电磁波与医用仪器课件

人的差异在于业余时间电磁波与医用仪器电磁波与医用仪器人的差异在于业余时间电磁波与医用仪器电磁波与人体健康中国科学院老科技工作者协会中国科学院电工研究所吴石增目录电磁波已构成人类的生活环境电磁波的传播三、电磁波谱四、电磁波的生物效应与“双刃剑”作用五、对人体健康影响的防护六、结束语一、支架式教学模式的内涵及在数学教学中的应用优势分析1.支架式教学模式的内涵。“支架式”教学模式由布鲁纳（美）首次提出，其提出的基础是由维果茨基提出的最近发展区理论，其主要观点在于两方面：在儿童的发展过程中，教育发挥主导作用，且教学必须同最近发展区相匹配。在“最近发展区”理论中，将学生的发展水平界定为：（1）学生现有水平；（2）在外界帮助的条件下，可能实现的发展水平。在两种水平之间存在的差距即为最近发展区。教学活动的着眼点为学生的最近发展区，教学的内容应具备一定难度，教学的目的在于有效调动学生的主动性、激发学生的潜能，从而实现越过最近发展区并达到潜力发展水平的目的，进而在此基础上继续下一个区域的发展。以此理论为基础，将支架式理论界定为：将最近发展区设定为教师介入的领域，为学生提供教学支持，推动学生进行自主性学习。2.支架式教学模式在数学教学中的应用优势分析。（1）有助于形成良好的师生关系。教师在开展支架式教学模式之前，需对学生的当前发展区与潜在发展区加以详细了解，从而有助于对学生形成充分的认识，进而可以从实际情况出发开展教学设计。在进行脚手架的构建过程中，教师与学生之间可以形成良好的关系，从而有效避免传统教学的弊端。（2）有助于激发学生的自主学习性。支架式教学模式遵循以学生为主体的原则，有效发挥教师的教学主导作用，并且将培养学生的独立性和探索能力作为目标，一方面考虑了学生在个体方面存在的差异，另一方面有效解决了师生之间的地位矛盾，有利于教师更加有效的带动课堂教学，实现教学目标。（3）有助于激发学生的学习热情。支架式教学模式为学生创设一定的学习情境，并且在学生遇到学习障碍时，为其提供支架式帮助，从而促进学生完成阶段任务。在教学支架介入和退出的过程中，学生完成了自主性探索，在一次次发现问题与解决问题的过程中，提升学生的成就感，激发学生的学习热情。（4）有助于开发学生的学习潜能。支架式教学模式有两个重要环节――独立探索环节与合作学习环节。通过教师的引导，使学生置身于一定的教学情境，通过脚手架的支撑，促进学生开展自主性探索学习。进而通过合作学习环节，充分调动学生的思维，开发学生的学习潜能，提升学习效果。二、支架式教学模式在初中数学教学中的应用措施分析1.支架式教学模式的基本程序。（1）建构支架――以教学内容及核心思想为基础，并且根据认知结构构建具体框架。就数学教师而言，应充分挖掘教学大纲的切实要求、数学课程的知识结构以及教学目标等。（2）进入情境――以情感结构为基础构建情感支架。此环节要求教师应具备高水平的理论基础，将所教内容加以深化处理，并提炼出核心问题，以便激发学生的好奇心及主动探索。此环节为课堂教学的重要环节，也是提升学生自我探究能力的重点过程。（3）自我探索――教师应切忌将问题答案直接揭晓，要为学生提供思维引导，并通过自我探究将其解决。唯有通过自我探究，学生的自身能力才能得到有效发挥，并且充分发挥核心主体地位，进而积极融入课堂教学。（4）效果评估――此环节的目的在于追踪学生对于教学内容的掌握情况。该环节为具体检测环节，但不能作为具体考评的唯一标准。当前的教育理念应为开放性的，有助于学生能力的发挥，同时要有助于学生自身素质的提升。（5）反馈教学――通过实际教学过程，将学生暴露出的问题加以分析总结，对于实际问题加以完善及处理，进而提出有效的解决措施。2.支架式教学模式在初中数学教学中的应用措施。（1）构建认知支架。有研究认为：学习的实质在于将新认知与原认知形成实质性关联，进而达到扩大新认知的目的的过程。