3 系统的数学模型
3.1 概述
3.1.1 数学模型
在进行控制系统分析和设计时，通常首先需要建立系统的数学模型。所谓系统的数学模型，是用数学方程式来描述机械系统、电气系统、……以及生物系统、社会系统的动态特性，是一组能精确，或者至少是相当好地表示系统动态特性的微分方程式、差分方程式或其它数学方程表示式。
数学模型可以有多种形式，采取何种形式来建立数学模型取决于具体的系统及条件，如，一个单输入单输出简单系统的响应分析，可能采用传递函数形式比较简单方便，而如要进行最优控制，则采用状态空间表达式可能更为有利。
对于同一系统的描述，数学模型也可能具有不同的复杂程度。如以一个液压控制阀为例，如果是考虑它在一个复杂系统中的动作，可以用一个二阶微分方程式（基于牛顿第二运动定理）来做为其数学模型，而如果是为了设计这个控制阀并预测其性能，则需要考虑阀的泄漏，尺寸精度影响等更多因素，所建立的数学模型可能是一个6-7阶的微分方程组。
另一方面，严格地说，任何实际中的电、机械系统、液压系统、气动系统等其变量间的关系都不是绝对性线的，有些甚至是严重非线性的。然而，由于至今非线性系统的求解依然存在着数学难关，比较常用的做法是用一个“等效”的或“近似”的线性系统代替实际上的非线性系统来分析和求解。这意味着，我们既要掌握在建立数学模型时的线性化方法，又要了解所取的“线性”数学模型有效的范围和条件。
3.1.2 数学模型表示形式
控制系统的数学模型通常采用以下几种表示形式：
1．传递函数模型
一个连续的SISO系统，一般可用一个常定系数线性常微分方程来描述
若系统的输入为u(t)，输出的y(t)，其微分方程可表示为：
)()()()(011
11t y a de t dy a dt
t y d a dt t y d a n n n n n n ++???++--- )()
()(01
11t u b dt t u d b dt t u d b m m m m m m
+???++=--- （3.1-1）
对该式进行Laplace 变换，可得系统的传递函数模型
01
10
11)()()(a s a s a b s b s b s U s Y s G n n n n m m m m +???+++???++==---- （3.1-2） 离散时间动态系统一般以差分方程描述，对一个离散SISO 系统，设采样周期为T ，系统输入为u(i)，输出为y(i)，可描述为：
=+???+-+++-)()1()(01i y g n i y g n i y g n n )()1()(01i u f m i u f m i u f m m +???+-+++-
对该方程进行Z 变换，可得离散SISO 系统的传递函数模型。
110
11)()()(g z g z g f z f z f Z U Z Y z G n n n n m m m m +???+++???++=
=---- （3.1-4）
对于多输入多输出系统，系统的传递函数模型为传递函数矩阵。 2．状态空间模型
状态方程是现代控制理论中最常用的数学模型表示形式，它可以方便地表示SISO 或MIMO 系统。
对于一个连续LTI 系统，其状态方程可描述为：
)()()(t Bu t Ax t x +=?
