设计计算（共12篇）
设计计算 篇1
教材体系
《用计算器计算》是苏教版教材四年级上册第十一单元的内容。《数学课程标准》将用计算器计算安排在第二学段“数与代数”领域“数的运算”的知识体系中, 具体目标是:能借助计算器进行较复杂的运算, 解决简单的实际问题, 探索简单的数学规律。本册教材在“认数”单元后专门安排了用计算器计算, 这样即可以集中进行一些大数目的计算以及探索数学规律, 又便于学生感受在什么样的问题情境下可以使用计算器, 同时也为学生后续学习中借助计算器解决实际问题、探索数学规律打下基础。
教学设想
在认真研读教材、反复打磨后, 我认为, 本课应以学生发展为立足点, 以自主探索为主线, 利用学生较强的好奇心和动手欲望, 充分调动学生学习的积极性, 培养学生的自主探索、合作交流、解决实际问题的能力。于是我调整并丰富了教材原有的编排, 主要体现为以下三点:第一, 在引入计算器时, 我创设情境, 制造大数目计算的障碍, 激发学生对用计算器计算的内在需求。第二, 学生用
计算器计算后, 可能会产生以后学习中计算都用计算器计算那该多好的误解。我设置特例, 穿插一些特殊的可口算、可估算、可巧算的题目让学生用计算器计算, 使学生明白合理使用计算器的必要性。第三, 教材中用计算器探索数学规律的练习题, 呈现的方式较为单一, 我改变了题目的呈现方式, 体现出一定的思维层次, 增强了探索题的魅力, 从而更好地吸引学生参与探究。
教学目标
1.知识与技能方面:初步认识计算器, 了解计算器的基本功能, 会使用计算器进行大数目的四则计算和含有同一级运算的混合运算并通过计算探索与发现一些简单的数学规律。
2.过程与方法方面:让学生经历用计算器探究简单数学规律的过程, 在尝试操作、自主探索、合作交流中提高学生观察、归纳、概括、推理的能力。
3.情感与态度方面:让学生体验用计算器进行计算的方便与准确, 感受计算器在生活中的价值。同时也让学生明白计算器只是一种计算工具, 人脑与之相比, 有无法比拟的智慧。
教学重点
了解计算器的计算功能, 使用计算器进行大数目的计算。
教学难点
借助计算器探索与发现一些简单的数学规律, 解决一些简单的实际问题。
教学准备
多媒体课件、每生一台计算器。
教学流程
第一环节:创设情境、设置障碍——引出计算器
出示一些有关神舟六号的信息:
1.普通的衣服重量约1千克, 中国航天员的航天服重量大约是普通衣服的120倍, 航天服的重量大约是 () 千克。
2.神州六号绕地球77圈, 每圈飞行距离约为42229千米, 神六共飞行约 () 千米。
3.从吴桥到江都来回约45千米, 神六共飞行的千米数相当于 () 次吴桥到江都的来回。
信息中有一些大数目的计算, 如果要想较快地算出来, 你很想借助什么工具?从而引出计算器。
设计意图:我创设这个情境的目的有两个:一是从学生感兴趣的神州六号飞船成功发射这一时事中, 提出数学问题, 学生很感兴趣;二是制造大数目难以计算的障碍, 激发学生对计算器的内在需求, 学生自身产生一种学习的内需动力, 这时的学习, 已经由“要我学”转化为“我要学”。
第二环节:尝试操作、自主探索——正确使用计算器
1.认识计算器。
(1) 说一说生活中什么情况下常用计算器?你使用过吗?
(2) 玩一玩你手中的计算器, 再看看其他同学和屏幕上的计算器, 它们有什么相同和不同的地方?
(3) 能给大家介绍一些计算器上面你认识的键吗?
我设计了以上3个问题, 通过学生的观察比较、讨论交流, 让学生认识计算器上的一些常用键。
2.用计算器计算。
(1) 用计算器计算出关于神州七号的两个问题, 感受中国航天事业的伟大, 再让学生任意出几道大数目的加减乘除算式用计算器计算, 同桌互相说说你是怎样操作计算器计算的, 然后全班交流。
(2) 尝试用计算器计算混合运算:765+469-296=816÷68×27=小组说说你是怎样操作计算器计算的。
在操作交流中让学生感受到用计算器计算既准确又快捷的优点, 同时也提醒学生使用计算器时要注意不能按错键, 看清数字, 细心输入。并建议学生用估算和验算的方法来提高计算器计算的正确率。
设计意图:这一环节, 教材是直接出示计算题, 让学生操作计算, 然后交流反馈。统一的操作要求和操作程序会让学生感到无形的限制, 学生参与操作的积极性会大打折扣。于是, 我改变原有课本学生的学习方式, 借助学生对计算器已有的认识和操作经验, 让学生在尝试操作、自主探索中认识计算器及其计算方法, 同时也为学生提供了相互启发、相互学习的机会。
第三环节:巧设“陷阱”、及时反思——合理使用计算器
我将学生分两组, 一组用计算器计算, 一组不用计算器计算, 来一场比赛。 (直接在自备本上写出答案)
20÷4=125×7×8=669+75+125=46×99≈
预设结果:不用计算器计算的这一组胜。
让学生交流:为什么使用计算器的一组输了呢?现在你对计算器的使用又有什么新的想法呢?
设计意图:这是教材内容没有的, 我之所以要补充这个环节, 目的要让学生明白并非所有的计算题都适合使用计算器计算, 有些题目数据简单或者一眼就能看出答案的只需要口算, 如果对计算结果精确度要求不高也可以使用估算, 所以有了先进的计算工具, 还要将它和口算、估算相结合, 充分发挥各种算法的优势。
第四环节:积极探索、善于动脑——巧妙运用计算器
使用计算器不仅可以计算, 我们还能运用它去探索奇妙的数学规律。下面我们来玩一玩数字游戏。
1.找规律:
142857×1=142857×2=142857×3=
142857×4=142857×5=142857×6=
(1) 用计算器计算出前四题的积, 仔细观察前四题的因数和积, 你发现了什么规律?你能按发现的规律写出第5个、第6个乘式的积吗?先将猜想的结果记下, 再用计算器计算, 看是否正确。
(2) 整体观察这6道题的得数, 有没有相同的地方?你发现了什么规律?
设计意图:教材原本呈现方式是让学生用计算器算出各题的积, 再找一找有什么规律?我调整了原题的呈现方式, 留下两题让学生尝试猜想验证。这样设计增强了题目的挑战性, 让学生经历了探索的过程, 对学生的思维品质有很大的提高。
2.挑战题:
出示11111111×11111111=?要求:独立尝试, 说说你的计算器呈现答案的情况, 小组交流, 思考解决问题的方法。
设计意图:教材原来的呈现方式为由易到难型, 很难激起学生的认知冲突和探索欲望。我先出示11111111×11111111=, 由于得数的位数较多, 计算器的显示器无法正确显示结果。学生在运用计算器计算的过程中遇到了障碍, 同时激发了他们解决问题的需要。我顺势组织学生讨论解决办法, 引导学生从1×1=11×11=111×111=入手, 通过例举的方法找到了因数与积之间的规律, 让学生感悟到“化繁为易, 由浅入深”的数学思考方法。在学生体验成功喜悦的同时, 我让他们感悟到人的大脑比计算器更聪明, 能解决计算器不能解决的问题。
第五环节:追根溯源、拓宽视野——介绍计算工具的发展史
我让学生观看课件资料介绍。启发学生:在计算器还没发明之前, 我们的先辈们都用过哪些计算工具呢?
设计意图:图文结合的介绍计算器发展史, 形象生动, 既使学生获得了知识, 开拓了学生的视野, 又激发起学生对计算器甚至是更先进的计算工具的探索兴趣。
作业设计:解决实际问题 (关于节约用水主题)
出示研究材料数据统计:一个没有关紧的水龙头, 每天大约滴18千克的水, 这些水就这样白白流掉了。 (1) 照这样计算一年 (按365天计算) 要浪费多少千克水? (2) 算算这些水够你家用几个月?对于以上数据你有什么想法?
