導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇系統(tǒng)科學(xué)原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】 系統(tǒng)科學(xué) 原理 教學(xué)過(guò)程

教學(xué)過(guò)程本質(zhì)上是一種認(rèn)識(shí)過(guò)程[1]。這一認(rèn)識(shí)在系統(tǒng)科學(xué)里就看成一個(gè)完整系統(tǒng)。牛頓力學(xué)以三個(gè)運(yùn)動(dòng)定律作為基本原理,邏輯地演繹出牛頓力學(xué)體系;熱力學(xué)以熱學(xué)的三個(gè)基本定律為基本原理,邏輯的演繹出經(jīng)典熱力學(xué)體系;愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論,以及狹義相對(duì)性原理和光速不變?cè)頌榛A(chǔ);愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論,以及廣義相對(duì)性原理和等效原理為基礎(chǔ)[2]。同理,如果我們把控制論、信息論、系統(tǒng)論、耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同論、超循環(huán)論作為一門(mén)科學(xué),稱(chēng)系統(tǒng)科學(xué)。從系統(tǒng)科學(xué)業(yè)中所涉及的概念、規(guī)律中可以抽象出三個(gè)基本原理。既反饋原理、有序原理、整體原理,將系統(tǒng)科學(xué)基本原理應(yīng)用于教學(xué)過(guò)程中,這是本文討論的中心問(wèn)題。為了突出重點(diǎn),論述簡(jiǎn)明,先將系統(tǒng)科學(xué)原理表述如下:

反饋原理:任何系統(tǒng)只有通過(guò)信息反饋,才可能實(shí)理有效的控制,從而達(dá)到預(yù)期的目的。

有序原理:任何系統(tǒng)只有開(kāi)放,有漲落,遠(yuǎn)離平衡態(tài),才可能走向有序,才可能得到發(fā)展。

整體原理:任何系統(tǒng)只有通過(guò)科學(xué)的相互聯(lián)系而開(kāi)成整體結(jié)構(gòu),才能發(fā)揮整體功能大與各部分功能之和的功能。

把教學(xué)過(guò)程看作是一個(gè)系統(tǒng),將上述系統(tǒng)科學(xué)三個(gè)基本原理應(yīng)用于教學(xué)過(guò)程來(lái)研究,是符合科學(xué)規(guī)律的,只要應(yīng)用恰當(dāng),將會(huì)提高教學(xué)效率,同時(shí)有助師生的信息交流。為了解決教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題,提高教學(xué)效率,下面對(duì)系統(tǒng)科學(xué)原理在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用初步探討。

1反饋原理在教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用

任何一門(mén)具體學(xué)科的教學(xué)和具體技能的訓(xùn)練,任何一章一節(jié)的教學(xué),任何一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行等,都有具體的目的。在教學(xué)過(guò)程中,要隨時(shí)通過(guò)反饋信息掌握現(xiàn)狀與目的的差距,從而去解決難點(diǎn),去調(diào)整教學(xué)的速率,去改進(jìn)教學(xué)業(yè)的方法,做到因材施教?！翱鬃咏倘?各因其材”這表明孔子在教學(xué)實(shí)踐中已注意到應(yīng)用反饋原理。在教學(xué)中應(yīng)用反饋原理十分重要,作用很大,對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)。反饋信息可使學(xué)生強(qiáng)化正確,改正錯(cuò)誤,找出差距,促進(jìn)努力。對(duì)教師來(lái)說(shuō),反饋信息可使教師掌握情況,改進(jìn)教法,找出差距,提高質(zhì)量。試舉一個(gè)例子

例如:判斷是否正確,加速度與向心加速度是等價(jià)的。

可能有“正確”、“錯(cuò)誤”兩種回答,回答“正確”的學(xué)生顯然沒(méi)弄懂加速度、向心加速度各自物理意義;回答“錯(cuò)誤”的學(xué)生可能有一部分是主觀判斷的,也有一部分是真正弄懂了。教師得到這一及時(shí)反饋,就知道學(xué)生究竟弄懂這兩個(gè)物理量沒(méi)有,然后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)加速度物理意義(描述速度改變快慢的物理量),向心加速度物理意義(描述速度方向改變快慢的物理量)正確理解,通過(guò)有針對(duì)性的及時(shí)反饋,使學(xué)生對(duì)該問(wèn)題有一個(gè)很深的印象,使學(xué)生頭腦中存在的問(wèn)題從根本得到解決,從而使學(xué)生達(dá)到以后不會(huì)再犯類(lèi)似錯(cuò)誤的目的。改正錯(cuò)誤,就會(huì)給學(xué)生留下很深的印象。在學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維能力、表述能力和合作能力。以上例子按下原理圖分析的

2有序原理在教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用

有序原理告訴我們,系統(tǒng)進(jìn)化的必要條件是:系統(tǒng)必須開(kāi)放,只有開(kāi)放的系統(tǒng)才能與外界物質(zhì)的、能量的,信息的交換。人的大腦是一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)。如不開(kāi)放,與外界無(wú)信息交流,形成封閉,則大腦的熵將自發(fā)地趨于增加,走向無(wú)序。因此,教學(xué)系統(tǒng)必須開(kāi)放,不僅是師生之間的相互溝通,也包括同學(xué)之間互相溝通,學(xué)生與書(shū)本間的溝通,學(xué)生與環(huán)境等子系統(tǒng)之間的相互溝通。

有序原理告訴我們,整個(gè)教學(xué)過(guò)程中要遵循:循序漸進(jìn),逐步深化,周期躍遷,勇于創(chuàng)新,這樣才能使教師、學(xué)生和諧的共同發(fā)展。舉個(gè)例子:

例1.批改作業(yè)傳統(tǒng)的做法是由教師完成,從有序原理看,批改作業(yè)應(yīng)放到一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)中完成。學(xué)生之間相互批改學(xué)生的作業(yè),不同班級(jí)相同學(xué)科的教師互相批改學(xué)生的作業(yè)。這樣將作業(yè)批改放到在一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)里運(yùn)作,充分利用了“物質(zhì)”和“能量”的信息交換,從而使得學(xué)生、教師的解題能力得到迅速提高和發(fā)展。

3整體原理在教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用

沒(méi)有結(jié)構(gòu)的孤立部分,要求發(fā)揮整體功能是不可能的。對(duì)于教學(xué)過(guò)程這一系統(tǒng),僅僅有教師、學(xué)生、自然科學(xué)世界這些因素,不可能顯示出一個(gè)教學(xué)系統(tǒng)的整體功能。就如人體有各種器官,這些器官相互聯(lián)系,相互制約形成有機(jī)的整體。在教任何一門(mén)學(xué)科時(shí),不能僅僅教授一條條孤立的知識(shí),而要即分解一份份學(xué)生可接受的知識(shí),又不斷注意各知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系,以使學(xué)生對(duì)這門(mén)科學(xué)形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。從而提高教學(xué)效率。整體原理可用下式表示:

E整=E部+E聯(lián)

當(dāng)E聯(lián)>0 時(shí),E整>E部,即系統(tǒng)的整體功能大于各個(gè)部分功能之和。表明整體的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了整體的新功能。這一理念啟示我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中,不但要注意教學(xué)過(guò)程中的每一環(huán)節(jié),更要重視教學(xué)過(guò)程整體。魯納等人曾做過(guò)實(shí)驗(yàn),受試為兩組大學(xué)生,一組采取整體法的策略。即從整體出發(fā)注意各部分的關(guān)系以解決問(wèn)題;另一組采取部分法的策略,即從部分出發(fā)總和起來(lái)以解決問(wèn)題。他們的任務(wù)是從一系列的卡片中,根據(jù)內(nèi)容的特性抽出概念,擬定假設(shè),解決問(wèn)題,研究表明,不論問(wèn)題的難易或特征的多少,問(wèn)題的解決皆以整體法優(yōu)于部分法[3]。舉個(gè)例子:

例1.如下圖所示,生重量為G的重物被輕繩AO、OB、OC拉著處于靜止?fàn)顟B(tài),繩OB與豎直方向夾角為,求繩AO、BO中的張力?

通過(guò)分析可以選取O處于平衡狀態(tài)。應(yīng)用當(dāng)F =0求張力,應(yīng)用此思路求張力時(shí)可以采用正交分解法,也可以應(yīng)用平行四邊形定則或通過(guò)幾何的方法求出張力。換個(gè)角度,應(yīng)用力的分解知識(shí)同樣可以求出張力,通過(guò)分析總結(jié)出解決此類(lèi)問(wèn)題有兩條思路、三種方法。這樣通過(guò)對(duì)一道題采用多種不同的解法,(下轉(zhuǎn)第141頁(yè))

(上接第19頁(yè))將不同解法進(jìn)行科學(xué)分析。揭示出它們的內(nèi)在聯(lián)系,從而形成解決某一類(lèi)問(wèn)題的方法結(jié)構(gòu),進(jìn)而發(fā)揮方法群的整體功能。

系統(tǒng)科學(xué)基本原理的反饋原理、有序原理、整體原理應(yīng)用于教學(xué)過(guò)程中,反饋原理揭示了變化中的穩(wěn)定性;有序原理揭示了多樣中的統(tǒng)一性;整體原理揭示了聯(lián)系中的完整性。事實(shí)上三個(gè)原理是有其內(nèi)在聯(lián)系的,抓住內(nèi)在聯(lián)系應(yīng)用于教學(xué)過(guò)程是更值得探討的問(wèn)題。因此,這三個(gè)原理的應(yīng)用,對(duì)提高教學(xué)效率有著很重要的意義,同時(shí)對(duì)培養(yǎng)人才也是非常重要的,這就需要我們進(jìn)一步的研究、探討。

參考文獻(xiàn):

[1] 閻金鐸.田世昆.中學(xué)物理教學(xué)業(yè)概論(M).北京:高等教育 出版社,1999年第一版.

篇2

關(guān)鍵詞 科研管理系統(tǒng) 移植 實(shí)用性 擴(kuò)展性

中圖分類(lèi)號(hào)：G47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research and Management System Application Analysis of Independent Institute

Abstract This paper analyzed independent institute research management system application status and lack， build the the independent colleges' actual research management system， proposed new system construction principles and building ideas， and suggest ways to strengthen the promotion and application.

Key words research and management system； transplant； practicality； expansibility

0 前言

現(xiàn)如今，中國(guó)高等教育蓬勃發(fā)展，培養(yǎng)人才、科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)是高等學(xué)校的三大職能。其中，科學(xué)研究也是衡量高等學(xué)校發(fā)展水平的關(guān)鍵所在，而對(duì)科研的管理，也開(kāi)始受到更大重視。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，很多高校都開(kāi)始把信息化建設(shè)作為重要內(nèi)容。為學(xué)校的各個(gè)部門(mén)開(kāi)發(fā)使用管理信息系統(tǒng)，也成為提高部門(mén)工作效率和水平的必要手段。管理信息系統(tǒng)可以推動(dòng)信息的交流與共享。管理信息系統(tǒng)能夠?yàn)楦咝５男畔⒒芾?、辦公自動(dòng)化和科學(xué)化決策提供支持。把科研工作和管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，借助于科研管理信息系統(tǒng)，高等學(xué)?？梢约訌?qiáng)日?？蒲泄ぷ鞴芾?，規(guī)范科研工作流程，進(jìn)而提高科研管理水平?？梢哉f(shuō)，科研管理系統(tǒng)的應(yīng)用已是當(dāng)今高等學(xué)?？蒲泄芾淼谋赜芍?。

1 獨(dú)立學(xué)院科研管理系統(tǒng)應(yīng)用的具體現(xiàn)狀及原因分析

在獨(dú)立學(xué)院，從事科研的一線(xiàn)教師隊(duì)伍也開(kāi)始?jí)汛?，科研?xiàng)目課題開(kāi)始逐漸增多，與之相關(guān)的科研經(jīng)費(fèi)和科研學(xué)術(shù)成果也開(kāi)始有顯著增加。一方面是獨(dú)立學(xué)院規(guī)模和檔次的提升，另外一個(gè)方面卻是獨(dú)立學(xué)院信息化建設(shè)的停滯不前。特別是在科研工作管理方面，信息化做的尤其不夠。純?nèi)斯ず褪止さ姆绞街荒軕?yīng)付少量數(shù)據(jù)的情況，如果遇到大量的科研信息，手工方式就變得極其繁重和繁瑣。同時(shí)，由于科研管理部門(mén)和科研人員之間溝通困難，不能反映科研項(xiàng)目的實(shí)時(shí)進(jìn)度，從而導(dǎo)致科研管理工作始終處于盲目狀態(tài)。

科研管理系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛已經(jīng)成為事實(shí)。但獨(dú)立學(xué)院使用科研管理系統(tǒng)的比例并不大，通過(guò)分析，認(rèn)為主要是以下幾方面原因：

（1）學(xué)院決策層重視程度不夠，推進(jìn)也很困難。部分領(lǐng)導(dǎo)之前在原來(lái)母體高校從事過(guò)科研或科研管理工作，知道科研工作的重要性。到了新的獨(dú)立學(xué)院管理崗位后，也會(huì)順理成章的重視科研工作。很多中級(jí)管理層多由母體高校退休或返聘人士組成，有相當(dāng)多工作人員計(jì)算機(jī)操作水平不高，對(duì)信息化系統(tǒng)使用存在困難，缺乏科研工作積極性。對(duì)科研工作，管理人員習(xí)慣于“上傳下達(dá)”，習(xí)慣于發(fā)文件和做指示。

