合成技术及应用精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇合成技术及应用，期待它们能激发您的灵感。

篇1

英文名称：Synthetic Technology & Application

主管单位：中国石油化工集团公司

主办单位：中国石化仪征化纤股份有限公司

出版周期：季刊

出版地址：江苏省仪征市

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种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1006-334X

国内刊号：32-1414/TQ

邮发代号：28-182

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1986

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篇2

【关键词】影视技术 包装广告

1 影视广告中合成抠像技术

一般抠像可以分为：软件抠像和硬件抠像。下面分别谈谈这两种方式的技术特点及应用。软件抠像是指先将摄像机拍摄的画面存储在磁带或者存储卡上，然后将拍摄的蓝屏或绿屏素材通过软件来完成抠像并与背景合成，最后输出。软件抠像一般以镜头为单位，多个镜头完成后再通过非线性编辑软件（比如Premiere、Edius等）合成输出。软件抠像相比硬件抠像来说比较费时、费力，在夜美人酒影视广中很好的应用了这一合成抠像技术。在前期拍摄时使用的是绿布做背景，经过场景灯光的布置，在导演的指挥下，摄像师对场景中演员进行反复拍摄，直到导演通过。

在后期制作中导演选出需要抠像的两个镜头交给笔者来抠像合成处理，在本案例中使用的是Chroma key抠像技术，通过调节Chroma key面板内的Red Low＼High（红色键的高低），在这里寻找一个适合的绿色，近似于调节确定要键出的颜色，选择和拍摄的素材背景一样的色键。再结合Matte Blue（调整Alpha的Mask模糊度），然后再通过MatteContract/Expand（微调遮罩图像），能够完美的处理图像边缘细节，反复测试控制参数就可以很好的调节到导演满意的效果。硬件抠像也叫实时抠像，即通过相关硬件直接将拍摄主体从蓝幕或绿幕中提取出来直接和背景合成，无需经过另外的后期软件制作过程。硬件抠像合成技术需求硬件设备特别高，硬件抠像应用最多的就是虚拟演播室系统技术，目前在大片制作中也比较常用，譬如第四章中简析《阿凡达》电影中合成技术谈到这一高端硬件和技术应用。“飞雷旋风泡泡糖” 影片中人物和虚拟背景结合的电视广告，利用数字合成技术是比较容易制作的。一个影视广告形成完整的创意以后，进行拍摄或三维制作，在各种素材元素成熟的情况下，利用计算机图形图像技术对画面进行组合美化处理来实现最终的单个镜头画面效果。影视广告中很多镜头 里角色和背景并不是一起拍摄的，大多人物表演都是在摄影棚单独拍摄的，再应用合成抠像技术进行抠像后重新组合画面。实拍画面通过抠像技术与虚拟场景的结合已在各种视频中广泛应用，在影视笔者广告中应用更加成熟，“飞雷旋风泡泡糖”影视广告是我前些年的作品了。

合成抠像技术，将实拍的主体通过抠像技术单独提取出来，然后与计算机制作的虚拟场景（可以是图像、动画、三维虚拟空间等）合成，并且还可以互动，使表现形式更为灵活和丰富。在电视广告中我们难免遇到抠除图像的背景的情况，使主题从背景脱离，然后再和别的素材场景中合并处理，经常用到的背景是蓝屏和绿屏等色彩，相对应的是蓝屏抠像和绿屏抠像技术。蓝、绿屏抠像是提取通道最主要的方法之一，也叫色度键（Chroma Keying）。人们还经常利用亮度的区别进行抠像，这称为亮度键。这种方法一般用于比较亮或自身发光的物体。

还有一种利用两个画面的差异来提取通道的方式，称为差异键。当我们在实际制作中，这些手段通常都不是单独使用的，可以结合使用，即使对于蓝屏抠像，也常常需要用手工方式把背景上某些杂物挡去，这称为垃圾挡板。对于画面的不同部分，常常需要用不同的参数控制来进行去除，才能获得很好的效果。最后产生的通道很可能还需要用手绘的方式加以弥补。为此，必须调动一切可能的手段，来确保达到我们想要的视觉效果。影视人物抠像在后期中是经常用到的，一般来说，我们要组织演员进行实地拍摄，把背景设置成蓝或者绿幕（夜美人酒）分镜，在拍摄时尽量获取高质量的影像，当然也要根据成本和影片需要而定。拍摄素材能方便的进行合成都归功于抠像技术。现在，抠像主要包括对使用蓝幕和绿幕作为背景图像的抠像，当然还有复杂环境的抠像、高光抠像、毛发抠像等。抠像是一个复杂的技术实现过程，而且针对不同的抠像要求可以采用不同的抠像方式，这都要视具体需要而定。

2 调色技术在《百乐麦方便面》广告片中的应用

《百乐麦方便面》广告片是百乐麦食品系列广告之一，其创意是通过父母给幼儿煮面、孩子吃面等镜头来体现孩子经常吃百乐麦方便面孩子非常健康、合家欢乐。影片通过拍摄、初剪、合成与最终编辑；该片拍摄的原素材并不理想，如下图左边是原素材，从图1左边画面上来看色彩不够鲜艳、偏黄，躁点很多，画面不够明快，色彩层次较少等很多方面都未能达到导演满意，这主要是在影片拍摄时赶上天气不好，光线不足造成的。针对这样的情况，一般只有两个解决方案，一是改天重新拍摄，二是在后期认真高水平处理动态画面。大多数企业都会选择第二种方案，因为重新拍摄是非常麻烦并且成本将近增加两倍，第二种后期数字合成技术处理成本大大降低，但需要制作人员既有技术水准又有艺术水平才能达到导演和客户要求，这个片子的合成制作是笔者几年前的作品了，下面笔者选择影片中一个小孩的近景镜头来分析数字技术在这个镜头制作中的应用。

原文件是DFusion软件制作的，经过对原视频构图调整，降噪，色彩调整，亮度调整等多个步骤，主要是在色彩调整上花费很大功夫，应该用的DFusion插件CS Selective Color Correct色彩局部调节技术。笔者归纳为五大步骤来分析，如图2所示。

2.1 视频构图调整与基本色大致调整

第一步通过三个节点来完成的，视频构图调整应用的是Transform工具，对图像有向上移动处理；像的噪点较多，降噪使用的是Remove Grain工具；色彩大致调整使用的是Color Corrector工具。

因摄像师拍摄时构图偏下一点，本画面的看点应该是孩子的嘴巴，并不是眼睛，这样从视觉舒服度上分析就应靠上一些，但是向上移动过多，孩子的头发就露出的很少啦，所以本镜头使用Transform工具仅上上移动少许。在Transform工具面板上选择center的Y轴向输入0.478数字，也可以在视图区拖动中心点显示箭头向上移动直到满意为止。接下来做降噪处理，画面放大后会看出很多模糊噪斑，尤其是前景看点处必须是很清晰的，在本镜头中小男孩的脸蛋更是应该很光滑嫩稚的白里透红感觉，必须进行降噪处理。使用的是插件Remove Grain工具，设定Remove Grain面板内的控制点数量，在孩子脸部及周围放好控制点位置，调节降噪强度。接下来再做基本色调整，画面色彩整体偏黄，又因是食品广告，孩子面黄暗淡无神肯定是不行的，所以必须去掉一些黄色。

调色使用的是Color Corrector工具，这是一个功能强大，使用非常方便的工具，在Color Corrector工具面板中，选择Suppress弹出环形调色环，点住黄色调色点向内托，直到黄色去除过一些，为下一步增加色彩饱和度做铺垫。

2.2 第二步是色彩饱和度提高

为后面选择局部调节提供足够的色彩原，这一步操作非常简单，但很重要。使用的是Brightness/Contrast，该调色工具面板很直观，在面板下方选中Saturation色彩饱和度提高至1.22左右。

2.3 对前景角彩调整所示

这一次是对画面孩子面部色局部调整，使用的DFusion插件CS Selective Color Correct。这个工具利用选择功能对要调节的区域有效的进行选择，然后对其选择的部分进行局部调色。即图2中黑白画面就是本技术选中的画面，白色代表选中，黑色区域代表无效区域，灰色代表过度部分，从白到黑代表受影响的强度不同。在CS Selective Color Correct面板中选择Matte控制面板，通过Extract On选出黄色接近皮肤色作为参考色，再通过其他参数进行调节能够完美的处理孩子图像边缘细节，达到调色选择目的。返回CS Selective Color Correct面板，选择Controls控制面板，选择output，在面板中再进行色彩的仔细调节观看，反复对比与思考，对饱和度降低一点，增大对比度，加如少许红色，减去一点绿色，添加一些蓝色，设置好图中显示的各项参数。

2.4 对背景色彩调整

这次是对画面孩子后面背景进行调色，在CS Selective Color Correct面板中选择Matte控制面板，通过Luma选出主要背景作为参考色，再通过其他参数进行调节能够完美的处理背景区域边缘细节，达到调色选择目的。返回CS Selective Color Correct面板，选择Controls控制面板，选择output，在面板中再进行色彩的仔细调节观看，反复对比与思考，对饱和度提高，增大红色值，也添加一些蓝色，设置好图中显示的各项参数，观看整个画面孩子稚嫩健康可爱，背景有朦胧的温馨感，层次分明而又协调。

2.5 整体最终调整

最后用CS Selective Color Correct工具进行局部微调和模拟胶片拍摄效果及压边处理。对画面背景调整偏蓝一点，从左上角向对角线递减。对画面右侧的白色进行发蓝光微处理起到画龙点睛作用。接下来，用遮罩工具与合并黑色结合，调出模拟胶片拍摄效果。因调整后完整画面比接近4∶3，进行压黑边处理，得到更加舒适的视觉效果。主要是研究色彩选择性调节技术，可以对局部色彩调节，类似于在一幅画上修改画面，需要修改的地方进行单独修改，整体调整，直到导演看到完美的画面。大大降低了成本，但对后期制作人员要求大大提高，不仅有技术还要有一定的美术修养。

参考文献

[1]胡立平.24P――一种新的电子节目制作格式[J].影视技术，2001（03）.

[2]袁旭稚.网络化节目制作对资料库的需求[J].现代电视技术，2002（06）.

篇3

【关键词】合成 基钻井液 应用

随着能源问题与环境问题的逐渐突出，以及石油钻探技术的高速发展，人们对于能源开采尤其是石油开采提出了越来越高的要求。传统的水基钻井液适用范围较窄，在当今逐渐复杂化的井下情况，越来越不能满足需求，而油基钻井液因为对环境有较大的污染，迫于相关环保法规的约束，一直难以推广使用。因此，作为二者的替代体系出现的合成基钻井液在既保留水基钻井液的环保特性的同时，又很好的继承了油基钻井液的性能特点，成为了海上复杂地层以及其它敏感陆地区域钻井过程中必不可少的钻井液体系。根据现场的使用情况反映：合成基钻井液具有携砂能力强，性好以及抑制页岩等一系列优点，同时其有效地避免了油基钻井液所出现的污染环境、影响测井和试井资料等问题。

1 合成基钻井液组成特点

合成基钻井液一般由人工合成或由改性有机物连续液相、分散液相、分散固相作为基液，通过加入乳化剂、降滤失剂、稳定剂、流型改进剂和加重剂等来合成，是一种非水溶性合成油基钻井液，因此其具有油基钻井液的特性。其中，连续液相主要有酯类、醚类、聚α-烯烃类、线性石蜡、线性α-烯烃和异构烯烃等；分散液相一般为CaCI2饱和盐水；分散固相一般为有机土。

合成基钻井液因很好的融合了水基钻井液的环保特性以及油基钻井液的性能特点，同时其所具有的效果能够有效的提高钻速，是近年来发展较快的一类钻井液。与传统的钻井液相比，其具有以下特点：

（1）较好的抑制性能以及较强的抗污染能力。合成基钻井液由于在其滤液中不含有水相，故具有黏土抑制能力，能有效的降低井壁失稳，同时还能有效的避免钻屑的水化分散，从而达到较强的抗污染能力。

（2）流变性能、热稳定性能优良。一般情况下，合成基钻井液的黏度较高于油基钻井液，约油基钻井液的2～4倍，但在高温情况下，黏度较小且长时间下不会发生热降解，热稳定性能优良。

（3）良好的性能。合成基钻井液的基液一般均由极强性的物质组成（尤其是第二代合成基液），具有优良的性能，其性能充分满足钻井需求，可作为界面剂使用。

（4）极强环境兼容性。合成基钻井液正是因毒性小、可生物降解，符合环保要求而广受欢迎，其蒸气中不含芳香化合物，对哺乳动物几乎无毒，完全达到国际排放标准，适用于世界各地。

（5）综合使用成本低廉。虽然合成基钻井液的单价高于油基钻井液，但考虑到采用合成基钻井液可有效提高钻速、钻井稳定性、节省了处理钻屑的成本和治理环境污染的费用，以及可多次重复使用的特点，其综合使用成本还是低于油基钻井液和水基钻井液，陈本低廉。

