感知手术（通用6篇）
感知手术 篇1
人文关怀是情感的、精神的、文化的人性关怀和照护[1]。护理人文关怀是为了促进和改善对病人的生命与健康、人格与尊严、权利与需求而直接行支持、协助以及促进的一种护理行为[2]。手术室是一个封闭、陌生、让人产生紧张情绪的特殊治疗环境, 除提供必需的诊疗技术服务外, 还要对病人提供这种对人的生命与身心健康的关爱。国内学者多关注人文关怀护理在手术病人中应用的质性研究, 而对手术室护士关怀行为的感知体验研究甚少。鉴此, 笔者采用现象学研究方法, 探讨手术室护士对人文关怀护理行为的感知体验, 可为采取有针对性的人文关怀护理措施, 提高手术室护理服务质量提供参考。
1 对象与方法
1.1 对象
本研究采用目的抽样法, 选取四川省某市1所三级甲等医院和1所二级甲等医院手术室临床一线护理人员。受访者入选标准:从事手术室护理工作3年以上, 同时具有国家护士执业资格证书;既往和目前无医疗纠纷;同意参加本研究。样本量确定遵循资料达到饱和、分析时不再有新的主题出现的标准[3]。最终访谈手术室护士10名, 在其年龄、工作年限及职称上呈现一定的差异性。受访者资料见表1。
1.2 方法
1.2.1 资料收集
采用质性研究中现象学研究方法以半结构式深度访谈法收集资料。在访谈前, 围绕研究目的设定访谈提纲, 内容: (1) 当您听到“关怀”这个词, 心里首先想到的是什么? (2) 假如您是病人, 希望有什么样的护理关怀? (3) 您认为对病人没有做到关怀的行为有哪些? (4) 您认为什么样的行为体现是对病人的护理关怀? (5) 您认为手术室护理关怀还需进行哪些环节的改善等?提纲中提问方式和问题的先后顺序视具体情况而定。访谈前让每位访谈对象了解本研究的目的、内容、保密原则及现场录音的必要性, 使其理解、信任与配合。取得受访者知情同意后开始访谈。选取舒适、安静的访谈场所, 时间为30min~60min。访谈过程中, 研究者尽量采用开放式提问, 引导受访者自由描述关于主题的一切真实思想、感受、看法和体会等, 并根据受访者的回答逐步深入访谈。必要时采用追问、重复、反问等方式对访谈对象反映出的信息进行确认, 以确保资料的准确性和完整性。同时注意避免研究者的主观意见对受访者产生诱导。访谈者边听边注意观察受访者的言行举止和表情变化并记录[4], 并及时将访谈录音转录为文档。
1.2.2 资料分析
采用Colaizzi[5]七步分析法进行分析。通过转录、编码、类属分析、描述、组织及对资料细致的分析和推理, 归纳成本研究的主题。访谈结束后, 仔细、反复阅读访谈内容, 将每位访谈对象的访谈记录编序, 并建立独立的档案资料。为全面了解和掌握其观点, 在分析过程中对访谈时模糊的问题进行补充询问, 对阐述不充分的观点进行资料查询。对反复出现, 有意义的观点进行编序并汇集, 提炼相似的观点, 形成主题概念, 再用访谈资料阐述和说明。
2 结果
2.1 主题1:尊重病人、重视病人
绝大多数受访者对不同社会层次、文化背景及不同疾病症状的病人, 均同等对待, 把病人放在首位, 予以特别关注和重视, 认为良好的服务态度最能让他们感到温暖, 受到尊重。N3:“爱心、耐心、细心、责任心是我的座右铭, 重视每位病人、每例手术, 保证手术顺利是我的责任”。N5:“有些人工流产术病人年龄较小, 我就会特别注意, 尽量避免不必要的暴露, 在病人裸露时及时给予遮盖, 充分尊重其隐私”。
2.2 主题2:心理支持
被访者一致认为病人心里均存在焦虑、恐惧、担心麻醉和手术意外等心理问题, 护士利用专业知识主动洞察到病人的心理问题进行沟通, 给予心理疏导, 减轻了病人的心理负担。N2:“大部分病人对手术的相关情况不了解, 手术病人进入手术室后看到手术室陌生的环境、各种仪器设备、工作人员的着装后难免产生恐惧、紧张的心理, 更加担心自己手术的成功与否, 甚至有绝望的悲观心理”。N4:“进入手术室后的部分病人, 在没有见到主刀医生时坚决不肯上手术台, 非要见到主刀医生再次问个明白。例如, ‘是你亲自做吧, 其他人是干什么的, 手术费用、麻醉疼不疼’等诸如此类的担心问题。那么我们会用安慰性的、真挚的语言说明成功的手术病例, 对手术病人所提出的疑问给予一一细致的解答, 从人文情感上支持病人, 也是减压的理想方式”。
2.3 主题3:细心周到
被访者认为护理人员的一言一行都会对他们有很大的影响。细心周到的护理理念融入到手术全程的护理中, 拓展了手术室整体护理的服务内涵, 使病人时刻感受到舒适服务与亲人般的温暖, 在心理上获得满足感和安全感, 使生理、心理医疗需求达到和谐统一。N7:“记得上高中时一次意外伤后要做手术, 手术那天早上, 按要求我得脱掉上身衣服躺在推车上进手术室。推手术车的护士看到我的迟疑微笑着说, 你坐在车上再脱, 说着把被单拉起来, 我一边脱, 她一边就把我严严实实地盖上了, 那一刻我很感动, 我内心深处把她当成我的亲姐姐, 当成我的亲人, 因为那绿单子盖住的不仅是我的身体, 还有我的尊严。做完手术, 在半醒半睡中, 护士们齐心协力把我抱上手术推车, 一个护士伏在我耳边轻轻说:咱们已顺利做完手术。我明白她是想让我安心。这件细微的事情让我深深的记住了她, 记住的不光是一个护士, 还有她给予我的勇气和信心。后来, 我从事手术室护理工作后, 一直都非常重视这些细小的事情, 我深深地体会到整个手术过程, 病人的需要和尊严, 都需倍加呵护和照护”。
2.4 主题4:专业知识和专业素质
