前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇科研对比方法范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
关键词 问题解决 新课引入 化学能与电能的转化 化学史 教学效果
新课的引入是学生对新课的第一印象,可谓良好的开端是成功的一半;如果一位教师能精心设计一堂课的引入,使学生在认知上形成冲突,就能激发学生对知识的强烈渴望,从而实现教学的高效率。化学课堂教学中引课的形式和方法是多种多样的,不同的引课方式会创造不同的教学效果。
1.什么样的新课引入是高效的
如果以“虎头一驼峰一凤尾”来形容一节课的话,那就是需要有精彩夺人的引入、引人入胜的、耐人寻味的结课3部分,其中引课的设置应该是一堂课能否引人入胜的关键。虽然引课只有短短的几分钟,但却是激发学生学习动力,引导学生进入最佳学习状态的重要的、必不可少的环节。好的引课,如一部电影的序幕,一开场就精彩纷呈,让人忍不住想继续看下去;好的引课,又好比高手对弈,第一招就为全面胜利铺垫基础,有一石激起千层浪之妙。好的新课引入应具有以下特点:新课引入以实际教学内容为基础,在形式上和材料上新颖,能够激发学生的好奇心,启发学生思维,同时在语言上简洁富有吸引力。
2.4种不同的新课引入方法
笔者结合全国化学优质课评比的课例(2010年,河南洛阳),以苏教版《化学2》中“化学能与电能的转化”一课的新课引入来具体阐述。
2.1故事引入
用扣人心弦的生动故事,充分调动学生的学习兴趣,使之参与教学,能激发学生的求知欲。
教师1的引入:格林太太诉说病情,她曾经因为蛀牙补过一颗黄金假牙,后来一次车祸后在黄金假牙旁装了颗不锈钢的假牙。但那次车祸以后,格林太太就经常出现头痛、失眠、心情烦躁等症状。奇怪的是,众多的医学专家为她检查后,都找不到原因,四处求医就是治不好。后来,一位化学家为格林太太揭开了病因。请问这病因是什么?请你开个药方。
分析:故事、寓言等有一定的情节,富有趣味性,它不仅可以培养学生的思维能力,还可以提高学生学习化学的兴趣,所以说故事引课是学生比较喜欢的一种形式。但故事引课所选用的故事与教学内容要有联系,故事引课对教师的语言及肢体表达要求较高,此外还需要教师有较好的课堂控制能力,否则难以达到预期效果。本节课的故事引入,学生对引课目的不是很明确,本节课的重点是能量的转化,这样的引课,只是热闹过场,效果不理想。
2.2化学史引入
化学发展史使学生明白化学发展的曲折与艰辛,也能使学生明白化学对生活、生产的重要性。由化学史内容引入新课,学生可以了解化学知识的来源和应用,能够体会到真正的化学思维过程,可以在学生中间创造一种探索与研究的化学学习气氛,从而激发学生学习化学的兴趣,并培养学生的化学探索精神。
教师2的引入:1799年,伏打把一块锌板和一块银板浸在盐水里,发现连接2块金属的导线中有电流通过,于是,他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片,平叠起来用手触摸两端时,会感到强烈的电流刺激,伏打用这种方法成功地制成了世界上第一个电池。
1836年,英国的丹尼尔对伏打电池进行了改良,他使用稀硫酸作电解质溶液,解决了电池极化问题,制造出第一个不极化、能保持平衡电流的锌铜电池,又称丹尼尔电池,此后又陆续有去极化效果更好的本生电池和格罗夫电池等。
分析:这种新课引入的方法可激发学生探究的欲望,同时也让学生明白电池的发明和发展历史。但对探究要求很低,缺乏问题指引,学生学习激情不高,不利于后面的学习。
2.3化学事实引入
化学是与生活紧密联系的学科,如果有近在学生身边的例子作为引课的素材,就能促使他们产生强烈的学习要求和欲望,起到启发学生的思维,强化新课学习导向性的作用。
教师3的引入:以60周年国庆题材为背景,为学生创设问题情境,突显高能电池在游行彩车中的作用,从而提出问题:常见电池有哪些?在学生作答的基础上追问:它们的工作原理是怎样的?从而激发学生对电池工作原理探究的浓厚兴趣,引入课题。
分析:这个引课内容体现了化学生活化的痕迹。这样一个真实的事例不仅增加了学生的见闻,提高了化学在学生心目中的地位,同时也为学生学以致用,解决实际问题提供了参考。但是将知识的结果摆在了新课开始,使学生的思维从一开始就受到了制约,学生的思维无法扩散,学生一旦获得有关知识,就会失去再探究的欲望。如果能将这样的化学事实放在新课之后,作为发散学生思维,解决实际问题的拓展训练,则更会激起学生探究兴趣,使学生体验“收获”的喜悦。
2.4以“问题解决”为本的新课引入
“问题解决”本身最本质的特点就是使学生在“问题”的驱动下,自行探究,通过搜集信息、处理信息、积极思考、合作交流来解决问题,增长知识与才干,发展健全的个性。