因此，在支架式教学模式中，构建认知支架十分重要，其有助于学生准确找到新认知与原认知之间的切合点，进而通过原认知的重现达到对新认知的构建。由于数学知识具有抽象性，若通过抽象的数学符号进行表达，将不利于学生的学习，因此，需要教师深入挖掘教学资源，为学生创设认知支架。例如，在北师大版初中数学教材，七年级下册，“生活中的轴对称”一节，教师可以列举几项生活中的实例（剪纸、镜子成像灯），使学生通过感性认识以及实际生活经验的回忆，实现将生活经验转化为理论的目的，进而让学生通过自我理解，对轴对称的内涵做出界定。（2）构建情感支架。教学的最高目标并非是单纯的传授知识，其更多的在于实现对学生的激励、引导和鼓舞。创设教学情境，为学生营造出最佳的学习气氛，正是实现对学生的激励、引导和鼓舞的一项重要手段。因此，教师应充分利用现有的教学资源以及辅助的教学手段为学生创设出适宜的教学情境，使学生对数学学习产生浓厚的学习热情。例如，在北师大版初中数学教材，八年级上册，“勾股定理”一节，可以将勾股定理的发现过程以及相关数学学者对于勾股定理的研究结果等内容向学生加以介绍，可以充分吸引学生的注意力，进而在潜移默化中形成对数学的探索需求和好奇，从而通过情感教育的手段，实现对学生学习自主性和积极性的激发。（3）构建能力迁移支架。知识的学习存在先后顺序，即哪些知识应处于优先地位，哪些知识应处于次之地位，因此，需要对数学教材进行深入地分析，从而了解教材内容的教学性质要求，进而在此基础上，决定在实际教学过程中所采用的教学顺序。由于知识的获取需要经历一定的环节，因而，新知识的构建需要在原有知识的基础上进行。出于“为迁移而教”的考虑，应在采用支架式教学模式中，构建能力迁移支架。在教学过程中，教师需通过创设教学支架，实现吸引学生参与的效果。三、结语文章通过对“支架式教学”模式基本涵义的界定，以及对“支架式教学”模式在数学教学中的应用优势分析：有助于形成良好的师生关系；有助于激发学生的自主学习性；有助于激发学生的学习热情；有助于开发学生的学习潜能。对“支架式教学”在初中数学教学中的具体应用提出了几点措施建议：构建认知支架、构建情感支架、构建能力迁移支架。文章提出的应用措施对于在初中数学教学课堂中开展“支架式教学”具有一定的指导意义，同时具有一定的实践价值。计算机图形学是研究如何利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科，在计算机辅助设计制造、科学计算可视化、地理信息系统、虚拟农业等领域有着非常广泛的应用，是计算机、地理信息系统、电子工程、机械设计等本科专业一门重要的专业基础课，也是许多后续课程(图像处理、模式识别、多媒体技术、虚拟现实、计算机视觉等)的基础课程，在教学计划中占有重要地位和作用。培养学生的创新和实践能力是研究型大学教育改革目标的核心。通过该课程的学习，不仅使学生能系统地获得计算机图形学的基本知识、必要的基础理论和常用的图形生成算法，同时能提高学生的综合素质，使学生具备一定的研究和创新能力。另外，随着近几年信息技术在农业领域的广泛应用，在农业遥感、地理信息系统、农作物模拟和仿真中涉及大量的计算机图形算法和技术。因此在这门课的讲授内容上增加了一些和遥感、地理信息系统、虚拟农业技术相关的图形基础和算法，并结合教师的研究成果和科研工作的进展，及时将其增加到教学内容中，使这门课程逐渐形成有农业特色的专业基础课。课程改革决不仅仅是教学内容的更新，更为重要的是学习方式、思维方式转换以及新教育技术的应用。这需要我们从“知识型教学”转换成为“研究型教学”，即以知识为载体，传授本学科的方法论，注重学科发展，提升教学中学生思维能力、交流沟通能力等持久性综合能力的培养。1研究型教学的实施方案研究型教学是以提高学生的综合素质和创新研究能力为目标的。