层次化结构范文

层次化结构范文（精选11篇）

层次化结构 第1篇

关键词：混凝土结构,计算机仿真技术,层次化建模

0 引言

混凝土结构作为一种重要的结构形式, 其施工进程和质量受到了多因素的复杂影响, 为了控制施工质量和工期, 在施工之前编制施工进度计划是重要的工作内容, 传统的方法是凭经验用类比的方法按月升高若干浇筑层和混凝土浇筑强度等等指标来控制施工进度的进程。随着计算机仿真技术的快速发展, 利用计算机仿真建模控制和预测调整施工进度, 越来越受到工程技术人员的青睐。

1 混凝土层次化仿真的研究意义

层次化建模可以充分考虑工程现实施工过程中的复杂因素的影响, 针对施工现实状态的调整, 可能调用已建实际工程的数据信息, 达到仿真过程的真实性和节约资源的目的。考虑各类混凝土运输机械在工程中的应用问题, 建立不同的仿真模型, 从而确定各类机械效率的最优选择依据。结合专家经验, 建立目标优化系统对后续工程进度的控制实现实时的调整预测。对不同阶段的施工方案和机械配套方案进行调整, 保证施工进度。同时, 层次化建模的相关工作成果可以为其他混凝土工程所应用, 实现相同工作的重复使用, 节约工作资源, 提高工作效率。

2 混凝土层次化仿真研究内容

现有的模型建立和分析的仿真技术多采用整体性建模的方法, 不利于数据和仿真的多次调用, 造成工作的重复性和资源浪费。层次化建模的组成:大的系统工程一般由多个次一级系统组成, 次一级的系统又是由更具体的系统组成。所以充分考虑系统结构是由具体的单一功能的模块, 相互组合成具有相应运行分析功能的复杂结构, 多个这一类复杂结构的配合交互运行, 就会完成具有特定的预期功能的大的工程系统。

充分考虑仿真模型的关联性和逻辑性, 不断的将系统具体化和模块化。建立“对象组”和“信息类”的概念。不断的输入和存储数据。同时, 采集存储工程的实际进度的数据信息对后续模型的分析进行调整, 控制施工进度。不但节约了资源, 减减少少了了工工作作量, 同时增加了仿真的适用性和真实性。

3 混凝土层次化仿真系统的设计与实现

利用VB软件开发平台, 并结合数据库技术及可视化技术, 设计出混凝土层次化仿真系统总体结构, 如图1所示。VB是一种具有强大计算功能的程序设计语言, 有利于仿真系统的建模和计算, 同时它较好的接口与模块扩展功能, 有利于建立数据信息库与模型建立过程之间的信息交互, 达到信息存储和多次调用的目的。层次化建模的信息库包括信息采集和信息存储两类。信息采集库允许数据的输入、添加和修改;信息存储库会依据信息“类”的不同而分别存储, 它允许数据的调用和查询。仿真环境集合数据调用和模型修改为一体, 允许设计人员依据实际情况修改信息。各数据库相互连接, 实现信息的交互使用, 从而形成一个完整的系统, 见图1。

4 机械效率分析

混凝土运输机械, 由于其服务的目标、服务数量和作用目标的不同, 机械效率也会有相应的起伏变化, 针对某一混凝土工程的自卸汽车机械效率的分析如图2~图5所示。

5 结语

1) 由图2, 图3, 图5知:自卸汽车针对不同的服务对象, 汽车数量的增加, 拌合楼的拌合能力将会显著的影响汽车运输效率;同时, 相同的运输环境, 增加汽车数量, 混凝土运输能力会得到增加, 但是超过环境承载能力, 汽车的使用效率将会下降。所以, 建立机械效率和工期的综合评价系统, 十分必要。

2) 由图3, 图4知:在一定的条件下, 混凝土运输能力的增加会提高其他相关机械的使用效率。但是, 超过一定的施工条件不能提高机械效率, 反而造成资源的浪费, 不能满足进度的要求。所以, 与专家施工经验的结合, 显得十分必要。

3) 层次化建模, 实现了专家经验数据可与多目标评价系统的良好结合, 同时适用大多混凝土施工过程控制。

参考文献

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[3]袁廷伟.计算机仿真技术在工程项目施工管理中的应用研究[D].南昌:华东交通大学, 2011.

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[6]王驰.基于Auto CAD的碾压混凝土坝浇筑仿真研究[D].天津:天津大学, 2012.

[7]张宏.基于VB程序设计的自动评阅策略研究[D].杭州:浙江师范大学, 2013.

公路路面结构层次的作用 第2篇

关建词:路面面层结构层次 各结构层所起的作用

公路路面是公路的一个重要组成部分,它直接影响公路的行车速度、运输成本,直接承受汽车荷载的作用和自然因素的影响,并为汽车提供安全、经济、舒适的服务。路面工程在整个公路造价中占比重较大,一般高级路面要占公路建设总投资的60—70%。因此,合理在安排好公路路面建设,讲究科学,重视投资效益,对降低行车营运费用、延长公路使用年限、发挥投资效果、提高运输效能具有十分重要的意义。路面工程与其他建设项目一样,随着改革开放和社会经济的发展,世界经贸组织的加入,机动车辆的逐年增加,迫使公路建设加快了步伐,而提高公路修建质量、延长公路使用年限是摆在我们面前的又一新课题,已纳入公路建设议事日程,特别是路面结构修筑技术是路面工程研究的重要内容。若使路面达到具有足够的程度、足够的稳定性、足够的平整度,增强表面抗滑性、耐久性这些硬指标,路面结构层次的合理布设起着至关重要的作用。根据我国公路现状,路面结构层次基本划分为三层即面层、基层、垫层。它们各结构层所起的作用分述如下:

面层是路面结构层最上面的一个层次,直接承受车辆荷载的作用及自然因素的影响,并将荷载传递到基层。现代化的汽车运输,要求车辆能迅速、安全、经济而舒适地在道路上行驶。因此,它要求比基层有足够的强度和刚度,并能安全的把荷载传递到下部。车辆行驶时,既对路面产生竖向压力,又使路面承受纵向水平力。由于发动机的机械震动和车辆悬挂系统的相对运动,路面还受到车辆震动力和冲击力的作用,在车轮后面还会发生真空吸力作用。在这些外力的综合作用下,路面会逐渐出击磨损、开裂、坑槽、沉陷和波浪等病害,影响公路作用质量。因而,路面结构的整体及其各个组成部分必须具有与行车荷载相适应的程度,以使路面在车辆荷载作用下不致产生变形或破坏。另外,要求路面具有足够的稳定性。路面的稳定性是指路面保持本身结构强度的性能,也就是指在外界各种因素影响下,路面强度的变化幅度。变化幅度愈小,则稳定性愈好。路面稳定性通常分为:水稳定性、干稳定性、温度稳定性和耐久性;还要求应具有足够的平整度。路面平整度是路面使用质量的一项重要指标,路面不平整,行车颠簸,前进阻力和震动冲击力都大,导致行车速度、舒适性和安全性大大降低,机件损坏严重,轮胎磨损和油料消耗都迅速增长。不平整的路面会积水,又加速路面的破坏。所有这些使得路面经济效益降低,因此,越是高级的路面,平整度的要求也就越高。它还要求表面平整,有良好的抗滑性能(粗糙度),還必须能抵抗车轮的磨耗,使车辆能顺利的通过。

面层根据设计使用要求,有进可分为两层次或三层次,如沥青混凝土、水泥混凝土、厂拌沥青碎石、整齐石块或条石可作为高等级道路的路面面层上层,沥青碎石也可作为面层下层。沥青贯入式碎、砾石,路拌沥青碎、砾石,沥青表面处治,半整齐石块可作为次高级路面的面层。还有中级路面的面层是由碎、砾石(泥结或级配),不整齐石块,其它粒料。低级路面的粒料加固土等等。为了加快面层与基层共同作用或减少基层裂缝对面层的影响,在基层上加辅联接层(一般采用沥青碎石或沥青贯入式,此结构一般用于高等级以上公路),它也是面的组成部分之一。用做封闭表面空隙,防止水分侵入面层的封层和厚度不超过3cm的磨耗层不能作为一个独立的层次来看待,但它仍应看作面层的一部分。

无论采用什么材料的面层,在其修筑质量上都由一定的允许偏差规定值控制。

面层在使用材料上主要有沥青混凝土、水泥混凝土、沥青碎(砾)石混合料、碎(砾)石掺土或不掺土混合料和块石等。

基层是面层以下的结构层,它主要承受由面层传递的车辆荷载垂直力,并将它分布到土基或垫层上。固此,它也应具备足够的强度和刚度,并具有良好的扩散应力的性能。基层也应具有平整的表面,以保证面层厚度均匀。它还可能受到地表水或地下水的侵入,故应有足够的水稳定性,以防湿软度变形过大面影响路面结构的强度。

用作基层的主要材料有各种结合料(如石灰、水泥或沥青等)稳定土或碎(砾)石或工业废渣组成的混合料,贫水泥混凝土,各种碎(砾)石混合料或天然砂砾入片、块石、圆石等。

当基层较厚或采用两种以上混合料时,基层可分为两层或三层来修筑。上面一层仍称为基层,基层的最下层又称为底基层,它对强度要求较基层稍低,因此,因地制宜采用当地材料来修筑,以便在保证质量的前提下降低造价。

垫层是为了隔水、排水、防冻防污染或改善基层和土基的工作条件,可以在基层与土基之间修筑垫层,如在地下水位较高的路基上;可能发生冻胀翻浆的路基上;以及中湿、潮湿路段;基层可能受污染的路段,都应设置垫层。垫层材料强度要求不高,但要求水稳定性或隔热性能好。

常用垫层材料有砂砾、炉渣或片(圆)石组成的透水性垫层和石灰土或炉渣石灰土等组成的稳定性垫层。

根据本人长期从事路面施工的经验来看,实际工作中路面结构层次不一定好上述那样完备,有时一种层次可起二个或三个层次的作用。如修建次高级路面中的砂垫层直接辅在土基上,则这层砂砾层既是垫层也是基层。再如碎石辅筑在土基上,则这层碎石路面既是面层也是基层。旧的碎石路面上铺沥青路面,则原来的碎石路面由面层变为新路面的基层。

