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1 总体设计方案 本文由wWW. DyLw.NeT提供,第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务,欢迎光临DyLW.neT
本设计采用CAN总线作为数据采集与系统控制的通信方式,以ATMEL公司生产的AT91SAM9263 ARM芯片为主控单元,结合A/D转换技术、故障诊断专家系统实现某型火箭炮随动系统的故障检测。总体设计框图如图1所示。
数据采集单元由信号调理模块和A/D转换模块组成,其中信号调理模块用于模拟信号的放大、滤波和提高电路负载能力,A/D转换器完成模拟信号向数字信号的转换,ARM主控单元实现系统控制与故障诊断,数据采集单元与ARM系统控制与故障诊断模块之间以CAN 总线的方式进行通信,工作人员通过操作触摸屏显示界面完成故障检测。
2 系统硬件设计
2.1 数据采集单元
数据采集单元由信号调理电路和A/D转换模块组成,用于采集某型号火箭炮随动系统液压泵、高平机等被测部件的液压或气压的状态信号,其结构图如图2所示。
信号调理电路如图3所示,采用OP27运算放大器进行设计,它的作用是把传感器输入的信号进行放大,同时利用其输入阻抗高、输出阻抗小的特点以满足A/D转换芯片对驱动源阻抗的要求。
A/D转换电路将经过信号调理模块调理后的模拟信号转换为数字信号,文中选用TLC2543CN和STC89C52分别作为A/D采样芯片和微控制器[3],其设计如图4所示。TLC2543CN是TI公司生产的12位串行模/数转换器,使用电容开关逐次逼近技术,12位分辨率,10 μs的转换时间,11路模拟输入,输出数据长度可通过编程调整[4]。A/D转换模块与51单片机之间以I2C总线的方式进行通信,只需要一条串行数据线SDA(DATA_OUT)和一条串行时钟线SCL(CLOCK),具有接口线少,控制方式简单,器件封装形式小,通信速率较高等优点。 经信号调理后的11路模拟量数据分别通过端口NO0?NO10进入TLC2543CN进行A/D转换,TLC2543CN通过[CS],DATA_INPUT,DATA_OUT,MEOC,I/O CLOCK这5个引脚与STC89C52单片机进行通信。为了减小外界环境及器件本身引入的噪声和扰动,提高系统的稳定性,在这5个信号与单片机之间进行光电耦合隔离处理。由于光信号的传送不需要共地,所以可将光耦器件两侧的地加以隔离,达到提高系统信噪比的作用,光耦隔离器件选用Avago Technologies 生产的6N137,电路如图5所示。需要注意的是,电路板中6N137两端的电源不能共用,否则起不到隔离的作用。
2.2 CAN总线通信模块
数据采集单元和ARM系统控制与故障诊断模块之间以CAN总线的方式进行数据通信和控制。CAN总线具有可靠性高、实时性强、较强的抗电磁干扰能力、传输距离远等特点,尤其适用于随动系统传感器多、各检测点信息交换频繁和干扰源复杂的情况。CAN总线通信模块的实现有2种解决方案[5]:一类是采用带有片上CAN的微处理器,如Philips的80C591/592/598、Atmel的AT90CAN128/64/32等;另一类是采用独立的CAN控制器,如Philips的SJA1000。考虑到应用的灵活性,本文采用独立的CAN控制器SJA1000。CAN总线通信模块结构框图如图6所示,选用STC89C52单片机作为CAN总线通信模块的微控制器,CAN总线控制器和收发器分别选用Philips公司生产的SJA1000和PCA82C250[6]。CAN总线规范采用三层结构模型,STC89C52单片机用以实现应用层的功能,SJA1000和PCA82C250则分别对应于数据链路层和物理层。为了增强CAN总线通信模块的抗干扰能力,在CAN控制器与CAN收发器之间进行光电耦合隔离处理,与数据采集单元一样,本文也选用6N137进行处理。