（2）科研工作數(shù)量還有待增加。對(duì)于獨(dú)立學(xué)院，科研人員要想申請(qǐng)科研課題和項(xiàng)目，往往困難重重，從上到小，從國(guó)家各部委到省市地廳局，從縱向到橫向，往往受到的羈絆較多，最終獲得批準(zhǔn)的項(xiàng)目很少。所以，這種情況下獲得的科研信息數(shù)據(jù)就很少，日常需要處理的科研信息量也少。從而導(dǎo)致很多獨(dú)立學(xué)院的科研管理人員都是采用手工報(bào)表的方式來(lái)管理數(shù)據(jù)信息。因此管理人員對(duì)建設(shè)科研管理系統(tǒng)的要求也不夠強(qiáng)烈。

（3）科研管理思路還有待進(jìn)一步調(diào)整。做好科研管理工作的前提是要有一個(gè)好的成熟的科研管理思路。在目前，很多獨(dú)立學(xué)院的科研管理制度還沒(méi)有制定，從管理流程，到管理方法，再到具體管理項(xiàng)目，都需要一步步細(xì)化和優(yōu)化。很多獨(dú)立學(xué)院由于科研管理制度缺乏規(guī)范和準(zhǔn)則，整個(gè)科研管理工作處于無(wú)序狀態(tài)，科研管理系統(tǒng)的建設(shè)更無(wú)從談起。

2 獨(dú)立學(xué)院建設(shè)科研管理系統(tǒng)是大勢(shì)所趨

科研管理系統(tǒng)的建設(shè)，成為學(xué)校信息化建設(shè)的很重要一環(huán)。全國(guó)一些比較有實(shí)力和遠(yuǎn)見(jiàn)的獨(dú)立學(xué)院紛紛行動(dòng)，開(kāi)始著手進(jìn)行科研管理信息系統(tǒng)的建設(shè)工作。建設(shè)一個(gè)優(yōu)秀的科研管理系統(tǒng)，可以推動(dòng)科研工作向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化管理發(fā)展，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的科研數(shù)據(jù)中心和科研管理平臺(tái)。借助于科研管理系統(tǒng)，科研管理人員能夠及時(shí)掌握準(zhǔn)確的科研信息，從而撰寫(xiě)出有效材料為領(lǐng)導(dǎo)提供智囊決策。同時(shí)，作為學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)，可以通過(guò)科研管理系統(tǒng)中最實(shí)時(shí)、最直觀的科研動(dòng)態(tài)分析來(lái)進(jìn)行科研管理決策；作為一線(xiàn)科研人員，可以從系統(tǒng)中獲取重要科研信息、閱讀查詢(xún)科研成果，形成個(gè)人的詳細(xì)科研資料庫(kù)，以方便后期職稱(chēng)申報(bào)；作為管理人員，也可以供財(cái)務(wù)、人事、教學(xué)、學(xué)工等管理部門(mén)作為材料參考。有了真正的功能完善的工作量管理系統(tǒng)，才算是真正實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)上科研、網(wǎng)上管理、網(wǎng)上辦公、網(wǎng)上服務(wù)”，才算是真正的推動(dòng)學(xué)校科研管理的信息化進(jìn)程，為學(xué)校科研發(fā)展提供良好的服務(wù)和管理平臺(tái)。

3 獨(dú)立學(xué)院如何構(gòu)建科研管理系統(tǒng)

在不久的將來(lái)，獨(dú)立學(xué)院都會(huì)從母體高?！皫烈浦病保缓蟆叭ネ亮舾??？梢越梃b和復(fù)制重點(diǎn)高?？蒲泄芾砉ぷ鞯某晒δＪ剑槍?duì)獨(dú)立學(xué)院的具體實(shí)際情況，區(qū)別對(duì)待。保留和建立好的規(guī)章制度，保留和傳承好的工作作風(fēng)和做法，以母體高?？蒲械某晒χ帪閷?dǎo)向，大力發(fā)展科研工作。隨著科研工作規(guī)模和檔次的提升，科研管理工作量必然會(huì)大量增加，需要處理的數(shù)據(jù)流和業(yè)務(wù)流將不斷攀升。大量的繁雜數(shù)據(jù)呈現(xiàn)幾何級(jí)的增長(zhǎng)，守舊的老式管理方法將不堪重負(fù)，需要一套功能完善良好的科研管理系統(tǒng)來(lái)高效的處理科研管理工作。設(shè)計(jì)一個(gè)良好的獨(dú)立學(xué)院科研管理系統(tǒng)，應(yīng)該充分考慮好構(gòu)建原則和設(shè)計(jì)框架，要注意以下幾點(diǎn)。

3.1 在構(gòu)建科研管理系統(tǒng)時(shí)，要有政策做鋪墊，講究實(shí)用性和擴(kuò)展性

科研管理工作同樣需要得到政策和規(guī)章制度的支持，要想建設(shè)和使用科研管理系統(tǒng)，獨(dú)立學(xué)院首先要出臺(tái)嚴(yán)格規(guī)范的管理方法和模式，要有統(tǒng)一的規(guī)則。項(xiàng)目課題、項(xiàng)目成果，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)等都是非常重要的數(shù)據(jù)信息，也是用于衡量研究人員的最重要的依據(jù)，在對(duì)這些信息進(jìn)行管理時(shí)，要做到清晰規(guī)范，嚴(yán)禁隨意性和盲目性。

科研管理系統(tǒng)服務(wù)的最終對(duì)象是用戶(hù)，主要分為三大類(lèi)，分別是一線(xiàn)教學(xué)科研人員、中層管理人員和高層審核人員。一線(xiàn)科研人員是科研工作數(shù)據(jù)信息的采集者，很多科研信息都事來(lái)自于他們。中層管理人員來(lái)自于各個(gè)部門(mén)，主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的管理、統(tǒng)計(jì)等。高層管理人員主要是對(duì)科研項(xiàng)目和經(jīng)費(fèi)等進(jìn)行審核和批準(zhǔn)鑒定等?，F(xiàn)在市場(chǎng)上有不少軟件開(kāi)發(fā)公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出科研管理系統(tǒng)，但系統(tǒng)在獨(dú)立學(xué)院使用并不廣泛，有一個(gè)重要原因就是結(jié)合高校實(shí)際的二次開(kāi)發(fā)做的不夠。高校要和開(kāi)發(fā)公司密切配合，提出具體的具有本校特色的用戶(hù)需求，然后開(kāi)發(fā)公司再結(jié)合科研管理系統(tǒng)的共性和廣泛性做出設(shè)計(jì)。

另外，科研管理系統(tǒng)要考慮和其他系統(tǒng)的融合。除了后期的升級(jí)和維護(hù)外，科研管理系統(tǒng)還要考慮和其他管理系統(tǒng)的融合?，F(xiàn)在有不少高校已經(jīng)把科研管理系統(tǒng)和其他管理系統(tǒng)結(jié)合，如人事管理系統(tǒng)，教學(xué)管理系統(tǒng)，學(xué)工管理系統(tǒng)等。有的高校已經(jīng)把科研管理系統(tǒng)融合到大的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)中去。通過(guò)這些結(jié)合，做到信息化建設(shè)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和對(duì)接，也為今后系統(tǒng)的擴(kuò)展打下基礎(chǔ)。

3.2 設(shè)計(jì)框架時(shí)要以業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流為主線(xiàn)，根據(jù)功能劃分模塊

科研管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流是系統(tǒng)的主線(xiàn)，系統(tǒng)的框架要把業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)流程表達(dá)清晰。從科研管理系統(tǒng)大的模塊來(lái)進(jìn)行考慮，主要包括科研項(xiàng)目和管理兩大塊。科研項(xiàng)目包括參加科研內(nèi)容、人員和用戶(hù)、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)、項(xiàng)目成果等，并在此基礎(chǔ)上可以細(xì)化出獎(jiǎng)勵(lì)考核、學(xué)術(shù)活動(dòng)和學(xué)術(shù)文庫(kù)等內(nèi)容。管理模塊主要體現(xiàn)在報(bào)表統(tǒng)計(jì)、管理審核、系統(tǒng)管理等功能，主要是方便管理用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行宏觀和微觀的管理統(tǒng)計(jì)審核工作。

4 獨(dú)立學(xué)院如何推動(dòng)科研管理系統(tǒng)的應(yīng)用

推進(jìn)科研管理系統(tǒng)的應(yīng)用，是一個(gè)全局性的工作，要具有前瞻性和統(tǒng)籌性，同時(shí)還要有周密部署和具體實(shí)施過(guò)程。包括系統(tǒng)的可行性分析、系統(tǒng)需求、系統(tǒng)使用、系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)等，都需要一個(gè)詳盡的規(guī)劃設(shè)計(jì)。要推動(dòng)科研管理系統(tǒng)得到真正的充分應(yīng)用，還應(yīng)該注意以下兩點(diǎn)。

（1）政策先行、資金保證、人員到位。政策先行，要求獨(dú)立學(xué)院首先要出臺(tái)政策支持科研管理系統(tǒng)的推進(jìn)工作。從學(xué)院決策層，到中層管理人員，再到一線(xiàn)的教學(xué)科研人員，都要上下一條線(xiàn)一條心。推動(dòng)科研管理系統(tǒng)應(yīng)用，要消除政策壁壘和人為阻礙。學(xué)院要為科研管理系統(tǒng)提供足夠的資金支持和財(cái)力保證，包括購(gòu)買(mǎi)、安裝、升級(jí)和維護(hù)費(fèi)用，甚至包括人員培訓(xùn)費(fèi)用等?？蒲泄芾硐到y(tǒng)建設(shè)是一個(gè)漫長(zhǎng)的循序漸進(jìn)的過(guò)程，資金的投入也需要過(guò)程，避免出現(xiàn)半途而廢。人員到位，要求有專(zhuān)門(mén)管理人員管理審核和維護(hù)科研管理系統(tǒng)。在這些人員中，重點(diǎn)包括系統(tǒng)的用戶(hù)群，特別是科研管理人員和科研人員，系統(tǒng)需要采集數(shù)據(jù)，也需要審核和管理。管理人員需要對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息嚴(yán)格把關(guān)，注意數(shù)據(jù)信息的完整性、實(shí)效性和一致性。同時(shí)，系統(tǒng)的各種用戶(hù)還需要對(duì)系統(tǒng)的功能提出新需求，以便充實(shí)和完善系統(tǒng)。

（2）拋棄守舊觀念、一切向“信息化”看齊。信息化管理需要數(shù)據(jù)信息化。在沒(méi)有應(yīng)用信息系統(tǒng)前，很多管理人員習(xí)慣于文件管理，所有的數(shù)據(jù)信息都是以文件方式存放?？蒲泄芾硐到y(tǒng)需要數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的支持，數(shù)據(jù)庫(kù)需要數(shù)據(jù)信息化。在使用科研管理系統(tǒng)時(shí)，建議分段實(shí)施、注意積累。在剛開(kāi)始使用階段，部分管理人員可能會(huì)覺(jué)得管理系統(tǒng)條目劃分過(guò)細(xì)、相關(guān)或非重要數(shù)據(jù)信息過(guò)多，總想回到原來(lái)的采用手工或文件處理方式，這是一種守舊觀念。采用了新的科研管理系統(tǒng)后，即使是少量的科研信息，而要采用管理系統(tǒng)來(lái)操作，從而為后期的大數(shù)據(jù)量操作打下基礎(chǔ)。建議系統(tǒng)可以從基本模塊開(kāi)始，重點(diǎn)處理大數(shù)據(jù)量的人工處理繁瑣的信息，重點(diǎn)體現(xiàn)復(fù)雜的科研管理的業(yè)務(wù)流程，然后推而廣之，拓展開(kāi)來(lái)。

參考文獻(xiàn)

[1] 戚世鈞.我國(guó)高等教育科學(xué)發(fā)展的策略選擇[J].中國(guó)浦東干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（3）：117-120.

[2] 劉晨霞，張明.高校科研管理信息系統(tǒng)實(shí)踐初探[J].科技管理研究，2009（8）：253-254.

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關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 獨(dú)立院校 課程改革

一、引言

近幾年來(lái)，嵌入式技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了國(guó)防、軍工、航天航空、移動(dòng)通訊、機(jī)器人、工業(yè)控制、醫(yī)療儀器、汽車(chē)電子等領(lǐng)域的發(fā)展。社會(huì)對(duì)相關(guān)人才的需求量大，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性很高，因此嵌入式系統(tǒng)正逐漸成為高等院校必開(kāi)的課程。嵌入式系統(tǒng)有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)，一個(gè)是軟硬件密切聯(lián)系，一個(gè)是以應(yīng)用為中心，獨(dú)立院校作為一種新型的高等院校教育單位，作為對(duì)普通高校資源的補(bǔ)充，更偏向于實(shí)踐應(yīng)用[1]，因此，如何開(kāi)設(shè)嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)理論與實(shí)踐課程來(lái)培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才，是獨(dú)立學(xué)院目前的重點(diǎn)探索之一。

二、嵌入式課程教學(xué)存在的問(wèn)題

目前獨(dú)立院校很多專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設(shè)了嵌入式系統(tǒng)課程和嵌入式專(zhuān)業(yè)方向，比如電子類(lèi)、通信類(lèi)、計(jì)算機(jī)類(lèi)、自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設(shè)嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)課程，結(jié)合企業(yè)對(duì)嵌入式人才的要求，存在著很多不足。

1.前期基礎(chǔ)教學(xué)安排不合理

從理論教學(xué)來(lái)看，嵌入式技術(shù)是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的課程，涉及的知識(shí)體系有硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等方面的知識(shí)，硬件方面要具備模電、數(shù)電、單片機(jī)等相關(guān)知識(shí)，在軟件方面要具備計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)理論知識(shí)如操作系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言基礎(chǔ)，程序的設(shè)計(jì)思想和方法，在網(wǎng)絡(luò)方面要具備網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)數(shù)據(jù)通信的理論知識(shí)體系。但是各專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)教學(xué)并沒(méi)有完全開(kāi)設(shè)相關(guān)方面的理論教學(xué)，如：計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)主要具備了軟件方面的基礎(chǔ)理論，自動(dòng)化、電信等相關(guān)主頁(yè)主要設(shè)置了硬件方面的知識(shí)體系，對(duì)軟件方面的知識(shí)體系開(kāi)設(shè)較少，主要就是C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，而對(duì)操作系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)的思想和方法并沒(méi)有開(kāi)設(shè)相關(guān)理論課程。

