導(dǎo)語：如何才能寫好一篇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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中圖分類號：G642

1 背 景

電子信息科學(xué)與技術(shù)是以物理和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，研究通過電學(xué)形式表達(dá)和操控信息的基本規(guī)律以及運用這些基本規(guī)律實現(xiàn)各種電子系統(tǒng)的方法。在進(jìn)入電子時代和信息社會的今天，電子信息科學(xué)技術(shù)已滲透各個領(lǐng)域。隨著電子信息技術(shù)日新月異，電子信息教學(xué)領(lǐng)域也面臨著全新的挑戰(zhàn)，需要培養(yǎng)具有全方位視野和超強(qiáng)能力的新一代工程師及領(lǐng)導(dǎo)者。本著這一目標(biāo)，清華大學(xué)電子系自2008年開始著手進(jìn)行課程改革，通過改革課程體系將原有課程重新整合，從學(xué)科范式的角度整理出電子工程本科教育的知識體系結(jié)構(gòu)，從而梳理出新的本科課程體系，形成電子信息領(lǐng)域?qū)W科地圖[1-2]。

2016年AlphaGo戰(zhàn)勝李世石的事實，讓人工智能技術(shù)再一次向世人展示了自己的潛力。人工智能無論在傳統(tǒng)的制造加工行業(yè)，還是在新興的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，都成為國內(nèi)外各大企業(yè)爭相研究開發(fā)的目標(biāo)，在學(xué)術(shù)界也是如此。2016年底，Gartner全球峰會2017十大技術(shù)趨勢報告[3]，預(yù)測2017年十大技術(shù)趨勢：人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)、智能應(yīng)用、智能事物、虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實、數(shù)字化雙生、區(qū)塊鏈和已分配分類賬、對話式系統(tǒng)、格網(wǎng)應(yīng)用和服務(wù)架構(gòu)、數(shù)字化技術(shù)平臺、自適應(yīng)安全架構(gòu)。Gartner預(yù)計2017年全球?qū)⒂谐^60%的大型企業(yè)開始采用人工智能技術(shù)。

在2016年開設(shè)的媒體與認(rèn)知課程內(nèi)容中，我們參考國內(nèi)外諸多名校相關(guān)課程的理論及項目內(nèi)容，結(jié)合電子工程系在該領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)優(yōu)勢和創(chuàng)新性成果，建設(shè)了一套媒體認(rèn)知人工智能技術(shù)教學(xué)課程內(nèi)容及平臺，以期學(xué)生獲得人工智能技術(shù)中深度學(xué)習(xí)技術(shù)的基礎(chǔ)理論和開發(fā)能力。課程通過提供人工智能技術(shù)領(lǐng)域高層次專業(yè)人才必需的基本技能、專業(yè)知識及思維方式，力爭培養(yǎng)具有國際一流科研創(chuàng)新能力的人工智能方向的專業(yè)技術(shù)人才。

2 人工智能技術(shù)教學(xué)內(nèi)容

美國MIT大學(xué)的Statistical Learning Theory and Applications課程[4]，致力于從統(tǒng)計學(xué)習(xí)和正則化理論的角度介紹機(jī)器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和最新進(jìn)展。除了經(jīng)典的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，如支持向量機(jī)、流形學(xué)習(xí)、有監(jiān)督學(xué)習(xí)等之外，還重點介紹深度學(xué)習(xí)計算的理論框架并要求學(xué)生以項目形式給出基于機(jī)器學(xué)習(xí)和深度神經(jīng)網(wǎng)?j的解決方案。

美國CMU大學(xué)的Deep Learning課程[5]通過一系列研討會和課程實驗介紹深度學(xué)習(xí)這一主題，涵蓋深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)理論及應(yīng)用領(lǐng)域，以及大量數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的最新問題。通過若干實驗題目，學(xué)生可以對深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用加深理解。

美國Stanford大學(xué)的Deep Learning for Natural Language Processing課程[6]深入介紹應(yīng)用于自然語言理解的深度學(xué)習(xí)前沿研究，討論包括循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、長短期記憶模型、遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等非常新穎的模型。通過上機(jī)實驗，學(xué)生將學(xué)習(xí)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工作的技巧來解決實際問題，包括實施、訓(xùn)練、調(diào)試、可視化和提出自己的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，最終的實驗項目涉及復(fù)雜的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并將應(yīng)用于大規(guī)模自然語言理解的問題。

媒體認(rèn)知課程參考了上述著名課程的理論內(nèi)容和項目特色。我們結(jié)合電子工程系在人工智能領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)、優(yōu)勢和創(chuàng)新性成果，設(shè)計開發(fā)了一套以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的前沿探索型媒體認(rèn)知教學(xué)課程內(nèi)容及實驗平臺，試圖構(gòu)建具有國際水準(zhǔn)的人工智能技術(shù)教學(xué)課程內(nèi)容。

3 深度學(xué)習(xí)技術(shù)發(fā)展概況

傳統(tǒng)的人工智能系統(tǒng)一般采用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，這類技術(shù)在處理原始形式的自然數(shù)據(jù)的能力上受到限制，一般困難集中在如何將原始數(shù)據(jù)變換為合適的內(nèi)部表示或特征向量。深度學(xué)習(xí)（deep learning）近年來受到人工智能行業(yè)的廣泛關(guān)注，是一種表征學(xué)習(xí)（representation-learning）方法，由于擁有可以逼近任意非線性函數(shù)的特性，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（deep neural network，DNN）及其衍生的各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有能力取代傳統(tǒng)模型，在語音、圖像、文本、視頻等各種媒體的內(nèi)容識別系統(tǒng)中發(fā)揮作用。

著名的人工智能科學(xué)家Yann LeCun于2015年在Nature上發(fā)表文章[7]指出，深度學(xué)習(xí)允許多個處理層組成的計算模型學(xué)習(xí)如何表征具有多級抽象層面的數(shù)據(jù)。這些方法已經(jīng)大大提高語音識別、視覺識別、目標(biāo)檢測以及諸如藥物發(fā)現(xiàn)、基因?qū)W等許多領(lǐng)域的最新技術(shù)水平。深度學(xué)習(xí)通過使用反向傳播算法發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)集中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，以指示機(jī)器如何改變其內(nèi)部參數(shù)，這些內(nèi)部參數(shù)是從深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上一層的表示中計算每層中的表示。深度卷積網(wǎng)絡(luò)在處理圖像、視頻、語音和音頻方面帶來突破性的進(jìn)展，而遞歸網(wǎng)絡(luò)則對文本、語音等順序數(shù)據(jù)提供解決方案。

遞歸網(wǎng)絡(luò)可被視作較深的前饋網(wǎng)絡(luò)，其中所有層共享相同的權(quán)重。遞歸網(wǎng)絡(luò)的問題在于難以在長期的時間內(nèi)學(xué)習(xí)并存儲信息。為了解決這一問題，長短期記憶（long short-term memory，LSTM）模型網(wǎng)絡(luò)被提出，主要特點在于其存儲器單元在下一個加權(quán)值為1的時間段內(nèi)與自身連接，因此能夠在復(fù)制自身狀態(tài)的同時累加外部信號，此外這種自我連接被另一個單元通過學(xué)習(xí)決定何時清除此類信息。長短期記憶模型被證明在語音識別和機(jī)器翻譯應(yīng)用系統(tǒng)中比傳統(tǒng)的遞歸網(wǎng)絡(luò)更加有效。

4 基于深度學(xué)習(xí)的語音識別教學(xué)項目

在對上述課程及配套項目進(jìn)行詳細(xì)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有科研及平臺，我們構(gòu)建了一種基于深度學(xué)習(xí)的連續(xù)語音識別項目平臺，包括兩個主要項目：深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語音識別項目及長短期記憶模型遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語音識別項目。

4.1 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語音識別項目

典型的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語音識別模型[8-9]核心是對聲學(xué)特征進(jìn)行多層變換，并將特征提取和聲學(xué)建模在同一網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行優(yōu)化。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以通過非線性激活函數(shù)來擬合任何非線性函數(shù)，可以使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取代原有聲學(xué)模型中的高斯混合模型，用來計算每一幀的特征與每個音素的相似程度。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1代表了一個擁有3個隱含層的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。相鄰兩層中，每層的每一個節(jié)點都與另外一層的所有節(jié)點單向連接。數(shù)據(jù)由輸入層輸入，逐層向下一層傳播。對于節(jié)點間的連接權(quán)重，采用BP算法。BP算法對于給定的輸入輸出訓(xùn)練數(shù)據(jù)，首先通過正向傳播由輸入得到輸出，之后通過實際輸出與理論上的正確輸出之差得到殘差，并由輸出層向輸入層根據(jù)激活函數(shù)與連接權(quán)重反向傳播殘差，計算出每一個節(jié)點與理想值之間的殘差，最后根據(jù)每個節(jié)點的殘差修正節(jié)點間連接的權(quán)重，通過對權(quán)重的調(diào)整實現(xiàn)訓(xùn)練，從而更加靠近理論輸出結(jié)果。

將DNN實際利用到語音識別的聲學(xué)模型時，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層輸入從每一幀音頻中提取出的特征，通過網(wǎng)絡(luò)的正向傳播，在輸出?郵涑齙鼻爸《雜Σ煌?音素的相似程度，從而作為HMM的發(fā)射概率進(jìn)行語音識別。考慮到DNN沒有記憶特性，而語音信號即使是在音素層級上，其前后也有相當(dāng)大的聯(lián)系。為了提高DNN在處理前后高度關(guān)聯(lián)的語音信號中的表現(xiàn)，一般選擇同時將當(dāng)前幀的前后部分幀作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，從而提高對當(dāng)前幀識別的正確率。

4.2 長短期記憶模型遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語音識別項目

長短期記憶模型應(yīng)用于語音識別中聲學(xué)模型的思路和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類似[10-11]，取代高斯混合模型用于計算輸入幀與各音素的匹配程度。原理為首先根據(jù)輸入門判斷輸入的數(shù)據(jù)可以進(jìn)入記憶細(xì)胞的比例，同時遺忘門決定記憶細(xì)胞遺忘的比例；之后由記憶細(xì)胞殘存的記憶部分和新輸入的部分求和，作為記憶細(xì)胞的新記憶值；將新的記憶值根據(jù)輸出門的控制得到記憶細(xì)胞的輸出，并通過遞歸投影層降維，降維之后的結(jié)果一方面作為3個控制門的反饋，另一方面作為網(wǎng)絡(luò)的輸出；非遞歸投影層則僅僅作為最終輸出的補(bǔ)充，而不會影響控制門。將長短期記憶模型實際利用到語音識別的聲學(xué)模型時，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

與深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不同，長短期記憶模型遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)因為有記憶特性，所以不需要額外的多幀輸入，只需要輸入當(dāng)前幀。然而，考慮到語音前后的關(guān)聯(lián)性，一般會將輸入的語音幀進(jìn)行時間偏移，使得對t時刻幀的特征計算得到的輸出結(jié)果是基于已知未來部分幀的特征之后進(jìn)行的，從而提高準(zhǔn)確度。

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第一，選擇合適的教材

《計算智能》這門課，很多高校都使用褚蕾蕾老師的《計算智能的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》這本書，我也曾經(jīng)使用過這本教材。這本書詳細(xì)的闡述了實現(xiàn)智能計算的相關(guān)數(shù)學(xué)知識，要求學(xué)生有非常硬的數(shù)學(xué)功底，否則學(xué)起來會很吃力。最好是數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生來學(xué)習(xí)比較合適。但是問題是開設(shè)計算智能這門課的專業(yè)不僅僅只有數(shù)學(xué)專業(yè)，計算機(jī)和信息與計算科學(xué)專業(yè)都開設(shè)這門課，而這本教材對他們來說太深了，他們更注重于實際應(yīng)用。

除了《計算智能的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》這本書之外，《計算智能――理論、技術(shù)與應(yīng)用》也是非常優(yōu)秀的教材，它主要針對研究生和科研人員學(xué)習(xí)使用。因此，對于信息與計算科學(xué)專業(yè)，我們既要他們理解計算智能，也要他們能夠從實際出發(fā)，實現(xiàn)智能計算。這是我們的教學(xué)目標(biāo)，純粹講解數(shù)學(xué)，對他們來說是興趣的一個磨滅。因此，我建議采用曹承志老師編著的《智能技術(shù)》這本書，基于其中的若干章節(jié)（主要是第四、五、六章）來講解計算智能這門專業(yè)限選課。

第二，制定教學(xué)大綱

計算智能是借助現(xiàn)代計算工具模擬人的智能機(jī)制、生命的演化過程和人的智能行為而進(jìn)行信息獲取、處理、利用的理論和方法。計算智能信息處理系統(tǒng)是以模型為基礎(chǔ)，以仿生計算為特征含數(shù)據(jù)、算法和實現(xiàn)的柔互式系統(tǒng)。當(dāng)前，計算智能在用計算科學(xué)與技術(shù)模擬人和生命的智能及行為方面，主要有模擬智能產(chǎn)生與作用賴以智能表現(xiàn)與功能行為的邏輯觀點。

基于這些觀點和視野，形成了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、演化計算與模糊邏輯為代表的三個典型分支。本課程在這三個分支中，選擇了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和模糊邏輯的基礎(chǔ)知識作為教學(xué)的基本內(nèi)容。這些內(nèi)容對于進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研究計算智能、人工智能等高級信息處理，以及信息科學(xué)和工程技術(shù)都是必要的、基礎(chǔ)性的。

教學(xué)重點：感知器，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法，模糊集與模糊系統(tǒng)，模糊邏輯與模糊推理，模糊模式識別與模糊控制等部分內(nèi)容。同時掌握運用所學(xué)知識解決實際問題也是在教學(xué)過程中不斷要強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容。

教學(xué)難點：在計算智能的教學(xué)過程中，難點主要是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法和模糊邏輯的理論講解，要用簡明形象的語言描述理論知識，讓學(xué)生感興趣。同時，將理論轉(zhuǎn)化為實際解決問題的能力也是教學(xué)上的一個難點。