CAN总线通信模块接口电路主要由4部分组成:微控制器STC89C52、独立CAN控制器SJA1000、光电隔离器件6N137和CAN总线收发器PCA82C250。微控制器STC89C52用于数据处理、实现对SJA1000的初始化、通过对SJA1000的控制实现数据接收和发送等通信任务;独立CAN控制器SJA1000和收发器PCA82C250经过简单总线连接可实现数据链路层和物理层的全部功能。STC89C52通过DATA_INPUT向TLC2543CN发送一定格式的指令,在DATA_OUT引脚可获取到A/D转换的数据;由于SJA1000的数据线与地址线是共用的,所以将STC89C52的P0口与AD0?AD7直接连接的同时,还要将地址锁存信号线ALE进行连接,以便区分在同一时刻AD线上传递的是地址还是数据;SJA1000的中断管脚INT连接单片机的外部中断INT0;MODE管脚与高电平VCC连接以选择Intel模式;为了保证上电复位的可靠,复位电路采用IMP708芯片进行智能控制,IMP708芯片集看门狗定时器、掉电检测电路、电源监控电路等于一体,保证SJA1000芯片的可靠运行;RX0和TX0是数据的收发管脚,经光电耦合器件6N137后连接到CAN收发器上,用以电气隔离;PCA82C250有3种工作模式:高速、斜率控制和待机,本文选择斜率控制模式,通过在Rs引脚与地之间接一个100 kΩ的电阻来实现;为了消除在通信电缆中的信号反射,提高网络节点的拓扑能力,需要在CAN总线两端接入两个120 Ω的终端电阻[5]。
2.3 系统控制与故障诊断模块
数据处理与系统控制模块采用ATMEL公司生产的AT91SAM9263 ARM芯片作为主控单元,以触摸屏作为人机交互方式完成系统控制和故障诊断。AT91SAM9263主频 200 MHz;内置CAN总线控制器,全面支持CAN2.0A和CAN2.0B协议;内置TFT/STN LCD控制器,支持3.5~17英寸TFT?LCD 液晶屏,最高分辨率可达2 048×2 048。考虑到系统的可扩展性,本文将系统控制与故障诊断模块单独成板。技术保障人员可以通过操作触摸屏上显示的人机交互界面完成对随动系统的故障检测。
3 系统软件设计
系统软件设计主要分为A/D转换模块、数据 处理模块、CAN总线通信模块和系统控制与故障诊断模块4部分。主流程图如图7所示,首先对STC89C52单片机进行初始化,包括CAN总线工作方式的选择、验收滤波方式的设置、验收屏蔽寄存器和验收代码寄存器的设置、波特率参数设置、中断允许寄存器的设置以及A/D转换模块的初始化等;当单片机接收到故障检测命令时,进行A/D采样,然后由单片机对采集到的数据进行处理,通过量值转换得到实际的工况数据;最后由CAN总线通信模块将数据传输到系统控制与故障诊断模块进行故障检测,诊断结果由触摸屏显示以指导维修人员进行现场维修。
3.1 A/D转换模块软件设计
A/D转换模块程序设计流程图如图8所示。
3.2 数据处理模块软件设计
数据采集过程中难免受到噪声的影响,为了保证采到数据的准确性,可以对其进行一定的算法处理。本文在故障检测时,对同一采样点进行5次采样,然后用快速排序算法对这5个数据进行排序,取中值作为故障检测的有效数据,以减小误差带来的影响。采集到的数据与实际值之间成严格的线性关系,将采集到的数据值乘以系数K即可获得实际的工况数据,其流程图如图9所示。
3.3 CAN总线通信模块软件设计
