時間:2023-09-06 17:20:36
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇云計算的基本概念,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
中圖分類號:TN918 文獻標識碼:A 文章編號:1671-2064(2017)10-0029-01
云計算是建立在互聯網基礎上拓展增加的服務模式。在一般情況下,云計算是依賴互聯網實現擴展目的而成的一種虛擬化資源的目標。它是信息基礎設施的使用模式。它通過網絡來將這種虛擬化的資源得到擴展使用。有專家學者把計算所應有的功能看成是能在互聯網上交易流通的商品,顧名思義的解釋,云代表局域網絡,也代表更為廣闊的互聯網,很多科學家對于云計算有著迥異的概念解讀,使得云計算擁有了不同的定義。
有人說,所謂“云計算”是指以公開的標準和服務為基礎,把互聯網作為其中心,能夠給用戶提供安全、快速、便捷的數據存儲和網絡計算服務,能讓互聯網的這片“云”成為每個網民的數據中心可計算中心。我們可以在實際研究和應用中逐漸得到更多有關定義的正確認知。
2 關于云計算的5個顯著特征
第一個特征――發掘和實踐應用證明,云計算的計算功能非常強大。隨著因互聯網應用的不斷拓展,許多應用領域對通信和計算方面的要求越來越高,單機的計算機無法滿足需要,尤其是通信受到的限制很大。為了解決這些問題,云計算應運而生,它將很多計算機連接在一起實施調度策略和分工,使得云計算擁有了超級計算機的功能。它的超級計算能力就是在這樣的情況下產生的。
第二個特征――相對于其他存儲方式看,云計算的存儲數據更為安全可靠。信息存儲中心通過制定特有的嚴格的云計算限定管理權限,使很多不安全因素被拒之門外,用戶可以在放心的前提下使用云計算提供的安全可靠的數據服務。
第三個特征――以虛擬化表現形式出現。云計算技術在運作過程中,服務器和存儲設備等硬件都被虛擬,這就使可選擇變化的信息資源來按需使用成為可能,IT技術的基礎結構更利于信息資源的不同選擇和使用。
第四個特征――將使用成本縮小到盡可能小的狀態,而后是放大服務功能。有專家學者評價稱之為“最小的代價,最優的服務”對此作了很好的詮釋。常規情況下每一個用戶都需要不一定相同或的資源,云計算可以滿足這樣的要求,也可以說正是這樣的特征使得云計算成為拓展服務功能和需要的最佳選擇,也是消除用戶對電腦軟件不支持帶來的麻煩。原因是在“云端”,也就是云計算服務中心有大量的專業人員對軟件和系統做維護升級服務,因此,用戶只需要一臺電腦,就能得到充分的服務。
第五個特征――減少無客戶端資源。云計算對商業模式的影響應該說是非常巨大的,直接和間接關聯的包括商業的推廣部署、軟件開發和后續的交付運行使用,云計算所擁有的虛擬化、數據存儲和管理技術,完全可以實現用戶網上支付少量費用二獲取服務內容的重要載體,無需用戶再建立客戶端,這是網絡資源簡潔的一種節約方式。
3 云計算的三個主要技術內容概述
第一個技術內容是數據儲存。它基于網絡的超級計算功能,使它擁有了強大的數據量,在稻莘務器集群中分布儲存數據信息,配合加密手段安全性和傳輸率更高。目前的云計算技術應用費用更低,但卻能夠實現穩定的數據服務。
第二個技術內容是數據管理。在云計算運行中,首要條件要求是同事同步完成不同的數據計算,信息量非常大,因此它具有的數據管理技術是非常高效的。它依托BIGTABLE以及GOOSE的數據管理技術、基于HADOOP團隊的管理模塊HBASE,其龐大的數據量輕松解決相關的服務問題。
第三個技術內容是虛擬化。虛擬化指的是在電腦的硬件以及操作系統、應用程序中構建一個虛擬化層來起到承上啟下的作用,此外,虛擬化技術資源整合的作用發揮的非常出色,使資源得到最大優化。
4 云計算的主要服務形式
第一是分布服務平臺。PAAS服務作為分布式平臺由開發商提供硬件資源的服務,用戶能夠利用這個平臺,開發新的應用程序并通過網絡讓其它用戶共享。PAAS服務還能為個體或群體客戶提供研發的中間平臺,同時實現應用程序開發、托管等多項功能。
上了高中,開學的第一個月非常關鍵,對于化學學習,儼然就是一個分水嶺。因為這里涉及學習方法及習慣的養成,還涉及一些化學的基本概念,特別是有關“物質的量”的概念及相關計算。
任何一門學科都離不開概念,化學作為一門基礎學科當然也不例外。中學化學中有許許多多的基本概念,“物質的量”作為高中化學中的基本概念,是高中化學知識體系的重要組成部分,是學生化學學習的一個關口,是教學中公認的重點和難點。
我們先來了解一下“物質的量”的概念:“物質的量”這四個字是一個整體,不能拆開,用來表示含有一定數目微觀粒子集合體,“物質的量”可以把肉眼無法看到和用現代化工具難以稱量的微觀粒子跟宏觀上可稱量的物質聯系起來,它是國際單位制基本物理量之一,符號為n,單位為摩爾(符號為mol)。1mol某種微粒集合體含阿伏伽德羅常數個微粒。
由于“物質的量”用于表達微粒數目,因此在使用摩爾作單位時,應指明具體的微粒,且粒子的種類要用化學式表示。物質的量這個詞對學生來說是比較陌生、抽象、難懂的,而且非常容易將物質的量和物質的質量混淆起來,以致錯誤地理解物質的量的含義。應該注意:摩爾只是物質的量的單位,切忌將摩爾當做物理量使用,例如說水的摩爾是1mol是錯誤說法。長期的錯誤認知將導致知識系統的混亂。所以,在教學活動中,“物質的量”及單位“摩爾”作為概念教學的重點內容,應該認真分析其內涵及外延,才有利于建立正確的概念,才有利于學生靈活運用。
新課標對“物質的量”做出了規定,它要求學生能“認識摩爾是物質的量的基本單位,能用于進行簡單的化學計算,體會定量研究的方法對研究和學習化學的重要作用”。因此,“物質的量”是中學化學教學基本內容的重要組成部分,有關物質的量的計算貫穿于高中化學的始終,處于化學計算的核心地位。如果物質的量知識有所缺失,則勢必會影響整個高中階段化學的學習。
“物質的量”是中學化學教學中的重、難點之一,是學生學習的分化點。這是由于“物質的量”不僅是一個遠離人們日常生活經驗的比較抽象的概念,而且“物質的量”外延比較廣,通過其導出“摩爾質量”、“氣體摩爾體積”、“物質的量濃度”與“質量”、“微粒數”、“溶液體積”、“溶液密度”、“質量分數”等之間眾多的轉換關系,從而導致學生不能正確理解和應用“物質的量”概念系統。而在初中化學知識中,“物質微觀組成”等知識將影響學生正確掌握“物質的量”概念,從而影響“物質的量”系統應用于物質組成與結構問題的解決;“相對原子質量”、“質量分數”等對“物質的量”系統應用于化學式確定、混合物組成問題的解決將產生影響;有關溶液組成的知識將影響“物質的量”系統應用于溶液計算問題的解決;“化學反應方程式的含義及應用”方面的知識將影響“物質的量”系統應用于單步或多步化學反應計算問題的解決。
