时间：2023-11-28 14:50:28
导语：在智能环境设计的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
目的探讨信息物理融合系统环境下的智能手机交互设计方法。方法运用信息物理融合系统理论，通过分析用户、智能手机、情境的特点和三者之间交互的特征，以情境中的人为中心，探讨信息物理融合环境下手机人机交互的变化，提出一种智能手机人机交互的设计方法和思路。结论通过对情境中智能手机人机交互需求的分析，构建了信息物理融合环境下智能手机的人机交互模型。在信息物理融合系统环境下,智能手机人机交互设计运用多通道交互、情境感知、自然交互等设计方法，可提高智能手机人机交互设计的可用性。
关键词：
智能手机；交互界面；人机交互；信息物理融合系统
智能手机作为移动计算的媒介，在传统通讯媒介的属性之上融入了电脑般强大的功能，由于其灵活性、便携性的特点，已经成为人们手中的生产力、社交和认识世界的工具。用户在享受嵌入式系统、计算机技术和网络技术发展带给智能手机进步的便利时，已不仅仅关注系统功能的扩充和效率的优化，对于服务个性化与特定环境的应用的用户满意度有了更高的要求[1]。智能手机性能的提升和网络的普及使得应用情境已经比以往更加多样。如果能够了解用户在不同情境下的人机交互过程，并针对交互特征进行交互的优化设计，将会帮助设计师构建更好的用户交互体验。由此，能更有效地服务于用户的信息物理融合系统（Cyber-PhysicalSystems，CPS）应运而生。不同场景中的智能手机交互设计是包含多对象（个性化用户、场景、交互界面）的系统，不同的对象间存在着数据、信息和知识的流动及逻辑关系，因此，运用信息物理融合系统的思路，可以构建适合多场景的人机交互体验。
1智能手机中的人机交互
由于人的认知中视觉认知信息量最大，智能手机的人机交互一般是以视觉通道为主，通过视频、图像、文字等确认状态和传达信息。视觉交互界面的设计是智能手机人机交互的主要构成部分。为了构建更好的视觉交互界面，设计师通过提高智能手机的屏幕尺寸、屏占比、视觉层次[2]等方法，提升人机交互的视觉空间和交互效果。同时，视觉交互界面的发展也经历了电脑终端直接移植菜单式交互设计、对现实事物抽象概括的拟物化设计和强调高效交互扁平化设计[3]的不同方向和阶段，通过构建与用户更加亲和的交互模式和交互要素[4]等手段，有效地提升了智能手机的人机交互体验。尽管如此，智能手机作为移动计算的最佳媒介，与电脑等其他固定终端相比，人机交互中可视交互的空间仍较小。智能手机有限的可视范围和操作空间，容易让用户在使用中产生大量平移、拖动等重复动作，易产生疲劳感和厌烦情绪[5]。智能手机人机交互界面交互空间局限的问题，可以以用户认知的多通道性进行拓展和弥补。所谓“多通道”是指运用多种用户表达意图、执行动作和感知反馈信息的方法，如肢体姿势、动作、表情、语音、触觉等，采用这种交互方式的用户界面称为“多通道用户界面”[6]。智能手机的交互设计中综合使用多通道交互已成为趋势，智能手机的人机交互见图1，充分利用多通道的输入调动用户的视觉（图像）、听觉（声音）、触觉（触控）、运动等多种感知通道和交互通道，可以有效地拓展智能手机的交互空间，提高用户交互的满意度。运动交互界面（微信的“摇红包”界面）见图2。
2CPS环境中的人机交互
计算机技术、通讯技术和互联网技术的发展，逐步使得人们随时随地都能接入网络，获取信息，与他人互动，智能手机等移动计算设备的用途由于应用场景的扩展也日益丰富。同时，物联网技术、云计算、智能城市等技术发展，使得用户可以通过移动计算设备与其他用户、智能设备、乃至环境进行互动。为了解决不同情境中更广泛的人机交互的机遇与挑战，CPS应运而生。
2.1CPSCPS可以理解为运用嵌入式系统通过一系列智能设备和物理对象在高效能网络环境下进行高度集成和交互，从而实现系统的实时通信、高效能信息处理及复杂情境下的自主协调[7]。简单说来，CPS就是在环境感知的基础上，融合移动计算、互联网、通讯、计算机技术、物联网、云计算技术等扩展的网络化物理设备系统，通过虚拟交互或实体交互的反馈，循环实现信息和物理设备、环境的融合与实时交互，从而拓展智能设备的功能和使用领域[1,8]。CPS的发展是信息与人类生活和社会的发展日益密切的体现。CPS正逐步应用于生活的方方面面，其应用场景包括监测和记录身体状态的可穿戴智能终端，主动感知和预测用户需求的智能家居[9]，根据交通状况合理安排路线和规避障碍的自动导航汽车，甚至包含复杂基础设施和社会关系的智能城市。CPS不仅是一项蓬勃发展的技术，而且也正逐步成为一种生活方式。如基于地理位置感知的人机交互已经运用于支付宝公司和肯德基公司的无线支付应用项目中，当支付宝用户走进肯德基快餐门店时即会收到电子点卷，然后通过无线支付即可享受购物折扣。基于位置感知的智能人机交互实例见图3。
2.2CPS环境中智能手机的人机交互CPS环境为人机交互拓展更大的空间，同时更多交互要素的引入也产生了更多的不确定性，软件和硬件的设计面临着新的挑战[10]。CPS将传统人机交互中“以用户为中心进行设计”的理念，提升为“以情境中用户为中心进行设计”。“情境”既包括用户与智能手机所处的物理环境信息（声音、光照、温度、湿度、图像、运动地理位置等），又包括用户在使用智能手机的过程、状态等上下文信息。这使得CPS环境下的智能手机人机交互有了更多元化的应用前景。CPS环境中的智能手机人机交互模型见图4，与图1相比，不同要素间产生了更多数据、信息和知识的流动。用户群对情境中的相关内容（智能设备、实体环境、服务等）进行实体交互（触摸、使用等）的同时，实现对情境的分布式认知。另外，用户群也可以通过智能手机发出交互请求，这使得用户群与情境中各种要素有了更多的交互机会。智能手机根据情境中的物理特征（声音、光照、温度、湿度、图像、运动等）对人机交互模式进行调整，以适应不同情境中的需求。而这一切都是在数据网络和位置信息服务的支持下完成，不同信息通过云端完成交换和存储，实现信息和知识的共享与其他社交应用。
3CPS下智能手机交互设计方法
智能手机的应用日益广泛，使用的情境也更加多样化。智能手机人机交互设计应服务于情境中用户持续不断的需求，以情境中的用户为中心，综合考虑“用户—智能手机—情境”的多种要素，从而使智能手机的人机交互更加有效和宜人。3.1CPS下智能手机交互设计原则人类认知的特点决定了采用实体按键、笔迹、语音等的方式，简明扼要、逐步细化的过程交流信息可以使人机交互更加高效和宜人，也是人机自然交互的要求[6]。智能手机由于便携性的要求，屏幕大小、屏幕亮度、扬声器功率、计算性能等都受到了限制，因此，智能手机人机交互设计过程中应综合利用各种通道进行人机交互，并结合用户所处情境中认知的特点进行设计。智能手机的人机交互设计应运用CPS的相关技术，使其更为精准地感知用户所处的情境，获取周边空间的物理状态和相关服务信息。而人机交互的模式也应该根据所感知的情境进行相应调整。人机交互的设计过程中，应使软硬件具备通过对用户的位置、特征、时空等上下文条件进行检测，自动简化信息的处理能力，使用户获取有效的人机交互，因此，在CPS环境中的智能手机交互设计，应按照以情境中的人为中心进行设计，运用多通道技术扩展人机交互空间的原则，根据用户认知特点和情境需求进行设计，提升智能手机人机交互的效果。
3.2CPS下智能手机交互设计流程以用户为中心，交互设计流程一般包括用户需求调研、产品分析、交互设计、原型设计、详细设计、设计维护等阶段。在此基础上，为了更好地使用CPS环境下的智能手机交互设计，这里提出了一种面向CPS环境下的多通道交互设计方法。CPS下智能手机交互设计流程见图5。CPS下的智能手机交互设计过程与传统以人为中心的交互设计一样，开始于用户需求调研，通过分析用户需求确认产品设计要求并进行分析。不同的是，CPS下产品分析需要对产品使用环境的地理位置信息、情境特征等进行分析和预测。CPS下的交互设计部分，设计师不仅需要针对产品功能要求构建人机交互界面，而且还需要对用户使用情境和产品功能进行分析，确认使用情境对产品功能的影响，并分析地理位置信息与情境特征的作用。然后需要针对使用情境对产品功能和交互通道进行分析，选择适合的交互设计通道（视觉、触觉、听觉等）进行交互模式构建。在不同通道交互设计完成后，需要对多通道交互方式进行整合与评估，以防止不同通道交互间产生干涉，如确认无误则按照交互设计的结果进行原型设计。原型设计是对用户需求与产品功能的最基本实现。在此阶段后，需对多通道交互效果进行测试，判断通道数是否过少而影响交互效率或过多而产生干涉。若存在交互通道数不合理的情况，则返回“产品功能—交互通道”分析阶段重新确认交互模式；若多通道交互模式恰当可靠，则继续进行细节设计。
3.3CPS下智能手机交互设计应用CPS的引入将极大地提高用户使用智能手机人机交互的舒适度，提高工作和生活的效率。如在城市交通领域，用户在不同交通模式换乘时，智能手机应可以通过感知位置的变化，接收城市智能服务系统推送的相应位置的提示和换乘建议，使用户生活更便捷。如图3使智能手机成为了情境与人的动态界面，增强了用户与物理环境的互动。此外，智能手机的人机交互界面设计应根据情境中空间、光照、温度、湿度等物理特征的不同，考虑情境中人机交互的不同模式的特点进行设计，有针对性地调整界面尺寸、图标大小、亮度、通道等特征。例如，为了实现驾车过程中安全、便捷地使用智能手机的功能，汽车厂商与智能手机厂商合作开发了可作为智能手机拓展界面的车载操作系统。当智能手机用户进入车辆时，智能手机将与车载系统联网，自动使用更大、更清晰、更简洁、可语音操控的车载界面代替智能手机，从而满足用户的使用需求。搭载CarPlay系统的奔驰汽车见图6。
4结语