)()()(t Du t Cx t y += （3.1-5）
其中，第一个方程称为状态方程，第二个称为输出方程。
x(t)——状态变量
u(t)——输入变量，或控制变量
y(t)——输出变量
对于离散的LTI 系统，其状态空间模型形式为：
)()()1(k Gu k Fx k x +=+ )()()(k Du k Cx k y +=
（3.1-6）可由（3.1-5）式离散化得到 此时F=exp(A T s ) B d Ts A G Tx τ]exp[0?= 这里， Ts 为采样周期。
3．零极点模型
零极点模型实际上是传递函数模型的一种特殊形式，它将系统表示为零点（Zero ）、极点（Pole ）和增益（Gain ）相乘的形式：
)
())(()
())(()(2121n m p s p s p s z s z s z s k
s G -???---???--=
（3.1-7）
这里，k 为系统增益，z I ,i=1，2，…，m 为系统的m 个零点，P i ,i=1,2,…,n 为系统的n 个极点。
3.1.3 数学模型的建立方法
系统的数学模型可以通过两条不同途径来建立。
一条途径是利用“自然法则”和从先前的研究中了解到的性质，即根据被控对象性质，应用有关的基础学科的基本定律，如牛顿运动定律、热平衡方程式等，用解析的方法导出描述被控对象运动变化规律的数学表达式而建立系统的数学模型。这条途径被称之为“解析法”，它可以不涉及实际系统的任何实验。
另一条途径是通过实验，依靠测取被研究的实际系统的输入输出信号，并对这些数据进行分析以推断一个模型，使得这个系统模型与实际系统具有等同的或近似的动态特性。这条途径是系统辩识。
有关系统辩识的内容我们将在下一章讨论，在下一节中，我们将通过对一个控制系统建模的举例来了解解析法建立系统数学模型的基本方法。
3.2 系统数学模型建立举例。
汽车主动悬架是近年来国外一些高档轿车的开始应用的一种汽车主动隔振装置，其基本结构是在每个车辆上装置一个由控制阀和执行器（油气缸）构成的悬架系统。图3.1 所示为一主动悬架系统示意图。图中,两个高速开关阀（阀1和阀2）分别联接着油泵与油气缸和油气缸与油箱。当要求油气缸内油压Pa 上升时，让阀2保持关闭，而对阀1进行控制使油泵通过其向油气缸输入一定流量的油而使油压Pa 增加。当要求油气缸内油压下降时则反之进行。从而，通过调节油气缸内的油压而抑制车体的振动，对于高频振动，则利用油气缸中气室的弹簧吸收能量来减振。
图3.1 汽车单轮主动悬架系统示意图
对图3.1所示系统，应用有关定律，可列出如下数学方程式： （a ）根据牛顿运动定律，可得车体、车轮轴的垂直方向运动方程式为：
g M Acp P x x Ca x M b a w b b b ?-?+--=?)(
（3.2-1）
g M x x K Acp P x x Ca x
M b r w t a w b w w ?+--?--=?)()( （3.2-2）
（b ）油气缸内液体压强与流量的关系式。
考虑油气缸内的流体为可压缩性，根据流体压强与其压缩量的关系： V
V
K P ?=?
???
???+---=???
u w b ao a q x x Acp q Vc K P )( （3.2-3）
（c ）气体室内气体的状态方程式
根据热力学定理 PV r =C ，可推得
g ao go g V q P r P /??=?
（3.2-4）
（d ）根据节流口流量方程式，可推得通过油气缸上下瞬间节流孔的流量方程式为：
ρ/2g a ao P P Aao Cao q -?±=
（3.2-5）
（e ）通过高速开关阀的流量方程式为： 阀1 ρ/)(211a S v v u p p a C q -??= （3.2-6） 阀2 ρ/222a v v u P a C q ???=
（3.2-7）
上述各式中，Aao 为油气缸内节流孔的开口面积；Acp 为油气缸内活塞上压力油作用面积；a v1，a v2为阀1、阀2的开口过流面积；Ca 为粘性阻尼系数，Cco ，C v1，C v2为流量系数。M b 、M w 为车体（1/4）车轮轴部分的质量；K 为油的体积弹性系数；Kt 为轮胎的弹性系数；Pa,Pg 为油气缸上腔油室及气室内的压强；q ao 为通过油气缸上下腔间节流口的流量；q u 为通过阀1和阀2的控制流量，Vc ，Vg 为油气缸上腔油室、气体室的容积；x b .x w .x r 为车体，车轮轴、路面的垂直方向位移；ρ为油的密度；r 为气体的绝热指数。
式（3.2-1）～（3.2-7）构成一个微分方程组，给出一定初始条件，求解这组微分方程（通常是数值解），可以求得系统的动态特性。