2.缺少足夠?qū)嵺`教學(xué)

從實(shí)踐教學(xué)來(lái)看，很多實(shí)驗(yàn)基本上是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，大多數(shù)都只需要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上的內(nèi)容就可以完成，課程設(shè)計(jì)與企業(yè)項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用差距較大。眾所周知，實(shí)踐是嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。嵌入式系統(tǒng)內(nèi)容涉及廣泛，指令編程、驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、內(nèi)核的移植設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序編寫(xiě)等知識(shí)的學(xué)習(xí)，都需要學(xué)生通過(guò)大量的實(shí)踐環(huán)節(jié)來(lái)加深理解[2]。學(xué)生在課程之余沒(méi)有更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，嵌入式課程學(xué)時(shí)完畢后，很多學(xué)生就沒(méi)有辦法進(jìn)行后續(xù)的學(xué)習(xí)。另外，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不夠。開(kāi)設(shè)的嵌入式系統(tǒng)課程一般為32～40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)僅占6～8學(xué)時(shí)。有限的課內(nèi)學(xué)時(shí)無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)踐教學(xué)，尤其是綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)踐的需要。這使得缺乏足夠?qū)嵺`動(dòng)手環(huán)節(jié)訓(xùn)練的學(xué)生難以真正了解和熟悉嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程。

3.各專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容比較單一

從課程體系上來(lái)看，大多數(shù)的課程總是偏向兩個(gè)方向：方向一偏重硬件設(shè)計(jì)，例如與電子工程、通信工程、自動(dòng)化相結(jié)合。這個(gè)方向培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生主要從事硬件設(shè)計(jì)工作，他們的優(yōu)勢(shì)是對(duì)硬件原理非常清楚，不足在于這類(lèi)方向的人才更擅長(zhǎng)定義各種硬件接口，但對(duì)復(fù)雜軟件系統(tǒng)往往力不從心，例如嵌入式操作系統(tǒng)原理和復(fù)雜應(yīng)用軟件等。方向二偏重軟件設(shè)計(jì)，例如和軟件工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)結(jié)合，這個(gè)方向培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生主要從事嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。他們對(duì)軟件有較好的操縱能力，不足在于對(duì)硬件原理和接口沒(méi)有較好的掌握，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)其它的應(yīng)用也沒(méi)有一個(gè)全面的概念，如驅(qū)動(dòng)程序等不太了解。大多數(shù)面向Linux操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件編程，與企業(yè)的需求來(lái)看，內(nèi)容比較單一。

4.高校師資隊(duì)伍實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)欠缺

嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)要求教師具有處理器、匯編語(yǔ)言、接口、操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)等各方面豐富的知識(shí)，并要有從事嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)[3] ；但對(duì)于大多數(shù)開(kāi)設(shè)嵌入式課程的獨(dú)立院校而言，師資隊(duì)伍很難跟上。從事嵌入式技術(shù)開(kāi)發(fā)的技術(shù)人員，很少愿意到獨(dú)立學(xué)院執(zhí)教；在嵌入式師資方面，對(duì)于年輕的獨(dú)立學(xué)院而言，承擔(dān)嵌入式系統(tǒng)課程的多以青年教師為主，大部分教師并沒(méi)有項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，有部分老師從單片機(jī)教學(xué)轉(zhuǎn)型。高校組織的教師培訓(xùn)，都是提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備的廠(chǎng)商對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的培訓(xùn)，真正的嵌入式系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的系統(tǒng)培訓(xùn)缺少。所以，師資隊(duì)伍的建設(shè)在短期內(nèi)無(wú)法跟上嵌入式技術(shù)的教學(xué)需求。

三、嵌入式課程教學(xué)的改革

從理論指導(dǎo)課程體系方面來(lái)看，學(xué)生不僅要掌握經(jīng)典的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)如計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言、C/C++語(yǔ)言、程序設(shè)計(jì)思想和方法，還要具備嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域特定的知識(shí)，包括嵌入式硬件基礎(chǔ)、軟件基礎(chǔ)、操作系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)工具等，我院的很多專(zhuān)業(yè)都是在大二下才開(kāi)始大量開(kāi)設(shè)相關(guān)基礎(chǔ)理論課程，而嵌入式技術(shù)這門(mén)課程基本上都是大三下學(xué)期開(kāi)始學(xué)習(xí)，學(xué)生要在一年內(nèi)學(xué)完這些理論，對(duì)學(xué)生而言，對(duì)知識(shí)的理解也是需要一定的時(shí)間，因此理論課程應(yīng)在大一開(kāi)始逐步開(kāi)設(shè)，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)程度合理安排相關(guān)理論課程的學(xué)習(xí)。

企業(yè)對(duì)嵌入式軟件人才的需求有幾個(gè)方向：嵌入式引導(dǎo)程序設(shè)計(jì)，嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的設(shè)計(jì)，嵌入式操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)，嵌入式圖形化用戶(hù)界面的設(shè)計(jì)，嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)等，首先幫助學(xué)時(shí)確定自己從事的方向，并掌握嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的整個(gè)流程及其相應(yīng)的調(diào)試方法。在嵌入式的理論課程學(xué)習(xí)中應(yīng)結(jié)合企業(yè)的需求以及基本知識(shí)面的結(jié)合；如軟件方向理論教學(xué)基本的內(nèi)容應(yīng)圍繞嵌入式基于Linux操作系統(tǒng)下的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)這些方向來(lái)確定要學(xué)習(xí)的課程體系，確定課程體系后可以根據(jù)企業(yè)的需要加入相關(guān)驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)等相關(guān)課程內(nèi)容及比較流行的手機(jī)開(kāi)發(fā)也可以納入課程內(nèi)容之一，理論教學(xué)的原則壓縮基礎(chǔ)理論課學(xué)時(shí)，突出實(shí)踐性與應(yīng)用，以達(dá)到“學(xué)習(xí)嵌入式，使用嵌入式”的教學(xué)目的和作用，建立起一種由淺入深、梯度型、層次化的教學(xué)模式。

從實(shí)踐指導(dǎo)課程體系方面來(lái)看，應(yīng)該采用多樣化的課程實(shí)踐教學(xué)手段，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

1.在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)方面，應(yīng)該大幅提高實(shí)驗(yàn)的課時(shí)，達(dá)到講一課就能實(shí)踐的目的。改革后我院開(kāi)設(shè)嵌入式課程的實(shí)驗(yàn)學(xué)生16學(xué)時(shí)，包括硬件裸機(jī)程序編寫(xiě)6學(xué)時(shí)，嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建與2學(xué)時(shí)，嵌入式軟件下驅(qū)動(dòng)程序編寫(xiě)4學(xué)時(shí)，嵌入式應(yīng)用軟件程序編寫(xiě)4學(xué)時(shí)，基本上一次理論課上完學(xué)生就可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)踐。

2.通過(guò)對(duì)市場(chǎng)調(diào)研，了解企業(yè)需求，結(jié)合師資隊(duì)伍中存在的教師的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)實(shí)訓(xùn)和實(shí)習(xí)的項(xiàng)目，結(jié)合項(xiàng)目指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合理論進(jìn)行相關(guān)學(xué)習(xí)。這個(gè)在嵌入式課程學(xué)時(shí)結(jié)束后，用1個(gè)月左右的時(shí)間來(lái)指導(dǎo)學(xué)生組成項(xiàng)目組完成于企業(yè)結(jié)合比較緊密的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。

3.舉辦嵌入式系統(tǒng)技術(shù)講座：可以根據(jù)學(xué)生的需要，邀請(qǐng)來(lái)自公司企業(yè)的工程技術(shù)人員進(jìn)行專(zhuān)題講座，使學(xué)生能接觸到最新的知識(shí)和實(shí)用技術(shù)，并了解社會(huì)對(duì)嵌入式系統(tǒng)人才的具體需求。

4.建立開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室，對(duì)有興趣的同學(xué)安排實(shí)訓(xùn)和實(shí)習(xí)課題： 實(shí)訓(xùn)課題實(shí)行“三級(jí)指導(dǎo)”（全指導(dǎo)，半指導(dǎo)，零指導(dǎo)），使教、學(xué)、練緊密結(jié)合。每個(gè)實(shí)訓(xùn)課題一般安排兩個(gè)項(xiàng)目，第一個(gè)項(xiàng)目學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，實(shí)行實(shí)訓(xùn)過(guò)程的全指導(dǎo)；第二個(gè)項(xiàng)目主要是結(jié)合教師在企業(yè)的項(xiàng)目基礎(chǔ)（實(shí)習(xí)課題），從項(xiàng)目需求分析開(kāi)始，先由學(xué)生來(lái)完成，老師再參與其中，從這個(gè)過(guò)程慢慢的從半指定到變?yōu)榱阒笇?dǎo)，來(lái)鍛煉學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施的能力。

四、總結(jié)

從獨(dú)立學(xué)院立足培養(yǎng)創(chuàng)新，應(yīng)用型人才出發(fā)，獨(dú)立學(xué)院嵌入式課程改革目前有了一定的成效，但是開(kāi)設(shè)嵌入式教學(xué)還在起步階段，存在著很多不足，這就要求教師緊跟嵌入式技術(shù)的發(fā)展，不斷提高教學(xué)與教師的實(shí)踐能力，努力完善嵌入式課程體系，爭(zhēng)取能達(dá)到學(xué)生畢業(yè)后迅速?gòu)氖虑度胧杰浖拈_(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝川.應(yīng)用型本科嵌入式課程教學(xué)研究.重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） ， Journal of Chongqing Technology and Business University（Natural Science Edition）， 2011年04期

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論文摘 要:“通信原理”課程是通信、信息及電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的基礎(chǔ)課程，其特點(diǎn)是系統(tǒng)性強(qiáng)、概念抽象、數(shù)學(xué)含量大。本文分析了“通信原理”課程存在的問(wèn)題，并在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)改革方面進(jìn)行探討，提高了教學(xué)質(zhì)量和效果，完善了教學(xué)手段，并極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

1 引言

通信原理課程在通信工程專(zhuān)業(yè)的課程體系結(jié)構(gòu)中起著非常重要的作用，是學(xué)習(xí)諸如移動(dòng)通信、光纖通信以及數(shù)字通信等后續(xù)課程的基礎(chǔ)，其教學(xué)的重點(diǎn)在于讓學(xué)生理解基本概念和原理、掌握相關(guān)的分析方法和有關(guān)通信系統(tǒng)的重要結(jié)論。本課程特點(diǎn)是內(nèi)容較多，知識(shí)面廣，概念抽象，系統(tǒng)性強(qiáng)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐的融會(huì)貫通。因此，如何提高課程的教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，是一項(xiàng)緊迫和重要的工作。本文首先分析通信原理課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，然后從課程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)方面進(jìn)行了一些改革和探索。

2 課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

通信原理課程的理論學(xué)習(xí)往往有大量復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，抽象的理論概念較多，內(nèi)容覆蓋面廣，理論性和實(shí)踐性強(qiáng)，但學(xué)生不會(huì)將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐。同時(shí)，由于本門(mén)課程內(nèi)容偏重理論，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程容易感覺(jué)乏味枯燥，學(xué)習(xí)效果不好。

因此，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中存在以下的問(wèn)題:(1)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高;(2)教學(xué)方式和教學(xué)手段單一化;(3)課程試題庫(kù)陳舊;(4)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊;(5)理論和實(shí)踐相分離。

3 理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本小節(jié)對(duì)如何改進(jìn)教學(xué)方法、豐富教學(xué)手段、立足教學(xué)內(nèi)容力求與實(shí)際通信系統(tǒng)相結(jié)合等方面進(jìn)行了初步探討。

在理論教學(xué)方面，首先應(yīng)建立良好的師生情感，創(chuàng)設(shè)和諧的教學(xué)環(huán)境，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和對(duì)象，授以不同的教學(xué)方法，以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，在課堂教學(xué)中，針對(duì)課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，結(jié)合使用現(xiàn)代化的多媒體教學(xué)手段，擴(kuò)大課堂教學(xué)的信息量，提高課堂效率，豐富教學(xué)形式，增強(qiáng)課堂教學(xué)內(nèi)容的生動(dòng)性與形象性，多體并存，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。最后，利用網(wǎng)絡(luò)資源及時(shí)更新和豐富課程試題庫(kù)，并在授課過(guò)程中穿插通信產(chǎn)業(yè)的最新進(jìn)展和目前比較前沿的通信系統(tǒng)如第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)或者新型通信技術(shù)-超寬帶無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，使理論和實(shí)際能夠有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，合理配置演示性、驗(yàn)證性和設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，充分利用仿真實(shí)驗(yàn)的便利條件，并將仿真實(shí)驗(yàn)及硬件實(shí)驗(yàn)將課堂教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)相融合，使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)更好的消化和吸收，鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。例如，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，可以適當(dāng)引入和靈活配置Matlab、Labview、SystemView等仿真軟件，由學(xué)生設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)，通過(guò)靈活配置一些仿真參數(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和討論，通過(guò)圖形對(duì)比，使學(xué)生從理論認(rèn)識(shí)進(jìn)一步深入到感性認(rèn)識(shí)，以更好地理解和鞏固通信原理課程中的概念和結(jié)論。具體設(shè)計(jì)題目包括:模擬信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)、模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸、基帶傳輸?shù)牟糠猪憫?yīng)系統(tǒng)演示等等。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的改革，可以使教學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際，使學(xué)生具備一定的感性認(rèn)識(shí)，并培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、自學(xué)能力以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。

4 結(jié)語(yǔ)

通信原理課程是一門(mén)理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，本文針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，從理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的角度給出了一些改革的措施。通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面的改良，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極主動(dòng)性，顯著提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，達(dá)到了培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的高質(zhì)量創(chuàng)新型人才的目的。

參考文獻(xiàn) 轉(zhuǎn)貼于

[1] 楊星海，魏長(zhǎng)智，張魯，等.“通信原理教學(xué)改革研究”[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010，9:87-88.

