发布时间:2023-09-18 16:38:29
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇统计学的研究方法,期待它们能激发您的灵感。
关键词 地统计;资源环境;调查方法
中图分类号 K903;P962 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)09-0308-02
Abstract Resources and environment survey is necessary precondition for fully understanding the present situation of natural resources and environment,and provides effective indemnification for the rational planning and sustainable use of resources and environment,it is also an important basis for comprehensive control over future development of the resources and environment.Many researches on the survey methodology of the resources and environment had been discussed and researched,they are mainly based on geostatistical methods,their developments and applications in the field of resources and environment research are relatively mature at domestic and foreign.By summing up the research progress of such methods,it is very useful for clear-cutting the potential applications and future directions of such methods.
Key words geostatistical;resources and environment;survey methodology
资源环境的产生是由人们对自然资源到环境资源认识的一种深化,几乎所有的自然资源都构成人类生存的环境因子。自然资源是指在一定的时空范围内,可供人类利用的表现为各种相互独立的静态物质和能量,而环境资源则是静与动的统一体,这些资源包括矿产能源资源、土地资源、水资源、森林资源、海洋资源、草地资源、野生动物资源、再生资源、环境资源等。这些资源环境的损失评估、规划管理、保护决策等都离不开对这些资源的调查和监测,计算机技术的飞速发展为资源环境调查领域提供了新的途径和方法。目前已经有很多的研究成果能够实现详尽的调查监测方法,并最终优化样点布设方案,如传统的调查方法、基于地统计的调查方法、基于计算机模拟的调查方法等;所采集的数据经过人工数字化录入或者基于物联网的数据采集系统智能录入数据库等,然后运用地统计学相关技术绘制数据插值获取区域内相关数据的全局变化图或者趋势图等,为相关决策方案的制定提供数据支持。
1 地统计学概述
1.1 理论基础
矿物学家 D.R.krige最早将地统计学应用于南非金矿的查找工作中,而该方法的理论是法统计学家G.Matheron 创立的,有一套完善的理论体系作为基础,即在二阶平稳假设和本征假设的前提下,将区域化变量作为基本概念,以变差函数为工具,通过基本公式如估计方差、离散方差等的计算实现克里格方法。
地统计学理论的提出为资源环境调查提供了新的思路和方法,并促使这些方法在地统计学理论的蓬勃发展下越来越完善[1-3],发展至今,理论技术已经非常坚实,实用的数学工具数量也非常多。地统计学的应用非常广泛,能够对空间数据进行最优无偏内插,模拟空间数据的离散性及波动性,研究空间分布数据的结构性和随机性、空间相关性和依赖性、空间格局与变异。
1.2 发展及应用
地统计学的组成部分有2个,分别为分析空间变异与结构的变异函数及其参数和空间局部估计的Kriging(克里格)插值法,广泛应用于土壤、地质、生态、地球物理等方面。在气象领域的主要应用是使用Kriging法进行降水、温度等要素的最优内插的研究及气候对农业影响方面的研究。在资源环境调查方法的设计中,较为流行的方法是克里金方法。国内外很多学者结合已有的方法和日趋成熟的地统计理论创造出了大量的设计方法和评价指标,前者如随机选择法(Naive)[4]、枚举法(Enumeration)[5]、序贯法(Sequential Selection)[6]、模拟退火法(Simulated Annealing,SA)[7-9]、空间均衡布样(Generalized Random Tessellation Stratified,GRTS)[10]、适应性抽样(Adaptive Cluster Sampling)[11]等,后者如Kriging方差最小化准则(Minimization of the Ordinary Kriging Variance,MOKV)[12]、WM准则(Warrick-Myers-criterion)[13]、平均最短距离最小化准则(Minimization of the Mean of the Shortest Dista-nces,MMSD)[7,14-15]、极大熵准则(Maximum Entropy,ENT)[16]、分形维度(Fractal dimension)[17]、均方距离准则(Mean squared distance to sides,vertices,and boundaries)[18]等。这些指标和方法在生态[19]、海洋[20]、渔业[21]、林业[22]、农业[23]、人口健康调查[24]、环境[25]、土壤[26]以及水资源[27]等方面得到了广泛的应用。
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[关键词]社会科学 统计方法 应用问题
社会科学的实证研究在应用统计学时,统计分析是其关键环节,资料性质分析、资料类型的判断、统计方法的选择等各个环节都应把握好,否则,其分析结果将是没有意义的。本文拟通过对社会科学实证研究论文中应用统计分析方法出现的问题,从描述性分析、定量资料的统计分析、定性资料的统计分析、相关与回归分析等方面进行解析。
一、描述性分析问题
在社会科学实证研究中,一般首先要对社会调查数据进行描述性统计分析,以发现其内在的规律性,再选择进一步的分析方法。描述性统计分析要对调查总体所有变量的有关数据做统计性描述,主要包括数据的频数分析、集中趋势分析、离散程度分析、分布形态以及一些基本的统计图形。
描述性统计分析虽然较为简单,但如果对某个事件或某种现象的描述不清楚或存在偏差,那么其后的所有分析都将值得怀疑,而描述的偏差可能会引起公众或学术界对某些社会现象的误解,甚至误导政府决策。
1.均值的误用
均值是用于描述样本集中趋势的最常用指标,但应注意,对于正态或近似正态的对称分布样本,它是较好的指标,一般与离散趋势指标中的标准差一起描述数据资料(即形式);而对于偏态分布的样本,则常用中位数来描述集中趋势,一般与离散趋势指标中的四分位数间距一起描述数据资料(即形式),究其原因是均值容易受到极端值的影响。
对于两个分布完全不同的样本,可能会得到相同的均值,因此均值在某种程度上抹杀了样本内部的差异,而往往这种内部差异正是需要进行深入研究或应当引起人们注意的。为了弥补均值的这种缺陷,一般在报告均值的同时,也应该报告标准差,或用直方图或散点图的形式描述分布,以展示群体内部的差异。
2.绝对数的误用
因为社会调查研究比较容易得到大容量的样本,所以对任何小概率事件,用绝对数报告都会出现较大的数字,单纯对绝对数的强调往往会产生误解。比较合理的方式一般是在报告某事件绝对数的同时,给出该事件的发生率或占研究样本的比例。
3.相对数的误用
相对数常用于描述定性资料的内部构成情况或相对比值或某现象的发生强度,一般有比与率两种形式。虽然比与率的计算形式是相同的,即两个绝对数之商乘以100%,但它们的含义是不同的。率用于反映某种事物或现象发生的强度,而比则用于反映部分与整体或某一部分与另一部分之间的关系。当数据的比较基础相差悬殊,用绝对数表述没有可比性时,就要借助于相对数。
应用相对数也容易出现一些问题,如:百分比与百分率的混用;当分母很小时,只计算百分比或百分率,而没有报告样本量;当比较两个或多个总体率时,没有考虑到各总体对应的内部构成情况是否一致,而直接比较等。
例如在报告流动人口犯罪问题时,给人的印象往往是流动人口犯罪率高于常住人口,其实是忽视了流动人口的年龄和性别构成与常住人口完全不同,且青年男性是犯罪率较高的人群,这样对两个不同群体的比较往往会导致错误的结论。
二、定量资料的统计分析问题
定量资料的统计分析是指所观测的结果变量是定量的,而且希望考察定性的影响因素取不同水平时,定量观测结果的均值之间的差别是否有统计学意义。定量资料的统计分析在统计学应用中占有很大的比重,出现的误用也比较多。
正确选择定量资料统计分析方法的关键有两点:一是正确判断统计研究设计的类型;再是检验定量资料是否满足“独立性、正态性及方差齐性”的前提条件[1]。前者要求使用者对统计研究设计的类型较为熟悉,后者则需要进行预分析,可适当借助于统计分析软件。根据前提条件是否满足来决定用参数假设检验或方差分析,还是用非参数检验方法,进而根据对统计研究设计类型的判断,确定采用具体的统计分析方法。
对定量资料作统计分析时,常犯的错误有:
1.不管统计研究设计类型,盲目套用t检验或单因素方差分析;
2.不验证“独立性、正态性及方差齐性”前提条件,而直接应用参数检验法;
3.将多因素设计定量资料人为拆成多个成组设计定量资料,采用t检验法;
4.将多因素设计定量资料用单因素多水平方差分析解决,或用一元分析替代多元分析等。
三、定性资料的统计分析问题
定性资料的统计分析是指观测结果为定性变量的统计处理问题。定性资料的统计分析在社会科学研究中的应用也是很广泛的,通常根据影响观测结果的原因变量性质分为三种情况:
1.原因变量都为定性变量,此类资料就是通常理解的定性资料。常用的统计分析方法有:检验、秩和检验或Ridit分析、Spearman秩相关分析、线性趋势检验、一致性检验(也称Kappa检验)、加权检验、对数线性模型等。
2.原因变量中既有定性变量,又有定量变量。这类资料的统计分析通常有两种处理方法:一是结合专业知识先将定量的原因变量离散化,使其转化为定性变量,然后采用上面3.1的统计方法处理;二是先对定性的原因变量,采用哑变量技术进行处理,转化为多个二值变量,赋予0或1值,然后采用Logistic回归分析方法或多值有序变量Logistic回归分析处理。
3.原因变量全部为定量变量。这类资料的分析可以直接采用Logistic回归分析方法或多值有序变量Logistic回归分析处理。
定性资料的最常用表达形式是列联表,列联表有多种类型,如横断面设计的四格(或称2x2)列联表、队列研究设计的四格列联表、配对研究设计的四格列联表、双向无序的R×C列联表、单向有序的R×C列联表、高维列联表等,不同类型所用统计方法也不同,所以处理这类资料的关键是分辨出列联表的类型,从而选择相应统计分析方法。
在社会科学研究中,定性资料的统计分析常犯的错误主要就是列联表的误判,从而错误的选用统计方法。
四、相关与回归分析问题
相关分析是研究变量之间的相互关系,常局限于统计描述,较难从数量角度对变量之间的联系进行深入研究;回归分析则是研究变量之间的依赖关系,可实现对自变量进行控制,对因变量进行预测,及对随机变化趋势进行适当修匀。
相关分析可用于对定类、定序、定距及定比等尺度的各类资料进行定量描述,但各类资料的计算公式是不同的,所以应用时,需要判明资料的类型;而回归分析则要根据因变量性质的不同,选用不同的回归分析方法,一般可分为两类:一是因变量为连续型变量,具体的,当为非时间性的连续型变量时,可用线性回归分析、多项式回归分析、非线性回归分析等;当为时间变量时,可用COX半参数回归分析、指数分布回归分析及威布尔回归分析等;当为随时间变化的连续型变量时,则需要利用时间序列分析。二是因变量为离散型变量,需要利用Logistic回归分析、对数线性模型分析及多项Logit模型分析等。
在社会科学研究中,相关与回归分析的应用非常广泛。但应用时也经常出现一些错误:
1.没有结合问题的专业背景和实际意义,就进行相关与回归分析。其结果有时可能是莫名奇妙的,可能出现所谓的虚假相关。
2.对于较简单的线性相关与回归分析,不注意应用条件,盲目套用。一般地,Pearson相关分析要求两变量都是随机变量,且都服从或近似服从正态分布,若不满足条件,应采用其它相关分析法,如Spearman相关分析等。而线性回归分析则要求因变量必须是随机变量,且服从或近似服从正态分布,在回归分析前,先要进行统计检验,证实两变量的显著相关性,再进一步进行回归分析才有意义。
3.只求得相关系数或回归方程,而不进行参数假设检验就下统计分析结论。因为相关系数或回归方程都是由样本数据求得的,是否具有统计学意义,必须通过其相关参数的假设检验来判定。
4.多元回归分析策略的错误。在社会科学实证研究中,对多元回归分析的应用,不少人采取的策略是先用单变量分析,得到有统计学意义的多个变量,再将它们引入回归方程进行多变量分析,用逐步回归法进行筛选,从中选出有统计学意义的变量,这种分析策略是不正确的。因为自变量之间可能存在不同程度的交互作用,在单变量分析中无统计学意义的变量并非在多元回归分析中也没有意义。正确的处理方法应该是先综合分析各种变量之间的作用、实际意义及关系,有些可作为控制变量(如性别、年龄等),将经过初步筛选的所有变量代入回归方程进行分析,再采用逐步回归方法,必要时可多用几种筛选变量的方法,同时要注意自变量间的交互作用,进行综合分析,这样才能得到较为可靠的结果。
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applied Statistics, and pointed out that Applied Statistics textbook has pay more and more emphasis on training to students statistical applica-
tions ability. Owing to shortcomings of Applied Statistics textbook in composition, the arrangement mode of Applied Statistics textbook in materials, which includes seven elements of unity and follows the law of human cognition - Inductive deductive method, is put forward from the cited cases, problem-solving thinking, problem-solving model, con-
cept, exercise, case studies, statistical software.
