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摘要:柏拉图是西方教育史上第一位系统论述教育的教育家,他对教育的政治意义与作用、教育的实施、人才的选拔等方面都作过精辟的论述,本文对此进行了简略的归纳述评.
柏拉图是古希腊屈指可数、名闻遐迩的大哲学家,他既是苏格拉底的直接继承者,又是另一位著名哲学家亚里士多德的思想的重要影响者.他在哲学、政治学、伦理学、逻辑学等领域均做出了开拓性的贡献,近现代的几乎所有学术思想均可在柏拉图的思想中找到源头,因此,说柏拉图是古代、中古和近现代哲学家中最有影响的人实不为过.柏拉图思想中最有影响的恐怕是其哲学思想,同时他还是一位著名的教育家.在其流芳后世的《国家篇》和《法律篇》中,他关于幼儿教育、女子教育、音乐文艺教育、体育及军事教育等思想对古希腊及后世的教育均产生了重要的影响.
一、早期教育
在西方教育史上柏拉图第一个提出学前教育思想.他认为对儿童的教育开始得越早越好.“凡事开头最重要,特别是生物,在幼小柔嫩的阶段,最容易受陶冶,你要把它塑成什么型式,就能塑成什么型式.”(《国家篇》377B)他甚至主张胎教,“我们同时应该甚至在孩子出生以前就着手这一工作:待产的妇女必须接受为了有利于未出生的孩子所需要的那种训练.”(《法律篇》789D)他认为,孩子出生后,必须确保护士甚至在他能走路之前给他有益的运动和空气,尤其不许他由于过早走路而伤害自己(《法律篇》789E).婴孩应尽可能接近于仿佛他一直在大海上那样生活;应该把他上下摆动,给他唱歌,以便使他免受惊吓(《法律篇》790C—E).这是为发展勇敢和坚定性格的首要的准备工作.当孩子3岁或更大一点,我们可以开始审慎地纠正他,让他开始玩游戏,最好让孩子发明自己的游戏;在6岁时,就要认真开始授课,随之把女孩和男孩隔离开来,应当教他们骑、射、投、掷,应该注意把孩子们训练成左右手并用(《法律篇》793D—794D).现代脑科学表明,儿童的大脑具有极强的可塑性,柏拉图早在两千多年前就认识到小孩的肉体和精神具有极大的可塑性,因而提出了早期教育的思想,我们不得不为柏拉图的睿智所折服.
二、音乐及体育教育
柏拉图特别重视对儿童的音乐文艺教育和体育教育.他认为“教育就是用体操来训练身体,用音乐来陶冶心灵,教育要先教音乐后教体操,将故事包括在音乐里.”(《国家篇》376E)古代希腊重要的文化生活是听民间艺人弹着竖琴演说史诗故事,故“音乐”一词包括音乐、文学等义,相当于现在的“文化”一词.
他认为儿童阶段的文艺教育至关重要.“一个儿童从小受了好的教育,节奏与和谐浸入了他的心灵深处,在那里牢牢地生了根,他就会变得温文有礼;如果受了坏的教育,结果就会相反.”(《国家篇》401)他认为,一切种类的音乐、诗歌和艺术的教育目的都在于陶冶人的道德情操,培养人的道德品格,音乐教育的最后目的在于达到对美的爱.(《国家篇》403c)因为音乐诗歌由于其潜移默化的作用,自幼便会把真、善、美同假、恶、丑的区别注入人心,使儿童“从童年时就和优美、理智融合为一.”(《国家篇》401D)正因为他对儿童的音乐文艺教育非常重视,柏拉图主张对音乐文艺教育的内容应严加审定.“先入为主,早年接受的见解总是根深蒂固不容易更改的.因此我们应特别注意,为了培养美德,儿童们最初听到的应该是最优美高尚的故事.”(《国家篇》378E)因此,“我们首先要审查故事的编者,接受他们编得好的故事,而拒绝那些编得坏的故事.”(《国家篇》377C)他提出要制定一个限制音乐、诗歌的法律,规定哪些内容的音乐、诗歌可以提倡,哪些内容的音乐、诗歌必须取缔,以“鼓励母亲和保姆给孩子讲那些已经审定的故事,用这些故事铸造他们的灵.”(《国家篇》379C)
柏拉图认为音乐教育之后,年轻人应该接受体育锻炼,“体育方面,我们的护卫者也必须从童年起就接受严格的训练以至一生.”(《国家篇》403D)他认为,体育训练的目的是使护卫者的身体状况能适应护卫者的工作,“他们有必要像终宵不眠的警犬;他们在战斗的生活中,各种饮水和各种食物都能下咽;烈日骄阳狂风暴雨都能处之若泰.”(《国家篇》404B)因此,他要求护卫者必须戒除酗酒,食物应当简朴,不能嗜睡.
柏拉图认为应将音乐教育与体育锻炼有机地结合起来,因为“专搞体育锻炼的人往往变得过度粗暴,专搞音乐文艺的人又不免过度软弱”(《国家篇》410D),因而应使音乐和体育良好地配合,使“音乐和体育服务于人的两部分——爱智部分和激情部分.”(《国家篇》412)
三、女子教育
柏拉图的教育思想中不仅非常重视对男子的教育,而且提倡给女子以同样的教育,他是西方第一位主张“男女平等”的思想家,他用动物作比方,以此来证明男女应受同等教育.“我们除了把母的警犬看做较弱者,公的看做较强者以外,应当一切工作大家同干.”(《国家篇》451E)“那么,如果我们不分彼此地使用女子,照使用男子那样,我们一定先要给女子以同样的教育.”(《国家篇》452)他提出应该同样用音乐和体操来教育女子,并且还要给她们军事教育.他认为两性之间惟一的区别不过是生理上的区别,在一些方面如织布、烹饪、做糕点等,女人比男人更擅长,在诸如行军作战方面男人比女人更擅长,因此,没有任何一项管理国家的工作因为女人在干而专属于女性,或者因为男人在干而专属于男性.女人男人可以有同样的才能和禀赋适宜于担任国家保卫者的职务,分别只在于女人弱些男人强些罢了.
四、城邦护卫者的教育
柏拉图的教育思想是直接为其所构建的理想国服务的.他认为,统治者最需要抓好的大事只有一个,就是教育,即通过音乐和体育培养出优秀的公民.良好的教育和培养造成良好的身体素质,良好的身体素质再接受良好的教育,产生出比前代更好的体质,这除了有利于别的目的外,也有利于人种的进步.在这里,柏拉图充分认识到了教育对于富国强民的重大意义和作用.他认为,教育的最终目的是培养具有最高知识的真正的善良的城邦护卫者,这一目的进一步体现了他的教育为国家政治服务的思想.
关于护卫者的学习内容,柏拉图认为应先学习五门预备性学科:数学、平面几何学、立体几何学、天文学和音乐理论.他认为,治国者之所以应学习这些知识,是因为它们不仅在军事作战上有用,更重要的是能锻炼人的心灵,发展抽象思维的能力.这些知识的对象都是不能用感觉来触摸的,“只能用理性去把握,别的任何方法都不行.”(《国家篇》526A)通过这些知识的学习,将治国者的灵魂“从变化世界转向‘真理和实在’,最终达到最高知识——‘善’”的理念.他认为,所有这些预备性科目应趁护卫者年轻时教给他们,不能用强迫的方式进行传授.
柏拉图认为,在学完预备性学科之后,要想达到“善”的境界,还必须接受“辩证法”的训练.对于为什么要学习“辩证法”,他用著名的“洞穴的比喻”加以详细的阐述.他把洞穴内的世界称为“可见世界”,把洞穴外的世界称为“可知世界”.在洞内看到洞壁上木偶的形象,相当于认识的“猜测”阶段,转身看到木偶的实物相当于认识的“相信”阶段,及至走出洞穴到光天化日之下,认识便进入“理念世界”(“知识”的阶段).而洞穴外的太阳则喻作理念世界中最高的“善”的理念.他指出,正像整个身体不改变方向就无法离开黑暗转向光明一样,我们必须“有一种灵魂转向的技巧”,使学习的器官——整个灵魂(它类似看物的眼睛)转离变化世界的个别事物,正面观看实在世界的理念.这种“灵魂”转向的技巧或学问就是他所说的“辩证法”.
