時間:2023-07-25 16:50:36
導語:在數字能量學教學的撰寫旅程中,學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優秀范文,愿這些內容能夠啟發您的創作靈感,引領您探索更多的創作可能。

關鍵詞 新媒體環境 高校 思政教育 手段
中圖分類號:G641 文獻標識碼:A
隨著我國高等教育的進一步發展,當代大學生思想政治意識薄弱的問題已經收到社會各界的廣泛關注,同時也引起了眾多專家與學者的思考。不斷提高高校思想政治教育的質量和效率成為眾多高校必須重視的問題。
在新的時代背景下,新媒體技術與設備已經被廣泛應用于現代教育領域,并且已經取得不俗的成績。因此,在高校思想政治教育中充分利用新媒體技術和設備是時展的必然趨勢。
基于此,本文在此淺談新媒體環境下的高校思想政治教育手段,以期能夠為有關人士提供有益參考與借鑒,促進高校思想政治教育的發展,并有效提高學生的思想政治意識。
1利用新媒體拓寬高校思想政治教育平臺
從根本上說,新媒體是新的技術支撐體系下出現的媒體形態,如數字雜志、數字報紙、數字廣播、手機短信、網絡、桌面視窗、數字電視、數字電影、觸摸媒體等。相對于報紙、廣播、電視、雜志四大傳統意義上的媒體,新媒體被形象地稱為“第五媒體”。
在傳統的高校思想政治教育中,教師只能通過教材、黑板以及簡單的多媒體設備開展教學,這使得思想政治教學具有明顯的局限性,受到教學平臺的束縛。在此基礎上,教師通常只能夠在課堂教學中采用講授的方式開展思想政治教育,使得思想政治教育具有一定的枯燥性,難以提高學生的興趣和積極性。
在新媒體環境,教師完全可以利用數字廣播、網絡、數字電視等途徑拓寬高校思想政治教育的平臺,使其變得更加生動趣味,提高教學的質量和效率。
例如,在高校思想政治教育中,教師可以開設網絡平臺,通過網絡平臺相關的文章、圖片或者視頻,使學生能夠在進入網站后觀看到這些內容。在網絡平臺中,學生可以觀看教師準備的思想政治素材,也可以在網站中進行站內的交流與探討。
換言之,教師就是利用新媒體技術和設備,將高校思想政治教育發展到網絡平臺上,使網絡平臺成為了新的教育平臺。在這個平臺中,教師能夠更靈活地使用圖片、音樂和視頻等形式開展更生動的思想政治教育。
又如,充分利用微博開展高校思想政治教育已經成為眾多高校的選擇,并且取得一定的發展。從根本上說,這種做法就是將新媒體背景下產生的微博作為新的教學平臺,促進了高校思想政治教育的發展與進步,發揮出新媒體的優勢。
2利用新媒體增加高校思想政治教育的生動趣味性
教師應該充分利用新媒體技術和設備提高高校思想政治教育的生動性和趣味性,使課堂教學充滿活力,在更加輕松和諧的教學氛圍中調動學生的學習積極性,并有效提高教學的質量和效率。
如上文述及,傳統的高校思想政治教育具有一定的枯燥性。一方面,思想政治教育過于依賴教材內容,其本身就是一種文字類學科,教師需要通過大量的講述進行教學。另一方面,部分學生和教師對思想政治教育的重視程度不夠,從主觀上不愿意參與到教學中,使得思想政治課堂的活力更低。
在這種背景下,高校思想政治教育得不到學生的支持與配合,無法維持課堂的活力,也就導致教學質量不斷下降。在新媒體環境下,教師應該發揮新媒體的優勢,對高校思想政治課堂進行填充。
例如,教師可以在高校思想政治課堂教學中利用新媒體設備為學生播放社會焦點的時政問題,讓學生通過觀看視頻、圖片等有深刻的認識和感受。在此基礎上,教師就可以引導學生進行積極的討論與交流,讓學生更加關注時政問題,并在探討中提高學生的思想政治意識,使學生養成關注時事、關心國家的意識和習慣,逐步提高學生的思想政治意識。
3利用新媒體傳播正能量
要切實提高學生的思想政治意識,高校以及教師應該從大的環境開展工作,應該讓學生沐浴在充滿正能量的環境中,逐步洗滌學生的心靈,使學生的人生價值觀變得更加正確和長遠。
因此,教師可以充分利用新媒體傳播正能量,營造充滿正面意識和正能量的環境。一方面,高校可以通過手機短信的方式給學生發送正面的話語或者正面積極的新聞,利用手機短信的高傳播能力使學生受到正面積極的感染。
另一方面,高校應該建立專門的思想政治教育網站,通過網站大量正面積極的信息,并引導學生進行積極的交流與討論。
在這種背景下,高校學生才會對正面積極的信息進行研究,才會在高校校園中形成一種好的風氣和氛圍,使學生耳濡目染,不斷提高自身的思想政治意識。
4結束語
總的來說,新媒體相比與傳統媒體具有更大的優勢,它能有效提高高校思想政治教育的質量和效率。這就需要教師在實踐過程中不斷總結與交流,進一步發揮出新媒體的效力,促進高校思想政治教育的發展與進步。
參考文獻
化學是一門以實驗為基礎的學科。隨著科學技術的不斷發展,傳統瓶瓶罐罐實驗已經不能滿足化學實驗要求,新型的數字化實驗已深入社會生產和生活的各個領域,對我們化學課堂也產生了重大的沖擊。數字化實驗教學一方面彌補了傳統實驗工具的缺陷,使實驗的方法更加先進,實驗的數據更加準確,實驗的步驟更加清晰;另一方面,革新了化學實驗儀器與方法,拓展了化學實驗的內容。為我們的教學提出更高的要求,是教學改革的前沿課題。
例如,在筆者執教的選修教材《原電池》一課中,將數字化實驗與課堂教學完美結合,幫助學生在發現問題、解決問題的過程中提供精確、直觀的數據依據。從教學思維的設計上,緊密圍繞原電池,經歷“回顧―體驗―改進―應用―暢想”,線路清晰,環環入扣;從傳感器的使用上,電流傳感器明顯地體現出電流的微弱變化和整體趨勢,溫度傳感器有力地證明了能量轉換中熱量的損失,從而完成了實驗設備上的升級導致的思維上的突破;最后實驗的創新環節,“橘子瓣”繼續點亮學生的靈感,成功地化解了“離子交換膜”這一難點。
