時間：2023-03-22 17:41:54
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物理模型是指在進(jìn)行物理科研或教學(xué)的過程，采用適當(dāng)?shù)姆椒▽Τ橄蟮奈锢砝碚撟龊喕幚?，用一種能反應(yīng)物質(zhì)(現(xiàn)象)本質(zhì)的理想化結(jié)構(gòu)去描述實際的物質(zhì)(現(xiàn)象)，這種理想化結(jié)構(gòu)我們稱之為“理想模型”[1]。因此，在高中物理的教學(xué)過程中，通過“物理模型”的建立，來幫助學(xué)生對物理知識產(chǎn)生更深刻的理解，不僅非常有利于更好學(xué)習(xí)物理這一門學(xué)科，還更有利于培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維，對于物理教師來講，也是提高物理教學(xué)質(zhì)量不可多的的方法。
二、高中物理模型的建立方法
(一)圍繞教學(xué)目標(biāo)，精煉物理模型
建立物理模型最終是為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)的，而不是用來供學(xué)生觀賞的一般藝術(shù)品。所以高中物理模型務(wù)必做到精煉，盡管一些旁枝末節(jié)的部分可能在客觀上也是研究和學(xué)習(xí)對象本身的一部分，但之于本教學(xué)目標(biāo)，并不能夠起到促使學(xué)生認(rèn)識物理現(xiàn)象本質(zhì)的作用，物理教師應(yīng)該在建立物理模型的時候刪去這些不必要的環(huán)節(jié)，以更簡單明了的形式，集中突出教學(xué)目標(biāo)要求的知識范圍即可。這樣做的理由就在于，過于花俏的物理模型容易使學(xué)生的注意力偏移教學(xué)的主要目標(biāo)，物理模型也就失去了本來意義。
(二)圍繞本質(zhì)理論，發(fā)掘模型作用
物理是一門基礎(chǔ)的自然學(xué)科，所以從物理模型的定義來說，高中物理教學(xué)的終極目標(biāo)是要幫助學(xué)生通過各種物理的現(xiàn)象去認(rèn)識其本質(zhì)，充分發(fā)掘物理模型的作用，讓學(xué)生透徹理解事物或現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)因素和發(fā)生發(fā)展規(guī)律，加深對物理本質(zhì)理論的理解，而不是僅僅停留在模型教學(xué)的表面現(xiàn)象。從這個意義層面來看，物理的模型教育如果不圍繞本質(zhì)理論，就可能會僅僅落個課堂上的三分鐘熱鬧，而對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)幾乎幫助很小。
(三)圍繞物理規(guī)律，避免失敗模型
根據(jù)高中物理教學(xué)內(nèi)容的不同，教師在建立物理模型的時候，應(yīng)當(dāng)做到有所側(cè)重。比如某些物理模型，正如方法一所介紹的那樣，應(yīng)當(dāng)突出體現(xiàn)事物或現(xiàn)象的主要因素；又比如某些物理模型，主要是針對某些常見且相對容易理解的物理現(xiàn)象，所以建立的物理模型也只需適當(dāng)?shù)哪M描述即可。但歸根結(jié)底，無論建立什么樣的物理模型，其依據(jù)必須是科學(xué)的，如果脫離了科學(xué)真理，就會成為一個失敗的物理模型，不能用之于高中的物理教學(xué)。
三、高中物理模型在教學(xué)中的應(yīng)用
(一)以概念模型強(qiáng)化概念理解
人們通過對客觀事物或現(xiàn)象的觀察，進(jìn)一步產(chǎn)生主觀的認(rèn)知，反映到大腦里面，便形成了一般性的概念意識。和人所親眼見到的事物或現(xiàn)象不一樣的是，概念通常是對其本質(zhì)屬性進(jìn)行理性化和抽象化加工處理后的存在，概念的正確和深刻與否，取決于和人腦中已有儲存信息的關(guān)聯(lián)程度[2]。而在高中的物理教學(xué)中，物理模型的建立一般也都是以概念為出發(fā)點，對教學(xué)中的物理理論建立理想化模型，撇開對研究對象不大或可忽略不計的影響，抓住主因，如此就更能夠強(qiáng)化對其概念的理解。比如在氣體和電荷相關(guān)的教學(xué)過程中，在學(xué)生很難理解其實質(zhì)的情況下，一旦建立了理想氣體和點電荷這樣的概念模型，就可以提供給學(xué)生一種很非常有效的思維方式，理解也變的容易了許多。
(二)抓主要因素建立整體模型
整體模型就是把發(fā)生作用的關(guān)聯(lián)物體當(dāng)成一個整體的研究對象，抓住作用于整體的主要因素，而忽略單個對象某些局部次要的個因，從而把表面看似復(fù)雜的問題簡單化。比如在動量守恒定律的教學(xué)中，我們在探討兩個物體發(fā)生碰撞的時候，就可以把兩物體看成統(tǒng)一的整體，而把存在于個體的次要作用力如摩擦力忽略掉。建立整體模型，可大大簡化多系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的物理現(xiàn)象。
(三)多角度考察建立分解模型
從某種意義上來說，針對不同的物理知識教學(xué)，分解模型與上面介紹的整體模型絕對不存在矛盾，而是說要具體問題具體分析，兩種方法的運用應(yīng)該是各得其所，相輔相成的關(guān)系。具體來說，分解模型就是把復(fù)雜的物理過程，進(jìn)行多角度考察，將其整體發(fā)生發(fā)展過程從各個方向來逐一解讀，從而化整為零，再以零求整，實現(xiàn)對整體現(xiàn)象的理解。舉一個簡單的例子就是平拋運動：在水平方向，由于慣性的作用，物體保持繼續(xù)向前運動，在豎直方向，由于重力，物體表現(xiàn)為自由落體狀態(tài)，綜合起來，物體呈現(xiàn)的運動軌跡為曲線。通過建立分解模型，不僅使學(xué)生把難以理解的過程細(xì)化，而且更能培養(yǎng)其多角度思考問題的能力。
(四)用關(guān)聯(lián)過程建立等效模型
等效模型往往是以概念模型為基礎(chǔ)的，是通過對現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)知，從而把兩個看似不同的物理過程相互關(guān)聯(lián)，其實他們在本質(zhì)是都是基于同一物理規(guī)律或定律，所以，可以把表面復(fù)雜的物理現(xiàn)象或過程轉(zhuǎn)化為已知相對簡單的模型去理解。例如，在圓弧形光滑的軌道內(nèi)做周期滾動的球體，通過關(guān)聯(lián)后，我們就完全可以把它建立成與之等效的單擺模型。
(五)將學(xué)科交叉建立數(shù)學(xué)模型
其實這點是毋庸置疑的，長期以來，數(shù)學(xué)方法都是進(jìn)行物理研究的常用工具之一，甚至可以說，數(shù)學(xué)方法在一定程度上支持著物理研究的發(fā)展[3]。所以在高中的物理教學(xué)中，通過建立數(shù)學(xué)模型，不僅有利于幫助學(xué)生分析物理現(xiàn)象，更有利于培養(yǎng)他們善于用數(shù)學(xué)方法來解決物理問題，特別是以后有可能從事物理理論研究工作的話，這樣的方法尤為重要，所以有必要從高中的物理教學(xué)工作中就逐漸滲透此方面的意識。
四、結(jié)語
1前言隨著計算機(jī)技術(shù)和人類社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對于紡織服裝業(yè)CAD/CAM的應(yīng)用要求也越來越高,二維服裝CAD系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足要求,人們迫切希望借助計算機(jī)完成一些更加實用的三維功能。若能直接將二維服裝CAD系統(tǒng)設(shè)計的衣片,在計算機(jī)上真實地模擬出穿在人體上的效果,便可以幫助設(shè)計師直接在計算機(jī)上進(jìn)行著裝效果檢查、服裝裁剪片縫合檢查等工作。這樣就可大大提高服裝從設(shè)計階段到生產(chǎn)階段間的效率,具有非常重要的實用價值。要通過計算機(jī)實現(xiàn)這一功能,有兩個關(guān)鍵的問題必須解決:1)建立合適的織物變形模型;2)選擇高效而實用的碰撞檢測算法。