2.4.1 交流技巧
被访者认为适度的告知、鼓励参与是与手术病人沟通的重要技巧。根据不同病人性格特点、承挫能力及医疗法规, 在进行治疗、护理操作前给予解释让病人得到知情理解, 必要时给予演示, 鼓励病人主动参与到护理安全工作中更有利于病人放松。N4:“病人进入手术室未麻醉前, 需进行有创操作时, 要提前告知注意事项, 如静脉输液、体位制动、动脉测压、术中置胃管、术中导尿等;在安全的前提下让病人主动参与, 我们协助病人躺成所需的平、侧卧位、伸缩手臂、双腿屈曲等”。N1:“有的麻醉方式需要被动体位或手术要求肢体约束时, 我们会向病人演示肢体的正确摆放, 解释束缚的必要性, 取得病人的理解”。
2.4.2 反应迅速
大部分受访者有希望快速解决病人病痛, 反应迅速, 及时判断出病人需要的护理, 立即处理, 减轻他们的不适和疼痛, 甚至争分夺秒抢救生命, 让他们感受到了关怀, 体现出护士的专业素质。N6:“有次1位50多岁的骨科手术病人, 发生了严重的青霉素过敏, 由于巡回护士反应敏捷, 迅速作出判断, 与医生共同协作及时抢救, 最后病人转危为安。面对病情危重抢救的病人时, 这就要求我们达到稳、准、快的操作, 以给病人安全感”。
2.5 主题5:注重个体化护理
2.5.1 技能与经验
被访者分享到个性化关怀护理的经验与技能的细节有:对于手术的小儿病人, 每次输液前都预先在穿刺部位涂上止疼药, 待发挥作用后再进行操作, 此方法大大降低了小儿病人对输液的恐惧;对于部分情绪不稳定的孕产妇, 让丈夫更换手术室的衣裤鞋帽后陪伴产妇进入手术室, 以免陌生的环境与恐惧手术会引起不良的心理反应, 这样的人性关怀, 可以使产妇有安全感, 保证手术顺利进行;对于老年手术病人, 由于老年人新陈代谢稍缓慢, 皮肤末梢感觉也较为迟钝, 手术前后都需充分做好保暖工作;另外对于手术时间较长的病人, 还应提前评估压疮风险, 必要时使用压疮贴;对于智障、昏迷、年老病人, 巡回护士全程寸步不离的照护病人, 保证病人安全。
2.5.2 安全性与舒适感
被访者认为重视病人的安全性与舒适感, 这方面已经越来越凸显出它的重要与不可缺性。N9:“病人麻醉后进行体位摆放时, 在各支架上垫好软垫以防压伤和迫使神经损伤的发生, 同时增加病人术中的舒适感”。N10:“术中使用冲洗液、消毒液和血制品时要适当加温处理, 麻醉苏醒期为病人盖好被子, 做好保暖工作, 留置胃管、尿管等尽量在麻醉后进行, 让病人尽可能感到舒适安全”。N8:“手术结束后, 病人身上置有多种导管, 一定要在病人翻身前安置妥当, 翻身后保持通畅”。
3 讨论
3.1 强化护士沟通技巧及专业素质培训
本研究表明, 技能与经验、演示与告知是护士明显感知到的护理关怀行为, 熟练的护理操作技能可以减轻病人的疼痛, 而护患沟通以专业知识为基础, 专业知识通过沟通转达给病人予以教育, 健康教育可以帮助病人改善不良习惯与认识。可见, 护理技术的本质具有至深的人文精神, 也是关怀人的具体手段;护理工作的顺利开展与护士良好的护患沟通能力有密切的关系。由此得出, 二者最终的出发点、归宿点和目的依然是实现对生命的关怀。因此, 在临床实践过程中, 一方面手术室护士应认识到积极适时开展形式多样的健康教育的重要性, 并促进病人养成健康的行为方式, 从而节约医疗资源和社会资源;另一方面, 提示护理管理者应对护理服务的及时性引起重视, 强化手术室护士的专业技能, 要重视低年资护士临床技能水平的培训和锻炼, 从而提高护理服务的效率和速度, 为病人提供有效的护理服务。
3.2 需提升护士主动关怀病人的意愿、意识和责任
护理不仅仅是一门技术学科, 也是一门人性学科[6]。由研究结果可知, 绝大多数被访者认为人文关怀是一种主动关怀人的意愿、意识和责任, 价值观和态度完全体现在具体行动中。这与护理关怀理论家Watson研究结果一致[7]。尊重、重视、同情、爱护病人不但是护士应具有的职业涵养及必备的道德素质, 而且是良好护患沟通的起点[8,9,10,11]。吕金宏等[12]对手术室护士进行调查研究发现, 护士鼓励病人参与的行为较差, 指出这可能与护士的态度及认知有关, 其实鼓励病人适时参与手术室护理安全工作也是主动关怀的行为。再者, 对病人人文关怀意识培养, 应从医学生的学校教育开始, 这与胡菁等[13]研究一致。可见, 针对手术室护士, 护理管理者应组织护士学习相关人文关怀知识, 加强对护士心理知识的培训, 重视并培养护士主动关怀人的意愿、意识和责任, 鼓励护士更加注重对病人的心理支持, 积极改变护士的认知和理念, 从而促使护士在工作中充分发挥人性化护理服务的角色, 以加强对病人产生积极的影响。
4 小结
护士通过日常工作中的细节把人文关怀传递给身处手术压力中的病人。要建立医院人文关怀氛围, 必须从系统化、人性化管理为出发点, 这也是医学伦理学界近年来讨论的热点。本研究通过对手术室护士深入访谈, 了解护士关怀行为的体验, 并提炼出主题, 对护理管理者制定政策措施、提高病人满意度改进服务水平以更好地保障病人安全提供参考依据。然而, 本研究的研究对象的范围较小, 护士访谈的例数较少, 地区不同、医院级别不同所得出的结果是否一致, 还需今后进行更大范围的研究。
感知手术 篇2
1 资料与方法
1.1 一般资料
