導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本知識(shí)，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：人工智能；深度學(xué)習(xí)；教學(xué)建議

0 引言

傳統(tǒng)的人工智能課程主要包括人工智能導(dǎo)論、模式分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等。這些課程由各個(gè)院校根據(jù)專業(yè)情況不同而選擇，課程的內(nèi)容也有較大差別，但是，基本上都涉及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容。然而在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)內(nèi)容上，一般只講解經(jīng)典的多層感知器和反向傳播算法，或再加入一些反饋網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容，這種教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的一個(gè)不足是忽視了人工智能領(lǐng)域的最新發(fā)展——深度學(xué)習(xí)，它是近幾年人工智能領(lǐng)域最具影響力的研究主題，并在大規(guī)模語(yǔ)音識(shí)別、大規(guī)模圖像檢索等領(lǐng)域取得突破。

北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院開(kāi)設(shè)人工智能科學(xué)與技術(shù)的本科專業(yè)，筆者從事深度學(xué)習(xí)的研究工作，同時(shí)承擔(dān)了本科生和研究生人工智能類課程的教學(xué)工作，因此產(chǎn)生了將深度學(xué)習(xí)內(nèi)容引人人工智能類課程的想法。本文先介紹深度學(xué)習(xí)的背景，說(shuō)明深度學(xué)習(xí)在人工智能發(fā)展中的地位，之后分析了將深度學(xué)習(xí)基本內(nèi)容引入人工智能類課程的必要性和可行性，最后給出了一些實(shí)施建議供探討。

1 深度學(xué)習(xí)背景

2006年，加拿大多倫多大學(xué)的GeoffreyHinton教授與Salakhutdinov博士在美國(guó)《科學(xué)》雜志發(fā)表了題為“Reducing the Dimensionality ofDatawith Neural Networks”的論文，該文提出一種學(xué)習(xí)多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，并將這種具有多層結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)方法命名為深度學(xué)習(xí)（Deep Learning），而這成為深度學(xué)習(xí)研究的一個(gè)導(dǎo)火索，從此深度學(xué)習(xí)的研究與應(yīng)用蓬勃發(fā)展起來(lái)。

深度學(xué)習(xí)在語(yǔ)音識(shí)別與生成、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等應(yīng)用領(lǐng)域取得了突出進(jìn)展。近幾年的國(guó)際機(jī)器學(xué)會(huì)（International Conference on MachineLearning，ICML）、神經(jīng)信息處理大會(huì)（AnnualConference On Neural Information Processing Systems，NIPS）、計(jì)算機(jī)視覺(jué)大會(huì)（InternationalConference on Computer Vision，ICCV）、

聲學(xué)語(yǔ)音與信號(hào)處理大會(huì)（International ConferenceOn Acoustics，Speech，and Signal Processing，ICASSP）、計(jì)算語(yǔ)言學(xué)大會(huì)（Annual Meeting of the Association for Computational Linguistics.ACL）、計(jì)算機(jī)視覺(jué)與模式識(shí)別（InternationalConference on Computer Vision and P atternRecognition，CVPR）等都有不少相關(guān)的研究論文、會(huì)議教程和小組研討會(huì)（Workshop）。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃（DARPA）也提出了關(guān)于深層學(xué)習(xí)的研究項(xiàng)目。此外，2013年6月《程序員雜志》的封面故事，采訪了周志華、李航、朱軍3位國(guó)內(nèi)的機(jī)器學(xué)習(xí)專家對(duì)于深度學(xué)習(xí)的看法，他們一致肯定了深度學(xué)習(xí)在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。

工業(yè)界對(duì)深度學(xué)習(xí)也寄予了很高期望。2012年6月，《紐約時(shí)報(bào)》報(bào)道了斯坦福大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)家AndrewNg和谷歌公司的系統(tǒng)專家JeffDean共同研究深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型在語(yǔ)音識(shí)別和圖像識(shí)別等領(lǐng)域獲得的巨大成功。2012年11月，微軟公司在天津公開(kāi)演示了一個(gè)全自動(dòng)的同聲傳譯系統(tǒng)，其關(guān)鍵技術(shù)也是深度學(xué)習(xí)。2013年1月，百度公司首席執(zhí)行官李彥宏先生宣布建立深度學(xué)習(xí)研究院（Institute of Deep Learning）。2013年3月，谷歌公司收購(gòu)了由深度學(xué)習(xí)創(chuàng)始人Geoffrey Hinton創(chuàng)立的公司。

從學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的研究態(tài)勢(shì)看，深度學(xué)習(xí)已經(jīng)成為機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識(shí)別，乃至人工智能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。正是在這樣一個(gè)背景下，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重新回到人們的視野。此前人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展大致可以分為兩個(gè)時(shí)期，1943年，McCulloch和Pitts提出了最早的人工神經(jīng)元，這種神經(jīng)元具有學(xué)習(xí)能力，這是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)端，也可以被認(rèn)為是人工智能的發(fā)端（當(dāng)時(shí)還沒(méi)有人工智能這個(gè)術(shù)語(yǔ)）。1949年，Hebb提出了Hebbian學(xué)習(xí)算法。1957年，Rosenblatt提出了感知器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。1969年，Minsky和Papert分析了這種感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的局限性。然而，很多研究者認(rèn)為，感知器的這種局限性對(duì)于所有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型都適用，這使人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究很快暗淡下來(lái)。1980年代中期，諾貝爾獎(jiǎng)得主John Hopfield提出了Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，這種Recurrent神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有的動(dòng)態(tài)性有可能用于解決復(fù)雜的問(wèn)題。同時(shí)，多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的后傳算法也被重新發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)工作使人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到重生。這時(shí)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人工智能的一個(gè)重要組成部分。但是，在隨后的研究中，人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)習(xí)多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包含更多的隱藏層時(shí)，后傳算法并不能學(xué)到有效的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，這使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究再次陷入低潮。此次以深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的深度學(xué)習(xí)重新回到研究的舞臺(tái)，其中一個(gè)重要因素是Hinton提出的逐層預(yù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法治愈了多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)致命傷。

2 必要性與可行性

深度學(xué)習(xí)的發(fā)展使得從事教學(xué)一線的教師也無(wú)法忽視這個(gè)頗具影響力的研究主題。為此，我們提出將深度學(xué)習(xí)這個(gè)主題引入到人工智能類課程中，將它作為課題教學(xué)的一部分。

2.1 必要性

將深度學(xué)習(xí)這個(gè)主題引入到人工智能類課程中的必要性主要包括如下4點(diǎn)。

1）深度學(xué)習(xí)是人工智能的前沿。

2006年以來(lái)，深度學(xué)習(xí)的研究席卷了整個(gè)人工智能，從機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺(jué)、語(yǔ)音識(shí)別到語(yǔ)言處理，都不斷涌現(xiàn)出新的研究工作和突破性進(jìn)展。深度學(xué)習(xí)不僅在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域成為研究熱點(diǎn)，同時(shí)在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域也成為有力工具，而且，在工業(yè)界的系統(tǒng)應(yīng)用中，深度學(xué)習(xí)成為其中的關(guān)鍵解決技術(shù)。

2）深度學(xué)習(xí)是人工智能的突破。

深度學(xué)習(xí)的發(fā)端是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的論述，在人工智能類常見(jiàn)教科書(shū)中還停留在多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第二階段，它們大部分描述多層結(jié)構(gòu)無(wú)法訓(xùn)練的現(xiàn)象。但是，從深度學(xué)習(xí)的角度看，深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不僅可學(xué)習(xí)，而且有必要，這與第二代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)是完全不同的。深度學(xué)習(xí)突破了原有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)，超越了人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)教科書(shū)中的原有內(nèi)容，因此，有必要將多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可學(xué)習(xí)性告知學(xué)生，從新的視角糾正原有的觀點(diǎn)。

3）深度學(xué)習(xí)是人工智能的延伸。

深度學(xué)習(xí)不僅提供了一種可以在深層神經(jīng)結(jié)構(gòu)下訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的方法，也包含了不少新的內(nèi)容，是人工智能的新發(fā)展，為人工智能補(bǔ)充了新的內(nèi)容。到目前為止，深度學(xué)習(xí)至少包括：從生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與人類認(rèn)知的角度認(rèn)識(shí)深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的必要性；如何構(gòu)建和學(xué)習(xí)深層學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)；如何將深層結(jié)構(gòu)用于解決視覺(jué)、語(yǔ)音、語(yǔ)言的應(yīng)用問(wèn)題；如何看待深度學(xué)習(xí)與原有的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，如流形學(xué)習(xí)、概率圖模型、能量模型的直接關(guān)系；深度學(xué)習(xí)與其他學(xué)科的關(guān)系等。

4）深度學(xué)習(xí)是學(xué)生的潛在興趣點(diǎn)。

大學(xué)生對(duì)知識(shí)有著強(qiáng)烈的好奇心，加之當(dāng)前信息技術(shù)的發(fā)達(dá)，部分對(duì)智能感興趣的學(xué)生可以從其他途徑了解到這個(gè)學(xué)科發(fā)展的前沿。因此，順勢(shì)而為，將深度學(xué)習(xí)這個(gè)主題做具體講解，滿足學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)他們對(duì)學(xué)科前沿與發(fā)展的認(rèn)識(shí)，是十分必要的。對(duì)高年級(jí)的學(xué)生而言，了解深度學(xué)習(xí)的基本知識(shí)，是他們?nèi)嬲J(rèn)識(shí)人工智能與發(fā)展前沿的一個(gè)途徑，而對(duì)于研究生，較多地了解和掌握深度學(xué)習(xí)的基本知識(shí)有助于他們研究工作的開(kāi)展。

基于以上幾點(diǎn)，筆者認(rèn)為，將深度學(xué)習(xí)這個(gè)主題引入到人工智能類課程中非常有必要。深度學(xué)習(xí)作為人工智能的前沿，既是對(duì)人工智能原有理論和技術(shù)的一個(gè)突破和補(bǔ)充。

2.2 可行性

將深度學(xué)習(xí)引入到人工智能類課程中的可行性主要包括如下3點(diǎn)。

1）深度學(xué)習(xí)與現(xiàn)有人工智能聯(lián)系密切。

深度學(xué)習(xí)并不像突兀的山峰拔地而起。而是深深植根于原有的人工智能理論與技術(shù)。深度學(xué)習(xí)是以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為出發(fā)點(diǎn)，這正是深度學(xué)習(xí)教與學(xué)的切入點(diǎn)。比如，可以通過(guò)對(duì)多層感知器隱藏層的增加和后傳算法的失效來(lái)講解深度學(xué)習(xí)是如何解決這個(gè)問(wèn)題的。再者，深度學(xué)習(xí)的一個(gè)核心構(gòu)建“受限波爾茲曼機(jī)（Restricted Boltzmann Machine）”，可以被認(rèn)為是一種能量模型，而這種模型與Hopfield網(wǎng)絡(luò)都可以從物理學(xué)的能量模型角度分析，RBM可以認(rèn)為是Hopfield網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)擴(kuò)展?？傊?，深度學(xué)習(xí)與現(xiàn)有人工智能的聯(lián)系，使學(xué)習(xí)深度學(xué)習(xí)變得容易。

2）深度學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容并不深。

深度學(xué)習(xí)有個(gè)很好的名字，這個(gè)名字恰當(dāng)?shù)孛枋隽颂囟ǖ膶W(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)。比如，深度學(xué)習(xí)的核心部件受限于波爾茲曼機(jī)RBM，其結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的角度，受限波爾茲曼機(jī)是一種隨機(jī)的雙向連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)可以從可見(jiàn)層傳遞到隱藏層，也可以從隱藏層傳遞到可見(jiàn)層。網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)是具有特定結(jié)構(gòu)的神經(jīng)元，其中的神經(jīng)元具有典型的包含自身偏置的Logistic函數(shù)的隨機(jī)單元，能夠依Logistic函數(shù)計(jì)算得到的概率輸出0狀態(tài)或1狀態(tài)。概括地說(shuō)，深度學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容在高年級(jí)階段較易掌握。

3）深度學(xué)習(xí)的資料容易獲得。

當(dāng)前的信息資訊非常發(fā)達(dá)，有相當(dāng)多的資料可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等多種途徑獲得，這使學(xué)習(xí)深度學(xué)習(xí)成為可能。近期，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)主辦了多個(gè)技術(shù)講座均涉及深度學(xué)習(xí)的部分；深度學(xué)習(xí)的創(chuàng)始人Hinton教授的主頁(yè)也有很多資料；Coursera網(wǎng)站有免費(fèi)的Hinton教授的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程；斯坦福大學(xué)的Ng教授提供了很多的在線教程；蒙特利爾大學(xué)Bengio教授發(fā)表的題為“Learning Deep Architectures for AI”的論文也是這領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)資料。

3 實(shí)施建議

在具體的教學(xué)過(guò)程中，筆者建議適當(dāng)安排深度學(xué)習(xí)的最基本內(nèi)容，內(nèi)容不宜過(guò)多，也不宜占用過(guò)多的學(xué)時(shí)，可以根據(jù)教學(xué)對(duì)象的不同進(jìn)行調(diào)整。比如，本科生的高年級(jí)專業(yè)課可以安排1學(xué)時(shí)的教學(xué)量，介紹層次訓(xùn)練的基本算法；也可以在高年級(jí)前沿講座中安排2學(xué)時(shí)，內(nèi)容覆蓋面盡可能廣泛。在研究生的教學(xué)中，可以根據(jù)教學(xué)的課程主題安排內(nèi)容與學(xué)時(shí)。比如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主題的課程可以安排4-6學(xué)時(shí)的教學(xué)內(nèi)容，包括波爾茲曼機(jī)及學(xué)習(xí)算法、深層信念網(wǎng)絡(luò)與學(xué)習(xí)算法、深層波爾茲曼機(jī)與學(xué)習(xí)算法卷、積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)編碼器等。結(jié)合應(yīng)用，課程還可以包含MNIST數(shù)字識(shí)別的應(yīng)用、人臉識(shí)別的應(yīng)用、圖像檢索的應(yīng)用、語(yǔ)音識(shí)別中的應(yīng)用等。另外，深度學(xué)習(xí)是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的研究，隨機(jī)性：大規(guī)模（意味著數(shù)據(jù)不宜可視化，程序運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)）等多種因素混合，使深度學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)中不容易理解。為此，可以在條件允許的前提下，增加小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)，輔助理解。最后，課件可以通過(guò)對(duì)優(yōu)質(zhì)資料做修改得到。

篇2

關(guān)鍵詞： 網(wǎng)絡(luò)課程 評(píng)價(jià)模型 評(píng)價(jià)方法

網(wǎng)絡(luò)課程是基于Web的、以超媒體形式表現(xiàn)的、以異步學(xué)習(xí)為主的課程，它是基于Web傳輸?shù)臑檫_(dá)到某學(xué)科或領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo)而設(shè)計(jì)、組織的相對(duì)完整的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)體系，它包括圍繞特定學(xué)習(xí)目標(biāo)而設(shè)計(jì)組織的學(xué)習(xí)內(nèi)容、為實(shí)施課程而設(shè)計(jì)的交互性學(xué)習(xí)活動(dòng)、為評(píng)價(jià)課程效果而進(jìn)行的測(cè)評(píng)等，是學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)活動(dòng)的復(fù)合體[1]。網(wǎng)絡(luò)課程作為一種重要的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，是當(dāng)前高等學(xué)校開(kāi)展遠(yuǎn)程教育、進(jìn)行信息技術(shù)與課程整合的關(guān)鍵。網(wǎng)絡(luò)課程的質(zhì)量是制約整個(gè)網(wǎng)絡(luò)教育質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