关于学习前面提到的课程的对象,柏拉图认为必须挑选出最坚定,最勇敢,在可能范围内也最有风度的人,此外,他们不仅要性格高贵严肃而且应具有适合这类教育的天赋,如必须刻苦学习,强于记忆等.
柏拉图不仅对护卫者的教育目的、内容作了明确规定,还就教育的时间安排及人才选拔作了详细论述.他将护卫者教育的时间安排分为六个阶段:(1)童年——青少年时期.护卫者自幼接受音乐和体育教育,目的是照看心灵,培养他们高尚的道德情操,他们的学习和哲学功课应适合儿童的接受能力.(2)十七八岁——二十岁.这一阶段主要是进行必要的体育训练,为哲学研究准备体力条件.(3)二十岁——三十岁.进行第一项选拔,把那些在“劳苦的身体锻炼、学习和战争恐怖中总是表现得最能干的孩子挑选出来”(《国家篇》537A),对他们施以数学、几何、天文、音乐等“辩证法”预备性学科的教育.(4)三十岁——三十五岁.进行第二次选拔,“选出其中最富这些天赋条件的青年,在他们年满三十的时候,给以更高的荣誉,并且用辩证法考试他们.”(《国家篇》537D)凡经过考试的,可让他们“用六年或者四年”(后“定为五年”)时间“专心致志地学习辩证法”(《国家篇》539DE).(5)三十五岁——五十岁.用十五年时间到实际工作中锻炼,“强迫他们负责指挥战争或其他适合青年人干的公务”,目的是“让他们在实际经验方面不低于别人”(《国家篇》539E),同时还可以在公务中继续考验他们的素质.(6)五十岁以后——去世.他们必须接受最后考验,使他们最终达到“善”本身,管理好国家、公民个人及他们自己.在剩下的岁月里用大部分时间研究哲学,在培养出国家的继承人后他们便可辞去职务,进入乐土,并安居下来.
五、柏拉图的学园
为了把自己的教育理想付诸实施,柏拉图在雅典的阿卡得穆建立了自己的学园.关于学园建立的确切日期无从查考.“从建园的纲领和柏拉图说起曾在40岁那年访问意大利和西西里时确立的信念之间的明显联系来看,我们自然应该设想建园大概是在这个时期(公元前388—387年).”[1]学园的活动以“讲学”为主,学习和研究几何学在学园中占有相当重要的位置.学园入口处悬挂的“不懂几何学者,请勿入我门”的名言充分说明了柏拉图对于几何学的重视.除几何学外,柏拉图学园对生物学、地理学、天文学、宇宙学等学科也开展了广泛的学习与研究.学园除重视文、理科学习之外,最重要的,凌驾于一切学科之上的课程当属柏拉图的哲学,他将哲学之前的各门具体学科称为“预备性学科”,而将学习哲学作为通向最高知识的“善”的理念的惟一途径.阿卡得穆学园作为教育科学中心虽然以教学和科研为主,但它并不是与世隔绝的象牙塔.柏拉图创办学园的目的,就是要实现哲学和政治的新的结合,培养一批既精通哲学、自然科学又善于治国的政治人才,为他心目中的理想国服务.
柏拉图是西方教育史上第一位提出系统教育理论的人,其教育思想涵盖了从学前教育到高等教育的所有阶段,其关于教育的许多主张与思想至今仍熠熠生辉.但其教育思想如同其他思想一样,也或多或少带有时代的局限性和保守性.
柏拉图非常重视教育的政治意义和作用,其教育思想是为其乌托邦式的国家政权服务的,其教育目的是培养经世致用的治国人才——城邦护卫者,因而其教育活动具有明显的社会功利性,过分注重教育的政治功能,而且他这种培养护卫者的教育只能是极少数人享有的教育.柏拉图重视早期教育,提倡公共学前教育,重视女子教育,主张男女平等,提倡德、智、体、美和谐发展,但他认为对儿童的游戏故事,唱歌的内容必须加以选择,进行严格审查,原则是必须符合统治阶级的利益,忽视了儿童的个性和独立人格的发展,他关于妇女儿童社会公有的思想更是有悖于社会伦理道德而应加以批判的.
柏拉图的教育思想与他的人性论思想是密切结合的.他认为,上帝造人分为三等,即金质、银质和铁质.他认为,“一个人属于哪一种,他所生下来的子女就属于哪一种.”[2]其遗传决定论的观点实质是论证奴隶社会阶级统治的合理性.
柏拉图的教育旨在与智者教育对城邦所造成的离心力相抗衡.对柏拉图来说,教育并不是传统意义上的在孩子们身上培养音乐的机敏与身体的灵巧,也不是通过在神话和诗歌中所反映的人类生活来培养政治的和实践的智慧,真正说来,它是一个人灵魂的内在和谐的塑造,即内在于人的不和谐因素的协调一致.教育是人身上难以调和的东西--野兽性与天使性--的统一.教育的目的就是要形成这种统一,使人既不变成一头驯顺的绵羊(奴隶),也不变成一头贪婪的狼(僭主).[3]人变成一个政治存在的潜能依赖在他之中这种哲学本性与尚武本性的统一.因此,教育并不是对某种技能的培养,而是要形成权力与爱知识的统一.
