時間:2023-03-25 11:31:43
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二、構(gòu)建“學(xué)習(xí)方法資源包”,提升學(xué)生的元認(rèn)知能力
毫無疑問,信息技術(shù)是一門快速發(fā)展的技術(shù),個中所包含的知識日新月異,稱其為“計劃趕不上變化”一點(diǎn)也不為過。所以教師將學(xué)習(xí)方法傳授給學(xué)生,遠(yuǎn)比將具體信息技術(shù)知識傳授給他們來得更重要。“授人以魚,不如授人以漁”。初中信息技術(shù)課程個性化教學(xué)要讓學(xué)生明白自己的學(xué)習(xí)基礎(chǔ),確定自己的學(xué)習(xí)興趣,以此為基礎(chǔ),引導(dǎo)學(xué)生制定適合自己個性的學(xué)習(xí)策略,提高自主學(xué)習(xí)能力,不斷探索新知識和技能。比如教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用精加工學(xué)習(xí)策略鞏固自己學(xué)過的理論知識,這是通過將所學(xué)新知識與已有知識有機(jī)聯(lián)系起來,以此增添新信息的意義,使新信息更容易理解的學(xué)習(xí)策略,可以幫助學(xué)生達(dá)到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。也可以將筆記策略傳授給學(xué)生,即教會學(xué)生如何在課堂上記筆記,以便課后復(fù)習(xí)。教師要告訴學(xué)生記筆記時應(yīng)該用盡可能少的字表達(dá)盡可能多的重要信息,盡量用自己的話概括新信息,這樣可以使學(xué)習(xí)材料變得尤為有意義,從而加深對新知識的理解。平時,教師要多指導(dǎo)學(xué)生建立學(xué)習(xí)方法的資源包,并根據(jù)實(shí)際情況不斷充實(shí),逐步提高學(xué)生的元認(rèn)知水平。
三、采用分層次教學(xué)法,促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展
學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不盡相同,如果采用“一刀切”的教學(xué)方法,必然會出現(xiàn)“好學(xué)生吃不飽、差學(xué)生吃不好”的現(xiàn)象。如此,教師可以在信息技術(shù)教學(xué)中采用分層次教學(xué)法,即根據(jù)學(xué)生的現(xiàn)有基礎(chǔ)將他們分為“好、中、差”三個層次,對各層次學(xué)生安排不同教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容。對于好學(xué)生,可以安排難度較大的教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)他們的好勝心理,促使他們不斷提升信息技術(shù)水平;對于“中、差”兩個層次的學(xué)生,教師安排的教學(xué)內(nèi)容要符合他們的接受能力,同時也要高于他們的現(xiàn)有水平,使學(xué)生達(dá)到“跳一跳、夠得著”的學(xué)習(xí)效果。當(dāng)這兩個層次的學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)后,教師要及時給予他們表揚(yáng)和肯定,尤其是對后進(jìn)生,更要加大表揚(yáng)力度,以此樹立他們的學(xué)習(xí)自信心,滿足他們的學(xué)習(xí)成就感,再接再厲,再創(chuàng)成績。
(2)新課程新知識的更新較快。電氣信息類專業(yè),電子技術(shù)、自動化技術(shù)和計算機(jī)信息技術(shù)相互促進(jìn)、相互滲透、共同發(fā)展,現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展為計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ),計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展又為電子技術(shù)的發(fā)展提供了前進(jìn)的動力。伴隨而來,出現(xiàn)了各種新技術(shù)和新知識。
(3)實(shí)踐能力鍛煉的欠缺。目前,很大部分的高校學(xué)生惰性比較嚴(yán)重,缺乏主動和積極思考的習(xí)慣,參加的實(shí)踐活動只限于課程的實(shí)驗和開設(shè)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。這只是一種相對比較被動的實(shí)踐,這對于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和鍛煉遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
2我院學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)體系
在我學(xué)院的電氣工程及其自動化本科專業(yè)教學(xué)計劃中,電子設(shè)計能力作為教學(xué)培養(yǎng)的核心能力和特色能力予以突出。
(1)課程培養(yǎng)體系。課程培養(yǎng)體系以單片機(jī)課程作為核心課程,電路原理、數(shù)電、模電、電力電子技術(shù)和傳感器技術(shù)作為基礎(chǔ)課程,智能儀器儀表、嵌入式系統(tǒng)作為提高課程形成了電子設(shè)計能力的理論培養(yǎng)體系。按照電子設(shè)計能力培養(yǎng)的要求,按基礎(chǔ)、應(yīng)用、實(shí)用和綜合的方式整合相關(guān)知識的課程,每個學(xué)習(xí)情境也引用具體的產(chǎn)品項目,每個項目都要求從產(chǎn)品的技術(shù)要求出發(fā),按照技術(shù)資料查閱、熟悉器件性能、確定硬件電路設(shè)計方案、編制器件清單、制作硬件電路、程序設(shè)計、軟硬件調(diào)試、器件及模塊電路性能測試、性能指標(biāo)測試等步驟實(shí)施。教學(xué)內(nèi)容的選取充分體現(xiàn)了學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的要求,為學(xué)生可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
(2)實(shí)踐教學(xué)體系。實(shí)踐教學(xué)體系按基礎(chǔ)層、應(yīng)用提高層、綜合設(shè)計開發(fā)層和科技創(chuàng)新層逐次提高的方式來設(shè)計實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié),從最基本的電路板設(shè)計到最小系統(tǒng)設(shè)計,再到控制系統(tǒng)的設(shè)計,從簡到難分布在第四到第六學(xué)期構(gòu)成實(shí)踐培養(yǎng)體系。該體系注重“厚實(shí)基礎(chǔ),自主學(xué)習(xí),提高能力,不斷創(chuàng)新”。根據(jù)實(shí)踐環(huán)節(jié)的特點(diǎn),在每一個層的訓(xùn)練過程中,以制作真實(shí)產(chǎn)品為任務(wù);在訓(xùn)練方法上采取普適性通用工作過程六步法,即從咨訊、決策、計劃,到實(shí)施、檢查、評估的步驟,積極引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),并將所學(xué)知識和技能應(yīng)用于實(shí)踐,形成“企業(yè)式”的訓(xùn)練情境。我院“電子產(chǎn)品設(shè)計及制造工程訓(xùn)練中心”,如圖2所示,是一個面向電氣、通信、計算機(jī)、機(jī)電類專業(yè),以學(xué)生電子設(shè)計專項技能、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)能力、電子產(chǎn)品設(shè)計制造工程能力的培養(yǎng)為目標(biāo)的校內(nèi)工程訓(xùn)練中心。其功能定位密切針對我省電子信息裝備制造業(yè)所急需的人才培養(yǎng),具有鮮明的應(yīng)用性、工程性特征。中心的實(shí)踐教學(xué)體系由課程實(shí)驗、專項技能實(shí)訓(xùn)、工程綜合訓(xùn)練等三大模塊構(gòu)成,教學(xué)、科研和服務(wù)功能有機(jī)融合,以構(gòu)建系統(tǒng)的電子基礎(chǔ)工藝、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用為主要方向的電子產(chǎn)品設(shè)計、制造及檢測的產(chǎn)學(xué)研基地為核心建設(shè)目標(biāo)。該工程訓(xùn)練中心建成后,將對我校電氣、通信、計算機(jī)、機(jī)電類專業(yè)完善實(shí)踐教學(xué)體系,提高實(shí)踐教學(xué)效果,強(qiáng)化學(xué)生電子設(shè)計專項核心能力,培育具有地方特征的專業(yè)特色發(fā)揮重要作用,有利于進(jìn)一步推動相關(guān)專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)工作的深化。
(3)第二課堂的學(xué)習(xí)。我院目前主要有電子愛好者協(xié)會和計算機(jī)愛好者協(xié)會的第二課堂的建設(shè)。通過協(xié)會,從大一新生開始就吸收成員,從最初的興趣培養(yǎng),到后面的能力培養(yǎng)。相對應(yīng)的學(xué)院開設(shè)有對應(yīng)開放實(shí)驗室和提供相關(guān)儀器儀表供學(xué)生課余時間使用,過程中有指導(dǎo)教師參與解答學(xué)生的問題和困難。目前,我院建設(shè)有四級科研訓(xùn)練體系,如圖3所示,學(xué)生通過學(xué)習(xí)可以參加各類競賽和主持或參與申報各類的科研訓(xùn)練項目。目前也取得了較好的成績和效果。
(4)實(shí)踐考核體系。我院加大考核方式方法與考核主體的改革力度,變傳統(tǒng)考核方式為多元化考核評價方式,重視職業(yè)技能的考核,注重職業(yè)能力的培養(yǎng)。采用筆試、口試、操作、論文、制作作品等多樣考核方式,采用校內(nèi)老師、現(xiàn)場專家、學(xué)生考核評價相結(jié)合,或是學(xué)校、企業(yè)與社會考核評價相結(jié)合等多種評價方式,各種評價主體有明確合理的比例分配。第一課堂考核與第二課堂比賽相結(jié)合,校內(nèi)老師評價與企業(yè)、社會評價相結(jié)合,學(xué)生之間自評、互評相結(jié)合的考核評價模式,既培養(yǎng)了學(xué)生使用現(xiàn)代信息技術(shù)的能力,也鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力和團(tuán)隊合作精神。
二、直觀教學(xué),加深記憶
教師還可以利用計算機(jī)的固有特征,運(yùn)用活潑而直觀的教學(xué)方法,促進(jìn)學(xué)生對知識的理解和掌握。比如,在學(xué)生記憶鍵盤的時候,教師可以讓學(xué)生通過討論鍵盤上每個功能鍵的特點(diǎn)來認(rèn)識和記憶。通過討論,學(xué)生發(fā)現(xiàn):空格鍵的特點(diǎn)是沒有字母,它的作用是輸入空格;換檔鍵上有一個向上的箭頭,它們的作用是輸入上檔字母;Backspace鍵上有一個向左的箭頭,其作用就是把光標(biāo)左邊的內(nèi)容刪除。
