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关键字:健美操; 训练
Abstract: At present, the aerobics sports is rapid developing all over the world, it will refer to the PE, culture and education three fields, intergrate the gym, dance and music into the whole, it also requires the trainers should feature certain culture quality and pursue and apperaciting ability for the beauty and art. In this paper, the author will analysis on how to improve the aerobics sports training for references.
Key Words: aerobics sports; training
在科学技术现代化,信息技术网络化,世界经济全球化的今天,人类在按照美的规律改造世界的同时,也在不断地改造和完善着人类自身。近十年来,一个追求和完善自身的健美操运动已蓬勃兴起,风靡全球,它跨体育、文化和教育三大领域,集体操、舞蹈、音乐于一体,要求练习者具备一定的文化素养和对美与艺术的追求及鉴赏能力。然而,竞技健美操运动员在训练中应多元素发展,相互融合,取长补短,这就需要在训练方法上不断改进,使之更有效、更科学。
一、国内外竞技健美操的发展趋势和特点
美国从1985年开始举行一年一度的阿洛别克健美操锦标赛,1987年我国举办首届健身邀请赛,以后每年均有如全国锦标赛、大学生健美操比赛等各种性质的比赛。随着该项运动的开展,竞技健美操的运动水平也在逐步提高。其主要特点:音乐。音乐是健美操的灵魂,是夺冠向上的重要因素之一。根据动作曲调设计动作以满足不了当今求新的创编需要,请专家根据动作特点、运动员的个性制作新颖、独特、动人、符合竞赛规则的音乐,已成为健美操发展的趋势。而制作音乐更能发挥教练员的想象力、创造力及运动员的表现力,使健美操的动作、风格、音乐浑然一体,突出健美操的特点;难度。难度动作的新形势 近年来,国际健美操比赛中明显的特征呈现出比难度的趋势。难度动作是运动员综合素质的体现,只有在素质能力达到一定水平的情况下,才能选择与其相适应的动作,起到画龙点睛的作用。难度动作的发展,一定要考虑到一个“新”字。要与众不同,花色品种要多样化、出人意料。难度动作的选择应是全方位的,既有上肢力量动作,又有下肢和腰腹力量动作;既有静力性力量、柔韧性动作,又有动力性力量、柔韧性动作,只有这样,才能符合当今竞技健美操的发展要求。
二、身体素质的训练方法
竞技健美操对人身体的影响是全面性的,因此全面地发展身体素质,并重点对项目素质相结合。
1.力量素质。成套动作中力量性动作的增加,特别是复合型力量动作。把力量在健美操中的作用提到了一个新的顶点,力量展现美。首先训练力量一定要根据个人情况以及生理周期制定力量训练计划。当刚接触力量器械训练时。应注意安全,并有导师指导。力量训练原则应是波峰低谷式。同时练习应以隔天为宜。锻炼过程中要在适应原来的负荷基础上,逐渐增加负荷,并应全面安排,协调发展。全身不同部位或不同性质的练习交替进行,才能发挥它应有的作用。
2.柔韧性。成套动作中,大幅度的踢腿和跳步能充分的体现运动员的柔韧性并在动作串联中充分展示肌肉美,良好的柔韧性是完成一些难度动作和高质量动作的基础。发展柔韧性有主动和被动两种方法,主动柔韧性练习更接近于实际需要。而被动柔韧性练习则能有效地提高柔韧性,发展柔韧性要与放松练习交替进行,主动与被动相结合,综合的进行训练。柔韧性的练习中要注意腿的控制能力以及髋关节的灵活性,不要强求。但在每一次练习中都要尽力而做,并且注意姿势,以免导致身体体形不正小腿部成“S”变曲,从而影响整个身体的感观美。
3 .协调性。协调性是身体素质中最不好练习的,也是最容易提高的一项素质。但它却是健美操所必须的素质之一。协调性可通过各种舞蹈组合、徒手体操、健美操跑跳组合来提高。进行组合练习时应选择需要上下肢、躯干、头等多身体部位相互配合,具有一定复杂性的动作。协调性训练应近厂变换舞蹈,徒手体操,健美操等组合的练习内容,动作编排应对称与不对称相结合,高、低冲力组合,节奏快、慢、变节奏相结合,选择的动作注意不同的肌肉群同时参加运动,特别是小肌肉群参加运动的动作。练习性具体动作,为分为理解性动作、分解性动作,整体感观动作,动作熟练后填加新的难度动作,不同方式提高认识动作的能力。从而提高协调性。
4. 耐力素质.一般普通比赛曲约为3――5分钟,并且在开场就有难度动作要求运动员有一定的耐力,在耐力训练方面可变项练习。例如,每月两次中长跑,变速跑等。可用套路练习并把难度动作加在其中,平时训练应把套路练习时间拉长可至6分钟。这样可使运动员有充足的力量,瑜珈呼吸练习可在耐力训练中得以任用。可使人体放松,并加强运动员的呼吸量。
三、 难度动作训练坚持系统性
竞技健美操的“重心”就在难度动作上。评价一个运动员或一套操的完美程度,重点就在难度动作做的标准化程度,这是竞技健美操训练的一个难点。人体的生理规律是“用进废退”。也就是说,只有坚持经常练习,系统练习,而且逐渐加强运动量,才能促进机能得以发展,改善动作,从而达到难度动作标准化。因此,必须使锻炼长期,持续,不间断进行,时断时练的练习。靠一时的兴趣和短时期的突机,既不能使有机体产生良好的生理适应性变化,也不能取得良好的训练效果,想要达到一定的效果,必须坚持长期而系统性的训练。
1.据运动员自身特点选择难度、练习难度。 过分追求难度动作就运动员本身来说 ,是不切合实际的。对于过高的难度,很难保持质量。而削弱难度动作训练,不能完整地完成一套合理的健美操动作。不能使一套操达到规定的要求。因此,在训练中应根据运动员在身体素质各个方面的特点,设计.练习适合本身的难度动作。例如:某运动员的柔韧性较好,而力量稍差,那么在柔韧这一类难度动作中就可以选择难度水平较高的动作。而在静力性力量这类难度动作上就可以选择较底水平的动作。这样选择难度动作,就做到了科学合理。
2.有针对性的进行辅助训练。在难度动作练习过程中,就难度动作练习要素动作,有时是欲速而不达,就运动员选定的难度动作,进行有针对性的辅助练习,对难度运动训练来讲往往会起到事办功倍的效果。例一:学生完成前倒俯撑,直角支撑时总会感到腕关节疼痛,那么在练习时就要有针对性地加强腕关节的力量练习,利用哑铃等辅助措施进行腕关节力量的练习,通过这些辅助练习,有针对性地对学生薄弱环节进行训练,可以提高学生完成难度动作的质量,受到良好的训练效果。
四、音乐与动作结合要体现内容
一、了解足球,让孩子热爱足球运动
足球运动是以脚支配球为主,两个队在同一场地内进行攻守的体育运动项目。它是世界上最受人们喜爱、开展最广泛、影响最大的体育运动项目,被誉为“世界第一运动”。让孩子了解足球起源、发展史,以及现代足球运动的起源、发展和变化,规则的演变,体验足球的激情和魅力,切实让孩子喜欢足球,热爱足球,投身于足球运动。
二、足球本位意识是必要的课前准备
1.家长和孩子心中必须有这样的意识:一旦选择足球,就应当把她作为自己的生活必需品,持之以恒的对待她,恋上她。
2.足够的、较稳定的训练时间是孩子练足球的必要保证。“冰冻三尺,非一日之寒。”足球素质的提高需要有一个漫长的培养过程,这就需要家长配合孩子选择稳定合适的时间进行足球训练。
