函数, 经Galerkin积分可得非线性动力学常微分方程如下:

式中, a11, a12, …, a18;a21, a22, …, a27;a31, a32, …, a35分别为通过Galerkin积分得到的垂直、水平和扭转方向覆冰导线各项系数。

整档覆冰导线所受气动力为

其中, U为水平风速;ρ为空气密度;D为裸导线直径;Cy (α) 、Cz (α) 和Cθ (α) 分别为作用于三个方向上气动力的系数, 是气动攻角α的函数。取气动攻角表达式为

其中, θ0为由导线不均匀覆冰而具有的初始攻角 (覆冰角) , 分别为由扭转及垂直振动引起的攻角变化量。气动力参数取自文献[8], 平均升力、阻力和扭矩系数关于α的函数式为

将式 (7) 代入式 (5) 并积分, 结果代入式 (4) 可得耦合很强烈的动力学常微分方程组:

其中, b11, b12, …, b19;b21, b22, …, b29;b31, b32, …, b39分别为通过Galerkin积分得到的垂直、水平和扭转方向覆冰导线所受各项气动力的系数。前3阶模态振动方程形式相似, 此耦合动力学方程能够全面地反应连续体系统的振动特性。

2 覆冰分裂导线线性固有频率

覆冰导线低频、大幅舞动是典型的流固耦合弹性自激振动, 振动频率接近某一低阶频率[1]。从振动响应特性来看, 内共振与非内共振有本质区别。导线是具有一定垂度和柔性的三维弹性连续体且有无限多个固有频率及相应模态, 当两个或更多个频率的比值为有理数或接近有理数时就会发生内共振[8]。

对于式 (4) 来说, 横向 (垂直、水平) 和扭转振动各阶模态的线性固有频率均是分析振动原因和振动特性的重要依据。垂直、水平和扭转一阶振动的圆频率分别为

其中, a13、a23、a33为各向振动1阶模态刚度、a11、a21、a31为各向振动1阶模态质量 (扭转为转动惯量) , 是与结构参数如导线自重、跨度、水平张力等有关的积分常数 (积分式略) 。单根覆冰导线参数取自文献[9], 见表1。

2.1 横向振动线性固有频率

两支撑端等高线档前3阶模态示意图见图2, 实线为导线初始静平衡位形, 虚线为振型曲线。

覆冰导线舞动过程中产生的是交变张力, 就舞动特性而言, 水平张力及张力差起控制作用。

由文献[10]知, 振动过程中水平张力变化量为

其中, E为弹性模量, A为导线截面面积, n为阶数, 导线垂直振动前3阶模态中由于自重引起的水平张力变化量分别为

由式 (11) 可知, 奇数阶中重力引起水平张力增量与阶数成反比, 偶数阶中水平张力增量为零。结合图2可知, 1阶模态导线各点离开静平衡位置向同侧运动, 要克服重力恢复到静平衡位置势必会增大张力;2阶模态档距中点两侧导线反向运动水平张力增量抵消为零;3阶模态中间与两侧导线振动反向, 水平张力增量由1/3档导线重力引起。因此, 在计算垂直振动各阶模态线性刚度时, 偶数阶不考虑自重, 奇数阶考虑自重的1/n。

在跨度一定的工况下, 水平张力H对各阶模态线性刚度影响显著。应用Mathematica程序计算并拟合频率随水平张力变化关系, 结果如图3所示。

图3a中, 垂直振动1、3阶模态线性固有频率先随水平张力增大而减小, 经最低值后又随张力增大而增大, 2阶模态线性固有频率始终随张力增大而增大;图3b中, 水平振动前3阶模态线性固有频率均随水平张力增大而增大。

选取l=126m、H=30kN导线来计算其圆频率, 并建立有限元模型数值模拟以进行比较, 结果见表2、表3。

由表2、表3可见, 连续体模型计算导线线性固有频率与有限元分析结果非常吻合。

2.2 扭转振动线性固有频率

计算分裂导线中点等效扭转刚度的方法只有文献[1]中提到的张紧弦法和柔索法 (三分裂) 两种。本文推导了应用柔索法计算二分裂、四分裂导线中点的扭转刚度公式, 列于表4。