造成學生對物質的量的學習困難,原因是多方面的。(1)由于學生從未接觸過物質的量和摩爾這兩個專有名詞,且學習這個基本物理量,學生需要有相當多的知識儲備,新、舊知識不能順利地融會貫通。對后面的一系列學習活動產生了恐懼心理,影響了他們進一步接受下面的知識。所以有一大部分學生都覺得“物質的量”太難學了,從而大大降低了他們學習化學的興趣。(2)高一年級學生還沒有完全適應高中的學習節奏和方式,學習以直接興趣為主,他們的觀察往往只停留在一些表面現象上,認知能力處在較低水平。不同學生的智力因素是不同的,他們的學習態度也不盡相同,而有很大一部分學生延續初中的那種定勢:老師會替我總結好;到時考前再背一背,等等,會出現不同的情感體驗。面對物質的量的概念學生會有怎樣的情感和態度對教學會產生很大影響。
學生在學習知識的過程中,通常是根據自己的實踐或情感體驗理解概念。學生在學習物質的量概念之前,學生已經熟知國際單位制中的七個基本物理量中長度、質量、時間等,掌握它們的基本單位,具有熟練運用能力。而且通過前兩個單元的學習,學生已經具備了初步的高中化學學習方法和一定分析能力,初步建立實驗觀察能力,能借助簡單的實驗進行觀察和分析,從而進一步認識事物。
如在“物質的量”教學中,為了更直觀體現這集合體的關系,理解“物質的量”概念,我介紹了生活中常遇到的情況:去超市買一打毛巾就是12條,某品牌礦泉水一箱20瓶,10箱共200瓶。我再設計了以“稱量1粒米”的問題情境:用托盤天平稱量1粒小米,1粒大米的質量,再稱量100粒小米,100粒大米的質量。而實驗的事實說明托盤天平難以稱量1粒大(小)米的質量,而稱量100粒的質量是極易辦得到的。這讓學生在解決問題中掌握并建構物質的量的概念,建立微觀與宏觀的聯系。
因此教師在設計這節課過程中應結合學生現有的認知水平,利用一些背景資料,聯系生活實際和已有的知識,設計問題,通過問題揭示概念產生的矛盾沖突,充分展示概念的形成過程,讓學生運用一定的探究方法發現知識的本質特征,從而形成概念,再探究該知識的實際應用,得到一個完整概念。在教學設計中,注重引導學生主動發現問題,并創造性地解決問題。這種學習過程的體驗既克服了他們的思維障礙,又培養了他們發現問題和解決問題的能力,為學生的后續學習打下了堅實的基礎。
總之,“物質的量”在教學中的困難既有客觀原因又有主觀原因:客觀原因是概念本身的特殊性,主觀原因是學生自身知識儲備不足及學習方式的不適應性。由于上述諸多因素的客觀存在,教師在教學中要根據學生的不同情況,選擇不同的教學方法。
參考文獻:
[1]普通高中課程標準實驗教科書《化學1》.江蘇教育出版社.
[2]吳菊英.高一學生“物質的量”相關問題解決的研究,2006.
[3]劉志剛.“物質的量”概念教學的理論研究,2007.
[4]劉瑞東,祁雪莉.中學化學概念教學新探.化學教學,2004,U,13-51.
[5]孫國娣.正確把握化學概念教學策略.中學化學教學參考,2000,5.
(①淮海工學院計算機工程學院,連云港 222005;②中國礦業大學管理學院,徐州 221116)
(①School of Computer Engineering,Huaihai Institute of Technology,Lianyungang 222005,China;
②School of Management,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China)
摘要: 電子商務融合了計算機技術、網絡通信技術,涉及到了金融學、管理學、市場營銷學等多門學科,文理滲透,理論與實踐相結合的課程。本文旨在結合計算機專業要求和學生特點,探索出計算機專業的電子商務教學模式,合理取舍,激發學生的興趣和熱情。
Abstract: The e-commerce integrates computer technology, network communication technology, the finance, management, and marketing. This paper aims to find appropriate electronic business teaching mode of computer major to inspire students' interest and enthusiasm, combing with computer professional requirements and the characteristics of students.
關鍵詞: 電子商務 計算機 教學 探索
Key words: electronic commerce;computer;teaching;explore
中圖分類號:G42 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)27-0198-01
1電子商務的地位
電子商務是一門新興的交叉性課程,它融合了計算機技術、網絡通信技術,涉及到了金融學、管理學、市場營銷學等多門學科,是一門學科綜合、文理滲透、理論和實踐應用相結合的課程。電子商務是當今世界商務活動的現實,也是商務活動發展的趨勢,并將在本世紀的一定時期內獨領。本課程的教學目標則是通過對電子商務的基本理論、基礎知識、基本方法的學習,通過上機、上網等教學實踐以及有關教學案例的討論和思考,使學生樹立起電子商務的一個基本框架,同時掌握電子商務的基本原理、基本技術、管理知識、營運實務,為培養更多的實用型人才、高層次的復合型專業人才奠定基礎。
2計算機專業的開課目的
通過本課程的學習,使學生計算機專業本科系統地了解電子商務系統的基本概念、電子商務系統的特點、電子商務系統發展中的熱點技術、電子商務系統的基本發展過程,熟悉電子商務系統的設計開發過程,能夠對電子商務系統進行規劃、系統分析,進行電子商務系統設計、企業信息門戶設計,能夠設計電子商務應用系統、設計電子支付系統,熟悉電子商務安全子系統規劃設計,了解電子商務系統建設實施,能夠對電子商務系統進行維護管理。總之,通過對電子商務的理論和實踐的學習、研究和分析,掌握電子商務的基本知識和基本原理,提高學生結合自身特點從事商務實踐的理論素養和電子商務的能力。
3針對計算機專業學生的特點設計電子商務的教學重點