篇5

教學(xué)內(nèi)容改革是教學(xué)改革最核心、最基本的問(wèn)題。教學(xué)內(nèi)容主要由熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律熵分析法和分析、新的能量系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)方法介紹組成。其中，根據(jù)教學(xué)目的與任務(wù)有效組織教學(xué)內(nèi)容，要與基礎(chǔ)課程工程熱力學(xué)第一定律、第二定律知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合，既避免教學(xué)內(nèi)容的簡(jiǎn)單重復(fù)，又要使學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)對(duì)第一定律、第二定律有更為深刻的認(rèn)知，并使學(xué)生能夠利用兩個(gè)熱力學(xué)基本定律熟練進(jìn)行能量系統(tǒng)分析與評(píng)價(jià)、以及高效學(xué)習(xí)和應(yīng)用新的分析、評(píng)價(jià)與優(yōu)化方法。

1.熱力學(xué)第一定律

熱力學(xué)第一定律是工程熱力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)，主要講授閉口系統(tǒng)與穩(wěn)流開(kāi)口系的熱力學(xué)第一定律能量方程式的表達(dá)式及應(yīng)用。在本課程中，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)熱力學(xué)第一定律的一般表達(dá)式即：“進(jìn)入系統(tǒng)的能量-離開(kāi)系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)總儲(chǔ)存能的變化”的正確靈活應(yīng)用，重點(diǎn)介紹如何分析、列出非穩(wěn)態(tài)充、放氣熱力過(guò)程的能量方程式，幫助學(xué)生進(jìn)一步增強(qiáng)利用第一定律進(jìn)行能量分析的能力。同時(shí)，通過(guò)對(duì)節(jié)流、自由膨脹、混合、換熱、可逆定溫放熱壓縮等熱力過(guò)程分析來(lái)幫助同學(xué)們對(duì)第一定律的局限性有更為深入的理解。

2.熱力學(xué)第二定律熵分析法

熱力學(xué)第二定律是工程熱力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)與難點(diǎn)，主要講授熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，具體包括：卡諾循環(huán)+卡諾定理、克勞修斯積分不等式、閉口系及開(kāi)口系統(tǒng)熵方程、孤立系統(tǒng)熵增原理。在本課程中，考慮到判斷一個(gè)熱力循環(huán)是否可行、可逆的數(shù)學(xué)判據(jù)容易理解而且是熱力過(guò)程的特例，故重點(diǎn)講述閉口系及開(kāi)口系熵方程、孤立系統(tǒng)熵增原理。在該部分從以下四個(gè)方面進(jìn)行介紹：對(duì)于狀態(tài)參數(shù)熵的辨析：辨析熵是狀態(tài)參數(shù)與過(guò)程無(wú)關(guān)，強(qiáng)調(diào)判斷一個(gè)熱力過(guò)程能否進(jìn)行、可逆的參量不是過(guò)程熵變而是過(guò)程熵產(chǎn)，引出后面由熵方程及孤立系統(tǒng)熵增原理計(jì)算過(guò)程熵產(chǎn)的知識(shí)點(diǎn)；重點(diǎn)講授熵方程的一般表達(dá)式，即：“進(jìn)入系統(tǒng)的熵-離開(kāi)系統(tǒng)的熵+過(guò)程熵產(chǎn)=系統(tǒng)熵變化”，通過(guò)典型例題幫助同學(xué)能夠利用熵方程列出閉口及開(kāi)口系熵方程，并求取過(guò)程熵產(chǎn)；重點(diǎn)解析孤立系統(tǒng)熵增原理的實(shí)質(zhì)及解題特點(diǎn)，并通過(guò)典型例題幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到孤立系統(tǒng)熵增原理與熵方程的一致性：孤立系統(tǒng)熵增即熵方程中的熵產(chǎn)；作功能力損失方面除了介紹計(jì)算公式、通過(guò)計(jì)算熱力過(guò)程熵產(chǎn)及作功能力損失，還著重結(jié)合對(duì)節(jié)流、自由膨脹、混合、換熱、可逆定溫放熱壓縮等具體熱力過(guò)程分析讓學(xué)生體會(huì)第一定律與第二定律之間的聯(lián)系及第二定律的獨(dú)有貢獻(xiàn)。

3.熱力學(xué)第二定律分析法

由于學(xué)時(shí)有限并且概念抽象難以理解，分析法在工程熱力學(xué)中屬于選講內(nèi)容，即便講授，也多是簡(jiǎn)要介紹。本課程中，分析法是授課重點(diǎn)，從以下四個(gè)方面進(jìn)行講授：第一，概念及計(jì)算公式，包括機(jī)械、熱量（冷量）、內(nèi)能、焓和化學(xué)。第二，重點(diǎn)講授方程的一般表達(dá)式“進(jìn)入系統(tǒng)的-離開(kāi)系統(tǒng)的-過(guò)程損=系統(tǒng)變化”，通過(guò)典型例題幫助同學(xué)能夠利用方程列出閉口及開(kāi)口系方程，并求取過(guò)程損。同時(shí)，在分析典型例題時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生同時(shí)用熵分析法來(lái)計(jì)算過(guò)程的作功能力損失，讓學(xué)生自覺(jué)地認(rèn)識(shí)到分析法中所得到的損失即熵分析法中計(jì)算的作功能力損失、體會(huì)兩種分析法的一致性及分析法的優(yōu)勢(shì)。第三，效率、損系數(shù)的概念及公式，以及在典型熱力設(shè)備、過(guò)程及熱力循環(huán)中的計(jì)算。第四，針對(duì)本學(xué)科領(lǐng)域典型的火力發(fā)電裝置、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置和低溫制冷裝置、LNG液化裝置、天然氣凈化裝置、油田聯(lián)合站等，設(shè)置工程背景很強(qiáng)的案例，教師與同學(xué)們一起分析循環(huán)裝置及各組成設(shè)備的效率、損失及損系數(shù)等，讓同學(xué)們認(rèn)識(shí)到分析法在進(jìn)行系統(tǒng)能量分析時(shí)的重要性及提高利用該方法解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

4.新發(fā)展起來(lái)的能量系統(tǒng)分析與優(yōu)化方法

介紹能級(jí)分析法、經(jīng)濟(jì)學(xué)、夾點(diǎn)技術(shù)、全生命周期分析法、能值理論等新發(fā)展起來(lái)的能量系統(tǒng)分析與優(yōu)化方法的基本理論及應(yīng)用，鼓勵(lì)學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)獲取更多知識(shí)。這部分內(nèi)容與留給學(xué)生的學(xué)習(xí)報(bào)告緊密相關(guān)，將在下文介紹。目前還沒(méi)有適合于本專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)的系統(tǒng)節(jié)能方面的教材，本課程教學(xué)內(nèi)容主要參考自沈維道等主編《工程熱力學(xué)》、朱明善等編著《工程熱力學(xué)》、傅秦生編著《能量系統(tǒng)的熱力學(xué)分析方法》和馮霄編著《化工節(jié)能原理與技術(shù)》、何雅玲主編《工程熱力學(xué)精要分析典型題解》等教材及專(zhuān)著，結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊(duì)多年來(lái)收集整理的工程案例編寫(xiě)成講義供教師及學(xué)生使用。

二、教學(xué)方式改革

教學(xué)中的主體是學(xué)生，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高其學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果是教學(xué)方式改革的目的。學(xué)生們對(duì)于國(guó)際上最新的、與未來(lái)工作緊密相關(guān)及實(shí)用性強(qiáng)的知識(shí)以及確實(shí)能提高自身素質(zhì)與能力的教學(xué)環(huán)節(jié)更感興趣。

1.采用多媒體與板書(shū)有機(jī)結(jié)合的教學(xué)模式

充分利用多媒體教學(xué)信息量大，圖像、視頻生動(dòng)形象的特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合傳統(tǒng)板書(shū)講解復(fù)雜推導(dǎo)更容易被學(xué)生掌握的優(yōu)點(diǎn)以提升教學(xué)效果。這種授課方式既可以增大授課信息量、有效吸引學(xué)生注意力，同時(shí)又能使學(xué)生通過(guò)與老師一起板書(shū)推導(dǎo)對(duì)所學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)有更為深刻的認(rèn)知。

2.提高課堂教學(xué)吸引力

通過(guò)針對(duì)每一個(gè)重要概念及知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)的系列典型例題、思考題吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)其積極參與到教學(xué)中來(lái)。而且教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)和科研積累，收集并提煉出與石化工程緊密關(guān)聯(lián)的工程案例，通過(guò)案例的討論和分析，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的興趣，提升課堂教學(xué)的互動(dòng)效果，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)分析并解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.布置作業(yè)形式靈活多樣

對(duì)于重要的基本概念，以讀書(shū)筆記的作業(yè)形式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。本課程涉及眾多抽象概念和公式，追溯熱量、溫度、熵、熱力學(xué)第二定律、等重要基本概念的由來(lái)、發(fā)展歷程，可使學(xué)生在搜集資料的過(guò)程中對(duì)這些概念有一個(gè)直接的感性認(rèn)知，同時(shí)也有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)到這些知識(shí)在本學(xué)科發(fā)展中的重要作用。要求學(xué)生組成2~3人的學(xué)習(xí)小組，除常規(guī)課下作業(yè)外，課上作業(yè)以小組為單位完成。課上作業(yè)為教師針對(duì)每次課的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容設(shè)計(jì)的多為填空、選擇和問(wèn)答形式的練習(xí)題，課前打印好分發(fā)給每個(gè)學(xué)習(xí)小組。在講課過(guò)程中，留出適合時(shí)間讓學(xué)生及時(shí)完成。教學(xué)實(shí)踐表明課上作業(yè)非常利于學(xué)生把握住和消化吸收重難點(diǎn)知識(shí)，且能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

三、課程考核方式的教學(xué)改革

篇6

【關(guān)鍵詞】排課管理系統(tǒng)；功能分析；數(shù)據(jù)分析

1 功能分析

通過(guò)功能需求分析，刻畫(huà)系統(tǒng)的行為，并通過(guò)系統(tǒng)的軟件功能完成用戶(hù)的任務(wù)，從而滿(mǎn)足業(yè)務(wù)的需要。

1.1 角色分析

寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)涉及到以下角色：（1）教務(wù)處人員，是系統(tǒng)的主要參與者，其職責(zé)或功能為基本數(shù)據(jù)與信息管理、系統(tǒng)管理與維護(hù)等；（2）院系教務(wù)人員，是系統(tǒng)主要參與者，其職責(zé)或功能為教師任務(wù)書(shū)編制、人機(jī)交互式排課等；（3）教師的職責(zé)或功能為教學(xué)任務(wù)書(shū)核對(duì)、課表查詢(xún)；（4）學(xué)生的職責(zé)或功能課表查詢(xún)。

1.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流分析

本文運(yùn)用結(jié)構(gòu)化方法分析業(yè)務(wù)功能，用戶(hù)比較能理解數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)化方法以數(shù)據(jù)為中心，用數(shù)據(jù)流圖（DFD）來(lái)描述業(yè)務(wù)功能。在數(shù)據(jù)流圖中，矩形框表示角色，圓邊框表示功能，開(kāi)口矩形表示為數(shù)據(jù)表或數(shù)據(jù)文件，箭頭線(xiàn)是數(shù)據(jù)線(xiàn)。

數(shù)據(jù)流圖按分層來(lái)畫(huà)，分別為頂層數(shù)據(jù)流圖、一層數(shù)據(jù)流圖，一層數(shù)據(jù)流圖對(duì)應(yīng)總體功能結(jié)構(gòu)，幾個(gè)圓邊框?qū)?yīng)功能結(jié)構(gòu)中的幾個(gè)功能。

1.2.1 頂層數(shù)據(jù)流圖

從業(yè)務(wù)功能的角度出發(fā)，給出了寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)的頂層數(shù)據(jù)流圖，如下圖1所示：

圖1 頂層數(shù)據(jù)流圖

從以上頂層數(shù)據(jù)流圖中可以看出，系統(tǒng)的參與者主要分為四類(lèi)：教務(wù)處人員、院系教務(wù)人員、教師和學(xué)生。其中教務(wù)處人員管理基本數(shù)據(jù)信息以及更新和維護(hù)系統(tǒng)，院系教務(wù)人員通過(guò)關(guān)聯(lián)信息編制形成教學(xué)任務(wù)書(shū)和排定課表，教師和學(xué)生主要通過(guò)該系統(tǒng)進(jìn)行課表查詢(xún)。

1.2.2 一層數(shù)據(jù)流圖

為了進(jìn)一步細(xì)化各加工步驟說(shuō)明，下面給出了系統(tǒng)的一層數(shù)據(jù)流圖。

圖2 系統(tǒng)一層數(shù)據(jù)流圖

在上圖2中，主要包含三大塊功能，即教務(wù)處人員的基本數(shù)據(jù)信息管理和系統(tǒng)管理、院系教務(wù)人員的任務(wù)書(shū)編制管理和人機(jī)交互式排課以及師生的課表查詢(xún)管理。教務(wù)處人員通過(guò)錄入教師、學(xué)生、教室、教學(xué)計(jì)劃、班級(jí)、課程等基本數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)基本數(shù)據(jù)信息的管理與維護(hù)，為人機(jī)交互式排課提供數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)，并通過(guò)系統(tǒng)管理對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更新和維護(hù)。院系教務(wù)人員通過(guò)編制形成任務(wù)書(shū)和關(guān)聯(lián)基本數(shù)據(jù)信息，運(yùn)用人機(jī)交互式排課方法排定課表，并反饋系統(tǒng)更新和維護(hù)信息。教師和學(xué)生通過(guò)各自權(quán)限查詢(xún)課表信息。人機(jī)交互式排課是該系統(tǒng)的核心工作，其他工作都是圍繞它為核心來(lái)進(jìn)行的。