为了达到这个目标，我们从跟踪学科前沿能力、发现问题能力、理论联系实际能力、文献阅读能力等以下7个方面来综合培养学生的能力[1]，如图1所示。围绕这几方面的能力，具体做法是强化基础、突出实践、重在素质、面向创新。我们主要在以下几个方面展开了创新性的教学改革研究。1.1像计算机工程师那样去思考和解决问题本课程教学理念为：“以应用为背景、以理论为主线、以算法为核心、以合理先进的教学方法为手段、以提高学习兴趣和创新能力的培养为目标”。学完这门课程，学生应掌握两个技能并达到一个目标，两个技能是：1)学生能编写小规模的图形程序(这里的小并不是贬义，只是代表你有能力做事的规模而已)；2)掌握的第二个技能是有能力来理解别人编写的程序。因此要能写、能读程序。最终的目的是开启学生从其他领域中提炼概述，并研究出如何将其转入计算机图形领域的能力。通过图形学算法的提出背景以及发现、发展和完善过程的讲解，对学生的思维进行训练，提高学生面向问题的求解能力，培养学生的科研素质。在教材的选取上，不局限于一本教材[2-4]，而是选用国内较有影响的几本教材作为参考书。注重基本原理和概念的讲解。因为图形技术的发展日新月异，新的技术和算法层出不穷，学生学习的技术几年后可能会过时，但基本的原理和概念是长期不变的。1.2突出讲授图形算法中蕴含的思想计算机图形学课程的主要内容就是讲授图形生成、显示、处理的算法。那么，一个普通、常规的图形算法是如何通过改进和完善变成一个优秀算法的？算法分析是一种理论研究，是关于计算机程序性能和资源利用的研究，重点是性能。我们是在学习如何计算机程序运行的更快。算法还涉及到其它资源，但我们的关注点主要还是在性能上。例如，直线生成算法是计算机图形学较底层的一个算法。该算法的性能严重决定着图形生成的效率。因为当完成一个动画算法或真实感图形算法时，直线算法可能被几十万、上百万次地反复调用，因此这种算法要求效率要高。在加、减、乘除、开方、三角函数等运算中，加法是最快的运算，其中整数加法又快于浮点加法。因此像画直线这种底层算法，能够减少一个乘法都是一个了不起的事情。从讲授通过直线方程的画线算法到数值微分(DDA)算法、再到中点画线算法，最后到Bresenham算法。一步步给学生展示了一个开始需要一个乘法和一个加法的普通直线算法，是如何通过改进和完善其性能，把乘法演变一个浮点运算加法，又把浮点加法变成整数加法的一个精彩过程。计算机科学问题的核心就是算法。学术大师们在提出、改进和完善算法的过程中所体现出来的一些闪光的思想正是我们所要深刻认识和领会的。什么是创新？这些闪光的思想就是真正的创新！在讲授其他一些图形算法如多边形的扫描转换和区域填充、裁剪算法、消隐算法等时，并不强调学生掌握和实现算法的具体细节，更重要的是阐述这些算法所蕴涵的一些创新思想，像增量思想、编码思想、图形连贯性思想、分而治之思想等。这些思想不仅用在图形学算法中，而且还用在了数据挖掘、人工智能等领域。1.3算法讲解与程序演示相结合计算机图形学课程具有很强的实践性，上机编程实验是其重要环节，基本目标是将学生的计算机操作能力、分析能力、设计能力与编程实践结合起来，引导学生由浅入深地掌握计算机图形学基本理论和算法。为了让枯燥的算法讲解变得生动起来，作者在教学手段上充分发挥图形学自身特点，将许多算法的原理用Flash做成动画片嵌入到教学幻灯片中，采用生动形象的动画算法讲解，使学生对抽象的图形学算法不仅有一个直观的了解，而且还调节了课堂气氛。许多同学在看过演示之后，不仅对算法有了更为深入的了解，还纷纷跃跃欲试，想要做出更好的程序来，这极大地激发了学生自己动手编程实践的欲望。这些课件对于提高学习兴趣、增强算法的理解性具有很大的作用。