3.家长应为孩子营造学足球的氛围,生活中家长需要尽可能多学一些基础足球知识,尽可能对孩子的兴趣、注意力、意志力、情感等非智力因素进行潜移默化地培养,条件允许的话,家长和孩子进行足球练习的互动,可能会提高孩子的足球学习兴趣。
三、培养孩子学习足球的兴趣
兴趣是一个人认识与掌握某种知识或参与某项活动所具有的积极情绪的一种心理倾向。在足球教学中,孩子如果缺乏对足球运动的兴趣,就不可能产生爱好,没有爱好,也就不可能形成从事足球运动的习惯。而足球练习是一个具有长期的、反复性的较枯燥的机械系练习。所以在教学当中兴趣的培养是关键,那么怎样培养孩子学习足球的兴趣呢?本人总结出自己的几点观点:(1)学好足球理论基础,了解足球规则,同时了解足球运动对人体健康、对团队协作意识的培养。只有这样,才能真正深刻认识足球,喜爱足球,并积极参与到足球运动中去。(2)通过组织足球比赛和观看足球比赛或者比赛视频刺激扩大直接兴趣。(3)在学足球的漫长过程中,家长必须认识到良好的学习气氛和家长对学足球的正确认识态度是孩子学好足球的重要心理基础,做到收放自如及控制好孩子练足球的松紧度,以使青少年在良好和谐轻松的环境中保持学足球的兴趣。否则孩子对足球的兴趣会由喜欢――不喜欢――厌烦――厌恶,最终会导致教育的失败。(4)教师在教学工作过程中应营造愉快的课堂教学氛围,充分尊重青少年,让他们感受到老师的关爱和支持,从而增加他们的学习信心;还应正确积极地鼓励青少年学习足球技能,帮助他们形成主动、积极的内在动力,使孩子能感受到爱护、关注、鼓励、支持、赞许等,这样青少年的足球学习才会从简单到复杂,从稚嫩到成熟,从失败到成功。在足球技术技能教学中,适当运用游戏能有效地调动孩子学习情绪,使身心得到放松,消除疲劳,从而提高学习的积极性,还可以改变单一枯燥的练习形式,提高孩子的兴奋度,有助于孩子掌握各种运动技能。比如通过“躲闪追逐”“背人踢球”“颠球比赛”等游戏,可以明显提高孩子的球性和球感,大大激发了孩子的学习兴趣;“运球接力赛”“抢球”“射门晋级”等游戏把足球的基本技术游戏化,使教学方法灵活多样,使孩子在游戏中充分体验到足球的乐趣,吸引孩子全身心投入,这样更有利于掌握动作技能,防止孩子感到枯燥,影响练习效果。将足球训练融于游戏之中,来调整练习中产生的抑制心理,使孩子在情趣盎然的游戏中增长足球技术,大大激发孩子对足球的兴趣。
四、加强情感、审美教育的引导
一、注重直观教学,理解口算的方法
从运算形式看,小学低年级的口算是从直观感知过渡到表象的运算。因此我从学生认识10以内数开始,就始终注重直观教学。课前师生共同准备大量学生喜爱的实物图片、小棒等。课堂上让学生数一数图片、小棒,再数一数自己的小手指,强化数感训练。再通过分一分、并一并的直观操作活动建立表象,掌握10以内数的组成和分解,熟练地口算10以内加减法。如进位加法9+2的表象建立,我是这样进行的:课堂上先出示盒子里9个小球,外面2个小球,想一想,怎样摆就可以一眼看出一共有多少呢?学生很快地想出办法来,说:“我将外面2个中拿1个放到盒子里,这样盒子里就是10个,外面是1个,一共11个。”我对学生的回答给予充分的肯定和赞扬,并当场奖励给他一颗星表示对他的奖励,同时向学生说明这种方法叫“凑十法”,看到9,就想9和几凑成10。在此基础上我马上出了几道:9+3=?,9+4=?……学生都对答如流,并准确地说出了凑十的方法,这样既建立了表象又提高了口算的准确率。
二、注重算理教学,加快口算的速度
有人认为口算题易教,学生易学,则出现了重算法,轻算理;重练习,轻理解;重速度,轻质量;重知识,轻能力的现象,导致学生产生了口算又简单又好学,一听就会,因而学生不肯动脑筋,仅满足于机械练习。其实这是低年级口算教学的一个误区。在基本口算教学中,不在于单一的追求口算速度,而在于使学生理清算理,只有弄清了算理,才能有效地掌握口算的基本方法,而口算方法的灵活运用,又能加深对算理的理解,因此在教学时,我不仅仅教给学生正确合理的算法,而且十分重视算理教学。
三、注重变换形式,提高口算的趣味性
口算的正确率和速度需要多练,才能得以提高。在一年级的口算教学中尤其如此。因此,每节数学课,教师都应视教学内容和学生实际,选择适当的时间,安排3~5分钟的口算练习,这样长期进行,持之以恒,能收到良好的效果。
但是我们也发现,学生做得多了,就会产生厌烦的心理,不仅口算的速度慢,效率更是差,因此老师一定要注意口算形式的变换,不同的口算形式交替使用,以激发并保持学生口算的兴趣。如上课时可以形象地表演“数的组成”、“数的分成”、“数字歌”、“找邻居”、“找朋友”、“送信”、视算训练、听算训练、抢答口算、口算游戏、“对抗赛”、“接力赛”等游戏,都是借助学生的表演动作和生活常识来理解数学知识。再如儿歌“2字像小鸭,圆圆小脑瓜,斜着长脖子,直着小尾巴。”形象地描述了数字“2”的字形和书写要领。
四、建立奖励竞赛机制,提高口算的积极性
首先,要消除学生的畏难情绪,引导学生开口说。就课堂学习来说,学生有种比较普遍的现象,那就是:在小学阶段,学生都能积极主动地发言,开口说话,回答老师的提问,而且争先恐后,相当踊跃;但进入中学后,情况就发生了变化,对老师的提问,并不是那么积极回答,课堂上时有沉寂的局面出现。分析原因,一是学生进入中学后,课程问题难度加大,学生有畏难情绪;二是学生有面子观点,怕答得不好被同学笑话。针对这种情况,教师应采取鼓励为主的办法,让学生开口,敢于说话,不管说什么,只要能说一两句都给与鼓励。对敢于积极开口说话的同学大力表扬,营造一种敢于开口说,积极发言光荣的氛围。在学生初步养成敢于开口说的习惯后,再对说话训练的要求,一步步提高;从把句子说完整,到把意思说清楚,到用自己的语言,复述课文的梗概,循序渐进。在实施过程中,说话训练的面尽可能大一些,以调动每个同学的积极性。学生消除了畏难情绪,也就敢于开口说话了。
其次,要激发学生兴趣,引导学生主动说。说话如同作文一样,需要学生多练多说,而且要让学生主动说,说话能力才会提高。如果老是让学生处于被动地位,只跟在老师后面说,习惯于听老师说,学生自己不会说,或者说不清楚,那么学生的说话能力是很难提高的。只有激发学生说的兴趣,让学生多说,主动说,学生的说话能力才能得到提高。怎样激发学生的兴趣呢?一是让学生说自己熟悉的内容:包括朗读课文,回答问题,复述课文,讲对课文的理解等。对于熟悉的内容,学生容易说。二是开展多种形式的说话活动;如利用早自习的部分时间,让每个学生轮流说一个成语故事;或让学生根据自己的见闻,用简短而生动的语言,讲一个生动的故事;或者看图说话,启发学生充分发挥自己的想象力,运用学到的知识,对图画的内容、主题、结构、层次进行生动的说明;或自己动手制成一个小玩具,向同学说明制作过程;或让学生根据课文内容,进行创造性的对话表演。老师对这些活动,及时进行讲评,评出优胜者,给予鼓励。开展这些活动,能极大地调动学生说话能力,使他们学到知识,而且能有力地促进课堂教学质量的提高。
再次,要循序渐进,引导学生善于说。学生敢于说,主动说之后,还要引导学生善于说。这就要求学生有迅速而敏捷的思维,能在特定的时间和地点,针对某人某事,经过自己的思考、组织,有条理地用自己的语言表述出来,这就需要老师对学生有目的、有计划地训练,由浅入深,从简单到复杂,循序渐进。首先要引导学生会听话,听是说的基础。要引导学生在听的过程中能够提纲挈领,抓主要内容。这要求老师在上课时,要张弛有致,不急不徐,快慢结合,随时注意自己的语速、语气、重音等,有意识地训练学生的听和记的能力。会听才能会说,一个人只有思路清晰,思维敏捷,才能运用恰当的语言有条理、有层次、明确而生动地表达思维。其次要引导学生从易到难,逐步提高要求,系列训练说话能力。可以从扩词造句开始,逐步扩展,从简单的句子,到复杂的句子;从一段话到一个完整的故事;从复述课文内容到根据课文进行辩论、讨论;从课内的教材到课外的阅读赏析,逐步扩充内容,加大容量。对于学生在说话中出现的错误,要求迅速改正,重新组织。训练过程中,要求每个学生集中思想,发现问题,及时改正。做到一个人说话,其他同学都参与。学生有了主动说话的欲望和一定的说话能力后,老师要引导学生拓宽视野,丰富说话的内容。如对影视内容的复述,再现屏幕上的人物、语言、情节等;或者用简洁而生动的语言叙述一个有趣的故事。也可以走出校门,参观访问,实地考察,获取感性材料,然后引导学生进行归纳、分析、综合,有条理地、生动清晰地说出来。