(根据课堂教学时间的多少, 也可作为本节课的一个备用环节)
设计计算 篇2
《计算工具的认识及用计算器计算》 课程名称
《计算工具的认识及用计算器计算》
授课人
学校名称
教学对象
四年级
科目
数学
课时安排
1课时
一、教材分析
教材分析：
本节课是人教版四年级数学上册第一单元《大数的认识》第9课时的内容，介绍了计算工具的发展史并重点向学生介绍了两种计算工具——算盘和计算器，目的是告诉学生算盘、电子计算器在生活中的应用非常广泛。教学目标： 知识与技能：使学生简单了解计算工具的发展历程和现状；了解我国的传统计算工具——算盘，及其使用方法；以及计算器上的各个功能键的作用，会使用计算器进行计算。过程与方法：使学生经历认识和使用计算工具的过程，会使用计算器进行计算。情感态度与价值观：培养学生学习数学的兴趣，使学生感受生活中处处有数学。教学重点：认识算盘、计算器，能正确使用计算器进行计算。教学难点:能够了解算盘与计算器的使用方法。
二、学情分析
纵观本节课的内容，在数学课中，从一年级到三年级我们很少看到理论这样居多的，但是分析四年级的教材，使我们不难发现，学生在数学课中，并不是一味、简单的学习计算，一些理论上的东西还是有必要了解的。本节课对于四年级的学生来说是数学课堂中他们喜欢上的一节课，只要认真听讲，每个学生都能掌握本节课的知识。
三、教学理念及教学策略选择与设计
1、教学理念：课程标准中指出，“数学教学活动要关注学生的个人知识和直接经验”而本节课又是集理论知识与操作实践一体的课，因此在本节课学习之前让学生通过网络查找相关知识，并在教学设计中充分发挥现代化教学手段的作用，提升教学活动效果。利用网络信息及多媒体课件丰富教学形式，提高教育质量，改变学生的学习方式。
2、教学策略选择与设计：根据学生年龄特点及本节课学习内容教师要进行开放式教学，把学习的主动权还给学生，给学生提供多样化的学习方式，让学生成为学习的主人，充分运用自主、实践、探索、合作的学习方式，激发学生的学习热情，提高学生的学习能力。
四、教学过程
教学过程（环节）
教学内容及课件、资源内容
学生、教师活动内容及目标
媒体设备资源应用分析
学生课前参与：
（一）创设情境引入课题
（二）介绍计算工具，拓宽视野
（三）算盘的认识与使用
（四）计算器的认识与使用
（五）课堂检测
（六）课堂总结
（七）课外拓展
查找有关计算工具的资料 谈话引入新课
1．课前参与反馈（学生介绍计算工具）。
2．老师根据学生介绍的情况补充介绍计算工具的发展历史【课件动画演示】（1）最古老的计算工具：算筹【课件动画】（2）中国人发明算盘：【课件动画】（3）17世纪初，美国人发明了计算尺。【课件动画】（4）17世纪中期，欧洲人发明了机械计算机。【课件动画】（5）计算机【课件动画演示】 算盘。【课件演示】大屏幕示：（算盘图片）
（1）课件出示：算盘应用情境图（课本图片：中药划价用算盘很方便，在一些银行也使用算盘。）
（2）课件：介绍算盘各部分名称。（3）关于算盘你还知道什么？（4）练一练： 课件出示练习题;计算器。【课件演示】（计算器图片）（1）课件示情境图（25页）
（2）出示一个计算器，你能说说每个键的功能吗？（3）自主学习，同桌之间互相介绍自己的计算器。（4）计算操作。
利用计算器尝试计算【课件演示】（练习题）课件示： 课堂检测题
根据总洁课件示本节学习主要内容 未来的计算工具是什么样子的？
学生准备好，把自己所了解的计算工具用最清楚的方式介绍给大家。师：同学们，我们在学校学习学到了许多知识，我们在数学课堂上打交道最多的是什么？（学生：做题计算）
师：随着我们学习的数字越来越大，有的同学都悄悄用什么计算了？（学生：计算器）今天老师就领着同学们一起探究计算工具的有关知识。（板书课题）
前面我们了解了数是怎样产生的，随着数的产生，就会出现数的计算，为了计算方便，人们发明了各种各样的计算工具，课前同学们进行了有关资料的查询，谁来给大家介绍一下你所了解的计算工具？ 学生发言。
教师补充讲解：计算工具的源头可以上溯至2000多年前的春秋战国时代，古代中国人发明的算筹是世界上最早的计算工具。在大约一千多年前，中国人发明了更为方便的算盘，并一直沿用至今。许多人认为算盘是最早的数字计算机。
计算尺的出现，开创了模拟计算的先河。从17世纪到19世纪长达两百多年的时间里，一批杰出的科学家相继进行了机械式计算机的研制。
师生共同观看动画介绍：在很久很久以前人们为了计算方便，发明了计算工具，早在二千多年前我们的祖先就发明了独特的计算工具算筹。但算筹携带不方便，容易损坏。
介绍算盘：大约在一千多年前，我们的祖先又发明了更为方便的算盘，并且一直沿用至今。动画介绍：计算尺 动画介绍：机械计算机
师生观看动画计算机的介绍;20世纪40年代，诞生了世界上第一台电子计算机。20世纪70年代，发明了电子计算器。随着科学技术的进步，计算机不断更新。（图片展示：台式电脑、笔记本电脑、平板电脑）目前，速度快的计算机1秒钟能计算几百万亿次。
师：刚才同学们认识了许多的计算工具，其中算盘是我国古代的发明，是我国的传统计算工具，曾经在生产和生活中广泛应用，至今仍然发挥着它独特的作用 师引导：你还在那里见过算盘？对算盘有哪些了解？
学生回答后，教师出示资料图片展示各种样式大小的算盘图片。讲解：随着社会的的发展，算盘也发生了很大的变化，同学们请看：算盘资料拓展【课件演示】算盘图片并介绍;一般的算盘大都是木制的，算珠也是木制的。后来发展到用铜等金属制作算盘。世界上最长的算盘有10.1米长，最小的只有几厘米。、算盘的长方形的框内装有一根横梁，梁上钻孔镶上小棍数根，称为档。每根上穿一串珠子，叫算盘子儿或算珠。
常见的算盘是两颗算珠在横梁上，每颗代表五；五颗在横梁下，每颗代表一。
学生根据自己了解的知识汇报：如：不同样式的算盘；使用算盘计算的口诀；在拨数时要先定好数位，规定哪档是个位，然后再拨数„„
我们了解了这么多有关算盘的知识，我们来练习一下吧。
1、大屏幕演示：动画算盘图，可以随便拨珠，填写数字，（师生互动）大屏幕上老师拨数，让学生说算盘所表示出的数；或点名学生拨数，其他学生说（或者填写相应数字）算盘上所表示出的数。
2、课件示：算盘图（课本24页图），让学生写出算盘所表示出的数。生活中人们在算账时通常利用什么计算工具？引出计算器
由于科学技术的发展，现在我们经常使用计算器来进行计算，只要输入题目，计算器就会显示结果，运算过程自动完成。这样非常简便快捷。
介绍功能键：计算器的种类很多，我们先来看看这一种计算器。（25页计算器图）边看自己的计算器边看书，然后小组交流自己手中计算器功能键名称及用法。
师：都有谁会使用计算器？学生：介绍使用方法：按on/c键，显示：0
输入题目。按=键，显示结果。计算后，再按on/c键，清屏。（1）386+179
互相说说使用计算器的步骤。并尝试：试一试CE键有什么作用。学生在大屏幕上操作演示。（大屏幕动画演示，计算器上可以操作）试练： 825-138 并点名让学生演示操作。试用计算器计算乘、除法。（学生用自己带的计算器操作）先估算大约得几？再用计算器计算
26×39
312÷8
1、我来当小法官（学生集体做）（1）OFF键是开机键。
（2）古代中国人发明的算筹是世界上最早的计算工具。（）（3）算盘上的算珠每颗代表一。（）
（4）967×89×0用计算器计算比较简便。（）（5）17世纪中期英国人发明了计算尺。（）
2、用计算器计算。（25页做一做第一题）小组比赛 55846+7646
6908×37 13027-8934
111111111÷9 66280×23
395412+10589 这一节课同学们和老师合作学习的非常愉快，相信大家也有很多收获，现在我们谈谈自己的收获吧！
这节课我们认识了那么多的计算工具，如果同学们还想了解更多知识的话，我们可以上网再查查有关资料吧。
扩充素材，为课堂教学做好铺垫。
运用学生喜爱的动画视频加深学生对计算工具的发展历程的认识，激发探究数学的欲望。运用简洁的文字介绍以及动画视频展现计算工具的演变过程，让学生全面的了解人类为了适应生产生活的需要，在计算工具方面的探索与发明，受到爱科学、学科学的教育。
根据学生课前了解的算盘知识与生活中算盘应用情境图的出示和运用多媒体查阅的算盘的扩展知识丰富了学生的学习资源，激发学生的民族自豪感，渗透传统文化教育。此部分实物算盘加上课件显示提升学习活动效果。
由多媒体呈现的动画算盘能随意拨珠，更容易调动学生的好奇心从而激发学习热情。从课件展示生活中以及学生身边列举出计算器应用实例的图片，让学生进一步感受到生活中处处有数学，数学就在身边，激发了学生学习兴趣。通过在多媒体课件展示计算器上的具体操作，加强了学生的动手操作能力，让学生在学习和尝试中进一步了解计算器的功能。并在此基础上学会了用计算器进行基本的四则运算。恰当合理的在运用多媒体创设的情境中精心设计练习能使学生更进一步巩固所学知识。
五、教学及学习建议（课后反思）
据课前调查，我了解到大部分学生已有一些计算工具的知识，并且安排让学生自己去查阅相关的资料，希望他们通过网络能收集到更多这方面的信息，来充实我们的课堂学习。毕竟网络的学习不仅能够开阔学生的视野、加大知识的容量，并且能为培养学生自主探求知识的能力创造良好的条件，也可以让学生在课堂中，由被动学习转变为主动学习。但是，后来在课堂中发现，学生收集到的知识是极其有限的，可以说少之又少。经过了解才发现，身在农村有些学生家里有电脑，可对于查取信息的能力和方法上，学生还存在一定的困难，而一部分学生家里没有电脑。显然让学生主动探究的学习存在一定的困难，基于这样的情况，我把教学调整为讲授式学习，介绍我在网上找到的相关知识。虽然在我的精心设计下，教学效果很好，但教学效果还是有所欠缺。
令人欣慰的是本节课的重点是掌握计算器的使用方法。计算器对学生来说并不陌生，所以，我放手利用多媒体课件让学生自学并交流课文中介绍计算器的功能，然后，以课件创设情境练习题来加以巩固，对于学生自己比较熟悉的学习内容，学生比较感兴趣。
“简便计算”教学设计 篇3
教学目标：
1、理解并掌握从一个数里连续减去两个数，可以改为减去两个数的和。
2、初步学会灵活运用数学知识进行简便计算，能根据具体情况选择算法。
2、在老师的帮助下，积累学习的方法，学会数学地思考问题。
教学重点：理解并掌握从一个数里连续减去两个数，可以改为减去两个数的和。
教学过程：
一、创设情境，建立模型
书包76元 文具盒14元 足球44元 球拍36元
（1）从图中你可以发现哪些数学信息？
（2）小明拿了100元钱，想购买两种不同的商品，他可能会购买哪些商品呢？还剩多少钱?