本節課教學最大的思維難點是學生將腦海中的單液原電池轉變為雙液原電池,為什么要進行改裝,單液原電池的弊端在哪里,傳統的教學實驗儀器難以讓學生觀察到電流的遞減。而利用數字化實驗成功地突破了這一教學難點,利用電流傳感器測定電流的細微變化,同時增加改變電極間距、相對面積、硫酸濃度,看電流的變化走勢,讓電流的遞減不再是紙上談兵,利用數字化傳感技術,采集到實驗過程中的完整數據,讓學生感受到實驗過程中的數據變化,從而使我們的化學實驗從定性升華到定量,整節課在設計理念上符合新課標的指導思想,整個教學過程中充分調動學生學習的積極性和主動性,將數字化實驗與課堂教學完美結合,教學理念新、教學設計新、教學技術新,是一節成功的探究型高效課堂。
其實,數字化實驗除了在原電池教學中的應用外,在很多定量試驗中都有應用,比如電解質溶液、強弱電解質、鹽類水解、中和反應中的熱效應、各種溶液導電性的測定、酸堿中和滴定、溫度對弱電解質電離的影響,另外與實際生活相關的學生探究性實驗,比如水質測定、飲料成分測定、碘鹽中含碘量的測定等等。再或者利用PH傳感器解決鹽類的水解、電離平衡的影響因素問題;利用電導率傳感器解決稀釋過程中弱電解質的電離、導電能力問題;利用色度傳感器測有色溶液的濃度、硫氰化鐵化學平衡的移動等,都可以作為我們后續探索的素材。當然絕對不能避重就輕,不能為了使用“新式武器”而拋棄傳統實驗手段,畢竟要以有利于教學為基本出發點。
數字化實驗平臺主要是由傳感器、計算機、數據采集器以及系統軟件等構成,在教學中應用數字化實驗能夠將傳統模式下的實驗不足之處加以彌補,能夠將化學反應以及現象的本質逐步地轉化成為能夠進行監測的信號,這樣也有利于學生對化學反應的本質規律的深入認知與研究,并且數字化實驗系統也具備了直觀、先進、準確、實時等諸多方面的特點,也能夠提高教學效率。只要教師充分發揮自己的聰明才智,提升教學理念和利用現代化實驗儀器的技能,才能促進高中化學實驗教學的發展。我們相信,未來的化學教學中,傳感器一定會“器為我用”,大有可為,大有可觀。
關鍵詞:數字信號處理;綜合設計性實驗;MATLAB
作者簡介:曹建玲(1974-),女,河北辛集人,重慶郵電大學通信學院,講師;劉煥淋(1970-),女,重慶人,重慶郵電大學通信學院,教授。(重慶 400065)
基金項目:本文系重慶市教育教學改革項目(項目編號:113002)的研究成果。
中圖分類號:G642.423?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)32-0088-02
“數字信號處理”是重慶郵電大學通信電子類、自動化、測控儀器等專業的一門理論性、實踐性均很強的主干課,學生在學習這門課時普遍對理論不能理解,也很難將該課程的理論知識應用到工程實踐中,[1]因此實驗在教學中占有十分重要的地位。如何讓學生理解和掌握課程內容及學會靈活運用這一理論工具,提高解決實際問題的能力、提高科研能力和創新能力是“數字信號處理”實驗教學所要解決的關鍵問題。[2]
一、實驗教學體系
實驗內容上,改變以往運用MATLAB工具對數字信號處理基本理論單一化仿真驗證的軟件實現方法,增加了研究性和綜合性實驗,將實驗分為三大類:仿真驗證實驗、研究性實驗、綜合設計性實驗。仿真驗證實驗主要是運用MATLAB工具對基本理論仿真驗證,實驗內容主要有利用MATLAB驗證時域采樣定理;利用MATLAB實現時域離散系統的時域和頻域分析。研究性實驗要求學生在實驗中改變某些參數,看這些參數對結果的影響,分析原因。實驗內容主要有用FFT進行譜分析、IIR數字濾波器和FIR數字濾波器的設計。綜合設計性實驗要求學生實例編程完成實驗內容,例如綜合設計數字語音濾波系統,此實驗綜合了信號的采樣定理、FFT的基本原理及IIR和FIR數字濾波器設計方法的數字信號理論知識。實驗教學體系歸納如圖1所示。
二、實驗教學內容
1.仿真驗證性實驗
驗證性實驗比較簡單,目的是加強學生對數字信號處理所學基礎知識的理解,主要是對比較抽象的知識點進行原理性演示,給學生以直觀的認識。學生只需要參照實驗指導書上的程序輸入就可觀察到圖形。例如對于時域采樣定理,學生很難理解信號采樣前后頻譜的關系,沒有直觀的認識。通過實驗,學生可以看到采樣后信號的頻譜發生的改變,也可以看到采樣頻率和最高頻率分量不同時頻譜的特點,從而理解采樣定理。
2.研究性實驗
研究性實驗要求學生首先從理論上進行分析,參照指導書上的要求,編寫MATLAB程序,得出在不同參數下的多個實驗現象,并對這些實驗現象進行比較研究,發現問題并用所學的理論知識解決問題,以便在實際中應用。如用FFT進行譜分析,在實驗中要求對給出的三類信號(周期序列、非周期序列和連續信號)分別進行譜分析。對于每類信號進行譜分析的時候,采樣點數N變換三種取值,對比N不同取值下FFT圖形,并和信號的幅頻特性曲線比較,以理解DFT的物理意義及分析出FFT作譜分析時有關參數的選擇方法。
例如對連續信號x=cos(8πt)+cos(16πt)+cos(20πt)做譜分析關鍵代碼如下:
N=64;
fs=64;
n=0:N-1;
x=cos(8*pi*n/fs)+cos(16*pi*n/fs)+cos(20*pi*n/fs);
Xk=fft(x,N);
stem(0:N-1,abs(Xk),'.');
得到的此連續信號的64點采樣序列和序列的64點的FFT頻譜如圖2所示。
3.綜合設計性實驗
綜合設計性實驗綜合數字信號處理的知識點,并與實際系統相聯系,使學生拓寬知識面,培養學生的創新性和科研素質。下面以數字語音濾波系統設計為例來介紹綜合設計性實驗。該實驗首先是采集語音信號,對采集的語音信號進行采樣,然后用FFT進行頻譜分析,根據信號的頻譜特性、雙線性變換法設計不同功能的數字濾波器進行濾波,得出濾波前后的頻譜,分析信號的變化。