第三，按照大綱要求，開展有序的課堂教學(xué)

根據(jù)大綱要求，計算智能這門課共有48個學(xué)時，其中實驗學(xué)時8節(jié)，學(xué)習(xí)時間共18周，每周1～2次課。

這種時間安排方式是比較合理的，設(shè)計時主要考慮到知識的學(xué)習(xí)順序，避免實驗與理論課不能配合的現(xiàn)象發(fā)生。實驗1在第10周做，那么我們就可以利用前面9周的時間給學(xué)生講解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)理論和實驗軟件等等，為實踐做準(zhǔn)備工作。這樣，學(xué)生在做課程實驗時，才不會覺得無從下手。實驗2在16周做，當(dāng)中空閑的兩周主要用于學(xué)習(xí)MATLAB遺傳算法工具箱。

第四，設(shè)計作業(yè)與課程實驗

該課程有兩次作業(yè)，分別在第6周和第12周布置，作業(yè)時間為1～2周。這兩次作業(yè)內(nèi)容分別針對“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”和“遺傳算法”。從表中不難看出，當(dāng)做完相應(yīng)章節(jié)的作業(yè)后，立即進(jìn)行課程實驗，這樣的設(shè)計，使得學(xué)生難免更加深刻地理解和掌握知識。

值得提出的是，這門課的實驗工具――MATLAB6.5。以前，我們曾經(jīng)使用過C/C++/VC＋＋等等高級語言來做計算智能仿真實驗，但最后的效果并不是很令人滿意，學(xué)生往往會知難而退，從而喪失對這門課的興趣和信心。

因此，我認(rèn)為，針對信科專業(yè)或者計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，他們的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)并不是非常扎實，而計算智能又是一門專業(yè)限選課。要想讓學(xué)生對這門課產(chǎn)生興趣，我們可以考慮采用一些成熟的工具箱來支持我們的實驗教學(xué)，如MATLAB6.5的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱”“遺傳算法工具箱”和“模糊邏輯工具箱”。學(xué)生通過使用這些工具箱，方便而有效地感覺到“智能的計算”的存在。實踐證明，這種方法能夠取得更好的實驗教學(xué)目的。

第五，與學(xué)生的課后交流

教師在課堂上傳授完知識后，要及時與學(xué)生進(jìn)行交流，了解他們的學(xué)習(xí)情況并獲取建設(shè)性意見。通過平時的觀察和總結(jié)，大學(xué)教師與學(xué)生交流的方式和方法主要有以下幾種：

(1)利用一切時間（如上課提前幾十分鐘到教室、課間或下課時間等等）與學(xué)生交談，了解他們的學(xué)習(xí)動態(tài)及回答他們提出的問題。

(2) 建立課程網(wǎng)站，學(xué)生登陸后可以通過論壇或聊天室向教師提問。可以確定一個時間（如每周三晚7點，開放聊天室進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實時答疑），平時學(xué)生可以通過在論壇上發(fā)帖，教師回復(fù)的方式獲得答疑。

(3) 如果沒有課程網(wǎng)站，教師可以留給學(xué)生一個常用的Email地址，或者其他的聯(lián)系方式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到困難時可以聯(lián)系到教師。

(4) 固定輔導(dǎo)的時間和地點。這個地點可以是教室、辦公室、會議室等等。如果場所有限，可以分班進(jìn)行。

上面的四類方法是經(jīng)常使用的，我們對此進(jìn)行了一個問卷調(diào)查，對象是03級和04級信息與計算科學(xué)的150名學(xué)生，要求他們選出三種最合適的交流方式。經(jīng)過認(rèn)真的調(diào)查和詳細(xì)的統(tǒng)計，有106位學(xué)生選擇了采用學(xué)習(xí)網(wǎng)站的方式進(jìn)行交流，97位學(xué)生選擇了固定場所答疑，76位學(xué)生選擇了課間交談方式。而類似Email、QQ和打電話的方式似乎不受學(xué)生青睞。論壇和聊天室方式介于它們之間，而這兩種方式完全可以包容在“課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站”中。

第六，計算智能與人工智能的關(guān)系

在我校，要求學(xué)生先學(xué)習(xí)計算智能，再學(xué)習(xí)人工智能，其實兩者的順序并不重要，未必要先學(xué)習(xí)計算智能。但是，在教學(xué)過程中，要讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，了解學(xué)習(xí)這門課的意義所在，計算智能與人工智能相比，是更低層的運算，它強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)，而人工智能強(qiáng)調(diào)的是知識。

從事這門課的教學(xué)有很長時間了，也逐漸地有一些研究課題，對于個別特別感興趣的學(xué)生，可以吸引他們加入我們的研究隊伍，這也是因材施教思想的一個體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁永生.計算智能――理論、技術(shù)與應(yīng)用[M].科學(xué)出版社，2004.

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關(guān)鍵詞：智能控制；教學(xué)方法；多媒體；教學(xué)內(nèi)容

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0116-02

一、引言

隨著我國高校大規(guī)模的擴(kuò)招，高等教育已由精英型教育過渡到大眾型教育，教學(xué)對象的階梯層次也發(fā)生了較大的變化。在擴(kuò)招量較大的本科第二批招生院校中，學(xué)生理論知識基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力等方面的素質(zhì)相對下降，而社會又迫切需求大量應(yīng)用型人才。為了適應(yīng)新形式的教學(xué)要求，各高校都在尋求提高培養(yǎng)人才質(zhì)量的教學(xué)管理方法，廣泛進(jìn)行教學(xué)制度的改革。智能控制是高校本科自動化及其相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)課，智能控制是當(dāng)今國內(nèi)外自動化學(xué)科中十分活躍和具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域，代表著當(dāng)今世界控制理論和技術(shù)的發(fā)展方向之一，是一門集理論研究和工程實踐于一體的綜合性課程[1]，因此在教學(xué)改革中如何提高該課程的教學(xué)質(zhì)量是非常重要的。為了適應(yīng)當(dāng)今社會對人才素質(zhì)教育培養(yǎng)的要求，注重對學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，近年來，結(jié)合課堂教學(xué)，我們對智能控制的教學(xué)改革做了一些探索。

二、“智能控制”課程的特點和目標(biāo)

智能控制是自動控制發(fā)展的高級階段，是人工智能、控制論、系統(tǒng)論和信息論等多種學(xué)科的高度綜合與集成，是一門新的交叉前沿學(xué)科[2]。由于智能控制在社會生產(chǎn)中所體現(xiàn)出的巨大研究價值和廣闊應(yīng)用前景，使得這門原先只在研究生階段才開設(shè)的課程，現(xiàn)在已經(jīng)在眾多高校自動化相關(guān)專業(yè)的高年級本科生中開設(shè)。其目的是使學(xué)生在學(xué)習(xí)自動控制原理和現(xiàn)代控制理論等基礎(chǔ)理論課程之后，對控制理論前沿發(fā)展方向有所了解和學(xué)習(xí)。智能控制屬于偏理論的專業(yè)課程，具有多學(xué)科交叉性。其理論分支較多，內(nèi)容豐富，涵蓋了模糊數(shù)學(xué)與模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和專家系統(tǒng)等前沿學(xué)科理論。該課程內(nèi)容抽象、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等涉及的內(nèi)容理論性都比較強(qiáng)，對于本科生相對抽象、枯燥、難懂，他們往往不易理解。

智能控制本身所具有的特點決定了本科教學(xué)過程中該課程的教學(xué)目標(biāo)。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展前沿，掌握智能控制研究的一般方法，幫助學(xué)生獲得智能控制的基本知識，使學(xué)生掌握智能控制分支及其特點，包括模糊控制理論基礎(chǔ)、模糊控制系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，使學(xué)生理解并掌握用智能控制方法分析和設(shè)計系統(tǒng)的基本工具、原理和實現(xiàn)方法，能夠設(shè)計簡單的智能控制系統(tǒng)。

針對課程特點和教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)過程中應(yīng)從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進(jìn)行改進(jìn)，以吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

三、教學(xué)改革措施與途徑

1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)新穎性和實用性。智能控制課程具有前沿性、抽象性和理論性強(qiáng)等特點，相關(guān)內(nèi)容極其廣泛。然而，作為本科生的一門專業(yè)課，教師在教學(xué)內(nèi)容的選取方面應(yīng)盡可能做到：注重控制思想的融會貫通，減少煩瑣公式的推導(dǎo)，多采取簡易示例演示，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在實際教學(xué)中，可以采用具體的簡單示例來展示智能控制器的設(shè)計，如模糊PID控制器的設(shè)計思想為自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制參數(shù)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計思想為逆向迭代算法，等等。

本科高年級學(xué)生在掌握了專業(yè)基礎(chǔ)知識之后，主要關(guān)心學(xué)科前沿知識的應(yīng)用領(lǐng)域和使用方法，學(xué)生希望能學(xué)到很多較新和較實用的智能控制算法，不愿花太多時間在復(fù)雜的理論理解上，因此在教學(xué)過程中要注重知識的應(yīng)用性。此外，大學(xué)高年級學(xué)生即將走出校門，走向工作崗位，關(guān)于一些新的和正在研究的智能控制方法和技術(shù)的概況對于他們也非常重要。特別是近期發(fā)展起來的方法和技術(shù)，如模糊神經(jīng)控制、遺傳算法、蟻群算法等。這些內(nèi)容的理論部分可以不必過分深究，教學(xué)重點主要放在介紹每種技術(shù)的產(chǎn)生背景、發(fā)展?fàn)顩r、應(yīng)用領(lǐng)域和具體實現(xiàn)上。

2.培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計思想，注重工程應(yīng)用。為了鞏固學(xué)生對智能控制理論的理解和增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師應(yīng)該更注重從工程應(yīng)用角度來引出智能控制概念，并通過具體實例來說明智能控制如何應(yīng)用，如模糊控制在家用電器中的應(yīng)用，這樣更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。智能控制在航空航天控制、交通運輸系統(tǒng)、家用電器等方面有著廣泛的應(yīng)用。自動化及相關(guān)專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生，畢業(yè)后大部分從事工程或產(chǎn)品設(shè)計方面的工作，因此工程設(shè)計能力的培養(yǎng)是非常重要的，設(shè)計能力是通過設(shè)計人員的設(shè)計思想、設(shè)計原則和設(shè)計方法體現(xiàn)出來的。學(xué)生通過較典型的具有代表性的基本模糊控制器、模糊PID控制、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的實際應(yīng)用，應(yīng)用MATLAB語言編出簡單程序并進(jìn)行最基本的仿真實驗，了解和掌握智能控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，使學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間既能掌握設(shè)計要領(lǐng)，又具有一定的設(shè)計能力，從而為今后工作或研究生學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

3.引入仿真軟件，改善教學(xué)效果。智能控制中的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容理論性較強(qiáng)，相對抽象、枯燥難懂。如果引入更加專業(yè)、有效的工具，采用更加生動、明了、有新意的教學(xué)方法，就能吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性。目前應(yīng)用較為廣泛的仿真軟件是MATLAB[3]，在教學(xué)中借助于MATLAB平臺，對智能控制中難以采用解析方法的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行模塊化、可視化分析與設(shè)計，有助于學(xué)生理解和掌握課堂教學(xué)內(nèi)容。如運用MATLAB軟件中的模糊控制工具箱，可以輕松設(shè)計模糊控制器，并將其應(yīng)用到系統(tǒng)控制中，使學(xué)生直觀感受模糊控制的優(yōu)越控制效果。同時，為了讓學(xué)生更深入地了解智能控制算法的實質(zhì)，鼓勵學(xué)生運用MATLAB軟件的M語言自行編寫各種智能控制算法程序，這樣學(xué)生不但進(jìn)一步加深了對理論的理解，而且產(chǎn)生了一定的成就感，從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新性，培養(yǎng)了學(xué)好這門課的自信心。

4.創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)。應(yīng)用型人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)之一是培養(yǎng)創(chuàng)新意識、訓(xùn)練創(chuàng)新思維、傳授創(chuàng)新方法、提高創(chuàng)新能力。智能控制與自動控制理論（古典控制）和現(xiàn)代控制理論不同，智能控制理論和技術(shù)還遠(yuǎn)未成熟，是一個充滿生機(jī)活力和不斷發(fā)展的學(xué)科[4]，這就要求教師要善于引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和獨立思考、分析問題的能力。課堂教學(xué)中要正確引導(dǎo)學(xué)生看待學(xué)科的發(fā)展，同時也提供了一個培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和能力的機(jī)會。因此在課堂教學(xué)中要充分展示創(chuàng)新給一門學(xué)科帶來的無窮生命力，多創(chuàng)造機(jī)會來培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，如實驗教學(xué)、課程小論文和綜合設(shè)計等。

5.突出以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。學(xué)生是教學(xué)過程的核心，所有的教學(xué)環(huán)節(jié)都要以有利于調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為原則。課堂教學(xué)將講授法、討論法、實驗法、自學(xué)指導(dǎo)法、實例教學(xué)法等優(yōu)化組合，充分利用板書、投影、錄像、計算機(jī)等媒體，調(diào)動學(xué)生的積極性，啟發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生正確分析問題、解決問題和自主學(xué)習(xí)的能力，注重學(xué)生的個性發(fā)展，由以傳授知識為主變?yōu)橐耘囵B(yǎng)學(xué)生能力為主。如采用質(zhì)疑導(dǎo)入法提出問題從而激發(fā)學(xué)生的思考并抓住學(xué)生的注意力；精心設(shè)計適當(dāng)數(shù)量的問題讓學(xué)生討論和回答，通過這種互動的教學(xué)形式活躍課堂氣氛，使學(xué)生真正成為課堂教學(xué)的主體，教師更多的時候作為一個組織者和引導(dǎo)者。

