遥感科学中的高性能计算教学课件

遥感科学中的高性能计算1、纪律是管理关系的形式。——阿法纳西耶夫2、改革如果不讲纪律，就难以成功。3、道德行为训练，不是通过语言影响，而是让儿童练习良好道德行为，克服懒惰、轻率、不守纪律、颓废等不良行为。4、学校没有纪律便如磨房里没有水。——夸美纽斯5、教导儿童服从真理、服从集体，养成儿童自觉的纪律性，这是儿童道德教育最重要的部分。——陈鹤琴遥感科学中的高性能计算遥感科学中的高性能计算1、纪律是管理关系的形式。——阿法纳西耶夫2、改革如果不讲纪律，就难以成功。3、道德行为训练，不是通过语言影响，而是让儿童练习良好道德行为，克服懒惰、轻率、不守纪律、颓废等不良行为。4、学校没有纪律便如磨房里没有水。——夸美纽斯5、教导儿童服从真理、服从集体，养成儿童自觉的纪律性，这是儿童道德教育最重要的部分。——陈鹤琴目录遥感科学计算的背景遥感科学并行计算的创新通用总体架构设计思路遥感并行中间件介绍遇愿科学计算的肯景需求迫切,但成熟系统较少1.目前国内外基本上没有成熟知名的遥感并行处理系统,大多数遥感处理系统存在于桌面级应用软件。2.遥感数据量巨大,并行系统总是在性能上受制于|O和网速,无法大规模地实现。例如:一组1GB大小的遥感数据需要用5分钟从本地磁盘读入内存,台电脑的CPU并行处理这组数据1分钟即可完成,但还要花大约6分钟的时间把处理过的数据保存进本地磁盘。由此可见,并行处理对时间的影响不明显。系统瓶颈存在与|O与网速方面。一、从素质教育与应试教育看课堂教学课堂教学改革的成功与失败，对学校教育变革有着举足轻重的意义，这已成为持有各种不同教育理念和观点的人们的共识。从上个世纪的“精讲多练”，到时下流行的“高效课堂”，诸多的课堂教学改革理念和模式，反映出教育工作者对优质教学的诉求和探索。然而，什么才是课堂教学改革的核心主题呢？我们首先必须明确，课堂教学改革不等同于教育改革，因为教育改革有着更深远的含义。改革开放30多年来，中国社会已经发生了沧海桑田的变化：国民经济规模空前，城市化进程加速，与生产和生活方式现代化相伴的价值观多元化成为现实。“穷人的孩子早当家”所体现的社会化教育、生活教育以及由此带来的人生观、价值观教育愈加式微。这一切，都是教育改革必须面对的事实和问题。但是，我们依然要强调课堂教学改革在教育改革发展中的重要地位——正像越来越多务实的一线教育工作者深切认识到的那样：就学校本身而言，最核心的问题是怎样将课堂教学的功能由单纯的知识传递变为激发、培养学生的创新品质。我们这样说是基于如此认识：应试教育与素质教育最本质的差异就体现在课堂教学上。因为，尽管两种课堂教学都谈讲与练，但前者是无度的，企图通过无度的讲和练增加学生的知识感受强度和经验，而后者则是精心安排的；尽管两者都谈知识传承，但前者几乎是以接受知识、掌握技能为唯一目的，后者则强调培养学生用发现、探索的学习体验，锻炼出优良的思维品质和求异求新能力，实现整体协调发展与长远的可持续发展。素质教育中也应该讲应试能力的培养，因为只要高考的选拔功能存在，应试技巧和方法的训练就应该是教学中一个不可或缺的组成部分。但把应试技巧和方法作为教学的全部，把教学作为教育的全部，就成了贻害无穷的应试教育。因而，充分认识课堂教学的弊病，解决课堂教学中的知识唯一化倾向，通过探索建立正确的课堂范式，是我们刻不容缓的任务。课堂教学改革最紧要的是解决好教学中教师主导、学生主体的角色定位问题。主导和主体我们已经提了许多年，问题不在于承不承认这一角色区分，而是如何在课堂教学的过程中拿捏好分寸。我们看到现在相当多的学校，尤其是城镇农村中小学校，教师仍在大密度地增加讲授内容，王权般地统治着课堂，这就是课堂教学的现状。