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

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【關(guān)鍵詞】 系統(tǒng)科學(xué) 原理 教學(xué)過程

教學(xué)過程本質(zhì)上是一種認(rèn)識過程[1]。這一認(rèn)識在系統(tǒng)科學(xué)里就看成一個完整系統(tǒng)。牛頓力學(xué)以三個運動定律作為基本原理,邏輯地演繹出牛頓力學(xué)體系;熱力學(xué)以熱學(xué)的三個基本定律為基本原理,邏輯的演繹出經(jīng)典熱力學(xué)體系;愛因斯坦的狹義相對論,以及狹義相對性原理和光速不變原理為基礎(chǔ);愛因斯坦的廣義相對論,以及廣義相對性原理和等效原理為基礎(chǔ)[2]。同理,如果我們把控制論、信息論、系統(tǒng)論、耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同論、超循環(huán)論作為一門科學(xué),稱系統(tǒng)科學(xué)。從系統(tǒng)科學(xué)業(yè)中所涉及的概念、規(guī)律中可以抽象出三個基本原理。既反饋原理、有序原理、整體原理,將系統(tǒng)科學(xué)基本原理應(yīng)用于教學(xué)過程中,這是本文討論的中心問題。為了突出重點,論述簡明,先將系統(tǒng)科學(xué)原理表述如下:

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

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

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

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

1反饋原理在教學(xué)過程中的應(yīng)用

任何一門具體學(xué)科的教學(xué)和具體技能的訓(xùn)練,任何一章一節(jié)的教學(xué),任何一項實驗的進行等,都有具體的目的。在教學(xué)過程中,要隨時通過反饋信息掌握現(xiàn)狀與目的的差距,從而去解決難點,去調(diào)整教學(xué)的速率,去改進教學(xué)業(yè)的方法,做到因材施教。“孔子教人,各因其材”這表明孔子在教學(xué)實踐中已注意到應(yīng)用反饋原理。在教學(xué)中應(yīng)用反饋原理十分重要,作用很大,對學(xué)生來說。反饋信息可使學(xué)生強化正確,改正錯誤,找出差距,促進努力。對教師來說,反饋信息可使教師掌握情況,改進教法,找出差距,提高質(zhì)量。試舉一個例子

例如:判斷是否正確,加速度與向心加速度是等價的。

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

2有序原理在教學(xué)過程中的應(yīng)用

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

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

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

3整體原理在教學(xué)過程中的應(yīng)用

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

E整=E部+E聯(lián)

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

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

通過分析可以選取O處于平衡狀態(tài)。應(yīng)用當(dāng)F =0求張力,應(yīng)用此思路求張力時可以采用正交分解法,也可以應(yīng)用平行四邊形定則或通過幾何的方法求出張力。換個角度,應(yīng)用力的分解知識同樣可以求出張力,通過分析總結(jié)出解決此類問題有兩條思路、三種方法。這樣通過對一道題采用多種不同的解法,(下轉(zhuǎn)第141頁)

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

系統(tǒng)科學(xué)基本原理的反饋原理、有序原理、整體原理應(yīng)用于教學(xué)過程中,反饋原理揭示了變化中的穩(wěn)定性;有序原理揭示了多樣中的統(tǒng)一性;整體原理揭示了聯(lián)系中的完整性。事實上三個原理是有其內(nèi)在聯(lián)系的,抓住內(nèi)在聯(lián)系應(yīng)用于教學(xué)過程是更值得探討的問題。因此,這三個原理的應(yīng)用,對提高教學(xué)效率有著很重要的意義,同時對培養(yǎng)人才也是非常重要的,這就需要我們進一步的研究、探討。

參考文獻:

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

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關(guān)鍵詞 科研管理系統(tǒng) 移植 實用性 擴展性

中圖分類號：G47 文獻標(biāo)識碼：A

Research and Management System Application Analysis of Independent Institute

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

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

0 前言

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

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

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

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

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

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

（3）科研管理思路還有待進一步調(diào)整。做好科研管理工作的前提是要有一個好的成熟的科研管理思路。在目前，很多獨立學(xué)院的科研管理制度還沒有制定，從管理流程，到管理方法，再到具體管理項目，都需要一步步細化和優(yōu)化。很多獨立學(xué)院由于科研管理制度缺乏規(guī)范和準(zhǔn)則，整個科研管理工作處于無序狀態(tài)，科研管理系統(tǒng)的建設(shè)更無從談起。