教师4的引入:提问:什么是“地球一小时”,有谁参与了这次全球性的活动?“地球一小时”的目的是什么?电能的来源是什么?我国的发电方式主要是什么?火力发电的弊端是什么?是否能实现化学能到电能的直接转化呢?通过分析火力发电的利与弊,实现从“化学能热能机械能电能”思维模式向“将化学能直接转化为电能”新思维模式的转换,同时形成高效利用燃料,不浪费能源,积极开发高效清洁燃料的意识。
分析:这种通过问题的引入方法,不仅能激发学生的学习兴趣和探究热情,又能使学生明确学习目标,进入学习主题,避免思维的盲目性。
3.4种引入方法的比较分析
同一个教学内容,不同的引入方式,便产生了不同的教学效果。教师不同的教学理念使教师选择了不同的引入方式,从上述4个新课引入的案例中,我们可以清晰地感受到:
【关键词】可吸收界面螺钉;悬吊钢板;交叉韧带;重建
【中图分类号】R6 【文献标识码】A 【文章编号】1004―7484(2013)11―0181―02
前交叉韧带(ACL)损伤是最常见的膝关节损伤之一。运动及日常生活中多种因素可导致其损伤,病人在受伤后早期出现膝关节疼痛、肿胀、活动受限等临床表现,如果不及时诊断和治疗,后期随肿痛好转而出现行走时膝关节打软不稳定现象。ACL断裂后,膝关节的不稳不但会影响日常生活和运动,而且会进一步造成关节内其他结构的继发损伤。因此,对损伤的ACL需要进行重建已经成为共识。近年来ACL手术重建取得许多进展,临床治疗效果逐步提高。但目前可使用的移植物固定方式众多,疗效不一。我院自2005年9月~2013年9月采用自体肌腱配合两种固定方法重建ACL24例,取得较好的效果。现对这2种固定方法的应用和疗效报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
两组共24例患者,分成A组、B组。A组:采用自体肌腱作为移植物,可吸收界面螺钉为固定物,12例;年龄17~40岁,平均24.7岁。损伤原因:交通伤3例,运动伤8例,其他原因1例。B组:采用自体肌腱作为移植物,悬吊钢板为固定物;年龄17~43岁,平均23.5岁。损伤原因:交通伤3例,运动伤6例,其他原因3例。术后随访6~24个月,平均9.5个月。
1.2 手术方法
24例患者均在腰麻加连续硬膜外麻醉下由同一手术组完成手术全过程,患者麻醉满意后,取仰卧位,患侧大腿中上段打气囊止血带,常规关节镜入路置镜进行全膝关节探查,关节镜下确认有无交叉韧带损伤及损伤程度,如果韧带损伤大于50%,或虽然尚未完全断裂但已经松弛不足以前向稳定膝关节,需要关节镜下重建韧带,首先清理关节内增生的滑膜组织和前交叉韧带残端,同时需要将髁间窝前交叉韧带附丽处清理干净,用磨钻适当扩大髁间窝。从胫骨结节内侧一横指处切长度约为2cm的纵行手术切口,显露股薄肌肌腱和半腱肌肌腱胫骨止点,用取肌腱器完整取出股薄肌肌腱和半腱肌肌腱。清理所取肌腱上附着的肌肉组织,用10号粗丝线将两根肌腱编织缝合成一根粗细均匀的肌腱,测量好肌腱的直径,以备选择胫骨和股骨的骨隧道直径,预张力牵引所编织肌腱组织。在胫骨定位器引导下,胫骨隧道以交叉韧带前内侧束和后外侧束残端为中心,各钻入1枚定位导针,同样股骨侧隧道仍以股骨侧前交叉韧带前内侧束和后外侧束附着点为中心,各钻入1枚定位导针,根据编织缝合后肌腱的直径确定空心钻选择,选择适当粗细的空心钻顺着定位导针建立股骨隧道和胫骨隧道。用细钢丝引导肌腱从胫骨到股骨侧,以后外侧束和前内侧束的解剖位置建立重建韧带,再从股骨侧跨过股骨骨皮质返折会胫骨侧,然后牵拉紧关节内移植肌腱,伸曲活动膝关节,再次拉紧重建韧带,用可吸收界面螺钉固定肌腱。B 组是胫骨侧采用可吸收螺钉固定,股骨侧采用钢板悬吊固定,操作相对比较简单,用牵引线将悬吊钢板牵拉引出股骨侧骨皮质,移植肌腱引入关节内,调整牵引线,使悬吊钢板翻转横跨在股骨隧道孔外侧,屈伸活动膝关节,屈膝30度位,拉紧胫骨侧牵引线,用可吸收界面螺钉固定胫骨端。最后用关节镜检建韧带的张力,活动膝关节时有无撞击,常规放置引流管和冲洗管,手术后24小时内拔除引流管和冲洗管。患肢戴可调节卡盘支具做为外固定。
1.3 术后康复
麻醉消退后指导患者主动活动踝关节及小腿肌肉,术后第2 d拔除引流管和冲洗管,指导患者开始功能锻炼,跖屈踝关节、背伸踝关节、直腿抬高、持续10―15秒、慢慢放平患肢,第3天后患肢在支具保护下扶拐下地行走,患肢不负重。术后每隔2周调节卡盘支具一次,每次调节放大活动度15°,按照卡盘支具调节角度主动活动膝关节,手术6周后患肢逐渐部分负重,8周后可完全负重。3个月后去除支具,恢复日常生活,半年后逐渐可以参加体育训练和体育运动。
1.4 评价指标
分别于术前及术后3月按Lysholm评分标准进行问卷调查。
1.5 统计学分析