撇开非智力因素的影响，单就知识的传授而言，灌输式的课堂确实可以增加学生的知识容量并增强学生再现这些知识的能力，而提高应试成绩是很多学校市场化下的最大利益。基于此认识和需要，这种教学形式才始终统治着我们的课堂。殊不知，学生的学业同样存在着“中药配伍法则”。“满堂灌”给学生带来的厌学和疲惫，产生着不知不觉的边际效应。课堂教学中的讲授“满时化”带来的知识积累优势是显性的，而非智力因素造成的边际效应却是隐性的。因为没有合适的工具去准确“测量”课堂教学的隐性效应，“满堂灌”的得不偿失才不易被校长和教师们意识到。“满堂灌”使知识失去了诱人的光彩和精神的温暖力，让引人入胜的“未知”化为枯燥的概念、定理、数字和符号，滞缓了学生知识的积累速度，弱化了学生的知识内化功能。应试一旦成了课堂教学的唯一目标，课堂教学就丧失了培育健全人格的文化元素，丧失了“育人”功能。当前，一些专家和一些学校正在进行“有效课堂”的课堂改革实验，力图使教师拿出最佳的工作状态，设计出最佳的教学流程，发挥出最佳的教学艺术水平，使学生树立坚定正确的学习目标，充满着高涨的学习热情，选择出优化的学习方法，让课堂效益达到最大化。这种实验的许多长处无疑会对课堂教学大有裨益，但这种实验标本的效能参数一旦回到教学常态中，回到非课题实验组的普通教师之中，将会大失水准。这种“功能”的衰减具有普遍性和绝对性，并且“有效”二字也值得推敲，是近效还是远效？是可测量的效，还是难以有效测量的效？受人群复杂性的影响，这种社科性的实验要比自然科学实验呈现出更多的不确定性。课堂教学的变革无疑具有艰巨性、长期性的特点，校长作为课堂变革的领导者，切忌准备不足、草率从事：对自己学校的发展特殊性缺少真切的把握，教师队伍缺少改革力量的准备，幻想着聘请专家就能够改天换地。我们耳闻目睹的许多案例证明：无“精兵强将”（有教学改革的强烈诉求者）的学校，课堂教学改革看起来热热闹闹，但事实上却是“课堂教学秀”。在这种课堂上，经常见到的是统治讲台的教师走了下来，取而代之的是学生上台，学生讲，学生表演。这就彰显了学生的主体地位吗？非也！这种课堂改革弊大于利。第一，少数学生站上了讲台，绝大多数的学生还坐在下面，即使不断变换学生上讲台，但换汤不换药，教学关系实质还是“讲”和“听”的关系。第二，如果用一个缺少教学经验的“学生”做“先生”，传授的低效是可想而知的。这种课堂变革只能是一种课堂闹剧，并且对于走上讲台的学生来讲，严重增加了学习负担。二、课堂教学改革是教与学关系的变革课堂教学的改革主要是教与学关系的改革，教与学的关系要处理好以下问题：第一是教学目标、任务与学生发展水平的关系。教师必须执行国家的课程标准、完成所规定的教学任务，但也一定不能忽略教学对象的群体特殊性，譬如学生的认知、情绪、社会性发展状况等。第二是教学主体与主导的角色关系。主体在教与学的整个过程中必须充分显示出三个特征：一是学习态度的主动性，即以探索发现的精神寻觅获取知识的路径。二是学习过程的选择性，即在学习时间的分配上、学习资源的利用上、学习方法的选择上、学习方向的取舍上，享有一定范围内的自主权。三是思维品质的生长性，即学习过程从一开始直至结束，都不是单纯的知识积累，而是知识的“习得、体验、反思、建构、层层递进”的创新过程。主导在教与学的整个过程里也必须充分显示出以下两个特征：一是对主体生命的尊重。课堂教学的过程应该是学生发育期心智的生长过程。就像身体具有独特的生长机能一样，心智系统本身也有自己加工吸收、转化的机能。教师如厨师，只需提供可口诱人、营养全面的美味。至于吃成胖子或吃得依然清瘦，那是由食客的食欲和消化吸收能力来决定的。