國(guó)內(nèi)外對(duì)網(wǎng)絡(luò)課程的評(píng)價(jià)十分關(guān)注，產(chǎn)生了很多有價(jià)值的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)有專門(mén)的課題組進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的研制，最新公布的《網(wǎng)絡(luò)課程評(píng)價(jià)規(guī)范》從課程內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、界面設(shè)計(jì)和技術(shù)四個(gè)維度構(gòu)建了評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)課程的基本框架。而當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)課程評(píng)價(jià)研究的重點(diǎn)之一是網(wǎng)絡(luò)課程評(píng)價(jià)方法研究。

一、網(wǎng)絡(luò)課程典型評(píng)價(jià)模型

1.總分法及加權(quán)平均法

總分法是對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象按每一個(gè)影響因素給出一個(gè)評(píng)定分?jǐn)?shù)，然后用所有分?jǐn)?shù)的總和作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的一種綜合評(píng)價(jià)方法?？偡址▽⒚總€(gè)因素都看成是同等重要的，但是，在許多需要進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的場(chǎng)合，不僅應(yīng)該考慮因素的性質(zhì)和多少，而且應(yīng)該考慮各因素的重要程度。加權(quán)平均法對(duì)不同因素的重要程度賦予一定的權(quán)重，在對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行評(píng)分的基礎(chǔ)上進(jìn)行加權(quán)平均，再用加權(quán)平均值作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的一種綜合評(píng)價(jià)方法。顯然比總分法能給出更加合理的評(píng)價(jià)結(jié)果。因此，很多網(wǎng)絡(luò)課程評(píng)價(jià)時(shí)，經(jīng)常采用這種方法。

總分法和加權(quán)平均法簡(jiǎn)單易行，但評(píng)價(jià)方法沒(méi)有考慮到網(wǎng)絡(luò)課程評(píng)價(jià)中許多非量化的因素，很多評(píng)語(yǔ)集的語(yǔ)義都含有一定的模糊性，評(píng)價(jià)者在給某一指標(biāo)打分時(shí)，會(huì)有一定的隨機(jī)性。如果簡(jiǎn)單地將這些量化值合并，就必然會(huì)損失一些信息，導(dǎo)致不準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊綜合評(píng)價(jià)法為非量化評(píng)價(jià)與量化評(píng)價(jià)的結(jié)合提供新的思路。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)課程系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其評(píng)價(jià)指標(biāo)大多面臨“模糊”或“不確定性”，模糊綜合評(píng)價(jià)法正是研究不確定性問(wèn)題的有效處理方法；評(píng)價(jià)指標(biāo)具有多層次、相關(guān)性，所以通常將模糊評(píng)判法和層次分析法相結(jié)合。通過(guò)對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重及模糊評(píng)判矩陣各元素值的分析，可對(duì)被評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)課程存在的問(wèn)題提出改進(jìn)的建議，評(píng)估模型實(shí)用性強(qiáng)、可靠性高。

很多模糊評(píng)價(jià)模型中常見(jiàn)最大隸屬原則，因此會(huì)損失部分有用的信息；在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)過(guò)程中，如使用模糊綜合評(píng)判方法，對(duì)服務(wù)器的要求很高；模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系必須滿足矩陣式，它不能按網(wǎng)絡(luò)課程與評(píng)價(jià)指標(biāo)的具體情況分級(jí)。

3.基于云模型的綜合評(píng)價(jià)法

云模型可以統(tǒng)一描述語(yǔ)言值中大量存在的隨機(jī)性、模糊性，以及兩者之間的關(guān)聯(lián)性。云模型利用語(yǔ)言值描述的定性概念與其數(shù)值表示之間的不確定性轉(zhuǎn)化模型。教育相關(guān)的研究領(lǐng)域中，基于云模型綜合評(píng)判方法目前被一些學(xué)者引入，利用云發(fā)生器可以實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)語(yǔ)的定性定量轉(zhuǎn)換，還可使用云模型的方法處理評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。

該評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)于評(píng)價(jià)人數(shù)較少時(shí)，使用逆向云算法會(huì)存在不可信的結(jié)論，比如專家評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)課程時(shí)人數(shù)肯定不會(huì)很多。另外，在相似云的算法中可能會(huì)由于權(quán)重選擇不當(dāng)而導(dǎo)致相似比較值出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致最終的評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性不高。[2]

4.基于灰色系統(tǒng)理論的網(wǎng)絡(luò)課程綜合評(píng)價(jià)方法

網(wǎng)絡(luò)課程評(píng)價(jià)是一個(gè)多屬性的、多層次指標(biāo)體系構(gòu)成的綜合的評(píng)價(jià)過(guò)程，注重于對(duì)內(nèi)容、資源和寓于內(nèi)容之中的教學(xué)策略和學(xué)習(xí)策略的評(píng)價(jià)。在具體評(píng)價(jià)過(guò)程中，評(píng)價(jià)指標(biāo)顯然決定了評(píng)價(jià)的內(nèi)容，是網(wǎng)絡(luò)課程評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)?；疑到y(tǒng)評(píng)價(jià)方法可以使具有小樣本性、不確定性及模糊性的評(píng)價(jià)結(jié)果更加合理，為網(wǎng)絡(luò)課程的多元化評(píng)價(jià)提供參考和借鑒。

5.物元評(píng)價(jià)模型方法

物元分析是系統(tǒng)科學(xué)、思維科學(xué)和數(shù)學(xué)科學(xué)的交叉邊緣學(xué)科。利用物元理論可以建立一套識(shí)別“既是又非”和可變性事物的方法。該模型為網(wǎng)絡(luò)課程的評(píng)價(jià)提供了一個(gè)新的視角，不僅能夠從定性與定量?jī)蓚€(gè)維度使評(píng)價(jià)結(jié)果更準(zhǔn)確、更全面，而且能體現(xiàn)出對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的反饋，更好地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)課程。該方法是對(duì)網(wǎng)絡(luò)課程評(píng)價(jià)研究的有益探索，但有待在實(shí)踐中繼續(xù)完善。[3]

6.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

BP人工神經(jīng)網(wǎng)是一種多層前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?；贐P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能較為精確地模擬專家進(jìn)網(wǎng)絡(luò)課程的內(nèi)容質(zhì)量評(píng)價(jià)，并能較好地反映專家結(jié)論。這樣可以避免專家重復(fù)勞動(dòng)，并減少人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)誤?？梢越柚窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)一步對(duì)網(wǎng)絡(luò)課程其他指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，也可以將其他指標(biāo)進(jìn)行綜合后作為輸入神經(jīng)元，最終得到多個(gè)輸出評(píng)價(jià)結(jié)果。如何設(shè)定更加科學(xué)全面的評(píng)價(jià)指標(biāo)，質(zhì)量高的樣本庫(kù)，以及如何針對(duì)學(xué)生進(jìn)行輔學(xué)習(xí)方面還需要進(jìn)一步考慮。

二、關(guān)于網(wǎng)絡(luò)課程評(píng)價(jià)方法的進(jìn)一步探討與思考

1.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與課堂教學(xué)的結(jié)合

在線學(xué)習(xí)的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，隨著信息化的不斷發(fā)展，逐步從以教師為中心的傳授型教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主的，根據(jù)自身知識(shí)結(jié)構(gòu)不同進(jìn)行的索取型教學(xué)。通過(guò)學(xué)生自學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的方式，積極調(diào)動(dòng)學(xué)生參與到教學(xué)中，從而在課外完成某些特定內(nèi)容的教學(xué)，保證了在少學(xué)時(shí)內(nèi)，學(xué)生也能很好地掌握基本知識(shí)。

2.重視對(duì)學(xué)習(xí)方案效果的評(píng)價(jià)

目前對(duì)網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)方案效果的評(píng)價(jià)研究較少，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)效果研究的分析，我們認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)從教與學(xué)的全過(guò)程看待網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)的效果，充分考慮到網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)全過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的作用，考慮到各種因素的影響及其相互作用。因此，對(duì)網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)效果進(jìn)行綜合性的研究是較為符合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀的研究方向。

3.評(píng)價(jià)應(yīng)充分重視學(xué)生主體

從網(wǎng)絡(luò)課程的具體實(shí)施來(lái)看，學(xué)生是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)的主體，可以說(shuō)對(duì)主體的學(xué)習(xí)質(zhì)量及效果的評(píng)價(jià)是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)的根本。學(xué)生是網(wǎng)絡(luò)課程最主要的服務(wù)對(duì)象，而且是最具資格的課程質(zhì)量評(píng)價(jià)者。在這種理念支持下，學(xué)生個(gè)體需求的滿足程度已成為網(wǎng)絡(luò)課程質(zhì)量的重要評(píng)價(jià)尺度。

參考文獻(xiàn)：

[1]CELTS-22.1，教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

篇3

關(guān)鍵詞：智能控制；雙語(yǔ)教學(xué)；教學(xué)實(shí)踐

作者簡(jiǎn)介：陳志楚（1976-），男，湖北仙桃人，湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院電信學(xué)院，講師。（湖北　十堰　442001）

中圖分類號(hào)：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）34-0077-02

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化以及信息處理手段網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，世界各國(guó)高等教育正在經(jīng)歷深刻的變化。中國(guó)高等教育的發(fā)展也正在經(jīng)歷教育方式國(guó)際化和人才培養(yǎng)綜合化。而社會(huì)對(duì)于掌握專項(xiàng)技術(shù)同時(shí)又可以熟練使用英語(yǔ)進(jìn)行國(guó)際交往和合作的高級(jí)復(fù)合型人才的需求也使得當(dāng)前高等院校中的雙語(yǔ)教學(xué)方興未艾。

當(dāng)前隨著我國(guó)入世和國(guó)際貿(mào)易交流的發(fā)展，全方位發(fā)展的高素質(zhì)工科人才不僅需要面對(duì)大量的工程問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)遇到使用國(guó)際通用語(yǔ)言——英語(yǔ)的問(wèn)題。能夠閱讀和查找最新說(shuō)明書(shū)和工程資料，與同行溝通交流和解決問(wèn)題，這些都是高校教育的目標(biāo)。采用雙語(yǔ)教學(xué)，引進(jìn)外文教材，使用英語(yǔ)、漢語(yǔ)來(lái)講授專業(yè)內(nèi)容，讓學(xué)生可以接觸到較先進(jìn)的內(nèi)容和理念的同時(shí)，增強(qiáng)使用英語(yǔ)閱讀交流專業(yè)知識(shí)的能力；同時(shí)可以促進(jìn)教師的教學(xué)方式和學(xué)校相關(guān)課程設(shè)置的發(fā)展，是“一舉多得”的教學(xué)改革。

智能控制作為高校機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)的一門(mén)專業(yè)課程，是在人工智能及自動(dòng)控制等多學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新興交叉學(xué)科，是控制理論發(fā)展的高級(jí)階段。對(duì)于控制理論及控制工程等領(lǐng)域的本科生來(lái)說(shuō)，需要通過(guò)該課程掌握智能控制的基本理論并逐步學(xué)會(huì)智能控制的應(yīng)用。通過(guò)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解智能控制的基本結(jié)構(gòu)、各類主要智能控制方法的基本知識(shí)，掌握模糊控制與神經(jīng)控制的基本理論、算法和基本設(shè)計(jì)方法，并為今后智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行打下一定基礎(chǔ)。

湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院堅(jiān)持特色興校、教育創(chuàng)新，注重個(gè)性發(fā)展，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。在本科教育上緊緊圍繞培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才為目標(biāo)，堅(jiān)持走產(chǎn)學(xué)研道路，積極推進(jìn)本科教改，全面推進(jìn)教學(xué)改革，提高教學(xué)與教研的整體水平，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院自動(dòng)控制教研組在省級(jí)精品課程“電工電子技術(shù)”的基礎(chǔ)上，以“智能控制”課程作為教學(xué)試點(diǎn)，開(kāi)展了雙語(yǔ)教學(xué)的一系列教學(xué)實(shí)踐。

雙語(yǔ)教學(xué)是使用外語(yǔ)進(jìn)行的非語(yǔ)言專業(yè)類課程教學(xué)。雙語(yǔ)教學(xué)在高校中廣泛開(kāi)展的同時(shí)也遇到了相當(dāng)多的問(wèn)題。在課堂中由于雙語(yǔ)的引入，引起了思維方式的轉(zhuǎn)變，學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容和教師的備課工作量都大為增加；學(xué)生英語(yǔ)水平參差不齊和教師的英語(yǔ)能力有限造成課堂專業(yè)課信息量減少，缺乏師生互動(dòng)，教學(xué)效果受到限時(shí)。筆者一直任教控制類課程專業(yè)課程教學(xué)，并從事過(guò)英語(yǔ)教學(xué)多年，在開(kāi)展“智能控制”課程雙語(yǔ)教學(xué)教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)。

一、教材的選用

雙語(yǔ)教材的選用是關(guān)系到雙語(yǔ)教學(xué)質(zhì)量的大事。在選擇教材時(shí)，應(yīng)以實(shí)用、適用和學(xué)生的承受能力為主要參照。引進(jìn)的原版教材一定要是優(yōu)質(zhì)的，同時(shí)也應(yīng)是內(nèi)容比較新的。各個(gè)學(xué)校和各個(gè)院系可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行優(yōu)選。原版教材注重啟發(fā)學(xué)生思考和動(dòng)手實(shí)踐，善于由淺入深地?cái)⑹龊驼故纠碚?、原理，并非常注意?shí)驗(yàn)和技術(shù)應(yīng)用。但是原版教材也存在課程體系和大綱與國(guó)內(nèi)不符，同時(shí)內(nèi)容過(guò)淺的問(wèn)題。而國(guó)內(nèi)教材從內(nèi)容、知識(shí)結(jié)構(gòu)和難度上都較符合學(xué)生的認(rèn)知水平和規(guī)律，知識(shí)體系清楚完整，敘述嚴(yán)謹(jǐn)，擅于概念和理論推導(dǎo)。所以在教材的選擇上，不應(yīng)完全排斥中文教材，教師應(yīng)在吃透教學(xué)內(nèi)容的前提下充分發(fā)揮兩者的長(zhǎng)處，組合使用。而學(xué)生也可以在使用一兩本主教材的基礎(chǔ)上，同時(shí)閱讀多本參考教材，以幫助理解，激發(fā)求知欲。

考慮到多數(shù)高等學(xué)校第五或第六學(xué)期開(kāi)設(shè)智能控制課程，其前序課程有“自動(dòng)控制”、“現(xiàn)代控制”和“過(guò)程控制”作為基礎(chǔ)，所以其內(nèi)容和前面課程有較強(qiáng)的連貫性。因此，為開(kāi)展“智能控制”雙語(yǔ)教學(xué)，筆者將在前面部分回顧控制理論的主要內(nèi)容作為引入智能控制方法的基礎(chǔ)，并向?qū)W生推薦課下閱讀控制理論的經(jīng)典教材，比如Dorf的《Modern control System》（國(guó)內(nèi)有影印版）等?！爸悄芸刂啤闭n程本身內(nèi)容非常龐雜，涉及領(lǐng)域也很廣，故教材也是風(fēng)格迥異。模糊控制方面的教材有Kevin M. Passino etc.的《Fuzzy Control》等，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方面的教材有Kevin Gurney的《An Introduction to Neural Networks》等，但符合國(guó)內(nèi)“智能控制”大綱的教材非常少，而且國(guó)內(nèi)改編和自編教材基本沒(méi)有?？紤]到課程本身的特點(diǎn)，筆者采用了“原版教材和中文教材結(jié)合，主要教材和參考教材結(jié)合”的方式。筆者在課程中外文教材主要采用Alexander M. Meystel和James S. Albus等的《Intelligent Systems：Architecture，Design，Control》。該書(shū)是智能控制領(lǐng)域的著名教材，它回顧了整個(gè)學(xué)科的發(fā)展，同時(shí)從理論和技術(shù)兩個(gè)方面全面講述了智能控制系統(tǒng)的構(gòu)造、設(shè)計(jì)和實(shí)用。國(guó)內(nèi)出版社有影印版出版，并同時(shí)有原文和中文翻譯兩個(gè)版本方便學(xué)生閱讀。易繼鍇的《智能控制技術(shù)》作為主要中文參考教材。該書(shū)對(duì)于各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講述比較清晰透徹。除此之外，在課程教學(xué)過(guò)程的不同階段，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)圖書(shū)館或者網(wǎng)絡(luò)自由選用、閱讀更多的外文教材和中文參考教材。