现代控制理论是建立在状态空间方程式分析基础上，因此，一般我们需要将数学模型表示为状态空间方程式，在本例中建立状态方程式模型时，我们做如下两个考虑。
1）一个合格的控制阀，应当是输出流量（q u ）与施加在其上的电信号基本保持线性关系。为了使所建立的状态空间方程式更为简洁，我们直接以进出油气缸的流量q u 做为控制输入。
2）（3.2-5）式为一个非线性方程，在将数学模型表示为状态空间方程式时必须进行线性化处理，处理过程如下：
对（3.2-5）式按级数展开，并取前三项得：
a P
a
ao
ao A
ao
ao
aob ao P P q A A q q q ???+???+
=
（3.2-8）
式中，q aob 为表示在平衡状态时通过油气缸上下腔间节流孔的流量（因此q aob =O ）；又因为节流口面积Aao 固定不变，因此
0=??ao ao
A q ，于是有 a ao
ao P C q ?'= （3.2-9） 21221-=??='ao ao ao Pao
a
ao ao
P A C p q
C ρ
（3.2-10）
Pao 为平衡状态时油气缸内的油压。 3）做为推导上的需要，新设一个方程式：
r w wr x x x -=
（3.2-11）
在上述工作基础上，我们联系式（3.2-11），（3.2-1）～（3.2-4），并略加整理后，得：
r w wr x x x -=
ao b
cp a b cp w b a b b a b P M A p M A x M C
x M C x
-++-= ao w cp a w cp w b a
b w a wr w t w P M A P M A x M C x M C x M K x +--+-= （3.2-12）
u c
g a c ao w c
cp b c
cp a q V K
P P V C K x
V KA x
V KA p
+-'++-=)( )(g a ao
g
go g p p C v rp p
-'= 式中，P ao ，P go 为系统在平衡状态时油气缸的油压强及气体压强，因此P ao =P go 。
我们令 ao a a p p p -=?；go g g p p p -=?
g a go g ao a g a p p p p p p p p ?-?=---=-)()( 进一步，我们取 状态变量 T g a
w b wr
p p x
x x X ][??=
控制变量 u q u =
输 出 量 b x y = 外 扰 r x
d = 或（3.2-12）可用如下状态方程式来表示：
Ed Bu Ax x
++= Cx y = （3.2-13）
在式中：
????????????????
?
?????????
???????
?'-'''------=g
ao go g
ao go c
ao
c ao
c cp c cp b cp b a w a w t b cp b a b a
V C rP V C rP V C K V C K V KA V KA M A M C M C M
K
M A M C M C A 0
000
000
0100 T
c V K
B ??
???
?=0000 []T
E 00001-= []00010=C
这样，我们就以状态空间方程式形式建立了图3.1所示的汽车主动悬架系统的数学模型。
3.3 MATLAB 中系统数学模型的表示、转换与连接 3.3.1 系统数学模型的MATLAB 表示 （1）系统的传递函数模型
对于系统 0
1
10
11)()()(a s a s a b s b s b s V s Y s G n n n n m m m m +???+++???++==---- （3.3-1）
在MATLAB 中，可用其分子和分母多项式的系数（按S 的降幂排列），所构成的两个向量来表示，即：
num=[b m ,b m-1,...b o ] den=[a n ,a n-1,...a o ] sys=tf(num,den)
（3.3-2）
对于离散时间系统，通过Z 变换可得系统的脉冲传递函数
0110
11)()()(g z f z g f z f z f z v z y Z G n n n n m m m m +???+++???++=
=---- （3.3-3）
类似地，其MATLAB 表示为： num=[f m ,f m-1,...f o ] den=[g n ,g n-1,...g o ] sys=tf(num,den ，T) （3.3-4）
式中，T 为采样周期。 （2）系统的状态空间模型
对于以状态空间形式表述的系统
Bu Ax x
+=
Du Cx y +=
（3.3-5）
在MATLAD 中，可用： ),,,(D C B A ss sys =
（3.3-6）
