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据英国《独立报》报道，今年底，加利福尼亚州的“创意实验室”公司将以4995美元的价格出售一种三维立体打印机。这种立体打印机可以把虚拟物体立即变成真实模型。当你外出旅行忘记带牙刷了，只要一按打印机的电钮，就可以打印一把牙刷出来，这是不是听起来有点像科幻小说？
这种三维立体打印机有时被称为快速成型机，用液体或粉状塑料制造物品，其运作原理和传统打印机十分相似。它配有熔化尼龙粉的卤素灯，同时具有允许消费者下载设计图的技术，能制造从牙刷到凉鞋等许多家庭用品。打印出来的模型由一层层的薄膜制成，其原料主要是ABC塑料，其中还混合了铝和玻璃，一旦加热，原料就能变成硬物。
在过去十年里，这种三维立体打印机被用于工业设计商店。在制造产品前，工作人员利用它们检验图案设计。但是，这种机器十分昂贵，每部大约需要10万美元，最近几年，价格下降到约1.5万美元。业内人士表示，三维立体打印机几年内将成为消费者买得起的家用工具，价格一两年内有望降至2000美元，到时它们可能成为许多家庭的必备用品。
康奈尔大学教授赫德 里普森是研究2000美元三维立体打印机计划的负责人，他表示：“将来人人都能在家里拥有一部这样的打印机。想像一下，到时候你自己就能打印出牙刷、餐叉和鞋子了。”
建筑――“打印”房子
英国拉夫堡大学讲师兼建筑工程师理查德 布斯威尔博士和他的研究小组正在启动一项为期4年的研制项目，制造出一台4×5米大小的三维立体打印机，从而用这台打印机使用快速原型技术“打印”墙壁、砖块、灰泥、窗户、绝缘材料以及电线和其它管道，从而用来建造房屋。研究人员说，这项技术能够让墙壁变得更加坚固和实用。除此之外，它还能够减少建筑垃圾，将所需劳动力降到最少，同时让建筑的外形变得更为自由。
在此技术中，通过电脑三维辅助设计软件，可以快速设计出房屋构造，三维形状可以裁成不同截面，打印机就能“打印”每一层的原料组成，比如液体、粉末或黏土等，从底部一直到顶层，然后用激光将每一层粘合起来，产生最后的形状。此技术通常使用塑料似的原料来打印，但在建筑墙的打印上，得使用水泥、石膏、粘土和石灰一类的材料来打印。
这种打印机还能像牙膏似的从管子里挤出潮湿的材料，其工作方式就像一台大型喷墨打印机朝一个特定位置喷射潮湿材料。这些材料在空气中会变硬，不需要激光来融合。如此精确的打印能让设计师混合各种材料来形成墙，而不用分别进行单独加工。比如，墙能留出用作门窗的口子，材料也能被打印成蜂窝结构，以用于隔热保暖，甚至还能留好线路，用来布电线和管道。
医疗――“打印”骨骼
加拿大科学家研发出一种“骨骼打印机”，它利用类似喷墨打印机的原理，以人造骨粉及一种酸性液体为“油墨”，以一层类似陶瓷粉末的薄层为“纸张”，“打印”出与患者缺损骨骼一模一样的立体人造骨骼。随后，医生可以将这种人造骨注入患者体内，直到新骨骼长出。由于人造骨骼成分与自然骨骼完全相同，因此不会引发人体排异反应。
“骨骼打印机”其实就是一台应用在医疗上的三维人造骨骼成型机，医生通过扫描仪扫描重建受损骨头原本应有的形状，并且将3D影像传送至与计算机，“骨骼打印机”在接到计算机指示后，将“墨盒”内装的“油墨”（骨粉及一种酸性液体）喷洒到“纸张”（一层类似陶瓷粉末的薄层）上。二者产生化学反应之后，厚为0.01厘米的“纸张”将自然变硬。在一层“纸张”完成后，打印机会重复打印过程。当一层层“纸张”叠加在一起达到设定的厚度时，立体人造骨骼的制作即可大功告成。“打印”一块与缺损骨骼一模一样的精密人造骨骼一般只需10分钟。接下来，医生将“打印”出来的立体人造骨骼植入患者的受伤部位，前者可在两块断裂的骨骼之间担任重要的“桥梁”角色。当人造骨骼被植入后，它会刺激新骨胳组织及血管的再生，最终新骨胳将自然连接断裂的受损骨胳。随着时间推移，人造骨胳将自然分解并为人体所吸收，省却了日后再次手术将其取出的麻烦，不会产生任何不利影响。
三维立体范文第2篇
关键词：三维立体；导学案；课堂训练；评价
中图分类号：G623.5 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）18-0031-02