采用SPSS 11.0统计软件进行统计学分析,数据以均数±标准差表示,采用t检验及单因素方差分析。P
2 结果
2.1 一般情况
术后2例发生胫骨结节处手术切口延迟愈合(均在A组),究其原因可能是在取肌腱时过度剥离皮下组织,长时间拉钩牵拉皮下组织和皮肤,使其血运遭到不同程度破坏,导致手术切口延迟愈合,最长延迟至1月愈合;术后A组有1例出现关节打软不稳定,是一位青年大学生,检查膝关节确实存在前向不稳定;所有手术病例均未出现下肢深静脉血栓,未发现韧带断裂、关节粘连、感染等并发症。
2.2 Lysholm评分
2组术后评分均显著高于术前(P
3 讨论
ACL解剖形态学基础及其功能:ACL起点位于股骨外侧髁髁间内侧面之后部,股骨干纵轴正后方的髁间窝内,止于胫骨上端髁间隆起前部稍内侧及外侧半月板前角,呈扇形从后上向前下走行,长约31-35mm,宽约11mm,平均横截面积为50平方毫米。一般认为,ACL分为前内侧束和后外侧束,其命名是依据解剖学上,韧带束在胫骨上端附着位置关系而定。Norwood [1]将ACL分为三束:即前内侧束、中间束、后外侧束。屈曲时前内侧紧张,后外侧束松弛,反之,伸直时后外侧束紧张,前内侧束松弛;中间束在膝关节屈伸运动中始终保持张力。ACL功能:①屈膝时防止胫骨上端前移,伸膝时阻止膝关节过伸;②控制膝关节旋转运动;③在不同屈膝角度下控制膝关节内外翻;④参与膝关节伸膝时最后锁扣运动;⑤具有本体感觉功能。所以ACL是膝关节重要的静力与动力性稳定结构[2]。
ACL损伤的治疗选择重建手术已成共识,但手术重建也有多种选择,如移植物的选择,可以用自体肌腱,也可以用异体肌腱,还可以用人工肌腱;近年来多数倾向于股薄肌肌腱和半腱肌肌腱,但术后有可能降低屈膝关节和内旋肌力,但在一般情况下患者没有明显感觉,如果特殊职业(如运动员等)可能有影响,尽量不取自体肌腱,还有就是在手术取肌腱时容易损伤隐神经等[3]。
随着移植物切取、消毒灭菌、贮存运输等科学技术的快速发展,同种异体肌腱重建ACL,在临床也得到了应用。许多实验与临床研究支持异体移植物用于重建膝关节ACL,异体肌腱移植后移植物在体内可以重新血管化并成活,但移植物在体内重塑的速度较自体移植慢。临床随访表明,早期异体移植可取得与自体移植相当的效果。采用异体移植物的优点在于:①无供区并发症;② 无取材多少的限制;③ 手术时间短。异体移植存在的主要弊端是发生免疫排斥和传播疾病的风险,且在体内韧带成熟与完成重塑的速度相对要慢,而且在重塑期间相对容易发生移植物失效。
移植物的固定是前交叉韧带重建中最重要的环节,良好的固定近期可以满足术后早期运动、肌肉锻炼与负重的要求,远期有助于移植物与骨的愈合。
交叉韧带重建股骨端固定包括可吸收界面挤压螺钉、金属挤压螺钉、横钉悬挂、悬吊钢板等股骨隧道固定方式。我院A组病例股骨侧固定方式是可吸收挤压螺钉,我院B组病例股骨侧固定方式是悬吊钢板,目前公认的经典的ACL重建股骨侧固定方法是悬吊钢板,可提供较界面挤压钉更强的固定,其固定强度最高为1086N [4]。采用悬吊钢板的优点是:① 不需要切开大腿外侧软组织。② 其固定点在股骨皮质骨上,不需考虑骨质疏松的影响。③ 可以缩短对于股薄肌肌腱和半腱肌肌腱的长度要求。④ 相对于界面螺钉,其对于股骨隧道后壁完整性要求不高。但是也存在不足之处,就是移植物的固定点与重建韧带股骨隧道内口的止点相距较远,移植物在股骨隧道内活动度增加,移植物一隧道运动(蹦极效应、雨刷效应)增大;而且膝关节内的滑液沿所移植肌腱进入隧道,导致隧道的扩大并对移植物产生破坏,而且可能产生移植物与骨质的骨-腱愈合延迟。移植物胫骨端固定包括可吸收界面挤压螺钉、金属界面挤压螺钉固定和一系列隧道外固定方式。界面螺钉有金属螺钉和生物可吸收螺钉2种,金属界面螺钉报道有很好的固定能力,但手术时有可能锥出原隧道或损伤移植腱、骨质疏松病人固定强度反而下降等缺点。故可吸收界面螺钉被广泛运用于临床。我院A组股骨端采用界面可吸收螺钉固定,胫骨端用空心可吸收界面螺钉固定的方式,我院B组股骨侧悬吊钢板固定、胫骨端用空心可吸收界面螺钉固定的方式,操作方便、固定可靠,是经典的固定方法。结果显示,A组、B组术后膝关节的功能与稳定性较术前明显改善。本组资料选择的患者随机分为A、B2组,由同一手术组完成手术,早期随访均取得了较好的临床效果,而且B组优于A组。在固定方法上.股骨侧用悬吊钢板、胫骨侧用可吸收界面螺钉的固定方法,是一种经典的固定方法。强度完全能满足重建要求,B组12例患者经临床随访,无1例发生固定失效,与A组相比早期临床疗效有明显优势。在我国医疗资源并不丰富的情况下,其医疗费用低廉,值得推广应用。
参考文献:
[1] 刘玉杰,王岩,王立德。实用关节镜手术学。第一版,北京:人民军医出版社,2006,60-61.