1.3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分析

通過(guò)需求分析中的數(shù)據(jù)流程圖逐層分解，可得到寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)的四大模塊：基本信息管理、教學(xué)任務(wù)管理、人機(jī)交互式排課和系統(tǒng)管理。教師、學(xué)生、班級(jí)、教室、教學(xué)計(jì)劃、課程等基本信息管理模塊僅提供給教務(wù)處人員使用，教務(wù)處人員通過(guò)這些模塊錄入和維護(hù)教師、學(xué)生、班級(jí)、教室、教學(xué)計(jì)劃、課程等信息。教學(xué)任務(wù)管理模塊僅提供給院系教務(wù)人員使用，院系教務(wù)人員通過(guò)該模塊制定任務(wù)書(shū)，并打印任務(wù)書(shū)分發(fā)給教師使用。人機(jī)交互式排課模塊僅提供給院系教務(wù)人員使用，院系教務(wù)人員使用該模塊進(jìn)行人機(jī)交互式排課，并設(shè)置參數(shù)供教師和學(xué)生查詢(xún)使用。系統(tǒng)管理模塊提供給教務(wù)處人員、院系教務(wù)人員、教師和學(xué)生使用，院系教務(wù)人員通過(guò)該模塊反饋信息，教務(wù)處人員通過(guò)該模塊更新、維護(hù)和備份系統(tǒng)信息，教師和學(xué)生通過(guò)該模塊檢索查詢(xún)課表信息。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 實(shí)體關(guān)系分析

E-R圖（Entity Relationship Diagram），也稱(chēng)實(shí)體-關(guān)系圖，提供了表示實(shí)體類(lèi)型、屬性和聯(lián)系的方法，用來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。由于寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)的基本信息管理數(shù)據(jù)流圖涉及基本信息，教學(xué)任務(wù)管理數(shù)據(jù)流圖涉及任務(wù)書(shū)信息，人機(jī)交互式排課數(shù)據(jù)流圖涉及課表信息，系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)流圖涉及系統(tǒng)信息，因此寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)包括基本信息、任務(wù)書(shū)信息、課表信息、系統(tǒng)信息和教務(wù)處人員、院系教務(wù)人員、教師、學(xué)生等八個(gè)實(shí)體。

圖3 寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)E-R圖

如上圖3，寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)E-R圖表示：教務(wù)處人員與基本信息、系統(tǒng)信息是操作產(chǎn)生的關(guān)系，院系教務(wù)人員與任務(wù)書(shū)信息、系統(tǒng)信息是操作產(chǎn)生的關(guān)系，院系教務(wù)人員與課表信息是關(guān)聯(lián)產(chǎn)生的關(guān)系，教師、學(xué)生與課表信息是查詢(xún)產(chǎn)生的關(guān)系，其中，院系教務(wù)人員、教師、學(xué)生與課表信息是多對(duì)多關(guān)系，教務(wù)處人員、院系教務(wù)人員與系統(tǒng)信息是多對(duì)多關(guān)系，其余都是1對(duì)多關(guān)系。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)表

根據(jù)E-R圖，給出如下軟件系統(tǒng)主要兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表的設(shè)計(jì)，分別為教師信息表和課表信息表。其中，學(xué)生、班級(jí)、教室、教學(xué)計(jì)劃、課程、任務(wù)書(shū)等信息表可以類(lèi)似表示。

（1）教師信息

保存教師的基本信息。

表1 教師信息表

教工號(hào)是表1 教師信息表的主鍵，它是標(biāo)識(shí)該表中所有行的一個(gè)列或一組列。專(zhuān)業(yè)班級(jí)是建立和加強(qiáng)表1教師信息表與表2課表信息表數(shù)據(jù)鏈接的一列，故專(zhuān)業(yè)班級(jí)是表1教師信息表的外鍵。

（2）課表信息

保存課表的信息。

表2 課表信息表

專(zhuān)業(yè)班級(jí)是表2課表信息表的主鍵，它是標(biāo)識(shí)該表中所有行的一個(gè)列或一組列。教工號(hào)是建立和加強(qiáng)表2課表信息表與表1教師信息表和任務(wù)書(shū)信息表數(shù)據(jù)鏈接的一列，教室名稱(chēng)是建立和加強(qiáng)表2課表信息表與教室信息表數(shù)據(jù)鏈接的一列，專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)是建立和加強(qiáng)表2課表信息表與班級(jí)信息表數(shù)據(jù)鏈接的一列，課程名稱(chēng)是建立和加強(qiáng)表2課表信息表與課程信息表數(shù)據(jù)鏈接的一列，故教工號(hào)、教室名稱(chēng)、專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)和課程名稱(chēng)都是表2課表信息表的外鍵。

3 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)寧波工程學(xué)院教務(wù)管理部門(mén)以及排課管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)部門(mén)等的深入調(diào)研，并結(jié)合本人長(zhǎng)期以來(lái)所從事排課工作的具體實(shí)踐，對(duì)寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)功能和數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面的研究和分析，本文所做的主要工作有如下幾方面：

1）對(duì)多年來(lái)本人所從事的排課管理工作進(jìn)行了詳細(xì)而細(xì)致的梳理，把工作中碰到的問(wèn)題和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提煉出來(lái)。

2）根據(jù)寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)際，通過(guò)刻畫(huà)頂層和一層數(shù)據(jù)流圖來(lái)描述業(yè)務(wù)功能。

3）依據(jù)功能分析刻畫(huà)形成E-R圖，并給出主要兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表的設(shè)計(jì)。

通過(guò)對(duì)寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)的功能、數(shù)據(jù)分析的過(guò)程，深入地分析寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)的內(nèi)部運(yùn)行機(jī)理，對(duì)于以后工作中碰到類(lèi)似系統(tǒng)問(wèn)題的解決、維護(hù)與運(yùn)用，具有很大的幫助作用與參考價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

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篇7

關(guān)鍵詞 能源動(dòng)力 本科 系統(tǒng)節(jié)能 改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2017.02.054

Abstract Undergraduate students of energy and power， who are the backbone of energy saving and emission reduction ， should not only have the basic theory and simple application knowledge of energy， but also should have the knowledge of energy conservation， power conversion and energy management. The course of System Energy Conservation aims to train students to solve the problem of energy management and utilization of the production process， lay a professional foundation for students to engage in energy management and energy conservation in the future work. This paper is committed to the preliminary discussion on teaching reform of this course.

Keywords energy power； undergraduate； system energy-saving； reform

0 概述

在世界近代化M程中，能源和動(dòng)力一直都是工業(yè)發(fā)展的重要支柱，與此相對(duì)應(yīng)，能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)是一直都是世界各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是科技發(fā)展基礎(chǔ)方向之一，能源動(dòng)力領(lǐng)域人才教育的成敗關(guān)系到國(guó)家的根本利益。自2012年5月“2011計(jì)劃”啟動(dòng)后，對(duì)能源動(dòng)力專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)提出了新的要求，如何培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型能源動(dòng)力類(lèi)人才，成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。高等學(xué)校作為國(guó)家培養(yǎng)人才的主要基地，如何通過(guò)合理的課程設(shè)置和教學(xué)方式，培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐能力突出、契合社會(huì)需要的能源動(dòng)力類(lèi)人才，也是一個(gè)需要關(guān)注的話(huà)題。

能源動(dòng)力類(lèi)本科生，不僅應(yīng)該具備本領(lǐng)域基礎(chǔ)理論及簡(jiǎn)單的應(yīng)用知識(shí)，也應(yīng)當(dāng)具備能源節(jié)約、動(dòng)力轉(zhuǎn)換和能源管理方面的知識(shí)，應(yīng)當(dāng)成為 “節(jié)能減排”領(lǐng)域的中堅(jiān)力量?！澳茉聪到y(tǒng)工程”這門(mén)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生解決生產(chǎn)過(guò)程中能源管理和利用的科學(xué)問(wèn)題，為學(xué)生未來(lái)從事能源管理和節(jié)能減排方面的工作打下專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。然而以筆者目前的了解所知，我國(guó)能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)中開(kāi)展此課程的高校寥寥無(wú)幾，即使開(kāi)設(shè)該課程的高校，在教學(xué)過(guò)程中也存在一定的問(wèn)題。因此，本文就“能源系統(tǒng)工程”這門(mén)課程的教學(xué)改革問(wèn)題做初步探討。

1 開(kāi)設(shè)“能源系統(tǒng)工程”課程的必要性

本課程基于兩個(gè)主要概念：一是“載能體”，二是“系統(tǒng)”，所研究的是由多個(gè)對(duì)象所組成的系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題。在研究節(jié)能問(wèn)題時(shí)，以往的節(jié)能工作往往著眼于單體設(shè)備或單個(gè)工序，本課程從“系統(tǒng)”的觀點(diǎn)出發(fā)，注重系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備、各工序的銜接問(wèn)題和整體能耗問(wèn)題，通過(guò)考察產(chǎn)品的“完全能耗”指導(dǎo)企業(yè)的能源利用和管理問(wèn)題。另外，本課程提出的一系列能源利用思想和評(píng)價(jià)手段，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生以整體眼光看問(wèn)題具有重要作用，可以為從事各行業(yè)能源利用和管理的人才提供基本理論和基本方法。

“系統(tǒng)節(jié)能”的思想最早于上世紀(jì)80年代由我國(guó)東北大學(xué)的陸鐘武、蔡九菊兩位學(xué)者提出并完善，最早應(yīng)用于我國(guó)幾家大型鋼鐵企業(yè)并取得了很好的節(jié)能效果，是我國(guó)鋼鐵行業(yè)節(jié)能工作的里程碑式指導(dǎo)思想?？墒?，目前國(guó)內(nèi)開(kāi)設(shè)該課程的高校寥寥無(wú)幾，且開(kāi)設(shè)該課程的多為冶金類(lèi)院校。同時(shí)，開(kāi)設(shè)該課程的高校在“能源系統(tǒng)工程”課程教學(xué)工作中也面臨一系列問(wèn)題，如：可供使用的教材單一，實(shí)踐環(huán)節(jié)缺失，課程體系規(guī)劃不科學(xué)，課程知識(shí)需要豐富等。

近年來(lái)，全社會(huì)的節(jié)能意識(shí)大大提高，全國(guó)各地、各行各業(yè)的節(jié)能積極性都很高，能源利用和節(jié)約問(wèn)題是所有工業(yè)行業(yè)面臨的問(wèn)題，如果大家都能了解系統(tǒng)節(jié)能的基本思想，按照系統(tǒng)節(jié)能的要求合理用能，我國(guó)節(jié)能工作必能取得更大的成績(jī)。另外，能源節(jié)約不僅是在技術(shù)層面上進(jìn)行，同樣也需要在管理層面創(chuàng)新。因此，在國(guó)內(nèi)能源動(dòng)力類(lèi)本科教育階段開(kāi)設(shè)“能源系統(tǒng)工程”這門(mén)課程，并結(jié)合現(xiàn)有的研究成果豐富該課程的教學(xué)，很有必要。

2 “能源系統(tǒng)工程”課程改革方向初探

2.1 推廣“能源系統(tǒng)工程”課程在高校覆蓋范圍

能源動(dòng)力類(lèi)人才在從事所有相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工作時(shí)，都面臨著能源的利用和管理問(wèn)題。加大“能源系統(tǒng)工程”課程在國(guó)內(nèi)本科階段的普及工作，使得能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)出的畢業(yè)生在實(shí)際工作中，既關(guān)注局部，又關(guān)注整體，注重能源與非能源節(jié)約相結(jié)合，對(duì)畢業(yè)生職業(yè)生涯和我國(guó)的節(jié)能減排工作必將大有裨益。

2.2 科學(xué)規(guī)劃課程體系

（1）科學(xué)制定培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃。培養(yǎng)目標(biāo)是本科教育中的首要問(wèn)題，“能源系統(tǒng)工程”課程屬專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程，本課程知識(shí)可廣泛應(yīng)用于能源系統(tǒng)優(yōu)化、節(jié)能評(píng)價(jià)和能源管理，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生從整體看問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)目標(biāo)定位為：培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型和外向型人才。

教學(xué)思想和教學(xué)理念的貫徹最終都必須通過(guò)執(zhí)行教學(xué)計(jì)劃來(lái)實(shí)施，因此教學(xué)計(jì)劃的修訂就成為教學(xué)改革中的重中之重?！澳茉聪到y(tǒng)工程”是一門(mén)注重理論和實(shí)踐相結(jié)合且偏重于實(shí)踐的學(xué)科，脫離了實(shí)踐其理論是抽象的。理論教學(xué)只能滿(mǎn)足基本理論知識(shí)的傳授，實(shí)踐教學(xué)的過(guò)程才能鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問(wèn)題、處理問(wèn)題的能力。因此，在制訂本課程教學(xué)計(jì)劃時(shí)，應(yīng)注重理論課時(shí)與實(shí)踐課時(shí)的比例，將實(shí)踐貫穿于整個(gè)課程的學(xué)習(xí)過(guò)程，實(shí)踐教學(xué)的形式可以是豐富多樣的。

（2）合理規(guī)定課程的學(xué)習(xí)方式。為了真正實(shí)現(xiàn)本課程的功能，除理論和實(shí)踐課時(shí)的分配外，教師應(yīng)在教學(xué)過(guò)程中注重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。為了讓培養(yǎng)對(duì)象有更加廣博的知識(shí)面和適用面，學(xué)生需要在學(xué)習(xí)方面有更多的自?？梢蕴暨x部分章節(jié)由學(xué)生經(jīng)過(guò)預(yù)習(xí)后，挑選部分學(xué)生主講部分課時(shí)。