传统的课堂教学因为课型单一，教法单调、陈旧，学生又长期处于被动接受地位，久而久之，学生不仅失去了学习兴趣，而且成了只会书本知识的“纸面人”，课堂效益普遍下滑。而“三维”立体课堂，坚持以生为本，重在课堂效益，着意变“平面课堂”为“立体课堂”，在拓展学生知识面的“宽度”、培养探究力的“深度”、提升综合素质的“高度”上下功夫，其提出的“三维教学目标”就是要把学生变成有宽度、有深度、有高度的“立体人”。“三维”立体课堂的构建分为：“三维导学案”、“三维立体课堂”、“三维训练”、“三维评价”和“三维班级文化建设”。
一、“三维”导学案
1.“三维”导学案分三部分：明确课前、课中、课后三个环节中“学生自主学习的任务目标”、“小组合作探究问题创设”、“教师精讲点拨的重点、难点”、“学后知识的拓展与运用”。
2.教学流程中学生、小组、教师三维活动的交错、切换。
3.师生分别作出课后反思，并将师生反思进行交流。
二、“三维”立体课堂
1.“三维”目标：知识、能力、素养。
2.“三维”教材：将数学教材重新整合。除了国家教材外，增加“数学文化”和“生活数学”两种校本教材。“数学文化”主要选编一些数学家的小故事、古代传说、中外数学名题等，“生活数学”主要是将数学与学生的生活密切联系起来，由此，通过课本知识、数学文化、身边数学的有效整合，培养学生对数学的兴趣和爱好，让学生从中感悟数学的博大与精美。
3.“三维”活动：①个人：纵深探究。②小组：横向合作。③教师：高度引领。
个人为学习主体、教师为课堂主导、班组为活动主轴；其中，个人活动为主，教师、班组活动为辅，形成一体两翼、三位一体。
4.“三维”课堂流程：立体课堂的流程是在个人、教师、班组三个维度上梯级推进的：
自主探究――横向合作――化“知”为“智”
拓展知识――培养能力――提升素质
（纵）―― （横） ―― （高）
5.学习小组的组成：学习小组构成的三个层次：学习小组是“三维”课堂的重要组成部分，每个学习小组一般为6人，要好、中、弱搭配，可按2∶2∶2或1∶3∶2的结构比例划分学习小组。
为提升小组成员的参与度，每小组设一名学习导航员（引领小组合作学习）、一名测评记录员（记录该组成员评价结果）、一名监督管理员（监督评价纪录）。学习导航员由组员选举组织能力强、学习基础较好的同学担任，测评记录员、监督管理员组员轮换担任。目的就是让他们互相监督、互相促进。
小组合作学习的三个基本要求：有序、高效、多样。通过合理分工，要求学生合作学习时独立思考、认真倾听、积极交流，以培养良好的学习习惯 。
三、“三维”训练
1.注重知识掌握的平面训练。通过训练，让学生扎实地掌握基础知识，不能似是而非。
2.侧重探究能力培养的深度训练。通过训练，让学生运用所学知识去解决实际问题，突出数学的工具性。
3.重在素质的提高，化“知”为“智”的综合拓展训练。通过训练，提高学生的数学技能与素养。
四、“三维”评价
1.“日”、“月”、“星”三光评价（横向比较产生）。它是指以“日”、“月”、“星”为评价载体对学生评价：对学生的评价用星星，一节课表现好的学生奖给一颗星星，集齐五颗星星可以得到一颗月亮，如果一学期能得到五个小月亮，那就给予特别奖励，发给一个小太阳，如果整个小学期间能得到10个小太阳以上，则由校长亲自颁发“优秀学生”荣誉证书。
2.自我、小组、班级三级评价（三个层次）。自我评价就是学生对自己一天的课堂表现进行评价，若认为自己的表现可以，陈述的理由被其他组员认可便可以得星。小组内的评价由测评记录员、监督管理员完成。一周后进行全班评价，表现优秀的小组评为优胜小组，发给一面小红旗，小红旗视情况进行流动。
3.优秀生、中等生、潜能生三度评价（三把度量标尺）。它是指对各层次的学生分别制定不同的评价标准，同时设优胜星、创新星、进步星等，使所有学生都能获得表扬的机会，从而培养他们的自信心，激发他们学习数学的兴趣，进而提升课堂效益。
五、“三维”班级文化建设
1.班内设立星级评价台，学生个人及小组的得星情况都一目了然。激励先进的同时也鞭策了后进生。
2.充分发挥每一个孩子的才智，让每一面墙都“说话 ”：四壁上开辟出“芳草地”、 “光荣榜”、“脑筋急转弯”等版块，展示学生的风采。
3.班里定期举办优胜星、创新星、进步星、智多星、数学大王、优胜小组授牌，“我的课堂我做主”等丰富多彩的主题班会。
通过丰富多彩、各具特色的班级文化建设，为学生营造和谐、开放、积极向上的学习氛围，使学生在知识储备、能力培养、提升素养三个维度上都得到健康发展。
参考文献：
[1]汪永铭.在数学教学中培养学生的自我评价能力[J].教育交流，2007.