(1)采集語音信號及信號采樣。利用計算機Windows下的錄音機設備錄制一段“重慶郵電大學,重慶郵電大學”話音,時間約在4s左右,得到數據文件cqupt.wav。然后在MATLAB軟件平臺下,利用函數[x,Fs,Nbits]=wavread(‘cqupt.wav’),對此語音信號進行采樣,可以得到語音信號的采樣頻率Fs、采樣點數和聲音數據變量。[3]將得到的聲音數據組放在向量x中,采樣頻率fs為44.1kHz,采樣位數Nbits為16bit。
(2)FFT頻譜分析。鍵入函數sound(x,Fs,Nbits),通過揚聲器可以聽到“重慶郵電大學,重慶郵電大學”聲音,對原始語音信號進行FFT 頻譜分析,程序關鍵代碼如下:
figure;
t=(0:length(x)-1)/Fs;
subplot(2,1,1);plot(t,x);
title('信號原形');xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');
X=fft(x);m=(0:length(X)-1);
w=2*m/length(X);
subplot(2,1,2);plot(w,abs(X));
title('信號的頻譜');xlabel('數字頻率(rad)');ylabel('幅度');X=fft(x)
關鍵詞:數字資源整合;信息技術融合;地理知識表達;“中圖e學堂”APP
中國地圖出版社的“中圖e學堂”APP,是一款基于新興信息技術和豐富的數字資源,與中圖版初中地理教材無縫銜接的數字產品,免費供廣大師生于課堂內外的教和學使用,不僅包含“中圖版”初中地理教材相配套的、豐富的多媒體資源,而且融合了多種新興信息技術,能夠有效輔助地理課堂教學。
一、基于數字資源整合的資源建設
“中圖e學堂”的研發,依托于中國地圖出版社同步建設的全媒體資源庫,包括視頻庫、音頻庫、圖片庫、交互動畫庫、矢量圖形庫、習題庫等各類子庫。在大批高水平的教師和科研專家的指導下,按照“紙電聯動”的教材建設新要求,以課程標準和中圖版教材為基礎,圍繞教學中的重點、難點和疑點進行建設,提供以知識點為基本單位的文本、圖形、圖像、音頻、微課教學視頻、實踐活動視頻、專題視頻、動畫、課件、習題等多類型的數字資源。“中圖e學堂”從全媒體資源庫中選取資源時,不僅重點考慮地理的學科特點,而且注重契合最新的教育理念,致力于提升學生地理核心素養。
1.注重地理基礎知識,提供多維度的數字資源
示例:知識點“板塊構造學說”
數字資源(如圖1)
表1列出了各個資源所包含的內容點。以上資源中,微課視頻既可以為教師的教學設計提供參考,也可以幫助學生學習鞏固所學內容;其它資源則分別針對更加細化的知識點,為教師的教學和學生的學習提供多維度的教學素材與案例素材。
2.注重教學重難點,運用新興技術突破紙質教材局限性
示例:新新技術運用于地理課堂(如圖2)
新興信息技術在演示一些較為抽象的地理原理、地理過程等方面,具有傳統紙質教材無法比擬的優勢,可以在很大程度上提高教師的課堂教學效果。
3. 注重實踐能力培養,充實活動指導資源
示例:實踐活動――“繪制教室平面圖”
一幅地圖包括哪些要素,又如何反映實際地理事物?相關知識點比較抽象,難度較大,只有讓學生親自動手繪制一幅簡單的地圖,才能讓其深刻掌握。選擇“繪制教室平面圖”課題作為實踐活動(如圖3),是因為教室作為學生的學習環境,與其實際生活密切相關;教室的范圍較小,方便學生實地測量,成圖的比例尺較大。此外,繪圖技能是地理學科要求學生掌握的一項基本技能,對于剛剛升入初中的學生而言,通過繪制一幅教室平面圖來培養他們的繪圖能力,再合適不過了。
4.注重綜合思維強化,選取綜合教學案例
綜合思維能夠幫助學生多要素、多角度,而非孤立、絕對、靜止地分析地理現象,從而較全面地觀察、分析和認識地理環境特點,辯證看待地理問題。
示例:“專題――懸河及其危害與防治”
懸河是黃河下游特有的一種景觀。七年級上冊第三章第四節“黃河”小標題下設置了“‘地上河’的隱患”閱讀欄目,介紹了懸河的特點和可能帶來的危害。專題視頻提供的地理信息更加豐富、綜合性更強,教師可以將其作為一個教學小專題來培養學生的綜合分析能力。可以針對專題視頻進行如下設問:懸河如果決堤,哪些區域有可能受到影響?懸河為什么會影響到船只的航行?有什么對策可以防治懸河帶來的危害?
5.升華思想教育,傳遞正能量
示例:“香港、澳門政權交接儀式”音樂視頻
在學習“行政區劃”相關內容時,這些資源相比傳統的文字材料,更能喚起學生的愛國情感,激發民族自尊、民族自信。
6.注重學習興趣激發,增添創新交互資源
示例:交互小游戲“民族換裝”
“民族換裝”交互游戲共設置了6個民族的服飾,學生可以根據個人喜好,選擇給男孩和女孩換裝。教師也可通過小游戲,分析少數民族的服飾特點及如何適應自然環境。寓教于樂的游戲方式可極大地活躍課堂氛圍。
二、新興信息技術與地理教學的融合
數字環境下地理教學應考慮到學生的空間認知能力。學生在學習空間性強的相關知識時,往往需要生動、形象、逼真的直觀圖像和模擬空間結構的資源支撐,才能激發學生學習興趣。
在傳統的地理教學中,教學內容由于不能看到地理事物的運動變化,導致學生難于理解一些抽象的地理知識。利用新興信息技術對教學內容進行動態模擬,可使教學對象由靜態變為動態,由平面變為立體,由抽象變為具象,化難為易,激發學生興趣。學生可以邊觀察、邊操作、邊思考討論,既活躍課堂氣氛,也體現教師主導、學生主體的教育理念,使教與學成為有機的整體。
“中圖e學堂”通過深入研究新興技術和新媒體表現方式,積極運用虛擬現實(VR)、增強現實(AR)、三維動畫(3D)、平面動畫(2D)、3S等技術,以虛擬現實呈現、三維立體展示、動漫交互、地理游戲等形式充分體現數字資源強大的教學功能,用手機或平板電腦的鏡頭掃描中圖版初中地理紙質教材的每個頁面,相關知識點的配套多媒體資源就呈現在屏幕上,把教師難以表述的教學內容形象化、直觀化和趣味化,讓學生容易理解(如圖4)。新興信息技術的運用保證了教學內容與表現形式的有機統一,形式更具創新、內容更加豐富,使教學資源更具觀賞性和感染力。
