构建特性（精选8篇）
构建特性 篇1
初中篮球单元(以下简称篮球单元)构建是指初中学段的体育与健康课程中,以《义务教育体育与健康课程标准(2011年版)》为依据、以篮球为主题通过对篮球运动这一素材进行选择、整合、改造,继而将“教材化”的篮球中的教学内容,按照科学的逻辑顺序进行合理地排列;它由单元教学目标、为达成教学目标而精选的教学内容、优化的教学方法及单元学习评价等环节构成。篮球单元构建绕不开篮球运动的核心要素—篮球的本质特征,即篮球的运动特性或运动特质,笔者所探析的是处于初中体育课程中的“篮球”运动特性及篮球单元构建的关系,以期获得更为科学、实效的篮球单元范式。
一、“篮球”运动特性与篮球单元的理解
(一)初中体育与健康课程中“篮球”的运动特性
关于篮球的运动特性或者本质特征的揭示,贾齐教授对篮球内涵定义为:“篮球”属于“同一场内交错进行的进攻-防守型运动”,它以球的传递(传接球和运球)和反传递的对抗为过程,以达到本方得分(球入篮筐)和阻止对方得分为目的,并提出:“篮球”中“人-球-人”的关系是其“质的规定性”;杨桦教授认为篮球的核心实质是“强力对抗下的准确”;李明达博士在此基础上,将篮球本质定义为:以人、篮球、球篮三者融合为基础的强力对抗下的比准的体育项目。上述均是对“竞技篮球”核心或本质特征的高度概括,现审视初中体育课程中的“篮球”,对象(学练主体)为青春发育期的初中学生,且篮球运动技能相对薄弱,需要传承篮球文化、发挥“篮球”的育人价值,必须把握并保留“竞技篮球”的“本质”,并将“强力对抗”换为“适宜对抗”,即“以人、篮球、球篮三者融合为基础的适宜对抗下的比准”应为初中体育课程之“篮球”的运动特性,此是对初中体育课程“篮球”“整体性”的理解。同时,篮球运动由多种篮球基本技术所支撑,篮球教学也是将其“化整为零”—单个技术的学练,而后从“单个”到“组合”,其“零散”的基本技术也具有其运动特性,需在实际教学中探寻和提炼。
(二)篮球单元的“整体”与“单个”
篮球单元构建,首先是以整体视角构建的、以目标引领内容的“学期单元”,内容一般包括:移动、传、运、投等基本技术及其组合、专项体能、规则等。如,七年级“简化比赛规则的技术运用”目标引领下的篮球单元。其次,篮球基本技术是“比赛”目标达成的基础与保证,故有强化某一单个运动技术学习所构建的“(单个)技术单元”,这些技术具有代表性和典型性,如,“双手胸前传接球单元”、“单手肩上投篮单元”。最后,介于“整体”与“单个”之间的是以一类基本技术组成的“主题单元”,如,“传接球单元”,有(单)双手胸前、(单)双手击地、双手头上传接球等学习内容;“投篮单元”,有移动中接球、运球急停、运球突破防守、3人2球定时投篮等,实际操作时,“主题”单元的内容可有机融合于“学期单元”中,数项传接球技术的习得,可增加比赛或对抗中球的“传递”次数,提升投篮命中率,更利于学生对篮球的兴趣向“志趣”发展。
(三)“篮球”运动特性与篮球单元的对应
篮球运动特性的“整体”与“零散”对应单元构建时的“整体”与“单个”,即构建“学期单元”时,整体性把握“篮球”运动特性这一要素,如,对抗下技术综合运用的关注与设计、投篮乃至投准的运动技能的形成等,方可在比赛中或类似比赛对抗的情境中真正体悟感知篮球的运动文化;构建“技术单元”时,紧扣该技术的运动特性,设计为:“铺垫”、“形成”、“强化”、“运用”等相关学习内容,其中的“强化”和“运用”,即是将技术学习置于“对抗”的情境之下,体现了“人-球-人”关系的教学主线,从而避免教学实施中习得“不中用”的篮球基本技术。
二、“篮球”运动特性在“学期单元”中的演绎
(一)篮球“学期单元”目标的指向
篮球“学期单元”目标的思考首先是运动技能目标的确立,它是单元目标4个方面预设的重点与难点。“篮球”运动特性将“学期单元”的单元目标指向—“对抗”与“投准”,即在比赛中把球投进篮筐,所以,将以“比赛”为关键词的运动技能目标层层分解至7~9年级的各学期单元,并按照比赛的质量与流畅度的层级,设计有递进性、发展性的各单元目标。如,8年级“基本参照规则的比赛”—渐少的走步违例和明显的打、推、拉犯规,渐多的运球推进、传递球和投篮;9年级的“较为正规比赛”—渐少的运、传接球失误,渐多的运球突破、合适时机的传球、基础配合和较为规范的防守,渐高的投篮命中率等。
(二)篮球“学期单元”教学内容的成分
“比赛”的目标引领单元学习内容的构建,以选择相适宜的教学内容并按照逻辑顺序科学地排列。篮球教学内容不是运球、传球、投篮等单个技术的简单集成。所谓“递进性的有理有序”,是以学生的身心特征、身体(运动)认知规律以及运动技能形成规律为理论依据,选择安排篮球基本技术、技术组合、战术和相关规则知识,按照从易到难、从“粗”到“精”、从简到繁等进行梯次递进排列,而后有机地分配至各水平段不同年级的篮球单元计划中,据此构建的篮球单元之间将呈现递进关系,所以依据上述所构建的单元教学内容实施教学,可避免篮球教学中的重复、低效和盲目,在一定程度上解决了水平段之间或学段之间教学内容脱节、割裂的问题。[4]而“篮球”运动特性,指引着教学内容的比重、时数以及创生:
1. 投篮教学内容的偏重
“投准、将球投进高空处的篮筐”是篮球有别于其他对抗性球类项目的特性,此特性决定了投篮教学内容的偏重,它有3层内涵:一是注重投篮技术的(个体)规范性,以防技术走样而失准;二是丰富投篮技术的教学内容(或练习方式),如,移动中/对抗下、行进间(急停、跳起)等;三是增加投篮教学内容的课时或练习时间。
2. 对抗下篮球技术学练的关注
“对抗”是篮球的特性之一,只有在对抗下习得技术才有实战意义。如,传球的2传1防、3传2防,运球突破的1攻1防,面对防守的原地投篮,都属比赛中实战的“片段提取”。传球的被抢断,迫使学生注意传球的方式和时机;运球时的丢球,迫使学生强化运球时控制和保护球的技能;投篮时的失准,迫使学生提高投篮的稳定性,以上所列举的示例同时也含有防守技术的教学内容。所以,“对抗”的过程,是学生所学所练技术的自我检视,是促进学生自主再练再提高的契机,也是评价教学效果和调整单元计划的依据。
3. 篮球组合技术的设计
篮球组合技术是单个技术与实战比赛之间的“桥梁”,在初中学段篮球教学中有着重要地位,通过篮球组合技术的练习,可以强化单个技术运用的合理性和熟练性。但国内较多版本的“教参”、“教学指南”均缺乏篮球组合技术的范例,需一线教师在单元构建时重点思考。在教学内容选择方面,可依据“学情”、教学目标设计多种形式的组合—移动技术的组合,运球与传接球组合,移动与传接球、投篮组合等,如,双手胸前传球(至同伴)→变向跑→横切→接传球急停→单手肩上投篮(可加运球跨步)→抢篮板球。
4. 接近或模拟比赛情境的创设
因投篮技能的欠缺,于是出现“角篮球”和“底线篮球”降低比赛难度的一种设计。“限定区域和限时的传接球次数比多”,是强化移动和传接球等技术的一种比赛形式,所以,接近或模拟比赛是以争夺球为目的、团队对抗为主要形式呈现。可通过简化规则、特定规则等来提升比赛的质量或学生参与的积极性,如,全场6对6或7对7、半场的4对4,一方连续传递球5次以上(包括第5次),此时接球的人投篮时禁止防守;或者,在设定的区域(根据学生技能水平而定),接球或运球至该区域时,对投篮队员禁止防守,投中记2分,如,该队不同的队员再投中记3分(鼓励多人得分);也可规定:通过传切配合打进的记3分等。
(三)篮球“学期单元”教学方法的切合
体育教学的方法有3种类型:直接指导型、引导提示型和发现问题型,[1]在篮球单元构建时,不同的教学内容在不同的时段应有相切合的教学方法。如,七年级初学单手肩上投篮技术,可选用“程序教学法”(直接指导型);八年级学习单手击地传接球技术,可选用“领会教学法”(引导提示型);九年级学习“2攻1”基础配合时,可选用“支架式教学法”(发现问题型)。