2012年10月-2013年12月在我院行肺叶切除的的肺癌患者118例, 其中男72例, 女46例, 年龄38~75岁, 平均54.5岁, 均是首次在全麻下手术且手术方式相同;按照入院先后顺序将118例患者随机分为干预组59例, 对照组59例。两组患者在性别, 年龄, 文化程度及病情等方面比较无统计学意义 (P>0.05) , 具有可比性。
1.2 方法
两组均在术前3 d巡视患者, 简要介绍手术目的、经过及手术环境、所需仪器设备, 手术后注意事项, 术后咳嗽咳痰、床上排尿的方法训练及功能锻炼, 入院时和手术前1 d进行测量焦虑值Zung焦虑自评量表SAS[3], 填写患者术后配合度评分表 (咳嗽、咳痰的配合, 功能锻炼的配合, 遵医嘱依从性的配合) 。试验组还实施以术前感知护理干预措施。术前:1建立心理治疗的立体氛围[4], 所有医护人员均接受心理卫生的培训, 了解心理诊断和心理治疗的程序和意义, 并在试验组实施, 即应用新的医学模式思维指导工作, 与患者家属沟通, 详细了解患者的感受, 耐心解答患者的问题, 就手术室接送患者的方式, 手术室内环境, 手术的部位及手术时的体位, 手术入路、步骤、麻醉, 手术后带管时的体位及活动, 告知术中、术后可能会遇到的痛苦不适及其原因和应对方法, 减少患者对手术的恐惧并取得患者的信任, 告知患者术后镇痛泵使用原则和利弊, 术后早期下床活动的益处, 鼓励患者消除其紧张、恐惧的心理, 树立信心配合治疗和护理。2呼吸松弛训练[5]:术前3 d开始训练腹式呼吸, 改善呼吸频率和深度, 提高肺泡换气量。3意念放松训练:播放轻松的背景音乐, 诱导患者通过想像某一美好的事物, 驱除头脑中的一切杂念以达到一种身心平静的状态, 直到焦虑恐惧心理减轻或消失。术中:1患者进手术室后, 播放预先选好的背景音乐, 尽可能让患者放松。2干扰注意力:医护人员多给患者一些良性信息, 如通过谈话等方式分散患者对疼痛、不适及压力的注意。术后两组均按常规护理, 对呼吸道护理、胸腔引流管护理、疼痛护理及功能锻炼情况进行全程记录。如拔出胸腔引流管时间、首次肠道排气时间、首次下床活动时间、患者咳嗽排痰等配合程度、遵医嘱情况、术后有无并发症等。
1.3 评定标准
(1) 焦虑值Zung焦虑自评量表SAS:测评人员由经过培训的医护人员担任。工作人员于入院后及术前1 d向受试者进行测试, 先说明评定方法和要求, 由患者自己或家属回答。
(2) 遵医嘱依从性评分表:包括手术前后的药物治疗、呼吸、功能锻炼、纠正不良方式等几个方面。
1.4 统计学方法
采用SPSS 13.0统计软件对收集到的数据进行处理, 所有问卷和量表测评结果均用±s表示。以P<0.05为差异具有统计学意义。
2 结果
2.1 两组患者干预前后焦虑恐惧值比较
试验组入院时恐惧评分与对照组差异无统计学意义 (P>0.05) , 通过有针对性的干预后, 试验组术前1天恐惧值明显低于对照组 (见表1) , 拔管时间、首次下床时间、首次肠排气时间明显缩短, 并发症明显减少 (见表2) , 试验组术后配合度明显高于对照组 (见表3) , 两组比较差异具有统计学意义 (P<0.05) 。
注:组间比较P<0.05
3 讨论
术前感知护理干预可缓解患者的焦虑程度:手术患者普遍存在焦虑、恐惧、抑郁, 对神经、内分泌及循环系统产生十分不利的影响, 直接影响患者的正常心理活动, 甚至决定手术的成败与否[6], 因此, 对处于围术期的肺癌患者进行术前感知干预的研究就具有极其重要的现实意义。从试验结果看出, 对照组患者在入手术室前焦虑恐惧程度均较入院时显著升高。术前用药并不能有效的抑制患者的各种应激反应。入手术室以后, 面对陌生的环境、手术前的紧张气氛, 使患者产生了恐惧心理, 从而引起交感-肾上腺髓质系统兴奋, 血浆儿茶酚胺浓度有显著的升高[7]。从干预组的各项观察结果看出, 入室后各项指标均与在病房时比较变化不大, 提示通过术前的感知干预, 建立信任感, 了解手术相关信息, 减少不可知因素对患者的心理应激作用, 再加上适量的术前用药, 患者入手术室时的心理反应得到了有效控制。由结果可以看出术前感知干预能够抑制围术期患者的心理应激反应。
术前感知护理干预能明显降低并发症的发生率:手术并发症除与基础疾病、手术方式、术后护理等因素有关外, 也与患者的心理因素密切相关。患者焦虑紧张会引发多种不良反应, 如术后因惧怕切口疼痛不做有效咳嗽导致肺不张。另外, 高度焦虑紧张, 极度不安的情绪导致机体整体调节功能减弱。试验组从拔引流管时间、术后通气、下床活动时间与对照组的各项指标差异有统计学意义, 术前感知干预明显, 可以明显缓解患者的不良心理, 提高患者康复的时间, 减少并发症的发生。术前感知护理干预提高遵医嘱依从水平:通过对比, 试验组配合治疗契合明显高于对照组, 试验组配合行为训练效果更好, 明显减少了术后烦躁及疼痛的发生[8]。术前感知干预缩短了一侧肺全切除术后免疫功能抑制时间, 使大部分患者在术后4天左右免疫功能恢复接近正常。
本研究表明, 患者在有效的术前感知护理干预后, 减轻紧张、焦虑情绪, 减少抑郁症状的出现, 增强机体的免疫功能, 同时使患者充分认识到配合治疗的重要性, 从而积极配合医务人员的治疗, 减少不良反应及并发症, 有利于患者康复, 提高存活率。
参考文献
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[2]Atlata.Cancer facts and figures 2004.GA:American Cancer Society, 2004:66-72.