研究織物變形仿真的方法通常分為三類:幾何的、物理的和混合的(幾何和物理方法的混合)。純幾何的造型方法很難反映織物的物理特性,因此基于物理的方法研究,近年來已占據(jù)了主導(dǎo)地位。在織物變形物理仿真模型中[1],按比擬織物結(jié)構(gòu)的方式又可分為兩大類:1)離散質(zhì)點型模型:比較典型的有Feynma等建立的質(zhì)點網(wǎng)格模型、Breen等建立的粒子模型和XProvot等建立的彈簧質(zhì)點模型;2)連續(xù)介質(zhì)型模型:比較典型的有Terzopoulos等建立的彈性變型模型、Liling等建立的空氣動力模型、Aono建立的波傳播模型、Collier等建立的有限元模型等。
以上的織物變形物理仿真模型,由于其建模的原理和方法不盡相同,因此,它們適用于不同的應(yīng)用場合有其各自的優(yōu)缺點。
我們結(jié)合設(shè)計虛擬穿衣功能的實際,認(rèn)為XProvot所建立的彈簧質(zhì)點模型,模型簡單,易于計算機(jī)實現(xiàn),在模擬衣片復(fù)雜的動態(tài)變形過程時,能夠取得比較真實的模擬效果和較快的模擬速度。
在模擬三維服裝穿在人體上的真實效果時,會遇到大量的碰撞現(xiàn)象:衣片同人模之間以及衣片自身間的一種相互滲透和穿越。只有很好地解決了滲透和穿越的問題,才能逼真地完成虛擬穿衣的模擬過程。因此,碰撞檢測是整個模擬過程的關(guān)鍵。碰撞檢測非常耗時,最簡單的碰撞檢測算法是對兩個碰撞體中的所有基本幾何元素(通常為三角形)進(jìn)行兩兩相交測試。
現(xiàn)有的碰撞檢測算法大致可劃分為兩大類:空間分解法(spacedecomposition),和層次包圍盒法(hierarchicalboundingvolumes)。前者是將整個虛擬空間劃分成相等體積的小單元格,只對占據(jù)同一單元格或相鄰單元格的幾何對象進(jìn)行相交測試。比較典型的方法有八叉樹和BSP樹。層次包圍盒法的核心思想是利用體積略大而幾何特性簡單的包圍盒將復(fù)雜幾何對象包裹起來,在進(jìn)行碰撞檢測時,首先進(jìn)行包圍盒之間相交測試,只有包圍盒相交時,才對其所包裹的對象,做進(jìn)一步求交計算。在構(gòu)造碰撞體的包圍盒時,若引入樹狀層次結(jié)構(gòu),可快速剔除不發(fā)生碰撞的元素,減少大量不必要的相交測試,從而提高碰撞檢測效率。比較典型的包圍盒類型有沿坐標(biāo)軸的包圍盒AABB(axisalignedboundingboxes),包圍球(sphere),方向包圍盒OBB(orientedboundingbox)等。
在本文中,我們充分利用了AABB層次包圍盒法的優(yōu)勢,同時在構(gòu)建靜態(tài)人模的AABB樹時,又借助層次空間分解法中子空間在空間排列上的有序性和相關(guān)性的思想,將縫合衣片的相對位置同人模自身的結(jié)構(gòu)信息相結(jié)合,靈活地構(gòu)造人模AABB樹,這樣減少了需相交測試的元素,從而提高了碰撞檢測的效率。
2織物的變形模型
2.1織物變形模型的描述
我們建立的織物變形模型是以XProvot的彈簧質(zhì)點模型作為基礎(chǔ),將織物設(shè)想為一個個質(zhì)點集合,質(zhì)點間相互關(guān)系歸結(jié)為質(zhì)點間的彈簧作用。其中彈簧分為三類:結(jié)構(gòu)彈簧、剪切彈簧和彎曲彈簧,具體構(gòu)成如圖1所示。圖1織物模型離散成規(guī)則網(wǎng)格
1)結(jié)構(gòu)彈簧:在質(zhì)點Pij和Pi+1,j間,以及Pij和Pi,j+1間的彈簧為結(jié)構(gòu)彈簧,結(jié)構(gòu)彈簧是為了保持質(zhì)點間初始狀態(tài)時的距離。
2)剪切彈簧:在質(zhì)點Pij和Pi+1,j+1間,以及Pi+1,j和Pi,j+1間的彈簧為剪切彈簧。剪切彈簧是為了防止織物在自身平面過渡和不真實的變形,而給織物的一個剪切剛性。3)彎曲彈簧:在質(zhì)點Pij和Pi+2,j間,以及Pij和Pi,j+2間的彈簧為彎曲彈簧,彎曲彈簧是為了防止織物彎曲。2.2質(zhì)點的位移在縫合衣片過程中,衣片上所有質(zhì)點因受力而產(chǎn)生一定的位移,質(zhì)點位移我們選用Nowton運動定律來描述:F外力(i,j)+F內(nèi)力(i,j)=ma(i,j)其中,m是質(zhì)點P(i,j)的質(zhì)量。在本文中,我們假定布料是各向均質(zhì)的,因此,質(zhì)點的質(zhì)量可由衣片總質(zhì)量除以質(zhì)點總數(shù)得到,a(i,j)是該點加速度,F外力(i,j)是該點所受的外力,F內(nèi)力(i,j)是該點所受的內(nèi)力。為了簡化模型,在我們?nèi)S服裝CAD系統(tǒng)中,只考慮兩種外力:縫合力和重力?？梢杂靡韵鹿絹肀硎?F外力(i,j)=F縫合力(i,j)+F重力(i,j)
在衣片縫合過程中,為了將不同的衣片縫在一起,我們在衣片對應(yīng)縫合邊上加載縫合力。在模型中,縫合力被定義成對應(yīng)縫合點之間距離的線性函數(shù)。對兩個縫合點pi,j和qi,j間的縫合力,可以按如下公式計算:F縫合力(i,j)=CsDis(pi,j,qi,j)Npi,j-qi,j式中Cs為縫合力系數(shù),該系數(shù)與織物的縫合性能有關(guān),通常,較難變形的布料采用較大的縫合力系數(shù);Dis(pi,j,qi,j)表示兩縫合點pi,j和qi,j間的距離;Npi,j-qi,j表示從pi,j點指向qi,j點的單位方向矢量。為了獲得較真實的仿真效果,我們在變形模型中考慮了衣片所受的重力。質(zhì)點所受的重力可按如下公式計算:F重力(i,j)=mi,jg式中mi,j為質(zhì)點pi,j的質(zhì)量。在彈簧質(zhì)點模型中,唯一考慮的彈性內(nèi)力是彈簧的彈性變形力,由于采用的是理想的彈簧質(zhì)點系統(tǒng),可以利用胡克(Hooke)定律來計算彈簧的彈性變形力:F內(nèi)力(i,j)=-∑(k,l)∈Rk(Pi,jPk,l-Pi,jPk,l0Pi,jPk,lPi,jPk,l)其中,k是彈簧的彈性變形系數(shù),R是P(i,j)鄰點的集合,Pi,jPk,l0表示質(zhì)點P(i,j)與質(zhì)點P(k,l)之間的原始距離,彈簧的彈性變形系數(shù)k可以?讕菟∮彌锏牟牧閑閱懿問呷范ā?/P>
2.3織物變形模型的求解我們選擇顯式歐拉方法來求解織物變形模型。求解公式如下:ai,j(t+t)=1mi,jFi,j(t)Vi,j(t+t)=Vi,j(t)+tai,j(t+t)Pi,j(t+t)=Pi,j(t)+tVi,j(t+t)其中,Fi,j是質(zhì)點P(i,j)所受所有力的合力,mi,j(t)是質(zhì)點P(i,j)的質(zhì)量,ai,j(t)、Vi,j(t)和Pi,j(t)分別是質(zhì)點P(i,j)在時間t的加速度,速度和位置。t是系統(tǒng)選定的時間步長。
3基于AABB樹層次包圍盒的碰撞檢測
3.1建立AABB樹一個碰撞體的AABB被定義為包含該碰撞體,且邊平行于坐標(biāo)軸的最小六面體。因此,描述一個AABB,僅需六個標(biāo)量。在構(gòu)造AABB包圍盒時,需沿著碰撞體局部坐標(biāo)系統(tǒng)的軸向(X,Y,Z)來構(gòu)造,所以所有的AABB包圍盒具有一致的方向。
AABB樹是基于AABB的二叉樹,按照由上至下的遞歸細(xì)分方式構(gòu)造生成的。在每一次遞歸過程中,要求取最小的AABB,需沿所選擇的剖分面將碰撞體分為正負(fù)兩半,并將所對應(yīng)的原始幾何元素(如三角面)分別歸屬正、負(fù)兩邊,整個遞歸過程類似于空間二叉剖分,只是每次剖分的對象是AABB,而不是空間區(qū)域。遞歸細(xì)分一直要進(jìn)行到每一個葉子節(jié)點只包容一個原始幾何元素為止,所以具有n個原始幾何元素的AABB樹具有n-1個非葉子節(jié)點和n個葉子節(jié)點。對于剖分面的選擇,在本文中,選擇垂直AABB的最長軸,且平分該軸的平面。經(jīng)試驗證明,這種方式,在大多數(shù)情況下的算法復(fù)雜度僅為O(nlogn),較其它的剖分面選擇方法有了極大的提高。至于原始幾何元素的歸屬則應(yīng)依據(jù)幾何元素的重心P在最長軸上的投影坐標(biāo)。若投影坐標(biāo)大于剖分面的坐標(biāo)(mid),則在剖分面的正向,否則在負(fù)向,如圖2所示。圖2三角面歸屬負(fù)區(qū)域,因為其質(zhì)心投影坐標(biāo)小于剖分面的基準(zhǔn)坐標(biāo)
