結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)計算的蒙特卡羅法(第二次)講解課件

結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)計算的蒙特卡羅法(第二次)講解結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)計算的蒙特卡羅法(第二次)講解結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)計算的蒙特卡羅法(第二次)講解ch5結(jié)構(gòu)可靠度計算的蒙特卡羅法5.1蒙特卡羅法概述5,2蒙特卡羅法的優(yōu)缺點(diǎn)■53抽樣模擬總數(shù)與蒙特卡羅法的精度■54隨機(jī)變量的抽樣■55蒙特卡羅法計算可靠指標(biāo)舉例5.6蒙特卡羅的重要抽樣法5.1蒙特卡羅法概述5.11蒙特卡羅(隨機(jī)模擬法)的基本思想對于設(shè)計階段的結(jié)構(gòu),其功能函數(shù)及所包含變量的統(tǒng)計特征都是已知的,通過某種方法根據(jù)已知的概率特性(統(tǒng)計特征),產(chǎn)生大量設(shè)計變量的樣本值,將其代入功能函數(shù),“計算”結(jié)構(gòu)的狀態(tài),并對計算結(jié)果進(jìn)行分析統(tǒng)計,直接計算其失效概率一、前言運(yùn)用武術(shù)健身操本身的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)武術(shù)健身操的興趣。武術(shù)健身技擊乃武術(shù)健身操區(qū)別于其他體育項目的顯著特點(diǎn)。在教學(xué)中應(yīng)該使學(xué)生深刻理解動作含義，較快掌握動作技法，培養(yǎng)武術(shù)操意識，建立起武術(shù)操運(yùn)動的直接興趣；講授學(xué)習(xí)武術(shù)健身操的目的意義，以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的責(zé)任感和緊迫感。當(dāng)前很多青少年學(xué)生對武術(shù)運(yùn)動缺乏深入的認(rèn)識。于是武術(shù)健身操就應(yīng)用而生，依托廣大學(xué)生熟悉并認(rèn)同的這一課間活動方式，學(xué)生易接受，學(xué)校好開展，打開學(xué)生對武術(shù)興趣的大門。二、研究對象與方法1研究對象本文以安豐高中學(xué)生中隨機(jī)抽取200人作為研究對象。2.研究方法本文根據(jù)研究的主要內(nèi)容的需要設(shè)計了問卷調(diào)查。第一次調(diào)查共發(fā)出問卷200份，回收200份，其中有效問卷194份，有效回收率97%。三、結(jié)果與分析1.安豐高中學(xué)生對武術(shù)健身操的認(rèn)知渠道的分析調(diào)查中將該校學(xué)生對武術(shù)健身操的認(rèn)知渠道分為6種。由上表很明顯的看出，有91.7%的男生和91.8%的女生了解武術(shù)操的主要途徑是從網(wǎng)絡(luò)、報刊等媒體得來，1%的男生是從家族傳授繼承，沒有一位學(xué)生是從武術(shù)操專業(yè)書籍或是觀看表演中對武術(shù)操產(chǎn)生了解。2.安豐高中學(xué)生對武術(shù)操認(rèn)識的分析調(diào)查中將該校學(xué)生對武術(shù)操的認(rèn)識分為3類由上表可知：在被調(diào)查的96名男生中，認(rèn)為武術(shù)操就是廣播操的占31.3%，認(rèn)為武術(shù)操就武術(shù)的占47.9%，僅有20.8%的人對武術(shù)操運(yùn)動有比較正確的認(rèn)識，而在被調(diào)查的98名女生中，認(rèn)為武術(shù)操就是套路的占51.0%，認(rèn)為武術(shù)操就是武術(shù)的占37.8%，僅有11.2%的人有比較正確的認(rèn)識。4.武術(shù)健身操教學(xué)的作用（1）提高武術(shù)操課堂的互動性在武術(shù)操教學(xué)中，采用探究式分組練習(xí)模式能提高學(xué)習(xí)積極性與主動性。首先由教師詳細(xì)講解和示范將要學(xué)習(xí)和掌握的武術(shù)操動作要領(lǐng)，然后將所有的學(xué)生每兩人（或4人）分組后，讓學(xué)生分開進(jìn)行技術(shù)練習(xí)，便于將練習(xí)者的動作與自己印象中的教師示范動作或教師講解時揭示的動作技術(shù)要領(lǐng)相對照，然后進(jìn)行評價，并將評價意見及時告訴練習(xí)者，以糾正練習(xí)中的錯誤動作。