在这些说话训练活动中,要注意几点:
要注意教师的示范作用。初中学生,模仿力最强,老师的一言一行,一个语气,语调,都可能在学生心中留下深刻的印象。要培养学生的说话能力,教师要先说好话,要以身作则,提倡说普通话,促进口头语言的规范化。在课堂教学过程中,语言表达力求简洁明了,顺畅通达,力戒拖泥带水,牵强附会,甚至词不达意,废话连篇。教师要注意自己的语言修养,在说话能力上下功夫,达到表述清晰、准确、流畅的要求。教师良好的说话能力,必然会潜移默化地影响学生。
一、对一年级本科生开展科研训练的必要性
科研训练是培养大众型人才科学思维和创新意识的手段,它的实施依托于实验实践教学改革[1]。大多数高校的实验教学体系是:大学一年级开设基础设计型实验,二年级增加基础综合实验,三年级的时候才有研究综合实验和业余科研。即使一些高校设置了本科生科研训练项目(如中国农大的URP计划),也是从二年级学生开始的[2]。之所以这样安排,是因为大家普遍认为低年级的学生理论知识不全面,实践经验不足,达不到完成科研项目的水平,不能出成果。但实际上,现如今大学本科生主要是“90后”,这一学生群体的特点已发生了明显的变化[3],他们做事的目的性非常明确,且独立性强、信心十足,希望尽快立足于社会。这使得很多大一的学生一步入校园就开始思考和追问:我在这个专业能学到什么?对我的就业有什么影响?鉴于这种情况,我们的教育理念与方法、手段也应适时改变,要尽早地让学生感受到学有所获,感受到成功的喜悦。科研训练能将理论知识与实践相结合,不仅能满足学生学有所获的这一需求,而且能够让学生正确地审视自己,拓展知识面,锻炼能力,增加实战机会。但关键是什么样的教学方式能够适应在一年级学生中开展科研训练的要求。
二、在一年级本科生科研训练中实施项目递进教学模式的构建
化学专业是中国农业大学理学院的特色专业。在多年的教学实验改革中,笔者所在教研室围绕培养学生创新能力和实践能力,积极探索出一套适合农林院校特色的“一体化、多层次、开放式”的实验体系,通过对不同阶段不同的教学内容尝试了启发讨论式、问题导向式、比较式、开放式等多种教学方法,在此基础上构建了对一年级本科生开展科研训练的项目递进教学模式,取得了较好的效果。项目递进式教学模式简单地讲就是以学生为主体,对一个独立完整的实验项目进行层层推进式研究的教学活动。它由项目教学法发展而来[4],是对项目教学法的引申和扩充,因而不仅保留了项目教学法激活学生思维,提高学生解决实际问题能力的特点,更重要的是还增加了递进环节。递进就是按照一定章法层层深入、环环紧扣地解决问题,它最大的益处是将一个问题的难度分散,采取后者否定前者的形式达到预期的目标。这种方式弥补了低年级本科生理论实践知识薄弱、不能直接入题的缺陷,使得在一年级本科生中进行科研训练成为可能。项目递进式教学模式的实施方法可以用图1简略表示。
三、项目递进教学模式的实践
(一)科研训练的选题
本科生进行科研训练可以直接参与到教师的课题中,也可以开展自主项目研究[5]。显然直接参与教师的科研课题更适合一年级学生。由于题目选取得是否恰当,是训练能否顺利进行的关键,因此,要求所选的项目课题贴近生活,为学生所识,能够吸引学生的注意力,以便使其充满兴趣地、自愿地去做。而且这个项目不能过于细小,它要有系统性,关联众多知识点。笔者以中国农业大学化学专业一年级本科生科研选题为例进行详释。环保是当前热门的社会话题,重金属离子对人们身体健康的影响为大家所共知,因而污水的净化处理方法受到人们的普遍关注。絮凝剂可以使液体中分散的细粒固体形成絮凝物,经过处理使其沉降,再用物理方法把它们分离出来,达到净化水质的目的,所以絮凝剂在污水中的应用是科研的一个热点。为此,我们就选择研究制备不同类型的絮凝剂为科研训练内容,并探讨它的应用。选题得到了学生的积极响应,有近1/4的本专业学生参与研究。这个题目既包含了无机化学、有机化学的基础知识,也用到分析化学和物理化学的内容。对一年级学生来说,相关物理、化学的知识还未接触,有一定的难度。因此,我们将这个题目分成若干个阶段任务,先提出第一阶段的要求———制备一种无机高分子絮凝剂。科研训练的实施安排在一年级第二学期的期末和夏季小学期进行。这时学生们已经基本适应了大学的生活和学习方式,所以拿到题目后大家知道首先要做的就是查阅文献。
(二)自主查阅文献制定实验方案
与其他项目教学法不同的是,这一科研训练要求每个人独立完成实验,不分小组,避免了鱼目混珠的现象。所以大家根据自己查阅的文献设置出许多不同的实验步骤和工作程序,比如聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合硅酸铝、聚合硅酸铁等,单单聚合氯化铝的合成方法就有4种方案。对方案的优劣,教师不作过多评价,而是在查看实验方案后,准备必要的实验条件,让学生们独立完成。
(三)项目的实施
项目的实施是整个教学过程的核心环节。实验室的使用处于一种开放状态,学生根据自己既定方案独立制备出絮凝剂,并要检查去污效果。教师充当引导者,巡视实验过程,随时解答实验中的问题。项目实施过程中,学生们不仅使用了平常教学接触不到的浊度计、化学耗氧量(COD)测定仪、原子吸收光谱仪,而且教师与学生,学生与学生彼此可以近距离地沟通交流,营造了一种浓厚的学术气氛。
(四)项目讨论评价并引申
这一步是完成第一阶段实验,递进到第二阶段的重要过程。在学生们制备出实验产品后,大家一起分析评价每个人实验操作的得与失:为什么各人实验时间长短不一?为什么同类型产品去污效果却存在差异?期间特别要求学生比较不同类型产品间的去污能力。由此推进引申出第二阶段实验要求———改进实验设计,提高水质净化效果。比如,对于聚合氯化铝合成时的温度、酸度及碱液加入方式的选择;对于聚合硅酸铁,如何寻找恰当的铁(Fe)/硅(Si)配比等等。
(五)项目的再实施与再引申
学生们在经过前面实验的锻炼后,对絮凝剂有了感性认识,这时,经过再次查阅文献,并且深入地理解相关的理论,对影响实验步骤的每一种因素反复进行实验探讨,可以寻找出最佳的实验方法。这样,学生们真切地体会到了实验由无数次的失败到成功的过程。在以上基础上再向学生指出合成絮凝剂的研发趋势是廉价、实用、无毒和高效,从而进一步提出新的目标要求:用天然原料合成对环境和人类健康友好的高效絮凝剂,不仅要降低水质的浊度,而且要能去除水中的重金属离子。这一步是项目递进式教学模式进行科研训练的关键,教师在这一步将训练的层次推向高层。这也是科研训练与综合设计实验不同的地方。学生们不仅要了解未学过的吸附知识,而且所做的课题别人未必做了或做的不全,所以这方面的资料比较少,学生们需要借鉴前面的实验方法,自己提出设计思路并试验之。
(六)递进过程:项目扩展
学生们经过不断地探索研究,发现可以用农村常见的麦秸秆制备黄原酸酯絮凝剂,其独特的空间网状结构可以对污染物进行网捕,另外由于其阴离子的官能团为sp2杂化,具有共轭体系,使得硫离子的负电荷能在较大的空间分散,呈现的负电场能够捕集重金属离子,对重金属离子有很好的亲和作用。在此基础上,学生们又设法寻找最佳的合成条件,并且进一步试验了它对铜离子的去除率。
(七)项目再评价