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[4]曹华, 蔡发良.心理医生[M].北京:九州出版社, 2000:1705.
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感知手术 篇3
一、学具操作与生活实际有机结合
数学是丰富多彩的, 在现实生活中都能找到其实实在在的数学素材, 生活中蕴含着丰富、鲜活的课程资源。学具操作的内容越贴近学生生活, 越容易形成知识结构。教师应善于采撷生活实例, 引导学生通过学具操作去探索生活中的数学问题。
如, “认识十”教学片段:
师:小朋友们, 老师为大家准备了一些小棒, 你们能数出10根排成一排吗?
师生一起边数边摆10根小棒。 (师摆在黑板上) 板书:10个一
师:为了方便, 我们通常把10根小棒捆成一捆。请小朋友们和老师一起把自己的10根小棒捆成一捆。这样一捆就有10根, 10根就可以捆成一捆。
师 (举着一捆小棒) :一捆表示几个十呢?请大家把10根小棒一捆放在左手里, 想想它表示几个十。 (板书:1个十)
师:大家回想一下, 我们是把几个一根捆成了1捆, 也就是几个一是1个十?10根捆成1捆, 是1个十根, 即10个一是1个十。板书:“是” (在10个一和1个十中间添“是”) 。
师:“十”在生活中应用可广泛了。如1盒铅笔有10支, 是1个十;1盒钢笔有10支, 也是1个十……你也能举出这样的例子吗?
二、学具操作与概念法则有机结合
小学生初学概念或法则, 总要经历从直觉动作思维到具体形象思维, 再进入抽象逻辑思维几个阶段。在数学活动中, 教师要让学生通过学具操作, 置身其中, 产生表象, 增强感性认识, 形成概念、法则。
如, 教学“圆锥体积公式的推导”时, 教师可以让学生准备等底等高的圆柱、圆锥;等底不等高的圆柱、圆锥;等高不等底的圆柱、圆锥;不等底、也不等高的圆柱、圆锥, 分组进行装沙实验。学生经历测量、估算、猜测、比较、验证等活动, 知道圆锥与圆柱体积的关系, 只有等底等高的圆柱与圆锥, 圆锥的体积才一定是圆柱体积的三分之一, 自然而然就推导出圆锥体积公式, 学生的思维也从无序到有序。
学具操作是学生获得感性知识的重要途径, 教师要引导学生根据操作中获得的具体形象和动态表象展开分析、综合、比较、抽象、概括、判断、推理等, 形成概念、规律和方法。利用儿童好动的天性, 依据学生的个性, 将学具操作与概念法则有机结合, 让学生在见其形、闻其声、触其质中学习数学, 既培养学生的动手操作能力, 又发展他们的思维。
三、学具操作与求异思维有机结合
小学生的思维正处于由具体形象思维为主向抽象逻辑思维为主的过渡阶段, 而小学生的抽象逻辑思维在很大程度上直接与感性经验相联系, 它具有形象性。学具操作符合少年儿童的心理特征, 迎合儿童好动特点和好奇心理, 它是一个动态过程, 必须调动学生多感官参与。在数学活动中, 教师要做有心人, 为学生搭建学具操作的平台, 实现学具操作与求异思维有机结合。
“学起于思, 思源于疑”。学生有了疑问, 才会进一步去思考问题, 才能有所发现, 有所创造。如, 教学“三角形面积”时, 教材是把两个完全一样的三角形拼成一个平行四边形, 推导出三角形面积计算公式。有学生提出质疑:“老师, 除了用这种方法, 还有没有其他方法呢?”教师引导性地问:“你说呢?你有没有办法把这个三角形转化成已经学过的图形推导出同样的结论呢?”学生通过操作想出了一些富有创意的方法:有的把一个三角形通过割补拼成一个长方形, 有的把一个三角形通过割补拼成一个平行四边形。教师先给予肯定:“好样的”“肯动脑”等, 再说明:“拼成长方形、正方形是特殊情况, 遇到一般情况应拼成什么图形?谁能说一说?”这样很自然地得出三角形面积的计算公式。学生不仅学到了三角形面积计算公式的推导方法, 而且学到了由已知来探讨未知的思维方法, 效果可想而知。
学具操作是一项较有难度的思维活动, 教师要尊重学生智慧生成, 调动学生积极思维, 鼓励学生多角度思考, 敢于质疑, 敢于发表不同见解, 哪怕是一点点的不同, 也是极其可贵的。学生通过学具操作不断获得解决问题的方法, 学得轻松、快乐, 达到事半功倍之效。
四、学具操作与猜测验证有机结合
小学生的认知规律主要是经过前人无数次实践总结出来的认识成果———概括化知识体系, 抽象性是它的一个重要特征, 这就大大提高了认知的起点, 增加了认知的难度。教师可以借助学具操作, 突破知识难点, 将抽象知识具体化。教学中, 教师要精心安排猜测、验证等思维活动, 让学生边操作边思考, 实现学具操作与猜测验证有机结合。
如, “探究长方形的特征”教学片段:
1. 猜测。
谈话:生活中同学们已经见过各种各样的长方形、正方形, 它们有什么特征呢?我们先来研究长方形的特征, 请大家仔细观察黑板面、课桌面以及画在黑板上的长方形, 发现这些长方形都具有哪些共同特点? (可以提示从长方形的边和角入手)
(1) 学生思考, 同桌交流。
(2) 学生汇报, 教师相机板书。
学生可能说出:长方形有四条边, 对边相等, 有四个角, 且都是直角。
相机板书:四条边对边相等四个角都是直角
2. 验证。
师:刚才大家主要是从“边”和“角”两个方面进行观察。你们的发现、猜想到底对不对呢? (打上问号) 这些数学知识的形成是必须通过反复验证才能得出结论, 接下来我们一起验证这些结论。你们打算用什么方法验证呢?