要适应时展、强化人员培训、抓好环境监察、加强环境监察能力建设,实现环境监察现代化建设目标。
关键词:加强; 监察能力; 环境执法能力; 建设
中图分类号： TU972+.12 文献标识码： A 文章编号：
随着改革开放和现代化建设的不断发展,环保法制工作在不断发生变化。对环保法制工作的认识,也要根据实际情况的变化而不断提高。结合富拉尔基区的工作实际,在对当前环保执法工作面临的新变化和新特点进行分析的基础上,提出若干对策建议。
1环境执法的新变化
1. 1公众环境意识的变化
近年来，公民的民利提升,维权意识增强。全社会乃至全球对环境保护的日益重视,环境形势的日益严峻。这些因素使公众比以往更加关心生存、生活环境,更主动地参与环境保护和建设,依法保护自己权益的意识不断增强。各种形式的民间环保社团组织纷纷成立,他们在环境法制宣传、环境监督、环境教育等方面发挥了重要作用。各级人大代表、政协委员越来越关注环境问题,各级人大、政协“两会”有关环境保护的建议、提案占相当比重,并逐年增加。广大群众通过举报、,以及诉诸法律等途径,维护自身的环境利益。积极适应了公众环境意识的变化,并从公众反映的环境问题中,发现新情况,分析新问题,研究新对策,下力解决公众反映的环境问题,改善环境质量,成为环境执法工作的出发点和落脚点。
1. 2执法主体的新变化
环境保护由环境保护行政主管部门统一监管,但在哪些方面监管、如何监管以及监管的方式、手段,特别是如何相互配合,对这些重要问题现行法律、法规缺乏明确的界定。例如现在水资源保护执法归水利部门,农业环保执法归农业部门,社会生活噪声执法归城管部门,土地利用和矿山开发环保执法归国土资源部门。这种状况,是当前和今后一个时期环保执法工作中的重要特点。环保执法主体多元化,需要以法律为依据加强统一监管,对各有关执法主体的职责和执法主体之间的关系进行规范,避免多头执法、交叉执法和执法不到位、执法不作为。尤其要防止和克服部门之间借执法来争夺各自的利益,损害环境保护整体利益。
1. 3执法对象的变化
随着改革开放,多种所有制、多种经济成分,尤其是个体、私有、合资合作、混合所有制经济迅速发展执法对象呈现多面性特点、分散化趋向。这种变化,对环保管理部门提出了两个方面的要求:一是进一步明确界定执法对象与执法主体之间的关系;二是以发展生产力为根本目的,保护好执法对象的利益,为执法对象提供良好的服务。为此,要努力研究、分析执法对象需要何种有效的管理和服务,环保部门能够给予他们哪些方面的管理和服务,如何根据执法对象的新变化,贯彻好环保法律、法规和方针政策,履行好行政执法职能,这是我们面临的新课题。
2加强环境执法队伍建设和能力建设
加强环境执法队伍建设,提升环境执法能力和业务水平,是全面推进环境执法工作和环境行政监察工作的保障,也是解决好“提高党的领导水平和执政水平、提高拒腐防变和抵御风险能力”两大历史性课题的重要途径,还是切实解决人民群众关心的热点、难点环境问题的重要保障。作为展示环境执法能力的环境执法部门要不断提高自身综合素质,积极适应新形势、新任务提出的新要求,努力建设一支“政治坚强、公正清廉、纪律严明、业务精通、
作风优良”的环境监察和行政监察队伍。
2. 1加强思想建设
要结合开展保持党员先进性教育,将党风廉政教育纳入环保整体培训教育工作之中,认真组织环保系统的工作人员,特别是一线执法人员,学习、有关党规党法以及先进性教育规定的有关读本、材料,联系思想和工作实际,认真查找和解决思想上存在的问题和差距,牢固树立执政为民的意识,确保手中权力的正确使用。
2. 2加强作风建设
通过环境执法,切实找准群众反映强烈的热点、难点问题,适时确定工作重点,认真研究环境违法违纪问题发展的新情况、新趋势,有针对性地开展工作,做到标本兼治、纠建并举,突出解决好引发环境问题的深层次问题。发扬公正无私、刚直不阿,不徇私情、敢于碰硬的精神;养成敢于讲真话、讲实话、实事求是的作风;树立以事实为根据、以法规为准绳、秉公执法的法纪法规意识; 强化以身作则、模范带头、严于律己的观念。时刻牢记立党为公、执政为民的宗旨,事事以人为本,处处助人为乐,努力塑造“可亲、可信、可敬”的良好环保形象。
2. 3加强业务能力建设
就是要始终把提高环保执法队伍政治素质、业务素质和加强能力建设作为一项战略任务抓紧抓好。要注重学习,不断提高自己的综合素质。不仅要加强党的基本理论、基本知识和行政监察专业知识的学习,还要学习环保知识、市场经济知识和法律法规知识,拓展环境执法人员的知识面,提升其工作的能力和业务水平,增强其适应形势需要的工作能力。
3努力营造全社会关注环境执法能力建设的良好氛围
环保优先方针的提出,体现了时代的要求,反映了人民的心声,这对广大环境保护工作者是极大的鼓舞和鞭策。环境执法人员要充分认识建设资源节约型和环境友好型社会的重要意
【关键词】C8051F410 传感器 控制
智能家居（smart home，home automation）是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。针对实际要求，本设计以C8051F410单片机作为控制核心，并设计了相关的采集电路，主要由以下几个子系统组成：温湿度采集及控制电路；光照强度检测电路；甲烷气体检测电路；报警电路；视频采集电路等。
1 系统总体设计
本设计的思路是根据单片机的工作原理，利用各个传感器的特性，设计相关的电路，用单片机来采集相关的参数，并在液晶屏上实时的显示各种状态，并且通过按键进行相关的设置，超过设置界限时，进行蜂鸣器报警。具体模块框图如图1所示。
系统工作原理：本设计采用C8051F410单片机作为控制核心，通过传感器检测将所测温湿度、光照强度、甲烷浓度输入到单片机，再由单片机输出到LCD上显示，同时通过按键设置界限，当测量值超过设置界限时进行声音报警；并将摄像头OV7670采集的图像输入到单片机里。
2 电路设计
2.1 数字温湿度传感器
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为该类应用中，在苛刻应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。一般DHT11的I/O口线要接5 左右的上拉电阻，这样当单片机引脚输出低电平的时候，外部电路提供电流给引脚。电路如图2所示。
2.2 甲烷气体检测电路
MQ-5气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡（SnO2）。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。将MQ-5输出的模拟信号送人C8051F410单片机的AD端即可实现将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。
2.3 光照强度检测电路
光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。还有另一种入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻增大。C8051F410单片机上面自带A/D转换，将光敏电阻AO输出直接连到单片机的A/D口上即可。
3 系统过程控制
单片机上电以后，系统开始初始化，完毕后，开始进入主循环，等待中断，进入中断后，采集并转换A/D值，再进行键盘检测，是否有键按下，若有按键按下，判断按键状态是否设置那一部分，若是设置温度，则调用设置温度子函数，若是设置光照强度，则调用设置光照强度子函数，若是设置甲烷气体浓度，则调用设置甲烷气体浓度子函数，若是湿度上下限，则调用设置湿度上下限函数。若按键状态是状态切换那一部分，则读取相关传感器的数据，进行相关处理，转化为具体数值，存储在缓冲区中并在LCD上显示。同时判断是否超过设置的上下限，若是超过上下限，蜂鸣器开始报警。若是在正常工作范围内，蜂鸣器不报警。最后出中断，中断结束。并利用摄像头OV7670对室内的环境进行视频监控，完成视频图像采集。完毕以后，返回主循环。
软件要实现的主要功能是实现对传感器信号的数据采集，然后对数据进行计算、分析并送入液晶中显示。程序开始时，对系统进行初始化，包括单片机的寄存器、定时器、中断设置及各模块初始化等。CPU等待传感器传入信号及A/D转换结束，通过LCD完成当前监测参数的正确显示。
4 系统性能测试
在进行调试时，受环境和条件的限制，整个系统只进行了部分测量值比较实验：温度监测模块的测试。测试结果与数字温度计测量值相比较，温度计采用型号为TP3001笔型温度计，测量温度范围是-50～+300℃（-58～+572H），测量误差 1℃。测试结果表1所示，二者偏差在0.2℃左右。
系统测试结果如下：当室内温度超过设定阀值（25℃）时，蜂鸣器报警提示；当室内湿度高于或低于人体健康范围内40%～60%时，则蜂鸣器提示报警；当居室内光照强度过高时200LX时，提示报警信息；通过按键设置甲烷气体浓度的阀值，当居室内甲烷气体超标时，提示报警信息；通过OV7670对室内的环境进行视频监控，完成视频图像采集；通过实验数据对比了设计的室内环境测量仪的工作性能，测量结果表明，该仪器测量结果较精确，能基本满足对室内环境监测的要求。
5 结论
本文介绍了一种基于单片机的室内环境监测及控制系统的设计。该系统选用DHT11数字温度传感器、MQ-5型半导体电阻式气体传感器、DHT11数字湿度传感器、OV7670图像传感器和C8051F410单片机，实现了温湿度、光照强度及甲烷浓度的监测，并通过LCD进行显示并且实现了居室内图像信息的采集，当测量值超过设定阀值时蜂鸣器开始报警。
参考文献
[1]刘志强，罗庆生.一种智能化温度检测系统的设计[J].中国测试技术，2003，29（3）：95-98.