（3）讨论发现规律：
书包、文具盒 100-76-14=100-（76+14）
足球、文具盒 100-44-14=100-（44+14）
球拍、文具盒 100-36-14=100-（36+14）
足球、球拍 100-44-36=100-（44+36）
（4）建立模型。
师：你能模仿上面的等式举一些例子吗？想一想，我们用一个什么样的形式把这个规律表示出来呢？
[学生独立思考着，纷纷动笔写……]
生1：语文-数学-英语=语文-（数学+英语）
生2：□-△-○=□-（△+○）
生3：a-b-c = a-(b+c)
师：观察这组算式，它们有什么特点？把你的想法跟小组成员交流一下。
（5）记录成果，培养习惯。
师指导学生把讨论的结果记录在书39页，教给学生做学习笔记的习惯。
你们发现了减法中一个很重要的规律，人们通常应用这个规律使计算简便。
【设计意图：根据学生的年龄特点创设具体的生活情境，将教材重组，以引起学习兴趣，这是非常必要的，但是发现数学问题，建立数学模型，交给学习方法又是极其重要的。鼓励独立思考，然后才是同伴互助。这里的记录要求是首先记录自己的成果，然后记录a-b-c = a-(b+c)，意图使学生从小学会悦纳自己，欣赏同伴，又达到推广规律的目的。】
二、运用规律，灵活解题。
1、练习：213-69-31 790-79-121 173-36-64
师：你能应用发现的规律使计算简便吗？为什么要把69和31相加？
2、解决问题：
人民代表选举中共计有效票482张，其中反对票47张，赞成票382张，弃权票多少张？
全班练习，指名板书，做完后交流。
板书：
3、引领思考：
师：观察这三位同学的板书，你们想说些什么？一个善于思考、善于观察的人，一定会在脑海里产生许多问题，是这样的吗？
生1应用发现的规律计算，为什么算得这样慢？生2为什么按照运算顺序来计算？生3为什么算得这样快？你明白其中的道理吗？看来，具体情况要具体分析，做题之前要先审题，根据数据特点，灵活选择算法。
【设计意图；根据学生的实际情况进行小坡度的训练，然后设置障碍，充分暴露思维过程，引起思维冲撞，结合具体情况感受“具体情况要具体分析、灵活选择算法”的内涵。】
三、巩固练习，提高能力
1、基本训练
1）书41页练习七1题
2）书39页做一做1
2、解决问题
3、看书，回顾。
【设计意图：面向全体学生，充分利用课本设计练习，努力养成阅读数学课本的习惯，教师有义务帮助学生保持学习的兴趣，让每个学生收到良好的教育，且不同的学生得到不同的发展是每个老师义不容辞的的责任。】
四、全课总结，注意积累
如何灵活的选择计算方法?——认真审题，观察数据特点。
教学反思
“新课程特别倡导用具体的、有趣味的、富有挑战性的素材引导学生投入数学活动。”关于“简便运算”，教材改变了以往简便计算以介绍算法技巧为主的倾向，着力引导学生将简便计算应用于解决现实生活中的实际问题，同时注意解决问题策略的多样化。这对发展学生思维的灵活性，提高学生分析问题、解决问题的能力，都有一定的促进作用。
例1讨论的是连减运算中的简便计算，我根据自己对课标、教参的学习以及对教材的理解，将教材进行重组，例题的设计通过创设“购物”情境,着重突出了连续减去两个数，可以“减去两个数的和”。在朴素的问题情境中，引导学生通过观察、思考和交流，体会到一种数学思想，初步培养学生建立符号感的意识和发现规律的能力。然后在练习中通过解决实际问题，设置问题障碍482-47-382，辨析连续减去两个数，可以“按运算顺序计算”，也可以“先减第二个减数，再减第一个减数”，至于哪种方法更简便，要看具体的数据特点，不能依赖于思维定势，一概而论。让学生经历“做数学”的过程，并且学会“数学地”思考，从而进一步培养学生的数感，增进学生对运算意义的理解，有利于提高学生解决实际问题的能力。
通过学习，我努力向学生传递了这样一个信息：简便运算只是一种手段，目的是培养和提高学生灵活、合理地选择计算方法的习惯和能力。我在教学中，将简便计算的讨论与实际问题的解决有机地结合起来，使问题解决策略的多样化与计算方法的多样化融为一体。这样既能让实际问题的生活背景成为学生理解简便计算方法及其算理的经验支撑，又能使解决问题能力与计算能力的培养相互促进，同步提高。同时，我还注重学习方法与策略的引导，培养学生良好的学习习惯，有助于学生保持对数学的热爱。
附本课人教社教材
水池设计及计算要点 篇4
一、设计计算内容
对于水池结构设计来说, 一般要进行强度、裂缝、抗浮计算, 必要时还要进行抗震计算。
1. 基本参数的确定。
根据有关水池设计的规范、规程的具体的规定:贮水或水处理构筑物、地下构筑物的混凝土强度等级不应低于C25;钢筋混凝土构筑物的抗渗, 宜以混凝土本身的密实性满足抗渗要求, 混凝土中最大碱含量为3.0kg/m3。最冷月平均气温低于-3℃的地区, 外露的钢筋混凝土构筑物的混凝土应具有良好的抗冻性能, 混凝土的抗冻等级应进行试验确定。因此, 混凝土一般采用C30, 抗渗等级确定为S6, 抗冻等级为F150, 钢筋采用HRB335。
2. 抗浮水位的确定。
地下水位和土层情况的不同, 会使埋地式水池的设计水土压力产生很大变化;基础持力层的不同可能直接影响基础结构形式和池体沉降变形情况。根据现行国家设计规范, 地下水位应根据地方水文资料, 考虑可能出现的最高地下水位。一般设计均取用水文资料的最高地下水位。同时应结合对地下水位和地质情况的了解, 综合工艺流程要求、土建造价、运营成本、投产年限等诸多因素, 确定水池的基底标高。
3. 计算模型及荷载。
设计时应注意使水池结构的整体满足结构选型及布置的合理性, 保证所采用的水池结构的计算模型与水池的实际受力状态一致。设计阶段的主要内容有以下几个方面。
(1) 底板计算时采用的地基假定是否合理。目前计算水池地基反力的三种假定 (地基反力直线分布假定、文克尔假定、半无限弹性体假定) 的计算结果出入较大。但在实际近似计算中较多采用反力直线分布假定。
(2) 壁板单、双向受力的区分及支承条件 (自由、简支、固定) 的确定;池体顶板、壁板、底板连接部位的支撑条件的确定。
(3) 荷载最不利组合是否选择正确。除了正常使用阶段的荷载外还应考虑施工、试水、检修阶段的荷载组合。
(4) 壁面温 (湿) 差的取值及出现的部位。具体设计时, 首先根据经验假设壁厚进行初步的荷载和内力计算。然后再通过对计算结果的分析来进一步确定合理的壁厚, 尽量使池体结构合理、受力明确、经济可靠。然后对整体结构所有结构件进行详细的力学计算, 得到在最不利工况下各控制断面的内力设计最大值。在接下来的截面配筋设计中, 应区分各构件是否需进行裂缝控制设计, 若需进行裂缝控制设计, 先根据强度计算结果初步确定配筋, 然后进行裂缝宽度验算。在水池结构中, 根据水池的盛水水质 (清、污水) 及其使用功能, 最大裂缝宽度一般应控制在0.2mm或0.25mm。优先采用直径较细的钢筋, 或较高抗拉强度的混凝土。
此外, 还要注意一些次要构件对内力分配的影响。如水池中常用的一些隔墙、导流墙, 当采用砌体墙时, 一般可作为荷载作用于池体结构上。而一旦采用现浇混凝土壁板时, 则应考虑其对池体结构的支点作用, 因为这会改变主体结构内力的分配和传递。还有, 池体变形缝的设置位置和类型的不同往往会改变变形缝周边构件的受力情况。
三、算例
某污水厂排泥泵站, 混凝土:C30;钢筋:HRB335;最大裂缝宽度:0.20mm荷载。池顶活荷载标准值:2.0kN/m3。池边地面堆积活荷载:10kN/m3。准永久值系数:0.5。池外覆土深度:4.0m;最高地下水位:2.3m。地下水重度:10kN/m3钢筋混凝土重度:25kN/m3。土壤重度:20kN/m3 (强度计算时) 。地下水位以下土的浮重度:10kN/m3。主动土压力系数:0.5。
I号壁板:计算简图如1图所示。
1. 荷载计算。
(1) 池内有水, 池外无土。最高水位按满池4.6米, 池内水水重度:10.8kN/m3, q=4.6×10.8=49.7kN/m2。