[2] 敖英芳。膝关节镜手术学。第一版,北京:北京大学医学出版社,2004,168-169.
科技查新是通过科技文献检索和对比分析对科技项目的新颖程度作出判断的信息咨询活动和文献查证工作。查新是指通过手工检索和计算机检索等手段,运用综合分析和对比方法,为评价科研立项、成果、专利、发明等的新颖性、先进性和实用性提供文献依据的一种信息咨询服务形式。
卫生部关于医药卫生科技项目查新咨询的规定中指出:查新工作是医学情报人员以高水平文献检索为基础,经反复深入筛析、鉴别确定密切相关文献,运用多种方法进行国内外对比分析,为卫生部科研立题、成果评审等科技活动的新颖性评价提供科学依据的情报咨询服务。它与一般文献检索不同,不以提供可能相关文献目录为目的,而是以提供新颖性评价为宗旨。
科技部《科技查新规范》的定义是:查新是科技查新的简称,是指查新机构根据查新委托人提供的需要查证其新颖性的科学技术内容,按照规范操作,并作出结论。依照有关政策法规和规定程序,根据委托项目的内容实质,通过密切相关文献的筛定及其与项目内容的对比分析和综合分析,对项目的新颖性提出评价报告的指令性规范化科技情报文献分析论证工作。
1 科技查新的原则
《科技查新机构管理办法》第二条规定:“科技查新应当坚持实事求是、客观公正的原则,保证查新活动的独立性和查新结论的准确性。”《科技查新规范》第二条《基本原则》对查新原则做了详细而明确的规定,查新委托人在自理查新委托事务过程中,查新机构在从事查新活动中,查新专家在提供查新咨询服务过程中,应当遵循以下基本原则:(1)自愿原则:以《科技查新规范》为前提,查新用户与查新机构可以双向选择;查新机构与查新专家可以双向选择。(2)依法查新:查新机构具有高度主管部门认定的查新资质;查新以法律法规为准绳,并在其内进行;遵循《办法》与《规范》;按照法律、法规、规章处理违规。(3)独立、客观、公正原则:独立是指查新相关机构和人员超脱,与查新项目没有利害关系依法独立查新、独立结论、独立报告不受控制、不受干预;客观是指检索、分析、结论、报告均需客观,必须有可行的文献依据,符合实际,不存偏向;公正是指站在国家、法律、法规的公正立场,按照法律、法规及规章制度只对授权部门负责,实行回避原则,强调职业道德,不受利害关系的约束。(4)合同原则:遵循法律、法规;自愿、平等、公平、诚实守信;维护公共秩序,遵守公共道德;有利科技进步、成果转化;受法律调整。
2 科技查新与文献检索的区别
科技查新虽然离不开检索,但查新中的检索与一般文献检索却有着本质的不同,查新工作与一般文献检索有根本的区别(见表1)。很多人混淆了这两种概念,把查新混同于一般检索,或将其停留在一般检索水平上,这是造成查新咨询水平低下的重要原因之一。
一般文献检索,针对项目需要仅提供文献线索,必要时提供相应的参考文献,对项目内容一般不做分析和评价。对可能相关的文献侧重于查全,而不管最终是否有和有多少文献与所查项目相关或密切相关。
科技查新是一项将文献检索和情报调研相结合的情报研究工作,它以文献为基础,以文献检索和情报调研为手段,以检出结果为依据,通过综合分析,对查新项目的新颖性进行情报学审查,写出有依据、有分析、有对比、有结论的查新报告。因此查新有较严格的年限、范围和程序规定,有查全、查准,尤其是查准的严格要求,要求给出明确的结论,查新结论具有鉴证性。这些都是文献检索不具备的。二者的关系是:查新咨询离不开文献检索,查新咨询要求高水平检索;但文献检索代替不了查新。
3 查新咨询与专家评审的比较
3.1 查新咨询:查新咨询是将项目内容与检出文献内容进行对比分析来对项目新颖性作出评价,是对项目的一种文献认证,为项目的全面评审提供客观的文献依据。因为查新机构和查新人员地位超脱,完全以客观的文献内容为依据,又有一整套严格的法律法规、规章制度、规范程序和奖惩规定约束,能较好保证独立、客观、公正、准确。
3.2 专家评审:主要依据专家本人及集体的专业知识、实践经验和所知信息,对项目的创造性、科学性、先进性、新颖性和实用性作出以定性为基础、定性与定量相结合的综合评价。查新咨询报告是专家评审的重要依据之一。但专家评审容易受学科专业知识局限、信息有限或信息不全甚至记忆错误、查证困难、缺乏依据、主观臆断;有的因为地位关系、专业利害关系、个人恩怨、人情世故、从众心理、权威意见、多方干预、私利约束等的影响。
4 医学科技查新的类型和特点
4.1 科研立项查新:科研立项是科学研究的基础,只有把握好立项研究,对研究项目的先进性、新颖性、实用性等特征进行科学的评估,才能保证科学研究的质量和水平。科研立项查新的目的是为主管科研立题的专家和领导提供客观的文献信息依据,能真实地反映这些科研项目在国内外的研究现状和进展情况,以避免科研项目的重复,避免人力资源和物力资源的浪费,从而将有限的科研经费用到急需的项目上。同时,也为科研人员在开题之前比较全面的分析研究文献信息,达到优化科研项目的总体设计,缩短科研周期,少走弯路及快出成果的目的。科研立项查新需要科研人员提供科研立项申请书,包括全面、充分的科研背景材料,明确的研究目标和具体的研究内容等。