我国高等教育层次结构研究 第3篇

(一) 教育层次的基本涵义

教育层次亦称高等教育的水平结构, 主要指不同程度和要求的高等教育的构成状态。一些学者把高等教育层次结构分为三个层次, 分别是高等专科教育、本科教育和研究生教育。有一些学者则把它分为两个层次:本专科教育和研究生教育, 本专科教育具体分为专科教育和本科教育。这两种分法本质上是一样的。我国高等教育学科创始人和奠基者潘懋元教授指出, 不应该将所有的专科教育都划入低于本科的一个层次中, 大多数的专科教育, 是高等教育系统中与本科教育处于同一个层次的两个本列的子系统。它们的基本区别在培养目标和规格, 不在于年限和水平。高等教育层次结构自身存在着相对独立性、相互联系、中介性等特点, 很大程度上是由国民经济的技术结构所决定的, 反映了社会分工的纵断面。不同时期的国民经济技术结构对专门人才的数量和层次比例有不同的要求, 因而影响甚至决定了专科、本科、研究生教育三个层次的比例结构。

(二) 高等教育层次结构的现状

建国以来, 随着政治、经济、科技和社会的不断发展, 我国高等教育层次结构发生了巨大的变化。首先, 高等教育的规模迅速扩大, 较好地适应了国民经济发展的总体要求。1950年我国共有高等专科学校、本科院校193所, 在校本专科在校生总数是138731人。1998年, 普通高校为1022所, 普通高校本专科在校生总数为340万人, 分别是1950年的5.28倍和25.1倍。而1999年以来, 我国高等教育开始了大众化进程, 高等教育事业取得了显著成绩, 普通高等学校在校本、专、研究生人数大幅增长。我国已经形成了比较完备的高等教育层次结构。

其次, 高等教育结构得到不断地调整。高校的办学潜力得到了充分发挥, 办学效益大幅度提高。专科生、本科生和研究生的比例由1950年的0.1∶1∶0.01, 调整到1998年0.53∶1∶0.09。既保证本科的教育的主体地位, 又使得本科教育向上和向下得到适度延伸, 为适应国民经济和技术结构的要求作出了贡献。

第三, 层次结构发生明显变化, 层次结构多样化、复杂化, 增设了双学位和博士后进修制度, 加快了管理人才和高级研究人才、创新人才的培养速度, 使高等教育层次结构更加合理。

(三) 我国高等教育层次结构存在的问题

1. 高等教育总体发展规模仍然偏小, 人才培养数量不足

世界公认的高等教育大众化的标准是15%, 虽然根据国家教育部公布的最新数据, 我国高等教育的入学率今年已经达到19%, 超过美国跃居世界第一, 中国的高等教育已经在一定意义上进入大众化时代, 但是这个第一所含的水分太多, 首先, 各地区发展不平衡, 西部地区入学率与东部发达地区相去甚远;其次数据的统计也包括了大量的成人高等教育、高等教育自学考试学生, 而这些形式的高等教育的质量难以保证。

2. 片面追求高层次, 研究生、本科生、专科生比例失调

2004年在学研究生81.99万人, 在学本科生737.85万人, 在学专科生595.65万人。三者的比例为5.79∶52.13∶42.08。难以满足产业结构和就业结构变化中对不同层次人才的需求, 尤其难以满足这一变化中对高素质人才中研究生和高职 (专科) 两个层次人才的需求量, 实用型技术型人才尤其缺乏。这种状况造成了我国人才结构的病态发展:一方面, 一些本来由专业人员干的活却让本科生、研究生来干, 导致专科生虚假过剩, 造成人员浪费;另一方面, 这种学历和工作岗位的错位造成大量基础研究和科研开发工作后继无人, 研究生教育的矛盾突出。

目前, 我国正处于由精英教育阶段向大众化教育阶段转变的转型时期。实际上, 按照经济发展的规律, 我国当前社会需求增长最快的并不是本科及其以上层次的人才, 一些发达国家的实践也证明了这一点。借鉴世界上多数国家的教育经验, 短期大学或初级学院在高等教育大众化中起了很大的作用。如美国两年制的初级学院、社区学院以及技术专科学校、英国的多科技术学院等。几个发达国家的研究生人数与本科生的人数越来越接近。

社会经济的发展对人才需求是呈一定层次梯度结构的, 人才的使用效率与这种需求的层次梯度结构吻合程度成正比, 同时学校规模及教学资源的合理分布, 是高等教育质量得以保证的前提。不同层次、不同类型的高校招生对象、招生比例应针对学校规模、教学资源及培养目标定位等方面不断调整, 盲目地扩招必将带来人才资源分布不合理和浪费。

3. 各层次教育缺乏特色, 定位不清

我国的高等教育在办学层次、办学方向、办学模式等方面缺乏明确的目标定位, 致使高等教育影响了质量, 缺乏特色, 没有形成鲜明分层的高等教育体系。专科层次教育薄弱, 发展不够稳定, 办学形式比较单一, 适应性不强。本科层次教育专业划分过细, 缺乏宽厚的基础知识教育;教育规模偏大且拓展迅速。造成本科层次生师比过大, 生均教育资源下降, 导致就业和研究生入学的压力加大, 影响了研究生和本科生教育的质量。这与其培养目标极不相称。特别是一些重点院校承担专科教育任务, 既影响了本科教育, 专科教育也难以办出特色。一些区域性本科大学, 不能立足其根本, 不在特色上下功夫, 一味追求“综合性”、“研究型”, 培养目标上追求“高、精、尖”, 脱离学校的办学基础和客观的外在条件。研究生层次教育发展不足, 质量有待提高。特别是普遍存在的管理松弛, 缺乏必要的质量监控与评估、评价制度, 这是造成质量问题的重要原因。近几年, 我国的研究生教育虽有一定的发展, 但距离社会发展的需求还有相当大的距离。

(四) 优化和调整我国高等教育层次结构的措施

1. 合理调整各层次之间的比例关系

进一步调整专科教育、本科教育和研究生教育三层次的比例, 适当降低重心。借鉴世界上多数国家的经验, 合理的层次结构应是宝塔型的, 高等专科教育适当扩大规模;本科教育要控制发展速度, 把重点放在提高教育质量上;研究生教育要在保持质量的前提下适度、稳步发展数量。

高等教育层次结构调整应以满足社会需求为出发点, 决策要有超前性, 要在合理的层次结构基础上进行数量的扩充, 达到数量、规模和层次结构效益并举, 避免大众化高等教育进程中盲目升格产生层次结构错位。处理好层次结构中内适性与外适性的关系, 科学预测和规划好本专科招生人数的比例, 注意在培养高层次人才的同时加快培养更多具有较高科学文化素质的普通劳动者, 避免同时出现过度教育和劳动者素质普遍低下的状况, 以便利用有限的资源更快地提高我国劳动者素质, 充分发挥大众化高等教育的社会职能;处理好精英教育与大众化教育的关系, 在大众化教育发展的过程中有计划地促进我国高等院校的层次和职能分化, 逐步建立由少数研究型大学、各种以本科教育为主的大学和多种以职业技术教育为主的专科学院等多种层次和类型的高等教育机构构成的、多元化的高等教育体系。

2. 明确目标, 办特色教育

(1) 第一层次的高等专科教育的规模应进一步扩大, 以满足高等教育大众化的要求。在目标上, 高等专科教育应主要定位于高等职业教育, 培养生产、建设、管理和服务第一线的专门人才;同时也可承担大学基础教育 (转学教育) 的任务。满足成人继续教育、补偿教育和闲暇教育的要求。在管理上, 以地方管理为主, 专业和课程设置要与地方实际需要相结合, 突出低层次与灵活多样的特点。在收费与入学上, 应降低标准, 以满足更多人的教育需求。在学习年限上, 应尽量缩短。

(2) 第二层次要努力提高本科教育质量。本科教育是普通高等教育的基础, 在高等教育层次结构中处于承上启下的重要位置。本科教育的主要任务是为社会培养具有专门知识和技能的应用型高级专门人才, 同时也为研究生教育层次输送优秀生源。因此, 创新本科人才培养模式, 深化教学改革, 提高本科教育质量, 是当前我国学术型高校面临的主要任务。提高我国高校的本科教育质量, 必须正确处理“通识教育与专业教育”的关系。现代科技、经济和社会的发展, 迫切要求本科毕业生具有宽广的知识面和更为全面的素质。通识教育是一种非专业知识与能力的教育, 是与专业教育相对的普通教育, 包括人文、艺术等方面的教育。通识教育除了扩大学生的知识面外, 还可以弥补专业教育所不能完成的多种素质和品质的培养, 有利于培养学生全面素质, 发展和完善学生知识和能力的结构, 培养创造思维和创新能力, 增强大学生的岗位适应能力和参与社会竞争的能力。目前大学生普遍重视专业技能的学习和训练, 热心于参加各种职业资格考试, 而忽视通识教育, 仅将通识课程的学习目标定位于获得学分, 这种现象必须予以纠正。大量的学生毕业后必须进入人才市场, 通过双向选择到社会各行各业从事实际的专业工作。从这个意义上说, 本科教育就是一种就业教育, 本科教育所设置的专业, 应本着宽专业、厚基础的原则, 调整和优化专业方向和课程设置。同时, 要让学生掌握比较广博的知识, 培养全面素质和创新能力、应变能力, 以利于他们将来职业生涯发展的需要。

(3) 第三层次要稳步发展研究生教育。研究生教育发展的规模与水平是一个国家高等教育发展的重要标志, 代表着一个国家培养高水平人才的能力, 在很大程度上决定一个国家的科学技术发展水平。研究生教育不同于本、专科教育, 其特点是进行个别性教育, 无论是硕士生或博士生都需要导师的个别指导, 而本、专科层次的教育则偏重于群体性的教学与学习活动。硕士生在导师的指导下通过自主学习课程和进行科学研究, 成为高层次的专门人才;博士生在导师的指引下, 通过自主科研活动, 培养成为某一门学科的学术带头人。由此可见, 研究生的培养需要有高水平的教授、专家担任指导教师, 并需要有现代化的科学仪器、图书设备以及学术活动经费。也我国目前大规模招收研究生, 在培养上的软硬件尚属不足。如果继续快速发展, 必然降低研究生的教育质量。因此, 应当把高等教育大众化的着重点放在发展本专科层次的教育, 特别是专科层次的高等职业教育。研究生教育应当稳步地、持续地发展, 高等教育发展的规划既要考虑需要, 更要考虑可能, 不能拔苗助长。巩固与提高研究生的质量, 是当前研究生教育的重中之重。为此, 研究生教育的发展应当坚持精英教育的路径, 真正实现从以数量增长为主的战略向以质量提高为主的战略转变。

摘要：20世纪80年代以来, 高等教育结构问题开始受到理论界和教育工作者的重视和关注, 而高等教育层次结构作为高等教育结构中的一个重要层面, 逐渐成为关注的重心, 对高等教育层次结构进行研究探讨, 具有很强的理论价值和实际意义。

关键词：高等教育,层次结构,优化调整

参考文献

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[4]金荷香.我国高等教育层次结构的现状及其改革[J].中国农业教育, 2006 (2) .