2 合成基钻井液分类以及研究现状

2.1 第一代合成基钻井液

第一代合成基钻井液体系主要有酯基钻井液、醚基钻井液、聚α-烯烃钻井液和缩醛基钻井液四种。其中，酯基钻井液是通过有机植物脂肪酸在水存在的条件下与醇反应并以酸为催化剂合成，是最早研制成功并投入使用的合成基钻井液；醚基钻井液的基液通过醇的缩合和氧化作用制得，是R1-O-R2型化合物的总称，与酯基有类似的物理性质，不含任何芳香烃物质。使用变体二乙醚基钻井液比使用单醚基钻井液更容易产生微生物降解，环保性能更好；聚α-烯烃钻井液的基液由乙烯聚合制成，其聚合程度较高，在分子链末端保留有双键，易产生微生物降解。基液中不含芳香烃和环烃化合物，无毒且易于生物降解；缩醛基钻井液基液通过醛类缩合制成，其具有运动黏度和闪点低于酯、醚基液的优点，但相对成本较高，实际采用偏少。

2.2 第二代合成基钻井液

第二代合成基钻井液主要有 线型α-烯烃钻井液、内烯烃基钻井液、线性烷基苯钻井液和线型石蜡基钻井液四种。其中，线型α-烯烃钻井液目前应用最为广泛，其较其他合成基钻井液，特有基液黏度低、倾点低、在钻屑上残留少、单位成本低等优势；内烯烃基钻井液与线型α-烯烃钻井液结构相似，具有黏度低、成本低的优点，但毒性较大；线性烷基苯钻井液基液的化学性质与甲醛相似，其具有运动黏度低及陈本低的优点，但因其含有芳香烃等有毒物质而在实际中使用较少；线型石蜡基钻井液是最具代表意义的第二代合成基钻井液，其自身所具有相对成本较低、性能稳定、降解速率适中等一系列优点都凸显出第二代钻井液的优异性能。线型石蜡基钻井液的毒性略高于酯基、聚α-烯烃，适用于各类环境复杂、钻井液环保要求较高的区域。

3 合成基钻井液的发展前景分析展望

合成基钻井液作为油基钻井液的替代品出现并逐渐发展起来，其所具有的优良特性，是目前钻井行业中较理想的钻井液，在环境复杂、钻井液要求较高的区域替代水基和油基体系，具有很高的实用价值。在今天这个污染日益严重的环境下，人们的环保意识空前强烈，合成基钻井液凭借其污染小（或无污染）的优势势必受到广大钻井企业的欢迎，其发展前景较好。但随着合成基钻井液在海上油田的广泛使用，也出现了一些新的问题，合成基钻井液普遍存在流变性调控方面的问题，包括井眼净化、重晶石沉降、高循环压耗，原因主要是温度对流变性影响明显，低温时钻井液黏度过高，高温时钻井液黏度太低，特别是动切力太低，不足以有效携带钻井液中的固相。同时，研究应用表明，合成基钻井液在高温乳化稳定性、油水比、

钻井液密度方面有一定的阈限值，要使这些钻井液完全成为人们所接受的油基钻井液替代品，还需要解决许多问题。

针对以上问题，对合成基钻井液体系下一步的研究，应在在寻求和改进合成基钻井液的基液、乳化剂及流型调节剂方面下功夫，进一步提高体系的高压高温稳定性，进一步改善体系的流变性，提高其密度阈限值，并在满足环境要求的前提下降低成本。同时，应在合成基钻井液的回收和可循环利用方面开展研究，进一步提高其使用效能，真正达到降低成本、保护环境的目的。

参考文献

[1] 李秀灵，沈丽，陈文俊. 合成基钻井液技术研究与应用进展[J].承德石油高等专科学校学报，2011（2）：21-24

篇4

关键词：　超声技术；化学实验；化工；应用

中图分类号：O644 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120042－02

1　概述

近年来，超声波技术在化学实验和化工生产领域里的应用不断取得新的成果，应用范围越来越广泛，而且还具有很大的研究开发空间。超声波对某些化学反应具有显著的影响，其原理简要地分析是：由于通常的声波波长远远大于分子的直径，在液体中，超声波产生的特定频率的震荡，能够加剧溶液中物质分子等微粒的运动，在一定条件下也会增大其活化能，由于物理和化学作用的共同效应。结果导致温度变化更加剧烈，以至于在通常条件下不易发生的化学反应，获得了较为有利的反应条件，从而促进反应物微粒的裂解和新的自由基的形成，最终使化学反应速率大大提高，并降低了实验或生产成本。

超声波技术的合理应用，不仅可以改进化学反应条件，避免采用高温高压，缩短反应时间，提高反应产率和选择性，而且还可以在一定范围内在改变反应的历程，例如在加成反应（亲电、亲核、环加成等）、取代反应（亲电、亲核）和氧化还原反应中都能适用。利用超声技术改变反应环境，可以大大降低反应难度和成本，提高实验或生产效益，具有很强的实用性。以下列举一些应用实例，说明其应用原理、方法及效果。

2　超声波在植物提取方面的应用

2.1　超声波提取的基本原理

在液体介质中，超声波产生的强烈的空化效应、机械振动、高的加速度、乳化、扩散、击碎和搅拌作用，增大物质分子运动频率和速度，增强溶剂分子的活性，更加容易吸取植物中的有效成分。利用超声波可以提高提取速率，能提高植物有效成分的提出率，同时也就提高了药材的利用率，避免了高温对提取成分的影响，能够降低条件，节省时间，减小成本。超声技术已经越来越多地用于天然植物中药成分的提取，实践证明效果很好，应用前景广阔。

在提取天然植物药用成分时，通常要使其细胞破碎。利用超声波产生的超常规的振动频率和振动幅度以及强烈的空化效应，同时产生的高速并且均匀的搅拌作用，能够促进植物药材细胞的快速分离，更加有利于溶剂渗透进药材细胞周边，植物药材的有效成分在溶剂中加快溶解，因此提高了提取效率。

超声波是一种机械振动波，一般指频率为20kHz-50MHz的波段。超声波在通过介质传播时，会先后产生膨胀和压缩。超声波能产生巨大的能量并通过介质形成很大的加速度。在液体介质（溶剂）中，这个能量增大及加速过程促使形成负压。当超声波产生的能量达到一定程度时，就造成急剧膨胀，此时会在液体介质中生成气泡或对液体的冲击而形成许多微小空穴，这些空穴在瞬间闭合时将产生高达3000MPa的巨大压力以形成空化作用。这种持续产生的作用力不断地冲击物质颗粒表面，使物质颗粒表面及缝隙中的可溶性活性成分迅速分离出来。在空化作用下，还促使植物体内细胞壁破裂，导致细胞内可溶物快速扩散到所接触的液体介质中。同时，由超声作用产生的能量以及在微粒间相互作用时产生的高温高压有利于形成活跃的游离基。

超声波提取是利用其在溶液中产生的空化作用、机械效应以及热效应，以致增强介质的穿透力，并加快介质分子的运动速度，从而提高提取生物原料中有效成分的效率。

其基本原理可以概括为：

1）空化效应。在液体介质内部所溶解的数量不等的微气泡，在超声波的作用下产生强烈振动，当声压达到一定值时，气泡由于定向扩散而增大，形成共振腔，然后突然闭合，这就是超声波的空化效应。这种效应会在瞬间产生几千个大气压的压力，可使成植物细胞壁及整个生物体破裂，使包括有效成分在内的各种成分更容易分离。

2）机械效应。超声波在溶液中以较快的频率产生较强的振动，显著增强了液体状介质渗透及扩散作用，这种作用即机械效应。同时，超声波在扩散时还产生较大的辐射压强，对所加工的样品形成强大冲击，造成细胞微粒突变，样品中的蛋白质变性；另外，在介质和悬浮体中产生加速度，由于两者的运动速度差异很大，以致在两者之间形成摩擦力，促使植物体内分子解聚加快，即可促进其所含有效成分的扩散。

3）热效应。超声波在液体介质中的扩散中，伴随着能量的传播和扩散，介质将所吸收的能量在这个过程中会转变为热能，引起温度的升高，也就加快了植物中所含有效成分的溶解。

2.2　超声波在提取植物有效成分的应用实例

茶叶所含的主要成分是茶多酚和多种香气物质，在医药和食品方面有重要用途，利用超声波作用，在较低的温度下就可以高效提取茶叶有效成分。茶多酚有多种提取方法，一直以来用得比较多的有溶剂提取法与沉淀法。在沉淀法中要使用大量的沉淀剂使得成本较高，因此通常大多采用溶剂提取法。在溶剂提取法的提取过程中，由于茶多酚被氧化而使产量降低，产品杂质较多，增大了分离的难度，所以应用也不够广泛。在溶剂法的基础上，应用超声波技术，将会显著改善提取茶多酚的条件，获得较好的提取效果。由于降低了提取温度、缩短了提取时间，所以不仅能够显著提高提取率，而且还提升了提取产品的质量。通过分析初步得出提取实验设置的条件是：配制适当的液体介质（80%乙醇），施加超声波振动，实验时间约为50min，提取剂（80%乙醇）用量大约是茶叶样品质量的8倍。对茶叶中茶多酚的浸提条件选择，通过正交实验归纳出最佳浸提条件为：乙醇浓度60%，浸提时间为45min，介质温度为80℃，浸提次数为1次。用20KHz超声波处理茶叶10min，茶多酚及儿茶素的总量均比水提法提取30min提高40%多，提取产物的性质与结构、茶多酚及儿茶素各组分的构成保持不变。

天然植物产物中的活性物质的化学成分较为复杂，以生物碱、昔类、菇类和挥发油等为主要成分。针对不同的样品以及提取物，有各种不同的提取方法和复杂的条件，提取方案和工艺的不同，会造成提取产率和品质的很大差异。经过许多人的大量实验，确认可以将超声波应用于生物碱的提取中获得明显效果。例如从吐根中提取生物碱，用超声波提取30min比用索氏法5h所提取的碱量还多。超声波用于从黄连中提取小桑碱的常规碱性浸泡工艺中，超声提取30min所得到的小桑碱提取率比碱性浸泡2h高50%以上。同样，用超声波从曼陀罗、萝芙木、耶仆兰胡椒、金鸡纳、天麻、颠茄、罄粟、马钱、益母草、北草乌、延胡索、人工冬草等植物中提取各种生物碱等，提取产物的效率、产品质量以及提取总成本，都获得了令人满意的效果。

2.3　超声技术在有机合成中的应用

超声波引入有机合成实验中可以使有机反应速率比普通加热快数十倍甚至数万倍，可以节约能源，缩短实验时间，提高反应产率；由于进行的是半微量反应实验，减少了污染，更符合当今“绿色化学”的要求。

实践证明，超声波技术用于有机合成取得了显著效益，具有明显的优点：

2.3.1　由于加快了合成反应速率而使产率提高。基于各种不同条件下或不同介质，以及应用于各种类型的提取样品，通过实验的观测和坚定，证明超声波都能显著加快反应速度，大幅度提高提取产率。如在超声辐射下，用KMnO4把PhCH2OH氧化成PhCHO，10min产率可达90%，而不用超声波时产率只有29%。而在超声波作用下，以Fe2（CO）9作催化剂，相对较无超声波时的常规实验，1-戊烯双键的转移速率增加约105倍，因此产率的增大是极为显著的。

2.3.2　降低反应条件，减少生产成本。超声波产生的空化效应，使溶液中出现微区和极短时间高温高压，但对于整个反应体系的温度和压强并没有造成明显的改变。这对于有机合成生产是很有利的，不仅可以减少高温高压的危险，提高安全系数。同时可以降低生产设备成本操作技术难度。

在均相溶液中进行的有机合成反应中，由于超声波产生的空化作用，其强大的能量可导致原有基团键的破裂，并形成活动性强的新的自由基，溶剂结构的迅速变化促进了反应速度的加快。这些有机金属化合物之所以能够起到催化作用，是由于在外力作用下，金属与配位体的结合键断裂，促进了化学反应。α-氰基乙酸乙酯含有α-H，在碱的催化下可与醛或酮发生缩合反应。传统的方法是用吡啶作催化剂加热回流，反应速率慢，产率低。利用超声波进行该反应，缩短了反应时间，大大提高了反应效率。通过对乙酸乙酯的水解实验研究发现：虽然在超声条件下反应的反应物的活化能也没有明显提高，然而在超声条件下的反应速度能提高6.2倍；在乙醇和水的双溶剂溶液中，超声波条件下的乙酸乙酯的水解速率为无超声条件的2.4倍，并且水解产物也能得到较高的纯度。

在有机合成中常用高锰酸盐作氧化剂，但用高锰酸钾氧化烯烃制备邻二醇时往往发生深度氧化而伴随副反应，致使邻二醇的产率不超过50%。将超生作用引入到高锰酸钾氧化烯烃制备邻二醇的反应中，由于反应时间大大缩短，使邻二醇的产率明显提高。原理是在无超声的室温条件下，烯烃的氧化非常慢，而在超声的作用下，促进了反应中间体环状锰酸二酯的分解，使整个反应速度加快。