三维立体范文第3篇
[关键词] 微流控芯片；湿法刻蚀；紫外曝光；三维立体通道；载药微液滴
[中图分类号] Q954.6 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2013）12（a）-0098-05
在10～100 μm宽的沟道系统中对流体（气体或液体）进行操控的技术被称为微流控技术[1]，以微流控技术为核心、通过微电子机械系统（MEMS）技术加工出的应用于生物、化学、生物医学等领域的芯片型微全分析系统被称为微流控芯片。液滴微流控系统则是微流控芯片领域的一个新的分支，其使用不相溶的两相或三相流体在微孔道界面处形成液滴，制备的液滴单分散性好、粒径和形态可控，液滴体积通常在纳升至皮升（10-9～10-12 L）范围。自液滴微流控的概念提出以来，经过几年的发展，微流控芯片制备微液滴的技术已日趋成熟，并逐步应用于化学、生物等领域。
载药微液滴，相比于传统药物具有强大的优势。载药微液滴实际上是一个可控制释放系统，以生物相容性材料包裹或吸附药物形成球形微粒，可以对药物进行贮存以达到控制释放的目的，减少药物用量、降低副作用，并提高作用于靶向位点的准确性和体内血药浓度的稳定性，使得药物发挥最佳疗效。采用传统的机械搅拌法制备液滴和微球获得的乳滴或微球粒径分布较宽，形态难以控制，使得其应用大大受到限制。微流控技术研究则可制备微米级微球，且产品不需要进一步纯化，粒径非常均一、单分散性好，其突出的优势已引起越来越多科研工作者的高度关注[2]，微液滴的操控也成为国际上研究的前沿热点[3-7]。而为了能制备出粒径均一、单分散性好的乳液或微球，对芯片结构的设计也提出了新的要求。目前，芯片结构已由传统的二维发展到三维，解决了或正在尝试解决很多原来二维芯片无法解决的问题。本实验就是通过对三维立体通道模具的制作进行研究，以制备能高效低价生产均一载药微液滴的微流控芯片。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
SYLGARD184-聚二甲基硅氧烷（PDMS）（Dow CORNING），飞船牌载玻片，斯乐美Phenix显微镜，101OAB电热鼓风干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司），SF-400C电子天平，FX925杜邦干（美国杜邦公司），LSP01-1A注射泵（保定格兰恒流泵有限公司），TD-XDC-10A Taida3D操作台，Pco.imaging（Germany），氢氧化钠。
1.2 实验方法
1.2.1 三维立体微流控芯片模具的制作
首先利用CAD绘图软件绘制二维平面掩膜图，并使用高分辨率激光打印机（分辨率12 000 dp）在透明胶片上打印制得光刻掩膜板，然后按照下述步骤进行微流控芯片的加工制作。
1.2.1.1 选取模具基质材料 作为模具基质的材料有很多，如普通玻璃板、有机玻璃板、氧化铟锡（ITO）、PDMS等，考虑到模具成型的平整度及载体表面的洁净度，选用表面覆膜的有机玻璃板。
1.2.1.2 利用杜邦干膜构建不同高度通道 将有机玻璃板的表层保护膜，杜邦干膜保护膜揭除，贴合，过塑，保证通道成型区域无气泡。根据所需通道高度要求贴合不同层数杜邦干膜。
1.2.1.3 曝光 将掩膜置于贴有杜邦干膜一侧，固定，置于紫外曝光机单一光源下曝光，得到所需通道形状。
1.2.1.4 刻蚀 将曝光好的芯片模具揭去表层的杜邦干膜保护膜，置于0.85%的碳酸钠溶液中刻蚀。根据所贴杜邦干膜层数不同其所需的刻蚀时间也不同。
1.2.2 三维立体微流控芯片制作
固定模具，保持通道面清洁，将配制好的PDMS液浇灌，保证0.3 cm左右厚度。抽真空除气泡，烘箱60℃烘2 h，切取所需部分，打孔，去极化，黏合，烘2 h。
1.2.3 微液滴的制备
利用PDMS芯片，自动进样泵于各通道注入不同液相，在微通道三相结合处，通过流体动力学作用，自发生成双乳液微液滴。
2 结果
2.1 利用CAD软件设计三维通道芯片
目前用于制备微通道的材料主要有硅、玻璃和金属，这些材料表面性质稳定，溶剂相容性好且光学性质优异，尤适用于各种光刻和定向刻蚀技术制备微型装置，近年来又出现了PDMS等新型材料[15]。由于微通道的材料性质能影响微球的制备，本实验以性能优异且成本相对低的PDMS为材料来构建微通道。三维通道是通过二维通道的叠加构建而成。得到厚度分别为25 μm和100 μm的通道，而对于二维通道的叠加三维操控台是关键。二维通道芯片的主要构建过程见图1。三维通道掩膜设计图见图2。
图1 二维通道芯片构建步骤
图2 三维通道掩膜设计图
2.2 芯片模具基底材料的选择
芯片模具基底材料的选择见表1。可见，各基底材料综合性能排序如下：有机玻璃板≥ITO>玻璃板>聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）>PDMS，本实验选用有机玻璃板为基底材料。
2.3 曝光时间的探究
刻蚀液为0.85%的Na2CO3溶液。当通道厚度为25 μm时：观察间隔时间较短。约60 s取出，于刻蚀溶液中晃荡，去离子水冲洗，进行观察，发现未曝光处呈现蓝色，与未刻蚀时的蓝色接近，由此推测刻蚀未完全。间隔60 s，进行第2次观察，发现颜色较第1次观察浅，将观察间隔时间缩短为30 s。第3次观察，发现仍有些许蓝色，蓝色已经很浅，将观察间隔时间调整为5 s，直至用肉眼观察接近无色即止。将模具用电吹风吹干（处于冷风档），于显微镜下观察通道的完整性。发现通道边缘平整，但未曝光处仍有少许淡蓝色残余物，说明局部仍有未刻蚀完全处，再次放回刻蚀液中刻蚀5 s，去离子水洗涤，观察，发现通道仍旧完整，并且未曝光处已没有淡蓝色残留物，证明已刻蚀完全。