2 獨立學(xué)院建設(shè)科研管理系統(tǒng)是大勢所趨

科研管理系統(tǒng)的建設(shè)，成為學(xué)校信息化建設(shè)的很重要一環(huán)。全國一些比較有實力和遠見的獨立學(xué)院紛紛行動，開始著手進行科研管理信息系統(tǒng)的建設(shè)工作。建設(shè)一個優(yōu)秀的科研管理系統(tǒng)，可以推動科研工作向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化管理發(fā)展，形成一個動態(tài)的科研數(shù)據(jù)中心和科研管理平臺。借助于科研管理系統(tǒng)，科研管理人員能夠及時掌握準(zhǔn)確的科研信息，從而撰寫出有效材料為領(lǐng)導(dǎo)提供智囊決策。同時，作為學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)，可以通過科研管理系統(tǒng)中最實時、最直觀的科研動態(tài)分析來進行科研管理決策；作為一線科研人員，可以從系統(tǒng)中獲取重要科研信息、閱讀查詢科研成果，形成個人的詳細科研資料庫，以方便后期職稱申報；作為管理人員，也可以供財務(wù)、人事、教學(xué)、學(xué)工等管理部門作為材料參考。有了真正的功能完善的工作量管理系統(tǒng)，才算是真正實現(xiàn)“網(wǎng)上科研、網(wǎng)上管理、網(wǎng)上辦公、網(wǎng)上服務(wù)”，才算是真正的推動學(xué)?？蒲泄芾淼男畔⒒M程，為學(xué)?？蒲邪l(fā)展提供良好的服務(wù)和管理平臺。

3 獨立學(xué)院如何構(gòu)建科研管理系統(tǒng)

在不久的將來，獨立學(xué)院都會從母體高校“帶土移植”，然后“去土留根”?？梢越梃b和復(fù)制重點高?？蒲泄芾砉ぷ鞯某晒δＪ?，針對獨立學(xué)院的具體實際情況，區(qū)別對待。保留和建立好的規(guī)章制度，保留和傳承好的工作作風(fēng)和做法，以母體高?？蒲械某晒χ帪閷?dǎo)向，大力發(fā)展科研工作。隨著科研工作規(guī)模和檔次的提升，科研管理工作量必然會大量增加，需要處理的數(shù)據(jù)流和業(yè)務(wù)流將不斷攀升。大量的繁雜數(shù)據(jù)呈現(xiàn)幾何級的增長，守舊的老式管理方法將不堪重負(fù)，需要一套功能完善良好的科研管理系統(tǒng)來高效的處理科研管理工作。設(shè)計一個良好的獨立學(xué)院科研管理系統(tǒng)，應(yīng)該充分考慮好構(gòu)建原則和設(shè)計框架，要注意以下幾點。

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

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

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

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

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

科研管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流是系統(tǒng)的主線，系統(tǒng)的框架要把業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)流程表達清晰。從科研管理系統(tǒng)大的模塊來進行考慮，主要包括科研項目和管理兩大塊?？蒲许椖堪▍⒓涌蒲袃?nèi)容、人員和用戶、項目經(jīng)費、項目成果等，并在此基礎(chǔ)上可以細化出獎勵考核、學(xué)術(shù)活動和學(xué)術(shù)文庫等內(nèi)容。管理模塊主要體現(xiàn)在報表統(tǒng)計、管理審核、系統(tǒng)管理等功能，主要是方便管理用戶對系統(tǒng)進行宏觀和微觀的管理統(tǒng)計審核工作。

4 獨立學(xué)院如何推動科研管理系統(tǒng)的應(yīng)用

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

（1）政策先行、資金保證、人員到位。政策先行，要求獨立學(xué)院首先要出臺政策支持科研管理系統(tǒng)的推進工作。從學(xué)院決策層，到中層管理人員，再到一線的教學(xué)科研人員，都要上下一條線一條心。推動科研管理系統(tǒng)應(yīng)用，要消除政策壁壘和人為阻礙。學(xué)院要為科研管理系統(tǒng)提供足夠的資金支持和財力保證，包括購買、安裝、升級和維護費用，甚至包括人員培訓(xùn)費用等?？蒲泄芾硐到y(tǒng)建設(shè)是一個漫長的循序漸進的過程，資金的投入也需要過程，避免出現(xiàn)半途而廢。人員到位，要求有專門管理人員管理審核和維護科研管理系統(tǒng)。在這些人員中，重點包括系統(tǒng)的用戶群，特別是科研管理人員和科研人員，系統(tǒng)需要采集數(shù)據(jù)，也需要審核和管理。管理人員需要對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息嚴(yán)格把關(guān)，注意數(shù)據(jù)信息的完整性、實效性和一致性。同時，系統(tǒng)的各種用戶還需要對系統(tǒng)的功能提出新需求，以便充實和完善系統(tǒng)。

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

參考文獻

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

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

篇3

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 獨立院校 課程改革

一、引言

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

二、嵌入式課程教學(xué)存在的問題

目前獨立院校很多專業(yè)都開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)課程和嵌入式專業(yè)方向，比如電子類、通信類、計算機類、自動化類專業(yè)都開設(shè)嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)課程，結(jié)合企業(yè)對嵌入式人才的要求，存在著很多不足。

1.前期基礎(chǔ)教學(xué)安排不合理

從理論教學(xué)來看，嵌入式技術(shù)是一門綜合性很強的課程，涉及的知識體系有硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等方面的知識，硬件方面要具備模電、數(shù)電、單片機等相關(guān)知識，在軟件方面要具備計算機的基礎(chǔ)理論知識如操作系統(tǒng)，程序設(shè)計語言基礎(chǔ)，程序的設(shè)計思想和方法，在網(wǎng)絡(luò)方面要具備網(wǎng)絡(luò)語數(shù)據(jù)通信的理論知識體系。但是各專業(yè)的基礎(chǔ)教學(xué)并沒有完全開設(shè)相關(guān)方面的理論教學(xué)，如：計算機專業(yè)主要具備了軟件方面的基礎(chǔ)理論，自動化、電信等相關(guān)主頁主要設(shè)置了硬件方面的知識體系，對軟件方面的知識體系開設(shè)較少，主要就是C語言程序設(shè)計，而對操作系統(tǒng)，程序設(shè)計的思想和方法并沒有開設(shè)相關(guān)理論課程。