6.考核方式的改革。智能控制是一門理論性較強(qiáng)的課程。限于考試時間，期末考試只能出比較簡單的題目，僅憑期末考試成績很難判斷學(xué)生分析問題、解決問題及創(chuàng)新的能力。針對這種狀況，在教學(xué)過程中，應(yīng)將平時作業(yè)、課堂提問、小測驗、實驗、出勤結(jié)合起來作為平時成績，并將此成績按照一定比例記入總平成績。這有利于促進(jìn)學(xué)生平時只有多努力，才能取得好成績，明了靠最后期末突擊取得高分是非常困難的。對平時作業(yè)按照A、B、C、D四個等級來評分，對作業(yè)中存在的問題及時糾正，對課堂上互動表現(xiàn)好、實驗取得好成績的學(xué)生予以表揚鼓勵，有利于調(diào)動學(xué)生的積極性。這樣的考核，給出的成績，既公平又合理，也促進(jìn)了學(xué)生學(xué)風(fēng)的轉(zhuǎn)變。

四、結(jié)論

本文根據(jù)智能控制課程的特點，給出了在智能控制教學(xué)過程中教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上改革采取的一些措施，在教學(xué)實踐過程中取得了較好的教學(xué)效果，但也難免存在一些問題和不足，希望在進(jìn)一步的教學(xué)研究和教學(xué)實踐中，不斷地更新和完善教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，將控制理論課的教學(xué)改革推向一個新的臺階。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡自興.智能控制原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[2]劉金琨.智能控制[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

篇4

繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨厚，在40余年的時間里完成了發(fā)展的4個歷史階段。

建國后，我國繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊伍從無到有，在大約10年的時間里走過了先進(jìn)國家半個世紀(jì)走過的道路。50年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運行技術(shù)［1］，建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運行經(jīng)驗的繼電保護(hù)技術(shù)隊伍，對全國繼電保護(hù)技術(shù)隊伍的建立和成長起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時國外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。因而在60年代中我國已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計、制造、運行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時代，為我國繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

自50年代末，晶體管繼電保護(hù)已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時代。其中天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護(hù)和南京電力自動化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護(hù)，運行于葛洲壩500kV線路上［2］，結(jié)束了500kV線路保護(hù)完全依靠從國外進(jìn)口的時代。

在此期間，從70年代中，基于集成運算放大器的集成電路保護(hù)已開始研究。到80年代末集成電路保護(hù)已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護(hù)。到90年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位，這是集成電路保護(hù)時代。在這方面南京電力自動化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護(hù)起了重要作用［3］，天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備廠合作研制的集成電路相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)也在多條220kV和500kV線路上運行。

我國從70年代末即已開始了計算機(jī)繼電保護(hù)的研究［4］，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機(jī)保護(hù)裝置。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用［5］，揭開了我國繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁，為微機(jī)保護(hù)的推廣開辟了道路。在主設(shè)備保護(hù)方面，東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)?變壓器組保護(hù)也相繼于1989、1994年通過鑒定，投入運行。南京電力自動化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置也于1991年通過鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也相繼于1993、1996年通過鑒定。至此，不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)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(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以說從90年代開始我國繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時代。

2繼電保護(hù)的未來發(fā)展

繼電保護(hù)技術(shù)未來趨勢是向計算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。

2.1計算機(jī)化

隨著計算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。原華北電力學(xué)院研制的微機(jī)線路保護(hù)硬件已經(jīng)歷了3個發(fā)展階段：從8位單CPU結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)問世，不到5年時間就發(fā)展到多CPU結(jié)構(gòu)，后又發(fā)展到總線不出模塊的大模塊結(jié)構(gòu)，性能大大提高，得到了廣泛應(yīng)用。華中理工大學(xué)研制的微機(jī)保護(hù)也是從8位CPU，發(fā)展到以工控機(jī)核心部分為基礎(chǔ)的32位微機(jī)保護(hù)。

南京電力自動化研究院一開始就研制了16位CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù)，已得到大面積推廣，目前也在研究32位保護(hù)硬件系統(tǒng)。東南大學(xué)研制的微機(jī)主設(shè)備保護(hù)的硬件也經(jīng)過了多次改進(jìn)和提高。天津大學(xué)一開始即研制以16位多CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù)，1988年即開始研究以32位數(shù)字信號處理器(DSP)為基礎(chǔ)的保護(hù)、控制、測量一體化微機(jī)裝置，目前已與珠海晉電自動化設(shè)備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊，一個模塊就是一個小型計算機(jī)。采用32位微機(jī)芯片并非只著眼于精度，因為精度受A/D轉(zhuǎn)換器分辨率的限制，超過16位時在轉(zhuǎn)換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是32位微機(jī)芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的，具有存儲器管理功能、存儲器保護(hù)功能和任務(wù)轉(zhuǎn)換功能，并將高速緩存(Cache)和浮點數(shù)部件都集成在CPU內(nèi)。

電力系統(tǒng)對微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺PC機(jī)的功能。在計算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期，曾設(shè)想過用一臺小型計算機(jī)作成繼電保護(hù)裝置。由于當(dāng)時小型機(jī)體積大、成本高、可靠性差，這個設(shè)想是不現(xiàn)實的?，F(xiàn)在，同微機(jī)保護(hù)裝置大小相似的工控機(jī)的功能、速度、存儲容量大大超過了當(dāng)年的小型機(jī)，因此，用成套工控機(jī)作成繼電保護(hù)的時機(jī)已經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。天津大學(xué)已研制成用同微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)完全相同的一種工控機(jī)加以改造作成的繼電保護(hù)裝置。這種裝置的優(yōu)點有：(1)具有486PC機(jī)的全部功能，能滿足對當(dāng)前和未來微機(jī)保護(hù)的各種功能要求。(2)尺寸和結(jié)構(gòu)與目前的微機(jī)保護(hù)裝置相似，工藝精良、防震、防過熱、防電磁干擾能力強(qiáng)，可運行于非常惡劣的工作環(huán)境，成本可接受。(3)采用STD總線或PC總線，硬件模塊化，對于不同的保護(hù)可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴(kuò)展。

繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化、計算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求，如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的可靠性，如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，尚須進(jìn)行具體深入的研究。

2.2網(wǎng)絡(luò)化

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時代的技術(shù)支柱，使人類生產(chǎn)和社會生活的面貌發(fā)生了根本變化。它深刻影響著各個工業(yè)領(lǐng)域，也為各個工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。到目前為止，除了差動保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。國外早已提出過系統(tǒng)保護(hù)的概念，這在當(dāng)時主要指安全自動裝置。因繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務(wù))，還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。這就要求每個保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。顯然，實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，亦即實現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。

對于一般的非系統(tǒng)保護(hù)，實現(xiàn)保護(hù)裝置的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準(zhǔn)確。對自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過很長的時間，也取得了一定的成果，但要真正實現(xiàn)保護(hù)對系統(tǒng)運行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng)，必須獲得更多的系統(tǒng)運行和故障信息，只有實現(xiàn)保護(hù)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，才能做到這一點。

對于某些保護(hù)裝置實現(xiàn)計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也能提高保護(hù)的可靠性。天津大學(xué)1993年針對未來三峽水電站500kV超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護(hù)的原理［6］，初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)分散成若干個(與被保護(hù)母線的回路數(shù)相同)母線保護(hù)單元，分散裝設(shè)在各回路保護(hù)屏上，各保護(hù)單元用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，每個保護(hù)單元只輸入本回路的電流量，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送給其它所有回路的保護(hù)單元，各保護(hù)單元根據(jù)本回路的電流量和從計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上獲得的其它所有回路的電流量，進(jìn)行母線差動保護(hù)的計算，如果計算結(jié)果證明是母線內(nèi)部故障則只跳開本回路斷路器，將故障的母線隔離。在母線區(qū)外故障時，各保護(hù)單元都計算為外部故障均不動作。這種用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的分布式母線保護(hù)原理，比傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)原理有較高的可靠性。因為如果一個保護(hù)單元受到干擾或計算錯誤而誤動時，只能錯誤地跳開本回路，不會造成使母線整個被切除的惡性事故，這對于象三峽電站具有超高壓母線的系統(tǒng)樞紐非常重要。

由上述可知，微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性，這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的必然趨勢。

2.3保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化

在實現(xiàn)繼電保護(hù)的計算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機(jī)，是整個電力系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此，每個微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實現(xiàn)保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。

目前，為了測量、保護(hù)和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設(shè)的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非常復(fù)雜。但是如果將上述的保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化的計算機(jī)裝置，就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁，將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，還可免除電磁干擾?，F(xiàn)在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗階段，將來必然在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在采用OTA和OTV的情況下，保護(hù)裝置應(yīng)放在距OTA和OTV最近的地方，亦即應(yīng)放在被保護(hù)設(shè)備附近。OTA和OTV的光信號輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號后，一方面用作保護(hù)的計算判斷；另一方面作為測量量，通過網(wǎng)絡(luò)送到主控室。從主控室通過網(wǎng)絡(luò)可將對被保護(hù)設(shè)備的操作控制命令送到此一體化裝置，由此一體化裝置執(zhí)行斷路器的操作。1992年天津大學(xué)提出了保護(hù)、控制、測量、通信一體化問題，并研制了以TMS320C25數(shù)字信號處理器(DSP)為基礎(chǔ)的一個保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化裝置。

2.4智能化

篇5

在工業(yè)化的持續(xù)發(fā)展過程中，各行各業(yè)的競爭越來越激烈。為了推動企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，所有企業(yè)都在進(jìn)行技術(shù)革新。數(shù)控機(jī)床是機(jī)械生產(chǎn)過程中的通用裝置，由氣壓、油壓、機(jī)床、電控馬達(dá)、自動控制等組合而成[1]。自20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控機(jī)械加工的特點是靈活、高精度、高生產(chǎn)性、降低操作員的勞動密集度、改善勞動條件、促進(jìn)生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化、提高經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于開發(fā)高速、高精度、高穩(wěn)定性的高科技設(shè)備。在現(xiàn)有的處理裝置中，只有數(shù)控機(jī)床可以承擔(dān)這個沉重的責(zé)任。

因此，為了實現(xiàn)實際的快速切削，數(shù)控機(jī)床必須朝著高速化、高精度、靈活性、開放控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)輔助軟件、工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理的方向移動，以滿足現(xiàn)代制造業(yè)快速發(fā)展的需要。為了完全發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的最大價值，我們必須關(guān)注數(shù)控機(jī)床的故障排除問題，了解數(shù)控機(jī)床的一般機(jī)械問題，掌握故障診斷和維護(hù)方法，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的最大適用價值，提高故障診斷效率，利用科技驅(qū)動提高生產(chǎn)效率，確保工業(yè)生產(chǎn)活動順利發(fā)展。

二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1設(shè)備故障診斷的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

(1) 國外故障診斷的研究現(xiàn)狀

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷在美國、日本、英國等國家得到了高度重視, 各國競相開展相關(guān)技術(shù)。美國是最早開展設(shè)備故障診斷工作的國家之一, 自1961 年美國的阿波羅計劃執(zhí)行后, 由設(shè)備出現(xiàn)的一系列的設(shè)備故障造成的悲劇促使了美國機(jī)械故障預(yù)防小組 (MFPG) 的成立, 開始對故障診斷技術(shù)進(jìn)行有組織、有計劃的研究。隨著故障診斷技術(shù)的發(fā)展, 美國西屋公司、Bently、HP等公司的監(jiān)測技術(shù)代表了當(dāng)今診斷技術(shù)的最高水平, 其完善的監(jiān)測功能和較強(qiáng)的診斷功能使之廣泛應(yīng)用于宇宙、軍事、化工等領(lǐng)域;上世紀(jì)六七十年代, 英國以R.A.Collacott為首的機(jī)械保健中心和狀態(tài)監(jiān)測協(xié)會開始對故障診斷技術(shù)進(jìn)行研究, 其在汽車、摩擦磨損、飛機(jī)發(fā)動機(jī)等方面的監(jiān)測和診斷研究對國內(nèi)外故障診斷的研究有著指導(dǎo)性意義;日本開展的診斷技術(shù)研究工作主要集中在兩個層面:一是高等院校, 比如在東京大學(xué)、京都大學(xué)、早稻田大學(xué)高等學(xué)府均發(fā)表了不少基礎(chǔ)性的研究報告;二是在在企業(yè), 如三菱重工的“機(jī)械保健系統(tǒng)”對汽輪發(fā)電機(jī)組故障監(jiān)測和診斷起到了推動作用, 日本的故障診斷技術(shù)在鋼鐵、化工、鐵路等行業(yè)發(fā)展較快;歐洲其他國家的故障診斷技術(shù)在某一方面具有特色或占有領(lǐng)先地位, 瑞典SPM公司的軸承監(jiān)測技術(shù)、AGEMA公司的紅外熱像技術(shù)、挪威的船舶診斷技術(shù)、丹麥的B&K公司的振動及噪聲監(jiān)測技術(shù)等技術(shù)都各有千秋。

(2) 國內(nèi)故障診斷研究現(xiàn)狀

國內(nèi)關(guān)于故障診斷技術(shù)發(fā)展起步晚, 始于70 年代末, 而真正起步應(yīng)該從1983 年南京首屆設(shè)備診斷技術(shù)專題座談會開始, 國家政府有關(guān)部門對關(guān)于故障診斷技術(shù)的研究給予重視和支持, 尤其在技術(shù)引進(jìn)、技術(shù)改造、科研開發(fā)等方面給予高度重視。近年來, 國內(nèi)包括西安交通大學(xué), 浙江大學(xué), 北京理工大學(xué)、清華大學(xué)、東北化工大學(xué)、中國科學(xué)院等在內(nèi)的眾多大專科院校、科研機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)等都在故障診斷方面做了大量的研究。這些研究都注重結(jié)合當(dāng)代各種先進(jìn)故障診斷技術(shù), 應(yīng)用于很多大型設(shè)備中,并取得了巨大的成果。透平發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)的診斷技術(shù)已列入國家重點攻關(guān)項目并受到高度重視;西安交通大學(xué)研發(fā)的“大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械計算機(jī)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)”,哈爾濱工業(yè)大學(xué)的“機(jī)組振動微機(jī)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)”;東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心的“軋鋼機(jī)狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)”以及“風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)”均取得了可喜的成果, 為國內(nèi)故障診斷的發(fā)展奠定了堅實的理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗。與國外理論基礎(chǔ)雄厚、研究深入的故障診斷技術(shù)相比, 我國的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)水平同發(fā)達(dá)國家的差距已大大縮短, 但仍然存在一定差距。