3.2AABB的相交判斷AABB間的相交測試比較簡單,兩個AABB相交當(dāng)且僅當(dāng)它們在三個坐標(biāo)軸上的投影區(qū)間均相交。通過投影,我們即將三維求交問題轉(zhuǎn)化為一維求交問題。而對一維求交問題,我們則采用SAT(SeparatingAxesTest)[2]法。因SAT無需求交計算,只需比較兩個包圍盒分別在三個軸向上投影的重疊情況,即可得出相交測試結(jié)果,非常簡單。現(xiàn)以在一個軸向上的投影情況為例說明:圖3AABBs在X軸向相交判斷。
設(shè)A,B為兩包圍盒,X為投影軸,CA,CB分別為A,B的中心點,PA,PB為點CA,CB在X上的投影。RA,RB分別為包圍盒A,B在X上的投影。若RA+RB
PAPB,(如圖3所示)則在軸向X上A和B不相交,反之在軸向X上A和B鄰接或相53第5期高成英等:虛擬穿衣中織物模型的建立和碰撞檢測的處理交。當(dāng)包圍盒A,B在三條軸向上的投影均相交時,則A,B相交。定義AABB的六個最大最小值分別確定了它在三個坐標(biāo)軸上的投影區(qū)間,因此AABB間的相交測試最多只需六次比較運算,非常簡單快速。
3.3AABB樹的更新當(dāng)衣片移動、旋轉(zhuǎn)后,需要對AABB進(jìn)行更新,根據(jù)定義AABB的6個最大最小值的組合,可以得到AABB的8個頂點,對這8個頂點進(jìn)行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)和平移變化,并根據(jù)變化后的頂點計算新的AABB。當(dāng)衣片發(fā)生變形時,需要重新計算AABB樹中發(fā)生變形了的葉結(jié)點的AABB,再利用變形葉節(jié)點的新AABB來重新計算它們父節(jié)點的AABB。這種計算必須嚴(yán)格按照從下到上的方式進(jìn)行。父節(jié)點AABB的具體求法為:令(Xmax1,Xmin1,Ymax1,Ymin1,Zmax1,Zmin1)和(Xmax2,Xmin2,Ymax2,Ymin2,Zmax2,Zmin2)分別是兩個變形葉結(jié)點的AABB,則父結(jié)點的AABB即為(max(Xmax1,Xmax2),min(Xmin1,Xmin2),max(Ymax1,Ymax2),min(Ymin1,Ymin2),max(Zmax1,Zmax2),min(Zmin1,Zmin2),只需6次比較運算就完成一個結(jié)點的更新,其效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于重新構(gòu)造AABB包圍盒樹。
3.4基于AABB樹的碰撞檢測算法基于AABB樹碰撞檢測算法的核心是通過有效地遍歷這兩棵樹,以確定在當(dāng)前位置下,兩個碰撞體的某些部分是否發(fā)生碰撞,這是一個雙重遞歸遍歷的過程。算法描述如下:step1：分別為人模和衣片構(gòu)造AABB樹。step2：人模的AABB樹的根結(jié)點遍歷衣片的AABB樹。如果發(fā)現(xiàn)人模AABB樹的根結(jié)點的包圍盒與衣片AABB樹內(nèi)部結(jié)點的包圍盒不相交，則停止向下遍歷；如果遍歷能到達(dá)衣片AABB樹的葉節(jié)點，再用該葉節(jié)點遍歷人模AABB樹。如果能到達(dá)人模AABB樹的葉節(jié)點，則進(jìn)一步進(jìn)行基本幾何元素間的相交測試。step3：檢測基本幾何元素間是否相交。3.5自碰撞檢測在衣片縫合過程中,除了衣片同人模之間的碰撞外,由于衣片的動態(tài)變形,使得衣片與衣片自身間也有碰撞現(xiàn)象,因此必須進(jìn)行進(jìn)一步的自相交檢測。在系統(tǒng)設(shè)計中,我們利用三角形表面曲率來簡化計算。當(dāng)鄰近三角形法線的夾角較小時,它們不可能發(fā)生碰撞,只有當(dāng)夾角超過閾值,才有可能碰撞。我們?yōu)槊總€三角形建立它的臨近三角形列表,通過判斷每個三角形的所有鄰近區(qū)域的三角形表面曲率,來排除大部分不可能相交的情況,從而簡化了計算。
4虛擬穿衣的具體實現(xiàn)步驟
(1)讀入二維服裝CAD系統(tǒng)設(shè)計的衣片
(2)選擇所有需要縫合衣片的對應(yīng)的縫合邊
(3)將二維衣片離散并形成初始的彈簧質(zhì)點系統(tǒng)a)將衣片離散成規(guī)則四邊域網(wǎng)格,再將四邊域網(wǎng)格的對角線相連,形成規(guī)則三角形網(wǎng)格的彈簧質(zhì)點系統(tǒng)。三角形的頂點形成質(zhì)點,三角形的邊形成相應(yīng)的彈簧。衣片的三角化,正是為方便地建立衣片的AABB樹;b)按質(zhì)點間的相應(yīng)關(guān)系,加入各種彈力。在離散衣片時,需特別注意的是在(2)中所選擇的對應(yīng)縫合邊的長度一定要相等,且當(dāng)衣片離散化時,在對應(yīng)縫合邊上的原始幾何元素(這里為三角形)的個數(shù)也應(yīng)相同。若在(2)中所選擇的對應(yīng)縫合邊長度不等,或原始幾何元素個數(shù)不同時,系統(tǒng)將需做一些預(yù)處理:將其中一條縫合邊的所有信息刪除,將另一條縫合邊的相應(yīng)信息賦給它。
(4)將衣片交互式地放置在人體模型附近的初始位置在該步驟中,首先,給每一縫合衣片賦一個別名(系統(tǒng)自定義的標(biāo)準(zhǔn)別名:左前片,右前片,左后片,右后片等),根據(jù)每一衣片的別名,衣片被自動地放置在人體模型附近的相應(yīng)初始位置上。
(5)分別為人模和衣片建立AABB樹本文中所涉及的兩個碰撞體,分別為人模和衣片,其中人模在整個動態(tài)模擬過程中為靜態(tài)的,因此,只需在初始化時構(gòu)造一次AABB樹即可。為了進(jìn)一步提高碰撞檢測的效率,我們在構(gòu)造人模的AABB樹時,應(yīng)根據(jù)(4)中得到的縫合衣片別名,結(jié)合人模的幾何結(jié)構(gòu),靈活構(gòu)造人模的AABB樹。例如:假設(shè)我們在(4)中,得到衣片分別為:左前片,右前片,左后片,右后片。我們即可知,將要縫合的為一件四片裁剪片的上衣,所以在構(gòu)造人模的AABB樹,我們只取人模上半身數(shù)據(jù)來構(gòu)造人模的AABB,具體層次結(jié)構(gòu)如圖4所示。在進(jìn)行人模和衣片間碰撞檢測時,根據(jù)衣片的別名分別進(jìn)行局部檢測,(例如:左前片,就只需和人模AABB樹第三層最左邊的結(jié)點,左前半身的AABB進(jìn)行碰撞檢測)有效地減少了需要碰撞檢測的元素。系統(tǒng)根據(jù)所縫合的衣片不同,建立的人模AABB樹亦不相同。圖4人模的AABB樹層次結(jié)構(gòu)圖
(6)動態(tài)變形模型的計算根據(jù)衣片的縫合信息,我們在衣片的對應(yīng)縫合邊上加載縫合力。在縫合力、重力和衣片上各質(zhì)點間內(nèi)部彈力的共同作用下,二維衣片將逐步變形,并逐漸被縫合在一起,整個縫合過程是一個動態(tài)的迭代過程。在動態(tài)迭代過程中,要同時進(jìn)行大量的人模—衣片間,及衣片—衣片間的碰撞檢測處理,并給出相應(yīng)碰撞響應(yīng)(當(dāng)有碰撞現(xiàn)象發(fā)生時,要重新調(diào)整碰撞點處的位置,避免發(fā)生穿越和滲透)的處理?？p合過程結(jié)束后,便可以得到縫合好的三維服裝穿在靜態(tài)人模上的效果。
5結(jié)束語實驗證明,本文所采用的織物變形模型———彈簧質(zhì)點模型,模型簡單,能夠較真實地反映虛擬環(huán)境下的織物特性。所采用的基于AABB的層次包圍盒碰撞檢測算法,除了AABB層次包圍盒自身在碰撞檢測上的較高性能外,算法還從以下幾方面提高了碰撞的檢測效率:
1)將縫合衣片的相對位置同人模自身的結(jié)構(gòu)信息相結(jié)合,靈活地構(gòu)造人模AABB樹,減少了人模和衣片之間不可能相交元素碰撞檢測的次數(shù);
2)AABB包圍盒的相交判斷中,采用SAT方法進(jìn)行包圍盒之間的交疊判斷,降低了算法的復(fù)雜度,提高算法效率。
3)衣片之間的碰撞判斷,利用了每個三角形相鄰區(qū)域的三角形表面曲率來簡化求交判斷。