[2]李科学.新编传感器技术手册[M].北京：高等教育出版社，2002.102-106.
[3]潘小飞.基于8051F单片机的智能车辆管理系统研制[D].硕士学位论文.西安：西安科技大学，2011.16-18.
[4]刘志强，罗庆生.一种智能化温度检测系统的设计[J].中国测试技术，2003，29（3）：95-98.
作者简介
孙冰（1985-），男，吉林省人。现为吉林化工学院助教，主要从事数字电路、模拟电路、单片机等方面的研究。
[关键词] 软环境 高素质 培养 职业教育
随着职业教育的不断发展,在国家大力发展职业教育的大好环境下,如何打造高素质技能型人才已经成为职业教育的关键。
一、转变思想观念,树立服务意识
随着职业教育的不断发展,学生不再满足单调的理论知识传授,有了根据兴趣和将来就业需要选择学习内容的欲望,有了根据能否实现其学习目标选择教师的要求。这就要求教师适应学生的变化,适应社会对毕业学生要求的变化,以就业为导向,形成新的教育观念:“以学生为主体,教师为主导,以提高实践技能为宗旨,以就业为目标。”
我校计算机专业为了适应这种新的变化,从09届新生开始,根据本专业的课程特点,把相关学科的教学更加细化,分章分节分段教学,为了保证学习内容的连贯性,打破了常规授课模式,专业课采用阶段性教学,按相关学科的连贯性,把一学期所学的专业课按月按周按上下午进行授课,学生达到前一模块的目标后,才能进入下一个模块。教学方法主要采用项目驱动式,由基础实例训练循序渐进到综合实例,利用民主式教学法引导学生学习,使学生在学习中充分发挥主体作用,真正做到模块化项目式滚动教学。通过对09届春季班学生的实验,这种教学模式很适合本专业学生的学习,全班学生有95%的学生都能达到学习目标,充分调动了学生学习的积极性,达到自主学习。
二、以市场需要为依据,确定培养目标
我校计算机专业根据市场调研发现,目前IT行业计算机专业就业方向主要分布在:计算机软件、计算机硬件、计算机网络及计算机应用技术等方面,由于中职学校学生文化素质较低,想培养出高科技技术人才不太现实,所以我校的定位是培养蓝领级别的应用型技能型人才。
三、改善课程设置,培养技能型人才
教学目标决定了教学内容是以提高学生的专业技能和动手操作能力为主。作为专业技能可以分为初级、中级、高级三个层次。
1.初级能力要求
(1)了解计算机的基本硬件结构,正确配置多媒体计算机系统。
(2)掌握WINDOWS XP操作系统的使用,有较高的中英文录入水平。
(3)能够使用互联网进行信息检索、测览、下载,收发电子邮件和传真。
(4)能判断和防治计算机病毒。
(5)能使用常用工具软件,对计算机进行一般简单的维护。
2.中级能力要求
(1)掌握数据库的基本操作方法。
(2)能够判断、检测和排出计算机的常见硬件和软件故障。
(3)能完成流行软件(包括系统软件、应用软件及其升级版本)的安装、配置、调试和使用。
3.高级能力要求
(1)具有基本的程序设计能力和软件开发能力。
(2)使用本专业的应用软件进行设计、制作和应用。
(3)掌握局域网组网技术,能进行网络的安装、调试、管理和维护。
(4)掌握Internet基本技术,具有信息获取和的能力。
为了让学生更好地达到相应的能力,从09届新生开始为每个学生建立相应的学习档案及日常行为档案,制定合理的考核方案,严格执行。考核方法主要有两种:
考核方法一:考核方法可分成两个部分,笔试考核和实践能力考核两种。
笔试考核,主要对理论知识和基本概念进行考试。实践能力考核分成基础考核和能力考核两种:
其一,实践基础考核,主要考核学生的基本操作能力和对课程内容的理解程度;
其二,实践能力考核,评价学生的学习能力和创造能力,以课程设计作为考核依据,根据学生对课题完成的程度、设计的效果和创造能力进行评分。
考核方法二:阶段性的技能证书的考核,第一学年要获得《计算机网页制作与平面设计操作合格证》,第二学年要获得《多媒体操作合格证》的同时还要获得劳动部颁发的《计算机操作员》中级证书、《图形图像处理》等中级证书,参加国家级二级考试ACCESS、C语言等,获得国家级二级考试证书。
四、以企业用人要求,培养学生素质
现代企业用人标准是多方面的要求,为了让学生能诚信做人、严于律己,我们通过训练学生平时的养成习惯,通过主题班会的召开,通过学校组织的各项活动教育学生;为了让学生有更好的技能,我们通过开展技能大赛活动,让学生了解到掌握专业技能的重要性,以及学校对此的重视程度,以达到调动学生学习的积极性,提高教学效果的目的;为了让学生具备与各阶层的人交往和沟通,主动表达自己对各种事物的看法和意见的能力。我校利用技能节、口语演讲训练、英语角训练等形式锻炼学生的表达能力;为了让学生具有良好的心理素质,计算机专业教研组与学生科相互配合,在心理老师的协助下,从高、中、低三类素质的学生中,各抽取三至五名学生组成心理培养小组。定期跟踪、组织活动,让学生的心理承受能力、心理健康程度等方面都有很大的提高,为以后学生在工作岗位中有一个良好的心理能力,从而使学生在校学习的同时,就具备了企业所需的素质,以便学生更好的就业。
五、加强专业力量,建设一流教师队伍
教师要将实际工作中的经验、技巧传授给学生,这一教学目标对教师提出了新的要求,使教师面临着新的挑战。这应该使我们教师产生紧迫感,如果我们没有足够的知识和技能就不能使学生对你产生一种信服感,那你又如何让学生有兴趣来学习你传授的知识呢?我们必须认识到随着竞争的加剧,特别是专业教师也只能通过不断的学习补充新的专业知识来充实自己,才能胜任新形势下的教师工作。
在教师中开展有针对性的教研活动,主要以教学方法改革、专业知识的相互交流、教育科研讲座为主线,并做到教研室教研活动要常规化、制度化。通过教研活动,教师一要加强自身的学习,二要进行积极的探索,三要进行广泛的交流,在学习中树观念、树信心,在探索中寻方法、寻途径,在交流中求发展、求生存,提高教师教学设计能力、教学实施能力和教学监控能力,促进教师健康成长。
同时,为提高教师的职业实践经验、新技术实践能力,定期组织现有专业教师到企业学习和实习,聘请企业有丰富实践经验的专业技术人员到学校举办讲座、指导实践,不断更新教师的专业知识,帮助教师迅速提高专业技能。并为教师创建交流学习的平台,提供外出考查学习的机会,使青年教师迅速成长起来。
今天的职业教育,面临着严峻的挑战,必须了解社会对职业教育的新期待,进而形成办学者新的教育教学行为,才能制定出成功的办学策略,完成国家赋予我们的使命。因此,软环境建设是打造高素质技能型人才的关键。
参考文献:
关键词：智能变电站、辅助系统、环境控制系统、物联网、可控弱气流对流散热
中图分类号： TM411+.4 文献标识码： A
0引言
智能电网作为未来电网的发展方向，渗透到发电、输电、变电、配电、用电各个环节。在上述这些环节中，智能变电站无疑是最核心的一环。智能变电站要求全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化，并可根据需要支持实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能1。目前，已建成的诸多智能变电站基本能够满足全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的要求，但在实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等方面尚存一定的不足，而这部分功能主要是通过辅助系统来实现的。参照《智能变电站技术导则》的相关要求，辅助系统优化控制宜具备变电站运行温度、湿度等环境定时检测功能，实现空调、风机、加热器的远程控制或与温湿度控制器的智能联动，优化变电站管理1。作为辅助系统的重要组成部分，环境控制系统的应用使得辅助系统优化控制成为可能。
本文重点分析环境控制系统的现状和存在的问题，同时以110kV润扬智能变电站为例，介绍一种基于物联网和可控弱气流对流散热技术的集常规环境监测系统、通风系统和空调系统功能于一体的智能变电站环境控制系统，并详细阐系统的应用设计思路和方案。
1环境控制系统的现状和存在的问题
1.1 环境控制系统的现状
无论是常规变电站还是智能变电站，辅助系统一直都是整个变电站系统的重要组成部分。智能变电站辅助系统主要包含环境控制系统、照明动力系统、消防报警系统、安全防范系统、门禁系统等子系统，其中环境控制系统主要由环境监测子系统、通风子系统和空调子系统组成。