学生以小组为单位动手操作、相互讨论, 形成小组意见。 (教师参与其中)
学生汇报验证方法:
“量一量”和“比一比”的方法。 (指名几组汇报结果)
谈话:很多同学都用了“量一量”和“比一比”的方法, 除了这种方法, 还有其他方法可以证明长方形“上下边相等、左右边相等”吗?怎样知道长方形的对边相等?对折几次?
师:虽然大家手中的长方形有大有小, 但都可以证明长方形对边相等的特点。那么长方形的角怎么验证呢?
让学生观察、思考、操作、交流。
……
五、学具操作与数学语言有机结合
学具操作是一种定向心智、手脑并用的思维活动, 学生爱动手、会操作不等于会语言表达。语言是思维的工具, 数学语言是数学思想的载体。教师要精心设计学具操作活动, 并给予必要的提示和指导, 让学生边操作、边观察、边思考、边领悟, 鼓励和引导学生把学具操作的过程、看到的现象以及自己的想法完整表达出来, 使动态表象转化为外部语言, 实现学具操作与数学语言有机结合。
如, 教学“两位数减一位数 (退位减法) ”:32-8, 课前教师让学生准备小棒32根, 10根一捆, 2根另外。上课时让学生动手操作, 完成后进行交流。生1说:“从2根小棒中拿出8根不够, 于是借一捆打开, 与2根一起共12根, 从12根中拿出8根, 还剩4根, 从而得出32-8=24 (根) 。”他刚说完, 生2接着就说:“可以先拿出一捆, 还剩下两捆和2根, 从取出的一捆里减去8根得2根, 再与剩下的合在一起, 得10-8=2, 2+22=24 (根) 。”生3又说上了:“老师, 这样太烦了, 我还有更好的方法。”他兴致勃勃地说:“2减8不够, 我就8减2得6, 然后, 再从30里减6得24。我的得数和他们的一样。”于是老师鼓励道:“这种方法非常好, 是你创造的, 我们就叫它××法吧!”学生通过学具操作悟出了两位数减一位数的具体算法, 并能将自己操作的过程和结论有序、完整地口述出来。
只有把操作、思考结合起来, 才能使学生离开学具操作后仍在头脑中留下鲜活完整的表象。教师要把重点放在那些基础比较薄弱、思维和语言表达比较差的学生身上, 而对于那些一贯成绩好、思维敏捷的学生, 则可以鼓励他们创新。
感知手术 篇4
LTE能为用户提供更高传输速率、更低时延和更好的QoS(Quality of Service)保证。为了实现这一要求,寻求更好的无线资源管理方法成为解决问题的关键。LTE的信道具有时变特性,并采用了共享信道的机制,如何在用户之间灵活分配和动态调度可用的无线资源,是最大限度提高频谱利用率和系统吞吐量的前提。上行调度区别于下行调度,上行采用SC-FDMA[1]技术,要求分配给任一UE的RB资源必须是连续的,传统的下行分组调度算法不能直接应用于上行。上行调度既要考虑优先级调度因子的影响,还要保证分配的RB具有连续性[1]。
本文提出了一种基于队列感知和信道感知的LTE系统上行调度算法,简称RPE(Riding Peak Evolution)算法。该算法研究了待传数据量大小、队列等待时延和信道状态信息对调度优先级[3]的影响,重新定义了调度优先级因子的表达式,然后在已有RP算法基础之上,依据重新定义的优先级进行RB的分配。仿真结果表明,该算法与传统调度算法相比提高了频谱效率,同时提升了系统的吞吐量。
2 LTE上行分组调度算法
LTE上行调度算法主要分为两类,一类是基于调度优先级的调度算法,一类是基于资源分配方法的调度算法。前者是根据计算得到的调度优先级对UE进行排序,然后依次为UE分配RB资源;后者是根据当前UE在每个RB上的度量值进行资源分配,为了保证RB连续性,还需要权衡UE在连续RB上的总度量值。在LTE上行调度过程中,上述两类调度算法是相辅相成的,既要根据UE的QoS需求计算调度优先级,又要考虑在RB分配过程中保证连续性,使系统频谱利用率最高和系统吞吐量最大。
2.1 基于调度优先级的传统算法
文献[2,3,4]分别介绍了目前主流的分组调度算法有最大载干比算法(Max C/I)、轮询算法(RR)和比例公平算法(PF),这些都是基于调度优先级进行资源分配的算法。最大载干比算法实现了吞吐量最大化,优先为信道质量好的UE进行调度,不能保证公平性。轮询算法保证了用户间的公平性,但是在系统吞吐量上欠佳。比例公平算法在吞吐量和公平性上达到一个平衡,目前大多数研究都是建立在PF算法基础上改进的。本文调度优先级也以PF算法为基础,把队列大小和队列时延考虑到其中,重新定义了调度优先级因子表达式。频域的PF算法的优先级表达式:
式中ri ,j(t ) 是指用户i在时刻t在RBj上获得最大传输速率,由信道质量决定;Ri (t ) 是指UEi 在时刻t内的平均吞吐量,根据(2)式进行更新:
式中tc 为更新时间窗。
2.2 基于资源分配方法的传统算法
文献[5,6,7]介绍了基于资源分配方法的上行调度算法主要有:最先最大值扩张算法(FME)、递归最大值扩张算法(RME)、峰值选择算法(RP)。最先最大值扩张算法是从具有PF调度度量值最高的RB开始查找,依次比较与当前RB相邻两个RB的调度度量值进行单边查找,选取优先级高的RB进行分配,但是该算法查找方法效率低。递归最大值扩张算法原理与FME一样,区别是采取了双边递归查找,查找效率明显提高。RP算法的原理同FME算法、RME算法一样,同样利用多载波系统的多普勒效应,用户信道质量状态在时域和频域上具有相关性。RP算法步骤如下:
step1:查找UE i-RB j的SINR度量值矩阵,选取具有最高SINR值的RBc ,其对应UEi ;