二、教學(xué)內(nèi)容的選擇

不論是否采用雙語(yǔ)教學(xué)，課程最后的教學(xué)效果是關(guān)鍵。由于雙語(yǔ)教學(xué)在語(yǔ)言理解上花費(fèi)了學(xué)生和老師大量的精力，這樣在教學(xué)內(nèi)容的選擇上就更顯得尤為重要。應(yīng)在內(nèi)容上選擇符合大綱、重點(diǎn)難點(diǎn)為主的知識(shí)，并在這些知識(shí)點(diǎn)上增加教學(xué)投入時(shí)間?！爸悄芸刂啤笔且婚T(mén)國(guó)內(nèi)開(kāi)展較晚的課程，由于其涵蓋模糊系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化算法和專家系統(tǒng)等諸多智能算法和應(yīng)用控制方法，所以教學(xué)上不可能做到面面俱到，只能是擇優(yōu)而取。參照國(guó)外很多著名大學(xué)（諸如麻省理工學(xué)院、加州理工大學(xué)等）的教學(xué)課程安排，基本上沒(méi)有專門(mén)的“智能控制”課程，而是各個(gè)系會(huì)針對(duì)學(xué)生所學(xué)專業(yè)需要開(kāi)展相應(yīng)的課程，例如“針對(duì)模式識(shí)別的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法”或者“機(jī)器學(xué)習(xí)中的模糊控制”等等。依據(jù)湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院和自動(dòng)化專業(yè)的具體情況，“智能控制”主要是對(duì)各類控制算法的原理和應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行介紹，讓學(xué)生對(duì)其有總體的了解和認(rèn)識(shí)，使其能在實(shí)踐中運(yùn)用?；诖四康?，筆者主要講授的內(nèi)容為緒論（智能控制的發(fā)展歷史）、模糊控制理論基礎(chǔ)、模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制論和集成智能控制系統(tǒng)。

由于課程學(xué)時(shí)較少，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)時(shí)有限。這樣，每種智能控制方法以介紹講述為主，但不作詳細(xì)的分析和過(guò)多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。比如在講述模糊控制的模糊推導(dǎo)系統(tǒng)時(shí)，推理方法有蘊(yùn)含積、蘊(yùn)含最小和Mamdoni方法等各種推理方法，在講授時(shí)以應(yīng)用最多的Mamdoni方法為主介紹原理，其他方法只需了解。為使得學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)際，特為本課程增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，并專門(mén)開(kāi)設(shè)“智能控制”實(shí)驗(yàn)，安排實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)及老師等資源配置，以保證實(shí)驗(yàn)效果。學(xué)生需要利用Matlab或者C及其他編程語(yǔ)言分別針對(duì)倒立擺和水箱水位控制等多個(gè)控制對(duì)象使用神經(jīng)元控制、模糊控制、專家控制等不同的智能控制手段進(jìn)行仿真分析，以驗(yàn)證課堂內(nèi)容。比如針對(duì)水箱水位控制學(xué)習(xí)，采用學(xué)生分組，每個(gè)小組通過(guò)討論確認(rèn)選擇不同算法，可采用神經(jīng)元控制、模糊控制、模糊控制和專家控制結(jié)合等各類方法。最后測(cè)試結(jié)果，分析原因。通過(guò)這樣的實(shí)踐活動(dòng)可以提高學(xué)生對(duì)書(shū)本內(nèi)容的直觀理解，增加學(xué)習(xí)熱情。

三、教學(xué)方法的改進(jìn)

“智能控制”課程涉及到控制論、人工智能和運(yùn)籌學(xué)等諸多交叉學(xué)科，而其中每個(gè)學(xué)科的內(nèi)容都十分龐雜。一味介紹講述容易使學(xué)生像聽(tīng)“科普課”，興趣很大但實(shí)際意義不大，無(wú)法指導(dǎo)實(shí)踐；而針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)講述過(guò)深過(guò)難，本身學(xué)時(shí)不夠，會(huì)造成學(xué)生的畏難情緒且無(wú)法讓學(xué)生形成對(duì)課程的整體理解。雙語(yǔ)教學(xué)既有很多優(yōu)點(diǎn)，但要教好也存在學(xué)生不易理解等諸多難題。為此，筆者和課題組老師針對(duì)這些問(wèn)題展開(kāi)了一系列教學(xué)改革和探索。

1.教學(xué)課件使用英語(yǔ)制作，主要使用英語(yǔ)講述

雙語(yǔ)教學(xué)要提高學(xué)生英語(yǔ)的閱讀、溝通和交流能力，教師首先要使用英語(yǔ)教材和英語(yǔ)課件，并使用英語(yǔ)來(lái)“教授”課程。但是考慮到英語(yǔ)并非母語(yǔ)，可在重要專業(yè)術(shù)語(yǔ)初次出現(xiàn)時(shí)旁邊加注漢語(yǔ)。并在介紹和描述概念時(shí)主要使用英語(yǔ)，但不應(yīng)盲目排斥使用漢語(yǔ)。在需要師生互動(dòng)的時(shí)候，如果學(xué)生反映理解有困難，可以使用漢語(yǔ)舉例子或者使用比喻、講故事等方法以幫助學(xué)生理解。

2.多使用課堂多媒體演示

智能控制效果單獨(dú)通過(guò)講述智能控制方法會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得枯燥，而利用多媒體來(lái)對(duì)某個(gè)控制算法進(jìn)行軟件仿真和演示就可以直接形成“感觀”意識(shí)，從而加深學(xué)生對(duì)于課程內(nèi)容的印象。例如針對(duì)智能洗衣機(jī)的模糊控制，可以使用Matlab結(jié)合Simulink和Labview等軟件對(duì)分別進(jìn)行使用不同形狀隸屬度和不同模糊推理方法的仿真，最后控制的效果可以通過(guò)仿真展現(xiàn)在學(xué)生面前，激勵(lì)學(xué)生自己通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到真實(shí)結(jié)果來(lái)對(duì)比并展開(kāi)討論。

3.增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)

本課程之前由于學(xué)時(shí)的限制，僅限于理論教學(xué)。為增強(qiáng)教學(xué)效果，特增加神經(jīng)元控制和模糊控制等多個(gè)實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收階段增加小組答辯等環(huán)節(jié)，以增加學(xué)生的實(shí)踐技能和分析研究問(wèn)題的能力。

四、課程考核的改進(jìn)

雙語(yǔ)教學(xué)不同于普通英語(yǔ)教學(xué)、專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)，它以掌握專業(yè)知識(shí)和技術(shù)為主要目的。但是雙語(yǔ)教學(xué)課程既然以培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)為目的，那么在最終成績(jī)的考核體系上就需要綜合各類因素，盡可能全面公平公正地給予學(xué)生評(píng)價(jià)。傳統(tǒng)的“智能控制”課程考核方法僅限于試卷考試，主要是概念論述和公式推導(dǎo)演算，無(wú)法全面評(píng)價(jià)學(xué)生的能力水平。試卷中無(wú)法涵蓋學(xué)生對(duì)于專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，也無(wú)法提供學(xué)生在學(xué)習(xí)探究以及采用雙語(yǔ)教學(xué)后英語(yǔ)應(yīng)用能力的測(cè)試結(jié)論。

本課程現(xiàn)已轉(zhuǎn)變?yōu)樵嚲砜荚?、試?yàn)考查和獨(dú)立報(bào)告等多方面結(jié)合的課程考核方法。除去卷面考試分?jǐn)?shù)外，學(xué)生可以通過(guò)以下途徑獲得加分：閱讀相關(guān)外文文獻(xiàn)并作出閱讀報(bào)告或完成英語(yǔ)口述演示；學(xué)生通過(guò)獨(dú)立或小組實(shí)驗(yàn)并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告且完成答辯。這些教學(xué)改革意在全面考查學(xué)生的理解和實(shí)踐能力，鼓勵(lì)學(xué)生分析研究和創(chuàng)新。學(xué)生不僅要掌握智能控制的控制思想和方法方面的知識(shí)，還要能使用英語(yǔ)閱讀和表達(dá)，并通過(guò)試驗(yàn)和獨(dú)立研究實(shí)現(xiàn)自己的控制理念。

五、結(jié)束語(yǔ)

筆者通過(guò)對(duì)“智能控制”進(jìn)行雙語(yǔ)教學(xué)提高了學(xué)生對(duì)于該課程的學(xué)習(xí)興趣，并取得了較好的教學(xué)效果。多數(shù)同學(xué)認(rèn)可教學(xué)改革的效果。課程考查通過(guò)率達(dá)到82%，其中約21.2%的同學(xué)通過(guò)英語(yǔ)綜述和閱讀報(bào)告獲得加分，約1/3的同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和課程報(bào)告獲得加分。而隨后的問(wèn)卷調(diào)查顯示，31.7%的同學(xué)在課程結(jié)束后對(duì)智能控制產(chǎn)生興趣，51.3%的同學(xué)認(rèn)同在學(xué)習(xí)后英語(yǔ)水平有提高，并對(duì)后期通過(guò)大學(xué)英語(yǔ)四、六級(jí)考試有幫助。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，在專業(yè)課程中開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)是一個(gè)大趨勢(shì)，但是如何使雙語(yǔ)教學(xué)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)、避免一些可能的問(wèn)題還需要解決大量細(xì)致的問(wèn)題，在師資培養(yǎng)、教學(xué)方法創(chuàng)新和雙語(yǔ)教學(xué)效果評(píng)估方法方面不斷思考、研究和探索。

參考文獻(xiàn)：

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篇4

關(guān)鍵詞：驗(yàn)證碼；模板；實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044(2011)26-6375-02

驗(yàn)證碼是論壇等網(wǎng)站用以阻止自動(dòng)提交程序惡意行為的人機(jī)區(qū)分技術(shù)，其設(shè)計(jì)和使用直接涉及到互聯(lián)網(wǎng)的正常瀏覽體驗(yàn)。在信息化社會(huì)這個(gè)背景下，隨互聯(lián)網(wǎng)IT技術(shù)的不斷發(fā)展，驗(yàn)證碼的發(fā)展是非常迅速的?，F(xiàn)在各種論壇、博客、投票等程序都帶有驗(yàn)證碼功能。

目前，網(wǎng)絡(luò)流行的驗(yàn)證碼有很多種，從人工和機(jī)器識(shí)別兩個(gè)角度分析，主要有以下4類：1）人工難以識(shí)別、機(jī)器容易識(shí)別；2）人工容易識(shí)別、機(jī)器容易識(shí)別；3）人工難以識(shí)別、機(jī)器難以識(shí)別；4）人工容易識(shí)別、機(jī)器難以識(shí)別；

驗(yàn)證碼識(shí)別技術(shù)的研究，其目的就是設(shè)計(jì)并應(yīng)用IV類驗(yàn)證碼。但是國(guó)內(nèi)實(shí)際使用的驗(yàn)證碼中，尚無(wú)特別符合標(biāo)準(zhǔn)IV的實(shí)例[1]。

國(guó)內(nèi)對(duì)驗(yàn)證碼識(shí)別的研究較少，文獻(xiàn)2將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法引入驗(yàn)證碼識(shí)別技術(shù)中；文獻(xiàn)3提出了簡(jiǎn)單的基于字符形狀的驗(yàn)證碼識(shí)別技術(shù)；文獻(xiàn)4探討了一種基于外部輪廓的數(shù)字驗(yàn)證碼識(shí)別方法；文獻(xiàn)5提出了一種加權(quán)模板的構(gòu)造方案。本文以常見(jiàn)的直立、有雜色的驗(yàn)證碼為例進(jìn)行實(shí)際的識(shí)別實(shí)現(xiàn)，這種驗(yàn)證碼圖片內(nèi)的字母及數(shù)字分布均勻，圖片背景一般為純色，目前在大量論壇及網(wǎng)頁(yè)游戲、個(gè)人網(wǎng)上銀行中應(yīng)用。

1 研究方法

通常驗(yàn)證碼的識(shí)別需要涉及圖像處理和人工智能、模式識(shí)別、機(jī)器視覺(jué)的基本知識(shí)。圖像處理一般指針對(duì)數(shù)字圖像的某種數(shù)學(xué)處理，如投影、鈍化、銳化、細(xì)化、邊緣檢測(cè)、二值化、壓縮等等。二值化：一般圖片都是彩色的，按照逼真程度可能很多級(jí)別。為了降低計(jì)算復(fù)雜度，方便后續(xù)的處理，在不損失關(guān)鍵信息的情況下，能將圖片處理成黑白兩種顏色；細(xì)化：找出圖像的骨架，圖像線條可能是很寬的，通過(guò)細(xì)化將寬度將為1，某些地方可能大于1。不同的細(xì)化算法，可能有不同的差異，比如是否更靠近線條中間，比如是否保持聯(lián)通行等；邊緣檢測(cè)：主要是理解邊緣的概念。邊緣實(shí)際上是圖像中圖像像素屬性變化劇烈的地方?？赡芡ㄟ^(guò)一個(gè)固定的門(mén)限值來(lái)判斷，也可能是自適應(yīng)的。門(mén)限可能是圖像全局的，也可能是局部的。簡(jiǎn)單驗(yàn)證碼的識(shí)別對(duì)象如圖1所示。

其識(shí)別過(guò)程包括圖像采集、預(yù)處理、識(shí)別幾個(gè)方面，具體對(duì)應(yīng)以下4個(gè)步驟：1）取出字模；2）二值化；3）計(jì)算特征；4）對(duì)照樣本。

2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

以VB6.0為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用WebBrowser控件載入帶有簡(jiǎn)單類型驗(yàn)證碼的網(wǎng)頁(yè)、imagebox控件保存驗(yàn)證碼圖片。使用doAuen()函數(shù)復(fù)制驗(yàn)證碼圖片并保存到本地，調(diào)用doClear()、doComp()方法生成驗(yàn)證碼，調(diào)用doPost()方法提交。

圖像采集過(guò)程使用for each語(yǔ)句遍歷WebBrowser1.Document.All，將tagName轉(zhuǎn)換為大寫(xiě)字母與“IMG”匹配，以其id與驗(yàn)證碼圖片匹配。Vb提供了createControlRange()方法用于非文本元素選擇區(qū)域，該方法返回一個(gè)controlRange集合，有add()方法用于添加元素，execCommand()方法用來(lái)對(duì)當(dāng)前頁(yè)面或選定區(qū)域或指定區(qū)域執(zhí)行命令[6]：

Set ctrl = WebBrowser1.Document.body.createControlRange()

ctrl.Add (Dov)

ctrl.execCommand ("Copy")

Dov元素為驗(yàn)證碼圖片元素。execCommand 方法需要一個(gè)字符串參數(shù)指示所要進(jìn)行的操作，此參數(shù)可以是任意能執(zhí)行的參數(shù)關(guān)鍵字，Copy參數(shù)將選定區(qū)域復(fù)制到剪貼板。

SavePicture 語(yǔ)句可以從對(duì)象或與其相關(guān)的Picture 、Image控件屬性中將圖形保存到文件中，完成圖像的采集，其語(yǔ)法有兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)為產(chǎn)生圖形文件的 PictureBox 控件或Image 控件；第二個(gè)參數(shù)是文件路徑：

