時(shí)間:2023-03-27 16:38:30
導(dǎo)語:在圖像法論文的撰寫旅程中,學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
1.以山水為主的自然景觀在一些有眾多自然資源的地方,教師在美術(shù)鑒賞課上必須引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注家鄉(xiāng)的山水自然風(fēng)光。紹興有著名的水鄉(xiāng)、橋鄉(xiāng)、酒鄉(xiāng)、蘭鄉(xiāng)、書法之鄉(xiāng)、名士之鄉(xiāng)之稱。紹興境內(nèi)江河密布,被稱為“水鄉(xiāng)澤國”和“橋都水城”,具有很高的欣賞價(jià)值和藝術(shù)價(jià)值。
2.以人文歷史為主的文化遺產(chǎn)紹興的歷史人文文化悠久,在南宋的時(shí)候,政治中心向南遷移。公元1131年間越州成為紹興首府,歷經(jīng)元、明、清三個(gè)朝代。紹興府一度是南宋的陪都和攢宮,建筑工整,街道井井有條,石橋玲瓏,氣宇軒昂,都市繁華,是典型的水鄉(xiāng)之城。紹興在水利設(shè)施的建設(shè)方面也很有建樹,明代的三江閘工程,使內(nèi)河和外海的水患得以有效解決,舜種嘉谷和禹治洪水的傳說、遺跡,也給紹興添加了幾分神秘的色彩。
二、鄉(xiāng)土文化的無限魅力
1.身邊的美術(shù)城市學(xué)校的教學(xué)硬件設(shè)施優(yōu)良,有圖書館、博物館和豐富的網(wǎng)絡(luò)資源,而農(nóng)村學(xué)校的教學(xué)硬件條件就要差很多。但農(nóng)村中有千姿百態(tài)的自然風(fēng)光,這些都是豐富的自然教學(xué)材料,是針對(duì)農(nóng)村學(xué)生開展美術(shù)鑒賞課程教學(xué)的基礎(chǔ)題材,是取之不盡、用之不竭的寶藏。將鄉(xiāng)土文化帶入小學(xué)生美術(shù)鑒賞課堂,有利于學(xué)生熟知身邊的風(fēng)土人情及古老的文化,有利于培養(yǎng)學(xué)生熱愛家鄉(xiāng)的感情,用善于發(fā)現(xiàn)美的眼睛去觀察身邊的藝術(shù),這會(huì)潛移默化地使學(xué)生的藝術(shù)鑒賞能力得到長足的進(jìn)步和提高。紹興當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源很豐富,是美術(shù)課堂上的寶藏。以自然環(huán)境為創(chuàng)造基礎(chǔ),以地方特色為創(chuàng)作的源泉,鼓勵(lì)學(xué)生從身邊取材,開發(fā)生活中的優(yōu)秀創(chuàng)作資源,發(fā)揮個(gè)人創(chuàng)作的意識(shí),創(chuàng)造出具有當(dāng)?shù)匚幕实淖髌?。由此,學(xué)生在學(xué)習(xí)美術(shù)的同時(shí),將藝術(shù)鑒賞能力和對(duì)鄉(xiāng)土文化的認(rèn)知能力提高到了一個(gè)新的高度。
2.風(fēng)土人情、淳樸的鄉(xiāng)土文化家鄉(xiāng)的風(fēng)土人情具有典型的地域特色,是其他地方所不及的,如果進(jìn)行充分的開發(fā),絕對(duì)是一筆寶貴的財(cái)富。讓學(xué)生在家鄉(xiāng)進(jìn)行采風(fēng),感受古老而濃郁的純正的鄉(xiāng)間文化,將現(xiàn)場人物訪談的藝術(shù)采風(fēng)教學(xué)模式融入寫生課教學(xué),是一種非常好的教學(xué)方法。這種美術(shù)活動(dòng)可以加深學(xué)生對(duì)紹興的地域風(fēng)光及傳統(tǒng)文化的更深層次的了解,使其有更加親近的接觸和認(rèn)識(shí)。雖然農(nóng)村的美術(shù)課堂教學(xué)存在自身的局限性,但只要教師發(fā)掘其優(yōu)勢,用優(yōu)勢來彌補(bǔ)其劣勢,將鄉(xiāng)土人情融入美術(shù)課堂,跳出純藝術(shù)的小圈子,進(jìn)入美術(shù)文化的大環(huán)境,注重鄉(xiāng)土文化在農(nóng)村美術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用,就能用當(dāng)?shù)氐拿佬g(shù)資源使農(nóng)村的美術(shù)教學(xué)更有生氣和活力。
三、鄉(xiāng)土美術(shù)教育的方法
1.從鄉(xiāng)土中尋找真實(shí)的家園教師在美術(shù)教學(xué)過程中應(yīng)多留些時(shí)間給學(xué)生,讓他們自己去想、去感受、去體會(huì)、去欣賞。在美術(shù)課堂中,教師可以帶領(lǐng)學(xué)生來到鄉(xiāng)間的古老的小山村,與小山村近距離接觸。在這里學(xué)生可以聞古人所聞,見古人之見,穿越回古代去尋找古人留下的點(diǎn)點(diǎn)滴滴,找回自己的精神本體。
2.在鄉(xiāng)土中釋放應(yīng)有的激情紹興是魯迅的故鄉(xiāng),也是著名無產(chǎn)階級(jí)革命家的祖籍。此地山川秀美,歷史人物眾多,名人薈萃,為歷代人所歌頌。因此,教師應(yīng)該帶領(lǐng)學(xué)生深入了解當(dāng)?shù)匚幕?,使其認(rèn)識(shí)鄉(xiāng)土文化中的精華。
四、結(jié)語
關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò);圖書館;醫(yī)院
網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來,極大地促進(jìn)了醫(yī)院信息化的發(fā)展,帶來了用戶需求的大變化。傳統(tǒng)的圖書館已不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。為了適應(yīng)社會(huì)的快速發(fā)展,醫(yī)院圖書館就需要逐步向高度的數(shù)字化方向邁進(jìn),逐步擴(kuò)大自己的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。醫(yī)院圖書館的工作應(yīng)該是充分利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢開展工作。
1醫(yī)院圖書館的現(xiàn)狀
我國衛(wèi)生資源發(fā)展極度不平衡,位于大城市的大型綜合性醫(yī)院的圖書館和發(fā)達(dá)地區(qū)的醫(yī)院圖書館基礎(chǔ)建設(shè)、設(shè)備條件較好,基本能跟上形勢發(fā)展的要求。但是,也有相當(dāng)部分醫(yī)院圖書館長期處于投入少、社會(huì)化程度低的狀況。主要表現(xiàn)在:①缺乏整體規(guī)劃,經(jīng)費(fèi)投入不足。由于近些年圖書、期刊價(jià)格不斷上漲,超出醫(yī)院經(jīng)費(fèi)投入比例,造成書刊入藏量的不斷下降,信息資源來源困難。②服務(wù)手段落后,大多數(shù)仍停留在手工借閱手段,只有約半數(shù)的醫(yī)院圖書館配備了少量電腦,且大多數(shù)未得到充分利用,未連接因特網(wǎng)。③圖書管理方式落后,各館之間往往各自為政,相互封閉,不能實(shí)現(xiàn)資源共享[1]。④被動(dòng)服務(wù),等客上門。圖書館員僅注重對(duì)“知識(shí)寶庫”的保護(hù),而對(duì)知識(shí)和信息資源的開發(fā)利用缺乏主動(dòng)權(quán)和積極性。
2網(wǎng)絡(luò)化圖書館的特點(diǎn)
網(wǎng)絡(luò)化圖書館有自己獨(dú)到的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)主要表現(xiàn)在:
①信息資源的數(shù)字化
網(wǎng)絡(luò)圖書館是以數(shù)字化為基礎(chǔ),圖書館的信息大量存于光盤及其他介質(zhì)的存儲(chǔ)庫中。網(wǎng)絡(luò)圖書館的其他特點(diǎn)都是建立在數(shù)字化基礎(chǔ)上的,這是網(wǎng)絡(luò)圖書館與傳統(tǒng)圖書館之間最大的區(qū)別。
②信息資源的網(wǎng)絡(luò)化
信息的網(wǎng)絡(luò)化,使信息的使用更標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化和規(guī)范化。
③信息資源的高度共享性
資源的共享性建立在數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)之上,有了以上兩方面的支持,使信息的共享成為可能。醫(yī)務(wù)工作者在圖書館就可以查詢到自己想要的信息,所有的人可共同享有同一份文獻(xiàn)資料,使交流和科研變得更加快捷。
④信息管理資源的自動(dòng)化
管理者數(shù)據(jù)資源的采集、加工、存儲(chǔ)、傳輸都離不開計(jì)算機(jī)的支持,使用者也是通過計(jì)算機(jī)終端才能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的查詢和閱覽,使其在真正意義上實(shí)現(xiàn)管理的自動(dòng)化[2]。
⑤信息資源實(shí)體的虛擬化
實(shí)體圖書館與虛擬圖書館相結(jié)合,在實(shí)體的基礎(chǔ)上趨向于虛擬化,構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的虛擬化。在數(shù)字圖書館中,用戶通過網(wǎng)絡(luò)可以到達(dá)世界上任何地方的數(shù)字圖書館,使其在世界范圍內(nèi)相互交流。[3]
3改變醫(yī)院圖書館現(xiàn)狀的策略
3.1積極爭取醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)的支持
圖書館要發(fā)展,醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)重視和支持是關(guān)鍵。主動(dòng)及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)請(qǐng)示、匯報(bào)工作,要說服他們用長遠(yuǎn)的眼光看待圖書館。醫(yī)院新技術(shù)、新項(xiàng)目的開展,科研課題的研究,專業(yè)論文的撰寫,管理決策的提出以及醫(yī)院醫(yī)療水平的提高,都是通過強(qiáng)有力的信息支持來實(shí)現(xiàn)的[4]。沒有領(lǐng)導(dǎo)的支持,圖書館的現(xiàn)狀無法改變。獲取支持需要圖書館工作人員的智慧和策略。只有做好信息服務(wù)工作,促進(jìn)醫(yī)療不斷向前發(fā)展,才能證明圖書館的價(jià)值。
3.2突破醫(yī)院圖書館的傳統(tǒng)模式,向數(shù)字化、特色化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展[5]。
3.2.1人才是關(guān)鍵
如果一個(gè)醫(yī)院沒有圖書館,這個(gè)醫(yī)院是不完整的;或雖然有圖書館,但人員嚴(yán)重不足,且不能勝任工作,要實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的預(yù)定目標(biāo)也很困難。另一方面,如果沒有發(fā)揮圖書館應(yīng)有的作用,圖書館的地位也不能提高。圖書館在醫(yī)院整個(gè)建設(shè)中發(fā)揮作用,需要工作人員的創(chuàng)造性勞動(dòng)和為醫(yī)務(wù)人員提供優(yōu)質(zhì)的文獻(xiàn)信息服務(wù)。
3.2.2創(chuàng)新是前提[6]
作為信息知識(shí)集散地的醫(yī)院圖書館,創(chuàng)新是其生存、發(fā)展的重要保證與必然選擇。創(chuàng)新不是口頭上的標(biāo)新立異,而是從理論研究、管理模式、技術(shù)服務(wù)和人才培養(yǎng)等原有模式中脫穎而出,是從客觀實(shí)際出發(fā),找準(zhǔn)自身坐標(biāo),根據(jù)新形式、新環(huán)境的需要,制定切實(shí)的戰(zhàn)略目標(biāo),達(dá)到傳統(tǒng)與現(xiàn)代的完美結(jié)合。參考文獻(xiàn)
[1]李秀英,孟昭鵬.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下小型醫(yī)學(xué)圖書館的困惑及發(fā)展方向.中華醫(yī)學(xué)圖書情報(bào)雜志,2002,11(4):21-22.