這時教師則深入到各小組對學(xué)生的練習(xí)反饋情況進(jìn)行巡回指導(dǎo)，在這種分組練習(xí)過程中，學(xué)生一邊評價別人的練習(xí)，同時自己受到別人的評價，相互交替地充當(dāng)教師和學(xué)生的角色。（2）提高學(xué)生對武術(shù)操運(yùn)動的認(rèn)識水平教師在體育教學(xué)過程中加大對武術(shù)操運(yùn)動基本知識和全面價值的宣傳，提高學(xué)生對武術(shù)操運(yùn)動的認(rèn)識水平。宣傳時要全面、合理，針對不同的學(xué)生要在宣傳的基礎(chǔ)上有不同的傾斜，男生在宣傳時要側(cè)重于攻防實用性，女生在宣傳時要側(cè)重于武術(shù)操的美感。四、結(jié)論與建議1.結(jié)論（1）喜歡在互動的課堂環(huán)境中學(xué)習(xí)武術(shù)操，學(xué)生參與積極性高，教學(xué)效果顯著。（2）教學(xué)形式，內(nèi)容，方法，場地器材等因素影響了學(xué)生對武術(shù)操的興趣。（3）在通過一段時間的武術(shù)操訓(xùn)練后增強(qiáng)了對武術(shù)操的興趣并對武術(shù)操有了正確的認(rèn)識。（4）在對武術(shù)操的認(rèn)識方面存在性別差異，男生喜歡功防實用性，而女生則喜歡武術(shù)操給人的美感。2.建議（1）教師在一般的武術(shù)操課教學(xué)中應(yīng)貫穿自己對武術(shù)操的認(rèn)識，讓學(xué)生感受到中國武術(shù)操的魅力，從而促進(jìn)學(xué)生對武術(shù)操的興趣。（2）學(xué)校在有條件的情況下可以邀請一些專業(yè)武術(shù)操運(yùn)動員來校進(jìn)行表演、講解、示范。（3）在教學(xué)中應(yīng)運(yùn)用靈活多樣的教學(xué)手段，不斷開拓創(chuàng)新，防止天天一個樣的情況，教授技術(shù)動作時能講解動作的技術(shù)特點(diǎn)，引起學(xué)生的興趣，講解簡明扼要，生動，具有感染力，使學(xué)生產(chǎn)生積極強(qiáng)烈的求知欲。“學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動應(yīng)當(dāng)是一個生動活潑的、主動的和富有個性的過程.”細(xì)細(xì)品讀這句話，我們可以以此為教學(xué)指導(dǎo)，總結(jié)出數(shù)學(xué)課堂中適合運(yùn)用的5種有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)法，即教師生動講解、學(xué)生動手實踐、師生合作研究、學(xué)生合作交流、創(chuàng)建科學(xué)的評價體系.按照小學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)來看，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)不是僅靠一種固定的模式就可以完成的，而是要在教師的指導(dǎo)下幫助學(xué)生多思考且自己動手操作加入實踐，進(jìn)行積極的探討和相互幫助而輕松愉快地學(xué)習(xí).聯(lián)系新課標(biāo)的核心觀點(diǎn)，我們在教育時應(yīng)把以上方法合理地使用到課堂上.一、改變教師的絕對地位，倡導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)小學(xué)階段的教學(xué)，由于教師的教學(xué)對象是小學(xué)生，學(xué)生的年齡偏小，學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)，在小學(xué)階段還無法脫離學(xué)校教學(xué)，因此教師講課依然是該階段的一種主要授課模式.但是這種模式在培養(yǎng)學(xué)生的自主意識和創(chuàng)新能力方面還存在一定的弊端，需要在新課程標(biāo)準(zhǔn)下加以改進(jìn).首先，老師可運(yùn)用多媒體課件來增添課堂的生動性.課件可以通過音畫并舉、聲形并茂的形式，能把很多難理解的抽象知識具體化，或給學(xué)生展示生活化的場景來幫助他們發(fā)現(xiàn)問題，使他們在具體情境的模擬中學(xué)習(xí)抽象的數(shù)學(xué)道理.如：在學(xué)習(xí)“秒”此抽象概念時，老師使用課件展示奧運(yùn)會開幕式中倒計時的畫面，然后再展示新聞聯(lián)播前讀秒的鏡頭，讓學(xué)生在熟悉的生活畫面中去理解及認(rèn)識比分更小的單位――秒.