（3）將實(shí)踐能力列入考核范圍。由于本課程注重對(duì)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，在考核中應(yīng)加入實(shí)踐能力的考查。最終考試成績(jī)由三部分組成：筆試考核、平時(shí)成績(jī)考核和實(shí)踐能力考核。筆試考核主要對(duì)理論知識(shí)和基本概念進(jìn)行考試；平時(shí)成績(jī)考核主要依據(jù)課堂表現(xiàn)以及作業(yè)情況；實(shí)踐能力考核主要考查學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解程度。

2.3 總結(jié)最新成果，編制新教材

由于國(guó)內(nèi)能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)“能源系統(tǒng)工程”課程的院校較少，使得適合該課程的教材數(shù)量幾乎沒(méi)有，僅有的幾種教材由于編制時(shí)間較久，已無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)下的培養(yǎng)要求，迫切需要組織人員編制一本新教材。新的《能源系統(tǒng)工程》教材應(yīng)總結(jié)最新的研究成果，豐富現(xiàn)有教材，引入管理類(lèi)知識(shí)內(nèi)容，豐富與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合的案例分析，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目給出供學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)的題例，擴(kuò)展數(shù)學(xué)建模方式，豐富解決問(wèn)題的數(shù)學(xué)手段。

2.4 建設(shè)科學(xué)的師資隊(duì)伍

師資隊(duì)伍是開(kāi)展教學(xué)工作的核心和靈魂，其質(zhì)量是保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。要想培養(yǎng)出高水平的學(xué)生，一個(gè)重要的因素就是必須有一支訓(xùn)練有素的教師隊(duì)伍。目前我國(guó)大部分高校在招聘教師時(shí)都只強(qiáng)調(diào)學(xué)歷層次，比如只招聘博士，而對(duì)應(yīng)聘教師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)從不做任何要求。由于“能源系統(tǒng)工程”課程的特殊性，如果教師只具備書(shū)本知識(shí)，本身沒(méi)有相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，顯然滿(mǎn)足不了實(shí)踐教學(xué)的相關(guān)要求。因此，本課程的教師一方面要樹(shù)立終身學(xué)習(xí)觀念；另一方面要重視和加強(qiáng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累與學(xué)習(xí)。本課程的教師要主動(dòng)在寒暑假的時(shí)間 “走出去”，與各用能企業(yè)多溝通、多聯(lián)系，及時(shí)了解企業(yè)能源利用發(fā)展情況，在為社會(huì)提供專(zhuān)業(yè)服務(wù)的同時(shí)，更好地服務(wù)于教學(xué)，為教學(xué)科研打下良好的基礎(chǔ)。

2.5 拓展實(shí)踐教學(xué)的新思路，探索新的實(shí)踐教學(xué)方法

（1）聘請(qǐng)企業(yè)技術(shù)及管理人員課堂授課。在課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，可從企業(yè)邀請(qǐng)有豐富實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)或管理人員對(duì)學(xué)生進(jìn)行課堂講座，拉近教學(xué)與實(shí)際的距離。也可簽訂互惠互利的合作協(xié)議，真正建立起長(zhǎng)期校企合作關(guān)系。

（2）課堂案例教學(xué)。課堂案例教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，而且也是最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。在課堂教學(xué)中引用合適的案例進(jìn)行分析討論，既能理論聯(lián)系實(shí)際鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。案例教學(xué)要注重結(jié)合實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，具有一定的引導(dǎo)性、普遍性、代表性，能通過(guò)問(wèn)題的解決，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，將知識(shí)融于案例中，達(dá)到舉一反三的目的。

（3）增加課堂討論環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生參與性。傳統(tǒng)的授課方法多是教師在講堂上講，學(xué)生在教室內(nèi)聽(tīng)。由于學(xué)生對(duì)課程的參與性低，導(dǎo)致部分學(xué)生聽(tīng)課精力不集中，學(xué)習(xí)積極性降低，缺課、遲到、早退現(xiàn)象突出。為了解決這一問(wèn)題，可采用小組討論的方式，讓盡可能多的學(xué)生參與進(jìn)來(lái)，給學(xué)生更多的自主性?？梢圆扇》纸M討論的方法，將班級(jí)學(xué)生分成若干小組，由任課教師給出若干能體現(xiàn)本課程處理方法、研究現(xiàn)狀的題目，讓每組學(xué)生通過(guò)分工完成資料查詢(xún)、演講稿制作、演講等環(huán)節(jié)內(nèi)容。這樣能在一定程度上增加學(xué)生的參與感，起到互動(dòng)的作用。同時(shí)也對(duì)任課教師把握本課程的前沿成果和解決方法具有反哺作用。

3 結(jié)語(yǔ)

作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱領(lǐng)域重要參與者的能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才，肩負(fù)著國(guó)民經(jīng)濟(jì)科學(xué)發(fā)展的重要使命。作為人才培育主要基地的高校，在知識(shí)結(jié)構(gòu)的建立和人才培養(yǎng)的過(guò)程中，注重知識(shí)的更新和為國(guó)民經(jīng)濟(jì)服務(wù)的屬性，具有義不容辭的責(zé)任。在能源動(dòng)力類(lèi)本科階段開(kāi)設(shè)“系統(tǒng)節(jié)能”課程，符合國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的需要，也符合培育應(yīng)用型、復(fù)合型和外向型人才的需要。本文提出的若干“能源系統(tǒng)工程”課程改革的建議，期望能起到磚引玉的效果，也期望能引起更多能源動(dòng)力類(lèi)同仁對(duì)該課程的關(guān)注，將我國(guó)能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)建設(shè)得更加完善。

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篇8

關(guān)鍵詞：高職院校，排課系統(tǒng)，數(shù)學(xué)模型，遺傳算法

 

1.引言

近年來(lái)，高等職業(yè)教育己成為我國(guó)高等教育的一個(gè)重要組成部分。隨著高等職業(yè)教育辦學(xué)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)需求的專(zhuān)業(yè)設(shè)置也更加靈活，職業(yè)技能培養(yǎng)的教學(xué)模式也體現(xiàn)出多樣性，再加校企合作得愈加頻繁，教學(xué)資源日益緊張。高職院校必須結(jié)合高職教育特點(diǎn)和本校實(shí)際情況開(kāi)發(fā)合適的教學(xué)管理系統(tǒng)，而排課系統(tǒng)是教學(xué)管理系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，排課結(jié)果的優(yōu)劣會(huì)直接影響學(xué)校的正常教學(xué)秩序，甚至影響教學(xué)質(zhì)量。

2.基于遺傳算法的課表問(wèn)題分析

2.1課表問(wèn)題的重要因素

班級(jí)、教師、教室、課程和時(shí)間是高職院校課程表問(wèn)題的五個(gè)重要因素。

（1）班級(jí)：每個(gè)班級(jí)都有自己的編號(hào)和自己班級(jí)的名稱(chēng)。每個(gè)班級(jí)同一時(shí)間和同一地點(diǎn)不能同時(shí)上兩門(mén)課程。

（2）教師：每個(gè)教師都有自己的編號(hào)和姓名。每個(gè)教師都有自己期望上課時(shí)間和期望上課方式。每個(gè)教師在同一時(shí)間和同一教室不能同時(shí)上兩門(mén)課程。

（3）教室：每個(gè)教室都有編號(hào)和名稱(chēng)。每間教室同一時(shí)間只能接受一門(mén)課程的講授，上課人數(shù)應(yīng)該小于教室最大容量，但上課人數(shù)遠(yuǎn)小于教室最大容量也是不合適的。這可作為課程問(wèn)題的一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)。

（4）課程：每門(mén)課程都有編號(hào)和課程名稱(chēng)。一門(mén)課程通常由一位教師來(lái)講授，具有相同課程的班級(jí)理論課可以合班上課，實(shí)訓(xùn)課再分班上課。

（5）時(shí)間：時(shí)間分為學(xué)期，周，天，時(shí)間段。通常一學(xué)期進(jìn)行一次排課，每門(mén)課程要持續(xù)數(shù)周。論文格式，排課系統(tǒng)。通常高職院校中每天會(huì)有5個(gè)時(shí)段可以上課，上午2個(gè)，下午2個(gè)，晚上1個(gè)，而且每門(mén)課總是一次上2小節(jié)課。

2.2課表問(wèn)題的多目標(biāo)分析

高職院校課程表問(wèn)題是一個(gè)多目標(biāo)的組合規(guī)劃問(wèn)題。對(duì)于課程表問(wèn)題來(lái)說(shuō)，有時(shí)候無(wú)法獲得足夠多的約束，這樣根據(jù)Pareto的最優(yōu)解理論最后獲得不可避免的只能是一個(gè)解集。我們期望從解集中獲得能夠令我們滿(mǎn)意的相對(duì)最優(yōu)解，它首先要滿(mǎn)足不能發(fā)生任何沖突，不能發(fā)生諸如一個(gè)教室或一個(gè)教師或一個(gè)班級(jí)需要同時(shí)上兩門(mén)課程的情況；其次它需要有較高的質(zhì)量，符合科學(xué)，具有人性化。下面將具體分析怎樣通過(guò)多目標(biāo)優(yōu)化來(lái)衡量一個(gè)排課方案的優(yōu)劣。

（1）節(jié)次優(yōu)度

節(jié)次優(yōu)度表示的是一節(jié)課所占用的時(shí)間段中，教師和學(xué)生的工作、學(xué)習(xí)效率的高低或者說(shuō)是一節(jié)課所占用的時(shí)間段的受歡迎程度。表1中給出了一個(gè)節(jié)次優(yōu)度的實(shí)例。

表1 節(jié)次優(yōu)度

 

 

篇9

《操作系統(tǒng)原理》是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的核心課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性與實(shí)用性。大多學(xué)生都認(rèn)為該課程容易學(xué)，就是掌握一些算法，比如進(jìn)程調(diào)度算法、死鎖避免算法、磁盤(pán)調(diào)度算法等。這反映出目前計(jì)算機(jī)教學(xué)中普遍存在的一些問(wèn)題，即課程與課程之間相對(duì)獨(dú)立，課程的章節(jié)之間相對(duì)獨(dú)立，使得大部分學(xué)生缺乏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)觀，只注重解決局部的編程和應(yīng)用問(wèn)題[1]。筆者發(fā)現(xiàn)，對(duì)《操作系統(tǒng)原理》課程的學(xué)習(xí)如果僅注重于細(xì)節(jié)的算法，難以真正培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維能力。讓學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，構(gòu)建大型軟件的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)化思維至關(guān)重要。 

在課程體系中，操作系統(tǒng)論文被安排在程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、匯編語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)組成原理等課程之后，是第一門(mén)側(cè)重研究大型計(jì)算機(jī)軟件組成結(jié)構(gòu)的課程。目前，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的系統(tǒng)能力培養(yǎng)已經(jīng)被國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)教育專(zhuān)家所重視[1]，有條件的學(xué)校已進(jìn)行了課程體系重構(gòu)，而對(duì)目前尚未改革的學(xué)校而言，操作系統(tǒng)課程可以擔(dān)當(dāng)起該職責(zé)。 

本文結(jié)合筆者在教學(xué)中的體會(huì)，提出應(yīng)在操作系統(tǒng)原理教學(xué)過(guò)程強(qiáng)化結(jié)構(gòu)概念和培養(yǎng)結(jié)構(gòu)思維，從多方面探討操作系統(tǒng)課程中無(wú)處不在的結(jié)構(gòu)概念及其對(duì)教學(xué)的作用。 

1結(jié)構(gòu)的含義 

操作系統(tǒng)是一個(gè)大型系統(tǒng)，所謂系統(tǒng)，是由相互作用和相互依賴(lài)的若干要素結(jié)合而成的、具有特定功能的有機(jī)整體[2]。所謂結(jié)構(gòu)，是指系統(tǒng)內(nèi)部各組成要素之間在時(shí)間或空間上排列和組合的具體形式。與結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)的外延是系統(tǒng)對(duì)外呈現(xiàn)的功能，例如操作系統(tǒng)作為用戶(hù)接口和服務(wù)提供者、操作系統(tǒng)作為資源管理者和控制者，都是從功能角度來(lái)闡述操作系統(tǒng)的外在表現(xiàn)。“結(jié)構(gòu)決定功能”。系統(tǒng)論認(rèn)為，功能是系統(tǒng)內(nèi)部固有能力的外部表現(xiàn)，它終究是由系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定。對(duì)于操作系統(tǒng)這樣的大型軟件而言，結(jié)構(gòu)的好壞決定了軟件的可移植性、可靠性、健壯性和可擴(kuò)展性。 

結(jié)是結(jié)合之義，構(gòu)是構(gòu)造之義。在科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中，人們總是孜孜不倦地追求通過(guò)定義最小的本元集合和構(gòu)造規(guī)則來(lái)產(chǎn)生某個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)。老子言：“道生一，一生二，二生三，三生萬(wàn)物。”這與中國(guó)古代人講究的“金、木、水、火、土”一樣，都是樸素的探索世界結(jié)構(gòu)的例子。這些與現(xiàn)代科學(xué)的認(rèn)知殊途而同歸?，F(xiàn)代科學(xué)表明，物質(zhì)都由相同的最基本粒子構(gòu)成，結(jié)構(gòu)的差異產(chǎn)生不同的物質(zhì)，碳原子的同素異形體石墨和鉆石便是最好的詮釋。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，這一方法也被廣泛應(yīng)用，例如：程序由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)決定。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的本元是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，而通過(guò)線(xiàn)性構(gòu)造規(guī)則、層次構(gòu)造規(guī)則和網(wǎng)狀構(gòu)造規(guī)則可以創(chuàng)建任意復(fù)雜的數(shù)據(jù)類(lèi)型?？刂瞥绦虻幕疽厥钦Z(yǔ)句，理論上通過(guò)順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)可以構(gòu)造出任何程序。 