【Key words】 applied statistics, materials arrangements, cognitive law
统计学在自然科学与社会科学的研究中,作为通用的数据分析方法,日益受到社会各界的重视。教育部将统计学科上升为与经济学、数学等学科并列的一级学科,成为非统计专业的专业基础课程。作为一门应用性极其广泛的学科,统计学教材是教学过程的载体,是统计思想和方法的集合。只有统计学教材上档次了,统计学教学才能上层次,才能培养出具有统计思维与统计分析能力的高素质应用型人才。
1、应用统计学教材建设情况评述
张晓庆(2009)指出:非统计专业核心课程的《统计学》教材,其建设目标定位应是以统计学学科知识为基础内容,以综合素质培养和实际能力训练为基本目标,努力贯彻先进教育理念,遵循学习认知规律,合理规划教材结构,争取形成内容丰富、功能齐全、形式多样、系统完整、使用方便的综合性《统计学》教材内容体系。《应用统计学》教材作为《统计学》教材的一个分支,更加注重统计学的基本原理在实践中的应用,该种类的教材重点培养学生应用统计分析方法的实践能力,其教材的建设主要体现在以下几个方面。
(1)教材适用的范围、适用层次不断深化、细化
统计学应用于社会经济生活的各个方面,相应的统计学教学不断涌现。如:张爱华的《通信管理中的应用统计学》、谢彦君的《旅游管理应用统计学简明教程》、李林杰的《经济应用统计学》、向蓉美的《网络经济条件下统计学的应用与发展》、刘金兰的《管理统计学》、陈国英的《心理与教育统计学》、谢邦昌的《生物统计学》、杨永年《畜牧统计学》、黄振平的《水文统计学》等,其中经济与管理类应用统计学教学出版的最多。应用统计学适用的层次涵盖了各类职业学校、专科、本科、研究生,如:粟方忠的《统计学原理》、立信会计出版社出版的《统计基础》、于声涛的《统计学原理》等适用于高职高专的教材;张开玉、张耀有、陈星的《现代应用统计学》、吴伯林、曹立人的《现代统计学极其应用》、张梅林的《应用统计学》、龚曙明的《应用统计学》、谢忠秋的《应用统计学》、王淑芬的《应用统计学》等适用于本科的教材,适用于本科教材的最多;吴喜之的《统计学?D?D从数据到结论》、马庆国的《应用统计学》、卫海英的《应用统计学》、赵玮、温小霓的《应用统计教程》、葛新权、王斌的《应用统计学》等适用于研究生的教材。
(2)案例教学成为发展趋势
案例教学在应用统计学教材中越来越受到重视,它把学生引导到实际事件中,通过个人分析和与他人讨论或辩论,针对事件中的问题进行认真、冷静的思考,找出解决问题的基本途径和方法,追求的是一种“生存教育”,而不是传统的“书本教育”。如:张晓庆的《统计学》、赵振伦的《统计学?D?D理论、实务、案例》、谢忠秋的《应用统计学》、向书坚的《统计学》、袁卫的《统计学》、陈菊春的《应用统计学》等以引例的方式提出本章将要研究的内容或以案例分析的方式对本章的内容进行综合的运用,注重学生综合能力的培养,增强分析问题和解决问题的综合能力。、崔文田、徐青川的《应用统计学教学实践案例集》、中国统计出版社出版的《统计学教学案例》、董逢谷、朱荣明的《统计学案例集》等以案例集的形式,培养学生的统计应用能力。
(3)统计软件成为必备工具
应用统计学教材越来越重视统计方法和计算机软件的紧密结合,培养具有统计方法和统计信息现代化处理技术的实用型人才,EXCEL、SPSS等适用于统计教学的统计软件在统计教材内体现出来。EXCEL提供了一个功能强大的数据分析工具,它比专业统计软件易学、易用,大多数计算机里都装有该软件,学习起来非常方便。多数经管类非统计专业的统计学教材将EXCEL在统计中的应用重点编入其中,作为辅助教学工具。
近年来,国内的统计学教材,尤其是应用统计学的教材出现了上述三点变化,同时,教材形式逐渐向美式教材倾向,侧重教材的易学性与应用性。重视学生的统计思维与统计实践能力。
2、统计学教材编写的认知规律
应用统计学教材的侧重点应当是统计理论的实践能力。这需要把握两个方面,一个是统计理论的掌握能力,一个是统计理论的应用能力,这两点都需要在教材的编写中充分的体现出来。笔者认为,能够依据认知规律安排应用统计学各章节内容,有助于培养学生的统计素质与统计能力。
人的认知通常采用两种逻辑思维方法:归纳与演绎。归纳是由个别或特殊的具体知识出发推出一般结论,得到普遍原理的思维方法,是由个别或特殊上升到一般,由感性经验上升到理性思维的重要思维方法。归纳法主要表现为两个方面:一方面,运用这种方法整理科学事实从经验事实中找出普遍特征,总结出定律和公式。另一方面,运用归纳法可以启发思路,提出假说或猜想,促进科学研究的深入发展。
因此,统计教学的编写也应当按照归纳、演绎的认知顺序进行安排。现有的教材,并没有重视人的认知规律来编写教材。主要体现在:每章的第一节就是关于这一章概念的定义、分类、作用等的介绍。案例应当是掌握统计知识的基础上,培养学生的统计应用能力,内容安排顺序应是采用演绎法的认知规律,案例应是先有案例目的后有分析解决,以此加深学生的统计思维能力。
3、应用统计学教材编写的七要素分析
现以统计学中统计指数这一章的内容编写为例,说明统计教材在编写过程中的内容顺序的安排要与人的认知规律相符合。主要体现在以下几方面:
(1)引例。各小节应以引例开始,引例中提出需要解决的现实问题。例如:综合指数这一节,以某商店在报告期与基期销售三种商品价格与销售量:
提出:1)各种商品的销售量变动方向?
2)三种商品的销售量总体变动方向?
这四个问题的解决是为了引出什么是个体指数,什么是综合指数,什么是同度量因素,使同学在对现实问题的解决过程中归纳出相应的概念。
(2)解决思路、解题模型。根据引例中的问题,寻找解题路径:问题1可通过以学过的综合指标中的总量指标和相对指标解决。问题2的解决思路是:由于这三种商品的使用价值不同,计量单位也不同,因此不能直接把销售量简单相加。但我们知道:销售量×销售价格=销售额。如果我们将各种商品的销售量分别乘上它们的销售价格,把各种商品的销售额可以直接相加,得到销售总额。这样就使不能直接相加的销售量变成可以直接相加的销售额,为说明销售量总变动,用销售额进行对比,就必须把价格固定下来,这样得到的报告期销售总额与基期的销售总额的不同就是由于销售量变化引起的。由此得到综合的销售量指数。由此得出销售量变动方向或,在此过程中,锻炼学生的解决问题的能力。
(3)概念。对现实中解决的问题进行归纳总结,由此引出相应的概念。通过上例可归纳出:同度量因素的概念,它是在编制指数时,为解决现象不能直接相加时引入的一个媒介因素,它具有同度量的作用和权数的作用。同理可以归纳出个体指数、总指数、综合指数、质量指标指数、数量指标指数的概念,并进一步推导出指数的作用。通过实例教学,采用归纳认知方法,自然得出相应的概念与作用。
(4)习题。课后习题应采用先计算题后概念理解题的安排顺序。通过前面章节的学习,采用归纳的认知方法,对统计指数的相关概念、解题方法有了一定的理解,课后题应是对这些内容的加深理解。
(5)案例。案例分析题的安排应采用演绎式的安排。统计学的案例是检验学生通过本章知识的学习,解决实际问题的能力,这是由理论到实践的认知规律,即由演绎到归纳的认知规律。因此,统计案例的设计应遵循演绎的方式,首先是本案例的教学目的,然后是教学要求、案例背景资料、提出问题、解题过程、现实含义。
(6)统计软件。统计软件应当在习题的运算与案例分析中应用,不应以单独的形式介绍软件的应用,使同学在解决问题中提高自身的统计工具应用素质。这是直接在实践中增强学生的统计理论认知能力。
通过以上论述,可以得到统计学教材内容的安排与归纳演绎法的认知规律相结合的模型(如:图1)。在这一过程中,遵循了人们的认知规律,使学生通过解决引例中的问题,理解统计理论、统计模型、统计概念的实际含义,通过习题解决强化所学的统计知识,通过案例分析达到统计理论的应用,提高自身的应用统计能力。
4、结语
[关键词]建构主义 教学模式教学方法 教学设计
任何形式的教学活动,其最终目的是在于培养、激发和引导学生的自主学习,掌握所学的知识及学习方法。通过这种有效学习,使学生获得新知识和技能谐调地发展其智能与个体。随着科技进步的发展,教育心理学、教育技术学、认知神经科学、人类学等视角,对情境认知、在真实生活中学习、学习共同体等研究的深入,现代教育理论的研究创新,传统的教育模式下强调教师在教学中的权威地位的“灌输式”教学方式,近年来逐渐被新型的理论―建构主义所替代,推动着教育教学的不断革新。
一、建构主义理论的内涵
建构主义作为一种认知理论,是当代欧美国家兴起的一种社会科学理论,其哲学基础可以溯源自18世纪文艺复兴时代意大利的哲学家、人文主义者詹巴蒂斯塔・维柯。其最直接贡献者是皮亚杰关于儿童认知发展的理论,后来布鲁纳和维果茨基对此理论的发展也作出了重要贡献。早期建构主义雏形溯源自20世纪初的“俄国形式主义”,及20、30年代“捷克结构主义”,二战期间传入美国,50年代其理论再次返回欧洲,并达顶峰。是认知理论的一个分支,是认知主义的进一步发展。
建构主义既是一种认知理论,更是一种学习哲学,可以说它是对传统认识论具有革命性挑战的理论,其理论的核心为:以学生为中心,强调学生对知识的主动探索,主动发现和对所学知识意义的主动建构。其中最具代表性的流派有:激进建构主义、社会建构主义、社会文化认知观点、社会建构论、信息加工建构主义和控制论系统观等。
建构主义者主张,世界是客观存在的,但是对于世界的理解和赋予意义却是由每个人自己决定的。其具有鲜明的知识观、学习观、学生观、教师观和对学习环境的阐述。建构主义认为,知识主要不是通过教师传授得到,而是学习者在一定的情景及社会文化背景下,借助他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资源,通过意义建构的方式而获得的;学习是学习者主动建构内部心理表征的过程,它不仅包括结构性的知识,而且包括大量的非结构性的经验背景;学生是信息加工的主体,是意义的主动建构者,而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象;教师是意义建构的帮助者、促进者,而不是知识的传播者和灌输者;“情境”、“协作”、“会话”、和“意义建构”是学习环境的四大要素。
二、建构主义理论指导下的教学模式
教学模式是指在一定的教育思想、教学理论和学习理论指导下的、在某种环境中展开的教学活动进程的稳定结构形式。教学活动进程的简称就是通常所说的“教学过程”。传统教学过程中包含教师、学生、教材等三个要素。传统的教学模式是:“以教师为中心,教师利用讲解、板书和各种媒体作为教学的手段和方法向学生传授知识;学生则被动地接受教师传授的知识”。在这种模式中,教师是主动的施教者(知识的传授者、灌输者);学生是外界刺激的被动接受者、知识灌输的对象;教材是教师向学生灌输的内容;教学媒体则是教师向学生灌输的方法、手段。