其次，教師可使用學(xué)生熟知的小游戲、猜謎、講故事等方式使他們對課堂內(nèi)容感興趣.小學(xué)生往往具有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲.“興趣是最好的老師”，數(shù)學(xué)教師在教學(xué)過程中，要根據(jù)小學(xué)生這一階段的年齡特點(diǎn)，引發(fā)他們的好奇心.游戲教學(xué)或帶著情景的教學(xué)手段是培養(yǎng)學(xué)生興趣的最好方法，比如：在教植樹問題時，學(xué)生通常不明白為何公式之后冒出針對數(shù)字“1”的計算，這時，老師便能夠通過游戲教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生將筆作為樹木，在桌上排列一些“樹”來算.這種方法將經(jīng)典乏味的教育改變成活潑、具體的教育方式，同學(xué)們在歡快的課堂里面可以清楚地理解問題，在一定程度上提高同學(xué)們的理論知識的記憶水平.二、改變被動接受局面，倡導(dǎo)學(xué)生動手實踐教育家陶行知先生曾強(qiáng)烈地要求學(xué)生從親身試驗里面學(xué)習(xí)理論知識.他的主要觀點(diǎn)是在實踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實踐，這也正是新課標(biāo)里要求的親身試驗式數(shù)學(xué).親自動手參與操作應(yīng)該成為小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中經(jīng)常使用的一種教學(xué)方式.親身實踐后，學(xué)生們會加深對課堂知識的理解和領(lǐng)悟，更有助于學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決問題.小學(xué)生比較好動，對外界事物的好奇心較強(qiáng)，通過動手實踐可以提高他們學(xué)習(xí)的興趣，在親自參與的過程中加深他們的認(rèn)識，對他們創(chuàng)造性思維的鍛煉很有益處.例如，如教學(xué)“長方體的認(rèn)識”時，教師可讓學(xué)生課前準(zhǔn)備一個胡蘿卜和一把水果刀，通過動手操作切蘿卜，學(xué)生們首先在蘿卜頭處豎著切一刀，可以獲得長方體的一個面，然后再橫著切一刀，獲得其相鄰的面，兩個相鄰的面所形成的邊起名叫作棱；接著切第三刀，這樣就有了三個相鄰的面，形成多個棱，而三個棱交匯處形成一個點(diǎn)，給這個點(diǎn)起名叫頂點(diǎn)，如此一來，學(xué)生們通過切蘿卜的實踐活動，形象、直觀地認(rèn)識到了長方體面、棱、頂點(diǎn)的關(guān)系，在親自參與中，加深了對長方體一系列特征的認(rèn)知.三、改變教師單向講解，倡導(dǎo)師生合作探索新課程理念聚焦學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，但小學(xué)生的自我約束力不強(qiáng)，需要教師的監(jiān)督才能使學(xué)習(xí)活動正常進(jìn)行.具體教學(xué)實踐中，教師要做好課程內(nèi)容講解的同時，加強(qiáng)與學(xué)生的溝通，變單純的“滿堂灌”為師生共同探索的教課模式.例如在學(xué)習(xí)“毫米的認(rèn)識”時，教師先引導(dǎo)學(xué)生觀察數(shù)學(xué)書的長、寬、厚，并估計課本的尺寸，將結(jié)果填入表中以備對比之用；再帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實際測量，當(dāng)測量中出現(xiàn)不足一厘米的現(xiàn)象時如何解決問題，這樣自然地引出對毫米的認(rèn)識；然后結(jié)合刻度尺去感受毫米的具體長度及與厘米的關(guān)系；最后在測量與計算中學(xué)會運(yùn)用毫米這一數(shù)學(xué)概念.在這種學(xué)習(xí)情境下，在老師合理的教育指導(dǎo)的情況下，學(xué)生的積極性和主動性也得到了提升.所以說，老師和同學(xué)們協(xié)作研究是一種高效的小學(xué)數(shù)學(xué)教育法.四、改變學(xué)生的割裂狀態(tài)，培養(yǎng)合作交流模式俗話說“獨(dú)木不成林”.所以學(xué)生在學(xué)習(xí)時，獨(dú)自埋頭苦學(xué)是不行的，同學(xué)之間合作學(xué)習(xí)也是獲取良好效果好學(xué)習(xí)方式.