2.缺少足夠?qū)嵺`教學(xué)

從實踐教學(xué)來看，很多實驗基本上是驗證性實驗，大多數(shù)都只需要按照實驗指導(dǎo)書上的內(nèi)容就可以完成，課程設(shè)計與企業(yè)項目實際應(yīng)用差距較大。眾所周知，實踐是嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。嵌入式系統(tǒng)內(nèi)容涉及廣泛，指令編程、驅(qū)動程序設(shè)計、內(nèi)核的移植設(shè)計和應(yīng)用程序編寫等知識的學(xué)習(xí)，都需要學(xué)生通過大量的實踐環(huán)節(jié)來加深理解[2]。學(xué)生在課程之余沒有更多的實踐機會，嵌入式課程學(xué)時完畢后，很多學(xué)生就沒有辦法進行后續(xù)的學(xué)習(xí)。另外，實驗學(xué)時不夠。開設(shè)的嵌入式系統(tǒng)課程一般為32～40學(xué)時，實驗環(huán)節(jié)僅占6～8學(xué)時。有限的課內(nèi)學(xué)時無法滿足實踐教學(xué)，尤其是綜合性、設(shè)計性實踐的需要。這使得缺乏足夠?qū)嵺`動手環(huán)節(jié)訓(xùn)練的學(xué)生難以真正了解和熟悉嵌入式開發(fā)過程。

3.各專業(yè)教學(xué)內(nèi)容比較單一

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

4.高校師資隊伍實踐經(jīng)驗欠缺

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

三、嵌入式課程教學(xué)的改革

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

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

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

1.在實驗環(huán)節(jié)方面，應(yīng)該大幅提高實驗的課時，達到講一課就能實踐的目的。改革后我院開設(shè)嵌入式課程的實驗學(xué)生16學(xué)時，包括硬件裸機程序編寫6學(xué)時，嵌入式開發(fā)環(huán)境搭建與2學(xué)時，嵌入式軟件下驅(qū)動程序編寫4學(xué)時，嵌入式應(yīng)用軟件程序編寫4學(xué)時，基本上一次理論課上完學(xué)生就可以在實驗室進行實踐。

2.通過對市場調(diào)研，了解企業(yè)需求，結(jié)合師資隊伍中存在的教師的項目經(jīng)驗，開發(fā)實訓(xùn)和實習(xí)的項目，結(jié)合項目指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合理論進行相關(guān)學(xué)習(xí)。這個在嵌入式課程學(xué)時結(jié)束后，用1個月左右的時間來指導(dǎo)學(xué)生組成項目組完成于企業(yè)結(jié)合比較緊密的項目開發(fā)。

3.舉辦嵌入式系統(tǒng)技術(shù)講座：可以根據(jù)學(xué)生的需要，邀請來自公司企業(yè)的工程技術(shù)人員進行專題講座，使學(xué)生能接觸到最新的知識和實用技術(shù)，并了解社會對嵌入式系統(tǒng)人才的具體需求。

4.建立開放的實驗室，對有興趣的同學(xué)安排實訓(xùn)和實習(xí)課題： 實訓(xùn)課題實行“三級指導(dǎo)”（全指導(dǎo)，半指導(dǎo)，零指導(dǎo)），使教、學(xué)、練緊密結(jié)合。每個實訓(xùn)課題一般安排兩個項目，第一個項目學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，實行實訓(xùn)過程的全指導(dǎo)；第二個項目主要是結(jié)合教師在企業(yè)的項目基礎(chǔ)（實習(xí)課題），從項目需求分析開始，先由學(xué)生來完成，老師再參與其中，從這個過程慢慢的從半指定到變?yōu)榱阒笇?dǎo)，來鍛煉學(xué)生進行項目實施的能力。

四、總結(jié)

從獨立學(xué)院立足培養(yǎng)創(chuàng)新，應(yīng)用型人才出發(fā)，獨立學(xué)院嵌入式課程改革目前有了一定的成效，但是開設(shè)嵌入式教學(xué)還在起步階段，存在著很多不足，這就要求教師緊跟嵌入式技術(shù)的發(fā)展，不斷提高教學(xué)與教師的實踐能力，努力完善嵌入式課程體系，爭取能達到學(xué)生畢業(yè)后迅速從事嵌入式軟件的開發(fā)及設(shè)計的目的。

參考文獻

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

篇4

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

1 引言

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

2 課程教學(xué)中存在的問題

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

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

3 理論和實驗教學(xué)改革

針對上述存在的問題，本小節(jié)對如何改進教學(xué)方法、豐富教學(xué)手段、立足教學(xué)內(nèi)容力求與實際通信系統(tǒng)相結(jié)合等方面進行了初步探討。