4.2 科技成果查新:科技成果查新是指申请科技成果鉴定之前,需要查证科技成果的创新性,为成果评审专家提供该成果相关的事实依据。目的在于帮助专家客观公正地评价研究成果,减少评审失误,保证成果的质量,增强科学的严肃性,实事求是地反映科研水平。科技成果查新是申报科技成果奖励的必备条件,是成果鉴定和评审的重要依据和基础。成果查新需要对成果进行全面系统的文献检索,证实其具有“新颖性”。检索的文献范围广,文献类型多,要求查找出与申报成果最密切相关的对比文献,并以此证明所申报的成果名副其实。因此,要求科技成果查新的委托人提供科技成果申报书的各项内容,包括本项成果的主要研究内容、关键技术方法、主要技术指标、主要特点和技术创新等;还需要提供已经在国内外发表的论著、专利证书、科研合作单位及其知识产权关系的证明材料等。科技成果查新一般同时要求提供论著被引用的证明。
5 医学科技项目的新颖性评价与查新结论
科技查新只对查新项目的新颖性作出评价,一般查新结论分文献数量或程度描述、对比分析、作出新颖性评价三个部分内容。医学科技查新项目的新颖性评价结论有以下几种表达方式。
5.1 有明显的创新点。科技项目中有明显的研究对象、研究方法、研究设计、研究结果,这四个方面创新点中的一个或几个,就可以比较正确地作出新颖性评价结论。
5.2 创新点不突出时,即研究对象、研究方法、研究设计、研究结果或预期结果基本相同的情况下,针对不同的情况作出具体分析,找出创新点,作出新颖性评价结论。包括以下3点:(1)要分析评价研究结果公开发表的时间或通过技术鉴定、获奖时间上的差别。这种查新结论应以最先发表或最早通告的研究结果、最早通过鉴定或最早获奖的成果为主要分析评价依据。作出与他人的报道结果相同或相似的肯定或否定的结论。(2)完成的病例数、分组观察等存在的差异。这种情况常见于大规模的流行病学调查、人群普查、手术观察、检验指标等项目。如果完成的病例数更多,且分组观察等更仔细,那就得出结论的可信度更高,更具有代表性,可重复性更强,其学术价值就更高。在做查新结论时应当特别强调说明。(3)科研完成单位存在地区上的差异。由于研究对象,如人类的人种、身体状况、自然环境、生活条件和习惯、实验条件、产生的效果等在不同地区可能有不同的表现,所以同一研究项目可能得出不同的研究结果。通过检索出的文献,可以从地区范围进行对比分析,作出正确的查新结论。
总之,科技查新是对科技项目非常严谨、客观的一种综合评价,它可以促进我国医药卫生科技事业的健康顺利发展。科技人员在从事科学研究前应当前往专业的查新咨询点咨询,避免低水平的重复性研究而造成不必要的人力、财力资源的浪费。
关键词:学者型 化学教师 素养
阅读文章是我国考生接触外语的最主要途径,因此,阅读理解在高考试卷中占权重较大。考试大纲要求考生能读懂熟悉的有关日常生活话题的简短文字材料,例如公告、说明、广告以及书、报、杂志中关于一般性话题的简短文段以及公告、说明、广告章等,并能从中获取相关信息。无论是要求考生理解文章主旨和要义、具体信息、基本结构、作者的意图、观点和态度,还是对文章信息做出判断和推理 ,正确分析、理解文章中单词、短语或句子的含义是理解文章的第一步,也是理解文章的基础,不懂单词含义根本就谈不上理解文章。而高考的文章允许有大约3%左右的生词,考生须根据上下文或整篇文章才能做出推断;同时也是检测考生利用所学知识猜测词义的能力一种手段。但英语单词的含义并非完全等同于词典中所标注的汉语意思,句意也不是几个单词词义的简单相加,其将随不同语境会有所不同。根据上下文正确理解灵活变化的词义,才算是真含义正初步具备了一定的阅读理解能力。此外,阅读文章时,常常会遇到一些未见过的词或熟词新用,过去此类试题就可以通过构词法、同义词、反义词等就可以解决;而如今随着试题设置的难度增加,语言的灵活运用,通常利用语法、对比关系、因果关系、生活常识、上下文语境等信息、线索提示确定词义、句意。下面从近几年的出题热点进行材料分析,试题设置,方法指导,从而提高考生的解题能力。
第一.后面信息定义解释。
在阅读材料中设置划线部分后,后面常常跟上定语从句、同位语、冒号、破折号、括号等对划线部分进行定义、解释或说明,从而给考生一定解题信息。
例如:
【2013年 四川卷 阅读 E 49题】
材料中: “We have found an important mechanism by which the heart and brain ‘speak’ to each other to change our feelings and reduce fear,” … 后面的定语从句是对 mechanism进行定义式解释的,:心与脑互相交流来改变我们的感觉,降低恐惧…是通过‘mechanism’作为传导系统进行的。
设题:Which of the following is closest in meaning to “mechanism” in Paragraph 6?