[1]〔英〕A•E•泰勒著,谢随知等译.柏拉图--生平及其著作[M].山东人民出版社,1991-10(1):14-15
随着手机、电脑等传播媒体的兴起,网络文化对教育的影响越来越大。因此,网络文化安全应受到更多的关注。根据定义,网络文化安全可以理解为能够在教育系统中发挥正面导向作用,丰富正确的文化价值内容,确保文化持续健康发展的一种网络文化状态,可以被分为网络物质文化安全、网络制度文化安全以及网络精神文化安全三个方面。其中,物质上的安全应依靠软硬件的建设;制度上的安全应依靠合理完善的法律法规;精神上的安全应依靠安全意识的树立。
二、网络文化与教育的关系
(一)网络文化与教育的内在关系
网络文化与教育由整体上来看是双向互动的关系,一方面教育应适应网络文化发展的需求,保证受教育者可以适应未来网络的发展需要。另一方面应充分利用网络文化的先进技术与理念进行教育,使受教育者可以快速的掌握先进的网络文化知识,推动网络文化发展。教育具有传递、选择、促进文化发展的功能,网络文化只有通过教育才可以得到根本的继承与发扬。教育本身也是一种文化,并深刻影响着现实生活的方方面面,因而,教育也是与网络文化背景相对应的教育。
(二)网络文化背景下的教育改革
为了满足网络文化发展与社会整体进步的需求,教育应作出深刻的变革。首先,变革其外部环境,政府应加强对教育的投入,落实教育的优先发展地位。其次,要倡导教育民主化,注重个性发展。教育的民主化主要包括教育权利与受教育权利的平等、师生关系的平等以及教育管理的民主化等内容。再次,教育过程中还应注意渗透民主意识、培养民主能力,及时了解学生之间的个别差异,保障在追求民主化的基础上做到个性化发展。最后,改革教育内容,使其符合集约化、多媒体化的要求。我们应在发展新文化的基础上继承和发扬传统文化,做到去糙取精、古为今用。
三、网络文化安全在教育系统中运用的对策及建议
(一)加强网络安全教育,养成良好上网习惯
老师是网络文化安全工作中最为重要的一环。在教学中,老师应做好学生的网络教育工作,强调网络利弊问题,用正确积极的思维引导学生正确对待网络文化问题,还可以开放班级群组,及时与学生交流探讨。学生自身也应严格遵守网络道德规范,坚决抵制不良网络信息的入侵,养成良好的上网习惯。
(二)充分发挥政府职能,过滤网络文化内容
关键词:远程教学;系统;设计
一、引言
传统的教学模式在目前的教育教学体系中仍然占据着重要的地位,但其仍存在着一些局限性。远程教育利用网络技术实现教学方式在空间层面上的跨地域性,可以利用网络进行实时交互,更可以通过把优秀的教育资源置于网络服务器上,达到资源共享。远程教育是网络教育的重要组成部分,所谓实时双向交互式远程教学,就是利用计算机网络通信技术和多媒体技术,以网络作为载体,进行教学工作,克服地理区域和时间上的限制,使任何地方的用户都能够通过网络进行学习,使师生双方能进行实时的、双向交互的教与学的活动。
二、系统设计的理论依据
(一)设计的理论基础
随着Internet技术的普及,远程教育正经历由“远”到“近”的转变过程。虽然物理距离仍然存在,然而学生之间的实际学习“空间”更近了。网络教学可以传统教室里获得更好的交互性,不仅如此,Internet和WWW的应用和推广,还使得远程教育从行为注意学习理论逐渐向建构注意学习理论转变。由皮亚杰(J.Piaget)提出的建构主义(Constructivism)学习理论认为:知识不是通过教师传授得到,而是学习者在一定的情境即社会文化背景下,借助他人的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得。
通过Internet进行远程教学,在教学上不受时间和地点的限制,教师和学生可以在适合自己的时间、地点上网,能够提供给教师与学生之间、学生与学生之间通过网络进行实时的交互。因此,基于Internet的远程教学更能为学习者提供一个建构主义的学习环境,充分体现学生的首创精神,学生有更多的机会在不同的情境下去运用他们所学的知识,而且学生能根据自身行动的反馈信息来形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案。
(二)系统的设计原则
系统的设计目标是在最大程度上满足实时双向交互式远程教学活动的需要,在Internet上实现教学活动的各个环节。系统的基本设计原则有:交互性、开放性、实用性、可扩展性、安全性等。
远程教学的方式是多样化的,信息的交流具有实时性和异步性,比如可以利用流媒体技术把事先录制好的课堂教学视音频信息或事先制作好的多媒体教材,通过网络供学生随时点播学习,这是远程教学方式的异步性体现。远程教学的重点在于教学活动的实时互动性上,而双向实时交互式又是当前采用的先进方式,如数字化的会议电视或视频会议技术,利用视音频交互、文字交互、白板及图片图形等共享,可以让参与到远程教学的师生就像传统的课堂上那样进行实时的互动交流,这也比使用BBS、E-mail、留言板要便捷得多。
系统既要根据国内的网络环境适用不同的带宽,同时也要适应国内信息化教育的总体水平。远程教学系统在结合网络教室中实用的、优秀的功能基础上,应增加大量易操作、实用的功能,如同步浏览课件、网页功能等。系统既要考虑信息资源的充分共享,更应注意信息的保护和隔离,如系统安全机制、数据存取的权限控制等。
三、系统功能设计
要形成基于Internet实时双向交互式远程教学系统,学生和教师拥有一台计算机便可以通过软件进行远距离教学活动,实现实时互动。系统的功能主要分为课件教学功能和交互教学功能。
(一)课件教学功能
1、课件列表。教师可将所需的图片、各种office文档、网页课件等多媒体资源装入课件列表,在上课时实现主控式的同步浏览。
2、课件同步。系统能将课件自动压缩上传服务器,教师和学生可以同步以网页的方式浏览。此外,系统也可以让学生自动下载课件到本地,教师与学生同步浏览时,直接打开本地文件,不用访问,这样可以提高课件访问速度,节省网络带宽。
3、录制播放。教师和学生都能根据自己的需要进行现场课程制作,教师端还支持已录制的课件再次广播。教师可以允许或禁止学生录制课件。
(二)交互教学功能
在这样的系统中,学生可以进行学习、考试、讨论等,学生和教师之间可以传输图像、文字、图形、声音等各种信息。系统的主要功能包括:视音频交互、文字交互、白板交互、文件交互等。
1、视音频交互系统。本系统的用户截面最多可以同时显示八路视频端,用户可以根据自己的需要随时对需要显示的界面进行切换;教师可以将授课内容及教学情景实时的传送到网络教室中去,或者也可以播放某个学生的视频;在教师广播自己视频时,也可以监视某个学生的视频。教师能把自己的声音广播出去,同时可以允许某个学生说话,或者同时允许两个学生广播声音;在系统没有开启语音广播时,教师、学生之间可以私聊,可以一对一,也可以一对多。教师端有学生举手状态的显示框,教师可以选择举手的学生并允许发言。学生在被允许发言时,系统会弹出一个对话框,提醒学生发言。
2、文字交互系统。在文字讨论区,教师可以与全体学生,也可以与某个学生进行文字交流,教师一旦在人员列表中选定对一个人发送信息时,进行一对一的交流,其他教师成员则看不到。文字交互系统中还有关于教师操作信息的系统提示和公告等,如教师允许某人发言,录制课件等。另外,系统还有词典过滤功能,可以过滤那些出现的不文明用语。
3、白板交互系统。教师和学生可以同时在白板上作图、写字、编辑或粘贴现有的图形和图片等。教师可以对白板的使用权限进行控制,允许或禁止其他人使用白板,选择是否显示白板上的对象的创建者,还可以对白板上所创建对象的颜色、字体等属性进行设置。本系统目前支持十页白板,可根据需要加以扩充。
4、文件共享系统。本系统的文件共享系统是基于服务器的FTP服务器的基础之上,各个用户端连接上服务器时,教师批准了文件共享后,FTP服务器中的FTP文件夹中的各种资源就显示在文件的共享区域内,供参加网络教学的学生上传或下载。
四、系统结构设计
本网络课堂教学系统采用客户机/服务器结构,使客户端具有相当的稳定性和易操作性。实现工具采用Microsoft公司的VisualC++,VisualC++是一种非常完善和全面的程序集成开发环境,它采用面向对象的程序设计方法,在多媒体图形处理方面功能强大。VisualC++的核心是Microsoft基本类库(MFC),它一方面用类封装了WindowsAPI,另一方面使用称为“消息映射”的机制把Windows消息和命令传递到窗口、文档、视图及其对象,MFC能成功的把面向对象和事件驱动编程联系起来。在对参与系统的用户的用户名及密码信息的控制是通过与XML(ExtensibleMarkupLanguage)文档中的数据的交互来实现的。
远程交互式教学系统主要由多媒体授课室、多媒体听课室、多点控制器、信道(传输网络)及控制管理软件组成,基本结构如图1所示。教师在授课室通过电子白板、视音频设备、传输网络将授课内容及教学情景实时传送到远端听课室,同时学生可以在远端听课室现场回答教师提出的问题或向教师提出疑问,教师在授课室可以看到和听到听课室的全貌,还可以看到发问、回答问题的学生的表情和动作,并和学生进行现场交流,可以取得比较好的教学效果,尤其是那些需要学生参与的课程,比如外语教学。
授课室和听课室也即课堂终端包括教师端和学生端,主要功能包括:视音频信息的采集、传输、显示输出,数字信号的压缩编码和解码,最后将符合国际标准的压缩码流经线路接口传送到信道,或从信道上将标准压缩码流经线路接口送到终端中。在课堂终端还可以进行文字、文件、图片信息等输入输出操作。目前,计算机硬件设备基本上可以满足系统的要求,在教师端,对计算机设备、视音频采集设备的要求相对要高些,如尽量采用较高像素的摄像头等采集设备。
多点控制器(MultipointControlUnit,MCU)是一种桥接设备,是网络课堂教学系统中的关键部分,它的主要作用是对视频、音频、数据信号等数据流进行切换。
五、系统界面设计及系统实现
系统的用户界面设计直观,具有良好的操作性,包括文字、图标、图形、色彩和其他视觉方面的设计。屏幕的界面设计考虑到学习者的视觉心理特点,突出整体,具有统一的界面风格。同时注重了界面内容的交互性和可控制性,以及教学内容超级连接的有序性。界面区域工包括五大控制板块:视频显示区、电子白板、课堂成员列表、文件共享区域、文字交互。用户可以根据自己的需要对各板块自由拖动、改变大小,移动板块改变其在界面中的相对位置,选择或隐藏板块等。
远程多媒体实时交互教学系统,通过压缩教师教学现场的视频、音频流结合同步浏览课件命令,形成教学资源流,利用网络实时传送到远端学生的电脑上,学生可以及时通过举手提问、共享教师端程序、文字交流等方式实现远程互动教学。本系统可运行在Internet、Intranet、卫星网、校园网、局域网,提供文字、音视频、课件、电子白板、互动广播教学的平台,并在虚拟现实中的教室打破时空限制,让异地师生通过音视频实时交互,如同置身于同一课堂之中。
六、结束语
随着Internet的普及和在教育领域中的应用,Internet将会在远程教育中发挥巨大的作用。基于Internet的远程教育,实现了全球信息资源的共享,使教育和科技逐步走向国际化和全球化,这正是远程教育发展的方向和追求的目标。当然远程网络教学需要大量使用各种多媒体信息,而目前视频多媒体的传输受网络传输速度的影响较大,成为了网络教学的瓶颈,尤其是如何实现异地交互式教学是需要解决的关键问题。同时,目前网络安全也是制约Internet发展的一个因素,如何保证信息的安全,怎样做好安全保障,同样也是需要解决的关键问题。
参考文献:
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2、陈信年,朱贻盛,龚丽等.第三代远程教育系统的研究和设计[J].计算机工程,2003(11).