在理論教學(xué)方面，首先應(yīng)建立良好的師生情感，創(chuàng)設(shè)和諧的教學(xué)環(huán)境，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和對象，授以不同的教學(xué)方法，以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，在課堂教學(xué)中，針對課程中的重點和難點，結(jié)合使用現(xiàn)代化的多媒體教學(xué)手段，擴大課堂教學(xué)的信息量，提高課堂效率，豐富教學(xué)形式，增強課堂教學(xué)內(nèi)容的生動性與形象性，多體并存，優(yōu)勢互補。最后，利用網(wǎng)絡(luò)資源及時更新和豐富課程試題庫，并在授課過程中穿插通信產(chǎn)業(yè)的最新進展和目前比較前沿的通信系統(tǒng)如第三代移動通信系統(tǒng)或者新型通信技術(shù)-超寬帶無線通信系統(tǒng)，使理論和實際能夠有機結(jié)合，進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在實驗教學(xué)方面，合理配置演示性、驗證性和設(shè)計性、綜合性實驗，充分利用仿真實驗的便利條件，并將仿真實驗及硬件實驗將課堂教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)相融合，使學(xué)生對理論知識更好的消化和吸收，鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力。例如，在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，可以適當(dāng)引入和靈活配置Matlab、Labview、SystemView等仿真軟件，由學(xué)生設(shè)計和實現(xiàn)虛擬實驗，通過靈活配置一些仿真參數(shù)，對實驗結(jié)果進行分析和討論，通過圖形對比，使學(xué)生從理論認(rèn)識進一步深入到感性認(rèn)識，以更好地理解和鞏固通信原理課程中的概念和結(jié)論。具體設(shè)計題目包括:模擬信號的調(diào)制與解調(diào)、模擬信號的數(shù)字化傳輸、基帶傳輸?shù)牟糠猪憫?yīng)系統(tǒng)演示等等。通過上述實驗教學(xué)方面的改革，可以使教學(xué)理論聯(lián)系實際，使學(xué)生具備一定的感性認(rèn)識，并培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、自學(xué)能力以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力。

4 結(jié)語

通信原理課程是一門理論性與實踐性都很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，本文針對傳統(tǒng)教學(xué)中存在的一些問題，從理論教學(xué)和實驗教學(xué)的角度給出了一些改革的措施。通過對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面的改良，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極主動性，顯著提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，達到了培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的高質(zhì)量創(chuàng)新型人才的目的。

參考文獻 轉(zhuǎn)貼于

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

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

1.熱力學(xué)第一定律

熱力學(xué)第一定律是工程熱力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重點，主要講授閉口系統(tǒng)與穩(wěn)流開口系的熱力學(xué)第一定律能量方程式的表達式及應(yīng)用。在本課程中，進一步強調(diào)熱力學(xué)第一定律的一般表達式即：“進入系統(tǒng)的能量-離開系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)總儲存能的變化”的正確靈活應(yīng)用，重點介紹如何分析、列出非穩(wěn)態(tài)充、放氣熱力過程的能量方程式，幫助學(xué)生進一步增強利用第一定律進行能量分析的能力。同時，通過對節(jié)流、自由膨脹、混合、換熱、可逆定溫放熱壓縮等熱力過程分析來幫助同學(xué)們對第一定律的局限性有更為深入的理解。

2.熱力學(xué)第二定律熵分析法

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

3.熱力學(xué)第二定律分析法

由于學(xué)時有限并且概念抽象難以理解，分析法在工程熱力學(xué)中屬于選講內(nèi)容，即便講授，也多是簡要介紹。本課程中，分析法是授課重點，從以下四個方面進行講授：第一，概念及計算公式，包括機械、熱量（冷量）、內(nèi)能、焓和化學(xué)。第二，重點講授方程的一般表達式“進入系統(tǒng)的-離開系統(tǒng)的-過程損=系統(tǒng)變化”，通過典型例題幫助同學(xué)能夠利用方程列出閉口及開口系方程，并求取過程損。同時，在分析典型例題時，引導(dǎo)學(xué)生同時用熵分析法來計算過程的作功能力損失，讓學(xué)生自覺地認(rèn)識到分析法中所得到的損失即熵分析法中計算的作功能力損失、體會兩種分析法的一致性及分析法的優(yōu)勢。第三，效率、損系數(shù)的概念及公式，以及在典型熱力設(shè)備、過程及熱力循環(huán)中的計算。第四，針對本學(xué)科領(lǐng)域典型的火力發(fā)電裝置、燃氣輪機發(fā)電裝置和低溫制冷裝置、LNG液化裝置、天然氣凈化裝置、油田聯(lián)合站等，設(shè)置工程背景很強的案例，教師與同學(xué)們一起分析循環(huán)裝置及各組成設(shè)備的效率、損失及損系數(shù)等，讓同學(xué)們認(rèn)識到分析法在進行系統(tǒng)能量分析時的重要性及提高利用該方法解決實際工程問題的能力。