在課堂教學(xué)中，老師要因材施教，根據(jù)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和接受能力以小組為單位而進(jìn)行學(xué)習(xí)，每一小組以四個人為宜，讓他們先在小組內(nèi)互幫互助，進(jìn)行探討學(xué)習(xí)，然后在教師的指導(dǎo)下再進(jìn)行歸納總結(jié).在學(xué)生進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)時，同學(xué)們積極加入討論，暢抒己見，取長補(bǔ)短，且讓能者為師，弱者為生，生生互助，共同進(jìn)步，這正是素質(zhì)教育中的每個人都得以提高的具體體現(xiàn).此外，學(xué)生之間的合作和交流可以取長補(bǔ)短，使學(xué)習(xí)效率更高.在教師的指導(dǎo)下，協(xié)作的學(xué)習(xí)模式要注意培養(yǎng)所有組員積極參加小組學(xué)習(xí)行動的習(xí)慣，培育學(xué)員參加的主動性，努力提升學(xué)習(xí)的效率.正是基于這樣的原因之上，教師們才應(yīng)該在學(xué)生們獲取一些原材料卻仍未得出正確的結(jié)論前盡快讓學(xué)生們進(jìn)行相關(guān)問題的討論，因為通過這些互動探討，思想得以碰撞，之后再聯(lián)系自己之前掌握的各種知識點(diǎn)，從而進(jìn)一步得出更加全面的結(jié)論.比如，在講解初步認(rèn)識乘法的課程中，教師舉了三個相同加數(shù)求和的例子，要求學(xué)生采用小組討論的方式探討“求幾個相同數(shù)字相加的和的簡單方式”，使學(xué)生們發(fā)現(xiàn)乘法在寫、讀、算等方面都比加法用起來更容易，使學(xué)生們簡單易懂地得出了幾個相同數(shù)字相加沒有用乘法方便這一數(shù)學(xué)常識.五、改變單純講評學(xué)習(xí)結(jié)果的教育方式，創(chuàng)建科學(xué)的數(shù)學(xué)教學(xué)評價體系評價是小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的重要一環(huán)，新課程標(biāo)準(zhǔn)要求教師要改變傳統(tǒng)觀念中以考試為唯一形式評價學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的弊端，提倡要注重數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程形成合理的評價機(jī)制.只有保證教學(xué)評價環(huán)節(jié)的科學(xué)性，才能夠確保教學(xué)的有效性，才能促進(jìn)學(xué)生能力的提升.（一）明確評價的目的教學(xué)評價是指以預(yù)期目標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，利用一定的方式和途徑對教學(xué)行為進(jìn)行測評，而小學(xué)數(shù)學(xué)課程評價，就是要根據(jù)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中預(yù)設(shè)的目標(biāo)進(jìn)行學(xué)生學(xué)習(xí)效果的檢驗，其主要目的就是要通過有效的評價來了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，發(fā)現(xiàn)問題并及時調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到促進(jìn)教學(xué)的目的，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得以提升，使學(xué)生的數(shù)學(xué)綜合素養(yǎng)得到增強(qiáng).故而，在數(shù)學(xué)教學(xué)評價過程中，教師不應(yīng)采取片面的評價方法，僅簡單的評估學(xué)生的成績高低，這樣往往造成學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性低下，教學(xué)活動陷入惡性循環(huán).（二）有效的評價手段和方法明確了教學(xué)評價的目的，就要創(chuàng)新評價的手段和方法.對學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)評價應(yīng)該是多種評價形式相結(jié)合，比如紙筆測驗、課堂觀察、課后談話、作業(yè)分析等，多元化的評價方式能夠?qū)W(xué)生在知識與技能方面的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行客觀的評價.