三、紧扣运动特性的“技术单元”构建—以“体前变向换手运球”为例
体前变向换手运球技术是初中学段篮球单元的必学内容,是其他运球变向(c r o s s over)的基础技术,常作为课题在各级体育基本功比赛、优质课评比中出现。该技术的运动特性可定为:以交叉步的方式人球融合超越对手。以下列表是2个“体前变向换手运球”单元(框架)(见下表)。
(一)篮球“技术单元”目标的指向
“人-球”关系理解的单元,其中教学目标指向技术的相对规范性,由此引领的内容都是在无对抗下预设的技术练习,是为了“教技术”而“教技术”,因目标指向的偏离而无法掌握该项运动技能。紧扣“篮球”运动特性的单元,单元目标指向对抗下技术的运用,关注该项运动技能的形成,同理并由此展开—所学习的运、投、传等单个技术的目标均指向“对抗下运用”,也呼应了“学期单元”目标。
(二)紧扣运动特性的教学内容简析
“体前变向换手运球”的运动特性中“交叉步与超越”,均与身体重心高度相关,可在第1次课设计相关的铺垫练习,如,2名学生1组沿边线追逐摆脱的“照镜子”;原地快速碎步、听指令迅速交叉步跨出(2个方向);原地换手运球、听指令:交叉步、侧肩;行进间变向换手运球、从同伴的侧平举的手臂下快速通过(低重心)。在结合球的技术学习中,低重心、利于快速起动和发力“蹬跨”的身体姿势,也是在学生尝试练习并无法“超越”之后的重要学习内容。第2次课中“铜人阵”—基于对抗下技术运用的设计,铜人阵由16名学生组成方队(人数可调整,左右间距可加大)于篮球场边线外站立,听教师指令或哨声,每列依次侧向行进,行进的方式可用“足尖走”、“螃蟹行”、“鸭子步”、“防守滑步”等,同时,于场地端线外3~4路纵队的学生依次有序行进间运球至“铜人”前(此时“铜人”听指令面对运球者且保持篮球基本站立姿势),用体前变向换手运球技术依次快速突破阵型并到达对面端线。其中,可设计含有难度递进关系的变化,变化1:不规则的阵型行进;变化2:静止的“铜人”可伸手断球;变化3:无静止的“铜人”,也可从场地对面端线迎面行进;变化4:2队对抗,互换角色,计算顺利抵达对面端线(不丢球)的总人数。
(三)“发现问题型”教学方法的运用
“发现问题型”教学方法适用的对象是具备一定技能基础,如,学习行进间体前变向换手运球技术时,其行进间直线运球、原地换手运球应做到基本控制球。该方法是在攻防转换中引导学生发现问题、思考问题和解决问题,学生在积极主动的探究、练习中提升和改进技术,所以施教过程和教学方法更为简约实效。如,该单元第3次课中“场地边线间的1攻1”,因多数学生在变向时通常采用“右变左”(习惯右手),防守者提前预知进攻者的突破路线—只需向右横跨一步,初学者则无法突破,方法1:教师将此问题抛出,让学生以小组为单位(6~8名)在实践中找寻应对之策;方法2:各小组推荐代表展示讨论的解决之道;方法3:师生共同讨论、总结:加速强行超越;突破前连续换手;“晃”的假动作以及变向不换手(即内外运球)突破(拓展);双变向的运用(拓展、介绍);“阻挡”与“带球撞人”的简易区分与判罚;方法4:再次对抗,在对抗中理解和“消化”问题,以求该技能的增进。
参考文献
[1]贾齐.体育课程与教学研究的方法论[M].桂林:广西师范大学出版社,2014:205-207.
[2]杨桦.论篮球运动本质、特征及规律[J].成都体育学报,2001(4):60-63.
[3]李明达.对篮球运动本质、特征及规律的再探讨[J].北京体育大学学报,2005(6):835.
[4]孙立同.义务教育阶段篮球教学内容系统性构建[J].中国学校体育,2015(8):44.
构建特性 篇2
RAD16-Ⅱ的物理特性及其在神经干细胞假体构建中的应用
目的:观察RAD16-Ⅱ的物理特性以及神经干细胞在其上黏附和增殖的情况,探讨其构建的细胞假体在脊髓损伤中可能的应用.方法:将RAD16-Ⅱ的饱和水溶液同与之等体积的1.8%的氯化钠溶液混合后静置24h,通过肉眼、光镜和扫描电镜观察其表面结构,并对其吸水性和溶液pH值的动态变化进行评价:将经鉴定的神经干细胞与其共同培养,扫描电镜下观察细胞在材料上的黏附情况,同时应用免疫组化方法评价神经干细胞在材料上的增殖和分化情况.结果:RAD16-Ⅱ在1.8%的氯化钠溶液中塑型后,肉眼和光镜下形态多变,其形状取决于塑型的`容器形状;扫描电镜下其为规则的网状,网孔直径为54.00±3.24μm,纤维直径为9.00±1.57μm,网孔底部相互沟通,神经干细胞可在其上迁移和增殖.结论:RAD16-Ⅱ具有良好的物理特性,神经干细胞可在与其构建的假体中迁移和良好地增殖、分化,在脊髓损伤的修复中可能具有潜在的应用前景.
作 者：侯天勇 伍亚民 龙在云 李应玉 作者单位：第三军医大学大坪医院野战外科研究所第三研究室,400042,重庆市 刊 名：中国脊柱脊髓杂志 ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF SPINE AND SPINAL CORD 年，卷(期)： 16(10) 分类号：Q813.1 关键词：RAD16-Ⅱ 神经干细胞 组织工程 脊髓损伤 修复构建特性 篇3
自20世纪90年代以来, 人类已经大踏步地迈入了知识经济时代, 面对日益激烈的市场竞争, 知识成为企业组织建立竞争优势的来源[1], 其重要性体现在不断地创新中[2~3]。但随着社会经济的发展、分工的细化, 企业组织不可能在各个领域都有竞争优势, 企业自身所能够拥有和开发的知识是有限的。因此, 企业组织必须整合外部的知识资源, 通过其自身拥有的构成核心能力的知识与其他知识的互补来产生竞争优势。本文从知识的特性以及知识创新过程中的企业组织所面临的创新悖论出发, 对知识网络的内涵及其特性进行分析。
一、知识的特性与知识创新的悖论
(一) 知识及其特性
知识的概念有着十分丰富的内涵和广泛的外延, 学者们分别从心理学、管理学、经济学等不同学科领域对知识的本质提出了不同的看法和解释。目前比较统一的看法是, 知识是人类社会实践经验的总结[4], 是人类通过信息等资源对自然界、人类社会及思维方式与运动规律的认识与掌握, 是人类主观世界对于客观世界的概括和如实反映, 是人类大脑通过思维对信息进行的系统化的重新组合[5]。目前, 知识已取代资本、劳力和土地这些传统资源成为唯一有意义的资源[6]。与一般的经济资源相比, 知识具有默会性、公共性、外部性、非对称性等非常复杂的特殊性[7]。
(二) 企业知识创新的两难悖论
瑞典学者Harryson (1998) 通过对日本企业技术创新机制的研究提出了企业技术创新的两组两难悖论[8]:
一是技术 (知识) 领先上的两难悖论。即追求技术 (知识) 领先的公司在技术 (知识) 创新上越成功, 其创新活动内部化倾向越明显, 他们往往由于专注于企业内部活动而降低了对引导产品开发的外界技术和市场因素的敏感程度和反应能力, 从而抑制了产品创新。同时, 获得创新成功的企业逐步建立和完善起来的专业分工和程序化方法, 也成为不同部门之间开展自由合作和技术融合的障碍, 而这些对于重大的创新来说是必不可少的。
二是技术 (知识) 创新在组织上的两难悖论。即创造性的发明 (突变式创新) 需要一个小而富有效率的组织结构, 而渐进式连续创新和大规模生产反而要求大而稳定的组织结构。企业要试图兼得创造性发明和快速创新, 则会陷入两难境地。
(三) 组建知识网络的必要性
1. 知识的默会性、不对称性等特征, 决定了组织之间进行知识共享的必要性。知识共享能促进知识的创新与传播, 实现知识的不断增值, 并在日益加剧的不连续的环境变化中增强企业的组织适应力和竞争力。但知识的外部性和知识交易信息的不对称等特征, 又使得要在组织之间实现知识共享异常困难。与有形资源的分配不同, 市场机制对知识的分配是低效率的[9], 或者说, 知识资源的市场交易成本是很高的。因此, 对于企业组织来说, 创造某种机制或组织形式使得组织之间知识共享能够顺利进行是非常重要的。