2：生物体的结构层次 第4篇

参与成员：张 怡 北北京市西城区教育研修学院 高级教师

陈月艳 北京四中 高级教师

主 持 人：张 怡 北北京市西城区教育研修学院 高级教师

第2学时

张 怡：

老师们大家好！上节课我们对生物体结构层次的教学进行了分析，更多是站在对课标的研读和对教学内容的分析上来进行的。老师们可能有意犹未尽的感觉，尤其是对教学片断的观看，这节课我对生物体的结构层次选取了一个案例来与老师们共享。西城教育研修学院，生物教研室的研修员杨勇老师来上，主题是生物体的结构层次。

我们共同剖析这节课是想来看看，我们在制定了教学目标之后，确定了教学的重点和难点后，是怎么设计和实施教学活动的。我先给老师们看下，杨老师制定的知识目标、能力目标、情感态度价值观的目标。

同时，我们也一起来看看她教学的重点和难点的确立。比如，本节课中她确定的教学重点是：1.描述绿色开花植物体是由细胞、组织和器官构成的。2.在构建植物体结构层次的过程中，能够建立起微观的植物细胞和组织的联系。

教学难点是：植物体的各种组织是由分生组织分化来的。

这一教学片断包括如下三段：

1.教学的导入，利用已有的知识推测植物体的构成。

2.然后聚焦问题，展开探究，组织构建器官这样一个环节。

3.反馈、教学评价。

张 怡：

我看完了教学的导入，和利用已知推到植物体构成以后，我们请陈老师谈谈看法。

陈月艳：

我看她前面这段课，我印象最深的还是她问题情境的设置，或者说问题串的设置。首先是这节课的导入，本节课的主题是植物体的结构层次，前面已经学习了动物体的结构层次，那么植物体是有结构层次的吗？这样的导入能够引发学生的思考，所以说这样的导入，还是不错的。导入后，教师如何去剖析植物体的结构层次呢，动物体的结构层次相对好理解一点，孩子们知道人体有胃、心、肝然后有系统他们都知道，但是植物体相对是比较抽象的，他们会去怎样理解植物的结构层次呢？这里有一个问题，杨老师教学设计地比较巧妙，布置作业就是先让孩子们去画你心目中的植物，让他们去画一株完整的植物。当孩子去画植物的时候他们一定是选最好吃、最好看的那部分，所以我们看到孩子们有的画一只苹果，有的画一朵花，我想这正是教师后面重点的一个切入点，孩子们画的一个器官是植物的一部分，一株完整的植物还有哪些器官组成呢？在这就体现出了由已知到未知，由动物体的结构层次，引入植物体的结构层次，然后已经知道植物体的宏观表现，它的器官又聚焦了一个问题，前面学生已经知道植物是由细胞组成的，后面又看到了器官，他们会去思考细胞和器官是一种什么的关系。必然会产生一种探究的愿望，所以，我觉得她这种由已知推未知的策略很符合学生认知的规律，起到激发学生探究的作用。也使得探究的问题变得更明朗，所以我觉得这部分教学还是很有特色的。

张 怡：

接下来我就来看看聚焦问题以后的探究活动，请朱先生谈谈对这一探究活动的认识。

朱正威：

我想这课贯彻了一种启发学生去探究，然后再总结，再比较的这样一种过程。因为说起探究，狭义而言是：提出问题、作出假设、设计实验、做实验、收集相关的证据、得到结论。这就是我们课标是提到的那六步，大多数讲的是通过实验设计活动来解决一个问题。那么本堂课它不是一个实验课，但是广义而言，它却起到领导学生探究问题、解决问题的过程，融入了探究精神。仔细分析下来，除了陈老师刚才提到的，还有一些补充。比如说，最初学生学的是动物体的结构层次，动物体是从受精卵开始，也就是从微观最基础的层次逐渐向宏观去延伸。那么现在学生要学习植物了，如果植物在从受精卵学起就很麻烦，那么倒过来，从植物的整体一点点到了微观的细胞，这样便于学生的认识。所以组织这样一个探究学习的活动，是遵循学生认知规律和学习内容的，这是第一点。第二点，探究的应该有重点，费精力、费时间的那部分学生活动应该是核心的，不能蜻蜓点水，每部分都一样。在这节课中，植物体是宏观的，可见的，但是器官这一概念是较抽象的，理解它是由组织构成的比较麻烦。这点要花时间，重点突出，番茄的果实、菠菜的叶子一点点剖析到组织比较困难，临场操作不太可能，所以教师就做了事先的较为充分的准备。她为学生们演示了一些图片，在解剖了器官以后学生会发现它们是组织构成，组织又是由细胞构成的。这一环节杨老师花的时间较多。所以，探究活动一定要抓重点。第三点，最终探究的结果应该有个很好的总结，引领学生和老师一起交流。结果就是我们植物体的整体结构是怎么样的，用图示也好，其他方法也好，做一系统的总结。然后，结果与动物体的基本结构做比较。那么在结果部分是需要我们动脑子的地方，比较也是一个思维活动，动物体和植物体大体，基本的东西还是一样，细胞――组织――器官，具有统一性，但是高级动物要复杂一点。综观整体，本课是充满了一种启发，交流，探究，能够适当提升各种技能。

张 怡：结语

准确划分结构层次是阅读的基础工作 第5篇

现代文阅读部分的试题，往往多处隐含着对结构层次的要求，如果考生能理清阅读文本的结构层次，可以有效地确定答题的阅读范围，从而大大提高得分率。如2004年江苏卷第二部分第7题，需要阅读第2段形成气冰的3个条件：温度、压力和气源。A项气源部分理解有误：明明是天然气在介质中与水生成气冰，却误为天然气、水与介质生成气冰。气源来自两方面：细菌分解海底古生物尸体产生的甲烷以及在地球深处产生并不断进入地壳的天然气。第7题B、D两项误将这两层混为一谈。气冰的形成条件是该段的较大层次，气源的两个来源是其中的较小层次。真正弄清结构层次，答案就不难找出来。

段落是文本的基本单位，它不完全等同于语法的句群，在文本中表现相对固定；层次并不等同于段落，层次实际上是一种逻辑意义上的划分。划分可以是一次划分，也可以连续划分。划分关键要遵守其规则：划分必须是相称的，也就是划分后的各项相加必须等于原来的整体；每次划分只能按照同一种标准，否则会混淆不清；划分后的各个小项之间一般应该互相排斥，不能你中有我，我中有你。

划分段落层次是有技巧可寻的。从划分标准看：有按照文章结构的，如最常见的总-分-总结构；小说的情节结构，即开端-发展-高潮-结局；戏剧的划分依据主要人物上场下场；议论文的层进式、并列式等。从语言表达看，往往在划分段落层次之处留有标志，“首先-其次-再次”等自然不必赘言，主题词句的重复出现也是一种提示。2008年全国Ⅰ卷第14题，回答古阳关闻名遐迩的原因，依据在文章第二段，抓住文章里的提示性词语（下文加点处），恰好概括出答案的四点内容。

阳关这样的边塞之地之所以闻名遐迩，并不起始于王维的那首《渭城曲》，而是因为它自汉魏以来就是通往西域诸国最西边防上的重要关隘，是古丝绸之路南道的必经关口。后来，“阳关道”成为光明大道的代名词。

浅析企业安全发展文化的结构层次 第6篇

企业安全发展文化根据结构层次可划分为以下方面:

一、安全发展观念文化

安全发展观念文化主要是指企业决策管理者和员工共同接受的安全发展理念、安全发展的价值标准等。安全发展观念文化是企业安全发展文化的核心, 是形成安全发展制度文化、安全发展行为文化和安全发展物质文化的基础和原因。

安全发展观念文化, 实际上是企业自身和全体员工实现企业安全生产, 健康发展的意愿、思想和态度的集中体现, 是企业员工在长期实践中对安全发展文化形成的理念认知和思维的产物。它的外在表现形式体现在企业生产宗旨、方针、目标、体制等方面。企业的安全发展观念, 在一定程度上决定和影响着企业的生产经营状况, 甚至是未来的发展方向。在长远目标基础上建立的企业宗旨、方针目标, 能够客观地考虑到企业生产生活当中存在的影响因素, 从而使企业的经营决策更具有效性和科学性, 提高企业的生产力、竞争力和生命力。不可否认的是, 安全发展观念文化必然是通过企业员工来实现的, 员工在长期的生产生活实践中对企业的安全发展价值观念了解和吸收, 形成安全生产的认知和责任意识, 自觉执行安全生产制度, 学习安全生产技能, 减少和避免安全生产事故的发生, 维护了企业发展的安全和稳定。

二、安全发展制度文化

安全发展制度文化是指对企业为了保障生产经营活动安全开展, 维护和促进企业平稳发展, 而在企业内部制定对企业及其员工的行为产生规范性、约束性影响和作用的制度规章, 它集中体现了安全发展观念文化和安全发展行为文化对决策管理者和员工的要求。除了包括常规的安全规章制度、操作规范、安全宣传培训制度、安全管理责任制以及国家颁布的安全法律法规、条例 (安全生产法、职业病防治法、消防法、矿砂安全法、劳动法、建筑法、安全生产许可条例等) , 也包括以促进企业安全发展为出发点的遵纪守法的自律态度等。企业可以根据自身发展需要制定相关的安全发展制度:针对管理层实行安全责任管理制度, 将企业安全生产责任落实到人;针对员工严格执行安全生产规章制度, 并对企业员工开展安全发展文化的教育和培训, 形成自觉遵守制度规范的态度。

安全发展制度文化是企业安全生产的保障机制, 是企业安全发展精神文化的外化表现, 是企业安全发展行为文化的规范和准则, 是实现企业发展安全物质文化的依据。应当按照现代管理科学的原则, 实现企业内部安全资源的最优配置, 引导和约束企业全体成员的行为, 以提高企业的安全生产水平, 拓展企业的发展前景, 实现企业安全发展的奋斗目标。