SavePicture Clipboard.GetData, App.Path & "\tmp.bmp"

Clipboard 類提供可以方便地與系統(tǒng)剪貼板相互傳輸數(shù)據(jù)的靜態(tài)方法，GetData從剪貼板檢索指定格式的數(shù)據(jù)。

動(dòng)態(tài)裝載圖片的VB方法是LoadPicture()，參數(shù)為圖片文件名的全稱及路徑。對(duì)圖所示驗(yàn)證碼圖片進(jìn)行分析，寬度為80像素，高度為20像素，字符位置基本均勻，所以簡(jiǎn)單地將圖片切割為4部分分別進(jìn)行預(yù)處理。

圖片的預(yù)處理過(guò)程為3次遍歷：依像素對(duì)圖片進(jìn)行第一次遍歷，忽視白色背景，將字符色與干擾色存入數(shù)組id，同時(shí)將顏色值出現(xiàn)次數(shù)存入數(shù)組nums，兩者一一對(duì)應(yīng)，用一個(gè)游標(biāo)參數(shù)flag指示數(shù)組長(zhǎng)度。VB的Picture.Point(i, j)方法，可以按照像素坐標(biāo)獲取位圖的顏色值。對(duì)于任一像素，如果顏色值不為16777215（白色），則從nums（0）到nums（flag）遍歷數(shù)組id進(jìn)行匹配，如果顏色值不存在則將此顏色項(xiàng)同時(shí)添加到數(shù)組id和nums并進(jìn)行相應(yīng)的游標(biāo)操作；如果顏色值已經(jīng)存在，將其nums數(shù)組儲(chǔ)存的數(shù)值加1。

第二次對(duì)nums數(shù)組進(jìn)行遍歷找出最大值，與其下標(biāo)相同的id數(shù)組項(xiàng)的值即要識(shí)別的實(shí)際字符顏色；

第三次遍歷對(duì)像素采樣并進(jìn)行二值化，將目標(biāo)色置1，其它顏色統(tǒng)一置0，生成二值化數(shù)組。

遍歷預(yù)處理數(shù)組生成二值化字符串，計(jì)算特征串，最簡(jiǎn)單的方法是去掉串頭尾的字符0。將特征串存入本地文件，每個(gè)特征串一行，并將特征串對(duì)應(yīng)的字符附加到串末尾。

Vb的open語(yǔ)句可以操作順序、隨機(jī)以及二進(jìn)制文件。打開(kāi)順序文件的語(yǔ)法是open pathname for [Input|Output|Append] as [#]filenumber [len=buffersize]，參數(shù)表示文件名，可以包含驅(qū)動(dòng)器和目錄；參數(shù)Input表示從打開(kāi)的文件中讀取數(shù)據(jù)，以這種方式打開(kāi)文件時(shí)，文件必須存在，否則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤；參數(shù)As[#]filenumber 子句為打開(kāi)的文件指定文件號(hào)，對(duì)文件進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，要用文件號(hào)表示該文件，文件號(hào)是介于1~511之間的整數(shù)，可以是數(shù)字、變量，也可以省略不用。順序文件的按行讀取語(yǔ)句為L(zhǎng)ine Input #，該語(yǔ)句從打開(kāi)的順序文件中讀取一行數(shù)據(jù)。

Open App.Path & "\list.txt" For Input As #1

Do While Not EOF(1)

Line Input #1, t

If InStr(s, Mid(t, 1, Len(t) - 1)) > 0 Then

singleC = Right(t, 1)

End If

Loop

Close #1

遍歷特征庫(kù)，如果特征串在二值化串中的子串位置大于0，即匹配成功。取出此特征串末尾的字符，即單個(gè)字符的識(shí)別結(jié)果。

3 小結(jié)

互聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)型平臺(tái)，在提供大量信息及應(yīng)用的同時(shí)，驗(yàn)證碼給信息化及社會(huì)信息化帶來(lái)的影響是深遠(yuǎn)的，它影響著用戶的體驗(yàn)，影響著應(yīng)用抵抗惡意攻擊的生存能力，乃至影響著整個(gè)軟件業(yè)生產(chǎn)方式的變化。在此背景下，研究驗(yàn)證碼的自動(dòng)識(shí)別、探索相關(guān)驗(yàn)證碼技術(shù)，其重要性是不言而喻的。基于字符特征串匹配的驗(yàn)證碼識(shí)別方法基本能做到100%識(shí)別率，而且特征庫(kù)小、識(shí)別速度快。其缺點(diǎn)是驗(yàn)證碼適用對(duì)象單一，沒(méi)有涉及到專業(yè)的圖形圖像處理算法。

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篇5

摘要：本文在認(rèn)識(shí)“學(xué)”與“術(shù)”和分析網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，規(guī)范了應(yīng)用型本科網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的“學(xué)”、“術(shù)”范疇，并通過(guò)課程體系和課程內(nèi)容的優(yōu)化以及課時(shí)的合理分配，探索一種既有“學(xué)”又有“術(shù)”、“學(xué)”“術(shù)”和諧的應(yīng)用型本科專業(yè)教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)工程；學(xué)與術(shù)；課程體系；課程內(nèi)容

中圖分類號(hào)：G64

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1對(duì)“學(xué)”與“術(shù)”的認(rèn)識(shí)

基礎(chǔ)理論教育與應(yīng)用技術(shù)教育的平衡與協(xié)調(diào)問(wèn)題，可歸結(jié)為“學(xué)”與“術(shù)”的關(guān)系問(wèn)題。在計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)過(guò)程中，專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)即為“學(xué)”，專業(yè)技能即為“術(shù)”，“學(xué)”、“術(shù)”結(jié)合并且相互協(xié)調(diào)，才能培養(yǎng)出符合社會(huì)需求的應(yīng)用型人才。否則，有“學(xué)”無(wú)“術(shù)”或有“術(shù)”無(wú)“學(xué)”對(duì)于應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)來(lái)說(shuō)都是不合格的。

2網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的“學(xué)”與“術(shù)”

2.1網(wǎng)絡(luò)工程的專業(yè)特點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的專業(yè)編碼是080613W，屬于自然科學(xué)門(mén)類中的工學(xué)學(xué)科，其專業(yè)教學(xué)的核心內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)工程的需求與可行性分析、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、系統(tǒng)布線、組網(wǎng)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、測(cè)試、運(yùn)營(yíng)、管理等，這些內(nèi)容在時(shí)間關(guān)系上反映了網(wǎng)絡(luò)工程的全過(guò)程。這一過(guò)程所追求的目標(biāo)是以合理的性價(jià)比實(shí)現(xiàn)需求說(shuō)明中要求的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，其中包括服務(wù)質(zhì)量和信息安全。因此，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的突出特點(diǎn)就是它的工程性特點(diǎn)。

從網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的層次看，各部分教學(xué)內(nèi)容中均都包含基礎(chǔ)理論、基本技術(shù)以及相關(guān)協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，這些內(nèi)容都會(huì)通過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品(硬件產(chǎn)品或軟件產(chǎn)品)體現(xiàn)出來(lái)。另外，由于網(wǎng)絡(luò)工程所完成的是現(xiàn)代信息社會(huì)中的信息基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)社會(huì)的政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、國(guó)防等領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，因此，還會(huì)涉及更多的法律問(wèn)題。

基于以上原因，結(jié)合應(yīng)用型本科教育的系統(tǒng)性和應(yīng)用性，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)從工程性特點(diǎn)出發(fā)，還會(huì)進(jìn)一步細(xì)化出技術(shù)特點(diǎn)、管理特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)和法律特點(diǎn)。因此，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)教學(xué)不僅需要基礎(chǔ)知識(shí)教育，更需要基本技能和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的訓(xùn)練，還要強(qiáng)調(diào)工程思想和法律意識(shí)的養(yǎng)成，形成合理的知識(shí)與能力結(jié)構(gòu)。

2.2網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的“學(xué)”

依據(jù)“學(xué)主知”的功能劃分，可從以下幾個(gè)方面來(lái)規(guī)范應(yīng)用型本科網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的“學(xué)”，從而構(gòu)建滿足人才培養(yǎng)目標(biāo)要求的基本理論與基礎(chǔ)知識(shí)體系。主要包括：工科電子信息專業(yè)本科生必須具備的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，如高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路等；計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本理論與基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括計(jì)算機(jī)原理與體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言與翻譯系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、操作系統(tǒng)與系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與信息處理等；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、Internet以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等；網(wǎng)絡(luò)工程需求分析、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理和維護(hù)的基本知識(shí)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、測(cè)試和維護(hù)的基本知識(shí)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理、維護(hù)以及網(wǎng)絡(luò)安全的基本知識(shí)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)、多媒體信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)站設(shè)計(jì)等；相關(guān)法律、法規(guī)以及具體案例等。

2.3網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的“術(shù)”

依據(jù)“術(shù)主行”的功能劃分，可從以下幾個(gè)方面來(lái)規(guī)范應(yīng)用型本科網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的“術(shù)”，從而構(gòu)建滿足人才培養(yǎng)目標(biāo)要求的專業(yè)技術(shù)能力。主要包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(軟件、硬件和常用外部設(shè)備)熟練的操作和一定的維護(hù)能力；計(jì)算機(jī)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理能力；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)能力；綜合布線(計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通訊、安防)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)能力；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能分析能力；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的配置與管理能力；一定程度的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全防范與跟蹤分析能力；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)能力等。

3專業(yè)教學(xué)中的“學(xué)”“術(shù)”和諧

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中的“學(xué)”與“術(shù)”和諧，可從課程體系、課程內(nèi)容、課時(shí)分配、理論與實(shí)踐、考核體系等五個(gè)方面來(lái)考慮。

3.1課程體系和諧

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)工程的特點(diǎn)，參考網(wǎng)絡(luò)工程人才的職業(yè)需求和國(guó)家相關(guān)職業(yè)資格要求，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的課程體系可按公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和拓展課程四個(gè)層次來(lái)構(gòu)建，課程內(nèi)容既要涵蓋網(wǎng)絡(luò)工程的基本內(nèi)容，更要區(qū)別于社會(huì)上的職業(yè)培訓(xùn)，在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)性的同時(shí)，突顯專業(yè)的應(yīng)用型特點(diǎn)。

(1) 公共基礎(chǔ)課

與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等其他工科電子信息類專業(yè)相似，可在優(yōu)化課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上與其他專業(yè)使用相同的教學(xué)平臺(tái)。

(2) 專業(yè)基礎(chǔ)課

專業(yè)基礎(chǔ)課主要分為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和技術(shù)平臺(tái)四大模塊。其中計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)模塊主要包括計(jì)算機(jī)組成原理與體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)原理、面向過(guò)程/面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、多媒體技術(shù)與應(yīng)用、軟件工程概論等軟硬件基礎(chǔ)內(nèi)容，并通過(guò)強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，訓(xùn)練基本的計(jì)算機(jī)應(yīng)用和操作能力；網(wǎng)絡(luò)通信模塊主要包括數(shù)據(jù)通信原理、網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)等內(nèi)容；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)模塊主要包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理(層次結(jié)構(gòu)模型與協(xié)議集)、TCP/IP協(xié)議集與Internet技術(shù)等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)內(nèi)容，幫助學(xué)生建立網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本概念，了解常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基礎(chǔ)知識(shí)，初步形成“按標(biāo)準(zhǔn)/協(xié)議/規(guī)程學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用”等規(guī)范意識(shí)；技術(shù)平臺(tái)模塊目前可選擇基于MS Windows系統(tǒng)的.net平臺(tái)和Linux環(huán)境下的Java平臺(tái)，內(nèi)容主要包括網(wǎng)絡(luò)功能與性能介紹、安裝與使用、開(kāi)發(fā)工具等。四個(gè)模塊的有機(jī)結(jié)合，可構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)等網(wǎng)絡(luò)工程各環(huán)節(jié)的專業(yè)基礎(chǔ)。

(3) 專業(yè)方向課

專業(yè)方向課主要分為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)管理與安全、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)三大模塊。每個(gè)模塊可選擇一種主流平臺(tái)(.net/Java)作為技術(shù)支撐，各模塊中的主要課程將以此平臺(tái)為基礎(chǔ)，構(gòu)成專業(yè)方向所需的知識(shí)框架。其中后兩個(gè)模塊與技術(shù)平臺(tái)有非常密切的關(guān)系，因此，必須首先掌握相應(yīng)的平臺(tái)技術(shù)。

1) 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)模塊主要包括網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)、結(jié)構(gòu)化綜合布線、現(xiàn)代交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互聯(lián)與調(diào)試等內(nèi)容，主要向?qū)W生介紹網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法、工程實(shí)施方法，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的技術(shù)性能、功能以及配置技術(shù)，結(jié)構(gòu)化綜合布線的基本知識(shí)、布線標(biāo)準(zhǔn)、傳輸介質(zhì)的選擇方法以及施工、測(cè)試、驗(yàn)收等諸多環(huán)節(jié)。使學(xué)生在掌握網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本概念、思想、方法的基礎(chǔ)上，形成覆蓋“規(guī)劃設(shè)計(jì)選型施工測(cè)試驗(yàn)收使用管理維護(hù)”網(wǎng)絡(luò)工程全過(guò)程的技術(shù)能力。

2) 網(wǎng)絡(luò)管理與安全

網(wǎng)絡(luò)管理與安全模塊主要包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(Windows/Linux)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)、協(xié)議分析與跟蹤技術(shù)、入侵檢測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)與性能分析等內(nèi)容。其中網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)課程，重點(diǎn)介紹網(wǎng)絡(luò)管理的基本原理、網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)等更高層的管理技術(shù)，超越操作系統(tǒng)中簡(jiǎn)單的用戶管理和權(quán)限管理內(nèi)容。這些內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，能夠幫助學(xué)生建立網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全的基本概念和思想，掌握幾種具體的安全防范技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)性能分析技術(shù)。

除了對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能、性能、安全等技術(shù)性管理和維護(hù)外，網(wǎng)絡(luò)管理還包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)工作人員的管理和網(wǎng)絡(luò)資源的管理，因此，可根據(jù)實(shí)際情況添加資源管理和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)管理方面的內(nèi)容。

3) 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模塊主要包括兩方面的技術(shù)內(nèi)容，一方面是基于C/S結(jié)構(gòu)的各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)，另一方面是基于B/S結(jié)構(gòu)的各類Web網(wǎng)站開(kāi)發(fā)技術(shù)。因此，主要課程包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計(jì)、網(wǎng)站的規(guī)劃與設(shè)計(jì)、多媒體信息處理技術(shù)等。

4) 拓展課程

拓展課程主要可考慮以下幾方面內(nèi)容，一是新技術(shù)課程，如NGN/NGI技術(shù)，網(wǎng)格技術(shù)，移動(dòng)多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，P2P技術(shù)、全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等；二是與應(yīng)用方向相關(guān)的課程，如網(wǎng)絡(luò)游戲開(kāi)發(fā)方向的游戲創(chuàng)意和美工處理，網(wǎng)站管理方向的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)課程等；三是研究性、方法類課程以及其他需要拓展的課程，如MATLAB應(yīng)用編程、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等。拓展課程將更好的匹配各類學(xué)生(考研、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)站運(yùn)營(yíng)等)的特殊需求。