二是充分发挥“导”的角色作用。按照波普尔“科学始于问题”的观点，“任何学术研究都是对问题的研究——没有问题也就没有学术研究”，怎样让学生在学习开始的“习得、体验”阶段中，感知到问题所在，是主导的角色责任之一。怎样让学生在“反思、建构”学习的中后阶段找到解决问题的路径和方法，构筑起个体的知识体系，是主导的角色责任之二。从感知问题到解决问题，教师主导角色最难拿捏的是“等待”和“点拨”的时机选择。点拨早了，主导就无异于越俎代庖；等待久了，主导就有该为不为之错。正是在这里，产生了教学艺术。也正是在这里，发生了课堂改革的迷失。我们时常从一些课堂教学改革案例上，看到形形色色的“课堂秀”：学生讲课、学生讨论，大秀学生主宰课堂的表象，而缺失了引导学生发现问题、帮助学生解决问题的主导作用。要知道，课堂教学是有目标和任务的，一味地让学生保持学习的“轻松”之感不仅不能使学生完成本该完成的学习任务，还会影响其意志品质和健全人格的成长进程。所以，一个好的课堂不是简单地让学生去站讲台，而是让学生会发现和思考问题；不是一味地让学生在学习过程中感觉“轻松”，而是让学生敢于面对问题，并在解决问题中体验征服的快乐。我国是一个农业大国，农村人口占全国总人口的百分之八十以上，农村教育是我国教育的重点和难点，从当前看，农村教育总的形势是好的，社会主义市场经济的确立和发展，给农村教育带来了新的机遇。然而，我们也必须看到，农村教育从整体上仍然存在着许多不容忽视的问题。辍学率居高不下，会严重阻碍农村社会、经济及教育事业的健康发展，因此，探究农村教育中学生的辍学问题也就显得尤为必要。一、农村教育中辍学现象产生的原因（一）社会原因社会上新的“读书无望论”打击了许多中小学生家长让其子女上学的热情。以前，上大学包分配，子女只要上了大学就等于端上了金饭碗，因此广大农民抱着上学为跳出农门的传统观念，希望子女摆脱农民的身份而积极鼓励子女上学，这无疑会缓解辍学现象的产生。但近年来，随着上大学费用的昂贵，就业压力的剧增，有些大学生毕业后甚至还要回炉于技校，继续深造。社会上人才供给矛盾日益突出，广大农民越发认为读书不仅没用，而且对于改变贫困的现状是没有多大希望，因此他们宁愿选择让其子女辍学，以追求更大的效益。复杂的社会环境是导致学生辍学的外界因素。中小学时期，学生的生理，心理发展都不健全，十分容易受到外界所谓的新事物的诱惑，农村的一些黑网吧、游戏厅的个体经营者，为达到其盈利的目的，对未成年人进入网吧视若无睹，并借用各种手段对其进行诱导，使得不少学生沉迷于其中而荒废学业。再加上市场经济大环境下，“一切向钱看”等错误价值观念的影响，使很多学生丧失了学习的兴趣与信心，走上了外出打工的道路，从而结束了自己的校园生活。政府对部分贫困农村地区的教育投入不足，使农村教育的硬件无法满足学生需求也会产生辍学现象。（二）学校原因学校教育不当是导致学生辍学的重要原因。目前，我国的中小学无论是课程设置还是教材的编写，都以城市为中心，而忽略了农村与城市之间在教学环境与教学资源上的巨大差异，极度脱离了农村学校的实际情况。教材编写脱离农村实际，内容陌生而难懂，从而挫伤了部分学生学习的积极性，对学习产生恐惧感，学生自己感到升学无望导致辍学。农村师资队伍综合素质不高，是导致学生辍学的关键。农村地区由于经济不发达，教育资源有限，教学环境相比城市来说比较恶劣，很难吸引优秀教师在此任教，教师学历普遍偏低，并且，农村相对来说信息比较闭塞，教师也很少会有进修学习的机会。同时，由于城市学校环境优越，教学资源充足，一些农村优秀教师也会被挖走，这对原本就不发达的农村学校来说更是雪上加霜，优秀教师的大量流失，导致部分农村学校面临师资不足的现状。