(2) 池内无水, 池外有土。地下水位以上土侧压力:q1=1.7×0.5×20=17kN/m2。地下水位以下土侧压力:q2=2.3×0.5×10=11.5kN/m2。地下水侧压力:q3=2.3×10=23kN/m2。则:
q1+q2+q3=51.5kN/m2。q=10
池边地面堆积活荷载侧压力q4=10×0.5=5kN/m2。
2. 壁板内力计算, 三边固定, 顶边简支,
lx=12000+ (400/2) + (400/2) =12400,
ly=4400+ (200/2) + (600/2) =4800,
lx/ly=12400/4800=2.6>2。
按一端简支, 一端固定单向板计算。
第一种工况:池内有水, 池外无土。
则固端最大弯矩:
竖向:My0= (1/15) XqXl2=76.4kN·m/m。
水平:Mcx=0.035XqXl2=40.1kN·m/m。
跨中:My=0.0298XqXl2=34.1kN·m/m。
第二种工况:池内无水, 池外有土。
则固端最大弯矩:
竖向:M10= (1/15) XqXl2=79.2kN·m/m,
M20= (1/8) XqXl2=14.4kN·m/m, M0=M+M=79.2+14.4=93.6kN·m/m
My0=M1+M2=79.2+14.4=93.6kN·m/m。
水平:Mcx= (0.035X51.5+0.076X5) X4.82=50.4kN·m/m。
跨中最大弯矩:
Mmax=0.0298XqXl2+ (9/128) XqXl2=43.5kN·m/m
查《给水排水工程结构设计手册》第二版, 配筋如表1所示。
四、构造措施
1. 一般规定。
混凝土水池壁板及底板厚度不宜小于200mm, 顶板厚度不宜小于150mm。水池的壁板的拐角及顶、底板的交接处, 宜设置腋角。腋角的边宽不应小于150mm, 并应配置构造钢筋, 一般可按墙或顶、底板截面内受力钢筋的50%采用。
2. 变形缝和施工缝。
大型矩形水池的长、宽度较大时应设置伸缩缝。伸缩缝间距一般为20或30米。为了便于模板的支护及混凝土的浇筑, 一般在离池底及腋角以上500处留置施工缝。
3. 钢筋构造。
敞口水池池壁的顶部宜配置水平向加强筋, 内外两侧各不小于3根, 间距不宜大于100mm, 直径不宜小于壁板受力钢筋, 且不小于16mm。对有抗裂要求的构件 (处于轴心受拉或小偏心受拉状态) , 其钢筋应采用焊接连接。
五、小结
使用计算器计算_教学设计_教案 篇5
1.教学目标
1、能够使用简单计算器进行较大数的加、减、乘、除等基本四则运算和含有同一级运算的混合运算。
2、能够使用计算器对计算结果进行验算
2.教学重点/难点
计算器的使用方法
3.教学用具
教学课件
4.标签
教学过程
一、新课导入
师：小朋友，我们已经了解了计算器各部分的功能键，在日常生活中许多小朋友也都使用过计算器，大家来说说在什么情况下计算器用得最多。
1、学生交流，在计算大数相加、减、乘、除，外面购买商品，买菜的时候等用计算器。
2、老师在计算平均数的时候，算班级总分的时候也都用到计算器。
二、新课探索 探究一
一、那么在具体运算的时候我们可以怎样算呢？ 2587＋9604 师：
1、首先开机
2、然后，按键2 5 8 7，再按＋ 9 6 0 4 ＝，这样，计算器就会自动把计算结果显示在屏幕上。
3、练习14596＋37625 7248＋50879 8848＋7653 学生计算汇报
二、师：那么，我们在计算时要注意什么呢？ 小结：
1、数字不能看错，按错。
2、发现错误后可以用修正键进行修正，例如＋ 5 4，按成＋ 5 3，那么，就可以用修正键来修正，用不着重新计算，这样比较快速。
3、用计算器计算也可以边读读题目，边按键，注意按键仔细，用力要均匀，否则就有可以漏按或一下子按下去两个键。探究二
师：下面我们再来计算一下减法。80738―31927 4758―3169 8726―4698 32768―18893 学生汇报计算结果 探究三
师：在生活中，我们有很多地方用到计算器，新学期开学，印刷厂师傅赶印图书，共印了30240本，36本捆成一包，总共能捆成多少包？ 谁来列个算式：30240÷36＝□ 请同学们列竖式计算
1、老师很快地计算出了结果，你知道为什么吗？
2、用计算器计算乘除法既快，而且又不容易出错。
三、及时练习
一、现在大家一起来算一算。8×4728657×8769×148 1427×18156×243237×41 22638÷987448÷7617216÷32 16235÷1237592÷14638772÷1436 练习二
用竖式计算，并用计算器检验。P55/2 小结：在用计算器计算的时候，我们也可以用验算的方法来检查计算器计算的对不对，例如：
1427×18＝25686，当屏幕上显示25686时，再除以18，如果屏幕上展示1427，就说明你计算对了。
课堂小结
在用计算器计算的时候，我们也可以用验算的方法来检查计算器计算的对不对，例如：
计算机教学案例设计 篇6
关键词：设计案例；计算机操作；教学效果
教师可以将一节课或几节课的知识综合起来进行练习，使学生对知识掌握的更扎实，运用更加熟练。好的案例还能引导学生用计算机去解决一些实际问题，把学到的知识运用到学习、工作中去。我认为在计算机教学中设计案例应注意以下两个方面：
一、联系实际，学以致用
在设计案例的时候要考虑学生的现状和近期的发展，尽量联系实际，贴近生活，使学生能够切身体验到计算机所带来的便利。这样不仅能够提高学生学习积极性，还能够帮助学生解决实际问题。
例如，有一个即将毕业的班级，学生都忙着找工作，对计算机课这门辅助课程漠不关心，完全就是在应付，课堂上需要不断地维持纪律，提醒学生注意听讲，安排的练习也很难按时完成。在一节Word综合实践课上，我设计一个制作个人简历的案例，分文字版和表格版两种。由于学生即将毕业，在找工作的过程中要制作个人简历，在今后的工作中可能会用到Word软件，所以，在设计的案例中几乎包含了Word软件的常用功能和基本操作，内容的设计上也是针对学生的情况精心安排的。学生在听课、练习的过程中都非常认真，提出了很多好的意见和创意，甚至有部分学生把做好的案例保存了下来，准备找工作的时候用。
这个案例本身并没有新奇之处，只是联系学生要找工作的实际情况就激发了学生学习的积极性，使学生改变了以前上课时的种种不良习惯，都投入到学习中，顺利地完成了教学任务。
二、有趣味性，提高学生学习积极性
计算机操作对熟练度要求较高，为了强化技能，提高操作速度，在练习中会有大量的重复操作。初期的时候学生的积极性比较高，练习认真，但经过一段时间后，学生很容易对重复操作产生厌倦。在设计案例时就要灵活多样，让学生积极参与其中。相同的内容，不同的阐述方式，得到的效果是不一样的。
C语言学科中，条件选择语句、开关语句、循环语句是非常重要的部分，在编写程序的时候经常用到，也是平时重点练习的部分。除了教材中的案例外，还给学生选择了一些C语言中的经典案例，如“百鸡百钱”问题：数学家张丘建在《算经》一书中提出的数学问题：鸡翁一值钱五，鸡母一值钱三，鸡雏三值钱一。百钱买百鸡，问鸡翁、鸡母、鸡雏各几何？鸡兔同笼问题：有若干只鸡兔同在一个笼子里，从上面数，有35个头；从下面数，有94只脚。问笼中各有几只鸡和兔？在设计案例时可以选择一道或两道这样的趣味题，虽然通过这些案例练习的都是选择语句、循环语句等内容，但通过不同的方式体现，学生学习的兴趣都比较浓，学习效果也比较好。
教学案例的设计能直接影响到学生学习的积极性，学生的学习兴趣和学生对知识的掌握情况。我们应该多从学生的角度出发，以学生的身份和眼光去看问题，这样才能让学生全身心地投入到学习中。有利于学生学习成绩和操作能力的提高，可以使我们的教学效果达到事半功倍的效果。
参考文献：
[1]谭浩强.C程序设计.第四版.清华大学出版社，2010-06.