这一步是对全部实验过程的总结,是实验结果的升华。在对絮凝剂进行全面系统的理论总结时,特别指出这一科研训练项目的重点不在结果上,而在于学生们自己从实验实施过程中学到了什么。
四、项目递进教学模式在一年级本科生科研训练中的作用
在2009年北京市高校大学生化学实验竞赛中,“利用农业废弃物制备絮凝剂处理废水中的重金属离子”这一项目获得了三等奖。这个项目就是在一年级本科生科研训练基础上进一步完善的成果。这充分说明采用项目递进教学模式对一年级本科生进行科研训练是可行的。项目递进教学模式将一个与实际生活相关的科研课题分成若干层次,每个层次有不同程度的发展递进,直至达到最终的研究目的。这种模式在训练一年级学生吃苦精神、创新能力和科研能力方面起了重要的桥梁作用。项目递进式教学模式的训练过程是调动学习积极性的过程。由于教学模式是在贴近生活的项目上进行,目的明确,极大地激发起了学生的兴趣,经常有同学为了解决一个问题而废寝忘食。项目递进式教学模式的训练过程也是能力培养的过程。在实验过程中经常会出现意想不到的现象,比如在麦秸秆磺化过程中为什么会有气泡,同样铁(Fe)/硅(Si)配比的絮凝剂性能上差别怎么那么大等等。学生遇到问题再也不是躲,而是主动地寻找答案,因此创新能力和独立思考能力有了显著提高。使用递进式教学模式在一年级本科生中进行科研训练还带来了良好的辐射作用。在暑假红色“1+1”科技实践活动中,学生们发现密云县丰各庄村水的颜色有问题,立刻取样化验水的各项指标,并设想各种解决办法。虽然最终水质的检测是合格的,但同学们这种敢于发现问题、解决问题的做法不就是这种科研训练带来的益处体现吗?
五、开展项目递进式科研训练应注意的问题
(一)充分做好物质、人员准备
教师在项目递进这种科研训练中起主导作用,他引导作为实验主体的学生从被动实践自觉过渡到主动实践。这就要求教师必须具有丰富的教学经验,对自己的教学思想、教学手段有清晰的认识,而且能够灵活地应用多种教学方法(诸如启发式、讨论式等等)耐心地引领学生完成整个实验过程,还必须要求教师有从事科研工作的经历,有深厚的理论与实践相结合的沉积,只有这样才能从科研积累中,提炼出能够与现实结合具有一定深度和广度的项目内容,才能做到教学的引申和推进,并能准确地解答学生在实践过程中出现的问题。物质准备包括完善的创新教学实践体系和实验室的硬件配置。合理完善的教学体系是进行有效教学活动的基础,实验室资源(经费、空间、时间)是项目能否顺利进行的决定性外部条件。试想,如果没有教学体系改革,没有与实验相关的人、物作支撑,项目递进式教学模式的构建不就是空中之阁吗?
(二)合理安排时间
项目递进式教学模式操作时间长,从训练项目的布置到结束,短时间是无法完成的。笔者的经验是,采用正常教学周和小学期结合来分段完成。正常教学周查找资料做前期的准备工作;小学期时间充裕,可以有连续的时间反复实验,为科研训练提供了必要的条件。
关键词:高职院校 软件技术专业 职业修养训练
中图分类号:G71 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.15.034
众所周知,高职院校办学的指导思想就是以就业为导向,当今学生不仅要具备扎实的专业知识和专业技能,还要具备较高的职业道德素养。软件技术市场的竞争越来越激烈,它更关注员工有没有较高的职业理想,是否制定出切实可行的职业规划,是否具备较强的人际交往能力,是否拥有良好的沟通能力。从这个角度而言,对高职院校软件技术专业的学生开展职业修养训练有其自身的重要性和必然性。高职院校要帮助学生树立远大的职业理想,通过职业规划提高学生的就业能力,使学生成为时展需要的复合型人才。
1 通过入学教育使学生树立远大的职业理想
每个人都有自己的职业理想,就是对未来所从事职业的追求与憧憬。在入学教育中,帮助学生树立远大的职业理想是对他们进行职业修养训练的核心内容。高职生刚刚入校,对什么都抱有好奇感,他们的思想和认识正处于发展期,教师要抓住这一有利契机,对学生进行正确的引导,帮助他们树立远大的职业理想。
首先,教师要帮助学生巩固专业思想。教师要在学生入学时,对学生进行专业教育,帮助他们了解软件技术这一专业,包括该专业开设的主要课程、专业发展现状和就业前景等等。可以通过沙龙、座谈会或者讲座等形式传达信息,帮助新生对软件技术专业有一个宏观的了解。
其次,教师要调动学生的学习兴趣。新生入学后,可以为学生组织科技报告会,可以有效激发学生学好本专业的信心,也为他们指明了未来学习的方向。
2 通过设计职业规划帮助学生实现职业理想
实现职业理想的一个重要环节就是制定出科学、合理的职业规划。
首先,帮助学生形成全面的职业认识。如果不能对软件技术专业有清醒的认识,是无法制定出有效的职业规划的,还会产生盲目性。教师可以组织学生参观学校周围或者本地区比较知名的软件园,或者一些著名的大中型软件企业,让学生与企业员工进行直接交流,了解软件开发过程,以便在日后的学习中更有针对性。
其次,帮助学生形成合理的长短期计划。高职生要对自己三年的学习生活有一个宏观的认识,制定出合理的长短期计划。计划必须具备持续性和可行性,不可盲目、空洞。软件技术专业辅导员可以不定时地让学生上交自己的长短期计划,看看学生有没有按照计划完成自己的目标,同时帮助学生纠正不切实际的计划。另外,由于IT行业是一个瞬息万变的行业,所以学生指定的职业规划应该具备动态性。辅导员要适时让学生评价自己制定的职业规划能否适应IT行业的发展,以求与时俱进。
再次,开展及时的沟通、交流活动。高职院校可以定期邀请一些知名企业的优秀员工、管理者为学生开设职业规划讲座,并鼓励学生与这些专业人士进行面对面的交流,以确定学习方向。
3 通过礼仪教育提升学生的交际能力
一个民族文明程度的高低可以从这个民族的礼仪教育判断出来。同时,礼仪教育也是提升一个人交际能力的“钥匙”。德国慕尼黑大学为了防止学校计算机专业的学生成为只懂技术不懂社交的“计算机怪人”,特地为他们开设的礼仪教育课程,目标是提高学生的社交技能。
慕尼黑大学的做法值得我们借鉴。我国高职院校软件技术专业也可以开设礼仪教育课程,强调社交礼仪的重要性,对学生进行语言表达、神态和引导手势的培训。教学方式以教师示范加学生演示为主。值得注意的是,不光要在课堂上加强对学生社交礼仪的训练,在课下也要严格要求学生,让学生互相监督,并定期评出礼仪标兵,激发学生更加注意自己的仪表、姿态等。
4 通过道德教育提升学生的职业道德素质
最让IT企业头疼的就是技术人员的频繁流动,这种现象会导致企业加大运营成本,延长项目周期。同时,技术人员流走后,还有可能会带走大量公司数据,导致公司机密外泄,严重时会导致公司倒闭。此外,利用计算机进行高科技犯罪的现象也越来越严重。由此看来,加强软件技术专业人才的职业道德素质是高职院校必须慎重对待的任务。
高职院校软件技术专业要加强“两课”的教育,并辅之以实习、实践等活动,从多方面入手提升学生的道德素质。通过讲授有关职业道德的规范和原则,对学生进行思想熏陶和感染,激发他们爱岗敬业的良好思想。
5 通过团队合作加强学生的交流能力
软件行业尤为强调合作,这就需要员工具备良好的沟通能力,拥有快捷的反应能力,从而保证软件开发的实效性。高职院校要从实际情况出发,培养学生的交流能力。
首先,鼓励学生多参加社团活动。社团活动是培养交流与沟通能力的最佳平台。学生可以通过节目主持、知识竞赛等活动训练思维能力和交流能力。
其次,高职院校要建立项目实战模拟工厂,引导学生积极参与项目开发。在开发活动中,让学生扮演项目经理、代码编写员、客户等角色,让学生提前拥有职业代入感,学会如何在实践过程中处理事情,从而为日后走上工作岗位奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]周国明.从企业视角谈高职学生职业素养培养[J].职业技术教育,2009,(8).