对于不同厚度通道的处理方式同25 μm厚度通道。浸入一定量的刻蚀液中刻蚀，一段时间后，于溶液中晃洗，去离子水冲洗，观察通道刻蚀状况，观察载体有机玻璃板所呈现的颜色。若呈现透明色，则代表已刻蚀完全；若呈现蓝色，则可根据蓝色的深浅确定刻蚀的程度及剩余的大致刻蚀时间。根据实验过程中所得经验，呈现的蓝色越深，表明刻蚀程度越低，剩余刻蚀时间越长。若通道边缘非菱角分明的立体状，而有重影或者呈斜坡状，则表明刻蚀程度不够，未刻蚀完全。此时，可以再次将模具片浸入刻蚀液中，间隔2 s观察1次，直至刻蚀完全。若通道边缘有明显锯齿状或断裂，则代表刻蚀过度，通道已经损坏。刻蚀时间随通道厚度的增加而增长。由于影响刻蚀效果的因素过多，最佳刻蚀时间是指刻蚀完全至过度刻蚀过程中的最佳刻蚀状态时间，为1个左右波动的大致时间范围。各层大致刻蚀时间见表2。
表2 各层大致刻蚀时间表（min）
控制合理刻蚀时间的前提下，以曝光时间为实验单一变量，设计对照试验，发现掩膜制备的效果与曝光时间具有密切关系，与此同时，发现掩膜的最佳曝光时间也随杜邦干膜层数的改变而改变。各层曝光时间见表3。
表3 各层曝光时间表
曝光的临界时间为超过或等于此时间时，通道成型；低于此时间，通道未完整形成。一般采用大于临界时间，使所需通道稍微过曝。由实验数据和实验结果显示见图3、4。
图3 刻蚀完全的完整通道
图4 过度刻蚀通道
结果可以得出，随所用的杜邦干膜的层数增加曝光时间也增加，但是并不是成正比例增加，对于层数较少的掩膜（例如一层或两层）曝光时间在10 s或者15 s时，效果较为理想，但是对于层数较多的掩膜（例如四层）曝光时间需要延长。
在掩膜层数和刻蚀条件一致的前提下，不同的曝光时间得到不同的实验效果。可能原因如下：①曝光机的稳定性，其中包括电压、曝光时间、温度、洁净度，其中电压最为重要[16]。本实验主要讨论电压的影响，因为电压不稳定直接导致光强不稳定，进而影响曝光效果。一般的金属卤素灯启动时电压要高，必须配合使用触发器和限流电阻，工作是电压越平稳效果越好。如果电压过高或灯管超负荷工作，或者电压过低灯管不能全功率工作，都会降低其工作效果，也会使灯管寿命降低。在实际工作中，电压不可能自始至终保持不变，随着曝光时间的延长，电压出现变动的概率就越大，对实验结果的影响也就越大，从而使曝光效果变差。②与杜邦干膜的性质有关。杜邦干膜有三层构成，呈三明治构造，被我们使用的是中间层，其本质是光刻胶，由感光树脂、甲基丙烯酸羟乙酯、光引发剂等构成，由感光特性曲线、初始曝光能量、饱和曝光能量和反差的计算方法得出各数值。由此可知，在杜邦干膜层数一定时，很大程度上增大曝光时间效果却一般，是因为凝胶率已经达到饱和没有发生大的改变。在小范围的曝光时间内调整曝光时间，则对实验结果影响较大。也可以解释为什么层数较多的掩膜曝光时需要的最佳曝光时间比层数较少的多。③菲涅尔衍射现象。该现象使得图形边缘得到了充足的能量，造成图形在边缘上的扩张。衍射现象对于该实验的影响还不仅局限于此，对于杜邦干膜，我们一般采用紫外线曝光，其波长较长，故衍射效应十分明显，所以对光刻精度影响很大。掩膜板的边界在接触式曝光中常会引起衍射效应，当光刻胶的厚度和掩膜板光刻胶间的间隙增大时，衍射误差将会变大。当然，光刻胶在显影剂中的膨胀同样促使了光刻胶图形的膨胀。
2.4 PDMS芯片的制作
由于PDMS透气性好、透紫外、生物兼容性好、易组装等优点，使其成为微流控芯片的最主要构建材料。本实验即选用PDMS为材料构建芯片。
芯片在注塑成型过程中可能会产生微通道复制不完全和缩痕两种主要缺陷。前者主要是由充模熔体在微通道处出现滞流现象引起的，后者主要是由芯片各部分收缩方向不一致引起的。实验中，将通过适当调整注塑成型工艺参数来消除缩痕，而微通道复制度的改善则将从工艺参数控制、杜邦干膜的质量控制等方面综合入手，最终得到理想的三维通道微流控芯片，三维立体通道PDMS芯片图见图5。
图5 三维立体通道PDMS芯片整体表观图
2.5 微液滴制备
实验中通过具有三维通道的微流控芯片来高速制备尺寸可控的均一微液滴。在纵向通道（100 μm）注入水，在横向通道（25 μm）注入油，使纵向通道的流速大于横向通道的流速，达到水包油的目的；另外在另一横向通道（100 μm）注入油，使两通道存在速度差而实现制备油包水包油的混合微液滴。实验中将采用自动注射泵对各相流速进行设置已达到精确控制流速的目的。实验过程中还将进行大量实验以探求通道之间的角度，油和水的注入速度等，以便制备粒径理想、均一化、重现性好的双层载药微液滴并获得制备过程中的最佳工艺参数，实验初步制得的均一微液滴见图6。
图6 均一微液滴表征图
3 讨论
本实验研究提出了一种制作三维立体微流控芯片模具的快速、低成本的工艺和方法，并对相关参数进行了系统的研究。该方法操作简单安全，对基质材料要求低，制作流程仅需约10 min，可降低微流控芯片制作成本、缩短制作周期。以PDMS为材料生产的微流控芯片简单易控且成本相对较低，通道畅通完整，并具有高度重现性、可利用性，对于实现微流控芯片的一次性使用和广泛应用具有重要意义，为快速制备均一化、粒径可控的载药微液滴提供了前期基础。
[参考文献]
[1] 王明.聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控芯片研究[D].北京：中国科学院电子研究所，2003.