軟件開發(fā)過程包括需求分析，系統(tǒng)分析與設(shè)計，編碼測試過程等。而構(gòu)建復(fù)雜多變的系統(tǒng)，難度主要體現(xiàn)在需求分析過程。需求分析人員通過與用戶溝通，獲得詳細(xì)全面的需求描述，即與系統(tǒng)相關(guān)的“問題域”；系統(tǒng)分析師需要理解用戶想要的系統(tǒng)、評估權(quán)衡不同的解決方案，即與系統(tǒng)相關(guān)的“求解域”。面向?qū)ο蟮姆椒ò选皢栴}域”與“求解域”的建?；顒雍隙橐弧！皢栴}域”首先被建模成一組對象和關(guān)系，然后系統(tǒng)用這個模型來表達(dá)它操縱的現(xiàn)實世界的概念。比如中煤平朔勞保物資發(fā)放系統(tǒng)中員工資金賬戶對象，就表示現(xiàn)實生活中，員工在領(lǐng)用勞保時專有的一個虛擬錢包；員工資金賬戶操作記錄對象，表示勞保管理人員對員工的虛擬錢包存款或扣款。“求解域”也被建模為對象。面向?qū)ο笾惺褂昧藬?shù)據(jù)抽象、信息隱藏或封裝、繼承和分段加工等，對象和類就是對現(xiàn)實世界的一種抽象，對象和類中封裝了相關(guān)的屬性和方法，通過對象與對象之間的信息交互，來實現(xiàn)軟件的功能。UML（UnifiedModelingLanguage）統(tǒng)一建模語言，是一套優(yōu)秀的面向?qū)ο蠼ＴO(shè)計語言。為系統(tǒng)分析設(shè)計提供模型架構(gòu)。包括功能模型、對象模型、動態(tài)模型。中煤平朔勞保物資發(fā)放系統(tǒng)的系統(tǒng)分析與設(shè)計通過UML中的UseCase（用例圖），Class框圖（類圖），和Sequence(順序圖)來實現(xiàn)。
二、系統(tǒng)建模
（一）功能模型開發(fā)軟件的初期階段，需求分析人員與用戶經(jīng)過反復(fù)地溝通，了解用戶詳細(xì)的需求，并且對需求的規(guī)格定義達(dá)成共識，落實到具體的文檔形式。UML技術(shù)中的用例模型-Use管理二一四•十二企業(yè)管理Case（用例圖）為解決建模問題提供了標(biāo)準(zhǔn)的可視化表示法和面向?qū)ο蟮慕ＵZ言。用例模型描述了系統(tǒng)的整體功能需求，使開發(fā)人員站在軟件使用人員的角度，從系統(tǒng)宏觀上理解系統(tǒng)的功能。以確保在后期開發(fā)中，真實系統(tǒng)不會偏離用戶的需求。用例圖主要是刻畫整個系統(tǒng)功能和環(huán)境約束，它由一組用例、執(zhí)行者、執(zhí)行者與用例間的關(guān)系以及用例間的關(guān)系組成。一個用例就是系統(tǒng)一個功能單元。根據(jù)用戶需求，確定系統(tǒng)的邊界，中煤平朔勞保物資發(fā)放系統(tǒng)的外部執(zhí)行者可分成四個角色(Actors)：系統(tǒng)管理員、卡務(wù)管理人員、采購計劃管理人員、倉庫管理人員，然后根據(jù)角色的使用功能確定用例。系統(tǒng)管理員是系統(tǒng)的全局角色，除執(zhí)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理以及其他角色的管理模塊之外，還負(fù)責(zé)系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置、系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)、系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)設(shè)置等。行政單位設(shè)置用例是企業(yè)內(nèi)部按照等級劃分和按照不同職責(zé)劃分的各級部門基本信息的增加、刪除和修改功能。工種設(shè)置用例是企業(yè)按生產(chǎn)勞動性質(zhì)來劃分的種類基本信息的增加、刪除和修改。崗位設(shè)置用例是企業(yè)內(nèi)部在特定的時間段內(nèi)，由特定的人或小組所擔(dān)負(fù)某項任務(wù)的組織基本信息的增加、刪除和修改。員工崗位任職設(shè)置用例是在具體的崗位中指派特定的員工基本信息的增加、刪除和修改。用例圖同時劃分了清晰的系統(tǒng)權(quán)限。崗位權(quán)限設(shè)置用例說明系統(tǒng)的權(quán)限由崗位來劃分，不同的員工登錄系統(tǒng)后，會根據(jù)其崗位權(quán)限來確定系統(tǒng)的使用權(quán)限?；A(chǔ)數(shù)據(jù)用例圖如圖1所示。卡務(wù)管理人員是在信息卡逐步代替手工單據(jù)、票據(jù)的制作、保管下應(yīng)運而生的一類角色?？▌?wù)管理人員負(fù)責(zé)系統(tǒng)軟件與卡信息的交互，即讀取芯片卡內(nèi)信息錄入軟件或?qū)⑾到y(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)置到芯片卡中。單位資金賬戶和員工資金賬戶是系統(tǒng)為企業(yè)內(nèi)部開設(shè)的虛擬錢包，作為部門或員工領(lǐng)取勞保品的一種電子貨幣形式。單位資金往來明細(xì)和員工資金往來明細(xì)中記錄了資金的存入和消費。采購計劃管理員角色因物資的需求計劃而設(shè)立。工礦企業(yè)的工種科目種類繁多、崗位職務(wù)分類復(fù)雜；員工領(lǐng)取勞保品的標(biāo)準(zhǔn)各不相同；并且物資類別豐富多樣等諸多原因加大了制定物資需求計劃的難度。物資類別用例和物資標(biāo)準(zhǔn)品種用例是采購計劃管理員對物資的分類管理和別名管理。供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)是企業(yè)根據(jù)一定的原則為員工領(lǐng)取勞保用品所指定的發(fā)放標(biāo)準(zhǔn)。供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)用例和供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)品種用例進(jìn)一步說明了發(fā)放標(biāo)準(zhǔn)中的詳細(xì)信息。采購計劃管理員在設(shè)置特定的時間段內(nèi)，根據(jù)員工的供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)生成領(lǐng)料計劃及領(lǐng)料計劃明細(xì)。采購計劃用例圖如圖3所示。倉庫管理人員負(fù)責(zé)入庫、盤點、調(diào)庫、發(fā)放，以及實時查看倉庫庫存和庫存變動情況。系統(tǒng)管理員可以增設(shè)倉庫信息，指派相應(yīng)的倉庫管理員。倉庫管理員接收供貨商的物資，執(zhí)行入庫操作。倉庫管理員可以對倉庫執(zhí)行調(diào)庫操作。可以實時查看庫存情況，盤點庫存的盈虧。在物資發(fā)放上倉庫人員采取按計劃發(fā)放和零售發(fā)放兩種方式。庫存、發(fā)放管理用例圖如圖4所示。用例描述模板描述了角色和系統(tǒng)交互的事件流?？▌?wù)管理員資金賬戶明細(xì)管理，包括添加、修改、刪除三個用例描述。添加員工資金賬戶明細(xì)的用例描述，如表1所示。
（二）靜態(tài)模型Class框圖（類圖）是UML建模中的一個基本要素，類圖用于描述系統(tǒng)中類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，描述了類、接口、協(xié)作以及它們之間的關(guān)系。主要內(nèi)容包括類、接口、協(xié)作、依賴（一個類使用另一個類）、泛化（一個類是另一個類的特殊化）、實現(xiàn)（一個類是另一個類的實現(xiàn)）和關(guān)聯(lián)關(guān)系（彼此之間存在聯(lián)系）。類的組成包括類的名稱、類的屬性和方法。圖5和圖6表示了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類圖和采購計劃管理的類圖，以及類之間的關(guān)聯(lián)。行政單位是企業(yè)內(nèi)部劃分的主管部門，可以根據(jù)上下級別劃分成二級行政單位和三級行政單位等；工種是根據(jù)勞動管理需要，以企業(yè)的專業(yè)分工和勞動組織基本狀況為依據(jù)進(jìn)行的劃分；崗位是企業(yè)根據(jù)具體的勞動強(qiáng)度、勞動環(huán)境和技術(shù)要求而進(jìn)行的劃分，比如：同樣是司機(jī)，對于170噸重型卡車司機(jī)和普通司機(jī)的技術(shù)要求是不同的，同時樣是管鉗工，對于井上管鉗工和井下管鉗工的作業(yè)環(huán)境、安全要求是大不相同的。