1.2 环境控制系统存在的问题
现有的环境控制系统主要存在以下两方面的问题：
1、系统集成性不强
现有环境控制系统虽然能够实现智能变电站运行温度、湿度等环境定时检测功能，实现空调、风机的远程控制或与温湿度控制器的联动，但由于系统集成性不强，往往导致监测和控制形成两个独立的子系统，缺乏系统关联性，导致系统在实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能方面存在一定的不足。
2、节能环保效应较差
长期以来，安装强力风机，通过过机械强迫抽排方式进行通风或者安装空调是大多“户内”或“地下”变电站普遍沿用的通风降温措施。但这些措施不仅效果不甚理想还衍生出大量的其他问题，例如强力的通风会带来大量的灰尘和漂浮于空气中的盐类或酸性物质，它们附着于设备或绝缘体的表面形成污垢，腐蚀设备甚至构成放电通道，引发爬电、污闪等安全事故；又如传统措施在设备轻载或晚间往往会造成过度降温，使空气的湿容量下降，湿度上升甚至达到饱和并在设备或绝缘体的表面形成凝露，引发放电、闪络等绝缘故障。由于传统通风措施空气流动效应的无序性，在电气设备周围空间内产生了大量的空气涡流或紊流，不但无法将携带的热量排至户外，反而成为蓄热体，为室内温度的升高推波助澜。现有环境控制系统带来的高能耗、噪音、积灰等负面效应，导致系统节能环保效应较差。
2问题解决方案
2.1 一体化的环境控制解决方案
与传统通风降温措施的单一功能考虑不同，环境控制系统应将变电站设备的运行环境和人身安全标准作为一个整体加以考虑，把通风、降温、防污、干燥、降噪、安全等的环境控制需求通过计算机系统进行统一整合和平衡，在完成通风散热主要效能的同时辅以空气过滤与吸附、有害气体及烟雾的检测与排出、湿度控制与水位测量等措施对封闭空间的多种环境问题实施综合治理，着力将电气设备的运行环境调整到最佳状态，实现设备运行零缺陷的主动防御。一体化的环境控制解决方案如图1所示。
图1一体化的环境控制解决方案示意图
2.2 突出节能效果和环保效应
现有环境控制系统多采用对流散热技术对设备及运行环境的温度进行控制。对流散热量计算公式：
式中：Q为对流散热量, W；hC为换热系数, W/m2；A为有效换热面积, m2；为换热表面与流体温差,℃。
通过分析对流散热量计算公式可知，在设备和环境一定的情况下，对流散热量是温差的函数，而与风量、流速没有直接关系，因此最大限度地利用自然空气进行对流散热的关键不在于强力风机和大功率空调的应用而在于环境温度的控制。
可控弱气流对流散热技术主要利用由热空气浮升力驱动的自然弱气流对流，通过“矢量送风”、“物理导向”、 “智能控制”等技术措施对热气流进行有效组织，使其形成一种横向螺旋环绕、纵向单向可控、包覆热源体表面的对流形态，通过自然对流与强制对流共同作用的复合换热过程对电气设备散热降温。通过可控弱气流对流散热技术，能够实现智能变电站设备安装空间的气流组织和局部小气候再造，提高系统综合降温效率。由于采用了可控弱气流对流散热技术，取消了原有系统采用的强力风机和空调等大功率设备，有效地解决了原有系统带来的高能耗、噪音、积灰等问题，显著提高了系统的节能环保效益。环境控制系统的节能环保效益如图2所示。
图2环境控制系统的节能环保效益图
2.3 物联网技术与远程监控应用
环境控制系统利用物联网技术，通过对外界的感知，构建传感测控网络。通过传感测控网络获取变电站的综合环境信息，经融合处理后生成适当的控制策略，同时通过多种通信媒介实现系统运行情况及告警事件的远传，使有关运行维护人员通过远程监控系统平台能实时“感知”现场的环境信息并实施远程监控。从而最大限度地保证无人值守变电站设备的安全可靠运行。
传感网络组网方案分为有线组网方式和无线组网方式。有线组网方式特点: 通信线路稳定可靠，维护简单，但安装地点易受限制，布线复杂；无线组网方式特点: 安装地点不受限制，无需布线，现场施工方便，但通信易受电磁干扰，抗干扰技术复杂，生产成本高2。根据变电站实际情况，环境控制系统的传感网络采用有线组网方式，以降低成本且便于维护。
3应用效益分析
以110kV润扬智能变电站为例，该智能变电站为全户内变电站，设置电缆半层，GIS设备室、主变室和开关室布置于一层，电容器室和二次设备室布置于二层。环境控制系统由7台模块机组组成，对整个110kV站进行环境控制。
电缆层作为整个系统的进风口，安装6组进风过滤模块，用于空气净化，防止积灰、积垢和有害气体侵蚀；安装3套送风模块机组，从电缆层吸入空气用风管送至各散热器室的散热器底部；安装2台排风机，用于事故排烟。
GIS室安装1台模块机组，机组从底部吸入电缆层新风，再次过滤后压入GIS室；室内上部设有电动防雨阀窗，室内多余的温、湿度空气经电动阀窗溢出户外，室内底部SF6泄漏气体经下部排风口溢出户外；同时在室内上部与下部各安装2台排风机，用于事故排风，上面两台向室内送风，底面两台向户外排风，平时SF6泄漏气体则在模块机组送风下自行从底部风机口溢出户外。
开关室在墙边安装2台带有辅助制冷制热模块机组，该机组从底部吸入电缆层新风，再次过滤并控温、湿后分别从两侧压入开关室内，对电气设备控温。
主变室楼板留有460×360孔洞，用消声弯型风管与散热器室风管对接，直接将新风送入散热器室；主变室与热散器室上部设通风格栅，用于将主变热空气排入散热器室，该方法即可提升散热器上部加温，增加热压差，又可减少户外尘埃对主变绝缘的破坏。
电容器室墙体下部留有800×350孔洞，用于安装防爆防火隔烟散流器，下层开关室空气经散流器流入各电容器室，经热交换后从各自上部排风口溢入散热器室排出户外；同时安装1台排风机，用户事故排烟。
二次设备室墙体安装1台带有制冷制热的模块机组，机组从后背吸入新风，经过滤控湿、温后压入主控室，经热交换后的湿热空气从上部电动阀窗溢出户外；该阀窗自行温控启闭，冬季关闭后室内保温，节约能源。
环境控制系统与传统通风降温措施效益对比情况如表1所示：
表1环境控制系统与传统通风降温措施效益对比表
4结论
智能变电站环境控制系统是将物联网技术、空气动力学、热力学、传热学、传感器技术、计算机自动控制技术等理论和技术高度集成的一种智能化应用系统，该系统的应用，实现了智能变电站环境实时监测和优化控制，解决了环境控制问题与变电站设备运行安全功效的关系，有效降低了系统能耗和噪声污染，为智能变电站的安全、可靠、经济、节能运行提供了技术支撑和重要保障。
参考文献：
[1] 国家电网公司. Q\GDW383-2009智能变电站技术导则[S]. 北京: 国家电网公司, 2009.
[2] 鲁东海, 孙纯军, 秦华. 基于物联网技术的智能变电站辅助控制与监测系统设计与应用[J]. 华东电力, 2011, 39(4): 567–571.
作者简介：
关键词：Agent；Web Service；学习环境；学习者模型
中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)24-1327-03
A Design and Implementationof the Intelligent Learning Environment Based on Multi-agent
YIN Hui
(Jiangsu Yunhe Junior College, Yunhe 223100, China)
Abstract: Traditional intelligent learning environment as only one learner model to meet user personalized learning needs, For this reason this paper,puts up a Multi-Agent-based intelligent learning environment, the learning environment and makes a discussion on the architecture, and the client leaner model, the server learner model and their interaction between the models are also specifically described.
