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【關鍵詞】計算機軟件;應用;發(fā)展趨勢
計算機軟件指的是計算機系統(tǒng)中的程序和文檔,程序是指計算任務的處理對象和處理規(guī)則的描述,文檔是為了便于了解程序而所需的闡述性資料。計算機軟件是連接用戶和硬件設備的重要橋梁工具,是設計系統(tǒng)的重要依據(jù)。改革開放以后,隨著高端技術的進一步發(fā)展,軟件在我國得到了廣泛的應用,研究計算機軟件的應用范圍,擴展計算機軟件的可用性,研究計算機軟件的發(fā)展趨勢,引導計算機軟件向著良好的發(fā)展方向發(fā)展,面向大眾發(fā)展,更高效率地發(fā)展,這將有助于推推動計算機軟件的產(chǎn)業(yè)化整合,促進我國計算機軟件的發(fā)育。
1計算機軟件在當前的應用
1.1計算機軟件的應用范圍
計算機軟件作為一種全方位的技術方法,在我們的日常生活中有著非常廣泛的應用。計算機應用滲透于人們日常生活的每一個角落,如服務業(yè)的數(shù)據(jù)整合、建筑業(yè)的建造圖形數(shù)據(jù)分析,水利工程的設計規(guī)劃,金融業(yè)經(jīng)濟的預判和調整,甚至是制造業(yè)、醫(yī)療服務、教育業(yè)的方方面面。除此之外,計算機軟件對我國的國防建設和軍事發(fā)展,也有著長久深遠的重要影響。我國的衛(wèi)星發(fā)射,網(wǎng)絡通訊,宇宙航空的控制,以及眾多科研項目的遠程調控都與計算機軟件有著千絲萬縷的聯(lián)系。計算機軟件技術在生活的每一方面都有著全方位的應用,應用范圍廣,適用性強。
1.2計算機軟件的應用深度
計算機軟件幾乎是每一項重要工程的核心組成部分。在房屋構造中,設計一套實用先進的虛擬構圖軟件,可以幫助建造師進行合理的設計和創(chuàng)新性的創(chuàng)造,計算機軟件可以在房屋設計中起到指導性的藍圖作用。在通訊信息技術中,完整的通訊工程系統(tǒng)軟件可以提供給廣大用戶一個安全穩(wěn)定,快捷高效的通訊環(huán)境,軟件起著重要的溝通橋梁的作用。在國家的衛(wèi)星發(fā)射工程中,發(fā)射的軌道、速度、距離都是通過電子軟件精確的計算和推測從而得出的數(shù)據(jù),電腦軟件在發(fā)射工程中起到了實時檢測,實時糾正的守護者作用。計算機軟件作為一種全方位,高層次的整合型軟件技術,在每一項工程當中都起到了深層次的指導性作用,給我們的日常生活提供了諸多便利,也為我們國家的宇航技術,軍事國防建設起到了推動作用。
2計算機軟件的發(fā)展趨勢
隨著“十二五信息技術發(fā)展”綱要的提出,我國的相關信息技術部門進一步明確了計算機軟件發(fā)展目標。現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展迅速,因此我們要以信息建設為基礎,加快軟件技術和硬件技術的全面發(fā)展。隨著全球經(jīng)濟化的發(fā)展,信息全球化也成為了一種主要的趨勢,各國信息產(chǎn)業(yè)的建設引起了我們國家的高度重視,電腦軟件技術勢必會在將來的時間內,在我們國家的各行各業(yè)都得到更深入更快速的發(fā)展。隨著時代的進步和人民生活水平的提高,人們對智能化的要求越來越高,為了跟進時代的腳步,我們在計算機軟件的研發(fā)過程當中,必須實行以人為本的設計理念,推動我國的智能化發(fā)展進程。
2.1軟件的核心技術會得到進一步加強
由于我國電計算機軟件技術起步較晚,發(fā)展速度較慢,因此我國的計算機軟件行業(yè)的整體水平較低,國內的軟件技術發(fā)展較某些發(fā)達國家有很大的差距,我們國家電子軟件自主創(chuàng)新能力不足,導致了軟件核心技術實力不足。計算機軟件的核心技術能力相當于創(chuàng)新能力和自主設計能力。加強計算機軟件的核心技術相當于,拓寬了計算機軟件的發(fā)展道路,推進了計算機軟件的可持續(xù)發(fā)展進程?,F(xiàn)階段由于我國從事軟件技術人員稀少,呈現(xiàn)出嚴重的結構性矛盾,因此在將來的計算機軟件發(fā)展中,進一步的專業(yè)化,高素質技術軟件人才會被培養(yǎng)出來,成為計算機軟件行業(yè)的領跑者和創(chuàng)造者。核心技術的加強,會推進計算機軟件技術朝向更專業(yè),更精細,更透徹的發(fā)展方向前進。
2.2人性化的發(fā)展趨向
軟件沒有生命,但是設計者的設計理念會賦予軟件不同的意義。隨著人們現(xiàn)代信息意識進一步提升,人們對軟件有了更高的要求。計算機軟件在將來的發(fā)展進程中,需要設計師把以人為本的設計理念作為設計計算機軟件的綱領和第一要義。軟件化會朝向更人性,更全面,更簡潔的方向去發(fā)展,計算機軟件會與我們的日常生活與數(shù)字信息連接到一起。軟件會提供給我們一個更便捷,高效,環(huán)保的生活環(huán)境。
3結語
新時代下之下,計算機軟件得到了充分的發(fā)展,計算機軟件的發(fā)展很大程度上影響著整個社會的變革,它深刻的改變著人們的學習工作,生活和醫(yī)療方式。通過我們的分析和研究,我們可以大膽地推測,計算機軟件在以后的發(fā)展中,將會朝向更人性化,更智能化,更簡潔方向進一步發(fā)展。
參考文獻:
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書 名:《中國云計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展及應用實踐》
作 者:中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院
賽迪顧問股份有限公司
出版社:電子工業(yè)出版社
書評人: 鄔賀銓
云計算是未來新一代信息技術變革、IT應用方式變革的重要支柱,已經(jīng)成為當前信息技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應用創(chuàng)新的熱點。為加快推動我國云計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展,國務院出臺了《關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》、《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,工信部、發(fā)改委聯(lián)合了《關于做好云計算服務創(chuàng)新發(fā)展試點示范工作的通知》,提出將加快促進我國云計算服務創(chuàng)新和應用示范。2012年政府工作報告首次提到了云計算,表明著國家重視云計算的應用,并賦予其轉變經(jīng)濟發(fā)展方式的深層含義。
國家重視云計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展