[2] 张凯，胡坪妇，梁琼麟，等.微流控芯片中微液滴的操控与应用[J].分析化学评述与进展，2008，36（4）：556-562.
[3] Cristobal G，Arbouet L，Sarrazin F，et al. Online laser Raman spectroscopic probing of droplets engineered in micro uidic devices [J]. Lab Chip，2006，6：1140-1146.
[4] Nie ZH，Li W，Seo M，et al. Janus and ternary particles generated by microfluidic synthesis： design，synthesis，and self-assembly [J]. J Am Chem Soc，2006，128：9408-9412.
[5] Nisisako T， Torii T. Formation of biphasic janus droplets in a microfabricated channel for the synthesis of shape-controlled polymer microparticles [J]. Adv Mater，2007，19：1489-1493.
[6] YW Lee，TL Chang，FH Ko，et al. Experimental and Theoretical Analysis of Microjet Droplet Behavior [J]. Microelectronic Engineering，2007，84：1770-1774.
[7] Laval P，Lisai N，Salmon JB，et al. A microfluidic device based on droplet storage for screening solubilitydiagrams [J]. Lab Chip，2007，7： 829-834.
[8] Muck A，Wang J，Jacobs M，et al. Fabrication of poly（methylmeth acrylate） microfluidic chips by atmospheric molding [J]. Anal Chem，2004，76：2290-2297.
[9] Dang F，Tabata O， Kurokawa M，et al. High-performance genetican analysis on microfabricated capillary array electrophores is plastic chips fabricated by injection molding [J]. Anal Chem，2005，77：2140-2146.
[10] Mair A， Geiger E，Albert PP. Injection molded microfluidic chips featuring integrated in terconnects [J]. Lab Chip，2006， 6：1346-1354.
[11] 张传赞.微结构塑件成型缺陷的成因分析及实验研究[D].大连：大连理工大学，2008.
[12] 庄俭.微注塑成型充模流动理论与工艺试验研究[D].大连：大连理工大学，2007.
[13] Rean-Der Chien. Micromolding of biochip devices designed with microchannels [J]. Sensors and Actuators，2006，128：238-247.
[14] 周小棉，戴忠鹏，罗勇，等.注塑型聚甲基丙烯酸甲酯多通道微流控芯片的研制及其性能考察[J].高等学校化学学报，2005，1（1）：52-54.
[15] 付寒，温新国，典灵辉，等.粒径均一单分散载药微球的制备技术及其应用[J].中国医药工业杂志，2011，42（11）：856-862.