2.2 故障診斷系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

隨著智能診斷系統(tǒng)的發(fā)展, 基于知識的診斷推理目前是國內(nèi)外研究的熱點, 對智能故障診斷推理技術(shù)及用于智能推理的知識表示方式的研究取得了很多成果, 另外, 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、關(guān)于信息同步相關(guān)技術(shù)的研究也迅速發(fā)展起來, 隨著故障診斷研究與發(fā)展, 出現(xiàn)了大量故障診斷系統(tǒng)應(yīng)用與數(shù)控機(jī)床診斷故障診斷模式, 先后出現(xiàn)的有現(xiàn)場診斷模式和遠(yuǎn)程診斷模式, 現(xiàn)場診斷模式當(dāng)故障發(fā)生后, 企業(yè)必須派售后服務(wù)人員到現(xiàn)場故障診斷, 國內(nèi)多數(shù)企業(yè)對故障診斷仍然依靠傳統(tǒng)的故障診斷維修方式;遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化故障診斷在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域得到很深入的研究。

故障診斷經(jīng)歷了三個階段, 即人工診斷, 常規(guī)診斷以及智能診斷, 智能診斷是目前國內(nèi)外研究的熱點, 關(guān)于智能診斷診斷的研究國內(nèi)外專家學(xué)者都進(jìn)行了大量的理論和實驗研究,得到了許多有價值的成果, 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊模型、粗糙集理論、故障樹等診斷方法以及基于本體、規(guī)則推理RBR和基于案例推理CBR的專家系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床故障診斷中得到很好地發(fā)展, 并都取得了一定的成果, 其中基于知識的專家系統(tǒng)在人工智能中的應(yīng)用最廣泛[2]。為了提高故障診斷的效率和精度, 多方法集成的故障診斷引起了人們對高度重視, 將RBR和CBR串行結(jié)合, 利用一種推理方式來解決先導(dǎo)方式推理產(chǎn)生的問題, 當(dāng)兩者都得不到故障診斷的結(jié)果時, 采用人工診斷得出故障診斷結(jié)果。

智能診斷是基于知識的診斷方法, 因此智能診斷的發(fā)展與知識的表示密切相關(guān), 關(guān)于故障知識表示的研究主要有基于規(guī)則、框架、對象等方式, 對基于本體表示的方式進(jìn)行了研究。隨著分布式計算機(jī)管理的出現(xiàn), 一個關(guān)鍵的技術(shù)——信息同步技術(shù)也有了廣泛的研究, 提出了一個基于Petri網(wǎng)的信息同步模型, 提出了基于該模型的信息預(yù)取、狀態(tài)估算、系統(tǒng)時間同步等控制策略研究了分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的信息同步, 信息同步在分布式環(huán)境下多媒體的得到研究。

三、 數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法

3.1 人工診斷法

人工診斷方法是基于操作員的經(jīng)驗，分為外觀故障檢查、軟失誤檢查、連接器接線、電纜檢查、機(jī)床數(shù)據(jù)檢查等。外觀檢查是操作員使用自己的嗅覺，視覺等，判斷機(jī)床是否故障。軟失誤檢查法是指操作員使用外觀檢查方法確認(rèn)機(jī)床最近的維護(hù)記錄，了解最近的機(jī)床工作，確認(rèn)機(jī)床的潛在危險性。連接器接線及電纜檢查方法是指使用確認(rèn)機(jī)床各部分連接的指示的操作員。同時，需要仔細(xì)檢查零件之間的配線連接。機(jī)床的數(shù)據(jù)檢查是通過分析機(jī)床的故障現(xiàn)象，參照機(jī)床相關(guān)的故障數(shù)據(jù)來檢查和糾正機(jī)床數(shù)據(jù)。但是，這些方法的缺點是帶有強(qiáng)烈的主觀性，不可靠的診斷結(jié)果和低診斷效率。

3.2 智能診斷法

目前，數(shù)控機(jī)床故障診斷的主流方法是在故障診斷領(lǐng)域應(yīng)用計算機(jī)、人工智能等技術(shù)的智能診斷方法[3]，主要分為以下幾種方法：

（1）容錯樹分析法：容錯樹分析法是分析和調(diào)查使機(jī)器工具的故障從本地逐漸減少的原因。容錯樹分析方法不僅檢查了系統(tǒng)軟件的故障和硬件故障，而且檢查了由一個組件引起的系統(tǒng)故障的原因，還可以檢查人的因素也可以分析由兩個以上的組件引起的系統(tǒng)故障的原因。這是一種綜合考慮系統(tǒng)故障原因的分析方法。[4]但是缺點是故障機(jī)制不明確，構(gòu)成故障樹的冗余量復(fù)雜而困難，適合以往的故障診斷，找不到各個特殊故障。

（2）單個功能監(jiān)測方法：單個功能監(jiān)測方法在操作過程中收集機(jī)床的各個部分的信號，例如溫度、功率、聲發(fā)射、振動等，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，分析信號提取故障特性信號[5]。然后，判斷機(jī)床是否有故障和斷層的位置。其缺點是傳感器容易受到環(huán)境干擾的接收故障信號復(fù)雜，不全面，信號處理效率不高。容易弄錯或判斷機(jī)床的故障。

（3）模式識別和訓(xùn)練模型的應(yīng)用：模式識別和訓(xùn)練模型的應(yīng)用是建立數(shù)控機(jī)床的故障樣品庫，使用數(shù)控機(jī)床的已知故障因子建立實驗樣品，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練支持向量機(jī)和其他模型以及模式識別和訓(xùn)練模型的應(yīng)用：模式識別和訓(xùn)練模型的應(yīng)用意味著使用數(shù)控機(jī)床已知的故障因素建立數(shù)控機(jī)床的故障樣本庫。我們訓(xùn)練了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)模型。

四、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障類型

4.1主軸運行中的故障

（1）精度和設(shè)計不符合相關(guān)要求。

數(shù)控機(jī)床對精度要求很高。如果精度在處理過程中不滿足所需條件，主軸總是處于影響狀態(tài)，結(jié)果無法保證后續(xù)安裝的牢固性[6]。數(shù)控機(jī)床對精度要求很高。如果精度在處理過程中不滿足所需條件，主軸總是處于影響狀態(tài)，結(jié)果無法保證后續(xù)安裝的牢固性。

（2）過度的切削振動。

數(shù)控機(jī)床的運行中發(fā)生的結(jié)構(gòu)問題主要有：無法確保軸線，中間距離過大，主軸承和主軸的安裝不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，主軸箱的柱子和架子分離等[7]。為了解決這些問題，有必要針對實際情況采取相應(yīng)對策，例如及時更換傳送帶或軸承。

4.2運動系統(tǒng)的故障

（1）滾珠絲杠的副噪聲的問題。

滾珠絲杠滾動球的損傷、滾珠絲杠的效果、螺絲支撐軸承的損傷等滾珠絲杠的噪音有很多原因[7]。鑒于這樣的缺點，為了確保軸承部的緊固，必須配置特別的人員進(jìn)行軸承蓋的調(diào)整等維護(hù)管理。另外，要做好和維護(hù)工作，及時更換新的球。

（2）滾珠絲桿的靈敏度在運行中不好。

此類問題出現(xiàn)的原因為其負(fù)載過高，致使導(dǎo)軌以及絲杠無法處于平行狀態(tài)。針對此類問題，應(yīng)調(diào)整對軸向的間隙，強(qiáng)化滾珠絲杠的負(fù)載力，確保導(dǎo)軌以及絲杠處于平行的狀態(tài)。

4.3導(dǎo)軌運行中的故障

（1）軌道磨削不良。如果數(shù)控機(jī)床損壞，機(jī)器的床位和基礎(chǔ)會受到裝置長期操作的影響。另外，如果在短時間內(nèi)適用數(shù)控機(jī)床的話，那又會造成損失。由于這樣的問題[8]，在導(dǎo)軌的維護(hù)管理中必須做良好的工作，使用用于維持?jǐn)?shù)控機(jī)床的油，保證良好的運轉(zhuǎn)，避免損傷問題。

（2）運行導(dǎo)軌時，存在零部件涂抹效果差等問題?？紤]到這種問題，通過結(jié)合現(xiàn)實，可以分析特定的問題，控制容許度，選擇質(zhì)量好的部件。

五、研究難點及可能的解決方案

數(shù)控機(jī)床是復(fù)雜而精密的大型設(shè)備，受各種因素的影響，有故障傾向。操作員不恰當(dāng)工作時，工件加工困難，處理環(huán)境惡劣，數(shù)控機(jī)床就會產(chǎn)生各種故障。從目前的研究觀點來看，人工診斷法的效率低，精度低，不能及時準(zhǔn)確地找到故障部位，因此逐漸被取代。智能診斷法因更有效的診斷速度和準(zhǔn)確可靠的診斷效果而受到越來越多的企業(yè)的青睞。目前，智能診斷技術(shù)尚未成熟，但還有很多缺點，可以從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：

（1）為了解決構(gòu)建容錯樹的復(fù)雜和困難的問題，可以有機(jī)地集成模糊理論，專家系統(tǒng)和容錯樹。首先，使用減少現(xiàn)有知識基礎(chǔ)的規(guī)則數(shù)，提高知識基礎(chǔ)知識應(yīng)用的靈活性和適應(yīng)性的模糊推論法[9]。然后，建立容錯樹與專家系統(tǒng)知識基礎(chǔ)的關(guān)系，通過推論來確定系統(tǒng)的故障模式。

（2）為了解決單功能監(jiān)視方式的傳感器容易受到環(huán)境的干擾，收集的信號不完整的問題，采用了通過多個傳感器收集機(jī)床各部分操作信息的多傳感器融合技術(shù)。另外，通過合成多個信息源來改善故障判定的概率，建立信息處理的有效數(shù)學(xué)模型，提高信號處理的效率，提取正確的故障信號特征。

（3）為了應(yīng)用模式識別和訓(xùn)練模型，解決找不到機(jī)床故障部位的少數(shù)樣品的問題，可以使用多方法融合故障診斷，即機(jī)床故障的多方法綜合診斷。首先，創(chuàng)建共享故障樣本數(shù)據(jù)庫，使用訓(xùn)練模型來判斷機(jī)床是否出現(xiàn)時間故障[10]。接著，使用功能監(jiān)視法和fort樹法等對應(yīng)的方法來確定機(jī)床的故障部位。這樣，可以高效準(zhǔn)確地診斷機(jī)床的故障。

六、未來的發(fā)展趨勢

數(shù)控機(jī)床今后的發(fā)展會更加蓬勃，而數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù)在其中發(fā)揮著重要作用[11]。在人工智能的持續(xù)發(fā)展中，智能診斷技術(shù)會更加成熟，識別結(jié)果會更加準(zhǔn)確。數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù)今后的發(fā)展，可從以下幾個方面入手：

（1）建立故障診斷系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)和知識基礎(chǔ)。

（2）開發(fā)和研發(fā)綜合多源故障信息的高效信息處理技術(shù)，及時準(zhǔn)確地提取機(jī)床故障特性。

篇6

針對田間葉螨蟲害信息的采集和分析主要仍然靠人工用目測手查的方法，提出了一種基于移動互聯(lián)網(wǎng)的蟲害圖像分析系統(tǒng)設(shè)計。仿真試驗表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對作物葉片上葉螨圖像的分割和自動計數(shù)。該系統(tǒng)為田間葉螨蟲害信息采集與監(jiān)測提供了一種新技術(shù)和新方法。

【關(guān)鍵詞】

葉螨圖像；邊緣檢測；圖像分割

1引言

葉螨是田間農(nóng)作物常見且危害性較大的害蟲，對多種重要水果、蔬菜等經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物如柑橘、荔枝、龍眼、桃、檸檬、桑樹、茄科、豆科、瓜類等為害甚廣[1~2]。目前對田間葉螨蟲害信息的采集監(jiān)測主要仍然靠基層測報人員在實地用目測手查的方法觀察有無病蟲害發(fā)生及其為害程度[3]。盡管該方法簡單易行，但需要操作人員具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識，而且采用人工目測的統(tǒng)計數(shù)據(jù)往往因為操作人員的個體差異而出現(xiàn)較大誤差。近年來，隨著圖像采集裝備和計算機(jī)圖像分析技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像識別分析具有準(zhǔn)確度高、勞動量小和可視化等優(yōu)點，成為了目前昆蟲識別分析研究中的熱點[4]。如邱道尹等用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對棗樹紅蜘蛛圖像進(jìn)行了識別分析[5]，吳滄海等使用Matlab多種邊緣檢測算法對柑橘始葉螨圖像進(jìn)行了對比分析試驗[6]，王建等提出了從紅蜘蛛為害葉片的高光譜圖像中識別受害區(qū)域的方法[7]。這些研究表明了計算機(jī)圖像處理與分析技術(shù)在葉螨防治領(lǐng)域方面具有重要的應(yīng)用價值和研究意義。本文采用了移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機(jī)圖像處理技術(shù)對葉螨蟲害圖像的采集和分析方法進(jìn)行了研究，提出了一種基于移動互聯(lián)網(wǎng)的蟲害圖像分析系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)方法。該系統(tǒng)通過移動終端設(shè)備（智能手機(jī)或平板電腦）客戶端獲取葉螨蟲害圖像并進(jìn)行初步分析，進(jìn)而將圖像及處理分析傳輸?shù)椒?wù)主機(jī)存儲和做進(jìn)一步分析。該系統(tǒng)為葉螨蟲害的分析和識別提供了一種新的技術(shù)和方法。