3　总结

超声技术在实验室的应用已经很广泛，但在化工生产中的应用技术尚未十分成熟，在实际应用中还有一些需要解决的技术和装备问题。因为声化学效应的不稳定性，以及声化学主要机制——声空化没有统一定量表述，目前难以概括声空化的具体规律。很多声化学研究者都是以化学效应为目的，只把声作为一种手段或者辅助方法来进行研究。声化学和物理学以及物理化学有着密切的关系，广义的说声化学属于物理学或物理化学。

目前超声波提取技术主要用在小型实验室或小规模生产设备，要用于大规模的工业生产，要运用大型超声设备及其配套装备，要解决有关工业设备放大的难题，涉及到成本和工艺技术问题。尽管如此，超声技术在化学化工相关领域的应用，其实用价值已经得到了充分证明，随着技术的不断开发，其应用前景必定是广阔的。

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关键词:复合材料;轴承;聚四氟乙烯

高速转动轴承常采用在真空、高速、高温等严苛条件,高速转动轴承的工作情况决定了所要采用的复合材料应该具有优越的摩擦磨损性能、阻尼性能、导热性能、耐腐蚀性能等特点。由于性能的多样性,一般的材料是不能满足这些性能的,需要选取可以部分满足这些性能指标的常用材料合成新的复合材料。

一、复合材料的性能指标

高速转动轴承的性能跟所采用材料的磨损量、摩擦系数、损耗因子和高度都有直接关系,总结分析性能较好的高速转动轴承的采用材料应该具有以下几个性能:

(1)摩擦系数。摩擦系数对高速转动轴承的影响很大,特别是在玻璃化温度范围外。

(2)粘弹性能。粘弹性能主要体现在较大的平均损耗因子和较大的损耗因子峰值、较宽的玻璃化转变温度范围。同时,在经济成本允许的情况下,材料的动态力学性能最低值不能低于0.05。

(3)导热、耐热性能。复合材料能在高温下工作,快速有效地排出减振过程产生的热能。

(4)耐磨性能。良好的耐磨性能可以延长材料的使用寿命,减少轴承的拆卸次数,提高生产效率。因此,磨损率越低越好。

(5)耐腐蚀性能。复合材料轴承可以适应油污等恶劣的工作环境。

二、复合材料轴承的设计

(一)复合材料的选取

根据高速转动轴承的性能指标,采用的基体材料是满足条件的具有化学惰性、自、耐高低温、摩擦系数稳定的聚四氟乙烯(PTFE)。为了改善聚四氟乙烯的耐磨损差、导热性不好的等缺点,可以用短纤维,如玻璃纤维和碳纤维,填充PTFE可以减小磨损、提高摩擦系数和改善导热性。由于短纤维的自身特点,填充后的复合材料的摩擦系数变得不稳定,需要添加摩擦系数较大、力学性能优良的聚酰亚胺(PI)。这样不仅可以避免摩擦系数不稳定,PTFE和PI混合之后还可以改善聚四氟乙烯的粘弹性能、扩大复合材料的使用温度区间。

(1)聚四氟乙烯(PTFE)。聚四氟乙烯的相对密度为2.17~2.19,分解温度为400℃,熔点为327℃,其可在260℃以下的环境里持续长期使用,摩擦系数较小,具有优良的耐腐蚀性。由于聚四氟乙烯熔融化粘度很大,要采用冷压和烧结结合的成型方式。

(2)聚酰亚胺(PI)。聚酰亚胺的长期使用温度范围在-200~300℃之间,具有高绝缘性能、无明显熔点、耐腐蚀、耐高辐射、耐火焰和吸水性差等特点,被认为是一种综合性能良好的有极高分子材料。PI虽然具有较高且稳定的摩擦系数、优良的耐磨性能,但是其韧性较差,目前使用成本较高。

(3)玻璃纤维(CF)。玻璃纤维是一种常用的短纤维。CF的密度比铝小、强度比钢大,同时具有耐腐蚀性、耐高温和良好的导电性能。是一种具有热学、电学和力学性能的优良材料。

(二)复合材料轴承模具设计

模具尺寸和形状主要根据轴承成型收缩率来确定。影响成型收缩率的主要因素包括成型温度、成型压力、成型保压时间、模具温度、制件形状、塑料含量等。

针对复合材料轴承, 设计模具时重点应考虑以下几点:

(1)浇注流程平直而短,系统界面要大,以利于粉料的分散。

(2)针对壁厚及轴承形状应特别考虑料的有利流畅通填充型腔。

(3)为使塑粉料分散,进料口增大,其长度取短。

试验表明,采用冷压和烧结结合制备工艺制造的模具,能满足该复合材料的设计要求和特点。构成动模和定模组成了型腔,主流道则设在定模一层。在轴承外圈,受定模上的凸形环的影响,制品应留在动模一侧,并且利用塑料的热膨胀性,快速从动模上取下来。在轴承内圈,开模后,无论模腔内的一对嵌件留在定模还是动模上只要将其拔出,就可以取出制件。

采用上述成型工艺,经过噪声试验和疲劳试验,用所设计的复合材料轴承模具制备的试件完全满足轴承的性能指标,而且具有更显著的优点。

三、复合材料的制造技术

根据该复合材料的特性,应采用冷压和烧结结合的制备工艺。具体步骤如下:

(1)原料干燥处理。将聚四氟乙烯粉料在120℃以下的烘焙箱中干燥处理8h,出去颗粒之间的水分。聚酰亚胺粉料在烘焙箱中干燥处理2h以上。短纤维也要经过干燥处理,便于与原料均匀混合。

(2)称重。按照规定的配比,用电子称选取适当的各种粉末。

(3)混料。在高速搅拌机中,将粉料搅拌约10分钟,使粉料混合均匀。

(4)压制成型。按所需轴承尺寸大小称取混合均匀的粉料填入模具,将液压机设定合适的压力压制成型。整个过程分两次卸压,并保压10分钟,确保气体从粉料中即使排出,这样制造的制品干燥密实。

(5)烧结固化。将烧结炉提前设定好烧结工艺,把压制好的制品放入烧结炉使制品烧制成型。

四、复合材料的应用

复合材料不仅仅在高速转动轴承中得以应用。在其他机械制造行业中也得到了广泛的应用。青岛第六橡胶厂首次在Φ610×1730橡胶机械上使用GS材料,获得了较为理想的使用效果和良好的耐磨性能,引起了橡胶机械制造、设计人员以及谁被管理人的极大热情和兴趣。之后,许多橡胶厂也开始研制这种复合轴承,也取得了一些较为满意的结果。

复合材料轴承早就在橡胶行业中大量应用,采用这种轴承的橡胶厂,对该产品有极高的评价,一致认为在橡胶机械的滑动摩擦部件和轴承上使用复合材料,能减少油的使用量和达到间断,解决漏油;保证产品质量和节约油;实现安全文明生产。

继青岛第六橡胶厂之后,肥城橡胶厂采用复合材料取代铜瓦解决三辊压延机漏油问题。枣庄橡胶厂也在开炼机、三辊压延机和四辊压延机上采用复合材料轴承。在压延机采用复合轴承,有效的避免了因电流过高造成的跳闸停电,使得铜瓦因发热而造成的烧瓦问题。使用复合轴承后,电流也大幅度下降,从使用前的800~1000A,降低到400~500A,确保正常生产。

随着,复合材料轴承稳定性加强,越来越多的橡胶机械厂也开始在新机中使用复合材料轴承,取代原来的铜套或铜瓦。例如,桂林橡胶机械厂在硫化机和其他橡胶机上采用复合材料轴承,并且在该厂的其他产品中逐步扩大使用量。大连橡胶机械厂也将复合材料轴承取代了双模定型硫化机中的铜套。

由于复合材料轴承具自身独特的使用性能,可以取代许多机械设备上的金属、非金属的滑动、滚动轴承。下面举几例可供参考借鉴。

(1)应用在汽车上。汽车的传动轴万向节轴承、方向机、减震器等都可以采用复合材料轴承。由于每辆汽车约使用数十件部件,汽车工业中对复合材的使用量比较大。

(2)应用在高压齿轮泵上。高压齿轮泵采用复合材料轴承代替原来的滚针轴承,可以使泵的工作压力提升约25%,由16MPa提高到20MPa以上。与此同时,高压齿轮泵的寿命也提高3倍以上。

(3)应用在穿孔机万向节上。穿孔万向节采用复合材料轴承取代原来的滚柱轴承,使使用寿命达到一年以上,每台穿孔机年增效益近15万。

(4)应用在锻压机床上。锻压机场采用复合材料轴承比较广泛、时间也较长。

参考文献:

[1] 赵娟.高速滑动轴承―转子系统的动态特性研究[D]. 中国优秀硕士学位论文全文数据库,2009

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关键字语音合成，文语转换，语音人机界面

1引言

由人工通过一定的机器设备产生出语音称为语音合成(SpeechSynthesis)。语音合成是人机语音通信的一个重要组成部分。语音合成研究的目的是制造一种会说话的机器，它解决的是如何让机器象人那样说话的问题，使一些以其它方式表示或存储的信息能转换为语音，让人们能通过听觉而方便地获得这些信息。

语音合成从技术方式讲可分为波形编辑合成、参数分析合成以及规则合成等三种。

波形编辑合成，这种合成方式以语句、短语、词或音节为合成单元，这些单元被分别录音后直接进行数字编码，经适当的数据压缩，组成一个合成语音库。重放时，根据待输出的信息，在语料库中取出相应单元的波形数据，串接或编辑在一起，经解码还原出语音。这种合成方式，也叫录音编辑合成，合成单元越大，合成的自然度越好，系统结构简单，价格低廉，但合成语音的数码率较大，存储量也大，因而合成词汇量有限。

参数分析合成，这种合成方式多以音节、半音节或音素为合成单元。首先，按照语音理论，对所有合成单元的语音进行分析，提取有关语音参数，这些参数经编码后组成一个合成语音库；输出时，根据待合成的语音的信息，从语音库中取出相应的合成参数，经编辑和连接，顺序送入语音合成器。在合成器中，通过合成参数的控制，将语音波形重新还原出来。

规则合成，这种合成方式通过语音学规则来产生目标语音。规则合成系统存储的是较小的语音单位(如音素、双音素、半音节或音节)的声学参数，以及由音素组成音节、再由音节组成词或句子的各种规则。当输入字母符号时，合成系统利用规则自动地将它们转换成连续的语音波形。由于语音中存在协同发音效应，单独存在的元音和辅音与连续发音中的元音和辅音不同，所以，合成规则是在分析每一语音单元出现在不同环境中的协同发音效应后，归纳其规律而制定的如共振峰频率规则、时长规则、声调和语调规则等。由于语句中的轻重音，还要归纳出语音减缩规则。

现在展开大量研究和实用的是文语转换系统[1](Text-To-SpeechSystem，TTSSystem)，它是一种以文字串为输入的语音合成系统。其输入的是通常的文本字串，系统中的文本分析器首先根据发音字典，将输入的文字串分解为带有属性标记的词及其读音符号，再根据语义规则和语音规则，为每一个词、每一个音节确定重音等级和语句结构及语调，以及各种停顿等。这样文字串就转变为符号代码串。根据前面分析的结果，生成目标语音的韵律特征，采用前面介绍的合成技术的一种或者是几种的结合，合成出输出语音。

本文所讨论的语音合成应用系统就是一种面向TTS应用的语音系统。该系统的设计目标是作为人机交互的一种反馈手段，用于将计算机中的数据或状态以语音的形式加以输出。该系统的应用背景是作为卫星测试系统的一个子系统用于增强人机交互能力。通过引入语音合成技术，将原本需要测试人员主动观察的数据、状态或指令等内容以语音的形式即时播报出来，相应的测试人员只需被动收听即可，只有在敏感内容出现时才加以主动观察，从而降低测试人员的工作强度，改善工作环境和条件。在这样的应用背景下，对语音合成系统的要求是响应速度快，计算复杂度和存储空间复杂度低，具有良好的可扩展性和合成语音清晰度高、可懂性强，适于科学术语、符号和单位的发音合成等。基于以上系统需求，我们开发了专门针对科学应用特别是航空航天领域内常见的科学术语、符号、计量单位和数学公式等文本分析模块，以及新型的基于规则和参数的语音合成技术。

2系统结构

图1中给出了本文讨论的语音合成系统的结构框图。

从外部接口上看，该系统的输入为文本输入接口，用户将要发声的文本内容通过此接口送入系统，输入的文本不需特别的格式；输出为音频输出接口，系统将合成的声音以某种编码方式由此输出；此外系统中所有语音信息模型均存储于语音模型库文件中，各种符号、单位标注、单词字母以及词汇的发音等均存储于词库文件中，这些库文件作为语音合成系统的内部输入。

图1语音合成系统结构

从内部结构上看，输入的文本主要通过规范化处理和符号转化，将其中的特殊符号、缩写、英文单词以及计量单位等转换为可识别的发声单元标识。在分词模型中，对输入的文本按预置的分词规律进行单词的划分，通过分词处理就基本确定了句子的韵律结构以及多音字的发音。韵律预测决定各词发音；协同发音决定了各词之间的连接关系。选词模块按照韵律要求及词的发音在词库中选择最优的发音，经过语音重构将波形恢复出来。各词的语音波形经过拼接模块在拼接参数的控制下完成最终语句的合成。