Key words: Agent; Web service;learning environment;learner model
1 引言
随着网络的日益普及和网络可以为教育带来许多优点，使计算机辅助学习朝着基于网络的学习方向发展。现在我们可以随时随地通过网络利用计算机进行学习。但是，决大多数基于网络的教育应用软件是用静态的、一般的方法对学习者进行辅导，并没有考虑到使用该应用软件时学习者个性化需要。另一方面，有的教育软件技术在个性化辅导方面取得了显著的效益。如作为教育技术的智能学习环境和智能辅导系统，根据学习者模型在履行着个性化的教学任务[1]。传统的智能学习环境作为独立的应用程序在每个用户计算机上进行运行，而且这些智能学习环境是基于存储在本地用户计算机上的学习者模型工作的。为此，我们也开发了基于Multi-Agent的智能学习环境。它的操作方法是基于Web Services，需要明确的是Web Services是一个自含式的、有标准组件的应用程序，它可以提供任何人要求的一系列功能。Web Services的主要特征是它可以使用诸如WSDL (Web Service Definition Language), SOAP (Simple Object Access Protocol) and UDDI (Universal Description, Discovery and Integration)等网络标准与应用程序进行交互，并且可以调用它们[2]。
2 体系结构
基于Multi-Agent的智能学习环境是一个基于Multi-Agent的体系结构，它由一组能够自治或半自治的Agent组成，他们可以共同相互作用或工作来从事某项任务或达到某个目标。其体系结构由短期学习者模型Agent、长期学习者模型Agent、建议Agent、辅导Agent和语音驱动Agent等五个Agent组成。具体的体系结构如图1所示。这些Agent共同监视学习者，并且在认为必要的时候提供个性化的建议和辅导。所有的这些Agent在本地用户计算机上工作，仅仅长期学习者模型Agent负责与Web 服务器交互。
图1基于Multi-Agent的智能学习环境的体系结构
1) 短期学习者模型Agent：每次学习者发出一个命令，客户端短期学习模型Agent就会推理学习者目标所期望的要求、获取学习者的认知状态与特点、鉴别可能的误解。这个分析机是基于一个有限制目标的识别机制和人类模糊推理理论。短期学习者模型Agent应用人们模糊推理理论的原理去搜索类似的可供选择的行为去代替学习者已经的有问题的行为。一旦可供选择的行为产生，就会被发给建议Agent，建议Agent就会负责选择学习者倾向的行为。
2) 辅导Agent与建议Agent：如果短期学习者模型Agent认为学习者的误解是由于学习者知识缺乏引起的，它就会把这个信息通知辅导Agent。辅导Agent负责编制适应性课程对学习者进行辅导。这时建议Agent和辅导Agent就会从短期学习者模型得到关于学习者的信息，这样做的目的是使建议或课程能够适应每个学习者的需要和兴趣。
3) 语音驱动Agent：建议Agent和辅导Agent向位于客户端的语音驱动Agent发送他们的结果。语音驱动Agent负责使用统一并且易于访问的方式去呈现信息。为了使人机间交互更加自然和愉快，语音驱动Agent还会把把系统的建议呈现给学习者。这些特征提供了一个令人愉快的和有情感的功能，这对于使用计算机应用程序的新手来说降低了门槛。此外这些特征通过激发学习者还改善了系统的效率。语音驱动Agent全权负责与学习者之间的通信，包括学习者疑问的收集以及当学习者被诊断处于一个有问题的情境时，系统对学习者建议的陈述等等。
4) 长期学习者模型Agent：只要短期学习者模型Agent获取了学习者与系统交互的信息，就会把这个信息发送给长期学习者模型Agent。一般的，长期学习者模型Agent维持和管理学习者概况、在认为必要的时候给短期学习者模型提供相关的信息。此外，为了维持和更新存储在学习者模型上的信息，长期学习者模型Agent负责与Web Service端学习者模型服务器进行交互。
3 客户端与服务器端学习者模型之间的交互
基于Multi-Agent的智能学习环境为每个学习者建立两个分开的学习者模型，一个位于本地计算机上，一个位于服务器上。每次用户使用该学习环境，系统就会检查用户计算机是否与internet相连接，如果没有连接，系统就会以独立的应用程序在本地学习者模型上运行。长期学习者模型Agent就负责查找学习者与系统交互的学习者模型。如果长期学习者模型找到了学习者模型，人机交互开始正常运行。每次学习者了一个新的命令本地学习者模型就会更新。如果学习者模型并不存在于Web Service端学习者模型服务器上，长期学习者模型负责查找是否学习者在离线的情况下使用某一计算机与系统进行交互。如果长期学习者模型不能够找到关于这个学习者的任何信息。它就会在本地初始化学习者模型。无论如何，长期学习者模型Agent都将把学习者信息发送给Web Service。Web Service将利用本地学习者模型的信息创建一个新的学习者模型。
如果学习者与应用程序进行在线交互，并且学习者模型存在于服务器上，长期学习者模型Agent就负责查找是否存在一个本地学习者模型。如果在本地计算机上没有任何可以利用学习者信息，长期学习者模型Agent负责从服务器上复制一个学习者模型到学习者计算机的硬盘上。否则，长期学习者模型Agent就承担着用最新的信息更新学习者模型的任务。
只要学习者模型数据更新完成，用户与系统的交互就正常开始。这个过程在学习者退出时候就重复（假设学习者一直在线），这样便于服务器用最新获得的信息更新学习者模型。
4 客户端学习者模型
每次学习者与基于Multi-Agent的智能学习环境交互，短期学习者模型Agent就收集用户新信息进而更新本地计算机上的学习者模型。如果短期学习者模型Agent不能查找到某个学习者学习模型，它就会用固定的模式初始化学习者模型。
在基于Multi-Agent的智能学习环境中，系统根据用户的知识水平、姓名、是否为新手或专家等信息将把用户分为三类中的一类。这样的分类由于能使系统对属于某一组的用户通常的错误、误解等有一个最初的观点，因而被认为是十分重要的。例如：新手通常倾向于由于不正确的命令选择或不正确的命令执行而犯错误，而专家由于通常由于粗心出现错误。
固定的模式作为一种工具去模仿系统的用户可能有的信息与参数选择。使用固定模式的主要理由是他们能够提供一套对用户非常有用的默认假设。默认假设的出现对于模仿许多用户方面被证实是非常有效的。但是这种方法同时也有问题，例如：没有考虑到同一组学习者可能有相同的行为，每一个人是一个个体，其在许多方面都有别于其他人。因此固定模式应该仅仅用于初始化学习者模型，这样基于Multi-Agent的智能学习环境保留着每组用户模型的一个库，每次只要一个新的用户与系统交互，长期用户模型就鉴别这个用户属于哪一类。
对于每一次新的交互，短期学习者模型Agent就会使用时间戳在学习者模型上创建一个新的记录，这样每一次记录都有交互的数据与时间。通过这种方式可以使每一次交互有别于所有其他的交互。短期学习者模型和Web 服务器能够很容易地鉴别哪些本地学习者模型没有包括在服务器的学习者模型内。而且学习者模型的每一次注册都保留着一个标记去通知短期学习者模型Agent是否这次交互包括在服务器上学习者模型内。只要学习者完成了与系统的交互，短期学习者模型Agent就负责与网络服务器交互，从而更新服务器上学习者模型。
5 服务器端学习者模型
客户端与Web Service上的学习者模型之间的通信通过Web Services协议进行，图2总结了Web Services的操作以及其与客户端Agent之间的交互。
长期学习者模型Agent发出一个包含某个学习者模型的命令给Web Service上的学习者模型。为了鉴别用户，这个命令通常包含用户姓名、口令（用户与客户端应用程序在以前交互时使用的）。通信模块每次都要重新获取与处理这样的命令。通常通信模块处理所有Web Services信息（包括鉴别请求、更新请求、创建请求、删除请求）并且负责用XML格式化响应，然后发送给客户端应用程序。
图2 服务器端学习者模型的体系结构
此外，学习者模型模块评价发送给Web Service上的学习者模型的信息。例如：服务器端的长期学习者模型有关于学习者充足信息，但是发送给Web Service上的学习者模型的信息是属于学习者固定模式的信息，那么这个信息就会被拒绝。这是因为固定模式的信息仅仅用于初始化学习者模型。这样当固定模式的信息来自本地的学习者模型，而在服务器上有充分的学习者信息，这将意味着计算机与服务器之间通讯失败，基于Multi-Agent的智能学习环境作为一个独立的应用程序已经运行。在这个操作过程中，因为系统在本地没有发现学习者模型，很可能创建了一个新的初始的学习者模型。
这一点上面已经提到，客户端长期学习者模型Agent负责学习者模型维护、创建用户与学习环境交互时学习者模型新记录。然而这样一个如此详细的学习者模型对于Web Service与长期学习者模型来说需要相当大的存储空间与时间。为了克服这个困难，学习者模型被分为两个部分：第一部分包含着学习者的概括性信息（三个月前的信息），第二部分包含着学习者与学习环境交互时具体的信息（最近三个月的信息）。数据库模块负责学习者模型记录之间的连接。每天数据库模块从学习者模型的第二部分上删除三个月前的记录，并把它们整合到第一部分。
6 结束语
本文描述了一个旨在帮助用户学习的基于Multi-Agent的智能学习环境。该学习环境与传统智能学习环境不同之处在于它为每个用户分别在客户端与服务器端建立了一个学习者模型，而且二者之间还可以通过Web Services协议进行交互。系统指派了一个短期学习者模型Agent去监视用户，如果发现用户处于有问题的情境，系统就会诊断问题的原因，并且提供合适的建议。可以说每个用户能够受益于系统的建议和适应性辅导，同时这种学习的适应性还取决于学习者以前的知识、能力和需要等。
参考文献：
[1] Kabassi K,Virvou M. Using Web Services for Personalised Web-based Learning[J]. Educational Technology &Society,2007,21(2):245-264.