三、讓學(xué)生在互助中學(xué)習(xí)
學(xué)生之間存在著個性差異,因此,在信息技術(shù)課堂上,他們的計算機(jī)操作水平、記憶能力、創(chuàng)新能力等也不同,但是,我們可以運(yùn)用團(tuán)隊合作學(xué)習(xí)方法,通過互幫互助,培養(yǎng)學(xué)生的個性,發(fā)揮他們的特長,使每一個學(xué)生在信息技術(shù)課堂上都能得到不同程度的提高。
(一)發(fā)揮小助手的傳、幫、帶功能
小助手在課堂教學(xué)中的作用是不可忽視的,教師要善于觀察和了解,通過各種渠道發(fā)現(xiàn)在計算機(jī)方面有優(yōu)勢的學(xué)生,并培養(yǎng)他們成為教師的小助手,使其能夠幫助教師做好課堂巡視工作,發(fā)現(xiàn)有困難的學(xué)生并及時給予幫助和輔導(dǎo)。教師在座位的安排上要注意強(qiáng)弱結(jié)合,以便學(xué)生之間互相幫助和影響,因為學(xué)生之間更易交流和溝通,如果學(xué)生在短時間內(nèi)能夠掌握知識,教師就可以抽出更多的時間去發(fā)現(xiàn)問題,解決問題。
(二)因材施教
每一個學(xué)生都是獨(dú)立的個體,都有不同的性格。在教學(xué)中,教師要尊重他們的個性,因材施教,把課堂還給學(xué)生,讓他們做課堂的主人,讓他們根據(jù)自己的實(shí)際情況和已有經(jīng)驗選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在學(xué)生完成基本任務(wù)的基礎(chǔ)上,教師可以鼓勵學(xué)生去挑戰(zhàn)高層次的練習(xí),使他們不斷體驗到成功的喜悅。
四、培養(yǎng)學(xué)生的能力
(一)培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力
不管是哪一種軟件,都有幫助、提示信息,學(xué)生通過這些信息可以掌握和操作相關(guān)的軟件。教師在教學(xué)中也可以利用這一點(diǎn)來培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。在操作軟件的時候也會有提示信息,學(xué)生通過提示可以自主學(xué)習(xí)和掌握一些電腦知識。
(二)培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力
學(xué)生只有掌握了一定的信息,才可以對信息進(jìn)行分析、對比、總結(jié)等邏輯推理,從而獲取更深刻、具體、抽象的新信息。分析問題的能力和思維能力有著密切的關(guān)系。因此,在計算機(jī)教學(xué)中,教師要注重學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。通過思維能力的鍛煉提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
(三)培養(yǎng)學(xué)生處理信息的能力
處理信息的能力是指學(xué)生運(yùn)用計算機(jī)解決一些實(shí)際問題的能力。比如,學(xué)生能夠運(yùn)用Word進(jìn)行寫作、??木庉?;學(xué)生可以運(yùn)用Excel進(jìn)行成績排名、分析、整理,還可制作班級通訊錄等。通過對同一知識點(diǎn)多角度、多方面的多次重現(xiàn)和自主探究,學(xué)生處理信息的能力就能得到不斷提高。
在科技發(fā)展的今天,知識的轉(zhuǎn)化速度加快,教育技術(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)該比其它專業(yè)的學(xué)生具有更強(qiáng)的信息應(yīng)用能力,特別是在教學(xué)方面的應(yīng)用,需要具有對信息的查找和創(chuàng)新能力。
1信息能力的含義
息能力是對各種信息技術(shù)的理解和活用的能力,即對信息的獲取、理解、分析、加工、處理、傳遞的理解和活用能力。信息能力是一種基本的信息素養(yǎng),它是一種在技術(shù)層面、操作層面和能力層面上的素養(yǎng),是個體在主動選擇和運(yùn)用信息及信息手段的基本素質(zhì)。信息能力的構(gòu)成,主要包括獲取信息的能力,處理信息的能力,生成信息的能力,創(chuàng)造信息的能力,信息交流的能力。獲取信息是指人們通過對自然的感應(yīng)、人際交流和大眾傳媒,利用一定的信息技術(shù)獲取信息的能力,是人們能夠利用信息的最基本能力。信息處理能力是指能對搜集的信息進(jìn)行理解、歸納、分類、存儲記憶、批判、鑒別、遴選、分析綜合、抽象概括和表達(dá)等。其中信息理解能力、信息分析綜合能力和信息批判能力尤其重要。在信息搜集、選擇、理解和批判的基礎(chǔ)上,能準(zhǔn)確地概述、綜合、改造和表述所需要的信息,使之簡潔明了通俗流暢并且富有個性特色。圍繞同一目的,在多種多樣的信息交合作用的基礎(chǔ)上,迸發(fā)創(chuàng)造思維的火花,產(chǎn)生新信息的生長點(diǎn),從而創(chuàng)造新信息,達(dá)到搜集、選擇、理解和批判信息的終極目的。信息交流就是人們將自己擁有的信息,通過各種形式納人統(tǒng)一的、正規(guī)的信息交流渠道的能力。其中信息意識是基礎(chǔ);準(zhǔn)確的判斷能力是關(guān)鍵。
2教育技術(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生信息能力現(xiàn)狀分析
2.1研究的對象、內(nèi)容及方法
該次主要是針對陜西理工學(xué)院05級教育技術(shù)學(xué)本科專業(yè)的71位學(xué)生展開的一項小范圍調(diào)查。通過座談法,訪問法,觀察法和問卷調(diào)查法了解學(xué)生目前獲取信息,處理信息和創(chuàng)造信息的能力。這些信息的能力分散到該專業(yè)主要體現(xiàn)在計算機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)用能力,程序編寫能力,多媒體課件制作能力和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)能力上。
2.2現(xiàn)狀分析
2.2.1基于計算機(jī)機(jī)基礎(chǔ)的應(yīng)用能力現(xiàn)狀
在計算機(jī)的基礎(chǔ)能力掌握方面,我們教育技術(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生主要涉及到的是計算機(jī)基本技能(Word,ExceI,PPT)的掌握,該項能力是要求所有專業(yè)的學(xué)生都掌握,只不過是要求我專業(yè)學(xué)生能夠更進(jìn)一步。它們的主要作用在于提高教技學(xué)生的能力素養(yǎng),是一種基礎(chǔ)性的能力,要求每一個人都能夠熟練掌握應(yīng)用。
通過對40個學(xué)生(其中男20,女20)進(jìn)行小范圍調(diào)查,統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),對于WORD的應(yīng)用,20位女生中,有19人能夠基本掌握,1人對此根本不熟悉,其中13人能夠熟練掌握;20個男生中,全部學(xué)牛都能夠基本掌握該項能力.16人對此應(yīng)用特別熟練。
對于該項能力的掌握,大部分認(rèn)為只需要會打字,會進(jìn)行簡單的排版就可以了。但是我們需要明白的是,文本的編輯和處理能力是較打字能力重要的多。文字的編輯能力應(yīng)該包括文字的錄人,排版,編輯以及圖文處理。在這個模塊中,文字的錄人是沒有問題的,而在圖文的綜合處理方面,女生的能力則較男生次之。
對于EXCEL的應(yīng)用,主要對20個男生和30個女生進(jìn)行了小范圍的訪談,通過談話,我從中了解到,有18個男生能夠基本掌握該能力,12人達(dá)到熟練,2人不熟悉;在30位女生中有21名基本掌握,15人達(dá)到熟練,其他9人基本不接觸。
對于該項能力的掌握,明顯低于對WORD的掌握要低得多,這項能力主要是要求學(xué)生能夠具有較強(qiáng)的信息處理能力,即就是處理數(shù)字信息的能力,如對數(shù)字做進(jìn)一步的計算,排序,以及插入圖表圖片等。
對于PPT的應(yīng)用現(xiàn)狀,主要是通過觀察法來調(diào)查實(shí)現(xiàn)的。通過整體的瀏覽和觀察發(fā)現(xiàn),基本上所有人都能夠基板掌握該項技能,能夠作出比較簡單的少頁數(shù)量的作品。但是若要完成比較復(fù)雜或者連貫的多頁數(shù)的作品,則沒有多數(shù)人能夠順利的完成。并且從完成作品的質(zhì)量上來看,大多數(shù)人存在頁面設(shè)計不合理、缺少實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容等問題。
綜合上面三種能力,我們不難發(fā)現(xiàn),在信息的獲取能力和處理能力方面,男生有明顯的強(qiáng)勢。信息的獲取能力主要體現(xiàn)在獲取文字信息,圖文圖像信息上,這一點(diǎn)在文字編輯和PPT制作方面體現(xiàn)的較多,這也就要求我們教育技術(shù)專業(yè)的學(xué)生不僅要具有普通的文字和圖片圖像處理能力,還必許具有過硬的圖文處理能力,這也就是說我們還應(yīng)提高自身的信息處理能力及在生成信息的能力:數(shù)字信息的獲取能力主要用與EXCEL中基本信息的得到,基本信息的獲得有利于后期的再利用,體現(xiàn)在該項目上主要就是數(shù)據(jù)的處理。任何一種技能的習(xí)得,都不是孤立存在的,獲取信息的同時我們實(shí)際也是在進(jìn)行某些信息的處理和在加工。
2.2.2程序編寫能力的現(xiàn)狀分析
較計算機(jī)專業(yè)的同學(xué)而言,我們學(xué)習(xí)程序的編寫主要應(yīng)用與教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)上,不是單純的對其進(jìn)行掌握和了解后就可以的。而是要求學(xué)生能夠熟練的掌握,并能夠通過對所獲的基本信息進(jìn)行生成和創(chuàng)新,開發(fā)設(shè)計一些教學(xué)輔助軟件。
在該項調(diào)查中,主要是對20個男生和10個女生的C語言及VB語言的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行的。通過訪談得到如下數(shù)據(jù),從數(shù)據(jù)中可以比較清楚的看到學(xué)生能力的不足
從這兩個圖表中,我們不難看出,學(xué)生對這兩種語言的掌握程度普遍偏低,能力的獲取和應(yīng)用都在百分之六十以下,更談不上信息的生成,創(chuàng)新和交流?;谶@種情況,通過與學(xué)生的了解發(fā)現(xiàn),大部分學(xué)生反應(yīng)聽不懂或者是原本有信心后來卻力不從心等等??偨Y(jié)起來,更多的問題還是在學(xué)生自己的身上。不能從老師的講解中獲取知識,說明信息的獲取能力較差,不能根據(jù)自己的發(fā)展情況制定自己的發(fā)展方向,并且不能將已有的信息資源轉(zhuǎn)化為一種動力,不能理解消化信息,不能生成新的信息,對信息的利用意識不夠。
2.2.3多媒體課件的制作能力的現(xiàn)狀