3声学单元的选择及生成

为使合成语音具有较高的清晰度、可懂度以及自然度，通常采取基于波形的语音合成技术。波形拼接语音合成中的合成单元是从原始自然语音中切分出来的，保留了自然语音的一些韵律特征。根据自然语言的语音和韵律规律，存储适当的语音基元，使这些单元在确定的存贮容量下具有最大的语音和韵律覆盖率。合成时经过声学单元选择、波形拼接、平滑处理等步骤后输出语音。通过精心设计语料库，并根据语音和韵律规则从音库中挑出最适合的声学单元，使系统输出高质量的语音。

常见的语音单元候选可以有词组、音节、音素和双音素等。就词组而言，无论是中文还是西方语系，都和确定的语义相对应，因此使用词组作为声学单元可以比较容易的解决合成语音的可懂度问题[2]，但是由于词组的类别非常多，而且在不同韵律环境下有着明显不同的表现，这样会造成所需的声学单元趋向于无穷大。所谓音节，一般都是由元音和辅音构成的，元音是音节的主干部分[3]。以汉语为代表的一些东方语系，音节数目较少，而且音节基本上是“辅音－元音”结构，但是对于一些西方语言，音节数目较多，结构比较复杂，而且使用它并不但不能避免大多数协同发音的影响，而且会引起音库容量的急剧增大。音素是最小发音单位，可以使语料库设计时的灵活性好，但由于音素受相邻语音环境的协同发音影响很大，对这些影响考虑的不合理时，就会造成音库在语音和韵律上的不平衡。另外在挑选单元时，由于音素的声学变体很多，所选择的样本不合适时，会导致相邻音素间存在基频和共振峰上不连续，需要采用谱平滑法进行处理，这必然会降低合成音质。

综合上述对音节、词组、音素的分析可以知道，它们各有优缺点，因此在构造波形拼接所需要的语料库时，可以结合不同类型样本的优缺点，例如对于自然语流中经常出现的一些协同发音强的音素、音节组合，在通过波形拼接形成目标语音时，应该尽量避免在这些协同发音影响大的音素组合之间进行拼接，否则单元挑选的稍有不合适，就会造成听觉上的难以接受。所以在构造实用合成系统时所采取的声学单元的类型和长度都将是不固定的[4]。

在选择声学单元构造语音库时，通常利用某种损失度函数来描述具有相同大小语音库的合成能力。一个典型的损失度函数可以表达为：

（1）

其中f为当前声学单元的词频，d为声学单元的预测时长，c为该单元中所包含的音素之间协同发音的大小[4]。在不考虑韵律条件下，构造由声学单元组成的语音库时，应使由（1）表示的损失度函在该语音库上的取值最小为目标。用于拼接的声学单元通常由连续语流中切分获得。通过检索含有大量航天、电子通信、计算机以及卫星领域内关键字的文献，并通过对这些文献进行文本处理，将文献切分成词和句。通过对词汇的统计可以得到词频信息，并在词频信息的指导下挑选由文献获得的句子，使得选出的句子对高频词具有较好的覆盖，这些挑选出来的句子成为稍后需要录制的脚本。

挑选合适的播音员，对照脚本进行合理朗读，并且录音。将录音所得的语音波形数据按脚本以及声学单元的划分进行切分，通常对于汉语可以切分为词、字（CV结构）而英文通常需要切分到词以及少量音素或双音素，从而构成发声单元库。对切分得到的声学单元按其在原句子中的位置（前中后）以及前后相连的字词进行标注。这些标注信息对选词模块的判决提供依据。

4韵律的生成

韵律的声学参数一般包括基频、时长、能量，对于一个TTS系统，韵律生成和控制是十分重要的。韵律参数对于控制合成语音的节奏、语气语调、情感等具有重要意义，而对汉谱普通话，基频是和声调直接相关的物理参数。汉语的构成原则可归结如下：由音素构成声母或韵母，韵母带上声调后成为调母，由单个调母或由声母与调母拼接成为音节。汉语有阴平、阳平、上声、去声、轻声5个调，1200多个有调音节。一个音节就是一个字的音，即音节字。由音节字构成词，最后再由词构成句子[5]。

基于规则的韵律生成。通过对汉语语音学和语言学的研究总结一些通用的韵律规则，利用这些先验知识，可以建立一个基于规则的韵律生成系统。通常规则系统包括两个方面：一是通用规则，比如四个调的基本形状，上声连接的变调规则，时长变化，语气语调的音高变化等；二是目标说话人的特定韵律规则，比如个人的基本调高、调域、语速和停顿等。此外在连续语流中，每个字的发音是会相互影响的，连续语流中一个字的发音的声调与这个字单独发音时的声调会有所不同，在合成的连续语流中，只有具有这种声调变化才能使合成的语音具有较好的可懂度，否则将只会是单字语音的生硬连接。汉语普通话语句中的变调以二字词的变调最为主，因为二字词所占比例约为74.3%。它的调型基本上是两个原调型的相连的序列，但受连读影响使前后两调或缩短、或变低。

基于机器学习的韵律生成。虽然目前已经得到了许多关于韵律的规则，但这些规则对于形成非常贴近自然的韵律还相差很远。为能够发觉隐藏而且难以描述的韵律规则通常利用机器学习的方法来实现韵律的生成。常用的算法模型有隐马尔可夫模型（HMM）、人工神经网络（ANN）、支持向量机（SVM）以及决策树等[5][6]。

基于参数化模型的韵律生成。基于机器学习的韵律模型提取一些人工无法分析的细则，大人降低人工参与分析的工作量，但这种方法同时也存在如下问题：首先，一般的学习算法都要求比较多的数据资源，特别是属性特征比较多的时候；其次，如果己有数据资源分布不均匀，将造成训练的整体偏差，影响分析结果；再次，专家知识没有很好的结合利用进来，是一种信息浪费；第四，训练模型没有和语言特征和人的感知挂钩，无法进行转移和调整。基频和时长是影响人的韵律听感的直接声学参数，两者都是随时间变化和环境变化的。参数模型利用先验知识，先分析基频时长和语言特征、人的听感的关系，对此关系建摸，提取基频时长和语言特征及人的听感直接相关的参数。这样的模型有效利用了专家知识，就可以用不多的数据训练出文本语言特征和参数的关系，同时通过调整模型参数就可以达到改变听感的韵律特征的目的[7]。

Fujisaki模型是一种广泛使用的基频参数化模型[8][9]，它主要通过模拟人的发音机理来预测基频的变化。Fujisaki认为基频的改变主要有两个原因：韵律短语边界(Phrase)的影响和音节调(Accent)的影响。基频曲线的产生是按照声带振动的机理，以Phrase和Accent作为预测系统的输入，以基频曲线作为系统的输入，其中以脉冲信号的形式产生Phrase形状，以阶梯函数产生Accent形状。在该模型下基频曲线可以表示为：

（2）

其中函数Gpi(t)以及Gaj(t)的表达式分别为：

（3）

（4）

在表达式（2）、（3）及（4）中各参数含义如表1中所示。

表1Fujisaki韵律模型参数

Fmin基频最小值αi第i个Phrase命令控制系数

IPhrase元素数量βj第j个Accent命令控制系数

JAccent元素数量θAccent命令最大值参数

T0i第i个Phrase命令的时间标记Api第i个Phrase命令幅度

T1j第j个Accent命令开始时间Aaj第j个Accent命令幅度

T2j第j个Accent命令结束时间

Fujisaki模型的机理很简单，对于每个phrase命令，就是以一个脉冲信号通过phrase滤波器，相应的基频值上升到最大点，然后逐渐衰减。对于连续的phrase命令，基频曲线则产生连续的波动。Accent命令由一个阶梯函数初始化，因为accent滤波器的参数α远大于β，使得Accent元素很快达到其最大值，然后迅速衰减。

5系统实现及应用

整个语音合成系统由一系列动态链接库构成，分别对应图2中的各组成部分，各动态库由C语言书写。这种动态库的使用方便未来对局部进行修改。通过对动态库的加载，可以方便的将该语音合成系统集成到任何应用环境中。该合成系统输入以汉语为主，允许混合少量英文单词、希腊字母以及其它通用符号。

声学库中的语音波形分别采样AMR及MFCC两种编码方式，此外MFCC编码后再进行矢量量化处理，由此形成多种码率的声学单元库。采用不同的单元库将获得不同音质的合成结果输出。系统的录音为女声，可以通过一定的算法，如基音同步叠加技术（PitchSynchronousOverlapAdd，PSOLA）算法，在输出端对音色进行修改。

该系统作为我所研制的卫星测试系统的一个关键技术在实际应用中取得了良好的效果。通过该系统所构造的VoiceUI提供了一种全新的人机界面。计算机通过语音将卫星的实时状态汇报给监视人员，极大的降低了监视人员的观察强度，提高了人机系统的工作效率。

参考文献

[1]D.H.Klatt，Reviewoftext-to-speechconversionforEnglish，J.Acoust.Soc.Am.，82(3)：737-793，1987

[2]R.Linggard，ElectronicSynthesisofSpeech，CambridgeUniversityPress，Cambridge.1985

[3]J.Allen，M.S.HunnicuttandD.Klatt，FromTexttoSpeech：TheMITalkSystem，CambridgeUniversityPress，Cambridge，1987

[4]陈永彬，王仁华.语言信号处理.中国科学技术大学出版社，1990

[5]陶建华，蔡莲红.汉语TTS系统中可训练韵律模型的研究.声学学报，2001

[6]初敏.自然言语的韵律组织中的不确定性及其在语音合成中的应用.第七届人机语音通讯学术会议，厦门，2003

[7]倪晋富，王仁华.模型化F0曲线中的升降模式控制机制.声学学报，1996

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关键词：正确合理 应用计算机 工程技术

1现状

随着计算机软件的不断开发，由于缺乏对计算机软件的质量的保证，包括对软件开发者和其技术支持的技术资质证明和对软件开发商的质量控制过程的严格评价，加之对软件中所用技术的理论依据的严格评价；简单和复杂例题测试结果的严格评价及其与其他独认求解结果的比较等等，很多威胁到工程技术安全的问题，被计算机软件广泛应用和发展所掩盖了。人们越来越愿意相信计算机技术使他们能对工程作出正确的判断，而很少有人在想，特别是年轻的工程师们更很少去想，如果没有计算机，工程设计师需要哪些必要的知识和经验。

许多人都相信，解决工程问题的专业知识就是怎样使用计算机技术以及计算机本身的专业知识，有的甚至把使用计算机的能力当成能胜任工作的能力，许多计算机工程师们相信，他们仅仅依靠计算机技术就可以“解决”工程问题。没有人认识到高质量的工程只能是渊博的工程理论知识、丰富的工程实践经验、以及艰辛的脑力劳动、高质量的设计思想相结合的产物。计算机不可能识别上千万种工程设计思想，除了具有快捷的计算速度外，计算机程序只是一此离散的知识。而真正的工程知识是经验、创造力、想象力和“认知”的综合体，它超越了任何计算机程序和程序员对结构工程的“理解”。

现代工程具有复杂的理论依据、集体的设计思想，单纯的依靠计算机工程技术是不可能让人们学习有意义的经验的。越来越多的工程师们都期盼计算机软件能将工程设训程序完全自动化，希望在解决工程问题时他们只需要区化类型和条件，让程序自动生成必要的数学模型，完成复杂而重复的分析和设计过程，最后由制图工具完成设计图纸。这样，工程设计唯一的责任就是明确所要解决的问题，然后评价最后的设计“成果”。而对于是否能可靠的检测特征值，在进行分析时是否用了足够的模型、状态或计算机建认数学模型的理论是否正确，是否符合工程实际的特征，分析结果对工程敏感部位是否敏感，计算结果是否在条件允许范同之内，是否能根据实际的工程设计模型对某此边界条件进行调整，这些在年轻一代的结构工程师们心中，都变得模糊不清。

2计算机是一种工具

计算机不可能替代人的脑力劳动、人的知识、经验的积累，计算机能处理大量的信息，但计算机程序是没有多少工程实际工作经验的程序员编制的，程序对工程建立的数学模型也不很完善，在计算中，即使是错误的信息，计算机也不可能识别，同样的都在计算机上显示给专业技术工程师们。这就要求专业技术工程师们自己能通过专业技术知识的掌握，来控制设计计算机的偏差。在软件的实际应用方面，那些只有极少经验、极少学识、年轻的工程师依靠计算机软件来解决极度复杂的结构分析和设计问题。他们对力学基本原理和设计规范的背景知识了解很少，无法判断程序算法所蕴含的假设和步骤，也无法判断计算机运算结果的质量，他们宁愿相信计算机程序产生的任何结果都是正确的，也无法怀疑计算机作出的所有结果，以及用独立的例题校验结果，这就对计算机工程技术的应用方面造成了很大的缺陷。