3、王基一.对基于网络的远程教育课程设计的认识[J].开放教育研究,2000(6).
“器官系统为中心”教学模式与传统的学科为中心教学模式在课程体系上完全不同,因此以学科为中心的课程体系和教学实施方法不适用于“器官系统为中心”的教学,必须建立新的课程体系和教学实施方法。新的课程体系需打破传统的学科界限,建立全新的完整、系统、基础医学与临床医学有机融合的体系[2]。为保障器官系统教学具备完整的、有机融合的、符合现代医学理念的课程体系,必须由该系统所涉及的所有学科通力合作,有机融合,共同建设和实施。课程负责人制度是指在学部范围内同专业或同年级的同一门课程有一个课程负责人,该课程负责人管理着讲授相同课程的教师,教授该门课程的教师们有统一的教学大纲、统一的教学进度、统一的期中或期末考试、统一阅卷、统一练习。此外,课程负责人还负责召集各个任课教师就各自教学情况和教学进度进行经常性的沟通和交流。课程负责人和我们一般意义上的学术带头人和学科带头人不同,它更注重的是教学上的管理与沟通,是为了保证良好教学质量、教学秩序、教学效果而设置的兼有教学和行政角色的职务[3]。因此课程负责人制度非常适合“器官系统为中心”教学改革,每个系统由一位懂专业又具备行政管理能力的课程负责人主导课程建设和教学实施是器官系统教学改革很好的、必要的管理方式。
二、课程负责人制度在重庆医科大学“器官系统为中心”
教学改革中的实施重庆医科大学“器官系统为中心”课程体系包括三个板块:医学概论板块;实验技能板块;九大系统“结构功能与疾病”板块(运动系统、呼吸系统、消化系统、循环系统、内分泌系统、免疫系统、神经系统、泌尿生殖系统、血液系统);学生在完成医学概论板块课程的学习后就进入系统板块的学习[1]。在教学管理上,采用了课程负责人制度,确立九大系统的课程负责人,赋予他们相应的责、权、利。
(一)通过教学改革课题立项的方式在临床医生中遴选课程负责人。重庆医科大学“器官系统为中心”课程整合原则是完全打破学科的界限,以器官系统为中心每个系统以“结构功能与疾病”的方式整合。由于临床医生比基础课程教师更熟悉该专业的临床知识、各知识点所涉及的基础知识以及临床和基础的融合,因此在临床医生中选拔课程负责人。由于教学涉及的学科较多,为了更好的与课程负责人沟通,每个基础学科安排一名责任教师配合九大系统负责人的工作。重庆医科大学采用了教改课题立项的办法在具有副高职称的临床医生中选拔课程负责人。经专家评审遴选出九名对“器官系统为中心”教学改革有深入了解、知识渊博、综合能力强、教学经验丰富、具备管理能力的临床医生作为九大系统的课程负责人。对课程负责人有严格的考核制度,如:组织完成该系统教学大纲的编写,全权负责教学实施,接受学生和教学督导组的评估,完成教学论文等。同时也有有效的激励机制。
(二)课程负责人组织“器官系统为中心”教学的课程建设。目前器官系统教学缺乏权威的配套教材是目前最大的问题,由于各医学院校课程整合模式不同,也没有统一的教学大纲。因此编写教学大纲,确定教学内容、教学方法是该课程建设的重要内容。九大系统课程负责人召集该系统所涉及的各个基础学科、医学桥梁学科、临床学科的骨干教师组成教学团队,经过反复商榷,结合五年制本科教学和职业医师考试的要求梳理知识点、确定教学内容和学时、明确教学重点难点和教学方法,最后制定教学大纲,选用教材和参考书籍。目前九大系统已完成该系统“结构功能与疾病”课程教学大纲的编写。
(三)课程负责人全权负责教学实施。课程负责人全权负责该系统的教学实施,包括制定教学任务书、定期主持集体备课、定期召开与学生的教学联系会、组织出考题、改考卷以及成绩分析、期中期末总结。目前呼吸系统、循环系统、消化系统已完成教学任务,血液系统、内分泌系统、运动系统的教学正在进行中。从目前情况看,学生认为“结构功能与疾病”的课程整合有利于学生对基础与临床知识的融会贯通,提早进入临床激发了学生对医学的兴趣和求知欲,同时减少了课程重复的内容,对已完成的三个系统的教学给予了很好的评价,同时也提出缺乏配套教材,融合度需加强,同步练习需增加等意见与建议。
三、课程负责人制度在“器官系统为中心”教学改革中的积极作用
(一)通过教改课题立项的方式遴选课程负责人是教改得以顺利实施的有效保障。学科为中心的教学模式已存在多年,每位教师在学生时代接受的,并且目前教授学生的模式都是以学科为中心的教学模式,因此,教改课题的方式是一种很好的让教师了解“器官系统为中心”教学模式的方式,通过课题的撰写,课程负责人已经充分熟悉“器官系统为中心”教学改革的背景、现状和发展趋势,明晰课程整合思路,梳理了该课程的知识点,组建了教学团队,规划了课程实施方案,因此有效保障了课程的实施。对课程负责人严格的考核制度和激励机制,既赋予责任人高度的责任感和使命感,同时也激励了课程负责人的积极性和探索精神。
(二)课程负责人在课程建设中的主导作用。课程负责人为该专业教学经验丰富的临床医生,熟悉该系统教学目的内容,重点难点以及职业医师考试所要求的知识点,同时也熟知医学基础知识对临床知识的内在联系,在课程体系建设中发挥着主导作用。以呼吸系统为例。呼吸系统疾病包括:慢性气道疾病;肺部感染性疾病;胸膜疾病;肺血管疾病;肺癌;肺结核;呼吸衰竭;间质性肺病。除了需要全面掌握的相关基础医学知识外,每类疾病与基础的联系又有侧重。对慢性气道疾病的理解需要呼吸生理作为基础;肺部感染性疾病和肺结核与病原微生物学、病理学、放射诊断学联系密切;肺癌与病理学、放射诊断学联系密切;呼吸衰竭与病理生理联系密切。在课程建设中课程负责人提出侧重点,并与相应基础学科的教师商讨,使基础和临床知识有机地融合,最后制定出知识体系完整、内容详实、内容有机融合的教学大纲。
(三)课程负责人在课程实施中的督促和沟通作用。课程负责人全面管理课程实施,熟悉每个环节教学,定期和随时进行教师间、师生间沟通,通过沟通及时了解各学科教师对教学的要求和发现的问题,学生对器官系统教学模式的要求,知识掌握情况,并及时做出调整改进,使得器官系统教学改革持续改进。
四、总结
物流系统仿真课程是一门综合性很强的课程,主要针对物流工程专业高年级的学生。课程主要分为理论教学和实践教学两部分。理论教学主要包括物流系统仿真基础、离散事件系统建模、随机数与随机变量、输入数据分析、系统仿真算法、仿真结果分析与模型校验等内容[2]。实践教学主要是具体的物流系统的建模仿真。在教学过程中,理论教学和实践教学相得益彰,案例教学方法可以深入到理论和实践教学的各个环节中去。1.理论教学中案例教学方法的研究。在物流系统仿真课程的理论教学中,需要涉及很多的数学知识,比如随机数、随机变量、函数分布、概率统计等。虽然已经在低年级为学生开设了高等数学、概率统计等相关课程,但是由于他们对基础知识的掌握有个体差异,并且随着时间的推移,有些基础知识已经遗忘,部分学生对较难、较深的数学知识产生了畏难心理。物流系统仿真课程的基础知识对进一步进行的仿真设计和仿真操作有着至关重要的作用,所以在教学中一定要提高学生学习理论知识的兴趣和积极性。为了使物流系统仿真课程的基本理论知识更容易地让学生掌握,需要设计一些简单而又实用的案例来辅助教学。