来表示，其中，A ，B ，C ，D 为系统状态方程系数矩阵。 同样，对于离散系统的状态空间模型
)()()1(k Gu k Fx k X +=+ )()()1(k Du k Cx k Y +=+
（3.3-7） 可以表示为 SYS=SS （F ，G ，C ，D ，T ）
（3.3-8）
其中，T 为采样周期 （3）系统的零极点模型
当系统模型采用零极点表达形式： )
())(()
())(()(2121n m p s p s p s z s z s z s K
s G -???---???--=
（3.3-9）
时，MATLAB 中可用ZPK 函数来描述为：
sys=zpk(Z ，P ，K) (3.3-10)
式中 []m z z z z ???=,,21 []n p p p p ???=,2,1
3.3.2 系统模型的转换
在前述几节我们已经知道，对于同一个系统可以采用传递函数，状态空间等不同形式的数学模型来表示，这些不同的形式的数学模型可能分别对不同的场合更为适宜，进行模型之间的相互转换是必要的。
在数学上，如果已有系数的状态空间模型。
Bu Ax x
+= Du Cx y += （3.3-11）
进行L 氏变换后可得：
)()()0()(s Bu s Ax x x Sx +=-
)()()(s Du s Cx s Y += （3.3-12）
考虑零初始条件 x(0)=0，可得
)()()(1s Bu A SI s x --=
（3.3-14） []
)()()()(1s u D s Bu A SI C s y +-=-
（3.3-14）
从而求得系统传递函数为：
D B A SI C s U s Y s G +-==
-1)()
()
()( （3.3-15）
（3.3-15）式意味着，如果系统模型（A ，B ，C ，D ）已知，就可求出其相应的传统函数G （s ）（唯一）。反过来，也可以从传递函数模型转换为状态空间模型，只不过由于系统的状态变量可以有不同的选择方式，因此，从传递函数到状态方程的转换并不是唯一的。
在MATLAB中，数学模型各种表达形式间的相互转换可通过一组专用函数方便地进行。
（1）从传递函数模型转为状态空间模型，调用格式为：
[A，B，C，D]=ft2ss(num,den)
上式将把传递函数模型[num，den]转换为系统状态空间模型的系数矩阵[A，B，C，D]返回。
（2）从状态空间模型求传递函数模型：
[num，den]=ss2tf（A，B，C，D，IV）
IV是指哪个输入。
（3）从状态空间模型求零极点模型。
[Z，P，K]=ss2zp（A，B，C，D，IV）
类似地还有：
[Z，P，K]=tf2zp（num，den）
[A，B，C，D]=zp2ss（Z，P，K）
在MATLAB 5.x，还提供了更为简单的转换函数，如，将非传递函数模型sys转换为传递函数模型Newsys。
可以用Newsys=tf(sys)
类似还有 Newsys=zpk(sys)
Newsys=ss(sys)
读者应当不难推断其功能。
除了不同形式数模的相互转换外，MATLAB还提供了连续模型和离散模型间的相互转换，分别表示为：
连续系统离散化 [Ad,Bd]=c2d（A，B，Ts），Ts为采样时间间隔。
离散系统到连续系统 [Ac,Bc]=d2c（A，B，Ts）
3.3.3 系统的典型连接
实际中，常常存在着多个环节或子系统组成一个复杂系统的情况，常见的连接方式有串联，并联和反馈连接，MATLAB的Control toolbox中提供了
相应的函数来表达这些连接的结果。 （1）系统串联 设有两个子系统
11111U B X A x +=?
sys1:
11111U B X C y +=
22222U B X A x +=? sys2:
22222U B X C y += 两个系统的串联为
图3.2 系统串联 由图中可得 u 2=y 1
所以 112112222U D B X C B X A x ++=?
系统整体可表示为：
1
1212121
2121
0u D B B x x A C B A x x ??????????+????????????????????=
???????????
? []112212122,U D D x x C C D y +???
?
????=
MATLAB 中，可用
sys=series(sys1，sys2)
（2）系统并联
图3.2 系统并联 由于 u=u 1=u 2 y=y 1+y 2
可推出：1212121
00u B B x x A A x x ???
?
????+?????????????
??
?=???????????? [],)(212121
U D D x x c c y ++???
?