2. 企业知识创新的两难悖论表明, 知识创新和技术开发越接近于领先水平, 企业组织内外部技术创新以及生产和市场之间的联动就会减少和变弱;同样, 突变式创新所需要的理想型组织结构与产生渐进式创新和实现大规模生产的组织结构截然相反。这种知识创新过程中的两难蕴涵着一个关键问题, 即如何通过一个有效的组织模式来实现知识创新与产品开发之间、重大创新与快速创新和大规模生产之间的同步化, 实现内外部联动[10]。
正是以上所述的种种问题, 使得知识网络这种组织形式应运而生。越来越多的企业通过与其他类型的组织构建知识网络这种方式来实现组织之间的知识共享和知识创新, 从而在日益激烈的市场竞争中建立和保持自己的竞争优势。
二、知识网络的概念及内涵
(一) 知识网络的概念
国外对知识网络的研究始于20世纪90年代, 其概念最早是由瑞典工业界提出的[11]。随着知识管理研究的深入, 越来越多的国内外学者开始对知识网络的概念进行研究, 提出自己的观点。从国内外有关知识网络的研究文献来看, 按构成知识网络的节点进行划分, 目前对知识网络主要有以下四种不同的理解:人、企业等知识主体之间的网络[12], 知识与知识之间的网络, 以知识存储媒介为节点的知识网络, 多类型的节点或关系的知识网络。
从知识管理的角度来看, 对第一种类型的网络研究较多, 而按照知识主体的不同, 这一类型的知识网络又可分为组织内部的知识网络和组织之间的知识网络。本文研究的即为第一种类型中组织之间的知识网络, 并从知识链入手来进行研究, 将知识网络界定为:由多条跨组织的知识链构成的, 集知识共享与知识创造于一体的网络体系。其中, 知识链是指, 以企业为创新的核心主体, 以实现知识共享和知识创造为目的, 通过知识在参与创新活动的不同组织之间流动而形成的链式结构 (顾新等, 2003) [13]。
(二) 知识网络的内涵
知识网络作为一个概括性和前瞻性的概念, 可从以下方面理解其内涵[14]:
1. 知识网络形成的基础是组织之间的知识流动。知识网络是围绕着网络成员之间的知识流动和知识创新活动而展开的。知识流动体现了共同参与创新活动的组织间的交互作用, 实现了组织之间知识优势的互补与融合, 知识流动的规模和效率直接影响着知识网络的结构和运行效率。
2. 知识网络是由多条知识链构成的网状结构。知识网络是由众多知识链交织而成的复杂的网状结构, 知识网络中的任何一个组织均与其他众多组织之间发生知识流动, 每个组织都是知识网络中的一个节点 (node) , 每个节点都可以同时归属于不同的知识链。知识就是在这种复杂的网状结构中流动, 并产生增值。组织之间的联系越广, 知识流动的水平越高、时间越短, 知识网络就越有效率。
3. 知识网络形成的目的是通过组织间的知识流动实现知识共享, 继而实现知识创造, 最终形成整个知识网络的创新优势。知识网络的网络成员之间通过交互学习, 把原来各成员分散的知识转为由知识网络整体共享, 实现成员之间的知识整合。在网络成员之间知识共享的基础上, 各成员通力合作, 共同创造出新的知识。同时, 有效的知识流动和知识共享过程可以形成良好的互动学习机制, 互动学习机制能加速知识网络的知识创新, 知识创新又能优化网络的互动学习机制, 它们彼此之间互相促进、协同发展 (如图1所示) , 最终形成知识网络的创新优势。未来的竞争将是知识网络与知识网络之间的竞争, 只有形成创新优势, 进而将创新优势转化为竞争优势, 才能在未来的竞争中立于不败之地。
4. 知识网络成员组织之间的合作是一种战略合作伙伴关系。知识网络成员组织之间的合作是一种战略合作伙伴关系, 各成员之间通过正式或非正式的合作协议协调各成员之间的合作关系。各成员之间既合作又竞争, 共担创新风险, 共享创新收益。
知识网络作为组织之间的一种合作模式, 既不同于一般的科层组织, 也不同于传统的市场交易。知识网络介于科层组织和市场交易之间, 与科层组织和市场交易相比, 知识网络与二者具有显著区别 (如下页表1所示) 。
三、知识网络的特征
在其他学者研究的基础上[16~17], 本文认为知识网络具有以下特征:
(一) 社会性
知识的社会特性决定了知识网络具有社会性。知识具有牢固的社会性, 知识的获取和应用在一定程度上是一个社会过程, 离开社会, 知识的价值便失去了现实意义。来自社会方面的挑战而非技术方面的挑战促成了知识在组织中的核心地位[18]。社会性是知识网络的基本属性。
(二) 开放性
知识网络跨越了不同的组织, 并且由于信息技术的发展, 还可能跨越时空而存在, 因此知识网络具有开放性。同时, 知识网络也必须是一个开放的系统, 因为知识的流动、共享和创造不是在真空中完成的, 而是在复杂的网络内部及外部环境中完成的, 知识网络系统与其所处的环境有密切的依存关系。只有在开放的条件下, 知识网络内的成员组织才可能从网络外部获取促进技术开发和知识创新的动力和能力, 从而避免陷入锁定于过时的技术、知识和信息的困境。
(三) 动态性
知识网络的开放性也意味着其具有动态性。知识网络中的各网络成员不断地与外部环境进行物质和能量的交换, 成员之间也不断地进行知识流动与知识共享活动, 因此知识网络是一个动态的组织, 而不是一个静态的实体。同时, 知识网络不是一成不变的, 随着时空和环境的变化, 知识网络也在不断地变化。网络成员所处环境中一旦出现对自己有益的能够提供互补性知识资源的另一组织, 就可以考虑将其列为目标成员, 在满足一定条件下可将其纳入所处的知识网络, 以丰富自身和整个网络系统的知识体系。另一方面, 当有网络成员不再适应整个知识网络环境的变化和需要, 或者做出损害其他成员利益的行为, 那么该成员将自动或被迫离开这个知识网络系统, 使该网络继续保持活力和竞争性。因此, 静止不变的知识网络是不存在的, 只有在不断的变化中, 知识网络才更具有价值和生命力。
(四) 整体性
组织之间构建的知识网络是介于市场与组织科层制之间的一种组织结构, 这种网络组织形式使不同组织作为一个整体来应对环境的变化和各方面的竞争, 使组织之间的竞争变为网络之间的竞争。
(五) 创新性
Dozy (1996) 指出[19], 知识联盟的主要目标是学习及创造知识。知识网络的组建有助于知识流动与知识共享, 通过对不同主体拥有的互补性知识资源进行重新整合, 从而实现知识创造, 推动知识创新。
(六) 目的性
组织之间构建知识网络的目的, 是基于知识资源获取和共享的需要。组织之间通过构建知识网络, 可以实现来自不同组织的知识跨越和实践的整合, 有效弥补组织自身知识的不足, 实现知识网络中组织之间知识共享和知识创造, 提高组织知识管理运作成效, 使网络成员在网络联系中获益。
结束语
浅谈网络课程的特性及构建原则 篇4
1 网络课程内涵
1.1 网络课程。
网络课程是通过网络表现某种学科的教学内容及实施的教学活动的总和。它包括两部分:按一定教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境。其中网络教学支撑环境特指支持网络教学的软件工具、教学资源以及在网络教学平台上实施的教学活动, 由于教学内容包含教学资源, 所以网络课程通常包括教学资源在内。网络课程系统构成一般包括, 教学内容系统:包括课程简介、目标说明、教学计划、知识点内容、典型实例、多媒体素材等;虚拟实验系统:包括实验情景、交互操作、结果呈现、数据分析等;学生档案系统:包括学生密码、个人帐号、个人特征资料、其他相关资料等;学习评价系统:包括在线测试、成绩分析、作品分析、作业提交、作业讲评等内容;学习导航系统:包括内容检索、路径指引等;学习工具系统:包括字典、词典、资料库、电子笔记本等;协商交流系统:包括BBS、在线讨论、专题论坛、答疑信箱等;开放的教学环境系统:包括相关内容、参考文献、资源、网址的提供等。