三、“中圖e學堂”APP的教學應用
“中圖e學堂”APP(圖5)為學習者創造了多種學習環境,使有意義的學習活動不再局限于學校課堂之中,而是擴展到家庭、圖書館,甚至上下學的路途之中。教師和學生可以根據需要選擇使用產品的數字資源。由于本款產品與教材匹配,且資源非常豐富,因此有助于師生探索多元的教學模式和學習模式,主要體現在以下方面。
翻轉課堂――資源品質高,方便學生自主學習。將“知識傳遞”的過程放在課前,從“先教后學”轉變為“先學后教”,有助于培養學生自學能力。
探究式教學――可提供多角度、多層次的數字探究素材,有助于培養學生探究能力。
教師課前備課――可供選擇的素材豐富,且針對性強,節省備課時間,減輕教師負擔。
學生自學拓展――可提供科學、成體系的資源,有助于構建和拓展學生的知識體系。
學生課前預習――生動、趣味十足的數字資源,有助于激發學生對于課堂內容的濃厚興趣。
【關鍵詞】古詩教學法 中職 電子技術課
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2017.08.191
電子技術課程較其他公共基礎課程而言專業性較強,同時,由于其為當前中職學生必修課程之一,在中職學生整個學習階段占據很重要的位置。為了使學生能夠更好的學習該門課程,需要教師采用一定的教學方法,激發學生的學習興趣,激勵學生能夠獨立自主的思考該門課程,從而達到有效的教學效果。本文將從“故事教學法”概況入手,分別從實施該項方法的三個出發點出發,分析“故事教學法”在中職電子技術課上的有效應用。
一、“故事教學法”概況
故事教學法指的是教師在為同學們傳授知識的同時附加講述一些有關該課程的故事,幫助學生更好的理解課程重難點,并且能夠完整把握課程背景故事,從而達到良好的學習效果。故事教學法能夠子啊一定程度上激發學生學習興趣,使得學生沉浸在故事中理解課程,加深同學們對所學的理解。原則上故事教學法更加適合被低年級所采用,但是,目前中職學生電子技術課上依然可以采用該方法。電子技術課程較為枯燥專業,采取該種方法能夠達到更好的教學效果。
在講解半導體時,除了告訴學生半導體導電性能介于導體與絕緣體之間這類專業的知識之外,可以穿插半導的發展歷程故事:1833年英國巴拉迪最先發現硫化銀的電阻變化情況與一般金屬的不同,而后1839年法國貝克萊爾發現半導體和電解質接觸形成的結,最終成為人們熟知的光生伏特效應等故事。
二、以電子技術背景為出發點
在教師平常的講課中,應該多從電子技術的背景出發,電子技術經歷的漫長的發展時期,每個小的知識點均有其自身特性的背景故事,能夠幫助學生了解背景之余把握電子技術內涵。
教師:“今天我們學習的是發光二極管,二極指的是陰極與陽極,當發光二極管的PN結連接上正向電壓時,電子與空穴復合過程以光的形式放出能量,并且不同材料所制造的發光二極管會發出不同的亮光。有誰知道關于發光二極管的發展背景嗎?”
學生:“1965年,全球l明出了第一款商用的發光二極管,一直到二十世紀七十年代前發光二極管的價格都較高,知道二十世紀七十年代LED器件大量應用于家庭與辦公設備中,價格才有所下降。”
教師:“這位同學分享的都很對,發光二極管亮度極高、清晰度足、電壓低、壽命長并且體積較小,適合廣泛運用于家庭之中。近年來隨著科技的進步,發光二極管的發光效率提高了近一千倍,甚至曾經有人說,LED照明技術將成為愛迪生發明的電燈泡之后最偉大的發明。”
在上訴故事之中,教師耐心的為同學們講述了發光二極管的背景產生故事,并且大致講解了發光二極管的特性,以及其發展前景等。
三、以激發學生學習興趣為出發點
在學習中遇到枯燥問題時,學生學習興趣較弱時,教師可以穿插講解幾個有關的小故事,提升學生學習興趣,從而保證課程能夠順利進行,且學生也能夠學到知識。
教師:“在學習數字電路有關知識之前,我們先來了解一下數字電路能夠運用在哪些地方呢?”
學生1:“數字電路與數字電子技術一樣,在電視、雷達、計算機、航空航天工程等等有著廣泛的運用。”
教師:“該位同學預習很好,知道數字電路運用方向是什么,那誰知道數字電路的分類有哪些嗎?”
學生2:“數字電力主要分為數字脈沖電路和數字邏輯電路,數字脈沖電路主要是研究脈沖是怎么產生的以及如何變幻等,數字邏輯電路是對數字信號進行運算處理。”
教師:“非常正確,同學們對相關背景的了解應急很充足了,今天我們學習的數字電路知識點也是圍繞其背景而產生的,數字電路主要研究的是電路的邏輯功能,研究電路信號的輸入與輸出之間的邏輯關系,并且將其研究的工作信號以二進制方式記錄。”
在上述案例中,教師就是采用的背景故事教學法,既保證了同學們興趣高昂,又能夠穿插知識點進入故事之中,充分幫助學生了解什么是數字電路,達到較好的教學效果,寓教于樂。
四、以激發學生學習主觀能動性為出發點
中職電子技術課上采用故事教學法也能夠激發學生主觀能動性,教師是傳授知識的主體,但是仍然需要學習知識的主體學生進行配合工作,這就需要學生能夠融入到課堂中,主動思考,推進教學進度以及教學效果。
教師:“今天我們學習的是絕緣柵場效應管,有同學對此有所了解嗎?”
學生1:“絕緣柵場效應管有著較高的輸入阻抗,甚至高于結型場效應管,并且其生產方式簡單,不需要很復雜的工藝,方便人們的使用,十分的高效。”
教師:“正如上個同學所說,絕緣柵場效應管輸入電阻極高,導致其柵場容易產生并累積較高的靜電電壓,累積到一定程度容易將絕緣柵場效應管的絕緣層擊穿,有同學知道應該怎么解決嗎?”
學生2:“是否可以在準備絕緣柵場效應管的時候將其三個電極進行短接呢?”