关键词：智能科学与技术；综合性大学；机器人
中图分类号：G642 文献标识码：B
1 引言
经过近几十年的发展，智能科学技术已经成为信息领域的重要生长点，其广泛的应用前景日趋明显。为了适应社会经济发展的需求，南开大学于2005年开始建立“智能科学与技术”本科专业，经过一年时间的缜密准备，2006年正式开始招生。该专业以信息学院机器人与信息自动化研究所、自动化系、计算机科学与技术系等单位为学科依托，覆盖了这些学科上的多个博士点和硕士点。该专业面向前沿高技术，注重系统集成和相应的工程实施能力，以机器人技术等作为载体，强调学生一定的工程实践能力，并授予工学学士学位。
作为一个成立不久的新兴交叉专业，“智能科学与技术”专业没有成熟的教学计划可以遵循。特别是对智能科学这种前沿叉学科而言，如何完善人才的培养机制，以满足国民经济对于智能技术专业人才的需求，是该专业建设成败的关键性因素。另一方面，21世纪科学技术的交叉与综合，社会经济的迅速发展，国际竞争的加剧，对人才的培养机制以及人才的素质、能力、知识结构等方面都提出了新的要求。基于以上原因，为了建设好“智能科学与技术”专业，实现该专业的培养目标，我们必须针对该专业学科交叉的特点，总结传统教学方法、教学手段的优点与不足，优化课程设置和教学计划，充分体现该专业面向前沿高技术的优势，根据应用型、开发型的专门工程技术人才的需要，注重理论联系实际应用，强调课堂讲授与动手实验相结合。在制定教学体系和有关实验环节时，我们根据南开大学的办学特色，研究出一套既能够充分发挥南开大学的教学优势，又符合智能专业学科特点的教学模式。
2 兼顾专业特色与南开大学特点的教学计划设置
对于南开大学“智能科学与技术”专业而言，能否扬长避短，制订出结构合理且便于实施的教学计划，是决定该专业建设成败的至关重要的环节。
2.1 教学计划安排
南开大学信息学院设有计算机科学与技术、自动化等多个本科专业，学科交叉优势非常明显，这正是建设“智能科学与技术”专业所必需的学科基础。此外，南开大学机器人研究所在智能系统设计等方面具有多年的研究经验，可以将研究成果转化为教学内容，以进一步提高人才培养的水平。但是，从另一个方面来看，南开大学在脑科学与认知科学等方面开展的研究不多，要在认知理论等领域培养高水平的人才具有一定的难度。基于这种情形，在设计“智能科学与技术”专业的教学计划时，必须充分发挥我们在机器人研究方面的优势，重点培养学生在智能系统设计与分析方面的能力，使其针对各种具体要求，能够选择合适的传感与执行器件，集成多种智能技术与策略，完成工程系统的设计。
不可忽视的是，作为一所综合性大学，南开大学的工科基础相对薄弱，缺乏与智能学科有关的其他学科，如机械工程等。在这种大环境下，必须根据“智能科学与技术”本身的专业特点以及南开大学自身的具体情况来设置相应的课程以及教学计划，探索出一种能够充分发挥南开大学本身的理科优势和在机器人等智能系统上的研究经验，并且带有显著工程科学特色的学科建设方法和本科培养模式。为此，该专业所开设的课程和教学计划应该充分体现面向前沿高技术的特点，强调应用型、开发型的专门工程技术人才的需要，从培养目标、课程设置、实验及实习安排等方面都必须具有科学而合理的实施方案，使将来的毕业生可以成为在相关领域的研发中迫切需要的智能科学与技术方面的专业人才；这些人才应该也可以面向产业需求，在信息技术、智能家居、控制工程等领域从事智能信息采集与处理、智能系统设计与集成等方面的教育、开发与研究工作；还可以在与智能科学与技术相关的诸多方向继续深造。
需要强调的是，“智能科学与技术”专业并不是自动化、计算机等现有专业的简单组合，而是面向前沿高技术，具有自己独特定位和完备教学计划的新兴交叉专业。在设计“智能科学与技术”专业的教学计划时，我们根据南开大学综合性大学的具体情况，充分考虑到智能专业的多学科交叉特点，重点培养学生在智能系统设计与分析方面的能力，在课程体系中偏重工程技术素养方面的锻炼，最终将为该专业的毕业生授予工学学位。因此，在选择教学内容时，我们主要针对智能系统中常见的传感与执行器件，以及与之相关的各种智能技术进行介绍与分析。通过开设传感器、运动控制等课程，使学生熟悉各种光、机、电器件特性，使他们能够针对不同场合下的各种具体应用对象合理选择各种传感与执行器件，如压电陶瓷、激光、声纳、液压等元件，将其进行集成后完成预定的单元任务，并进而分析、设计和实现机器人等各种综合性的智能系统。
实现上述目标的重点在于使学生理解与掌握各种常见的智能技术，并且能够将其用于解决工程实际问题。因此，除了让学生学习认知科学基础、电子技术、计算机、自动控制原理等课程之外，本专业还特别开设了“智能技术”与“智能工程”等数门核心专业课程。此外，由于本专业侧重点在于工程实际应用，而各种智能技术必须具备一个起码的工程载体，因此，在课程计划中，除了讲授各种智能技术之外，还必须包含机械工程基础、工程光学基础等课程，使学生通过这些课程的学习，了解常见的光学和机械传感与执行元件。其中，“工程光学基础”将主要介绍智能系统中主要的光学传感与执行器件，该课程配有相应的实验。通过该课程的学习，学生可以掌握工程光学的基本概念和计算方法，了解常用的光学检测和执行技术，在此基础上，能够根据实际智能系统的需要，选择合适的光学器件和计算主要的光学参数。
根据上述设计思路，我们为“智能科学与技术”专业制订了合理的教学计划。该专业学生共需取得150个学分，方可获得工学本科学位。这些学分的具体分配如下：校公共必修课4分(926个学时)，主要学习数学、物理、英语等公共基础课程；院系公共必修课30.5个学分(659个学时)，主要包括电子技术、电路基础、计算机程序语言等课程；专业必修课29个学分(498个学时)，主要包括自动控制原理、智能技术、智能工程等专业核心课程：专业选修课为26，5个学分，学生可以从机器人学导论、数据结构、运动控制等课程中选择适合自己实际情况的课程来学习，为自己将来从事智能系统方面的研究打下基础：任选课为 15个学分，这部分课程可以拓宽学生的知识面。大部分专业必修课程都安排了实验或者上机，以通过实际应用增进学生对基本理论的理解。
2.2 核心专业课程
对于南开“智能科学与技术”专业而言，“智能技术”和“智能工程”等课程是体现专业特色的核心课程，它们在一定程度上决定了是否能实现预期的专业人才培养目标。以下将对这些专业课程进行具体介绍。
“智能技术”是智能科学与技术专业最重要的核心专业课程之一，包括6个学分。教学中既有理论讲授，还包括大量仿真训练与实验操作。该课程包括以下三部分：人工智能、计算智能与机器视觉。其中，人工智能以符号主义为主线讲授人工智能的基本概念、原理与方法；计算智能以联接主义为主线讲授计算智能的基本思想、方法；而机器视觉是基于模式识别的智能方法，重点讲授机器视觉的基本流程与方法。通过智能技术的学习，力争使学生能够掌握智能技术的基本原理和方法。通过课堂讲解，并配合一定的作业练习、上机实验等环节，使学生初步具备运用智能技术和方法分析问题和解决问题的能力。
“智能工程”是一门解剖实际智能系统设计与分析过程的核心专业课程，它与“智能技术”之间是前后承接的关系。该课程将通过分析典型的智能系统讲授各种智能技术在工程实际系统中的应用。总体而言，该课程面向智能系统的实际应用，着眼于使学生理解如何解决工程应用中的技术问题。为此，将通过具体分析移动机器人、无线传感网络等实际智能系统，使学生了解智能系统的基本结构和各个组成单元，并更好地理解之前所学的信息检测与传感、信号处理、运动控制等技术以及各种智能信息处理方法，使学生初步具备综合运用多种智能技术分析、设计和实现智能系统的能力。
2.3 教学计划实施
作为一个多学科交叉的本科专业，“智能科学与技术”的教学内容相对较多。该专业的很多课程都是现有研究生课程的下移，但不能完全沿用研究生的教学内容和授课方式，否则，在知识储备和学习能力方面的差距将使本科生很难理解、消化、吸收授课内容。因此，在组织教学时，强调授课内容突出重点，以点代面，着重讲授基本方法及其实际应用，尽量避免讲授枯燥的理论或过于抽象的内容。此外，为了适应学时方面的要求，智能技术和智能工程等课程重点讲授清楚一至两种智能信息处理技术，透彻剖析一至两个智能系统，并通过随后的专业实践等课程，进一步加深学生对各种智能技术和智能系统的理解。