從中央到地方,云計算產(chǎn)業(yè)的培育與發(fā)展正在如火如荼地開展。各級政府為搶占新一輪產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點,在財稅支持、專項資金、應用推廣、基地建設等方面制定地區(qū)云計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應用的規(guī)劃。同時,為貫徹國務院的重要指示精神,國家發(fā)展改革委、財政部、工業(yè)和信息化部以及重點區(qū)域的地方政府采取了一系列政策措施,以重大應用需求為導向,以試點示范為抓手,積極營造良好環(huán)境,加大組織協(xié)調力度,促進新興科技和新興產(chǎn)業(yè)深度融合,著力推動云計算應用創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,加快推進社會經(jīng)濟信息化。目前,我國已經(jīng)在云計算技術開發(fā)、產(chǎn)業(yè)鏈布局、應用示范試點方面取得了一些階段性進展。
把握云計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線
然而,發(fā)展云計算產(chǎn)業(yè)不是一個簡單的“戰(zhàn)術”或者“戰(zhàn)役”,要從戰(zhàn)略層面上全局性地把握云計算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線。
首先,應用驅動是云計算健康、可持續(xù)發(fā)展的內生動力,云計算服務是云計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目的。發(fā)展云計算產(chǎn)業(yè)與應用一定要立足于當?shù)刭Y源稟賦與產(chǎn)業(yè)基礎、著眼于本地經(jīng)濟發(fā)展和社會管理共性問題,面向企業(yè)、事業(yè)單位和政府的需求,推動本地產(chǎn)業(yè)升級與信息化應用的跨越式發(fā)展。
其次,發(fā)展云計算產(chǎn)業(yè)要重視生態(tài)鏈的構建。通過建立云計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等方式,加強云計算技術供應方、信息資源供應方、產(chǎn)品供應方、云計算服務運營方和云計算服務需求方的聯(lián)系,引導產(chǎn)業(yè)鏈內部各種形式的資源整合和橫向聯(lián)合,促進產(chǎn)學研用密切結合,推動云計算產(chǎn)業(yè)和應用持續(xù)快速發(fā)展。
第三,云計算的發(fā)展成功的關鍵在創(chuàng)新。大數(shù)據(jù)時代對云計算提出了嚴峻挑戰(zhàn),需要認真研究利用云計算解決大數(shù)據(jù)量的智能存儲、分布協(xié)同、信息整合、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘與語義分析問題,需要解決云計算設施的綠色化運營管理問題,重視云計算的信息安全和數(shù)據(jù)保護。服務是云計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前提,需要在技術上解決云計算易用和好用問題,降低云計算推廣使用的門檻,惠及廣大的中小企業(yè)。除了技術創(chuàng)新外,要更多關注商業(yè)模式創(chuàng)新,要結合國情開拓云計算新的應用模式。要處理好這些問題,需要學術界、企業(yè)界、管理部門勇于開拓,創(chuàng)新進取,多思、多看、多實踐。
理論與實踐結合
關鍵詞:BIM技術 計量 發(fā)展 應用
中圖分類號:TU72 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)12(b)-0195-02
BIM(建筑信息模型)技術是一種應用于工程設計、施工、運營和數(shù)據(jù)化管理的工具,通過集成建筑信息模型的各種相關項目信息,在建設工程項目規(guī)劃、策劃、建設、運營和建筑的整個生命周期進行共享和傳輸過程中,使工程技術人員能夠做出正確的理解和有效應對各類建筑的設計,施工,監(jiān)理,項目管理團隊,并在提高生產(chǎn)效率,管理精細,節(jié)約成本和縮短工期等方面發(fā)揮了重要作用。
項目成本管理和工程造價控制是基本建設項目的核心任務,這個核心任務的首要工作是快速、正確地計算工程量,且工程量計算又是編制招標控制價工作的基礎,其具有工作量大、復雜、耗時費力等特點,編制招標控制價的60%~80%工作量約被其占用,而且其完整性和準確性會直接影響到編制招標控制價的質量和速度。所以,改進工程量計算方法,對于提高編制招標控制價質量和效率,加快編制招標控制價速度,減輕造價人員的工作量具有非常重要的意義。
1 建筑工程算量成長歷程
1.1 全手工計算工程量階段
在計算機還沒有普及的年代,建筑工程量計算一切只能靠手工來完成。
1.2 算量軟件階段
隨著計算機的逐漸普及,各地算量軟件像雨后春筍一樣不斷涌現(xiàn),由于工作效率提高明顯,在得到用戶認可后迅速普及,工程量計算復雜而繁瑣的問題為了得到解決,人們利用計算機開發(fā)了多種工程量計算軟件:比如工程量表格計算軟件、二維圖形構件算量軟件、三維圖形立體算量軟件、以及廣泛應用的基于CAD技術自動識別的三維算量軟件即BIM技術。
工程量表格計算軟件就是表格數(shù)據(jù)輸入法,該方法實際是對傳統(tǒng)手工算量進行延伸和改進,需要造價人員在軟件界面中輸入算量表達式,程序會自動進行統(tǒng)計匯總計算,如果發(fā)現(xiàn)計算式錯誤后也比較容易修改,只需簡單地更改錯誤的計算式內容,軟件就可以重新完成對工程量的計算并生成新的報表數(shù)據(jù),該方法的計算思路比較符合造價人員的計算習慣,優(yōu)點是容易操作上手快,所以很多造價人員會選擇使用。缺點是造價人員必須邊翻閱圖紙邊往計算機中輸入數(shù)據(jù),同時還要考慮相關聯(lián)的構件之間扣減關系,而且一般需要在草稿紙上預先羅列出來每個構件的工程量計算表達式,計算上仍然比較復雜繁瑣。
二維圖形構件算量軟件方法是把建筑結構的基礎、柱、墻、梁、板、樓梯等構件按平法圖集標準繪制出來,造價人員根據(jù)工程圖紙的構件選擇相對應的構件圖形輸入構件的尺寸及信息,軟件會自動進行工程量計算。構件計算法比表格輸入法相比其工作效率提高了很多,造價人員極大減少了計算式的數(shù)據(jù)輸入量,但由于計算數(shù)據(jù)利用率不高,內置的構件相對比較單一固定,不能完全滿足實際工程出現(xiàn)的異型構件工程量計算需要。
基于BIM技術的三維圖形算量軟件計算方法有建模法和數(shù)據(jù)導入法,建模法通過在計算機上繪制基礎、柱、墻、梁、板、樓梯等構件模型圖,軟件根據(jù)設置的清單和定額工程量計算規(guī)則,在充分利用幾何數(shù)學原理的基礎上自動計算工程量。計算時以樓層為單位元,在計算機界面上輸入相關構件數(shù)據(jù),建立整棟樓層基礎、柱、墻、梁、板、樓梯、裝飾的建筑模型,根據(jù)建好的模型進行計算工程量。數(shù)據(jù)導入法將工程圖紙的CAD電子文檔直接導入三維圖形算量軟件,智能識別工程設計圖中的各種建筑結構構件,快速虛擬仿真出建筑。由于不需要重新對各種構件進行繪圖,只需定義構件屬性和進行構件的轉化就能準確計算工程量,極大提高了算量工作效率,降低了造價人員工程計算量,這是工程量計算軟件的主要發(fā)展方向。
2 BIM技術在建筑工程算量中的發(fā)展趨勢及應用
BIM技術使得其在建筑工程算量方面具有無可比擬的優(yōu)勢,對于提升建筑工程算量水平、提高工作效率,具有很大的積極意義。