[2]D·鲍里奇.有效教学方法.易东平，译.江苏教育出版社，2002.
设计计算 篇7
(1) 在充分行业调研的前题下, 确定好云计算技术总体教学目标, 然后和传统的教学体系融合, 设计成独立的教学模块;
(2) 按照总教学目标建设了实训环境。以云计算的三种服务模式之一的Iaa S搭建了私有云, 创建了真实的应用场景。同时, 将模块内容设计成任务, 以任务驱动教学。以下即为该院设计的12个云计算教学模块。其中的模块2, 即可植入《计算机网络》课程。
模块1:云计算解决方案介绍 (总课时:4)
目标:掌握云计算的基本概念;掌握云计算的整体解决方案;掌握云计算的典型组网。
内容:云计算技术概述;云计算方案介绍;云计算典型组网介绍。
模块2:云计算网络部署 (总课时:4, 上机课时:2)
目标:能简单对网络进行规划;熟悉交换机命令行操作界面;能对交换机进行基本的管理和配置;能在小型交换网络环境下配置VLAN、ACL;能简单对网络进行规划。
内容:交换机基本调试命令;VLAN基本配置实验;ACL基本配置实验;网络的规划。
模块3:云计算存储部署 (总课时:8, 上机课时:4)
目标:理解存储的基本概念;掌握RAID技术的特点, 能够根据不同的应用环境选择相应的RAID技术;掌握存储的安装调试;掌握服务器能正常挂载存储资源
内容:存储基本概念介绍;介绍RAID的基本概念、种类、原理及实现方式;介绍存储的安装调试实验;介绍服务器挂载存储资源的操作实验;介绍存储的整体规划
模块4:云计算服务器部署 (总课时:4, 上机课时:2)
目标:了解服务器的基本架构;掌握服务器的远程管理
内容:服务器的基本架构;服务器远程管理实验
模块5:云计算虚拟化软件部署 (总课时:4, 上机课时:2)
目标:了解虚拟化软件的组成、功能;掌握虚拟化软件的安装及参数设置和License管理。
内容:虚拟化软件安装、参数设置和License管理。
模块6:云资源部署 (总课时:4, 上机课时:2)
目标:理解云资源的概念;掌握计算资源的部署;掌握网络资源的部署;掌握存储资源的部署。
内容:云资源的概述与规划;计算资源部署实验;存网络源部署实验;存储资源部署实验。
模块7:虚拟机部署 (总课时:4, 上机课时:2)
目标:理解什么是虚拟机及其架构;掌握虚拟机的创建;掌握管理虚拟机的创建、修改、模板、克隆、快照、迁移、备份还原等功能;掌握虚拟机的资源扩容
内容:介绍虚拟机;虚拟机创建的实验;虚拟机管理的实验;虚拟机资源扩容的实验
模块8:云计算高可用性部署 (总课时:4, 上机课时:2)
目标:理解云计算高可用性的原理;掌握HA的配置;掌握动态资源调度 (DRS) 的配置
内容:云计算的高可用性;HA的配置实验;DRS的配置实验
模块9:IMC部署 (总课时:4, 上机课时:2)
目标:理解i MC组件及其功能;掌握iM C的部署
内容:介绍i MC;iM C部署的实验
模块10:EVB部署 (总课时:4, 上机课时:2)
目标:理解EVB方案的原理及其功能;掌握EVB的部署
内容:介绍EVB方案;EVB方案部署的实验
模块11:云服务部署 (总课时:4, 上机课时:2)
目标:掌握云运营管理相关概念;掌握组织配置;掌握用户自助平台配置
内容:介绍云运营管理概念;组织管理及其配置实验;用户自助平台操作的实验
模块12:云计算产品维护 (总课时:4, 上机课时:2)
目标:理解云计算产品的维护内容;掌握云计算产品管理维护工作
内容:介绍虚拟化软件的信息收集;服务器硬件及操作系统的信息收集;存储系统信息收集;虚拟化软件常见问题定位分析
(3) 为更好地适应行业的社会需求, 学院采用了企业化的培训教材, 包括教师指导书、学员课本和实验手册。同时, 引入企业的认证体系, 便于学生取得相应的职业资格证书。
(4) 让企业对学院的师资进行培训, 培训的内容分为三类:一是实验课程内容的培训, 二是关于实验室管理方面的培训;三是关于行业解决方案的培训。
(5) 学院为学生在云平台上开设了账号, 不仅让他们在模块演练中学到了云计算技术的理论、实践操作, 也让他们真实地感受到了云应用带给大家的便捷, 以及积极参与到云平台的维护中去。
综上所述, 通过一系列落实的教学改革及实践, 如搭建真实的应用场景作为实训环境, 模块化的课程设置, 采用与行业接轨的教材内容, 并在师资培养、专业认证、校企合作等方面均作了一定的尝试, 该项目真正实现了“产学对接”, 取得了较好的教学效果。
摘要：在当前社会, 大数据、云计算已经成为信息技术产业发展和应用创新的热点。各种移动互联网的云应用, 加快了云计算的发展。因此, 在计算机教学体系中, 云计算技术已经成为学生必须掌握的新兴技术。云计算技术是计算机教学中的新技术, 但由于它涉及到了传统IT行业的方方面面, 如网络、存储、服务器、操作系统、虚拟化技术等, 在教学体系中对应到了相应专业课程, 因此, 该文采用了高职教学中常见的“模块化”和“任务驱动”方式设计。
关键词：云计算,模块化,任务驱动
参考文献
[1]吴朱华.云计算核心技术剖析[M].北京:人民邮电出版社, 2011.
设计计算 篇8
1 云计算时代计算机网络存储系统功能
云计算时代, 为了能够为用户提供海量数据管理功能, 计算机网络存储系统主要功能包括元数据管理、文件估值、迁移控制、访问重定向、文件系统监视及数据迁移等六个模块, 具体功能如下所述。
1.1 元数据管理
云数据管理可以实时存储、访问网络文件位置, 记录用户访问的文件属性等信息记录[2]。文件位置包括文件归属层次和系统构建全局文件地址, 以便数据迁移和访问重定向时能够及时调用。
1.2 文件估值
可以根据数据资源访问频次、数据容量、读写模式及创建时间等属性进行文件估值, 以便能够反馈数据文件的访问量和活跃程度, 实现数据迁移。
1.3 数据迁移控制
网络数据在被用户访问时, 需要根据文件估值信息动态改变数据资源的存储位置, 实现数据迁移, 从而将活跃程度高、贡献价值大的数据分配到较快的存储器上, 以降低用户访问时间, 提高数据资源的命中率。
1.4 数据访问重定向
云计算时代, 网络数据能够为用户提供透明的、分布式的服务。因此, 无论用户在哪个地方, 只需要记住数据访问的逻辑地址。如果数据物理地址发生改变, 比如, 迁移到其他地方, 使用数据访问重定向功能即可寻找到数据。
1.5 文件系统监视
文件系统监视可以实时统计存储系统运行状态, 计算系统延时、存储空间利用率、读写比例及文件访问命中率等, 并且将这些辅助信息提供给迁移控制模块。
1.6 数据迁移
数据迁移可以放置在相关的迁移计划列表中, 记录迁移数据的大小、存储位置、创建时间及访问频次。同时, 采用相关的算法将数据迁移到合适的目标位置, 数据迁移的主要目的是实现数据存储优化。
2 云计算时代计算机网络存储系统设计
2.1 存储系统架构及业务处理流程
网络存储系统可以将阵列式的存储器集成在一起, 使用NAS或DAS模式实现各个存储器之间的通信。存储网络可以根据逻辑业务请求将相关的读写操作发送给关联设备, 存储设备完成操作之后, 即可将结果反馈给请求程序。网络存储可以根据用户访问数据频次, 将数据资源放置于不同的设备, 实现数据的自动化迁移, 以便提高数据的命中率[3]。计算机网络存储系统架构及逻辑业务流程如图1所示。
2.2 存储系统实现核心技术
网络存储系统实现过程中, 其关键技术包括数据分类、数据放置和数据迁移[4]。
2.2.1 数据分类技术
随着互联网技术的快速发展, 其已经积累了海量的数据资源, 比如, 文档数据、图像数据、视频数据等, 按照不同的划分标准, 不同的数据资源拥有不同的属性。因此, 数据分类技术可以将海量网络数据分类, 是数据迁移的基础。目前, 数据分类不存在统一的定义和标准, 通常情况下根据网络数据的原始类型, 可以将其划分为机构化数据、半结构化数据和非结构化数据;根据网络数据的访问顺序, 可以将相关的数据划分为只读数据、顺序访问数据、周期性访问数据;根据数据的访问读写频次, 可以将数据划分为高频次访问热点数据、低频次访问非热点数据。目前, 随着数据划分技术的快速改进, 已经诞生了贝叶斯理论、聚类、神经网络、K均值及支持向量机等。这些数据划分技术可以根据人们的需求分类数据, 更好地保存在不同类型的数据库中, 以便人们访问。
2.2.2 数据放置技术
网络存储系统中, 数据放置可以采用相关的原则, 将系统中新添加的数据、被迁移的数据放置在某一个特定的位置上。数据放置可以采用更加科学的方法, 直接影响数据读取、写入等访问操作效率, 影响用户使用感知。目前, 网络存储系统容量巨大, 创建时期不同, 采用存储介质不同, 因此存储系统较为复杂, 数据放置问题也更加复杂。为了解决上述问题, 目前网络数据放置存在两个关键技术:一是确定数据放置在何种类型的存储介质上;二是数据放置的形式, 包括随机放置、顺序放置或文件分割放置等。网络存储系统数据放置过程中, 要充分地考虑数据大小、存储器容量大小, 选取合适的放置策略, 如先进先出、先进后出等, 以提高数据访问效率。