step2:把RBc 分配给UEi ,将此SINR度量值从矩阵中剔除;
step3: 查找具有次最高SINR度量值对应的RB,如果该RB有相邻的已被分配的RB,则此RB被分配给和相邻RB同样的UE;如果没有,则该RB被分配到给其对应的UE,剔除该SINR度量值。
step4: 执行step3,直到所有的RB都被分配完毕。
3 基于队列感知和信道感知的调度算法
队列状态信息包括队列大小和队列时延,对于非fullbuffer业务的系统来说,队列长度有界。如果用户的信道质量好,但是其对应的待传数据量不足,仅凭借信道质量好就在共享信道上优先调度该用户,就会造成系统资源的浪费,所以调度优先级需要考虑队列大小,优先为待传数据量大且信道质量相对较好的UE分配RB。同时不同业务队列对队列时延的要求不同,为保障UE的QoS需求,调度算法还应该充分考虑调度过程中各业务队列的时延要求,优先为时延要求更为严格且信道质量相对较好的UE分配RB。综合考虑队列大小、队列时延和信道质量计算调度优先级,优先为优先级别高的用户进行资源调度。
3.1 算法描述
LTE系统中eNodeB端通过UE端上报信道质量状态,可以获得每个用户在每个RB上的瞬时传输速率。ri,j(t )表示UEi 在RBj 上的获得的瞬时传输速率,B代表每个RB的带宽为180KHz,SINRi,j表示UEi 在RB j上的信道质量状态,ri ,j(t ) 表示为:
由式(3)我们可以得到,在每个TTI内,用户i能达到的总传输速率为:
其中xi ,j(t ) = 1表示RBj分给用户i,值为0时表示未分配给该用户,同时需满足每个RB最多只能分配给一个用户: 其中m表示RB个数。
调度过程中不仅需要考虑当前信道条件下的传输速率,还要考虑当前待传队列的数据量大小。针对每种业务队列,其到达率λi(t )服从参数为λi 的泊松分布,队列到达的时间间隔为一个TTI,记为T。则在单位时间T内,业务队列的平均到达率为λi 。由于缓存区域有界,设最大容纳的业务队列长度为Qthi 。则在t时刻开始,队列大小为:
同时由于队列长度有界,在t时刻待传队列的实际长度为:
式(5)中QLi (t ) 为当前信道实际传输的数据量,由当前信道状态下总传输速率和当前待传队列数据量大小决定,其表达式为:
由上可以设计基于队列大小的调度优先级因子表达式为:
其中n表示用户数, 为n个用户的平均待传数据量。在t时刻内,待传用户i的队列长度和所有用户的队列长度平均值成指数关系增长,用户的队列长度越长调度优先级越高。
由式(8)可知,相同条件下,待传数据量越大被调度的几率越大。LTE上行调度还需要考虑用户业务的QoS需求,本文考虑了队列等待时延对上行调度的影响。根据Litter公式可以估算出队列等待时延的计算公式为:
LTE系统中调度对象既包括非实时性业务,也包括实时性业务。非实时性业务和实时性业务对时延的要求不一样,当eNodeB调度混合业务时,需要根据统一的时延调度优先级公式对不同业务进行调度。对于非实时性业务,可以采用下式:
由式(7)可知,其中Qi (t ) 为在t时刻待传队列的实际长度,Qthi 为队列长度门限值,超过队列门限的数据包将直接被丢弃,用户队列长度和队列门限成指数性关系增长,队列长度越接近门限值,调度优先级越高。
对于实时性业务来说,每种业务对应一个时延门限值,可以采用下式:
式中Wthi 表示用户i当前业务对应的时延门限值,由于业务队列的平均到达率为λi ,所以(11)式可以变为:
其中Dthi=Wthi×λi ,是由业务时延得到对应的时延门限队列长度值。又由于VoIP、流媒体等实时性业务相对于FTP、WWW等非实时性业务对时延要求更高,所以Dthi(t )
在PF算法基础上,综合考虑队列大小和队列时延,得到基于队列感知和信道感知的调度优先级表达式为:
3.2 RPE算法流程
根据式(14)得到的调度度量值表达式,得到RPE算法流程,具体算法伪代码如下:
4 仿真结果和性能分析
本文算法通过系统级仿真验证所提算法的性能,并与传统频域的RME、FME算法进行比较。仿真参数为:小区数为7个,载波频率2GHz,带宽为20MHz,阴影衰落服从对数正态分布,标准差为8dB,快衰落为Jakes多径模型,UE的移动速度为3km/h,天线配置为SISO。仿真中,系统中实时业务以流媒体业务为代表,非实时性业务以FTP业务为代表,最大队列长度为100个数据包。仿真过程中用FQ ( △t) 表征用户的公平性,表达式为:
其中,Qi ( △t) 表示用户i在时间间隔 △t内获得的实际传输速率,系统用户数为n。FQ ( △t ) 1=表示所有用户在时间△t内有相同的数据速率。
图2是系统吞吐量的仿真结果,随小区用户数增加系统吞吐量的变化情况。RPE算法与传统的RP、RME、FME算法相比较,吞吐量有所提升,这是因为相同条件下,RPE算法下的用户得到的实际传输速率相比于其他三种算法有所增加,每个TTI实际能够传输的数据速率增加了,所以系统吞吐量也跟着增加。当小区内用户数少时,RPE算法和其他算法性能无大差别,这是由于用户数少时,系统有相对足够的RB为用户分配,RPE算法在低负载场景下性能提升不明显。