那么,建构主义的教学模式又应是怎样的呢?建构主义学习环境包含情境、协作、会话和意义建构等四大要素。我们将与建构主义学习理论以及建构主义学习环境相适应的教学模式概括为:“以学生为中心,在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用,利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。”教师、学生、教材和媒体等四要素与传统教学相比,各自有完全不同的作用,彼此之间有完全不同的关系。学生是知识意义的主动建构者;教师是教学过程的组织者、指导者、意义建构的帮助者、促进者;教材所提供的知识是学生主动建构意义的对象;媒体是用来创设情境、进行协作学习和会话交流,即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。在上述建构主义的教学模式下,目前已经形成了比较成熟的如下几种教学模式。
(一)抛锚式教学。抛锚式教学主要目的是使学生在一个完整、真实的问题背景中产生学习的需要, 并通过镶嵌式教学以及协作学习, 亲身体验从识别目标到提出和达到目标的全过程。
抛锚式教学由这样几个环节组成:⑴创设情境――使学习能在和现实情况基本一致或相类似的情境中发生。⑵确定问题――在上述情境下,选择出与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题作为学习的中心内容。选出的事件或问题就是“锚”,这一环节的作用就是“抛锚”。⑶自主学习――不是由教师直接告诉学生应当如何去解决面临的问题,而是由教师向学生提供解决该问题的有关线索,并要特别注意发展学生的“自主学习”能力。⑷协作学习――讨论、交流,通过不同观点的交锋,补充、修正、加深每个学生对当前问题的理解。⑸效果评价――由于抛锚式教学要求学生解决面临的现实问题,学习过程就是解决问题的过程,即由该过程可以直接反映出学生的学习效果。因此对这种教学效果的评价往往不需要进行独立于教学过程的专门测验,只需在学习过程中随时观察并记录学生的表现即可。
(二)支架式教学。建构主义教学中建构的对象必须是完整的知识单元,并具有足够的复杂性,教师应当帮助学生把复杂的任务加以分解、设计, 为学生持续的建构提供一个类似建筑行业中使用的“脚手架”的概念框架,这就是所谓的支架式教学。
支架式教学由以下几个环节组成:⑴搭脚手架――围绕当前学习主题,按“最邻近发展区”的要求建立概念框架。⑵进入情境――将学生引入一定的问题情境。⑶独立探索――让学生独立探索。探索内容包括:确定与给定概念有关的各种属性,并将各种属性按其重要性大小顺序排列。探索开始时要先由教师启发引导,然后让学生自己去分析;探索过程中教师要适时提示,帮助学员沿概念框架逐步攀升。⑷协作学习――进行小组协商、讨论。讨论的结果有可能使原来确定的、与当前所学概念有关的属性增加或减少,各种属性的排列次序也可能有所调整,并使原来多种意见相互矛盾、且态度纷呈的复杂局面逐渐变得明朗、一致起来。在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确的理解,即最终完成对所学知识的意义建构。⑸效果评价――对学习效果的评价包括学生个人的自我评价和学习小组对个人的学习评价。
(三)随机访问教学。随机访问教学主张对同一教学内容在不同时间、不同情境, 基于不同目的, 着眼于不同方面, 用不同方式多次加以呈现, 使学生对同一内容或问题进行多方面探索和理解, 获得多种意义的建构,从而达到对知识的全方位理解。也就是说,随机访问教学并非对所学内容进行的简单重复, 而是对所学知识或内容意义的不断建构。
三、传统的教育模式与构建主义教学模式
虽然建构主义教学模式在自主学习与创新能力的培养上具有明显的优势,但传统教学模式也有其自身的优点。传统教学模式是以认知主义理论为基本出发点,认为知识呈现为稳定、客观的封闭型层级结构,学习就是要把外在的、客观的知识转移或内化到个体身上,体现在具体的教学过程上。整个教学设计过程都是围绕着教师“如何教”才能实现教学目标而展开的,学生参与教学活动的机会很少,基本上处于被动接受状态。虽然传统教学有其缺点,但其在学生学习教学中任具有无法替代的作用。
虽然建构主义教学设计强调充分发挥学习者在学习过程中的主动性和建构性,提出一系列的以“学”为中心的教学策略。但在实际教学中,知识没有通过教师的讲授而传递,是学生在真实的情景里,通过自主学习、协作学习和研究性学习,主动进行意义建构。由于真实的情景不会像书本上讲的简单明了,而是糅合在一起,一切都是模糊不清的,包含了太多复杂的信息,必须依赖学生自己发现有用的东西,知识的碎片化现象比较严重,对于学生获取信息的技术水平提出了极高的要求。但学生们在自主学习的早期阶段,往往都缺乏有效的学习经验、协作技巧及信息检索素养,往往在付出了大量的时间及努力,得到的都是一堆知识碎片,没有系统化条理化,需要很长时间才可用有效的进行组合吸收,转化为自己的知识,从而建构融入自己的知识体系。
现代大学生的课程中,很多低年级的基础课程中的基本概念、基本理论的学习以记忆为主,属于初级学习的范畴,传统的教学模式显得更为重要。而较高年级的的课程则多属于高级学习,则需要更加适合他们的教学方式(比如建构主义教学模式)。当前教学中最严重的弊端是混淆了初级学习与高级学习的区别,将建构主义教学方法不合理地应用于初级学习的教学中,其结果是事倍功半,反而造成教学效果削弱与教学资源的浪费。建构主义教学模式及传统教学模式在学习的不同阶段各具优势,在教学过程中应有所扬弃,结合应用,从而达到理想的教学效果。
总之,教学的过程是学生的认识过程活动过程,是人类认识世界的一种特殊表现形式。与传统教学模式相比,构建主义教学模式具有自主学习及创新能力培养上的明显优势。所以,要做好现代教学工作,要不断的提高教学质量,而教学质量又决定于教学方法的效果。针对不同的教学目的及教学对象,应用各种教学理论及方法,尤其是恰当的结合现代新式的教学理论及方法,无疑会充分利用教学资源,提高教学效果,在教学过程中合理的扬弃,从而达到理想的教学效果。
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[关键词]中医方证代谢组学;中药血清药物化学;代谢组学;体内药效物质基础;方法学
[收稿日期]2014-12-02
[基金项目]国家自然科学基金重点项目(81470093)
[通信作者]王喜军,教授,Tel:(0451)82110818,E-mail:
Methodology for systematic analysis of in vivo efficacy material base of
traditional Chinese medicine--Chinmedomics
WANG Xi-jun
(Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin 150040, China)
[Abstract]The efficacy material base of traditional Chinese medicines (TCMs) is those constituents absorbed in blood and show the efficacy of TCMs after oral administration of a TCM formula. In TCM, formula consisted of more than one herbal drug is the clinical medication form which corresponding to TCM syndrome. The efficacy material base of TCMs had to be found in the condition of compatibility and efficacy of TCM formula. Therefore we take the biological characters of TCM syndrome as a research starting point, taking formula as object, through the integration of serum pharmacochemistry of TCM methods and metabolomics technologies, establish a system research methodology of the efficacy material basis in vivo--Chinmedomics. The use of metabolomics technology is used to fully understand nature biology on syndromes or disease, identify biomarkers for disease to bridging disease animal model, establishing the biological evaluation system of traditional Chinese medicine. On the basis of the validity of the premise, the use of serum pharmacochemistry of TCM to analysis in vivo directly substance after oral prescription and dynamic law, combined with changes law of the endogenous disease biomarkers (pharmacodynamic markers of TCM), Though establishing two variable correlation analysis method between Chinese chemical compositions in serum exogenous and endogenous biomarkers, to extract TCM compositions highly correlated with the endogenous marker as potential basis for traditional Chinese medicines, and to biological validation to determine the efficacy material basis of TCM.