2.2.3 数据迁移技术
随着人们对海量网络数据的应用, 无时无刻不在进行访问数据资源, 比如, 电子商务系统随时为用户提供购物选择服务, 以便满足人们的生活需求。在网络存储系统中, 由于用户访问数据是动态变化的, 因此数据访问频次也在随之发生动态改变的。为了能够提高数据访问效率和命中率, 需要根据网络存储的数据和相关指标进行数据迁移。传统的数据迁移可以根据软硬件环境升级的需要, 将新的数据存储到相关的网络存储系统中, 以提高数据的命中率。同时, 均衡存储器的负载。数据迁移常用的技术包括同级数据迁移和异级数据迁移两种模式。同级迁移模式根据相关的存储系统硬件容量的大小, 迁移集中出现在相关存储系统中数据, 目的是均衡各个存储设备的负载。异级迁移模式则是在存储系统中经常发送的时间, 可以更好地优化数据存储内容, 实现自动化迁移。异级迁移过程能够提高低性能存储设备向高性能存储设备的数据迁移, 同时也可以向相反的方向迁移。数据迁移方法还可以采用离线迁移和在线迁移, 离线迁移的实现方法较为简单, 可以采用U盘、数据线等进行数据迁移。但是, 无法实时迁移数据, 同时效率较低。在线迁移实现过程复杂, 可以采用中间件技术实现数据迁移。合理制定良好的数据迁移计划和实施流程, 提高数据库存储系统的实时性和完善性。
3 结语
多层次网络存储系统具有云数据管理、访问重定向、数据迁移控制等功能, 能为用户提供动态的、安全的数据库访问存储功能, 提高云计算时代网络资源的访问效率, 进一步改善人们的网络资源利用率。
摘要：互联网促进了分布式计算、移动计算的应用和改进, 使人类社会迈入云计算时代, 积累了海量的网络数据。为了提高数据的可用性、安全性和处理能力, 需要构建一个完善的网络存储系统, 以动态改善热点数据资源, 提高热点数据的响应优先级, 更好地提高存储系统的访问、读写效率。本文详细分析云计算时代网络存储系统的主要功能, 描述了网络存储系统的业务流程及实现技术, 为网络存储系统的设计与开发提供参考。
关键词：网络存储系统,数据放置,数据迁移,元数据
参考文献
[1]谭鹏许.云计算环境下安全分布式存储架构与容错技术研究[J].解放军信息工程大学学报 (自然科学版) , 2013, 24 (7) .
[2]苏文, 王焕东, 台运方, 等.面向云计算的多核处理器存储和网络子系统优化设计[J].中国电子商务, 2013, 32 (4) .
[3]刘飞.基于云计算的分布式存储系统的研究和应用[J].西安工业大学学报 (自然科学版) , 2012, 26 (9) .
管道余热防冻的设计计算 篇9
一、管道余热防冻的原理
太阳能热水器在安装时, 一般都是通过烟道将热水器的上下水管路引入室内, 由于室内温度较高, 室内外形成较大的温度差, 烟道形成一个烟囱模型, 热空气被输送到烟道口, 在出烟道口处采用P V C管将热空气进行收集, 以此保障管路的防冻。
此种方案若要保证形成完整的烟囱效应, 必须在P V C的最远端 (最高端) 处形成开口, 在冬季不出现管路冻堵, 必须保证在P V C管路的开口处环境高于0℃, 这样才能使整个上下水管路处于零度以上的环境中。考虑到冬季的风向, 开口方向一般朝向南方。对于侧置式热水器, 可采用多台热水器串联安装, 公用一条管路, 在公共管路上引出分支, 分别到单台热水器的出水口, 每个出水口处都要有开口, 距离最近的开口应尽量的将开口缩小, 以免热量的过度散失;对于下置式热水器, 在出水端选择小孔开口。
在热空气上升过程中, 必须考虑到沿途的散热, 必须在P V C管路外面加装保温层。
另外, 为了达到良好的保温效果, 在安装时应使P V C管路内部通畅, 并且从烟道出来的管路应采取顺坡的方式, 不能出现反坡现象, 且高度不断增加, 并要有良好的固定措施。
二、管道余热防冻的设计计算
1. 计算题目
安装P V C管路保温装置后, 通过烟道到达热水器上端开口处的空气温度。
2. 采用的计算方法、公式来源和公式符号说明
采用热力学计算公式:
3. 计算过程和结果 (从理论上论证)
在计算过程中, 进行假设:
(1) 楼体内空气流经烟道过程中按绝热处理;
(2) 室外空气通道出口处冷风侵入按不影响整体计算;
(3) 空气流出管道的空气温度不低于5℃, 以免管路冻堵;
(4) 各楼层空气分配均一, 楼体内烟道总阻力按总流量0.8计;
(5) 管路内流体传热影响忽略不计;
(6) 局部阻力修正系数取2;
(7) 整个空气流通过程无结露现象。
边界条件定为:
(1) 烟道空气温度按1 5℃计算;
(2) 室外环境温度按-3 0℃计算;
(3) PVC空气通道按10m分别计算Φ75mm、Φ110mm管路;
(4) 保温层厚度按40mm, 导热系数按0.038W/ (m·K) 计算。
烟道按200×200mm计算, 其当量直径应用公式 (7) 计算
第一种情况, 设定PVC管路直径为Φ75mm:
若烟气流经室外保温管道后温度恰为5℃, 则整个管路热损可应用式 (8) 计算, 其中h1=h2=18.7W/m2·K, 结合公式 (4) 、 (5) 、 (8) 可得如下结果:
根据能量守恒定律, 实际运行时烟道空气放出的热量应等于保温层热损1 1 8.4 W, 则有烟道空气流速为:
则管道雷诺数采用公式 (3) 计算, 因烟道与管路直径不同, 其工作流程也有所不同;
管路雷诺数为
管路雷诺数大于2 0 0 0属紊流区, 沿程阻力系数按公式 (2) 计算
烟道空气流速为:
烟道雷诺数为
烟道雷诺数大于2 0 0 0属紊流区, 沿程阻力系数按公式 (2) 计算
理论计算总阻力损失为, 局部阻力修正系数为2
热压理论计算应用式 (1) :
可得:
因为44Pa﹥15Pa, 所以烟道与保温管道实际空气流量比上述假设条件要大;实际上这种条件能够满足管道保温要求, 但在实际运行保温过程烟道空气分流过程非纯理论假设条件, 而且烟道与保温材料接口处有较大的局部阻力, 同时其接口处分流并非纯理论状态, 因此理论计算仅作参考。
为了计算出精确理论空气出口温度, 可采用迭代法;由以上计算结果可知理论精确空气出口温度应高于5℃, 假设出口温度为1 0℃按以上过程进行迭代求出最终沿程阻力损失为59Pa﹥44Pa, 所以理论精确空气出口温度值应小于10℃, 此时采用二分迭代法分析, 由以上理论分析可知在 (5, 10) ℃必有一个解, 取 (10+5) /2可得最终沿程阻力损失为30Pa﹤44Pa, 分析可知在 (7.5, 10) ℃必有一个解, 取8.75℃按以上迭代, 得出理论结果进行分析, 以此迭代可得出精确理论值。
通过上述分析, 在P V C管路的直径为Φ75mm时, 管口的温度应在8.75℃和10℃之间, 能够达到管路的保温要求。
第二种情况, PVC管路直径为Φ110mm:
若烟气流经室外保温管道后温度恰为5℃, 则整个管路热损可应用式 (8) 计算, 其中h1=h2=18.7W/m2·K, 结合公式 (4) 、 (5) 、 (8) 得如下结果:
根据能量守恒定律, 实际运行时烟道空气放出的热量应等于保温层热损1 1 9.7 W, 则有烟道空气流速为:
则管道雷诺数采用公式 (3) 计算, 因烟道与管路直径不同, 其工作流程也有所不同;
管路雷诺数为
管路雷诺数大于2 0 0 0属紊流区, 沿程阻力系数按公式 (2) 计算
烟道空气流速为:
烟道雷诺数为
烟道雷诺数大于2 0 0 0属紊流区, 沿程阻力系数按公式 (2) 计算
理论计算总阻力损失为, 局部阻力修正系数为2
热压理论计算应用公式 (1) :
可得:Δρ= (ρ1-ρ2) gH= (1.45-1.23) ×10× (6×3+2) =4
12因为44Pa﹥4.3Pa, 所以烟道与保温管道实际空气流比上述假设条件要大;实际上这种条件能够满足管道的保温要求, 但在实际运行保温过程中烟道空气分流过程非纯理论假设条件, 而且烟道与保温材料接口处有较大的局部阻力, 同时其接口处分流并非纯理论状态, 因此理论计算仅作参考。
为了计算出精确理论空气出口温度, 可采用迭代法;由以上计算结果可知理论精确空气出口温度应高于5℃, 假设出口温度为1 0℃按以上过程进行迭代求出最终沿程阻力损失为44Pa﹥16.4Pa, 所以理论精确空气出口温度值应大于10℃, 此时采用二分迭代法分析, 由以上理论分析可知在 (10, 15) ℃必有一个解, 取 (10+15) /2按以上迭代, 得出理论结果进行分析, 以此迭代可得出精确理论值。
通过上述分析, 在P V C管路的直径为Φ1 1 0 m m时, 管口的温度应在1 0℃和1 5℃之间, 能够达到管路的保温要求。
通过对P V C管路的直径为Φ7 5 m m和Φ1 1 0 m m的计算分析, 这两种口径的保温管路都能达到设计要求, 相比较而言, Φ1 1 0 m m的管路保温比Φ7 5 m m的管路保温的效果更好, 出口温度也更高。
三、结论
算法设计策略与计算思维 篇10