CAN总线通信模块的程序设计主要分为初始化、数据发送和数据接收3个部分:
(1) 初始化。CAN总线初始化主要是对通信参数进行设置,通过对时钟分频寄存器、验收码寄存器、验收屏蔽寄存器、总线定时寄存器和输出控制寄存器的配置实现对CAN总线工作模式、接收报文的验收码、验收屏蔽码、波特率和输出模式的配置和定义[7]。值得注意的是,这些寄存器的配置需要在复位模式下进行,因此在初始化前应确保系统已进入复位状态。 (2) 数据发送。本文采用查询方式,进行CAN总线的数据发送,首先应将CAN总线的发送中断禁能。发送数据前,主控制器轮询SJA1000状态寄存器的发送缓冲器状态位TBS以检查发送缓冲器是否被锁定,若发送缓冲器被锁定,则CPU等待,直到发送缓冲器被释放,然后将从现场采集到的数据发送到发送缓冲区并置位命令寄存器的发送请求位TR,此时SJA1000将向总线发送数据。数据发送流程图如图10所示。
(3) 数据接收。同数据发送一样,本文采用查询方式进行数据的接收,也应将CAN总线的发送中断禁能。主控制器轮询SJA1000状态寄存器接收缓冲状态标志RBS以检查接收缓冲器是否已满,若未满则主控制器继续当前的任务直到检查到接收缓冲器已满,读出缓冲区中的报文,然后通过置位命令寄存器的RRB位释放接收缓冲器内存空间。数据接收流程图如图11所示。
3.4 系统控制与故障诊断模块软件设计
系统控制与故障诊断模块是在Linux平台下利用Qt SDK开发完成的,数据库采用嵌入式系统中广泛采用关系型数据库SQLite[8]。软件采用模块化设计思想,包括显示界面、系统控制、检测数据库和故障诊断等4部分。系统界面基于QT/GUI开发,用于故障检测结果显示、调取数据库辅助人工诊断等人机交互;系统控制模块用于系统启动与关闭、初始化及多线程处理;检测数据库用于对专家系统中经验知识、故障诊断规则集进行组织、检索和维护,及用于存储系统采集的工况参数;故障诊断模块是该检测装置核心,本文利用故障诊断专家系统对随动系统进行故障诊断,给出诊断结果。考虑到故障诊断的实时性要求,程序采用多线程编程来实现。
图10 CAN总线数据发送程序设计流程图
图11 CAN总线数据接收程序设计流程图
4 结 语
为了测试随动系统故障检测装置在各种情况下的故障检测能力, 本文通过人为制造故障的方式对该系统进行了大量实验。在反复的实验中,该系统均能正确定位故障,充分验证系统的可靠性和稳定性。本文研制的以AT91SAM9263 ARM芯片为核心基于CAN总线随动系统故障检测装置,可实现对随动系统液压、气压、电压等工况参数的测量,经故障诊断专家系统的推理,实现以自动故障诊断为主、人工诊断为辅的故障检测。文中采用的CAN总线通信方式使整个系统简洁紧凑、具有较强的抗干扰能力和实时性,这种CAN总线通信方案不但可用于随动系统故障检测装置的研发,还可推广至其他模拟量信号的机电设备故障检测,尤其是多机组的分布式状态监测与故障诊断中,具有非常实用的应用前景。
参考文献 本文由wWW. DyLw.NeT提供,第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务,欢迎光临DyLW.neT
. Industrial Electronics, 2000, 47(4) : 951? 963.
[2] 张立云,宋爱国,钱夔,等.基于CAN总线的侦察机器人控制系统设计[J].测控技术,2013,32(1):65?68.
[3] 姚远,王赛,凌毓涛.TLC2543在89C51单片机数据采集系统中的应用[J].电子技术应用,2003,29(9):37?38.
. Texas: Texas Instruments Incorporated, 1997.