[Key words]Chinmedomics; serum pharmacochemistry of TCM; metabonomics; efficacy material base; methodology
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英语浸入式教学师资力量全面普及经济全球化日趋发展,国际交往日益频繁,偌大的世界日益成为地球村。国家间的竞争在于科技的竞争,科技的竞争在于人才的竞争,人才的竞争在于教育的竞争。而世界要交流就需要语言的相同,毋庸置疑,英语成为必不可少的交流工具。而英语到底应该从多大开始学习,受到了很多教育者和家长的重视。那么,孩子们到底应不应该早早学习英语的,专家称只要找到一种适当的学习方法,将事半功倍。
幼儿英语的浸入式教学,是指在幼儿园里开展的英语浸入式教学,也就是说,幼儿园每天选择半天或者一个周的几个全天时间里,幼儿被“浸泡”在全英语环境中,教师用全英组织各项幼儿的活动,进行各领域的活动,当然,环境的创设是非常重要的,由教师完成的,可以和小朋友一起。
一、学龄前儿童学习英语的理论依据
维果茨基的社会文化历史观对于学前儿童学习第二语言最有影响和说服力,对于幼儿发展领域的影响越来越大。这种幼儿发展观正好对幼儿英语的学习产生影响。他认为,“语言在幼儿认知发展的过程中起着非常重要的作用,幼儿在社会交流中习得语言符号,幼儿具有意图解读和文化学习这些人类所特有的社会认知技能”。而且最主要的是这个时期的幼儿正处在语言发展的关键期,根据维果斯基的理论,关键期培养语言可以收到事半功倍的效果。
二、幼儿英语浸入式教学法的优点
(一)利于有效地学习母语和英语
第一,幼儿期是儿童潜能发掘的关键期,所以幼儿早期学习语言的潜力大,这个时候学习多种语言也是不成问题,但是鉴于幼儿童年的压力不能太大,让幼儿拥有一个幸福的童年,母语的课程和活动还应该是主要的。幼儿园英语浸入式的开展可以安排每天的一个上午或者下午,时刻保持一种用英语进行交流的状态,有利于儿童在丰富的英语浸入式的活动和环境情境中学好英语和母语。
第二,幼儿英语浸入式这种全新的教学方法能极大地促进幼儿学习英语。幼儿英语浸入式教学是“浸泡”的方式,将英语作为教学语言教学工具始终贯穿于各类学科和各种活动之中,尽可能地使幼儿接触英语的机会大大增多。
(二)培养幼儿运用英语进行思考的能力
鉴于英语浸入式教学方法的特殊性,是一种完全“浸泡”在英语的语言环境中进行交流和活动,而且英语作为一种教学工具用来设计其他各个领域的活动,这种情况下幼儿可以不断的在教师的引导下习得英语,自然而然地养成了用英语进行思维的能力。这种思维方法一旦养成,就会成为一种习惯。
(三)有利于促进幼儿学习英语的积极性
笔者有幸跟随导师进行幼儿英语浸入式课题组研讨活动时,惊奇地发现,这些实验园的幼儿对于幼儿英语浸入式有着极大的热情和主动,不管是上观摩示范课,还是日常的浸入式活动,幼儿都活跃的、迫不及待的表现自己,主动发言,勇于表现自己,表达自己的情感和感受,展示自己的英语能力,这都是很值得我们幼教工作者欣慰的。究其原因,最主要的是因为幼儿英语浸入式较其他教学方法有着丰富有趣的教学形式和内容,幼儿天生的不安分和好奇被吸引了起来,而且,全英的学习环境使孩子们没有了压迫感,都很流畅的勇敢的表达自己的想法,兴趣是最好的老师,有了兴趣,他们在学习活动过程中就敢于充分的展现自己。
三、传统的英语教学方法的弊端
幼儿学习英语不是为了学习语法、单词、句子,最主要的是会说,能用英语表达自己的感受,所以传统的英语教学模式是无法帮助幼儿流畅的说出英语的教学方法。传统英语教学模式只是过于死板、生硬,是为了学习英语而学习英语,忽略了英语作为交际语言作为一种工具的作用。它遵循的是“物体―中文―英语”的三段式教学,这是一种在脑海里进行翻译式的学习方法,如果用这种方式教育幼儿,就不利于幼儿形成用英语进行思考的能力,流利地用英语表达自己的愿望,也会在模仿死记的循环往复中破灭。
总之,自这种全新的教学方法问世,经过专家和学者不断研究和论证,和其他的英语教学方法相比,英语浸入式以其独特的教学特点和显著的教学效果更加具有科学性,值得大家去继续完全和研究,应该尽量普及,让更多的孩子在好的方法引导下学习。尽管我国在幼儿英语浸入式这一方面存在着一些问题,如我们确实缺少的幼儿英语的学习环境,我国的幼儿英语师资力量相对薄弱,承担全面普及幼儿英语浸入式这种教学模式还是具有一定的困难。但是,事实证明,英语浸入式教学是一种目前最符合儿童学习机制的教学方法,值得在我国有条件的幼儿园推广幼儿英语浸入式教学。
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关键词:阿奇霉素;含量;测定
阿奇霉素为半合成的十五元环大环内酯类抗生素。白色或类白色结晶性粉末;无臭,味苦;微有引湿性。阿奇霉素适应沙眼衣原体及非多种耐药淋病奈瑟菌所致的尿道炎和宫颈炎;化脓性链球菌引起的急性咽炎、急性扁桃体炎;肺炎链球菌、流感嗜血杆菌以及肺炎支原体所致的肺炎;敏感细菌引起的鼻窦炎、中耳炎、急性支气管炎、慢性支气管炎急性发作;敏感细菌引起的皮肤软组织感染等。溶出度是指药物从片剂等固体制剂在规定溶剂中溶出的速度和程度。本实验采用高效液相色谱法对阿奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片中的阿奇霉素的进行了含量测定并考察溶出度。
1 仪器与试药
1.1 仪器:756PC紫外可见分光光度计(四川汇巨仪器设备有限公司);KQ5200B型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);实验室高纯水机(上海技舟化工科技有限公司);LC-4000单泵液相色谱仪(山东金普分析仪器有限公司);FA1204CFAC型全自刃k子分析天平(北京同德创业科技有限公司);HH-601超级恒温水浴(北京富瑞恒创科技有限公司);RCZ-8智能溶出试验仪(北京新诺立华仪器有限公司)。
1.2 色谱柱:安捷伦 C18 色谱柱(218 mm×4.6mm,5μm)。
1.3 对照品:阿奇霉素 购自中国药品生物制品检定所。
1.4 试剂:磷酸氢二钾(北京亚太龙兴化工有限公司)、磷酸(北京亚太龙兴化工有限公司)、乙腈(北京亚太龙兴化工有限公司)、三乙胺(南京大唐化工有限公司)、甲醇(北京亚太龙兴化工有限公司)。水为纯化水。
1.5 试药:阿奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片
2 测定方法确定
2.1 色谱条件
分别考察甲醇-水(80∶20),磷酸盐缓冲液(取0.05mol/L磷酸氢二钾溶液,用20%的磷酸溶液调节pH至8.2)-乙腈(45∶55),甲醇-0.1moloL-1磷酸二氢钾-三乙胺(50∶50:0.01),甲醇-水(92∶18)不同比例的流动相,结果以磷酸盐缓冲液(取0.05mol/L磷酸氢二钾溶液,用20%的磷酸溶液调节pH至8.2)-乙腈(45∶55)为流动相为流动相,供试品各峰分离效果最好,故选用磷酸盐缓冲液(取0.05mol/L磷酸氢二钾溶液,用20%的磷酸溶液调节pH至8.2)-乙腈(45∶55)为流动相为流动相。依据查阅文献及考查的结果,确定色谱条件如下[1-5]。流动相:磷酸盐缓冲液(取0.05mol/L磷酸氢二钾溶液,用20%的磷酸溶液调节pH至8.2)-乙腈(45∶55),检测波长:210nm,流速:1.0m・min-1。柱温:30℃。理论板数按阿奇霉素峰计算应不得低于2000。
2.2 对照品溶液的制备
精密称取阿奇霉素对照品适量,置容量瓶中,加流动相制成每1mL含10μg的溶液,即得。
2.3 供试品溶液的制备
取装量差异项下的供试品精密称定,精密称取,置具塞锥形瓶中,精密加入流动相10mL,密塞,精密称定重量,超声处理10分钟,放冷,精密称定,用流动相补足重量,摇匀,滤过。取续滤液,即得。
2.4 精密度试验
精密称取阿奇霉素对照品适量,加流动相使溶解,制成浓度为10μg・mL-1的供试品溶液。照上述色谱条件,精密吸取10μl,连续进样6次,记录峰面积。结果,RSD=0.63%,表明本方法精密度良好。
2.5 对照品的线性考察
精密称取阿奇霉素对照品15mg,置25ml容量瓶中,加入流动相溶液使溶解并稀释至刻度,摇匀,分别精密吸取0.1、0.2、0.4、0.6、1.2mL,置于10mL量瓶中,加流动相稀释至刻度,摇匀。分别精密上述溶液吸取10μL,注人液相色谱仪,依照2.1项下的色谱条件测定,记录色谱峰。以峰面积(Y)为纵坐标,对照品进样量(X)为横坐标,绘制标准曲线,计算回归方程。结果表明,阿奇霉素在6~72μg・mL-1范围内呈良好的线性关系。
2.6 重现性试验
称取同一批的阿奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片样品6份,按测定方法项下的方法制备供试品溶液,测定含量,并计算样品的RSD值,结果RSD为0.93%、0.67%、0.96%,结果表明此方法的重现性良好。
2.7 准确度试验
精密称取已知含量的样品6份,分别加入一定量的阿奇霉素对照品,上述方法进行测定,计算回收率,平均回收率为99.1%、99.2%、99.5%,RSD=0.56%、RSD=0.63%、RSD=0.81%。结果表明此方法的回收率良好。
2.8 样品稳定性试验
取同一批阿奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片样品,按2.3项下的供试品制备方法制备供试品,将供试品置室温下放置,分别于第0、2、4、6、8、10小时,精密吸取供试品溶液10?l注入液相色谱仪中,记录色谱图。测定阿奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片中阿奇霉素的RSD=0.73%、RSD=0.71%、RSD=0.69%。结果表明供试品10小时内稳定。
2.9 溶出度测定
照溶出度测定法(中国药典2015版二部附录ⅩC第二法)[1]及《中国药品检验标准操作程》对奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片溶出度进行测定。
3 讨论
本实验表明此方法可用于阿奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片中阿奇霉素的含量测定。溶出度实验结果表明,三种剂型体外溶出度均符合有关规定,三种剂型之间有一定差异。
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关键词:操作系统;任务驱动;教学改革
中图分类号:G642 文献标识码:B
1引言
操作系统是计算机系统最核心、最基础的系统软件。操作系统的原理及实现方法是从事计算机专业的人员必须掌握的基本知识。在CC2004中,“操作系统”是计算机科学与技术专业 和软件工程专业的主干课程。因此,教授好“操作系统”课程,是计算机科学与技术专业和软件工程专业必须做到的基本要求。同时,“操作系统”又是一门理论性较强的课程,一些应用型本科院校的学生对该门课程的重要性认识不足,因此,如何把操作系统理论与实践相结合,设计出一种能够引起学生兴趣的教学方法,是摆在“操作系统”教学人员面前的一个课题。
随着计算机软件技术和硬件设备的不断发展,计算机操作系统的发展已经今非昔比。随着操作系统的发展,课程内容也在不断更新充实,在教学中,如何把握课程的发展方向,课程重点是什么,学生应该理解和掌握的内容是什么,如何把所学理论知识应用到实践中去,都是课程建设中应该思考的问题。
2 “操作系统”课程特点
根据笔者的教学经验,认为“操作系统”课程在教学过程中有以下特点:
(1) 专业知识涉及面广,知识结构分散
“操作系统”课程所需要的基础知识面较广,必须具备“高级语言程序设计”、“数据结构”、“计算机组成原理”、“计算机体系结构”等多门课程的计算机专业知识。学生在知识结构不完备,缺乏系统性训练的情况下,要学好操作系统是不容易的,一些学生只求考试获得通过。因此,只能采取死记硬背的学习方式,学习效果较差,教学质量无法得到保障。