这里可以利用学生很熟悉的Office工具中的Excel来设计案例进行数据分析,比如在讲到随机数与随机变量时,可以利用Excel中的函数库产生一些符合某些分布函数的随机数,让学生对随机数和分布函数的概念有一个直观的认识,并根据理论知识计算这些随机数的分布,对理论分布进行验证,加深学生对数学理论的理解。在课堂中,教师可以先把理论知识和基本工具的使用方法介绍给学生,然后提供一些案例,让学生自己在电脑上进行练习。当然,教师要鼓励大家一起讨论,引导学生通过实践逐步接受所学的理论知识。这种方法在理论教学中的效果较好。本学期物流系统仿真课程的理论教学部分是在实验室中进行的,通过这种方法,可以提高学生的学习兴趣,让课堂气氛较为热烈和轻松,而且在课后调查中发现学生对这种教学方法还是很认同的,认为学习理论知识还是很有意义的。2.在实践教学案例教学方法的研究。物流系统仿真课程的实践教学应该是最容易让学生产生兴趣的部分,但是由于目前市面上的仿真软件种类很多,每一种仿真软件都有它自身的特点和使用方法,对每一种仿真软件的学习,学生都是零起点。由于课时有限,在课堂上不能面面俱到,所以应选择一种仿真软件进行详细的讲解和上机实践。在课上,我们选择AutoMod作为物流系统仿真软件。在使用AutoMod进行系统仿真时,必须要对各个作业流程建立过程语言,通过编写程序,实现相应的作业流程和各个流程之间的通信。掌握强大的AutoMod仿真工具,需要操作人员必须具备相关的编程知识,对学生来说,低年级学习的C语言、Java语言对编程能力的培养是很重要的。但是AutoMod不同于C语言、Java语言,它有自身的语法和规则。实践部分的课程,需要教师从最基本的操作开始,循序渐进地进行。从最基本的AutoMod基础知识到比较复杂的系统知识,从简单的物流作业流程到复杂的物流规划,从易到难,教师都可以采用案例教学方法来进行。案例设计也应从易到难,最好每一部分都能从一个简单的案例入手进行设计和实现,逐步深入,让学生学会举一反三,轻松地完成相应的大作业。通过实践部分的案例教学方法,学生能独立完成实验,增强学习的信心,在软件入门后,很多学生还很愿意继续自学,激发了他们的学习兴趣。
二、教学案例的应用
在物流系统仿真课程的传送带分拣系统实践教学中,可以从简单到复杂设计下面的案例,引导学生逐步掌握传送带分拣系统仿真,完成实验大作业。案例1:有一种物品L_a,从传送带sta_in点,按照到达频率服从指数分布函数normal100,20秒进入系统,通过传送带,从传送带sta_out点移出系统。案例2:有一种物品L_a,从传送带的3个入口站点,即sta_in1、sta_in2、sta_in3,按照到达频率服从指数分布函数normal100,20秒进入系统。然后通过传送带,在传送带的3个出口站点,即sta_out1、sta_out2、sta_out3移出系统。案例3:有三种物品L_a、L_b、L_c,分别从传送带的3个入口站点,即sta_in1、sta_in2、sta_in3,按照L_a的到达频率服从正态分布函数normal150,30秒进入系统;按照L_b的到达频率服从正态分布函数normal100,25秒进入系统;按照L_c的到达频率服从均匀分布函数uniform300,60秒进入系统。然后通过传送带,再从另外分别对应的3个站点,即sta_out1、sta_out2、sta_out3移出,移入到相应的Q_out队列中去。案例4:有三种物品L_a,L_b,L_c,按照案例2进入系统。在进入时进行检验,检验时间符合e3min(大约3分钟)的指数分布,L_a的合格率为95%,L_b的合格率为96%,L_c的合格率为99%。通过传送带,将三种物品的合格产品从另外对应的三个点移出,移入相应的Q_out队列中去,将不合格产品移动到cv.sta7的Q_check队列中等待检修。案例5:按照案例2的流程,分别对合格的货物进行打包,每10件打包后离开系统。以上设计的5个案例是相关的,并且从案例1到案例5是按照从易到难,逐步加深来实现的。在实践过程中,通过基础知识的讲解,可以按序提出上面各案例,让学生分别实现。案例1是最简单的一个例子,学生能够很容易地根据所学的基本语句实现程序。然后再提出案例2,从案例1的一个入口和出口,变成案例2的3个入口和出口,让学生了解传送带的设计方法,通过编程实现多入口和出口问题。当学生通过AutoMod软件运行时,发现系统中的流动物品的传输效果,还是非常感兴趣的。然后在案例2的基础上,提出案例3。案例3将一种物品变为了三种物品,分别从相应的入口进入系统和出口离开系统,其设计逻辑发生了变化,比案例2更难一些。案例3的实现效果,是系统中的三种不同颜色的物品在流动,其实现效果比案例2的更加丰富和绚丽,使学生的学习兴趣又增强了很多。在完成案例3后,可以提出案例4。案例4在案例3的基础上增加了各物品合格率的条件,对合格物品和不合格物品的流向进行处理。随着条件的增多,系统也变得更加复杂。这时可以让学生进行讨论,根据以前所学的知识来综合实现这个案例。由于在前面的模块,学生已经学习过合格率问题的处理逻辑,所以这时他们可以根据所掌握的内容来解决这个问题,学会举一反三,融会贯通。案例5实际上是在案例4的基础上增加了一个条件,让学生在之前基础知识的学习前提下来实现。这一部分的教学过程为两课时,通过5个案例的提出和实践,让学生较快地掌握物流系统中传送带分拣系统的设计和实现,为独立完成这一部分的大作业奠定基础。
三、结论
城市轨道交通信号系统主要由列车自动控制(ATC)系统、联锁设备、轨道电路等组成。作为城市轨道交通信号系统最重要的组成部分,列车自动控制(ATC)系统主要功能就是对行车指挥及列车运行自动化的一种最大限度地实现,同时起到确保列车安全运行及提高运输效率的作用,只有这样才能降低工作人员的工作量,对城市轨道交通的通行能力进行充分发挥。ATC(automatictraincontrol)系统主要有三部分构成,包括:列车自动防护(ATP—automatictrainprotection)、列车自动运行(ATO—automatictrainoperation)及列车自动监控(ATS—automatictrainsupervision)。ATP系统分为轨旁ATP和车载ATP,负责对列车的运行进行保护,对列车进行超速防护、车门监督和速度监督,保证列车的安全间隔。ATO系统分为轨旁ATO和车载ATO,其应用的主要目的就是对“地对车控制”的一种实现,就是实现地面信息对列车运行情况的一种良好控制,并送出车门和屏蔽门同步开关信号。ATS系统主要有两部分中央ATS与车站ATS,其应用的主要目的就对列车运行监督及控制,包括:列车运行情况和设备的集中监视、自动排列进路、自动列车运行调整、自动生成时刻表、自动记录实际列车运行图、自动进行数据统计以及各种报表的自动生成,辅助调度人员对全线进行管理。联锁设备有中央联锁系统和车站联锁计算机,主要对室外设备信号机和道岔进行控制,排列列车进路并传送进路信息给轨旁ATC设备。轨道电路主要用于传送轨道电路信息和ATP报文信息。
2城市轨道交通信号系统方案