4.新發(fā)展起來的能量系統(tǒng)分析與優(yōu)化方法

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

二、教學(xué)方式改革

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

1.采用多媒體與板書有機結(jié)合的教學(xué)模式

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

2.提高課堂教學(xué)吸引力

通過針對每一個重要概念及知識點設(shè)計的系列典型例題、思考題吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)其積極參與到教學(xué)中來。而且教學(xué)團隊經(jīng)過多年的教學(xué)和科研積累，收集并提煉出與石化工程緊密關(guān)聯(lián)的工程案例，通過案例的討論和分析，增強學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識的興趣，提升課堂教學(xué)的互動效果，增強學(xué)生運用理論知識分析并解決工程實際問題的能力。

3.布置作業(yè)形式靈活多樣

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

三、課程考核方式的教學(xué)改革

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

1 功能分析

通過功能需求分析，刻畫系統(tǒng)的行為，并通過系統(tǒng)的軟件功能完成用戶的任務(wù)，從而滿足業(yè)務(wù)的需要。

1.1 角色分析

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

1.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流分析

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

數(shù)據(jù)流圖按分層來畫，分別為頂層數(shù)據(jù)流圖、一層數(shù)據(jù)流圖，一層數(shù)據(jù)流圖對應(yīng)總體功能結(jié)構(gòu)，幾個圓邊框?qū)?yīng)功能結(jié)構(gòu)中的幾個功能。

1.2.1 頂層數(shù)據(jù)流圖

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

圖1 頂層數(shù)據(jù)流圖

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

1.2.2 一層數(shù)據(jù)流圖

為了進一步細化各加工步驟說明，下面給出了系統(tǒng)的一層數(shù)據(jù)流圖。

圖2 系統(tǒng)一層數(shù)據(jù)流圖

在上圖2中，主要包含三大塊功能，即教務(wù)處人員的基本數(shù)據(jù)信息管理和系統(tǒng)管理、院系教務(wù)人員的任務(wù)書編制管理和人機交互式排課以及師生的課表查詢管理。教務(wù)處人員通過錄入教師、學(xué)生、教室、教學(xué)計劃、班級、課程等基本數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對基本數(shù)據(jù)信息的管理與維護，為人機交互式排課提供數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)，并通過系統(tǒng)管理對系統(tǒng)進行更新和維護。院系教務(wù)人員通過編制形成任務(wù)書和關(guān)聯(lián)基本數(shù)據(jù)信息，運用人機交互式排課方法排定課表，并反饋系統(tǒng)更新和維護信息。教師和學(xué)生通過各自權(quán)限查詢課表信息。人機交互式排課是該系統(tǒng)的核心工作，其他工作都是圍繞它為核心來進行的。

1.3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分析

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

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 實體關(guān)系分析

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

圖3 寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)E-R圖

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

2.2 數(shù)據(jù)庫表

根據(jù)E-R圖，給出如下軟件系統(tǒng)主要兩個數(shù)據(jù)庫表的設(shè)計，分別為教師信息表和課表信息表。其中，學(xué)生、班級、教室、教學(xué)計劃、課程、任務(wù)書等信息表可以類似表示。

（1）教師信息

保存教師的基本信息。

表1 教師信息表

教工號是表1 教師信息表的主鍵，它是標(biāo)識該表中所有行的一個列或一組列。專業(yè)班級是建立和加強表1教師信息表與表2課表信息表數(shù)據(jù)鏈接的一列，故專業(yè)班級是表1教師信息表的外鍵。

（2）課表信息

保存課表的信息。

表2 課表信息表

專業(yè)班級是表2課表信息表的主鍵，它是標(biāo)識該表中所有行的一個列或一組列。教工號是建立和加強表2課表信息表與表1教師信息表和任務(wù)書信息表數(shù)據(jù)鏈接的一列，教室名稱是建立和加強表2課表信息表與教室信息表數(shù)據(jù)鏈接的一列，專業(yè)名稱是建立和加強表2課表信息表與班級信息表數(shù)據(jù)鏈接的一列，課程名稱是建立和加強表2課表信息表與課程信息表數(shù)據(jù)鏈接的一列，故教工號、教室名稱、專業(yè)名稱和課程名稱都是表2課表信息表的外鍵。

3 總結(jié)

本文通過對寧波工程學(xué)院教務(wù)管理部門以及排課管理系統(tǒng)開發(fā)部門等的深入調(diào)研，并結(jié)合本人長期以來所從事排課工作的具體實踐，對寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)功能和數(shù)據(jù)進行了全面的研究和分析，本文所做的主要工作有如下幾方面：

1）對多年來本人所從事的排課管理工作進行了詳細而細致的梳理，把工作中碰到的問題和實踐經(jīng)驗提煉出來。

2）根據(jù)寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)的運行實際，通過刻畫頂層和一層數(shù)據(jù)流圖來描述業(yè)務(wù)功能。

3）依據(jù)功能分析刻畫形成E-R圖，并給出主要兩個數(shù)據(jù)庫表的設(shè)計。

通過對寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)的功能、數(shù)據(jù)分析的過程，深入地分析寧波工程學(xué)院排課管理系統(tǒng)的內(nèi)部運行機理，對于以后工作中碰到類似系統(tǒng)問題的解決、維護與運用，具有很大的幫助作用與參考價值。

【參考文獻】

[1]楊麗麗.排課系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].長春：吉林大學(xué)，2012.

[2]張小紅.高校排課系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子科技，2012（7）：45-47.