1.2 网络课程特征。
网络课程与传统课程, 最大差异不是在技术上, 而是在学习情境中。其学习过程具有交互性、共享性、开放性、自主性和协作性等基本特征。开放性是指网络课程的体系和内容能够让教师方便地进行调整和更换;交互性是指网络课程不仅要有人机交互, 更重要的是教师与学生、学生与学生之间要通过网络实现人与人之间的教与学的交互;共享性是指网络课程要通过链接等多种方式引入丰富的动态学习资源;协作性是指网络课程可以让教师、学生通过讨论、合作、竞争等形式完成一个确定的学习任务;自主性是指网络课程以学生自主学习为主。我们可以充分利用网络资源的丰富性和开放性, 构建自主、协作的学习情境, 让教师与学生真正成为课程的主体。
2 我国网络课程建设的现状
目前我国网络课程建设, 大体分为两种模式, 一是教师课题组或项目组模式, 二是商业制作模式。由于我国网络基础环境建设及理论建设比较晚, 导致目前教育资源建设环境不够完善, 教育信息化技术标准委员会 (CELTSC) 出台的《教育资源建设技术规范》等十几项教育信息化技术标准致难以有效推广, 各类教育信息系统的资源自成体系, 不能实现分布式协作开发和资源共享;开发的网络课程缺乏对知识学习的指导设计, 学习功能不强, 从而影响了网络课程的教学性和学习性, 很难开发高质量的网络课程;开发网络课程大部分是以“以教为主”或“以学为主”, “教师主导-学生主体”模式比较少;注重教学内容开发, 忽视学生的学习情景构建;缺乏网络课程的评价体系, 造成大量低水平的重复性开发工作, 许多资源成为离散的、闲置浪费甚至是垃圾。
3 网络课程的构建原则
网络课程的设计应依据建构主义学习理论的思想, 是以“学习者”为中心的设计, 网络课程的教学设计应当对教学活动和学习环境作重点设计。由于网络课程在很大程度上依赖于学生的自主学习, 所以网络课程的基本功能结构也应按学生自主学习的要素来设计。因此, 网络课程的开发与应用, 除了满足教学设计、认知规律、教学方法、现代教育技术运用、教学资源的利用等基本原则和要求外, 还应遵循以下的设计原则:
3.1 资源建设与环境的开放性原则。
网络课程的开放性原则首先要求, 课程内容是开放的、动态的、可发展的、可调整、及时更新的, 特别是本学科最新的科技成果、学术动态以及相关的社会生活经验;其次课程的体系结构是开放的、具有较强的扩展性和关联性。各个知识领域相互关联, 并且对于同一知识点或同一问题, 能提供不同角度的解释和描述, 让学生在不同看法中进行交叉思考, 提高学生分析问题和解决问题的能力:再次, 教学活动过程是开放的, 学习者可以随时随地登录网络课堂, 参与学习活动、完成学习任务。可同步学习, 也可异步学习, 既能点播网络课件又能重播教学实况, 还可以在线作业、讨论、释疑和测试, 充分体现网络教学活动的跨时空性。
3.2 课程呈现的个性化原则。
网络课程向学习者提供丰富的学习资源, 多元化的信息表现形式, 打破时空上的限制, 使学习更有弹性, 学习者不再是单纯地接受这些信息, 而是要重建内化为学习主体的个体知识、技能和情感, 其效果取决于媒体所携带的信息及组合方式。因此, 首先要尊重并发现学习者现有的个性, 并通过观察、对话、问卷测试等多种形式发现不同学习者的个性特征, 并以此为依据设计教学活动的各个环节;其次是为学习者个性的提升创造有利的条件, 包括适当的学习环境、学习材料、评价方式等。
3.3 学习者为中心, 以人为本原则。
网络教育特点决定了网络学习即使是协作学习也要在学习者的独立学习基础之上进行, 学生既可根据自身学习的特点自主选择学习内容, 制定学习计划, 掌握学习进度, 检测学习效果;同时还可借助教师的辅导、“学生学习小组”等进行协商讨论, 以达到查漏补缺、共同提高的目的。一般来讲, 基于“教师主导-学生主体”网络课程应由以下几部分组成:理论学习部分、资源学习部分、案例分析部分、学习导航部分、工具平台部分和评价反馈部分、教师教学音视频、教师网络辅导及当面辅导。因此网络课程除提供网络课程完整的结构化知识展示内容外, 还需要与学习内容相关的现象、观点、数据和资料等庞大的资源库的支撑, 以及为学生提纲个性化学习工具、协商交流工具和评价工具等, 并适当地留出空间让学习发挥自由思维活动, 调动学习者的积极性, 减少网络学习可能给学习者带来的情感缺失等问题。
3.4 课程内容符合学生认知心理原则。
网络课程内容除了遵循一般教学内容的规律, 还要体现基于网络带来的变化, 其价值性在于为知识传授与学习者有效学习的实现提供良好载体, 教学内容与网络的有机结合而得到体现。首先, 课程内容符合不同课程的内在逻辑体系, 内容的组织方法便于学习者从整体上把握课程的系统结构。在课程的目标设计上, 要体现目标的多向性、层次性和适当性。既有认知目标, 又有能力培养和情感培养目标;既有课程总体目标, 又有单元、章、节甚至知识点的具体目标;切合教学内容和学生特点, 让学生有明确的学习目标与方向。
3.5 课程的情境性原则。
情境性原则是指网络课程要给学习者提供和显示与其生活相类似的或真实的情境, 以利于学习者在这种环境中去发现问题、探索或、解决问题, 从而促进学习的质量。建构主义认为, 知识不是通过教师传授得到, 而是学习者在一定的情境即社会文化背景下, 借助其他人的帮助, 利用必要的学习资料, 通过意义建构的方式而获得。因此, 网络课程要尽可能的提供有利于学习者主动建构意义的情境。在设计网络课程教学时, 要注重教学目标及教学内容分析、设计教学活动时注意情境创设, 强调“情境”要学习中的重要作用、注意信息资源设计, 强调利用各种信息资源来支持“学”。在学生活动的设计上, 注重学习情境、问题情境、协作活动情境的创设, 注重利用各种学习资源来支持学生的学习活动, 注重思路的引导和方法的指导, 注重提供作业或任务活动的标准与模板。
3.6 合理的评价体系, 注重绩效。
网络课程评价指标体系的确立及研究和网络课程的设计、开发理论以及网络课程本身是相辅相成、不可分割的。具有完整性、严密性和科学性。网络课程评价是一个客观的过程, 它要应用科学的工具, 来确认和解释网络课程的效果, 衡量它们的有效程度, 以便为网络课程的选择和改进做出有根据的决策。目前, 我国网络课程评价的研究落后于网络教育本身的发展, 在开发网络课程时要首先建立起评价体系, 考虑学习者通过该课程的学习是否获得自身的发展, 包括学习能力、解决问题能力和情感发展, 并采取多种评价方式对教学效果和课程进行评估, 不断对课程的教学内容、教学策略进行修正、调整, 对课程结构进行调整。
结束语:随着Web技术和教学设计理论的发展, 以学生为本, 协同的活动环境, 丰富的教学资源, 多样的反馈方式、友好的交互、导航界面的网络课程建设与开发, 将促进了教学思想, 教学方法, 教学手段的进步, 从而推动网络教学环境下的教学模式改革, 推动继续教育、远程教育及职业教育的深化发展。
参考文献
[1]现代远程教育技术标准体系和11项试用标准 (简介) V1.0版, http://www.edu.cn
[2]洪延姬等.网络课程设计原理与方法[M].北京:中国宇航出版社, 2004.
[3]胡若予.基于教学平等的网络课程设计要素与原则[J].现代远程教育研究, 2006, 2 (80) :52-55.
[4]何伏刚等.网络课程学习活动的设计研究[J].开放教育研究, 2007, (2) :89294.
[5]于晶莉等.谈高校网络课程建设的问题与思路对策.
[6]现代远距离教育, 2006 (5) :54256.
[7]陆元峰等.网络课程的教学设计与开发初探[J].现代教育技术, 2006, (6) :10212.