教師:“十分正確,短接后的絕緣柵場效應管有固定的電阻并聯起來,保證其存在直流通道,能夠較好的解決以上問題。”
在上述案例之中,教師不斷的向同學進行提問,確保同學一直在課堂的氛圍之中,保證學生一直在開動自己的思維進行思考,同時借助學生的口說出絕緣柵場效應管的相關特性,并就此引入課程主題。
關鍵詞:傳統教學;直觀性;Matlab仿真;教學難點
一、前言
移動通信是高校工科電子信息專業必修的一門專業課程。該課程知識面廣泛,理論性和系統性很強,且有廣闊的工程背景。傳統的教學模式往往只在理論上進行論述、推導和證明,并借助一些公式來闡述問題。很難給學生較直觀的印象,教學效果不理想。因此,在教學過程中應借助現代教育技術來強化教學效果。
Matlab是MathWorks公司推出的一種科學計算軟件。它是一種以矩陣為基本編程單元的程序設計語言,不但擁有強大的數值計算功能和圖形表達功能,還具有可視化的仿真環境。在移動通信教學中引入Matlab,可以強化教學效果,提高教學質量。一方面,通過Matlab仿真,可以使一些不易理解的抽象知識比較直觀地顯示出來,便于學生理解和接受。另一方面,在仿真過程中,也可以根據教學需要,隨時修改電路結構和參數,實時觀察輸出結果,從而使學生加深對電路本質的理解,進一步掌握課堂內容。
二、移動通信調制原理
在移動通信中,信源產生的原始信號絕大部分需要經過調制,變換為適合于在信道內傳輸的信號,才能在線路中傳輸。把輸入信號變換為適合于通過信道傳輸的波形,這一變換過稱為調制。高斯最小頻移鍵控原理圖(圖1)在數字頻率調制FSK和數字相位調制PSK體制中,由于已調信號振幅是恒定的,因此有利于在非線性特性的信道中傳輸。但PSK已調信號的相鄰碼元存在相位跳變,FSK已調信號如果沒有保證相位連續措施的話,相鄰碼元的相位也存在跳變。相位跳變會使信號功率譜擴展,旁瓣增大,對相鄰頻率的信道形成干擾。為了使信號功率譜盡可能集中于主瓣之內,主瓣之外的功率譜衰減速度快,那么信號的相位就不能突變。恒包絡連續相位調制技術就是依據這種思想產生的。MSK和GMSK就是兩種在移動通信中常用的恒包絡連續相位調制技術,移動通信課程調制與解調講授移動通信中使用的調制技術,比如最小移頻鍵控(GMSK)調制,這些章節中的大部分原理和實現方法都可以通過Matlab仿真來實現,給學生以直觀的感受,將抽象的原理形象化。下面以調制技術來討論如何在課程教學中加入Maflab仿真方法。
三、GMSK仿真教學
高斯濾波最小頻移鍵控調制技術是從MSK調制的基礎上發展起來的一種數字調制方式,其特點是在數據流送交頻率調制器前先通過一個高斯濾波器進行預調制濾波,以減小兩個不同頻率的載波切換時的跳變能量,使得在相同的數據傳輸速率時頻道間距可以變得更緊密。由于數字信號在調制前進行了高斯預調制濾波,調制信號在交越零點不但相位連續,而且平滑過濾,因此GSMK調制的信號頻譜緊湊、誤碼特性好,在數字移動通信中得到了廣泛使用,如廣泛使用的GSM最小頻移鍵控(MSK)調制如圖1所示:
■
圖1 高斯最小頻移鍵控原理圖
■
圖2 GMSK信號調制原理
■
圖3 GMSK信號調制波形
在教學時讓學生先復習FSK,通過FSK和MSK的對比來加深學生對最小頻移和相位連續的理解。設輸人碼元00101010,輸人到調制器中的數字序列00101010如圖3所示,對應GMSK的已調相位信號如圖3中所示。GMSK的已調幅度信號如圖3中所示,顯然圖3中輸入到調制器的比特流為高電平時對應GMSK已調信號波形密集,為低電平時已調波形稀疏。同時可以看到已調信號相位連續。
四、結束語
移動通信原理仿真教學方法,吸收和運用了先進的教學思想,利用現代化的教學手段,培養了學生的實際動手能力,為電子專業教學手段的改進和教學質量的提高提供了良好的契機。本文分析了GMSK的具體工作原理,并結合具體實例給出開展仿真教學的必要性和可行性,以期在移動通信實際教學過程中實現理論教學相互協調、相互補充,更大程度地提高教學質量,提高學生解決復雜問題的能力,培養學生的創新意識。
參考文獻:
[1]程鈴,徐冬冬.Matlab仿真在通信原理教學的應用[J].實驗室研究與探索,2010,29(02):117-ll9.
大數據時代科技與科學教育面臨著諸多的問題
首先,科學出現了新的形態。現代科學之父伽利略是個里程碑式的人物,正是伽利略明確地將實物實驗和數學推理方法引入到了科學研究之中,科學才得以系統而迅速地發展。從那時起,科學家們開始以實物實驗和數學推理的方式認識自然世界,科學因此形成了兩種形態,其一是實物實驗形態,其二是數學推理形態。隨著科學發展到今天的大數據時代,一些科學家和工程師離不開借助計算機手段研究事物,科學出現了基于計算機的第三種形態——計算形態。各個學科的邊界變得模糊,科學研究的范式有了新的變化。以前學科分化越來越精細,但是科學發展到今天,信息科學、納米技術、生物科學和生命科學、認知和神經科學被公認為最具革命性的學科領域,這四種科技的整合,將對人類社會產生深刻的影響,并可能再次改變我們人類的物種。學科在高度分化的基礎之上開始走向學科之間的滲透和融合,特別是開始走向自然與人的融合。基于計算機的整合是當今科學發展與突破的必由之路。但是如何整合卻是仁者見仁智者見智之事。
其次,技術的高速發展帶來了日益嚴重的社會問題。比如生命科學中的克隆技術直接挑戰人類社會傳統的倫理問題;對于自然界的無節制索取,帶來了日益嚴重的能源危機和生態環境惡化危機等。此外,物質生活的豐富與網絡的言論自由帶來了日益高漲的民主與平等的社會訴求。這些問題可能直接源自高速發展的科技,以致于我們的精神與理解出現相對滯后。諸多危機與問題要得到根治,除了需要加快人類智慧文明發展,還需要科技與科學教育的進一步高度發展,此所謂解鈴還須系鈴人。科學史上,科學家們為人類積累了豐富的化解人類危機的智慧與知識。
最后,一方面“科教興國”得到普遍共識,人們開始懂得在科學教育之信息化方面投入大量的人力和物力;另一方面人們對技術的發展給生存環境構成影響認識不足,主要表現在看不到現代教育技術的革命性影響潛力,或者在現代教育技術面前感到茫然。這種狀況除了造成設備因為閑置而帶來的嚴重浪費現象之外,還限制了我們破解當今科技與科學教育難題的思考與方法。
為了解決諸多危機與沖突,需要探討各種可行而有效的解決方案。通過分析大數據時代的科學教育的現狀不難發現,如果只是從局部進行個別改動,問題難以有效地得到解決,當今的科學教育問題要想從根本上得以解決,必須運用系統觀念,從整體上改變或者構建科學教育體系,換句話講,需要從整合的角度才能提出可行的解決方案。