2蟲害圖像分析系統(tǒng)設(shè)計

蟲害圖像分析系統(tǒng)的設(shè)計分為客戶端和服務(wù)主機(jī)2部分?？紤]到蟲害圖像數(shù)據(jù)采集具有便攜、快速、內(nèi)置電源的要求，客戶端采用智能手機(jī)或平板電腦，要求具有500萬像素以上攝像頭（1000萬像素以上較佳），中央處理器采用四核以上CPU，支持觸摸屏操作、3D加速GPU，擁有藍(lán)牙、WIFI。支持外置TF卡和U盤，選用Win8或Android作為操作系統(tǒng)。服務(wù)主機(jī)可以采用服務(wù)器或筆記本電腦，如果采用服務(wù)器作為服務(wù)主機(jī)，則客戶端可以通過無線路由器接入互聯(lián)網(wǎng)方式登錄服務(wù)主機(jī)，或者采用移動網(wǎng)絡(luò)直接登錄服務(wù)主機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和發(fā)送請求。如果采用筆記本電腦作為服務(wù)主機(jī)，則可以將筆記本電腦放置在無線路由器能夠覆蓋的范圍內(nèi)即可。

3蟲害圖像分析系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1蟲害圖像分析系統(tǒng)實現(xiàn)

客戶端軟件主要包含圖像采集模塊、圖像存儲模塊、圖像分析模塊、圖像顯示模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、以及中央處理模塊等6部分。其中圖像采集模塊調(diào)用智能手機(jī)或平板電腦攝像頭實現(xiàn)對蟲害圖像的獲取，采集結(jié)果經(jīng)中央處理模塊處理后保存到圖像存儲模塊中，同時可以通過圖像顯示模塊將采集圖像顯示出來。圖像分析模塊通過中央處理模塊調(diào)出圖像存儲模塊中的蟲害圖像進(jìn)行分析，分析結(jié)果經(jīng)由中央處理模塊通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到服務(wù)主機(jī)。服務(wù)主機(jī)軟件對客戶端發(fā)送的請求進(jìn)行響應(yīng)，接收并將客戶端傳送的數(shù)據(jù)保存到MySQL數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)客戶端的請求對保存在數(shù)據(jù)庫中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，并將結(jié)果返回客戶端。

3.2蟲害圖像分析算法實現(xiàn)

對蟲害圖像的分割與分析是系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵部分。由于蟲害圖像分割與分析要求快速、準(zhǔn)確?？紤]到采集到的圖像為彩色RGB圖像，而圖像中的葉螨呈現(xiàn)紅色，葉片背景則為綠色，二者間具有較為明顯的色差。因此利用RGB彩色圖像中的Green分量可以有效地去除大部分綠色的葉片背景，從而降低后續(xù)圖像處理過程中的計算量和分割難度。有鑒于此，采用RGB色彩空間分析與閾值分割相結(jié)合的方法，在通過對初始圖像中R、G、B分量圖像分析的基礎(chǔ)上，獲得初始圖像中綠色分量的灰度圖像，然后采用全局閾值算法實現(xiàn)對該灰度圖像中葉螨圖像進(jìn)行二值化分割，最后對得到的二值化葉螨圖像進(jìn)行蟲量計數(shù)。首先，通過圖像采集模塊獲取作物葉片葉螨的彩色RGB圖像，由于RGB圖像中每個像素的顏色由R、G、B三個分量決定，先對RGB圖像中的G分量進(jìn)行分析，并將提取出來的綠色分量圖像轉(zhuǎn)變成灰度圖像。采用全局閾值，將灰度圖像中的剩余的葉片背景去除，得到二值化的葉螨圖像，再使用形態(tài)學(xué)的開運算將二值化圖像中微小的雜質(zhì)或邊緣去除，得到一個完整的葉螨二值化分割圖像，最后計算二值化圖像中的閉合區(qū)域數(shù)量，從而得到圖像中的葉螨蟲量信息。

4仿真試驗與結(jié)果分析

4.1分割算法仿真試驗及結(jié)果分析

為了驗證本文分割方法的效果，用本文方法對采集的圖像樣本進(jìn)行分割試驗。該分割圖像結(jié)果即可進(jìn)行后續(xù)的蟲量自動計算。仿真試驗表明，本文方法能夠?qū)崿F(xiàn)將蟲害圖像與葉片背景的分離，分割結(jié)果能夠滿足后續(xù)的蟲量計算。

4.2蟲量分析試驗及結(jié)果分析

為了驗證本文蟲量分析方法性能和分割效果，將本文方法對多組采集圖像樣本進(jìn)行蟲量計數(shù)分析試驗。從試驗結(jié)果來看，本文方法能夠?qū)颖救~片圖像中的葉螨蟲量進(jìn)行分析與計算，準(zhǔn)確率達(dá)到。該方法具有算法簡單、速度快的優(yōu)點和效果。

5結(jié)論

本文基于移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機(jī)圖像分析技術(shù)，根據(jù)田間對蟲害信息的采集監(jiān)測需求，提出了一種基于移動互聯(lián)網(wǎng)的蟲害圖像分析系統(tǒng)的設(shè)計思路和方法，來解決對田間蟲害信息采集與計數(shù)分析問題。本文圖像分析方法在對植株葉片葉螨RGB彩色圖像進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了葉螨圖像和葉片背景的分離，通過對分離圖像進(jìn)行種子填充和形態(tài)學(xué)開運算處理，有效地過濾了葉片中的微小雜質(zhì)和冗余葉脈邊緣，實現(xiàn)了葉螨圖像的分割。試驗結(jié)果分析表明，基于本文的方法，能夠分割葉片上的葉螨圖像和進(jìn)行蟲量自動計算。該系統(tǒng)設(shè)計與圖像分析方法可以應(yīng)用到田間對葉螨蟲量的計數(shù)調(diào)查，成為蟲害發(fā)生狀態(tài)信息采集監(jiān)測的一個新技術(shù)和新方法。同時試驗結(jié)果和分析也表明，由于受到光照、環(huán)境等因素的干擾和影響，田間采集圖像的背景較為復(fù)雜時，本文圖像分析計數(shù)方法的誤判率較高。因此在后續(xù)研究中，有必要對圖像分析方法再進(jìn)一步深入研究，找出更為有效地方法來解決這個問題。

作者：劉國成 單位：廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基金項目：

廣東省自然科學(xué)基金培育項目（GTXYP1310）。

參考文獻(xiàn)

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篇7

目前，高校專業(yè)課程教學(xué)方式大多以“知識點”為核心組織教學(xué)，學(xué)生主要以學(xué)習(xí)知識為主，工程應(yīng)用實踐機(jī)會較少。項目沉浸式教學(xué)就是讓學(xué)生參與到企業(yè)的實際項目，將所學(xué)的知識在完成實際項目的過程中，在企業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)下和同伴交流中進(jìn)行應(yīng)用、整合和重構(gòu)，其實質(zhì)就是一種結(jié)合構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論和情境學(xué)習(xí)理論的探究性學(xué)習(xí)模式。目前國際上相關(guān)的項目式教學(xué)理論還有CDIO和POPBL[1-2]，其中CDIO代表構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作，該理念是以麻省理工學(xué)院為主的大學(xué)在2000年創(chuàng)立的，旨在通過以完整的工程項目為載體，將傳統(tǒng)的課程教學(xué)與企業(yè)工程項目緊密結(jié)合；POPBL表示面向項目和基于問題的學(xué)習(xí)方式，是基于問題的學(xué)習(xí)方式PBL的進(jìn)一步提升，不但通過問題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，還通過實際項目鍛煉學(xué)生的思維能力和實踐能力。這幾種理念在現(xiàn)實教學(xué)中的應(yīng)用都存在一定的局限性。

在國內(nèi)，清華大學(xué)、大連理工大學(xué)等也都采納CDIO的教學(xué)理念進(jìn)行教學(xué)改革。其中，清華大學(xué)工業(yè)工程系通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理等必修基礎(chǔ)課程進(jìn)行實踐，提煉出一個以院系整體為單位的知識傳播和創(chuàng)新模式[3]。大連理工大學(xué)努力探索構(gòu)建CDIO與創(chuàng)新教育融合的新體系，從課程體系、教育模式等多方面入手，以達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型工程科技人才的目的[4]。盡管如此，這些基礎(chǔ)課程的實踐與工程實際的要求還有一定的距離。為此，達(dá)內(nèi)等培訓(xùn)公司要求其師資需要有多年的行業(yè)經(jīng)驗，在基本的知識授課結(jié)束后指導(dǎo)學(xué)生到合作企業(yè)進(jìn)行實訓(xùn)，這在一定程度上可以解決項目沉浸式教學(xué)，但作為一個培訓(xùn)項目，知識的系統(tǒng)性還有一定的改進(jìn)空間。IBM公司最近幾年與一些大學(xué)商（管理）學(xué)院合作的A100計劃，鼓勵高校專業(yè)教師與企業(yè)合作，帶領(lǐng)學(xué)生深入企業(yè)，利用比較成熟的數(shù)據(jù)分析工具幫助企業(yè)解決實際問題，但這種方法對指導(dǎo)教師的實踐經(jīng)驗、時間投入等都有較高的要求，一般大學(xué)的專業(yè)師資難以滿足。

數(shù)據(jù)分析類課程包括商務(wù)智能、大數(shù)據(jù)核心技術(shù)、客戶智能等較多的理論知識，且有一定難度，這些知識在實際應(yīng)用中有一定的技巧，需要大量的實踐才能掌握其中的精髓。實施項目沉浸式教學(xué)，為減少前期學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，通過學(xué)習(xí)已經(jīng)完成的項目文檔，通過實驗方式了解項目需要的知識和技能，并利用仿真型的項目練習(xí)。在此基礎(chǔ)上，可以進(jìn)入真實企業(yè)項目，摸索數(shù)據(jù)分析全過程中遇到的問題以及解決技巧，從而增強(qiáng)學(xué)生解決數(shù)據(jù)分析問題的能力。

隨著社會對數(shù)據(jù)分析類人才的需求增加，很多高校都開設(shè)了數(shù)據(jù)分析類的課程，培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析師或數(shù)據(jù)挖掘工程師，因此選擇數(shù)據(jù)分析類課程進(jìn)行教學(xué)改革，有一定的代表性和前沿性。

2 項目沉浸式教學(xué)的內(nèi)涵

如何克服傳統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)脫離企業(yè)所需能力的培養(yǎng)疼點，傳統(tǒng)的產(chǎn)學(xué)結(jié)合方式受到了挑戰(zhàn)。項目沉浸式教學(xué)方法結(jié)合高校教學(xué)與達(dá)內(nèi)等企業(yè)培訓(xùn)兩者的優(yōu)點，深入到企業(yè)實際項目，把企業(yè)真實的項目實施過程融入教學(xué)情境，大大增強(qiáng)了教學(xué)的實戰(zhàn)性，使學(xué)生適應(yīng)企業(yè)的需求，創(chuàng)新能力有實質(zhì)性的提高。

項目沉浸式教學(xué)的主要目的是通過企業(yè)項目培養(yǎng)學(xué)生的技能，近年來一些教學(xué)改革的措施等大多在一定程度上改善了知識傳授的問題，而如何培養(yǎng)使用這些知識解決實際問題的技能卻是學(xué)校難以解決的。有些高校老師推出第二課堂，組織學(xué)生自發(fā)研究科研問題，這在一定程度上增強(qiáng)了學(xué)生對問題的深入思考和創(chuàng)新能力，但這些問題多是實際問題的簡單抽象，比較適合做理論研究。項目沉浸式教學(xué)就是通過課程指導(dǎo)教師與企業(yè)合作，利用掌握的專業(yè)知識解決企業(yè)的實際問題，然后與企業(yè)專家一起指導(dǎo)學(xué)生浸入實際項目，引導(dǎo)學(xué)生掌握解決數(shù)據(jù)分析實際問題的必要技能和思維方法。

項目沉浸式教學(xué)與項目（project）教學(xué)法還是有一定的區(qū)別。項目教學(xué)法中的項目是教師虛擬的實際問題，是實際問題的抽象和簡化，無論是數(shù)據(jù)以及分析數(shù)據(jù)的要求都與實際項目不同。在一般的項目教學(xué)法中，學(xué)生學(xué)習(xí)知識的方式主要是通過完成課程內(nèi)布置的課程項目的要求，最終的評估也是由任課老師進(jìn)行。一般來說，課程項目需求明確，考慮的因素較少且理想化，背景相對比較簡單，用到的知識也基本是課內(nèi)所學(xué)，很少涉及通過多次試錯得到的技能。項目沉浸式教學(xué)需要圍繞客戶的問題，對龐雜的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到輔助用戶決策的有用知識。在此復(fù)雜的訓(xùn)練過程中，無論數(shù)據(jù)的選擇、數(shù)據(jù)的凈化以及有效分析方法的選擇都沒有現(xiàn)成的答案，需要學(xué)生在掌握堅實的理論知識基礎(chǔ)上，通過多次比較、探索和討論才能得到有價值的知識，并最終解決用戶的問題，而不是僅僅應(yīng)對課程考核。

與一般的項目教學(xué)相比，項目沉浸式教學(xué)面對的項目是要解決企?I實際業(yè)務(wù)遇到的問題。相對于課程練習(xí)，學(xué)院與企業(yè)合作的項目應(yīng)用背景更加復(fù)雜，不確定因素更多，而且需要用到的知識不僅是課內(nèi)學(xué)習(xí)的知識，還需要解決具體問題的經(jīng)驗技能。數(shù)據(jù)分析項目需要經(jīng)過以下幾個階段：提出問題、獲取并清洗數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)建模、評價與部署。在這4個階段中，各個階段都沒有固定的解決方法可以簡單套用，學(xué)生需要以現(xiàn)有知識為基礎(chǔ)，通過模仿學(xué)習(xí)、試錯、反復(fù)實驗，才能積累其中必要的技能。