三、安全发展行为文化

安全发展行为文化是指在安全发展观念文化的指导下, 企业及其员工在生活和生产过程中的安全行为准则、思维方式、行为模式的表现。包括全体成员要具有明确的行为规范和良好的素质, 各级领导干部具有优良的工作作风, 能够较好地发挥先锋模范作用, 企业员工自觉遵守安全生产规章制度, 积极参与安全生产。它是企业经营作风、精神面貌、人际关系的动态体现, 也是企业精神、企业价值观的折射。通过规范企业成员的行为, 提高其安全生产技能和自我保护能力, 是控制安全生产事故发生的有效措施。企业可以对全体员工进行安全操作技能的强化训练, 针对每个岗位每个环节进行严格考核, 提高一线生产岗位的安全生产水平。同时, 企业决策管理层及各级部门负责人也应加强自我的约束和管理, 规范自己的决策行为和管理行为, 维护企业的安全发展。

四、安全发展物质文化

安全发展物质文化是企业在生产活动中所采用的保护员工身心安全与健康的企业环境、生产环境和技术设备等物质设施构成的器物文化。如通过维护和改善企业的生产设施设备、引进先进的安全生产技术, 提高企业安全生产能力, 为员工生产过程中的安全性加大保障系数;通过配备各种安全防护装置和预警装置, 提高企业预防安全生产事故的能力, 保证企业的安全发展;通过改善企业的生产条件和作业环境, 为员工创造一个舒适、安全的工作和生活环境, 更好地发挥员工安全生产能力, 达到企业整体的安全发展。同时, 还可以通过加强企业安全发展的软件建设, 加大安全生产技术研发的力度和安全发展制度的创新, 为企业生产的平稳运行提供技术保障。

在世界走向经济一体化的今天, 一个充满生机活力的企业, 面对竞争激烈的市场, 要想生存和发展, 必须拥有本企业特色的安全发展物质文化, 对全体员工的感觉、心理产生一种影响, 使人受到情景的约束, 自觉地遵守安全的特定要求, 规范自己的言行, 达到企业安全生产的目的。只有将安全发展文化与人们的社会实践、生产实践紧密结合, 通过文化的教养和熏陶, 不断提高人们的安全修养, 才能在预防事故发生, 保障生活质量方面真正发挥作用, 为人类创造更加安全健康的工作、生活环境和条件。

摘要：企业安全发展文化是安全文化的重要组成部分, 反映了一个企业的文明发展程度, 体现了企业的综合实力, 是企业发展进步的产物, 也是企业能否健康、稳定、长久发展的关键因素。企业安全发展文化根据结构层次可划分为:安全发展观念文化、安全发展制度文化、安全发展行为文化、安全发展物质文化。

关键词：企业安全发展文化,安全文化,结构层次

参考文献

[1]王炳山.企业安全文化与社会责任[M].北京:中国工人出版社, 2008

东亚集装箱港口体系层次结构 第7篇

集装箱港口体系的演化过程一般有五个不同的发展阶段:前集装箱化阶段,初步发展阶段,扩散、巩固和集中阶段,中心枢纽港阶段和外围挑战阶段[1]。在这个过程中,港口的层次性逐渐确立。根据港口在国民经济和综合运输体系中的地位以及功能,可将港口分成航运中心港、主枢纽港、地区性枢纽港和地区性重要港口等层级,但这种方法缺乏定量的标准,而且当前学术界并没有统一的分类标准能使上述方法适用于所有港口。Cullinan运用多重链锁分析法研究东亚集装箱港口产业的层次结构,认为上海、香港、新加坡、深圳港处于第一层次[2]。苏云鹏通过模糊聚类模型研究辽宁省港口的层次布局,认为大连港为第一层次,营口、锦州港为第二层次,丹东等其他港口为第三层次[3]。武骁等使用聚类分析方法研究我国集装箱港口的层次布局,认为上海港为第一层次,深圳、广州等港口为第二层次[4]。

本文选取33个东亚集装箱港口,并根据班轮公司的航线分布建立一个有向的港口网络,运用复杂网络的k-核分析方法研究其层次性,分析各个层次内部和层次之间港口的联系,并对最高层次港口进行进一步分析。

虽然东亚一般指中国、韩国、日本、朝鲜和蒙古5个国家,但在实际研究中,多数文献将东南亚各国也并入东亚。为与其他东亚研究具有可比性,本文定义东亚为广义东亚,即把东南亚地区纳入研究范围,并参照2012年全球港口集装箱吞吐量100强(1),选取出36个东亚港口。由于南京、太仓、中山港是中国的内河港口,在此不予研究,故选取其余33个港口构成东亚集装箱港口体系,其地理分布如图1所示。对全球前20名班轮公司(2)的航线分布进行统计后,规定若有任何一家班轮公司在任意两个港口间有直达航线,则在这两个港口间建立联系并记为1,否则不建立联系。这样以33个港口为节点,港口间的联系为边建立了一个东亚集装箱港口体系的有向二分网络。

2 东亚集装箱港口体系的k-核解析

2.1 方法介绍

k-核是研究复杂网络层次结构性质的有效方法。如果网络的一个子图中的全部节点都至少与该子图中的k个其他节点邻接,即该子图中的所有节点的度值都至少为k,就称这个子图为k-核,核中包含的节点数称作核的大小[5]。

反复移去度值小于k的节点以及与之相连的边,直到剩余网络中所有节点的度值都大于或等于k能得到网络的k-核,这样由外到内一层一层地解析网络,直到网络的最内层结构就称作k-核解析[6]。有向网络中,有三种不同的k-核解析形式:(1)把有向图当无向图处理,即不考虑边的方向性;(2)入度解析,即只考虑入度;(3)出度解析,即只考虑出度[7]。

节点的核数表示包含该节点的最深核。如果节点i存在于k-核中,但是在(k+1)-核中被移除,那么i的核数就为k.节点核数的最大值称为该网络的核数[8]。

2.2 k-核解析结果

本文构建的东亚集装箱港口体系是一个有向二分网络,分别对其进行k-核入度解析和k-核出度解析,结果如图2所示。

入度解析后共有7 种核数分区形式,分别为3-核、4-核、5-核、6-核、7-核、8-核和9-核(依次记作k3、k4、k5、k6、k7、k8和k9),其中k3包含33个港口,即初始的东亚集装箱港口网络(以下简称初始网络)。同样地,出度解析后也有7种核数分区形式,分别记作k2、k4、k5、k6、k7、k8和k9,其中k2包含33个港口,即初始网络。分别从港口数、联系数、密度和平均度四个方面考察各个k-核网络,结果如表1所示。

随着k值的增大,被移除的港口数和联系数增加,因此层次越高港口数以及港口间的联系数越少,港口网络的规模越小。网络的密度指的是该网络实际包含的关系数目与理论上最大关系数目的比值,在由n个节点、m条联系构成的有向网络中,网络的密度为m/n(n-1)。港口网络的密度随着k值的增加而增大,说明港口之间的联系越来越紧密。初始网络的密度仅为0.377,而入度解析后k9网络的密度为0.702,出度解析后k9网络的密度为0.673,密度明显增大,说明k9网络中港口之间的联系更加紧密,大多数港口之间都建立了直接联系。网络的平均度指的是网络中所有节点度的平均值,反映了网络的平均连通性,平均度越高网络的连通性越好。随着k值的增大,度值小的港口被移除,网络的平均度变大,连通性增强。初始网络的平均度仅为12.061,而入度解析后k9网络的平均度为16.882,出度解析后k9网络的平均度为16.333,平均度明显变大,说明k9网络中各个港口的度数都较高,几乎每个港口都和其他港口有直接联系。

3 东亚集装箱港口体系层次结构分析

3.1 分层结构分析

在k-核解析过程中,通过反复移除度值小于k的节点以及与之相连的边后得到k-核,而被移除的节点以及这些节点之间的联系构成了(k-1)-层,即(k-1)-层是由所有核数为k-1的节点组成的。

根据前文的k-核解析结果,对东亚集装箱港口体系作以下层次划分:(1)入度解析后,分别得到3-核、4-核、5-核、6-核、7-核、8-核、9-核结构。首先从网络中反复移除度值小于4的港口,直到剩余的所有港口的度值都大于或等于4,这样得到了3-层;然后反复移除度值小于5的港口,直到剩余的所有港口的度值都大于或等于5,于是得到了4-层;以此类推,直到网络中没有港口,这样分别得到3-层、4-层、5-层、6-层、7-层、8-层、9-层。 (2) 类似地,出度解析后,分别得到2-层、4-层、5-层、6-层、7-层、8-层、9-层。表2反映了东亚集装箱港口体系不同层次中的港口数和内部联系数。

分别按照入度解析和出度解析的结果进行层次划分,东亚集装箱港口体系都被划分为7个层次,并且存在集中分布的现象。在入度解析方面,有17个港口分布在最高层9-层,内部联系数为191,联系紧密。其他层次的港口数量相对较少,其中3-层、4-层、5-层以及8-层只有1或2个港口,内部联系数也几乎为0。另外,即使6-层分布了5个港口,但其内部联系数只有2。在出度解析方面,有18个港口分布在最高层9-层,层次内部联系数达到206,结构紧密。而其他层次的结构比较松散,其中2-层、4-层以及7-层只有1或2个港口,不存在内部联系。此外,虽然5-层和6-层各分布了4个港口,但是内部联系也很稀疏。表3和表4分别反映了入度解析和出度解析后各个层次内部以及层次之间港口的连接关系。

在入度解析方面(表3),每一列数据表示的是其他层次港口指向该层次港口的联系数。对于3-层和5-层的港口而言,只有9-层的港口有指向该层次港口的直接联系,其他层次的港口不存在指向这两个层次港口的联系。而处于4-层、6-层、7-层和8-层的港口,虽然除了9-层港口外其他层次的港口也有指向这些层次的直接联系,但其联系数量与9-层相比很少。因此对于每一层次的港口而言,9-层的港口都与其建立了较多的直接联系。这是因为9-层的港口是相对核心的港口,与低层次港口建立直接联系以方便货物集散。在出度解析方面(表4),每一行数据表示的是该层次港口指向其他层次港口的联系数。可以看出,除了2-层和4-层的港口外,5-层、6-层、7-层和8-层的港口指向9-层港口的联系数明显大于指向其他层次港口的联系数。低层次的港口都倾向于和高层次的港口建立联系,依靠高层次港口优越的航线条件运送货物。

3.2 k-核节点深度

为具体评价低层次港口与其他层次港口的连接关系,尤其是判定该港口是否为核心层次港口的邻接港口,引入k-核节点深度指标[9],表示为:

式中,J(i)指节点i的邻居集合,Kj指节点j的k值。表5反映了入度解析和出度解析后低层次港口的k-核深度值情况。

注:入度解析中k-核深度按入度联系统计,数量指k-核深度所在层次港口指向该港口的联系数;出度解析中k-核深度按出度联系统计,数量指该港口指向k-核深度所在层次港口的联系数。