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缺少對(duì)突發(fā)事件應(yīng)急管理的事后績效評(píng)估
雖然近些年高校校園突發(fā)事件發(fā)生的頻率不斷攀升,但相比校園日常生活事件,仍為少數(shù),高校對(duì)突發(fā)事件的管理,除了沒有相對(duì)應(yīng)的應(yīng)急方案外,對(duì)處理應(yīng)急事件之后的績效評(píng)估也是相當(dāng)?shù)牟蛔?,存在很?yán)重的缺失,并沒有對(duì)發(fā)生在校園的每一類突發(fā)事件進(jìn)行有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),這對(duì)未來學(xué)校應(yīng)對(duì)突發(fā)事件是十分不利的,不利于學(xué)校在應(yīng)急管理方面的發(fā)展。缺乏之前相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的收集與匯總,使得在應(yīng)對(duì)類似的突發(fā)事件時(shí),總是無法迅速、有效的解決,而時(shí)間拖延所帶來的后果,有時(shí)將是不堪設(shè)想的。因此,在高校校園中應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí),對(duì)當(dāng)前事件的妥善處理并不是整個(gè)突發(fā)事件應(yīng)急管理的終點(diǎn),而應(yīng)在此基礎(chǔ)上,完善對(duì)每一次突發(fā)事件應(yīng)急處理的經(jīng)驗(yàn)匯總與收集,進(jìn)行全方位的績效評(píng)估。
項(xiàng)目管理與高校突發(fā)事件應(yīng)急管理的關(guān)聯(lián)
項(xiàng)目管理是現(xiàn)代管理實(shí)踐的一種先進(jìn)的、科學(xué)的管理理論和方法,項(xiàng)目管理是以項(xiàng)目為對(duì)象的系統(tǒng)管理方法,通過一個(gè)臨時(shí)性的、專門的柔性組織,對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行高效率的計(jì)劃、組織、指導(dǎo)和控制,以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全過程的動(dòng)態(tài)管理和項(xiàng)目目標(biāo)的綜合協(xié)調(diào)與優(yōu)化??茖W(xué)的項(xiàng)目管理理論已被國防等領(lǐng)域廣泛采用,并表現(xiàn)出了突出的優(yōu)勢。項(xiàng)目管理的特性與高校校園應(yīng)急管理存在很多的相通之處,高校管理者可以借鑒項(xiàng)目管理的方法,將其與校園應(yīng)急管理相融合,從項(xiàng)目管理的理論中汲取與應(yīng)急管理相關(guān)的科學(xué)方法,制定出一套有效的應(yīng)對(duì)校園突發(fā)事件的管理方法。
1項(xiàng)目管理與高校校園突發(fā)事件應(yīng)急管理的組織機(jī)構(gòu)
項(xiàng)目管理的系統(tǒng)方法,是通過一個(gè)臨時(shí)的、專門的柔性組織對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)管理,這與突發(fā)事件的應(yīng)急管理很相似。突發(fā)事件作為一個(gè)不可預(yù)測的事件,發(fā)生迅速,形式多變,在學(xué)校日常的管理活動(dòng)中,應(yīng)當(dāng)設(shè)置一個(gè)專門的機(jī)構(gòu),有相關(guān)的人員對(duì)發(fā)生在學(xué)校的突發(fā)事件進(jìn)行處理。但由于突發(fā)事件的形式較為復(fù)雜,這個(gè)組織機(jī)構(gòu)中的人員并不是一成不變的,對(duì)于其中的有專業(yè)知識(shí)的核心人員,應(yīng)長期在該組織中任職,但其他一部分人員,則可以根據(jù)校園突發(fā)事件的不同,任用不同的人員,但這部分人員應(yīng)當(dāng)在該組織中備案,以便事件發(fā)生時(shí),及時(shí)參與。同時(shí),高校校園的開放性,可以允許從校外邀請(qǐng)相關(guān)專家,進(jìn)行專業(yè)的指導(dǎo),以最大化保證在校師生的利益不受損害。
2項(xiàng)目管理與高校校園突發(fā)事件應(yīng)急管理的目標(biāo)
科學(xué)的項(xiàng)目管理,目的是為了在一定的時(shí)間內(nèi),對(duì)有限的資源進(jìn)行合理的安排,實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用,并通過對(duì)項(xiàng)目的計(jì)劃與事前預(yù)測,高效地對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行組織、實(shí)施、控制,以最低的成本,實(shí)現(xiàn)全方位的協(xié)調(diào)和最高的收益。高校校園突發(fā)事件應(yīng)急管理也具有這樣的特征,應(yīng)對(duì)校園突發(fā)事件時(shí),需要在最短的時(shí)間內(nèi),明確目標(biāo),應(yīng)用項(xiàng)目管理WBS的方法,將任務(wù)目標(biāo)分解,利用一切可以利用的資源,對(duì)已發(fā)生的事件進(jìn)行迅速的處理。由于突發(fā)事件發(fā)生后所帶來的結(jié)果是非常嚴(yán)重的,這就使得項(xiàng)目管理成為一種被管理者迫切需要采用的理論方法,所以,這就需要突發(fā)事件的管理者,在充分理解項(xiàng)目管理內(nèi)涵的基礎(chǔ)上,找出項(xiàng)目管理與高校校園突發(fā)事件應(yīng)急管理目標(biāo)的關(guān)聯(lián)性,從而準(zhǔn)確的運(yùn)用項(xiàng)目管理的先進(jìn)技術(shù)與方法,積極的應(yīng)對(duì)校園突發(fā)事件,以使突發(fā)事件所帶來的消極性后果降到最低,以保障在校師生的利益,整體提升學(xué)校處理突發(fā)事件的能力。
3項(xiàng)目管理與高校校園突發(fā)事件應(yīng)急管理的項(xiàng)目生命周期
項(xiàng)目的生命周期是描述項(xiàng)目從開始到結(jié)束所經(jīng)歷的各個(gè)階段的,一般包括“定義,計(jì)劃,執(zhí)行,交付”四個(gè)階段,實(shí)際工作中根據(jù)不同領(lǐng)域或不同方法再進(jìn)行具體的劃分。項(xiàng)目管理的科學(xué)方法貫穿整個(gè)項(xiàng)目周期,在項(xiàng)目運(yùn)行過程中的不同階段,不同的組織、個(gè)人和資源扮演著不同的角色。項(xiàng)目生命周期的設(shè)定也決定了我們可以利用項(xiàng)目生命周期理論,來將項(xiàng)目和執(zhí)行組織的連續(xù)性操作鏈接起來。高校校園突發(fā)事件作為一個(gè)個(gè)相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)項(xiàng)目,可以運(yùn)用項(xiàng)目生命周期理論來安排相關(guān)事宜。通常,高校校園中的突發(fā)事件是獨(dú)立的,但同類性質(zhì)的突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)措施是相通的,從事前的預(yù)防,到事件發(fā)生時(shí)采取的有效措施,再到事后對(duì)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的效果的考核與績效評(píng)價(jià),都是與項(xiàng)目管理的科學(xué)方法相互關(guān)聯(lián)的,正確的理解項(xiàng)目生命周期的真正含義將會(huì)使校園突發(fā)事件應(yīng)急管理的系統(tǒng)方法逐步完善。
項(xiàng)目管理在高校突發(fā)事件應(yīng)急管理的應(yīng)用
科學(xué)的項(xiàng)目管理方法是:項(xiàng)目的管理者在有限的資源約束下,運(yùn)用系統(tǒng)的觀點(diǎn)、方法和理論,對(duì)項(xiàng)目涉及的全部工作進(jìn)行有效地管理,即從項(xiàng)目的決策開始到項(xiàng)目結(jié)束的全過程進(jìn)行計(jì)劃、組織、指揮、協(xié)調(diào)、控制和評(píng)價(jià),以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的目標(biāo)。高校校園突發(fā)事件的管理者,可以借鑒項(xiàng)目管理的方法,高效的進(jìn)行團(tuán)隊(duì)整合、計(jì)劃制定、方案實(shí)施、績效評(píng)價(jià)等,使學(xué)校形成一套系統(tǒng)的突發(fā)事件應(yīng)急管理措施。針對(duì)目前高校校園內(nèi)在突發(fā)事件應(yīng)急管理中存在的問題,通過建立項(xiàng)目管理與校園突發(fā)事件應(yīng)急管理的關(guān)聯(lián)性,有效地完善當(dāng)前校園突發(fā)事件應(yīng)急管理中存在的不足,使校園突發(fā)事件的應(yīng)急管理執(zhí)行方案成為可以有效保障在校師生安全及社會(huì)最大利益的法寶。
1基于項(xiàng)目管理的理念構(gòu)建應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的柔性組織
項(xiàng)目管理方法的運(yùn)用始于項(xiàng)目的定義、計(jì)劃階段。同樣的,高校校園若要形成一套有效的突發(fā)事件應(yīng)急管理方案,就要從構(gòu)建一個(gè)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的組織機(jī)構(gòu)和制定應(yīng)急預(yù)案開始,這是有效應(yīng)對(duì)突發(fā)事件與迅速處理突發(fā)事件的前提。校園突發(fā)事件應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)的建立,應(yīng)當(dāng)首先選取具有專業(yè)知識(shí)的人員,組建強(qiáng)有力的組織,該組織中的人員應(yīng)當(dāng)在具備突發(fā)事件應(yīng)急管理的知識(shí)的同時(shí),對(duì)所在高校的具體情況,諸如學(xué)校設(shè)施、在校師生人數(shù)有十分詳細(xì)、全面的了解,否則,將無法勝任校園突發(fā)事件應(yīng)急管理的工作。該組織中的人員應(yīng)分為兩大類,分為常在組織中任職的人員,和臨時(shí)工作人員。常在組織中的人員在校園日常工作中,以制定預(yù)案、關(guān)注校園動(dòng)態(tài)為主;而臨時(shí)人員,應(yīng)當(dāng)在該組織備案,主要任務(wù)為在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)對(duì)校園突發(fā)事件的處理,平時(shí)主要為其他部門服務(wù)。這樣的機(jī)構(gòu)設(shè)置,具有靈活性,既避免了不必要的人員浪費(fèi),也避免了不熟悉相關(guān)處理程序的人員無法勝任職務(wù)、導(dǎo)致辦事效率不高的后果,有效的利用人力資源。接下來,在制定校園突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案時(shí),應(yīng)當(dāng)對(duì)不同的突發(fā)事件進(jìn)行分類,如可分為自然災(zāi)害、校園安全事故等,不同的突發(fā)事件,應(yīng)當(dāng)采取不同的措施,分別有針對(duì)性的對(duì)待不同的突發(fā)事件,將更有利于突發(fā)事件發(fā)生后迅速、準(zhǔn)確的解決出現(xiàn)的問題,而不會(huì)導(dǎo)致手忙腳亂的局面。同時(shí),與制定預(yù)案同等重要的是,在學(xué)校的日常管理中,必須提高所有高校在校人員積極應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的意識(shí)與理念。應(yīng)對(duì)突發(fā)事件是所有在校人員在日常生活中需要解決的問題,而不僅僅只局限在管理層。高校在校人員,應(yīng)當(dāng)了解學(xué)校有關(guān)的制度與實(shí)施方案,以及應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí)自救的常識(shí),以便全體人員較快的開展應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的各類措施。