本課程中涉及的概念繁多,學時較少(32-48學時),因此教學過程中針對計算機專業學生培養計劃和電子商務的知識體系,必須做出取舍,查缺補漏。一個比較適合計算機專業學生的電子商務教學的重點、難點和要求設計如下:
(1)熟悉電子商務的各種基本概念,了解電子商務的基本框架。
(2)熟悉Internet商務的基本框架,掌握B2C、B2B電子商務交易方法與特點。
(3)了解EDI商務,了解EDI的基本概念、術語、標準等基本概念。
(4)掌握企業實施電子商務的策略。
(5)掌握流通業、生產業、信息服務業電子商務的特點。
(6)掌握電子貨幣基本類型、網絡銀行的基本業務、網上支付的模式。
(7)掌握安全交易的體系,掌握安全交易的方法。
(8)了解電子商務物流的基本概念。
(9)掌握網絡營銷的策略、網絡廣告策略。
(10)熟練掌握電子商務網站建立。
從以上的教學要求可以看出,在本課程中弱化了對計算機專業開發技術的要求,這是因為學生已經有了計算機程序設計、計算機網絡、網站建設與網頁制作等課程的基礎,而網絡信息安全技術、軟件工程、軟件新技術等課程是學生的后續課程,因此在本課程的教學中,可以對先修和后續課程中的知識不做重點講授。而在課程教學中,講授的重點應該是計算機專業其他課程中所不能涉及的與商務相關的概念、原理等知識。
4課堂教學重在激發學生靈感和探索熱情
計算機專業學生在先修課程中已經建立了較為扎實的專業基礎和素養,培養了對計算機專業的興趣。開設電子商務課程,可以使學生在專業基礎之上,了解電子商務,開拓視野,為將來的就業拓寬途徑和渠道。因此,在課堂教學中,教師應適時引入一些商務和IT經典案例和故事,吸引學生,激發學生的學習興趣和探索熱情。對于學生感興趣的熱點和想法,鼓勵學生大膽嘗試,敢于實踐。教師可給以積極的引導和培育,可建議學生申請學校的大學生創新項目的支持,在教師的指導下進一步開展研究和探索;還可以在畢業設計時中進一步的完善和提高,有的方案就可能成為將來的就業或創業的方向。在幾年的電子商務教學中,通過引導和培育,使學生對電子商務產生了濃厚的興趣,并有多人成功地創業。另外,鼓勵有興趣的同學報考國家助理電子商務師、電子商務師等職業認證,將來可成為融IT與商務于一身的高素質復合型人才。
5適時推行雙語教學
在經濟全球化、教育國際化的發展趨勢下,雙語教學越來越呈現出其優越性和迫切性。同時雙語教學也是我國現今教育改革的一個熱點話題,是電子商務專業教學改革的需要。商務在全球的飛速發展,帶來了電子商務人才大量的需求。作為一門由歐美國家創造的新的學科,其中有大量的專業詞匯及專業英文文章的出現,電子商務的雙語教學作為一個輔助的教學手段就很有發展的必要。開展雙語教學,要求教師和學生都能運用這兩種語言進行科目知識的教學與交流,最終達到用這兩種語言的思維方式進行學科學習、思考和研究。
6搭建電子商務實踐平臺
電子商務實驗,是對已經學習過的電子商務專業知識進行重復、加深和運用,用實踐的形式來鞏固知識、理解知識和綜合運用知識,把在專業理論課中學習過的知識點,轉變為可以操作的活動和過程,聯結成一個具有明顯實踐特征的經驗型知識體系,并運用于實踐之中,引導學生完成對知識的認知,體驗,應用和創新的活動。
7結論
在教學過程中結合學生實際情況充分運用了上述方法,激發了學生的學習興趣和積極性,培養了學生扎實的理論基礎和較強的實踐能力,同時鼓勵同學報考國家職業資格考試,這為后續專業課程的學習打下了良好的基礎,已有多名學生在電子商務課程的啟發下畢業后走上了成功的創業之路。
參考文獻:
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2013)012-0060-02
結構力學是土木工程專業力學系列課程中一門非常重要的專業基礎課,與混凝土結構原理一起被譽為該專業的“基本功”、“看家本領”,因此,結構力學課程的教學質量對于培養基礎扎實、高素質、實踐能力強的土木工程師起著舉足輕重的作用。
一、厚基礎、寬口徑,談土木工程專業力學類課程的設置比重
土木工程專業的力學類課程包括理論力學、材料力學、結構力學和彈性力學。它們在專業培養方案中所占的學分比例體現了該類課程的重要性,也是制訂專業教學計劃、進行教學改革的依據之一。調研結果顯示,國內土木工程專業力學類課程學分占總學分的比例較小,不計“兩課”與英語課等所占學時數,力學課程的學分比例會有所提高,但總的教學時數與國外相比仍然偏低。因此,應注重學生基礎知識的培養,使學生畢業后能夠具有主動獲取專業知識的能力。這就要求教學計劃應體現“教學以教師為主導”、“學習以學生為中心”的指導思想,以體現“基礎扎實”的要求;結合“大類”招生基礎教學平臺,體現“寬口徑、高素質”的要求;設置實踐環節比重大于25%,體現實踐能力強的培養要求。另外,在課程體系上也要對力學課程的內容進行整合優化,突出重點,避免重復,建議力學類學分應占學生畢業總學分的10%~15%。
二、滿足基礎扎實、實踐能力強的條件,談地方高校結構力學課程體系的構建
根據教育部高等學校非力學專業力學基礎課程教學指導委員會對A類(土木工程、水利水電工程等)結構力學教學內容的基本要求,該課程主要是培養學生的分析能力、計算能力、判斷能力與自學能力,課程分為基礎部分與專題部分。基礎部分為60~80個學時,內容包括桿件結構幾何組成分析、靜定結構的受力分析、虛功原理和結構位移計算、影響線、力法、位移法及彎矩分配法;專題部分內容包括結構矩陣分析、結構動力計算、結構穩定性計算及結構極限荷載。為此,從厚基礎土木工程專業的視角,結合地方高校培養目標要求,應考慮其他并行課程的進度與要求,我們整合和重組了課程內容,分成3個模塊教學:第一、第二模塊為專業必修模塊,第三模塊為專業選修模塊。第一模塊內容包括桿件結構幾何組成分析、靜定結構的受力分析、虛功原理和結構位移計算、力法、位移法,彎矩分配法與剪力分配法,為結構力學基本原理部分,共72學時,側重于結構力學的基本概念、基本理論和基本方法;第二模塊內容包括影響線、矩陣位移法、結構動力計算基礎;第三模塊內容包括結構動力計算、結構穩定性計算及結構極限荷載,為結構力學應用與專題部分,共56學時,注重實用計算與應用。上述內容體系是經過多年的實踐及不斷適應與調整而成的,歷年學生考研成績、參加結構設計競賽成績等證明,教學效果明顯。
三、銳意改革,淺談結構力學課程教學內容的調整與優化