結(jié)構(gòu)在人類(lèi)的認(rèn)知過(guò)程中也扮演著非常重要的角色。結(jié)構(gòu)化思維方法是以事物的結(jié)構(gòu)為思維對(duì)象，以對(duì)事物結(jié)構(gòu)的積極建構(gòu)為思維過(guò)程，力求得出事物客觀規(guī)律的一種思維方法。認(rèn)知結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)理論的創(chuàng)立者布魯納指出“掌握事物的結(jié)構(gòu)，就是以使許多別的東西與它有意義地聯(lián)系起來(lái)的方式去理解它。簡(jiǎn)單而言，學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)是指學(xué)習(xí)事物是如何相互關(guān)聯(lián)的。 

綜上所述，結(jié)構(gòu)一方面強(qiáng)調(diào)構(gòu)造，另一方面強(qiáng)調(diào)聯(lián)系。因此，在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該重視結(jié)構(gòu)概念和結(jié)構(gòu)思維，注重操作系統(tǒng)各要素的組合方式和相互之間的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生掌握操作系統(tǒng)構(gòu)造的一般性規(guī)律。 

2操作系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)的概念 

可以說(shuō)，結(jié)構(gòu)貫穿于操作系統(tǒng)原理課程教學(xué)的始終。有效識(shí)別《操作系統(tǒng)原理》課程中的結(jié)構(gòu)并理解其對(duì)操作系統(tǒng)原理教學(xué)的重要作用對(duì)于提高學(xué)生的認(rèn)知效率非常關(guān)鍵。 

2.1操作系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) 

操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方面，較為普遍的是如圖1所示的自底向上的由硬件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序等組成的層次化靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。從靜態(tài)的角度看，一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由各種物理特性和傳輸速度各異的硬件、實(shí)現(xiàn)不同功能的資源管理模塊和眾多應(yīng)用程序組成。這些是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本要素。抽象和分層將這些要素組合成一個(gè)有機(jī)整體。在這一結(jié)構(gòu)圖中，以?xún)?nèi)核為基準(zhǔn)，向下，通過(guò)硬件驅(qū)動(dòng)程序屏蔽具體硬件的類(lèi)型差異，使內(nèi)核能夠獨(dú)立于紛繁蕪雜的硬件設(shè)備而演化；向上，提供統(tǒng)一的系統(tǒng)調(diào)用接口，作為運(yùn)行于用戶(hù)態(tài)的應(yīng)用程序訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)核功能的門(mén)戶(hù)，從而使上層應(yīng)用程序可以獨(dú)立于內(nèi)核而演化。無(wú)論是Windows XP操作系統(tǒng)、Unix操作系統(tǒng)、還是Android操作系統(tǒng)，都可以看作是這一基本結(jié)構(gòu)的演化。 

2.2內(nèi)核結(jié)構(gòu) 

具體到內(nèi)核本身，其發(fā)展歷程中也經(jīng)歷了多種結(jié)構(gòu)的演變，從早期的整體式單內(nèi)核結(jié)構(gòu)到后來(lái)的層次式單內(nèi)核結(jié)構(gòu)再到微內(nèi)核結(jié)構(gòu)。Unix和Linux都是單內(nèi)核結(jié)構(gòu)，而Windows XP和Mach屬于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)。圖2給出了層次式單內(nèi)核和微內(nèi)核的結(jié)構(gòu)示意圖[3]。鑒于操作系統(tǒng)軟件的復(fù)雜性，內(nèi)核的結(jié)構(gòu)對(duì)操作系統(tǒng)軟件的正確性、效率、可擴(kuò)展性、可移植性等具有重要作用，是“結(jié)構(gòu)決定功能”的典型范例。 

整體式結(jié)構(gòu)存在于上世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的關(guān)心甚少，內(nèi)核被劃分成功能相對(duì)獨(dú)立的模塊，而模塊之間可以不加控制地自由調(diào)用。這一結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊密、組合方便、系統(tǒng)效率高，但缺點(diǎn)也很明顯，即模塊之間調(diào)用關(guān)系復(fù)雜，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不清晰，可移植性差，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模變大時(shí)難以保證正確性。

層次式結(jié)構(gòu)則將模塊依照功能的調(diào)用次序排列成若干層次，各層之間單向調(diào)用。其優(yōu)點(diǎn)是接口少而簡(jiǎn)單，下層模塊的正確性為上層模塊的正確性提供了基礎(chǔ)。然而，嚴(yán)格的層次難以界定，嚴(yán)格的分層也降低了系統(tǒng)效率。此外，由于一層包括了非常多的功能，對(duì)于某個(gè)層次進(jìn)行大的增刪可能會(huì)對(duì)相鄰層產(chǎn)生意想不到的影響。因此，很難在某個(gè)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上通過(guò)適當(dāng)增/刪功能實(shí)現(xiàn)定制的操作系統(tǒng)，而這一點(diǎn)正是微內(nèi)核的初衷。 

微內(nèi)核認(rèn)為只有最核心的操作系統(tǒng)功能（例如進(jìn)程切換、消息傳遞、設(shè)備驅(qū)動(dòng)等）需要運(yùn)行于內(nèi)核態(tài)，而其它服務(wù)可以建立在微內(nèi)核之上，作為服務(wù)進(jìn)程運(yùn)行在用戶(hù)態(tài)，相互之間依賴(lài)于微內(nèi)核的消息傳遞進(jìn)行交互。通過(guò)這一結(jié)構(gòu)的改變，微內(nèi)核操作系統(tǒng)具備了可擴(kuò)展性強(qiáng)、移植性好、可靠性高和易于支持分布式實(shí)現(xiàn)等諸多優(yōu)點(diǎn)。 

2.3進(jìn)程結(jié)構(gòu) 

2.3.1內(nèi)核功能組織和進(jìn)程映像邏輯結(jié)構(gòu) 

在教學(xué)過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生會(huì)將操作系統(tǒng)看作是一種獨(dú)立而神秘的特殊程序。確實(shí)，操作系統(tǒng)有其特殊性，例如其運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)。但更重要的是，操作系統(tǒng)程序和普通程序一樣，需要獲得處理器后才能執(zhí)行；操作系統(tǒng)程序并不一直占用處理器，只要有可能，就會(huì)主動(dòng)放棄對(duì)處理器的控制。為了深入理解操作系統(tǒng)程序和普通程序的異同，則必須理解操作系統(tǒng)內(nèi)核功能的組織模型和進(jìn)程映像結(jié)構(gòu)。 

在多道程序操作系統(tǒng)中，用戶(hù)程序被組織為進(jìn)程在用戶(hù)模式執(zhí)行，而操作系統(tǒng)的功能是否也需要被組織成獨(dú)立的進(jìn)程，則有不同的選擇。一種早期的組織方式是，操作系統(tǒng)的功能運(yùn)行在任何進(jìn)程之外，擁有自己獨(dú)立的地址空間和運(yùn)行棧。第二種組織方式是讓大部分內(nèi)核功能在用戶(hù)進(jìn)程內(nèi)執(zhí)行，將OS看成是一組用戶(hù)進(jìn)程經(jīng)常會(huì)調(diào)用的常用功能的集合。為此，每個(gè)進(jìn)程映像不僅包括用戶(hù)程序執(zhí)行所需的環(huán)境，還需要包含為執(zhí)行操作系統(tǒng)內(nèi)核程序執(zhí)行所需的代碼、數(shù)據(jù)和堆棧。這一執(zhí)行模型很好地詮釋了進(jìn)程和程序的關(guān)系并非是1對(duì)1的。在同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)，可以執(zhí)行用戶(hù)程序和操作系統(tǒng)程序，而在不同進(jìn)程中執(zhí)行的操作系統(tǒng)程序是相同的（通過(guò)共享地址空間共享）。最后一種方式是將大部分操作系統(tǒng)功能也組織成進(jìn)程，與用戶(hù)進(jìn)程一樣可被獨(dú)立調(diào)度。這種方式的好處在于一些非關(guān)鍵的操作系統(tǒng)功能可以按照某個(gè)優(yōu)先級(jí)和其它進(jìn)程交錯(cuò)運(yùn)行，同時(shí)，在多處理器環(huán)境下，也便于操作系統(tǒng)服務(wù)在不同的處理器中運(yùn)行，從而提高性能。圖3為上述3種操作系統(tǒng)的內(nèi)核功能組織方式。這一差別導(dǎo)致了進(jìn)程映像邏輯結(jié)構(gòu)的不同，如圖4所示。在教學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生經(jīng)常難以理解為何用戶(hù)進(jìn)程映像還需要包括內(nèi)核棧，在對(duì)內(nèi)核功能的組織方式和進(jìn)程映像結(jié)構(gòu)有了基本了解后，應(yīng)該可以釋疑。 

2.3.2多線(xiàn)程環(huán)境下的進(jìn)程結(jié)構(gòu) 

引入線(xiàn)程后，進(jìn)程成為地址分配和保護(hù)的基本單位，而線(xiàn)程是CPU調(diào)度的基本單位。為了讓學(xué)生更深入理解同一進(jìn)程中的多個(gè)線(xiàn)程對(duì)進(jìn)程地址空間的共享和線(xiàn)程切換的代價(jià)，有必要對(duì)多線(xiàn)程環(huán)境的進(jìn)程結(jié)構(gòu)有所了解。圖5給出了單線(xiàn)程進(jìn)程和多線(xiàn)程進(jìn)程的結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)引入線(xiàn)程后，多個(gè)線(xiàn)程共享進(jìn)程的地址空間，因此一個(gè)線(xiàn)程對(duì)數(shù)據(jù)所做的改變對(duì)其它線(xiàn)程可見(jiàn)，這要求多個(gè)線(xiàn)程之間采用某種互斥/同步機(jī)制以解決線(xiàn)程并發(fā)可能造成的數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題，為后續(xù)并發(fā)并同步相關(guān)內(nèi)容教學(xué)作好鋪墊。 

引入線(xiàn)程后，原有的進(jìn)程控制塊相關(guān)信息進(jìn)一步分解，與進(jìn)程有關(guān)的如存儲(chǔ)管理信息、打開(kāi)文件列表等依然保存在進(jìn)程控制塊中，而線(xiàn)程執(zhí)行相關(guān)的寄存器上下文則保存在各線(xiàn)程控制塊中。當(dāng)在同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)進(jìn)行線(xiàn)程切換時(shí)，僅需保存線(xiàn)程控制塊中的信息即可，進(jìn)程控制塊中的信息無(wú)需保存，因此線(xiàn)程的切換開(kāi)銷(xiāo)更小。 

2.4存儲(chǔ)管理中的結(jié)構(gòu) 

在存儲(chǔ)管理相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生雖然能夠掌握復(fù)雜的存儲(chǔ)管理策略的地址轉(zhuǎn)換方法，但對(duì)地址轉(zhuǎn)換的發(fā)生時(shí)刻卻仍然模糊。觀察發(fā)現(xiàn)，如果讓學(xué)生對(duì)程序生命周期的編譯、鏈接、裝入和運(yùn)行這4個(gè)階段的關(guān)系有明確的認(rèn)識(shí)，學(xué)生會(huì)對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)管理結(jié)構(gòu)更加了解。圖6給出了源程序經(jīng)過(guò)編譯、鏈接和裝入后變成內(nèi)存可執(zhí)行程序的過(guò)程。編譯和鏈接后的程序都使用邏輯地址空間，鏈接同時(shí)會(huì)進(jìn)行全部或部分的符號(hào)解析。邏輯地址和物理地址的轉(zhuǎn)換既可以在裝入時(shí)即發(fā)生（靜態(tài)重定位），也可以在運(yùn)行時(shí)發(fā)生（動(dòng)態(tài)重定位）。由于動(dòng)態(tài)重定位能支持進(jìn)程運(yùn)行過(guò)程中在內(nèi)存移動(dòng)（例如進(jìn)程被掛起后又被激活，頁(yè)面/分段在虛擬存儲(chǔ)管理中被替換出內(nèi)存后又被載入），因此廣受青睞。 

虛擬內(nèi)存是存儲(chǔ)管理中的另一項(xiàng)重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。理解虛擬內(nèi)存首先必須理解由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素決定的層次化存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和各個(gè)存儲(chǔ)層次之間的聯(lián)系，圖7給出了一個(gè)現(xiàn)代的多核處理器的層次化存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。在這一層次化結(jié)構(gòu)中，每個(gè)上層的存儲(chǔ)設(shè)備都可以被看成是下層存儲(chǔ)設(shè)備的緩存。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握虛擬地址空間、內(nèi)存映射表、物理內(nèi)存和外部磁盤(pán)存儲(chǔ)器的關(guān)系。在理解層次結(jié)構(gòu)和各組成要素關(guān)系的基礎(chǔ)上，掌握虛擬內(nèi)存的管理就會(huì)變得更加容易。 

2.5文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 

文件的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)是文件系統(tǒng)教學(xué)的一大重點(diǎn)。文件的邏輯結(jié)構(gòu)是指文件的邏輯組織方式，從構(gòu)成文件的基本元素而言，有字節(jié)和記錄兩種。流式文件指將文件看成由字節(jié)按順序排列而成，記錄式文件指將文件看成由記錄按順序排列而成，而索引文件則將記錄按照某種規(guī)則排序，并建立記錄的索引項(xiàng)提供快速的文件檢索?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)大部分都支持流式文件，而將記錄的重構(gòu)交給應(yīng)用程序完成。從結(jié)構(gòu)的角度而言，流式文件僅支持最本元的字節(jié)操作，無(wú)法體現(xiàn)任何語(yǔ)義，但其也具有最大的靈活性。 