在我国现行的教育体制中，中学阶段和大学阶段的学习差异性非常大，很多大学生在入学之初表现出非常明显的新生综合症。此外，很多大学生在专业课程选择、职业规划等方面疑虑很多，迫切需要经验丰富的教师进行引导。基于上述原因，并考虑到“智能科学与技术”专业课程难度较大，我们在该专业中引入了教授学业导师制度。即为该专业的各个班级分配一名学业导师，他们都是本专业年富力强、教学经验丰富、研究成果突出的中青年知名教授。其中，前两届学生的班导师曾分别留学美国康奈尔大学和加州大学伯克利分校。这些班导师可以为学生在专业课程选择、职业规划等方面提供非常具体的意见，也可以引导高年级学生积极参加专业实践，加速学生成才。
迄今为止，南开大学“智能科学与技术”专业的教学体系已经基本建设完成。现在，该专业已经有三届学生，教学情况良好，教授学业导师制度也得到了学生的广泛认可。初步的实践经验表明：我们所制订的教学计划合理性好，实现了预期的教学效果，可以达到“智能科学与技术”专业人才培养的要求。
3 实验和实践环境建设
3.1整体建设思路
作为一个面向应用的学科，“智能科学与技术”专业必须非常重视工程训练。因此，我们除了精心设置有关课程讲授基本理论，组织教学实习之外，还必须着眼于实验室的建设。通过创建高水平的实验环境，为学生提供一个实践、测试、研究基本理论的场所，切实增强学生的动手能力和工程创新意识。能否获得一个高水平的实验环境，是“智能科学与技术”这个新专业人才培养成功与否的关键因素之一。
南开大学信息学院具备良好的实验条件，机器人研究所现有的科研设备也可以为“智能技术科学”的本科生提供较好的实践平台。尽管如此，原有的实验室只能满足“智能科学与技术”专业起步期的教学工作需要，而对于体现专业特色的课程，如智能技术、智能工程等，需要有相关配套实验，因此必须创建一个高水平的实验环境，以满足专业课程教学的需要。考虑到经费和实验面积两方面的限制，要想在短期内获得一个完全满意的实验环境，难度很大，因此需要采用分批次、循序渐进的方式建设智能专业的整体实验环境。一方面，通过一年半左右的时间规划并建设好“智能科学与技术”实验室，以满足“智能技术”、“智能工程”等主要专业课程的教学要求；另一方面，可以借助于机器人研究所等单位的实验条件，暂时缓解部分课程的实验压力。
3.2 “智能科学与技术”实验室建设
“智能科学与技术”实验室的主要作用是开设与智能系统有关的实验，以体现本专业的特色。所以，建设该实验室将重点考虑如何为本专业的核心课程提供必不可少的实验条件，使学生通过大量实验操作掌握智能系统中测量、感知与执行的基本技术手段与方法，并能对整个系统进行综合分析与评价，增强学生对所学习基本理论的感性认识，深化其对专业知识的理解。在此基础上，可以引导学生在实际操作中发现问题，综合运用所学知识解决问题，训练学生逐步养成系统整体设计的技能，以培养“智能科学与技术”领域的工程创新性人才。
自南开大学建立“智能科学与技术”专业以来，我们对于该专业实验室的建设进行了长期调研，在此基础上，根据南开大学的学科特点及现有的实验室基础，我们规划了“智能科学与技术”专业实验室的建设方案，对各个实验计划进行了详细论证。在南开大学新专业建设经费的资助下，南开大学信息学院和教务处、设备处密切合作，筹集资金购置了相应的实验设备，初步建设完成了“智能科学与技术”专业实验室。实验室的主要设备如表1所示，包括机器视觉、移动机器人、磁悬浮系统、三自由度直升机、电梯群控系统等多套实验系统，这些设备可以基本满足智能技术、智能系统、专业实践等课程的教学需要。特别需要指出的是，一些实验环节，如电梯群智能控制调度及远程维护系列实验，是首次引入本科教学体系的实验课程。
3.3 以科研环境促进实验教学
不可否认的是，“智能科学与技术”实验环境建设是一项任重而道远的工作，要想在短期内完善实验环境，使之能够完全满足“智能科学与技术”教学的需要，难度很大。在这种情况下，必须开阔思路，采用多种方式进一步拓展实验渠道，如借助外单位设备组织实验教学等。
我校“智能科学与技术”专业的主要依托单位为信息学院机器人与信息自动化研究所。该所在机器人及相关技 术的研究方面处于国内领先行列，配置有移动机器人、医疗机器人、无线传感网络等多套实验设备，承担了大量国家与省部级的研究项目，具备了良好的实验条件。因此，我们充分利用该所良好的科研环境来促进实验教学。一方面，我们经常性地组织“智能科学与技术”专业的低年级本科生前来机器人所参观实习，通过教师的详细讲解，使学生初步认识机器人等智能系统的基本结构和主要组成单元，为将来学习智能技术和智能工程等课程建立感性认识，同时也使他们更好地理解本专业特色，激发学习兴趣。另一方面，在专业课程的教授过程中，教师根据具体的教学内容组织学生到机器人所进行各类演示性实验，使学生更好地理解各类智能技术。除此之外，为了切实提高“智能科学与技术”专业高年级学生的工程创新能力，学生进入大三，初步完成电子技术、计算机、智能技术等专业课程的学习后，我们逐步引导学有余力的学生提前进入实验室，参与各类研究项目，鼓励他们应用掌握的知识设计实际工程系统，激励他们的创新意识。
3.4 专业实践环节设计
为了实现“智能科学与技术”交叉工科专业的人才培养目标，必须为学生安排充分合理的教学实践环节，使学生通过解决实际问题掌握有关理论知识，提高设计与分析智能系统的能力，提高他们对于本专业的信心。在教学计划中，我们对学生的实习环节进行了精心规划，在教学的后期，积极引导学生参加各个层次的实践教学活动。
在教学计划中，“智能科学与技术”专业开设“专业实践”课程，主要目的是让智能专业的本科生进一步熟悉各类智能系统，针对磁悬浮、直升机等实验系统设计出合适的智能控制方法，并最终完成算法实现、系统性能测试、研究报告撰写、期末答辩等工作，力争使学生能够应用模糊控制、专家规则等智能控制方法解决工程实际问题。
【关键词】农业物联网 智能节点 环境监测系统
农业生产环境的监测由于农业生产的范围大、气候和环境多变，需要监测内容较多，一直是困扰农业物联网技术广泛应用的技术难题。
基于智能传感器技术和物联网技术的综合农业生产环境监测技术是农业物联网技术实施的技术基础和重要应用。农业生产环境涉及到气候、农作物及其生产环境的众多方面，需要的观测量众多，各观测量所采用的传感器技术、变送器方法各不相同，而且在分布范围广和监测时间较长的情况下，智能传感节点的设计需要综合考虑安装环境、网络连接、可用时间等众多因素，设计一种能够适用于多种节点类型，分布式布局、自组织网络的农业物联网系统，首先需要在网络架构上采用灵活部署和分布式的物联网架构，然后是分布式的智能节点设计。具体监测的参数包括大气条件、土壤情况、病虫害和农作物生长形态等。
基于农业物联网技术的农业生产环境监测系统网络，可以实现农业生产的基础数据采集和存储，通过无线传感器网络构成的无人值守的自组网结构，可以准确感知农业生产环境信息和作物信息。
本文介绍了一种基于农业物联网网络架构的智能节点设计方案，可实现农产品生产环境监测。该环境监测系统采用分布式的智能传感器现场布局，这些传感器节点可以准确感知农业生产环境信息和作物信息，通过自组织的Zigbee网络，连接到上层的智能网关，组建农业生产信息基础数据库，利用数据库的共享功能，用户可远程访问数据库，获取需要的信息，指导农业生产过程。
1 农业物联网系统网络架构设计