重點是進行課程教學內容的調整與優化,修訂結構力學課程教學大綱。根據教學大綱的要求,對課程知識點的掌握程度分三個層次:熟練掌握、掌握及了解。主要調整如下:拓寬緒論章節的內容,注重工程實例,加強學生對該課程的整體認識及課程的重要性認識;刪去第二章中計算自由度的講解,著重講3個判別法則;增加3、4、5章節的課時,重點放在剛架的內力計算方法及技巧上;力法、位移法的課時,強調基本概念、基本原理、基本方法、基本技巧對后續章節的作用;刪掉變截面桿件的結構計算、復雜斜桿的計算;增加動力計算章節的課時,減少影響線章節的課時;淡化迭代法,加強D值法的講解;減少穩定性和極限荷載內容的課時,把主要時間用在提高學生對基本概念、基本原理、基本方法、基本技巧的掌握上;加強矩陣位移法講解,合理安排上機實踐課時,提高學生電算能力。
四、保證教學質量,淺議結構力學教學方法與教學手段的改革
(一)課堂教學做到“互動+三個結合”
探索先進有效的教學方法與教學手段,研究教與學的相互關系,貫徹“教學以教師為主導”、“學習以學生為中心”的指導思想對提高教學質量有至關重要的作用。
在圍繞培養學生的分析能力、計算能力、判斷能力、繼續學習能力方面,我們有重點地在緒論章節中培養學生的“分析能力”。例如,如何選擇計算模型;在力法、位移法、彎矩分配法等章節中培養學生的基本計算能力,掌握結構力學的經典內容,也是核心、基本功內容;在矩陣位移法章節中培養學生的基本電算能力,給學生計算軟件,學生自己選題,計算多跨多層框架結構,并要求分析計算結果以驗證基本概念;通過趣味題目、典型問題提高學生的判斷能力、定性分析能力。
課堂教學上做到精講多練,啟發式、討論式教學,注重概念、理論、能力的協調講授。(1)課堂教學中師生互動。針對所講的內容引導、啟發學生進入新內容的學習,講清問題的來源背景、解決的方法、過程及工程應用等,提高課堂教學效率。(2)課堂教學與相關課程的教學相結合。例如,講影響線章節時與混凝土結構課程相結合、講動力學章節時與建筑結構抗震相結合,讓學生了解專業基礎課與專業課之間的關聯,增強學生專業知識的系統性與趣味性以及對專業的熱愛。(3)課內與課外相結合。通過作業、小測驗,對結構力學課程的基本概念、基本原理、基本方法及基本技巧進行深入掌握,從趣味性例題,對結構的受力機理進行仿真模擬,增強判斷力。在培養學生動手能力上,參加各層次的設計大賽,強化概念,鍛煉實踐能力,激發學生的學習熱情。(4)基本原理與實際應用相結合,在畢業設計中培養學生綜合應用和解決實際問題的能力。
(二)多媒體輔助教學與網上教學資源建設
多媒體教學有它的優勢,但是不能替代傳統模式。其最大缺點是速度快、與學生的理解速度不協調、不能記錄,但其優點也非常明顯:信息量大,動畫、視頻、聲音等生動形象,可使人產生深刻印象。例如,對于比較抽象的瞬鉸、瞬變體系、塑性鉸、振型等概念以直觀的動畫形式制作課件;在矩陣位移法中,矩陣計算多,采用多媒體后大大減少了教師板書的時間,教師把精力投入到講透基本原理和實際應用上,收到了事半功倍的效果,有其獨特的作用。
除了課堂教學形式之外,網絡課堂建設也具有重要的作用與地位。網絡課堂內容一般包括教學大綱、網上答疑、典型習題與例題等方便學生課后學習的資料與內容。以上三方面相互關聯,既體現教師“教”的主導地位,也體現學生“學”的中心地位,取得了良好的教學效果。
五、培養實踐能力與創新精神,廣泛開展第二課堂活動
學生實踐活動是檢驗課堂教學效果的方法之一,也是培養學生動手能力和創新精神的有效途徑。舉辦結構設計大賽是濟南大學每年堅持的活動之一,同時也參加省級以上的結構設計大賽,取得了良好成績。從學生制作的結構模型,可以了解學生對結構構件受力的準確把握程度;通過模型制作,學生能對結構受力作出定性判斷,極大提高了學生對受力概念的理解,制作出結構新穎、受力合理的結構形式,培養了學生的創新精神。課堂中,筆者以學生的參賽作品為例題,先從概念上判斷其作品的結構合理性,分析結構中哪些部位容易出現問題,再對比比賽錄像驗證判斷的結果。這種方法非常有效,學生的熱情高漲,對概念的理解更深刻,為今后出色地工作奠定了堅實的基礎。
六、結束語
培養基礎扎實、高素質、實踐能力強的專業工程技術人才,需要高水平的教師、先進的教學內容、恰當的教學方法與良好的教學手段。筆者在“強化概念、掌握原理、重視實踐、注重應用”的教學理念指導下,致力于結構力學課程建設,取得了良好的教學效果。需要指出的是,教師的科研成果必須融入課程建設中,沒有創新的課程就是沒有靈魂的課程。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 劉鳴,王新華,賈紅英,等.從土木工程專業培養目標看結構力學課程建設[J].高等建筑教育,2006,(3).
[2] 郭光林,盧紅琴,等.土木工程專業力學系列課程體系的改革思路[J].高等建筑教育,2007,(1).
[3] 呂恒林,宋明志,周淑春,等.結構力學課程教學的幾點建議[J].理工高教研究,2007,(1).
一、牢固掌握基本概念和基本規律
好多同學有這樣一個困惑:書上的基本概念、基本規律我都知道,可做題為什么還總是出錯?其實,基本概念、規律僅僅停留在背誦上是沒有任何意義的,要知道任何概念和規律都不是孤立的,要知道它提出的背景、要了解它與其它問題的聯系。對于一個基本概念,要問一下自己:為什么要引入這概念?是如何引入的?如何定義?公式、單位與相關量的關系怎樣?……對于一個基本規律,也應該清楚:為什么要引進這個規律?規律成立的條件是什么?規律內容怎樣(包括文字、公式、圖像)?能解決怎樣的問題,如何來驗證它?……只有對物理概念、規律從宏觀的、立體的角度來把握,才可以做到真正地學懂、會用。例如,對電場強度這個基本概念,可做如下把握:它是為了描述電場的力的性質而引入的物理量。其定義式是E=F/q,但E是描述電場本身性質的物理量,其大小與F、q均無關(只是可以借助q在電場中的受力情況來探知),點電荷電場的量度式E=KQ/r2恰好證明了這一點。場強E可以表示電場的強弱和方向,用電場線可以形象地表示出來。與E相關的量是電勢U,然而電場強度為零的地方電勢不一定為零,電勢為零的地方場強也不一定為零。把公式變形為F=qE之后,可以用來計算電荷在電場中的受力大小和方向,從而分析電場中的力學問題。
二、注重知識形成過程,不要死記硬背
由于“慣性”許多同學學習物理依然習慣于小學初中的學習方法和習慣,只洼重知識的記憶,重結果輕過程。在這種思想的支配下,他們花大量時間背概念、規律、公式。顯然,這樣的同學對學習物理缺乏全面認識,是一種“可憐”的舍本逐末的學習方法。實際上,每一學科都有各自的特點。物理即知物明理,理從物來。“理”如何從物中來的,這才是同學們最應關注的。也就是要注重知識的形成過程。如,要掌握一個概念,必須弄清,為什么要引入這個概念,引入這個概念老師提供了哪些豐富、生動的典型材料?又怎樣從這些材料中抽象出事物本質屬性、歸納概括出客觀規律,進行定義的?其物理意義是什么?又與哪些概念有區別和聯系?容易出現哪些錯誤?實際中哪些地方用到這一概念?這一切要在老師的引導下,通過觀察、分析、思考、討論、形成概念,總結出規律。從中獲取知識,了解結論的來龍去脈,了解結論成立的條件和特點。