[3]李正慧.排課系統(tǒng)數(shù)據(jù)表的設(shè)計與功能的實現(xiàn)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011（7）：116-119.

[4]俸世洲.獨立學(xué)院排課系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫與算法分析[J].中小企業(yè)管理與科技，2011（5）：274.

[5]蘇貞.清華大學(xué)教務(wù)管理系統(tǒng)在排課問題中的應(yīng)用與思考[J].科技視界，2013（28）：146-147.

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關(guān)鍵詞 能源動力 本科 系統(tǒng)節(jié)能 改革

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2017.02.054

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

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

0 概述

在世界近代化M程中，能源和動力一直都是工業(yè)發(fā)展的重要支柱，與此相對應(yīng)，能源動力產(chǎn)業(yè)是一直都是世界各國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是科技發(fā)展基礎(chǔ)方向之一，能源動力領(lǐng)域人才教育的成敗關(guān)系到國家的根本利益。自2012年5月“2011計劃”啟動后，對能源動力專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了新的要求，如何培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型能源動力類人才，成為社會關(guān)注的熱點。高等學(xué)校作為國家培養(yǎng)人才的主要基地，如何通過合理的課程設(shè)置和教學(xué)方式，培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實、實踐能力突出、契合社會需要的能源動力類人才，也是一個需要關(guān)注的話題。

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

1 開設(shè)“能源系統(tǒng)工程”課程的必要性

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

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

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

2 “能源系統(tǒng)工程”課程改革方向初探

2.1 推廣“能源系統(tǒng)工程”課程在高校覆蓋范圍

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

2.2 科學(xué)規(guī)劃課程體系

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

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

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

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

2.3 總結(jié)最新成果，編制新教材

由于國內(nèi)能源動力類專業(yè)開設(shè)“能源系統(tǒng)工程”課程的院校較少，使得適合該課程的教材數(shù)量幾乎沒有，僅有的幾種教材由于編制時間較久，已無法滿足當(dāng)下的培養(yǎng)要求，迫切需要組織人員編制一本新教材。新的《能源系統(tǒng)工程》教材應(yīng)總結(jié)最新的研究成果，豐富現(xiàn)有教材，引入管理類知識內(nèi)容，豐富與生產(chǎn)實際相結(jié)合的案例分析，結(jié)合實際項目給出供學(xué)生實踐學(xué)習(xí)的題例，擴展數(shù)學(xué)建模方式，豐富解決問題的數(shù)學(xué)手段。

2.4 建設(shè)科學(xué)的師資隊伍

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

2.5 拓展實踐教學(xué)的新思路，探索新的實踐教學(xué)方法

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

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

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

3 結(jié)語

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

參考文獻

[1] 曲宏偉，趙順.能源動力類本科生虛擬實踐教學(xué)平臺建設(shè)研究[J].青年與社會，2015（7）：141.

[2] 余韜.對本科教學(xué)改革的幾點建議[J].廣西質(zhì)量監(jiān)督導(dǎo)報，2007（6）：122.

[3] 楊偉鴿.會計學(xué)專業(yè)本科階段實踐教學(xué)改革與探索[J].中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)會計，2010（11）：154.

[4] 孫志強.能源動力類本科生數(shù)值模擬能力的步進式培養(yǎng)[J].高教論壇，2010（9）：28.

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

 

1.引言

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

2.基于遺傳算法的課表問題分析

2.1課表問題的重要因素

班級、教師、教室、課程和時間是高職院校課程表問題的五個重要因素。

（1）班級：每個班級都有自己的編號和自己班級的名稱。每個班級同一時間和同一地點不能同時上兩門課程。

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

（3）教室：每個教室都有編號和名稱。每間教室同一時間只能接受一門課程的講授，上課人數(shù)應(yīng)該小于教室最大容量，但上課人數(shù)遠小于教室最大容量也是不合適的。這可作為課程問題的一個優(yōu)化目標(biāo)。

（4）課程：每門課程都有編號和課程名稱。一門課程通常由一位教師來講授，具有相同課程的班級理論課可以合班上課，實訓(xùn)課再分班上課。

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

2.2課表問題的多目標(biāo)分析

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

（1）節(jié)次優(yōu)度

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

表1 節(jié)次優(yōu)度

 

 

篇9

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

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

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

1結(jié)構(gòu)的含義 

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

結(jié)是結(jié)合之義，構(gòu)是構(gòu)造之義。在科學(xué)研究和工程設(shè)計中，人們總是孜孜不倦地追求通過定義最小的本元集合和構(gòu)造規(guī)則來產(chǎn)生某個目標(biāo)系統(tǒng)。老子言：“道生一，一生二，二生三，三生萬物。”這與中國古代人講究的“金、木、水、火、土”一樣，都是樸素的探索世界結(jié)構(gòu)的例子。這些與現(xiàn)代科學(xué)的認(rèn)知殊途而同歸?，F(xiàn)代科學(xué)表明，物質(zhì)都由相同的最基本粒子構(gòu)成，結(jié)構(gòu)的差異產(chǎn)生不同的物質(zhì)，碳原子的同素異形體石墨和鉆石便是最好的詮釋。在計算機科學(xué)中，這一方法也被廣泛應(yīng)用，例如：程序由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)決定。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的本元是基本數(shù)據(jù)類型，而通過線性構(gòu)造規(guī)則、層次構(gòu)造規(guī)則和網(wǎng)狀構(gòu)造規(guī)則可以創(chuàng)建任意復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型?？刂瞥绦虻幕疽厥钦Z句，理論上通過順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)可以構(gòu)造出任何程序。 