【关键词】VLAN;校园网;广播域;广播风暴
当前计算机网络技术迅速发展,其中以方便、快捷、灵活、高效的组网特点而著称的虚拟局域网技术(VLAN)一经提出就得到了人们的关注。VLAN技术在很大程度上解决了网络建设上遇到的很多实际问题,其在局域网中的应用越来越广泛。校园网作为园区网的典型,其规模正逐渐地由中小型向大中型发展和过渡,这样就决定了它的组网在技术上的多样性与复杂性,其不仅要考虑物理上各网段的连接,还要考虑建立在各种网络协议上子网的互联。同时,校园网访问方式多、用户群庞大、网络行为突发性高,为了保证校园网的正常运行和安全,本文主要针对校园网的特点和传统局域网局限,重点介绍了基于VLAN技术构建校园网络的应用。
一、传统LAN的局限
在传统的局域网(LAN)中,由于各站点共享传输信道所造成的信道冲突和发生在网络第三层的广播风暴问题成为影响网络性能的重要因素。针对该问题,交换机(或网桥)和路由器被广泛应用于局域网中。交换机(网桥)连接属于同一逻辑子网的网络,再由路由器连接不同的逻辑子网。然而在同一个逻辑子网中,所有的用户在同一个广播域中,会引起网络性能的下降,浪费可贵的带宽;并且对广播风暴的控制和网络安全只能在第三层的路由器上实现;由于逻辑子网间的通信必须经路由器进行,所以这样会产生延时,而且路由器也会产生瓶颈。
在由路由器连接不同的逻辑子网的网络结构中,由集线器、粗、细缆构成的物理网络与逻辑子网相对应,通常一个m子网属于一个由物理网络来划分的广播域。由于站点被束缚在所处的物理网络中,不能根据需随意的划分至相应的逻辑子网。当网络的物理结构发生变化时,比如网络中的工作站移动、增加、改变等会加重网络管理的负担,并导致网络的综合性能下降。同时,大通信量、低延时的要求使得网络的带宽越来越不够。
综上所述,针对传统LAN存在的问题,提出了虚拟局域网的概念,能够很好的解决这些网络问题。
二、VLAN的概念和原理
VLAN(Virtual Local Area Network)即虚拟局域网,是一种通过逻辑而不是物理地将局域网划分成一个个的网段,从而实现虚拟工作组的一种新兴交换技术。VLAN与普通局域网从原理上讲没有什么不同,但从用户使用和网络管理的角度来看,VLAN与普通局域网最基本的差异体现在:VLAN并不局限于某一网络或物理范围,VLAN中的用户可以位于一个局域网中的任何位置。IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。
三、VLAN技术的优点
VLAN的优点主要体现在以下三个方面:
(一)控制广播风暴。网络管理必须解决因大量广播信息带来带宽消耗的问题。VLAN作为一种网络分段技术可将广播风暴限制在一个VLAN内部,避免影响其他网段。与传统局域网相比,VLAN能够更加有效地利用带宽。在VLAN中,网络被逻辑地分割成广播域,由VLAN成员所发送的信息帧或数据包仅在VLAN内的成员之间传送,而不是向网上的所有工作站发送。这样可减少主干网的流量,提高网络速度。
(二)增强网络的安全性。共享式LAN上的广播必然会产生安全性问题,因为网络上的所有用户都能监测到流经的业务,用户只要插入任一活动端口就可访问网段上的广播包。采用VLAN提供的安全机制,可以限制特定用户的访问,控制广播组的大小和位置,甚至锁定网络成员的MAC地址,这样,就限制了未经安全许可的用户和网络成员对网络的使用。
(三)增强网络管理。采用VLAN技术,使用VLAN管理程序可对整个网络进行集中管理,能够更容易地实现网络的可管理性。用户可以根据业务需要快速组建和调整VLAN。当链路拥挤时,利用管理程序能够重新分配业务。管理程序还能够提供有关工作组的业务量、广播行为以及统计特性等的详尽报告。对于网络管理员来说,所有这些网络配置和管理工作都是透明的。VLAN变动时,用户无需了解网络的接线情况和协议是如何重新设置的。VLAN还能减少因网络成员变化所带来的开销,在添加、删除和移动网络成员时,不用重新布线,也不用直接对成员进行配置。若采用传统局域网技术,那么当网络达到一定规模时,此类开销往往会成为管理员的沉重负担。