“操作系统”课程涉及到处理器管理、存储器管理、I/O设备管理、文件管理和用户接口等五个专题,每个专题的知识结构相对独立,专题与专题之间的联系不太密切。这造成了教师在授课中难以把握重点,学生学习没有条理性等问题。
(2) 实践环节薄弱,理论难以联系实际
研究型大学的实践环节,可以以剖析操作系统的内核,编制部分操作系统模块为目标;但在应用型本科院校,学生如果以上述目标作为实验环节是有困难的。学生的基础知识不够扎实,研究能力不够强,这些都导致了“操作系统”课程的实践环节相对薄弱。一些学生学习完操作系统后,死记硬背了一堆理论知识,却不知道这些知识将怎样应用。学完课程不久,所背理论知识也就遗忘殆尽。
(3) 理论性强,概念抽象,不易理解
“操作系统”课程主要讲授操作系统原理,算法设计及实现方法。课程理论性强,概念抽象,既有系统结构设计策略,又有核心模块的设计思想,内容庞杂,涉及面广,对于这样的课程,学生的学习积极性不高。
3任务驱动教学模式研究
3.1理论依据
任务驱动教学法是一种建立在建构主义基础上的教学方法。它强调教学活动应该通过设计一项重大任务或问题以支撑学习者积极的学习活动,帮助学习者成为学习活动的主体。设计真实的、具有挑战性的、开放的任务环境和问题环境,诱发、驱动并支撑学习者探索,提供机会并支撑学习者同时对教学内容和教学过程进行反思与调控。
所谓“任务驱动”是学习者通过完成教师布置的任务,将自己所学的知识与技能能够真正内化。其中任务蕴含了学习者应该掌握的知识与技能,也蕴含了学习者需要的能力训练要求。而且学习者完成任务的过程应该是一个不断提出问题、解决问题的过程。学习者的学习过程必须与任务的主题相结合。
3.2教学实践
由于“操作系统”课程在计算机领域有举足轻重的作用,学生能否学好该课程,对其未来发展有重大影响。因此,采用新的,能够引起学生对操作系统兴趣的教学方法,是我们在课程建设中要重点解决的问题。
我们希望,通过本门课程的学习,学生不但能够掌握操作系统的基本理论、设计思路及实现方法,还要培养自主学习的能力和终身学习的思想,为其今后的发展打下良好的基础。
基于上述想法,我们在“操作系统”课程的课堂教学中推行“任务驱动”教学法。通过与推行改革之前的教学方法比较,采用“任务驱动”教学法后,学生对理论知识的掌握明显优于以前,自主学习能力逐渐培养起来,更加具有研究开拓,不断进取的思想和能力。
4任务驱动教学法的应用
任务驱动教学法实施一般可分为任务设计、分析探索和效果评价等3个阶段。
4.1任务设计阶段
在“任务驱动”教学法中,任务的提出是前提条件,是整个教学环节的核心。任务设计的好坏,直接决定着教学效果的成败。因此,任务设计是“任务驱动”教学法的第一步,也是整个教学环节的关键。
教师要站在稍超前于学生智能发展水平的高度上,提出有利于学生掌握技能、获取知识的有意义的任务,设计的任务应能激发学生的学习兴趣。教师在实践教学中若能创造一种真实的问题情境,无疑能提高学生的求知欲。
任务的设计要有明确的目标,只有任务明确、编排合理方能达到预期的效果,教师要在学体目标的框架下,根据学生认知规律把知识点分成一个个相对容易完成的小任务。这些任务与任务之间不是孤立的,而是互相联系、相辅相成的,通过小任务由简单到复杂,循序渐进地完成。任务设计应注意学生的个体差异,分别提出恰当的基本目标、发展目标。基本目标通过努力人人都应达到,而发展目标则可以鼓励学有余力的同学继续追求,从而培养学生积极探索、勇于开拓的精神。
根据学生的认知水平及课堂教学的不同阶段,任务的形式一般有三种:
(1) 第一种形式:任务要求非常明确,有统一的模式,学生根据教师布置的任务,只需完成一两个知识点的任务即可。如在存储管理中给学生讲授了固定分区的思想之后,要求学生设计出固定分区管理的数据结构。这种形式比较适合于教学的初级阶段。
(2) 第二种形式:任务的一部分内容是教师明确要求的,另一部分允许学生自由发挥。如在讲解了连续分区存储管理之后,分析连续存储管理方式的缺点,要求学生设计一种离散存储管理方式,方法不限,给学生留有发挥的余地。这种形式比较适合于教学的第二阶段。
(3) 第三种形式:教师只给出任务的原则性的要求,大部分内容由学生自由发挥。如给学生介绍在大型系统中,对读盘的速度要求很高,要求学生对信息传输所花时间进行分析,找出主要矛盾,并设计一种或几种调度算法优化读盘速度。这种形式适用于学有余力的同学发展其积极探索、勇于开拓的精神。
4.2分析探索阶段
分析任务是任务驱动法中必要的环节。教师对任务进行适当的分析,有利于学生在探究学习中少走弯路,减少盲目性。一般来说,任务给出后,教师不要急于讲解,应该先让学生讨论、分析任务,搜集相关的资料,分析完成任务需要做哪些事情,存在哪些问题。如果完成任务的知识没有学习过,即含在任务中的新知识点,这也是任务所要解决的问题。
教师对任务分析之后,就是学生自主探索的阶段。这是学生学习知识技能的阶段,在这一过程中,教师尽量不要直接告诉学生如何去解决面临的问题,可以进行适当的启发,给出合理建议,提供学生所需的资料,也可以参与其中讨论。教师设计的任务可以由学生个人完成,也可以分小组完成。“任务驱动”教学法的任务是使学生成为学习主体。
4.3总结评价阶段
由于学生认知水平及时间的限制,学生完成了任务并不等于完成了知识技能的建构。还必须对任务完成情况进行分析评价,对学生设计的方案进行总结反思,分析其完成任务过程中的得失。
评价的第一阶段是教师参与学生的总结性讨论,对存在问题进行分析,对不完善的地方做相应的修改,如有必要,可以在班级集体交流中进行讨论,从而培养学生的科学精神。
评价的第二阶段是教师对学生完成任务的方案及实施方法给予评价和总结。评价的内容包括:学生是否完成了对新知识的理解、掌握和熟练应用,以及学生自主学习的能力,同学间相互协作的能力和创造性,解决问题的能力如何等等。教师的评价应注意保护学生的自尊心和信心,充分肯定其优点,使学生体验到成功者的快乐,以保持良好的学习势头。
评价活动主要是学生和学生之间以及学生与教师之间的交流,也是一个合作学习的机会。在这样一个合作性的集体中,具有不同知识结构、不同思维方式、不同风格的学生,可以在交流过程中互相启发、互相补充,在相互交流中产生新的认识。而教师也可从学生的一些创意作品中得到启发,达到教学相长的效果。任务评价活动使教师和学生在某种程度上都得到了发展。
教师对学生的评价不仅是学生成果的静态评价,还包括学习过程的动态评价。通过教师的点评帮助学生总结完成任务的过程和方法,促使学生反思自己的思路和行为,把所学的知识和技能消化。
5结束语
通过教学改革,“操作系统”课程已经由原来学生不愿意听课,只求能够过关的课程,变成了最爱上的课程之一。学生在课程的学习过程中,不但学到了操作系统的基本知识,而且学会了科学思考问题的方法,考试成绩及能力培养双丰收,经过几年的实践,“任务驱动”教学法在“操作系统”课程的教学中取得了明显的成效,使“操作系统”这样一门原来大家都认为难教的课程,成为最受学生欢迎的课程之一,受到了同行的肯定和学生的积极参与。
目前,我们正在研究如何深化教学改革,把改革成果推广到专业教育的各个层面,为专业教学水平的提高做出我们应有的贡献。
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(渤海大学工学院,辽宁锦州121000)
摘要:根据通信原理实验课程的特点,分析现存硬件实验方法的不足,提出借助Matlab/Simulink虚拟仿真实验环境对传统实验方法进行补充和改革的方案;以最终构建典型通信系统为目的,结合理论授课重点,通过多个小实验的设计仿真和综合设计仿真,巩固学生理论知识,培养分析解决实际问题的能力。通过典型实例的设计和分析说明基于Matlab/Simulink的通信原理虚拟仿真实验方法有效可行,是实验教学改革进程中的有益尝试。
关键词 :通信原理;实验教学;虚拟仿真;Matlab
中图分类号:TN911?34 文献标识码:A 文章编号:1004?373X(2015)14?0028?04
收稿日期:2015?02?17
基金项目:2013 年渤海大学教学改革研究项目(JG13QN007);
国家自然科学基金资助项目(61304149;51277011)
通信原理是电子信息和通信工程类专业重要的专业基础课,也是此类专业研究生入学考试的必要科目之一。通信原理课程理论性和实践性都很强,学习中公式推导多、新概念多,学生不易理解。学生不仅应该掌握通信系统的基本原理和基本方法,还应熟记重要结论并灵活运用。实验教学作为理论教学的重要组成部分,对夯实理论基础和培养学生的动手能力、分析解决问题的能力、正确的思维方法及严谨的工作作风等方面起着不可替代的作用[1]。
1 通信原理实验教学改革的必要性
传统的通信原理实验为单一的硬件验证性实验,通过多年的教学观察,这种实验方式存在以下几个方面的问题[2?5]:
(1)实验方式机械,实验台上的模块已经固化,绝大多数参数已设定好,学生按照讲义上的步骤一步一步接线,用示波器观察实验台上已预留好的指定测试点的波形,记录数据波形,即可完成实验;整个实验过程学生不用动脑分析实验原理,也不用弄明白实验电路的工作原理,只要实验箱完好,并接线正确,就可以在示波器上得到实验结果。
(2)实验内容不丰富,受实验台设备局限,实验内容均为验证性实验,学生对实验的感受不深,对设备的运行原理、运行情况了解不深,不利于培养学生的综合思维能力和创新能力。
(3)硬件实验室建设、维护成本高,通信工程实验室的建设中需要投入较大的人力和物力,由于硬件设备容易受损,加上个别学生的误操作,致使每学期实验课过后,完好的实验台逐渐减少,每年学校都要投入大量资金进行设备维护。
(4)实验缺乏系统性,以往通信原理的实验内容主要是AM调制与解调、数字基带信号、数字调制与解调、PCM 脉冲编译码等几个典型的验证性实验,各个实验相对独立,不利于学生基于所学理论知识去系统化地了解整个通信的过程。
虚拟仿真实验系统是借助于图形图像、仿真和虚拟现实等技术在计算机上所营造的可辅助、甚至替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境。它是现代实验教学的发展模式,有效地补充和完善了传统实验,缓解实验方式机械、内容不丰富、实验设备不足和滞后等问题,其优势在于允许出现误操作,获得“零”维护保障,便于开展设备易损性、综合性、设计性实验[6?7]。
Matlab作为当前国际最流行的面向工程、数值和科学计算的高级语言,是通信系统虚拟仿真中最常用的语言之一,Matlab 环境下的Simulink 拥有丰富的系统建模、仿真和分析的动态仿真集成环境工具箱,而Matlab中的GUI提供了可视化的快速开发环境,使用者通过鼠标就能迅速产生各种GUI控件,从而帮助用户方便地设计出各种符合要求的图形用户界面。利用Matlab的上述功能完全可以实现在物理设备上所要完成的通信理论实验,不仅可将抽象理论知识运用图形、文字、数据等多种形式展现,更为实验教学提供一个界面友好、操作简便的虚拟环境[8?10]。
2 通信原理虚拟仿真实验教学方法
通信原理理论课在本科教学中,需要学生重点掌握的内容主要涵盖了模拟通信系统、数字通信系统和模拟信号数字化3大部分。传统的实验内容各自独立,缺乏系统性。在通信原理课程实验教学改革中,以典型通信系统为应用背景,按照理论授课的重点内容,将系统分解为多个部分,随着各部分实验内容的完成,典型的通信系统也就应运而生,使学生不但深刻理解了各实验部分的原理,而且激发了学生对枯燥专业理论的兴趣。
虚拟仿真实验系统在Matlab环境下,利用Simulink功能模块、调用M 函数或编写S函数等,根据实验大纲要求开发通信原理仿真实验虚拟仪器库,然后将开放完成的虚拟仪器按照实验设计要求连接构建成通信系统。具体实施方法步骤为:
(1)按照理论内容系统化设计实验系统,根据教学大纲的要求,通信原理实验应该包括模拟通信系统、数字通信系统以及模拟信号数字化多路复用通信系统3 大系统。
(2)根据所需实验,做整体系统设计,确定仿真选用的虚拟仪器及连接框图,汇总虚拟仪器功能,比如信号发生器应包含余弦信号、直流信号和单矩形脉冲信号等、滤波器应包含低通滤波器和带通滤波器等。
(3)利用Simulink 功能模块或Matlab 语言实现虚拟仪器功能,封装相应模块,按照通信系统的一般模型可包括:信源模块、滤波器模块、调制器模块、噪声模块、解调器模块、PCM编/解码模块和信号分析模块等。