數字科學家計劃
針對大數據時代人類面臨的諸多危機,人們提出了一些對策與良方,其中影響最大的是國際21世紀教育委員會在向聯合國教科文組織(UNIESCO)提出的21世紀教育的四大支柱策略:(1)學會認知(Learning to know):培養學生學會運用認知工具求知,學會發現問題,學會探究知識,學會構建知識。即培養學生認知方法,引導學生通過發現、探究和意義構建的途徑獲取知識,培養學生的繼續學習能力。(2)學會做事(Learning to do) :既要學會實踐,也要學會創造。重視建造可供學生參與的環境,激發學生興趣,使學習者通過環境的交互作用,通過實踐,通過做事獲得知識和能力。(3)學會合作(Learning to together) :要培養學生學會與他人共同生活,就要學會合作生活,合作學習,從過去的集中教學方式到個別學習方式,到現在提倡的協作學習。(4)學會生存(Learning to be) :學會生活、學會做人、學會自身的發展。既要傳授知識,還要注重能力和高尚情操的培養。
在科學教育領域之中形成了一種強調親自動手學習科學的潮流。在美國、法國、英國、加拿大等國的國家科學課程改革方案中,科學探究被列為課程目標和課程體系的關鍵而基本的要素。“學習必須是主動的”已成為國際上基本的教育理念。其中影響較大的有“做中學”、“Hands-on”(動手做)、“Minds-on”(動腦做)、“STEM”(科學、技術、工程、數學)等科學教育實踐。這些科學教育實踐旨在使學生以科學的方法學習知識,強調學習方法、思維方法、學習態度的培養。
這些先進的科學教育理念與實踐推動了科學教育的創新與實踐。但是實踐表明,一個好的理念要想轉化為教學行為,往往需要一個較長時期的培訓與轉化過程,這個過程是艱難的,特別是對于教師和學生需要具有一定的專業理解能力。能否綜合上述先進的科學教育理念,提出一種直觀、易懂而且有效的科學教育模式的推廣方案呢?數字科學家計劃(E-Scientist Project, ESP)給出了一種大數據時代下科學教育模式的推廣方案。
所謂數字科學家計劃,就是一種大數據環境下以提高每一位學生科學素養水平為宗旨,以探究式教學為鮮明特征,以科學思想、科學方法和數據挖掘方法為核心,播種未來科學家種子的教學模式的推廣方案。
數字科學家計劃主要有兩方面特征,其一,數字科學家是一種科學教育模式符號,以“科學家”符號將抽象的科學教育理念人物化和直觀化,即準確地表述了現代的科學教育理念,也便于師生理解與實施。榜樣的力量是無窮的,雖然科學不能解決人類所有的問題,但是科學家們為我們積累的知識、思想、方法、科學精神在過去和將來都是破解社會難題的重要途徑;其二,強調發揮大數據環境下第三種科學形態的育人功能,這是當今科技與科學教育創新的重要切入點。
數字科學家的教學模式是在WebQuest(基于網絡的主題探究)模式的基礎上改造而成的。主要有以下五個模塊:(1)核心問題:WebQuest的核心是設置一個開放性的問題。這個問題設定了WebQuest的清晰目標,鼓勵學生回顧原先掌握的知識,激發學習者進一步探索的動機。(2)任務指南:提供一個“腳手架”,引導學生設計、經歷和體驗專家的思維過程。“腳手架”將令人望而生畏的探究項目打碎成若干個片段,引導學生研究較為復雜的科學問題。(3)海量資源:創建一些到其他互聯網站點的鏈接來共享網絡資源。通過運用多樣化的互聯網資源,可以為不同學習水平或不同學習方式的學生提供信息資源。(4)實施“做中學”:要提供高層次的思維指南,體現“做中學”的教學理念,保證動腦和動手的教學方式落到實處。(5)交流與評價:WebQuest一般用量規提供了自我評估的標準,提示學生已經學到了什么,并鼓勵把這種探究的經驗擴展到其他領域。評價人員可以是教師,也可以是家長和同學。
數字科學家計劃產生于筆者主持的北京市教育科學“十一五”規劃課題《數字科學家計劃:基于數據探究理論的物理選修課程建設與研究》(2010年立項),已經在北京景山學校、北京一零一中學、北京師范大學亞太實驗學校等學校展開實驗。該項目在課題階段探討了校本特色選修課程的建設,但是隨著課題研究的深入開展,數字科學家計劃已經不再局限于校本選修課程,開始運用到正規的物理課堂教學;也不僅局限在物理學科教學,已經開始運用到小學高年級的科學課程與教學;還不僅局限在學校科學教學,已經開始運用于北京市東城區青少年科技館的科普性質科學課程,并配合教學,于2013年11月成功地舉辦了北京市東城區“數碼探科學”大賽。大賽令人耳目一新,引起了學者和教師的廣泛關注。著名教育家顧明遠先生在頒獎會上講到,這次大賽讓人們看到了大數據環境下的教學實踐,學生們在數碼探究中有模有樣,學到了科學思想、科學方法,體驗到了數碼探究的樂趣。
經過三年的探索與實踐,數字科學家計劃已經從課題研究轉向項目推廣的初期階段。初步建設了數字科學家網站,形成了一種大數據環境下的科學教育模式,也形成數字科學家課程的教師培訓經驗,還形成低、中、高端數字環境裝備下課程實施經驗,已經具備了在更大范圍試驗與推廣的條件。
數據探究理論——數字科學家計劃的基石
探討破解大數據時代的科學教育難題的途徑涉及大而復雜的社會問題,僅憑經驗而沒有理論的指導是難以理解與完成的。但是數字科學家計劃已經形成了一些基本的概念與教學原理。這些基本概念與教學原理構成了所謂的數據探究理論。數據探究理論是數字科學家計劃的基石。
信息(Information)是數據探究理論的邏輯起點。何謂信息?這是一個復雜而神奇的概念,學者們有著不同的見解,美國數學家和控制論創始者維納不得已這樣定義信息:信息就是信息,既非物質,也非能量。筆者考慮到人的因素,對信息進行了如下的定義:信息既不是物質,也不是能量,而是物質的波-粒二像性與人相互作用的存在形式。
數據(Data)是數據探究理論的另一個重要概念。數據是載荷或記錄信息而留下的明確印跡。數據可以是數字、文字、圖像、錄像,也可以是計算機代碼等。對數據背景的解讀是獲取意義的一種途徑。數據背景是接收者針對特定數據的意義準備,即當接收者了解數據序列的規律,并知道每個數據或數據組合的指向性目標和含義時,便可以獲得數據所載荷的意義。觀察數據或者數據挖掘就是對數據背景的解讀過程。數字科學家計劃的核心環節在于信息觀測、數據挖掘和數據價值與交流。
探究式教學是一種以科學探究為基本特征的教學模式,其實質是引導學生通過類似科學家的探索過程理解科學概念和科學本質。依據科學的三種形態,將探究式教學分成實物實驗探究、數學推理探究和數據探究。所謂數據探究是一種基于計算機的探究式教學,是提高學生數據素養水平的必要途徑。數據探究與其說是一種適應大數據時代的手段和途徑,不如說是大數據時代的一種生活理念和生活態度。