A. Order B. System C. Machine D. Treatment
第二.前面信息提炼总结
在以往的高考试题中,考生只需在试题的设置的材料附近查寻,就可以得到试题的提示词,从而解决问题;如今,随着英语学习的不断深入,此类试题的设置也逐渐从字面判断过渡到深层理解,甚至是不仅涉及到了对文章具体信息的理解,还涉及到了对整篇文章的总结概括,只有如此,才会使问题得到解决。例如:
【2013年 福建卷 阅读 D 68题 】
68. The underlined part in the passage suggests that Mrs Bennet ___ .
A. had mixed feelings of admiration and surprise about Bingley
B. felt kind of worried and doubtful about Bingley
C. was extremely anxious to meet Bingley
D. had a great curiosity about Bingley
第三.利用对比方法设题解题
在材料设置中,出题人有意识地利用一些明显的词(but \ however \ yet \ otherwise \on the other hand \ Nevertheless \ in contrast\rather than \ although \ while \ unlike \whereas 等)进行材料对比,通过已知的信息,就很容易确定词、词语、句子的意思了。但有时,作者却不用这些词,而是利用背景材料做反衬,形成鲜明的对比,从而加大试题的区分度。例如:
【2013年 北京卷 阅读 A 58题 】The underlined word “evenly ” in Paragraph 4 probably means___ . A. continuously B. separately C. quickly D. equally.
此题的设置就利用了材料中的对比:The advanced EP的效能与Other heaters的效能的对比;数字上的对比:up to 350 square feet 与 an area a few feet around the heater;以及最后一句话可知;evenly 意思为:均衡。
第四.代词 it that he him they或them等在英语文章中使用频繁,也是高考设置划线部分的一个考试热点。
【2013年 江苏卷 阅读 D 69题 】
材料中:Yet there is no reason to think Twain saw the shows as representing reality. His frequent attacks on slavery and prejudice suggest his keen awareness that they did not. 此题使用了省略而增加了试题的难度。如果想明确they 的意思,就要把省略的部分补全。译文:然而没有理由认为马克吐温把这些表演看作现实写照。他对奴隶制与偏见的不断攻击表明他强烈的清醒:这些表演不是社会现实的真实写照。
设题:What does the underlined word “they” in Paragraph 7 refer to ?
关键词: 图像显著性; 显著性检测; 检测方法; 图像处理
中图分类号: TN919?34; TP391 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2014)22?0001?04
Analysis for method of image saliency detection
SUN Na?na, LIU Xin
(School of Physical and Electronic Science, Shandong Normal University, Jinan 250014, China)
Abstract: Image saliency detection is the technology that generates image saliency diagram by means of analyzing the image features such as color, intensity and direction. The generated saliency diagram can be used in the image processing fields such as image segmentation, image compression and image recognition, so as to improve the performance of the image processing. In order to comprehend the image saliency detection technology and its development completely, its concept and methods were explored with the literature research method and comparative study method. Several image saliency detection methods with representativeness are summarized and analyzed briefly. The basic framework of saliency detection algorithm is shown in the flow chart concisely. The research results show that the efficiency of image saliency detection technology is improved constantly, its algorithm is more and more diversified, and more widely applied in the field of image processing. These have important significance for automated image processing.
Keywords: image saliency; saliency detection; detection method; image processing
0 引 言
人类所获得的外界信息80%以上都是通过视觉完成的,然而对于大量的信息,视觉系统并不是完全地进行捕获和处理,它会根据特有的机制进行选择性的处理和忽略,这就是视觉的选择注意机制。这种信息处理机制被应用于图像和视频的处理,发展出一个新的科研方向,即显著性检测研究。