不同的崗位就決定了福利、獎勵的差異。供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)及供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)是企業(yè)為員工發(fā)放福利所制定的供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)是員工的崗位制定，企業(yè)還可以根據(jù)行政單位、工種、崗位供應(yīng)類別及員工崗位任職來制定供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，這樣就要求系統(tǒng)設(shè)計適應(yīng)需求的變動。領(lǐng)料計劃是由計劃管理員定期制定的，包括計劃的起始和結(jié)束時間，領(lǐng)料計劃明細(xì)是根據(jù)領(lǐng)料記錄信息與供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)計算得出，包括物品的使用起始時間，使用結(jié)束時間，可領(lǐng)數(shù)量等。圖7表示了卡務(wù)管理的類圖?？ㄗ鳛榭▌?wù)管理中的核心部分，包含了卡的基本信息和卡的設(shè)置參數(shù)，以及卡的類型?？ǖ念愋陀袃煞N：單位卡和個人卡。單位卡用于單位資金賬戶的操作，因此每個行政單位至少具備一個單位資金賬戶，單位資金賬戶明細(xì)反映了單位資金賬戶的上賬記錄和消費記錄。個人卡用于員工資金賬戶的操作，每位員工至少具備一個員工資金賬戶，員工資金賬戶明細(xì)反映了員工資金賬戶的上賬記錄和消費記錄。圖8表示了庫存、發(fā)放管理的類圖。入庫單、入庫單明細(xì)反映了倉庫庫存的入庫操作，出庫單出庫明細(xì)反映了倉庫庫存的出庫操作，倉庫庫存反映了當(dāng)前庫存的實時情況。根據(jù)需求在實際發(fā)放中分為兩種發(fā)放形式，一種是計劃發(fā)放形式，另一種是零售形式。領(lǐng)料單反映了員工在某一階段內(nèi)的領(lǐng)料狀態(tài)，領(lǐng)料單明細(xì)反映了某一階段內(nèi)該員工可以領(lǐng)用的物品及數(shù)量，領(lǐng)料記錄反映了已經(jīng)領(lǐng)用的信息。銷售單銷售明細(xì)反映了零售方式的員工領(lǐng)用情況。
（三）動態(tài)模型Sequence(順序圖)，描述的是參與者與對象之間的時間交互順序。順序圖是對用例圖的細(xì)化和擴(kuò)展。參與者通過軟件完成一項特定的功能，需要與相關(guān)的類產(chǎn)生交互，所有參與類都要產(chǎn)生自己的實例，并提供相應(yīng)的方法，對象調(diào)用其他類的方法是按照時間順序排序的，在圖上是以從左到右的方向顯示，同時每一次調(diào)用都要有反饋消息。圖9表示了采購計劃管理員生成某階段的領(lǐng)用計劃用例的系統(tǒng)工作順序圖。其中生成領(lǐng)用計劃的是采購計劃管理員。它首先向領(lǐng)料計劃類對象發(fā)送生成計劃消息，領(lǐng)料計劃類對象通過調(diào)用自己的方法檢查當(dāng)前的計劃是否已經(jīng)生成，如果未生成，領(lǐng)料計劃類對象會調(diào)用行政單位類的方法獲取相關(guān)的行政單位信息，行政單位類對象調(diào)用崗位類方法獲得相關(guān)的崗位信息，崗位類對象調(diào)用供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)類的方法獲得相關(guān)的供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)信息；崗位類對象調(diào)用員工崗位任職類的方法獲取相關(guān)的員工崗位任職，員工崗位任職類對象調(diào)用員工的方法獲取員工的信息。根據(jù)供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)信息為每個員工生成領(lǐng)用計劃。
三、結(jié)束語
“服務(wù)型高校行政管理模式”的內(nèi)涵可以通過以下四個方面分析，即管理觀念、管理職能、體制結(jié)構(gòu)和服務(wù)對象。首先，從管理觀念角度分析。要將服務(wù)師生、服務(wù)教學(xué)的觀念貫穿到日常的行政管理工作中，將教師和學(xué)生的角色從被管理者轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)的對象，強(qiáng)化“管理即是服務(wù)”的意識；其次，從管理職能角度分析。高校服務(wù)型行政管理職能的側(cè)重點應(yīng)體現(xiàn)在兩個方面，即實現(xiàn)從權(quán)力型機(jī)關(guān)向責(zé)任型機(jī)關(guān)的轉(zhuǎn)變，以及提升對服務(wù)職能的認(rèn)識，摒棄行政本位，以教學(xué)科研為中心；再次，從體制結(jié)構(gòu)角度分析。一方面，采用扁平的組織機(jī)構(gòu)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金字塔結(jié)構(gòu)，合并職能相近的機(jī)關(guān)部門。另一方面，提高學(xué)校制度政策制定的參與性和民主化；最后，從服務(wù)對象角度分析。高校所具有的人才培養(yǎng)及教學(xué)科研的基本職能決定了高校行政部門服務(wù)的對象是學(xué)生和教師，因此，應(yīng)以師生為本，為其創(chuàng)造良好的平臺和環(huán)境，推動教育事業(yè)的發(fā)展。高校服務(wù)型行政管理模式歸納起來具有以下四個特征：
第一，強(qiáng)調(diào)服務(wù)意識。堅持“以師生為本”的理念，將服務(wù)視為學(xué)校管理模式的核心價值觀和行政管理機(jī)構(gòu)的首要職責(zé)，一切從師生的需求出發(fā)，為師生的利益著想，明確師生的主體地位和作用。在實際工作中，努力實現(xiàn)和維護(hù)好師生的根本利益，協(xié)調(diào)好各方面的利益關(guān)系，做到“教育以育人為本、以學(xué)生為主體，辦學(xué)以人才為本、以教師為主體”。
第二，鼓勵參與并及時回應(yīng)。鼓勵參與指的是在涉及有關(guān)學(xué)校發(fā)展與建設(shè)的問題上，服務(wù)型行政管理模式鼓勵相關(guān)人員參與。學(xué)校決策不再僅由少數(shù)領(lǐng)導(dǎo)干部討論決定，而是要廣泛聽取師生、家長及其他相關(guān)機(jī)構(gòu)的意見與建議，讓他們充分而自由地參與到學(xué)校決策中來；與鼓勵參與相對應(yīng)的是強(qiáng)調(diào)回應(yīng)性。針對相關(guān)人員提出的意見和建議，建立科學(xué)有效的溝通回應(yīng)機(jī)制，以保證暢通無阻的溝通與交流。
第三，體現(xiàn)公開與公正。在新時期高校服務(wù)型行政管理模式下，學(xué)校行政部門要及時將重要工作信息如學(xué)校重大決策、制度調(diào)整和管理活動向師生、家長及其他相關(guān)機(jī)構(gòu)公布，做到管理的公開和公正。師生、家長等相關(guān)人員有權(quán)對學(xué)校的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督。
第四，倡導(dǎo)尊重與平等。服務(wù)型高校管理模式倡導(dǎo)尊重個體，強(qiáng)調(diào)平等。在日常行政管理工作中，管理人員要嚴(yán)格遵循勤奮務(wù)實的工作原則，努力與師生形成一種互相尊重、彼此平等的關(guān)系，營造和諧的工作氛圍。在管理決策過程中，行政部門應(yīng)充分考慮并積極維護(hù)師生員工的合法權(quán)益，使每位師生都能平等地享受學(xué)校資源，使學(xué)校教育發(fā)展的成果惠及全體師生。
二、目前中國高校行政管理的現(xiàn)狀及存在的問題
近年來，在全國構(gòu)建“服務(wù)型政府”的大背景下，高校行政管理工作的服務(wù)意識不斷增強(qiáng)，行政管理體制改革不斷向前推進(jìn)，但由于中國高校始終沒有完全擺脫傳統(tǒng)的行政管理模式，時至今日仍然存在一些弊端和問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（一）管理機(jī)構(gòu)過度膨脹