文件的物理結(jié)構(gòu)則是文件的物理組織方式，與物理磁盤(pán)的結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。物理文件的基本組成單元是磁盤(pán)塊。物理文件的結(jié)構(gòu)指邏輯上連續(xù)的字節(jié)以物理磁盤(pán)塊為基礎(chǔ)單位的排列組合方式，也即邏輯文件到物理文件的映射方式。文件的物理結(jié)構(gòu)決定了對(duì)文件進(jìn)行修改和擴(kuò)充的能力、對(duì)文件進(jìn)行順序訪(fǎng)問(wèn)和隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)的性能等。連續(xù)文件需要以物理上連續(xù)的磁盤(pán)塊來(lái)存儲(chǔ)文件，因此文件難以擴(kuò)充和修改，但類(lèi)似于數(shù)組，順序訪(fǎng)問(wèn)和隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)效率高。連接文件允許以離散的磁盤(pán)塊存放邏輯上連續(xù)的字節(jié)，易于修改和擴(kuò)充，但類(lèi)似于鏈表，需要按序讀取，隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)效率低。FAT文件簡(jiǎn)單地將這些離散的以鏈接方式存儲(chǔ)的映射信息集中起來(lái)存放，在文件被訪(fǎng)問(wèn)時(shí)載入內(nèi)存，因此較之連接文件訪(fǎng)問(wèn)速度大大提升。索引文件同樣是將映射信息集中存放，但是以索引表的方式，因此既方便文件的修改和擴(kuò)充，也能支持快速的隨機(jī)存取。

文件系統(tǒng)的另一項(xiàng)重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容是文件的目錄結(jié)構(gòu)及物理實(shí)現(xiàn)方式。文件目錄采用哪種結(jié)構(gòu)決定了文件系統(tǒng)中文件保護(hù)和共享的能力。例如，早期的單級(jí)或兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)不利于文件的共享和保護(hù)；純粹的樹(shù)形結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)文件保護(hù)，但不利于文件共享；而DAG（Directed Acyclic Graph）結(jié)構(gòu)有利于文件共享；更通用的圖結(jié)構(gòu)則不利于文件檢索。 

3教學(xué)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)思維培養(yǎng) 

《操作系統(tǒng)原理》課程教學(xué)中，教學(xué)人員一般都會(huì)對(duì)上述結(jié)構(gòu)予以講解，但為何會(huì)出現(xiàn)本文開(kāi)篇所提及的學(xué)生在學(xué)完課程后普遍認(rèn)為《操作系統(tǒng)原理》就是學(xué)算法的課程，這一點(diǎn)值得深思。筆者認(rèn)為，沒(méi)有強(qiáng)化結(jié)構(gòu)概念是導(dǎo)致這一結(jié)果的原因之一。操作系統(tǒng)的教學(xué)人員已經(jīng)認(rèn)識(shí)到應(yīng)該在操作系統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中幫助學(xué)生建立整體概念[45]，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)概念和注重結(jié)構(gòu)思維培養(yǎng)是幫助建立整體概念的主要途徑。 

一般而言，教學(xué)過(guò)程都遵循自頂向下的原則，即先介紹整體結(jié)構(gòu)，再介紹局部功能以及提高該局部性能的具體算法。但這一方法的問(wèn)題在于，在初次介紹整體結(jié)構(gòu)時(shí)，學(xué)生并未能對(duì)結(jié)構(gòu)中的構(gòu)成元素產(chǎn)生感性認(rèn)知，因此對(duì)結(jié)構(gòu)的作用感受不深。筆者建議按照?qǐng)D8的方法來(lái)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。首先，通過(guò)自頂向下的結(jié)構(gòu)分解建立學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的初步印象；其次，在具體層次的功能講解過(guò)程中，對(duì)存在的結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)化教學(xué)，注重各要素之間的聯(lián)系；再次，對(duì)于重要的結(jié)構(gòu)概念，注重在不同的教學(xué)單元進(jìn)行交叉強(qiáng)化。例如，圖7所示的層次化存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)可以在不同的章節(jié)得到強(qiáng)化，包括進(jìn)程七態(tài)模型的掛起態(tài)、多核CPU的進(jìn)程或線(xiàn)程調(diào)度算法、存儲(chǔ)管理中的快表、虛擬存儲(chǔ)、文件系統(tǒng)的磁盤(pán)緩沖區(qū)和內(nèi)存映射I/O等。進(jìn)程的系統(tǒng)上下文概念也可以在進(jìn)程映像結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)管理、I/O管理和文件管理中得到強(qiáng)化；最后，在講授完主要層次后，通過(guò)自底向上的方式再次完成操作系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的重構(gòu)。例如，圖9給出了操作系統(tǒng)中的三大概念（進(jìn)程、虛擬存儲(chǔ)和文件系統(tǒng)）之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。文件系統(tǒng)建立在I/O的基礎(chǔ)上，對(duì)上層軟件簡(jiǎn)化了外設(shè)操作。虛擬內(nèi)存則是對(duì)包括主存和外存在內(nèi)的存儲(chǔ)進(jìn)行抽象，從而使得用戶(hù)可以按照內(nèi)存操作的方式來(lái)訪(fǎng)問(wèn)文件。更進(jìn)一步，進(jìn)程則是對(duì)處理器資源和存儲(chǔ)資源管理的抽象，構(gòu)成了操作系統(tǒng)的核心概念。這一結(jié)構(gòu)關(guān)系的重構(gòu)可以在講授完文件管理之后開(kāi)展。基于圖8所示的教學(xué)方法對(duì)結(jié)構(gòu)概念從不同角度予以強(qiáng)化，學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí)將會(huì)產(chǎn)生由量變到質(zhì)變的過(guò)程。 

4結(jié)語(yǔ) 

本文以“結(jié)構(gòu)”作為《操作系統(tǒng)原理》課程教學(xué)的抓手，在教學(xué)過(guò)程中注重操作系統(tǒng)各要素的組合方式和相互之間的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生掌握操作系統(tǒng)構(gòu)造的一般性規(guī)律，探討了操作系統(tǒng)中無(wú)處不在的結(jié)構(gòu)概念，通過(guò)自頂向下分解、單元教學(xué)強(qiáng)化、交叉強(qiáng)化和自頂向上重構(gòu)4個(gè)過(guò)程，深化了學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。 

參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)： 

篇10

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；實(shí)踐；創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目；課程設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）29-0146-02

目前，我國(guó)對(duì)嵌入式領(lǐng)域人才的需求日益旺盛。嵌入式系統(tǒng)在很多產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，包括工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療儀器設(shè)備、智能家居、智慧城市和航天航空領(lǐng)域。例如神州飛船和火箭中有很多嵌入式系統(tǒng)，神州飛船從原來(lái)神州一號(hào)到神州十號(hào)，還有登月探測(cè)器嫦娥一號(hào)到嫦娥三號(hào)，其系統(tǒng)中都有大量的嵌入式系統(tǒng)。并且，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)在很大程度上改變了人們的生活、工作和娛樂(lè)方式，使人們的生活更加豐富多彩。在生活中，所有帶有一點(diǎn)“智能”的家電，例如電腦電冰箱、電腦電飯煲、電腦豆?jié){機(jī)等都是嵌入式系統(tǒng)，另外，日常常見(jiàn)的IPAD、照相機(jī)、攝像機(jī)、打印機(jī)、智能手機(jī)等都是嵌入式系統(tǒng)[1]。為此，國(guó)內(nèi)外各大院校也紛紛開(kāi)設(shè)了嵌入式系統(tǒng)方面的課程，并且在教學(xué)中把培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力放在首位。

本文對(duì)西安科技大學(xué)電氣與控制學(xué)院自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)《嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，提出了嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，實(shí)踐證明，該方法大大提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，為以后能成為真正的嵌入式人才打下了重要基礎(chǔ)。

一、“嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)”課程簡(jiǎn)介

1.從嵌入式系統(tǒng)定義和特點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)是設(shè)計(jì)完成復(fù)雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。術(shù)語(yǔ)嵌入式反映了這些系統(tǒng)通常是更大系統(tǒng)中的一個(gè)完整的部分，稱(chēng)為嵌入的系統(tǒng)。嵌入的系統(tǒng)中可以共存多個(gè)嵌入式系統(tǒng)?；蛘呖梢院?jiǎn)單定義為嵌入到對(duì)象體系中的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)即為嵌入式系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)包含有三個(gè)特點(diǎn)，即嵌入性、內(nèi)含計(jì)算機(jī)和專(zhuān)用性。

2.嵌入式系統(tǒng)的組成。系統(tǒng)包含硬件和軟件，其中硬件包含嵌入式處理器和硬件設(shè)備，軟件包括嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用程序[2]。嵌入式系統(tǒng)集系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與硬件于一體。嵌入式系統(tǒng)的嵌入式處理器可以分為以下幾大類(lèi)：嵌入式微處理器，嵌入式微控制器，嵌入式DSP處理器和嵌入式片上系統(tǒng)（SOC）。常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)有：嵌入式Linux，Win CE，VxWorks和μC/OS-II。

二、“嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)”課程實(shí)踐項(xiàng)目

1.課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的編程和驗(yàn)證工作。所使用的開(kāi)發(fā)板是周立功公司的LPC2131的開(kāi)發(fā)套件，能完成一些硬件的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。包括GPIO口輸入輸出實(shí)驗(yàn)、外部中斷實(shí)驗(yàn)、定時(shí)器實(shí)驗(yàn)、UART實(shí)驗(yàn)、I2C實(shí)驗(yàn)、SPI實(shí)驗(yàn)、PWM脈沖寬度調(diào)制、AD/DA實(shí)驗(yàn)、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)、低功耗實(shí)驗(yàn)等。通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握ARM7的開(kāi)發(fā)環(huán)境的使用和ARM7的硬件的功能[3]。然后把UC/OS-II操作系統(tǒng)也作為程序設(shè)計(jì)的一部分，在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)用戶(hù)程序，使學(xué)生熟悉嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境，全面了解嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程，在實(shí)踐中鍛煉設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)的能力。

2.課程設(shè)計(jì)。在學(xué)期末集中安排兩周的課程設(shè)計(jì)，主要完成以ARM處理器為核心的嵌入式最小系統(tǒng)及其擴(kuò)展模塊設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用ARM LPC2131開(kāi)發(fā)版，考核方式為軟硬件驗(yàn)收并提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。在學(xué)生熟悉了ARM的開(kāi)發(fā)環(huán)境和基本的實(shí)驗(yàn)程序之后，會(huì)讓學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)課題，給學(xué)生布置多個(gè)課題，學(xué)生可根據(jù)興趣進(jìn)行選擇，三人一組。如：基于ARM的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì)，自動(dòng)窗簾控制器，多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，基于ARM的工程車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。

下面以紅外自動(dòng)感應(yīng)窗簾為例，介紹學(xué)生課設(shè)自己動(dòng)手所做的工作。首先，學(xué)生根據(jù)課題功能的要求，確定系統(tǒng)控制方案?！蹲詣?dòng)窗簾控制器》課題要求系統(tǒng)能根據(jù)環(huán)境因素自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉窗簾。因此學(xué)生可確定出如圖1所示的控制方案。系統(tǒng)包括LPC2131最小系統(tǒng)、溫度和光強(qiáng)檢測(cè)、鍵盤(pán)輸入、液晶輸出和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等模塊。

在此方案的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件，進(jìn)行器件選型和原理圖設(shè)計(jì)。溫度檢測(cè)選用DS18B20，光強(qiáng)檢測(cè)選用光敏電阻，鍵盤(pán)采用獨(dú)立按鍵，液晶顯示選用LCD1602，步進(jìn)電機(jī)選用28BYJ-48型步進(jìn)電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)選用ULN2003。由此得到的系統(tǒng)原理圖如圖2所示，并要求學(xué)生在此原理圖基礎(chǔ)上做出硬件實(shí)物。

而后就可以進(jìn)行軟件的編程和調(diào)試了。軟件工作流程如圖3所示。

最后通過(guò)軟硬件的聯(lián)合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能，并撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。

3.創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目。在校大學(xué)生每年都可以參與申請(qǐng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，該類(lèi)項(xiàng)目主要由4～5名學(xué)生完成，由一名老師指導(dǎo)[4，5]。創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目申請(qǐng)時(shí)要對(duì)項(xiàng)目實(shí)施的目的和意義、項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題、項(xiàng)目實(shí)施方案、主要技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)費(fèi)預(yù)算等進(jìn)行陳述。重點(diǎn)是項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容、擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題和項(xiàng)目實(shí)施方案。通過(guò)這種形式，學(xué)生不僅對(duì)項(xiàng)目的申請(qǐng)有了一定的認(rèn)識(shí)，而且可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，由原來(lái)單純的依靠興趣來(lái)動(dòng)手實(shí)踐，轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q實(shí)際問(wèn)題為目的的學(xué)習(xí)方式。這樣，可以讓學(xué)生以解決問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，與實(shí)際的工業(yè)企業(yè)問(wèn)題更為接近，也可以為就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.畢業(yè)設(shè)計(jì)。此外，每年有大約四分之一的學(xué)生以嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的題目作為他們的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，如，基于ARM的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、嵌入式多功能輪椅控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、嵌入式魚(yú)塘水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、基于ARM的道路清掃車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、嵌入式語(yǔ)音控制機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等等課題。學(xué)生通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)動(dòng)手能力的訓(xùn)練，進(jìn)一步提高了解決實(shí)際問(wèn)題的能力，增強(qiáng)了就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)課程是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要課程[6]，該課程通過(guò)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)等方面實(shí)踐項(xiàng)目，不僅提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，也提高了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，讓學(xué)生能有一技之長(zhǎng)，增強(qiáng)了學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，為學(xué)生成為企業(yè)需求的嵌入式應(yīng)用型人才打下了重要的基礎(chǔ)。

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