构建特性 篇5
目前,对可燃气体的爆炸范围的计算主要是通过对其体积百分数的分析建模,依据Lechateler公式的思想,计算出总的混合气体的着火上、下限,从而判断是否发生着火或爆炸。依据燃烧的三要素(燃料、氧化剂、温度)可知,可燃混合气的着火或爆炸过程是一个多元素相互作用的有机整体,传统的混合气体的着火上、下限计算过程难以有效反映出多元混合气在热环境作用下着火的过程。笔者以热环境作用下的庚烷热蒸气与空气形成的多元混合气体为研究对象,运用控制体模型研究可燃气体的着火极限建模及试验验证方法。
1 基于控制体的热表面着火模型构建
控制体是为了便于处理表面有物质传递问题所划定的空间体积,控制体模型的构建是研究开放空间流体的一种常用方法,一定程度上可以无限逼近流体的真实表现,提高数学模型的精确度。可燃混合气的燃烧和爆炸过程涉及复杂的化学热力学、流体力学、空气动力学等过程,要详细描述出这一过程显然是不容易的,但可燃混合气的着火和爆炸的初始阶段必然是一定范围内的可燃混合气体先达到一定的条件,之后引发更大范围内的燃烧和爆炸。为此,可以通过分析混合物中控制体的局部条件研究可燃混合气体的自燃和着火条件。
以一束可燃液体以液滴形式喷射到一热环境中为例,假设无外来干扰,液滴被均匀加热并与环境中空气充分混合,形成可燃混合气,而且符合理想气体准则,环境压力保持不变。假设环境中所选取的控制体中微元体内性质均匀,即密度为ρ、温度为T、燃料的质量分数为YF、定压比热容为CP。此外,所有的燃烧环境均处于常压下。在固定的环境条件T∞、YF,∞下,该体积内正在反应的流体和环境之间发生传热和燃料扩散。
控制体边界的热通量为q"=hc(T-T∞),hc为热量传递系数。供给反应的扩散质量流量为undefined,其中hm=hc/Cp。假设V和S为控制体的体积和表面积,单位体积单位时间的反应速率为mF"=AYFexp(-E/RT)。忽略燃料的质量扩散,先分析控制体微元质量和能量变化。
(1)质量守恒:燃料质量的变化量为密度和体积以及质量分数变化量的乘积ρVdYF,流进控制体的质量为质量流量与表面积以及时间(dt)的乘积Shc/Cp(YF,∞-YF)dt,反应消耗的质量为体积与反应速率以及dt的乘积VAYFexp(-E/RT)dt,可得式(1)。
(2)能量守恒:控制体的总能量变化等于反应释放的热量减去边界的热通量导致的热量损失,即式(2)。
式中:Δhc为单位质量的燃料燃尽后所释放的热量。
稳态下控制体的质量分数见式(3)。
2 模型的求解
求取临界着火条件,采取微调法,即初始质量分数YF,∞从0到化学计量比以固定步长h进行计算,初始温度T∞从600 K开始计算。如能满足起火条件,将其初始温度下降h K,重新计算并判断是否能起火,直至不能起火为止,其对应的温度加h K与相应的初始质量分数即为起火临界条件;如不能满足起火条件,将其初始温度上升h K,重新计算并判断是否能起火,直至能起火为止,其对应的温度与相应的初始质量分数即为起火临界条件。其计算流程如图1所示。
假设体积恒定的球体的反应半径为1 cm,由庚烷的化学性能手册可查得:指前因子A=9.0×109 g/(m3·s);活化能E=160 kJ/mol;R=8.314 J/(mol·K);燃烧热 Δhc=41.2 kJ/g;比热容CP=1.1 J/(g·K);热导率k=0.08 W/(m·K);传热系数hc≈k/r;在标准大气压下,温度为300 K时,空气密度为1.161 4 kg/m3,C7H16蒸气的密度为4.027 kg/m3。庚烷的初始质量分数为YF,∞,那么初始密度见式(4)。
假设初始(时间t=0)燃料质量分数YF,∞=0.009～0.069,T∞=500～650 K,通过应用Euler法求解方程组(1)～(4),取步长为h=0.000 007,逐步迭代,就可确定在指定范围内的所有的Y和T,得出一系列温度随时间变化的曲线。图2所示为初始质量YF,∞=0.009时反应体系在不同环境温度条件下体系内温度随时间变化的过程。从图2中可以看出,在温度T>534 K的条件下,反应体系的温度存在一个明显的阶跃变化,表示反应体系在环境温度的作用下发生了着火;而在温度T<534 K的条件下,反应体系的温度基本保持不变,说明没有产生剧烈的反应,即没有着火现象的发生。
利用上述模型计算稳态火焰温度,可以利用式(3)的结论。着火之后,因为温度过高,反应速率非常大,导致火焰中燃料的质量分数非常小,即:YF≪ YF,∞⇒YF,∞-Y≪YF,∞,根据式(3)可得式(5)。
设YF,∞=0.009,T∞=634 K,根据式(5)可得稳态燃烧下火焰温度为853 K,在图2上也就是曲线1和曲线2着火以后稳定燃烧阶段的温度。从上面的求解结果可以看出,在控制体着火系统未着火时,体系的燃料质量分数、温度的变化量非常小;系统着火之后,体系的燃料基本上消耗殆尽。
根据以上推导过程可以推算出不同初始质量时反应体系起火的临界温度条件,从而可以得到如图3所示的可燃气体混合物着火极限。
3 试验与分析
试验过程按照GB 5332-85《可燃液体和气体引燃温度试验方法》进行。该试验方法用来测定化学上纯净的可燃液体和气体在空气中大气压下的引燃温度(自燃温度)。按照该标准设计的试验装置主要是一个加热炉,加热炉温度可控,从而控制放置其中烧瓶的温度。烧瓶为体积200 mL硼硅酸盐玻璃制的锥形烧瓶。烧瓶的温度即为模拟的热环境温度,该温度通过紧密安装于烧瓶壁颈部下方25、50 mm以及烧瓶底部中心处的3只热电偶,该型热电偶直径为0.5 mm。试验系统如图4所示。
用试样反复洗涤清洁体积为20 mL的注射器后吸入所需量的试样,以均匀的速度尽快使试样呈小滴状垂直注入锥形试验烧瓶的底部中心,然后立即抽出注射器,整个操作要在2 s内完成。试样完全注入烧瓶后立刻开动计时器,当出现火焰和(或)爆炸时记录对应的温度和引燃延迟时间,燃烧过程温度通过置于烧杯口外的雷泰Marathon系列小型集成式红外温度计测量,该型温度计测温范围0～3 000 ℃,响应时间60 ms,可以满足试验要求。通过采用不同温度和不同试样量重复试验,把发生引燃时烧瓶的最低温度作为该试样在空气中的引燃温度,部分试验数据如表1所示。由试验可知,当混合物中可燃气体的含量接近化学当量时,燃烧最快或最剧烈;若含量减少或增加,火焰传播速度均下降;当浓度高于或低于某一极限值时,着火现象便不能发生。浓度在下可燃极限以下时,体系内含有过量的空气,由于空气的冷却作用阻止了反应的进行,此时活化中心的销毁数大于产生数。同样,当浓度在上限以上时,含有过量的可燃性物质,空气不足,着火现象也不能发生,但此时若供给空气,是具有火灾或爆炸危险的,故对上限以上的可燃气或蒸气-空气混合气不能认为是安全的。
根据之前的数值计算及公式计算得到临界着火温度,如表1所示。
仿真模型和试验结果都说明了当混合物中可燃气体体积分数接近于化学计量时(即理论上完全燃烧时该物质的质量分数),以最低的温度就可以燃烧。若体积分数减少或增加,燃烧所需的温度就要增加。当体积分数低于或高于某一极限,不会发生燃烧现象。从物理现象和试验测试的两方面都可以看出,利用控制体模型构建的混合气热着火模型是可行的。
4 结 论
着火条件是化学动力学参数与流体力学参数的综合函数,并非简单的初始条件。利用控制体模型构建的热空间燃料的热着火模型可以准确表达出着火温度与可燃物体积分数之间的关系。通过改变不同的边界条件,如可燃混合气体所处的环境压力、环境空气流量等,还可以构建出其他符合边界条件变化的着火模型。利用此研究方法可以完善可燃混合气体热危险性评价的数据库,为工程实际提供参考。
参考文献
[1]肖淑衡,邹雪春,梁栋.热环境下燃气爆炸特性的研究进展[J].广州大学学报(自然科学版),2006,5(1):83-89.