四、VLAN划分方式的类型及特点
VLAN的划分方式很重要,在设计和建设VLAN,实现VLAN应用时,首先要决定如何划分VLAN,即依据什么标准来组织VLAN成员。如图1所示,VLAN的划分示例。下面介绍4种常见的划分方式,不同的划分方式代表不同的VLAN实现类型:
(一)按端口划分VLAN。这是构成VLAN的最简单的方式。在此方式中,可以将分属不同交换机端口的物理网段划分为同一个VLAN,这样一个VLAN对应交换机端口的一个子集合。借助网络管理软件,根据交换机端口的标识符,将不同的端口划分为相应组。这种VLAN的优点是实现简单、容易监控,且一个端口发出广播,VLAN内的其他端口都能收到,但这种方式缺乏智能及灵活性。比如,不能在给定的端口上支持一个以上的VLAN。
(二)按MAC地址划分VLAN。这种方式的VLAN就是一些MAC地址的集合,当网络站点移动时它解决了这样的问题,要求交换机对站点的MAC地址和交换机端口进行跟踪。初始化时,对连接于交换机端口的工作站,交换机在VLAN的管理信息库的MIB中检查MAC地址,动态的匹配该端口到相应的VLAN中,实现VLAN对站点的识别和跟踪,但所有的站点必须明确的分配给一个VLAN,只有这种配置工作完成以后,对站点的自动识别才成为可能。一个大型网络,要求人工配置VLAN的工作量大而烦琐。
(三)基于网络层划分VLAN。可以基于网络层来划分VLAN,有两种方案,一种按协议(如果网络中存在多种协议)来划分;另一种是按网络层地址(最常见的是TCP/IP中的子网段地址)来划分。建立VLAN也可使用与管理路由相同的策,根据IP子网、IPX网络号及其他协议划分VLAN。同一协议的工作站划分为一个VLAN,交换机检查广播帧的以太帧标题域,查看其协议类型,若已存在该协议的VLAN,则加入源端口,否则,创建一个新的VLAN。这种方式构成的ⅥAN,不但大大减少了人工配置VLAN的工作量,同时保证了用户自由地增加、移动和修改。不同VLAN网段上的站点可属于同一VLAN,在不同VLAN上的站点也可在同一物理网段上。利用
网络层定义VLAN缺点也是有的,与利用MAC地址的形式相比,基于网络层的VLAN需要分析各种协议的地址格式并进行相应的转换。因此,使用网络层信息来定义VLAN的交换机要比使用数据链路层信息的交换机在速度上占劣势。
(四)基于规则的VLAN。也称为基于策略的VLAN。这是最灵活的VLAN划分方法,具有自动配置的能力,能把相关的用户连成一体,在逻辑划分上称为“关系网络”。网络管理员只需在网管软件中确定划分VLAN的规则(或属性),那么当一个站点加入网络中时,将会被“感知”,并被自动地包含进正确的VLAN中。同时,对站点的移动和改变也可自动识别和跟踪。采用这种方式,整个网络可以非常方便地通过路由器扩展网络规模。
五、校园网特点及VLAN划分
(一)校园网的现状及其存在的问题。笔者结合自己所在的学校,说明一些目前校园网的发展现状及其特点:随着学校自身的发展及规模的扩大,作为园区网的典型,校园网正逐渐地由中小型向大中型发展和过渡,这样就决定了它的组网在技术上的多样性与复杂性,其不仅要考虑物理上各网段的连接,还要考虑建立在各种网络协议上子网的互联。另外,随着校园网内的计算机数量的增加,VOD视频点播在多媒体课堂教学上的大量应用,网络中广播包的数量也会急剧增加,当广播包的数量占到总量的30%时,网络的传输效率将会明显下降。特别是当某网络设备出现故障后,会不停地向网络发送广播,从而导致网络风暴,使网络通信陷于瘫痪。当校园网络内计算机数超过200台后,就必须采取措施将网络分隔开来,将一个大的广播域划分成若干个小的广播域。最后是校园网的安全性问题,特别是蠕虫病毒大规模的爆发,会使整个校园网处于严重负荷状态,导致整个网络不可用,严重影响校园网的性能。此外,大学生在校园网中存在两种攻击行为:无意识的和有意的。他们的好奇心比较强,也有一定的理论知识,喜欢在网上尝试一些攻击软件的使用,很可能造成整个校园网的瘫痪。如图2是部分网络拓扑图:
(二)配置策略。由于VLAN技术允许网络管理者将一个物理的局域网逻辑地划分成不同的广播域(或称虚拟局域网,即VLAN),所以每一个VLAN可以都是按照校园的一个职能部门来划分,包含着一组具有相同工作特点的计算机。由于它是按功能划分而不是按物理地划分,所以同一个VLAN内的各个工作站无须被放置在同一个物理空间里,这些工作站不一定属于同一个物理局域网网段。一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中,因此可以控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。根据具体应用,提出如下校园网VLAN的配置策略:一是以工作站和服务器的逻辑归属划分VLAN。如按部门、系、处等,尽可能地将同一工作性质的用户集中在一个VALN中,以减少跨VLAN的访问,提高网络的效率。二是按某项应用的覆盖范围配置所要求的VLAN。如学校的选课应用,不同地点选课可以将进行选课的数个机房所对应的交换机端口设为一个VLAN。选课活动在物理上可跨几个网段,但在逻辑上属于一个子网。
根据校园网的具体情况,为了达到信息流量的控制,并提供良好的安全性,通过对网络逻辑结构进行分析和合理划分,在高校校园网中应用比较广泛的是基于端口的VLAN,采用基于端口VLAN技术对校园内部网络不同部门之间进行逻辑隔离,同时抑制广播风暴。在接入层交换机采用基于端口的VLAN划分和隔离用户,在汇聚层或核心层通过三层交换机采用VLAN路由进行通讯,达到灵活通讯和管理控制各网段机器的目的。本校的校园网采用基于物理端口进行VLAN的划分,来提高校园网络的工作效率。如图3所示:
六、VLAN技术在校园网中的局限性随着计算机网络技术的迅速发展,多种技术之间的竞争非常激烈,没有~种技术的发展是一帆风顺的,VLAN技术也不例外,其发展中也存在着一些局限:比如采用交换结构的局域网通常采用一个主路由器负责VLAN之间的数据通信。在大型局域网中,当有较大的数据流通过各VLAN时,主路由器的负荷很重,长此以往,网络整体的性能,如稳定性会下降。如果发生主路由器崩溃或故障时,各VLAN之间将无法正常通信。
另外,校园网用户的日益增加,用户对于网络数据通信的安全性提出了更高的要求,诸如防范黑客攻击、控制病毒传播等,都要求保证网络用户通信的相对安全性;传统的解决方法是给每个用户分配一个VLAN和相关的IP子网,通过使用VLAN,每个客户被从第2层隔离开,可以防止任何恶意的行为和Etllemet的信息探听。然而,这种分配每个客户单一VLAN和IP子网的模型造成了巨大的可扩展方面的局限。这些局限主要有下述几方面:(1)VLAN的限制:目前IEEE802.1Q标准中所支持的VLAN数目最多为4,094个,用户数量受到限制,且不利于网络的扩展。(2)复杂的STP:对于每个VLAN,每个相关的Spanning Tree的拓扑都需要管理;(3)IP地址的紧缺:IP子网的划分势必造成一些IP地址的浪费;(4)路由的限制:每个子网都需要相应的默认网关的配置。为了解决传统VLAN的局限性,更大程度地保证网络通信的安全,近年来出现了多种在传统VLAN技术上发展的扩展VLAN技术,如:PVLAN技术等等。
关键词:互联网;计算机远程教育;建构主义
随着互联网的迅速发展,新的软件、硬件和新的数据通信界面逐渐从观念上改变了人们获取信息的方式,并有力地支持了电子信息服务和大众信息媒体的传播。同时,互联网汇集了各种各样的网络资源和交互式多媒体信息,它的多平台交互和多媒体功能为远程教育提供了新的教学环境和教学手段。目前,许多国家已相继建成了自己的远程教育网络,使人们在全球范围内通过互联网实现信息交流,资源共享,科技合作和远程学习,从而促进了国家的科研和教育事业的飞速发展。