图3是用户数据速率公平性的仿真结果,小区活跃的用户数增加对用户数据速率公平性的影响。由图可以看出,RME算法相比较RPE、RP、FME算法在数据速率公平性方面表现较好。RPE算法在满足用户速率需求的同时更好的利用有限的无线资源,使待传数据量大和时延要求严格的用户在相同信道条件下系统获得的实际传输速率增加,但是因为RPE算法考虑了队列状态信息,在优先级表达式加入用户QoS需求的考虑,使系统在用户数据速率公平性方面的性能有所下降。同时,FME算法数据速率公平性随着用户数量增加下降很明显,是因为FME算法在查找最优优先级用户时采取单边查找策略,没有利用频域相关性查找,致使用户资源分配不合理,造成公平性很差。
图4是频谱效率随着用户变化的仿真,从图中可以知道,所提RPE算法在频谱效率上的性能优于FME、RME、RP算法,RPE算法在查找矩阵中的最大优先级时,由于引进新的调度度量值判断条件,使系统用户获得了更高的增益。同时,随着用户数量的增加,RPE算法和RP算法效果相似,只有用户数在5到35之间,RPE算法相比于RP算法获得增益。RME算法相比于FME算法,他们之间的差异接近3%。
图5是各算法在每个TTI内被调度的用户数统计结果,每个TTI时刻内小区中有50个激活的用户。由图可知,RPE算法将可用RBs尽可能多的分配给所有用户使用,相同条件下比FME、RME、RP算法调度更多的用户。
5 结论
感知手术 篇5
随着传感器、无线通信和计算技术的发展和普及,普适计算 (Pervasive computing/Ubiquitous computing)“以人为本”的概念逐渐得到人们的认可,成为一个热点研究领域。根据文献[1]的思想,普适计算的目的是改变传统基于桌面系统的计算模式,使人们能随时随地获得快捷、高效的计算服务。其中核心问题之一就是上下文感知计算(Context-aware computing),即捕获用户所处物理环境状态信息,依据其历史行为,推断出用户可能的需求,适时地提供相应的服务[2]。一些主要大学和公司相继开展了基于上下文感知技术的各种普适计算研究项目,如MIT的Oxygen[3]、CMU的Aura[4]、Illinois大学的Gaia[5]、Microsoft的EasyLiving[6]、清华大学的Smart Classroom[7]等。
传感器网络是普适计算在微型嵌入式领域的一种重要应用模式,已成为支持上下文感知的一项关键技术,在环境监测、军事侦察、医疗、智能人居环境、抢险救灾等领域具有日益增长的应用潜力[8,9,10,11,12]。基于普适计算分布式特点,以传感器网络作为基础的上下文感知应用必须适应智能交互的空间的需求。目前,已有研究者提出将智能代理技术引入上下文感知应用,以满足上述要求。如加州大学Irvine分校的AgentOS系统[13]、MIT人工智能实验室的AIRE项目[14]、马里兰大学EasyMeeting系统[15]等。
本文在智能计算研究基础上,提出一种面向传感器网络的上下文感知应用模型,并设计开发了相应的原型系统。研究目的旨在利用智能代理机制,提高基于传感器网络的上下文感知应用的自主性与自适应性,促进普适计算相关研究和应用的进一步发展。
1 相关技术与问题描述
无线传感器网络是一种特殊的无线自组网,众多智能的微型传感器节点能够相互通信,以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中特定的信息。其中感知节点根据预设任务对物理现象(如环境温度、湿度、光强、震动等)进行感知。汇聚节点(sink)将感知节点群收集处理后的信息汇集,传输到应用客户端。
依据文献[16]提出的关于上下文感知计算理论“系统能发现并有效利用上下文信息(如用户位置、时间、环境参数、用户活动等)进行计算的一种计算模式”,因而基于传感器网络的上下文感知要求每个感知节点都能够基于自己的能力,主动地获取周围工作环境的信息,并与节点本身已有的信息相融合,构成节点的上下文。
结合传感器网络自组织通信交互方式,基于传感器网络的上下文感知计算面临解决以下问题:
a) 感知定位。上下文感知首要解决的问题是“位置服务”,即对用户方位感知,实现目标的定位。基于传感器网络的普适环境中,感知目标具有多样与动态性特点,因此,实现定位在系统的精度、实时响应与可测性等方面都有较高要求[17]。
b) 动态人机交互。普适计算的上下文感知具有上下文敏感性和不可见性特点。在基于传感器网络的上下文感知环境下,传感器节点除了具备上述上下文获取功能外,还必须能够根据已有的上下文,通过本地化的运算自主地做出决策、主动地调整自己的行为,或者与其他节点进行协商,通过请求或者提供相关服务实现节点间的持续协作。
智能代理(Agent),是分布式计算技术和人工智能技术相结合的产物[18]。本质上是一个程序实体,拥有一定的智能和判断能力。它可以在自己的控制下,按照一定的规程在网络节点间迁移,寻找并处理合适的资源,代表用户完成特定的任务。Agent在一个执行环境中被创建后,能够携带自身状态和代码在网络中迁移到另一个环境中恢复执行。因此,基于上述Agent在自主性、反应性、能动性及可移动性方面的特点,若以传感器网络为物理基础架构,通过Agent的智能协作,进而提高上下文感知服务的动态性与有效性。
2 基于传感器网络的上下文感知应用模型
根据上述关键技术特点及面向普适计算的应用需求,提出一种基于传感器网络的上下文感知应用模型,利用智能Agent的驻留与迁移实现对设备、上下文、物理环境等构成的计算环境进行管理、协调和调度,建立实体对象间互操作(interoperation)的基础。
如图1所示,服务主体(用户)进入物理空间,无线传感器网络在普适支撑网络以及外部资源的协同下,感知和采集服务主体产生的服务意图(体现为一系列传感数据),创建智能移动Agent,实时地与驻留在普适设备的Agent进行协作和交互,将服务主体的服务意图进行表达和处理,并驱动和控制普适设备为服务主体提供服务,完成情景计算。