[2]郭印诚,向明燕,徐春明.石油化工燃油加热炉中液雾燃烧的数学模型[J].燃料化学学报,2000,28(3):210-215.
[3]胡耀元,周邦智.H2、CH4、CO多元爆炸性混合气体的爆炸极限及其容器因素[J].中国科学(B辑),2002,32(1):35-39.
构建特性 篇6
关键词：群际特性,从众,集体意识,媒介接触
一、引言
媒介化社会与信息时代的来临, 使公众面临媒介接触选择性过剩的情况。媒介牵引力在于媒介制造个体幻象空间的想象性非在场体验, 媒介主观体验性构造出实体性感知体验。强调共识的结构主义者倾向于将社会视为一个结构化的整体, 在这个整体当中, 虽然群体之间有角色的差异, 但是没有深层次的意识形态上的分化。[1]在同一阶层中有着一致性的规则与秩序结构, 并构建出群体常态的稳定性。群体结构的排他性制约着失衡衍生出的偏颇行为, 群体的价值理念或显或隐地建构个体的认知与判断;阶层群际培植的集体意识会干预个体的行为表达。卡茨将个体的媒介接触与选择立足受众主动寻求信息满足的基础之上, 但忽视了群际行为对个体媒介接触的规约。人在心理层面害怕被孤立, 从个体主动性来说, 关注群体关乎的是消解被孤立的关键;从个体被动性来说, 集体意识的规制决定着个体媒介接触类型、接触内容等。集体意识的约束是一种无形的手段与方式, 是浸染式建构个体的媒介接触。在同一群际中, 群体共享的价值理念、特定信息的需求、主体行为方式, 潜移默化地引导着群际中的个体产生相应的媒介接触惯性行为。同样, 群际中的个体为寻求群体对自我身份的认同感, 个体会趋从集体的偏好来决定自身的媒介接触行为。
二、个体从众心理与媒介接触选择
从众是因为真实或想象的群体压力, 而导致的行为和信念向群体靠近的过程。在群体结构中, 从众是个体服从群体规范, 从而拒绝自身角色在群体中的突兀的表现。群际中, 群体成员在信仰价值上保持着一定的协同性, 有着自身的群际性共识规则, 在行为层面表现出一定的模式化。因此, 个体在群际中把此类群体当作一种价值参照, 模仿其行为模式是个体自身获得认同感的关键。在现实的境遇中, 媒介接触方式与种类呈现多元化。潮流的认同感在当前语境中表现出淋漓尽致的一面, 媒介中同样有着流行与非流行动态模式存在;网络直播与虚拟现实技术等新媒介接触形态异常活跃, 于是在群际中, 其被认定是走在潮流前端。对于游离之外的个体, 个体与个体间的话语共识性难以谋求相互认同, 个体为避免陷入被孤立的状态, 被迫式地选择趋从群际间的共识性认同。从媒介接触的内容来看, 媒介为公众设置日常讨论的议题, 无论是在现实场域还是在网络空间信息场域, 几乎都有议程设置的痕迹。当个体不去接受大众所关心的话题时, 个体自身就很容易陷入话语缺失的困境。在从众的心理结构的作用之下, 现实境遇中“大家都在用, 所以我也用”的行为逻辑使受众并不是出于自身需求去接触媒介, 而是基于社会关系环境的需要以及对自我身份确认的需要才驱使个体产生的相应的行为模式。
三、集体意识或显或隐建构个体媒介接触惯性
在高语境社会中生活的人可能会发展出这样一种习惯性倾向:将焦点物体、背景和场域中其他物体整合为一个整体性的知觉对象。[2]群际被个体视为一种整体性感知的对象, 群体的共识与规范成为个体行动逻辑结构的参照。在群际中, 个体的媒介接触惯性往往留有集群体共识性的痕迹;在群体中, 个体被赋予的角色与群体的目标导向往往是一致的。个体需要服务集体的利益诉求表达, 如个体生存所倚靠的工作团体。在工作团体中, 个体承担着某一项重要的角色并推动这个团体的发展, 并且, 个体会不由自主地去选择契合工作环境需要的专业性内容媒介接触;无意识的动力机制在显性与隐性层面决定着个体的媒介接触惯性。集体意识浸染下, 媒介接触表现出去个体化, 而去个体化过程则意味着个人认同或身份的丢失。由于个体背后的圈际群并非单一的存在, 社会网络关系的复杂化也进一步印证着个体所属群体是多样化的。费孝通的差序格局概念表明, 人与人的关系像水波一样凝聚成涟漪形状, 有亲疏、远近之差异, 所以在个体所属群体亦或是如此现状。个体的首属群体被认为是建构个体媒介接触惯性的先决性社会关系, 且个体在群体规制与诱导的作用机制下, 自我独立个性的消解已经是一种常态化的现象。群际中, 个体的共识性规范与行为被衍变为一种约定俗成的规约, 从而渐进式地形塑着个体的行动逻辑。群际中的集体意识在无形中塑造了个体媒介接触偏好与惯性, 个体处在聚众的屈服下并遵从群际的共识性规约。
四、认同缺失与情感共生的实在
互动仪式的核心机制是相互关注和情感连带, 仪式是一种相互专注的情感和关注机制, 它形成了一种共有的实在, 因而会形成群体团结和群体成员身份的符号。[3]在人与他者的符号互动过程中, 媒介充当情感维系的纽带, 其亦是个体建立社会关系的基础。人际传播模式在个体关系维护与情感维持中, 往往陷于时空维度的束缚。集体中所属的个体成员共享的情感需要个体参与式的维持, 而不是异于群体情感外的独立。当个体在现实场域中的集体性缺失困境, 同样映衬出个体认同的缺失。沉溺于媒介技术可能会让个体感知技术孤独症, 但媒介技术也是消解个人认同悖论的关键路径。参与集体性的情感共享, 选择适应群体需要的媒介接触方式是个体实现目标的基础前提。集体与个体的双向互动以及参与式交流是实现情感共生的关键所在。
参考文献
[1]迈克尔.A.豪格, 等.社会认同过程[M].高明华, 译.北京:中国人民大学出版社, 2011:19.
[2]赵志裕, 康萤仪.文化社会心理学[M].刘爽, 译.北京:中国人民大学出版社, 2011:124.