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

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

2操作系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)的概念 

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

2.1操作系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) 

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

2.2內(nèi)核結(jié)構(gòu) 

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

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

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

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

2.3進程結(jié)構(gòu) 

2.3.1內(nèi)核功能組織和進程映像邏輯結(jié)構(gòu) 

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

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

2.3.2多線程環(huán)境下的進程結(jié)構(gòu) 

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

引入線程后，原有的進程控制塊相關(guān)信息進一步分解，與進程有關(guān)的如存儲管理信息、打開文件列表等依然保存在進程控制塊中，而線程執(zhí)行相關(guān)的寄存器上下文則保存在各線程控制塊中。當(dāng)在同一個進程內(nèi)進行線程切換時，僅需保存線程控制塊中的信息即可，進程控制塊中的信息無需保存，因此線程的切換開銷更小。 

2.4存儲管理中的結(jié)構(gòu) 

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

虛擬內(nèi)存是存儲管理中的另一項重點教學(xué)內(nèi)容。理解虛擬內(nèi)存首先必須理解由于技術(shù)和經(jīng)濟因素決定的層次化存儲系統(tǒng)設(shè)計和各個存儲層次之間的聯(lián)系，圖7給出了一個現(xiàn)代的多核處理器的層次化存儲結(jié)構(gòu)。在這一層次化結(jié)構(gòu)中，每個上層的存儲設(shè)備都可以被看成是下層存儲設(shè)備的緩存。在此基礎(chǔ)上，進一步掌握虛擬地址空間、內(nèi)存映射表、物理內(nèi)存和外部磁盤存儲器的關(guān)系。在理解層次結(jié)構(gòu)和各組成要素關(guān)系的基礎(chǔ)上，掌握虛擬內(nèi)存的管理就會變得更加容易。 

2.5文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 

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

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

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

3教學(xué)過程中的結(jié)構(gòu)思維培養(yǎng) 

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

一般而言，教學(xué)過程都遵循自頂向下的原則，即先介紹整體結(jié)構(gòu)，再介紹局部功能以及提高該局部性能的具體算法。但這一方法的問題在于，在初次介紹整體結(jié)構(gòu)時，學(xué)生并未能對結(jié)構(gòu)中的構(gòu)成元素產(chǎn)生感性認(rèn)知，因此對結(jié)構(gòu)的作用感受不深。筆者建議按照圖8的方法來加強學(xué)生對結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。首先，通過自頂向下的結(jié)構(gòu)分解建立學(xué)生對操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的初步印象；其次，在具體層次的功能講解過程中，對存在的結(jié)構(gòu)進行強化教學(xué)，注重各要素之間的聯(lián)系；再次，對于重要的結(jié)構(gòu)概念，注重在不同的教學(xué)單元進行交叉強化。例如，圖7所示的層次化存儲結(jié)構(gòu)可以在不同的章節(jié)得到強化，包括進程七態(tài)模型的掛起態(tài)、多核CPU的進程或線程調(diào)度算法、存儲管理中的快表、虛擬存儲、文件系統(tǒng)的磁盤緩沖區(qū)和內(nèi)存映射I/O等。進程的系統(tǒng)上下文概念也可以在進程映像結(jié)構(gòu)、存儲管理、I/O管理和文件管理中得到強化；最后，在講授完主要層次后，通過自底向上的方式再次完成操作系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的重構(gòu)。例如，圖9給出了操作系統(tǒng)中的三大概念（進程、虛擬存儲和文件系統(tǒng)）之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。文件系統(tǒng)建立在I/O的基礎(chǔ)上，對上層軟件簡化了外設(shè)操作。虛擬內(nèi)存則是對包括主存和外存在內(nèi)的存儲進行抽象，從而使得用戶可以按照內(nèi)存操作的方式來訪問文件。更進一步，進程則是對處理器資源和存儲資源管理的抽象，構(gòu)成了操作系統(tǒng)的核心概念。這一結(jié)構(gòu)關(guān)系的重構(gòu)可以在講授完文件管理之后開展?；趫D8所示的教學(xué)方法對結(jié)構(gòu)概念從不同角度予以強化，學(xué)生對操作系統(tǒng)的整體認(rèn)識將會產(chǎn)生由量變到質(zhì)變的過程。 

4結(jié)語 

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

參考文獻參考文獻： 

篇10

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；實踐；創(chuàng)新訓(xùn)練項目；課程設(shè)計

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）29-0146-02

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

本文對西安科技大學(xué)電氣與控制學(xué)院自動化專業(yè)《嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計》實驗課程的教學(xué)特點進行了分析，提出了嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計的課程實驗教學(xué)方法，實踐證明，該方法大大提高了學(xué)生的實踐動手能力，為以后能成為真正的嵌入式人才打下了重要基礎(chǔ)。