表中, D1为分裂圆直径。

对于l=126m, H=30kN四分裂导线, 其扭振各阶模态线性固有频率见表5。由表5可见, 对于小档距浅弧垂导线, 张紧弦法与有限元结果吻合。

3 数值模拟研究

受非线性动力系统理论发展及研究方法制约, 对于式 (8) 这样复杂的方程求解析解用于定量分析很困难, 可用数值模拟方法研究系统振动特性。跨度l=126m的覆冰导线, 当风速U=12m/s时档距中点的运动轨迹图和时程曲线如图4所示。

由Routh-Hurwitz判据可知, 系统属于Den Hartog垂直舞动激发模式。水平和扭转振动为垂直振动通过惯性耦合将动力传递到相应方向引起的受迫振动。图4a表明导线中点运动轨迹为椭圆, 图4b中q1、q2和q3分别为垂直、水平和扭转振动历程曲线。通过分析知, 三向振动一阶频率为, 小于同阶垂直振动固有频率fy1=0.608Hz, 且二者差5.48%。表明非线性因素使振幅对系统振动频率产生了影响, 即系统的频率失去“等时性”。

图5为有限元数值模拟得到的导线垂直振动 (y向) 频谱图[11], 所选参数与本文相同。垂直振动频率与连续体模型分析结果0.575Hz相对误差仅为0.87%, 且图5中振幅y值与图4中表示垂直振动位移的q1也十分吻合。

4 结论

本文建立了覆冰分裂导线垂直、水平和扭转振动耦合的连续体动力学方程, 在此基础上深入探讨了结构参数对各阶模态线性固有频率的影响, 结果表明, 导线水平张力和跨度对频率影响显著, 且在小张力范围内自重对垂直振动频率影响大。对耦合动力学方程进行了数值模拟, 模拟结果表明各向振动均收敛于稳定的极限环。1阶模态振动频率小于该阶模态的线性固有频率。上述分析结果与有限元结果吻合, 表明连续体模型能很好地反应振动系统结构和动力学特性。

参考文献

[1]郭应龙, 李国兴, 尤传永.输电线路舞动[M].北京:中国电力出版社, 2003.

[2]王吉岱, 连金玲.气动式除冰机器人及其运动学分析[J].中国机械工程, 2013, 24 (5) :610-613.Wang Jidai, Lian Jinling.Kinematics Analysis of a Pneumatic De-icing Robot[J].China Mechanical Engineering, 2013, 24 (5) :610-613.

[3]Den Hartog J P.Mechanical Vibrations[M].New York:McGraw-Hill, 1956.

[4]Nigol O, Buchan P G.Conductor Galloping:1.Torsion Mechanism[J].IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1981, 100 (2) :699-707.

[5]Yu P, Shah A H, Popplewell N.Inertially Coupled Galloping of Iced Conductors[J].Journal of Applied Mechanics, 1992, 59 (1) :140-145.

[6]李伟义.连续体斜拉索风雨激振的非线性研究[D].天津:天津大学, 2008.

[7]李碧辉, 田丰.浅谈线路覆冰的危害及防治[J].江西电力, 2008, 32 (1) :47-50.Li Bihui, Tian Feng.On the Damage and Control of Transmission Line Icing[J].Jiangxi Electric, 2008, 32 (1) :47-50.

[8]王洪礼, 张琪昌.非线性动力学理论与应用[M].天津:天津科学技术出版社, 2002.

[9]Zhang Q, Popplewell N, Shah A H.Galloping of Bundle Conductor[J].Journal of Sound and Vibration, 2000, 234 (1) :115-134.

[10]杨风利, 杨靖波, 付东杰, 等.输电线路导线舞动载荷分析[J].中国电机工程学报, 2011, 31 (16) :102-107.Yang Fengli, Yang Jingbo, Fu Dongjie, et al.Analysis on the Laods from Galloping Conductors of Transmission Lines[J].Proceedings of the CSEE, 2011, 31 (16) :102-107.