由于教师缺乏深造，教师的教学技能尤为单一，多数教师只能掌握本学科的授课技能，而对于其他学科的技能很少或不掌握，教师在此条件下会更多的采用传统的填鸭式教学模式，这种方法极易引起学生的厌学，进而导致学生辍学。（三）家庭原因家庭经济困难是造成学生辍学的物质因素。有的研究者对辍学进行了较精确的经济成本收益分析：“林潼将受教育者的直接成本（各种学杂费等）、机会成本（辍学后工作可能得到的报酬）、受教育的期望收益（读完书后工作所能得到的报酬）进行权衡分析，得出辍学是农村青少年及其家庭在理性上选择的结果。”[1]农村父母由于受教育程度偏低，对子女的教育期望和学业指导、学校教育的参与存在一定的局限性，农村家长花在子女教育上的时间精力和金钱都远远少于城镇儿童。张士菊认为：“农村家长普遍受一种错误教育价值观的影响，家长由于文化程度比较低，他们不能够正确的认识到教育对生产力水平的提高和家庭生活质量的改善以及子女一生幸福的重要意义，有的家长对子女抱有的教育期望较低，认为只需要学会基本的认字与计的算能力即可，这些家长往往目光比较短浅，只看到近期利益，而不能看到孩子辍学外出打工，虽然能够缓解当下的家庭经济困难，但是对一个家庭的长远发展是起不到积极的作用，甚至会产生消极的影响。”[2]因此在这种不正确的家庭教育价值观的影响下，子女被迫辍学，有的甚至是主动辍学。当前，农村学生的辍学是在大的社会背景下，学校，家庭共同起作用的结果。社会、学校、家庭等方面对学生任意辍学的无视和默许态度是导致学生辍学率不断上升的助推器。在这些内、外力量的共同推动下，农村学生辍学率不断呈上升趋势，学生对于知识追求表现出更为强烈的淡漠化倾向，因而需要全社会的共同关注，需要用新的思维和新的眼光去研究和解决这种高辍学率的产生。二、农村教育中辍学现象产生的预防对策（一）改变教育的“城市中心”取向首先，正如我们所知，农村教育无论是教学模式还是课程设置都存在着城市化倾向。而这种倾向却远远脱离农村实际，虽然我国目前的城市化进程步伐有所加快，但城市化也需要一个很长的过程，城乡二元格局改变“城市取向”的陈旧教育模式，从而加强农村教育与地方经济社会发展之间的关系，由于城乡之间在经济、文化等方面存在着差别，因此，应允许农村学校因校制宜，充分根据本地与本校实际情况，大力发展与发掘适合地方学校及可促进当地经济发展的特色课程，在课程结构与内容上达到自主创新的效果，密切联系学生的实际生活和农村的实际生产，激发学生的学习兴趣，而且也让农民看到科技对农业所产生的丰硕成果，使农民真正感受到科技与教育在日常生产于生活实践中的重要作用，这样，农民也会积极把子女送入学校求学。（二）落实政府责任，强化政府行为首先，各级政府应加强对农村学校的资金投入与师资配备，从而确保义务教育的均衡发展，使学校具备落实素质教育的基本条件。农村地区经济发展相对比较落后，教学资源相对短缺，这对素质教育的推进无疑会增强难度，因此政府应充分发挥其监管主体的作用，对缺乏资金的学校应加强资金的投入，同时也应加强学校信息工程的建设，为学校建立图书馆以及电脑设备的配置，从而在硬件上缩小城市与农村之间的差别。其次，辍学学生的返校工作，主要由乡镇人民政府负责。乔凤义认为：“当学校劝学无效时则应积极主动、及时向乡镇人民政府报告，政府接到报告后，必须及时采取动员或强制措施要求辍学学生家长或监护人，送辍学学生返校学习，对外出打工或经商的学生，政府应采取有力措施令其返校，对这些辍学学生各级人民政府应责成劳动、工商等部门负责清退，并督促其返校就读。”[3]（三）加强学校管理，强化师资队伍建设加强教师队伍建设，提高农村教师的综合素质。