????= MATLAB 中，可用
[sys]=parallel(sys1,sys2) （3）反馈连接
反馈连接是一种常见的连接形式，形式如图3.3所示。
图3.4 反馈连接
图中可知，反馈系统满足关系：u 2=y 1，u 1=u-y 2，可推得系统的数学模型，在MATLAB 中，可以用函数feedback 表示：
sys=feedback(sys1,sys2,sign)
式中，当采用负反馈时，sign 可缺省，采用正反馈时，sign=+1。 例3.3.1 求下述系统的反负反馈连接。
3
252)(22++++=s s j
s s s G
10
)
2(5)(++=
s s s H 用MATLAB 编程序如下：（ chp3_1.m ）
%========== Mathematical Model ============= clc
% Specify transfer functions num1=[2 5 1]; den1=[1 2 3];
systf1=tf(num1,den1)
num2=[5 10]; den2=[1 10];
systf2=tf(num2,den2)
pause clc
%Transfer function to state-space conversion. [A1,B1,C1,D1]=tf2ss(num1,den1); sysss1=ss(A1,B1,C1,D1) sysss2=ss(systf2);
[a2,b2,c2,d2]=ssdata(sysss2) %access to state-space data
pause clc
%Produces the feedback loop
sysf1=feedback(systf1,systf2) syss1=feedback(sysss1,sysss2)
3.3.4 系统模型降价
如前所述，对同一系统建立数学模型时，出于考虑角度不同,所建立的系统数模复杂程度会有不同，但显然一个比较简洁的数模将可以简化系统的设计和控制器的结构。因此，能得到一个保留了原系统的主导特征值和重要状态的简化数模是有很意义的。
再者，即使设计前的数模并不复杂，但通过某些设计方法而得到的控制器可能具有较高的阶数，甚至带有不可观、不可控状态。这种情况下，在不致于严重影响系统闭环目标的前提下，降低控制器模型的阶数，消除不可观、不可控状态是非常必要的。
模型降价技术提供了解决这一问题的可能与途径。
目前已提出了多种模型降阶方法，如均衡模型降阶（Balanced ），最优Hankel 最小阶逼近降阶等。本节给出均衡模型降阶的基本概念，并举例说明其MATLAB 实现，更详细的内容可参考有关参考书籍。
均衡模型降阶是一种常用的模型降阶技术。它的基本概念是：对于一个渐近稳定的n 阶系统G=（A ，B ，C ，D ），确定其降阶近似系统Gr=（Ar ，Br ，Cr ，Dr ），使得两系统的误差（G-Gr ）的Hankel 范数是最小的。理论上，这可描述为：
设G 是n 阶，具有相关（Hankel ）特征值。 б1≤б2……≤бK ≤б
k+1
……≤бn <0
设Gr 是G 的K 阶近似式。
如果Gr 是由均衡阶技术产生的话，那么
∑+=∞
≤n
k i i Gr
G 1
2σ
MATLAB 中提供了obalvera( )、balmr( )、schmr( )等函数用于完成系
统的均衡模型降阶，如：
[sysr ，tothnd,svh]=schmr(sys,Type,aug) 式中sys 和sysr 分别为原系统和降阶后的系统。
Type 和aug 为参数类型和参数。 例如3.3.2 设有如下高阶系统
3
.075.422.2783.7194.9048.536.12)
55.5491194515991024801()(2
34567234567++++++++++++++=S S S S S S s s s s s s s s s G 采用MATLAB 函数进行模型降阶，并比较降阶模型与原模型的特性。 用MATLAB.5编写程序如下：（chp3_2.m ）
clc
num=0.5*[1 801 1024 599 451 119 49 5.55];
den=[1 12.6 53.48 90.94 71.83 27.22 4.57 0.3]; systf=tf(num,den)
[A,B,C,D]=tf2ss(num,den); bode(A,B,C,D) hold on