3如何正确合理的应用计算机工程技术

要强调工程实践中知识、专业技术以及经验的重要性，了解“为什么”这样设计才是关键。专业的工程师应在参加工作的最初一段时间内，对工程设计计算进行手工求解，了解手工求解的原理、基本原则和提炼模型、识别计算结果中的错误，解决问题的其它方法，判断计算结果的有效性。对计算机的计算结果应持批评态度，尊重工程实践经验，通过工程实践学习工程设计，强调从那些资深的或有经验的结构工程师那里学习结构工程设计。不完全依赖计算机解决工程问题，要经常怀疑计算机，在没有深入工程以前不使用计算机的结果。在被工程师证实正确之前，假设计算机提供的结果是错误的。在用计算机求解之前，必须先知道答案。要崇尚知识和经验，提倡全面了解工程理论和实践中的所有经验。虽然在工程实践中计算机技术是非常有价值的工具，但是工程师们必须认识到对工程学的原理、方法、标准等等的全面了解，比对计算机操作方法的了解要重要得多，计算机不可能记录有关模型、分析和设计的一些技巧。计算机工程技术只能回归到工具的位置，只是一种方便快捷的计算、图像、文字处理等信息技术工具的位置，认识到这点，将对计算机工程技术的应用策略起到重要的影响。我国目前的计算机技术工作技术与发达国家相比还有一定的差距，在计算机技术工作技术不完善的情况下，要想发展好计算机技术是有一定的难度的。我国应该加大对于计算机技术的自主知识产权的研发和保护，研究出省时、省力、安全、有效的计算机应用技术，鼓励高校和企业个人对计算机技术工作技术的研发和创新。对于计算机技术技术研发做出贡献的企业或者个人给予相应的奖励和表彰。计算机技术工作人员的职业素质是计算机技术工作顺利有效进行的关键，只有掌握了计算机技术的工作要领和安全规范，计算机技术的创新发展才有可能得到保障。加强对于计算机技术的工作人员的责任意识和创新能力的培训，只有负责人有传新意识的的员工才能为自己的企业创造效益，才能推动计算机技术的革新和发展。

4结语

计算机技术存在于人们的日常生活中，计算机革新技术将创造力与责任心得到统一，同时令我们的生活水平得到了较大的提高。

参考文献：

[1]李安伏，王国富.计算机发展趋势探讨[N].安阳师范学院学报，2013（3）.

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关键词：土工合成材料；路基处理；施工特点；计算

深圳位于大陆架最南端，北面靠山南面环海，西部为滨海平原，软土层广泛分布。改革开放三十多年来，经济发展迅猛，土工合成材料早已被应用到路基处理中，相较其他路基处理方法，土工合成材料加筋法在路基的抗撕裂、耐久性等性能方面具有较高优势,同时并具有具有施工简单、工期短、效果显著的特点。

一、加筋法及其应用条件

加筋法处治是在路堤底部铺设土工合成材料,以加强路堤抵抗地基不均匀

沉降的能力,主要适用于软土厚度较小、分布范围较广(＞100m)的路段。软土

厚度d＜3m,其下为稍密，中密状卵砾石层或基岩,分布于开阔的冲积阶地或

剥蚀残积准平原中,连续分布长度l＞150m,可用此法处治。加筋法可避免大

面积的换填,处理效果较好,且利于环保。

由受力计算可知,筋带越靠下部对稳定性的贡献越大,这就是《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)第336条规定“土工合成材料应尽量设置于路堤底部”的原因；同时为了路堤排水条件良好和避免材料受不良化学物质侵蚀,第333条又规定了“材料不宜直接设置在原地面上”,因此加筋处理软基最好采用土工布+砂砾垫层+土工格栅(室)的形式。

二、土工合成材料加筋处理软基的机理

当路堤受到竖向荷载时会作竖向位移,土工合成材料就会产生一个轴向拉力,同时通过土工合成材料与软土地基的界面摩擦,对软地基施加了一个与轴向拉力同向的侧向约束力,限制土体的侧向变形,均化了地基应力的分布,限制了软土基的不均匀沉降,从而提高了软土基的承载力。

三、土工合成材料在路堤加筋处理中起到的作用

1.加筋

土工合成材料置于土体中,可以扩散土体的应力,传递拉应力,增加土体与筋材之间的摩阻力,限制土体的侧向位移,提高土体的稳定性。

2.隔离

土工布有效防止地基土与垫层粒料混杂,以免粒料挤入软地基中而加大沉降；同时其过滤了渗透上来的地下水中携带的泥浆成分,避免其污染砂粒垫层,削减砂粒间的咬合作用。

四、土工合成材料加筋路堤的稳定性简易计算

土工合成材料加筋路堤的稳定性包括地基与堤身的整体稳定性、堤身稳定性、平面滑动稳定性。各项稳定性的安全系数须符合相关规范要求,如地基为软基时,稳定安全系数应满足《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017)的有关规定。在各项稳定性验算时,均应考虑车辆荷载,车辆荷载应根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017)规定的方法计算。

1.路堤整体稳定性计算

加筋路堤整体稳定性,采用下式所示的圆弧条分法进行计算,且在计算时应假设若干个穿越地基土的滑弧,以求得安全系数最小值和相应的临界滑动面。

式中: Wi：第i土条重(kN/m)；

Cqi、φqi：土条i 条底土体粘聚力(kPa)和内摩擦角(φ),由直剪快剪试验确定；

TGCJ：第j土条所受地震水平力(kN/m),按《公路工程抗震设计规范(JTJ004)计算。

其余符号意义如下图所示:

2.路堤堤身稳定性计算

加筋路堤的堤身稳定性,亦采用上式计算, 此时不考虑地震力；在计算时应在堤身范围内假定不同的滑弧,求得安全系数最小值和相应的临界滑动面。

3.路堤的平面滑动稳定性计算

当堤下地基是浅层软弱土层或相对于路堤荷载浅层地基土强度较低时, 应验算加筋路堤的平面滑动稳定性。加筋路堤平面滑动表现为路堤与地基沿下卧硬土层顶面滑动和地基侧向挤出滑动。

3.1沿下卧硬土层顶面滑动的稳定性计算采用《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-1)式。

3.2地基土侧向挤出滑动的稳定性计算采用《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-2)式。

4．路堤锚固长度计算

《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)5.5.4条和《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)3.4.7条都指出路堤加筋应进行锚固长度的计算,要材料深入稳定土层中的锚固长度,不得小于按规范算出来的最小锚固长度Lm,土工合成材料的铺设长度L为滑动面内的长度Ls与锚固长度Lm之和。但在实际软基处理中应为全断面铺设,而不必考虑锚固长度的问题,因为软基稳定性计算时,特别应注意到滑动圆弧的对称性,通常计算成果中都只考虑滑动圆心在边坡左侧的情况,但边坡右侧应会发生相同情况,要兼顾考虑。路基全断面加筋, 路基的整体稳定才会有足够安全的保障,由此《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)的6.4.3.1条对此作了补充,要求按照路堤底宽全断面铺设, 具体设计、施工时应按此条执行。

5.加筋路堤的设计

土工合成材料加筋路堤的设计步骤如下:

5.1根据现场情况,《公路土工合成材料应用技术规范》( JTJ/T 019-98)的3.3.1条和图3.3.1-1~3.3.1-3拟定加筋材料铺设方式。

5.2根据加筋目的、位置初步确定加筋材料, 此材料应经过握持强度、刺破强度、梯形撕裂强度、CBR顶破强度等试验, 满足《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中3.3.1~3.3.5条的要求。

5.3根据规范中规定的原则:多层土工合成材料加筋路堤,各层土工合成材料之间的间距不宜小于一层填土最小压实厚度, 且宜≯≯60cm,初步确定加筋层间距和层数。

5.4根据《公路土工合成材料应用技术规范》式(3.4.4)计算整体稳定性,求得稳定系数最小值。如满足要求则进行第5步,否则调整铺设方式、加筋层间距、层数,重新选定加筋材料,再验算,至稳定系数最小值达到规范要求为止。

5.5在锚固长度方面最好选择全断面铺设,否则按规范的3.4.7条确定锚固长度。

5.6视地基情况按3.4.6条验算平面滑动稳定性,如满足要求则进行下一步,否则调整处治方案。

5.7完善边坡防护、排水等有关措施。

五、软基路堤加筋施工要点

1.铺垫砂砾垫层前需按规范清理表面并平整场地,不允许地表存在突出的硬物。

2.土工布在铺设时,应将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向。曾有设计单位根据土工合成材料铺设试验结果分析认为:土工布在地基中的变形不超过1%,平铺而不张拉仅发挥材料强度的5%左右,这对材料功能发挥是一种巨大的浪费,说明了土工布的铺设应采取预应力张铺。预应力土工布张铺法是在土工布铺设时预先张拉,施工时用人工将其两端对拉绷紧,再将2m的回折部分用铆钉锚固在边坡上,在其上填筑时配合使用“U”型填筑法。这种做法符合土工布在地基中受力变形的规律,是一种值得提倡的做法, 实践的效果也比较好。

3.砂砾垫层为排水通道, 为了防止垫层石头刺破其上的土工布, 垫层不宜使用粒径过大的石头,宜用级配良好的粒径1~3cm砂砾,要求其含泥量＜3%,渗透系数为6×10-2~6×10-3cm/s,结合地基地面实际情况,砂砾垫层底面要求略向路基边缘倾斜,以利于排水,并以震动压路机碾压使之密实。

4.土工合成材料之间的联接应牢固。土工布的搭接方式比较简单,一般分平接缝、蝶型缝和丁型接缝等3种(见图2)。平接缝施工简便, 工程中采用较多；钉型接缝和蝶型缝施工相对复杂些,但由于用双道缝合线, 有较高的强度,且由于它们的折叠部位厚度较大,会更深入填料中,受拉力同时也受到填料对它的阻力, 从而能提供更大的抗拉力,而丁型接缝由于两块布缠叠在一起,应是最结实的接缝。土工格栅的搭接通常是用撕裂膜绑扎或U型柱钉锚固,撕裂膜的施工相对简便,但是搭接部位强度不高,所以重要工程应用U型柱钉锚固。土工合成材料在受力方向连接处的强度不得低于材料设计抗拉强度,且其叠合长度应≮15cm。

5.铺设土工合成材料的土层表面应平整,表面严禁有碎、块石等坚硬突出物；在距土工合成材料层8cm以内的路堤填料,其最大粒径≯6 cm。

6.土工合成材料铺设后应及时填筑填料,以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。一般情况下, 间隔时间不应超过48 h。

7.土工合成材料上的第一层填土摊铺宜采用轻型推土机或前置式装载机。一切车辆、施工机械只容许沿路堤的轴线方向行驶。

8.对软土地基, 应采用后卸式卡车沿加筋材料两侧边缘倾卸填料,以形成运土的交通道,并将土工合成材料两端压实。填料不允许直接卸在土工合成材料上面,必须卸在已摊铺完毕的土面上,再由推土机将土往前铺；卸土高度以≯1m为宜。卸土后应立即摊铺。填成施工便道后,再由两侧向中心平行于路堤中线对称填筑,宜保持填土施工面呈“U”形。第一层填料宜采用推土机或其他轻型压实机具进行压实；只有当已填筑压实的层厚＞60cm后,才能采用重型压实机械压实。软基上加筋路堤的填筑速率应符合《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(TJ017)的有关规定。

9.加筋路堤的边坡防护应和路堤的填筑同步进行。在夏季施工防护工作,应及时对坡面的土工合成材料采取临时保护措施,以免土工合成材料被阳光长时间暴晒。

结语

土工合成材料加筋的软土路基处理方法具有工期短、施工方便、效果显著、耐久性较好、环保等特点, 具有很高的推广应用价值。

参考文献：

[1]JTJ/T019-98,公路土工合成材料应用技术规范[S].

[2]JTJ017,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].

[3]刘玉卓.公路工程软基处理[M].人民交通出版社,2004.