中國高校在內(nèi)部管理上一直采用從學(xué)校、學(xué)院、教研室到教師這種自上而下層層管理的形式，即金字塔式的組織機(jī)構(gòu)。這種科層制的組織機(jī)構(gòu)會產(chǎn)生兩個方面的負(fù)面影響：一是由于各部門功能不斷細(xì)化和權(quán)限不斷縮小使行政部門崗位越設(shè)越多，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)膨脹，行政效率不高。二是由于中國高校行政管理人員是按照政府機(jī)關(guān)的人員編制設(shè)置的，從科員到處級、局級逐級建構(gòu)，每個部門至少有兩到三名行政人員，隨著行政機(jī)構(gòu)的不斷膨脹，行政管理人員的隊伍也越來越大。
（二）管理制度不完善
一方面，缺乏實際有效的法律制度保障。中國現(xiàn)行的教育法律體系是自20世紀(jì)80年代開始建立的，以《中華人民共和國憲法》為基礎(chǔ)，先后制訂了《學(xué)位條例》、《義務(wù)教育法》、《高等教育法》等教育法律、法規(guī)，它們構(gòu)成了中國現(xiàn)行教育法律制度的基本框架。但這其中及后續(xù)出臺的相關(guān)法律法規(guī)涉及行政管理的內(nèi)容較少且空泛，實際工作中難以參照執(zhí)行，使行政人員在執(zhí)行或決策中隨意性增大，難以形成公開透明的制度環(huán)境。另一方面，很多高校忽視與行政管理制度聯(lián)系密切的監(jiān)督和信息反饋等民主制度建設(shè)，使得師生、家長及相關(guān)機(jī)構(gòu)脫離了涉及高校重要決策制定的過程，不利于建立“以人為本”的新時期高校服務(wù)管理模式。
（三）管理機(jī)制不健全
首先，人才引進(jìn)機(jī)制不完善。高校不僅需要有一支高水平的師資隊伍，還要有一支高素質(zhì)的行政管理隊伍。從專業(yè)素質(zhì)看，大多數(shù)行政管理人員都不是來自管理專業(yè)，沒有經(jīng)過系統(tǒng)的高等教育基礎(chǔ)理論和現(xiàn)代高校管理知識的學(xué)習(xí)，不具備系統(tǒng)的知識理論框架，在日常工作中不講方式方法，影響了工作效率。從年齡結(jié)構(gòu)看，由于對高校行政管理工作仍保持著傳統(tǒng)的認(rèn)識，即科技含量低、創(chuàng)新空間小、自我提升慢等，專業(yè)青年人才不愿加入到這個隊伍中來，致使整個行政管理隊伍人才出現(xiàn)斷層。其次，激勵機(jī)制欠缺。目前，全國各高校發(fā)放工資、獎金、福利等大多是以科研成果來劃分等級，由于工作性質(zhì)原因行政人員不可能在科研方面有太多成果，因此獲得獎勵的機(jī)會很少，導(dǎo)致行政人員缺乏工作積極性，工作效率受到影響。
三、構(gòu)建高校服務(wù)型管理模式的主要措施
解決傳統(tǒng)高校行政管理模式中出現(xiàn)的問題，推動新時期高校服務(wù)型管理模式的建立，是中國高校內(nèi)部管理體制改革的重要任務(wù)，具體要從轉(zhuǎn)變管理觀念、精簡管理機(jī)構(gòu)、完善體制機(jī)制三個方面入手。
（一）轉(zhuǎn)變和提升服務(wù)理念
在全國構(gòu)建“服務(wù)型政府”的大背景下，高校應(yīng)開始轉(zhuǎn)變并不斷提升行政服務(wù)理念，將以人為本作為日常工作的出發(fā)點，將保證高校師生的利益作為工作核心，樹立和維護(hù)以服務(wù)為根本、尊重與合作并存的理念，真正做到將為師生提供的便利化服務(wù)擴(kuò)展到最大范圍。堅持“以師生為本”的服務(wù)理念，需要行政管理人員在日常工作中具體做到以下兩點：第一，明確定位，包括對自身的定位和工作對象的定位。行政管理人員應(yīng)深刻理解高校行政管理工作的性質(zhì)、職能和作用，擺脫自身官本位思想的束縛，站在服務(wù)者的角度協(xié)助師生處理好日常事務(wù)工作。第二，把握好思路和方法，尋求以師生為本的有效的高校行政管理工作方式方法，切實轉(zhuǎn)變工作作風(fēng)。
（二）精簡機(jī)構(gòu)
建立扁平式的組織結(jié)構(gòu)科學(xué)合理的組織結(jié)構(gòu)不僅搭建出了新時期高校服務(wù)型行政管理模式的主體框架，還為提高行政工作效率和服務(wù)質(zhì)量打下了堅實基礎(chǔ)。科學(xué)和合理的組織結(jié)構(gòu)是指扁平式的組織結(jié)構(gòu)，即改變傳統(tǒng)多層級的金字塔式組織結(jié)構(gòu)，減少過多的中間層行政部門和行政人員職位，使行政組織逐漸趨向簡約化和扁平化。這種扁平式的組織結(jié)構(gòu)具有管理層次少、管理成本低、管理跨度大、信息傳遞速度快且準(zhǔn)確度高等特點，促進(jìn)行政管理工作效率不斷提高。
（三）建立并完善管理機(jī)制
物理模型是以實物或圖畫形式表達(dá)認(rèn)識對象的特征。因此，物理模型具備實物或圖畫的形態(tài)結(jié)構(gòu)與真實事物相似、本質(zhì)非常接近，大小一般是按比例放大或縮小的特點。
二、物理模型建構(gòu)在實際教學(xué)中的應(yīng)用
1.模型建構(gòu)活動是滿足學(xué)生所需的一個理想課堂。
不久前筆者對所教學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生心中理想的生物課堂是充滿科學(xué)性、探究性、趣味性的課堂。而高中生物相較于初中生物理論性更強(qiáng)，涉及到遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)等方面的知識，很多理論抽象、晦澀，學(xué)生很難用已有的知識經(jīng)驗和感知想像去理解有關(guān)概念和理論體系，導(dǎo)致很多學(xué)生對生物的學(xué)習(xí)熱情和興趣大大降低。模型建構(gòu)活動是能滿足學(xué)生心理需求、發(fā)展需求的一個課堂。學(xué)生通過在模型建構(gòu)活動中的主動參與，將在生物體中存在的結(jié)構(gòu)或發(fā)生的抽象、晦澀、難以理解的生理變化通過所建構(gòu)的模型直觀呈現(xiàn)，在動手中不斷思考、探索，最終在愉悅的心情中建構(gòu)新的知識。
2.“遺傳與進(jìn)化”模塊中適合進(jìn)行物理模型建構(gòu)活動的內(nèi)容歸納。
筆者通過實踐，總結(jié)出人教版生物教材必修二“遺傳與進(jìn)化”模塊可進(jìn)行建構(gòu)物理模型活動的內(nèi)容。
3.物理模型建構(gòu)活動教學(xué)的實例及分析。
相對于傳統(tǒng)電子商務(wù)線上與線下業(yè)務(wù)職能較為清晰的劃分，全過程電子商務(wù)物流更加注重突破線上與線下的業(yè)務(wù)界限，將交易、物流等信息進(jìn)行共享，并通過建立專門的物流服務(wù)中心來對各方物流資源進(jìn)行整合，實質(zhì)是為各方物流提供了與自身物流屬性相匹配的信息配對服務(wù)，解決電子商務(wù)物流服務(wù)需求者與供應(yīng)方的雙向信息孤島問題，提升要素資源的配置效率。通過一體式的信息管理系統(tǒng)，全過程電子商務(wù)物流還可以實現(xiàn)對于交易者、物流服務(wù)提供者的統(tǒng)一信譽(yù)資質(zhì)認(rèn)證功能，并以參與人保證金制度為依托，進(jìn)一步將信息不對稱造成的道德風(fēng)險和逆向選擇發(fā)生概率降至較低水平。從電子商務(wù)交易標(biāo)的物的規(guī)模構(gòu)成來看，B2B電子商務(wù)與B2C、C2C電子商務(wù)對于物流資源的需求存在一定差異，進(jìn)行差異化交易與物流管理固然是較為妥協(xié)折衷的方案，然而卻因人為分割商品資源屬性而造成電子商務(wù)物流信息與供應(yīng)鏈資源管理的混亂，而全過程電子商務(wù)物流可以有效解決此問題。以B2B電子商務(wù)物流發(fā)展為例，其對于物流穩(wěn)定性、專業(yè)性、信息化程度以及可視化特性的要求均較高，包括浙江塑料城網(wǎng)上交易、阿里巴巴采購批發(fā)平臺、歐浦鋼網(wǎng)等國內(nèi)B2B電子商務(wù)交易平臺，均開始嘗試?yán)萌^程電子商務(wù)物流來應(yīng)對B2B電子商務(wù)的較高發(fā)展需求，進(jìn)而逐漸衍生出“物流模式變革引致因素”這一問題，對此，本文構(gòu)建了全過程電子商務(wù)物流集成動力模型（如圖2所示），將線上交易與線下物流界限清晰的傳統(tǒng)電子商務(wù)物流向全過程電子商務(wù)物流轉(zhuǎn)變的驅(qū)動力量分為內(nèi)、外兩個方面，其中內(nèi)部驅(qū)動力量以電子商務(wù)相關(guān)創(chuàng)新元素為主，而外部力量則包括社會環(huán)境、技術(shù)以及理念變革等元素。