通常情况下在城市交通疏解任务中城市轨道交通线路承担着十分重要的任务,为确保人们出行的安全性,应采用完整的、先进的、高效的列车控制系统作为地铁信号系统。正线信号系统采用完整的列车自动控制(ATC)系统,由ATS、ATP、ATO、联锁设备组成。车辆段/停车场由联锁设备、微机监测设备、ATS分机等主要设备组成。目前城市轨道交通的信号系统主要有准移动闭塞和移动闭塞系统选择。
2.1基于目标距离模式的准移动闭塞ATC系统通常选用音频数字无绝缘轨道电路作为目标距离模式,这种模式的主要特点为信息传输量较大及抗干扰能力很强。列车车载设备依据由钢轨传输而接收到的联锁、轨道电路编码、线路参数、控制管理等报文信息,连续对列车追踪运行及折返作业进行速度监督,最大限度对其进行超速防护,控制列车运行间隔,以满足规定的通过能力。由于音频数字轨道电路具有极大的传输信息量,可以将目标速度、目标距离、线路状态等信息提供给车载设备,为计算出列车相适应的运行模式速度曲线,将ATP车载设备与固定的车辆性能数据进行充分地结合。
2.2基于通信的移动闭塞系统(CBTC)基于通信的移动闭塞列车控制系统具有极为先进的发展技术,是列车控制技术的发展趋势,是国际ATC先进水平的代表。是独立于轨道电路的高精度列车定位。CBTC系统为实现车与地、地与车间之间的双向数据通信,可以选用自由空间无线天线、交叉感应电缆环线、漏泄电缆以及裂缝波导管等方式进行有效通信。依据列车的位置信息及进路情况轨旁ATP设备可以有效对每一列车的移动权限进行准确计算,同时根据列车位置速度的变化不断更新数据,利用连续车地通信设备向列车进行信息的发送。依据接收到的移动授权及本身的运行状态车载设备可以对列车运行速度曲线及防护曲线进行有效计算,在ATP子系统的保护防御过程中,在该速度曲线下ATO子系统或人工驾驶控制列车可以正常运行。可以最大限度地实现后续列与前行列车尾部的紧密性,并始终处于安全距离范围内。在确保安全的基础上,CBTC系统可以实现区间通过能力的有效提高,同时不受轨道电路区段分割的限制。虽然CBTC系统在调试时因对现场环境要求高、调试周期较长等一些不尽如人意的地方,但是CBTC系统在具有自身优越性的同时已经成为城市轨道交通信号系统的首选方案。其相对于准移动闭塞系统的优越性是不可取代的。
3城市轨道交通信号系统通信设备的传送方式
3.1通过轨道电路进行传送轨道电路不仅可以检测列车占用情况,也可以传递报文信息给车载设备。在轨道电路不忙的情况下,将轨道电路信息传送给联锁系统,当列车对轨道进行占用时,利用装置切换,并将发送轨道电路信息的作业进行停止,开始采用轨旁设备将ATP报文信息连续向钢轨进行发送,将接收和发送设备装置在列车底部,可将接收到的信息向车载设备进行传递,同时也可以向地面发送列车信息。
3.2通过轨间电缆传送单独沿着钢轨铺设一条线路,专门用于传送ATP报文信息,此方法安全可靠,但费用较高。
3.3通过点式应答器传送在轨道电路的部分地方进行应答器的设置,应答器的设置主要有两种形式:固定数据应答器与可变数据应答器。用于存储固定数据的应答器为固定数据应答器,可变应答器通过对中心进行控制来取得数据,将接收和发送天线安装在列车底部,当列车运行在应答器位置经过时可以感应到应答器的信息,然后进行双向数据交换,因为这种信息的传送不具有连续性,只能在一定位置才能进行接收,因此这些位置被叫做点式ATC。
3.4通过无线方式进行传送无线车地通信主要采用无线方式,由控制中心来实现车载ATP/ATO的功能,利用无线交换器和轨旁无线单元AP与车载无线通信设备进行时时数据的交换。一般情况下一个控制中心可以实现对一条线路上所有车站的控制,当控制中心设备发生故障时,为了确保整条线路不出现瘫痪现象,可以将车站现地工作站和车站ATS远程控制单元设置在车站。这样当控制中心出现故障之后,车站工作人员可通过车站现地工作站进行操作来实现联锁计算机的功能,ATS远程控制单元可代替中央ATS系统向联锁系统和轨旁设备发送相关信息,此时ATS远程控制单元所具有的信息不全面,但能够保证列车在本站的正常运行。
4结语
关键词:动态交通分配CORBA并行计算
随着经济发展,交通拥挤、道路阻塞、交通事故和交通污染等问题越来越严重地困扰着世界各国的城市。应运而生的智能交通系统ITS(IntelligentTransportationSystems)通过使用先进的计算机技术、电子技术和通信技术以提高现有交通系统的效率,给人类带来了新的希望。根据美国智能交通协会ITSAMERICA(IntelligentTransportationSocietyofAmerica)的定义,ITS的两个基本组成部分是先进交通信息系统ATIS(AdvancedTravelerInformationSystems)和先进交通管理系统ATMS(AdvancedTrafficManagementSystems)。ATIS使用视觉和听觉设备搜集相关交通信息,然后分析、传递和提供信息,从而在起点到终点的旅行过程中,向出行者提供实时帮助,使整个旅行过程舒适、方便、高效;ATMS将车辆作为管理系统的一部分,利用它感知并预测未来交通拥挤堵塞,并且给出交通管理最佳策略。
保证ITS(尤其是ATMS)运行的核心方法是动态交通分配DTA(DynamicTrafficAssignment)。所谓动态交通分配,就是将实时交通流量在路网各路段上进行合理分配,为旅行者提供出发时间与方式选择,为车辆提供道路诱导系统,引导车辆行驶在最佳线路上,并提供诱导系统与交通控制系统的相互联系。
美国德克萨斯州奥斯汀大学于2001年开发出了一套实时DTA系统——DYNASMART-X。本文基于其研究成果,提出了一个CORBA分布式实时DTA系统的框架。
1CORBA技术
从1989年成立起?熏对象管理组织OMG(ObjectManagementGroup)一直致力于使用面向对象技术,使基于对象的软件在分布异构环境中可重用、可移植、可互操作。公共对象请求体系结构CORBA(CommonObjectRequestBrokerArchitecture)即是由OMG提出的应用软件体系结构和对象技术规范。其核心是一套标准的语言、接口和协议,以支持异构分布应用程序间的互操作性及独立于平台和编程语言的对象重用。
CORBA技术是一个重大革新,它解决了系统集成中两大著名问题:(1)开发客户机/服务器应用的困难;(2)快速集成新老系统的问题。它被认为是新出现的分布式对象管理DOM(DistributedObjectManagement)技术的规范。DOM技术在基本的分布式计算服务上提供了一个更高层次的面向对象接口。最高层次的规范叫做对象管理体系结构OMA(ObjectManagementArchitecture),见图1。其中,ORB的作用是对其他部件间的请求进行传递;CORBA服务提供了一些基本的系统服务,如命名、持久性和事件通知等;CORBA设施包括用户界面、信息管理等设施;CORBA域对应于特定的应用域,如财政、制造和远程通信技术等。