多媒體課件制作能力體現(xiàn)在教育技術(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生的能力應(yīng)用上主要是能夠熟練的運(yùn)用Authorware軟件制作適合個科教學(xué)實(shí)用的教學(xué)課件。那么,我校該專業(yè)05級學(xué)生是否能達(dá)到熟練制作出優(yōu)秀的課件呢?通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),實(shí)際的現(xiàn)狀并不能達(dá)到要求。
在這項調(diào)查中,我們發(fā)現(xiàn),女生在應(yīng)用發(fā)面的能力微微優(yōu)于男生的發(fā)展。在該項軟件的應(yīng)用實(shí)際上主要體現(xiàn)學(xué)生生成信息和再創(chuàng)造的能力,因為我們知道,一個優(yōu)秀的課件不光需要文字的錄人,同時需要配有相關(guān)的圖片,圖像,動畫以及其它有助于教學(xué)進(jìn)行的各種媒體,不單單要求具有計算機(jī)的操作技能,還需要制作者能夠充分發(fā)揮自己的主觀能動性,將課件制作的比較具有人情味兒。在這一點(diǎn)上,剛好發(fā)揮了女生比較感性的優(yōu)勢,由此,女生將注意力投人的比男生多,所取得的成果也較男生顯著。
3提高學(xué)生信息能力的對策
通過對現(xiàn)狀的分析,我們發(fā)現(xiàn),學(xué)生信息能力的獲得較實(shí)際需要還有很大的一段距離,要想改變這一現(xiàn)狀,提高學(xué)生的信息能力,我們應(yīng)從國家、學(xué)校、老師和學(xué)生四個角度著手考慮。
國家在政策上應(yīng)該向西部偏遠(yuǎn)地區(qū)、經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)予以傾斜,加大扶持力度,保證這些地區(qū)信息渠道暢通,信息軟硬件資源充足。陜西理工學(xué)院地處經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的陜西,且位居秦巴山地,交通不便,信息閉塞,發(fā)展緩慢,信息資源不足,硬件基礎(chǔ)不夠完善,不利于在校大學(xué)生信息能力的提高和發(fā)展。
一、適應(yīng)性自我學(xué)習(xí)
余勝泉教授指出“適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要由‘知識媒體’所組成,它可以為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)提供更為優(yōu)越的前提條件,可以以不同于傳統(tǒng)的方法使遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)更為簡單、更為高效、更具有個性化。在這種適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)支持下的學(xué)習(xí),我們稱之為適應(yīng)性學(xué)習(xí)?!?這里的“知識媒體”是指計算機(jī)、遠(yuǎn)程通信及認(rèn)知科學(xué)相結(jié)合的“知識媒體”。)與“適應(yīng)性學(xué)習(xí)”相呼應(yīng),“自我學(xué)習(xí)”主要是強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者這一方的主動性,學(xué)習(xí)者要充分利用一切現(xiàn)有的可以利用的資源進(jìn)行學(xué)習(xí)。“自我學(xué)習(xí)”指學(xué)習(xí)者具有主動學(xué)習(xí)的意愿并能夠自己制仃學(xué)習(xí)計劃,監(jiān)控學(xué)習(xí)過程,評價學(xué)習(xí)結(jié)果。“自我學(xué)習(xí)”還指學(xué)習(xí)者知識的自我建構(gòu)。建構(gòu)主義理論認(rèn)為,知識不是教師教給學(xué)習(xí)者的,而是學(xué)習(xí)者在與資源、他人等的交互過程中自我意義建構(gòu)的結(jié)果?!白晕覍W(xué)習(xí)”第三點(diǎn)是指學(xué)習(xí)的個別化,每個“我”的具體情況都不盡相同,所以學(xué)習(xí)者要根據(jù)自己的情況選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法?!斑m應(yīng)性學(xué)習(xí)”和“自我學(xué)習(xí)”是不能割裂的,二者緊密聯(lián)系、相互配合、融為一體,組成一個大的學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)。這些都是為了滿足信息社會和個人對“終身學(xué)習(xí)”的需求。
二、終身學(xué)習(xí)
我國學(xué)者陳東瑜認(rèn)為:終身教育既不是一個教育體系,也不是現(xiàn)有各種教育形式的簡單拼湊,而是建立一個從嬰幼兒教育到高等教育到老年教育,從家庭教育、學(xué)校教育到社會教育的一體化教育框架結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)思想和原則。也就是說,終身教育是所有教育的一種組織原則。各級各類教育都應(yīng)在終身教育思想的原則指導(dǎo)下完成自身這一部分的工作,并隨時隨地地為每個人的一生提供最適合的學(xué)習(xí)條件。按照終身教育的概念,教育應(yīng)當(dāng)是伴隨人生到終點(diǎn)的過程,而不是一生中某個階段的結(jié)果。
由此可見,“終身學(xué)習(xí)”并不像我們想像的那樣簡單,它的內(nèi)涵是十分豐富的。教師只有深刻地理解它,才能靈活地運(yùn)用它。自己首先要樹立終身學(xué)習(xí)的觀念,還要將這種觀念潛移默化地傳授給學(xué)生?!叭绻畛醯慕逃峁┝擞兄诮K身繼續(xù)在工作之中和工作之外學(xué)習(xí)的動力和基礎(chǔ),那么就,可以認(rèn)為這種教育是成功的?!?/p>
三、終身學(xué)習(xí)的意義
1.信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,更要求信息技術(shù)教師不斷地更新知識
以信息技術(shù)為代表的知識加速了社會的發(fā)展,人們所掌握的知識每五至七年就要老化一半,信息技術(shù)知識的老化速度更遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這個比例。計算機(jī)界有個著名的“摩爾定律”:計算機(jī)的速度每18個月增長一倍,價格則是每18個月下降一倍。正是這個定律推動著信息技術(shù)以難以想像的速度迅猛普及和飛速發(fā)展,從字符界面的DOS操作系統(tǒng)到圖形界面的Windows操作系統(tǒng),從單機(jī)操作到國際互聯(lián)網(wǎng),等等;還有一連串的新名詞、新技術(shù),比如虛擬現(xiàn)實(shí),F(xiàn)las,MP3音樂,等等—社會發(fā)展不斷地提出新的學(xué)習(xí)內(nèi)容,個人為了增強(qiáng)對社會和技術(shù)適應(yīng)性,必須不斷地學(xué)習(xí)新的內(nèi)容。所以說終身學(xué)習(xí)既是信息社會發(fā)展的必然需求,也是個人發(fā)展的必然需求。
2.傳統(tǒng)教育面臨巨大挑戰(zhàn),終身學(xué)習(xí)成為信息技術(shù)教師的首要任務(wù)
面對迅速發(fā)展的信息社會,傳統(tǒng)教育出現(xiàn)了不適應(yīng)癥狀,于是課程改革轟轟烈烈地展開了。新一輪的課程改革,提出許多新的思想,要求信息技術(shù)教師要學(xué)習(xí)領(lǐng)會,更新觀念,并運(yùn)用到實(shí)際工作中。比如以前指導(dǎo)我們教學(xué)的主要是行為主義的理論,強(qiáng)調(diào)以教師為中心,認(rèn)為知識的掌握過程就是教師傳授知識的過程。隨著后現(xiàn)代主義思潮的興起,建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論逐步受到重視。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心,強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)和對所學(xué)知識意義的主動建構(gòu)。也就是說,學(xué)生的知識不是教師教的,而是學(xué)生在與包括學(xué)習(xí)材料、教師、學(xué)伴等情境的交互過程中自己建構(gòu)的。由此可見,教師的角色發(fā)生了很大變化,由原來的處于中心地位的知識傳授者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的組織者,學(xué)生主動意義建構(gòu)的促進(jìn)者,要引導(dǎo)學(xué)生選擇研究主題、查找所需資源、開展小組討論、共享學(xué)習(xí)經(jīng)驗并完成課程的學(xué)習(xí)。教師還要注重培養(yǎng)學(xué)生的信.息素養(yǎng)和創(chuàng)造性思維。
要突破傳統(tǒng),就要創(chuàng)新,創(chuàng)新就需要科研,科研是轉(zhuǎn)變觀念的動力,是一個不斷學(xué)習(xí)并運(yùn)用知識的過程。未來需要的不是照本宣科的“教書匠”,而是能創(chuàng)造性解決問題的“教育家”,我們每天都在面對一個不斷變化的嶄新的世界,教育對象是生動的,教育內(nèi)容是變化的,教育手段是新的,教學(xué)方法也要相應(yīng)更新,諸如此類,不勝枚舉。教師必須要研究新問題,解決新問題,在這個過程中,既提高了教師的自身素質(zhì),又提高了教育教學(xué)質(zhì)量??蒲幸呀?jīng)成為教師工作的有機(jī)組成部分,而不是可有可無的東西,所以教師要努力成為“研究型教師”,進(jìn)而成為“教育家”。
成為“教育家”,首先要學(xué)會獨(dú)立思考,有自己的獨(dú)特見解。面對不斷出現(xiàn)的新事物,我們該如何去認(rèn)識它,比如什么是應(yīng)試教育,什么是素質(zhì)教育,各有什么優(yōu)缺點(diǎn),素質(zhì)教育是否一定比應(yīng)試教育好?計算機(jī)教育,信息教育,有什么本質(zhì)的區(qū)別?行為主義,認(rèn)知主義,建構(gòu)主義,都是什么含義,是一個比一個好嗎?這些實(shí)踐中的問題和理論上的問題都需要進(jìn)一步地研究和探討。學(xué)習(xí)知識是一方面,關(guān)鍵是要學(xué)會思考,通過系統(tǒng)的思考促進(jìn)觀念的轉(zhuǎn)變。否則,又會重復(fù)以前的錯誤。比如那種“滿堂灌”式的課堂,以前是“人灌”,有了電化教育手段,就變成了“電灌”,現(xiàn)在有了計算機(jī),又變成“機(jī)灌”—整堂課都用計算機(jī)播放多媒體課件,教師成了旁觀者。這些并不是技術(shù)的過錯,而是觀念沒有跟上,濫用了先進(jìn)的教學(xué)手段。
2主要研究內(nèi)容及關(guān)鍵問題
我們的目標(biāo)是以提升計算機(jī)專業(yè)學(xué)生對計算機(jī)系統(tǒng)整體認(rèn)知能力為目標(biāo),將匯編語言、C語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機(jī)組成原理、微機(jī)原理、操作系統(tǒng)、編譯原理共7門課程組成一個計算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程群,研究課程群建設(shè)定位、目標(biāo)、構(gòu)建模式,提煉課程群內(nèi)課程相互銜接內(nèi)容,制定計算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程群規(guī)劃綱要,為新一輪的課程體系調(diào)整和教學(xué)大綱修定提供可參考依據(jù)。