2全過程電子商務(wù)物流動力作用機(jī)理
由圖2全過程電子商務(wù)物流動力模型可知，全過程電子商務(wù)物流的變革驅(qū)動是多方外部因素和電子商務(wù)自身發(fā)展、創(chuàng)新共同作用的結(jié)果，各種差異化元素具有不同的作用機(jī)理，具體來說：
2.1外部驅(qū)動力量（1）企業(yè)商品購銷模式變革驅(qū)動。在電子商務(wù)發(fā)展初期，供應(yīng)鏈上的企業(yè)購銷活動往往采取分散和單一的交易模式，買賣主體對于實體市場的依賴程度遠(yuǎn)高于網(wǎng)絡(luò)市場，而在全國性大宗商品網(wǎng)絡(luò)化交易發(fā)展較為成熟的階段，企業(yè)單一購銷模式逐漸向追求效率、安全、便捷與集合競價優(yōu)勢的一體化聯(lián)合購銷轉(zhuǎn)變，因此對于具備標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)特征和一站式工作優(yōu)勢的全過程電子商務(wù)管理訴求日益高漲，企業(yè)開始以電子商務(wù)參與者和物流需求者的角色來驅(qū)動傳統(tǒng)電子商務(wù)物流向全過程電子商務(wù)物流發(fā)展過渡。（2）創(chuàng)新理念和技術(shù)等因素的沖擊。信息技術(shù)的飛速發(fā)展使得電子商務(wù)物流管控中的數(shù)字化特征愈發(fā)突出，云技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、激光鐳射編碼等電子科技與電子商務(wù)物流管理的結(jié)合，進(jìn)一步突出了物流業(yè)務(wù)各環(huán)節(jié)互相打通、連線以及資源共享的需求特征，而先進(jìn)的供應(yīng)鏈管理思想則為全過程電子商務(wù)物流的推出與發(fā)展提供了及時的引導(dǎo)，外生技術(shù)沖擊再一次顯示了對于產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)變革與微觀業(yè)務(wù)流程重組的影響與作用能力，并與管理思想演繹互為依托，共同推進(jìn)了電子商務(wù)物流管理的革新。（3）經(jīng)濟(jì)與法律等制度環(huán)境因素的影響。經(jīng)濟(jì)環(huán)境對于全過程電子商務(wù)物流的發(fā)展驅(qū)動主要體現(xiàn)在宏觀經(jīng)濟(jì)走勢與市場競爭激烈程度方面，電子商務(wù)物流由壟斷競爭向寡頭壟斷發(fā)展的過程中，微觀參與者通過構(gòu)建競爭聯(lián)盟而提升市場競爭力、控制交易成本的需求也會變得愈發(fā)強(qiáng)烈，而法律制度因素則滲透到電子商務(wù)物流的雙邊和多邊誠信管理、安全約束等方方面面，只有統(tǒng)一化和集中化的電子商務(wù)物流平臺建設(shè)，才能應(yīng)對參與者的競爭聯(lián)盟需求，同時迎合法律約束范圍的經(jīng)濟(jì)安全特征。
2.2內(nèi)部驅(qū)動力量（1）電子商務(wù)交易模式創(chuàng)新。在實貨對接已經(jīng)不能滿足部分經(jīng)濟(jì)主體進(jìn)行電子商務(wù)交易需求的背景下，具有金融衍生品特征的電子商務(wù)倉單交易模式近年來逐漸成為不可忽視的市場力量。通過建立完備的倉單標(biāo)的物監(jiān)督制度與保證金制度，可交易倉單電子商務(wù)模式獲得迅速發(fā)展，然而，倉單交易所對應(yīng)的現(xiàn)貨在進(jìn)入交割庫后要求對其數(shù)量、品質(zhì)以及監(jiān)管控制都實現(xiàn)一體化管理，此時僅僅依靠傳統(tǒng)電子商務(wù)平臺物流資源系統(tǒng)很難滿足這種要求，這為能夠納入外部企業(yè)和物流資源的全過程電子商務(wù)物流系統(tǒng)提供了較好的應(yīng)用基礎(chǔ)。（2）電子商務(wù)支付模式創(chuàng)新。作為電子商務(wù)流程中的核心環(huán)節(jié)，交易支付功能逐漸突破單一的功能模式，現(xiàn)金資源管理和資金調(diào)撥等“準(zhǔn)銀行”功能愈發(fā)突出，早期B2B電子商務(wù)的銀行轉(zhuǎn)賬和票據(jù)支付途徑也開始向第三方支付工具滲透，而B2C、C2C等依托第三方支付的電子商務(wù)模式也具有尋求創(chuàng)新支付的內(nèi)在需求，基于電子商務(wù)物流資源一體化管理的全過程電子商務(wù)物流為支付創(chuàng)新提供了多樣化的業(yè)務(wù)節(jié)點，以貨易貨、分期支付等在電子商務(wù)上的應(yīng)用具備了一定的實踐基礎(chǔ)。（3）供應(yīng)鏈融資模式的創(chuàng)新。在途資金滯壓始終是困擾電子商務(wù)交易者的主要問題之一，買方和賣方主體均具有進(jìn)行電子商務(wù)短期融資的內(nèi)在需求，但是都面臨著靜態(tài)融資難和資金時效性差的難題，而基于供應(yīng)鏈一體化的全過程電子商務(wù)物流管理則為電子商務(wù)參與者提供了基于供應(yīng)鏈節(jié)點的動態(tài)融資平臺，商流、資金流、物流以及信息流的一體化特征使得資金融通的風(fēng)險更加透明，并實現(xiàn)了基于電商平臺、物流節(jié)點和買賣雙方的多方分散，供應(yīng)鏈融資進(jìn)一步由線下轉(zhuǎn)移到線上，低成本，高效率。
3研究結(jié)論
關(guān)鍵詞：房地產(chǎn)行業(yè)五力模型
據(jù)國家有關(guān)部門分析，我國房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將出現(xiàn)四個變化：房地產(chǎn)業(yè)將從沿海向內(nèi)地推進(jìn)；在城鎮(zhèn)體系中將由中心城市向其衛(wèi)星城和小城市推進(jìn)；中介服務(wù)、物業(yè)管理將快速發(fā)展；房地產(chǎn)業(yè)從數(shù)量增長型向數(shù)量、質(zhì)量效益并重轉(zhuǎn)化。隨著WTO各項有關(guān)條款的兌現(xiàn)和落實，包括房地產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的我國經(jīng)濟(jì)各方面都將發(fā)生新的變化。國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長和居民消費結(jié)構(gòu)的提升，為房地產(chǎn)業(yè)提供了高速發(fā)展的機(jī)會，也使房地產(chǎn)業(yè)面對著更加激烈的競爭。
波特五力模型理論
一個行業(yè)除了受到總體環(huán)境的影響外，還受自己特殊的行業(yè)環(huán)境影響。哈佛商學(xué)院的邁克爾·波特教授對競爭環(huán)境結(jié)構(gòu)作了研究，提出了競爭的五種力量模型，即五力模型。波特認(rèn)為五種競爭力量決定某一行業(yè)的吸引力。這五種力量是：進(jìn)入者的威脅；替代產(chǎn)品的威脅；買方的討價還價能力；供應(yīng)商的討價還價能力；現(xiàn)有競爭者的競爭能力。
五力模型是用來確定某一行業(yè)的競爭程度，其理論假設(shè)是行業(yè)獲利能力不是由產(chǎn)品屬性或產(chǎn)品的技術(shù)含量決定的，而是由行業(yè)的市場結(jié)構(gòu)決定的。從戰(zhàn)略形成的角度看，五種競爭力量共同決定行業(yè)的競爭強(qiáng)度和獲利能力。但不同的行業(yè)或某一行業(yè)的不同時期，各種力量的作用是不同的，常常是某一種力量或兩種力量起支配性作用，其它競爭力量處于較次要的地位。
房地產(chǎn)業(yè)五力模型分析