入度解析后,低层次的各个港口的k-核深度都是9,说明每个低层次港口都存在从核心层次港口指向该港口的直接联系,但是联系数量不同,光阳、大连、马尼拉港的联系数量较多,而台中、烟台、连云港较少,其中烟台港最少只有2个联系。出度解析后,低层次的各个港口的k-核深度也都是9,说明每个低层次港口都有指向核心层次港口的直接联系。东京、名古屋港的联系数量较多,分别有7个联系,而曼谷、烟台、营口、大连港的联系数量很少,其中曼谷港和烟台港只存在1个联系。

3.3 核心结构分析

入度解析和出度解析后核心结构(k9结构)分别包括17和18个港扣,其拓扑结构如图3所示。

(1)核心结构的小世界特性

网络拓扑结构的聚集系数和平均最短路径长度能够刻画其小世界特性。节点i的聚集系数指的是该节点的所有邻接节点之间联系数目与可能的最大联系数目的比值,网络的聚集系数指的是网络中所有节点聚集系数的平均值。其公式为:

式中,N指节点个数,ni指节点i的邻接节点的个数,mi指这ni个节点之间的联系数目。

网络中节点i和j之间的距离指连接这两个节点的最短路径上的边数,网络的平均最短路径长度指的是任意两个节点之间距离的平均值。其公式为:

式中,dij指节点i和j之间的最短距离。

表6反映了整体结构与k9结构的聚集系数与平均最短路径长度的对比情况。

从表6可以看出,入度解析和出度解析后k9结构的聚集系数分别为0.744和0.711,说明k9结构具有高聚集特性,并且k9结构的聚集系数明显大于整体结构,说明k9结构具有更高的聚集特性。而在平均最短路径长度方面,入度解析和出度解析后k9结构分别为1.298和1.327,低于整体结构的1.669,与其高聚集特性相对应。可见k9结构相比整体结构具有更大的聚集系数和更短的平均最短路径长度,小世界网络特性更加明显。

(2)最高层港口的影响力分析

在抽取了东亚集装箱港口体系的核心结构(k9)后发现有半数的港口分布在该层次内。为进一步研究各港口对网络的影响程度,本文分别计算了依次移除k9结构中的某个港口及其联系之后剩余网络的聚集系数、平均最短路径长度和接近中心势,结果如表7所示。

节点的接近中心度指该节点与网络中所有其他节点的最短路径长度之和的倒数。节点i的绝对接近中心度CiC的表达式为:

网络的接近中心势Cc的表达式为:

式中,CCmax指网络中节点绝对接近中心度的最大值。

注:若某港口只属于入度解析k9结构,则该港口的为“—”,反之亦然。

当移除最高层结构中的某个港口时,剩余网络的聚集系数、平均最短路径长度以及接近中心势与初始网络相比发生了不同程度的变化。在聚集系数方面,移除该港口后剩余网络的聚集系数值减小的港口有8个,分别为:上海、新加坡、香港、深圳、釜山、宁波-舟山、广州、高雄港,其中上海港引起的变化最大。在平均最短路径长度方面,大多数港口被移除后剩余网络的该值都增大,其中上海港和高雄港引起的变化相对明显。少数港口例如丹戎帕拉帕斯、横滨、光阳港在移除后剩余网络的平均最短路径长度反而减少。在接近中心势(入)方面,有7个港口在移除后会导致剩余网络的该指标值增大,分别是:上海、新加坡、深圳、釜山、天津、高雄、林查班港,说明移除这些港口后剩余港口的接近中心度点入度差距变大,其中天津港和上海港引起的变化相对明显。在接近中心势(出)方面,可以看到移除上海港后剩余网络的该指标值明显减小,说明上海港的接近中心度点出度明显高于其他港口,移除该港后剩余港口的接近中心度点出度差距变小。

4 结语

本文运用k-核分析对东亚集装箱港口体系的层次结构进行研究。在分别进行k-核入度解析和k-核出度解析后,东亚集装箱港口体系各被划分为7个层次。在此基础上,对各个层次内部及层次之间的联系进行分析,发现大多数港口聚集在最高层次,其内部联系紧密,并且其他层次的港口都倾向和最高层港口建立直接联系。最后,依次对最高层港口进行进一步分析发现上海港对整个东亚集装箱港口网络的影响程度最大。

参考文献

[1]Hayuth Y.Containerisation and the load center concept[J].Economic Geography,1981,57(2):160~176.

[2]Cullinane K,Wang Y.The hierarchical configuration of the container port industry:An application of multiple linkage analysis[J].Maritime Policy&Management,2012,39(2):169~187.

[3]苏云鹏.辽宁省港口群布局层次研究[D].大连:大连海事大学,2012.

[4]武骁,宗蓓华,郑士源.我国沿海集装箱港口层次布局问题研究[J].交通发展,2004,(6):46~48.

[5]刘军.整体网分析讲义Ucinet软件实用指南[M].上海:上海格致出版社,2009.

[6]李辉,赵海,徐久强,李博,李鹏,王家亮.基于k-核的大规模软件宏观拓扑结构层次性研究[J].电子学报,2010,38(11):2635~2643.

[7]白林根,谌志群,王荣波,黄孝喜.微博关注关系网络K-核结构实证分析[J].现代图书情报技术,2013,(11):68~74.

[8]Tomasz L.Size and connectivity of the k-core of a random graph[J].Discrete Mathematics,1991,91(1):61~68.

树的层次结构运动模型的研究 第8篇

实时地生成树在风中真实感很强的自然摇曳,一直是图形学中一个很有挑战性的问题。为了能够快速生成树在风中摇曳,同时保持高度的真实感,应用层次结构模型(LOM)把树木结构分成固定部分、可动部分和波动部分,通过建立风的模型,使树木产生摇曳的动画效果。

LOM借鉴了LOD(Level of Detail)的基本思想, LOM模型是一个两元组<LLOM,Lswitch>,其中LLOM是一系列用来描述某类物体特定的一类运动行为的不同精度的运动方程,记作:

$L{}_{\text{L}\text{Ο}\text{Μ}}=\left\{l{}_i|f(l{}_i)>f(l{}_j),j>i,i=0,1,2,\cdots ,j=1,2,3\cdots \right\}$ (1)

式(1)中li为第i层的运动方程;f为运动方程精细程度的评价函数;Lswitch是一个在各个层次之间切换时确定临界点的算法[1]。

1 树的模型建立

根据上述LOM的定义和风中树林摆动行为的特点,本文使用了一个具有3个层次的LOM_swing对树的行为进行描述,这3个层次与运动方程的对应关系为:第2层-l2 (无运动),包括树的主干,我们称为固定部分,不做任何运动,包括树的主干;第1层-l1 (基于过程建模的运动方程),我们称为可动部分,这部分包括树的分枝,他们做一些定义了的运动,包括树的分支;第0层-l0 (基于物理建模的运动方程),我们称为波动部分,包括树的末端枝条。

2 风的模型的建立

风的行为是非常复杂的,即使是在通常很小的风中也存在着旋涡,这给风的模拟带来了很大的困难。事实上不可能精确地模拟风的运动,而这也是没必要的,因为旋涡等的影响很小,可以忽略。事实上,从宏观上我们发现,树在风中的摇曳主要表现为一阵风把树吹起,然后风力减弱,树的枝条往回摆动。据此我们构造一种风力模型:风力从零开始逐渐加大,然后再逐渐减弱至零。风力模型可以表示如下:

$f(t)=\{\begin{array}{l}at+b(0\le t\le t{}_c)\\ c-d(t{}_c-t)/t{}_c(t{}_c\le t\le \max \_\text{t}\text{i}\text{m}\text{e})\end{array}$

这里tc 是时间常量。通过调整常量a,b,c,d,e,f 的大小,我们即可得到不同类型的风力模型,风力随时间的变化关系如图1所示。

3 树的运动

在风的影响下,树的整体运动,我们根据LOM模型,分别对固定部分、可动部分和波动部分采取不同的运动模型[2]。

通常,对固定部分,采用LOM_swing的最高层次描述该树模型部分的状态,l2为LOM_swing最高层次的运动方程。对于树的模型,在最高层次上不作任何的计算,树木保持静止状态,不发生运动。

当为可动部分时,可以切换到LOM_swing的第2个层次,使用基于过程建模的运动方程l1描述树木的摆动行为。为了体现整个场景中风向、风力,首先定义风的模型为F(f(t),v(t)),其中f(t)为风力模型函数,表示风的大小;v(t)为二维单位矢量

$\left[\begin{array}{l}x(t)\\ y(t)\end{array}\right]$

,表示风的方向。定义在j时刻作用到树枝i的风为Fi(f′(tj),v(tj)),其中,f′(tj) = f(tj) + H,H～N(0,δ${}_f^2$),δf为用户指定参数;

$v^{\prime }(t{}_j)=norm(v(t{}_j)+\left[\begin{array}{l}x\\ y\end{array}\right]),norm$

为对矢量进行标准化的函数,X～(0,δ${}_x^2$),normY～(0,δ${}_y^2$),δx和δy为用户指定参数。为了体现风吹树摆的可交互性,f(t)和v(t)的方程可由用户自行确定。一般来说v(t)和f(t)可设为一个常矢量。然后定义树枝i在时刻j的摆动方程为wi(tj)=g(f′(tj),i)v′(tj)。其中,函数g根据各个树枝的索引号确定树枝所在的层数,从而对风的幅值进行放缩,以得到摆角的大小。

当为波动部分时,切换到LOM_swing的最低层次来描述树木的摆动情况。在l0的定义中,仍然使用Fi(f′(tj),v'(tj))作为树枝i在j时刻的受力模型,将它直接代入Thomas扭矩τphy的公式中计算摆角[3]。

4 基于OpenGL的树随风摇动的开发

开发平台选择Visual C++6.0和OpenGL 1.4,通过建立风的模型,然后利用OpenGL对树进行建模来生成树木模型,通过程序实现使风作用树的模型,让树随着风摇摆。

4.1 程序框架结构

在程序中首先建立风的模型,然后建立树的模型,通过LOM模型计算各个部分的运动计算,然后通过程序渲染图形,产生树的模型在风的模型下运动的状态。图2是整个程序流程图。

4.2 模拟试验

4.2.1 模拟环境

在CPU为AMD 2.0G,内存为512M,显存为64M的普通计算机上进行模拟试验。通过VisualC++6.0建立单文档视图,实时渲染OpenGL建立的LOM树模型来实现树随风摇摆的模拟。

操作系统:Windows XP Professional + SP2

开发平台:VisualC++6.0 + OpenGL1.4

数据库:MySQL Server 5.0

CPU:AMD 2.0G

内存:三星DDR400 512M

显卡:华硕GEFORECE5200 64M

4.2.2 模拟参数设置

模拟过程的参数主要有LOM节点数和风模型中的风力。下面是对两个参数的不同的设置和其不同的效果图。

5 结 论

本文用层次结构模型,通过OpenGL建立树的层次结构模型。在已建立的风的模型下,实现了树随风摇摆的模拟,具有一定的真实感。在三维视景仿真中,成批量的树木运动的仿真是很重要,也是必须的[4]。由于树的模拟很复杂,特别是树叶随风的运动是很复杂的,所以在成批量的树木运动的仿真时,要对树的模型进行适当改进优化,减少树木的节点,优化风的模型,提高三维渲染帧速率,这需要我们做进一步研究。

参考文献

[1]王莉莉,赵伈平.虚拟场景中半动态对象的层次运动模型.北京航空航天大学学报,2003,29(10):866-867.