三维立体范文第4篇
[关键词]审计课程；三维立体；教学模式；构建；实践
注册会计师审计课程具有很强的专业性和实践性，涉及会计、财务成本管理、税法、经济法、统计、心理学、行为学等多学科知识，内容涵盖会计准则、审计准则规定的理论、方法和应用技能，知识含量丰富，教学要求高、难度大，尤其是对于侧重培养学生实践技术技能为主要目标的高职类院校的教师和学生。如何开展这门课程的教学和学习，以达到国家十三五规划提出的：把提升人的发展能力放在突出重要位置，推进职业教育技术技能型人才培养模式，推动专业设置、课程内容、教学方式与生产实践对接的目标，是每一位从事审计课程教学的教师需要不断深入研究和探索的重要课题。
一、《注册会计师审计》课程分析
(一)课程定位
注册会计师审计课程是会计专业注册会计师方向的核心领域课程，是专业必修课和核心专业课之一，是学生毕业后参加注册会计师执业资格证考试的课程之一。
(二)培养目标
课程从财务报表审计角度阐述审计的基本理论、基本知识和基本方法，以校企合作、工学结合为切入点，以就业为导向，以审计岗位技能和综合职业能力培养为本位，根据审计职业对会计、审计专业所涵盖的岗位群进行的职责和职业能力分析，以本专业应共同具备的岗位职业能力为依据，将应用型职业院校学生培养成为既具备即时上岗的应职应岗技术技能，又具备适应今后职业生涯发展所具备的素质与潜能，构建以能力为本位的应知应会的教学体系，以够用和实用为目标，突出应用性，强调理论知识转化为实践能力，把学生能力的培养提升到最高层面。
(三)教学局限
审计是一门实践性很强的学科，课程内容一般包括审计岗位认知、财务报表审计流程、各类交易和账户余额审计以及完成审计等，但是注册会计师审计教材概念多、理论知识多、比较枯燥，从课本上很难体现其实践性。虽经过多年的教学改革，在教学中尝试采用模块教学、任务驱动教学法以及项目教学法等等，但由于知识点详细、庞杂、覆盖面宽、信息容量大，无论是对于授课教师，还是对于学生，都无法更好的提炼和把握，教学和学习的难度大。
二、“三维立体”教学模式的构建和实践
经过几年的教学尝试和改革，笔者提出整合构建“课堂教学———审计实验室模拟审计———事务所审计助理顶岗实习”三维立体教学模式并进行了实践。具体的教学设计如下：
(一)课堂教学中运用审计工作底稿，实现课堂教学与就业岗位工作内容零对接
在审计课程的课堂教学中，如果按照传统模式讲授理论知识和基本的审计方法，内容乏味、枯燥，即便是增加案例分析、讨论等教学手段，但仍然是没有太大的突破，学生没有学习兴趣，缺乏主动性和创造性，教学效果不理想。在新的教学模式设计中，选用应用型审计课程教材，将会计师事务所的审计工作底稿融入审计理论、审计流程、审计方法和审计实务的学习中，以审计工作底稿为切入点，实现基于工作过程的工学结合的学习模式。教学实施中，学生以审计项目组成员的身份划分为学习小组，分角色开展协作式学习，通过分组分岗，设置项目经理、项目助理以及审计客户等角色，让学生熟悉审计岗位职责、明确岗位任务、培养岗位技能，通过体验审计业务洽谈、签署审计业务约定书、编制审计计划、实施项目审计、完成审计报告等事项，使学生身临其境，深度参与审计全过程，培养学生学习兴趣和学习主动性。由于会计师事务所完成审计工作时，所有的工作过程都体现在审计工作底稿中，因此，学生在课堂学习过程中，也是在工作底稿中完成学习的内容，实现“做中学”。以审计业务承接为例，把与业务承接相关的空白工作底稿预先发给各学习小组，布置学生在课前利用网络等资源查找相关客户信息，完成工作底稿中的内容。在课堂教学中，先由指定的学习小组以教学课件的形式讲述学习内容，其他小组点评和打分，再由教师提炼知识点，完成课程的学习。这种教学模式，真正实现了以学生为主体，教师为主导的教学过程，实现了课堂教学内容与就业岗位工作内容零对接，激发了学生的职业兴趣，提高职业技能的培养目标。
(二)运用审计软件进行审计实验室模拟审计，实现对学生职业能力培养过程中理论与实践的
“双轮驱动”虽然运用审计工作底稿进行课堂教学，使得学习具有了生动性和可操作性，大大提高了学生的学习兴趣，然而这种学习仍然只是停留在平面学习中，缺乏动态性，因此，通过在审计实验室模拟审计中运用计算机模拟仿真技术再现审计业务场景，实现对学生职业能力培养过程中理论与实践的“双轮驱动”。教学实践中，在实验室安装审计实务操作软件，与审计课程同步开课，内容包括相关数据采集，凭证、明细账、总账、报表的查询，内部控制制度评估，审计符合性测试、审计实质性测试，审计工作底稿，审计疑点的记录与汇总，审计调整、完成审计报告等。运用审计软件可以实现审计教学和审计实训的结合，软件带有考试评价系统，方便学生更直观和动态地进行学习。通过审计实训课程的学习和实践，学生不仅对审计基本理论知识和基本审计方法有了更深入的理解和认识，更令学生锻炼了基本的审计技能，培养了职业判断能力，同时也增强了对注册会计师职业道德的了解和认知。
(三)会计师事务所审计助理顶岗实习，培养学生成为具有与实际工作岗位能力相衔接的职业胜任力和就业竞争力的高等级职业人才