教师的教育行为与个人素养直接影响到学生的学习兴趣与爱好，因此，这与控辍保学工作息息相关。李冬梅认为：“学生的辍学有时候与教师的教学行为或多或少有些关系，因此结合控辍保学工作，学校领导应重点抓师风师德建设，旨在提高教师的思想素质，重塑教师的良好形象，全面推进素质教育。”[4]通过政治业务学习等活动，加强对领导、教师的培训教育，不断转变教育教学观念，确立以学生为本，本着“一切为了学生”的原则，尊重、关爱学生，建立平等、民主、合作的师生关系。使学校领导和教师都深刻认识到，学生只有“亲其师”才能“信其道”的道理。针对学生自卑、厌学的成因，学校和教师要注重和改进学校德育工作，切实抓好前途理想教育，引导学生明确学习目的，培养学生发奋学习的意志和动力。”[4]（四）落实家庭在义务教育阶段的责任，提高农民的整体素质家庭是保障农村儿童受教育权利至关重要的一环，具有学校及其它教育不能取代的独特功能，它是学校教育的基础和延伸，因此，家长必须明确教育子女的责任意识，树立正确教子观念，明确学习知识对孩子一生的重要影响，明白愚昧无知与贫困的紧密联系，与学校积极配合，共同为孩子健康成长营造一个良好的环境和氛围。在农村，眼前的实惠和利益使农民对教育采取一种功利化的价值取向，他们用眼前的实惠和利益来评判和裁决一切。可以说，农村贫困文化对农村学生的辍学现象起到了推波助澜的作用，因此，必须在加强农村自身经济建设的同时加强农村文化建设，开展丰富多彩的文化活动，探索农村教育深层次改革的内涵，诸如价值取向、内容结构等，发挥学校教育的文化功能，从而促进农村文化与农村教育发展的良性互动。总之，只要社会、政府、学校和家庭通力合作，就一定能把农村学生辍学过多的现象控制到最低限度。教育无论对于学生家庭，学生个人，还是国家都是十分重要的，农村教育尤其要引起人们的关注，使农村孩子们也能共享知识的海洋，而不要过早的踏入社会，失去上学的机会。■目录遥感科学计算的背景遥感科学并行计算的创新通用总体架构设计思路遥感并行中间件介绍遇愿科学计算的肯景需求迫切,但成熟系统较少1.目前国内外基本上没有成熟知名的遥感并行处理系统,大多数遥感处理系统存在于桌面级应用软件。2.遥感数据量巨大,并行系统总是在性能上受制于|O和网速,无法大规模地实现。例如:一组1GB大小的遥感数据需要用5分钟从本地磁盘读入内存,台电脑的CPU并行处理这组数据1分钟即可完成,但还要花大约6分钟的时间把处理过的数据保存进本地磁盘。由此可见,并行处理对时间的影响不明显。系统瓶颈存在与|O与网速方面。遇愿科学计算的肖景大规模的资源利用是需解决的问题1.|O瓶颈使系统的大量时间花费在数据读↓取与写入阶段2.网络带宽小,无法迅速传输海量遥感数据3.CPU占用率低,导致系统资源浪费遇感科学并行计算的创新采用Map/Reduce的实现思路的同时,将新的基于IP6/P4的组播通信技术融入其中,大量减少数据传输时采用内存共享及数据预读取技术,让一台计算机内部多CPU或者多核的计算单元在进程之间直接共享预读取数据,大量减少磁盘I○读取操作,对于处理大量遥感数据来说,性能提升非常明显超越MP的网络带宽合并技术,针对每块网卡实现物理负载均衡,让拥有多块网卡的计算机实现N千兆的网络传输效果,让计算更加高效,群集规模更大。遇感科学并行计算的创新节点运维故障控制技术,让计算节点死机或者网络断线的情况下仍然能够顺利完成并行任务,让遥感并行计算享受到金融系统的运行保障待遇。计算节点无值守,采用统—升级、统一服务控制,让操作人员无需一个节点一个节点进行设置。二次开发既非常专业,又很简单。底层提供完整的面向对象式的G