[2]柳有权,王文成,吴恩华.树在风中摇摆的快速生成系统.计算机学报,2003,7.

[3]Steve Capell,Seth Green,Brian Curless,et al.Interactive Skeleton-Driven Dynamic Deformations[C].In Proceedings of SIGGRAPH2002Conference,2002:586-593.

《槐花几时开》深层次结构分析 第9篇

起句:由三个句逗组成, 开始以十六分音符的高音Do叠唱三次到La, 后经小三度上倚音下行到La自由延长;经过Sol后再现前音型;又经Sol上行到La, 再下降到Mi自由延长。全句音调以La为中心音进行, 呈微波低降型旋线, 节奏多使用先紧后松型。后两个句逗是第一句逗的自由模仿, 构成三个相似音群。承句:第二句是第一句在低音区的自由移位, 全句保持节奏的旋律走向, 强调中心音La。第一个音是在全曲的起始音上作向下纯四度移位到Sol重复两次到Mi, 再上行到La, 节奏为均等的四个十六分音符。后经倚音下降到Re自由延长。经Sol下降到Mi, 节奏为二八的节奏型。再上行到由附点八分音符构成的La音 (突出中心音) 。再下降到为十六分音符的Mi音上。以小二度下降到两拍的Re音, 再到低音La自由延长。转句:从低音La开始上行到Do叠唱两次, 再下行到低音La, 节奏保持为均等的十六分音符, 向上大跳十度至高音Do。又以中心音La进行, 呈环绕型旋线, 上行到Do再经倚音回到中心音, 再下行二度到Sol回到La音, 至Mi音结束。最后下行二度到Re, 持续两拍。合句:第四句完全再现第二句, 加强了旋律统一性。《槐花几时开》这首民歌, 全曲围绕中心音La进行, 这个特点贯穿全曲, 呈微波低降型旋线, 节奏多使用前紧后松型。

近年来, 一些学者对《槐花几时开》的产地有了疑问。在2006年恩施日报上刊登李德顺写的《四川民歌?湖北民歌?槐花, 究竟哪儿开?》一文中说到:《槐》是否是在恩施民歌《高高山上一树槐》的基础上经过加工提炼而成?为探究《槐花几时开》到底出自哪里, 须得与其当地的民歌音调结构及地方色彩是一致的, 要有共通之处才能辨析。

笔者较为认同是的:《槐花几时开》是川南的神歌。首先, 在川南和云南、贵州的民歌中, 音乐的跳进比较多, 音域较宽。且在西南色彩区的汉族民歌中, 最常出现的旋律音程结构是纯四度和小三度的交替, 特别是在跳进较多, 音域较宽的民歌中。其中一种音调结构形式就是纯四度与小三度一字排开的旋律音程形式1。那么《槐花几时开》这首乐曲起始音Do与第二个音La之间构成了小三度。第二小节第一个音Sol与第二个音高音Do构成了纯四度, 音调结构为DoLaSolDoLa的形式, 符合西南色彩区音调结构形式。全曲音程由小三度 (19个) 、纯四度 (14个) 、大二度 (13个) 和小十度 (1个) 构成, 从表象音程中可以看出小三度和纯四度占得比例稍大, 也符合西南色彩区的地方特色。第二句第一小节中的SolMiLa仍然是小三度和纯四度的旋律音程形式。第二句的第一个音是全曲起始音的向下纯四度移位。第三句第一小节出现了大跳, 以低音La向高音Do跳进, 突出了神歌的特点。第四句再现第二句, 强调主音La。

其次, 全曲宫音共出现10次, 商音出现5次, 角音11次, 徵音11次, 羽音18次。结束音又在羽音上, 很显然这首乐曲是羽终止。而la音是全曲的主音。

全曲的旋律音程线, 主要是环绕着小三度和纯四度来进行的, 是西南色彩区重要的音调结构形式。

证明了全曲的DoLaSolDo这个旋律音线, 第二句是它的向下四度移位。那么就可以推出, 全曲主要是由DoLaSol三音列构成的, 为乐曲的核腔。同时, 也体现了西南色彩去音调结构的另一种形式纯四度中蕴含有一个小三度的形式出现的。因此, 似乎能够说明《槐花几时开》确实是川南的神歌。

通过对《槐花几时开》深层次结构分析, 也引发了笔者的一些思考:首先, 依据核腔逻辑之一:依照预存于脑的核腔而即兴发挥成曲。是否也能在分析方法上得到:依照预存于脑的旋律音程结构线而创作的乐曲?看似是核腔分析法的一个具象过程, 实则是通过蒲亨强教授的核腔分析法与杨匡民教授的三声腔而演变为通过音程结构去分析乐曲?其次, 试图把第二句前两小节的La音去掉进行演唱, 发现去掉后并不是很影响曲调的进行。那么从旋律音调来看, 第二句可否看成是SolMiReSolMi的音调结构呢?中间出现的La音只是为了突出旋律主音, 强调主音?这样一来, 也可推出第二句仍然符合西南色彩区一字排开的旋律音程形式?再次, 《槐花几时开》与湖北《高高山上一树槐》和云南小调《雨不洒花花不红》三者会不会是同宗民歌?这些问题都将是笔者在今后学习的道路上继续探索的地方。

此文为笔者在学习过程中遇到的一些问题及产生的一些想法, 有误之处请专家们批评指正!

参考文献

[1]蒲亨强.《论民歌的基础结构——核腔》, 武汉音乐学院学报, 1987年03期.

[2]杨匡民.《民歌旋律地方色彩的形成及色彩区的划分》, 中国音乐学, 1987年01期.

[3]刘正维.《民族民间音乐概论》, 重庆:西南师范大学出版社, 2005年6月第1版.

层次化结构 第10篇

【关鍵词】美国高等教育 层次结构变迁 因素

美国高等教育自1642年哈佛学院授予第一个学术学位以来，逐渐发展为满足多样化需求的多层次机构类型。本文通过考察美国高等教育的层次结构变迁的轨迹及因素，剖析高等教育层次结构调整的机制原理，将高等教育与社会经济发展的关系作为高等教育研究的重要命题，探寻高等教育层级结构变迁的基本轨迹。

一、南北战争前美国高等教育层次结构特征

1636年，马萨诸塞殖民地机关拨款创办“新市民学院”，随后为纪念约翰·哈佛牧师，将其更名为“哈佛学院”。哈佛学院以及之后相继出现的9所殖民地学院的发展模式和办学理念均以欧洲大学模式为蓝本，尤其是英国高等教育的模式，主要培养教会的神职人员。殖民地学院注重概念的严密性，强调阅读古典原著以增强求知欲；弘扬人文主义精神以推进教育的世俗化。殖民地时期学院的发展尽管深受欧洲大学的影响，但由于美洲大陆特殊的历史环境以及人文意识，学院的发展仍具有独特性。

一方面，学院的资金来源产生明显变化。欧洲中世纪时期大学教育经费主要有以巴黎大学为主的依靠教会拨款的形式以及依靠学生学费维持生存的博格尼亚模式。而美国殖民地时期的学院资金来源呈现出多元化特点，慈善事业包括州议会定期或不定期的资助、学校的募捐以及学生的学费，均发挥了重要作用。

另一方面，殖民地学院的机构分类也随着地域变化产生时空差异。与欧洲大学相比，最明显的差别就是美国学院的校长拥有无可置疑的权威。总体而言，内战前美国高等教育宗教动机是当时设立学院的主要动机。尽管建国初期政府在推进大学世俗化方面遇到各种阻力，但随着国家对教育控制权的不断增强，为教会培养教士等一系列宗教活动因理性的增强，其在大学中的地位不断下降，学院内管理人员也逐渐由传教士变成学术人员。

二、南北战争后美国高等教育层次结构变革

南北战争后美国的教育理念、教育职能、教育方式发生了变化。随着社会环境的变革，知识开始建立在科学基础之上，赠地学院的出现以及研究型大学的兴起，便是这一时期全方位教育改革的缩影。

（一）赠地学院的出现

1862年美国颁布实施《莫里尔法案》，根据各州拥有的国会议员数量划拨土地，各州用从划拨土地中获得的资金资助大学的建设。《莫里尔法案》带来的直接影响就是学院对学科和研究的重视。《莫里尔法案》中明确规定：“资金必须用于资助至少一所具有学科领先水平的学院从事农业、机械等相关学科领域的教学研究，当然也不排斥其他科学和古典学科的教学研究，包括军事战略学。”此时的学院针对当时的社会需求创立农业、工业等新兴学科，并且实现了从以往只注重文辞的博雅教育方式到现在理论与实践相结合的转变。学院设立实验基地，从根本上改变重理论轻实践的传统教学方式，以吸引更多的人接受高等教育。大学的内部普遍设立研究生院和专业学院，但是它们与本科生教学相对独立，在美国大学协会成员要求统一标准后，博士学会授予的要求也越来越标准化。

（二）研究型大学的兴起

二战之后，美国联邦决策者们开始转向顶尖大学寻求专门的科学知识，研究型大学得以蓬勃发展。以1869年建立完全综合性组织特性的康奈尔大学为开端，随后建立的约翰·霍普金斯大学成为此类大学中的佼佼者，宣告了美国现代研究生教育制度的诞生。研究生教育在性质上是更为精英的教育，一定程度上完善了高等教育的层次结构，并扩大了高等教育的普及范围。此前，美国高等教育不仅面临办学规模小、学术水平低的困境，而且学院课程的设置也不再符合社会发展的需要。据统计，1815年，宾夕法尼亚大学应届毕业生只有15人，普林斯顿40人获得学士学位，站在学术前沿进行过课程变革的哈佛学院的毕业生人数也不足百人。而随着研究型大学的形成，入学人数迅速增长。在大学转型初期，美国全国约有200名研究生，20年后，将近有2400人。正如霍夫斯塔特所言：“在一个人一生的时间内，美国形成了完整的研究生教学和科研体系。”在学位颁发方面，1876年，25所学院授予了44人哲学博士学位；1900年授予365人博士学位。在1820—1920年，大约有9000名美国人到德国留学，并且引进德国大学的学术理念，致力于研究与教学的双重性，在现有学院的基础上创建具有研究生课程的综合型大学。