篇9

关键词： 多媒体教学； 有机合成

中图分类号： G427 文献标识码： A 文章编号：1009-8631（2010）06-0141-02

有机合成制备精细有机化工产品，如医药、农药、香料、染料等的重要方法，也是实验室中合成复杂有机物、提供样品的有力手段[1]。有机合成化学是一门对现代自然科学和国民经济比不可少的重要学科，国内外高等院校的化学、化工专业都开设有有机合成的课程。由于有机合成中化学反应方程式多而复杂，合成设计图及工艺流程图较多，传统的教学已经无法满足当今教学的需要，在这样的背景下，多媒体在有机合成教学的地位显得格外重要。下面根据有机合成化学多媒体教学的实践经验，对多媒体课件的制作以及具体教学中存在的问题进行一定的讨论。

一、有机合成化学多媒体课件的制作

针对我院选择的教材及本院化学专业与化工专业学生的所学基础课的不同以及就业方向的差异，在保留教学内容的基本性、基础性和范例性原则的基础上,合理配置各章节的教学内容,针对不同专业分别制作了多媒体教学课件。两套课件内容侧重点不同，比如化工专业可偏向于合成反应在工业生产的应用，而化学专业就应偏向于化合物合成路线的设计。

在编辑课件的时候，我们首先仔细钻研教材，设想每节课的教学过程，针对教学内容和教学环节，设计动画效果以辅助教学。比如在讲解实例时，先在幻灯片上给出原料和产物，让学生有一定的思考时间，并在教师的引导下分析合成路线，经讨论后得到结论后，再将结论以反应方程式的形式展现在幻灯片上。实践表明，采用动画描述过程时，学生的注意力明显提高。另外考虑到多媒体教学中课件内容有限且不断刷新，不能像板书一样留在黑板上，课件制作时使用了超链接，使相关内容可以方便的联接上，并且每一个知识点都能链接到大纲幻灯片上，同时对重点内容及时进行总结，以避免学生对所讲知识不能整体把握，产生支离破碎的感觉。

在有机合成课件设计过程中，最多的是化学反应方程式的编写，对于这些相对单调的部分，我们一般遵循简洁清晰的原则。在屏幕布局方面，屏幕背景主要使用干净的白色，文字使用醒目的黑色，对于需要突出重点的部分，使用红色表示。在屏幕内容方面，将描述性的内容精炼化，用尽量少的文字分几点来进行表述，以避免满屏文字造成视觉疲劳。对于例题的处理，我们这里主要根据步骤在屏幕上一步一步地去显示，让学生有充分的时间去思考和接受。同时，屏幕上的内容是有限的，在授课的过程中，各个部分的连接以及解释和分析性的讲述都是建立在老师课前良好的备课基础上的。只要将课件与老师的讲述有机的结合，课件才能算是成功的课件。

二、有机合成化学多媒体教学的优势

多媒体教学作为一种新颖的教学手段，其信息容量大，生动形象，使用方便自如，图文并茂，有效地将文字、图像、动画等多种信息表达方式集成一体，为学生提供了一个丰富多彩的教学界面，将难于用语言表达的课程内容生动地表现出来，在提高了学生学习兴趣的同时也提高了其学习的效率[2]。

（一）利用多媒体技术，多媒体技术使教学内容丰富，表达简捷、灵活

有机合成中，内容抽象、构造复杂、难以描述的教学内容并不少见：大量复杂的化学反应方程式，工艺原理图，设备示意图等。在传统教学中是通过板图、挂图来讲解的，效果不明显而且费时间。教师讲课讲得口干舌燥，学生却难以听懂[3]。但是，采用多媒体技术，此难题便可迎刃而解。同时，运用多媒体技术，还可将相关学科的前沿动态信息和要求等以连接的方式制作于课件中，从而解决了课本内容与现实发展不同步的问题，使学生与实际工作岗位上的应用需求更接近，缩短了岗前培训时间，达到了在有限的时间里获得最大的教育效果的目的。

（二）多媒体教学加大了课堂信息传输量，节省时间，提高了授课效率

在传统的教学方式中，教师的板书占用了大量的时间，不仅降低了课堂信息的传输量，而且也给学生造成了很多的等待时间，使课堂变得枯燥。应用多媒体进行有机合成化学教学，可以把课上要讲的内容，如化合物的构造式、结构式、反应方程式等预先制成课件，上课时，点击鼠标，把教学内容工整、规范、形象、清晰地展示给学生，同时用不同的颜色或加特殊标记把重点标示给学生，以引起学生的注意，这样，既节省了时间，又提高了教学效果。

（三）充分利用网络平台和资源开展立体化教学

多媒体教学不应只局限于课堂上的教学，而应充分利用网络平台和资源，开展立体化教学[4]。教案在线，使得学生在任何时候，都可以通过网络了解教学的进度、授课的内容以及每堂课的要点所在。课前播放多媒体教案，可以方便的预习；课后翻阅在线教案,，可以轻松的复习。另外, 在自己的空间自学，也不失为优等学生猎取更多知识的一种好途径。有很多学生已经养成在课后浏览多媒体教案进行复习的好习惯。利用网络平台，可以及时解决学生学习中的问题。传统的答疑方式主要是利用课间时间，由于时间不充足，来答疑的学生又很多，不能满足学生的需求。采取在校园网上开设《有机合成化学》的精品课程网站。除了必要的教案以及授课课件等资料外，最主要的是可以进行网上答疑。具体方法是学生可随时上网提问，任何一个有机化学的任课老师都可以给予学生及时地回答，另外还可利用电子邮件与学生进行沟通。通过这种方法，使得教学互动，在学生中形成了一个很好的学习气氛。

三、有机合成化学多媒体教学的不足

运用多媒体技术进行有机合成课堂教学具有许多优势，但在实际教学过程中发现存在有一些问题需进一步探讨和研究。

（一）学生不记课堂笔记

在传统教学过程中，板书设计是一项重要的教学研究内容，合理的板书内容可使课堂结束时，黑板上依然保留有本次课堂教学的知识结构及重点、难点内容，容易使学生系统的作好课堂笔记。而在使用多媒体授课的过程中，发现有许多学生上课时只带有教学参考书和笔，在上课过程中不记笔记，这可能是由于多媒体课件的播放速度较快，信息的出现和消失速度往往也较快，不能有较长的时间保留下来，使得学生顾了听，顾不了记；顾了记，顾不了听，学生很难记好课堂笔记，一堂课下来，学生往往没有一个完整的笔记，因此对于多媒体课件所展示的内容，尤其是重点、难点内容课件的制作需认真研究。

（二）老师讲课的主观能动性受到限制

有的老师在上课过程中过分依赖多媒体课件，忽略了讲课技巧，结果在多媒体课堂上难以自己的讲课思路，坐在电脑前一动不动，像播音员一样按照课件逐一念下来，缺乏语言的抑扬顿挫和必要的眼神或肢体动作，这样一堂课如一潭死水，毫无生气可言，更别提师生间的交流互动了。特别是当课堂氛围发生变化时，如果学生对某个问题理解不了，表情变得沉重，老师就显得比较被动。所以多媒体教学更重要的是强调教师仍面向学生而不是计算机。

（三）课程进度过快

多媒体最大的特点是不用写板书，但这也导致老师单纯说课的时间大幅度的增加，在一定程度上使课程的进度过快，同时每堂课的信息量也过大，学生的接受能力是有限的，不可能在短时间能接受大量的信息。在实际的教学中，针对这一问题，我们解决办法之一是每次课都抽出一定的时间进行课堂习题讲解。通过课堂习题讲解不仅能让学生加强对课堂知识的进一步理解，同时也适当的减缓了课程的进度。此外，我们在授课的过程中，也适当地加强对前面课程的复习与总结，使学生更好的建立起课程的前后联系。多媒体无论多么先进，也只是辅助教学手段，教师的讲解才是课堂教学的重点，是影响教学效果的重要因素。有机合成化学教学，多媒体教学方法和传统教学方法应相互结合，建立“以教师为主导，以学生为主体”的师生互动过程[5]，安排合理整个教学活动，扬传统教学之长，避多媒体教学之短，充分发挥两种教学方法的优势，最大程度的提高教学效率。

参考文献：

[1] 王贵林．现代有机合成[M]．西安：西北大学出版社，1993，8：1．

[2] 唐鑫，钟胜奎．探讨多媒体手段在物理化学教学中应用[J]．广东化工，2009，36(6)：237.

[3] 叶勇．多媒体技术在有机化学教学中的应用[J].光盘技术，2009，10：57-58.

篇10

论文摘要:文章讨论了有机合成化学多媒体课件的制作过程以及在具体的教学中的应用，同时分析多媒体在有机合成教学中所具有的优势以及存在的问题，并针对存在的问题，提出了相应的解决办法。

有机合成制备精细有机化工产品，如医药、农药、香料、染料等的重要方法，也是实验室中合成复杂有机物、提供样品的有力手段。有机合成化学是一门对现代自然科学和国民经济比不可少的重要学科，国内外高等院校的化学、化工专业都开设有有机合成的课程。由于有机合成中化学反应方程式多而复杂，合成设计图及工艺流程图较多，传统的教学已经无法满足当今教学的需要，在这样的背景下，多媒体在有机合成教学的地位显得格外重要。下面根据有机合成化学多媒体教学的实践经验，对多媒体课件的制作以及具体教学中存在的问题进行一定的讨论。

一、有机合成化学多媒体课件的制作

针对我院选择的教材及本院化学专业与化工专业学生的所学基础课的不同以及就业方向的差异，在保留教学内容的基本性、基础性和范例性原则的基础上，合理配置各章节的教学内容，针对不同专业分别制作了多媒体教学课件。两套课件内容侧重点不同，比如化工专业可偏向于合成反应在工业生产的应用，而化学专业就应偏向于化合物合成路线的设计。

在编辑课件的时候，我们首先仔细钻研教材，设想每节课的教学过程，针对教学内容和教学环节，设计动画效果以辅助教学。比如在讲解实例时，先在幻灯片上给出原料和产物，让学生有一定的思考时间，并在教师的引导下分析合成路线，经讨论后得到结论后，再将结论以反应方程式的形式展现在幻灯片上。实践表明，采用动画描述过程时，学生的注意力明显提高。另外考虑到多媒体教学中课件内容有限且不断刷新，不能像板书一样留在黑板上，课件制作时使用了超链接，使相关内容可以方便的联接上，并且每一个知识点都能链接到大纲幻灯片上，同时对重点内容及时进行总结，以避免学生对所讲知识不能整体把握，产生支离破碎的感觉。

在有机合成课件设计过程中，最多的是化学反应方程式的编写，对于这些相对单调的部分，我们一般遵循简洁清晰的原则。在屏幕布局方面，屏幕背景主要使用干净的白色，文字使用醒目的黑色，对于需要突出重点的部分，使用红色表示。在屏幕内容方面，将描述性的内容精炼化，用尽量少的文字分几点来进行表述，以避免满屏文字造成视觉疲劳。对于例题的处理，我们这里主要根据步骤在屏幕上一步一步地去显示，让学生有充分的时间去思考和接受。同时，屏幕上的内容是有限的，在授课的过程中，各个部分的连接以及解释和分析性的讲述都是建立在老师课前良好的备课基础上的。只要将课件与老师的讲述有机的结合，课件才能算是成功的课件。

二、有机合成化学多媒体教学的优势

多媒体教学作为一种新颖的教学手段，其信息容量大，生动形象，使用方便自如，图文并茂，有效地将文字、图像、动画等多种信息表达方式集成一体，为学生提供了一个丰富多彩的教学界面，将难于用语言表达的课程内容生动地表现出来，在提高了学生学习兴趣的同时也提高了其学习的效率。

(一)利用多媒体技术，多媒体技术使教学内容丰富，表达简捷、灵活

有机合成中，内容抽象、构造复杂、难以描述的教学内容并不少见:大量复杂的化学反应方程式，工艺原理图，设备示意图等。在传统教学中是通过板图、挂图来讲解的，效果不明显而且费时间。教师讲课讲得口干舌燥，学生却难以听懂。但是，采用多媒体技术，此难题便可迎刃而解。同时，运用多媒体技术，还可将相关学科的前沿动态信息和要求等以连接的方式制作于课件中，从而解决了课本内容与现实发展不同步的问题，使学生与实际工作岗位上的应用需求更接近，缩短了岗前培训时间，达到了在有限的时间里获得最大的教育效果的目的。

(二)多媒体教学加大了课堂信息传输量，节省时间，提高了授课效率

在传统的教学方式中，教师的板书占用了大量的时间，不仅降低了课堂信息的传输量，而且也给学生造成了很多的等待时间，使课堂变得枯燥。应用多媒体进行有机合成化学教学，可以把课上要讲的内容，如化合物的构造式、结构式、反应方程式等预先制成课件，上课时，点击鼠标，把教学内容工整、规范、形象、清晰地展示给学生，同时用不同的颜色或加特殊标记把重点标示给学生，以引起学生的注意，这样，既节省了时间，又提高了教学效果。

(三)充分利用网络平台和资源开展立体化教学

多媒体教学不应只局限于课堂上的教学，而应充分利用网络平台和资源，开展立体化教学。教案在线，使得学生在任何时候，都可以通过网络了解教学的进度、授课的内容以及每堂课的要点所在。课前播放多媒体教案，可以方便的预习;课后翻阅在线教案，，可以轻松的复习。另外，在自己的空间自学，也不失为优等学生猎取更多知识的一种好途径。有很多学生已经养成在课后浏览多媒体教案进行复习的好习惯。利用网络平台，可以及时解决学生学习中的问题。传统的答疑方式主要是利用课间时间，由于时间不充足，来答疑的学生又很多，不能满足学生的需求。采取在校园网上开设《有机合成化学》的精品课程网站。除了必要的教案以及授课课件等资料外，最主要的是可以进行网上答疑。具体方法是学生可随时上网提问，任何一个有机化学的任课老师都可以给予学生及时地回答，另外还可利用电子邮件与学生进行沟通。通过这种方法，使得教学互动，在学生中形成了一个很好的学习气氛。