2基于項(xiàng)目管理的方法實(shí)施應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的科學(xué)方案
項(xiàng)目管理的科學(xué)方法,是指在項(xiàng)目的實(shí)施過程中,在有限的時(shí)間內(nèi),充分利用有限的資源,對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分解,合理部署人員,以使項(xiàng)目可以高效、迅速的完成。高校校園突發(fā)事件的應(yīng)急管理過程,正具有這樣的特性,發(fā)生較快,可利用的人力、物力資源有限,所以,利用項(xiàng)目管理的科學(xué)方法已成為當(dāng)下各高校應(yīng)對(duì)校園突發(fā)事件的必然選擇。在校園突發(fā)事件發(fā)生后,相關(guān)組織機(jī)構(gòu)要合理的安排人員,結(jié)合先前制定的預(yù)案與所發(fā)生的問題,明確目標(biāo),采用標(biāo)準(zhǔn)化的方法,利用項(xiàng)目管理WBS方法,將任務(wù)層層分解,明確責(zé)任,以使各應(yīng)對(duì)措施全方位的展開,避免不必要的浪費(fèi)和不應(yīng)有的時(shí)間拖延。在對(duì)不同類型的突發(fā)事件進(jìn)行處理時(shí),應(yīng)采取不同的方案。如在應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害時(shí),高校管理者應(yīng)根據(jù)自己所處的地理位置的不同,事先做好當(dāng)?shù)囟喟l(fā)災(zāi)害應(yīng)急措施,提前預(yù)警;災(zāi)害發(fā)生后,應(yīng)將在校人員及時(shí)進(jìn)行疏散,并進(jìn)行安撫與心理健康的調(diào)查;面對(duì)災(zāi)害所帶來的財(cái)產(chǎn)的損毀,應(yīng)當(dāng)及時(shí)清理并進(jìn)行搶救,尤其是學(xué)校的重要資料的保護(hù),同時(shí),設(shè)施重建也是自然災(zāi)害發(fā)生后所面臨的主要問題,項(xiàng)目管理理論將有利于災(zāi)后應(yīng)急管理中災(zāi)害嚴(yán)重程度的評(píng)估、資源的有效利用與所需資金的估測,以便管理者迅速的做出決策,合理的進(jìn)行災(zāi)后重建。
3基于項(xiàng)目管理的目標(biāo)建立應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的績效評(píng)價(jià)
一、.產(chǎn)生職業(yè)倦怠,自主發(fā)展專業(yè)的積極性不高。
新課改對(duì)中學(xué)歷史教師的角色定位、專業(yè)發(fā)展等提出了更高、更新的要求,使得教師在短時(shí)間內(nèi)感到過度的負(fù)荷和角色沖突的不適應(yīng),而這種沖突和不適應(yīng)又使教師產(chǎn)生了過高的職業(yè)壓力,從而進(jìn)一步加深了教師的職業(yè)倦怠情緒。職業(yè)倦怠的教師常常會(huì)滿足于現(xiàn)狀。同時(shí),他們會(huì)用消極、悲觀和漠不關(guān)心的態(tài)度和行為對(duì)待職業(yè)和自身發(fā)展。這種不思進(jìn)取常常會(huì)造成教學(xué)能力低下,久而久之,他們就會(huì)有一種低個(gè)人成就感,無意也無力提高自身的專業(yè)水平和教學(xué)質(zhì)量,即使是“偶有為之”,積極性也不高。
二、.知識(shí)結(jié)構(gòu)狀態(tài)與歷史課程改革要求存在明顯的差距。
長期以來,歷史教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)存在著明顯的缺陷,其中相對(duì)固定的“史實(shí)”和“結(jié)論”過多,與其它學(xué)科知識(shí)的有機(jī)聯(lián)系欠缺。更為重要的是,這種知識(shí)結(jié)構(gòu)具有一種靜態(tài)的特質(zhì),過于固定化,具有這種知識(shí)結(jié)構(gòu)的教師,其歷史專業(yè)知識(shí)的獲得和更新大都依賴于比較消極的外部給予。一些歷史教師,長期以來就是圍繞著一本教科書教學(xué),教科書以外的內(nèi)容知之甚少,更不必說對(duì)相關(guān)學(xué)科知識(shí)的了解。而在新的歷史課程實(shí)施過程中,歷史教師如果簡單依靠原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行教學(xué),就會(huì)出現(xiàn)各種困難和矛盾。
三、.應(yīng)試教育的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)使得教師無心實(shí)施新課改理念。
新課程理念要求面向全體學(xué)生,注重個(gè)性發(fā)展;要求中學(xué)歷史教師迅速走進(jìn)新課程,改進(jìn)原來習(xí)以為常的教學(xué)方法、教學(xué)行為和教學(xué)手段。這些理念無論是對(duì)教師還是對(duì)學(xué)生都是有益處的。但是,在實(shí)踐中不少教師發(fā)現(xiàn):這些理念僅僅是口號(hào)而已。因?yàn)樵谡n改后,仍有許多學(xué)校評(píng)價(jià)學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)還是學(xué)生的考試成績。同時(shí),學(xué)生的成績也是評(píng)價(jià)教師是否優(yōu)秀的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。所以,應(yīng)試教育不改變,評(píng)價(jià)教師和學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)不改變,又怎么實(shí)施呢?
二、課改后中學(xué)歷史教師專業(yè)發(fā)展的方向和途徑
中學(xué)歷史教師的專業(yè)化發(fā)展對(duì)提高歷史學(xué)科的教學(xué)水平起著至關(guān)重要的作用,因此培養(yǎng)專業(yè)化教師就成為當(dāng)今我國教育發(fā)展的一個(gè)趨勢。歷史教師要適應(yīng)新課改的需要,必須建立健全教師專業(yè)化發(fā)展的機(jī)制。這個(gè)過程艱巨而復(fù)雜,需要從以下幾個(gè)方向和途徑努力。
一、.通過自主學(xué)習(xí)激勵(lì)歷史教師專業(yè)發(fā)展。
教師要實(shí)現(xiàn)專業(yè)發(fā)展,如果沒有淵博的知識(shí)和相應(yīng)的能力,就如無米之炊,無源之水。教師只有不斷加強(qiáng)自主學(xué)習(xí),豐富自己的知識(shí)內(nèi)涵,才能促進(jìn)自己的專業(yè)發(fā)展。在新課改后,歷史教師必須努力掌握三方面的知識(shí),即扎實(shí)的歷史專業(yè)知識(shí)、寬廣的其他學(xué)科知識(shí)、豐富的教育科學(xué)知識(shí)。因?yàn)榻處熅邆湄S富、廣博的知識(shí),不僅能在新課程教學(xué)中擴(kuò)展學(xué)生的精神世界,而且能激發(fā)學(xué)生的求知欲望,學(xué)生的全面發(fā)展在很大程度上取決于教師的理論素養(yǎng)和實(shí)踐能力。歷史教師在研究歷史教材和歷史讀物的同時(shí),還要閱讀歷史理論著作,關(guān)注最新的史學(xué)研究動(dòng)態(tài),積極與其他歷史教師或歷史研究人員進(jìn)行交流,廣博地汲取其他學(xué)科的知識(shí),從其他優(yōu)秀教師的交流中體會(huì)與汲取。歷史新課標(biāo)要求教師勤于學(xué)習(xí),廣泛涉獵,使自己不僅有豐富的學(xué)科知識(shí),更有廣闊的文化視野和深厚的文化底蘊(yùn)。一旦把這些學(xué)習(xí)內(nèi)化為自己的自覺行為,教師就會(huì)從中感受到樂趣,并得到成功的喜悅。
二、.通過教學(xué)反思促進(jìn)歷史教師專業(yè)發(fā)展。
教學(xué)反思是實(shí)施新課程教學(xué)的一個(gè)不可缺少的技能要求,也是提升歷史教師素質(zhì)的重要途徑。在歷史學(xué)科中要真正地實(shí)施反思性教學(xué),必須養(yǎng)成自覺反思的意識(shí),知曉在教學(xué)中反思的內(nèi)容,并懂得在教學(xué)中反思的策略與方法。如:(1)教師采用教學(xué)日記的形式,把當(dāng)日自己在教學(xué)活動(dòng)中產(chǎn)生的亮點(diǎn)、疑點(diǎn)、難點(diǎn)、盲點(diǎn)、弱點(diǎn)等中的某一點(diǎn)或幾點(diǎn),及時(shí)準(zhǔn)確地記錄下來,深入反思其產(chǎn)生的主要原因、改善的對(duì)策及預(yù)期可能生成的結(jié)果。(2)在同行會(huì)診中反思。當(dāng)教師在長期的歷史教學(xué)實(shí)踐中,取得一定的成績,積累一定的教育教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)之后,往往會(huì)出現(xiàn)教學(xué)水平的停滯不前,其中可能有多方面的原因,包括教師犯經(jīng)驗(yàn)主義錯(cuò)誤、不思進(jìn)取、教育觀念老化,等等。通過同行會(huì)診,教師能找到教學(xué)水平下滑的現(xiàn)象的主要癥結(jié)所在。(3)在學(xué)生反饋中反思。通過學(xué)生反饋的有效信息,從中獲取改進(jìn)教育教學(xué)方法的信號(hào);通過反思學(xué)生,明確在教學(xué)實(shí)踐中教師的目標(biāo)任務(wù)是否完成,學(xué)生是否能夠獲得他們期望的意義。反思性教學(xué)拓展了歷史教師的發(fā)展空間,讓歷史教師成為研究型學(xué)者,從而促進(jìn)其專業(yè)化發(fā)展。
三、.通過校本研究帶動(dòng)歷史教師專業(yè)發(fā)展。