數據探究在教師觀、學生觀、學習觀和評價觀上均具有新的內涵。簡單介紹如下:(1)教師是數據探究的促進者與合作者。(2)學生是具有創造能力的學習主體。數據探究應該把學生置于一個有社會意義的團體中,培養“共生性”與“交互性”,體驗創造的意義和價值。還應該體現STS教育,強調人對自然、社會、人生的責任和義務。(3)數據探究是一個建構的、社會化的綜合體驗過程。學習者總是依據已有經驗、心理結構和信念來選擇一些信息或者數據,從中經過數據挖掘得到推論,并根據推論來構建關于世界的認識。(4)評價是開放、多元的反饋過程。數據探究評價認為學習是一種建構獨特意義的過程,注重對于探究過程的評價,關注評價的開放性與多元性。
總之,數字科學家計劃在理論與實踐上為我們提供了一種大數據時代科學教育整合的解決方案。
【關鍵詞】通信原理;教學內容;教學改革
1.引言
通信原理是通信工程和電子信息工程專業一門很重要的專業基礎課,它與高等數學、概率論與隨機過程等前續課程關系緊密,同時對移動通信、光纖通信等后續專業課程有重要影響。知識點豐富,理論性強,對數學知識要求高是本課程的特點,教師覺得難教,學生感到難學,這是師生常常面臨的困惑。為提高通信原理課程的教學質量,改善教學效果,增強學生在通信方面的綜合素養,著重從教學方法、教學內容及教學手段等三個方面進行課程教學改革嘗試。
2.備學生、備課堂、備教法
2.1 寫教案、寫學案
在備課中,要根據教學大綱和教材準備教學內容,寫好教案。教案要側重于如何針對學情準備教學內容,用什么方法組織好課堂教學。美國心理學家布魯納提出,“教學過程是一種提出問題和解決問題的持續不斷的活動”。課前要琢磨課堂中對不同的問題如何進行設問引思、啟發。除寫好教案,還要組織好學案。站在學生的角度,協助學生寫學案,引導學生寫學案,讓學生學會自主學習、協作學習,這將大大提高學生的學習效率。
2.2 與學生思維接口
在教學中,為讓學生能夠在最短時間內接受最多的知識,要注意與學生的思維接口。用通信的術語來講,就是“接口匹配”,這樣傳輸的能量最大,才能達到“最佳接收”。與學生思維接口,就是換位思考,體會學生的困惑。備課時,要以學生為主體,教師為主導,既要考慮教師如何“教”,也要考慮學生如何“學”,而且是依據學生如何“學”來設計教師如何“教”。
3.改革教學內容
3.1 精心選擇授課內容
通信原理課程要求學生掌握通信系統的基本原理,目前數字通信系統憑著其性能的絕對優勢正逐漸取代模擬通信系統,如手機早已全部數字化。在這種形勢下,以數字通信為重點,精心選擇講課內容,牢固掌握數字通信的原理及工作方式。尤其通信系統的各個功能模塊的原理及相互關系,使學生具有深入研究和掌握現代高新通信技術與理論分析的能力。為了保證教學內容的先進性和實用性,適當增加一些先進的通信技術內容,如目前較熱門技術有WCDMA、OFDM[1]等技術,使學生對它們有初步了解,為新技術的研究奠定理論基礎。
3.2精心提煉授課內容
精心提煉的關鍵是如何體現講課內容的“少而精”來提高上課效率,其前提當然是精選講課內容,充分地利用課堂的每一分鐘,傳授更多有用的知識。例如,將第六章“正弦載波數字系統”中的第2、3、4節進行有機組合,用比較的形式,從三種數字調制信號的時域表達式與波形、三種數字調制信號的調制與解調方法、功率譜密度及抗噪聲性能等方面對ASK信號、FSK信號和PSK信號進行闡述。一方面提煉了所講的知識內容,一方面使學生掌握了三種數字調制信號的特點及區別。當然,有了精選的內容,還必須有精煉的語言來配合。因此,每堂課都應精心設計,包括布置的作業也得精心選擇。
4.向課堂教學要質量
4.1 善于比喻引證
通信原理課程涉及眾多的數學公式、概念,如果就事論事進行講解,學生不愛聽,理解起來很困難。結合物理意義、應用背景進行比喻引證,以通俗易懂的形式講述出來,則可起到事半功倍的效果[2]。例如,講述通信方式時,把單工比喻成單行道,半雙工比喻成獨木橋,全雙工比喻成新干線。講述調制解調的概念時,把基帶信號比喻成貨物,高頻載波比喻成火車,“調制發射傳播調制解調”就是“裝貨出站運行進站卸貨”。用心琢磨教學方法,善用比喻和引證,可以在調節課堂氣氛的同時,將深奧的知識淺顯地講授,讓學生在笑聲中不經意地掌握枯燥的內容。
4.2 多維立體教學
“黑板+ 粉筆”的單一模式已不適應現代教學的需求,多媒體和互聯網等信息技術的飛速發展要求優化教學手段,使用“黑板+ 多媒體+ 網絡”的教學模式,在圖、文、聲、像等方面為學生提供直觀感受,可讓學生在短時間內接收大量的信息。多維立體教學,就是“靈活使用現代教學手段,采用多種方法展現抽象的知識點” [3]。課堂上,可以充分利用多媒體放映幻燈片、圖片、Flash 動畫和錄像,用數碼展臺展示硬件實物。課后,學生可以登錄教學網站下載學習資料,與老師進行互動交流。在實驗課程中,學生通過動手可以進一步加深對課本知識的理解,通過觀摩通信基站、機房等教學實踐活動,把書本知識與實際結合起來。多維立體教學可以給學生提供全方位的認知感受,能夠吸引學生興趣,將注意力集中在關鍵問題上,加深對概念、細節的理解。
4.3 引導學生歸納總結
“授之以魚,不若授之以漁”。傳統的灌輸式教育已經不適合現代化的需要,啟發式、討論式教育才能教會學生學會學習。教師經過多年的教學后,要進行反思、總結,除了可以提高自己的教學水平、授課技巧,還可以幫助學生[4]。這就是教師主導作用的體現。例如,講述模擬調制系統時,要介紹AMDSB- SCSSBVSBFM的演變過程,比較它們的調制方法、解調方法、調制效率、信號帶寬(有效性)、制度增益(可靠性)及用途,并結合香農公式,說明有效性與可靠性能夠互換。講述二進制數字調制時,可以把2ASK 看成單極性NRZ碼進行DSB- SC 調制、把2FSK看成兩個2ASK 的疊加、把2PSK 看成雙極性NRZ碼進行DSB- SC調制,可對比模擬調制系統,比較2ASK、2FSK 和2PSK 的調制方法、解調方法、信號帶寬及誤碼率,這樣溫故而知新,學生可以觸類旁通,較快地掌握新知識。
5.總結
本次教學改革的目的是在教學內容上與實際的通信系統相結合;在教學模式上把以教為主的教學模式轉變為以學為主的教學模式,并且改革方案已經逐步在實施,在教學中取得了明顯的效果,學生在學習過程中分析和處理問題的能力得到了較大的提高,對教學質量和提高應用型人才的培養非常有益,獲到了學生的好評。
參考文獻:
[1] 樊昌信等.《通信原理》,國防工業出版社,2006年2月第6版.