[Ar1,Br1,Cr1,Dr1,totbnd,svh]=schmr(A,B,C,D,1,4); sysr1=ss(Ar1,Br1,Cr1,Dr1) bode(sysr1,':b')
[Ar2,Br2,Cr2,Dr2,totbnd,svh]=schmr(A,B,C,D,1,2); sysr2=ss(Ar2,Br2,Cr2,Dr2) bode(sysr2,'+g') hold off
程序执行结果如图3.5所示，该图比较了降阶前后系统的频率响应特性。
图3.5 降阶前后系统的频率响应特性
3D模型管理系统技术设计书 2014年9月21日
目录 1.项目背景 (1) 2.建设目标 (1) 3.建设内容 (1) 3.1.模型库建设 (1) 3.2.三维模型管理系统建设 (2) 4.总体设计 (2) 5.数据库设计 (4) 5.1.数据库逻辑结构 (4) 5.2.FTP服务 (8) 6.功能设计 (9) 6.1.模型上传 (9) 6.2.模型文件下载 (9) 6.3.查询 (10) 6.4.统计 (10) 6.5.模型文件浏览 (10) 6.6.删除 (11)
1.项目背景 三维GIS形象真实的描述了城市三维地理空间内容，三维城市模型是三维GIS中非常重要的内容。三维模型不仅给人一种直观的感受，而且广泛应用于城市规划的方方面面。与二维GIS数据相比，三维模型的生产过程、数据内容和数据规模有很大不同，生产过程复杂很多，数据内容更加丰富，数据量成倍增加。 在城市规划中三维模型以文件形式存放，包含Max格式导出的X格式文件、skyline入库打包文件、Jpg格式效果图（含总平图）、CAD格式的总平图。随着现代城市的高速发展，城市建筑更新不断加快，规划管理中的三维模型成倍增加，若仍旧采用文件方式进行管理，将面临如下困难：数据的安全性和共享性得不到保障，历史数据难以有效管理，缺乏对数据的高效查询与检索，缺乏对数据的更新维护机制。建立城市三维模型管理系统，建立三维模型文件的目录索引，对三维模型进行有效的组织和管理，对城乡规划信息化和城乡规划管理具有实际意义。 2.建设目标 基于FTP服务建立三维模型文件库，同时建立与之匹配的关系库，存储模型文件的索引、类别信息，在此基础上建立支持三维模型上传、下载、查询、浏览、统计、历史数据管理的城市三维模型管理系统。 3.建设内容 3.1.模型库建设 （1）基于FTP服务建立三维模型文件库，按照模型的类型和名称对模型中包含的各个部分进行组织存储。每一个模型以唯一的文件标识作为文件夹名称进
系统化教学设计 迪克&凯里教学设计的系统化方法模型 教学过程的产生过程 教学过程，或者说教的过程，传统上认为包括教师、学习者和教材。要学的内容在教材中，教师的责任就是向学习者“教”这些内容。教学可以解释为从书中提取出内容，灌输到学习者的脑子里，灌输的方式是使学习者为了考试能够从脑袋中检索出这些信息。在这个模型下，改进教学就是改进教师（如要求教师学更多的知识，掌握更多将知识转换给学习者的方法）。较现代的教学观认为教学是一个系统化的过程，其中每个成分（如教师、学习者、教材和学习环境）对于成功的学习都很关键。这种认识通常叫做系统观，即提倡采用系统化方法设计教学。 什么是系统 下面我们先考虑什么是系统，然后考虑什么是系统化设计方法。系统这个词现在用得越来越多，说的是我们的所作与他人所为是相关的。一个系统从技术上来说是相关部分的集合，大家一起工作共同完成某个既定目标。系统各组成成分之间通过输入输出建立联系，整个系统使用反馈来决定是否达到了目标。如果没有，就要修改系统直至目标达到。最容易理解的系统是人工系统而非自然系统。例如，家里有一个冷暖空调系统，不同的组件一起工作，或制冷或加热，自动调温器就是反馈机制，温度计持续地检查温度，通知系统现在是冷还是热，当达到了既定的温度，系统就会自动关闭。 什么是教学系统 这与教学有什么关系？首先，教学过程本身也可以视为一个系统，这个系统的目的就是要导致学习。这个系统的组成有学习者、教员、教学材料和学习环境，这些成分之间相互作用实现目标。例如，老师在安静的课堂上讲解课本上的例题，指导学生，为了判断学习是否发生，就要进行考试，考试是教学系统的自动调温器，如果学习者表现不能令人满意，就必须修改系统使之更加有效，以便产生出期望的教学结果。 什么是教学系统化思想 运用教学系统化思想，就是要认识到教学过程的每个组成 成分都担当着重要的角色，就象空调系统中的各个组成部 分一样，为了达到期望的输出，必须有效地合作。显然教 学系统不仅要有机制评价系统产生学习的有效性，还要有 机制在学习失败时进行修改。 到现在为止，我们对教学过程的讨论还只是局限于这个 过程的交互环节，即老师和学习者在一起的时间，希望会 产生学习。但是备课过程呢？教员如何决定要做什么，何 时做？毫不奇怪，一个具有系统观的人会将教学的准备、 实施、评价和修改视为一个完整的过程。在更广的系统观