三、注重知識的聯系,解好新題型
1、圖像與知識的聯系。物理中的運動學、振動和波以及熱學是運用圖像最多的地方,但在綜合考試中圖像所涉及的問題已經超出了這些部分,它不僅要求考生會解答已畫好的圖像問題,有時還需要考生利用圖像解決物理問題(比如實驗的數據處理),所以同學們要重視這個問題,盡快學會解決方法。其實圖像問題并不神秘,先要看清橫縱坐標各表示什么物理量,這些物理量在題目所涉及的物理過程中存在什么樣的關系,寫出關系式,然后再對比圖像上所反映的關系,解決問題。在解答計算題時也可利用圖像,比如涉及物體運動的題目,可畫V-t圖,因為V-t圖線的斜率表示物體的加速度,圖線與時間軸所圍面積表示物體的位移,解決問題時,畫出V-t圖線既直觀,又能反映全過程,有時還使解題過程變得簡捷。
2、運用新、舊知識的聯系,解好信息題。綜合考試中有一類這樣的題目,在題目中介紹給考生沒有學過的概念或規律,要求考生當場學習并簡單應用。這類題目一是考查學生的理解能力,二是考查考生將新舊知識結合在一起運用的能力,其實主要考查靈活運用課本知識的能力。因此,其難點在于對基本知識的理解和應用。
四、做好“題后反思”和“章后回顧”
做題的目的是為了鞏固對物理知識的理解,提高對物理規律的運用能力,盲目的多做題是不會有太大的收獲的,要處理好低頭拉車與抬頭看路的關系。當你吃力地做完一道題后,一定不要放過進一步提高自己能力的好機會,要重新體會物理場景、再次對過程進行快速的分析,看看是通過哪幾個關鍵的環節解出了這道題,發現自己在哪些方面還有欠缺……,經過題后反思,要達到能夠“線索清晰、思維流暢”地迅速求解,這樣,下次再遇到同類題目,便可迅速地抓住要害,少走彎路。這一工作可能只需你幾分鐘的時間,但是卻是相當的寶貴。
同樣,當我們復習完了一個章節,在章末測試前,要對這一章做一系統的回顧,運用結構圖,圖表等形式,對這一章涉及到的知識、方法、物理模型進行梳理,把握知識結構,抓住主線,理清線索,掌握知識的縱橫聯系,把知識條理化、系統化.復習到一定階段時,還要看一看各章節間有什么聯系,構建好知識體系。比如:復習力學知識時,要了解受力分析和運動學是整個力學的基礎,而運動定律則將原因(力)和效果(加速度)聯系起來,為解決力學問題提供了完整的方法。曲線運動和振動部分屬于運動定律的應用。動量和機械能則從時間、空間的角度開辟了解決力學問題的另外兩條途徑,提供了求解系統問題、守恒問題等的更為簡便的方法。有了這樣的分析,整個力學知識就不再是孤立和零碎的,而是為了研究運動和力之關系的有機整體。再如:磁場、電磁感應部分雖頭緒繁多,但其核心可歸結為如下三件事:電生磁、磁生電和電磁生力。
總之,物理學科本身具有無窮的魅力,只要學習時抓住物理學科的特征,具有良好的學習方法和習慣。我堅信同學們“長風破浪會有時,直掛云帆濟滄海”。
參考文獻:
一、牢固掌握基本概念和基本規律
好多同學有這樣一個困惑:書上的基本概念、基本規律我都知道,可做題為什么還總是出錯?其實,基本概念、規律僅僅停留在背誦上是沒有任何意義的,要知道任何概念和規律都不是孤立的,要知道它提出的背景、要了解它與其它問題的聯系。對于一個基本概念,要問一下自己:為什么要引入這概念?是如何引入的?如何定義?公式、單位與相關量的關系怎樣?……對于一個基本規律,也應該清楚:為什么要引進這個規律?規律成立的條件是什么?規律內容怎樣(包括文字、公式、圖像)?能解決怎樣的問題,如何來驗證它?……只有對物理概念、規律從宏觀的、立體的角度來把握,才可以做到真正地學懂、會用。例如,對電場強度這個基本概念,可做如下把握:它是為了描述電場的力的性質而引入的物理量。其定義式是E=F/q,但E是描述電場本身性質的物理量,其大小與F、q均無關(只是可以借助q在電場中的受力情況來探知),點電荷電場的量度式E=KQ/r2恰好證明了這一點。場強E可以表示電場的強弱和方向,用電場線可以形象地表示出來。與E相關的量是電勢U,然而電場強度為零的地方電勢不一定為零,電勢為零的地方場強也不一定為零。把公式變形為F=qE之后,可以用來計算電荷在電場中的受力大小和方向,從而分析電場中的力學問題。
二、注重知識形成過程,不要死記硬背
由于“慣性”許多同學學習物理依然習慣于小學初中的學習方法和習慣,只洼重知識的記憶,重結果輕過程。在這種思想的支配下,他們花大量時間背概念、規律、公式。顯然,這樣的同學對學習物理缺乏全面認識,是一種“可憐”的舍本逐末的學習方法。實際上,每一學科都有各自的特點。物理即知物明理,理從物來。“理”如何從物中來的,這才是同學們最應關注的。也就是要注重知識的形成過程。如,要掌握一個概念,必須弄清,為什么要引入這個概念,引入這個概念老師提供了哪些豐富、生動的典型材料?又怎樣從這些材料中抽象出事物本質屬性、歸納概括出客觀規律,進行定義的?其物理意義是什么?又與哪些概念有區別和聯系?容易出現哪些錯誤?實際中哪些地方用到這一概念?這一切要在老師的引導下,通過觀察、分析、思考、討論、形成概念,總結出規律。從中獲取知識,了解結論的來龍去脈,了解結論成立的條件和特點。
三、注重知識的聯系,解好新題型
1、圖像與知識的聯系。物理中的運動學、振動和波以及熱學是運用圖像最多的地方,但在綜合考試中圖像所涉及的問題已經超出了這些部分,它不僅要求考生會解答已畫好的圖像問題,有時還需要考生利用圖像解決物理問題(比如實驗的數據處理),所以同學們要重視這個問題,盡快學會解決方法。其實圖像問題并不神秘,先要看清橫縱坐標各表示什么物理量,這些物理量在題目所涉及的物理過程中存在什么樣的關系,寫出關系式,然后再對比圖像上所反映的關系,解決問題。在解答計算題時也可利用圖像,比如涉及物體運動的題目,可畫V-t圖,因為V-t圖線的斜率表示物體的加速度,圖線與時間軸所圍面積表示物體的位移,解決問題時,畫出V-t圖線既直觀,又能反映全過程,有時還使解題過程變得簡捷。
2、運用新、舊知識的聯系,解好信息題。綜合考試中有一類這樣的題目,在題目中介紹給考生沒有學過的概念或規律,要求考生當場學習并簡單應用。這類題目一是考查學生的理解能力,二是考查考生將新舊知識結合在一起運用的能力,其實主要考查靈活運用課本知識的能力。因此,其難點在于對基本知識的理解和應用。