我们安排了8～10个上机编程实验，内容包括画直线圆弧算法、区域填充算法、编码裁剪和梁友栋裁剪算法、二维、三维变换算法、透视变换算法、Bezier曲线算法、B样条算法和简单光照模型的实现。学生通过这些算法的编程实现并改进一些重要算法，既可以增强对算法本身的理解，也可感受编程的乐趣。2教学与科研相结合2.1教师科研与教学相结合科研是提高课程教学质量的源动力。将科研成果引入教学，一方面丰富了教学内容，提高了学生的学习兴趣；另一方面，也培养了学生的科研创新能力。我们主持和参与的国家科技基础条件平台中国数字科技馆项目“虚拟农场体验区”、科技支撑项目“面向农民科技培训的人机交互式三维可视化平台研究”、虚拟农场等课题中都使用到了图形算法和技术，通过课题引导学生将图形学中的各类知识集成到引擎中，面向二次开发和快速开发，大大提高了学生对图形学技术的理解和实践动手能力。2.2教学与专业文献阅读相结合一门学科的内容终归是不可能全部在课堂上讲授完的，以“授人以渔”为己任的教师也没有必要这样做。在网络时代没有绝对的老师，所有老师必须成为学生。同样，在网络时代也没有绝对的学生，所有的学生必须学会做自己的老师。为了培养学生研究创新的能力，除了把教师自己的科研成果介绍给学生，更重要的是培养学生跟踪学科前沿的文献检索、文献阅读与文献综述能力。基于期刊的影响力和SCI影响因子等标准，我们选择国内外一流期刊20余种，国内期刊如《计算机辅助设计与图形学学报》、《地理学报》、《计算机图形图像学报》等；国外期刊如《ComputerGraphics》、《IEEEComputerGraphicsandApplication》、《InternationalJournalofGeographicalInformationScience》等。相对来说，这些权威的期刊发表的文章基本上都是高质量的文章。除了从这些期刊里选出一些和计算机图形学算法有关的高质量文献以外，还搜集一些有关计算机图形经典算法的经典文献，主要是一些具有里程碑式的文献！这些经典的文献犹如文学界的世界名著，长久不衰，他们的贡献直到今天都无可忽略！最新文献犹如现代流行小说，要与时俱进，了解计算机图形学领域的一些最新进展。要求每个学生在这门课程的学习期间，能够阅读至少2～3篇中文文献和1～2篇英文文献(既阅读世界名著，也要浏览现代流行小说)。这样既提高了学生的英语阅读能力，了解该领域的热点和前沿进展，又使得学生能领会大师们的研究思路、逻辑推论和技术方法。通过两届学生的实验，教学取得了良好的效果。尽管他们只是大二的学生，但已经有几位学生对教科书上的一些经典算法在性能上做了进一步的改进，提高了算法的效率，撰写的几篇学术论文被国内外学术会议录用。3结语在研究型课程教学中，教师的作用发生了变化：教师不再是“讲台上的圣人”，而更多地起“场外教练”的作用[5]；他们不仅仅传授知识，而是遵循认知规律，以学生为中心，设计教学过程、提供教学资源、提供学习建议，对整个学习过程进行控制，包括在关键环节上对学生进行启发、激励、引导和指导。教师的战略目标都是为了帮助学生们能像一个计算机科学家一样去思考。换句话说，希望赋予学生一种能力，让学生可以用计算机做他想做的任何事。电磁波与人体健康中国科学院老科技工作者协会中国科学院电工研究所吴石增目录电磁波已构成人类的生活环境电磁波的传播三、电磁波谱四、电磁波的生物效应与“双刃剑”作用五、对人体健康影响的防护六、结束语、电磁波已构成人类的生活环境(1)(一)、从几个问题看电磁波的功用和存在·1、大家每天都看电视·2、几乎每个人都用手机、电磁波已构成人类的生活环境(2)3、绝大多数人做过X射线胸透和CT检查·4、绝大多数家庭都用微波炉电磁波已构成人类的生活环境(3)·5、很多人都使用电脑·6、不少家庭有人使用过频谱治疗仪电磁波已构成人类的生活环境(4)(二)、充满电磁波的生活环境从以上事实看,人类要天