2.1 提高工程量計算準確性
基于BIM的自動化工程算量方法比傳統(tǒng)的計算方法準確率更高。工程量計算是編制招標控制價的基礎,但是計算過程非??菰锖蛷碗s,造價人員容易因自身原因造成各種計算錯誤,影響后續(xù)計算的準確性和完整性。造價人員計算工程量一般誤差在±3%左右已經(jīng)算很合理了。如果遇到大型工程、復雜工程、不規(guī)則工程計算結果的準確性和完整性就更加難說了。另外,由于各地定額計算規(guī)則不同也是阻礙手工計算準確性和完整性的重要因素。每計算一個構件要考慮相關哪些部分要扣減,需要極大的耐心和細心。
為了讓工程量計算工作脫離人為因素的影響,必須使用BIM技術的自動計算工程量功能,就能得到更加客觀完整準確的工程量數(shù)據(jù)。利用建好的三維模型對構件實體進行扣減計算,不管是對于規(guī)則構件或者是對于不規(guī)則構件都能同樣計算,且計算效果是一樣,不會受到各種因素干擾影響。
2.2 合理安排資源計劃,加快項目進度
建筑工程因為周期長,涉及人員多,條線多,管理復雜,沒有充分合理的計劃,容易導致工期延誤,甚至發(fā)生質量和安全事故。
資金使用計劃、人工消耗計劃、材料消耗計劃和機械消耗計劃可以利用BIM模型提供的基礎數(shù)據(jù)得到合理安排。在BIM模型所獲得的工程量上賦予時間信息(4D),就可以知道任意時間段各項工作量已完成多少,進而可以知道任意時間段造價是多少,還可根據(jù)4D來制定資金使用計劃。另外,通過4D技術可以查詢任意時間段的工程量,分析出該工程量所需要消耗的人工、材料、機械數(shù)量,工作進度計劃就會得到合理安排。
2.3 控制設計變更
在建設項目執(zhí)行過程中,經(jīng)常會碰到工程設計變更,傳統(tǒng)方法是靠手工先在施工藍圖上確認變更位置,然后再計算由于設計變更引起的工程量增減數(shù)量。同時,還得要調整與設計變更相關聯(lián)的構件工程量。這樣的計算過程不僅速度慢,所用時間多,而且也難以控制和保證準確性。加之可能由于設計變更內容沒有歷史計算數(shù)據(jù)和構件位置信息,今后想要去查詢也是很不方便。
利用BIM技術建立的模型,設計變更內容不但可以關聯(lián)到模型中,而且對模型稍作調整,相關設計變更的工程量變化數(shù)據(jù)就會自動反映和顯示出來。
2.4 歷史數(shù)據(jù)積累和共享
建設工程項目結束后,所有算量數(shù)據(jù)材料要么堆積在檔案室,要么不知所措,今后碰到相關類似項目,如要參考這些算量數(shù)據(jù)就難以再找到。而且以往計算出工程的算量指標,對今后類似工程項目的投資估算和可行性研究具有比較大的參考價值,造價咨詢單位會把這些數(shù)據(jù)視為企業(yè)核心競爭力。利用BIM模型可以對算量指標進行準確、詳細地分析和提取,并且形成電子檔案資料,方便保存和共享。
2.5 BIM技術算量方法價值和發(fā)展趨勢
造價人員從繁重的算量勞動中解放出來一切都得歸功于基于BIM的自動工程量計算方法,該方法為造價人員節(jié)省更多的時間和精力用于參與更有價值的工作,如工程造價的BIM咨詢、項目風險評估預測分析、后期運營階段管理等,還可利用節(jié)約的時間編制更精確的招標控制價。
BIM技術在建筑工程算量中的發(fā)展目標不僅僅是高效率工具,在BIM技術基礎之上,可以將造價人員所建立的模型,加上時間信息(4D)和成本信息(5D),然后進行計算處理,極大提高工程量計算精度和為后續(xù)的項目造價管理提供有力的支撐。
3 結語
三維算量軟件作為BIM技術在造價管理中最直接的應用,目前在迅速普及階段,應用率不斷在得到提高,特別是一些“高”“大”“難”工程幾乎都是用的三維算量軟件,利用BIM模型短時間內快速準確提供招標所需的工程量并計算造價數(shù)據(jù),一方面可以提高計算的準確度。另一方面可以提高計算的深度,避免因工程量計算問題引起的各方參與項目單位的糾紛。隨著BIM技術在工程算量中的應用不斷深入,建筑工程行業(yè)的工程量將變得更加透明,更加有序、準確和合理。
參考文獻
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關鍵詞:初中生;信息文化;素養(yǎng)
中圖分類號:G631 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)33-0234-02
初中生的信息技術教育已不僅僅是單純的應用層面的計算機技術訓練和知識的傳授,而必須融入更多的信息文化素養(yǎng)的培養(yǎng)。信息文化素養(yǎng)是一種以培養(yǎng)學生信息意識、信息處理能力和人格教養(yǎng)為目標的教育,它首先包括運用各種計算機及網(wǎng)絡工具獲取、處理、創(chuàng)造、表達、應用信息的能力,還包括培養(yǎng)和提高信息時代公民的道德、情感、以及法律意識與社會責任。在信息技術教學中,教師要獲得理想的教學效果,在傳授基本計算機知識和操作技能的同時,應注重學科文化建構。全面提高學生信息素養(yǎng)是初中信息技術教學的發(fā)展方向。
一、初中信息文化素養(yǎng)培養(yǎng)現(xiàn)狀分析
在現(xiàn)在的初中信息技術教學過程中,教師往往注重引導學生學習操作技能,采用任務驅動,強化學生的技術應用;但對技術所蘊藏的豐富文化信息挖掘不夠,也不注重引導學生對技術背后人文因素的感悟與理解,使得在課堂上學習獲得的技術成為了一種冰冷、枯燥的工具,缺失了信息技術學科最起碼的文化內涵。在輕視、放棄信息技術教學中信息文化素養(yǎng)培養(yǎng)的同時,伴隨著計算機技術和網(wǎng)絡的發(fā)展,各種不良影響正逐漸影響著初中生人生觀和世界觀的形成。形成這種局面的原因有以下兩個方面:一是信息技術教學理論相對薄弱。信息技術與其他學科相比,教育研究的普及性及深度、廣度上存在著明顯的差異。信息技術發(fā)展迅速,技術更新快,學科教學研究把更多的注意力聚集于技術更新的學習與研究,而學科教學理論相對滯后,教師也缺乏信息文化素養(yǎng)方面的實踐研究經(jīng)驗和理論指導。另一方面,學校與社會對信息技術學科認識存在偏差,部分人認為初中信息技術只是一門學習計算機技術的“副科”,沒有必要關注其背后更多的內涵和文化建設。
二、信息文化素養(yǎng)的培養(yǎng)
在信息技術課堂進行信息文化素養(yǎng)的培養(yǎng),信息技術教師必須敏銳、準確地對教學內容進行分析和提煉,讓信息技術學科文化成為學生喜歡了解、樂于探索的內容。初中信息文化素養(yǎng)培養(yǎng)是多方面的,筆者根據(jù)自己的一些教學體會,講述其中的幾條途徑供參考。
1.與實際相結合,給課堂融入計算機硬件文化。信息技術分硬件部分和軟件部分,通常教師比較關注軟件部分的教學。硬件部分無論從原理、結構上都是比較難的知識,因此,要將信息學科文化融入教學比較困難。教師在教學時融入實際的計算機硬件拆解和虛擬采購,可以提高學生的興趣的同時,將計算機元件的價格、選型、外觀等信息融入到教學中來,可以培養(yǎng)初中學生對計算機硬件有更加直觀和深入的認識。筆者在課前預先準備了四臺報廢的計算機,將其拆解,并在各種硬件設備上貼上了名稱標簽,在操作課前,讓學生分小組討論交流,并做好網(wǎng)上查找內容的任務清單,讓學生在網(wǎng)上了解相關知識后,告訴學生虛擬購機的網(wǎng)址。學生根據(jù)已經(jīng)了解的硬件設備特點和價格后,挑選自己喜愛的硬件進行虛擬購買。學生從這個虛擬購機的過程中進一步認識了計算機硬件及其價格知識,取得了良好效果。注重包含現(xiàn)實意義的計算機知識的教學,能夠激發(fā)了學生的學習興趣,同時使計算機硬件文化有效地融入到課堂教學中。