四、做好“題后反思”和“章后回顧”
做題的目的是為了鞏固對物理知識的理解,提高對物理規律的運用能力,盲目的多做題是不會有太大的收獲的,要處理好低頭拉車與抬頭看路的關系。當你吃力地做完一道題后,一定不要放過進一步提高自己能力的好機會,要重新體會物理場景、再次對過程進行快速的分析,看看是通過哪幾個關鍵的環節解出了這道題,發現自己在哪些方面還有欠缺……,經過題后反思,要達到能夠“線索清晰、思維流暢”地迅速求解,這樣,下次再遇到同類題目,便可迅速地抓住要害,少走彎路。這一工作可能只需你幾分鐘的時間,但是卻是相當的寶貴。
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1002-7661(2012)22-372-01
線性代數是理工科甚至部分文科專業一門重要的基礎理論課, 它對于培養學生的計算能力、抽象思維能力、邏輯推理能力、應用和工程實踐能力起到不可忽視的作用。線性代數教學效果的好壞直接影響著學生在實踐中對數學手段的應用能力。由于線性代數課程的內容比較抽象并且帶有一定的邏輯性, 使得學生在這門課程的學習過程中具有一定的困難。為了使得學生能夠更好的學習和掌握線性代數的相關知識,筆者根據課程的內容特點,從提高學生學習興趣、概念講解、教學內容編排、教學方法等五個方面,談幾點體會。
一、提高學習興趣是首要問題
線性代數是一門邏輯性強、十分抽象的基礎學科,常常讓學生感覺枯燥無味,從而影響學生學習積極性和主動性。孔子曰:“知之者,不如好之者,好之者,不如樂之者。”只有有了濃厚的興趣,學生才會保持旺盛的學習激情,因此,教師在教學過程中,一定要想盡辦法激起學生的興趣。引導學生從“要我學”改變為“我要學”,重建學習信心。樹立線性代數的應用意識,讓學生覺得學習這門課程在實際中有用。比如在學習線性規劃這章的內容時,可以告訴學生作為一名商場的老板,線性規劃可以幫助你合理的安排各種商品的進貨以達到最大利潤。從而激發他們的學習興趣。
二、重視基本概念的講解
線性代數有些內容本身很抽象,如果教師上課時不能透徹地講解基本概念,會使學生搞不清楚學的什么東西,一節課上下來學生還在云里霧里,根本不知道講的什么東西。而線性代數里面很多重要定理都是由基本概念得到的,所以能夠通俗、形象生動的對于線性代數的一些基本概念進行講解時很有必要的,對于學好線性代數起到很大的作用。為此,在講解基本概念時可以給學生多舉一些具體的例子,讓學生從不同的角度理解和掌握所講的基本概念。
三、注重教學方法的選取和教學內容的調整,提高教學效果
在日常課堂教學中,理想的教學方法是以學生為主體進行教學, 但是絕大多數情況是老師在講臺上講的津津有味,學生在下面聽得糊里糊涂,學生學起來有很大的難度。老師講的很辛苦,但是卻達不到應有的教學效果。為了能夠達到更好的教學效果,老師在上課前有必要對教學內容進行篩選,選取少而精的內容,靈活運用啟發式教學,以學生為主體讓學生上課積極參與,盡量能夠跟得上老師講課的節奏,調動學生的積極性,從而達到提高課堂教學效果的目的。另一方面,由于本課程課時一般較短, 所以在課堂上要調整教學內容,讓學生能夠既學到必須掌握的理論知識又能夠掌握一定的實際應用,對一般的運算,比如行列式只要掌握行列式的性質和基本運算,簡單的做一到兩題的行列式的計算,剩下的可以留給學生課后完成,這樣可以調動學生學習的主動性,又可以避免老師大包大攬,減輕教師的工作負擔。進而在課堂節省時間,把時間放在線性代數的重點內容矩陣的相關運算上。
四、選擇合適的教學手段和方法
隨著電腦技術的發展,多媒體輔助教學已逐步普及。采用多媒體組合優化教學的形式,可達到教學控制的優化。由于線性代數課程的特點,自始至終一直使用多媒體教學可能不一定能起到很好的效果。所以在日常教學過程中不能過多依賴多媒體,但是適當得使用多媒體輔助教學是有助于線性代數課堂教學的。通過對線性代數課程內容的分析,在教學過程中部分章節采用多媒體輔助教學,是可以克服傳統教學過程中板書太多影響課程進度及課堂教學枯燥乏味的問題。例如,在矩陣和線性方程組這些章節中可以采取多媒體教學,而對于一些嚴格推理的章節比如“向量組的線性相關”等內容則不宜采用多媒體教學。
由于各個學生的基礎不同,尤其是部分文科生源,數學基礎比較薄弱。如果基礎好的和基礎差的在同一班級上課,直接影響教學效果和教學質量,因此線性代數課程分層教學的改革勢在必行。另外,由于擴招影響,學生人數增加很快,而教師相對較少,某些專業只好大班上課,有的班額超過150人。我們知道,大班上課效果肯定不如小班效果好,對于有條件的院校應該盡量采取小班教學。
五、重視習題課在課堂教學中的作用
線性代數課程里面有一些章節的習題的運算具有一定的抽象性,所以必須通過一定量的練習來加深鞏固學生在上課所學習的知識。在每章內容結束后,精心組織好一次習題課,是提高教學質量的一個重要手段。學生只有通過大量的練習, 才能掌握一定的運算方法和運算技巧,因此習題課是線性代數課程的一個重要的環節。這門課程學得如何,歸根到底體現在解題上,因此學生適量習題訓練是必不可少的。它既可以使所學知識得到鞏固,同時也達到了運用的目的。
結束語
Design of Clouds Computing Based Education
ZHANG Long 1,2, WANG Jian-hua1,2, ZHANG Jun1,2
(1. Computer Science and Information Engineering College, Harbin Normal University, Harbin 150025, China;
中圖分類號:G633.6 文獻標識碼:B 文章編號:1672-1578(2016)05-0155-02
1.及時掌握基本概念,靈活運用
高中數學有很多基本概念,是要求學生靈活運用的,課堂是學生接收知識的主要陣地,是學生消化知識的重要場合,所以,如何達到高效課堂,學生學好一堂課是每個教師應該重點思考的命題,每上一堂課,教師應該找出最簡單有效的方式進行教學,力保每個學生都能及時吸收消化,高中數學有很多基本概念需要學生去理解掌握,在教學中,我會用學生容易接受的方式進行教學,例如:在講解三角形一知識點時,我會用讓學生理解它的變形公式,即===2R,其中R是三角外接圓徑,我們通過這個基本公式,便可以推算出很多變形公式,① a:b:c=sinA:sinB:sinC,②a=2R sinA, b=2R sinB, c=2R sinC,③sinA=, sinB=,sinC=。我在每次講解完基本概念之后,我便會及時舉出例題,讓學生進行靈活運用,這樣才能將所學的基本知識點進行靈活運用的,同時也是可以加深印象的,對于知識點能及時消化,這樣的教學才是有效率的。例題1:在ABC中,a=15,b=10,A=60°,則cosB=( )。對于這道題,我們首先要清楚正弦定理的基本公式及正弦定理的變形,即===2R,其中R是三角外接圓徑,解析這一題目,可以得出0°