(4)由虚拟仪器连接构成虚拟实验通信系统,设置仿真参数,如仿真时间、步长等。
(5)运行仿真模型并合理选择测量点,设计信号分析模块,分析仿真结果并与理想结果比较。
其中信号分析模块是对测量信号成分的分析,包括输出信噪比的计算、输出信号频谱分析;与物理硬件实验相比,利用物理硬件系统得到的观测值,计算系统指标中参杂了硬件噪声和读数误差的影响,并且有些参数无法读出,如噪声功率和信号频率,导致系统性能分析的不准确或无法计算,而利用Matlab实现的软件系统可直接精确提取系统运行参数,在Matlab软件平台中附加指标计算公式,用于方便比较和评价通信系统的性能。
通信原理虚拟仿真实验系统开发只要一台PC 机,安装Matlab软件即可。由于Matlab在通信仿真领域的应用广泛,开发技术相关资料也很容易搜集;虚拟仿真实验系统开发完成后,投入实验课程中所需硬件条件为一台PC机,要求安装Matlab软件和虚拟仪器库,理论条件为学生掌握Matlab软件。在我校通信工程专业的培养方案中,第三学期开设了“Matlab程序设计”课程,第四学期开设“通信原理”理论课,第五学期开设“通信原理实验”课程;因此本课程实验的教学改革从开发到使用都具有较强可行性。我校通信原理课程配8个验证性实验,以最终构建典型通信系统为目的,结合理论授课重点,通过多个小实验的设计仿真和综合设计仿真,使学生不但巩固了理论知识,培养了分析解决实际问题的能力,同时也使学生能够从系统化的角度进一步理解通信系统的概念。
3 典型实验举例
AM 调制解调通信系统是通信原理中最基本的一种模拟通信系统,文中该实验涉及到载波调制、相干解调、包络检波等基本通信理论。
3.1 AM调制原理简介
假设调制信号为m(t) ,直流偏量为A0 ,载波为cos ωc t ,则可得AM调制信号表达式为:
由理论分析可知,当μ ? 1 时,可采用包络检波和相干解调两种解调法恢复出原始信号;而μ > 1 时将出现过调幅现象,只能采用想干解调法恢复原始信号。
3.2 基于Matlab/Simulink的AM调制解调实验设计如图1所示,AM 调制解调系统包括AM 调制模块、AM解调模块和信噪比计算模块。通过该实验的设计,要求学生掌握乘法器的基本工作原理,由乘法器构成的振幅调制和载波调制电路的工作原理和特点,掌握包络检波和想干解调的工作原理和特点,了解不同调制系数μ 对系统的影响。
AM 调制器的结构如图2所示,其中通过加法器实现了调制信号m(t) 与直流偏量A0 的加和,输入端In3为载波信号,最终,通过乘法器形成了AM 调制信号sAM (t) ,从端口Out1 输出。在Matlab/Simulink 环境下将模块封装,则构成了图1中的AM调制器。
包络检波器的结构如图3所示,本实例中的包络检波器可直接采用Saturation模块来模拟具有单向导通性能的检波二极管,Saturation模块的上、下门限分别设置inf和0,检波后通过低通滤波器。该模块封装后,构成了图1中的包络检波器。
相干解调器的结构如图4所示,相干解调采用的载波由端口In2 输入,与调制载波同频同相,可以直接从发送端载波引入,解调后通过低通滤波。该模块封装后,构成了图1中的相干解调器。
实验过程中,首先要求学生实现AM 调制器、包络检波器和相干解调器3个模块,掌握系统的核心原理,然后将这3个关键模块连接,接入信号源、噪声、示波器和信噪比计算模块构成整体的AM 调制解调通信系统。由于信噪比计算模块比较复杂,可直接由教师构造模块,讲解功能后由学生选用,方便进一步分析系统。
3.3 AM调制解调实验结果
本实例中,假设载波为cos(106 × t) ,直流偏量为A0 = 1 ,调制信号为m(t) = 0.3 cos(103 × t) 。调制信号m(t)与m(t) + A0 分别如图5上、下两波形所示。
由式(2)计算可得,本例中调制系数μ = 0.3 ,则该系统可采用包络检波和相干解调两种解调方法。理论上,在大信噪比条件下,包络检波器的性能接近相干解调器性能,但随着输入信噪比逐渐降低,包络检波器将出现门限效应。实验中,可使学生通过修改噪声参数观察门限效应现象,通过修改调制信号幅度和直流偏量值观察不同调制系数下包络检波和相干解调的性能,加深对理论知识的理解。
当噪声方差为0.3时,解调器前端信号如图6所示,其中上部信号为无噪声信号,下部信号为方差为0.3的有噪信号。
噪声方差为0.3时,解调器输出波形如图7所示,其中上部信号为包络检波器输出,下部信号为相干解调器输出信号。由图可见此时包络检波器和相干解调器均可正常解调信号。
当噪声方差为1时,解调器输出波形如图8所示,从图中可观察到,此时包络检波器已经出现门限效应,而相干解调器可以正常工作。
4 结语
在“通信原理”实验课程中利用Matlab构建虚拟仿真实验系统,使得通信系统的仿真用计算机模拟实现,免去构建硬件实验系统的不便和开销,而且操作十分简便。通过这种实验方式不仅帮助学生深入理解课堂所学理论,而且为学生今后使用Matlab进行通信系统的分析和设计打下基础,有利于培养学生应用计算机辅助分析和设计控制系统的综合能力。
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[关键词] 实验教学;CDIO;传统实验课程;教学方法改进
[中图分类号] G642.423 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634(2014)02-0114-03
0 引言
CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养学生的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力[1,2]。基于此,燕山大学机械工程学院开展了CDIO项目式教学,增设了以项目为主线的实验课程――三级项目。三级项目,即教师为以小组为单位的学生分配项目内容,小组成员共同构思、设计、实现和运作项目,最终汇报验收。
传统实验课程是文化课教师在课堂授课过程中,为了让学生对课堂上某个知识点有更直观、深入的了解而开设的课程。三级项目与传统实验课程在立足点和培养模式上有着较大不同,三级项目能够在培养学生工程实践能力方面取得较好效果,在学生学习过程中不可或缺的传统实验课程应从三级项目中吸取有利因素,做出适当调整,让学生从传统实验课程中既能更好地学习并掌握相关基础知识,又能打好实践基础,为更为复杂的三级项目学习做好铺垫。
从三级项目教学中寻找传统实验课程的改革之路,同时要求实验教师加深对广泛知识点之间联系的理解,帮助学生拓展知识面、激发学习兴趣;加强教师个人素质品质,更加耐心的帮助学生解答疑问;不断提高学术水平,为学生解答在实验课程中碰到的高水平学术问题。
本文首先分析传统实验课程与三级项目在立足点和培养模式上的区别。从二者的优劣中,提出传统实验课程在课程项目、上课思路、指导实验的方式和评分依据等方面的改进措施,并提出改进后的传统实验课教学在知识点掌握、个人素质和学术水平上对实验教师的要求。对改进之前与改进之后的传统实验课结果进行了比较,可以看出改进后的传统实验课程在提高学生的实验水平和为三级项目做铺垫的效果上都有较为明显的进步。
1 传统实验课程与三级项目的区别
1)立足点。传统实验课程立足于课本的某一个知识点,相对孤立。因此,传统实验课程的每堂实验课操作量相对较少,加之实验教师对操作方法会有简单讲解,无法激起学生积极思考、完成实验的兴趣,使学生仍然处于一种被动的学习状态之下,对教师依赖性强。但传统实验课程知识点明确,学习过程目的性强,学生学习速度快。
三级项目立足于某一个具体问题(项目),具体问题包含一系列相关知识点。在完成三级项目的过程中,让学生带着问题进行,激发学生的求知欲,使其可针对其中不熟悉的知识点,主动翻阅课本,查阅资料[3]。三级项目能够:(1)帮助学生复习和巩固课本上的重要知识点;(2)通过自我主动学习的方式,将所学知识相互关联,灵活运用。但由于目标开始不明确,会造成学习周期长的问题。
2)培养模式。传统实验课程需要在规定的上课时间,由实验教师讲解实验,并带领学生根据实验所要求的内容,动手实践。但在实验教学过程中,部分学生只是按照实验教师所讲的操作步骤,照葫芦画瓢,并不独立思考。另外,传统实验课程中,不同小组同步进行同一个实验,有可能出现小组之间相互借鉴操作方法的问题,易出现“一人干活,多人偷懒”的现象[4]。但传统实验课程预习方便,学生间针对实验知识点易于交流。
三级项目需要学生利用课余时间,以小组为单位,完成不同任务,小组成员相互合作的方式来完成,最终以PPT汇报的方式答辩验收。使用这种方式,可以较大限度发挥学生自主学习的能力,不依靠实验教师的讲解,让学生在求知路上摆脱了依赖老师的心理[5]。三级项目并不能仅仅依靠小组某一个成员的力量就能完成,杜绝了“一人干活,多人偷懒”的现象。三级项目的这种培养方式对锻炼学生团队合作精神起到了积极的作用,PPT汇报方式也锻炼了学生在众人面前表达和沟通的能力。三级项目接近实际,可以锻炼团队能力,但不同组的实验方式不同,不利于学生课后交流。
2 对传统实验课程教学方法的改进
通过上文中对传统实验方法与三级项目的比较,得到两种方法的优劣,如表1所示。
表1 传统实验方法与三级项目的优劣
传统实验方法 三级项目
① 知识点明确,易上手, ① 教师干预少,充分发挥学
优点 适合初学者;②由浅入 生学习的自主性;② 可充分
深,条理清晰 锻炼学生实践能力
① 教师干预多,阻碍学生 ① 实验实施困难多,易陷
不足 积极性;② 课程内容少, 入僵局;② 不同组学生间
师生交流少;③ 易造成雷同 交流范围窄
从结果而言,传统的实验教学方法相对于三级项目有较大不足,但仍具有无法替代的作用,所以新形势下,急待改变以往的实验教学方法,形成以培养学生自主动手实践能力为目的的行之有效的方法。针对此,燕山大学机械工程学院液压实验室对目前所承担的实验教学工作,从三级项目上借鉴优势方法,在传统实验教学中进行了如下改进。
1)对实验开设项目进行调整。从学生角度,将一些在实验过程中学生不易清晰掌握的实验原理、只机械重复几个操作动作的枯燥实验去掉,替换成学生感兴趣的,且能够从中学到更多动手实践知识的实验项目。例如,在液压实验室开设的16学时综合实验中,将泵和马达的形式实验去掉,替换成利用PLC控制气缸的往复动作实验(如图1所示,图1(a)为泵和马达的形式实验台,图1(b)为PLC控制气缸往复动作实验台)。
2)改变以实验教师讲述为主的实验课程的上课思路。(1)实验教师在课堂上多创造机会给学生展示,多提问题,让问题贯穿在整个实验讲解过程中,增加学生与老师、学生与学生之间在课堂上的交流机会,从而提高学生的动手积极性[6];(2)授课过程中将实验课程中的知识点进行扩展,与工程应用的案例相关联,拓展学生的思维宽度。
3)将实验内容分成小单元,各组以不同顺序完成各小单元。保证同一时间各组所做内容不相同,解决相互借鉴操作方法的问题,并根据各组各小单元的表现情况,记录下各小组平时操作得分。
4)实验操作过程中,实验教师以引导为主,不替学生动手操作。让学生多动脑,能对知识点理解性的接受。
5)成绩给定不单取决于学生上交的实验报告,还要将学生平时成绩(包括平时出勤、实验操作得分)计入成绩中。学生成绩将参考平时成绩与报告成绩。
3 传统实验课程教学方法的改进结果
2013年春季学期,燕山大学液压实验室对10门传统实验课程开始试点,这10门传统实验课程包括工程流体力学、液压元件、液力传动与流体机械、液压流体力学、液压与气压传动、液压传动系统、液压伺服与比例控制系统、控制工程基础、气压传动与控制、专业综合性实验。在每门传统实验课程上课班级中,随机抽取一半的班级采用改进前的教学方式教学,另一半班级采用改进后的教学方式教学。分别统计这10门课学生平均成绩,学生成绩依然采用平时成绩加报告成绩,如图2所示。
从图2中可以看出,传统实验课程教学中采用改进后教学方法的试点班级,其学生实验成绩明显高于未采用改进后教学方法的班级。说明,对传统实验课程的改进是行之有效的。
传统实验课程在教学方法上改进后,学生动手操作更加熟练,基础实践能力得到提高,直接体现在传统实验课程之后开展的三级项目上,如图3所示。图3(a)为学生在传统实验课程改进前,在三级项目中完成的气动压弯成型机,图3(b)为学生在传统实验课程改进后,在三级项目中完成的气动压弯成型机,后者较之前者具有更多的功能。