2.立足史料,關注技術背后文化的滲透。關注信息技術發(fā)展的歷史,可培養(yǎng)學生對信息技術作為一門學科的思想體系、文化內涵和創(chuàng)造價值的認識能力。在信息技術教學中可以經(jīng)常穿插計算機發(fā)展史料和IT界的風云人物及他們的小故事,這些信息技術史料的滲透,對學生所產(chǎn)生的感召力,比讓學生多學幾步操作技能更有深遠的意義,學生能從諸如此類的史料文化中終生受益。如浙教版信息技術七年級上冊第七課《編輯文字》,其編輯的文字內容是計算機發(fā)展史,筆者把這課分成兩課時。第1課時設計如下:先讓學生看史蒂夫?喬布斯2005年在斯坦福大學演講視頻和演講稿,以激起學生對于計算機發(fā)展史的興趣,然后讓學生通過網(wǎng)絡了解計算機的發(fā)展史,最后讓學生完成事先準備好的有關計算機發(fā)展史知識點的“分類游戲”,通過“分類游戲”,學生們進一步掌握計算機發(fā)展史。第2課時則用計算機發(fā)展史素材進行排版,引導學生在這些計算機史料之中體會其中豐富的文化內涵,同時也體會其中蘊含的豐富的人類文明的創(chuàng)造價值的風采,從而讓學生對于信息技術產(chǎn)生學習的信心和動力。
3.立足學科整合,有效開展文化滲透。信息技術與其他學科課程整合分為兩部分,一是利用計算機和網(wǎng)絡技術作為工具和載體,輔助其他學科的課堂教學和自主學習過程,用更加直觀有趣的方法表現(xiàn)數(shù)學、英語、語文、物理、化學、生物和其他學科的知識點和難點,有靜態(tài)媒體無法實現(xiàn)的優(yōu)點。另外一方面,在其他學科里面有很多知識是與信息學相關的,在這些知識的教學時,結合計算機技術可以讓學生更加深入了解這些知識的意義,使學生在信息技術與學科課程的整合中獲得智力開發(fā)和創(chuàng)造能力的培養(yǎng),了解了知識背后的原理和學習意義。例如,計算機的數(shù)制轉換通常是在初中數(shù)學課中出現(xiàn),學生往往只能學習如何求解這些題目。實際上,這個內容可以融入到信息技術課程中,引領學生理解在數(shù)字電路和計算機中,利用開關電路實現(xiàn)“0”和“1”運算和存儲的原理,使學生在知其所以然的情況下輕松解答這類題目,理解這類題目的意義所在。
4.加強信息倫理道德的滲透。由于網(wǎng)絡技術的突飛猛進,同時家用電腦、筆記本、平板電腦、智能手機等硬件設備普及率非常高,多數(shù)初中學生可以非常容易獲取龐大的網(wǎng)絡信息資源。面對沒有歸類和屏蔽的網(wǎng)絡社會,如何獲得有價值的信息必須基于學生信息倫理道德的培養(yǎng)。初中生需要有良好的信息道德觀,善于區(qū)分信息的好壞,是學生信息文化素養(yǎng)重要的因素。
在課程教學的同時,教師要逐步讓學生知道如何辨別網(wǎng)絡信息中的真實性,在信息時要遵守道德行為規(guī)范,要有責任心,共同維護網(wǎng)絡;要讓學生理解軟件的版權問題,不能夠通過網(wǎng)絡剽竊;對網(wǎng)絡的效率要有認識,錯誤的信息通過簡單的傳播會迅速造成惡劣的影響,無法控制,因此不可以傳播虛假的信息;在教學中融入“知識產(chǎn)權”、“盜版”、“黑客”等涉及計算機網(wǎng)絡安全和道德的內容,可以非常有效地將信息倫理道德滲透到教學過程中。
5.立足自我,提高教師文化素養(yǎng)。提高教師的信息技術文化素養(yǎng),才有可能讓信息技術課堂充滿文化氣息。教師可以通過參加學科教研活動獲得實踐研究經(jīng)驗和理論指導,通過學習和總結形成必要的知識結構。教師備課要充分,不但要準備各種虛擬素材、實物素材,而且要對原理和方法追本溯源、引經(jīng)據(jù)典,充分準備相關材料。教師要提升自己的信息學知識結構,提高自己的網(wǎng)絡信息道德修養(yǎng),掌握更多的計算機及網(wǎng)絡相關知識,可以將這些融入日常教學中,達到提升學生素養(yǎng)的目標。
三、總結
在初中信息技術教學過程中,我們要關注對學生信息文化素養(yǎng)的培養(yǎng),構建和完善信息文化素養(yǎng)培養(yǎng)理論體系。我們可以從給課堂融入計算機硬件文化、關注史料、學科整合、加強信息倫理道德的滲透、自覺地提高自身文化修養(yǎng)等方面入手,將那些凝結在技術上的豐富的文化信息“潤物細無聲”地滲透至學生的思想深處,從而潛移默化地影響初中學生對信息技術的正確認知和學習,培養(yǎng)出合格的、有現(xiàn)代信息素養(yǎng)的新人,真正把素質教育推向前進。
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計算機病毒的特點和危害
計算機病毒和人體生理上的醫(yī)學病毒很相似,也有其獨特的特點。常見的計算機病毒有的特點有自我復制性、傳染性、潛伏性、隱蔽性、破壞性、可觸發(fā)性。自我復制性:這是計算機病毒最大的特點之一。自我復制是指計算機病毒程序能夠將自制程序自動復制,其繁殖能力極強。傳染性:計算機病毒和人的生理一樣,也具有擴散傳染的能力,且傳染的能力和速度都很強。一旦計算機感染了病毒,它會在存儲介質或網(wǎng)絡傳輸介質上查找符合條件的硬件或軟件目標,然后將病毒程序進行自我復制插入到目標程序中。潛伏性:也即計算機病毒的發(fā)作可以不是需要一定的條件和時間。計算機感染病毒后也許不會立即發(fā)作,而是潛伏在計算機中,一旦病毒發(fā)作的條件和時間適合,計算機病毒就造成破壞。破壞性:這是計算機病毒造成計算機不安全的最大因素之一。計算機病毒的破壞不僅僅是針對計算機軟件,也可能是對計算機硬件。計算機病毒的破壞有大有小程度不一。輕則是損壞計算機軟件的發(fā)展使用,占用計算機硬件資源,例如不斷自我復制將計算機內存或硬盤的空間占滿,讓計算機軟件無法運行。重則是破壞計算機的操作系統(tǒng)或者破壞計算機的硬件資源。隱蔽性:是指計算機病毒能夠進行偽裝,和正常程序無異。計算機病毒感染計算機后,會對自制程序名作自我修改,不讓計算機操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)?;蛘撸嬎銠C病毒程序就包含在正常程序之中,計算機用戶在復制、網(wǎng)絡下載或安裝程序時,計算機病毒也會被安裝到用戶的計算機中。
計算機病毒的現(xiàn)象
計算機中了病毒,最常見的現(xiàn)象就是系統(tǒng)的運行速度變慢,或者是計算機系統(tǒng)會無故地頻繁死機,或者計算機系統(tǒng)會莫明其妙地自啟動。若計算機在運行中出現(xiàn)這些現(xiàn)象,就極有可能是感染了計算機病毒。計算機病毒常見的現(xiàn)象還有計算機的存儲介質容量會無故減少,或者存儲介質中的文件會無故丟失或損壞,或者計算機操作系統(tǒng)無法識別硬盤,或者計算機中的文件無法正確讀取,或者計算機無法正常連接到網(wǎng)絡等等。
在高校對于計算機病毒的防范策略