三、有机合成化学多媒体教学的不足

运用多媒体技术进行有机合成课堂教学具有许多优势，但在实际教学过程中发现存在有一些问题需进一步探讨和研究。

(一)学生不记课堂笔记

在传统教学过程中，板书设计是一项重要的教学研究内容，合理的板书内容可使课堂结束时，黑板上依然保留有本次课堂教学的知讥结构及重点、难点内容，容易使学生系统的作好课堂笔记。而在使用多媒体授课的过程中，发现有许多学生上课时只带有教学参考书和笔，在上课过程中不记笔记，这可能是由于多媒体课件的播放速度较快，信息的出现和消失速度往往也较快，不能有较长的时间保留下来，使得学生顾了听，顾不了记;顾了记，顾不了听，学生很难记好课堂笔记，一堂课下来，学生往往没有一个完整的笔记，因此对于多媒体课件所展示的内容，尤其是重点、难点内容课件的制作需认真研究。

(二)老师讲课的主观能动性受到限制

有的老师在上课过程中过分依赖多媒体课件，忽略了讲课技巧，结果在多媒体课堂上难以自己的讲课思路，坐在电脑前一动不动，像播音员一样按照课件逐一念下来.缺乏语言的抑扬、顿挫和必要的眼神或肢体动作，这样一堂课如一潭死水，毫无生气可言，更别提师生间的交流互动了。特别是当课堂氛围发生变化时，如果学生对某个问题理解不了，表情变得沉重，老师就显得比较被动。所以多媒体教学更重要的是强调教师仍面向学生而不是计算机。

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关键词：分析　合成　应用

中图分类号：J647.7　文献标识码：A　文章编号：1005-5312(2009)09-0041-01

一、声音合成的技术原理

分析声谱中的成分即要考虑到所要合成的复合波所包含的成分。一个复合波是由许多不同频率、不同振幅的正弦波叠置而成的，而产生不同音色的根本原因在于不同的声音，其基音上方谐波的数目、各谐波的振幅、频率和相位的不同，也即是物体振动分量的关系不同。声音的分音对其音色的感知有着至关重要的影响，体现在两个方面：其一是声音中包含哪些成分，即哪些分音在振动，其二是各分音所占的声学能量。

在分析声谱成分时，我们只能掌握该复合波在某一时刻其所包含的分音成分，但是声音的发声过程是随着时间的推移，其各方面的因素都在变化。同时，音色各个要素之间也存在着动态的互动关系，下面将仔细阐述音色各要素的变化，以及其对音色感知的意义。

(一)随时间变化因素

第一，声音随时间的音量响应，其对音色的感知有着重要影响。第二，声音随时间的音高响应，根据音高变化对音色的影响，我们将音色的音高变化分为两类：隐性音高变化与非隐性音高变化。对声音随时间的音高响应我们可以通过音高包络器(针对非周期性音高变化)或是低频振荡器获得(针对周期性音高变化)。第三，声谱内容随时间的变化，随着时间的推移，声谱是不断变化的，其中包括分音频率及分音振幅。根据声谱内容随时间的变化，我们可以单独对每个分音进行控制。

(二)随演奏音高的变化因素

当我们以不同的音高演奏某一乐器时，其声谱中的分音频率和分音的振幅是不同的。

(三)随演奏力度的变化因素

当重弹和轻弹钢琴时，我们发现两种弹法带给我们是截然不同的音色感觉。音色声谱内容随演奏力度的变化同样包括两个基本方面：分音频率和分音振幅。在音色合成过程，对所要合成的声音进行深入的分析，理性的逻辑思考使得音色的重复使用率大大降低。

二、声音合成技术在电子音乐中的实际表现意义

(一)合成声音可以模仿声学乐器

我们以制作木管音色为例来说明。首先需要对木管音色特征进行分析，木管的音色是交响乐队调色板中的重要色彩乐器，适合演奏长线条，抒情的旋律。值得注意的是木管在吹奏的过程中音头有轻微的哨音。

第一，通过加法合成得到该音色的基本声谱，包括分音的频率和振幅。本音色共有七个分音，因此选择了八个振荡器分别担任产生基频和1至7号泛音的任务，并设置了相关频率和振幅的参数值。最后通过mix混合器混合在一起。第二，分析音色随时间变化因素一声音随时间的音量响应值。从混合器送出来的声音，经过对音量包络器的调试，我们改变了包络器的触发时间以及衰减时间，使该音色按照木管音色的力度曲线变化。第三，在分析声谱时，我们强调过木管的哨音效果。在这里通过噪音振荡器来模拟哨音的效果，利用noise振荡器发出噪音，然后经过滤波器的滤出，最后与原来的音色通过mix混合在一起。第四，分析声谱内容随时间的变化。随着声谱内容随时间的变化，我们进一步对哨音进行包络控制。

(二)创造出声学乐器所不能产生的音响效果

可以说只要能够想到的声音就能制作出来，这才是声音合成在音乐表现意义上最重要的方面。下面将以电子音乐《艺境》中一种独创的声音进行分析制作。

篇12

关键词：语音识别过程；动态时间规整；隐马尔科夫模型；人工神经网络；语音识别的应用

中图分类号：TN912.34

1 语音识别技术基本原理及过程介绍

语音识别系统由语音信号预处理、特征提取、模式匹配三部分构成。第一步预处理，主要有A/D变换、预加重和端点检测部分。经过预处理之后的语音信号，要进行第二步特征提取，该过程就是在原始语音信号中提取出所需要的特征参数，从而得到特征矢量序列，特征提取完成后，接下来就是语音识别的核心，也就是第三步模式匹配，也就是模式识别。系统框图如下[1]。

图1 一般语音识别系统框图

2 语音识别方法

目前，主要的语音识别方法主要有特征参数匹配法、隐马尔可夫法和人工神经网络法。

2.1 动态时间规整

动态时间规整（DTW）是早期的模式匹配方法。由于语音信号是一种随机性非常大的信号，例如相同的字，不同人说时的发音会不同，时间长短也会不同，即便是同一个人说相同的语句，发音结果也会不同，于是，在模式匹配时，要识别字词的时间轴将不断扭曲，以测试模板与参考模板对齐。DTW是一个比较典型的优化问题，它用满足一定条件的时间规整函数W（n）描述测试模板和参考模板的时间对应关系，求解两模板匹配时累计距离最小所对应的规整函数。动态时间规整也存在一些问题，它的计算量大，比较适合同一个人说话语音的识别，而且不能对样本做动态训练，语音信号的时序动态特性并没有很好地利用，所以DTW多用于孤立字词的识别。

2.2 隐马尔可夫模型

隐马尔可夫模型（HMM）是一种统计模型，用来描述随机过程的统计特性。它是由马尔可夫链演变来的。[2]

HMM可用三元组表示：λ=（π，A，B）

A：状态转移概率的集合。

B：观察概率的集合，表示每个状态输出相应观察值的概率。

π：系统初始状态的集合。

这三个元素π，A，B可以分为由π、A描述的Markov链和由B描述的随机过程。

HMM是一种理想的语音信号模型，如今，连续语音识别，非特定人识别系统大多是基于HMM模型的。HMM是对语音序列的时间序列结构建立统计模型的，HMM是数学上的双重随机过程：一个是具有有限状态数的Markov链来模拟语音信号统计特性变化的隐含的随机过程，另一个是与Markov链的每一个状态相关联的观测序列的随机过程[3]。

尽管马尔可夫模型是一种理想的语音信号模型，但是它还有很多不足。HMM有三个不现实的重要假设，假设一“状态转移的Markov假设”：系统在当前时刻的状态向下一时刻所处的状态转移的状态转移概率仅仅与当前时刻的状态有关，而与以前的状态无关。假设二“不动性假设”：状态与具体时间无关。假设三“输出值的Markov假设”：输出仅与当前状态有关。这三个假设之所以不合理，是因为任一时刻出现的观测值的概率不仅是依赖于系统当前所处的状态，也可能依赖于系统之前时刻所处的状态[4]。

2.3 人工神经网络

人工神经网络（ANN）是在模拟人脑神经组织的基础上发展起来的全新计算机系统。ANN是模拟人类思维中“信息的处理是通过神经元之间同时相互作用的动态过程来完成思维”。ANN是一种非线性动力学系统，它的特点在于信息的分布式储存和并行协同处理。单个神经元的结构简单，但是大量的神经元所构成的神经网络却是一种复杂的网络。ANN更接近于人的认知过程。人工神经网络也存在一些不足，它的训练、识别时间较长、动态时间规整能力较弱并且不容易实现。

3 语音识别的应用和前景

如今的科技领域，几乎每天都有新的技术，新的研究成果出现，而语音识别也是这科技研究的一热门领域，也应用到了人类生活的方方面面。

语音识别的应用非常广泛，语音输入技术的出现，可以使人们通过说话，而非手动输入来作出正确的响应，这样使输入变的更加简单，提高了工作学习的效率。语音识别技术可以应用于汽车，可以使驾驶员用语音指令操纵车载设备，提高汽车驾驶的安全性和舒适性。将语音识别、语言理解与大量的数据库检索和查询技术相结合，就能够实现更轻松的信息查询方式。比如，图书馆的资料信息将能够对来自用户的语音输入进行理解，并将它转化为相应的指令，从数据库中获取结果并返回给用户。这种技术同样可以运用于银行服务、医疗服务等方面。语音识别技术还可以应用于口语翻译，例如，可以让与聋哑人对话的对方带上一个智能语音识别的微型摄像装置，或者给聋哑人带上一种特制的手套，然后，就可以通过语音合成技术和语音识别技术将手语翻译成声音语言，同时，系统还能够完成将正常人的语言翻译成聋哑人的手语，这种口语翻译一种语音输入翻译为另一种语言的语音输出。除此之外，语音识别在军事，航空等领域也有广阔的应用空间。语音识别将不断发展，不断丰富人类的生活。

参考文献：

[1]赵力.语音信号处理第2版[M].北京.机械工程出版社，2009（05）.

[2]何彦斌，杨志义，马荟.一种基于HMM的场景识别方法[J].计算机科学，2011（04）：254-256.

[3]吕云芳，基于模板匹配法的语音识别系统研究与基本实现[D].天津：河北工业大学，2005.

[4]刘云中，林亚平，陈治平.基于隐马尔可夫模型的文本信息抽取[J].系统仿真学报，2004（03）：507-510.

篇13

关键词：氦气检漏技术；核电；管道工程

引言

核电工程工艺复杂、系统繁多，对放射性物质释放量控制极其严格，其中核级管道系统安装质量直接关系到核电站的安全运行与人们的健康，在其安装完成后需要进行泄露性检测，以发现可能存在的微小泄漏，以保证工艺系统在运行期间的严密性。氦气检漏技术以氦气作为示踪气体的无损检测技术，相较于其他检漏技术具有灵敏度高、检测速度快、定位准确的特点，检测灵敏度可以高达10-12Pa.m3/s，响应时间可以缩短至3秒；此外，氦气还具有无毒、无破坏性和质量轻的特点，应用可靠安全。因此，氦气检漏技术非常适用于核电工程管道系统的泄漏性检测。

1氦气检漏技术的主要方法

氦气检漏技术由于应用环境和应用对象不同，其分类方式也有所不同，按照检测过程中氦气的流向可划分为正压法检漏和真空法检漏，现分别介绍如下：1.1正压法检漏正压法是对被检对象内充入一定压力的氦气或氦气混合气体（一般以氮气作为混合成分），在被检对象内外形成压差，当被检对象表面存在漏孔或缝隙时，氦气就会在压差的条件下通过漏孔或缝隙进入被检对象外表面，从而实现对被检对象的泄漏检测。按照泄漏氦气收集方式的不同，正压法又可分为正压吸枪法和正压氦罩法。①正压吸枪法正压吸枪法采用检漏仪吸枪对被检对象外表面直接进行扫查，实现对泄漏部位的精确定位，如图1所示。该方法是一种即可以定性又可以定位的方法，检测灵敏度高、操作简单，适用于大型设备或系统的泄漏检测。②正压氦罩法正压氦罩法采用一个密闭的箱体将被检对象整体罩起来，然后使用检漏仪吸枪测量一定时间内氦罩内氦气浓度变化量，实现对被检对象漏率的精确测量，如图2所示。氦罩累积法的优点是可以实现对微小泄漏的检测，但对于检测部位较多则无法同时对漏点进行定位，比较使用于单一设备且表面积不大的被检对象。1.2真空法检漏真空法是利用真空泵将被检对象内部抽成真空，然后在被检对象外表面施加氦气，当被检对象表面有漏孔时，氦气就会通过漏孔进入被检对象内部，再进入氦质谱检漏仪，从而实现被检对象泄漏检测。按照施加氦气方法的不同，可以将真空法分为真空喷氦法和真空氦罩法。①真空喷氦法真空喷氦法采用喷枪向被检对象外表面喷吹氦气，可以实现漏孔的精确定位，如图3所示。该方法是一种定性检测技术，操作简单，可以检测复杂和大型设备。②真空氦罩法真空氦罩法采用一个密闭的箱体将罩将被检对象整体罩起来，在罩内充满一定浓度的氦气，可以实现被检对象总漏率的测量，如图4所示。该方法可以直接测定被检对象的泄漏情况，但无法实现对泄漏位置的准确定位。