3 原型系统设计与实现
南京邮电大学普适计算研究组以上述应用模型为基础,研发了基于情景感知的媒体播放原型系统。采用无线传感器网络与Agent技术相结合的方案,在传感器提供感知服务基础上,利用Agent智能性优点解决情景感知中人机交互和信息处理的一些关键问题。
该系统由控制终端、媒体播放终端和多个超声波传感器组成。基于超声波在传播方向、功率、穿透能力等方面存在的优势,且具有成本低、复杂度低、精确度高等特点[19],本系统采用超声波传感器实现目标的跟踪与测距定位。主要方法是利用超声波发射与接收间的时间差获取距离,通过三维坐标定位算法实现对来访目标的感知。超声波传感器之间通过无线收/发建立通信链路,实现对来访者定位与身份识别。汇聚节点采集传感器感知信息,通过串口数据线传送至控制终端。控制终端计算出来访者的方位后,通过有线网络派发来访者的身份ID(标识)至邻近的媒体播放终端。该媒体播放终端依据ID从媒体库中根据其历史登记的喜好,选择曲目播放。如来访者漫游至其他感知区域,控制终端将根据感知的定位信息,动态派发任务,实现对于同一媒体进程,不同媒体播放终端之间的切换与续播,系统结构如图2所示。
3.1 硬件设计与实现
硬件结构如图3所示。
本系统研发的超声波传感器Uscell,其设计方案基于南京邮电大学无线传感器网络研究中心研发的传感器节点Ubicell[20]。Uscell节点保留了Ubicell节点原本的内核整体结构和高频无线通信模块(主要芯片采用CC1000),并在此基础上添加了超声波传感器模块。
根据测距所需,Uscell分为两类:超声波的发射端,用于产生超声波;超声波接收端,用于超声波的感知与获取。图4是本系统开发的Uscell超声波传感器物理节点。主要部件设计包括超声波发射端、超声波接收端和电源。
3.2 软件设计与实现
3.2.1 传感器节点通信程序
由于支持无线传感器的操作系统属于嵌入式[21],因此本系统采用TinyOS[22,23]设计和实现节点各部分通信功能。主要通信程序开发集中在汇聚节点、超声波发送节点与接收节点。
a) 汇聚节点(Sink)。实现的功能包括来访探询和数据收集。
b) 超声波发送节点(Uscell-T)。实现的功能包括数据包广播和超声波生成。
c) 超声波接收节点(Uscell-R)。完成功能包括感知超声波,获取时间参数及计算距离。
3.2.2 控制终端管理平台
控制终端管理平台实现串口数据读取与分析,媒体播放的远程控制。管理界面开发基于VC++6.0,功能包括:打开/关闭串口、发送数据、显示数据、清除显示的数据和关闭程序。
3.2.3 媒体播放管理平台
媒体播放管理平台提供用户和媒体信息以及媒体播放任务的管理。开发环境基于Eclipse。后台数据库访问实现采用SQL Server 2000 Developer和Java语言,前台设计基于JADE(Java Agent Development Framework)软件开发框架,通过Agent实现来访者的身份监听及媒体的智能播放。图5是基于JADE的媒体数据处理逻辑视图。
主容器(Main Container)是Agent容器,建立在控制终端;非主容器(Container)可驻留在任一台媒体播放终端,与Main Container构成统一平台;信号监听器(Signal Listener)负责信号监听,判定来访者是否在当前感知区域;监听Agent(Listening Agent)监测硬件节点采集的身份识别信息;移动代理(Mobile Agent)负责传送媒体播放任务消息;控制代理(Controller Agent)接收源自Listening Agent的消息,根据媒体播放策略,派发Mobile Agent。
普适环境下,基于情景感知的控制终端采集来访者身份ID,建立JADE平台。其操作步骤如下:
a) 若某终端Signal Listener监听到ID信号,由Listening Agent将监测到的ID发送给主容器的Controller Agent。
b) Controller Agent从消息队列中检索,若无该ID对应的Mobile Agent,则创建,否则发送消息给对应的Mobil Agent,消息中包含为从数据库中检索到的该ID对应的音乐播放地址。
c) Mobile Agent发送消息给本地的Listening Agent,消息内容为播放地址和开始播放时间。Listening Agent收到消息后,创建播放器,播放器按照消息中的音乐播放地址和起始时间进行音乐播放。
d) 若来访者漫游至其他区域,由于Signal Listener在一定时间内接收不到ID,则暂停当前的播放进程,记录断点时刻,并发送消息给Controller Agent,消息内容包括ID与媒体中断的时间点,后续操作同步骤b、c。
4 结束语
感知手术 篇6
江阴市云亭中学应用互联网、物联网、云计算技术打造“感知教育、智慧云校”,项目涵盖教育教学、学生生活、学校管理等多个领域,现有感知安防、绿色健康教室、校园智慧词典等13个子项目,各个子项目借助“感知校园物联网综合管理平台”,实现各类物联网应用与联动,为学校教育、教学工作提供智慧化管理,为教师、学生提供集学习、管理、交流于一体的“一站式”教育信息化服务平台,帮助学校提升管理效益、关爱生命健康,帮助学生走进物联时代、体验感知技术。