2.1主要研究內(nèi)容
2.1.1課程群建設(shè)模式研究針對我校學(xué)生特點(diǎn),結(jié)合計算機(jī)系統(tǒng)課程群的改革現(xiàn)狀以及本校教師實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗,研究該課程群要達(dá)到的培養(yǎng)目標(biāo),明確課程群建設(shè)新模式以及新模式下課程群課程的定位和設(shè)置,確定需要整合與調(diào)整的課程內(nèi)容。
2.1.2課程群內(nèi)課程理論教學(xué)銜接內(nèi)容研究研究程序語言課程與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程以及編譯原理課程之間的銜接內(nèi)容;探討數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程與操作系統(tǒng)課程知識之間的協(xié)作內(nèi)容;研究計算機(jī)組成原理與微機(jī)原理課程之間融合內(nèi)容;探討具有綜合特點(diǎn)的軟硬件系統(tǒng)課程與語言類課程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程補(bǔ)充內(nèi)容,分層次提煉和確定7門課程的關(guān)聯(lián)知識點(diǎn),形成課程縱向線索。
2.1.3課程群實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計研究研究語言類課程實(shí)驗和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗的覆蓋程度,探討體現(xiàn)計算機(jī)硬件相關(guān)的高效程序驗證性實(shí)驗內(nèi)容;研究編譯原理與C語言、匯編程序試驗的銜接方法;探討操作系統(tǒng)課程設(shè)計內(nèi)容與語言類課程實(shí)驗和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗內(nèi)容的銜接方法;探討設(shè)計課程群系統(tǒng)性實(shí)驗設(shè)計內(nèi)容,體現(xiàn)計算機(jī)系統(tǒng)的整體性。
2.1.4課程群教改內(nèi)容實(shí)施方式研究針對課程群規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容,研究群內(nèi)課程課堂教學(xué)、實(shí)驗教學(xué)、課程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)縱向貫通方法,探討開展群間驗證性試驗、設(shè)計性試驗、系統(tǒng)性實(shí)驗設(shè)計的開展時間、組織方式、學(xué)生參與方式、研究生助教指導(dǎo)方式等,為課程群建設(shè)內(nèi)容實(shí)施提供指導(dǎo)方案。
2.2關(guān)鍵問題
2.2.1課程群建設(shè)的模式問題計算機(jī)專業(yè)課程群的建設(shè)是一個不斷探索、規(guī)劃和實(shí)施的過程,既要體現(xiàn)計算機(jī)系統(tǒng)的整體性,又要結(jié)合本系實(shí)際情況。既不能照搬985高校的改革模式,也不能受限于目前課程組織形式。因此,制定有針對性的課程群建設(shè)模式是個重要問題。
2.2.2軟硬件課程銜接方式問題對計算機(jī)系統(tǒng)的全面理解是建立在計算機(jī)軟件與硬件體系有效銜接基礎(chǔ)之上,由于硬件實(shí)驗與操作系統(tǒng)課程設(shè)計連接實(shí)驗難度大,對實(shí)驗室硬件要求高,目前很難一步到位,因此,必須研究現(xiàn)階段軟硬件課程有效的銜接方式。
2.2.3課程群教改內(nèi)容實(shí)施方式問題組成課程群的7門課程分別在大一下學(xué)期至大三上學(xué)期開設(shè),時間跨度為2年,共4個學(xué)期。然而,計算機(jī)系統(tǒng)觀的建立是一個循序漸進(jìn)的過程,目前每門課程學(xué)時有限,因此,課程群銜接內(nèi)容以及課程群系統(tǒng)性實(shí)驗設(shè)計內(nèi)容的實(shí)施方式尤為重要,它是課程群教改內(nèi)容“落地”的保障。
3實(shí)施方案
實(shí)施方案分為三個階段進(jìn)行。
3.1第一階段:調(diào)研與框架設(shè)計(1)高校計算機(jī)系統(tǒng)相關(guān)課程群調(diào)研。擬調(diào)研的學(xué)校有南京大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、中國科技大學(xué)等。擬調(diào)研的內(nèi)容包括課程群建設(shè)模式、課程的定位和設(shè)置、課程群教材選用、課程之間銜接的知識內(nèi)容、課程群實(shí)驗設(shè)計內(nèi)容以及課程群教改實(shí)施方式等內(nèi)容。(2)制定課程群構(gòu)建模式和基本要求。確定課程群構(gòu)建初步框架和基本要求;按照縱向關(guān)系劃分子群,選舉子群負(fù)責(zé)人,細(xì)化項目成員的任務(wù)分工。然后通過課程群建設(shè)研討會的形式,收集各任課老師意見,討論確定課程群構(gòu)建模式、框架和基本要求,并形成“計算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程群基本要求”。
3.2第二階段:計算機(jī)系統(tǒng)課程群規(guī)劃綱要編制(1)學(xué)生調(diào)研和課程學(xué)習(xí)困難情況匯總。以課程群基本要求為指導(dǎo),各子群負(fù)責(zé)人統(tǒng)一規(guī)劃,由任課老師針對上課學(xué)生收集編程難點(diǎn)、理論學(xué)習(xí)困難點(diǎn)以及設(shè)計類實(shí)驗開發(fā)困難點(diǎn)信息。同時獲取學(xué)生的意見和建議。(2)以子群為單元設(shè)計課程群課程理論教學(xué)銜接內(nèi)容。以計算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程群構(gòu)建基本要求為指導(dǎo),結(jié)合學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)狀況調(diào)研報告,分層次確定子群內(nèi)部課程銜接知識點(diǎn)以及子群課程之間的銜接內(nèi)容,并由子群負(fù)責(zé)人編寫該子群課程與其他子群課程銜接內(nèi)容大綱。(3)以子群為單元設(shè)計課程群課程實(shí)驗教學(xué)銜接內(nèi)容。以課程群理論教學(xué)銜接內(nèi)容大綱為基礎(chǔ),以分主題開討論會的形式,分層次確定子群內(nèi)部課程驗證性實(shí)驗、設(shè)計性實(shí)驗的補(bǔ)充與調(diào)整內(nèi)容,編寫各子群“實(shí)驗教學(xué)補(bǔ)充與調(diào)整內(nèi)容大綱”。(4)設(shè)計課程群教改內(nèi)容實(shí)施方案。以討論會形式明確教改內(nèi)容實(shí)施時間、方式以及學(xué)生的組織方式,研究生助教的參與形式。結(jié)合導(dǎo)師制,對一年級學(xué)生統(tǒng)一分配導(dǎo)師,然后再由課程群統(tǒng)一分組和分配指導(dǎo)老師。
3.3第三階段:初步應(yīng)用與綱要完善進(jìn)行具體實(shí)施,在實(shí)施過程中不斷進(jìn)行完善。
二、研究數(shù)據(jù)與方法
(一)變量操作性定義和測量
借鑒國內(nèi)外成熟的測量量表,采用Likerts 5點(diǎn)計分,讓受訪者根據(jù)測量題項的表述與企業(yè)實(shí)際情況的符合程度,在“完全不同意”“不同意”“一般”“同意”“完全同意”之間進(jìn)行選擇,對應(yīng)分值為1~5。1)因變量為技術(shù)創(chuàng)新績效。根據(jù)蔡啟通(1997)[23]、林義屏(2001)[24]、謝洪明(2007)[25]的衡量量表,將技術(shù)創(chuàng)新定義為在產(chǎn)品、工藝和設(shè)備方面的創(chuàng)新,將技術(shù)創(chuàng)新績效視為3個構(gòu)面:①產(chǎn)品創(chuàng)新績效。②工藝創(chuàng)新績效。③設(shè)備創(chuàng)新績效。設(shè)計17個題項,其中產(chǎn)品創(chuàng)新績效包含4個題項,工藝創(chuàng)新績效包含8個題項,設(shè)備創(chuàng)新績效包含5個題項。2)自變量為差錯學(xué)習(xí)能力。衡量指標(biāo)以Rybowiak(1999)的Error Orientation Questionnaire(EOQ)為基礎(chǔ),參考王重鳴等的研究,差錯學(xué)習(xí)能力由3個指標(biāo)衡量:①差錯掌握能力;②差錯預(yù)測能力;③差錯抗壓能力。設(shè)計16個題項,其中差錯掌握能力5個題項,差錯預(yù)測能力4個題項,差錯抗壓能力7個題項。3)中介變量為差錯知識能量。差錯知識能量包括差錯知識解讀、差錯知識獲取、差錯知識流通3個維度,設(shè)計14個題項,其中差錯知識解讀、差錯知識獲取的測量題項主要源于Huber(1991)[26]和Teece(1997)[19],分別為3個題項和5個題項;差錯知識消化的測量題項主要源于謝洪明(2007)[26]和韓子天(2008)[27]等的研究,為6個題項。
(二)樣本的獲取
采用問卷調(diào)查方法,問卷發(fā)放對象主要是創(chuàng)新相對活躍的地區(qū)的企業(yè),如珠三角、長三角、華北、華中地區(qū)等,一方面利用親友在制造業(yè)、高新技術(shù)業(yè)等行業(yè)的人脈,另一方面利用天津大學(xué)和安徽大學(xué)MBA班學(xué)員,采用紙質(zhì)問卷和電子問卷2種方式。首先,對初步設(shè)計的調(diào)查題項的維度指標(biāo)進(jìn)行討論,分析其適用性與有效性,確定指標(biāo)范圍并進(jìn)行查缺補(bǔ)漏工作,消除初始指標(biāo)問項的不明確和歧義之處,形成初始的問卷草案。其次,選取上海、武漢、安徽、廣東的12家企業(yè)展開小樣本預(yù)調(diào)查,對被調(diào)查人員和專家的反饋意見加以整理,并對問卷填寫情況和統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行初步分析,在此基礎(chǔ)上修正優(yōu)化初始問卷,相應(yīng)調(diào)整題項與題量設(shè)置、問卷結(jié)構(gòu)和問題表述,這些可以保障量表具有較好的內(nèi)容效度。正式問卷發(fā)放和回收時間是2014年8月3日到8月19日,共發(fā)出問卷350份,回收問卷237份,回收率67.71%;其中填答不全的無效問卷39份,有效問卷198份,有效率為83.5%。利用SPSS19.0軟件對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核、預(yù)處理與分析,樣本情況如表1.