2.冷靜分析重難點,逐一攻破
高中數學之所以不同于其他科目,在于它的重難點比較多,所以很多學生在學習的時候感覺到力不從心,但是,高中數學的題目的考察也會有規律可尋的,部分知識點雖然很困難,但是只要你冷靜分析 ,你會發現它也是由很多基礎知識點進行涵蓋的,考察了學生的綜合分析問題的能力,成績中等偏下的學生,普遍現象是學生看到題干那樣長就直接放棄,這是很不好的現象,這樣從心里便是抗拒的,其實,這些學生是有基礎的,能夠很好地完成第一個小問題的,但是這種害怕的心理狀態嚴重阻礙了學生敢于動腦的行為,使得這些綜合大題是學生永遠的絆腳石,為此,面對高考的現實情況,我需要重拾學生的信心,讓學生看到這種類型的題目不再第一眼就否定自己所有的可能,而是愿意花時間進行冷靜地進行思考,這便是教學的目的,高考例題中"直線、圓的位置關系"是必考題,它總是會以各種各樣的方式出現,直線和圓的知識綜合考察需要學生能有獨立思考分析問題的能力,例如1:若圓x2+y2-2mx+m2-4=0與圓x2+y2+2x-4my+4m2-8=0相切,則實數m的取值集合是?解析:圓(x-m)2+y2=4的圓心為O1(m,0),半徑r1=2,圓(x+1)2+(y-2m)2=9的圓心為O2(-1,2m),半徑r2=3,且兩圓相切,|O1O2|= r1+ r2或|O1O2|= r2- r1,(m+1)2+(2m)2=5或(m+1)2+(2m)2=1,解得m=-或m=2,或m=0或m=-, 實數m的取值集合是{-}。通過這道題目,我們可以看出,考察的也會基本知識點的綜合理解能力,對于學生來說,只要保持良好的心態,冷靜的頭腦,逐一進行分析,問題便會迎刃而解。每個重難點都有突破點,在題干中都有相對應的提示,所以,克服自己的恐懼是很有必要的,將所學的知識靈活運用,我相信面對這些重難點也是有很多方法進行解決的。
3.易錯題及時更正,找出易錯點
高中數學的教學是個細致的教學過程,需要學生進行很多的練習的,在練習中肯定是會經常出現錯誤的,需要學生自己去發現自己的錯誤,對于每次大型的考試,我都會讓學生花上一段時間總結下自己的錯誤題目,到底是什么原因出現錯誤的,普遍情況反映如下:①解題中出現了模糊的概念,解題容易弄混,在計算過程中出現錯誤。②不理解題干的意思,不知道題目的考察點是什么。③題目太難,不愿意去思考,瞎蒙的。對于學生反映的情況,我大致了解到了基本情況,針對學生的情況我這邊及時作出相對應的科學方法改變這些情況,據分析,其中易錯題占了90%的比重,也就是學生反映的模糊概念,所以,在教學中,我會著重分析知識點之間的區別,例如考題中出現函數的奇偶性時,出現了模糊概念,我們需要牢牢把握,函數的奇偶定義,當 f(-x)=f (x),那么函數f(x)就叫做偶函數,當f(-x)=-f(x),那么函數f(x)就叫做奇函數。所以,在解題中,根據這個結論進行審題,便不會出錯的,函數是個經常考察的題目,是學生容易出現失分的地方,所以學生一定要注意易錯點,及時總結更正,避免同一錯誤多次發生。我一般讓學生準備一個易錯題本,把平時容易出現錯誤的題目進行歸總,讓學生自己去及時總結發現,不理解的地方及時咨詢學生或者老師,直到弄懂為止,做學問,不能弄虛作假,要踏踏實實的一步一個腳印。高中數學的教學,需要學生和老師一起鼓起勇氣和信心,學好每一個章節。
1、背景
隨著自動控制理論的發展和計算機技術的興起,在工程實踐中采用計算機并行、分布式處理設備來控制各類系統正常工作的生產方式已經越來越普遍。根據物聯網專業的課程設置和培養目標,控制理論與技術是其重要的專業基礎課,通過學習該課程,學生應掌握控制理論與技術的基本概念、原理和方法,并具備一定的工程應用能力。
由于物聯網專業的課程設置和培養目標與自動化等專業不同,因此不能開設大量控制類課程。如何在有限的學時內使學生掌握較全面、實用的控制理論與技術,是物聯網專業控制理論與技術課程設置中亟待解決的問題。
自動控制原理是自動化等專業的重要基礎課程,該課程理論性強,需要學生具有較好的數學基礎,而物聯網專業的培養目標偏重實踐能力,若采用原有自動控制原理的教學內容,無法使學生真正領會該課程的實際應用價值。隨著計算機技術的發展,自動化等專業普遍開設了計算機控制系統和分布式控制技術等應用性較強的課程,但如果對物聯網專業的學生僅講授計算機控制系統或者分布式控制技術的內容,則缺乏基本控制理論的支撐,基礎知識單薄,難以達到好的人才培養效果。
針對這一問題,筆者提出把自動控制原理、計算機控制系統、分布式控制技術等內容結合起來作為教學內容,并把理論教學、實驗、實訓結合起來,使學生既具有一定的理論基礎,也具備一定的工程實踐能力。
2、課程結合形式和授課方式
物聯網專業控制理論與技術課程所涵蓋的基礎內容包含物聯網控制技術概述、自動控制原理、計算機控制系統和分布式控制技術4部分(見圖1)。
物聯網控制技術概述部分簡要介紹控制理論與技術的主要內容、基本概念、發展簡史、基本控制方式、控制系統的組成及分類、控制系統的性能要求、控制研究的課題與發展方向等,使學生初步了解課程內容,理解控制理論與技術和物聯網專業之間的關系,掌握該課程的特點和學習方法。
2.1 自動控制原理內容
物聯網專業控制理論與技術中的自動控制原理部分理論性強,對學生的數學要求較高,不易理解,需要學生具備工程數學、電工電子技術等課程基礎,同時還要開設計算機控制系統、過程控制工程、運動控制系統等后繼課程,使學生充分理解整個課程體系。
然而,對于物聯網專業的學生來說,由于培養目標的不同,該專業多數沒有開設工程數學作為先修課程,也沒有開設相應的后繼課程,這增加了自動控制原理部分的教學難度。結合物聯網專業的實際情況,可以適當降低該課程的理論難度和深度,簡化復雜的知識點講解,增加實例,同時根據教學需要輔以相應數學知識的講解。
自動控制原理部分可以分為5大模塊:控制系統的數學模型、時域分析法、復域分析法、頻域分析法和自動控制系統的設計與校正。
1)控制系統的數學模型。
該模塊介紹自動控制原理的基礎知識,主要講解拉氏變換、傳遞函數、動態結構圖及其等效變換、典型環節的傳遞函數和自動控制系統的傳遞函數等內容,使學生對自動控制原理的學習內容具有整體的把握,同時了解相應的課程重點、難點和學習方法。