校本教研作為一門科學(xué),涵蓋的內(nèi)容極其豐富,其根本目的在于激發(fā)教師的教研積極性,促進(jìn)教師的專業(yè)發(fā)展。因此要讓歷史教師了解校本教研的價(jià)值所在,幫助他們提高校本教研的意識(shí),樹立在校本教研中主動(dòng)發(fā)展的自信心,激發(fā)他們主動(dòng)參與校本教研的積極性,營造良好的校本教研的工作氛圍。歷史教師在教研組中通過集體備課、相互聽課、集體討論等活動(dòng)方式,發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,促進(jìn)同伴有效互助,實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)共享,使每一位教師都在過程中學(xué)習(xí),在過程中進(jìn)步。
校本教研的發(fā)展在于建立一個(gè)長效機(jī)制。可以把加強(qiáng)校本教研作為提高歷史教師的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要內(nèi)容,形成與新課程相適應(yīng)的以校為本的教學(xué)研究制度,實(shí)施多項(xiàng)管理,開展豐富多彩的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)校的中心工作是教學(xué),而教師是從事教育教學(xué)工作的首要校本資源,充分利用和發(fā)揮這一重要教育資源,強(qiáng)化校本教研能夠帶動(dòng)歷史教師的專業(yè)發(fā)展。
四、.通過教育部門、學(xué)校支持推動(dòng)中學(xué)歷史教師的專業(yè)發(fā)展。
在事物的發(fā)展中,內(nèi)因起著決定性的作用,但是外因也是不容忽視的。中學(xué)歷史教師要實(shí)現(xiàn)專業(yè)的發(fā)展,除了具有強(qiáng)烈的自主發(fā)展意識(shí)外,各教育部門、學(xué)校也必須給予實(shí)質(zhì)性的支持。在中學(xué),存在著一個(gè)很普遍的問題,即只重視語數(shù)外,對(duì)于史地等學(xué)科關(guān)注得很少。出現(xiàn)這種情況的原因之一就是教育部門相關(guān)政策的偏差。一個(gè)人的全面發(fā)展除了學(xué)好語數(shù)外,還必須有其他知識(shí)的熏陶,其中歷史作為一門人文學(xué)科就是培養(yǎng)學(xué)生各方面素養(yǎng)的一個(gè)有力途徑。所以作為教育部門,應(yīng)該努力為中學(xué)的歷史教學(xué)提供各種保障。
學(xué)校是教師工作和學(xué)生學(xué)習(xí)的場所。在以往的教研中,我們都關(guān)注學(xué)校對(duì)學(xué)生發(fā)展的影響,而忽視了學(xué)校對(duì)老師發(fā)展的影響。要實(shí)現(xiàn)中學(xué)歷史教師的專業(yè)發(fā)展,學(xué)校就要積極支持,努力提供各種可能的條件。首先,學(xué)校要營造良好的歷史學(xué)習(xí)氛圍。只有大家都意識(shí)到歷史學(xué)習(xí)的必要性和重要性,歷史教學(xué)才能走上一個(gè)新的起點(diǎn)。其次,學(xué)校要努力為歷史教師的專業(yè)發(fā)展提供實(shí)質(zhì)性的發(fā)展條件和機(jī)會(huì)。如加強(qiáng)歷史教研組建設(shè);組織專題講座;舉辦理想課題研究和優(yōu)質(zhì)課比賽;構(gòu)建促進(jìn)教師學(xué)生發(fā)展性評(píng)價(jià)體系,建立適應(yīng)新課改要求的教師培訓(xùn)模式等。所以機(jī)制保障也是促進(jìn)教師專業(yè)化成長的有效途徑之一。
關(guān)鍵詞:視頻圖像;多項(xiàng)式擬合;簡支梁模型;模態(tài)參數(shù);振動(dòng)測試
中圖分類號(hào):TN911.7;TU311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
Abstract: The video image vibration testing technique, based on common USB digital camera and PC, is introduced in the paper. The first order modal parameters of the simple beam model is identified adopting the video image vibration testing technique, and comparing the result with the DASP and traditional vibration test Method. Based on Matlab software, the program is developed to obtain structural vibration displacement curves. And the simple beam model of the natural frequencies, damping ratios and mode shapes is determined using modal analysis. The test results show that the vibration testing technique is feasible for low frequency vibration system.
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Key words: digital video; polynomial fitting; simply supported beam model; modal parameter;vibration testing
圖像測量技術(shù)[1]表現(xiàn)出其非接觸式、無設(shè)備損耗、表面全尺度、重復(fù)可比性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、無負(fù)載效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),不僅適合靜態(tài)測量,也可滿足動(dòng)態(tài)測量要求,對(duì)結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)全域高密度檢測。數(shù)字圖像測量技術(shù)近年來發(fā)展迅速,其對(duì)結(jié)構(gòu)邊緣識(shí)別精度可達(dá)到0.05像素,如劉敏提出識(shí)別結(jié)構(gòu)一維大變形的數(shù)字圖像邊緣檢測法[2],袁向榮提出的一維DIC法檢測結(jié)構(gòu)邊緣變形[3],胡朝輝提出結(jié)構(gòu)振動(dòng)測試的視頻圖像技術(shù)測試方法 [4]。
本文以數(shù)字圖像測量技術(shù)為理論依據(jù),采用普通數(shù)碼攝像頭和PC機(jī)作為硬件設(shè)備與matlab軟件相結(jié)合而成的視頻圖像振動(dòng)測試的系統(tǒng)[5],使用該測試系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行簡支梁模型的振動(dòng)測量試驗(yàn),結(jié)果表明對(duì)低頻結(jié)構(gòu)的振動(dòng)測量采用該測振系統(tǒng)是可行和可信的。
視頻圖像振動(dòng)測試系統(tǒng)簡介
視頻圖像進(jìn)行振動(dòng)測量的原理是:使用普通USB攝像頭實(shí)時(shí)拍攝并記錄被測對(duì)象振動(dòng)狀態(tài)下的時(shí)間序列圖像,對(duì)圖像用數(shù)字圖像處理技術(shù)處理,得到測試對(duì)象準(zhǔn)靜態(tài)的變形序列,進(jìn)而獲得被測對(duì)象的振動(dòng)軌跡。具體測試流程如圖1所示:
圖1測試流程圖
模型試驗(yàn)及結(jié)果分析
2.1 試驗(yàn)Ⅰ
采用梁長L=2.1m等截面勻質(zhì)材料,兩端鉸支,單位長質(zhì)量為160g/ m,抗彎剛度EI=21.5N.m2;梁體表面光滑平整,顏色為純黑色,背景顏色取為白色,拍攝時(shí)光照條件良好,以有利于邊緣識(shí)別。試驗(yàn)簡圖如圖2所示。
圖2試驗(yàn)Ⅰ簡圖
振動(dòng)試驗(yàn)開始后,對(duì)梁進(jìn)行激勵(lì),采集振動(dòng)穩(wěn)定后振動(dòng)狀態(tài),采樣時(shí)間為5s,利用matlab程序處理圖像序列[5],獲取各像素點(diǎn)的振動(dòng)信號(hào),部分結(jié)果列于表1中。
表1 實(shí)測振動(dòng)頻率與阻尼比
簡支梁模型的理論固有頻率: ,用數(shù)字圖像測量所得到的梁的一階頻率為4.1016,誤差為0.7%,故數(shù)字圖像法在橋梁測試中的數(shù)據(jù)是真實(shí)可信的。
2.2 試驗(yàn)Ⅱ
梁長L=2.1m等截面勻質(zhì)材料,兩端鉸支,單位長質(zhì)量為160g/ m,抗彎剛度EI=21.5N.m2;同時(shí)采用DASP動(dòng)力測試系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理,試驗(yàn)簡圖如圖3所示。測試結(jié)果比較如表2及圖4―圖7所示。
圖3試驗(yàn)Ⅱ簡圖
表2 視頻圖像和傳統(tǒng)測試實(shí)測頻率對(duì)比表(Hz)
圖4視頻圖像測試擬合不同像素點(diǎn)的一階圖5傳統(tǒng)測試前三階的振型圖
本次試驗(yàn)通過用采用DASP動(dòng)力測試系統(tǒng)來驗(yàn)證數(shù)字圖像法,二者結(jié)果很相近,梁的一階頻率結(jié)果比值僅為1.038,具體如表2所示。
結(jié)論與建議
簡支梁模型動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果表明:
(1)對(duì)于動(dòng)態(tài)位移的測量,試驗(yàn)數(shù)據(jù)均較合理,簡支梁模型的二次試驗(yàn)均測出了結(jié)構(gòu)的一階模態(tài)參數(shù),通過驗(yàn)證,測量結(jié)果也真實(shí)可信,因此認(rèn)為數(shù)字圖像振動(dòng)技術(shù)可用于低頻振動(dòng)結(jié)構(gòu)的測試;
(2)但是二次試驗(yàn)均未測出二階模態(tài)參數(shù),經(jīng)分析認(rèn)為可能的原因有:響應(yīng)譜對(duì)應(yīng)二階頻率處的幅值太小以及激勵(lì)點(diǎn)選取位置不適當(dāng)以致未能激勵(lì)出其二階模態(tài),普通攝像頭信噪比低而無法識(shí)別也是原因之一。
(3)通過與傳統(tǒng)的DASP動(dòng)力測試系統(tǒng)試驗(yàn)對(duì)比,說明相對(duì)于傳統(tǒng)測試方法,數(shù)字圖像振動(dòng)測試技術(shù)精度較好;但是傳統(tǒng)方法可測得前三階模態(tài),說明該方法測試分辨率與傳統(tǒng)方法有一定的差距;故對(duì)于高頻、高階的結(jié)構(gòu)振動(dòng)測試,能通過高速、高清的圖像采集設(shè)備,提高其測試分辨率 。
參考文獻(xiàn):
[1] 張紅娜,王祁.圖像測量技術(shù)及其應(yīng)用[J].電測與儀表,2003,451(40):19-22.