2氦气泄漏技术在核电管道工程中的应用

构成核电工艺系统的管道工程长达数万米，而其中的核级管道系统由于关乎核电的运行安全，其施工质量要求极其严格，管道系统中的焊口、阀门填料函、仪表接口、设备接口、法兰连接处是最易出现泄漏的位置，而常规的气压试验或水压试验手段，对于微小的泄漏往往难以发现，氦气作为示踪气体具有极高的灵敏度且具有无腐蚀的特点，氦气检漏技术为核电工艺系统的泄露性检测提供了更为可靠的无损检测手段。现针对其具体的检测方法应用予以阐述。2.1检测方法选择核电管道工程中的氦气检漏方法，考虑到管道系统分布广、检测点繁多，可主要选择正压吸枪法和真空喷氦法。在对管道系统进行氦气检漏前，应按照设计要求对被检对象进行充压或抽真空，然后使用氦质谱检漏仪进行检测。2.2检测先决条件①检测人员负责氦气检漏工作的人员应按《民用核安全设备无损检验人员资格管理规定》（HAF602）的要求通过培训、考核并确定相应的资格。取得1级检测资格的人员只允许实施检测操作（不包括判定），取得2级资格以上的人员允许检测的实施以及检测结果判定与编写报告。②检验设备用于检测的氦气质谱仪、计量器具和仪器等应进行标定且合格；确定好参考漏孔的安装部位，并将标准漏孔尽可能地安装在测试回路中对检漏仪响应最不利的部位。③检测气体示踪气体采用工业氦气，符合GB4844.2-1995，纯度≥99.99%；用于混合的气体采用工业氮气，符合GB/T8979-2008，纯度≥99.99%。④检测环境检漏仪工作条件应满足温度5℃～35℃、湿度≤80%，附件无强电磁场、无剧烈震动、无腐蚀气体，被检管道系统的内外表面均应清洗、除油脂、并充分干燥与清洁，确保无妨碍检测准确度的污物。⑤被检管道系统被检管道系统的管道及其组成件全部按设计文件完成安装并验收合格；常规的管道系统压力试压合格并完成系统吹扫。将被检管道系统的开口处及关联系统和测量装置使用阀门或盲板封堵，密封用材料应不含示踪气体。⑥检测工作文件检测前应编制相应的技术方案，明确被检管道系统边界、系统流程、封堵措施、检测方法、检测步骤与合格标准等；同时还应编制用于控制检测工作开展的质量计划，使检测过程与结果处于受控。2.3正压吸枪法检测方法①系统充压首次充压之前，应对管道系统部分抽真空，以尽可能去除管道内残余的水分和杂质气体。然后采用氦气-氮气混合气体作为加压气体，氦气的浓度在设计压力下的体积百分比应不低于10%，充气压力为被检系统的设计压力。向管道系统加压时应逐级缓慢升压，首先向系统逐步通入体积百分比至少10%的纯氦气，氦气达到预定量后，再逐步充入氮气直至试验压力，然后保压时间至少30min以上。②仪器校准在将氦质谱检漏仪吸枪与仪器连接后、进行检测前的系统校准时，应将吸枪嘴在校准漏孔上扫查。扫查时，吸枪嘴与标准漏孔应保持3mm以内，对被检系统的扫查速率不应超过能检出标准漏孔泄露的速率。在系统校准时，应观察出现一个指示信号以及使仪器输出达到稳定所需的时间，通常希望这个时间尽可能短，以减少确定泄露位置所需的时间。③泄漏检测检测场所应避免过度通风而使检测所要求的灵敏度降低。检测时使用喷枪嘴对被检表面进行扫查，距离保持在6mm以内，如果系统校准时采用更小的距离，则扫查时的距离不小于该距离。检测时，应巡回检测系统内的所有管线和设备，包括设备法兰连接区、阀门填料函、螺纹连接处、排气阀、仪表管、管道焊缝等所有密封点。计算被检位置的漏率Q，小于设计容许的最大漏率，则该区域认定为合格；否则，应进行标记返修。2.4真空喷氦法检测方法①系统抽真空要对被检测系统进行吹扫干燥，干燥的温度和时间要保证符合要求，温度应当<60℃，时间应当>2小时，干燥结束后要启动真空泵，将被检系统抽成真空。②仪器校准将真空泵的抽气速率保持稳定，在压力小于10Pa的状态下，连通检漏仪质谱室和被检测的系统，并将质谱仪调整到检测状态，对检测系统内的氦气本底数值进行测定。将参考漏孔打开，使氦气进入被检系统之中，质谱仪会显示出氦峰的变化值，测定参考漏孔的数值和系统反应时间。然后关闭参考漏孔，记录质谱仪稳定的时间，并记录二次本底数值。③检测当系统在10Pa的状态下实施检测，用氦气喷枪向系统的检测部位引入氦气，并运用氦浓度仪设备测出密封部位的氦气浓度CHe，要使氦气浓度CHe≥10%，记录该浓度状态下的时间T1。从T1时间段开始到检测确定系统是否泄漏的时间T2的过程中，T2的响应时间至少应当是系统反应时间的3倍，同时，其响应的时间应当至少持续10分钟，如果在T2时间段之内，检漏仪没有出现读数的变化，则证实这个检测部位没有泄漏的问题。相反，如果在这个T2时间段之内，质谱仪出现了读数变化，则说明被检测部位有泄漏现象。

3结束语

篇14

【叙事报告】

（一）课题研究背景及研究意义

选择这一课题，基于以下几点认识：

1.地理教学信息技术化的需求

2.高中地理新课程改革的需要

3.我校一级达标验收的需要

（二）课题研究的主要内容

（1）目前我校在整合方面存在问题的调查与研究

（2）整合环境下备课方式的探索和研究

（3）整合环境下的课堂教学各个环节呈现的基本特点

（4） 整合环境下优化课堂教学环节提高课堂效率的主要方法

（三）课题研究的主要方法

1.调查法

（1） 调查目前我校教师在学科教学与信息技术整合方面的现状；

（2） 调查研究过程中教师的运用信息技术的水平与教学效果，搜集资料，了解情况。

2.个案研究法

选取不同类型的研究对象进行信息技术学科教学整合的课堂实例个案研究。

3、行动研究法

以解决实际问题为目的的研究，就是要创造运用理论解决实际问题，自然条件下进行实践，并对实践进行不断的反思，通过计划，实践，观察，反思四个步骤进行。

4、文献法

对国内外有关信息技术与课程整合的理论研究、实践经验进行总结、分析和提炼，以形成信息技术环境下整合教学的理论和方法。

（四）课题研究的实施步骤

本课题研究的思路是通过计划、调查、实践和总结反思等几个环节，运用调查研究、文献研究、行动研究、案例研究等方法，积极开展以课堂教学为切入点和突破口，在信息技术和学科的有效整合方面的研究，得出具有推广价值的一般规律和方法。从课前备课、课堂上师生的双边活动等方面入手，改革传统课堂的授课模式，解决好主体和客体、手段和目的、预设和生成等之间的矛盾，力争使整合达到最佳结合点，提高课堂效率，提高教学质量。

【正文】

一、问题的提出

《基础教育课程改革纲要》中指出要“大力推进信息技术在教学过程中的应用，促进信息技术与学科课程的整合。地理学科在空间上和时间上跨越大,延时长,而现代信息技术则以它强大的再现功能、集成功能、虚拟功能等突出了地理空间分布动态变化的综合表现能力,使其在中学地理教学中显示出独特的优越性。于是我借助多媒体信息技术平台尝试着根据学生的心理发展规律，联系教学实际安排教学内容，引导学生从现实生活的经历与体验出发，激发学生对地理问题的兴趣、培养地理学习能力，鼓励积极合作探究，使学生了解地理知识的功能与价值，形成主动学习的态度并充分利用网上庞大的教学资源，让学生通过自主学习、合作探究，来树立学生的主体合作意识，“培养学生创新精神和实践能力”。为此，在信息技术与地理学科课程整合的应用模式研究的过程中我提出了“网上自主合作探究教学模式”。

二、理论依据

1.教育人本论

2.以学生全面发展为本的理念

3.探究学习理论

4.合作学习理论

5.终身发展的理念

三、预期的目标

课程整合成败的标准是什么？就是要看信息技术与地理课程整合后是否提高了教学效率，是否优化了教学活动过程，是否更好地实现了教育教学目的。这也是信息技术与课程整合的本质核心和出发点。

本文所提出的“信息技术合作探究”教学模式，不仅能激发学生对地理问题的兴趣，而且还能利用网上丰富的教学资源，培养学生学习地理的能力，鼓励积极探究，形成主动学习的态度，从而培养具有自主学习能力及合作探究能力的学生，培养学生的创新精神和实践能力，体现以学生为本的新教育理念。

四、操作步骤

信息技术与地理学科课程整合的应用模式研究之“网上自主合作探究”模式，主要由趣味导课、网上学习、合作探究、组间质疑、评价激励等环环相扣的五个环节组成。

五、操作策略

1.趣味导课

该过程的设计是将本节的内容与颇有情趣的事例相结合，根据教学目的、内容、要求来设计最恰当、最生动的导入形式。且不可为使学生产生兴趣，离题万里，也不可耗费过多的笔墨冲淡教学；另外最好选择学生熟悉的话题。

主动学习的态度，从而培养具有自主学习能力及合作探究能力的学生，培养学生的创新精神和实践能力，体现以学生为本的新的教育理念。

2.网上学习

该过程包括两步：

①学“图”：最好以小组合作的方式利用现有的网上资源、地图或多媒体课件演示、组织、帮助学生读图、填图、回答问题。落实地理事物的地理位置，形成空间概念。

②学“文”：在学图的基础上带着问题自学，小组间通过讨论、探究的学习方式合作完成自学提纲。在此阶段注意“图”简单，不宜过多。“文”中的问题不宜过难，要有剃度， 而且少而精，面向全体学生。

在信息技术组合教学中尤其显得重要，以下是《人类与环境》一章中“环境和环境问题”的教学流程设计：

标题　第十一章　人类与环境　第一节　环境和环境问题

总结、练习(环境问题是指人类赖以生存和发展的地理环境，由于人为或自然的原因出现了影响人类生产和生活、甚至生存的种种问题。)

3.合作探究

在学习的过程中，充分调动学生已有的知识经验，并充分利用网页、地图等工具，共同探究问题的答案。这样，不断培养学生的合作能力，以学习能力强的带动学习弱的学生；小组同学共同学习、共同进步。老师以适当的语言激励学生组与组间竞争，培养学生竞争意识。在讨论的氛围中，使学生学会与他人相处、相容。

4.组间质疑

小组讨论提出代表性的问题，但不可与本节无关，其他同学讨论回答，这时教师选出全班同学都可参与的问题。我们所教的对象来自社会，最终还是返回社会实践中去，这就决定了我们的教学一时一刻也不能离开社会实践或创设一种模拟社会生活氛围。与此同时，还尽量使全体学生都能参与活动，避免出现少数参与、多数旁观的现象。

5.评价激励

在学生回答问题正确或基本正确时，给学生适当的肯定，激励学生的学习热情，评价组间协作的好与坏，是否带动本组同学的学习，鼓励学生以小组为单位进行竞争。

六、模式的评价

“信息技术与课程整合”为课程改革的实施提供了强有力的支撑，过去存在的难以在学科教学中面向全体学生、因材施教、师生互动、个性化学习等问题，都可以通过“整合”手段加以解决；同时，新课程的学科课程的基本理念又为信息技术与学科整合提出了理论性指导，整合的思想，是以整体的、联系的、发展的、变化的观点去分析、研究、解决学科教学中的问题，从而克服过去教与学的矛盾，使教师、学生、资源、信息技术等呈现出有机融合相互促进的态势。

信息技术与地理学科课程整合的应用模式研究下的“信息技术合作探究”教学模式，就是借助多媒体信息技术平台，充分发挥并利用了网络这一现代信息技术的资源优势，有效运用了学生的兴趣和思维，兴趣与学习效果间的正相关性，使地理课堂教学具备了基础性、共享性、民主性、活动性、层次性、开放性等素质教育课堂的基本特征，是地理学科教学中落实素质教育各项要求的良好载体。

当然，该模式作为一种新型教学模式尝试性的探索，还有待于进一步实验，修改和完善。不过我相信，在全体地理组教师富有创造性的努力下，通过整合可以逐步真正实现教学目标的综合化、教学过程的民主化、教学方法的多样化、教学技术的信息化和学生学习的自主化合作化，学生的学习方式将得到全面深刻的改善，从而使素质教育下的地理学科教学和课程建设得到突破性进展和创造性的建树。

参考文献

[1]钟万书.《现代信息技术与传统地理教学的有机整合》

[2]祝智庭.《信息技术在课堂教学中的作用模式：理论框架与案例研究》

[3]米竞.《必然抉择：信息技术与学科整合》中国电化教育

[4]李子运.《信息技术与课堂教学的整合》中国远程教育

[5] 李克东.《数字化学习——信息技术与课程整合的核心》电化教育研究

[6]何克抗.《关于信息技术与课程整合的理论思考》中小学电教

[7] 钟爱群.《信息技术与地理教学的整合》《大连教育学院学报》