項目沉浸式教學(xué)偏重于實踐，在訓(xùn)練學(xué)生技能的同時，也要對學(xué)生的思維方法進(jìn)行訓(xùn)練。在數(shù)據(jù)分析的過程中，為了保證數(shù)據(jù)分析的質(zhì)量，有些思維方法是必要的，通過指導(dǎo)教師對實際問題的示范講解，結(jié)合實際項目的沉浸式教學(xué)，學(xué)生需要深刻地領(lǐng)會這些思維方法并靈活應(yīng)用，從而使學(xué)生能與企業(yè)的需求接軌[5]。

3 實施項目沉浸式教學(xué)的條件

在項目沉浸式教學(xué)中，學(xué)生在項目中是主角，指導(dǎo)教師和企業(yè)的專家也會在項目開展過程中對總體方案以及具體步驟進(jìn)行指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理的分工、思考、討論和具體問題求解，他們更多地起到示范、引導(dǎo)和評判的作用。

項目沉浸式的教學(xué)方式在復(fù)旦大學(xué)軟件學(xué)院已經(jīng)嘗試多年，結(jié)合學(xué)院卓越工程師的人才培養(yǎng)，實踐檢驗表明這種教學(xué)改革對于培養(yǎng)動手能力強(qiáng)的創(chuàng)新人才是非常有效的。我們與多個企業(yè)合作過數(shù)據(jù)分析項目，與主流的業(yè)界企業(yè)有多年的合作，了解實際項目的開展過程以及所需的能力，熟悉項目沉浸式教學(xué)的基本過程和技巧。

校內(nèi)的指導(dǎo)教師需要有一定的項目經(jīng)驗，在學(xué)生完成項目的過程中，給予正確的指導(dǎo)，幫助學(xué)生完成項目。我們與多個企業(yè)合作過數(shù)據(jù)分析項目，與主流的業(yè)界企業(yè)有多年的合作，了解實際項目的開展過程以及所需的能力，熟悉項目沉浸式教學(xué)的基本過程和技巧。對于數(shù)據(jù)分析項目來說，在識別項目需求和目的、數(shù)據(jù)收集與處理、對比多種分析模型、評估調(diào)整優(yōu)化和部署等階段，每個階段都需要有相關(guān)的經(jīng)驗、技巧和思維方法。指導(dǎo)教師的職責(zé)就是在每個階段給予學(xué)生適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，能在學(xué)生遇到難題時給與實例、啟發(fā)和思路的指導(dǎo)，對分析結(jié)果給與合適的評價，而不是直接提供答案。

對學(xué)生來說，項目沉浸式教學(xué)對自?W能力、敢于挑戰(zhàn)困難以及對數(shù)據(jù)分析具有較強(qiáng)的興趣更加看重。這個學(xué)習(xí)過程需要耗費很多的時間和精力，對有功利心和速成思想的同學(xué)將是一個挑戰(zhàn)。此外，數(shù)據(jù)分析項目一般都需要學(xué)生以小組為單位完成，因此學(xué)生之間的協(xié)作能力也非常重要。團(tuán)隊之間的交流意識也會使學(xué)生盡快適應(yīng)數(shù)據(jù)分析項目的不同角色。

對合作企業(yè)的專家來說，由于他們有實施分析型項目豐富的經(jīng)驗，對各類數(shù)據(jù)的處理針對特定的分析需求有實戰(zhàn)性的思路和技能，但這些經(jīng)驗很難直接表達(dá)清楚。他們可以針對學(xué)生的問題，結(jié)合實際背景給出可行的建議，能夠從指導(dǎo)教師不同的角度引導(dǎo)學(xué)生，在一定程度上彌補(bǔ)指導(dǎo)教師經(jīng)驗不足的短板，幫助學(xué)生在完成實際項目的過程中，綜合考慮多種因素，選擇最合適的解決方案。

綜合來說，項目沉浸式教學(xué)的重點還是培養(yǎng)學(xué)生完成項目，對所學(xué)的知識能夠活學(xué)活用。因此，相較于其他教學(xué)方式，項目沉浸式教學(xué)對學(xué)生的要求更高，需要指導(dǎo)教師、企業(yè)導(dǎo)師和學(xué)生緊密配合。

4 項目沉浸式教學(xué)的過程

項目沉浸式教學(xué)的重點是通過項目實踐培養(yǎng)學(xué)生技能，通過項目提高學(xué)生應(yīng)用知識的能力。對于數(shù)據(jù)分析類等應(yīng)用能力要求很高的課程，項目沉浸式教學(xué)的實施過程主要分為項目預(yù)熱、項目實施和項目總結(jié)等3個階段。

（1）項目預(yù)熱。項目啟動階段對于項目沉浸式教學(xué)的開展具有重要意義，在專業(yè)知識學(xué)習(xí)結(jié)束后，可以把以前指導(dǎo)教師做過的項目整理成案例和實驗指導(dǎo)書，由指導(dǎo)教師示范整個項目的開展過程，突出項目過程中的問題以及解決關(guān)鍵所在。然后把數(shù)據(jù)提供給學(xué)生，根據(jù)實驗指導(dǎo)書的要點由學(xué)生模仿數(shù)據(jù)分析的過程。這個階段學(xué)生遇到的問題會比較少，主要是熟悉數(shù)據(jù)分析項目思路。

這個階段也可以用企業(yè)專家提供項目案例和相關(guān)資料，啟發(fā)學(xué)生補(bǔ)充學(xué)習(xí)課堂教學(xué)忽略的知識，并通過項目資料的學(xué)習(xí)和練習(xí)，初步了解數(shù)據(jù)分析項目常用的思維方法以及處理過程常見的問題。

（2）項目實施。項目實施過程是整個教學(xué)中最重要的環(huán)節(jié)。在該過程中，學(xué)生對于已經(jīng)掌握的知識在實際問題中加深理解。還需要學(xué)習(xí)項目分析過程遇到的新知識和新工具，這就要求學(xué)生有足夠強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力。例如，學(xué)生在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時，需要根據(jù)已學(xué)算法基礎(chǔ)或者學(xué)習(xí)新算法，選擇合適的數(shù)據(jù)分析算法，建立合適的數(shù)據(jù)分析模型，通過對比分析，不斷完善改進(jìn)問題的結(jié)果。此時導(dǎo)師就需要根據(jù)項目經(jīng)驗引導(dǎo)學(xué)生對問題的理解、數(shù)據(jù)的預(yù)處理、建模優(yōu)化以及評估等階段的處理。學(xué)生在完成項目的過程中，需要將項目中新用到的知識、技能進(jìn)行整合，構(gòu)建自己的知識網(wǎng)絡(luò)，并結(jié)合實際項目深入理解、鞏固和提高。

對于學(xué)生來說，項目實施是一個探索的過程。學(xué)生在完成項目的過程中，會遇到具體業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)預(yù)處理、比較選擇合適的分析算法等很多實際問題，而這些問題的解決方法在課堂上、書本上沒有講授，或者根本沒有明確的答案，需要學(xué)生不斷地進(jìn)行探索、思考，這個過程是積累寶貴的實踐經(jīng)驗，培養(yǎng)實踐能力的過程。

（3）項目總結(jié)。項目總結(jié)階段是一個不可缺少的環(huán)節(jié)，起到提煉、強(qiáng)化技能，擴(kuò)展知識體系的作用。這個階段可以幫助學(xué)生對整個項目進(jìn)行總結(jié)回顧、理清的過程，突出項目中遇到的問題和求解方法，從而作為新的案例和實驗素材。

上述項目沉浸式的教學(xué)過程是一個反復(fù)的過程，每次順利地完成一個項目，指導(dǎo)教師也會增強(qiáng)對實際項目的理解，并積累更多實踐經(jīng)驗；而學(xué)生順利地完成項目，會增強(qiáng)對業(yè)務(wù)的認(rèn)識并強(qiáng)化數(shù)據(jù)分析的技能。

這里以我們與IBM合作的SUR項目“基于Spark的文件傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計以及負(fù)載優(yōu)化研究”為例，簡要說明項目沉浸式的教學(xué)過程。這個項目首先由IBM研究院的專家根據(jù)多年的實踐經(jīng)驗提出，目的是優(yōu)化文件傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，在工程實際有一定的應(yīng)用需求。針對這個需求，我們與IBM專家一起，組建了由3名復(fù)旦大學(xué)軟件學(xué)院高年級本科生組成的項目小組，通過多次磋商，進(jìn)一步細(xì)化了文件傳輸網(wǎng)絡(luò)的功能需求。然后通過對實際文件傳輸網(wǎng)絡(luò)的分析，摸索其中節(jié)點的數(shù)據(jù)流向和流量，抽象出便于分析的文件傳輸網(wǎng)絡(luò)模型。通過仿真分析，研究這個模型的特點和參數(shù)設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，從多種分析方法中，通過比較發(fā)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比較適合預(yù)測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間文件傳輸網(wǎng)絡(luò)流量的預(yù)測，并利用Spark實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高速訓(xùn)練和計算。有關(guān)深度學(xué)習(xí)、Spark等知識都需要學(xué)生自學(xué)，并用Python語言實現(xiàn)實驗?zāi)Ｐ停ㄟ^多次比較調(diào)優(yōu)。這個過程歷經(jīng)數(shù)月，師生共同努力，多次修改設(shè)計，其中IBM專家提供了相關(guān)的資料，并根據(jù)經(jīng)驗對每個階段的工作提出了建議，最后得到比較可行的方案。

5 項目沉浸式教學(xué)建設(shè)存在的問題

項目沉浸式教學(xué)的理念對教師和學(xué)生都有較高的要求，目前在高校的專業(yè)課程教學(xué)中還存在一些需要解決的問題。

（1）專業(yè)知識的教學(xué)問題。項目沉浸式教學(xué)對于學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識和動手能力有一定的要求。當(dāng)前很多高校的專業(yè)課程注重基礎(chǔ)知識的培養(yǎng)，脫離了實際應(yīng)用背景，而這些知識的掌握只有實際應(yīng)用才可以深入理解。這就要求指導(dǎo)教師能根據(jù)實際項目應(yīng)用的需要，梳理相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析知識體系，幫助學(xué)生對于實際問題的分析奠定比較扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識。

（2）學(xué)生時間的協(xié)調(diào)問題。學(xué)生在完成實際項目的過程中，需要結(jié)合所學(xué)多門專業(yè)課程的知識，因此項目沉浸式教學(xué)需要學(xué)生能拿出一定的時間，自學(xué)項目要求的額外知識，并通過反復(fù)試錯完成項目。我們建議項目沉浸式教學(xué)與學(xué)校的各種科創(chuàng)項目結(jié)合起來，根據(jù)學(xué)生做項目的成果，滿足一定的條件就給予一定的學(xué)分，以便進(jìn)一步調(diào)動學(xué)生的積極性。

（3）項目風(fēng)險管理問題。由于學(xué)生缺乏實際項目的研究經(jīng)驗，因此學(xué)生參與企業(yè)的實際分析項目具有一定的風(fēng)險。指導(dǎo)教師與企業(yè)專家合作，吸引有一定實踐經(jīng)驗的員工?⒂胂钅浚?承擔(dān)項目關(guān)鍵問題，學(xué)生剛開始介入項目時可以根據(jù)分工承擔(dān)相對容易的工作，并逐步承擔(dān)有難度的數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)，培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析在各個崗位和階段需要的基本技能。

6 結(jié) 語

篇8

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；自動化；智能化；技術(shù)研究

前言

我國是一個發(fā)展中國家，工業(yè)發(fā)展正處于關(guān)鍵時期，電力行業(yè)的進(jìn)步能夠更好的保證我國現(xiàn)代化步伐，提升我國產(chǎn)業(yè)的革新。電力行業(yè)的發(fā)展有需要良好的電力系統(tǒng)來作保證，從而提升電力系統(tǒng)的智能化和自動化技術(shù)。電力系統(tǒng)的自動化和智能化技術(shù)可以提升國家電力部門的生產(chǎn)效率，減少管理費用，同時也可以通過自動化監(jiān)測等對電力運行進(jìn)行控制，減少電網(wǎng)故障，保證我國電力行業(yè)的正常發(fā)展。

1 電力系統(tǒng)自動化與智能化的內(nèi)涵

電力系統(tǒng)自動化與智能化即在電力生產(chǎn)的過程中，該系統(tǒng)可以自動進(jìn)行電能生產(chǎn)、傳輸以及其他管理，從而實現(xiàn)該系統(tǒng)的自動化和智能化的功能。在這樣的技術(shù)下，電力行業(yè)可以減少自身的管理費用，提高設(shè)備的安全運行狀態(tài)，保證整個生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行。同時在這樣的技術(shù)中，電力管理人員自身的任務(wù)減少，工作原理減小，從而提升他們的工作效率。除此之外，該技術(shù)能夠自動對電力生產(chǎn)設(shè)備和電力部門各個環(huán)節(jié)的運作進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題時可以及時執(zhí)行相應(yīng)的程序命令，減少故障對電力生產(chǎn)部門帶來的損失，提升電力部門的生產(chǎn)效率，最終實現(xiàn)我國電力行業(yè)的快速進(jìn)步，保證我國社會經(jīng)濟(jì)有好又快發(fā)展。