3.2課程內(nèi)容和諧

課程內(nèi)容的和諧是課程體系和諧的基礎(chǔ)，目前，大多數(shù)應(yīng)用型本科的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)都是簡(jiǎn)單采用與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等專業(yè)完全相同或相近課程設(shè)置，課程內(nèi)容完全相同。這樣，在總課時(shí)的限制下，就無(wú)法開(kāi)設(shè)所需的專業(yè)課程，不僅如此，還導(dǎo)致課程之間的嚴(yán)重重復(fù)、關(guān)系不明等問(wèn)題。從專業(yè)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，必須按照專業(yè)需求來(lái)優(yōu)化改革課程內(nèi)容，具體可從以下幾個(gè)方面來(lái)優(yōu)化：

1) 原有課程之間的內(nèi)容整合；

2) 新課程的內(nèi)容規(guī)范；

3) 各門(mén)課程中理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化；

4) 各門(mén)課程中工程化思想的體現(xiàn)；

5) 新技術(shù)的融入。

通過(guò)課程內(nèi)容優(yōu)化，在減少不必要重復(fù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確各課程的知識(shí)范疇和技能架構(gòu)，平衡課程內(nèi)部的“學(xué)”與“術(shù)”，同時(shí)將相近課程合并形成新的課程。比如，原來(lái)沿用計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的“計(jì)算機(jī)組成原理”和“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程，就可以整合為“計(jì)算機(jī)原理與體系結(jié)構(gòu)”一門(mén)課程；原來(lái)的“匯編語(yǔ)言”和“微型計(jì)算機(jī)技術(shù)”可以整合成新的“微型計(jì)算機(jī)技術(shù)”一門(mén)課，這樣，所節(jié)省的課時(shí)可以開(kāi)設(shè)必須的專業(yè)課程。

3.3課時(shí)分配和諧

課時(shí)分配包括以下四個(gè)層面：一是課程內(nèi)部理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)分配，參照教高〔2007〕2號(hào)文件中“實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)累計(jì)學(xué)時(shí)一般不少于總學(xué)時(shí)的25%”的基本要求，合理規(guī)劃專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的理論教學(xué)課時(shí)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)比例，在實(shí)驗(yàn)條件允許的前提下，盡可能提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)比例，給學(xué)生創(chuàng)造更多的實(shí)驗(yàn)和技能訓(xùn)練機(jī)會(huì)；二是不同課程的課時(shí)分配，在課程內(nèi)容重組整合后，適當(dāng)調(diào)整所需課時(shí)數(shù)，使得課程內(nèi)容與教學(xué)課時(shí)相適應(yīng)；三是各類課程之間的課時(shí)分配，這是一組統(tǒng)計(jì)數(shù)字，主要用來(lái)衡量不同角度的課時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是否平衡、協(xié)調(diào)，比如按照公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課以及拓展課程方式統(tǒng)計(jì)的課時(shí)分布，或者按照必修課、限選課、任選課方式統(tǒng)計(jì)的課時(shí)分布等；四是列入教學(xué)計(jì)劃的實(shí)踐環(huán)節(jié)的課時(shí)分配，比如專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等的課時(shí)分配，至少達(dá)到教育部“累計(jì)學(xué)時(shí)一般不少于總學(xué)時(shí)的25%”的基本要求。

3.4理論與實(shí)踐和諧

要做到網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的“學(xué)”、“術(shù)”和諧，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)是非常重要的，它是為學(xué)生提供操作技能和工程實(shí)踐的主要途徑。首先要在課程內(nèi)容中加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在一般性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)、規(guī)劃、分析方面的實(shí)驗(yàn)；其次是加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性；第三是建設(shè)統(tǒng)一、規(guī)范、能適應(yīng)課程體系需要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰途W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力(網(wǎng)絡(luò)游戲開(kāi)發(fā)、移動(dòng)智能應(yīng)用開(kāi)發(fā)、企業(yè)級(jí)Web網(wǎng)站開(kāi)發(fā)等)；第四是通過(guò)實(shí)踐強(qiáng)化工程意識(shí)培養(yǎng)，主要包括任務(wù)意識(shí)、規(guī)范意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)、期限意識(shí)、組織意識(shí)、協(xié)調(diào)意識(shí)、合作意識(shí)、折中意識(shí)等諸多內(nèi)容，在規(guī)范課程體系和優(yōu)化課程內(nèi)容的過(guò)程中將加強(qiáng)各類協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)工程意識(shí)的教學(xué)內(nèi)容，更要在實(shí)踐環(huán)節(jié)中突出各類協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)在網(wǎng)絡(luò)工程中的地位和作用，從而培養(yǎng)學(xué)生的工程化意識(shí)。

3.5考核體系和諧

改革傳統(tǒng)的筆試考核方式，增加實(shí)驗(yàn)單元考核、實(shí)踐單元考核、綜合設(shè)計(jì)考核等考核方式，分散考核時(shí)間，把考核融入教學(xué)過(guò)程中，形成與專業(yè)基礎(chǔ)理論與專業(yè)應(yīng)用技術(shù)要求相適應(yīng)的考核體系。

4結(jié)語(yǔ)

“學(xué)”與“術(shù)”的協(xié)調(diào)與平衡是高等院校專業(yè)建設(shè)與專業(yè)教學(xué)過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題之一，應(yīng)用型本科院校的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)應(yīng)該在“學(xué)術(shù)并舉、崇術(shù)為上”[5]的理念指導(dǎo)下處理專業(yè)建設(shè)中的“學(xué)”“術(shù)”協(xié)調(diào)問(wèn)題。在專業(yè)建設(shè)過(guò)程中，首先要在課程體系和課程內(nèi)容方面做到“學(xué)”“術(shù)”協(xié)調(diào)，在教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置以及具體的教學(xué)過(guò)程中，更要考慮“學(xué)”“術(shù)”協(xié)調(diào)理念的實(shí)施與落實(shí)，使得專業(yè)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)之間能夠和諧相長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王達(dá). 網(wǎng)絡(luò)工程師必讀―網(wǎng)絡(luò)工程基礎(chǔ)[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2006:1-23.

[2] 楊帆. 應(yīng)用型本科網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的課程體系建設(shè)[C]. 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程報(bào)告論壇論文集2006,高等教育出版社,2006:107-111.

篇6

【關(guān)鍵詞】生物工程專業(yè);試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理;教學(xué)對(duì)策

作為地方本科院校,將教學(xué)目標(biāo)定位于培養(yǎng)應(yīng)用型人才,是提高學(xué)校競(jìng)爭(zhēng)力、突出辦學(xué)特色的關(guān)鍵。南陽(yáng)理工學(xué)院生物工程專業(yè)立足于自身教學(xué)條件,積極將培養(yǎng)模式與南陽(yáng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)相結(jié)合,緊密?chē)@南陽(yáng)市支柱產(chǎn)業(yè)——生物制藥和工業(yè)發(fā)酵,發(fā)展工業(yè)微生物菌種選育、發(fā)酵工藝調(diào)控和中藥材藥用成分提取分離為主攻方向的專業(yè)特色。畢業(yè)生主要在科研開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)控、質(zhì)量檢測(cè)等方向就業(yè),工作中經(jīng)常涉及到工藝控制、過(guò)程優(yōu)化模擬、質(zhì)量檢測(cè)控制等問(wèn)題。對(duì)于這些實(shí)際問(wèn)題若不進(jìn)行科學(xué)的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)果分析,將很難在短時(shí)間、低成本內(nèi)得到正確的結(jié)果。因此,有必要對(duì)生物工程專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)相關(guān)課程。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理是一門(mén)應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)寬廣的現(xiàn)代技術(shù)課程,主要介紹工程技術(shù)和科研試驗(yàn)中常用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理方法。通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理的基本原理和方法,為后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)如專業(yè)試驗(yàn)、畢業(yè)論文和今后在工作中開(kāi)展產(chǎn)品工藝優(yōu)化、質(zhì)量管理等工作的順利進(jìn)行打下良好基礎(chǔ)。該門(mén)課程教學(xué)內(nèi)容主要包括2個(gè)方面:試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理。試驗(yàn)設(shè)計(jì)部分主要是讓學(xué)生掌握設(shè)計(jì)試驗(yàn)的方法,能做到在有限的試驗(yàn)條件下,用最少的試驗(yàn)量獲得盡可能多的信息;數(shù)據(jù)處理部分主要是讓學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用合理、有效的分析方法,從而發(fā)掘出潛在的、有用的信息[1]。

為了提高試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理的教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用的能力,筆者對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理的教學(xué)研究做了很多努力和嘗試,現(xiàn)將幾點(diǎn)教學(xué)心得體會(huì)歸納如下。

1講好緒論,強(qiáng)調(diào)課程的重要性

緒論就像是一部電影的開(kāi)場(chǎng),直接影響著整門(mén)課程的教學(xué)效果,好的開(kāi)場(chǎng)才能吸引學(xué)生的注意力,激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理是統(tǒng)計(jì)學(xué)在生物領(lǐng)域的應(yīng)用,是一門(mén)應(yīng)用技術(shù)學(xué)科,在緒論中不僅要介紹學(xué)科發(fā)展的歷史,還應(yīng)該清晰展示課程的內(nèi)容體系及本門(mén)課的任務(wù)和作用,重點(diǎn)介紹要學(xué)習(xí)什么、知識(shí)點(diǎn)之間有什么聯(lián)系、這些知識(shí)可以幫助解決什么問(wèn)題、該如何學(xué)習(xí)等。在緒論中應(yīng)多列舉一些利用本門(mén)課程的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的例子來(lái)強(qiáng)調(diào)本門(mén)課程的重要性,如在畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié),將試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析的知識(shí)用于畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)和撰寫(xiě)中,以求論文結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和試驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性。在走向科研工作崗位后,利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析的知識(shí)合理設(shè)計(jì)科研方案、分析結(jié)果,以求在低成本、短時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)。通過(guò)這些例子來(lái)明確學(xué)生的學(xué)習(xí)目的,激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

2重在培養(yǎng)應(yīng)用能力

應(yīng)用性本科培養(yǎng)的是運(yùn)用科學(xué)理論從事高技術(shù)工作的應(yīng)用型專門(mén)人才,在培養(yǎng)規(guī)格上以行業(yè)需求為本位,注重知識(shí)的復(fù)合性、現(xiàn)時(shí)性和應(yīng)用性。培養(yǎng)出的人才應(yīng)具備綜合運(yùn)用理論知識(shí)和方法解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力和實(shí)踐能力,并兼?zhèn)浼夹g(shù)創(chuàng)新能力[2]。因此,在教學(xué)內(nèi)容組織和知識(shí)側(cè)重點(diǎn)的處理上應(yīng)以結(jié)合專業(yè)特色、適應(yīng)行業(yè)需要為主旨。試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理是以統(tǒng)計(jì)學(xué)原理為基礎(chǔ)的學(xué)科,其原理部分涉及到高等數(shù)學(xué)、概率論和線性代數(shù)的知識(shí),這部分內(nèi)容在基礎(chǔ)課程中已有詳細(xì)講述。因此,教學(xué)重點(diǎn)放在各種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和數(shù)據(jù)處理方法的具體應(yīng)用上,而方法的理論推導(dǎo)過(guò)程可以作為學(xué)生自學(xué)內(nèi)容。如講解方差分析時(shí),將重點(diǎn)放在方差分析的具體步驟上,而偏差平方和分解過(guò)程的推導(dǎo)則作為自學(xué)內(nèi)容;在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析部分,教學(xué)側(cè)重點(diǎn)主要放在如何使用正交表及如何對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果作恰當(dāng)?shù)姆治錾?而對(duì)于正交表的構(gòu)成原理、特點(diǎn)僅作簡(jiǎn)要介紹。

3選擇合適的例題,做到熟能生巧

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,不僅用于生物,還應(yīng)用于化工、食品、機(jī)械加工制造等領(lǐng)域。為了讓學(xué)生正確理解和掌握知識(shí),在舉例說(shuō)明時(shí)應(yīng)選擇試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理在本學(xué)科的應(yīng)用實(shí)例。面向生物工程專業(yè)的學(xué)生時(shí),結(jié)合生物工程專業(yè)的特色,主要從菌種選育條件、發(fā)酵工藝控制、目標(biāo)產(chǎn)物分離等方面選擇相應(yīng)的例子,最好是專業(yè)試驗(yàn)或科研中的真實(shí)問(wèn)題,如淀粉酶產(chǎn)生菌選育方案的設(shè)計(jì)、乳酸發(fā)酵條件的確定、茶多酚提取工藝的優(yōu)化,這有助于學(xué)生了解本門(mén)課的應(yīng)用領(lǐng)域,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。

對(duì)于應(yīng)用技術(shù)學(xué)科,關(guān)鍵是能將書(shū)本上的知識(shí)應(yīng)用自如。對(duì)于試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)方法,如正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)、回歸旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)、sn比試驗(yàn)設(shè)計(jì)等方法,要求能夠根據(jù)試驗(yàn)周期的長(zhǎng)短、原料易得性、條件控制難易、待考察因素水平的數(shù)量等實(shí)際情況,選擇合理可行的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)(下轉(zhuǎn)第33頁(yè))

(上接第31頁(yè))

方法。對(duì)于所得數(shù)據(jù)結(jié)果,要求能夠采用正確的分析方法,發(fā)掘出有用的信息。數(shù)據(jù)分析方法部分有很多公式,如偏差平方和的分解公式、回歸系數(shù)的求解公式等,若要做到靈活運(yùn)用課程的知識(shí),就必須加強(qiáng)公式的記憶,因此多做練習(xí)是必要的。雖然現(xiàn)在有很多軟件能解決計(jì)算問(wèn)題,但是還要求學(xué)生掌握各種分析方法的分析過(guò)程,這些都需要在教學(xué)中安排一定的練習(xí)量,使學(xué)生熟能生巧。

4把握前沿知識(shí),擴(kuò)展學(xué)生視野

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析的方法種類多樣,在本科教學(xué)階段主要要求學(xué)生掌握單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)等方案設(shè)計(jì)方法,極差分析、方差分析和回歸分析等數(shù)據(jù)分析方法。這些內(nèi)容是本門(mén)課程的基本內(nèi)容,但并不是本學(xué)科的全部知識(shí)。為了讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)本學(xué)科的重要性,可以在教學(xué)學(xué)時(shí)允許條件下,補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn),開(kāi)拓學(xué)生的視野。如向?qū)W生介紹旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其分析方法,指出它的作用和優(yōu)勢(shì);對(duì)于解決多指標(biāo)問(wèn)題的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析時(shí)引入主成分分析方法的知識(shí)[3];在對(duì)回歸方程求解最優(yōu)解時(shí)引入遺傳算法的理論[4];對(duì)于試驗(yàn)問(wèn)題建模分析時(shí)引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法[5]。這些試驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析方法很多都是近幾年才應(yīng)用到生物工程領(lǐng)域的,在要求學(xué)生牢固掌握基本知識(shí)的前提下,引入前沿知識(shí)有助于拓寬知識(shí)面,在今后的學(xué)習(xí)和工作中能更好地發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性。

5重視上機(jī)環(huán)節(jié)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理計(jì)算量很大,完全依靠手算既浪費(fèi)時(shí)間又容易出錯(cuò)。而現(xiàn)在有多種軟件,它們可以對(duì)數(shù)據(jù)作各種分析,并能夠在短時(shí)間內(nèi)得到準(zhǔn)確的結(jié)果。因此,應(yīng)重視上機(jī)環(huán)節(jié),要求學(xué)生至少掌握1種統(tǒng)計(jì)軟件的使用方法,學(xué)會(huì)用軟件繪圖、計(jì)算,并能正確理解分析結(jié)果。例如spss是一個(gè)功能全面的統(tǒng)計(jì)分析軟件,操作界面友好,易學(xué)易用,廣泛應(yīng)用于自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域[6]。在教學(xué)過(guò)程中安排適當(dāng)學(xué)時(shí)進(jìn)行上機(jī)操作,要求學(xué)生能夠使用軟件進(jìn)行平均數(shù)假設(shè)檢驗(yàn)、方差分析、多重比較、回歸分析等操作,不僅能增強(qiáng)知識(shí)的掌握程度,還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,獲得良好的教學(xué)效果。