三、實(shí)證分析
(一)量表信度效度檢驗
1、差錯學(xué)習(xí)能力參照張正堂(2006)測量量表結(jié)構(gòu)效度的方法[28],使用SPSS19.0對差錯學(xué)習(xí)能量量表進(jìn)行探索性因子分析,KMO系數(shù)0.881>0.8,Bartlett球體檢驗的x2統(tǒng)計值顯著性為0.000,說明研究樣本數(shù)據(jù)具有高的相關(guān)性,適合因子分析。對16個題項進(jìn)行主成分分析、正交旋轉(zhuǎn)、特征根大于1的方法抽取公因子,按照因子載荷大于0.5的原則,刪去EHA5題項,共萃取3個主成分因子,累計方差解釋率達(dá)到60.238%,分析結(jié)果與王重鳴(2000)[10]等的研究結(jié)果一致,命名3個公因子分別為差錯掌握能力、差錯預(yù)測能力、差錯抗壓能力。內(nèi)部一致性信度系數(shù)Cronbach’sα分別為0.764、0.719、0.890,問卷信度較好;各題項載荷因子均大于0.5,說明問卷具有較好的結(jié)構(gòu)效度。2、技術(shù)創(chuàng)新績效使用SPSS19.0對技術(shù)創(chuàng)新績效進(jìn)行探索性因子分析,KMO系數(shù)0.915>0.8,Bartlett球體檢驗的x2統(tǒng)計值顯著性為0.000,小于0.01,說明研究樣本數(shù)據(jù)具有高的相關(guān)性,適合因子分析。對17個題項進(jìn)行主成分分析、正交旋轉(zhuǎn)、特征根大于1的方法抽取公因子,共萃取3個因子,累計方差解釋率達(dá)到60.723%,分析結(jié)果與蔡啟通(1997)[23]等的研究結(jié)果一致,命名3個公因子分別為產(chǎn)品創(chuàng)新績效、工藝創(chuàng)新績效、設(shè)備創(chuàng)新績效。內(nèi)部一致性信度系數(shù)Cronbachsα分別為0.881、0.833、0.822,問卷信度較好;各因子載荷量均大于0.55,說明問卷具有較好的結(jié)構(gòu)效度。3、差錯知識能量使用SPSS19.0軟件對差錯知識能量進(jìn)行探索性因子分析,KMO值為0.883>0.8,Bartlett球體檢驗的x2統(tǒng)計值顯著性為0.000,小于0.01,說明研究樣本數(shù)據(jù)具有高的相關(guān)性,適合因子分析。對14個題項進(jìn)行主成分分析、正交旋轉(zhuǎn)、特征根大于1的方法抽取公因子,共萃取出3個因子,累計方差解釋率達(dá)到62.206%,命名3個公因子分別為差錯知識解讀、差錯知識獲取、差錯知識消化。內(nèi)部一致性信度系數(shù)Cronbach’sα分別為0.796、0.794、0.872,問卷信度較好;所有題項因子載荷大于0.50,說明差錯知識能量量表符合要求。整體上,各量表的信度水平均超過Nunnally(1978)建議可接受的0.7[29](P35-56)。
(二)假設(shè)檢驗
1、相關(guān)性分析本研究樣本中各變量的信度、效度均達(dá)到可接受的水平,可以單一衡量指標(biāo)取代多重衡量指標(biāo),如以差錯掌握能力、預(yù)測能力、抗壓能力題項得分的均值衡量差錯學(xué)習(xí)能力指標(biāo)。表3顯示,差錯學(xué)習(xí)能力對技術(shù)創(chuàng)新績效、差錯知識解讀、差錯知識獲取、差錯知識流通有顯著正向影響。差錯知識解讀、差錯知識獲取、差錯知識流通對技術(shù)創(chuàng)新績效有顯著正向影響??梢?,研究結(jié)果支持假設(shè)H1,假設(shè)H2a,H2b,H2c,假設(shè)H3a,H3b,H3c。
2、企業(yè)成立年限、企業(yè)性質(zhì)對技術(shù)創(chuàng)新績效的差異性分析為了解企業(yè)成立年限和企業(yè)性質(zhì)對技術(shù)創(chuàng)新績效的差異性,對企業(yè)成立年限和性質(zhì)進(jìn)行單因素方差分析和趨勢檢驗,并以LSD多重比較法探索差異性。表4表明,成立年限變量的離差平方和為80.438,趨勢檢驗分解組內(nèi)方差:技術(shù)創(chuàng)新績效可被成立年限線性解釋的變差值為9.767,不可被成立年限線性解釋的變差值為1.540。若只考慮成立年限單個因素的影響,則技術(shù)創(chuàng)新績效總變差中,成立年限可解釋的變差為11.308,抽樣調(diào)查引起的變差為69.131,方差分別為2.827和0.358,獲得的F統(tǒng)計量為7.892,對應(yīng)的概率P值近似為0,小于顯著性水平,因此在置信度為95%的情況下,企業(yè)成立年限對技術(shù)創(chuàng)新績效產(chǎn)生顯著影響。其中,成立年限為5年、4年對技術(shù)創(chuàng)新績效的影響優(yōu)于成立1年、2年、3年,這可能是由于較成熟的企業(yè)更有實(shí)力進(jìn)行深層次、寬領(lǐng)域的創(chuàng)新,形成相對完善的創(chuàng)新路徑和管理模式,創(chuàng)新過程中不易出現(xiàn)常規(guī)性錯誤,減少不必要的損失。但是,企業(yè)性質(zhì)對技術(shù)創(chuàng)新績效無顯著影響,變量顯著性概率P值大于0.05。
3、層次式多元回歸分析為了進(jìn)一步研究企業(yè)差錯學(xué)習(xí)能力對技術(shù)創(chuàng)新績效的影響,以及差錯知識能量對企業(yè)差錯學(xué)習(xí)與技術(shù)創(chuàng)新績效關(guān)系的中介作用,本研究在相關(guān)分析基礎(chǔ)上,運(yùn)用多元回歸分析,建立回歸模型,來檢驗差錯學(xué)習(xí)能力對企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新績效的影響及強(qiáng)度。Baron&Kenny(1986)認(rèn)為以回歸模式驗證中介效果時,中介效果成立的3項條件包括:一是自變量與中介變量均與因變量間存在顯著關(guān)系;二是自變量與中介變量間存在顯著關(guān)系;三是將中介變量引入回歸方程,自變量與因變量的相關(guān)或回歸系數(shù)顯著降低。若自變量與因變量的回歸系數(shù)下降至零,是完全中介(full mediation);若自變量與因變量的回歸系數(shù)降低但不為零,是部分中介(partial mediation)[30]。以一般制造業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)為控制變量,每個回歸方程自變量采取強(qiáng)制進(jìn)入的方式,結(jié)果見表5.