三、20世纪美国高等教育层次结构调整

二战后人口的猛增促使美国社会结构发生变化。《军人权利法案》的出台，进一步深化了高等教育层次结构的调整。社区学院就是在此背景下发展起来的。社区学院一般指可授予文科或理科副学士文凭，以及一年制生计教育证书的一般公、私立两年制大学，及职业技术学院。1907年加利福尼亚州颁布立法，将初级学院界定为“合理的完全的博雅或职业教育”，不仅为学生做准备，而且服务于那些不愿进入大学的高中毕业生[1]。此外，战后“婴儿潮”的出现，使美国遭遇入学高峰期，生源的不断扩大导致供求关系矛盾突出。1900年，18～24岁的美国人中只有4%的人上大学，大约有23.2万的本科生，5700名研究生。到1950年时，这一比例达到16.5%，共计270万学生。由于财政资源紧缺，能够直接面向就业的职业教育受到重视，也为社区学院的发展提供了机会。至20世纪中期，美国高等教育结构层次已经形成了包含副学士、学士、硕士、博士在内的多种学位层次，为二战后高等教育的迅速扩张提供了结构框架和制度基础。20世纪60年代以后，为满足美国社会发展的需要，公立社区学院从565所增加到1030所，增幅达82%。1960年适龄人口入学率上升到32.7%，1970年达到49.4%，即将进入马丁·特罗指出的高等教育普及化阶段[2]。

四、美国高等教育层次结构变迁的动力因素

美国高等教育结构层次的变迁是政府、社会和大学三种力量相互博弈、相互制約的结果。内战前，高等教育主要从事本科教育，专注于古典文学研究的博雅教育，结构层次的变迁具有不受政府干预的市场模式的特征；内战后，随着政府的宏观调控，以及教育结构自我协调能力的增强，逐渐形成政府、市场、学校相互制约的三足鼎立的局面。

首先，政府通过颁布法案，增加资金和设置机构等方式加大对高等教育层次结构的变革。19世纪下半期，《赠地法案》及其修订案的颁布，加大了对学院的资金投入，使公立学院迅速发展。1916年成立的美国研究委员会对促进大学科研发展有着重要作用，该组织在战争期间服务于国家对研究的需要，休战后协助大学提高科研水平。战后，美国大学的研究资金主要来源于私人资本，但随之而来的经济大萧条时期，使拥有地方财政拨款的公立大学获得发展。

其次，教育具有服务社会的功能，市场力量影响着高等教育层次结构的变化。南北战争之后，国民经济的增长对教育提出更高的要求，从欧洲引进先进技术已不能满足国家的需求，美国希望借此机会增加对基础理论的研究以形成稳定持久的科学技术。在经济社会需求的直接推动下，19世纪美国高等教育开始从单一结构逐渐转变为多层次的复杂结构。

再次，当全国性组织和州协调机构成立的同时，高等教育内部出现由内部系统建立的自我调节学术组织。高等教育系统主要由学术权威来协调，而不是通过政府或者自由市场的机制来协调。此类学术组织在行业自律、权益维护、避免资源浪费以及无序竞争方面发挥着积极作用。

美国高等教育多层次结构的形成为二战后美国高等教育的卓越与普及化提供了结构框架与制度保障，满足了美国经济社会的多样化需求。历经300余年的发展历程，美国从殖民地时期对欧洲大学制度的移植，到独立后受法国模式影响的州立大学系统以及学习德国的现代研究型大学，再到20世纪独创性地发展初级学院，最终形成了顺应与推动本国经济社会发展的高等教育结构，这与其快速发展的经济、激烈的市场竞争、政府的财政支持与协调、自治的学术组织及灵活的运行机制等不无关系。从内战前的自由市场模式到内战后政府调控下的市场竞争模式，促进了美国高等教育层次结构的不断优化与调整。

【参考文献】

[1]Mcclanecl.Announcement of the first junior college in California[J].Junior College Journal， 1930（11）：1-94.

多层次结构句子相似计算的应用研究 第11篇

在自然语言处理领域,尤其是在中文信息处理中,句子相似度计算是一项基础而核心的研究课题,长期以来一直是人们研究的一个热点和难点。例如基于实例的机器翻译、信息检索、自动问答以及自动阅卷等方面,句子相似度的计算都是其中关键的技术之一[1],并且句子相似度计算在现实中有着广泛的应用,它的研究状况直接决定着其他一些相关领域的研究进展,如自动阅卷技术的研究,特别是文字类主观题的自动阅卷技术的研究将大大推动在线考试系统的发展和应用。因此迫切需要解决其核心技术,而其核心问题是判断考生答案与标准答案的相似问题。

1 问题的分析

主观题的答案具有不惟一性,即有一定的模糊性,如何才能判断考生回答的正误?理想的状况是计算机能具有人的智慧,能分析考生的回答,理解其意义,再将其与参考答案进行对比分析,然后给出评价。但是,目前人工智能技术中自然语言理解这一领域尚无突破性进展,因而要实现计算机完全的理解评阅确实有难度。

同时考生在回答主观题时,其表达方式可能不同,论述的前后顺序也不同,但万变不离其宗,其主要观点是确定的,所以可将考生回答问题的主要论点作为评阅依据。

分析教师在评阅文字类主观题阅卷过程,一般是预先制定好一套评分标准,然后将每道试题的总分划分成若干部分,将分数分配到试题的求解过程中的一些关键的步骤或关键的语句上,通常称之为得分点;评阅时,主要看考生的答案和标准答案的各个得分点的贴近度,贴近度高则分数高,最后考虑学生答案语言是否通顺,条理是否清晰等因素,适当对分数进行调整[2]。

通过分析发现,主观试题的自动评阅主要有两个因素:标准答案及评分标准的设定,即得分点(关键语句)的设定;另一个是学生答案和标准答案贴近度的计算。在基于内容的主观题自动评阅系统中,用句子相似度来评价学生的答案和标准答案的贴近度,即主要考虑二者之间在语义上的相似度,而目前已有的句子相似度计算大多基于向量空间模型[3],仅考虑句子中词的词频、词性,未考虑词义和句子整体结构。

因此,本文根据课程考试自动阅卷的特点,提出了基于多层次结构(即词的词性、词义以及句子整体结构)的句子相似度计算方法,将句子的匹配分为子句级和整句级两层:首先根据构成句子的关键词的词性、词义信息并结合贴近度计算关键词的相似度,然后构造对应关键词的相似矩阵,并根据动态规划法寻找一条最优匹配路径,以此来计算句子相似度;最后再根据基于句子相似度运算结果来计算答案间语义相似度,并利用该结果来计算主观题的实际得分。

其主要思想是:首先利用动态规划算法对语句的相似度矩阵进行计算,找出一条相似度值最大的路径,该值就是所要求的关键语句相似度;然后,对划分的其他语句再进行匹配,以此得到各对应子句的相似度的值,从而求得答案间相似度的值。

2 句子相似度计算模型

2.1 相关定义

在自动阅卷系统中为了解决考生答案与标准答案的相似问题,需将考生答案中的要点信息和标准答案均看成字符串,然后把每个字符串分解为单个字符,并把它们构成的有序集合称为一个模糊集,为了解决两个模糊集合的相似性问题,实现字符串的模式匹配,引入以下定义。

定义1 集合贴近度

设|M|表示集合M的元素个数,|N|表示集合N的元素个数,定义集合M和N的贴近度为:

$\sigma ({\rm M},{\rm N})=\frac{2|{\rm M}{\displaystyle \cap {\rm N}}|}{|{\rm M}|+|{\rm N}|}(1)$

显然,如果M=N,则σ(M,N)=1;如果M、N交集为空,则σ(M,N)=0。

设X、Y分别表示自动阅卷系统中标准答案和考生答案中的某个关键语句。通过分词和词性、词义标注,将X和Y分别表示如下:X={X1,X2,,Xm},Y={Y1,Y2,,Yn},其中Xi表示X语句中的一个孤立词,Yj表示语句Y中的一个孤立词,且Xi=Xmi∪Xti,Yj=Ymj∪Ytj,Xmi表示语句X中第i个词的词义集合(词义集合指词的多种不同含义标注集合),Xti表示语句X中第i个词的词性集合(词性集合指每个词的多种词性标注集合包括名词、动词、形容词等标注);Ymj表示语句Y中第j个词的词义集合,Ytj表示语句Y中第j个词的词性集合。

定义2 词义、词性集合的贴近度

词义、词性集合的贴近度可分别用以下方式表示:

SMij=σ(Xmi,Ymj) (2)

STij=σ(Xti,Ytj) (3)

定义3 关键词贴近度

设关键词Xi与Yj的贴近度是词义贴近度和词性贴近度加权和:

σ(Xi,Yj)=αSMij+βSTij (4)

这里的关键词主要为专业领域词汇,其中α、β分别为人工设定的参数,用于表示词义贴近度、词性贴近度的权值,其取值范围为[0-1]之间,且L+β=1,这里设α=0.5,β=0.5。

定义4 词向量的相似矩阵

有了词与词之间的语义相似度, 我们就可以来计算关键语句间的语义相似度。使用式(4)计算出语句X与语句Y的所有对应关键词的贴近度σ(Xi,Yj)(i=1,2,,m;j=1,2,,n),并形成一个mn矩阵SFAT,称该矩阵为语句词向量相似矩阵。

$SFA{\rm T}=\left[\begin{array}{cccc}\sigma (X{}_1,Y{}_1)& \sigma (X{}_1,Y{}_2)& \cdots & \sigma (X{}_1,Y{}_n)\\ \sigma (X{}_2,Y{}_1)& \sigma (X{}_2,Y{}_2)& \cdots & \sigma (X{}_2,Y{}_n)\\ \cdots & \cdots & \cdots & \cdots \\ \cdots & \cdots & \cdots & \cdots \\ \sigma (X{}_m,Y{}_1)& \sigma (X{}_m,Y{}_2)& \cdots & \sigma (X{}_m,Y{}_n)\end{array}\right](5)$