2)時域分析法。
該模塊主要講解典型輸入信號及性能指標、一階系統分析、二階系統分析、高階系統分析、系統穩定性分析、系統穩態精度分析等知識點,同時,輔以相關例題,作為課堂和課后作業,加深學生的理解。
3)復域分析法。
該模塊主要講解根軌跡法,包括根軌跡的基本概念、繪制根軌跡圖的基本法則、利用根軌跡分析系統的動態性能和廣義根軌跡等。在講解的同時,以課堂講解例題和課后作業的形式,使學生切實掌握根軌跡法。
4)頻域分析法。
該模塊主要講解頻率法,包括頻率特性、典型環節的頻率特性、控制系統開環頻率特性、穩定判據及穩定裕度、閉環頻域性能指標及時域性能指標的估算和系統開環頻率特性三頻段概念等。在講解的同時,通過大量的實例,培養學生對基礎知識的應用能力。
5)自動控制系統的設計與校正。
該部分的知識點較多,主要講解控制系統的設計步驟、性能指標與系統設計的基本思路、基本控制規律、常用串聯校正網絡、常用的串聯校正方法、反饋校正、復合校正和控制系統設計實例等內容。在講解的同時與實際系統相結合,加深學生的理解。
在這5個模塊中,第1模塊是學習的基礎;第2、3、4模塊是核心內容,是授課的重點內容,也是難點,需要詳細講解每個知識點,并輔以實例;第5模塊起到承上啟下的作用,既要對前面幾個模塊向應用的層面進行擴展,也要為后面計算機控制系統和分布式控制技術的內容做好鋪墊。
2.2 計算機控制系統內容
隨著計算機技術的普及,現代工、農業生產中的大多數控制是在計算機的輔助下實現的。在學生日后的實際生產應用中,要想充分發揮所學的控制理論與技術相關知識,計算機控制系統的學習是必不可少的。
物聯網專業控制理論與技術中的計算機控制系統部分的學習,可以安排在自動控制原理部分之后。通過自動控制原理部分的學習,學生能掌握自動控制原理的基礎知識和分析方法。計算機控制系統部分的內容更加貼近實際,具有較強的實踐性和較高的實用價值。計算機控制系統部分主要包括以下內容:檢測設備和執行機構、總線技術、過程通道與人機接口、數據處理與控制策略和抗干擾技術。
檢測設備和執行機構部分主要講解常用的傳感器、變送器以及執行機構;計算機總線技術部分重點講解總線的基本概念、內部和外部總線等知識點;過程通道與人機接口部分重點介紹數字量輸入輸出通道、模擬量輸出輸入通道以及人機接口的相關內容。這些內容是計算機控制系統的基礎知識,教師一般以講解為主,并輔以實例,使學生把常用的設備、元件和計算機控制系統聯系起來。
數據處理與控制策略是授課的重點內容,通過這部分的學習,學生能掌握數字控制器的設計技術,包括數字濾波和數據處理的方法,以及數字PID控制算法、常規控制方案、先進控制方案等基本的控制策略。抗干擾技術是計算機控制系統設計中不可缺少的內容,通過講解和舉例可以使學生明白干擾的傳播途徑與作用方式,并掌握硬件抗干擾技術和軟件抗干擾技術。
計算機控制系統的內容與實際聯系較為緊密,如果與實驗、實訓相結合,則容易調動學生的學習積極性,進一步培養學生的動手能力,可以達到較好的教學效果。
2.3 分布式控制技術內容
分布式控制技術的應用日益廣泛,在物聯網專業控制理論與技術課程中增加對分布式控制技術的講授,不僅可以使學生掌握較為先進的控制方法,也可以為后面云計算等與分布式計算相關的課程打下基礎。基于物聯網專業控制理論與技術課程的培養目標和課時,分布式控制技術的內容不易涉及過多,可以作為計算機控制系統部分--的有益補充。這部分的學習主要使學生了解分布式系統,掌握最常用的客戶服務器端架構方式。
在對分布式系統定義的講解過程中,可以對比介紹分布式與集中式的區別,以及分布式與計算機網絡的關系,詳細分析分布式系統層次結構、分類以及分布系統的主要特征(容錯性、安全性等),并進一步介紹分布式系統中的軟硬件設備。
客戶一服務器端架構是最常用的分布式控制方式,在介紹客戶一服務器模式的基本概念和優點后,可詳細講解兩部分內容:一部分是客戶一服務器端架構和體系結構,包括面向連接服務與無連接服務、應用程序的層次結構和客戶一服務器模型體系結構等;另—部分是客戶-服務器模型的進程通信,包括進程通信中客戶—服務器模型的實現方法和客戶_服務器模型的進程通信協議。
由于云計算等后繼課程的開設,分布式控制技術講授的內容不易過多,使學生能初步掌握分布式系統的概念、特點和典型應用即可。
3、課時安排
物聯網專業控制理論與技術課程的學時安排要結合學生的具體情況。如果是本科生專業,可以適當增加自動控制原理的內容,這部分內容的理論性較強,能夠使學生深入理解基本的控制理論。如果是專科專業,可以適當增加計算機控制系統和分布式控制技術的內容,這部分內容的理論相對簡單,對學生的數學基礎要求不高,以結合實踐的具體應用為主,能充分調動學生的學習積極性,培養學生的工程實踐能力。
以48~64學時的課程設置為例,物聯網專業控制理論與技術課程內容安排見表1。在自動控制原理、計算機控制系統和分布式控制技術這3部分中,以自動控制原理為主,占31~3時,這部分包含最基本的控制理論,是學習的重點與難點。計算機控制系統和分布式控制技術占17~25學時,這部分與生產實踐結合緊密,是基
同時,還應設置8~16個學時的實驗,培養學生的動手能力,并輔以1~2次的專業實訓課程,讓學生進入生產第一線,進一步理解控制原理和技術在現代化工業生產中的應用。
4、實驗與實訓設置
實驗有助于加深學生對基本概念、理論和算法的理解。由于控制理論與技術課程涉及較多的教學內容,針對每個教學內容都采購專門的實驗儀器設備,會給新開設的物聯網專業實驗室建設帶來較大的壓力,因此,課程開設初期可以采用仿真試驗的方式,既可以涵蓋理論教學內容,也能夠降低實驗室建設成本,以后再逐步增加實驗設備及相應的實驗。
Matlab軟件功能強大,可以直觀地顯示并分析復雜的結果。很多高校都采用Matlab軟件完成自動控制原理和計算機控制系統等課程的實驗教學。物聯網專業的控制理論與技術課程也可采用Matlab仿真軟件,并輔以C或者C++等學生較為熟悉的高級編程語言聯合編程,以滿足相應的控制需求。
控制理論與技術課程共設置8個實驗,每個實驗2學時,實驗內容為控制系統的Matlab數學建模、控制系統的時域分析、控制系統的頻域分析、控制系統穩定性和穩態性能分析、控制系統串聯校正、采樣系統設計與實現、PID調節器設計與實現和電機控制系統綜合設計。其中,前5個實驗類型為驗證性實驗,后3個為綜合設計性實驗,以學生操作為主,每人一機,輔以計算機多媒體演示。在實際教學中,可根據實際情況調整驗證性實驗和綜合設計性實驗的比例,使學生充分理解理論教學內容、靈活運用所學知識,培養學生的綜合能力。