构建特性 篇7
1 基于母线负荷特性的预测系统的总体结构
1.1 系统的设计原则
本次研究中在基于母线负荷特性的预测系统的设计过程中, 应用了多层体系结构B/S以及目前应用非常广泛的J2EE技术, 通过一系列先进技术的应用, 本系统设计及应用的过程中, 能够有效的实现完全零客户端, 使得其安装维护过程中及升级工程非常的方便;并且系统中设立了有效的应用服务器与数据库服务器, 在网络化计算平台的基础上, 用户可以在远程登录的情况下, 开展负荷预测的计算、管理与数据查询等工作, 非常方面的实现大量有用数据的共享, 使得电网中的负荷管理工作能够实现敏捷化、科学化、自动化与信息标准化。
在实际的母线负荷预测系统的设计过程中, 应该遵循的主要原则是:精益化、自动化、实用化的基本原则, 在整个预测系统的设计过程中, 坚持这些基本原则是非常必要的, 其中的精益化原则主要是指, 应用当前所能达到的技术, 采取有效的措施, 最大限度的消除系统中因各种原因导致的偏差, 举个简单的例子予以说明, 在负荷预测分析的过程中, 不能将负荷的波动归结为毫无关系的气象因素的影响, 这样设计出来的预测系统是很难保证其预测准确性的。自动化原则主要是指在整个母线负荷预测工作中, 应该采用相关技术, 尽量实现系统的自动化运行, 尽量的减少人工参与预测的工作量, 这对于系统运行效率的提升具有非常重要的作用。最后, 对其实用化原则进行简单分析, 这是预测系统设计过程中应该坚持的最基本也是最重要的设计原则, 这主要是指在系统运行的过程中, 应该按照相关预测工作的实际情况, 最大限度的降低负荷预测工作人员的工作强度, 提升整个预测系统的工作效率, 如, 如果在电网的运行过程中, 有多个母线节点处出现了错避峰, 在解决这类问题时, 应该坚持实用化的基本原则, 应用错避峰方案管理限电来对相关的负荷信息进行分析, 而不用对复杂错避峰方案进行查阅。
1.2 系统的基本架构
该预测系统在工作的过程中主要是应用于企业内部飞广域网中, 所有的服务器都放置于电力企业中, 相关人员可以在权限允许的情况, 通过企业内部的局域网进行WEB服务器的访问, 同时用户也可以在具有广域专网条件授权的情况下开展WEB服务器的访问, 以上基本条件都不具备的用户可以采用拨号接入的方式, 与本次研究中的预测系统建立起有效的连接, 在系统登录的过程中, 需要应用指定的用户账号进行登录, 本次研究中的系统内部网络之间的通讯都要遵循HTTP通信协议。
本次研究中的基于母线负荷特性的预测系统主要由两部分组成:客户端与服务器端, 客户端的主要功能是:用户进入预测系统的主要工具, 用户可以通过在客户端进行各种操作来实现预测系统中的负荷预测、数据信息管理等各种功能;而服务器端的主要功能是:对用户的各种请求予以接收, 并实现大量数据信息的集中存储, 并要能完成系统中的所有的信息管理与分析预测运算。整个系统构建的过程中采用的是三层体系结构, 服务器端的主要设备有:数据库服务器、应用服务器、网络接入等辅助设施, 其中的应用服务器是整个系统的业务逻辑层, 主要功能是:用户的接入、用户请求的接受及相关运算的执行, 在完成相关的运算之后, 还需要将运算结构返回给用户;数据库服务器是整个系统中的数据层, 其中包含有大型的关系数据库软件, 主要功能是:大量数据信息的存储、接受应用服务器的相关数据请求并配合其开展相关运算, 在实际的运行过程中, 客户端是不与数据库服务器进行直接通信的, 所有的操作都需要应用服务器作为中间层来进行参与。客户端中主要的软件是浏览器, 用户在执行相关操作时, 只需要访问WEB服务器就能够有效的实现预测系统中的相关功能。
2 基于母线负荷特性的预测系统的主要功能
2.1 负荷的分析
在负荷预测过程中, 一项非常重要的工作就是进行负荷预测, 只有保证负荷分析的全面性与准确新, 才能保证负荷预测的准确性, 在负荷分析的过程中, 通常需要开展负荷相关性分析与负荷稳定性分析, 其中相关性分析主要是指应用序列的相关性分析原理, 将两条母线的一段实际负荷数据作为分析对象, 对二者之间的相关性进行分析, 通过开展相关性分析, 能够得到母线变化的相关性结果, 能够为后续的偏差修正及负荷预测工作, 提供有力依据。稳定性分析主要是指对目标母线一段时间中的数据进行分解及成分分析, 对其中的波动性成分及可规律性建模成分进行提取, 从而对该段数据的可预测性及规律性进行评估, 对于预测精度的提升具有积极的作用。
2.2 负荷的管理
本次研究中的基于母线负荷特性的预测系统, 在开展负荷预测工作的过程中, 需要应用到大量的数据信息, 这些数据信息是来自于电网运行过程中各个部分的, 其中包含有拓扑信息、电网参数、典型曲线、负荷特性、气象环境、负荷等各方面的数据信息, 做好这些数据信息的管理工作是非常重要的, 这就需要系统能够对自动数据源所采集的大量数据进行有效的检验与辨识, 及时的剔除系统中存在的不良数据。保证负荷预测工作中个数据的准确性与有效性, 对于预测系统预测准确性的提升具有积极的作用。
2.3 负荷的预测
本次研究中给予母线负荷特性的预测系统的主要功能有:负荷的预测、负荷的分析以及负荷的管理功能, 首先对其负荷预测功能进行简单分析, 在电网负荷预测工作中, 开展负荷预测的主要目的是想通过负荷预测得到一系列准确、合理、可靠性强的预测结果, 其主要的工作过程是:通过对被预测对象的历史资料的分析, 建立其有效的数学模型, 以便于对其发展变化规律进行预测, 所以在整个负荷预测工作中, 收集大量的电力负荷变化历史资料是非常必要的。但是在实际的数据采集工作中, 由于系统传输问题以及各种人为因素的影响, 所收集的数据中容易包含较多的坏数据, 这些数据的存在会对负荷预测及分析工作产生严重的影响, 极大的影响到了负荷预测的准确性, 对这些坏数据进行有效的修正非常的必要, 但是采用传统的人工修正方法是难以取得较好的效果的, 因此, 在预测系统设计过程中, 建立起了一套灵活性与适应性较强的负荷修正工具, 能够实现坏数据的自动检测与修正, 对于保证预测结果的正确性具有积极的作用。
在负荷预测工作中, 需要考虑大量与负荷变化相关的影响因素, 各种因素对于负荷变化实际的影响是具有显著差异的, 为了提升系统预测的精度, 系统在运行的过程中, 会应用多元的非线性模型来对预测结果进行修正, 并且为了提升工作效率, 该过程能够自动化的开展, 使得整个预测过程中的灵活性及工作效率显著提升。
在本系统的负荷预测工作中, 会应用各种不同的算法结构建立起预测模型库, 在实际的预测工作中, 可以对母线负荷的历史数据模式进行有效的识别, 并开展有关的聚类分析, 并能够通过自适应机制对模型库中的各单一模型进行有效的分析, 找出最优预测参数, 同时, 还能够依据母线负荷特性构建出综合的预测模型, 在自适应机制的基础上, 获取综合模型的最优参数。之后, 在应用虚拟预测机制, 实现历史日母线负荷的虚拟预测, 对其精度进行有效的评估, 选取待预测日的最佳预测模型, 能够很好的解决母线负荷特性各异的问题, 具有非常好的预测性能。
3 结束语
电网运行的过程中, 其各项参数之间的关系是比较复杂的, 尤其是随着电网建设规模的增大, 其复杂性也随之增加, 负荷预测是电网运行过程中非常重要的一项工作内容, 建立起基于母线负荷特性的预测系统对于电网负荷预测工作效率的提升具有积极的作用, 本文就结合相关实例, 对基于母线负荷特性的预测系统的结构组成及系统功能进行了简单分析, 对于电网负荷预测效率的提升具有积极的作用。
参考文献
[1]白建伟.母线负荷预测系统在山西电网的应用[J].中国科技信息, 2012 (01) .
[2]赵燃, 康重庆, 刘梅, 成海彦, 黄文英, 陈志, 王强.面向节能发电调度的母线负荷预测平台[J].中国电力, 2010 (06) .