在總原則上，學(xué)校和教師要堅持過程與方法評價相結(jié)合的方式，在情感態(tài)度價值觀方面的教育要多于對學(xué)生的指責(zé)和批評.總而言之，課程改革應(yīng)當(dāng)緊密圍繞新課程實施的整體環(huán)境.在新課程的實踐中，教師應(yīng)善于解析新教材，從新教材中挖掘新課程的內(nèi)涵，進(jìn)而更好地發(fā)揮出新教材的知識功能與教育功能.此外，教師要時刻更新和加大儲備自身的知識，在教學(xué)過程里不斷總結(jié)經(jīng)驗，以最新的教學(xué)思想和手段，全面促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高.【ch5結(jié)構(gòu)可靠度計算的蒙特卡羅法5.1蒙特卡羅法概述5,2蒙特卡羅法的優(yōu)缺點(diǎn)■53抽樣模擬總數(shù)與蒙特卡羅法的精度■54隨機(jī)變量的抽樣■55蒙特卡羅法計算可靠指標(biāo)舉例5.6蒙特卡羅的重要抽樣法5.1蒙特卡羅法概述5.11蒙特卡羅(隨機(jī)模擬法)的基本思想對于設(shè)計階段的結(jié)構(gòu),其功能函數(shù)及所包含變量的統(tǒng)計特征都是已知的,通過某種方法根據(jù)已知的概率特性(統(tǒng)計特征),產(chǎn)生大量設(shè)計變量的樣本值,將其代入功能函數(shù),“計算”結(jié)構(gòu)的狀態(tài),并對計算結(jié)果進(jìn)行分析統(tǒng)計,直接計算其失效概率5.1.2對蒙特卡羅法簡明的理解1已知Z=g(x1,x2…xn)1.,x2用某種方法產(chǎn)生樣本(x1,x2…xn)當(dāng)然,樣本的統(tǒng)計特征應(yīng)與已知值一致。3.計算結(jié)構(gòu)的狀態(tài)>0可靠Z=g(x,x2,…x=0極限狀態(tài)統(tǒng)計時以<為失效<0失效5.13蒙特卡羅(隨機(jī)模擬法)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)利用隨機(jī)模擬方法研究結(jié)構(gòu)安全問題是一種很自然的方法,因為結(jié)構(gòu)建造和使用本身就是一個隨機(jī)實驗在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段,由于設(shè)計變量存在著不確定性,其具體的量值是未知的,只能通過對以往實驗、實測和調(diào)查資料的統(tǒng)計分析,從概率角度來推斷結(jié)構(gòu)未來的性狀;在結(jié)構(gòu)建成并使用到設(shè)計規(guī)定期后,設(shè)計中所用的變量都成了規(guī)定值,結(jié)構(gòu)的最終狀態(tài)也完全得以確定(完好或失效);所以結(jié)構(gòu)從建造到使用期內(nèi)的表現(xiàn),就是對所設(shè)計結(jié)構(gòu)的一次隨機(jī)實驗結(jié)果。5.1.4蒙特卡羅(隨機(jī)顯而易見,在蒙特卡羅法中,模擬法)法的的數(shù)學(xué)失效概率就是結(jié)構(gòu)失效次數(shù)占描述總試驗次數(shù)的比例,這就是該方法的基本出發(fā)點(diǎn)從數(shù)學(xué)的角度描述為1.利用隨機(jī)抽樣以獲得每一個變量的樣本值:X,X2根據(jù)上述抽樣值,計算功能函數(shù)的值Z:z=g(X1,X2;…X,3進(jìn)行了N次這樣的試驗(抽樣),則失效概率可由下式近似給出:P≈(z<0)5.2蒙特卡羅法研究結(jié)構(gòu)可靠度的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):回避了結(jié)構(gòu)可靠度分析中的數(shù)學(xué)困難,不需要考慮極限狀態(tài)曲面的復(fù)雜性。缺點(diǎn):計算工作量大(借助于計算機(jī))現(xiàn)狀:不作為一種常規(guī)的結(jié)構(gòu)可靠度分析方法來使用,只是用于一些復(fù)雜情況的可靠度分析(國防、航天領(lǐng)域)抽樣模擬多少次?如何隨機(jī)抽樣?如何保證樣本與實阿情況大體相符合5.3抽樣模擬總數(shù)與蒙特卡羅法精度結(jié)論:精度與抽樣模擬總數(shù)有關(guān)。換句話說,要想提高精度,必須將抽樣模擬總數(shù)提高5.4隨機(jī)變量的抽樣■抽樣方法:首先產(chǎn)生在開區(qū)間(0,1)上的均勻樣本值(隨機(jī)數(shù)),在此基礎(chǔ)上通過一定的計算再變換成給定分布變量的隨機(jī)數(shù)。