這種想法對于計算機硬件制造工藝來說,將是一次偉大的革命。如果能夠實現(xiàn),將在很多方面得到應用,從能夠顯示可變圖像的“壁紙”到傳統(tǒng)的邏輯電路等。它將使得計算機硬件的制造和當前的軟件制造一樣成為一種開放的資源。用幾秒鐘就能在塑料等片基上制造出價格遠低于英特爾奔騰而功能毫不遜色的芯片的設想,已經(jīng)成為杰科布森和他那些不知疲倦的學生的最大興趣和奮斗目標。
杰科布森小組目前的優(yōu)勢在于“半導體墨水”合成方面的巨大進展。該小組已經(jīng)找到一種合成大小在100個原子左右的無機半導體納晶懸浮液(墨水)的方法,使得打印可以在低于300℃的條件下完成,從而也使得基體材料的選擇范圍較大,其中包括一般的塑料薄片。這種墨水中的半導體微粒尺寸約200 nm,與英特爾奔騰芯片中的晶體管尺寸相近。
杰科布森墨水中的無機微粒和一般墨水中的顏料微粒尺寸相近,所以可用噴墨打印機來實現(xiàn)打印的工作,還可利用多層打印的方法制造復雜電路。重要的是,所有這一切都可以在工作臺上通過類似于印刷的方法來完成,不僅工作溫度低于300℃,不需要超凈車間和昂貴的加工系統(tǒng),而且制造周期也非常之短。相比之下,傳統(tǒng)的晶體半導體材料如Si、CdSe和GaAs等的熔點都高于1000℃,為了避免在高溫下有害雜質進入,工作場所必須達到超凈水平。
人們預見到,用這種方法制造出來的具有識別功能的高智能化標志或標簽,可以有效地加速例如超市的貨款收付過程。類似的智能化標簽和通過邏輯電路實現(xiàn)的識別系統(tǒng),將會有更加廣闊的應用前景。
目前,這項研究還在起始階段,實現(xiàn)在塑料基體上用打印的方法集成數(shù)以百萬計的晶體管并構成高效邏輯電路的目標仍然相當遙遠。杰科布森用陽文或陰文印章的辦法制成的簡單“芯片”其分辨率仍然較低,邏輯運算速度雖然比有機晶體管制成的電路要快一個量級,但是比起用傳統(tǒng)工藝制成的芯片仍然要慢得多。要真正實現(xiàn)和英特爾奔騰芯片并駕齊驅的目標,還有一段艱苦而漫長的路要走。
杰科布森的這項極富挑戰(zhàn)性的研究計劃給我們的啟示在于,人們應當重視從那些似乎要被淘汰的包括像印刷術這樣一些極其古老的技術中,發(fā)掘隱含的寶貴科技經(jīng)驗并使之與新技術要求結合起來,就有可能用比較熟悉的手段和比較成熟的技術來完成某個具有極大創(chuàng)新意義的研究目標。杰科布森從古老的印刷術和印章以及近代噴墨打印技術中所繼承并發(fā)展的技術,應當認為是以上認識的一個典范?;A知識和技能的教育價值對社會持續(xù)發(fā)展的作用也由此充分地得到體現(xiàn)。
1.對計算機的發(fā)展史進行簡單的了解;
2.了解計算機的基本組成;
3.掌握計算機存儲器的容量單位并能夠進行換算;
4.了解幾種比較常見的外存儲器;
5.掌握對計算機硬件配置信息查看的方法。
二、教學重點與難點
教學重點:基本掌握計算機硬件的相關知識。
教學難點:掌握計算機存儲器的容量單位,并能夠對容量單位進行換算。
三、教學設計說明
在步入信息化時代的今天,電子計算機已經(jīng)成為人們日常中必不可少的現(xiàn)代化工具,無論是生活、學習還是工作都離不開計算機的幫助,其在信息處理方面的貢獻也是不可估量的。新時代的學生對計算機都有一定程度的了解,而且能對計算機進行簡單的操作,但是他們大部分還不夠了解計算機系統(tǒng)的組成,對計算機的硬件以及軟件方面的知識認識不夠清晰,這使得學生將來在學習以及工作中,對計算機的應用必然會遇到一些難題。因此,這節(jié)課我將帶領學生一起了解計算機的硬件組成,通過硬件實體的觀察以及圖片橫縱剖面的分析來幫助學生認識計算機。
通過音樂導入課程,音樂強烈的節(jié)拍能夠調動課堂的氛圍,使枯燥的課堂更加活潑、生動,激發(fā)學生的學習興趣,從而為接下來的課程教學奠定基礎;通過對最普遍的臺式計算機的了解,使學生能夠基本掌握計算機的外觀組成;然后利用圖片和實物的展
示,將知識更加直觀地展示給學生;通過計算機與人腦的對比,加深對計算機軟件的了解。
四、教學過程
1.音樂導入,激發(fā)學生學習興趣
師:同學們,喜歡TFboys吧,上課之前我們一起聽一首他們的歌曲吧(教師播放歌曲,并利用多媒體放映改動過的歌詞)。
歌詞:“跟著我左手、右手一個慢動作右手、左手慢動作重播,這電腦 給你快樂
你有沒有愛上我 跟著我 鼻子 眼睛 動一動耳朵 鍵盤 鼠標 換不停風格 電腦有太多 未知的猜測 學學知識算什么 主機擦亮 換上硬盤 佩戴上一克拉的夢想 我的電腦充滿電量 帶我到達想要去的地方 這世界 的迷茫因為電腦才能帶我探索 這知識 的海洋 有它才閃 亮有我才能發(fā)著光?!保ㄖ黝}:計算機)
師:這首歌里主要唱的是電腦對吧,那同學們指導為什么計算機又叫電腦嗎?可以從字面上來分析,第一個字“電”,是因為它必須通電才能工作;第二個字“腦”是因為它能夠快速處理信息,與人腦有相似的作用,因此被稱為電腦。那今天老師就和大家一起來認識一下這個與人腦相似的機器――第2課認識計算機。(導入課題計算機)
導入課題的設計意圖:首先,TFboys的歌曲是現(xiàn)代中學生最耳熟能詳?shù)母枨?,而且?jié)奏明快適合學生的課前熱身,調動課堂氛圍,提升學生對課程的參與熱情。
2.師生互動,學習計算機
(1)外形各異的計算機
師:計算機大家都認識嗎?
生:當然認識。
師:那你們家的計算機平時都有什么作用呢?
生:我用來查學習資料、學習。爸爸用來玩游戲、聊天、看電影、媽媽用來購物等。
師:同學們你們都在哪里見過電腦?
生:學校、家里、商場、爸爸媽媽的公司……
師:你們覺得計算機像什么?
生:電視、盒子、箱子……
師:同學們見過哪幾種計算機呢?
生:臺式、筆記本、平板電腦。
師:同學們說得不錯,目前比較常見的就是這三種計算機,下面我們看一下圖片(課件,為學生展示三種類型的計算機)。這三種計算機中,臺式機的組成最復雜,體積也最大;筆記本計算機也叫作手提式計算機,無論在結構上還是在體積上都比臺式計算機簡單;平板電腦也被稱為掌上計算機,它的體積更小,能夠被握在掌上操作。但是目前使用最普遍的還是臺式計算機,我們機房中的計算機也是臺式計算機,所以這節(jié)課我們主要來認識一下臺式計算機。
設計意圖:這種互動式的講解,使學生能夠主動參與到課堂中,避免課堂的枯燥。
3.臺式計算機的組成
師:同學們看一下你們面前的計算機,它們的組成都有什么?
生:顯示器、鼠標、鍵盤……
師:好,為了讓學生更好地認識計算機,老師給你們展示幾張圖片(課件,出示臺式計算機的各個組成部分)。同學們看一下這些組件中有沒有被你們忽視的,下面老師隨便指這些組成部分,你們說出它們的名稱好嗎?(包括:主機、顯示器、鍵盤、鼠標、音像)同學們,這些電腦的組成都是你們能看見的是嗎?那么這些能夠被我們看見的組成部分我們都可以把它們稱為硬件。雖然這些硬件都非常重要,但是如果只有它們計算機也是無法工作的,要想讓計算機正常工作必須要有軟件的支持,而軟件是我們看不見的,它們又藏在哪里呢?(課件,出示計算機的硬件以及軟件圖片)
同學們,其實電腦信息處理與我們人腦有很多相似之處,比如,我們需要用眼睛看、耳朵聽和身體的觸摸來獲取信息,而計算機也同樣需要利用一些硬件設施來對信息進行獲取,比如鼠標、鍵盤、話筒等,而這些我們可以將它們看成是對大腦中樞系統(tǒng)的輸入,
因此也被稱之為輸入設備;我們思考主要應用的是大腦,而電腦應用的是一個叫做CPU的處理器(出示實物),它就相當于我們的大腦中樞系統(tǒng);我們大腦處理過的信息需要能夠表達,我們可以通過動作、表情以及嘴巴說出來,而計算機如何表達呢?