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以色列研究人員找到一種讓截癱人士和“閉鎖”綜合征患者與外界溝通的方法,甚至還能利用他們的鼻子操控輪椅。
研究小組利用一個(gè)可以將鼻壓轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)的設(shè)備,成功地令“閉鎖”綜合征患者在不依賴刺激物的條件下書寫信息,并能令截癱患者有效地操縱電子輪椅。
這種“鼻息控制器”通過一條橡皮管戴在鼻子上,這與醫(yī)院病人用于吸氧的管子沒有什么不同。但并非所有人都能使用這種鼻壓裝置,因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn)在健康對(duì)照組中有1/4的人對(duì)軟腭的控制不足。軟腭是鼻腔通道的一部分,可以讓你控制吸氣強(qiáng)度。但對(duì)那些有著足夠軟腭控制能力的人來說,鼻息控制器能讓試驗(yàn)對(duì)象享受到新的自由度。
研究者先對(duì)36位健康者通過控制鼻壓來玩電子游戲的反應(yīng)時(shí)間和精確度進(jìn)行測試,同時(shí)測試他們使用鼠標(biāo)和游戲控制桿的能力。研究小組發(fā)現(xiàn),對(duì)軟腭擁有良好控制的人,其鼻息控制的可靠度與熟練使用鼠標(biāo)和游戲控制桿的可靠度相當(dāng)。
研究小組對(duì)3名“閉鎖”綜合征患者進(jìn)行試驗(yàn),這種疾病使患者只能通過眨眼睛來和別人交流。其中2人很快就學(xué)會(huì)利用字母選擇和組詞程序進(jìn)行溝通和表達(dá)。
對(duì)那些有著行動(dòng)或交流障礙的人來說,鼻息控制器能為他們提供一種使用各種設(shè)備的方式,從而提升他們的生活品質(zhì)。
小腿粗老人患心臟病幾率低
法國科學(xué)家發(fā)現(xiàn),小腿粗并非壞事,這可能預(yù)示著心血管功能良好,發(fā)生血栓和心臟病的危險(xiǎn)也越小。
法國國家健康和醫(yī)學(xué)研究院的?蘇里克博士及其同事共同完成了這一研究。
專家調(diào)查了法國第戎蒙彼利埃及波爾多的6200多名居民,其年齡在65-84歲。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),與小腿細(xì)的老人相比,小腿粗的老人發(fā)生頸動(dòng)脈斑塊的幾率要低29%。
專家指出,小腿的粗細(xì)與向大腦供血的關(guān)鍵通道頸動(dòng)脈密切相關(guān),小腿越粗,頸動(dòng)脈出現(xiàn)斑塊或阻塞的危險(xiǎn)就越小,發(fā)生血栓和心臟病的危險(xiǎn)也越小。
專家已將小腿周長作為診斷頸動(dòng)脈硬化的新指標(biāo)。
上班路途遙遠(yuǎn)易出現(xiàn)疼痛焦慮等健康問題
上下班路途太遠(yuǎn),耗時(shí)太長,是許多大城市上班族面臨的問題。一項(xiàng)調(diào)查指出,上班路途遠(yuǎn)近,與健康密切相關(guān)。
研究者調(diào)查了近千名公司雇員,結(jié)果發(fā)現(xiàn),上下班時(shí)間單程多于90分鐘的人,超過1/3經(jīng)常出現(xiàn)脖子疼或背疼。而交通時(shí)間短于20分鐘的人,只有不到1/10的人會(huì)出現(xiàn)此種情況。此外,上班路途遙遠(yuǎn)的人更容易出現(xiàn)焦慮、失眠等問題。對(duì)此,研究者建議,上下班時(shí)最好先步行一段路,再乘坐交通工具。(李姜)
英國研究發(fā)現(xiàn)重色輕友是普遍現(xiàn)象
論文摘要:回顧了全息術(shù)的歷史,闡述了全息術(shù)的基本原理,然后介紹了全息術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用及其發(fā)展方向。
我們看到的世界是三維的、彩色的,這是因?yàn)槊總€(gè)物體發(fā)射的光被人眼接受時(shí),光的強(qiáng)弱、射向和距離、顏色都不同。從波動(dòng)光學(xué)的觀點(diǎn)看,是由于各物體發(fā)射的特定的光波不同,光的特征主要取決于光波的振幅(強(qiáng)弱),位相(同相面形狀)和波長(顏色)。如果能得到景物光波的完全特征,就能看到景物逼真的三維像,這就是全息術(shù)。全息術(shù)誕生到現(xiàn)在60年來取得了很大的進(jìn)展,已被廣泛地應(yīng)用于近代科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中。
1全息術(shù)的歷史和發(fā)展階段
1948年,丹尼斯·蓋伯提出一種記錄光波振幅和相位的方法,隨后用實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一想法,即全息術(shù),并制成世界上第一張全息圖。蓋伯本來是為提高電子顯微鏡的分辨率而提出的設(shè)想,雖然未能用電子波證實(shí)其原理,但用可見光證實(shí)了。從第一張全息照片制成到20世紀(jì)50年代末期,全息圖制作具有以下共同特點(diǎn):全息圖都是用汞燈作為光源;而且是所謂同軸全息圖,即物光和參考光在一條光路上得到的全息圖。這一時(shí)期的全息圖被稱為第一代全息圖,標(biāo)志著全息術(shù)的萌芽。第一代全息圖存在兩個(gè)嚴(yán)重問題,一個(gè)是再現(xiàn)的原始像和共軛像分不開,另一個(gè)是光源的相干性太差。因此在這十多年中,全息術(shù)進(jìn)展緩慢。
1960年激光的出現(xiàn),提供了一種高相干度光源,為全息技術(shù)發(fā)展提供了可能。針對(duì)第一代全息技術(shù)出現(xiàn)的問題,利思和烏帕特尼克斯(1962)提出,將通信理論中的載頻概念推廣到空域中,用離軸的參考光與物光干涉形成全息圖,再利用離軸的參考光照射全息圖,使全息圖產(chǎn)生三個(gè)在空間互相分離的衍射分量,其中一個(gè)復(fù)制出原始物光。該方法被稱為離軸全息術(shù),這是全息術(shù)發(fā)展的第二階段。第二代全息術(shù)解決了光源的問題,并且在立體成像、干涉計(jì)量檢測、信息存貯等應(yīng)用領(lǐng)域中獲得巨大進(jìn)展,但是激光再現(xiàn)的全息圖失去了色調(diào)信息。
科學(xué)家們開始致力于研究第三代全息圖到。這是用激光記錄,而用白光再現(xiàn)的全息圖,在一定的條件下賦予全息圖以鮮艷的色彩。第三代全息術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域的到了應(yīng)用,例如:像全息、反射全息、彩虹全息、模壓全息等。
激光的高度相干性,要求全息拍攝過程中各個(gè)元件、光源和記錄介質(zhì)的相對(duì)位置嚴(yán)格保持不變,這也給全息技術(shù)的實(shí)際使用帶來了種種不便。于是,科學(xué)家們又回過頭來繼續(xù)探討白光記錄的可能性。第四代全息圖應(yīng)該是白光記錄白光再現(xiàn)的全息圖,它將使全息術(shù)最終走出有防震工作臺(tái)的黑暗實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)入更加廣泛的實(shí)用領(lǐng)域。
2全息術(shù)的基本原理和特點(diǎn)
全息術(shù)是一種“無透鏡”的兩步成像法,它能在感光膠片上同時(shí)記錄物體的全部信息,即物體光的振幅和位相。全息照相過程分全息記錄和再現(xiàn)兩步:第一步稱為波前記錄(全息記錄);第二步物體的再現(xiàn)(重現(xiàn))。
波前記錄依據(jù)的是干涉原理,物光波和參考光波相干疊加而產(chǎn)生干涉條紋。干涉條紋的反襯度記錄了物光波前的振幅分布,干涉條紋的幾何特征(包括形狀、間距、位置)記錄了物光波前的位相分布。就是說,全息圖上的強(qiáng)度分布記錄了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布,它們分別反映了物體的明暗和縱深位置等方面的特征。應(yīng)當(dāng)指出,任何感光底片都只能記錄振幅(或者說強(qiáng)度)的分布,而不能直接記錄位相分布,全息照相之所以能記錄位相分布,是利用了參考光波把它轉(zhuǎn)化成了干涉條紋的強(qiáng)度分布。假如沒有參考光波,或者它與物光波不相干,波前上的位相分布是不可能記錄下來的。
波前再現(xiàn)的理論依據(jù)是衍射原理,照明光波(再現(xiàn)光)經(jīng)過全息圖衍射后出現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的光波場。全息圖的衍射波含有三種主要成分,即物光波(+1級(jí)衍射波),物光波的共軛波(-1級(jí)衍射波),照明光波的照直前進(jìn)(零級(jí)衍射波)。在現(xiàn)代記錄和重現(xiàn)的全息照相裝置中,這三種衍射波在空間彼此分離,互不干擾,便于人們用眼睛或鏡頭去觀測物光波的虛像或其共軛波的實(shí)像。
全息術(shù)的原理決定了它所記錄的全息圖有下列特點(diǎn):
(1)三維性——因?yàn)槿D記錄了物光的相位信息,圖像具有顯著的視差特性,可以看到逼真的三維圖像。
(2)不可撕毀性——因?yàn)槿D記錄的是物光與參考光的干涉條紋,所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再現(xiàn)完整的被攝物形象,只是分辨率受到一些影響。
(3)信息容量大——同一張全息感光板可多次重復(fù)曝光記錄,并能互不干擾地再現(xiàn)各個(gè)不同的圖像。
(4)全息圖的再現(xiàn)相可放大或縮小——因?yàn)檠苌浣桥c波長有關(guān),用不同波長的激光照射全息圖,再現(xiàn)相就會(huì)發(fā)生放大或縮小。
3全息術(shù)的主要應(yīng)用及其發(fā)展方向
全息術(shù)經(jīng)過60年的發(fā)展,已與計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)以及非線性光學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合,成為一種高新技術(shù),擴(kuò)展到醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、裝飾、包裝、印刷等領(lǐng)域,在一些發(fā)達(dá)國家還興起了全息產(chǎn)業(yè),并且正在形成日益廣闊的市場,實(shí)用前景非??捎^。本文介紹全息術(shù)中幾個(gè)應(yīng)用較為廣泛、產(chǎn)業(yè)化較成熟的領(lǐng)域并說明其發(fā)展方向。
3.1全息存儲(chǔ)
全息存儲(chǔ)是依據(jù)全息術(shù)的原理,將信息以全息照相的方式存儲(chǔ)起來,它利用兩個(gè)光波之間的耦合和解耦合,可以把信息存儲(chǔ)和信息之間的比較(相關(guān))、識(shí)別,甚至聯(lián)想的功能結(jié)合起來,也就是可以把信息存儲(chǔ)和信息處理結(jié)合起來。用于全息信息存儲(chǔ)的記錄介質(zhì)較多,可永久保存信息的全息圖用銀鹽干板、銀鹽非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蝕劑等;可擦除重復(fù)使用的實(shí)時(shí)記錄材料有光導(dǎo)熱塑料、有機(jī)或無機(jī)光折變材料等。全息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)容量方面具有巨大的優(yōu)勢,原因是:
(1)全息存儲(chǔ)具有存儲(chǔ)容量大的優(yōu)勢。用感光干板作為普通照相記錄信息時(shí),信息存儲(chǔ)密度的數(shù)量級(jí)一般為105bit/mm2;用平面全息圖存儲(chǔ)信息時(shí),存儲(chǔ)密度一般可提高一個(gè)數(shù)量級(jí)達(dá)106bit/mm2;如果用體全息圖存儲(chǔ)信息時(shí),存儲(chǔ)密度可高達(dá)1013bit/mm2。
(2)全息存儲(chǔ)具有極大的冗余性,存儲(chǔ)介質(zhì)的局部缺陷和損傷不會(huì)引起信息丟失。
(3)全息存儲(chǔ)具有讀取速率高和能并行讀取的特點(diǎn),每個(gè)數(shù)據(jù)頁可包含達(dá)1Mbit的信息,寫人一頁的時(shí)間在100ms左右,讀信息的時(shí)間可以小于100μs,而磁盤的尋址時(shí)間至少需要10ms。