国家对职业教育做了系统的顶层设计和安排，提出为现代化建设提供大量的、大规模的技术人才做支撑，要在全社会通过职业教育弘扬工匠精神，厚植工匠文化。注册会计师属于高技术人才，单凭学校教育并不能很好地实现与审计工作的直接对接，还要充分发挥行业协会和会计师事务所的作用，实现校企合作，共同培养。一方面是建立“双师型”师资队伍，即把会计师事务所的注册会计师请到学校当老师，加强实践指导，并为教学提供真实的审计资料和相关资源，同时学校的专业教师定期到事务所参与审计工作，形成一种“旋转门”机制，促使形成校企一体培养学生的机制。另一方面是职业院校通过建立稳定的校外实训实习基地，安排学生在毕业前到会计师事务所作为审计助理进行顶岗实习，彻底改变教学与实践两张皮的脱节问题。实践中，我校与多家会计师事务所和会计记账公司实现合作办学，会计、审计专业学生入学后，每学期都会安排到代账公司进行教学实习，毕业前到会计师事务所进行顶岗实习，实现了理论与实践教学的充分结合，取得了很好的人才培养效果。经过多年对职业教育的理论研究和教学实践，在充分研究分析教学对象的特点和教育教学规律的基础上，在课堂教学和实践教学中针对教学对象设计教学内容，切合职业教育的特点和要求，通过对教学内容、教学环节、教学过程的合理安排与设计，构建注册会计师审计课程“课堂教学———审计实验室模拟审计———会计师事务所审计助理顶岗实习”三维立体教学模式，并实现三维立体教学模式相互之间的有效衔接和紧密结合，从根本上改变注册会计师审计课程理论性强，传统讲授枯燥，知识不易理解和掌握，学生理论学习与实际工作相脱节的难点，达到培养高等职业学生具备职业兴趣、职业知识、职业道德、职业能力四位一体的，具有职业胜任力和就业竞争力的技术技能型职业人才的目标。
[参考文献]
[1]苗美华，孙宗彬.审计基础[M].北京：人民邮电出版社，2013(12)
[2]邹婷，王冬梅，祖国峰.注册会计师审计课程“三维立体”教考模式思考[J].现代经济信息，2015(11)
三维立体范文第5篇
关键词: 中继系统;双远心光路;真三维立体显示
中图分类号:TN141 文献标识码:B
Design of Relay System Used in Solid Volumetric True 3D Display
WANG Xiao-li1,2,FENG Qi-bin1,3,LV Guo-qiang1,3,WU Hua-xia1,3
(1. Key Lab of Special Display Technology, Ministry of Education, National Engineering Labof Special Display Technology, Key Lab of Advanced Display Technology of Anhui Province, Hefei Anhui 230009, China; 2. School of Instrumentation and Opto-Electronics Engineering, Hefei University of Technology, HeFei Anhui 230009, China; 3. Institute of Opto-Electronic Technology, Hefei University of Technology, Hefei Anhui 230009, China)
Abstract: The solid volumetric true 3D display employs a high-speed optical engine to project a sequence of slices of a real object onto the corresponding displays at different depths according to depth cues of an image. This paper introduces a relay system used in the illumination system of a solid volumetric true 3D display. The magnification is -2, object numerical aperture is 0.402, distorition is less than 0.5% after optimization. The relay system greatly increased energy efficiency and uniformity of the solid volumetric true 3D display, reduced the system requirement on source brightness, simultaneously also reduced the system's thermal.
Keywords: relay system; double-telecentric; true 3D display
引 言
固态体积式真三维立体显示是将三维目标体信息通过高速投影光学引擎,并依据显示信息表面深度不同分别投影到对应深度的液晶光阀显示体上。显示体由多层液晶光阀层叠组成,每片光阀通过施加不同电压工作在散射和透射状态,在可见光照射下,散射态光阀呈乳白色,是较为理想的投影屏,而透射态光阀则呈透明态。控制显示体在任意时刻只有一片光阀为散射态,其它光阀为透明态,可以实现物体不同深度的显示[1,2]。
中继系统是固态体积式真三维立体显示器照明光路的重要组成部分,同时也关系着投影光路与照明光路的衔接,决定了系统的能量传输和利用率。本文分析了固态体积式真三维立体显示器对中继系统的要求,提出了双远心结构,并用光学软件设计优化出符合系统要求的中继系统。
1 中继系统设计
固态体积式真三维立体显示器采用单片DMD式光学引擎,由照明系统和投影系统组成,主要包括光源、方棒、色轮、中继系统、DMD数字光调制器、投影镜头等,如图1所示。