[2]刘伟.对高职院校学生职业素养培养的探索[J].职教论坛,2010,(20).
[3]罗箭华.对工学结合模式下高职生职业素养培养的思考[J].职教论坛,2010,(2).
[4]张钊,姜凤艳.现代服务业高职学生职业素养内涵探析[J].中国成人教育,2010,(16).
1炼化企业事故的原因探析
通过近几年来发生的一些典型事故案例剖析,可以得出这样的结论:大多数安全事故都是由于在思想上、管理上和技术上都存在诸多薄弱环节。一是由于安全管理制度还存在空白点,管理不科学,致使工作中无章可循,现有制度也严重存在有章不循问题;比如,违章操作是目前现场安全生产中最突出的矛盾;而对于那些重点装置、关键生产环节的安全管理重视不够、管理不严格、不细致,基础工作不扎实。
所有这些问题,其实归根结底都是由于操作人员应知应会没有完全掌握,职工平时参加安全培训的自主性不强,存在侥幸心理,而一旦当遇到突发事件时,在执行应急预案时难免就会有所失误,成为引发事故的重要因素之一。
2炼化企业提高安全培训实效性的措施
炼化企业的特点,决定了员工必须先进行技能操作培训,决定了培训的效果必须要切实有成效。下面结合作者组织职工培训的经验和体会,简单总结如下。
2.1 企业管理层领导必须对培训充分重视和支持
身为炼化企业的领导,必须时刻绷紧安全生产这根生命线,这也是直接关系到安全培训效果的关键因素。在某些企业的安全培训过程中可以看到,当生产任务与安全培训相矛盾时,有些领导往往是重生产,轻安全;害怕安全培训耽误生产时间,在员工没有经过充分培训的情况,就让他们盲目上岗,员工为了赶生产任务,就随意缩短培训时间,这样的培训效果可想而知。而造成这一现象的主要原因就在安全理念在领导的思想观念中落实得还不到位。这对炼化企业的职工安全培训来说,实在是一个最突出的问题。
2.2 健全完善培训机制
由于炼化企业设备不同,岗位众多,对员工的操作技能的要求也不尽相同,基于这一特点,对职工的安全培训要有良好的机制,才能取得较好的效果。
针对这种情况,一是对于员工的安全培训绝不能依靠专门的培训机构,通过组织大规模的讲座式培训,而是要把培训的阵地转移到岗位上来。因为如果进行大规模的培训,各岗位及人员素质和岗位要求各不相同,集中培训缺乏针对性;更为主要的是,在实际操作经验和针对性方面,有经验的基层骨干人员往往要比专业培训机构更具优势。
另外,还可以生产操作人员的定期轮训制度,完善培训激励机制,把培训的内容、机会、成绩与职工的待遇、荣誉和工资有效挂钩,员工参加培训,经考试、考核,其知识和能力达到相应等级就应给予相应待遇。对无正当理由拒绝参加培训者,或虽参加培训但经考核不合格者,则给予降级、少发奖金等手段,相反,对于那些培训考核优秀的职工,则应给以精神和物质上的奖励,激发员工对参加培训的热情。
2.3 创新培训方法
炼化设备操作的技能操作培训,应从实际出发,可以灵活机动地采取多种创新思路和方法。
在培训方式上要杜绝“满堂灌”和单纯以“讲座”的做法,而是采用“教学做一体化”的培训方法,使培训内容以预案演练、岗位练兵、安全技术、设备通用知识、仿真操作等方式,使培训内容更逼真更贴近实际生产。即培训教师要“多做导演少做演员”。培训教师力求少讲、精讲,更多的是通过设计一些精美的活动和案例,引导学员参与其中,教师的“教”、学员的“学和做”同时进行。通过对话、互动、参与、合作、分享、体验等方式,使学员获得切身的经验和安全知识,形成全新的安全理念。
安全培训部门还可以采用项目或案例教学法,针对操作中容易出现失误的岗位和规范,设置虚拟场景,让培训职工在规定时间内做出正确的判断,增加和强化培训的真实性和应对性。
2.4 让职工充分认识安全培训的重要性
炼化企业安全培训时,切忌把培训的意义放在让职工获得培训证书上面,而忽略了培训的核心和实质。因为如果把获得证书放在第一位,当获得证书后,职工在提高自我、甚至应用从培训中所获得安全技能的积极性就会削弱。另外,培训结束后,切忌给全部学员都发证书,否则,就会丧失培训的激励的作用。正确的做法是每次培训都要通过严格考核,确定一定比例的优秀和不及格名单,这样才能促进职工都能积极主动地真正参与到培训中来。对于不及格者,可让其延期结束培训,直到合格后,才给其颁发证书。
为此,就要严格培训的评估制度,培训的效果要通过对教师和学生的全方位的测评,这样,对教师的评估有利于提高培训的质量;而对学员的成绩评估则是为了强化职工对安全培训的重视程度,从而保证培训的有效性。培训的评估与考核是对培训学员学习状况的检验,是加强培训管理的有力手段,如果忽视了培训的评估与考核这个环节,不但会让职工漠视培训的作用,更为重要的是,还会给以后的培训带来隐患,因为一旦职工把这种做法传播出去,肯定会影响到后续培训职工的心态,从而造成培训质量的急剧滑坡。
3结语
总之,在炼化企业内,对于一线操作人员的安全教育培训必须要引起足够的重视,从不同的途径,采取各种措施,不断提高队伍整体素质,提高他们的综合技能,保证上岗操作人员百分之百参加培训、百分之百持证上岗、百分之百掌握岗位应知应会操作知识和技能,才能夯实安全工作的基础。
参考文献
[1] 吴宗之.安全生产技术[M].中国大百科全书出版社,2008.
[2] 王秀香,苏国胜,张艳,等.石化企业HSE教育培训的启示[J].安全、健康和环境,2008,1.
[3] 赵文武,谢东海,罗一新.工科学生工程安全素质培养的探索与实践[J].中国安全科学学报,2007,2.
[4] 王祥林.浅议安全教育培训工作面临的问题与对策[J].安全、健康和环境,2007,1.