當(dāng)前,在世界范圍內(nèi)掀起了全息存儲(chǔ)研究的熱潮,并取得很大的進(jìn)展,其主要表現(xiàn)在:
(1)存儲(chǔ)容量迅速提高和性能不斷改善,并逐步走向?qū)嵱没@纾?994年美國加州理工學(xué)院在1cm3摻鐵妮酸銼晶體中記錄了1000幅全息圖,同年,斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究小組把經(jīng)壓縮的數(shù)字化圖像視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)全息存儲(chǔ)器中,并再現(xiàn)了這些數(shù)據(jù)而圖像質(zhì)量無顯著下降。1999年美國加州理工大學(xué)利用空-角復(fù)用技術(shù),在同一塊在摻鐵鈮酸鋰晶體中存儲(chǔ)了26000幅全息圖。北京清華大學(xué)實(shí)現(xiàn)了在摻鐵妮酸鏗晶體中的同一空間位置記錄1500幅全息圖,并研制了具有緊湊結(jié)構(gòu)的靈巧型全息存儲(chǔ)裝置。
(2)實(shí)用化的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)逐漸推出。例如,1995年由美國政府高級(jí)研究項(xiàng)目局(ARPA)、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大學(xué)等聯(lián)合成立了協(xié)作組織并在美國國家存儲(chǔ)工業(yè)聯(lián)合會(huì)(NS1C)支持下川,投資約7000萬美元,實(shí)施了光折變信息存儲(chǔ)材料(PRISM)和全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)(HDSS)項(xiàng)目,預(yù)期在5年內(nèi)開發(fā)出具有容量為1Tbit數(shù)據(jù),存儲(chǔ)速率為1000MB/s的一次寫人或重復(fù)寫人的全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。同樣的研究在法國、英國、德國和日本等國家也正在加緊進(jìn)行。
近幾年來,光電子技術(shù)和器件取得了系列重大進(jìn)展,為全息存儲(chǔ)器提供了所必要的高性能半導(dǎo)體激光器、液晶空間光調(diào)制器、CCD陣列探測器等核心元器件,全息存儲(chǔ)的理論和方法的發(fā)展使這項(xiàng)技術(shù)日趨成熟然而,美中不足的是全息圖的壽命問題尚待解決,雖然張澤明、謝敬輝等對(duì)Ce:Fe:LiNbO3晶體的全息存儲(chǔ)和熱定影進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究,從方法上給出了記錄角度越大,光柵周期越小,熱定影所需最小離子數(shù)密度越高,存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能越好,但是目前還未解決的一個(gè)難題是尋找合適的記錄材料。無疑,這將成為全息存儲(chǔ)界研究的熱門課題。
3.2顯示全息
顯示全息技術(shù)是在激光透射全息圖的基礎(chǔ)上來制作各種類型的全息圖,如白光反射全息圖、白光透射全息圖等,各種類型的顯示全息圖可用于舞臺(tái)布景、建筑、室內(nèi)裝飾、投影等;再如,以動(dòng)態(tài)顯示的全息技術(shù)、層面X射線照相術(shù)、3DCAD技術(shù)、3D動(dòng)畫片、雷達(dá)顯示、導(dǎo)向和模擬系統(tǒng)等,每3年一次的顯示全息國際會(huì)議上都有全息界泰斗展出令人吃驚的全息圖,它們充分展示了全息技術(shù)創(chuàng)造性的魅力和藝術(shù)的美。
顯示全息目前主要有兩大類:第一類是Lippmann全息圖,制作方法有Denisyuk的單光束法和Benton的開窗法。第二類是S.A.Benton的彩虹全息圖,這是一種透射式顯示全息圖,可在白光照明下再現(xiàn)立體圖像,且圖像的顏色隨觀察的位置的變化而變化,從紅到紫如雨后彩虹而得名。隨著高質(zhì)量記錄材料的發(fā)展,隨后的一些研究者和藝術(shù)家不斷追求更實(shí)用的拍攝技術(shù),如假彩色編碼和真彩色反射全息圖等。美國光學(xué)學(xué)會(huì)主辦的《AppliedOptics》和《OpticsLetters》在20世紀(jì)80年代都有關(guān)于這方面的論文報(bào)道。由SPIE主辦的《Holosphere》和美國全息制造商協(xié)會(huì)主辦的《HolographyNews》以往和近年都不斷地報(bào)道有關(guān)顯示全息圖的最新制作技術(shù)和商業(yè)信息。但從這些報(bào)道情況來看,顯示全息存在不足主要表現(xiàn)在:
(1)視角范圍、圖像體積有限;
(2)沒有獲得特別有效的全息圖的計(jì)算方法;
(3)由于全息計(jì)算數(shù)量巨大,導(dǎo)致動(dòng)態(tài)顯示異常困難??朔陨喜蛔悖瑢⒖赡艹蔀轱@示全息研究的幾個(gè)熱點(diǎn)。
近年來,顯示全息技術(shù)掀起一場數(shù)字化變革,數(shù)字合成全息技術(shù)為全息三維顯示開辟了前所未有的應(yīng)用前景。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的提高和高分辨空間調(diào)制器件的發(fā)展,利用顯示全息的大視場、大景深、全視差、真彩色、可拼裝、價(jià)格低廉等特性,在不久的將來開發(fā)出真正意義的全息電影和全息電視,為顯示全息技術(shù)創(chuàng)造良好的商業(yè)前景。
3.3模壓全息
模壓全息是1979年RCA公司為解決視頻標(biāo)準(zhǔn)件的全息拷貝而提出的,它是將全息術(shù)和電鍍、壓印技術(shù)結(jié)合起來,使全息圖的制作產(chǎn)業(yè)化,用白光再現(xiàn)時(shí),可得到色彩鮮艷逼真的三維圖像,并可通過印刷方式大批量生產(chǎn),使得它在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,以商品形式走向市場。模壓全息的制作主要分為三個(gè)階段:激光攝制原片全息圖;電成型制金屬模板;模壓復(fù)制。這三個(gè)階段生產(chǎn)工藝和技術(shù)要求都比較高,因此,模壓全息作為安全防偽首當(dāng)其沖,是安全防偽技術(shù)的一個(gè)里程碑。正如全息圖的新奇性、強(qiáng)烈的視角效果、制作的難度以及易于應(yīng)用在鈔票的包裝上,不能去除性、價(jià)格低廉、容易驗(yàn)證等特點(diǎn),使它很快占領(lǐng)了防偽領(lǐng)域。模壓全息是一種技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的高科技產(chǎn)品,無論在高檔商品促銷、名優(yōu)商品的防假冒或在有價(jià)證券(如信用卡、鈔票、護(hù)照簽證)的防偽和加密以及圖書、印刷、印染、裝磺、紀(jì)念郵票和廣告標(biāo)牌等都有采用模壓全息技術(shù),并備受使用者青睞。
模壓全息出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代,80年代中期已形成了一種產(chǎn)業(yè),90年代達(dá)到了鼎盛時(shí)期。本世紀(jì)初,隨著防偽技術(shù)要求的不斷提高,模壓全息技術(shù)又有了新的突破:美國斑馬圖像公司推出了二維圖像的數(shù)字化采集和拍攝技術(shù);2003年,蘇州大學(xué)研制成功并已批量生產(chǎn)“數(shù)碼激光全息照排系統(tǒng)”;同年,倪星元、張志華等成功研制了可替代傳統(tǒng)鍍鋁防偽薄膜的透明TiO2激光全息防偽薄膜。這些模壓全息的一個(gè)個(gè)技術(shù)突破,使防偽功能有了提高,讓激光全息防偽技術(shù)達(dá)到新的境界。
模壓全息產(chǎn)業(yè)在我國起步較晚,但發(fā)展速度迅猛,目前國內(nèi)已有100多條模壓全息生產(chǎn)線。為了使模壓全息技術(shù)健康發(fā)展,我國模壓全息產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須在三個(gè)方向上引起重視:首先是開拓全息燙金材料,取代金膜和銀膜,其次開發(fā)全息包裝材料,實(shí)現(xiàn)立體防偽包裝,第三個(gè)方向是模壓全息技術(shù)和現(xiàn)代印刷術(shù)相結(jié)合,體現(xiàn)傳統(tǒng)的美術(shù)效果和現(xiàn)代科技的藝術(shù)魅力。
3.4全息干涉計(jì)量
全息干涉計(jì)量術(shù)是將不同物光,在不同的時(shí)間記錄在同一張全息干板上,然后利用全息術(shù)的空間波前再現(xiàn)原理,非接觸地對(duì)物體表面進(jìn)行三維測量而獲得信息。全息干涉計(jì)量術(shù)是全息應(yīng)用的一個(gè)重要方面,它能實(shí)現(xiàn)高精度非接觸性無損測量,比一般光學(xué)干涉計(jì)量有很多優(yōu)點(diǎn)。一般光學(xué)計(jì)量只能測量形狀比較簡單、表面光度很高的零部件,而全息計(jì)量方法則能對(duì)任意形狀、任意粗糙表面的物體進(jìn)行測量,測量精度為光波波長λ的數(shù)量級(jí)。目前,全息干涉計(jì)量術(shù)在方法上先后發(fā)展了實(shí)時(shí)全息干涉法(單次曝光法)、二次曝光全息干涉法、時(shí)間平均全息干涉法、雙波長干涉法以及雙脈沖頻閃全息干涉法,此外,J.A.Leendertz開辟了全息干涉計(jì)量術(shù)的另一個(gè)新的分支-激光斑紋計(jì)量術(shù)。隨著光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、CCD器件及光纖技術(shù)的飛速發(fā)展,使得全息干涉計(jì)量技術(shù)在信息采集和處理上更為方便、快捷和可靠,并得以在惡劣環(huán)境條件下對(duì)某些物理量進(jìn)行定時(shí)測量。再加之相移技術(shù)、外差技術(shù)和鎖相技術(shù)等,可使測量精度提高到λ/100或更高。
全息干涉計(jì)量在20世紀(jì)80年代美國等西方先進(jìn)國家已產(chǎn)業(yè)化,我國在20世紀(jì)80年代初有幾所大學(xué)和科研單位的研究項(xiàng)目通過鑒定,其中有些達(dá)到當(dāng)時(shí)的先進(jìn)水平。經(jīng)過近幾年的開發(fā)和研制,我國在全息干涉計(jì)量測試設(shè)備方面主要發(fā)展有:
(1)用于測試火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴霧化特性的YSCI型離子瞬態(tài)激光全息測試儀;
(2)用于激光熱核聚變稠密等離子體電子密度測量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外線激光全息探測儀;
(3)包括記錄、再現(xiàn)、圖像處理三部分的瞬態(tài)激光全息干涉計(jì)量測試系統(tǒng);
創(chuàng)新意識(shí)是人們從事創(chuàng)造性活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和內(nèi)驅(qū)力,是創(chuàng)造性思維、想象和創(chuàng)造的前提。一個(gè)人的創(chuàng)新意識(shí)與他的情感、動(dòng)機(jī)、興趣等非智力因素緊密相關(guān)。
1.創(chuàng)建適合創(chuàng)新教育的學(xué)習(xí)環(huán)境
教師應(yīng)保護(hù)學(xué)生理解的自由,容許學(xué)生對(duì)物理環(huán)境、物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)有自己的理解和把握,而不應(yīng)將自己的意識(shí)強(qiáng)加給學(xué)生,從而澆滅了那些剛剛?cè)计饋淼摹皠?chuàng)新的火花”。
2.巧設(shè)質(zhì)疑,誘發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)機(jī)