就房地產(chǎn)行業(yè)而言，該行業(yè)環(huán)境包括這樣一組因素；新進(jìn)入者的威脅、供應(yīng)商討價還價的能力、買方討價還價的能力、替代品的威脅（在現(xiàn)有的條件下幾乎不存在這種威脅，本文暫不予分析）及當(dāng)前競爭對手之間競爭的激烈程度。它們直接影響到房地產(chǎn)行業(yè)和它的競爭行為?？偟膩碚f，這五個因素之間的互動關(guān)系決定了這個行業(yè)的利潤能力。
（一）新進(jìn)入者的威脅
1.進(jìn)入障礙。加入WTO導(dǎo)致外資、外商進(jìn)入我國房地產(chǎn)業(yè)的壁壘降低，從而對我國房地產(chǎn)發(fā)展商構(gòu)成極大威脅。由于對所有外來企業(yè)實行國民待遇，國外房地產(chǎn)企業(yè)及其相關(guān)聯(lián)的建筑安裝、中介服務(wù)企業(yè)以及金融、保險機(jī)構(gòu)將大舉進(jìn)軍中國，市場競爭機(jī)制的全面引進(jìn)，將給國內(nèi)企業(yè)帶來前所未有的壓力。對大多數(shù)企業(yè)來說，由于缺乏市場競爭力和規(guī)模擴(kuò)張力，勢必被迫退出房地產(chǎn)市場，而更大的市場分額可能被外資、外商所擁有。這對多數(shù)發(fā)展商來說，不只是一種挑戰(zhàn)，而是面臨十分嚴(yán)重的生存危機(jī)。
2.產(chǎn)品差異化。隨著時間的推移，顧客會漸漸相信一個企業(yè)的產(chǎn)品是獨特的。這種認(rèn)知會給企業(yè)帶來進(jìn)一步服務(wù)的機(jī)會，使廣告變得有效，企業(yè)也將可以領(lǐng)先其他公司向顧客提品和服務(wù)。通常新進(jìn)入者要分配很多資源用于消除顧客對原先產(chǎn)品的忠誠，它們經(jīng)常采用更低的價格相抗衡，隨之企業(yè)利潤相應(yīng)減少。我國房地產(chǎn)業(yè)中的各個企業(yè)，不管是新加入者還是在位競爭者，采用差異化都尤為重要，而要實現(xiàn)差異化戰(zhàn)略，企業(yè)需要付出相當(dāng)?shù)呐?。房地產(chǎn)企業(yè)要想在競爭中脫穎而出，強(qiáng)化特色經(jīng)營是必由之路，同樣的商品，附加不同的服務(wù)其特色就不一樣，對顧客的吸引程度也就不一樣。特色的商品再加上特色的服務(wù)，比較優(yōu)勢就轉(zhuǎn)化為競爭優(yōu)勢，或進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為企業(yè)的核心競爭力。
3.資本要求。在新的行業(yè)競爭，要求企業(yè)有足夠的資源投入。即使新的行業(yè)很有吸引力，企業(yè)也可能沒有足夠的資本成功進(jìn)入市場，尋求合適的市場機(jī)會。而房地產(chǎn)業(yè)就是這樣的企業(yè)，它要求企業(yè)有足夠、大量的資源投入，否則要進(jìn)入房地產(chǎn)業(yè)也是很困難的。
4.政府政策。國家對房地產(chǎn)業(yè)的運行與操作規(guī)則給予了相應(yīng)的規(guī)定，作為新進(jìn)入者要密切關(guān)注政府的政策法規(guī)，從中權(quán)衡輕重，依政策辦事。
（二）供應(yīng)商討價還價的能力
我國的住宅產(chǎn)業(yè)是一個巨大的市場，無論是國外的房地產(chǎn)開發(fā)商，還是材料、產(chǎn)品的供應(yīng)商，都密切關(guān)注這一市場。當(dāng)關(guān)稅降低之后，外國木材進(jìn)口量將加大，用于住宅建設(shè)，房地產(chǎn)開發(fā)過程中使用大量建材（如鋼筋）、機(jī)電產(chǎn)品（如空調(diào)、電梯）和衛(wèi)生潔具，隨著關(guān)稅的降低和各類進(jìn)入產(chǎn)品限制條件的放寬，國外產(chǎn)品將大量充斥國內(nèi)市場，并對國內(nèi)產(chǎn)品產(chǎn)生巨大沖擊，首當(dāng)其沖的就是導(dǎo)致國產(chǎn)商品的價格下降。單就房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)來說，這或許是有利的。
（三）買方討價還價的能力
企業(yè)作為供給方，總是想方設(shè)法提高價格，而買方會盡量壓低價格。目前我國的房地產(chǎn)市場是需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于供給。再加之在我國收入分配的特點上，我國財富分配貧富懸殊，并且財富集中在少數(shù)人手里，開發(fā)商看準(zhǔn)的是這些人的需求。因此我國房地產(chǎn)市場偏向檔次高的客戶，普通的低檔房蓋得很少，即便蓋了低檔房，也很難賣出，低收入者無能力買。這些原因決定了買方的討價還價能力相對于開發(fā)商來說是較弱的。
（四）當(dāng)前競爭對手之間競爭的激烈程度
行業(yè)內(nèi)的企業(yè)相互制約，一個企業(yè)的行為必然會引發(fā)競爭反應(yīng)。因此，企業(yè)為了追求戰(zhàn)略競爭力和超額利潤，必然積極投身競爭。如果某企業(yè)受到挑戰(zhàn)，或者有一個顯著的改善市場地位的機(jī)會，本行業(yè)內(nèi)激烈的競爭行為就不可避免。同一行業(yè)中的企業(yè)很少有完全相同的，他們在資源和能力方面各有不同，并努力使自己與競爭者不同。通常地，企業(yè)會在顧客認(rèn)為有價值的、企業(yè)擁有競爭優(yōu)勢的方面，努力使自己的產(chǎn)品與有競爭能力者的不同。價格、質(zhì)量和創(chuàng)意等都是展開競爭的主要方面，當(dāng)然不同的行業(yè)展開競爭的方面不同。
1.同行企業(yè)的數(shù)量。有很多公司參與競爭的行業(yè)，競爭通常很激烈。但在另一方面，一個行業(yè)如果只有幾個規(guī)模和力量相當(dāng)?shù)钠髽I(yè)，也會有競爭。房地產(chǎn)行業(yè)應(yīng)該就屬于后者。一般情況下，某地房地產(chǎn)行業(yè)都是由房地產(chǎn)市場上幾個巨頭壟斷著，那么或許能夠把成本領(lǐng)先和差異化融合在一起的能力，對于維持企業(yè)競爭優(yōu)勢是至關(guān)重要的。與單純依賴某一主導(dǎo)戰(zhàn)略的企業(yè)相比，能夠成功地執(zhí)行成本領(lǐng)先與差異化戰(zhàn)略整合的企業(yè)，會處于一種更加有利的位置。
2.行業(yè)增長程度。當(dāng)一個市場正在成長的時候，企業(yè)會盡量將資源用在有效地滿足不斷擴(kuò)充的顧客群的需要上。在成長的市場中，企業(yè)有相對少的壓力去競爭對手那里爭奪顧客。房地產(chǎn)業(yè)市場處于成長之中，在爭奪顧客方面的壓力相對較小。競爭的壓力往往來自于樓盤的位置、環(huán)境、設(shè)計、物管，當(dāng)然也有價格。不同收入水平的人對這幾個的因素偏好不同，由此來決定自己的選擇。
3.高額固定成本。房地產(chǎn)是個特殊的行業(yè)，它的“產(chǎn)品”就是固定資產(chǎn)，耗資大，風(fēng)險大。一般而言，這一點阻止了進(jìn)入此行業(yè)的企業(yè)的數(shù)量，使得該行業(yè)相對其他行業(yè)競爭程度小。
4.高的退出成本。房地產(chǎn)業(yè)的特殊性決定了，一旦進(jìn)入這個行業(yè)，特別是已經(jīng)開始進(jìn)行房地產(chǎn)開發(fā)，如果想半途而退，成本是相當(dāng)大的，人、財、物已經(jīng)投入，真正的“產(chǎn)成品”還沒有出來，這是個兩難的境界。如經(jīng)?？吹降摹盃€尾樓”，就是這種情況，原因是多方面的。要想盡量避免這種事情的發(fā)生，就要進(jìn)行周密的開發(fā)前的可行性分析與規(guī)劃。
通過對房地產(chǎn)五種力量的分析，投資主體應(yīng)該能夠?qū)υ撔袠I(yè)的吸引力做出判斷，看是否有機(jī)會獲得足夠的甚至超常的投資回報。一般來說，競爭力量越強(qiáng)，行業(yè)中的投資者能夠獲得的回報就會越低。相反，有吸引力的行業(yè)通常具有高的進(jìn)入障礙，供應(yīng)商和買方?jīng)]有什么討價還價能力，替代品的競爭很弱，競爭對手之間的競爭程度中等。從文中對房地產(chǎn)業(yè)的五力模型分析可知，房地產(chǎn)業(yè)是一個十分有吸引力的行業(yè)，這也是房地產(chǎn)業(yè)成為熱點原因所在。
參考文獻(xiàn)：