生:顯示屏顯示、音響播放……
師:恩,同學們說得非常正確,也包括打印機的打印等,我們將這些成為輸出設備。
師:我們經(jīng)過的事情都會記得,那電腦如何記憶呢?
生:……(思考、疑惑)
師:電腦有自己的一套記憶設備,那就是存儲設備(課件,硬盤、光盤、內存條等圖片)
關鍵詞:農(nóng)村電網(wǎng) 繼電保護 配置 可靠性
1、繼電保護技術發(fā)展的歷史階段
電力系統(tǒng)技術的發(fā)展對繼電保護提出了新的要求,電子技術、計算機技術與通信技術的發(fā)展又為繼電保護技術的發(fā)展注入了新的動力,繼電保護技術的發(fā)展,也是科技實力的發(fā)展。
建國后,我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業(yè)和繼電保護技術隊伍從無到有,在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。50年代,我國工程技術人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術,建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經(jīng)驗的繼電保護技術隊伍,對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。在引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術后,建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。在60年代中期我國已建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代,為我國繼電保護技術的發(fā)展奠定了堅實基礎。
50年代末,晶體管繼電保護已開始研究。6O年代中期到80年代中期是晶體管繼電保護蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時代。我國研制的500kV晶體管方向高頻保護和晶體管高頻閉鎖距離保護的成功運行,結束了500kV線路保護依靠進口的時代。從7O年代中期,基于集成運算放大器的集成電路保護已開始研究。到8O年代末集成電路保護已形成完整系列,逐漸取代晶體管保護。到9O年代初集成電路保護的研制、生產(chǎn)、應用仍處于主導地位,這是集成電路保護時代。
70年代末開始計算機繼電保護的研究,高等院校和科研院所起著先導的作用。1984年原華北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定,并在系統(tǒng)中獲得應用,揭開了我國繼電保護發(fā)展史上新的一頁,為微機保護的推廣開辟了道路。在主設備保護方面,東南大學和華中理工大學研制的發(fā)電機失磁保護、發(fā)電機保護和發(fā)電機變壓器組保護也相繼于l989年、l994年通過鑒定并投入運行。南京電力自動化研究院研制的微機線路保護裝置也于1991年通過鑒定。天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的微機相電壓補償式方向高頻保護,西安交通大學與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護也相繼于l993年、l996年通過鑒定。至此,不同原理、不同機型的微機線路和主設備保護各具特色,為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝置的研究,在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。從90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代,開始走上高科技的發(fā)展時代。
2、農(nóng)村電網(wǎng)保護配置存在的問題
(1)由于系統(tǒng)運行方式變化大,利用簡單的電流、電壓型保護有時很難同時滿足快速性、選擇性和靈敏性的要求。
(2)隨著農(nóng)村電網(wǎng)的改造,環(huán)形網(wǎng)、雙回路網(wǎng)的增加,現(xiàn)有保護配置(非方向元件)難以適應運行方式的要求。
(3)保護采用的電磁型、晶體管型、集成電路型繼電保護比微機保護可靠性差。
(4)隨著線路長度的縮短,電流速斷保護范圍相應縮短,短線路一般無保護范圍,影響了快速性和靈敏性。
3、繼電保護技術的發(fā)展前景
智能化進入2O世紀90年代以來,人工智能技術如神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、進化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個領域都得到了應用,電力系統(tǒng)保護領域內的一些研究工作也轉向人工智能的研究。專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)和模糊控制理論逐步應用于電力系統(tǒng)繼電保護中,為繼電保護的發(fā)展注入了活力。隨著計算機技術的飛速發(fā)展以及計算機在電力系統(tǒng)繼電保護領域中的普遍應用,新的控制原理和方法被不斷應用于計算機繼電保護中,以期取得更好的效果,從而使微機繼電保護的研究向更高的層次發(fā)展,其未來趨勢向計算機化,網(wǎng)絡化,智能化,保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。微計算機硬件的更新和網(wǎng)絡化發(fā)展在計算機領域,發(fā)展速度最快的當屬計算機硬件,按照著名的摩爾定律,芯片上的集成度每隔18~24個月翻一番。其結果是不僅計算機硬件的性能成倍增加,價格也在迅速降低。微處理機的發(fā)展主要體現(xiàn)在單片化及相關功能的極大增強,片內硬件資源得到很大擴充,單片機與DSP芯片二者技術上的融合,運算能力的顯著提高以及嵌入式網(wǎng)絡通信芯片的出現(xiàn)及應用等方面。這些發(fā)展使硬件設計更加方便,高性價比使冗余設計成為可能,為實現(xiàn)靈活化、高可靠性和模塊化的通用軟硬件平臺創(chuàng)造了條件。硬件技術的不斷更新,使微機保護對技術升級的開放性有了迫切要求。未來的繼電保護技術、變電所綜合自動化技術現(xiàn)代計算機技術、通信技術和網(wǎng)絡技術為改變變電站目前監(jiān)視、控制、保護和計量裝置及系統(tǒng)分割的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術基礎。高壓、超高壓變電站正面臨著一場技術創(chuàng)新。實現(xiàn)繼電保護和綜合自動化的緊密結合,它表現(xiàn)在集成與資源共享、遠方控制與信息共享。以遠方終端單元(RTu)、微機保護裝置為核心,將變電所的控制、信號、測量、計費等回路納入計算機系統(tǒng),取代傳統(tǒng)的控制保護屏,能夠降低變。
電所的占地面積和設備投資,提高二次系統(tǒng)的可靠性。自適應控制技術在繼電保護中的應用自適應繼電保護的概念始于20世紀80年代,它可定義為能根據(jù)電力系統(tǒng)運行方式和故障狀態(tài)的變化而實時改變保護性能、特性或定值的新型繼電保護。自適應繼電保護的基本思想是使保護能盡可能地適應電力系統(tǒng)的各種變化,進一步改善保護的性能。這種新型保護原理的出現(xiàn)引起了人們的極大關注和興趣,是微機保護具有生命力和不斷發(fā)展的重要內容。自適應繼電保護具有改善系統(tǒng)的響應、增強可靠性和提高經(jīng)濟效益等優(yōu)點,在輸電線路的距離保護、變壓器保護、發(fā)電機保護、自動重合閘等領域內有著廣泛的應用前景。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機技術、通信技術的進步,繼電保護技術面臨著進一步發(fā)展的趨勢。其發(fā)展將出現(xiàn)原理突破和應用革命,由數(shù)字時代跨入信息化時代,發(fā)展到一個新的水平。未來中國電力系統(tǒng)繼電保護技術的發(fā)展前景,會以嶄新的姿態(tài)走在世界前列。