“學(xué)始于思,思源于疑”。教師要善于結(jié)合教材,巧設(shè)問題情境,設(shè)計(jì)具有針對(duì)性和啟發(fā)性的疑難問題,尤其是物理教學(xué)中疑點(diǎn)和難點(diǎn)以及比較含蓄或潛在的內(nèi)容,從而引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)質(zhì)疑。同時(shí)通過學(xué)生自己閱讀教學(xué)內(nèi)容和思考問題,鼓勵(lì)學(xué)生活讀書,敢于對(duì)課本、對(duì)參考書質(zhì)疑,學(xué)生間各抒己見,相互質(zhì)疑。
二、教學(xué)過程中啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維
在創(chuàng)新教育中,教師必須通過拓寬思維、多角度、數(shù)題一解、一題數(shù)解等方法構(gòu)建物理模型,使學(xué)生積極愉悅地解決問題,這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生,在新的疑難問題面前,往往能從容不迫,思維興奮,解決問題的路子寬。為了有效地啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維,教師應(yīng)做到:
1.教給學(xué)生靈活多變的解決問題的方法
初中物理解題方法有多種:整體法、隔離法、圖像法、等效法、估算法,等等。教師要選編有多種解法的習(xí)題組織教學(xué),滲透物理知識(shí)點(diǎn),靈活應(yīng)用物理概念和規(guī)律,打破學(xué)生思維定勢的消極影響,有效地啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。
2.提高構(gòu)建物理模型的能力
物理學(xué)的思維方法主要是物理模型方法、等效思維方法、類比思維方法等具體思維方法。而物理模型方法是讓學(xué)生掌握建立各種模型的方法和如何應(yīng)用各種模型解決實(shí)際物理問題。教師應(yīng)幫助學(xué)生提高構(gòu)建物理模型的能力,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)所給的信息進(jìn)行提煉和加工,突出主要因素,忽略次要因素。通過思維加工,采用恰當(dāng)?shù)姆椒?找到新問題與熟悉的物理模型之間的聯(lián)系,使新問題順利地實(shí)現(xiàn)模型化,使復(fù)雜問題變得簡單。
3.喚起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣
教師應(yīng)該充分利用諸如奇趣的實(shí)驗(yàn)演示、科技史話、實(shí)物模型、圖表、動(dòng)畫等來制造懸念,配上生動(dòng)風(fēng)趣幽默的語言來創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景。這樣可以激起學(xué)生探根求源的愿望,進(jìn)而產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣,引發(fā)探究沖動(dòng), 創(chuàng)造性的活動(dòng)就由此開始了。
三、教學(xué)過程中鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力
物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。物理教育中應(yīng)從以下幾個(gè)方面為學(xué)生的親身體驗(yàn)創(chuàng)造更多的機(jī)會(huì),同時(shí)注重實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新與探索性,培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。
1.演示實(shí)驗(yàn)對(duì)觀察能力的培養(yǎng)
教師在演示過程中要講明實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方法、使用器材、設(shè)計(jì)思想,分析可能出現(xiàn)的問題;用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)與熟練操作技能給學(xué)生做出示范,使之對(duì)學(xué)生產(chǎn)生潛移默化的影響。更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思維能力??茖W(xué)家正是由于有敏銳的觀察能力,才發(fā)現(xiàn)出別人所不能察覺的規(guī)律。所以,通過演示實(shí)驗(yàn)促使學(xué)生在觀察中和觀察后進(jìn)行深入細(xì)致的思維活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生的思維向思維深度和廣度發(fā)展。
2.學(xué)生實(shí)驗(yàn)對(duì)知識(shí)運(yùn)用能力的培養(yǎng)
教師應(yīng)充分挖掘教材中的探索成分,將演示性實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生實(shí)驗(yàn),通過指導(dǎo)或引導(dǎo),讓學(xué)生去操作、分析和探索,使學(xué)生成為知識(shí)的再發(fā)現(xiàn)者而不是接受者,變被動(dòng)接受為主動(dòng)求索,從而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的獨(dú)立性。或?qū)Ⅱ?yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn),變依賴思想為探索精神,培養(yǎng)學(xué)生忠于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的求實(shí)精神和領(lǐng)悟教材的思維方法。
3.課外實(shí)驗(yàn)對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
1948年,丹尼斯·蓋伯提出一種記錄光波振幅和相位的方法,隨后用實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一想法,即全息術(shù),并制成世界上第一張全息圖。蓋伯本來是為提高電子顯微鏡的分辨率而提出的設(shè)想,雖然未能用電子波證實(shí)其原理,但用可見光證實(shí)了。從第一張全息照片制成到20世紀(jì)50年代末期,全息圖制作具有以下共同特點(diǎn):全息圖都是用汞燈作為光源;而且是所謂同軸全息圖,即物光和參考光在一條光路上得到的全息圖。這一時(shí)期的全息圖被稱為第一代全息圖,標(biāo)志著全息術(shù)的萌芽。第一代全息圖存在兩個(gè)嚴(yán)重問題,一個(gè)是再現(xiàn)的原始像和共軛像分不開,另一個(gè)是光源的相干性太差。因此在這十多年中,全息術(shù)進(jìn)展緩慢。
1960年激光的出現(xiàn),提供了一種高相干度光源,為全息技術(shù)發(fā)展提供了可能。針對(duì)第一代全息技術(shù)出現(xiàn)的問題,利思和烏帕特尼克斯(1962)提出,將通信理論中的載頻概念推廣到空域中,用離軸的參考光與物光干涉形成全息圖,再利用離軸的參考光照射全息圖,使全息圖產(chǎn)生三個(gè)在空間互相分離的衍射分量,其中一個(gè)復(fù)制出原始物光。該方法被稱為離軸全息術(shù),這是全息術(shù)發(fā)展的第二階段。第二代全息術(shù)解決了光源的問題,并且在立體成像、干涉計(jì)量檢測、信息存貯等應(yīng)用領(lǐng)域中獲得巨大進(jìn)展,但是激光再現(xiàn)的全息圖失去了色調(diào)信息。
科學(xué)家們開始致力于研究第三代全息圖到。這是用激光記錄,而用白光再現(xiàn)的全息圖,在一定的條件下賦予全息圖以鮮艷的色彩。第三代全息術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域的到了應(yīng)用,例如:像全息、反射全息、彩虹全息、模壓全息等。
激光的高度相干性,要求全息拍攝過程中各個(gè)元件、光源和記錄介質(zhì)的相對(duì)位置嚴(yán)格保持不變,這也給全息技術(shù)的實(shí)際使用帶來了種種不便。于是,科學(xué)家們又回過頭來繼續(xù)探討白光記錄的可能性。第四代全息圖應(yīng)該是白光記錄白光再現(xiàn)的全息圖,它將使全息術(shù)最終走出有防震工作臺(tái)的黑暗實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)入更加廣泛的實(shí)用領(lǐng)域。
2全息術(shù)的基本原理和特點(diǎn)
全息術(shù)是一種“無透鏡”的兩步成像法,它能在感光膠片上同時(shí)記錄物體的全部信息,即物體光的振幅和位相。全息照相過程分全息記錄和再現(xiàn)兩步:第一步稱為波前記錄(全息記錄);第二步物體的再現(xiàn)(重現(xiàn))。
波前記錄依據(jù)的是干涉原理,物光波和參考光波相干疊加而產(chǎn)生干涉條紋。干涉條紋的反襯度記錄了物光波前的振幅分布,干涉條紋的幾何特征(包括形狀、間距、位置)記錄了物光波前的位相分布。就是說,全息圖上的強(qiáng)度分布記錄了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布,它們分別反映了物體的明暗和縱深位置等方面的特征。應(yīng)當(dāng)指出,任何感光底片都只能記錄振幅(或者說強(qiáng)度)的分布,而不能直接記錄位相分布,全息照相之所以能記錄位相分布,是利用了參考光波把它轉(zhuǎn)化成了干涉條紋的強(qiáng)度分布。假如沒有參考光波,或者它與物光波不相干,波前上的位相分布是不可能記錄下來的。
波前再現(xiàn)的理論依據(jù)是衍射原理,照明光波(再現(xiàn)光)經(jīng)過全息圖衍射后出現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的光波場。全息圖的衍射波含有三種主要成分,即物光波(+1級(jí)衍射波),物光波的共軛波(-1級(jí)衍射波),照明光波的照直前進(jìn)(零級(jí)衍射波)。在現(xiàn)代記錄和重現(xiàn)的全息照相裝置中,這三種衍射波在空間彼此分離,互不干擾,便于人們用眼睛或鏡頭去觀測物光波的虛像或其共軛波的實(shí)像。
全息術(shù)的原理決定了它所記錄的全息圖有下列特點(diǎn):
(1)三維性——因?yàn)槿D記錄了物光的相位信息,圖像具有顯著的視差特性,可以看到逼真的三維圖像。
(2)不可撕毀性——因?yàn)槿D記錄的是物光與參考光的干涉條紋,所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再現(xiàn)完整的被攝物形象,只是分辨率受到一些影響。
(3)信息容量大——同一張全息感光板可多次重復(fù)曝光記錄,并能互不干擾地再現(xiàn)各個(gè)不同的圖像。
(4)全息圖的再現(xiàn)相可放大或縮小——因?yàn)檠苌浣桥c波長有關(guān),用不同波長的激光照射全息圖,再現(xiàn)相就會(huì)發(fā)生放大或縮小。
3全息術(shù)的主要應(yīng)用及其發(fā)展方向
全息術(shù)經(jīng)過60年的發(fā)展,已與計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)以及非線性光學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合,成為一種高新技術(shù),擴(kuò)展到醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、裝飾、包裝、印刷等領(lǐng)域,在一些發(fā)達(dá)國家還興起了全息產(chǎn)業(yè),并且正在形成日益廣闊的市場,實(shí)用前景非常可觀。本文介紹全息術(shù)中幾個(gè)應(yīng)用較為廣泛、產(chǎn)業(yè)化較成熟的領(lǐng)域并說明其發(fā)展方向。
3.1全息存儲(chǔ)