結(jié)果顯示:(1)從表5差錯學(xué)習(xí)能力與3類技術(shù)創(chuàng)新績效的回歸分析結(jié)果可以看出:①模型二中判定系數(shù)調(diào)整后的R2為0.360,回歸方程的解釋力度為36%,即技術(shù)創(chuàng)新績效的變動36%可以由差錯學(xué)習(xí)能力解釋(R2值不是太高,產(chǎn)生這種情況的原因可能是存在未考慮到的其他影響企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新績效的因素)。模型的F統(tǒng)計量為56.305,顯著性水平為0.000,具有顯著解釋力,說明自變量與因變量之間確實(shí)存在線性回歸關(guān)系。同時,差錯學(xué)習(xí)能力與技術(shù)創(chuàng)新績效的回歸系數(shù)0.666,顯著性水平小于0.001,說明差錯學(xué)習(xí)能力對技術(shù)創(chuàng)新績效有顯著的正向作用。②差錯學(xué)習(xí)能力對產(chǎn)品創(chuàng)新績效、工藝創(chuàng)新績效、設(shè)備創(chuàng)新績效的回歸系數(shù)都達(dá)到統(tǒng)計學(xué)上的顯著性水平,回歸系數(shù)分別為0.691、0.687、0.620;模型的F統(tǒng)計量分別為39.998、42.790、29.877,顯著性水平為0.000,說明差錯學(xué)習(xí)能力對產(chǎn)品創(chuàng)新績效、工藝創(chuàng)新績效、設(shè)備創(chuàng)新績效都有顯著的正向影響。H1a,H1b,H1c均得到驗證。此外,比較回歸系數(shù)的大小可以發(fā)現(xiàn),差錯學(xué)習(xí)能力對產(chǎn)品創(chuàng)新績效的影響強(qiáng)于對工藝創(chuàng)新績效和設(shè)備創(chuàng)新績效的影響。(2)從表5差錯學(xué)習(xí)能力與差錯知識能量3個環(huán)節(jié)的回歸分析結(jié)果可以看出,差錯學(xué)習(xí)能力與差錯知識能量3個環(huán)節(jié)的回歸系數(shù)都達(dá)到統(tǒng)計學(xué)上的顯著性水平,回歸系數(shù)均為正,分別為0.789、0.679、0.656。模型的F統(tǒng)計量為45.764、27.306、39.998,顯著性水平均為0.000,顯著水平小于0.001,說明差錯學(xué)習(xí)能力與差錯知識能量3個環(huán)節(jié)均存在線性回歸關(guān)系。其中,差錯學(xué)習(xí)能力對差錯知識解讀的影響尤為顯著。因此,H2a,H2b,H2c得到驗證。(3)從表5差錯知識能量3個環(huán)節(jié)與技術(shù)創(chuàng)新績效的回歸分析結(jié)果可以看出,差錯知識解讀、差錯知識獲取、差錯知識消化對技術(shù)創(chuàng)新績效的回歸系數(shù)都達(dá)到統(tǒng)計學(xué)上的顯著性水平,回歸系數(shù)均為正,分別為0.314、0.621、0.478,表明差錯知識能量3個環(huán)節(jié)對技術(shù)創(chuàng)新績效均有顯著的正向影響,其中差錯知識獲取的影響尤為顯著。因此,H3a,H3b,H3c得到驗證。(4)模型6、模型7、模型8是在模型2的基礎(chǔ)上,分別以差錯學(xué)習(xí)能力與差錯知識能量3個環(huán)節(jié)為自變量,技術(shù)創(chuàng)新績效為因變量置入方程。與模型2相比,在其新增解釋變異的能力上達(dá)顯著水平(調(diào)整后的R2增加量=0.009、0.182、0.132,P<0.01),顯示新加入的3項差錯知識能量變量對于“技術(shù)創(chuàng)新績效”變異的解釋能力顯著地增加0.9%、18.2%、13.2%。此外,差錯學(xué)習(xí)能力與差錯知識能量的回歸系數(shù)均具有顯著性,差錯學(xué)習(xí)能力與技術(shù)創(chuàng)新績效之間有顯著的正向線性關(guān)系,當(dāng)它們之間分別加入中介變量差錯知識能量3個環(huán)節(jié)后,差錯學(xué)習(xí)能力對技術(shù)創(chuàng)新績效的影響仍然顯著,但是差錯學(xué)習(xí)能力與技術(shù)創(chuàng)新績效之間的回歸系數(shù)明顯降低(偏回歸系數(shù)由0.666分別降為0.586、0.350、0.449),可見差錯知識能量3個環(huán)節(jié)在差錯學(xué)習(xí)能力和技術(shù)創(chuàng)新績效之間均起到部分中介作用,中介效應(yīng)與總效應(yīng)之比分別為0.1197、0.4748、0.3253,直接效應(yīng)與總效應(yīng)之比分別為0.8803、0.5252、0.6747,中介效應(yīng)與直接效應(yīng)之比依次為13.60%、90.40%、48.21%。因此,差錯知識能量3個環(huán)節(jié)在差錯學(xué)習(xí)能力影響企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新績效的過程中均起著不完全中介作用,H3d成立。由此,本研究所有假設(shè)均得到了驗證。
一、管理會計應(yīng)用現(xiàn)狀
就目前狀況看,管理會計在我國企業(yè)中的應(yīng)用效果還不很樂觀。其主要問題在于:1、理論研究不夠。管理會計是一門新興科學(xué),我國會計界對它的研究尚未形成一套完整、嚴(yán)密的基本理論體系和方法體系,仍停留在簡單方法的介紹方面,忽視理論系統(tǒng)研究,缺乏對實(shí)用性、功能性和可操作性的追求;2、實(shí)際應(yīng)用效果不太明顯;3、會計人員適應(yīng)性差。由于基層會計人員素質(zhì)較低,會計管理仍停留在手工操作的初級階段,加之企業(yè)高層管理者沒有深刻理解現(xiàn)代管理會計知識,使得企業(yè)開展管理會計活動受到冷漠,甚至他們對管理會計的實(shí)用性和效益性還存在疑慮。
二、推行管理會計制度,完善企業(yè)管理
管理會計是企業(yè)管理的主要組成內(nèi)容,是企業(yè)管理的重要工具??梢哉f,沒有管理會計的有效運(yùn)用,企業(yè)管理也將成為一紙空文。
(一)以“目標(biāo)成本”為起點(diǎn)和核心,深入挖潛增效。管理會計區(qū)別于傳統(tǒng)會計,在于管理會計既注重對成本的“數(shù)量管理”,也注重對成本發(fā)生的前因、后果追蹤分析,能夠從源頭上尋找到產(chǎn)生差異的數(shù)額及原因,從而達(dá)到持續(xù)降低成本的目標(biāo)。
(二)全方位進(jìn)行成本控制。我們應(yīng)充分運(yùn)用量本利分析法、投資決策分析的回收期法等管理會計方法,認(rèn)真推行責(zé)任會計制度,將企業(yè)成本控制與責(zé)任部門有效結(jié)合起來,從而達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益目的。其中,責(zé)任會計制度的最大優(yōu)點(diǎn),就是將企業(yè)日常工作分權(quán)管理,使高層管理人員集中精力抓長遠(yuǎn),各層管理人員在權(quán)限內(nèi),放開手腳搞管理,并通過績效考核,發(fā)揮激勵作用。責(zé)任會計制度建立模式?jīng)]有固定形式,各有側(cè)重,主要有以下幾種形式:
l、科學(xué)地制定責(zé)任目標(biāo)成本,分解成本指標(biāo)。產(chǎn)品成本目標(biāo)的確定,可以根據(jù)同行業(yè)先進(jìn)水平確定,也可采取市場法來計算,即“售價—目標(biāo)利潤—稅金費(fèi)用”,并將產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)費(fèi)用及數(shù)量、結(jié)構(gòu)指標(biāo)按照一般獨(dú)立生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)的常用方法逐級分解。
2、建立責(zé)任會計賬簿,確定責(zé)任主體。為了及時、準(zhǔn)確反映各責(zé)任單位或個別工作效率,在會計賬簿及記賬憑證上增設(shè)責(zé)任單位一欄。根據(jù)管理會計的要求,企業(yè)可以對“原輔材料”按實(shí)際采購量的目標(biāo)成本記賬。而對“生產(chǎn)成本”、“產(chǎn)品成本”則按計劃(或標(biāo)準(zhǔn))數(shù)量的目標(biāo)成本進(jìn)行記賬。
引言
現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個突出特點(diǎn),就是使工業(yè)控制系統(tǒng)6中的所有設(shè)備連接成網(wǎng),從而在一個核心軟件管理下工作(這個軟件可能是分布式的操作系統(tǒng),也可能是嵌入式操作系統(tǒng)),形成一個有機(jī)的整體。這種整體網(wǎng)絡(luò)方式的現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)具有傳統(tǒng)獨(dú)立控制系統(tǒng)所無法比擬的先進(jìn)性,不僅能極大地提高工業(yè)設(shè)備的生產(chǎn)效率,還可以大大提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。
目前,為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng),工業(yè)設(shè)備都必須以網(wǎng)絡(luò)終端的形式出現(xiàn)在系統(tǒng)中,而這種網(wǎng)絡(luò)終端大多用單片機(jī)或數(shù)字信號處理來實(shí)現(xiàn)。由于工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)備的多樣性和分布性,智能模塊方式的單片機(jī)終端已經(jīng)成為主流設(shè)備控制方式。隨著信息和電子技術(shù)的發(fā)展,各種工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不斷改進(jìn),這就對單片機(jī)通信功能的要求不斷增加。特別是對各種現(xiàn)場總線技術(shù)中通信接口和通信協(xié)議,更是提出了新的通信要求:不僅能適應(yīng)某一個通信協(xié)議,還希望能成為一種通信協(xié)議自動轉(zhuǎn)換的智能終端。因此,單片機(jī)通信功能是否滿足設(shè)計目標(biāo)要求是必須設(shè)計中的一個關(guān)鍵問題。