一、高中健美操队的组队与选材
选材是组建健美操队的一个首要环节,选材的优与劣,直接影响一个运动队(员)运动成绩的成与败,因此在选材的时候要仔细观察,全面评估。首先从外形上看,要选身材修长,匀称,五官端正的队员。站立时能做到头正,挺胸立腰,不驼背,不耸肩。其次,要选择动作协调能力好,乐感强,有一定表现力,能感染观众的有文艺、舞蹈才能的学生。这两个很重要,因为体型是天生的,后天是无法改变的。乐感和表现力对高中生来说是比较难练上去的,它需要长期的艺术熏陶和培养。第三,要有一定的身体素质,尤其是柔韧和力量素质。第四,要注重选择意志品质顽强,能吃苦的学生。
高中健美操队队员最好在高一年级中挑选,因为高一年级学生相对来说学习压力小一些,能保证一定的训练时间。不像高三年级学生学习压力大,往往会遭到家长的反对。
健美操队学生不宜太多,一般比赛人数再加2~4人为宜。因为队员太多,会影响训练进度和效果。但为了防止学生比赛期间受伤导致无法比赛,应备好替补队员。
二、高中健美操队的训练
1、队员的管理工作好坏,是保证训练顺利进行的前提
做好队员的思想工作,既要严格要求,又要关心爱护。对队员的训练要抓紧,对其学习成绩要关心,在生活上要多问问,使学生觉得老师很关心我,这样学生在训练中会更加努力,训练会更有效。平时训练要注意时间观念,因为健美操是一个团体项目,需要队员们一起配合完成,如果学生不按时训练,会直接影响到训练的效果。因此对无故迟到者要进行严厉批评,但也要跟学生讲明原因,为什么老师要批评。暑寒假集训学生的学习、生活要统一管理,教师除训练外要管理好学生的学习、生活,比如晚自习、就寝等教师要下班进行管理。
2、合理安排训练时间,是健美操训练的保障
高中学生学习都比较紧张,特别是普高学生,以学习为主。因此业余训练时间很少,因此我们要分秒必争抓住训练时间,但又不能影响学生的学习时间。可安排以下时间进行训练:1、可利用学校开设的选修课、研究性课程进行健美操教学与训练。2、教练要主动与班主任联系、沟通,利用班会课时间进行训练。3、利用课外活动和课后活动时间。4、利用课间操和早操时间,一般早操可安排柔韧素质练习,课间操20~30分钟可复习前一次学习内容,也可以学习新的健身操动作。5、暑假、寒假进行集训,这是最好最有效的时间,也是提高成绩最快的一段时间,因此教练要牢牢抓住这段时间。
3、训练内容和方法的选择,是健美操训练的关键
高中健美操训练中,要正确安排训练内容,注重训练的方法,这是取得健美操比赛好成绩的关键,也是训练的难点。
(1)健美操基本功训练
基本功是练好健美操的必要条件,它主要包括基本身体素质训练、基本姿态训练、基本动作训练。
健美操是一个协调性要求很高的项目,要求身体各部分协调配合,协调性不好就不能尽快地学会和掌握健美操动作,也不能很准确地完成动作。一般健美操选材的时候会选择一些协调性,形象气质比较好的学生,因此也不存在专门练习学生协调性的问题。一般在学习动作中,为了让学生动作熟练,自动化,就要求反复进行练习,主要在老师指导下,自己反复进行体验,对着镜子进行练习。
健美操要求动作有力度,有幅度,而且有些动作对柔韧、力量要求较高,如劈叉、踢腿、支撑等动作。因此,柔韧训练和力量训练必不可少,柔韧练习一般放在训练的开始或结束部分,要注意持续性,要天天练。主要以压腿,踢腿为主,方式以自主压腿和他人帮助为主,对一些柔韧性不太好的队员,要采用“狠心”练习法,让几个队员一起帮忙进行强制性拉伸,但要防止受伤,要注意拉伸不宜过猛,要轻柔地慢慢地拉伸,直到肌肉有疼痛感,然后耗上几十秒时间,收缩时不宜过快。高中生一般力量都不是很好,对健美操中的一些支撑动作不能很好的完成,特别是女生。因此每天的力量性练习也很重要,力量练习一般安排在训练结束,可安排俯卧撑,举哑铃等练习方法。俯卧撑(力量差可安排跪卧撑)每次可安排10个×3组,男生可适当增加。举哑铃也是一种提高手臂力量,提高健美操动作质量的有效方法,可采用持小哑铃做健美操基本动作,比如前举,上举等动作。由于健美操动作音乐节奏快,强度大,因此一定的耐力和速度素质的训练也是必要的。比如快速的踢腿练习,连续跳操三遍等等。
基本姿态训练在健美操教学中非常重要,它对学生形成正确的姿态和优美的体形,具有重要作用。学生基本形态的好坏,是挑选健美操队员的首要条件,因此,在选材的时候要挑一些基本姿态较好的学生,在健美操训练中在这方面就不用花太多的时间了,在健美操动作练习中指出、强调就可以了,比如要求挺胸立腰,头正等等。
健美操基本动作练习是学习健美操的基础,是提高基本姿态和动作规格的有效手段,是各部位动作典型代表。它主要包括:基本手型,基本手臂动作、基本步伐等,因此健美操基本动作练习不容忽视。健美操基本动作训练要精细,要求要严格,动作一定要规范。动作要协调、到位、舒展,不僵硬,脚步动作要轻松,有弹性。比如基本步伐中的后踢腿跑,要求上体保持正直,小腿后屈向臀部,髋、膝一条直线,蹦脚尖,膝、踝弹动有力。只要单个动作规范精细,成套动作学习就容易了。
(2)成套动作学习与训练
成套动作学习一般分几个阶段:动作学习阶段、纠正动作阶段、初步巩固成套动作阶段,巩固熟练掌握动作阶段、表演演练阶段。
成套动作初学阶段尽可能将动作讲解得细致,规范。这个阶段教师的示范很重要,一定要专业,教师可让学生先观看碟片,让学生建立正确的动作概念。因为初学阶段学生一般都以模仿动作为主,一开始动作教学规范的话,在纠正动作阶段就会轻松很多。成套动作一般以一个组合为单位,一个八拍一个八拍进行教学。手臂动作和脚步动作进行分解教学,使学生清楚动作结构、路线。
纠正动作阶段,一般以动作的质量为主,比如要求动作轻松有弹性,有力度,幅度,干净利落,无多余动作。这个阶段比较难,很枯燥无味,是动作的定型阶段。教师要教学生如何用力,怎么将动作做到位,学生要在教师的指导下不断体验动作,互相纠错,交流学习,对着镜子一个动作做10遍,20遍,直到单个动作定型。
学生单个动作定型以后就进入初步巩固成套动作阶段,可以在音乐伴奏下进行成套动作练习,但是学生往往单个动作或单个组合练习时,动作能到位,一到成套动作跟音乐练习,动作就会变形,一些问题就暴露出来了。比如,手臂动作不到位,制动感不够,幅度太小,抬腿动作屈膝高抬不够,勾脚尖等等。因此这个阶段,教师要对经常出现问题的动作进行重点指导和练习,注意节拍定位,必要时采用一些辅助练习,比如哑铃练习法。
成套动作初步定型以后就开始进行队形的编排,队形编排可参考一些资料,比如各级各类的健美操比赛录像,各种舞蹈大赛录像,视频等等,可以将里面的一些精彩队形,流畅变化方法吸收过来,根据健美操成套动作的结构、特点稍作调整和改动。比如舞蹈中队形的收与缩,两人之间天衣无缝的配合等等。队形的变换要队员之间互相合作,在教师指导下对变换动作不断进行体验练习。比如怎样采用这个动作从这个位置到那个位置的变换,动作要干净利落,无多余动作。
巩固熟练掌握成套动作阶段要注意动作之间的连接,动作与音乐节奏的协调配合。这个阶段动作基本上定型,成套动作练习时,个别动作问题还是会暴露出来,教师要注意及时纠错改正。动作之间的连接要自然、流畅,转换及方向变化要干净利落,无多余动作,音乐节奏要准确,动作要融入到音乐中去。
表演演练阶段主要以改进不足之处为主,可到室外进行表演,然后制造观看气氛,主要是锻炼学生的心理素质,可将表演摄像刻录成光盘,让队员自己观看,从中寻找不足之处,然后逐个进行改进。教师要时刻提醒学生的不足,比如表情,队形等等。
(3)难度动作与配合动作的训练
难度动作和配合动作需要单个进行练习。难度动作编排时要考虑加分与扣分的因素,比如一个托举动作,如果完成这个动作能不能加分,加多少分,如果失误要扣多少分。因此难度动作编排时不但要考虑学生本身的能力,也要钻研比赛规则。难度动作的练习一般要与素质练习同时进行,一般难度动作都建立在柔韧、力量或平衡等素质的基础上,因此对高中生来说难度动作的完成不能急,要持续练习,逐渐提高。两人或多人之间的配合要慢慢地磨合,互相之间多练习、多交流、多学习,达成默契,体现动作的亮点。
(4)表现力的培养
健美操是个表演性的项目,因此表现力的培养很重要。健美操不但要求动作轻松、有力、有弹性,更要充分表现音乐情绪,展示内心的激情,体现一种健康、向上的情绪。健美操要充分提倡学生个人风格的表现力,因此在选材的时候要注意这一点,在训练的后期,要注意培养学生的表现力,比如自己对着镜子,听着音乐笑,表现自己内心的激情;在成套动作练习时教师要时刻提醒学生注意表情。很多学生在成套动作练习时,眼神飘忽,眼睛没神。教师在平时练习时,可让学生选择一个物体来看。在比赛中注意盯着裁判看,充分表现动作的风格,音乐的情绪,内心的情感。
参考文献:
[1] 曹锡璜, 等. 健美操. 北京: 高等教育出版社, 1991
轻量级IP寻址技术能够满足物联网的泛在互联需求
寻址技术目标是实现物联网中任意物品准确、高效、安全的寻址
中图分类号:TN929.5 文献标志码:A 文章编号:1009-6868 (2014) 06-0040-04
摘要: 认为实现物联网中任意物品的准确、高效、安全的寻址对建立真正意义上的互联互通泛在网络具有重要意义;轻量级IP寻址技术能够满足物联网的泛在互联需求,同时适用于物联网终端;基于IPv6编码的轻量级寻址策略在理论研究与实践应用两方面都取得了突破性的成果,将会成为未来物联网终端的重要寻址方式之一。
关键词: 物联网寻址;IPv6协议;IP寻址;轻量级
Abstract: Addressing accurately, efficiently, and securely is important for establishing a true Internet of Things (IoT), which implies intercommunication between any objects in the network. The lightweight IP addressing technology is suitable for IoT terminals and supports ubiquitous demands. There have been recent breakthroughs in both the theoretical research and practical applications of IPv6-based coding and lightweight addressing strategies. IP-based addressing technology will be one of the important terminal-addressing strategies in the future.