全息存儲(chǔ)是依據(jù)全息術(shù)的原理,將信息以全息照相的方式存儲(chǔ)起來,它利用兩個(gè)光波之間的耦合和解耦合,可以把信息存儲(chǔ)和信息之間的比較(相關(guān))、識(shí)別,甚至聯(lián)想的功能結(jié)合起來,也就是可以把信息存儲(chǔ)和信息處理結(jié)合起來。用于全息信息存儲(chǔ)的記錄介質(zhì)較多,可永久保存信息的全息圖用銀鹽干板、銀鹽非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蝕劑等;可擦除重復(fù)使用的實(shí)時(shí)記錄材料有光導(dǎo)熱塑料、有機(jī)或無機(jī)光折變材料等。全息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)容量方面具有巨大的優(yōu)勢,原因是:
(1)全息存儲(chǔ)具有存儲(chǔ)容量大的優(yōu)勢。用感光干板作為普通照相記錄信息時(shí),信息存儲(chǔ)密度的數(shù)量級(jí)一般為105bit/mm2;用平面全息圖存儲(chǔ)信息時(shí),存儲(chǔ)密度一般可提高一個(gè)數(shù)量級(jí)達(dá)106bit/mm2;如果用體全息圖存儲(chǔ)信息時(shí),存儲(chǔ)密度可高達(dá)1013bit/mm2。
(2)全息存儲(chǔ)具有極大的冗余性,存儲(chǔ)介質(zhì)的局部缺陷和損傷不會(huì)引起信息丟失。
(3)全息存儲(chǔ)具有讀取速率高和能并行讀取的特點(diǎn),每個(gè)數(shù)據(jù)頁可包含達(dá)1Mbit的信息,寫人一頁的時(shí)間在100ms左右,讀信息的時(shí)間可以小于100μs,而磁盤的尋址時(shí)間至少需要10ms。
當(dāng)前,在世界范圍內(nèi)掀起了全息存儲(chǔ)研究的熱潮,并取得很大的進(jìn)展,其主要表現(xiàn)在:
(1)存儲(chǔ)容量迅速提高和性能不斷改善,并逐步走向?qū)嵱没@纾?994年美國加州理工學(xué)院在1cm3摻鐵妮酸銼晶體中記錄了1000幅全息圖,同年,斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究小組把經(jīng)壓縮的數(shù)字化圖像視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)全息存儲(chǔ)器中,并再現(xiàn)了這些數(shù)據(jù)而圖像質(zhì)量無顯著下降。1999年美國加州理工大學(xué)利用空-角復(fù)用技術(shù),在同一塊在摻鐵鈮酸鋰晶體中存儲(chǔ)了26000幅全息圖。北京清華大學(xué)實(shí)現(xiàn)了在摻鐵妮酸鏗晶體中的同一空間位置記錄1500幅全息圖,并研制了具有緊湊結(jié)構(gòu)的靈巧型全息存儲(chǔ)裝置。
(2)實(shí)用化的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)逐漸推出。例如,1995年由美國政府高級(jí)研究項(xiàng)目局(ARPA)、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大學(xué)等聯(lián)合成立了協(xié)作組織并在美國國家存儲(chǔ)工業(yè)聯(lián)合會(huì)(NS1C)支持下川,投資約7000萬美元,實(shí)施了光折變信息存儲(chǔ)材料(PRISM)和全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)(HDSS)項(xiàng)目,預(yù)期在5年內(nèi)開發(fā)出具有容量為1Tbit數(shù)據(jù),存儲(chǔ)速率為1000MB/s的一次寫人或重復(fù)寫人的全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。同樣的研究在法國、英國、德國和日本等國家也正在加緊進(jìn)行。近幾年來,光電子技術(shù)和器件取得了系列重大進(jìn)展,為全息存儲(chǔ)器提供了所必要的高性能半導(dǎo)體激光器、液晶空間光調(diào)制器、CCD陣列探測器等核心元器件,全息存儲(chǔ)的理論和方法的發(fā)展使這項(xiàng)技術(shù)日趨成熟然而,美中不足的是全息圖的壽命問題尚待解決,雖然張澤明、謝敬輝等對(duì)Ce:Fe:LiNbO3晶體的全息存儲(chǔ)和熱定影進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究,從方法上給出了記錄角度越大,光柵周期越小,熱定影所需最小離子數(shù)密度越高,存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能越好,但是目前還未解決的一個(gè)難題是尋找合適的記錄材料。無疑,這將成為全息存儲(chǔ)界研究的熱門課題。
3.2顯示全息
顯示全息技術(shù)是在激光透射全息圖的基礎(chǔ)上來制作各種類型的全息圖,如白光反射全息圖、白光透射全息圖等,各種類型的顯示全息圖可用于舞臺(tái)布景、建筑、室內(nèi)裝飾、投影等;再如,以動(dòng)態(tài)顯示的全息技術(shù)、層面X射線照相術(shù)、3DCAD技術(shù)、3D動(dòng)畫片、雷達(dá)顯示、導(dǎo)向和模擬系統(tǒng)等,每3年一次的顯示全息國際會(huì)議上都有全息界泰斗展出令人吃驚的全息圖,它們充分展示了全息技術(shù)創(chuàng)造性的魅力和藝術(shù)的美。
顯示全息目前主要有兩大類:第一類是Lippmann全息圖,制作方法有Denisyuk的單光束法和Benton的開窗法。第二類是S.A.Benton的彩虹全息圖,這是一種透射式顯示全息圖,可在白光照明下再現(xiàn)立體圖像,且圖像的顏色隨觀察的位置的變化而變化,從紅到紫如雨后彩虹而得名。隨著高質(zhì)量記錄材料的發(fā)展,隨后的一些研究者和藝術(shù)家不斷追求更實(shí)用的拍攝技術(shù),如假彩色編碼和真彩色反射全息圖等。美國光學(xué)學(xué)會(huì)主辦的《AppliedOptics》和《OpticsLetters》在20世紀(jì)80年代都有關(guān)于這方面的論文報(bào)道。由SPIE主辦的《Holosphere》和美國全息制造商協(xié)會(huì)主辦的《HolographyNews》以往和近年都不斷地報(bào)道有關(guān)顯示全息圖的最新制作技術(shù)和商業(yè)信息。但從這些報(bào)道情況來看,顯示全息存在不足主要表現(xiàn)在:
(1)視角范圍、圖像體積有限;
(2)沒有獲得特別有效的全息圖的計(jì)算方法;
(3)由于全息計(jì)算數(shù)量巨大,導(dǎo)致動(dòng)態(tài)顯示異常困難??朔陨喜蛔?,將可能成為顯示全息研究的幾個(gè)熱點(diǎn)。
近年來,顯示全息技術(shù)掀起一場數(shù)字化變革,數(shù)字合成全息技術(shù)為全息三維顯示開辟了前所未有的應(yīng)用前景。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的提高和高分辨空間調(diào)制器件的發(fā)展,利用顯示全息的大視場、大景深、全視差、真彩色、可拼裝、價(jià)格低廉等特性,在不久的將來開發(fā)出真正意義的全息電影和全息電視,為顯示全息技術(shù)創(chuàng)造良好的商業(yè)前景。
3.3模壓全息
模壓全息是1979年RCA公司為解決視頻標(biāo)準(zhǔn)件的全息拷貝而提出的,它是將全息術(shù)和電鍍、壓印技術(shù)結(jié)合起來,使全息圖的制作產(chǎn)業(yè)化,用白光再現(xiàn)時(shí),可得到色彩鮮艷逼真的三維圖像,并可通過印刷方式大批量生產(chǎn),使得它在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,以商品形式走向市場。模壓全息的制作主要分為三個(gè)階段:激光攝制原片全息圖;電成型制金屬模板;模壓復(fù)制。這三個(gè)階段生產(chǎn)工藝和技術(shù)要求都比較高,因此,模壓全息作為安全防偽首當(dāng)其沖,是安全防偽技術(shù)的一個(gè)里程碑。正如全息圖的新奇性、強(qiáng)烈的視角效果、制作的難度以及易于應(yīng)用在鈔票的包裝上,不能去除性、價(jià)格低廉、容易驗(yàn)證等特點(diǎn),使它很快占領(lǐng)了防偽領(lǐng)域。模壓全息是一種技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的高科技產(chǎn)品,無論在高檔商品促銷、名優(yōu)商品的防假冒或在有價(jià)證券(如信用卡、鈔票、護(hù)照簽證)的防偽和加密以及圖書、印刷、印染、裝磺、紀(jì)念郵票和廣告標(biāo)牌等都有采用模壓全息技術(shù),并備受使用者青睞。
模壓全息出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代,80年代中期已形成了一種產(chǎn)業(yè),90年代達(dá)到了鼎盛時(shí)期。本世紀(jì)初,隨著防偽技術(shù)要求的不斷提高,模壓全息技術(shù)又有了新的突破:美國斑馬圖像公司推出了二維圖像的數(shù)字化采集和拍攝技術(shù);2003年,蘇州大學(xué)研制成功并已批量生產(chǎn)“數(shù)碼激光全息照排系統(tǒng)”;同年,倪星元、張志華等成功研制了可替代傳統(tǒng)鍍鋁防偽薄膜的透明TiO2激光全息防偽薄膜。這些模壓全息的一個(gè)個(gè)技術(shù)突破,使防偽功能有了提高,讓激光全息防偽技術(shù)達(dá)到新的境界。
模壓全息產(chǎn)業(yè)在我國起步較晚,但發(fā)展速度迅猛,目前國內(nèi)已有100多條模壓全息生產(chǎn)線。為了使模壓全息技術(shù)健康發(fā)展,我國模壓全息產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須在三個(gè)方向上引起重視:首先是開拓全息燙金材料,取代金膜和銀膜,其次開發(fā)全息包裝材料,實(shí)現(xiàn)立體防偽包裝,第三個(gè)方向是模壓全息技術(shù)和現(xiàn)代印刷術(shù)相結(jié)合,體現(xiàn)傳統(tǒng)的美術(shù)效果和現(xiàn)代科技的藝術(shù)魅力。
3.4全息干涉計(jì)量
全息干涉計(jì)量術(shù)是將不同物光,在不同的時(shí)間記錄在同一張全息干板上,然后利用全息術(shù)的空間波前再現(xiàn)原理,非接觸地對(duì)物體表面進(jìn)行三維測量而獲得信息。全息干涉計(jì)量術(shù)是全息應(yīng)用的一個(gè)重要方面,它能實(shí)現(xiàn)高精度非接觸性無損測量,比一般光學(xué)干涉計(jì)量有很多優(yōu)點(diǎn)。一般光學(xué)計(jì)量只能測量形狀比較簡單、表面光度很高的零部件,而全息計(jì)量方法則能對(duì)任意形狀、任意粗糙表面的物體進(jìn)行測量,測量精度為光波波長λ的數(shù)量級(jí)。目前,全息干涉計(jì)量術(shù)在方法上先后發(fā)展了實(shí)時(shí)全息干涉法(單次曝光法)、二次曝光全息干涉法、時(shí)間平均全息干涉法、雙波長干涉法以及雙脈沖頻閃全息干涉法,此外,J.A.Leendertz開辟了全息干涉計(jì)量術(shù)的另一個(gè)新的分支-激光斑紋計(jì)量術(shù)。隨著光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、CCD器件及光纖技術(shù)的飛速發(fā)展,使得全息干涉計(jì)量技術(shù)在信息采集和處理上更為方便、快捷和可靠,并得以在惡劣環(huán)境條件下對(duì)某些物理量進(jìn)行定時(shí)測量。再加之相移技術(shù)、外差技術(shù)和鎖相技術(shù)等,可使測量精度提高到λ/100或更高。
全息干涉計(jì)量在20世紀(jì)80年代美國等西方先進(jìn)國家已產(chǎn)業(yè)化,我國在20世紀(jì)80年代初有幾所大學(xué)和科研單位的研究項(xiàng)目通過鑒定,其中有些達(dá)到當(dāng)時(shí)的先進(jìn)水平。經(jīng)過近幾年的開發(fā)和研制,我國在全息干涉計(jì)量測試設(shè)備方面主要發(fā)展有:
(1)用于測試火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴霧化特性的YSCI型離子瞬態(tài)激光全息測試儀;
(2)用于激光熱核聚變稠密等離子體電子密度測量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外線激光全息探測儀;
(3)包括記錄、再現(xiàn)、圖像處理三部分的瞬態(tài)激光全息干涉計(jì)量測試系統(tǒng);