构建特性 篇8
电力系统中某些设备和负荷的非线性特性导致的谐波问题已经严重威胁电力系统安全和稳定运行。获取准确的谐波测量信息是研究分析谐波问题的主要依据和出发点[1,2,3,4]。高电压的谐波测量需要通过互感器转换至低压来测量，互感器对谐波的传感精度，构成了影响谐波测量准确度的重要环节。因此，掌握电压互感器谐波传变特性，明确其对电网谐波电压测量的影响具有十分重要的意义。
目前，110 k V及以上电压等级电网中通常装设电容式电压互感器(CVT)测量系统电压，但其频率响应特性为非线性的，因此，公用电网谐波国标中明确指出CVT不能用于谐波测量[5,6]。传统的电磁式电压互感器频率响应范围窄，一般仅适用于20次及以下谐波的测量，并且在高压系统中使用数量较少，不能满足现代系统谐波测量要求。文献[7]推荐采用电流互感器的末屏构成电容分压器来实现谐波测量，但该方式存在需停电接线的问题，并且对于倒立式SF6电流互感器不适用，无法进行谐波测量。随着智能化电网建设，电子式电压互感器(EVT)使用数量逐渐增多。通常认为，电子式互感器的谐波特性优于传统电磁式互感器，其频率响应宽，适合于电网谐波测量[8,9]，但该结论一直缺乏试验验证。并且，其后续的传输系统、信号处理系统等环节以及电磁环境与温度等因素都可能对EVT谐波特性产生影响。因此，从理论上获得其准确的谐波特性、进而实现准确的谐波测量还存在一定困难。在此背景下，对入网电压互感器开展谐波特性测量试验，获得其实际的谐波传变特性具有重要的现实意义与工程价值。
现阶段电子式电压互感器谐波准确度试验存在的主要问题之一是：缺少高电压的谐波电压标准源，试验用谐波源的构建成为了开展互感器谐波特性研究所需要解决的关键问题。受电网运行条件的限制，决定了试验或检测用高压谐波电压源很难直接取自电网，而必须自行构建。文献[10]对电子式互感器谐波特性试验中的谐波激励有如下规定：理想情况下应在额定频率和额定一次电压上叠加所要求的各次谐波频率分量(一般要求50次谐波)，该分量为额定一次电压的某一百分数。可知该谐波激励需要满足容量大，谐波次数丰富及可控三个方面的要求。现有的标准谐波源的电压输出几乎都在数百伏以内，难以满足电子式互感器的试验或检测要求。在高压试验领域中使用的三极管式变频电源可产生大容量，谐波次数丰富的电压谐波，但需在纯阻性负载情况下才能输出较理想的波形，如将其用做电子式互感器谐波特性检测的谐波源，则需要在各谐波频率下配置补偿装置，投资巨大。文献[11]提出了一种电子式电压互感器谐波特性检测方法，其中的高压谐波源采用整流负荷法的方式产生，但该方式不能根据需要定制谐波次数和幅值。
为解决上述技术困难，本文提出了采用逆变器法构建试验用谐波电压源，通过理论分析与仿真论证了所提方案的可行性。并搭建了谐波特性测量平台验证了其输出特性，试验结果表明，该方案能实现基波和谐波的合成输出，且谐波含量可控，可以用于电压互感器的谐波特性试验或检测。
1 逆变器法构建谐波电压源的基本原理
1.1 基本原理
以IGBT单相逆变器为核心部件构成的高压谐波电压源的原理图如图1所示。三相二极管整流桥对三相交流电压进行整流后向逆变器直流侧电容C充电，得到大小等于Vdc的直流电压，该电压基本恒定。单相IGBT全控桥逆变器采用SPWM调制，对Vdc进行逆变获得交流电压Vinv。Vinv经滤波电感Lf和滤波电容Cf滤波后获得交流负载电压Vld，其滤波频带根据电压互感器谐波准确度要求选择。考虑到LC滤波器很容易发生振荡，设计LC滤波器时串入了很小的阻尼电阻Rf，用于有效抑制振荡。逆变器交流侧输出电流为iinv，滤波电容电流为iC。交流负载电压Vld经升压变压器T2升压至试验电压，该电压即可作为电压互感器谐波特性测量用的谐波电压。将待检测电压互感器试品与溯源用电容分压器并联接于T2输出侧，测量装置接收试品与电容分压器的待检测信号与溯源信号，对其进行频谱与测差分析，即可获得待测电压互感器的谐波特性。
1.2 控制系统设计
单相全控桥逆变器中的IGBT动作规律由图2所示的控制系统实现。该控制系统为电压电流环，采用交流负载电压Vld和滤波电容电流iC作为被控量，电压环采用PI控制器，该PI控制器的输出与指令电压V*ld的微分运算之和作为电流环参考电流IC*(的指令值为、其拉式变换为的拉式变换为IC)。再经电流环比例控制环节后得到可控调制信号̃m，用于驱动IGBT动作[12,13,14]。Kvp和Kvi为PI控制器的比例系数和积分系数，K为电流比例环节的比例系数。
以IC*为输入，IC为输出，相应电流环的传递函数为
式中：为电流比例增益传递函数；GIld为电流比例干扰传递函数。
电流环设计要求为：IC输出能跟踪并保持为参考电流IC*,Ild基本不影响IC。图3给出了不同K值情况下，的频响特性。从中可以看出：在1～10 kHz频带内的幅值等于1且无相位移动。此时Ild变化对IC的影响很小，基本可以忽略。由控制理论可知，比例系数K越大，电流环的动态响应越好，但K太大会引起系统的不稳定。
以V*ld为输入，Vld为输出，相应电压环的传递函数为
其中：G(s)为电压比例增益传递函数；Z(s)为逆变器等效输出阻抗。
图 4 给出了G(s)和Z(s)在Kvp发生变化时的频响特性。从中可以看出：在10 kHz频带内，G(s)的幅值基本保持1且无相位移动，Z(s)随着Kvp的变大逐渐变为感性阻抗。因此Kvp取值不宜过大，本文选择Kvp=30。同样分析可得到，Kvi取值不宜过大，本文选择Kvi=100，此时G(s)的幅值基本保持1且无相位移动，Ild变化对Vld的影响很小，可以忽略。
2 仿真分析
为了验证本文所提方法的可行性，利用Matlab/Simulink软件对图 1 进行了仿真。仿真系统的基本参数为：系统工作电压为Us=380 V，频率f=50 Hz，直流侧电容C=4 700μF。考虑滤波频带要求，选择。升压变压器T2额定容量为125 kVA，额定变比为380 V/110 kV。控制器参数选择为：K=5,Kvp=30,Kvi=100。设定指令电压V*ld中包含幅值为250 V的基波以及谐波含有率为HR3=10%、HR5=5%、HR7=3%的谐波，图5(a)为被控量Vld跟随指令值V*ld变化的仿真波形，两者波形基本能保持一致。图5(b为升压变压器T2输出电压波形，其基波幅值为89.6 kV,HR3=9.94%、HR5=4.91%、HR7=2.90%。在上述指令电压V*ld中加入9次谐波，设定HR9=3%，仿真结果为：升压变压器T2输出电压基波幅值为89.71 kV,HR3=9.94%、HR5=4.91%、HR7=2.90%、HR9=2.86%。从中可以看出，所提方法可以根据需要定制谐波次数和幅值，产生可控的电压谐波。
需要指出的是，仿真中的升压变压器使用了线性变压器模型。如果考虑到变压器的非线性变化，则标幺值下的Vld与T2输出电压之间的误差可能加大，电压环PI控制参数的调节难度可能增大。
3 谐波特性试验平台输出性能测试
基于1.1节原理搭建了110 k V电压等级电压互感器谐波特性试验平台，其平台组件主要包括谐波电压源、升压变压器、分压器、谐波测试仪、互感器谐波特性测试装置等，谐波电压源的输入为50 Hz三相四线制220 V/380 V电压。单相IGBT全控桥逆变器容量100 kVA，开关频率6 k Hz。升压变压器的设计充分考虑了其运行电压中含有谐波的情况，最终选择了充气式无局放高压试验变压器，额定容量为125 kVA，额定电压为380 V/110 kV。分压器选用电容型分压器，分压比为2 000。谐波特性测量平台输出性能测试的实物接线如图6所示。谐波测试仪和数字示波器接至分压器低压侧。使用谐波测试仪测量平台输出结果，并使用数字示波器进行录波，录波数据经Matlab处理，获得的傅里叶分析结果与谐波测试仪的输出结果相比较。
以谐波电压为基波叠加3次谐波和基波叠加5、13、15次谐波两种情况为例进行平台输出性能测试。设定指令电压V*ld中包含幅值为250 V基波和HR3=13%的3次谐波。谐波测试仪输出的波形及其频谱、数字示波器输出的波形及其录波数据的频谱如图7所示，各次谐波含量及大小如表1所示。从中可以看出，谐波测试仪与数字示波器的测量结果基本一致，两者的差别在合理范围之内，系统输出主要为基波和3次谐波。此时，升压变压器T2输出电压基波有效值为66.82 kV,HR3=13.04%。
设定指令电压V*ld中包含幅值为250 V基波和HR5=8%、HR13=4.4%、HR15=12%的谐波。谐波测试仪输出的波形及其频谱、数字示波器输出的波形及其录波数据的频谱如图8所示，各次谐波含量及大小如表2所示。从中可以看出，谐波测试仪与数字示波器的测量结果基本一致，两者的差别在合理范围之内，系统输出主要为基波和5、13、15次谐波。此时，升压变压器T2输出电压基波有效值为63.32 kV,HR5=8.11%、HR13=4.36%、HR15=12.08%。
由图7、图8及表1、表2的测试结果可知，基于逆变器法构建的电压互感器谐波特性试验平台可产生3～17次奇次谐波，既可以输出基波与单次谐波的叠加电压，也可以输出基波与多种谐波的叠加，且谐波含量可控，可以用于电压互感器的谐波特性试验或检测。
4 结论
(1) 提出了以IGBT单相逆变器为核心部件构成的高压谐波电压源的方法，仿真结果验证了所提方案的可行性。
(2) 基于逆变器法构建了VT谐波特性测量平台,输出性能测试结果表明，所提方法正确有效，可以实现基波电压与谐波电压的合成，且谐波含量可控,可以用于VT的谐波特性测量。