随着图像处理技术和计算机技术的发展,人们越来越希望计算机能够自主地进行图像的处理,而图像显著性信息对于图像自动化处理来说异常重要。因此,图像显著性检测技术受到了广泛的关注,并产生了许多检测方法与技术。基于此,对其中代表性的检测方法进行解析,对于显著性检测研究具有一定的意义。
1 图像显著性检测方法分类
图像显著性是指,图像中的像素点(或者区域)能够区别于其他点(或者区域)吸引视觉注意的能力。图像显著性检测是通过对图像颜色、强度、对比度等特征的分析,计算图像显著性,生成图像显著性图的一种技术。而图像显著性图是一幅和原始图像大小相同的二维图像,其中每个像素值表示原图像对应点的显著性大小。显著性图不仅表示每个位置的显著性,还可以用于引导注意区域的选择,快速定位和处理图像的显著性区域。
视觉显著性研究最先开始于生物学方面,直到20世纪90年代才被引入到计算机领域,用于图像和视频的处理。最开始,显著性研究集中在利用生物学上已有的显著性研究成果来创建相似的显著性模型,但是这种方法算法比较复杂,效率不高,而且效果也不是很理想。随后,研究人员不断简化模型,突破了严格的生物模型形式,开始使用各种图像处理的方法,来实现更为简单便捷的显著性计算。如上所述,可以将图像显著性检测方法分为两类:基于生物模型的和基于图像的。
还有一种更为常用的分类方法,即根据人类视觉选择注意方式分为两类:一类是纯数据驱动独立于任务的自底而上的显著性检测方法,另一类是受意识支配依赖于任务的自顶而下的显著性检测方法。由于人类自顶而下的选择注意由高层的脑部信息所控制,对于同一场景不同的人注意的结果不同,其动机、情感等因素比较难以控制和分析,因此构建自顶而下的显著性模型比较复杂,所以对于这类显著性模型的研究不是很多。
2 自底而上的图像显著性检测方法
早期研究中最为经典的显著性模型是Itti等人根据Koch和Ullman提出的生物框架创建的显著性模型,它模拟灵长类动物的早期视觉特征,结合图像颜色、亮度和方向三个方面的特征,利用多尺度分析计算图像显著性图,其算法框架如图1所示。
图1 Itti显著性图算法流程图
Itti显著性模型定义强度表示为[I=(r+g+b)3];将颜色由三个通道转换为四个通道:红色[R=r-(g+b)2],绿色[G=(r+b)2,]蓝色[B=b-(r+g)2,]黄色[Y=(r+g)2-r-g2-b](负值置为零);通过高斯滤波选取4个方向[θ∈{0°,45°,90°,135°}]。对于上述图像特征量建立9个尺度的高斯金字塔,然后根据一些生物视觉特征建立图像特征图,强度上:[I(c,s)=I(c)I(s)],颜色上:[Rg(c,s)=(R(c)-G(c))(G(s)-R(s))],[By(c,s)=(B(c)-Y(c))(Y(s)-B(s))],方向上:[O(c,s,θ)=O(c,θ)O(s,θ)]。其中[]为不同尺度空间的特征图相应点的差值,[c]表示图像像素的中心尺度,取值为[c∈{2,3,4}];[s=c+δ]表示该像素周围的相应尺度,而[δ∈{3,4}]。然后将标准化之后的特征图通过线性插值调整到同一大小后,相加计算强度、颜色和方向上的显著性图。最后将各显著性图标准化之后,线性相加得到图像的显著性图。该模型比较适合处理自然图像,能够有效地计算复杂自然场景的显著性图。对比是图像显著性研究中常会用到的一种方法。Ma和Zhang提出了一种使用对比来进行显著性检测的方法,如图2(a)所示。首先在图像的LUV颜色空间通过计算像素与周围像素的色彩差异和来计算对比度,即[Ci,j=q∈d(pi,j,q)],其中像素[(i,j)]邻域[]的大小控制着感知区域的敏感度,[pi,j]和[q]表示感知因素色彩,这里对比差异[d]通过高斯距离来计算。然后将对比度的值标准化到[[0,255]]区间作为该像素点的显著性值。这种显著性图不仅可以反映颜色的对比,而且可以反映图像纹理强度信息。Achanta等人提出通过在不同尺度上利用新的对比方法来计算显著性的方法,他们引入区域平均特征元素向量的概念来计算像素点的显著性值,如图2(b)所示。
图2 三种采用对比方法的显著性检测算法流程图
在这种方法中给定一个图像尺度,位于[(i,j)]位置的像素点基于对比的显著性值为内部区域[R1]的像素特征平均向量和外部区域[R2]的像素特征平均向量的距离,数学公式表示如下:[ci,j=D[(1N1p=1N1vp),(1N2q=1N2vq)]]。其中[N1]和[N2]分别为区域[R1]和区域[R2]中像素的个数,[v]是对应像素的特征元素向量,定义为[[L,a,b]T],距离[D]采用欧氏距离。这里内部区域[R1]一般选择所需计算显著性值的像素本身,外部区域[R2]选择宽度范围为[[ω2,ω8]]的像素方形邻域,其中[ω]为图像的像素宽度。使用上述方法计算出不同尺度的对比显著性值后,再将各个尺度的显著性值相加,计算出每个像素最后的显著性值,从而构建出图像显著性图。该方法可以获得与原始图像相同分辨率的显著性图。
Cheng等人提出了两种利用图像直方图对比的方法来计算图像显著性。第一种方法,通过直方图对比的方法建立显著性图,如图2(c)所示。这里使用颜色统计和对比,计算每种颜色的显著性值,其像素[Ik]的显著性值定义为:[S(Ik)=S(cl)=j=1nfjD(cl,cj)],这里[cl]为像素[Ik]对应的颜色值,[n]为图像中不同像素颜色的数量,[fj]是图像中颜色为[cj]的像素的概率,这里[D(cl,cj)=cl-cj]是一种颜色距离,表示颜色间的差异。最后再利用平滑程序进行去噪处理,形成最终的显著性图。第二种方法,利用系数直方图比较来进行区域对比,获得区域显著值。这种方法先将图像分割为不同区域,然后通过区域间颜色对比计算区域显著性值。Sha等人将图像划分为前景区域和背景区域,对两个不同区域计算前景显著性图和背景显著性图,最后通过计算和融合生成最终的显著性图,算法流程如图3所示。
计算背景显著性时,将图像背景区域划分为上下左右四个子区域,经过对图像的分析选取上下两个背景区域和像素进行对比计算像素显著性值。计算前景图像显著性时,将图像划分为一个个大小相同的方形参考中心区域,通过和上下两个背景区域的对比,选取出最具显著性的区域作为中心区域,并通过像素和这个中心区域的对比来计算像素的显著性值。
随着研究的不断深入,图像显著性的研究不可能仅仅局限在空间域进行分析。Achanta等人提出了一种频域方法来计算显著性图,如图4(a)所示。首先利用高斯差分滤波器来进行图像预处理,通过调整高斯差分滤波器参数,在去除高频噪声(和纹理)的同时能够保留更多关于显著性边缘的高频信息。然后通过包含颜色和亮度的特征向量计算显著性,公式表示如下:[S(x,y)=Iμ-Iωhc(x,y)],这里[Iμ]是图像平均特征向量,[Iωhc(x,y)]是图像经过高斯滤波处理后对应像素点的特征向量。利用这种方法可以获得带有清晰的显著性对象边界的全分辨率显著性图。随后,他们又对这个方法进行了改进,将[Iμ]定义为像素点的邻域平均向量,而不是整幅图像的平均特征向量,使其能够更适用于计算复杂背景或者显著性区域非常大的图像的显著性图。