集成应用对象的关键是使用接口定义语言IDL(InterfaceDefinitionLanguage)定义的标准规范。一旦所有应用和数据有了一个与IDL兼容的接口,通信就会独立于物理位置、平台类型、网络协议和程序语言。一个使用CORBA创建的信息系统仲裁这些软件对象间的控制和信息流。
广泛使用的CORBA2.0ORB是在对象间建立客户机/服务器关系的中间件。使用一个ORB,一个客户机对象可以透明地调用一个服务器对象的一个方法,这个服务器对象可以在同一台机器上,也可以在一个网络上。ORB截听调用请求,并负责找到一个对象,执行这个请求,传递参数,调用方法并返回结果。此客户机不需要知道对象的位置、编程语言、操作系统或其他任何不属于对象接口的方面。注意到客户机/服务器作用只是协调两个对象之间的相互作用非常重要。
2动态交通分配
DTA系统是一个复杂的系统,在保证对交通系统中周期性和非周期性的事件进行实时响应的同时,还需要对数以万计的路段、控制器和车辆的历史、当前及预测数据进行管理。DTA系统的实时运行要求系统同时满足两个条件:(1)系统响应避免系统故障;(2)系统响应及时,如果不能及时响应,系统也不致停止运行。计算环境和软件工具是保证一个复杂系统实时响应的两个主要因素。
2.1实时运行机制
为了满足实时运行的要求,需要一个机制,使DTA系统实时接收测量值,并启动相应的算法单元,传递结果到相应的外部设备。图2给出了这种实时运行机制。在当前运行时段Ti的起点,DTA系统接收并评价刚刚过去的运行时段Ti-1的测量值。基于这些测量值,整个系统及其中的算法单元在当前时段响应和作用。每个算法单元和整个集成系统在逻辑内部和功能设计上均使用上述机制,从而通过运行时段的一致定义,即可方便地增减算法步骤和功能,大大提高了灵活性。
2.2实时DTA框架
实时DTA系统由以下功能单元组成:(1)一致性检查;(2)一致性更新;(3)O-D估计(O即Origin,D即Destination,O-D估计即起迄点出行分布矩阵估计);(4)O-D预测;(5)状态估计;(6)状态预测;(7)交通分配;(8)用户界面;(9)数据库:(10)管理。这些功能单元之间相互作用并与ATMS数据库相互作用。其中(1)负责检查真实系统和DTA仿真器与(3)之间的一致性,主要是比较预测的状态变量和实际的状态变量,一旦超过事先规定的阈值,即向(2)报告;(2)基于(1)的报告更新DTA仿真器和(4);(3)基于监视系统的实时测量值和历史O-D数据,估计当前道路网络的起迄点出行矩阵;(4)基于当前O-D估计结果、当前网络状态和历史O-D数据,产生未来时段的O-D预测;(5)把给定的非常短的仿真间隔(几秒钟)的路径决策与(2)产生的调节结合来仿真交通流的类型;(6)仿真更长时间的交通流的类型并提供未来时段(20~30min)的路径决策;(7)根据系统最优和用户平衡等不同用户要求提供路径决策:(8)提供用户接口;(9)最小化其他单元请求的等待时间和最大化吞吐量;(10)提供所有单元间的控制以维持系统稳定并防止故障,同时保证系统同步。显然,实时DTA系统的设计应基于层次结构。最高层,即管理单元,其他单元各自被映射到一个不同的专用处理器,见图3。
3基于CORBA的DTA系统
3.1AMH框架下的DTA系统
多处理机/并行计算对实时DTA系统相当重要。在实时DTA系统中,一些功能周期性执行;另一些功能非周期性地被其他功能触发。因此,设计时,最根本的一点是把握每个功能单元的执行周期。
可以把所有循环集成在一个异步多层次AMH(AsynchronousMulti-Horizon)框架中。在AMH框架中,各功能在不同层次的分布式处理器上实现。每个功能以周期性模式、非周期性模式或联合活动模式运行。周期性活动模式下,基于执行循环定时执行;非周期性活动模式下,只有当其他功能发出一个事件调用请求时才执行;联合活动模式下,一个功能定时执行,同时允许其他功能触发以启动一个新功能的运行。也就是说,在当前执行循环中,当接收到一个调用请求时,将从下一个执行循环的起点开始新功能的运行。这个策略非常重要,保证系统对环境变化实时响应,同时维持整个DTA系统的可靠和稳定。
3.2ILU框架下的DTA系统
在CORBA环境下实现实时DTA系统最好使用中间语言统一体ILU(InterLanguageUnification),因为ILU是共享的,可用性更好。ILU支持创建新的对象、远程过程调用和异步调用。一旦一个ILU对象被创建,它就通知ILU服务器其已经存在。通过这个服务器,每个对象都能获得其他对象的信息。此后,每个对象均能远程访问其他任何对象,就像在同一台机器上。
实时DTA系统可以由三个主要对象组成:操作对象、GUI和ATMS数据库,见图4。CORBA中的对象需要被指定为服务器或客户机。服务器定义为一个接收客户机请求并执行这个请求的对象;客户机定义为一个向服务器发送请求的对象。一个对象也可以同时被指定为客户机和服务器。它既能发送也能接收请求。
对世博后交通发展趋势的判断
港口、航空、铁路等对外枢纽布局基本形成,对外运输能力显著增加。展望后10年,上海将进入城市化发展的第二阶段,即由中心城向区域、城乡统筹发展,机动化水平加速提高、交通基础设施相对完善、社会参与意识全面提升的新发展阶段。其发展趋势如下:(1)国际航运中心建设,郊区新城建设,使得交通统筹区域范围进一步扩大“四个中心”建设要求在更大的区域范围内统筹交通发展,在区域层面实现区域设施的规划衔接、运输管理机制的统筹,内外交通的整合。郊区新城建设要求在市域层面实现由中心城为主向郊区及城乡一体化转移,在这个过程中更要重视交通先导作用,研究合理的开发强度和拓展模式。(2)交通需求总量刚性增长,交通供需矛盾更加突出“四个中心”的建设,拉动城际交通快速增长,预计2020年对外旅客吞吐量(含社会客车)11亿人,较2010年增加1.3倍。货运交通量13.4亿吨,较2010年10.9亿吨增加30%。如果延续目前的人口增长趋势,到2020年全市常住人口可能会接近3000万人,出行量达7300万人次/日,较2010年增长45%。机动化水平进一步提高,机动车保有率170辆/千人,道路交通量2.1亿车公里/日,较2010年增加60%。交通需求的快速增长,必将进一步增加交通基础设施的运行压力。(3)用地、环境、社会等外部因素影响程度日益增加,对交通发展提出更高的要求交通用地供给的潜力越来越小。上海城市土地利用总体规划全市建设用地规模需控制在2981平方公里之内,而2010年全市建设用地面积已经达到2851平方公里,且年均仍保持40平方公里的增幅。地下空间的开发及集约化的土地利用模式将成为主导。随着能耗控制指标的日益严格、PM2.5空气质量标准的提前实施,节能减排对交通运输发展的约束影响日益增加,交通发展面临挑战和转型。此外,交通问题已经日渐上升为社会公共问题,必须将社会民生需求作为制定交通政策的重要考量,评估政策措施的社会影响。
上海交通发展面临的若干重大问题