[2] 趙樹平. 通信工程專業教學內容及課程體系改革探索[J]. 大連教育學院學報,2010,(2):22-24。
[3] 陳正宇. 應用型本科院校通信工程特色專業建設的思考[J]. 科學和技術信息,2010,(4):191-192。
關鍵詞:WSN;智能;數字校園系統
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2014)10-2215-02
無線傳感網絡是多學科高度交叉的前沿研究課題,它綜合了傳感器,嵌入式計算,網絡及通信,分布式信息處理等技術。我國十分重視無線傳感器網絡的研究及其產業化,《中國未來20年技術預見研究》提出的157個技術課題中有7項直接涉及無線傳感器網絡。2006年初的《國家中長期科學與技術發展規劃綱要(2006-2020)》為信息技術確定了3個前沿方向,其中,“傳感器網絡與智能信息處理”和“自組織網絡技術”兩個方向與無線傳感網絡研究直接相關。國內方面,很多高校如清華大學、北京大學等一些知名高校都基本建成以高速校園網為核心,實現科研、辦公、教學、信息資源管理等方面的的智能化的數字化校園系統。國外方面,美國早在20世紀70年代便進入了數字校園的研究,九十年代,美國克萊蒙特大學對信息化校園計劃進行了深入的研究,此外,美國的副總統戈爾還提出了數字地球的概念,后來數字化的概念便被人們普遍接受,隨后又衍生了數字城市、數字校園等概念。本研究利用WSN技術來構建智能數字校園系統,有效地彌補了有線方式所帶來的不足,大大地提高了數字校園系統的安全性、便捷性和安全性。
1 WSN概述
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network,簡稱WSN)是由部署在監測區域內大量的智能微型傳感器節點組成,通過無線通信方式形成的一個多跳的、自組織的網絡系統,其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象的信息,并發送給觀察者[1]。一個WSN主要包含傳感器、無線發射機和接收機以及電源等,而且具備計算處理能力。此外,系統體系結構部分也包括多個內容,如操作系統、目標定位與跟蹤、時間同步、安全、編程等。無線傳感器網絡是一種特殊的Ad-Hoc網絡,是集數據采集、數據處理數據傳輸于一體的復雜系統。無線傳感器網絡是繼互聯網之后能夠對人類生活和學習產生重大影響的IT技術之一,主要涉及傳感器技術、計算機技術和微電子制造技術等,是一個比較前沿的,當前比較重要的研究領域。無線傳感器網絡具有網絡規模大、節點密度高、節點能量和計算以及存儲和通信資源有限、多跳路由、快速部署、高可靠性等特點。
2 智能數字校園系統
數字化校園是利用計算機技術、網絡技術、通訊技術對學校與教學、科研、管理和生活服務有關的所有信息進行全面數字化,用科學規范的管理對這些信息資源進行整合和集成,以構成統一的用戶管理、統一的資源管理和統一的權限控制,把學校建設成面向校園內、外的一個超時間、超空間的虛擬大學[2]。智能化數字校園系統主要包括智能化樓宇系統、智能化信息檢索服務系統等八個部分,智能化樓宇部分主要包括用于教學及實驗部分的樓宇、行政樓、圖書館大樓、宿舍及后勤樓等。該部分主要以計算機、傳感器、執行器為中心,實現樓宇內多個部分進行集中監測和分散控制。智能化通信系統是智能化數字化校園的核心,該部分主要實現校園內傳感器節點之間、計算機終端、網絡工作站的通信以及與Internet互聯。智能化辦公系統是實現校內智能化辦公的基礎,其目的是實現校內辦公智能化、便捷化。智能化安防系統主要實現安全及消防部分的智能化,實現校內安全及消防部分自動監測、自動報警等功能。智能化信息檢索服務系統主要是實現教學科研、教職工數據、學生管理、圖書管理等方面的智能化檢索。智能化教務系統主要是實現網上選課、學生學籍、免修重修、畢業處理等方面的智能化。智能化學生及教職工管理系統主要是對學生及教職工實現智能化管理。智能化資產管理系統主要是實現學校的資產智能化管理。
3 基于WSN技術的智能數字校園系統
WSN技術集成了無線通信技術、計算機技術、網絡技術、電子信息技術、傳感器技術,有效地將WSN技術融入到數字化校園系統可大大提高智能化數字校園系統的智能化、數字化和可靠性。基于WSN技術的智能數字校園系統如圖2所示。
圖2中所示,傳感器節點可部署在校園內多個地方,并分布在不同的區域,傳感器節點能自組織形成網絡,可將數據有效地傳送到網關,網關可以將從傳感器節點收到的數據通過網絡發送基站,基站負責收集網絡發來的所有數據,并發送到Internet,任意一臺接入到Internet的終端都可訪問數據服務器或向終端發指令。
4 結束語
本文的研究是給智能數字校園系統的研究提供一種新的思路,將WSN技術和智能數字校園系統有效融合,解決了傳統研究方式局限于有線的不足,同時也為下一步進行智能化數字校園的建設奠定了很好的基礎。
參考文獻:
[1] 王文光,劉士興.無線感器網絡概述[J].合肥工業大學學報,2010,39(9):1416-1419.
[2] 馮曉剛,王相東.數字校園系統構建研究―以西安建筑科技大學為例[J].測繪與空間地理信息,2010,33(6):9-12.
[3] 楊鐵軍. 數字校園智能化的探討[J]. 長春師范學院學報,2012,31(3):52-56.
[4] ZigBee Alliance Ine.ZigBee Specification,2005:209-221.