图3 Sha的显著性算法流程图
图4 两种频域显著性检测算法流程图
Ngau等人提出了一种在小波变换域计算显著性图的方法,如图4(b)所示。该方法先将图像由RGB颜色空间转换到YCbCr颜色空间,然后分别对Y,Cb,Cr分量图像进行小波变换分解到LL,LH,HL和HH四个波段,该方法中只选用了LL波段来进行分析(包括图像水平和垂直方向的低频成分),分别计算各分量在LL波段的对比图。以Y分量为例,其像素点[(x,y)]的对比值[C(x,y)=(ILL(x,y)-Iμ)2]。其中[ILL(x,y)]表示像素点[(x,y)]在LL波段的强度值;[Iμ]表示图像在LL波段的强度均值。接着通过逆小波变换将各分量对比图转换回空间域,最后将各分量对比图标准化之后相加计算出最后的显著性图。
3 自顶而下的图像显著性检测方法
自顶而下的显著性模型一般包括特征学习和显著性计算两个部分。Judd等人提出一种通过机器学习来建立自顶而下显著性模型的方法,如图5(a)所示。首先通过实验收集15位观察者自由观看1 003张随机图像的视线跟踪数据,随后对这些数据进行人类视觉关注点分析获得显著性图,并选择一些用于训练模型的不同级别的特征;然后通过现有显著性模型来计算这些不同级别的特征;最后使用1 003张图像通过机器学习来进行训练和测试显著性模型。
图5 两种自顶而下的显著性模型构建流程图
这里对于每幅图像从显著性前20%中随机选取10个积极标签像素,显著性后70%中随机选取10个消极标签像素,建立一个18 060个样本的训练集和一个2 000个样本的测试集。Yang等人提出了一种利用判别字典和条件随机场来建立显著性模型的方法,如图5(b)所示。首先将图像分为图像块,对于每个图像块做出目标是否存在标记,利用学习的方法获得条件随机场(CRF)权重和判别字典,使用图像块标记、条件随机场权重和判别字典对图像块计算显著性。搜集图像建立图像训练集,通过学习的方法构建条件随机场和判别字典,其算法为:对于给定图像根据训练数据所得的字典估算其稀疏潜在变量,然后结合稀疏潜在变量、CRF权重以及图像目标标记来获得违反标记,最后通过损失函数的梯度算法来更新字典和随机场权重。
4 结 语
图像显著性检测对于图像的自动化处理非常重要,它现在已经应用到了图像分割、图像自适应压缩、图像识别、图像非真实感绘制等众多图像处理研究领域,通过图像显著性信息的引导可以更加精准高效地进行图像处理工作。虽然图像显著性检测技术研究已经有了相当不错的成果,但是随着图像处理智能化发展趋势的要求,以及更多领域的使用和普及,图像显著性检测技术还有着很大的发展前景。
参考文献
[1] KOCH C, ULLMAN S. Shift in selective visual attention: Towards the underlying neural circuitry [J]. Human Neurobiology, 1985, 4(4): 219?227.
[2] ITTI L, KOCH C, NIEBUR E. A model of saliency?based visual attention for rapid scene analysis [J]. IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 1998, 20(11): 1254?1259.
[3] MA Yu?fei, ZHANG Hong?jiang. Contrast?based image attention analysis by using fuzzy growing [C]// Proceedings of the 11th ACM International Conference on Multimedia. Berkeley, CA, USA,: ACM, 2003: 374?381.
[4] ACHANTA R, ESTRADA F, WILS P, et al. Salient region detection and segmentation [M]// Computer Vision Systems of Lecture Notes in Computer Science. Heidelberg: Springer, 2008: 66?75.
[5] CHENG M M, ZHANG G X, MITRA N J, et al. Global contrast based salient region detection [C]// Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. Los Alamitos: IEEE Computer Society Press, 2011: 409?416.
[6] SHA C.X, LI X.Q, SHAO Q, et al. Saliency detection via boundary and center priors [C]// Proceedings of the 6th International Congress on Image and Signal Processing. Los Alamitos: IEEE Computer Society Press, 2013: 1066?1071.
[7] ACHANTA R, HEMANI S, ESTRADA F, et al. Frequency?tuned salient region detection [C]// Proceedings of the International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. Los Alamitos: IEEE Computer Society Press, 2009: 1597?1604.
[8] ACHANTA R, S?SSTRUNK S. Saliency detection using maximum symmetric surround [C]// Proceedings of the International Conference on Image Processing. Los Alamitos: IEEE Computer Society Press, 2010: 2653?2656.
[9] NGAU C W H, ANG L M, SENG K P. Bottom?up visual saliency map using wavelet transform domain [C]// Proceedings of the International Conference on Computer Science and Information Technology. Los Alamitos: IEEE Computer Society Press, 2010: 692?695.