在單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)中,需要有一個對單片機(jī)通信性能進(jìn)行分析評價的理論方法,只有這樣才能解決對單片機(jī)通信性能進(jìn)行評價和設(shè)計的問題。本文的目的就是通過研究討論,提出一個對單片機(jī)通信性能的分析和評價方法。
本文從單片機(jī)通信接口的物理結(jié)構(gòu)和固件特性兩個方面對單片機(jī)通信接口進(jìn)行了分析,提出了接口電路物理性能分析模型和通信特性定量評價分析的參數(shù)。
一、串行通信口的物理特性
對單片機(jī)的通信性能可以從通信接口性能和軟件處理能兩個方面進(jìn)行考慮。通信接口性能主要表現(xiàn)在與通信有關(guān)的電路物理性能上;而軟件處理性能則與單片機(jī)的指令系統(tǒng)和CPU性能直接有關(guān),所以,軟件處理性能可以用單片機(jī)的固件特性來表示。
單片機(jī)串行通信接口一般分為兩種,一種是同步串行通信接口(SPI),另一種是異步串行通信接口(SCI)。SPI具有串行通信速度高的特點(diǎn),但一般需要1條發(fā)送和1條接收串行數(shù)據(jù)通信線、1條通信目標(biāo)選擇線和1條同步時鐘線,一共需要4條通信線(占用單片機(jī)的4個I/O引腳)。SOC雖然數(shù)據(jù)傳輸速度低于SPI,但一般只需要2條數(shù)據(jù)線和1條地線即可,也就是只需要3根通信線(占用單片機(jī)的3個引腳)。
SPI和SCI串行通信接口的基本電路結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。
從圖中可以看到SPI和SCI的物理結(jié)構(gòu)有很大差別:SPI的通信速率和信號接收正確率由時鐘和接口物理特性決定;SCI的通信速率和信號接收正確率由物理接口和時鐘分頻率決定。
通信接口接收的是數(shù)字電平信號,因此,存在電平判別的問題。如果輸入電路的物理特性對輸入電平波形有影響,則會直接影響接收信號的正確性。因此,要求接收和發(fā)送電路的物理特性必須滿足波形的要求。
通信息的物理特性還與通信介質(zhì)和連接狀態(tài)有關(guān)。圖3是通信接口電路和驅(qū)動電路之間的待效電路圖。
當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)小于電路電壓跟蹤速度時,可認(rèn)為每一位數(shù)據(jù)的電平保護(hù)足夠長的時間。根據(jù)圖3可以得到輸出和輸入信號的階段響應(yīng):
u=U(1-e-at)(1)
式中,u是數(shù)字信號高電平,a=1/[R(C1+C2)]是上升時間常數(shù)。圖4是數(shù)字信號受到分布參數(shù)影響后的波形。
根據(jù)式(1)可知,在5V電源電壓條件下,通信信號電平幅度上升到判別電壓幅度(TTL高電平或CMOS高電平)所需時間是T=-R(C1+C2)ln0.46(對TTL電路)或T=-R(C1+C2)ln0.72(對CMOS電路)。如果信號的波特率為fb,為確保正確接收,信號上升時間應(yīng)當(dāng)為信號脈沖寬度的1/4~1/10。
由此,當(dāng)數(shù)字信號為TTL電平時,要求單片機(jī)接口電路的分布參數(shù)范圍是
當(dāng)數(shù)字系統(tǒng)為CMOS電平時,要求單片機(jī)接口電路的分布參數(shù)范圍是
如果單片機(jī)的物理分布參數(shù)已經(jīng)確定,則式(2)和式(3)就是最高通信速率的限制條件。
通過以上分析可以看出,單片機(jī)通信接口的物理特性對通信性能直接影響,主要反映在接口電路分布參數(shù)對數(shù)字信號波形的影響,進(jìn)而引起接口電平判別失誤。
二、單片機(jī)串行通信接口的固件特性
所謂單片機(jī)串行通信接口的固件特性,是指單片機(jī)串行通信接口的控制和支持硬件在串行通信時所具有技術(shù)特性。固件特性包括兩個方面問題,一個方面是軟件行為對硬件的要求條件,另一個是硬件電路所能提供的結(jié)構(gòu)和功能特性。
1.單片機(jī)通信接口功能的控制方式
>單片機(jī)串行通信接口功能的控制是在單片機(jī)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)支持下的軟件操作。單片機(jī)是面向寄存器的工作方式,因此,對于通信接口的控制是通過一系列的寄存器操作實(shí)現(xiàn)的?;究刂撇襟E如下:
(1)設(shè)置必要參數(shù)(如通信速率、時鐘源、終端方式等);
(2)設(shè)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(對于異步通信口);
(3)通過向發(fā)送寄存器寫入數(shù)據(jù),啟動發(fā)送/接收——讀取數(shù)據(jù)。
每一次通信(發(fā)送一個字節(jié))都需要重復(fù)最后一個步驟。
由此可知,單片機(jī)串行通信接口寄存器的操作會直接影響通信接口的功能和性能。由于單片機(jī)的每一步驟操作都是執(zhí)行1條指令,所以,單片機(jī)串行通信的真正發(fā)送時間,是向發(fā)送寄存器寫數(shù)據(jù)指令結(jié)束的時刻。
2.單片機(jī)串行通信接口基本固件特性
單片機(jī)串行通信接口一般包括發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、發(fā)送時鐘、接收時鐘、線路監(jiān)測、碰撞處理、波特率設(shè)置、幀結(jié)構(gòu)設(shè)備等。這些固件的特性有一個共同的特點(diǎn),就是全部以寄存器為操作對象,并在每一個操作指令結(jié)束時執(zhí)行寄存器操作,通過寄存器的輸出電路實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。由此可知,寄存器操作的特性,就是單片機(jī)串行通信接口固件的特性。
(1)次序固定的固件特性。單片機(jī)串行以通信接口操作中,必須先進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置,才能實(shí)施通信。這種固定的次序是單片機(jī)串行通信接口的重要固件特性,如果忽略了這種次序特性,必然會導(dǎo)致通信失敗。
(2)協(xié)議相關(guān)的固件特性。通信協(xié)議是有效利用單片機(jī)串行通信接口的基本保證之一。如果在單片機(jī)的通信協(xié)議執(zhí)行過程中出現(xiàn)問題,則通信功能就會喪失。
(3)隱含協(xié)調(diào)性。所謂隱含協(xié)調(diào)性指隱含在通信指令集中的協(xié)議規(guī)定,如發(fā)送方與接收方的等待協(xié)議規(guī)定等。
由此,可以把單片機(jī)的固件特性用3個不同集合之交表示:設(shè)有通信接口的操作次序集合A、相關(guān)協(xié)議集合B和隱含規(guī)約集合C。A中的每一個元素都是一種正確的通信接口操作次序;B中每一個元素都是一種體現(xiàn)相關(guān)協(xié)議的通信接口操作要求;C中每一個元素都是一種隱含規(guī)約,則符合要求的通信接口控制固件必然是三者之交:
Y=A∩B∩C(4)
由此可知,要檢查單片機(jī)串行通信接口的基本固件特性,可以使用式(2)進(jìn)行判別;如果不能滿足式(2),就表明單片機(jī)串行通信接口的固件特性有問題,會引起通信失效。
三、單片機(jī)通信性能分析
上述對單片機(jī)串行通信接口的物理特性和因件特性的分析,提供了單片機(jī)通信性能分析的基礎(chǔ)。單片機(jī)通信性能分析包括比特吞吐特性分析、有效性分析和數(shù)據(jù)安全性分析。
1.比特吞吐特性分析
比特吞吐特性,是指單片機(jī)執(zhí)行通信任務(wù)時單位時間內(nèi)發(fā)送和接收的比特數(shù)目。比特吞吐特性不能用串行特性的波特率代替。比特吞特性不僅與波特率有關(guān),更與單片機(jī)的固件特性有關(guān)。不同的通信協(xié)議會引起不同的通信操作,形成不同的操作固件。這種固件操作的有效性才是決定比特吞吐特性的關(guān)鍵。
在處理一組數(shù)據(jù)時,設(shè)通信協(xié)議處理數(shù)據(jù)的時間為tp,串行通信發(fā)送數(shù)據(jù)的時間為tc,則總的通信時間為t=tp+tc,因此,串行通信接口的比特吞吐特性可用如下函數(shù)表示:
ξ=fctc/(tp+tc)(5)
式中,ξ叫做比特吞吐系數(shù),fc是固件設(shè)備的串行通信波特率??梢?,在fc固定的條件下,要提高比特吞吐特性,就必須盡量減少tp+tc并增加tc。在tp=0這種極端情況下,比特吞吐系數(shù)才能等于通信波特率。
利用比特吞吐系數(shù)可以方便地檢查單片機(jī)的串行通信能力能否滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求。例如,應(yīng)用系統(tǒng)要求每秒鐘內(nèi)傳輸10個字節(jié)數(shù)據(jù),相當(dāng)于要求每秒鐘的比特吞吐系數(shù)為80K。這里K是數(shù)據(jù)幀格式有效系數(shù):異步串行通信中K>1;同步串行通信中K=1。根據(jù)這個要求,可以對應(yīng)用系統(tǒng)所設(shè)計的軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行核實(shí),如果不能滿足,則說明應(yīng)用系統(tǒng)不能滿足對通信的要求,必須進(jìn)行調(diào)整。
2.有效性分析
所謂有效性,是指對包括通信協(xié)議在內(nèi)的整個通信過程的有效性。設(shè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)送和接收的控制信息數(shù)據(jù)是隨機(jī)函數(shù)y=P(x),其中x代表單位時間內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸量。Y的數(shù)據(jù)期望是:
σ=E[y]=E[P(x)](6)
σ叫做單片機(jī)串行通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸有效性系數(shù)。顯然,在滿足應(yīng)用系統(tǒng)功能的前提下,σ的值小,說明數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行愿撸环粗?,系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸量大,說明系數(shù)控制信息的有效性差。必須注意,這里只考慮控制信息,并不包括必要的數(shù)據(jù)采集。
有效性分析就是要根據(jù)系數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾S機(jī)分布,估計系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效性??梢灾苯永糜行韵禂?shù)作為檢驗的標(biāo)準(zhǔn)。
此外,數(shù)據(jù)識別率也是衡量單片機(jī)通信效果和應(yīng)用系統(tǒng)固件特性的一種重要參數(shù)。
數(shù)據(jù)識別率是指對接收到的數(shù)據(jù)語義理解的速度。設(shè)單片機(jī)接收到能代表完整意義的X個字節(jié)所需要的時間是tx,語義理解(翻譯和判別)需要的時間為tY,則數(shù)據(jù)識別率為
η=X/(tx+ty)(7)
數(shù)據(jù)識別率表示了單位時間內(nèi)單片機(jī)通信的效果,η值越大,表明單片機(jī)的整體固件特性越好,通信效率越高。
3.數(shù)據(jù)完全性
數(shù)據(jù)安全性不僅與系統(tǒng)的串行通信物理特征有關(guān),更主要的是與應(yīng)用系統(tǒng)通信的固件特性有關(guān),尤其是通信協(xié)議中的應(yīng)用層,直接關(guān)系系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。
數(shù)據(jù)安全性可以用通信穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)識別率表示。
通信穩(wěn)定性與通信線路和物理接口的侵入和干擾狀態(tài)有關(guān)。對于單片機(jī)通信系統(tǒng)來說,當(dāng)多個單片機(jī)采用串行連接的方法連接在1條總線上時,通信線路的侵入狀態(tài)由通信協(xié)議直接確定。如使用令牌通信方式時,基本上沒有侵入狀態(tài);但如果用客戶/服務(wù)器方式,侵入狀態(tài)將隨線路上單片機(jī)數(shù)量的增加而惡化。這是比較復(fù)雜的通信系統(tǒng)行為特性分析問題,本文不再分析。
結(jié)論
本文對單片機(jī)通信接口的物理特性和固件特性進(jìn)行了分析。指出了確定物理接口電路分布參數(shù)的分析方法,并導(dǎo)出了在不考慮傳輸線電感(PCB板)條件下電路分布參數(shù)與保證通信可靠條件之間的關(guān)系計算公式。這些計算表明,接口電路的分布參數(shù)是限制通信速度的主要因素之一。
在實(shí)際生產(chǎn)中往往需要對多種物理信號進(jìn)行檢測以便實(shí)現(xiàn)計量和控制,針對不同的信號往往需要不同的采集電路,這樣一來在設(shè)計、安裝與調(diào)試方面就存在很多不便之處。本文提出一種通用的可對多種信號進(jìn)行采集的信號調(diào)理電路。若將此電路應(yīng)用于儀器儀表中,則不必開箱,只需通過軟件設(shè)定即可接收工業(yè)現(xiàn)場常見的各種信號,并可同時對八個通道模擬量進(jìn)行采樣記錄,各個通道完全隔離。
1、硬件設(shè)計
信號調(diào)理電路單路輸入的硬件結(jié)構(gòu),包括信號輸入、放大、單片機(jī)控制等幾大部分。信號輸入電路由精密基準(zhǔn)電源MAX872、光繼電器AQW212E、運(yùn)放4502及精密儀表開關(guān)電容模塊LTC1043等組成。其中精密基準(zhǔn)電源的使用一方面提升輸入信號的電位,避免低電位測量時的干擾誤差;另一方面作為一路檢測電路,其測量結(jié)果可以修正其它回路的檢測結(jié)果,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的在線自校正。MAX872具有較寬的電壓輸入范圍(2.7~20V),輸出精度可達(dá)2.500V±0.2%。LTC1043CN是雙精密儀表開關(guān)電容,電容外接,多用于精密儀表放大電路、壓頻轉(zhuǎn)換電路和采樣保持電路等。當(dāng)內(nèi)部開關(guān)頻率被設(shè)定在額定值300Hz時,LTC1043CN的傳輸精確度最高,此時電容器CS和CH大小均為1μF。LTC1043CN和運(yùn)放LT1013組成差分單端放大器,采用LTC1043CN為差分輸入的電壓采樣值,電壓保持在電容器CS上并送到接地參考電容器CH中,而CH的電壓送到LT1013的非反相輸入端放大。LTC1043CN是通過電容完成電壓的傳輸,使電壓由差分輸入變?yōu)閱味溯斎?并起到了很好的信號隔離作用,在本設(shè)計中雙電容的巧妙接法解決了熱電阻的三線制輸入問題。
放大電路由運(yùn)放LT1013和數(shù)字電位器X9241M組成,放大增益由數(shù)字電位器X9241中三個數(shù)字電位器決定,使輸入信號經(jīng)過放大后均變?yōu)?~500mV的電壓信號,滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器允許的電壓輸入范圍。本部分電路僅完成信號輸入,是我們研制網(wǎng)絡(luò)化智能儀表的一部分,對于輸入信號模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、顯示則由其它模塊完成。S4、S5、S6是控制一路輸入的光繼電器,采集該路信號時同時合上,其他電路是所有通道信號輸入的公共電路,只是根據(jù)輸入信號的不同,單片機(jī)改變其余光繼電器的狀態(tài),形成不同的輸入電路。具體可分為以下幾種情況:
(1)采集1~5V電壓信號時:繼電器CH合上,P11、SI、P37斷開,通過電阻R2、R4實(shí)現(xiàn)分壓后變?yōu)?.25~1.25V的電壓信號加在數(shù)字電位器X9241的0號電位器V0的兩端,經(jīng)過軟件實(shí)現(xiàn)對該電位器的調(diào)節(jié),令其滑動端的數(shù)值為25,按25J63(電位器內(nèi)共有63個電阻單元組成的陣列)這樣比例繼續(xù)分壓變?yōu)榧s100~500mV信號,加LTC1043CN的電容CS上,此時數(shù)字電位器X9241的其它3個電位器形成的放大倍數(shù)應(yīng)為1,才能保證在運(yùn)放LT1013的輸出端最大電壓不超過500mV;具體如何設(shè)置這3個電位器滑動端的數(shù)值見后面軟件部分。
(2)采集熱電阻信號時:繼電器SI、P11合上,CH、P37斷開。熱電阻采用的是三線制接法,消除了長距離傳輸時傳輸導(dǎo)線的電阻帶來的誤差。采集過來的電阻值接在IN1、IN2兩端,IN2、IN3被三線制接法后短接,2.5V基準(zhǔn)電壓此時加在熱電阻及R8、R9上,變?yōu)楹练夒妷盒盘栞斎?。?dāng)為Pt100輸入390.26Ω時轉(zhuǎn)換為約290mV左右的電壓輸出。
(3)采集每個通道信號前還要采集兩個不同的基準(zhǔn)電壓,實(shí)現(xiàn)儀表在測量中的自校正功能。電路中精密基準(zhǔn)電源MAX872輸出的2.5V電壓經(jīng)精密電阻R1(66kΩ)、R3(192kΩ)分壓后,將約為640mV左右加在X9241的0號電位器分壓。此時繼電器S4、S5、S6斷開,繼電器P37合上。
2、軟件設(shè)計
軟件部分所要完成的工作就是控制各光繼電器的狀態(tài)及設(shè)定數(shù)字電位器X9241中各數(shù)字電位器滑動端的位置。本模塊采用單片機(jī)控制,可與其它模塊單片機(jī)或上位機(jī)進(jìn)行通信。信號類型的設(shè)定,也可通過掃描鍵盤或IC卡完成。確定了各路的信號類型后,對應(yīng)不同的輸入信號,數(shù)字電位器X9241內(nèi)部的4個電位器滑動端的數(shù)值不同,其中決定放大倍數(shù)的電位器RW1,RW2,RW3的數(shù)值n1,n2,n3可用下面計算方法得到,使得當(dāng)信號輸入為上限值時,在LT1013的輸出端得到約為500mV的輸出電壓。算法為令n1=63ViH500,n2=n1+1則得到電阻RW3兩端的電壓V3=500H63(mV)
由Vi=(V3H63)n3+(500H63)n1得到n3=(63×63H500)·Vi-63n1其中Vi為信號輸入上限值時對應(yīng)的LT1013輸出電壓值。若采集8個通道,則需將24個字節(jié)數(shù)據(jù)的電位器RW1,RW2,RW3的數(shù)值n1,n2,n3順序保存在本模塊的中,另外還要保存8個字
節(jié)的通道信號類型。當(dāng)巡回采集0~7八個通道時,根據(jù)不同的通道號,一方面從EEPROM中取出X9241滑動端相應(yīng)的數(shù)值通過總線寫入X9241數(shù)據(jù)寄存器中,數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容可傳輸?shù)交瑒佑嫈?shù)寄存器WCR以設(shè)置滑動端的位置;另一方面從EEPROM中取出該通道的信號類型,根據(jù)信號類型控制各光繼電器AQW212E的開合狀態(tài),并將X9241的0號電位器RW置上合適的數(shù)值,實(shí)現(xiàn)信號的正確輸入及調(diào)理。
3、實(shí)驗與總結(jié)
在設(shè)計中,電壓、電流、熱電偶、熱電阻等多種類型的輸入信號,完成了對各種輸入信號以及多種輸入范圍的高精度測量。設(shè)計中器件傳輸信號的線性度與信號高、低端的測量是關(guān)鍵,它們影響著測量的精度,在小信號測量時注意提升電位,大信號測量時注意電源的供給要留有余量。通過選擇精密的元器件,在軟件上做一些算法修正,這個信號調(diào)理電路的線性度很好,而且通過自校正算法克服了零漂。