4、10KV線路保護中容易被忽視的問題及解決方法
(1)10kV線路如裝有大量的配電變壓器,在線路投入時,這些配電變壓器是掛在線路上,在合閘瞬間,各變壓器所產(chǎn)生的勵磁涌流在線路上相互迭加、來回反射,產(chǎn)生了一個復雜的電磁暫態(tài)過程,在系統(tǒng)阻抗較小時,會出現(xiàn)較大的涌流,時間常數(shù)也較大。二段式電流保護中的電流速斷保護由于要兼顧靈敏度,動作電流值往往取得較小,特別在長線路或系統(tǒng)阻抗大時更明顯。勵磁涌流值可能會大于裝置整定值,使保護誤動。這種情況在線路變壓器個數(shù)少、容量小以及系統(tǒng)阻抗大時并不突出,因此容易被忽視,但當線路變壓器個數(shù)及容量增大后,就可能出現(xiàn)。
勵磁涌流的特征,就是它含有大量的二次諧波,另一特征就是它的大小隨時間而衰減,一開始涌流很大,一段時間后涌流衰減為零,流過保護裝置的電流為線路負荷電流,利用涌流這個特點,在電流速斷保護加入一短時間延時,一般為0.15~0.2s的時限,就可以防止勵磁涌流引起的誤動作,這樣雖然會增加故障時間,但在對穩(wěn)定運行影響較小的地方還是適用的。
(2)10kV線路出口處短路電流一般都較小,特別是農(nóng)網(wǎng)中的變電所,它們往往遠離電源,系統(tǒng)阻抗較大。對于同一線路,出口處短路電流大小會隨著系統(tǒng)規(guī)模及運行方式改變而改變。隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大,10kV系統(tǒng)短路電流會隨著變大,可以達到TA一次額定電流的幾百倍,系統(tǒng)中原有一些能正常運行的變比小的TA就可能飽和;另一方面,短路電流中含大量非周期分量,又會進一步加速TA飽和。在10kV線路短路時,由于TA飽和,感應到二次側的電流會很小或接近于零,使保護裝置拒動,影響供電可靠性,而且嚴重威脅運行設備的安全。
避免TA飽和一是在選擇TA時,變比不能選得太小,要考慮線路短路時TA飽和問題,一般10kV線路保護TA變比最好大于300/5。另一方面要盡量減少TA二次負載阻抗,盡量避免保護和計量共用TA,縮短TA二次電纜長度及加大二次電纜截面等,就能很好的防止TA飽和現(xiàn)象。
關鍵詞:西部高校;計算機專業(yè);課程建設;計算機系統(tǒng)平臺
0 引言
西部地區(qū)經(jīng)濟和社會發(fā)展一直在全國范圍內處于相對落后的地位,西部大開發(fā)政策為西部偏遠地區(qū)信息技術的發(fā)展以及計算機專業(yè)人才的培養(yǎng)提供了新的機遇。青海省作為經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū),信息技術仍相對落后很多。西部高校的計算機專業(yè)如何結合地方經(jīng)濟發(fā)展進行教學實踐,成為一個重要的研究課題。
青海大學計算機技術與應用系在培養(yǎng)定位上,一直秉持“面向西部地區(qū)經(jīng)濟建設主戰(zhàn)場”的理念,強調能力與素質并重,培養(yǎng)信息技術與應用的特色人才,滿足社會對高質量應用型人才的需求。培養(yǎng)方案設計和教學計劃制定參考了2006年教育部計算機教學指導委員會計算機專業(yè)教學分委員會(簡稱“教指委”)的《計算機科學與技術本科專業(yè)規(guī)范(信息技術方向)》(下面簡稱《規(guī)范》)?!兑?guī)范》指出,信息技術是一門針對社會與各種企事業(yè)單位的信息化需求,提供實施技術與解決方案的學科,與青海大學計算機技術與應用系應用型信息技術人才的培養(yǎng)原則和目標相一致。
在《規(guī)范》推薦的課程體系中,計算機系統(tǒng)平臺是其中重要的一門專業(yè)必修課,課程內容涉及計算機硬件平臺、軟件平臺、操作平臺和應用平臺等。作為一門全新的專業(yè)課,該課程有很多需要探索和研究的內容。我們結合自身探索和初步實踐,將對課程的內容組織、教學方法、實踐環(huán)節(jié)等幾個方面進行探討。
1 課程教學內容的選取與優(yōu)化
本課程的學習目的是使學生了解和掌握信息系統(tǒng)開發(fā)、運行和維護所需要的整個平臺所相關的技術,涉及計算機系統(tǒng)的不同層次,包括硬件、軟件、操作系統(tǒng)和應用軟件等。通過學習不同層次所提供的支撐功能,感受并理解人們能夠在這樣的平臺上做哪些事情,并掌握計算機系統(tǒng)平臺中一些典型功能實現(xiàn)的基本原理。
本課程理論講授48學時,實驗部分32學時,按教學內容進行劃分,課程教學內容學時安排如圖1所示。其中計算機硬件平臺部分學時相對較少,相比傳統(tǒng)計算機專業(yè)的計算機組成原理課程內容進行了大幅度的裁剪,尤其是其中較深的理論、抽象的概念等難以理解和接受的部分。應用開發(fā)平臺部分則對常用的軟件開發(fā)環(huán)境進行介紹,使學生聯(lián)系其他課程中與編程相關的知識進行結合和過渡,從而對計算機上層平臺有更加清晰的認識。
1.1 課堂理論教學內容
計算機系統(tǒng)平臺課程既包括傳統(tǒng)計算機專業(yè)課程體系中的計算機組成原理和操作系統(tǒng)課程的主要內容,還包括向上層應用平臺延伸的部分內容,涉及的范圍十分廣泛。因此,如何根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方向的目標和定位對本課程教學內容進行選取是需要精心設計和探索的。信息技術方向以培養(yǎng)應用型人才為目標,強調的是專業(yè)知識的針對性和應用能力的培養(yǎng),因此應著重提高課程學習內容的針對性和應用性。作為一門全新課程,青海大學計算機技術與應用系將計算機系統(tǒng)平臺的理論教學內容的學時安排如表1所示。
首先,我們將計算機作為一個整體的軟硬件平臺介紹給學生,使學生對本課程有直觀的了解并產(chǎn)生興趣。接下來講解指令系統(tǒng)和匯編程序設計,讓學生先練習,通過匯編語言編寫一些簡單的程序,掌握基本語句的含義,對后續(xù)講解CPU控制器和運算器的實現(xiàn)具有很好的鋪墊作用?!坝嬎銠C信息表示”單獨作為一章來介紹進制轉換及運算等知識。第四章重點介紹構成計算機的5大功能部件以及連接它們的總線。在有限的學時內,我們將涉及理論部分的內容大部分裁剪掉,旨在讓學生領會計算機設計的基本思想及各功能部件的基本工作原理即可。
第五章從操作平臺的角度人手講解操作系統(tǒng)的功能和作用,進程管理、內存管理、外存管理及外設管理分別對應第六至十章的內容。最后加入關于應用開發(fā)平臺的內容,學生可結合在其他課程中所接觸的集成開發(fā)環(huán)境及應用程序接口等來學習此部分知識。
本課程的理論教學內容從平臺的視角出發(fā),將計算機硬件、操作系統(tǒng)、應用開發(fā)從底至上貫穿其中,形成完整的體系。經(jīng)過幾輪教學實踐嘗試,對內容順序進行了合理的調整,使得學生在學習的過程中能夠承前啟后,達到良好的學習效果。
1.2 課程實踐教學內容
根據(jù)西部地區(qū)信息產(chǎn)業(yè)的實際需求,我們所培養(yǎng)的學生需要具備很強的計算機應用技能,才能適應工作崗位對人才的迫切需求。因此,作為一門重要的專業(yè)課程,實踐教學內容必須經(jīng)過精心合理的安排和設計。目前,青海大學計算機技術與應用系所采用的計算機系統(tǒng)平臺實踐教學內容學時安排如表2所示,總計32學時。