一、“嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計”課程簡介

1.從嵌入式系統(tǒng)定義和特點。嵌入式系統(tǒng)是設(shè)計完成復(fù)雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計算機系統(tǒng)。術(shù)語嵌入式反映了這些系統(tǒng)通常是更大系統(tǒng)中的一個完整的部分，稱為嵌入的系統(tǒng)。嵌入的系統(tǒng)中可以共存多個嵌入式系統(tǒng)?；蛘呖梢院唵味x為嵌入到對象體系中的專用計算機應(yīng)用系統(tǒng)即為嵌入式系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)包含有三個特點，即嵌入性、內(nèi)含計算機和專用性。

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

二、“嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計”課程實踐項目

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

2.課程設(shè)計。在學(xué)期末集中安排兩周的課程設(shè)計，主要完成以ARM處理器為核心的嵌入式最小系統(tǒng)及其擴展模塊設(shè)計。實驗設(shè)備采用ARM LPC2131開發(fā)版，考核方式為軟硬件驗收并提交課程設(shè)計報告。在學(xué)生熟悉了ARM的開發(fā)環(huán)境和基本的實驗程序之后，會讓學(xué)生自己動手設(shè)計課題，給學(xué)生布置多個課題，學(xué)生可根據(jù)興趣進行選擇，三人一組。如：基于ARM的步進電機細分驅(qū)動控制設(shè)計，自動窗簾控制器，多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，基于ARM的工程車控制系統(tǒng)設(shè)計，直流電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計等。

下面以紅外自動感應(yīng)窗簾為例，介紹學(xué)生課設(shè)自己動手所做的工作。首先，學(xué)生根據(jù)課題功能的要求，確定系統(tǒng)控制方案?！蹲詣哟昂熆刂破鳌氛n題要求系統(tǒng)能根據(jù)環(huán)境因素自動打開或關(guān)閉窗簾。因此學(xué)生可確定出如圖1所示的控制方案。系統(tǒng)包括LPC2131最小系統(tǒng)、溫度和光強檢測、鍵盤輸入、液晶輸出和步進電機驅(qū)動等模塊。

在此方案的基礎(chǔ)上設(shè)計系統(tǒng)硬件，進行器件選型和原理圖設(shè)計。溫度檢測選用DS18B20，光強檢測選用光敏電阻，鍵盤采用獨立按鍵，液晶顯示選用LCD1602，步進電機選用28BYJ-48型步進電機，其驅(qū)動選用ULN2003。由此得到的系統(tǒng)原理圖如圖2所示，并要求學(xué)生在此原理圖基礎(chǔ)上做出硬件實物。

而后就可以進行軟件的編程和調(diào)試了。軟件工作流程如圖3所示。

最后通過軟硬件的聯(lián)合調(diào)試，實現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能，并撰寫課程設(shè)計報告。

3.創(chuàng)新訓(xùn)練項目。在校大學(xué)生每年都可以參與申請大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，該類項目主要由4～5名學(xué)生完成，由一名老師指導(dǎo)[4，5]。創(chuàng)新訓(xùn)練項目申請時要對項目實施的目的和意義、項目研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題、項目實施方案、主要技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)費預(yù)算等進行陳述。重點是項目研究內(nèi)容、擬解決的關(guān)鍵問題和項目實施方案。通過這種形式，學(xué)生不僅對項目的申請有了一定的認(rèn)識，而且可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，由原來單純的依靠興趣來動手實踐，轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q實際問題為目的的學(xué)習(xí)方式。這樣，可以讓學(xué)生以解決問題為驅(qū)動的方式來學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計，與實際的工業(yè)企業(yè)問題更為接近，也可以為就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。

4.畢業(yè)設(shè)計。此外，每年有大約四分之一的學(xué)生以嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方面的題目作為他們的畢業(yè)設(shè)計課題，如，基于ARM的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計、嵌入式多功能輪椅控制系統(tǒng)設(shè)計、嵌入式魚塘水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計、基于ARM的道路清掃車控制系統(tǒng)設(shè)計、嵌入式語音控制機器人控制系統(tǒng)設(shè)計等等課題。學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計動手能力的訓(xùn)練，進一步提高了解決實際問題的能力，增強了就業(yè)競爭力。

嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計課程是自動化專業(yè)的一門重要課程[6]，該課程通過課內(nèi)實驗、課程設(shè)計、創(chuàng)新訓(xùn)練項目、畢業(yè)設(shè)計等方面實踐項目，不僅提高了學(xué)生的實踐動手能力，也提高了學(xué)生解決實際問題的能力，讓學(xué)生能有一技之長，增強了學(xué)生的就業(yè)競爭力，為學(xué)生成為企業(yè)需求的嵌入式應(yīng)用型人才打下了重要的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]李振寧.嵌入式教學(xué)實驗系統(tǒng)的應(yīng)用與研究[D].西安：長安大學(xué)，2005.

[2]曾潔瓊.ARM嵌入式系統(tǒng)實驗教學(xué)研究與探討[J].時代教育，2014，（6）：117，140.

[3]周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)實驗教程（二）[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

[4]王恒，張燕，鐘麗娜.“ARM控制器實用技術(shù)”課程教學(xué)探索[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2015，（6）：106-108.