6參考文獻(xiàn)

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篇7

【關(guān)鍵詞】民族院校 高等數(shù)學(xué) 教學(xué)改革

【基金項(xiàng)目】寧夏回族自治區(qū)高等學(xué)校教育教學(xué)改革項(xiàng)目：《神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算》專題研究型教學(xué)模式探索與實(shí)踐（寧教高[2012]348號(hào)）]。 【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）12-0154-02

高等數(shù)學(xué)是教育部指定的理工科專業(yè)核心課程之一，是理工科學(xué)生一門(mén)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是教育部本科合格教學(xué)水平評(píng)估的主要基礎(chǔ)課之一。然而，隨著大學(xué)的擴(kuò)招，各高校學(xué)生人數(shù)驟增，生師比嚴(yán)重失衡，未能維持在合理水平。一方面，純理論性、市場(chǎng)需求小的專業(yè)就業(yè)低靡，就業(yè)困難，知識(shí)無(wú)用論思想在學(xué)校內(nèi)廣泛傳播。另一方面，后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)及碩士研究生考試對(duì)高等數(shù)學(xué)的要求越來(lái)越高。近年來(lái)，許多從事高等數(shù)學(xué)教育的工作者在高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革中作了很多探討，但效果不是很好。尤其一些民族類本科院校，生源主要是少數(shù)民族學(xué)生，學(xué)生基礎(chǔ)較差，同時(shí)有部分教師教學(xué)方法和手段陳舊，精英教育的傳統(tǒng)教學(xué)方式基本沒(méi)有改變，這一切都難以滿足民族類院校各學(xué)科的良性發(fā)展及實(shí)踐對(duì)數(shù)學(xué)的要求。因此，我們有必要重新思考教學(xué)方法和手段，以提高高等數(shù)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和效果[1]-[4]。

1.對(duì)更新教學(xué)理念的思考

高等數(shù)學(xué)是民族類院校大多數(shù)專業(yè)學(xué)生的一門(mén)必修的專業(yè)基礎(chǔ)理論課，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握函數(shù)的微積分學(xué)、級(jí)數(shù)與無(wú)窮級(jí)數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、向量代數(shù)與空間解析幾何等方面的基本概念、理論與方法，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程打下良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。但對(duì)于民族類院校而言，面對(duì)生源主要是少數(shù)民族學(xué)生的現(xiàn)實(shí)，生源綜合素質(zhì)不高，要求我們必須有針對(duì)性地對(duì)高等數(shù)學(xué)課程進(jìn)行必要的教學(xué)改革，緊密地結(jié)合他們所學(xué)的專業(yè)，同時(shí)必須考慮學(xué)生接受新知識(shí)的愿望，有選擇性地講授最基本、最實(shí)用、最重要的數(shù)學(xué)知識(shí)。

2.對(duì)改革教學(xué)內(nèi)容的思考

必須充分了解民族院校學(xué)生的特點(diǎn)：數(shù)學(xué)基礎(chǔ)總體比較差；邏輯思維能力不強(qiáng)、抽象能力比較弱；大多數(shù)少數(shù)民族學(xué)生對(duì)高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)缺乏信心；但形象、發(fā)散思維能力較強(qiáng)，善長(zhǎng)于記憶和閱讀?；诖苏J(rèn)識(shí)，在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)貫穿如下教學(xué)原則。

（1）理論和實(shí)際相結(jié)合原則。高等數(shù)學(xué)，不僅是理論研究的成果，也是生活中普遍適用的手段和工具。對(duì)于某些數(shù)學(xué)知識(shí)，要突出他們的實(shí)際背景，要結(jié)合具體問(wèn)題的例子讓學(xué)生感受到高等數(shù)學(xué)的工具性，領(lǐng)悟到學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)的必要性。

（2）具體與抽象相結(jié)合原則。在教學(xué)中充分發(fā)揮民族院校學(xué)生形象思維比較強(qiáng)的特點(diǎn)，盡量使用形象、直觀的材料，幫助學(xué)生理解高等數(shù)學(xué)的本質(zhì)。

（3）嚴(yán)謹(jǐn)性與適應(yīng)性相結(jié)合原則。針對(duì)民族類院校學(xué)生的特點(diǎn)，教師應(yīng)考慮學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、思維水平、接受能力、理解能力，逐步培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

3.對(duì)改善教學(xué)方法的思考

傳統(tǒng)的教學(xué)方法，形式單一、內(nèi)容呆板，改革后，高等數(shù)學(xué)的教學(xué)應(yīng)該增加課堂教學(xué)的趣味性，采用啟發(fā)式、研討式、互動(dòng)式等各種教學(xué)方法的綜合使用。下面是對(duì)教學(xué)方法的幾點(diǎn)建議：

（1）學(xué)期開(kāi)始前授課教師應(yīng)對(duì)所教班級(jí)學(xué)生的數(shù)學(xué)水平有一個(gè)比較全面的了解，以便全面客觀地了解學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)的強(qiáng)弱，掌握學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力。針對(duì)學(xué)生高中數(shù)學(xué)基礎(chǔ)參差不齊，總體水平較差的狀況，學(xué)校和教師要針對(duì)不同的學(xué)生類型，采用分層指導(dǎo)的教學(xué)手段，記錄每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)困難和發(fā)展進(jìn)步過(guò)程。積極主動(dòng)地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)的興趣。

（2）由于高等數(shù)學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)性、科學(xué)性較強(qiáng)，新老知識(shí)之間有著密不可分的聯(lián)系，因此啟發(fā)式教學(xué)在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中有著十分重要的作用。特別是對(duì)民族院校學(xué)生而言，他們往往自信心不足，缺乏學(xué)習(xí)的熱情，所以在高等數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中一定要注意教學(xué)的啟發(fā)性，讓學(xué)生積極參與到教學(xué)中來(lái)。因此，在教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)通過(guò)復(fù)習(xí)舊知識(shí)來(lái)建立新知識(shí)體系，綜合已經(jīng)講授過(guò)的相關(guān)概念，揭示新舊知識(shí)之間的內(nèi)部聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生比較新舊知識(shí)的本質(zhì)特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)它們之間的異同之處。激起學(xué)生的求知欲望與學(xué)習(xí)興趣，從而易于掌握領(lǐng)悟新知識(shí)。

（3）當(dāng)前民族院校學(xué)生各方面的能力差距比較大，現(xiàn)在的高等數(shù)學(xué)教學(xué)很難滿足不同類型學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。采用分層教學(xué)方法就可以針對(duì)學(xué)生的個(gè)體差異，按學(xué)生的不同水平實(shí)施不同的教學(xué)方法。對(duì)基礎(chǔ)較好的學(xué)生，教師上課時(shí)應(yīng)適當(dāng)延伸知識(shí)點(diǎn)，滿足學(xué)生的求知欲望；對(duì)基礎(chǔ)較差的學(xué)生，應(yīng)合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，讓這一部分學(xué)生掌握必須的基本知識(shí)。這樣使不同知識(shí)水平的學(xué)生都能很好地在課堂上獲得知識(shí)滿足，使其得到發(fā)展和提高。

4.對(duì)改革評(píng)價(jià)體系的思考

在評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)時(shí)，可以將學(xué)生的終評(píng)分成兩大塊：平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)和期末考試卷面成績(jī)。平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)主要從作業(yè)是否按質(zhì)按量完成、是否按時(shí)上課、課堂表現(xiàn)是否活躍等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合考核。而期末考試可以通過(guò)“基礎(chǔ)知識(shí)+實(shí)際應(yīng)用能力”測(cè)試的方法?；A(chǔ)知識(shí)采取閉卷筆試形式， 成績(jī)占總成績(jī)的 50%。這部分考核可由任課教師評(píng)閱。實(shí)際應(yīng)用能力測(cè)試主要考核學(xué)生運(yùn)用高等數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力， 該部分成績(jī)占總成績(jī)的50%。這種的考核方式既能有效地評(píng)價(jià)學(xué)生掌握高等數(shù)學(xué)知識(shí)及實(shí)際應(yīng)用的情況， 還能為素質(zhì)高、能力強(qiáng)的學(xué)生提供一個(gè)展示自我的平臺(tái)， 又能有效糾正考試前臨時(shí)突擊學(xué)習(xí)等現(xiàn)象[5]。

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篇8

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)體系；課程實(shí)驗(yàn)；課程設(shè)計(jì)；專業(yè)實(shí)習(xí)；畢業(yè)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5913(2007)11-0025-03

引言

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是一個(gè)理論與實(shí)踐并重的專業(yè)，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。在教學(xué)計(jì)劃以及課程設(shè)置中應(yīng)突出實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)在整個(gè)人才培養(yǎng)計(jì)劃中的重要地位。在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)把培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、動(dòng)手能力作為一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)?？茖W(xué)合理地設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)體系，一方面有利于提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)操作能力、工程設(shè)計(jì)能力、科學(xué)研究能力、社會(huì)實(shí)踐能力、專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力及創(chuàng)新能力，另一方面更能激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)和應(yīng)用的興趣。實(shí)踐教學(xué)和課堂理論教學(xué)相輔相成，實(shí)踐教學(xué)是課堂教學(xué)的補(bǔ)充和延伸，二者缺一不可。

目前，許多高校在計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)上存在重理論、輕實(shí)踐的傾向，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)專業(yè)的畢業(yè)生眼高手低的現(xiàn)象。在參加實(shí)際工作之后，面對(duì)簡(jiǎn)單的軟、硬件問(wèn)題，束手無(wú)策。如何進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，是擺在高校計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)方面的一個(gè)重要課題。

1拓寬視野更新觀念，重新認(rèn)識(shí)實(shí)踐教學(xué)，建立完善的實(shí)踐教學(xué)體系

要充分認(rèn)識(shí)實(shí)踐教學(xué)在人才培養(yǎng)中的重要地位。應(yīng)把傳統(tǒng)意義下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)擴(kuò)充為實(shí)踐教學(xué)體系，在專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中建立完善的實(shí)踐教學(xué)體系，逐步形成基本實(shí)踐操作技能、專業(yè)應(yīng)用技能與綜合實(shí)踐能力有機(jī)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)體系，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)建立實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系和質(zhì)量控制體系，認(rèn)真做好學(xué)生平時(shí)實(shí)踐和實(shí)習(xí)管理，建立課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的量化考核標(biāo)準(zhǔn)。完善的實(shí)踐教學(xué)體系應(yīng)當(dāng)包括：課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)等幾個(gè)方面。

1.1課程實(shí)驗(yàn)

課程實(shí)驗(yàn)是加強(qiáng)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的重頭戲，計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生除了具有扎實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)外，還要有良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和素質(zhì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展及社會(huì)各界對(duì)計(jì)算機(jī)人才的要求，課程實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容要不斷更新，實(shí)驗(yàn)水平要不斷提高。及時(shí)地把新技術(shù)、新方法及新設(shè)備反映到課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來(lái)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展緊密相連，并通過(guò)各種不同類型的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。制定好專業(yè)總體的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，是培養(yǎng)和提高學(xué)生動(dòng)手能力的關(guān)鍵，而課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)階段性實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)來(lái)完成的。階段性實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)就是每一門(mén)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，通過(guò)一個(gè)個(gè)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的總體目標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)制定上要注重學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力的提高和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)師生在課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中互動(dòng)。學(xué)生通過(guò)自己的努力一旦完成了各項(xiàng)目標(biāo)，在學(xué)習(xí)中就會(huì)有一種成就感，更進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不同類型包括：公共基礎(chǔ)系列實(shí)驗(yàn)：普通物理實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)基本操作實(shí)驗(yàn)；基礎(chǔ)理論系列實(shí)驗(yàn)：數(shù)值分析實(shí)驗(yàn)、算法設(shè)計(jì)及分析實(shí)驗(yàn)；軟件技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)：匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、多媒體技術(shù)和軟件工程實(shí)驗(yàn)；硬件技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)：電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)組成原理、單片機(jī)應(yīng)用、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)：通信原理、計(jì)算機(jī)組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集成、網(wǎng)站建設(shè)與維護(hù)技術(shù)等實(shí)驗(yàn)。

總之，通過(guò)開(kāi)設(shè)各種不同類型的課程實(shí)驗(yàn)，循序漸進(jìn)地提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而完成課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的總體目標(biāo)。

1.2課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)屬于綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，在整個(gè)課程的課堂理論教學(xué)和課程實(shí)驗(yàn)完成后，根據(jù)課程的特點(diǎn)和內(nèi)容設(shè)計(jì)出綜合整個(gè)課程的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。一般地講，這類實(shí)驗(yàn)也就是大作業(yè)，通常在教師的指導(dǎo)下學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間獨(dú)立完成。比如高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、編譯原理、操作系統(tǒng)、軟件工程等課程都需要進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用該門(mén)課程的專業(yè)知識(shí)去分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力以及對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，在整個(gè)實(shí)踐教學(xué)體系中占有非常重要的地位。

1.3專業(yè)實(shí)習(xí)

隨著計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，它已在各行各業(yè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用?？紤]到計(jì)算機(jī)應(yīng)用的廣泛性，有選擇地把能反映出當(dāng)前計(jì)算機(jī)最高應(yīng)用水平的企業(yè)、學(xué)校、行政事業(yè)單位作為專業(yè)實(shí)習(xí)基地，結(jié)合課程教學(xué)定期安排組織學(xué)生到實(shí)習(xí)基地實(shí)習(xí)。讓學(xué)生帶著任務(wù)參加實(shí)習(xí)活動(dòng)，每次實(shí)習(xí)都要求學(xué)生寫(xiě)出實(shí)習(xí)報(bào)告，總結(jié)實(shí)習(xí)后的收獲體會(huì)，鼓勵(lì)學(xué)生和實(shí)習(xí)基地建立長(zhǎng)期合作關(guān)系。通過(guò)實(shí)習(xí)一方面讓學(xué)生更深入了解計(jì)算機(jī)的應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r，增長(zhǎng)學(xué)生的見(jiàn)識(shí)，拓寬專業(yè)知識(shí)面，可以學(xué)到很多課本以外的知識(shí)，另一方面也給學(xué)生提供了更多認(rèn)知社會(huì)、融入社會(huì)的機(jī)會(huì)，同時(shí)也為學(xué)生明確專業(yè)學(xué)習(xí)目的和提高實(shí)踐動(dòng)手能力確立了努力的方向。實(shí)習(xí)基地建設(shè)的面要廣，充分體現(xiàn)計(jì)算機(jī)的各種應(yīng)用，如：計(jì)算機(jī)經(jīng)銷(xiāo)公司及售后維修站；計(jì)算機(jī)及其相關(guān)設(shè)備的自動(dòng)化生產(chǎn)企業(yè)；網(wǎng)站及網(wǎng)絡(luò)工程公司；軟件銷(xiāo)售公司；軟件開(kāi)發(fā)公司；郵電、通信公司；政府機(jī)關(guān)；建筑工程設(shè)計(jì)院；金融機(jī)構(gòu)等。

1.4畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)實(shí)踐環(huán)節(jié)是完成教學(xué)計(jì)劃達(dá)到計(jì)算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是教學(xué)計(jì)劃中綜合性最強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思想、工作作風(fēng)以及處理實(shí)際問(wèn)題能力、提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。是對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力的檢驗(yàn)，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使學(xué)生能夠掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢的基本方法和獲取新知識(shí)的能力；掌握軟硬件或應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力；提高書(shū)面和口頭表達(dá)能力；提高協(xié)作配合工作的能力。