从我国远程教育发展的历史来看,随着CERNET等计算机网络技术和卫星数字压缩技术的发展和普及,计算机远程教育作为一种全新的教育方式,正在被广大教育工作者所认识,它以其巨大的潜能,丰富着现行教育的内容,对改变传统教学,提高素质教育起着非常重要的作用。因此,现行的职业教育必须充分利用现代网络技术,根据新的网络教育环境特点,建立起相应的新的教学管理模式。本文拟从计算机远程教育的本质分析入手,结合高等职业教育人才培养目标等方面,来揭示计算机远程教育在职业教育中的重要作用,从而加深对计算机远程教育的理解,增强使用网络进行教学的自觉性和主动性,以培养优秀的教师与合格的技术人才。
发展计算机远程教育,有利于
促进高职院校明确培养目标
目前,我国教育的发展模式正在由外延式向内涵式过渡,外延式发展注重规模和数量,内涵式发展注重质量和效率,因此,高职教育必须把培养重心转移到提高质量上来。高职院校培养的学生大部分不是从事理论研究工作,而是适应地方需要的高等职业技术人才。所以高职院校的培养目标应当定位于学生在具有基本的专业理论知识基础上,重点掌握从事本专业领域实际工作的基本能力和技能。
计算机远程教育的应用给高职院校课程设置和教学内容带来明显变化,而课程设置和教学内容的改革是相应的教学模式改革的基础。这些变化对于实现教学目标的改革产生一定的影响。利用计算机远程教育之后,课程设置更加灵活、更加多样化。学生完全可以根据自己正在或即将从事的职业选择学习内容,自主能力大大加强,这使得高职院校在课程设置和教学计划方面具有更多的实用性和多样性。比如高职院校可以采用更适合学生职业发展需要的多种教学计划、较多的选修课程,使得学生能够最大限度地自主选择学习内容,培养学生的自主和创新精神,处理好知识和技能的关系。计算机远程教育本身开放性的特点完全可以满足这种教学形式。因此,大力发展计算机远程教育,有利于这种教学目标的实现。
发展计算机远程教育,有利于
推动高职院校课程体系改革
高职院校的培养目标决定了高职教育的重点是培养学生的实践能力,其教学内容与课程体系强调的也应当是在掌握理论知识的基础上为技术应用能力的培养积极做准备。因此高职院校的教学内容与课程体系应当摆脱学科系统性、完整性的束缚,建立以实践为基础的教育体系,即从职业能力入手,改革单一的学科型课程模式,以职业能力为本位来开发课程,并将学生综合职业能力和全面素质的培养系统地贯穿于教学过程的始终。[2]
学生掌握知识,是发展其能力的基础。我们强调能力培养并不是忽视掌握基础理论的必要性,而是要在掌握基础理论的基础上及时更新知识结构,使得培养的学生与社会接轨,成为实用的职业技术人才。当今社会,新的科学理论和实用技术不断地涌现,国内外一些新的政策法规、技术标准也不断出台。如果我们仅仅停留在几年甚至是十几年的统编教材上,很快就会过时。使用计算机远程教育可以改善这种状况,它能够尽快地反映专业领域里的最新成果,建立起活的教材体系,因而它特别适宜新知识的传授,适宜以各种方式来传播完整的系统的专业知识。
发展计算机远程教育,有利于
提高高职院校教师的专业素质
高职院校教师要想成为合格的计算机远程教育教师,必须完成自身的角色转变、学会合作、熟悉远程教学规律以及担当高强度的教学劳动等任务,这仅仅依靠一般的师范性职业训练是不够的。[3]远程教育的特点要求远程教育教师要具有更高的专业化水平,具体表现在知识结构、专业技能和专业情感等方面。要在以上三个方面体现远程教育教师的专业化,就必须采取以下措施:
重视远程教育教师的专业发展在远程教育中,人们更多的是强调学生的中心地位,更多地关注教与学这对主要矛盾,而教师的发展却往往被忽略了。因此,高职院校远程教育机构应当借鉴以人为本的管理理念,将教师的发展列为重要议事日程。通过各种方式鼓励、支持教师的在职培训与继续教育,最终使远程教育机构成为远程教师专业发展的基地。