Key words: addressing of internet of things; IPv6; IP addressing; lightweight
1 物联网与物联网寻址
按照国际电信联盟(ITU)的定义[1],物联网主要解决物品到物品(T2T)、人到物品(H2T)、人到人(H2H)之间的互连。物联网把所有物品通过射频识别、无线传感设备等信息交互设备与互联网连接起来,实现人与物,甚至是物与物之间的信息交换和通信,是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮,受到各国政府、企业和科研机构的高度重视。
物联网实质上是在互联网基础上的延伸和扩展,目前仍处于起步阶段。由于物联网中的感知数据无处不在,用户端将延伸和扩展到任何设备与物品之间。典型的物联网应用包括智能家居、智能交通、智慧医疗、智能电网等。这些应用虽然具有物联网的信息交换特征,但目前的物联网应用仅仅是实现了某个领域内物品互联,与实现真正意义上无处不在的物联网还有差距。其中很重要的一个原因在于对如何将任意物品按某种编码方式接入物联网,如何实现对物联网中任意物品的寻址以建立通信连接的问题并未得到解决。
物联网寻址技术作为物联网核心技术之一,在物品以特定方式接入互联网的基础上,实现物联网中任意物品准确、高效、安全的寻址,对它的研究和实践将从真正意义上构建一个互联互通的泛在网络[2]。与互联网中的寻址系统一样,物联网寻址平台将在物联网中起核心作用。物联网中的物品并不都只是被动发送信息,它们也可以接受消息并可进行远程控制,但目前的物联网信息交换仍处于局域范围内。物联网寻址系统的出现将打破目前物联网应用的局限性,将众多物联网信息孤岛相关联,真正实现全球范围内的互联互通。同时,物联网将客观世界的各种物体接入至虚拟的网络世界,这些物品数目将会相当庞大,每时每刻可能都会有大量的物品在物联网中交换信息,寻址系统必将成为物联网信息交换的重要枢纽。
物联网是一项能渗透人类活动各个领域的新型产业,小到对智能家电的远程控制与信息交换,大到物流供应链中对物品进行跟踪和追溯,物联网寻址都是整个过程中不可缺少的一部分。因此,分析和研究物联网资源寻址存在的特殊性,针对其特殊性研究符合物联网需求的资源寻址技术,从而确保其中联网物品的相关信息能够被高效、准确和安全的寻址、定位以及查询,具有现实意义。
2 物联网寻址技术发展现状
全球标准组织与研究机构对物联网寻址技术开展了一定的研究工作,但至今为止,仍然没有形成一个通用的技术标准。
业界与物联网相关主要规范有EPCglobal的电子产品代码(EPC)系列规范[3]、泛在识别(UID中心的UID系列规范[4]。它们主要解决的是供应链各环节信息的自动、实时识别问题,其寻址方式并非通用。此外,二者对物品的编码都提出了各自的规范,如何进行物品编码的统一处理也是物联网寻址需要解决的问题之一。
互联网工程任务组(IETF)中名为基于IPv6的低功耗无线个人局域网络(6LoWPAN)的工作组提出了一套基于IPv6的寻址方案[5-6],对IPv6数据报文进行简化,以适应于感知设备的无线数据通信。但其寻址范围只局限于网络层以下,并不能构成一个完整的寻址模型。
欧洲电信标准协会(ETSI)[7-8]、第三代合作伙伴计划(3GPP)[9-10]、以及中国电子标签标准工作组也在积极推动物联网相关寻址标准的制订,但各标准组织还未形成统一国际标准。
由此可见,业界对物联网寻址的研究比较分散,一般针对具体应用展开,还没有形成一个完整通用的寻址框架。学术界对物联网的研究依据物联网的覆盖范围可以分为局域范围物联网与广域范围物联网研究,或称为闭环物联网与开环物联网研究。
大多数研究者对物联网的研究仍局限于局域范围内(闭环物联网),主要集中在射频识别(RFID)技术、无线传感器技术等方面[11-12]。RFID属于短距离的通信技术,是物联网感知层的重要支撑之一,但其通信过程本身几乎可以忽略寻址的过程;相对而言,无线传感技术的通信覆盖范围较广,其可扩展性也更强。但是目前传统无线传感网中的节点并非全局标识,而是通过分簇的方法对传感网中的节点进行管理,其中簇首节点通过广播的方式进行感知节点的发现和寻址。因此无线传感网中的寻址方式同样无法适用于物联网的寻址要求,即能够由互联网中的节点或终端直接对感知节点进行寻址和发现。
闭环物联网中的节点无法直接接入互联网,并不能完全满足物联网的寻址需求。因此,一些研究者开始对广域物联网(开环物联网)中的寻址问题展开研究,现有的一些跨域范围的物联网寻址研究涉及到RFID信息服务、寻址服务以及发现服务等。这些研究虽然使用了IP协议机制进行寻址,具备了广域互联的条件,但均未提及如何从互联网对物联网节点进行访问寻址,依然未能提出一套完整的对广域物联网节点进行寻址的可行方法,无法满足物联网的寻址需求。中科院孔宁博士对互联网资源寻址的层次迭代模型进行扩展,提出物联网资源寻址的通用层次模型,但该模型对寻址目标的描述还不够周全,且没有考虑感知设备性能的局限性,对物联网底层的寻址过程定义不够清晰,还需要进一步完善。
由此可见,学术界对物联网寻址的研究成果仍然较少,不够充分,至今还没有一个完善的物联网寻址模型作为物联网广域通信的底层技术支撑,而物联网寻址是连接人与物、物与物的枢纽,是实现真正意义上的物联网所必须解决的问题,因此物联网寻址研究具备较高的研究价值和创新性。
3 物联网轻量级IP寻址技术
从物联网寻址的发展问题可以窥探到物联网终端的海量、多样异构、资源能量有限等特点限制了物联网环境下的端到端信息交换模式。然后基于IP的轻量级物联网终端寻址技术能够对不同的编码标准提供统一的寻址服务,对物联网终端进行高效、精确的轻量级寻址。
首先,从广域物联网的角度出发,物联网终端数量庞大,对于物联网终端的物品编码要求全球统一采用一种新式编码是不切实际的。即使EPC和泛在识别码(UCODE)的发展较为迅速,使用范围较大,但仍然无法做到全球统一。然而IP地址随着互联网的发展态势,已经渗入到了全球的各个角落。IP地址作为物联网终端的一种编码形式,具有统一性、互通性的先天优势。采用IP地址进行物联网终端寻址,无线传感器网络可以与互联网进行无缝连接,真正实现物联网环境下的端到端信息交换。同时,IPv6的地址空间庞大到足以为每一粒尘埃分配一个IPv6地址,完全不用担心地址枯竭的问题。
其次,物联网终端具有多样异构性,构建完善的,无处不在的物联网无法要求所有的物品,传感器设备,个人电脑以及移动智能终端设备完全采用同样的编码方式与寻址模式。仅物品而言,物品信息的编码也不尽相同。因此,在物联网轻量级IP寻址模型中,物联网编码适配技术的研究可以满足物联网环境中不同物品编码的实际寻址需求。文献[13]中详细解释了移动智能设备的网络寻址与IP寻址技术。
最后,对物联网IP寻址研究一种轻量级的寻址架构是考虑到很大一部分物联网终端具有能量有限,存储与计算资源较弱的特点。采用轻量级的网络层寻址技术,能够有效降低终端的实际性能消耗,延长终端的使用寿命,继而维持网络的健壮性。
4 基于IPv6编码的寻址策略
物联网终端采用IPv6的编码方式具有如下优点:
・可以自然的实现与互联网的互联互通。
・可以为每一个物联网节点分配一个全球唯一的IPv6地址,不用担心地址枯竭的问题。
・能够满足物联网地址自动配置功能的自组织性需求。
然而引入IPv6后的物联网同样面临一些亟需解决的问题,首先是物联网终端对IPv6协议的支持程度,IP协议的复杂程度往往无法承载于低功耗传感节点上,同时由于TCP/IP各层协议首部较长,如何在去除冗余数据的同时保证良好的通信也是IPv6与接入网结合所需解决的重要问题。