第十章设计和实施形成性评价 目标 ●能够说出对教师开发的材料、教师选择的材料和教师呈现的教学进行形成性评价的目的，所进行的形成性评价有哪几个阶段组成 ●能够说出几种形成性评价常用的评价量表 ●能够为一组教学材料或教师呈现的教学制定合适的形成性评价计划，设计评估量表 ●能够按照对教学材料或教师呈现型教学所制定的形成性评价计划搜集数据 背景 在30年前开发教学材料的情景是这样的：将你的初稿，也许是修改后的初稿，直接当作成品，发给目标人群。结果，由于初稿的不完善，在使用过程中总是会出现很多问题。教师被指责为不会教，学习者被批评说不好好学，而实际上是教学材料不能够很好地支持他们的教与学。 在二十世纪六十年代随着大型课程开发项目的出现，这种未经测试的教材所引起的问题更加突出。在那个时代，“评价”这个概念被定义为新产品和已有产品的有效性比较。在进行这类研究的时候，研究者们经常发现使用新课程材料的学习者成绩相对较低。在对这种情况研究之后，克罗班彻和斯克瑞温认为必须拓展“评价”的概念。他们建议开发者实施后来被称之为形成性评价(formative evaluation)的活动——即在教学材料的开发过程中搜集用于改善教学效度的数据和信息。
有研究表明每年美国卖出的数千种教学产品都没有经过学习者评价，在分发前也没有做过修正。还有研究表明即使是只找一个学习者来试用，根据其使用情况修改教学材料，也会明显改善教学材料的教学效果。因此，教学设计模型的这个阶段强调有必要从目标学习者那里收集与教学材料的使用及教学效度相关的数据，用这些信息使教学材料更加有效。 你应该注意到教学设计模型中设计和开发过程的各个步骤都以理论、研究以及常识为基础。在此刻，你要作为评价人员收集你所开发的教学材料的有效性数据，按照教学设计模型，你应该已经完成了教学材料的开发，并寄希望于它能够帮助那些原先不能完成学期目标的学习者取得重大成就。你现在正处于要验证这一假设的关键时刻。 形成性评价起初是用来作为改进教学的一个过程，在教学材料的第一稿开发出来后进行。但是，有经验的设计人员发现，应该在设计过程的早期各阶段都进行，以防止大量的问题直到教学材料初稿完成后才被发现。 让我们回想一下，在我们讲到教学情境分析的时候，曾经建议使用教学分析的结果向从目标学习者中挑选出来的一些学习者解释你将要教他们什么；在你选择好教学策略之后，我们也建议你用类似的方法——即用你选定的方法来教一些学习者，力求在使用它指导教学开发之前发现策略中存在的问题。上述这两个过程都可以视为形成性评价，因为你在从学习者那里收集信息，在进入设计过程的下一步之前修改教材。现在你要做类似的事情，以更加系统化的方式，对待你所开发的教学。 这一章和下一章的内容划分相当随意，我们一般都认为形成性评价和对教学材料的修改是同一步骤。为了更加清楚地说明这个问题，同时也为了强调在教学材料修正过程中对教学设计全过程进行再度审视的重要性，我们特意把形成性评价的设计和实施从教学材料的修正过程中分离出来单独说明。 在这一章，我们将要讨论如何应用形成性评价的方法，对新开发出来的教学材料、选择并修改的材料、教师传递的教学，以及这三种方式的结合体进行形成性评价。我们还将说明如何把这些方法运用到教学过程中去，以确保教学无论是采用哪种呈现模式，都能够被恰当地实现和管理。 概念 这一章最主要的概念就是形成性评价。形成性评价是教学设计人员用来获取数据，并通过这些数据修正他们的教学，提高教学效率效果的过程。形成性评价的重点是搜集数据，分析数据，改进教学。当教学的最终版本一经完成，就要由其他的评价人员来采集数据并确定其有效性，这后一种评价经常叫做总结性评价（summative evaluation）。称其为“总结性”是因为这时候教学已经呈现其最终形态，而且此时也适合将它与其他类似形式的教学进行比较了。 形成性评价主要分为三个阶段：第一个阶段是一对一评价，或称为诊断性评价阶段，在这个最初的阶段中，设计师从单个的学习者身上采集数据并修正教学材料；第二个阶段称为小组评价阶段，一个由8至20个目标人群的典型代表组成的小组，利用教学材料自行学习，然后通过对他们的测试来采集所需要的数据；第三个阶段通常称为实地试验，在实地试验阶段，有多少名学习者并不是特别重要，一般30个就足够了，关键是试验过程要有一个与“真实世界”尽可能接近的教学情境。