經(jīng)過近3年的課程調研發(fā)現(xiàn),使用筆記本電腦的學生比例高達95%,而使用臺式計算機的學生非常少,曾經(jīng)拆開過主機機箱的學生更是屈指可數(shù)。據(jù)此,本課程實踐環(huán)節(jié)首先讓學生通過親自動手來了解計算機的硬件組成,使學生對計算機有直觀的認識。目前實施設備包括真實PC機及16位教學實驗機。實際效果表明,學生紛紛表示實驗后收獲很大。接下來,匯編程序設計實驗要求學生在教學實驗機上用匯編語言編寫一些簡單的程序,在熟悉匯編語言的基礎上進一步了解指令系統(tǒng)及CPU運算器和控制器的工作方式。實驗3讓學生通過編寫中斷程序進行驗證性實驗,觀察多級嵌套中斷的效果,并理解中斷產(chǎn)生、響應、處理的工作過程。
實驗4讓學生通過親自動手安裝Windows和Linux操作系統(tǒng),熟悉這兩種不同的操作系統(tǒng)。在此基礎上,實驗5-8通過讓學生在實際操作系統(tǒng)上利用程序員接口編寫程序,了解不同的操作系統(tǒng)在進程管理、內存管理、存儲器管理等方面的實現(xiàn)方法。實驗9和實驗10上升到應用層面,要求學生分別在Linux環(huán)境和Windows環(huán)境下進行綜合性的程序設計,利用Shell及集成開發(fā)環(huán)境進行規(guī)模較大的程序開發(fā)。
綜上所述,實踐教學內容遵循從底至上的順序,配合理論教學中講解到的各種原理和方法,讓學生能夠將專業(yè)學習與實際動手相結合。實踐環(huán)節(jié)的精心設計和有效實施大大提高了學生學習本門課程的興趣,也加深了學生對整個計算機系統(tǒng)平臺核心實現(xiàn)原理的理解。
2 教學方法與手段
針對目前青海大學計算機技術與應用系計算機專業(yè)信息技術方向課程教學的現(xiàn)狀和學生自身的基本情況,我們進行了一系列教學改革的實踐探索,力求提高和改進本門新課程的教學質量。
2.1 教學方法的改進
計算機硬件構成和操作系統(tǒng)相關的內容相對枯燥,如果照本宣科地講授將會使學生很快喪失對課程的學習興趣。下面從幾個方面來討論對計算機系統(tǒng)平臺課程教學方式與方法的探索。
1)結合技術前沿引發(fā)學生興趣。
學生在剛剛接觸一門新的課程時并沒有太多的認識和了解,因此應該利用這一關鍵時機,引導學生激發(fā)出對本課程的學習興趣。計算機系統(tǒng)平臺是整個課程體系中首先接觸到軟硬件綜合知識的課程,應當結合當下最前沿技術的發(fā)展趨勢對計算機進行介紹,使學生既能了解到最新技術也能增強對計算機原理的學習興趣。例如,在講解計算機與用戶的交互時,給學生演示iPad的使用(當時平板電腦尚未在國內發(fā)售),學生表示很感興趣。近年來,隨著云計算、移動平臺和嵌入式操作系統(tǒng)等技術的興起和廣泛應用,在課程中對這些最新概念進行介紹能夠使學生體會到本課程與實際的緊密聯(lián)系。
2)聯(lián)系實際應用幫助學生理解。
在教學時遇到比較枯燥的知識點,應適當結合實際應用來講授,從而幫助學生理解。例如,在講解進程管理部分時,進程控制塊中包含各類與進程相關的信息。此時,可直接在Windows系統(tǒng)中開啟進程管理器,通過“選擇進程頁列”的功能,可以看到PID、優(yōu)先級、線程數(shù)等屬性,使學生產(chǎn)生直觀的理解。又如,信號量可以用生活中常見的場景聯(lián)系講解。在銀行填寫單子時需要用公用筆,如果只有3支筆可以用,即信號量的初始值為3;每來一個顧客請求用一支筆,相當于執(zhí)行了一次P操作,信號量的值減1;當顧客用完筆放下后,相當于執(zhí)行V操作,信號量的值加1。這樣,當信號量值為負值時,其絕對值的含義為當前等待用筆的顧客數(shù)。這個過程的講解可以加深學生對信號量含義的理解,更能夠體會到此種機制在實際問題中如何應用。
3)開放式討論活躍課堂氣氛。
在課堂教學中,氣氛沉悶影響學生聽課效果以及對知識的記憶和掌握。因此,應積極鼓勵學生成為課堂的一部分,適時采用開放式討論。例如,在講到Windows與Linux的發(fā)展史時,可以讓學生根據(jù)其自身對兩種系統(tǒng)的了解和熟悉程度,討論到底哪種操作系統(tǒng)更好。這類問題本身并無確定答案,學生在激烈的爭辯中不但使課堂氣氛更加活躍,而且也能夠發(fā)掘他們平時積累的知識,鍛煉其表達和組織語言的能力。再如,在講解死鎖部分時,可以讓學生先想一想可以用什么方法解決死鎖(如哲學家進餐問題中的死鎖現(xiàn)象),讓學生能夠主動思考,而不是被動地等待教師灌輸知識。開放式的討論使得學生不再覺得自己“置身事外”,而是真正成為了課堂教與學的核心參與者。
2.2 教學手段的改革
教師與學生為實現(xiàn)共同的目標,完成共同的學習任務,應不斷開發(fā)新型的教學手段,促進目標和任務的達成。下面從幾個方面來討論對教學手段全方位的探索。
1)全面利用信息化輔助教學。
利用逐步完善的校園網(wǎng)環(huán)境,借助各種信息化手段來輔助教學各環(huán)節(jié)的實施。具體包括:課堂上通過精心設計的電子課件增強教學效果;利用網(wǎng)絡資源提供網(wǎng)上在線學習,開展教學互動;利用教育在線平臺進行電子作業(yè)收集,開發(fā)抄襲檢測系統(tǒng)督促學生養(yǎng)成良好的學習風氣,同時也提高教師批改作業(yè)的效率。運用這些信息化手段,加強了學生和教師之間的互動,并能夠督促學生認真完成課堂和課下任務。
2)利用動畫演示形象化講解。
在教學過程中需要講解一些動態(tài)變化過程時,采用動畫演示等形式進行呈現(xiàn)能夠起到很好的輔助效果。除了教師自己制作動畫和演示之外,更鼓勵學生利用課余時間開發(fā)Flas或采用自己熟悉的編程語言編寫與課程相關的演示程序,并采取一定的激勵機制。這樣,通過生動、形象的程序可以緩解教學內容的枯燥乏味。更重要的是,學生在開發(fā)的過程中大大地提高了動手能力,并更加深入地理解課程的相關內容。
3)重視實踐教學環(huán)節(jié)。
本課程理論性很強。長期以來,本課程團隊一直以培養(yǎng)學生能力為核心,結合教學內容和人才培養(yǎng)目標開設不同層次的驗證、設計、綜合類實驗項目,根據(jù)對學生的觀察和了解,為其定制合適的實驗難度。此外,在一部分實驗中采用分組進行團隊協(xié)作的方式,使學生學習并掌握與他人協(xié)作完成文檔編寫、代碼調試、運行測試等重要的專業(yè)技能。實驗課考核成績以30%的權重記入總評成績??己藘热輵^為全面地反映學生實驗課的表現(xiàn),包括出勤、實驗指導書預習、實驗前準備、實驗操作和實驗報告等。重視及精心設計實踐教學環(huán)節(jié),能夠很好地激發(fā)學生的學習熱情。理論與動手相互結合,也為今后的長遠發(fā)展奠定了良好的基礎。
3 實踐教學條件建設
計算機系統(tǒng)平臺課程的實驗環(huán)境配套有20套清華大學自主研發(fā)的TEC-2008教學計算機面板如圖2所示,既可以作為講解原理知識的實例,又用于教學實驗。
TEC-2008教學計算機指令系統(tǒng)設計目標滿足教學要求,機器字長16位,有單字和雙字指令完備性支持監(jiān)控程序和簡單匯編語言程序設計。該教學計算機系統(tǒng)支持運算器部件、控制器部件、嵌套中斷等多種類型的實驗,對提高課程教學質量發(fā)揮了重要的作用。
此外,實驗室還專門配備了專用服務器,為學生搭建了操作系統(tǒng)實驗環(huán)境。除此之外,每名學生擁有自己的實驗機,可以進行應用軟件平臺的使用和程序開發(fā)。上述實踐教學環(huán)境的建設有效地保障了本課程實踐環(huán)節(jié)的實施和進行。