智能技術(shù)與自動化技術(shù)不同，它一般會具備學(xué)習(xí)、適應(yīng)及組織功能的行為，在出現(xiàn)的問題中找到正確的答案。在這樣的技術(shù)應(yīng)用下，它可以改變傳統(tǒng)的機(jī)械控制方法，大大提升系統(tǒng)運行的安全性，為我國電力行業(yè)的進(jìn)步提供足夠的保障。該技術(shù)它具有非線性、時變性和不確定性等特征。當(dāng)前我國的智能化技術(shù)還在不斷的進(jìn)步和發(fā)展，但是該項技術(shù)的應(yīng)用還不夠成熟。在系統(tǒng)運行過程中還存在一定的問題。加強(qiáng)對電力系統(tǒng)的智能化技術(shù)研究，有著重要的社會意義和經(jīng)濟(jì)意義。

2 電力系統(tǒng)自動化與智能技術(shù)應(yīng)用

2.1 專家系統(tǒng)控制

在電力系統(tǒng)自動化和智能化的技術(shù)應(yīng)用中，專家控控制系統(tǒng)比較常見，而且它的應(yīng)用范圍也比較廣泛。專家系統(tǒng)控制作為一種基礎(chǔ)知識系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的只能協(xié)調(diào)、組織以及決策等，能夠保證相應(yīng)的基本控制按照系統(tǒng)要求來進(jìn)行。該系統(tǒng)有著自身的特點，它主要是處理一些非結(jié)構(gòu)化的問題，比如處理定性的、啟發(fā)式以及不確定的知識信息。這樣可以更好的保證系統(tǒng)運行狀況，減少系統(tǒng)威脅。專家系統(tǒng)控制可以控制電力系統(tǒng)的恢復(fù)狀況、培訓(xùn)員的調(diào)度以及故障點的隔離等。同時該系統(tǒng)還可以辨別系統(tǒng)緊急狀況以及報警等，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化和智能化管理。通過對系統(tǒng)的智能化控制，該項技術(shù)被越來越多的電力部門所應(yīng)用，從而更好的實現(xiàn)電力系統(tǒng)的優(yōu)化，提升電力系統(tǒng)運行狀態(tài)，保證電力系統(tǒng)的正常運行。但是在專家系統(tǒng)控制中也存在相應(yīng)的問題，這樣的系統(tǒng)是對電力專家行為的一種模仿，無法與真正的電力專家相比較，對于系統(tǒng)沒有輸入的相應(yīng)故障，該系統(tǒng)就不能夠做出良好的處理，不能夠查找到故障所在。同時這樣的系統(tǒng)自身也會存在許多的漏洞和缺陷，在電力系統(tǒng)運行比較復(fù)雜的狀態(tài)中不能夠充分滿足其運行需求。該系統(tǒng)在運行中一般都是通過對各種系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識，從而來判定系統(tǒng)的運行狀態(tài)，最終保證系統(tǒng)的安全運行。因此，設(shè)計人員在對專家系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)時，應(yīng)該要充分考慮電力運行可能會遇到的各種故障數(shù)據(jù)，比對其進(jìn)行效分析，對專家系統(tǒng)的有效性進(jìn)行評定和實驗，最終提升該系統(tǒng)的運行效率。

2.2 模糊控制

模糊控制主要是針對整個系統(tǒng)的總體控制，它是一種宏觀控制方法。這種控制方法運行比較簡單而且容易進(jìn)行操作，它可以對隨機(jī)的、不確定的系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。在這樣的系統(tǒng)中進(jìn)行控制時首先要將認(rèn)為的操作經(jīng)驗用模糊的關(guān)系來表示，在模糊推理過程中可以更好的對復(fù)雜過程進(jìn)行相應(yīng)的控制。在使用表達(dá)式時一般會使用“如果……，則……”。模糊控制方法的應(yīng)用比較廣泛，它的控制質(zhì)量比較高，比如它可以解決穩(wěn)態(tài)誤差和超調(diào)等問題。但是這樣的控制方式還存在許多的問題，比如不能夠完全模擬專家的控制行為，從而也就不能夠?qū)ο到y(tǒng)問題進(jìn)行良好的處理。除此之外，由于該系統(tǒng)自身的學(xué)習(xí)能力還不完善，導(dǎo)致系統(tǒng)運行存在一定的安全威脅。比如模糊變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)或者或者自組織模糊系統(tǒng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變結(jié)構(gòu)控制等。同時這樣的系統(tǒng)控制中包含了各種智能控制和自動控制之間的交叉結(jié)合，這樣就會增加系統(tǒng)的運行潛力。加強(qiáng)電力系統(tǒng)的模糊控制，能夠更好的實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化，提升系統(tǒng)的運行效率。當(dāng)前我國電力系統(tǒng)中許多都采用專家系統(tǒng)和模糊系統(tǒng)控制相結(jié)合的方式來進(jìn)行，這樣可以提升系統(tǒng)的運行狀況，保證電力行業(yè)的發(fā)展水平。在這樣的控制下還可以更好的提電力系統(tǒng)的運行效率。

2.3 線性最優(yōu)控制

在實現(xiàn)電力系統(tǒng)的最優(yōu)控制時可以選擇線性最優(yōu)控制，從而更好維護(hù)系統(tǒng)的運行。最優(yōu)控制理論可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的良好發(fā)展，為今后我國電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)提供更為科學(xué)的方案。線性最優(yōu)控制是當(dāng)前我國眾多控制理論之一，而且它的理論也比較成熟。在進(jìn)行線性最優(yōu)控制時需要利用最優(yōu)勵磁控制手段來提升遠(yuǎn)距離輸電線路的電能，同時也可以更好的改善輸電的效率。除此之外，最優(yōu)控制理論對水輪發(fā)電機(jī)制動電阻的最優(yōu)時間也可以進(jìn)行相應(yīng)的控制，大大提升了發(fā)電機(jī)運行效率，實現(xiàn)電力的高效發(fā)展。當(dāng)前我國現(xiàn)行最優(yōu)控制技術(shù)在電力部門的應(yīng)用較為廣泛，為我國電力行業(yè)進(jìn)步提供了巨大的動力。但是這樣的控制方法也存在一定的問題，比如該項技術(shù)的控制器主要是對電力系統(tǒng)的局部線性優(yōu)化來設(shè)計的，如果在強(qiáng)非線性的電力系統(tǒng)中，它的運行效果就會下降，甚至還會影響電力系統(tǒng)的正常工作。

2.4 綜合智能系統(tǒng)

綜合智能系統(tǒng)的應(yīng)用符合電力發(fā)展的需求，它主要包含了智能控制系統(tǒng)，同時也包含了現(xiàn)代的控制方法。比如模糊變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。在這樣的系統(tǒng)中，電力管理人員的工作壓力下降，也可以提升系統(tǒng)的運行效率，減少系統(tǒng)不良狀況的出現(xiàn)，進(jìn)而保證我國電力行業(yè)的安全。除此之外，綜合智能系統(tǒng)還包含各種智能控制方法之間的交叉結(jié)合，在這樣的結(jié)合中電力系統(tǒng)的運行效果大大提升。并且模糊控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的為智能綜合系統(tǒng)的運行提供了良好的基礎(chǔ)，在這樣的技術(shù)支持下，能夠?qū)崿F(xiàn)該系統(tǒng)的安全運行，減少系統(tǒng)事故的發(fā)生，為整個電力行業(yè)的發(fā)展提供動力。綜合智能系統(tǒng)在運行中能夠?qū)崿F(xiàn)智能化管理，可以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行種可能存在的問題，并且將故障狀況傳輸?shù)较鄳?yīng)的計算機(jī)，管理人員在這樣的管理中可以提升管理效率和管理質(zhì)量，縮短了系統(tǒng)維護(hù)時間，減少公司單位的經(jīng)濟(jì)損失。但是該系統(tǒng)也會存在不足，其主要表現(xiàn)為系統(tǒng)在長期的運行中可能會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，從而導(dǎo)致系統(tǒng)質(zhì)量環(huán)境下降；綜合智能系統(tǒng)是認(rèn)為設(shè)計的，在運行中都是按照規(guī)定的程序進(jìn)行的，如果其中一個程序發(fā)生故障，則可能會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓，進(jìn)而給電力企業(yè)單位帶來巨大損失。

3 總結(jié)

綜上所述，我國電力系統(tǒng)實現(xiàn)自動化與智能化能夠更好的保證電力行業(yè)發(fā)展的效率，能夠不斷滿足當(dāng)前我國巨大的電力需求。所以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化和在智能化，就需要加強(qiáng)對專家系統(tǒng)控制、模糊控制、線性最優(yōu)控制、綜合智能系統(tǒng)等技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)研究，為今后我國電力行業(yè)的正常發(fā)展提供更多的技術(shù)保障，進(jìn)而實現(xiàn)我國社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]李妍.淺論電力系統(tǒng)自動化中智能技術(shù)的應(yīng)用[J].中國科技信息，2010，8（8）.

篇9

 

目前我國高校的人才培養(yǎng)模式完全不符合社會企業(yè)需求的人才培養(yǎng)。高校在培養(yǎng)學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力方面比較欠缺，只注重理論知識的培養(yǎng)。從而使得計算機(jī)方面的學(xué)生就業(yè)競爭力比較弱，造成就業(yè)困難的局面。部分學(xué)生會參加培訓(xùn)機(jī)構(gòu)有關(guān)的崗前培訓(xùn)，造成學(xué)生較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。另外軟件企業(yè)無法招到合適的軟件技術(shù)人才，從而又會加大企業(yè)的培訓(xùn)負(fù)擔(dān)。因此，高校應(yīng)在培養(yǎng)技術(shù)型人才方面要注重培養(yǎng)始建于創(chuàng)新能力。

 

一、計算機(jī)軟件技術(shù)課程群體系

 

我國相關(guān)教育工作人員根據(jù)我國的教育現(xiàn)狀，并結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)的教學(xué)方式以及改革經(jīng)驗，對軟件技術(shù)課程群進(jìn)行深入的分析研究，明確教育目標(biāo)，對教育體系進(jìn)行完善。建立了一個完整的課程群體系。

 

其一，軟件技術(shù)方向課程。根據(jù)不同專業(yè)方向，學(xué)生可以在專業(yè)知識以及能力方面選擇不同的側(cè)重點，從而針對這一側(cè)重點進(jìn)行全面的學(xué)習(xí)。這類課程的內(nèi)容主要包含編譯原理、軟件工程、數(shù)據(jù)庫原理、網(wǎng)絡(luò)編程、操作系統(tǒng)以及人機(jī)界面設(shè)計等類型，教學(xué)目的在于掌握軟件的核心技術(shù)，完成軟件系統(tǒng)的邏輯處理設(shè)計、界面設(shè)計、數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)，使得學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)的過程中，自主建立一個合理的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架。這類課程主要訓(xùn)練學(xué)生的綜合性實踐能力，在完成原程序的前提下，進(jìn)行算法訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生更好地把握軟件技術(shù)的本質(zhì)。

 

其二，軟件技術(shù)基礎(chǔ)課程。這類課程主要是傳授學(xué)生計算機(jī)專業(yè)方面的基礎(chǔ)內(nèi)容，以及基礎(chǔ)軟件知識，對本學(xué)科的知識體系的思想、基本原理以及方法進(jìn)行系統(tǒng)的教育。此課程是計算機(jī)知識的基礎(chǔ)，在計算機(jī)知識體系中處于中心地位。這類課程主要有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、離散數(shù)學(xué)、計算機(jī)導(dǎo)論、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、匯編語言程序設(shè)計以及基礎(chǔ)程序設(shè)計語言等學(xué)科。這類課程有利于學(xué)生進(jìn)一步的學(xué)習(xí)后續(xù)課程，其理論與實踐有機(jī)的結(jié)合在一起，有利于基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)與掌握。此類課程主要是通過簡單地項目訓(xùn)練，對學(xué)生進(jìn)行初步的思維模式培養(yǎng)，以便學(xué)生建立初級的問題分析以及解決能力模式，促進(jìn)學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。

 

其三，軟件技術(shù)拓展課程。軟件技術(shù)拓展課程主要體現(xiàn)出計算機(jī)的發(fā)展趨勢以及相關(guān)學(xué)科之間的關(guān)系，在新形勢下所產(chǎn)生的新型的技術(shù)、運用以及方向等。這類課程主要包括Java對象體系、網(wǎng)絡(luò)框架、網(wǎng)絡(luò)編程、Win32核心編程、嵌入式系統(tǒng)編程、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編程、Unix/linux系統(tǒng)編程、軟件質(zhì)量控制以及軟件測試等科目。其主要以現(xiàn)今最先進(jìn)的技術(shù)以及最新的開發(fā)平臺為研究對象，在基礎(chǔ)課程上再次提高計算機(jī)知識以及能力。這類課程主要培養(yǎng)實際應(yīng)用型人才，通過實際訓(xùn)練提高學(xué)生的經(jīng)驗以及創(chuàng)新能力。

 

二、建設(shè)計算機(jī)軟件技術(shù)課程群的教學(xué)團(tuán)隊

 

高校的教學(xué)團(tuán)隊?wèi)?yīng)該根據(jù)研究方向、職稱、年齡、學(xué)歷以及學(xué)緣進(jìn)行劃分，形成合理的軟件技術(shù)教學(xué)團(tuán)隊。每位教師的授課范圍以及研究領(lǐng)域必須在軟件技術(shù)課程的范圍之內(nèi)。教學(xué)團(tuán)隊要注重培養(yǎng)青年教師，以創(chuàng)新能力以及實踐能力為培養(yǎng)中心，提高青年教師的專業(yè)素養(yǎng)，配備經(jīng)驗豐富的指導(dǎo)教師，培養(yǎng)青年教師在教學(xué)內(nèi)容、方法、手段、課堂設(shè)計、講述板書以及作業(yè)答疑方面進(jìn)行全面輔導(dǎo)[2]。教學(xué)團(tuán)隊要培養(yǎng)學(xué)生的軟件開發(fā)能力，在教學(xué)的過程中，教師之間要相互交流、共同研究教學(xué)。教學(xué)團(tuán)隊?wèi)?yīng)具有團(tuán)隊合作精神，建立以培養(yǎng)高素質(zhì)、實踐能力以及創(chuàng)新能力強(qiáng)的人才的目標(biāo)。