农产品生产环境监测系统将Zigbee传感器网络与3G/4G 网络融合并接入互联网，系统采用三层结构设计：感知节点层、网络传输层和业务应用层。感知节点层由众多分布式部署的感知节点组成，节点能够搭载多个标量及多媒体传感器节点，在读取农业环境信息的同时，还能够自组织构成可自愈的高效无线数据传输网络，与上层的网关节点保持通信；网络传输层的主要设备是智能农业网关，有能够收集下层感知节点的ZigBee主节点模块和向上与互联网连接的3G /4G无线传输模块；业务应用层的数据中心包括农业基础信息数据库和 Web服务器，农业基础信息数据库负责数据保存，Web服务器负责向互联网信息。系统的工作过程如下：智能感知节点主动构成自组织的无线传感器网络，数据融合后与智能网关进行数据传输，智能网关在保存数据内容后，再通过3G/4G网络向使用者提供互联网服务，然后定期将数据上传给上级监管部门的数据服务器；上级监管部门或农业指导部门可以根据数据内容形成报告提供给农业从员者；各类用户可通过互联网终端访问该系统，查询感兴趣的农业环境参数，如有可能，还可对部分可控节点进行控制操作。
网络传输层的无线传感器网络采用类似于ZigBee的协议，智能农业网关通过ZigBee网络与多个节点或路由器相连，构成一个星形网络。
在网络接入协议的选择上，系统可根据环境要求和应用需要，自主切换到无线WIFI或3G/4G网络，并在节能需要的情况下关闭网络开关，形成速率自适应和节能的网络接入。
2 感知层的ZigBee智能感知节点设计
智能感知节点作为整个监测系统的信息采集源头，能够为整个系统提供完整和准确的数据。节点能实时采集农业生产相关的环境信息与作物信息，并且能够通过集成多种传感器，搭建一个自组织的ZigBee网络。其中的传感器种类，包括大气条件、气象信息、土壤湿度、水环境PH值等标量数据传感器，以及为农业生产者提供直观影像的图像传感器（摄像头）。经由节点采集的数据首先在节点处进行数据处理，然后经由ZigBee网络汇聚到网络区域内的智能网关。
考虑到各类传感器节点的能耗、购买成本、覆盖范围以及传输距离的限制，如摄像头的能耗较大、价钱相对较贵，可以覆盖较大范围，一个监测区域内安放一个摄像头就可以满足应用的要求。因此不必在同一监测区域内的节点上都采用同样的设计结构，可以分别连接不同的传感器连接网关。
3 结论
本文设计实现了一种基于物联网三层结构的农产品生产环境监测系统，该系统利用可灵活部署的智能节点实现了分布式的传感网络总局，实现了对农业生产现场的环境监测和基础农业数据采集。具体采用了自组织的Zigbee网络将广泛分布在农业现场的各类农业生产数据组织在一起，利用网络传送到智能网关给农业从业人员使用。系统重点解决了在分布式环境下对于智能节点的可靠性可用性设计、冗余数据的融合处理和网络的自组织问题，是农业物联网技术的一次成功应用。
参考文献
[1]孙忠富，杜克明，尹首一.物联网发展趋势和与农业应用展望[J].农业网络信息，2010（5），pp：5-8.
[2]劳凤丹，余礼根，滕光辉.设施农业3G+VPN远程监控系统的设计与实现[J].中国农业大学学报，2011，16（2）.pp：155-159.
作者单位
关键词：工作室制；环境艺术设计专业；教育效能；评价体系
工作制教学模式基本载体就是工作室，同时采用教室、课程和实践一体化的形式，由传统转向实践，由封闭式过渡为开放式教学，将教学和实践紧密结合在一起，其主要任务就是课题项目研究，主导是专业教师队伍，核心为应用专业技术，基础是掌握课程知识，在完成和承接各种生产技术项目的同时，由教师带领学生
一 我国艺术设计教育的现状
我国高等院校设置艺术设计专业课程的现状是，很多还在延续传统的教学体系，从低年级到高年级，依次设置造型和专业基础课程、专业设计和实习与毕业设计，在这一系列的教学环节中，往往更多关注是课堂教学，对实践教学却没有引起足够的重视，对理论知识体系过多强调，实践往往流于形式，采用虚拟课题的方式，既没有真正落实，同时监管不到位，造成了学生在实习环节无所适从，无法顺利开展实习单位交给的设计任务。所以我们在艺术设计专业课程教学中，必须采取一种新型的工作室教学模式，既基础教学和实际课题相结合，努力培养专业技能和创新能力相结合的复合型设计人才。
二 建立工作室的基础条件
培养师资人才、建设师资梯队、改革课程体系是建立工作室的基础条件。
（1）改革课程体系
系统的调整原有的课程体系，在大学一、二学年完成手绘、软件、基础理论等基础理论学习，为大三阶段的工作室学习打下良好的根基。
（2）培养师资人才和建设教师梯队
采用老中青结合的方式，对教师梯队结构进行优化。通过校企结合的环境艺术设计人才培养模式，由老教授把握方向，利用自身的人脉、成果、经验、学识等对科研课题进行承接。中年教师作为中坚力量，起到了承上启下的作用，负责团队的衔接、管理和组织工作；青年教师负责对学生的指导工作，协助团队完成课题。采取“引进来、走出去”的策略，帮助青年解决教师实践和理论教学相脱节的问题。一方面为培养教师的业务能力，将青年教师送到设计公司或企业接受锻炼；另一方面为创造条件，从外引入设计师或者是专职实验员作为兼职教师，以支撑工作室的高效运行。
三 工作室的设置
设置工作室要以调研论证工作为基础，要具有一定的合理性和科学性。
（1）采取市场调研的方式
一是到同类专业或者是国内外艺术院校进行调研；二是到行业设计单位进行调研；三是为获得数据和一线资料，采用交流座谈、实地参观、问卷调查等方式，为以后论证工作打下夯实的基础。
（2）进行专业论证
举行专业的论证会，邀请优秀毕业生及院校专家，掌握着丰富的工作室教学经验，同时还有那些有着留学经历的艺术专家，通过研讨工作，最终对工作室的运作形式及名称进行确认。
四 工作室教学模式
基本上分为以下两种：
（1）与课程相结合
工作室的教学模块由专业学科组负责制定，为了规避采取单一的思维方式来培养和影响学生，可在不同的工作室来开展同一方向的数学模块。同时可采取一定的竞争机制，在不同的工作室，进行同一类的授课内容，以促进工作室健康发展，便于师生间的双向选择。建立相应的评价体系及考核机制，学生只有在经过工作室考核，指定学分达标之后，才能进入下一个毕业设计环节。为了保证课题研究的持续性，学生还可留在工作室继续接受辅导，直至毕业设计顺利完成。以制作模型课程为例，这些基础课实践教学工作是由基础课程工作室来承担，完成之后，工作指导是由专职实验员负责制作，由教师负责造型的指导及创意的设计。设计类实践教学是由设计工作室来承担。针对课题项目，由专业教师带领学生参与竞争，承担教学指导工作。由某领域的专家或职业设计师担当兼职教师，通过实战经验的传授、最新资讯及设计理念的传播，起到辅助设计室的作用，和学校进行设计项目的合作。
（2）采取课外运行模式
通过采取市场化项目运作形式，项目由教师承接并担任负责人，对项目组成员进行挑选，带领学生共同进行项目的运作工作。创造学校、教师和学生“多盈”局面，锻炼学生和教师的实践能力，为个人和学校赢取更大的效益。组织学生参见大型的设计竞赛，创造良好的学术气氛，在工作室承接项目期间，召开座谈或讲座，创造机会邀请知名专家和学者来校进行指导工作。
五 工作室管理
采取逐层学科管理模式，既工作室——专业学科组——院系，学科的发展规划、责任教授的聘请、考核指标的建立、教学的管理及专业学科组的建立，基本上由院系来负责制定。而建立专业的工作室和团队、制定专业的教学计划和教学大纲、对本专业学科发展规划的制定由专业学科组进行。对外交流与合作、组织和实施科研项目、探讨专业的研究方向由工作室负责。工作室的管理特色是项目负责制和个人责任制，根据项目来设置责任人或者是项目负责人，组建师资群完成额课题的研究。
六 工作室的评价体系
由学科委员会或学院建立工作室的评价体系，定期进行考核，对工作室目标是否真正实现予以监控，对经过考核没有达标和合格的工作室，要予以撤销和更换负责人。
七 结语
通过建立工作室制教学模式，能够为社会源源不断的培养专业技能和创新能力相结合的复合型设计人才。此课题是浙江省教育科学规划研究课题，它是在借鉴国内外个知名院校基础上，通过大胆的尝试研究而成，由于各个学校实际情况不同，所以我们在今后的工作之中，还要不断的探索和完善，在实践中建立符合我校特色的专业“工作室制”人才培养模式。
参考文献：
[1] 唐春妮.高职艺术设计专业项目工作室教学模式的思考与实践.艺术与设计,2010.08
[2] 霍珺,韩荣.对环境艺术设计专业人才培养模式的思考分析[J].山西建筑. 2010(32)
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