4 改进后传统实验课程对实验教师的要求
传统实验课程改进后,对于实验教师也有着新的要求。
1)加深对广泛知识点之间联系的理解。改进后的传统实验课程可以让学生对于多个知识点之间的联系有更深刻的理解,这些知识点有较多不在当前课程内。创新前并不要求实验教师对教授课程外的知识点进行掌握,这就导致在改进后的实验课程中对学生的引导上造成方向少、思路窄和命题难等问题[7]。为了使学生能在改进后的传统实验课程中更大的拓展知识面、激发学习兴趣,就要求实验教师做到对相关知识点面面俱到。
2)加强个人素质品质。改进后的传统实验课程主要是对学生的引导,让学生自己摸索。这就导致学生在学习过程中速度慢、问题多,但这正是学生理解知识点的一个必不可少的过程。在这种情况下,实验教师的任务量会比改进前大大提高,这就要求实验教师能更耐心的对学生的问题进行解答,肯花费时间对学生进行正确的引导,不能敷衍了
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事,这样才能让学生真正的深刻理解课程内容[8]。
3)提高学术水平。改进后的传统实验课程中,学生的自由度大大增加,实验过程和实验结果可能都会超出预期,出现课程要求中不会达到的高度。这种情况下,实验教师应仍能解决学生出现的问题。这就要求实验教师在平时加强学习,不断提高自己的学术水平,才能解答学生在实验课程上所碰到的高水平学术问题,让学生能深刻的学习课程内容。
5 结束语
在积极倡导锻炼学生动手能力的教学体制下,实验课程的开展是提高学生这一能力的主要途径。在CDIO项目式教学模式的背景下,为了能够更好的培养学生的基础实践能力,更好的服务于三级项目,作为基础实验的传统实验课程在教学方法上进行了改进,体现在调整部分实验项目、改变上课思路、优化实验操作环节和改变评分制度方面。同时对实验教师在知识点掌握、个人素质和学术水平上也提出了新的要求。改革后的传统实验课程,无论从学生实验水平的提高还是为三级项目作铺垫的效果上都有显著的成效。
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关键词 在线学习 机器学习 故障预警
中图分类号:TP393.08 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)07-0000-00
当前通信网络管理系统正在面临着越来越严重的挑战。网络管理系统用于监控通信网络运行情况,掌握设备运行状况,及时对故障做出响应,快速定位并排除故障,辅助网络维护人员保证网络的稳定可靠运行是网络管理系统的职责。ATM网络以后随着通信网络IP化进程加快,路由和交换能力增强,网络管理系统已经很难对故障作出分析定位。本文基于在线学习方法对网络管理系统故障预警技术进行了分析和设计,提出了故障预警技术的实现方法。
1 在线机器学习方法
在线学习(Online Learning)是机器学习的重要领域之一,是指每次通过一个训练实例学习模型的学习方法。在线学习的目的是正确预测训练实例的标准,其最重要的一个特点是当一次预测完成时,其正确结果便被获得,这一结果可以直接用来修正模型。
在线机器学习方法包括基于支持向量机的在线学习算法和基于感知器的在线学习算法。基于支持向量机的在线学习理论是有限样本信息在模型复杂性和学习能力间的最佳折衷,并非真正意义上的在线算法,而且得到的识别效果也不佳。
最早的在线学习算法为感知器算法,感知器算法简单有效,十分符合在线学习模式,近年来对于在线学习的许多研究都建立在此基础上。基于感知器的在线学习算法,包括感知器算法和Passive-Aggressive算法。其中感知器算法用经验数据相关矩阵表示,算法近似最大边缘超平面以用于线性可分的数据,而Passive-Aggressive算法与感知器算法计算复杂度相同,识别性能略有提升,更新权向量的目标是保证模型更新后在新样本点上的损失函数值较小,且靠近更新前的训练模型。
2 故障预警技术架构
故障预警技术架构包括两个过程:第一个过程是针对标记号的训练样本提取故障特征,训练分类器。第二个过程是用学习好的分类器去实时监测故障,提取故障特征,通过分类器分类,最后得出分类结果。
故障特征提取时,读取一条,训练样本,先判断这条故障信息是否合法,不合法就读取下一条;若合法,则依次提取故障设备IP、设备名称、设备运行状态、故障等级、故障描述、故障发生时间、故障发生次数、距离上次同一故障发生间隔、发生故障的设备模块、与故障设备物理连接的所有设备IP和名称,这些特征信息提取出来都是字符串的形式,需要把他们表示成特征向量的形式,这里我们可以借助自然语言处理的特征向量表示法,把每个字符串作为一个特征,并赋予唯一的代码,其特征值用布尔型表示,特征出现则为1,未出现则为0。特征和代码的映射关系用map容器来表示,在map容器中查询特征字符串,若不存在,则将新的特征字符串和代码加入map容器中。然后输出特征向量,输出形式为“特征代码:特征值”。当实时读取网络运行信息进行故障预测时,对应每一个特征向量有一个预测结果,若即将发生故障为“+1”,不会产生故障为“-1”。
3 在线学习算法
在训练分类器时关键技术为在线学习算法。相比批量学习方法,在线学习算法更适合处理通信设备故障特征信息,在线学习算法是一种增量学习算法,每次用一个样本训练,然后根据损失调整权向量,本文在线学习算法采用基于感知器的在线学习算法,包括感知器算法和Passive-Aggressive算法。
针对样本训练分类器的在线学习过程如下:
(1)做内积运算:将训练样本的特征向量与分类器的权向量做内积运算,得出预测结果;
(2)预测结果比对:将预测结果与实际情况进行比较,若相同,表示预测成功,无需更新权向量;若不同,说明预测失败,要承受损失;
(3)更新权向量:根据损失计算权向量的更新值,更新权向量。上述两个基于感知器的在线学习算法将分别训练出两个分类器,我们用实验来测试分类效果最好的那个算法。两个算法的不同之处在于他们权向量的更新方式不同。感知器算法的更新公式为:
4结语
目前,通信设备故障预警技术是一个很难解决的问题,以往通过规则库或专家系统实现故障预警系统的思路是走不通的,研究将在线机器学习方法在通信设备故障预警技术中的应用是一个很好的思路。本文将在线机器学习方法运用到通信设备故障预警系统, 针对训练样本进行故障特征提取、训练分类器, 提出了通信设备故障预警技术实现方法。随着通信设备故障管理技术的不断发展, 故障预警系统的设计实现将不断得到改进和完善。
参考文献
[1]邓歆,孟洛明.基于贝叶斯网络的通信网告警相关性和故障诊断模型[J].电子与信息学报,2007, 29(5):1182-1186.
[2]史永胜,宋云雪.基于遗传算法与BP神经网络的故障诊断模型[J].计算机工程,2004,30(14):125-127.
[3]刘凤玉,李千目,衷宜.基于贝叶斯分类的分布式网络故障诊断模型[J].南京理工大学学报,2003,27(5):546-550.
[4]刘启元,张聪,沈一栋,汪成亮.信度网结构在线学习算法[J].软件学报,2002,13(12):2297-2304.
【关键词】 桡动脉;血气分析;检测结果
doi:10.3969/j.issn.1004-7484(x).2014.04.486
文章编号:1004-7484(2014)-04-2193-02
患者桡动脉穿刺是用于检测呼吸功能及酸碱平衡的一项基本操作,须动态观察其数值变化,也是临床护理操作技术的难点之一。因此,常需反复多次穿刺,他们的血气分析才能做好,在这个过程中难免紧张恐惧,而这极有引起血中PaO2、PaCO2的变化[1]的可能,影响检测结果。为了能快速准确采集血气标本,为治疗提供依据,减少并发症,依照基础护理操作原理[2],联系临床实际,我科对两种桡动脉采集血气标本方法作了比较。现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 本科2012年1-7月收治的需要采集桡动脉血气分析患者203例,随机分为两组,即对照组与试验组。对照组男56例,女46例;年龄28-85岁,平均年龄(68.43±1.35)岁。其中冠心病20例,心律失常21例,高血压22例,先天性心脏病21例,心力衰竭11例,病毒性心肌炎6例,原发性肺动脉高压1例;试验组男53例,女48例,年龄21-78岁,平均年龄(65.43±1.27)岁。其中心律失常23例,冠心病21例,高血压17例,心力衰竭23例,先天性心脏病10例,病毒性心肌炎4例,原发性肺动脉高压3例。两组患者分别采用不同的桡动脉穿刺方法,采血时,记录其所用时间、穿刺成功数、患者的疼痛反应等。采血量均为1ml。采血均由6名护龄在4-7年的护师完成。两组患者年龄、体重等比较,差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。
1.2 方法
1.2.1 操作方法 两组患者均停氧并卧床休息15-30min,急诊及抢救除外,做好解释,取得配合。两种方法均需做好患者的固定工作,定好穿刺部位后不能再变动。两种方法均需将患者平卧,掌面朝上,手臂自然平放于床上,将小棉垫放置在患者手腕处,手臂伸直,略向外展,手指掌面向下压,使手掌背曲呈反弓状,充分暴露穿刺部位。
1.2.1.1 对照组 用5ml注射器经桡动脉斜刺进针穿刺采血法。即患者穿刺侧掌心向上,手腕部的第二道腕横纹桡侧1/4处,常规消毒穿刺部位皮肤及操作者的左手食指,左手食指触压判断动脉的深浅度和走向,触摸桡动脉搏动最明显处,以穿刺点为中心环形消毒6cm,右手持注射器30°-50°迅速刺入血管,穿刺方向由远心端向近心端,与前臂内侧中线平行。在动脉压力下,血液自动流入注射器1ml后拔针,按压止血5min-10min。并迅速排尽注射器内空气,将针尖插入橡皮塞与空气隔绝,然后将注射器平置于两掌之间,轻轻地转动数次,使抗凝剂与血液充分混合,15min内送检[3]。
1.2.1.2 实验组 采用垂直旋转进针法采血。患者穿刺侧掌心向上,腕关节下垫一软枕,使腕关节背伸,触摸腕关节上约两横指处桡动脉搏动最明显处并固定,以穿刺点皮肤为中心环形常规消毒5cm。同时消毒操作者左手食指及中指,穿刺者左手拇指绷紧皮肤,利用食指触压感觉动脉的深度及走向,右手持采血针(5.5号头皮针连接5mL一次性注射器,内加肝素),与皮肤呈90°垂直旋转刺入血管,见回血停止进针,左手拇指和食指固定针头,在动脉压力下,血液自动流入注射器1ml后拔针用无菌棉球加压止血5min-10min,并迅速排尽注射器内空气,拔出针头后,将针尖插入橡皮塞与空气隔绝,然后将注射器平置于两掌之间,轻轻地转动数次,使抗凝剂与血液充分混合,15min内送检。
1.2.2 统计方法 计量资料以χ±s表示,采用t检验,计数资料用x2检验,软件采用SPSS17.0。
2 结 果
2.1 穿刺成功率 见表1。
3 讨 论
垂直旋转成功率明显高于斜刺进针,可能的原因是,对照组在针头刺入皮下接触血管壁且未穿透血管壁时,进针时局部损伤大,穿刺成功率较低,患者疼痛明显,患者易动,易使血管滑动,导致穿刺失败,影响穿刺成功率并影响了穿刺时间[4],而垂直进针法使针头直接穿透皮肤刺入血管壁,减少针头在皮下停留的时间,减轻对患者的刺激及疼痛,易穿刺成功。要减轻穿刺的疼痛,就要缩短刺激时间和降低刺激强度。采用垂直旋转法采血时,针头与皮肤接触面积小,组织损伤小,受损组织释放的某些致痛物质较少,使神经末梢传入中枢的痛觉减少,所以疼痛较轻。此外,垂直进针法直接进入皮下及血管,减少了进针路程,缩短了刺激时间,从而减少了对皮下纤维的伤害,也减轻了患者的疼痛[5],提高了血气分析准确率。进针时针斜面向上,回血快,见回血后针头斜面向左转向操作者,与血流方向一致,可减少针眼处渗血及血肿的发生能有效避免血肿形成,而且避免暴露,重复性好。这种方法既避免了经股动脉采血易混入气泡,又大大减少了误采静脉血的几率。综上所述,实验组采血定位准确,易于操作,穿刺成功率高,局部损伤小,疼痛程度低,省时省力,易掌握,其明显优于对照组,是值得广泛应用推广的技术。
参考文献
[1] 窦静.血气分析动脉穿刺采血的体会.现代医药卫生,2006,22(20):3179.