(1)交通与用地协调发展问题未来上海城市空间拓展模式呈现较大的不确定性,一方面人口随着郊区新城和大型居住区的建设逐步外迁,但另一方面中心城的开发规模仍在增加,岗位集聚功能进一步强化,向心交通压力持续增加,受用地供给和交通容量限制,交通与用地矛盾将进一步突出(图1)。面临宏观层面的城镇体系布局和交通体系的战略性整合发展问题。既有的郊区交通体系在通道容量和出行时耗等方面均无法适应城市空间拓展的要求。需要进一步论证中心城的合理开发量、人口与岗位的统筹布局、郊区新城的发展模式及郊区交通体系的构建完善等重大事宜。此外也要在中微观层面,关注地块开发中的交通与用地容量匹配及开发模式等操作性整合问题。(2)城际交通与货运交通发展问题随着“四个中心”建设、长三角一体化进程的加速发展,城际交通、货运交通重要程度日益增加,而既有的城市交通综合管理仍以中心城客运交通为主要抓手,主要存在2个方面的问题。一是对外交通与市内交通整合不够。对外枢纽集疏运时间过长,随着高铁的开通运行,市内交通集散时间往往超过城际旅行时间,此外主要通道内外交通功能混杂,省际交通信息缺乏互通。二是货运交通发展问题日益严峻(图2)。市区道路依然实施货车限行政策,与当前城市物流快速发展的趋势不适应,产生大量客改货、电动车配送行为。此外公路为主的集散模式,导致大型集卡运输对公路造成较大的压力,并给城市交通带来了安全隐患。(3)城市客运体系持续优化完善问题目前上海已经初步形成以公共交通为导向的交通方式结构,但受小汽车、电动车的快速发展,以及公交自身服务水平不足影响,交通结构优化依然问题突出。一是轨道交通高峰拥挤、地面公交效率不高,降低了公交吸引力。目前上海大部分轨道线路高峰发车间隔超过3分钟(北京地铁高峰行车密度大部分线路在3分钟以内),高峰拥挤区段运力不足,服务水平下降。公共汽电车运行可靠性差,网络布局层次不清晰,路权管理缺乏保障,运行速度低。二是既有车辆控制政策面临新挑战。若延续既有车辆额度政策,中心城路网将在“十二五”末达到饱和,需要进一步研究新的车辆发展政策,并扩展停车管理、环境治理等车辆使用管理政策。此外,随着郊区新城规模不断扩大和功能提升,原先开放式的沪C牌照政策,日益面临郊区新城内部道路交通拥堵的挑战,需要创新郊区牌照的管理政策。三是电动车的发展问题必须得到重视。“十一五”期间,电动自行车的出行比重提高近10个百分点,达15%,增速明显高于小汽车和公共交通。截止2011年底,电动自行车规模已经达400万辆,全日出行量约700万人次,大量的超速、超重的超标车辆的行驶及物流配送功能的强化,导致交通安全事故频发,干扰正常交通秩序,且对城市方式结构的优化产生较大的影响。(4)综合管理能力全面提升问题交通综合管理越来越受到来自能耗、环境、社会公平等方面的约束。一是交通能耗管理要求高。对外交通行业作为交通用能大户,其发展模式面临转型。公共交通也面临客运需求增加和能耗控制的两难处境。二是环境质量关注度越来越高。机动车尾气排放是造成空气污染物主要因素,也是PM2.5的主要排放源。随着PM2.5指标将纳入空气质量监控,将进一步严格机动车尾气排放管理,并可能对使用提出一定的约束性要求。三是交通安全问题依然突出。近年来,由城市快速发展引发的施工车辆交通事故、超标电动车违章行驶、轨道交通安全事故等现象频发,虽然万车死亡率等指标呈下降趋势,但交通事故总量仍较大,形势不容乐观。四是交通文明宣传力度需要加强。行人交通文明素养有待进一步提高,低碳交通出行理念尚未建立,需要更加重视市民交通文明的建设。
未来上海交通发展的若干思考
世博会交通组织管理的相关经验依然对后续的城市交通管理有一定的借鉴意义。(1)坚持以交通引导用地的聪明式增长。未来上海面临更大层面的交通与用地统筹问题,必须在构建合理的城镇布局体系的基础上,设定不同区域合理的人口、岗位规模,并根据不同区域的时空出行服务目标,优化交通设施和运营服务。(2)坚持以集约化交通理念应对城市化地区的交通拥堵问题。以人为本的交通客运组织管理是在有限交通设施供给能力下,解决更多交通出行需求的唯一途径。未来的上海面临更快的机动化发展趋势,只有坚持小汽车使用和管理“双控”政策,完善公交衔接配套交通设施,并持续提升公共交通的运行效率,才能进一步提升交通出行方式的集约化水平。(3)坚持以减少交通外部影响为目标提升交通品质。基于未来大气环境、能耗控制等相关外部约束因素影响渐强,交通发展必须坚持绿色低碳的发展理念,在交通节能、交通排放控制、交通能源消费品种结构转变等方面要有突破,并建立与治理交通拥堵相关联的配套政策。(4)坚持以信息化、法制化为抓手,完善交通管理。未来综合交通管理需要更加精细化的数据和信息支撑,交通政策的出台也均必须得到有效数据的支持,才能满足公众社会参与意识增强的民主性要求。此外交通发展要充分满足多层次的需求,不能以牺牲环境和其他社会成员利益为代价,要设法提高所有方式的运行效率,并兼顾社会公平,这就需要法治环境支撑。
人们对教育技术进行研究时,首先需要知道教育技术起源于人类对教育的关注程度。根据目前的社会形势来看,人们对教育技术的研究只停留在利用教育技术进行研究最终获得成果,至今无人将教育技术进行过系统理论化的研究与探讨,从而导致教育技术至今没有形成一套独特的体系。但是对于技术哲学曾有专家学者对其进行过细致研究,学者对其研究的层面不断加深发现教育技术随社会发展不断改变,社会进步出现新的文化或新的技术,教育技术也会紧随其后进行自身提高更新自身的技术含量。研究教育技术的学者进行分析后他们有着不同的观点归纳起来如下:教育技术可以作为一种教学手段在现代化教学中实施;教育技术可以在社会生产中科学的提高效率创造价值;教育技术应当在教育体系中使用一种较为明确的方法体现出来;根据时展脚步,使教育技术达到计算机化的程度,使教育技术以多媒体为媒介得以广泛传播。在当代社会中人们要使教育技术在社会应用中彰显价值与此同时更应当及时找出问题并及时进行有效的解决。当代社会视阈下中西方文化碰撞激烈,教育技术不仅被中国人重视,美国对教育技术的应用与传播也十分积极。不难发现教育技术不论在哪一个国家进行发展都离不开信息化应用。其中的原因是我国的教育技术是在电化教育中进行实践应用的,因此,将教育技术信息化是当代教育技术的主要追求。而对于美国人来说他们更加重视将教育技术采用一种调动人类多种感官的教学方式进行教学,以吸引为前提,把知识不是仅仅安排在课本上使知识变得更加灵活与新颖。
2如何对教育技术中的设计进行研究
教育技术中的以设计为研究对象。这种研究近年来的到了众多学者的关注与追捧,学者认为设计即将成为教育技术的新方向,同时有学者称设计研究与现实生活中的真实问题具有直接关系,设计是对教育技术的一种新型驱动,在遇到具体问题时要明确设计与研究不是个体而是相互结合的一个整体。学者对研究设计进行总结指出教育技术中的设计研究应当是具有较高的实用性,再遇到问题时能够在最快时间内提出解决方案;重视现实也至关重要,在特定的环境中应当重视与情景结合的具体解决方案;传递性在设计研究中最为关键,设计研究的团队中每个人都需要高效率的进行属于自己的使命。目前众多的研究者表明在进行教育技术设计研究是应当保持一种乐观积极的态度,对于研究的方法与成果要进行不断深入的分析与研究。所以说教育技术的关键不仅仅是解决问题还需要在不足中吸取经验,不断对方法进行改进创新。
3结语