 

三、改善計算機(jī)軟件技術(shù)課程群的教學(xué)方法以及手段

 

(一)教學(xué)方式的改變。在進(jìn)行計算機(jī)軟件技術(shù)課程教學(xué)時，要改變以往的教學(xué)方式，運用多元化的方式以及手段進(jìn)行教學(xué)。例如合理采用案例教學(xué)法、參與式教學(xué)法、過程控制法以及任務(wù)目標(biāo)驅(qū)動教學(xué)法等。教師在教學(xué)的過程中，要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容以及特征，運用相適應(yīng)的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。例如教師在進(jìn)行軟件編程教學(xué)時，就可以讓學(xué)生先進(jìn)行編程，如遇不會或不懂的地方再請教教師，教師在教學(xué)完之后可以布置相關(guān)的作業(yè)，讓學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生參與教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提高。軟件技術(shù)課程群也可利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教學(xué)，建立先進(jìn)的信息化教學(xué)模式，增加教學(xué)方式，促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率。

 

(二)課程內(nèi)容的更新。課程內(nèi)容要生動、豐富，教師在教學(xué)的時候，就要對教學(xué)內(nèi)容加以運用，通過不同的方式將教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，例如可采用多媒體教學(xué)，將教學(xué)知識清楚明了的呈現(xiàn)出來，便于學(xué)生理解與吸收。教師將工作中新研究成果以及新方法可以到教學(xué)內(nèi)容中，擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容以及深化教學(xué)內(nèi)容，從而使得課程內(nèi)容保持最新的狀態(tài)，豐富教學(xué)內(nèi)容，使得教學(xué)內(nèi)容更加貼近計算機(jī)發(fā)展的趨勢。

 

(三)培養(yǎng)學(xué)生實踐、創(chuàng)新能力。在課程的設(shè)計過程中，要時刻注意培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力。對學(xué)生進(jìn)行綜合性以及系統(tǒng)性訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識解決問題的能力，在課程設(shè)計中，要以教師為引導(dǎo)，學(xué)生為主體的模式進(jìn)行教學(xué)，調(diào)動學(xué)生參與課程設(shè)計，提高學(xué)生的動手能力。教師應(yīng)在教學(xué)的過程中，訓(xùn)練學(xué)生的實踐能力以及創(chuàng)新能力。鼓勵學(xué)生自主開展研究式的學(xué)習(xí)方法，提供專題進(jìn)行自主研究學(xué)習(xí)。

 

四、總結(jié)

 

為了順應(yīng)我國教育體制改革以及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，高校應(yīng)建立課程群，綜合培養(yǎng)高素質(zhì)型人才。筆者就目前我國企業(yè)人才要求進(jìn)行分析，急需建立計算機(jī)軟件技術(shù)課程群，教育工作者要建立相關(guān)的教學(xué)團(tuán)隊，對軟件技術(shù)課程體系進(jìn)行分析，改變教學(xué)方法以及教學(xué)手段。促進(jìn)實踐能力以及創(chuàng)新能力型人才的培養(yǎng)，為我國企業(yè)提供技術(shù)實用型人才，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

 

篇10

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù)；計算機(jī)應(yīng)用；基礎(chǔ)課程；教學(xué)創(chuàng)新

1公共教學(xué)環(huán)境的營造

在計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)階段，可以明顯發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)對其教學(xué)工作的影響。教師備課可選的資源更多，學(xué)生接收最新信息的速度更快?？梢姡髷?shù)據(jù)時代，對計算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)產(chǎn)生了非常大的沖擊。為了確保該課程的教學(xué)質(zhì)量，教師必須與時俱進(jìn)抓住大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展機(jī)遇，對該課程的教學(xué)進(jìn)行合理改革創(chuàng)新，為師生構(gòu)建良好的公共教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的計算機(jī)創(chuàng)新思維。在科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展下，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源已經(jīng)成為人們學(xué)習(xí)進(jìn)步的重要途徑。學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程時，不在局限于課堂教材內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源彌補(bǔ)自己的專業(yè)學(xué)習(xí)不足，提高自己的綜合學(xué)習(xí)效果[1]。在開展教學(xué)改革工作時，教師需要根據(jù)該門課程的教學(xué)特點和教學(xué)大綱的基本要求，合理變通教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容。將最新的計算機(jī)知識融入教學(xué)方案，并在良好的公共教學(xué)環(huán)境下引導(dǎo)學(xué)生生成更多的學(xué)習(xí)問題，如計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用問題、計算機(jī)教學(xué)問題以及計算機(jī)制造問題等。在學(xué)生提出不同問題后，需要師生共同查詢相關(guān)資料，通過溝通交流解決對應(yīng)的學(xué)習(xí)問題與教學(xué)問題。在學(xué)生學(xué)習(xí)提高的過程中，需不斷提升教師的綜合教學(xué)實力[2]。在營造良好的公共教學(xué)環(huán)境時，教師需要采取平等民主的教育原則，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)相關(guān)的課程內(nèi)容。為了保證有效提高每一位學(xué)生的計算機(jī)綜合學(xué)習(xí)效果，教師需要基于學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，為學(xué)生設(shè)計編制個性化的學(xué)習(xí)計劃，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動積極性，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，提升學(xué)生計算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)效果。在現(xiàn)代化教育思想的指導(dǎo)下，教育工作不在單一呆板，學(xué)生的思維創(chuàng)造力得到了很好釋放，教師的教學(xué)壓力得到了很好緩解，學(xué)生獨立思考的時間更多。在這樣的教學(xué)環(huán)境下，可以培育更多有創(chuàng)新思維的計算機(jī)人才。為了保障學(xué)生可以扎實掌握計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識，教師可以采取“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)策略，即將學(xué)習(xí)的主動性完全交給學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)網(wǎng)絡(luò)教育資源和教材內(nèi)容，快速學(xué)習(xí)掌握計算機(jī)基礎(chǔ)知識[3]。翻轉(zhuǎn)課堂與常規(guī)教學(xué)相比，常規(guī)的教學(xué)課堂無法充分釋放學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，只能對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到一定的輔助作用。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)時，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，找出最佳的學(xué)習(xí)方案。同時，翻轉(zhuǎn)課堂給予了學(xué)生足夠的學(xué)習(xí)自由，很好地釋放了學(xué)生天性，使得學(xué)生可以收集學(xué)習(xí)更多的計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識，提升學(xué)生的知識儲備和學(xué)生的知識視野。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)下，很好地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。教師通過計算機(jī)系統(tǒng)對學(xué)生的學(xué)習(xí)時長、學(xué)習(xí)質(zhì)量、學(xué)習(xí)問題進(jìn)行快速收集整理。通過分析相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，可以找到學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，進(jìn)而根據(jù)教學(xué)大綱的要求，給予學(xué)生中肯的學(xué)習(xí)建議，讓學(xué)生主動改正自己的學(xué)習(xí)不足，提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)質(zhì)量與效率。在公共教學(xué)環(huán)境中，教師對學(xué)生的點評與指導(dǎo)至關(guān)重要，可以及時幫助學(xué)生糾正錯誤，提高學(xué)生的計算機(jī)創(chuàng)新能力。為了確保教師對學(xué)生點評的客觀性與真實性，教師可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析學(xué)生各個學(xué)習(xí)狀態(tài)之間的相互關(guān)系，進(jìn)而挖掘各個學(xué)習(xí)因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，并將其總結(jié)為學(xué)生的學(xué)習(xí)報告上交給教務(wù)處，為教學(xué)管理部門提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，確保教學(xué)各項決策工作的可行性，充分發(fā)揮院校的教育優(yōu)勢，提升教師的綜合教學(xué)效率，推動我國計算機(jī)專業(yè)人才的培育發(fā)展

2教學(xué)理念的改變

教師的教學(xué)理念直接影響課程的教學(xué)質(zhì)量。若是教師仍舊保持傳統(tǒng)的教學(xué)理念，對學(xué)生開展說教引導(dǎo)，則會嚴(yán)重耽誤學(xué)生的計算機(jī)知識學(xué)習(xí)。在大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展環(huán)境下，現(xiàn)代教育理念已經(jīng)滲透到了教育的方方面面，因此教師必須對自己的教學(xué)理念進(jìn)行改變[4]。在實際教學(xué)過程中不束縛學(xué)生的思維，而是讓學(xué)生在大數(shù)據(jù)教育資源的引導(dǎo)下，進(jìn)行高質(zhì)量的自主學(xué)習(xí)。教師在實際教學(xué)過程開展時，同樣需要合理利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提高自己的教學(xué)質(zhì)量。例如，分析歷史教學(xué)效果和問題檔案。通常，教師無法通過檔案的查閱歸納教學(xué)的不足和不同教學(xué)策略的效果，但大數(shù)據(jù)技術(shù)可以快速分析不同教學(xué)策略產(chǎn)生的教育效果以及在不同時期教師教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題。教師通過對大數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行深入研究分析，可以認(rèn)真審視自己的教學(xué)理念和教學(xué)創(chuàng)新過程中出現(xiàn)的具體問題。隨著大數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確性的不斷提高，教師可以不斷修正自己的教學(xué)理念和教學(xué)方式，尋找最佳的教學(xué)策略搭配方案，進(jìn)而更好地提高計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，教師可以量化分析學(xué)生的自主學(xué)習(xí)行為。將學(xué)生一些特殊的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行量化統(tǒng)計后，可以通過大數(shù)據(jù)技術(shù)更加準(zhǔn)確地分析出學(xué)生的學(xué)習(xí)特點與不足，進(jìn)而對學(xué)生給予針對性的教學(xué)指導(dǎo)，從而有效克服學(xué)生的學(xué)習(xí)弱點[5]。在計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)時，教材內(nèi)容包含了大量的理論基礎(chǔ)知識。這些理論基礎(chǔ)知識是學(xué)生今后計算機(jī)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的重要基石。若學(xué)生的理論基礎(chǔ)不牢固，則無法保障后續(xù)計算機(jī)尖端專業(yè)知識的學(xué)習(xí)效果。計算機(jī)專業(yè)知識涉及到諸多學(xué)科，如人工智能、腦學(xué)科、生物基因、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)、航天工程、智慧城市以及環(huán)境監(jiān)測等。若是學(xué)生的基礎(chǔ)應(yīng)用知識不扎實，就好比沙子上建高樓，即使學(xué)生進(jìn)入到高樓的頂層，但是由于基礎(chǔ)不穩(wěn)，時刻有崩塌的危險。為了確保學(xué)生計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程理論知識的學(xué)習(xí)效果，可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對學(xué)生的考評成績、錯題類型進(jìn)行針對性分析，進(jìn)而給學(xué)生推送對應(yīng)的計算機(jī)基礎(chǔ)內(nèi)容，并結(jié)合一些新聞事件加深學(xué)生的記憶效果，快速提升學(xué)生的計算機(jī)基礎(chǔ)理論綜合學(xué)習(xí)質(zhì)量。在計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)設(shè)計編制時，可以讓學(xué)生代表參與課程編制工作，通過師生的相互溝通交流，設(shè)計最佳的教學(xué)課程表和教學(xué)方案，并合理利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，確保學(xué)生可以主動參與教學(xué)過程，且教師可以學(xué)到更多的教學(xué)技巧，推動學(xué)生與教師的共同學(xué)習(xí)成長[6]。在進(jìn)行教學(xué)改革時，為了保障教學(xué)創(chuàng)新的效果，需要合理突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性，不在對學(xué)生的學(xué)習(xí)場地和學(xué)習(xí)時間進(jìn)行約束，而是給予學(xué)生充分的自由，避免學(xué)生受到傳統(tǒng)應(yīng)試教學(xué)的負(fù)面影響，利用現(xiàn)代大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行主動學(xué)習(xí)，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與動力。在計算機(jī)專業(yè)教學(xué)改革時，教師需要準(zhǔn)確把握計算機(jī)專業(yè)的未來發(fā)展前景，根據(jù)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，為學(xué)生設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)方案，保障教學(xué)方案適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，循序漸進(jìn)地提升學(xué)生的計算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)實力，為我國計算機(jī)領(lǐng)域培育高精尖人才，從而推動我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

3教材內(nèi)容的革新

在大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展下，計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程的教材內(nèi)容必須要進(jìn)行合理革新，因為傳統(tǒng)的課程教材內(nèi)容已經(jīng)落后于時代科技的發(fā)展，而編寫新教材的時間和周期遠(yuǎn)不及計算機(jī)科技的更迭速度。為此，計算機(jī)專業(yè)的教師需要主動調(diào)整改進(jìn)教材內(nèi)容，確保學(xué)生學(xué)習(xí)到最新、最前沿的計算機(jī)知識。在教材內(nèi)容革新過程中，需要合理分配教材的教學(xué)板塊，如過去的教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于理論講授。現(xiàn)代化的計算機(jī)教學(xué)理念明確指出，為了提高學(xué)生的計算機(jī)綜合學(xué)習(xí)素養(yǎng)，需要確保理論與實踐教學(xué)的同步開展。為此，需要在教材內(nèi)容中適當(dāng)增加計算機(jī)實踐教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生通過具體的實踐課題學(xué)習(xí)掌握相關(guān)計算機(jī)內(nèi)容，提高學(xué)生的計算機(jī)核心素養(yǎng)[7]。在教材內(nèi)容設(shè)計時，需要增加一些發(fā)散性問題和探討性問題，讓學(xué)生可以打破思維定勢，通過發(fā)散思維的想象解決相關(guān)問題，通過小組合作討論解決相關(guān)問題。學(xué)生在解決相關(guān)問題的過程中提出自己的問題，在處理學(xué)生提出的問題時需要師生共同參與，體現(xiàn)出團(tuán)結(jié)合作的學(xué)習(xí)意識，有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神，讓學(xué)生在探索問題的過程中形成正確的科學(xué)精神和對知識的求知欲望。