2 加強(qiáng)和完善實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)的有效途徑

2.1大力宣傳培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要性

計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)是計(jì)算機(jī)課程的重要環(huán)節(jié)， 學(xué)好計(jì)算機(jī)僅靠理論知識(shí)是不夠的，課堂講授是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)和基本技能，而計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)的目的是要通過(guò)實(shí)際操作將所學(xué)到的知識(shí)付諸實(shí)際，是課堂教學(xué)的延伸和補(bǔ)充。是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的主要手段。大學(xué)學(xué)習(xí)期間，學(xué)生處于從書(shū)本學(xué)習(xí)到提高能力的轉(zhuǎn)型過(guò)程中，需盡早向?qū)W生介紹清楚社會(huì)需求與個(gè)人期望的差異，使學(xué)生樹(shù)立正確的學(xué)習(xí)理念，掃清提高學(xué)生實(shí)踐能力的思想障礙，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”。

2.2加強(qiáng)和重視實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍建設(shè)

學(xué)校要重視實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍建設(shè)，為了培養(yǎng)應(yīng)用型的人才，學(xué)校要特別注重教師綜合素質(zhì)的提高和知識(shí)的更新。為此，不僅要選派教師到名牌大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)修學(xué)習(xí)，提高其專業(yè)素質(zhì)，而且要選派優(yōu)秀的教師到企業(yè)中去更新知識(shí)，去學(xué)習(xí)企業(yè)的管理，了解企業(yè)對(duì)畢業(yè)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的確切要求，以便修改培養(yǎng)方案，建設(shè)合理的實(shí)踐教學(xué)體系。要鼓勵(lì)教師去跟蹤當(dāng)前最新技術(shù)，與企業(yè)合作搞項(xiàng)目。學(xué)校還可以聘請(qǐng)企業(yè)中的技術(shù)人員作為兼職教師或來(lái)校進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。這樣才能保證師資隊(duì)伍的知識(shí)更新，適應(yīng)計(jì)算機(jī)新技術(shù)的飛速發(fā)展要求。

2.3教學(xué)中注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)

在課堂教學(xué)方面，專業(yè)課可以全部采用多媒體進(jìn)行講解，除了能擴(kuò)大課堂教學(xué)的信息量，利用計(jì)算機(jī)實(shí)際工作環(huán)境演示各種操作外，也可對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行案例分析，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。還模擬某些經(jīng)常發(fā)生或不易發(fā)現(xiàn)的語(yǔ)法和邏輯錯(cuò)誤，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析與排查，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)變能力。

在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方面，除完成經(jīng)典課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，增設(shè)部分以實(shí)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)為主的選修課程，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程、Web技術(shù)、多媒體技術(shù)等，通過(guò)這種方式提高學(xué)生在實(shí)踐中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，以更好地適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才的需求。

2.4組織學(xué)生進(jìn)行豐富的課余活動(dòng)

大學(xué)生比中學(xué)生有著更多的自由支配的時(shí)間，利用好這些時(shí)間是大學(xué)教育取得成功的基本條件，由于慣性和自制力弱的原因，許多學(xué)生面對(duì)這些時(shí)間茫然不知所措，陷入網(wǎng)吧、游戲中不能自拔。因此，應(yīng)寓教于樂(lè)，做好課余活動(dòng)組織、引導(dǎo)工作。如鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)立自己的主頁(yè)，條件允許時(shí)建設(shè)學(xué)生自行管理的網(wǎng)站；指導(dǎo)學(xué)生組織計(jì)算機(jī)咨詢、維修小組，在開(kāi)展計(jì)算機(jī)各項(xiàng)服務(wù)的同時(shí)，提高學(xué)生自身的實(shí)踐能力；適時(shí)組織一些程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)競(jìng)賽、小發(fā)明和小制作等科技活動(dòng)；引導(dǎo)學(xué)生組織興趣小組，對(duì)自己感興趣的方向展開(kāi)研究，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.5強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室管理，提高實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備的利用率

要想真正發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)在人才培養(yǎng)中的作用，必須強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室管理。在實(shí)驗(yàn)室的管理模式上，要大膽創(chuàng)新，要充分利用現(xiàn)有設(shè)備，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，擺脫傳統(tǒng)封閉式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)空觀的束縛。實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放主要解決學(xué)生選課與實(shí)驗(yàn)時(shí)間沖突的矛盾和嘗試由學(xué)生自定實(shí)驗(yàn)課題、選擇儀器設(shè)備、制定實(shí)驗(yàn)方案、處理和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用以培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂蒲心芰?。為此，可考慮為實(shí)驗(yàn)室配備專職實(shí)驗(yàn)教師。

2.6選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)踐教學(xué)成績(jī)考核方式

考試的方法和內(nèi)容對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)具有非常重要的導(dǎo)向性，以選擇題為主的客觀性考試方法雖然操作方便、教師閱卷工作量小，但容易導(dǎo)致“應(yīng)試教育”和“應(yīng)試學(xué)習(xí)”；對(duì)于部分實(shí)踐性強(qiáng)的課程，傳統(tǒng)的筆試也很難真正反映出學(xué)生的實(shí)踐能力；對(duì)于一些設(shè)計(jì)型課程，可考慮采用現(xiàn)場(chǎng)操作考核方式，使學(xué)生充分重視實(shí)踐能力的訓(xùn)練。在學(xué)生獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)后，教師應(yīng)予以及時(shí)的考核，考核的標(biāo)準(zhǔn)直接體現(xiàn)教師對(duì)學(xué)生的能力要求。為了體現(xiàn)能力和創(chuàng)造性的培養(yǎng)目標(biāo)，以使用基本操作實(shí)現(xiàn)任務(wù)為基本要求，有使用技巧和創(chuàng)新的予以加分的方式鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮最大能力去提高設(shè)計(jì)水平，在每一次的實(shí)踐中逐步提高設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)造力。在評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)結(jié)果的同時(shí)向?qū)W生提問(wèn)一些設(shè)計(jì)思路或設(shè)計(jì)過(guò)程的問(wèn)題，也可以在給學(xué)生說(shuō)明給予評(píng)價(jià)等級(jí)的理由，解釋學(xué)生設(shè)計(jì)的成功之處和待改進(jìn)之處，有時(shí)可以允許學(xué)生改進(jìn)設(shè)計(jì)任務(wù)并予以重新評(píng)價(jià)，相信對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)思路有一定的啟發(fā)作用。當(dāng)然，這還需要在教學(xué)管理體制上進(jìn)行相應(yīng)的改革，使教師、學(xué)生能積極地探索各種有效的考核方法。

3結(jié)束語(yǔ)

總之，實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)是個(gè)系統(tǒng)工程，要想真正發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的作用，這不僅需要教師和學(xué)生的努力，也需要學(xué)生管理、教學(xué)管理、設(shè)備和后勤保障等部門(mén)的支持，在全體教職員工的努力下，才能培養(yǎng)出滿足社會(huì)需求的專業(yè)人才。實(shí)現(xiàn)我們的培養(yǎng)目標(biāo)還任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

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篇9

關(guān)鍵詞：機(jī)械振動(dòng)；信號(hào)采集；測(cè)試系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理

0引言

振動(dòng)，是機(jī)械設(shè)備所具有的基本特性，也是評(píng)判機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀況的綜合性指標(biāo)。設(shè)備的磨損量隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)而不斷增加，不斷增加的運(yùn)行間隙使得設(shè)備的振動(dòng)烈度持續(xù)增大，根據(jù)振動(dòng)測(cè)試便可得知設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。而在高校機(jī)械類專業(yè)的教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生最直觀地了解知識(shí)的過(guò)程，也是學(xué)生最直接地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決問(wèn)題的過(guò)程，對(duì)于提升教學(xué)效果有著十分重要的作用。

1實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）觀察機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)現(xiàn)象，掌握機(jī)械設(shè)備發(fā)生振動(dòng)的機(jī)理，了解振動(dòng)測(cè)試對(duì)于診斷機(jī)械設(shè)備故障的意義。（2）學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)備振動(dòng)測(cè)試的方法，掌握振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組成，了解振動(dòng)信號(hào)測(cè)量的基本原理。（3）了解信號(hào)采集的基本知識(shí)，掌握一種信號(hào)采集的技能，學(xué)習(xí)振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)的處理方法。（4）學(xué)習(xí)壓電式傳感器、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)采集軟件、激光振動(dòng)測(cè)量?jī)x的使用方法，了解壓電式傳感器、激光振動(dòng)測(cè)量?jī)x的基本原理。

1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，教師進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的拓展講解，使學(xué)生掌握本實(shí)驗(yàn)應(yīng)具備的相關(guān)知識(shí)，講解內(nèi)容如下：a機(jī)械振動(dòng)的相關(guān)知識(shí)：通過(guò)講解，學(xué)生可以了解機(jī)械設(shè)備發(fā)生振動(dòng)的機(jī)理，了解振動(dòng)對(duì)于判斷機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的意義。b振動(dòng)測(cè)試的相關(guān)知識(shí)：通過(guò)講解，學(xué)生可以了解振動(dòng)測(cè)試的方法，掌握測(cè)試指標(biāo)的選擇原則，了解振動(dòng)信號(hào)測(cè)量的基本原理。c信號(hào)采集的相關(guān)知識(shí)：通過(guò)講解，學(xué)生可以了解信號(hào)采集的基本原理，學(xué)習(xí)信號(hào)采集的相關(guān)理論，掌握信號(hào)采集系統(tǒng)的基本構(gòu)成和采集方法。d數(shù)據(jù)處理的相關(guān)知識(shí)：通過(guò)講解，學(xué)生可以了解振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)處理的相關(guān)方法，掌握數(shù)據(jù)處理的基本流程。e電動(dòng)機(jī)使用注意事項(xiàng)：通過(guò)講解，學(xué)生可以了解基本的安全用電常識(shí)，掌握電動(dòng)機(jī)使用的相關(guān)注意事項(xiàng)，在自我保護(hù)的同時(shí)保護(hù)教學(xué)設(shè)備的安全。f壓電式傳感器的知識(shí)：通過(guò)講解，學(xué)生可以了解壓電式傳感器的組成、工作原理，掌握傳感器的使用方法，了解其應(yīng)用領(lǐng)域。g電荷放大器相關(guān)知識(shí)：通過(guò)講解，學(xué)生可以了解電荷放大器的作用，掌握其使用方法。h數(shù)據(jù)采集卡相關(guān)知識(shí)：通過(guò)講解，學(xué)生可以了解數(shù)據(jù)采集卡的工作原理，掌握其使用方法。（2）為了提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)其工程素養(yǎng)，將學(xué)生分為幾個(gè)小組，給出小組討論時(shí)間，讓其自主的討論、學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)儀器的使用。具體包括。a壓電式傳感器的接線與布置，電荷放大器的具體操作，數(shù)據(jù)采集卡的接線操作，數(shù)據(jù)采集軟件以及激光振動(dòng)測(cè)量?jī)x的具體使用。b練習(xí)振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的搭建。（3）在實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)下，學(xué)生搭建正式的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，完成振動(dòng)信號(hào)的采集工作。（4）振動(dòng)測(cè)試工作完畢后，在實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)下，學(xué)生完成振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的拆除工作，將相應(yīng)儀器設(shè)備做好保養(yǎng)后放置于指定位置。

2實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

2.1實(shí)驗(yàn)原理

機(jī)械設(shè)備所包含的一切活動(dòng)，包括沖擊運(yùn)動(dòng)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，均可作為激勵(lì)源。設(shè)備在激勵(lì)源的作用下產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象，振動(dòng)沿著設(shè)備從內(nèi)部向外部傳播。待到達(dá)設(shè)備表面時(shí)，機(jī)械振動(dòng)擾動(dòng)空氣產(chǎn)生聲波。采集并分析這些聲音信號(hào)及振動(dòng)信號(hào)，就能對(duì)機(jī)械設(shè)備及其運(yùn)行狀況作出相應(yīng)的評(píng)判。激勵(lì)源是機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)的根本。在主動(dòng)式測(cè)量中應(yīng)采用激振器對(duì)被測(cè)試設(shè)備進(jìn)行施振，由于施振特性是已知的，便可據(jù)此分析被測(cè)試設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)。而對(duì)于大型設(shè)備（例如大型柴油機(jī)），不便于對(duì)被測(cè)設(shè)備施加主動(dòng)式測(cè)量，則可以針對(duì)設(shè)備自身工作時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)試，從而分析被測(cè)試設(shè)備的振動(dòng)特性、判斷其運(yùn)行狀態(tài)。相關(guān)研究表明，機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)頻率范圍一般為10Hz~10000Hz，因此可將振動(dòng)速度作為被測(cè)指標(biāo)。但是，以現(xiàn)階段的技術(shù)水平難以進(jìn)行速度量的直接測(cè)量，通常以振動(dòng)加速度作為被測(cè)指標(biāo)，通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行積分從而得到速度、位移量。

2.2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

由電動(dòng)機(jī)、壓電式加速度傳感器、電荷放大器、NI數(shù)據(jù)采集卡、筆記本電腦等組成。

2.2.1壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器由壓電材料以及敏感元件構(gòu)成，其特性為遭受外力后會(huì)在表面產(chǎn)生電荷。

2.2.2電荷放大器本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用KD5018型雙積分電荷放大器，可以將輸入的電荷量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓量進(jìn)行輸出。該型電荷放大器與壓電式加速度傳感器配合時(shí)，可以對(duì)機(jī)械振動(dòng)中的加速度量進(jìn)行測(cè)量，在機(jī)械、化工、航天等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。

2.2.3數(shù)據(jù)采集卡本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用NI公司生產(chǎn)的9205采集卡。

2.2.4激光振動(dòng)測(cè)量?jī)x本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用的激光振動(dòng)測(cè)量?jī)x，可以直接測(cè)量并輸出振動(dòng)速度量。

3測(cè)試方法及數(shù)據(jù)處理

3.1測(cè)試方法

3.1.1振動(dòng)速度的間接測(cè)量方法本實(shí)驗(yàn)中，振動(dòng)速度的間接測(cè)量方法為加速度一次積分測(cè)量法。加速度一次積分測(cè)量法，是當(dāng)前振動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域較為成熟的一種方法。其測(cè)試系統(tǒng)的性價(jià)比較高，對(duì)測(cè)試環(huán)境的要求較低，系統(tǒng)的搭建、使用十分簡(jiǎn)便，測(cè)試數(shù)據(jù)后期的處理方法也十分成熟。

3.1.2振動(dòng)速度的直接測(cè)量方法本實(shí)驗(yàn)中，振動(dòng)速度可以由激光振動(dòng)測(cè)量?jī)x直接測(cè)出。

3.2數(shù)據(jù)處理

3.2.1振動(dòng)加速度信號(hào)的處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所測(cè)得的振動(dòng)加速度信號(hào)，應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并消除直流分量。消除直流分量之后的信號(hào)還應(yīng)進(jìn)行濾波處理，濾波的方法有兩種：數(shù)字頻域?yàn)V波、時(shí)域?yàn)V波。本實(shí)驗(yàn)中采用數(shù)字頻域?yàn)V波。a消除直流分量濾波之前，首先要消除加速度信號(hào)中所包含的直流分量，消除直流分量的方法：先求出N個(gè)采樣數(shù)據(jù)的平均值，然后將各采樣值進(jìn)行減去平均值的處理，所得數(shù)據(jù)即為消除直流分量之后的值。b數(shù)字頻域?yàn)V波在積分之前，還要對(duì)消除直流分量之后的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，本實(shí)驗(yàn)中采用基于FFT變換的頻域?yàn)V波。c進(jìn)行數(shù)字積分對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行直接數(shù)字積分，得到初步的振動(dòng)速度信號(hào)。數(shù)字積分的方法有很多，常用的有梯形法和辛普森法。d需消除趨勢(shì)項(xiàng)振動(dòng)測(cè)試過(guò)程中，受到外界環(huán)境溫度變化以及其他干擾的影響，傳感器會(huì)產(chǎn)生零漂、低頻性能不穩(wěn)定等現(xiàn)象。振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)因而往往發(fā)生偏離基線的現(xiàn)象，并且偏離基線的程度還會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化，這種現(xiàn)象就是趨勢(shì)項(xiàng)。趨勢(shì)項(xiàng)是干擾量，需要消除，常用的方法為最小二乘法。對(duì)所得到的初步振動(dòng)速度信號(hào)，進(jìn)行消除趨勢(shì)項(xiàng)處理，即可得到可用的速度信號(hào)。