由于固态体积式真三维立体显示器的多层液晶光阀造成较大的光能量损失,为达到要求的投影显示亮度,光学引擎的照明系统出瞳和投影系统入瞳位置、大小应精确匹配,减少两部分衔接不当带来的能量损失[3],DMD上光斑形状、尺寸与DMD应匹配合适,减少能量溢出。为满足能量传输率的要求,中继系统在DMD端采用远心光路。此外固态体积式真三维立体显示器对色彩和空间均匀性有所要求,中继系统在方棒端选用物方远心光路。因而中继系统需双远心结构,如图2所示。方棒出射端置于透镜L1的物方焦面,DMD置于透镜L2的像方焦面,光阑位于透镜L1的像方焦点与透镜L2的物方焦点重合处。
中继系统的放大率是两个透镜的焦距比,即
式中f2是透镜L2的物方焦距,f1’是透镜L1的像方焦距。
建立双远心中继系统,需确定β、f1’、f2中的任意两个。β可由中继系统的物像高比值得到,f2根据光学结构要求确定。中继系统将方棒出射面成像在DMD上,物高就是方棒的出射端尺寸,像高由DMD决定,本系统中DMD尺寸为0.7”,偏转角为12°,这就要求中继系统的像高为0.7”,可略大于0.7”,留有少量的光斑余量,像方孔径角为12°。
根据照明系统光学扩展量Etendue守恒原则[4],由DMD的光学扩展量Etendue可求出方棒的出射端尺寸,即中继透镜的物高。
DMD的光学扩展量
Etendue(DMD)=n2πA sin2θ=20.6(2)
式中A是DMD的面积,θ是DMD的偏转角。
方棒rod出射端的光学扩展量也为20.6
Etendue(rod)=πwhsinφmax2=20.6(3)
Φmax是方棒出射端光束的最大发散角,此系统中为24°,w和h分别是方棒端面的长和宽,方棒的长宽比例是4:3,故可求出方棒的对角线尺寸为9.11mm,即方棒端面为7.29mm×5.47mm。
由物高和像高可求得中继系统的放大率
由于透镜L2和DMD中间需要放置33mm厚的全反射棱镜,取第二透镜L2到DMD之间的距离为37mm。棱镜的材质为BK7,折射率n=1.5168,玻璃和空气折射率不同,所以
2 中继系统的模拟与优化
一般的照明系统由于发光体尺寸较小,孔径角u、u′比较大,因此照明系统的像差主要是球差,它只影响像面的照度,不影响物平面的成像质量,所以对于球差只是适当控制,使像面和光瞳获得均匀照明[5]。但是固态体积式真三维立体显示器的方棒出射端是面光源,像差畸变的影响也很重要,因为减小畸变就减小了光斑余量,提高了能量的利用率。
对于0.7”,偏转角为12°的DMD,中继系统参数如下:
放大率:-2;
前组透镜有效焦距:13mm;
后组透镜有效焦距:26mm;
物方孔径角:-24°;
像方孔径角:12°;
物高:9mm;
入瞳位置:无限远或者足够远;
出瞳位置:无限远或者足够远。
u=u’-u=12 °-(- 2 4 °)=36 °(6)
u为光束的最大偏转角,u’为像方孔径角,u为物方孔径角。为了控制系统的球差和照明均匀性,每个透镜面所承受的偏转角最好不超过10°。透镜L1、L2是短焦,光焦度比较大,如果由单个透镜承担较多的光焦度,单个透镜的曲率半径会很小,这将引起大量的高级球差和其它像差,故考虑用多个透镜分担光焦度,增大曲率半径,减小球差,提高照明均匀性,所以初定四个透镜,L1、L2分别由双透镜组等效代替。
未优化的中继系统模拟,使用光学软件仿真模拟分析结果如图3、4、5所示。
可以看出,系统输出图3中小视场处的光线成像比较好,最大视场处的光线由于经第一组透镜折射后出射光不平行,导致经过第二组透镜成像后光斑比较大。镜头编辑表的像面半径11.48mm,超出DMD对角线的一半8.9mm很多,可见轴外点在像面上的扩散较大。轴外物点的成像清晰度由细光束像散和宽光束像差决定,宽光束像差包括轴外点的子午球差和子午慧差[6]。垂轴像差图4可以看出有一定的子午球差,子午慧差很小,图5场曲和畸变中像散随着视场的增加而增大,分析可知轴外点的扩散主要由第一透镜组的像散和系统的子午球差引起。另外由图5可知,系统的畸变达到5%,这将造成很大的光斑余量,大大降低了能量利用率。
据上述分析可得,中继系统需减小像散、子午球差和畸变。分析系统赛德尔系数,透镜组第三面曲率较小引起球差,故改用非球面透镜控制球差。在光学软件中优化时,设定第一透镜组的曲率半径和第三面conic为变量,限定系统的放大率、前后透镜组的有效焦距、入瞳和出瞳的位置、物方和像方的数值孔径、畸变、球差、像散。
优化后的中继系统模拟结果如图6、7所示。
优化后的中继透镜的畸变小于0.5%,比原来的设计缩小了10倍,像散也小很多,最大视场的光线在像面上有一定的扩散,但是在可接受范围内,实际像面半径为9.08mm,DMD上有一定的光斑余量,近轴放大倍率约为-2,入瞳和出瞳均位于无限远,大大提高了中继系统的能量传输率。
3 结论
本文介绍了一种用于固态体积式真三维立体显示器的双远心中继系统,经优化设计,其畸变小于0.5%,降低了照明系统的出瞳与投影镜头入瞳的匹配要求,减小了最大视场的光模糊,大大提高了固态体积式真三维立体显示器照明系统的能量利用率和均匀性,降低了系统对光源亮度的要求,同时也减小了系统的发热量。
参考文献
[1] 姜太平, 沈春林, 谭皓. 真三维立体显示技术[J]. 中国图像图形学报, 2003, 8(4): 361-366.
[2] A. Sullivan. A solid-state multi-planar volumetric display[C]. Symposium Digest of Technical Papers, 2003, 34(1): 1531-1533.
[3] 萧泽新, 安连生. 工程光学设计[M]. 北京: 电子工业出版社, 2003,118.
[4] 周杰.反射式投影显示光学系统的理论分析和应用研究[D]. 浙江大学, 2005.
[5] 安连生. 应用光学[M]. 北京:北京理工大学出版社, 2000. 2, 209.