2006年3月,美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授在ACM会刊《Communications of the ACM》上提出了计算思维的概念[1]。周教授认为,计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计,以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。目前,计算思维已经引起了世界范围内计算机科学家和教育界人士的关注。2008年1 1月,全国计算机教育研究会在广西桂林召开了“计算思维与计算机导论专题学术研讨会”,与会学者对计算思维对计算机教育的影响进行了广泛的讨论,主要成果发表在《计算机科学》杂志上[2,3]。
为了传播计算思维,周以真教授撰写了针对所有大学新生的“计算思维”讲义,并以此作为“怎么像计算机科学家一样思维”课程的主要教材[2]。从讲授提纲来看,该教材全面阐述了计算思维的内涵,偏重于讲授计算思维的广度,因而适合大学新生在计算机学科专业知识方面基础比较薄弱的特点。但是,一门计算思维课程的学习显然不足以使学生对计算思维有深刻的认识。为了使计算思维深入人心并成为计算机专业学生的一种思维习惯,有必要使学生在4年的大学学习生活中甚至更长的时间内,在计算机学科的每一个重要知识点上持续不断地加深对计算思维的认识和领悟。因此,从培养计算思维的目的出发,对计算机学科基本知识点的计算思维内涵进行系统的梳理是一项重要并且紧迫的工作。
“算法设计与分析”是一门重要的计算机专业课程,其所涵盖的主要内容是IEEE-CS/ACM计算教程中明确规定的核心知识单元[4]。本文从计算思维的角度研究算法设计策略的内涵,重点剖析几种典型的算法设计策略,以便为最终梳理算法设计与分析和计算思维的联系打下一定的基础。本文可视为以课程为单位从计算思维的角度对计算学科的各知识点进行解读的初步尝试和探索。
2 计算思维
计算思维是一种具有普适性的科学思维方法。按照周教授的观点,计算思维包括以下内容[1,2]:
(1)通过约简、嵌入、转化和仿真等方法,把一个看来困难的问题阐释成一个我们知道问题怎样解决的思维方法。
(2)是一种递归思维;是一种并行处理;能把代码译成数据又能把数据译成代码;是一种多维分析推广的类型检查方法。
(3)是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法;是一种基于关注点分离的方法。
(4)是一种选择合适的方式陈述一个问题,或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法。
(5)是按照预防、保护,通过冗余、容错、纠错方式,并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法。
(6)是利用启发式推理寻求解答,即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法。
(7)是利用海量数据来加快计算,在时间和空间之间,在处理能力和存储容量之间进行折中的思维方法。
3 算法设计策略的计算思维视角
算法设计中的每一种策略作为问题求解方法,可应用于多个领域,具有明显的计算思维特征。本文将讨论几种典型算法设计策略在问题求解上的通用性,从而揭示其所体现的计算思维内涵。
3.1 贪心策略:是求解优化问题的一类算法策略
贪心策略的基本思想是把求解问题的任务分解为若干个步骤,而算法在每一步骤的决定是“短视的”,即该步骤所采取的行动或者选择是局部而非全局最优。尽管对于一些问题通过每一步的局部最优选择可以得到全局最优解,但对许多问题并非如此。在实际问题求解中,即使不能得到最优解,仍可能选择使用贪心策略,原因是该策略常常可以给出质量可接受的问题解。
贪心策略是最接近于人类日常思维的一种问题求解策略,已在人类生活的各个领域得到广泛的应用。该策略最突出的优点是效率高,方案容易实施。从计算思维的角度,贪心策略为我们提供了如下方法指导:首先,以当前和局部利益最大化为导向的问题求解策略简单易行,具有广泛的适用性。特别是在复杂的环境中,当其他方法都失效的时候,该策略往往可以正常地发挥作用。其次,以短视的、急功近利的方式解决问题,往往以整体利益的损失为代价。为此,在采用贪心策略求解一个问题之前必须充分估计由此所带来的损失,在问题求解效率和解的质量之间进行适当的折中。
3.2 分治策略
分治策略求解问题的基本思想是把一个问题分解为若干与原问题同结构的但规模较小的子问题,然后以递归的方式求解这些子问题并通过合并子问题的解得到原问题的解。分治策略的一个要点是子问题与原问题结构相同,因此子问题也同样可以利用分治策略进行求解。
分治策略是解决工作和生活中常见问题的一种基本方法。从计算思维的角度,分治策略提供了如下通用思维方法:在实践中,我们通常会掌握一些简单或者规模较小的问题的求解方法,或者这些小规模问题的解是直观的、易知的。这时可以采用分治策略重用这些已有的知识,求解复杂的大规模的问题。具体来讲,面对难以处理的复杂问题,通常可以通过分解把问题转化为相互之间具有一定联系的、其解决方法已知的子问题,通过合并子问题的解得到原问题的解。该思想方法在组织管理和军事等领域得到广泛的应用。比如人类社会组织中的分级管理,就是通过把规模庞大的人群的管理分解转化为若干规模较小的人群管理的办法来实现的。分治策略在军事领域有非常成功的应用。在我国革命战争历史上,在敌方势力强大的时候采用“集中优势兵力,逐个击破”的方法往往产生以弱胜强的优异战果。
3.3 动态规划
动态规划是一种有效的组合优化问题求解技术,其基本思想源自分治策略的启发,与贪心策略正好相反。该方法隐含地搜索所有可能的解空间,通过把问题分解为一系列的子问题,由子问题的解逐步建立起规模更大的子问题的解。与分治策略相比,动态规划策略中的子问题之间具有密切的联系,子问题的计算顺序必须保证后面计算的子问题的解可从前面已计算其答案的子问题的解获得。
从计算思维的角度,动态规划策略提供了如下方法指导:一项复杂任务常常包括多个子任务,并且这些子任务之间通常具有一定的联系。按照规模从小到大逐步完成这些子任务,直至完成目标任务是一种容易接受的、以渐进方式解决问题的有效方法。当然,为了顺利完成一项任务,需要注意对其子任务的完成顺序提出一定的要求。动态规划策略已经在经济管理、生产调度、工程技术和最优控制等方面得到了广泛的应用。例如在经济学研究中,1969年Merton将动态规划方法运用于最优投资与消费选择策略的求解,给出了连续时间下2类资产的最优投资与消费问题的解决办法。在农业方面,早在1989年曾树星等人就在内蒙古河套地区水资源优化调度中,采用动态规划方法确定各种作物的灌水定额及灌水次数。
动态规划策略同样适用于人生规划方面,是人类智慧的体现。千里之行,始于足下,任何一项伟大事业的完成总是从小事做起的,小目标的达成是实现大目标的基础。在个人发展上,无论目标有多么远大,好高骛远,不愿从基层认真做起的想法是不明智的。该方法还告诉我们:人生和事业都需要规划,尽管有方方面面的许多事情要完成,但这些事情之间不是无序的。如果顺序不合理,那么就必须付出更大的代价来弥补,或者根本没有机会弥补。
3.4 回溯和分枝限界策略
回溯和分枝限界策略适用于问题的解空间具有树形结构的问题的求解。其基本思想是通过对树状解空间的有序搜索获得满足要求的问题的解,并在搜索过程中通过判断“继续搜索当前分枝是否可能得到更好的解”而中止或者继续对当前分枝的搜索,从而提高问题求解的效率。
该策略可视为人类生活经验的抽象和总结。比如为了在一个房屋里面寻找某件物品,我们要搜索所有的房间,并总是忽略那些可以断定目标不在其中的房间,以加快寻找的速度。其中,判断目标是否在房间中的依据就相当于回溯和分枝限界策略中的限界函数。从计算思维的角度,该策略提供了如下方法指导:对未知世界的探索往往是一个试错的过程,回溯和分枝限界策略给出了在一类问题上实施试错法的具体方法。在如何提高试错法的问题求解效率上,该策略给出了明确的指导,即在试错的过程中充分利用人类已有的知识和经验。在科学和工程实践中,科学家和有经验的工程师在面临困难时不会首先考虑回到问题的原点,而是倾向于立足于当前的实际,修改最近采取的行动中那些导致当前困境的行动。这种行为实际上也体现了回溯和分枝限界策略的基本思想。
4 结论
为了满足在一定深度上培养计算机专业学生计算思维能力和习惯的需求,本文以“算法设计与分析”课程中的算法设计策略为例,从计算思维的角度对其所揭示的通用问题求解方法内涵进行了初步的剖析。结果表明,几种典型的算法设计策略均能够为其他领域中问题的求解提供方法指导,从而也印证了计算思维的普适性。将来我们将继续关注计算机学科知识点与计算思维之间关系的研究和梳理,并以“算法分析”课程为例,着手编写基于计算思维的“算法设计与分析”课程讲义。
参考文献
[1]Jeannette M.Wing.Computational Thinking[J].Communications of the ACM,2006,49(3).