IETF 6LoWPAN由此应运而生,6LoWPAN标准[14]是构建在IEEE 802.15.4基础之上实现IPv6通信的协议,即轻量级的IPv6技术。具有低功耗、低成本的特性,且证明了将IP技术用于传感网络的正确性、高效性与现实性。同时6LoWPAN标准的轻量级TCP/IP协议栈及其嵌入式操作系统也逐渐推出,以解决轻型节点承载复杂IP协议的问题。
6LoWPAN协议主要实现了在IEEE 802.15.4网络中运行简化了的IPv6协议,通过在链路层与IP层间添加适配层实现首部压缩与数据包的分片重装,很好地实现了IPv6网络与低功耗无线网络之间的协议适配。图1说明了由感知设备,物联网网关,资源管理平台以及若干物联网应用构成的基于IPv6的物联网轻量级编码寻址架构。架构采用6LoWPAN协议,在感知层采用虚拟域的划分方法将编码异构或协议异构的设备节点进行分类。物联网网关处于网络层,不同于互联网网关的概念,除了进行数据包在网络层的转发,还需要适应不同感知网络进行相应的地址转换。物联网资源管理平台针对物联网环境中终端的多样性,异构性,数量大等特点,结合终端资源寻址方式对资源进行有效的定位与获取。
基于此架构,通过直接寻址与间接寻址两种方式,可以实现对物联网资源的轻量级寻址。直接寻址方式适用于分配有IP地址的无线传感设备,这类设备具有一定的消息处理能力,通过分配的IP地址即可获取设备所采集到的环境信息;间接寻址适用于没有处理能力的物品节点,这类节点通常需要具有唯一编码的标签帮助查询物品信息,间接寻址过程包含了获取物品编码与利用物品编码查询物品信息两个过程。
然而,在轻型节点上要承载复杂的IP协议栈还需要轻量级嵌入式操作系统与简化的传输控制协议/网间协议(TCP/IP)栈。由瑞典计算机科学学院的Adam Dunkels和他的团队开发的Contiki系统[15]是一个开源的、高度可移植的多任务操作系统,适用于联网嵌入式系统和无线传感器网络,已经应用在许多项目中。Contiki系统同时支持IPv4/IPv6通信,包含轻量级IPv6协议栈、IPv4协议栈,支持传输控制协议/数据报协议(TCP/UDP),还提供了线程、定时器、文件系统以及完整的低功率无线通信机制。针对小内存微控制器设计,典型的Contiki配置只需要2 KB的随机存取存储器(RAM)和40 KB的系统固件(ROM)。Contiki系统架构如图2所示。
在无线传感器设备上采用Contiki系统与轻量级IPv6(uIPv6)协议栈可以满足无线传感器设备资源有限的寻址与信息交换需求。同时利用6LoWPAN协议,可以顺利的实施无线传感器设备的组网、寻址,以及与互联网主机之间的端到端数据通信。据此,对物联网终端采用IP编码,利用互联网寻址特性,对数量庞大、功耗低以及编码异构的物联网终端进行IP寻址已不是遥遥无期的设想,而是目前就可以实现的技术。
诚然,目前的实现方式在安全性、报头压缩方式、地址自动配置以及组网方面都面临着实际应用环境中的各种挑战与问题。但基于IP编码的寻址技术已经得到了学术界的关注与认可,对物联网资源的IP寻址将是未来重要的发展趋势。
5 结束语
物联网通过无线传感器技术与无线射频,标签编码等方式将物品与周围环境接入到互联网中,其目的是实现泛在的物物相连。物联网寻址目的即实现对物联网中的任意物品的准确、高效、安全的寻址。然而物联网终端的寻址问题已成为物联网建设发展的“瓶颈”问题。面对物联网终端特点以及物联网的寻址需求,轻量级的物联网IP寻址技术是解决其问题的重要方式之一。轻量级IP寻址具有将无线传感器网络与互联网进行无缝连接的天然优势,同时采用IP编码有益于形成统一的编码寻址标准。目前在理论与实践两方面,基于IPv6编码的轻量级寻址策略都得到了很好的研究与发展,将会成为未来物联网终端的重要寻址方式。
参考文献
[1] International Telecommunication Union. ITU Internet Reports 2005: The Internet of Things [R]. ITU, 2005.
[2] 张平, 苗杰 ,胡铮, 田辉. 泛在网络研究综述 [J]. 北京邮电大学学报, 2010, 33(5):1-6.
[3] DU C K, HAN S H. Integrating EPC global network with web services, Service Systems and Service Management [C]//Proceedings of the 6th International Conference, 2009:329-334.
[4] SAKAMURA K. Ubiquitous ID Technologies [EB/OL]. (2014-05-01). http:///en/articles/ubiquitous-id-technologies-2008/.
[5] IETF RFC 6775. Neighbor Discovery Optimization for IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPANs) [S]. IETF, 2012.
[6] IETF RFC 4944. Transmission of IPv6 Packets over IEEE 802.15.4 Networks [S]. IETF, 2007.
[7] ETSI TS 102 689. Machine-to-Machine communications (M2M), M2M service requirements, v1.1.1 [S]. ETSI, 2010.
[8] ETSI Draft TS 102 690. Machine- to- Machine communications (M2M), Functional architecture, v0.6.2 [S]. ETSI, 2010.
[9] 3GPP TR 22.868. Study on facilitating machine to machine communication in 3GPP systems, v8.0.0 [S]. 3GPP, 2007.
[10] 3GPP TR 23.888. System improvements for Machine-Type Communications (MTC), v1.0.0 [S]. 3GPP, 2010.
[11] JUELS A, RIVEST R L, SZYDLO M. The Blocker Tag: Selective Blocking of RFID Tags for Consumer Privacy [C]//Proceedings of the 10th ACM Conference on Computer and Communications Security, 2003:103-111.
[12] OH S W, BANG H C, HWANG J G. Light-weight RFID device interface for controlling RFID tag memory access [C]//Proceedings of the 12th International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT), 2010:1516-1521.
[13] 蒋林涛. 移动互联网中的若干问题研究 [J]. 中兴通讯技术, 2013,19(6):2-4.