3.2.2振動(dòng)速度信號(hào)的處理由于激光振動(dòng)測(cè)量?jī)x所輸出的信號(hào)即為速度信號(hào)，無(wú)需再進(jìn)行其他處理，可直接應(yīng)用。

3.2.3振動(dòng)烈度計(jì)算振動(dòng)烈度是反應(yīng)機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)的簡(jiǎn)明特征量，在以上數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行振動(dòng)烈度的時(shí)域和頻域計(jì)算。

4結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種振動(dòng)測(cè)試的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、測(cè)試方法及數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了介紹。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以綜合性的掌握機(jī)械振動(dòng)的機(jī)理、振動(dòng)測(cè)試的原理、信號(hào)采集的方法以及數(shù)據(jù)處理的相關(guān)知識(shí)。

參考文獻(xiàn)

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[2]彭軍強(qiáng)，于鴻彬，靳曉曙.機(jī)床振動(dòng)的計(jì)算機(jī)測(cè)量綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息.2015（35）：158

篇10

1實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的意義和內(nèi)容

創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是當(dāng)今世界范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要課題［1－4］。不斷充實(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生在本科階段得到科學(xué)研究和科學(xué)發(fā)明的訓(xùn)練，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，拓寬學(xué)生的思路有著重要意義。自動(dòng)控制理論課程是自動(dòng)化專業(yè)和電氣信息類專業(yè)學(xué)生重要的基礎(chǔ)專業(yè)課，每學(xué)年在學(xué)生學(xué)習(xí)理論課的同時(shí)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)。該理論課程中，數(shù)學(xué)計(jì)算和理論分析的比例大，是本科生遇到的最抽象、難度最大的課程之一。如何使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，充分理解這門(mén)“強(qiáng)理論性”的課程，則實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法及形式是關(guān)鍵因素。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、驗(yàn)證所學(xué)理論，而且在實(shí)驗(yàn)中能夠提出一些新的見(jiàn)解，活躍學(xué)術(shù)氣氛。本文在數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，加入了控制器設(shè)計(jì)的思想，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)際的被控對(duì)象，利用遺傳算法對(duì)復(fù)雜和模型不清的系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單而有效的優(yōu)化，使學(xué)生能更好地理解本專業(yè)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容。由于課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的限制，鼓勵(lì)學(xué)生參加開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，利用學(xué)生的業(yè)余時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究。實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生根據(jù)被控對(duì)象自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)算法。學(xué)生首先根據(jù)需要建立的數(shù)學(xué)模型模擬多種實(shí)際被控對(duì)象，如：飛行桅桿、機(jī)械臂、衛(wèi)星天線、溫室及發(fā)動(dòng)機(jī)等被控裝置，通過(guò)傳遞函數(shù)在給定控制性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真，然后在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)模擬電路搭接控制系統(tǒng)，使用遺傳算法優(yōu)化PID控制參數(shù)，再使用模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等多種算法，通過(guò)圖形顯示驗(yàn)證是否滿足給定的控制性能指標(biāo)。

2實(shí)驗(yàn)組成與控制原理

2．1實(shí)驗(yàn)組成本文是在原有實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)硬件主要包括計(jì)算機(jī)、模擬實(shí)驗(yàn)箱，計(jì)算機(jī)與模擬實(shí)驗(yàn)箱通過(guò)RS232串口相互連接。利用計(jì)算機(jī)作為信號(hào)發(fā)生器、示波器和控制器，實(shí)驗(yàn)箱可以搭接各種對(duì)象，用以模擬實(shí)際應(yīng)用。使用模擬實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)單片機(jī)的A／D和／D／A轉(zhuǎn)換器，完成模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。其系統(tǒng)框圖如圖1所示。在該系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有經(jīng)典控制和智能控制技術(shù)。其中遺傳算法自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在充分理解自動(dòng)控制理論課知識(shí)的基礎(chǔ)上，將自動(dòng)控制與人工智能進(jìn)行交叉融合，使用計(jì)算機(jī)，研究解決對(duì)不同對(duì)象的控制、優(yōu)化控制器參數(shù)的問(wèn)題。讓學(xué)生參照實(shí)際被控對(duì)象模型，根據(jù)給定的指標(biāo)添加自己的控制算法，優(yōu)化控制器參數(shù)。這些屬于創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的綜合，易于用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。2．2遺傳算法控制原理遺傳算法（geneticarithmetic，GA）是建立在自然選擇和自然遺傳學(xué)機(jī)理基礎(chǔ)上的迭代自適應(yīng)概率性搜索算法?；舅枷胧菍⒋蠼獾膯?wèn)題轉(zhuǎn)換成由個(gè)體組成的演化群體和對(duì)該群體進(jìn)行操作的一組遺傳算子，反復(fù)進(jìn)行“生成—評(píng)價(jià)—選擇—操作”的演化過(guò)程，直到搜索到最優(yōu)解。由于PID控制規(guī)律簡(jiǎn)單有效，在實(shí)際過(guò)程控制中被廣泛使用，因此，PID參數(shù)整定與優(yōu)化一直是自動(dòng)控制領(lǐng)域研究的重要問(wèn)題。其中遺傳算法為群體優(yōu)化算法，即，從多個(gè)初始解開(kāi)始進(jìn)行優(yōu)化，每個(gè)解稱為一個(gè)染色體，各染色體之間通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)、合作、單獨(dú)變異，不斷進(jìn)化。優(yōu)化時(shí)先要將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)換到遺傳空間，就是把實(shí)際問(wèn)題的解用染色體表示，稱為編碼，反過(guò)程為解碼，因?yàn)閮?yōu)化后要進(jìn)行評(píng)價(jià)，所以要返回問(wèn)題空間，故要進(jìn)行解碼［5］。遺傳算法是一種尋求全局最優(yōu)的優(yōu)化方法，它無(wú)需對(duì)目標(biāo)函數(shù)微分即可提高參數(shù)優(yōu)化水平，且簡(jiǎn)化了優(yōu)化解析計(jì)算過(guò)程。應(yīng)用中待優(yōu)化的參數(shù)Kp、Ki、Kd均為實(shí)數(shù)，采用實(shí)數(shù)編碼，能直接使用問(wèn)題變量進(jìn)行編碼，其算法流程如圖2所示。（1）初始種群產(chǎn)生：為保證在整個(gè)解空間進(jìn)行搜索，隨機(jī)產(chǎn)生初始種群，算法程序中在給定的搜索空間的上、下限內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生初始種群并賦值給變量。（2）選擇（selectionoperator）：GA使用選擇算子來(lái)對(duì)群體中的個(gè)體進(jìn)行優(yōu)勝劣汰操作，適應(yīng)度較高的個(gè)體被遺傳到下一代群體中的概率較大，相反被淘汰的概率也較大。最常用的選擇策略是基于適應(yīng)值比例的選擇，該方法基本思想是：當(dāng)多個(gè)個(gè)體被選中的概率與其適應(yīng)度大小成正比時(shí)，在這種選擇策略下群體成員都有被選擇的機(jī)會(huì)，它不會(huì)使具有較小適應(yīng)值的個(gè)體被剝奪生殖權(quán)利。（3）交叉（crossoveroperator）：交叉算子是指對(duì)2個(gè)相互配對(duì)的染色體按某種方式相互交換其部分基因，從而形成2個(gè)新的個(gè)體。交叉運(yùn)算在GA中起著至關(guān)重要的作用，是產(chǎn)生新個(gè)體的主要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是GA區(qū)別于其他進(jìn)化算法的重要特征。交叉率的大小決定了交叉操作的頻率，頻率越高，可以越快地收斂到最有希望的最優(yōu)解區(qū)域，因此一般選用較大的交叉率。但是較高的頻率也可能導(dǎo)致過(guò)早收斂，因此交叉率的一般經(jīng)驗(yàn)取值是0．4～0．9。根據(jù)交叉的概率對(duì)新群體中的每個(gè)個(gè)體區(qū)間隨機(jī)地選擇個(gè)體配對(duì)，進(jìn)行交叉操作。（4）變異（mutationoperator）：變異運(yùn)算是指將個(gè)體染色體編碼串中某些基因座上的基因值用該基因座的其他等位基因來(lái)替換，形成一個(gè)新的個(gè)體。變異率的選取一般受種群大小、染色體長(zhǎng)度等因素影響，通常選取很小的值，一般取值0．001～0．1。根據(jù)變異的概率大小與當(dāng)前變量的適應(yīng)度關(guān)系及交叉操作中產(chǎn)生后代個(gè)體的每一基因值進(jìn)行計(jì)算［6］。（5）算法終結(jié)條件：迭代終止條件的選擇決定問(wèn)題的最優(yōu)解的精度及算法的收斂速度。實(shí)驗(yàn)中采用迭代次數(shù)的上限作為算法終結(jié)條件，此時(shí)本代群體中適應(yīng)度最大的個(gè)體即為最優(yōu)解。采用Matlab編寫(xiě)算法，對(duì)被控對(duì)象的PID控制的3個(gè)參數(shù)進(jìn)行離線優(yōu)化，進(jìn)行適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算，即對(duì)每一個(gè)個(gè)體（PID控制器3個(gè)控制參數(shù)）都在給定值下進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程中計(jì)算離散系統(tǒng)PID控制器參數(shù)［7］。

3實(shí)驗(yàn)軟件設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)軟件采用VisualStudio2008C＋＋系統(tǒng)和Matlab2009平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，充分利用MFC提供的窗口、圖標(biāo)、選單（菜單）、指示器等控件，合理設(shè)計(jì)軟件界面的框架、布局和風(fēng)格。多樣化的人機(jī)交互界面可以緩解人們的視覺(jué)疲勞，提高學(xué)生的興趣。上位機(jī)實(shí)驗(yàn)軟件的整體框架設(shè)計(jì)模型如圖3所示。遺傳算法優(yōu)化PID參數(shù)中用到大量的矩陣處理，所以采用Matlab編寫(xiě)了M文件。實(shí)驗(yàn)界面采用VisualStudio2008C＋＋（MFC）編寫(xiě)，即采用VC與Matlab混合編程實(shí)現(xiàn)。將Matlab編寫(xiě)的M文件轉(zhuǎn)化成VC可以直接調(diào)用的C＋＋函數(shù)。軟件運(yùn)行環(huán)境需要在目標(biāo)機(jī)器上安裝開(kāi)發(fā)版本的MCRInstaller．exe，（該文件在Matlab2009的安裝目錄下）即可［8］。

4實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

4．1實(shí)驗(yàn)界面實(shí)驗(yàn)中針對(duì)某一特定被控對(duì)象，學(xué)生可以首先利用遺傳算法離線優(yōu)化得到一組相對(duì)比較合適的PID控制器參數(shù)初始值，然后接入實(shí)驗(yàn)以優(yōu)化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選擇“遺傳算法優(yōu)化PID參數(shù)實(shí)驗(yàn)”的界面如圖4所示。參數(shù)工具界面上包含以下幾個(gè)區(qū)域：（1）被控對(duì)象模型參數(shù)設(shè)置區(qū)域：算法編寫(xiě)針對(duì)常用的二階系統(tǒng)單位負(fù)反饋形成的閉環(huán)控制回路，學(xué)生需要提供被控對(duì)象的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的二階系數(shù)、一階系數(shù)、常數(shù)及增益。（2）周期設(shè)定與適應(yīng)度函數(shù)選擇區(qū)域：根據(jù)香農(nóng)采樣定理等確定該被控對(duì)象的最佳離散采樣控制周期，選擇離散優(yōu)化時(shí)衡量控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的不同誤差積分指標(biāo)作為算法優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，希望其值越小越好，倒數(shù)即為優(yōu)化過(guò)程的適應(yīng)度函數(shù)。（3）遺傳參數(shù)設(shè)置區(qū)域：學(xué)生需要設(shè)置種群數(shù)量與迭代次數(shù)以及Kp、Ki、Kd參數(shù)的搜索空間，在算法設(shè)計(jì)分析的過(guò)程中不斷修正以便得到最優(yōu)結(jié)果。（4）優(yōu)化結(jié)果顯示區(qū)域：將在設(shè)定條件下，輸出優(yōu)化結(jié)果，同時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)中目標(biāo)函數(shù)取值的變化曲線及最優(yōu)結(jié)果下系統(tǒng)仿真曲線。（5）實(shí)驗(yàn)按鍵區(qū)域：“幫助”文件中介紹了遺傳算法的基本原理、設(shè)計(jì)流程及基于遺傳算法優(yōu)化PID參數(shù)實(shí)驗(yàn)的一些基本知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)算法，且該軟件為了幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)遺傳算法，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，先檢測(cè)初始條件設(shè)定中存在的錯(cuò)誤，并提示更正，如圖5所示。待設(shè)定好提示框參數(shù)，即可開(kāi)始優(yōu)化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該程序采用VC與Matlab混合編程實(shí)現(xiàn)。當(dāng)單擊“開(kāi)始優(yōu)化”后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)度條及信息提示欄可以隨時(shí)了解實(shí)驗(yàn)進(jìn)度情況。

4．2實(shí)驗(yàn)結(jié)果利用實(shí)驗(yàn)箱搭接的被控對(duì)象是二階系統(tǒng)，如圖6所示。系統(tǒng)傳遞函數(shù)如下：Gp（s）＝10．2s＋1×20．5s＋1經(jīng)過(guò)遺傳算法優(yōu)化參數(shù)，采用初始條件種群數(shù)量size＝30，迭代次數(shù)為50，選擇評(píng)價(jià)誤差積分指標(biāo)IAE作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)J。解的搜索空間設(shè)定：Kp為0～3，Ki為0～1，Kd為0～3，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。得到的優(yōu)化結(jié)果：Kp＝1．5405，Ki＝0．1247，Kd＝2．8636。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖（見(jiàn)圖7）上讀取性能指標(biāo)：超調(diào)量Mp＝9．1％，峰值時(shí)間Tp＝0．90s，調(diào)整時(shí)間1．8～2s。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，還進(jìn)行了3種對(duì)比實(shí)驗(yàn)，一是使用種群數(shù)量相同，增加迭代次數(shù)；二是迭代次數(shù)相同，增大種群數(shù)量；三是在相同的參數(shù)設(shè)置下，選擇不同的誤差積分指標(biāo)函數(shù)作為參數(shù)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)等。限于篇幅，這里不再一一列舉結(jié)果及曲線圖。在實(shí)際教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以通過(guò)多組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分析各個(gè)參數(shù)在算法優(yōu)化過(guò)程中的作用及如何選取相對(duì)效果比較好的參數(shù)值。如果對(duì)于新的被控對(duì)象，不經(jīng)過(guò)任何其他計(jì)算直接設(shè)定控制器參數(shù)的搜索空間是非常困難的。此時(shí)若事先采取其他輔助方法計(jì)算得到一組初始值，或?qū)刂破鲄?shù)進(jìn)行試湊，則會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間，且結(jié)果也不能保證滿足預(yù)定指標(biāo)。因此，該實(shí)驗(yàn)方法具有一定的實(shí)用性。