[2]董荣胜.计算思维与计算机导论[J].计算机科学,2009,36(4).
[3]朱亚宗.论计算思维——计算思维的科学定位、基本原理及创新路径[J].计算机科学,2009,36(4).
设计计算 篇11
HPC 曾经一度是政府和学术机构的专利，用于解决包括基因组测序和气候研究等在内的最复杂的计算问题。如今，HPC正在借助大数据分析等全新工作负载，为越来越多的行业带来颠覆性的变化。包括医疗和金融服务等在内的传统领域也开始诉求超级计算的能力，以便能够从不断增加且日趋复杂的数据中获得实时洞察。英特尔致力于通过持续创新，不断扩展HPC功能并降低应用门槛，推动HPC成为市场主流。
“我们正在步入一个全新时代，一个将HPC从用于解决特定问题的工具，转变为一款适用于广泛领域的通用工具的时代”，英特尔公司副总裁兼HPC平台事业部总经理Charlie Wuischpard表示：“英特尔系统级的创新包括处理器、内存、软件和互联技术，使得整体系统功能可围绕多种用途进行设计和优化—-覆盖从传统HPC到新兴的大数据分析以及这二者之间的所有用途。我们坚信英特尔SSF将为设计和构建下一代高性能计算系统铺平道路，迎接‘HPC无处不在’时代的到来。”
英特尔SSF是一种高级架构和互联技术，用于支持可扩展性更强、更灵活和更均衡的HPC系统。英特尔SSF将帮助简化HPC系统的采购、部署和管理，使HPC能够应用于包括数据驱动的分析、可视化和机器学习等在内的更多行业和更广泛的工作负载。
计算机防尘设计方法 篇12
随着计算机内部的灰尘在计算机内部的板卡上越积越厚, 灰尘就会堆积在计算机内部部件裸露的针脚上, 尤其在空气比较潮湿的季节, 灰尘会在板卡上结成带水分的板块, 囤积的灰尘字这时候就会就形成导电体使板卡短路, 严重的话还有可能烧毁部件。
1 防尘相关要求
计算机的防尘等级可以用IP (INGRESS PROTECTION) 表示。IP防护等级系统是由IEC (INTERNATIONALELECTROTECHNICAL COMMISSION) 所起草, 将电器依其防尘防湿气之特性加以分级。IP防护等级是由两个数字所组成, 第1个数字表示电器防尘、防止外物侵入的等级, 第2个数字表示电器防湿气、防水侵入的密闭程度, 数字越大表示其防护等级越高。例如, IP67是指, 防尘等级为6, 防水等级为7。关于不同防尘等级的要求如表1所示。
2 防尘设计方法
计算机的灰尘来自计算机从外部抽取到机箱内的空气中, 因此防尘设计的方向可分为为阻止空气进入机器中, 或在进风口处将空气中的灰尘进行过滤, 这两种设计方向又可细分成不同的实现方法, 如表2所示。
2.1 全密闭防尘设计
全密闭设计一般用于加固式携行式计算机, 整体采用密封机箱设计, 能够完全防止灰尘的进入, 即能达到IP6的防尘等级。
在壳体的连接处, 使用橡胶或其他弹性密封材料, 通过压缩弹性材料实现密封, 如图1所示。
对不方便使用弹性密封材料且不常拆卸的部位可采用密封胶进行密封。
全密闭式计算机的热设计通常将CPU的热量用热管传到至机壳, 利用机壳将热量散到外界空气中。
2.2 隔离式防尘设计
隔离式设计指将计算机的风道单独隔离出来, 使空气无法进入机器内部电气元件所在的腔体。该设计方式通常用于加固型笔记本, 防尘等级可达IP6。
机器的密封部位设计通过弹性密封材料和密封胶实现。
机器的散热设计, 一般采用强迫风冷。具体为, 通过热管将CPU的热量传导至位于风道中的散热片。风道中的风扇从外部抽风对散热片进行冷却。
使用将风道进行隔离的设计, 虽避免了灰尘对主板上元器件的损害, 但在机器长时期使用后, 风道内的散热片鳍片和风扇的叶片上仍然会堆积灰尘, 因此需对其进行定期清理。
2.3 防尘棉、防尘网的防尘设计
防尘棉、防尘网阻尘原理是机械式过滤, 也就是当粉尘冲撞到防尘棉、防尘网时, 经过一层层的阻隔, 将一些大颗粒粉尘吸附在防尘棉、防尘网上。但是, 微细粉尘尤其是小于5μm的粉尘, 就会从网眼中穿过去, 因此机器的防尘等级最多能做到IP5。
防尘网的种类有很多种, 有单层的, 也有复合的, 就算是比较致密的防尘网, 相比防尘棉来说空隙还是要大得多, 防尘率比较低, 风阻小。
防尘棉结构比较致密, 一般厚度有3mm、5mm、8mm三种规格, 当然越厚的风阻就越大, 防尘率也就越高。
在选用防尘棉或防尘网时需同时考量防尘率和风阻, 不能为提高防尘率而导致系统散热效果过差。同时, 选用同样的防尘棉或防尘网时, 设计方式不同, 系统的散热效果也会不同。
如图2所示, 方式a与b选用同样的机箱、风扇、防尘棉, 仅风扇与防尘棉的距离不同。图 (a) 中, 风扇紧挨防尘棉, 风压大, 系统稳定后, 风扇工作在图3所示A点的位置, 系统风量小, 散热效果差。图 (b) 中, 风扇远离防尘棉, 风压小, 系统稳定后, 风扇工作在图3所示B点的位置, 系统风量大, 散热效果好。因此在设计时应保证风扇与防尘棉或防尘网有足够距离。
防尘棉、防尘网组装时一般采用夹在压板和机箱中间的方式。当压板为塑胶件时, 亦可采用将防尘网与压板注塑在一起的方式。
在机器长时间使用后, 防尘棉或防尘网会吸附大量灰尘导致网孔减小, 影响系统的进风量, 因此防尘棉或防尘网需做成可拆卸结构, 以便定期进行清洗。
2.4 机箱开孔防尘设计
改善计算机进风口处机箱的开孔设计同样能提高机器的防尘能力具体方法一般有以下两种。
方法一:机箱的开孔尽可能采用小而密的方式。开细小的空可防止较大的灰尘进入;增加开孔的密度可以减小风阻, 使整机空气流通更通畅。
方法二:采用双层孔结构。如图4为一机箱面板的截面图, 空气沿Z字型路线进入机器内部, 增加了空气与面板的接触面积, 在接触过程中, 空气中的部分灰尘吸附在面板上, 从而减少了进入机器内部灰尘的数量。
3 结束语
上述分别从阻止空气进入机器和在进风口处对空气进行过滤的2大方向, 密闭设计、隔离设计、防尘棉或防尘网设计以及机箱进风口开孔设计等4种防尘设计方法进行说明, 经实践证明, 照此设计可使计算机防尘等级达IP6到IP5。随着科学技术的不断发展, 电子设备结构设计内容和要求也会越来越多, 设计人员应在熟悉以上方法的同时, 不断创新和突破, 及时更改设计理念, 用新技术、新手段指导设计, 以满足电子设备发展需求。
摘要：本文介绍了灰尘对计算机的危害, 计算机防尘等级要求, 并针对防尘等级中的防尘 (IP5) 和尘密 (IP6) 提出了对应的结构设计方法, 对计算机防尘设计具有指导作用。
关键词：防尘,结构设计,计算机
参考文献
[1]GB4208-2008, 外壳防护等级 (IP代码) [S].