[2] 姜安丽.新编护理学基础[M].北京:人民卫生出版社,2007:249.
[3] 臧小芳.2种桡动脉采集血气分析标本方法的比较.中国实用护理杂志,2006,22(2):47.
【关键词】 胺碘酮;肾素-血管紧张素系统抑制剂;高血压;阵发性房颤;临床效果
DOI:10.14163/ki.11-5547/r.2016.09.109
高血压属于临床常见的疾病, 如果病情进一步发展, 患者会出现病理学变化, 如心律失常, 在该疾病中房颤具有较高的发生率。据有关学者研究表明, 诱发房颤的主要因素与心房肌纤维化存在相关性[1]。如果不采取及时的治疗措施, 将严重威胁患者的生命安全。为此, 本次研究实验选择本院2013年11月~2015年11月收治的高血压合并阵发性房颤患者84例, 给予部分患者在胺碘酮单用治疗上加用贝那普利治疗, 现报告如下。
1 资料与方法
1. 1 一般资料 选择本院2013年11月~2015年11月收治的高血压合并阵发性房颤患者84例作为本次研究活动的调查对象, 所有患者经临床诊断后均被证实为高血压合并阵发性房颤[2]。按照入院就诊时间将其分为对照组和实验组, 每组42例。对照组患者中, 男30例, 女12例, 年龄最大85岁, 最小47岁, 平均年龄(61.3±5.2)岁。实验组患者中, 男28例, 女14例, 年龄最大82岁, 最小45岁, 平均年龄(62.5±5.0)岁。两组患者年龄、性别等一般资料比较, 差异无统计学意义(P>0.05), 具有可比性。
1. 2 方法 给予对照组患者胺碘酮(上海信谊药厂有限公司, 国药准字H31021872)单用治疗, 用法用量:0.2 g/次, 3次/d, 连续用药1个月为1个疗程。实验组患者在对照组基础上加用贝那普利(扬子江药业集团广州海瑞药业有限公司, 国药准字H20110072)联合治疗, 用法用量:10 mg/次, 1次/d, 连续用药1个月为1个疗程。
1. 3 观察指标 对两组患者治疗后的临床疗效、血压控制水平以及左心房内径改善情况进行详细记录和统计。
1. 4 疗效判定标准[3] 患者经治疗1个月后, 高血压恢复正常水平, 经心电图检查, 房颤症状全部消失为显效;患者经治疗1个月后, 高血压接近正常水平, 经心电图检查, 房颤症状得到明显好转为有效;患者经治疗1个月后, 高血压未达到上述标准, 经心电图检查, 房颤症状未见任何改善为无效。总有效率=显效率+有效率。
1. 5 统计学方法 采用SPSS21.0统计学软件对研究数据进行统计分析。计量资料以均数±标准差( x-±s)表示, 采用t检验;计数资料以率(%)表示, 采用χ2检验。P
2 结果
2. 1 两组患者的临床治疗效果比较 实验组患者中, 显效30例(71.4%), 有效11例(26.2%), 无效1例(2.4%), 总有效率为97.6%;对照组患者中, 显效26例(61.9%), 有效10例(23.8%), 无效6例(14.3%), 总有效率为85.7%, 实验组患者的治疗总有效率高于对照组, 差异有统计学意义(P
2. 2 两组患者的血压控制水平比较 治疗前, 两组患者舒张压、收缩压比较差异无统计学意义(P>0.05);治疗后, 实验组患者血压控制水平明显优于对照组, 差异有统计学意义(P
2. 3 两组患者的左心房内径比较 治疗前实验组患者左心房内径为(36.2±5.3)mm, 治疗后为(33.5±3.5)mm;治疗前对照组患者左心房内径为(37.2±5.3)mm, 治疗后为(35.1±3.5)mm;治疗后实验组患者的左心房内径明显小于对照组, 差异有统计学意义(P
3 讨论
高血压在临床心血管疾病中较为常见, 且随着人们生活水平的提高和生活方式的改变, 使该疾病的发病率呈逐年上升发展趋势。与此同时, 在该疾病中, 较易出现房颤。据相关资料表明, 该疾病引发的房颤发生率>30%[4], 如果不能及时的治疗, 将会严重影响患者的身心健康。因此, 选择合理有效的治疗方法对治疗效果有着重要的价值和意义。
胺碘酮作为广谱抗心律失常药物, 在临床中应用较为广泛, 该药物可以有效抑制心房内的钠离子形成和心肌传导纤维, 同时使窦房结自律性得到明显降低, 进而使患者的心律失常得到明显改善。但是单用胺碘酮, 其治疗效果不是十分理想。贝那普利属于RAS抑制剂, 可对血管紧张素转换酶和血小板聚集起到一定的抑制作用, 与此同时, 该药物可以有效降低患者的血压[5]。两者药物联合使用, 其效果最佳, 同时提高治疗效果。结合本次实验数据的结果可以看出, 实验组患者采用胺碘酮联合RAS抑制剂治疗, 较比采用胺碘酮单用的对照组, 实验组患者的治疗总有效率高于对照组, 血压控制水平明显优于对照组, 左心房内径明显小于对照组, 差异均有统计学意义(P
综上所述, 在高血压合并阵发性房颤治疗中应用胺碘酮联合RAS抑制剂, 其治疗效果显著, 可有效改善患者的血压水平, 同时使患者的左心房内径得到明显减小, 在临床上应用具有重要的价值和意义, 值得广泛推广。
参考文献
[1] 刘海花. RAS抑制剂与胺碘酮联合治疗高血压合并阵发性房颤的疗效分析.中国卫生标准管理, 2015, 6(11):64-65.
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[4] 宋金燕.两种不同RAS抑制剂与胺碘酮联合应用在高血压合并阵发性房颤中的疗效对比.中外医疗, 2015(23):117-118.
关键词:多项目管理;课程教学;实践教学;教学改革
作者简介:朱卫未(1979-),男,江苏滨海人,南京邮电大学经济与管理学院副院长,副教授;叶美兰(1966-),女,江苏泰兴人,南京邮电大学副校长,教授。(江苏?南京?210046)
基金项目:本文系2010年度省教育厅省属高校哲学社会科学基金资助项目(项目编号:2010SJB630050)、2010年南京邮电大学教改重点项目(项目编号:JG00110JX28,JG00110JX27)、2011年南京邮电大学通达学院教改重点项目(项目编号:TD01111JG07)的研究成果。
中图分类号:G642?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)22-0094-02
随着人才强国战略的深入实施,各大高校更加重视创新型科技人才的培养。用实践造就人才,积极营造良好环境,构建创新载体和平台,是各大高校任重而道远的使命。高等教育教学体系中越来越多地强调实践教学的重要性,然而实践教学与课堂教学相辅相成的同时又存在对教学资源的共享和争夺的关系,如何将两者有效结合近年来已逐渐成为高校教学改革研究的一大主题。
目前针对高校课程教学和实践教学的研究,虽然已经意识到课程教学和实践教学的联系,但在整体教学体系的安排中,两者仍然是孤立进行的,并没有将之作为一个有机整体的两个部分进行协调考虑,忽视了高等教育的教学体系是一个系统的战略整体,从而无法从实质上将课程教学和实践教学有机地结合起来。本文运用多项目管理视角,将课程教学和实践教学视为并行进行的两个项目,对教学体系的协调布局进行研究和探讨。
一、多项目管理的理论综述
笔者认为所谓“多项目管理”,是指管理者针对组织中相互关联或者非关联的多个项目同时进行管理,它是随着项目管理方法在企业等组织中的广泛应用而逐步形成的一种管理模式。具体而言,这些项目之间存在一定程度上的资源共享性、进度相关性、目标关联性,多项目管理就是同时对多个项目的选择、计划、控制、执行等各项工作进行协调管理,以使综合执行效果达到最优的项目管理方法。
目前虽然很多学者选择了多种研究方法从各自的角度来分析多项目管理的应用,这些研究均基于企业战略角度解决多个项目之间的资源协调和融合问题,通过协调各项目的进度计划和资源配置,最终实现企业的效益最大化。多项目管理起源于“多任务管理”,根据课程教学与实践教学在资源使用、逻辑序列、共享关系等方面与多任务管理的相似性,其管理思想和应用方法同样可以应用于非盈利性的教学活动管理中,运用多项目管理中的关键链法、进度管理法等可以对现有教学体系中存在的问题进行分析和优化。
二、高等教育课程教学与实践教学存在的主要矛盾
目前,高等教育的各个学科专业基本都建立了包括课内实践、课外科技活动、创新训练计划等已成体系并具备一定规模的实践教学体系,但是在实践教学活动和传统课程教学活动中不可避免存在一定的冲突。从教学设计和规划角度来看,实践教学与课程教学形成了对教学资源和学生可支配时间资源的争夺,另外,由于这两者既并行又交错,从逻辑内容与认知结构角度容易造成错位和失调。从学生接受知识的角度来看,对于大多数学生而言,对课外实践活动的遴选依旧显得盲目,有些学生对自己的学习生涯缺乏规划,存在“跟着学校的指导走”、得过且过的错误思想,难以及时地从高中课堂教学的模式下转化到高校自主学习的环境中;另外,教学体系设计设置存在不足,课外科技活动具有大致时间段上的重复性和短期内的突发性,导致学有余力的学生在学习强度和效率上无法保持均衡。
以南京邮电大学(以下简称“我校”)经济与管理学院经济学专业的课程教学与实践教学为例,分析课程教学和实践教学在时间安排和逻辑内容上可能存在的问题。
1.时间安排存在冲突
我校经济学专业课程安排时间上存在冲突。该专业大二课程时间安排较平均,但大三课程时间安排波动幅度较大,课程安排集中在第一学期前10周,而针对经济与管理学院大三学生设计的科技活动也同样集中在这段时间内。课程教学和实践教学在时间上产生了冲突,学生难免会顾此失彼。另外,分析该专业实践活动安排,存在以下问题:第一,适合大二学生参加的实践活动较少,而课外实践活动多倾向于大三学生;第二,大二学生可参加的实践活动相对零散,而针对大三学生的课外实践活动多数比较集中,具有时间段上的重复性和短时间内的突发性等特征。这样,往往会使得处于心理和学习转型期的大二学生错失在大学期间最有时间和精力投入的阶段,但是也有可能当时学生的理论知识积累尚少,影响了实践活动的效果。
2.逻辑结构不合理
分析课程教学逻辑结构与课外实践活动所需知识积累的逻辑关系,发现某些课程教学和实践教学存在逻辑上的矛盾,实践教学活动在相关课程教学任务还没有完成时已经开始,课程知识无法得到有效运用,从而有悖于课程教学与实践教学相结合的初衷。