重视远程教育教师的校内培训校内培训是指在教育专家指导下,以教师任职学校为基本培训单位,以提高教师教育教学能力为主要目标,通过教育教学等教育科研活动来培训全体教师的一种整体性继续教育形式。与传统的教育培训相比,校内培训具有多项优势:首先,培训的目标非常明确,直接按照教师和学校的具体要求进行,解决的是具体的实际难题。其次,培训的形式灵活多样,且能最大限度地调动参训教师的积极主动性。校内培训所具备的这些优势与远程教育教师专业化过程中的培训需求非常吻合。
重视远程教育教师的终身教育模式有关研究表明,教师从事本职工作超过五年如果不及时更新自身的知识结构,就会出现一种职业水平脱节现象,这就需要教师不断地接受培训,努力掌握新的教育理念和先进的教学方法,使其在教学理念、教学技能和知识结构等方面得到全方位发展。远程教学过程由于现代信息技术的介入,使得教师职业知识老化的周期大大缩短。因此,远程教育教师在任职前接受的职业训练已远远不适应当前教学的实际需求,对教师的培训应当纳入终身教育体系中来,定期的对教师进行教学理论、教育技术等方面的培训,实现教师培训的连贯性,使教师教育贯穿其整个远程教育生涯。
发展计算机远程教育,有利于
推动高职院校教学模式的改革
深化教学模式改革是人才培养模式改革的核心,是计算机远程教育的根本任务。改革过程中必须遵循“以学生为中心,以学生自主学习为主、教师导学为辅”的指导思想,[4]充分发挥学生主体地位和教师主导地位的作用,重点从三个方面推进教学模式改革。
积极改革教学组织形式,加强学生利用网络资源开展自主学习和小组合作学习的自主性加强网上教学活动的组织与实施,积极开展网上实时与非实时相结合的教学活动,包括课件点播、在线答疑、网上考试等方式,积极开展教师与学生的网上交流,增强教师与学生之间的沟通,帮助学生完成学习任务。在此基础上可以以课程为单位,组织必要的面授辅导。
深化课程教学方法改革教师在辅导中变传统的灌输式教学为引导式教学,注重对学生进行学习思路、学习方法的指导,向学生介绍课程的知识体系和重点难点,着重进行答疑解惑,增强教学的主导性。
按照培养应用型人才要求,切实加强实践教学高职院校应逐步完善实践环节的教学文件和管理制度,确定各专业下各门课程实践教学的目的内容、组织形式、实施办法、考核标准等;认真落实课程实验、实习、课程设计等实践教学环节,积极开展专业实习活动,有效的提高学生的实际工作能力。多数学生可以在集中实践环节中结合工作实际选题,在调查研究的基础上完成毕业论文(毕业设计)。
发展计算机远程教育,有利于提高学生自主学习能力
建构主义(constructivism)的提出者瑞士学者让·皮亚杰(Jean.Piaget)认为:智慧本质上是一种对环境的适应,智慧的适应是一种能动的适应。一定的刺激只有被主体同化于认知结构之中,主体才能作出反应。[5]因此我们认为,教育过程是以学生为主体的。学生在教师的指导下,自主学习,主动构建自己的知识体系,从而获得充分的发展。在教学中,教师是指导者、辅助者、协作者,学生才是教育过程中真正的主体,所有教育活动都必须围绕学生这个中心进行。学生获取知识的过程是学生在一定的环境下,通过教师的指导、教师与学生、学生与学生之间合作、交流,利用必要的学习资源,通过意义建构的方式获得的。学生在学习过程中的主动探索、思考和建构离不开教师事先所做的教学设计,更离不开合作学习过程中教师的引导。
在计算机远程教育环境下,学生按照教师事先设计好的教育资源进行学习,然后同化、加入到原有的知识结构中去。在学习的过程中,学生会经常提出问题,教师可以根据学生的不同实际情况进行有针对性的指导,这种学习过程往往能够激发学生的学习兴趣,使学生的学习情绪处于最佳状态,极大地调动学生渴求知识,探索究竟的主观能动性,从而提高学生的自主学习能力,这一过程就是建构主义理论所说的知识的建构过程。
综上所述,发展计算机远程教育,探求新的职业教育模式,能够进一步提高高职院校的教学效果和教学效益,为社会主义建设事业培养出更多更好的职业技术人才。
参考文献:
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