其中该矩阵的行为标准答案的某语句,列为考生答案的某语句。

定义5 拓展词向量相似矩阵

通过对矩阵SFAT进行如下拓展,而形成一个(m+1)(n+1)矩阵T。其基本思想是将关键语句的相似问题转化为在矩阵中寻找一条从左上角到右下角的最优匹配路径,即该路径上各相似度值之和为最大,即为所求的关键语句语义相似度。

令T0,0=0,Ti,0=0,T0,j=0(i=1,2,,m;j=1,2,,n),则:

Ti,j=max{Ti-1,j-1+Wi,j,Ti,j-1,Ti-1,j} (6)

Tm,n即为关键语句中所有词的贴近度之和。可利用上述初值和递推公式,递推得到考生答案与标准答案的匹配最优路径,最后形成关键语句的相似度。

2.2 语句相似度算法描述

利用动态规划法求解T矩阵。

1) T矩阵的初始化

创建一个(m+1,n+1)矩阵,矩阵的行对应标准答案中语句X的每个词,矩阵的列对应考生答案中语句Y的每个词。利用公式(6)进行初始化,将T矩阵的Ti,0、T0,j填充为0,其中i=0,1,2,,m;j=0,1,,n。

2) T矩阵元的求解

利用式(1)-式(5)及递推公式(6)从T1,1依次求解T矩阵中的元Ti,j (i=0,1,2,,m;j=0,1,,n),最终产生T矩阵。

3) 求解最大相似度路径

从点(m,n)开始,到(1, 1)结束。在点(i,j)上,优选Ti-1,j-1+Wi,j,Ti,j-1,Ti-1,j三者中最大者所对应的Tp,q作为路径的前一个节点(p,q)。三者中有两部分相同且最大时,如果斜路径Ti-1,j-1在候选,则优选斜路径(i-1,j-1)作为路径的前一个节点。三者中有两部分相同且最大时,如果斜路径不在候选,则优选垂直方向路径(i-1,j)作为路径的前一个节点。如果i = 1,则路径的前一个节点是(i,j-1)。从点(1,1)到(m,n)路径上的点表示了语句中词的对应关系,路径最后一个点的值Tm,n表示了语句中所有词的贴近度之和。

4) 关键语句的相似度计算公式

设m是标准答案中的关键语句X的词数,则关键语句X与关键语句Y的语义相似度为:

$S(X,Y)=\frac{{\rm T}{}_{m,n}}{m}(7)$

在这种句子相似度计算中不仅考虑了词语的语义和权重,还考虑了词语之间的语义关系,如同义词、近义词、相关词等。尽管考生答案的表述方式可能不同,但关键词语(权重高的词语)总是会出现的。因此计算得到的加权语义相似度更具有合理性,自动阅卷的准确率也会有了较大提高。

2.3 基于句子相似度计算的答案间相似度计算

设标准答案和考生答案分别为P和Q,P包含的语句为P1,P2,,Pl;Q包含的语句为Q1,Q2,,Qk;根据公式(7)得到标准答案与考生答案对应各子句相似度的值,形成一个lk的相似矩阵M(P,Q):

${\rm M}({\rm P},Q)=\left[\begin{array}{cccc}S({\rm P}{}_1,Q{}_1)& S({\rm P}{}_1,Q{}_2)& \cdots & S({\rm P}{}_1,Q{}_k)\\ S({\rm P}{}_2,Q{}_1)& S({\rm P}{}_2,Q{}_2)& \cdots & S({\rm P}{}_2,Q{}_k)\\ \cdots & \cdots & \cdots & \cdots \\ \cdots & \cdots & \cdots & \cdots \\ S({\rm P}{}_l,Q{}_1)& S({\rm P}{}_l,Q{}_2)& \cdots & S({\rm P}{}_l,Q{}_k)\end{array}\right](8)$

在构造相似矩阵M(P,Q)时,需预先设定好Wi为语句Pi和语句Qi相似度的阈值,该值在组卷时设定,其含义是:当S(Pi,Qj)<Wi时,则S(Pi,Qj)=0,否则为S(Pi,Qj),以此保证评阅的合理性。

利用这个矩阵,可以用以下公式来计算标准答案P和考生答案Q间的相似度:

$S({\rm P},Q)=\frac{{\displaystyle \sum _{i=1}^l\text{m}}\text{a}\text{x}(S({\rm P}{}_i,Q{}_1),S({\rm P}{}_i,Q{}_2),\cdots ,S({\rm P}{}_i,Q{}_k))}{\max (l,k)}(9)$

3 实例分析

在向量空间模型中,文本被看作是相互独立的词条组{T1,T2,,Tm}集合,并根据词条组Ti在文本中的重要程度赋予其一个权值Wi,将T1,T2,,Tm看成一个n维坐标系的坐标轴,W1 ,W2 ,,Wm为对应坐标的坐标值,这样由集合{T1,T2,,Tm}分解而成的正交词条矢量组就构成了一个文本向量空间,文本即可映射为此向量空间中的一个点,映射后的文本可以用以下方式表示:(T1,W1,T2,W2,,Tm,Wm)。这样,文本的匹配问题就转化为向量空间中文本矢量的匹配问题。标准答案和考生答案相似度的计算是通过构造标准答案和考生答案文本向量空间模型,将文本中的每个句子用n维向量来表示,而标准答案和考生答案对应句子相似度的计算是通过对应向量之间的夹角余弦来计算。

下面根据向量空间模型和多层次结构句子相似算法对考试系统中的两道简答题进行测试分析:

第一道测试题:Z=“什么是电子政务?”,标准答案为: P=“高效、开放的政府,凭借计算机技术、现代通信技术等信息技术,在安全可靠的网络平台上行使管理职能、开展政务活动。”

取其中三位考生答案,Q1:政府部门利用安全计算机网络信息平台进行政务管理活动;Q2:利用安全计算机网络信息平台进行政务管理活动的政府部门;Q3:在开放的网络环境中,政府部门以门户网站为平台,开展相关活动。

为了说明计算的准确性和有效性,设句子相似度的阈值为0.5,大于该值,计算考生的得分,否则为零分,表示做错,其测试结果如表1所示。

第二位考生答案很明显是错误的,根据多层次结构模型计算结果与实际是相符的,而根据向量空间模型计算结果却认为是正确的。结果分析说明向量空间模型只考虑了词的集合,而忽略了文本结构中段落、句子及词语之间的复杂关系。

第二道测试题:Z=“什么是数据库?”,标准答案为:P=“数据库是按照一定的结构和规则组织存储在一起的,能为多个应用程序共享的,与应用程序相对独立的相互关联的数据的集合。”

同样取其中三位考生答案,Q1:数据库是按照一定的结构和规则组织起来的,可共享的、相互关联的数据集合;Q2:数据库是按一定规则和结构组织起来的数据集合;Q3:数据库是数据集合。其测试结果如表2所示。

尽管考生答案信息量少,但提供了标准答案中的核心内容。此数据结果说明,多层次结构模型在考虑关键词的权值基础上比向量空间模型效果要好得多。

为了进一步证实,采用多层次结构句子相似算法在自动阅卷系统中应用实例分析,以《大学计算机信息技术》课程为实验素材,选取了经济管理学院本科07级学生的1000份试卷中的500道简答题,进行了自动阅卷,与向量空间模型实验对比结果如表3所示。

实验结果表明,本文采用的多层次结构方法所得到的准确率要远远高于采用向量空间模型所用的方法。这说明该算法在文字类主观题自动阅卷中解决考生答案与标准答案的匹配问题中发挥了重要作用,使得系统的准确率有了较大提高。因此,该算法的正确性和有效性得到了证明。

4 句子相似度在自动阅卷系统中的应用

在自动阅卷系统中,一般主观题(如论述题、简答题等)是由汉语句子组成的。在这类题型的自动阅卷中根据对句子结构分析,通过判断考生答案与标准答案的语句相似问题来计算考生的得分点,其评阅分为以下几步来完成:

1) 将考生答案与标准答案的匹配分为两层;

2) 先计算考生答案与标准答案的关键语句相似度,以此在考生答案中寻找标准答案的得分点;

3) 再依据所有得分点,以及答案间相似度计算公式来计算考生的实际得分,即根据式(7)-式(9)计算句子的相似度,并结合自动阅卷系统中主观题的分值计算每位考生的实际得分。

以简答题评阅为例,根据前面算法分析,利用考生试题的编号从阅卷系统数据库中分别提取标准答案信息和考生的答案信息以及评分标准,然后调用简答题的阅卷算法,利用多层次结构句子相似算法实现简答题的自动阅卷功能,并将结果记入阅卷系统数据库中。

其简答题的自动阅卷算法描述如下:

1) 首先将标准答案和考生答案进行断句,如标准答案P,考生答案Q,设P包含的语句为P1,P2,,Pl,Q包含的语句为Q1,Q2,,Qk;

2) 再将P1,P2,,Pl和Q1,Q2,,Qk语句文本分别进行分词,得到语句序列Pi′和Qj′(i=1,2,,l;j=1,2,,k),再利用句子相似度计算方法分别求Pi′和Qj′各对应关键语句相似度,其具体计算参照上面的详细描述;

3) 利用求得的值与给定的阈值比较,以此来构造整句级相似矩阵;

4) 最后根据得分点的权值,计算考生答案与标准答案间句子相似度;

5) 利用该分值计算考生简答题的得分,并将结果记入阅卷系统数据库中。

5 结束语

本文提出了一种基于词性、词义和句子结构的多层次结构句子相似度计算方法,解决了自动阅卷中标准答案与考生答案的匹配问题,实现计算机自动阅卷功能,同时根据实验结果分析,得出以下结论:1)单纯的以词为处理单位,按照词向量空间模型算法,未涉及语义信息,在大规模应用中效果较差;2)本文提出的改进算法,既考虑了句子句法结构,又考虑了句子语义信息,并将其应用在自动阅卷系统中计算主观题的自动阅卷功能,取得了较好的效果,并将该算法应用于自然语言处理、知识表示和信息检索等智能领域,也具有一定的参考价值。

参考文献

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[2]张小艳.基于自然语言的主观题自动阅卷技术[J].西北大学学报:自然科学网络版,2005,3(8).

[3]赵巾帼,徐德智,罗庆云.汉语句子相似度计算方法比对之研究[J].福建电脑,2007(10):51-52.

[4]王琦.实用模糊数学[M].2版.北京:高等教育出版社,1992.

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[7]Yun Peng,Zhongli Ding,Rong Pan,et al.A Probabilistic Frameworkfor Semantic Similarity and Ontology Mapping[C]//Proceedings of the2007 Industrial Engineering Research Conference.