系统的优化的教学设计 教材分析： 系统优化是系统分析的深入和延伸，系统分析和系统优化是系统设计的基础，更是系统设计过程中的重要环节。 本节教材中分三个部分： 第一部分：案例分析 “建造隔音墙”案例，目的是为了阐述系统的意义。从实例分析入手，降低教学难度，运用系统的思想定性分析的方法，进行研究、优化，在分析过程中体验系统优化的意义。 为了让学生体会分析和优化仅仅靠定性的分析是远远不够的，还需要更多的定量计算才行，以“为江边码头选址”为例，让学生们建立数学模型并计算。 第二部分：根据案例分析总结阐述系统优化方法和一般性步骤，分析影响系统优化的因素。要求学生运用系统的思想和定性、定量相结合的方法，确定研究课题、进行分析研究、评价比较、优化方案。总结归纳出系统最优化方法的含义。 第三部分：通过试一试和技术试验的活动，让学生亲自完成一个系统优化的过程，体验系统是如何优化的。 学情分析： 学生在具体分析过程中往往会局限在具体问题的深入探究上，不能运用系统的思想和定性、定量相结合的方法，
进行优化系统。要及时对学生进行指导，帮助学生从宏观上把握系统分析和系统优化的全过程，注重学生的体验和感悟。 教学目标： 知识与技能：1、理解系统优化的意义 2、能分析影响系统优化的因素 3、初步掌握系统最优化的方法 4、能够对一个简单系统运用最优化的方法进行分析 5、运用系统最优化方法的一般性步骤对简单系统进行优化 过程与方法：通过讨论、案例分析，使学生懂得用所学的知识解决有关问题 情感态度与价值观：体验系统优化的意义，指导学生把系统优化的思想延伸到整个生活和学习当中。 教学重点与难点： 重点：系统最优化方法和一般性步骤 难点：系统优化的过程分析 教学准备：多媒体 教学流程： 教学内容与过程： ★复习巩固：：
UML及面向对象分析与设计 实训 题目：远程网络教学系统 子课题：系统管理员子系统 学号： 姓名： 班级： 教师： 江苏师范大学 计算机科学与技术学院
目录 第1章需求分析 (3) 1.1系统功能需求 (3) 1.1.1 功能需求 (3) 1.1.2 模块 (3) 1.2数据库管理模块 (3) 1.3基本业务模块 (4) 1.4本文研究内容及主要贡献 (4) 第2章系统用例模型 (5) 2.1系统管理员子系统用例图及分析 (5) 2.2本章小结 .................................................................................................................................. 错误！未定义书签。第3章系统静态模型 (5) 3.1创建系统管理员子系统静态模型 (6) 3.2整体功能结构 (6) 3.3本章小结 (6) 第4章系统动态模型 (7) 4.1创建系统管理员子系统序列图和协作图 (7) 4.1.1 序列图........................................................................................................................... 错误！未定义书签。 4.1.2 协作图 (7) 4.2创建系统管理员子系统活动图 (7) 4.3创建系统管理员子系统状态图 (8) 4.4系统运行代码 (8) 4.5本章小结 (8) 第5章系统部署模型 (21) 5.1系统运行所需的软件和硬件环境 (21) 5.2创建系统构件图 (21) 5.3创建系统部署图 .................................................................................................................... 错误！未定义书签。 5.4本章小结 (21) 第6章总结与展望 (22) 6.1总结 (22) 6.2展望 (22)
3 系统的数学模型 3.1 概述 3.1.1 数学模型 在进行控制系统分析和设计时，通常首先需要建立系统的数学模型。所谓系统的数学模型，是用数学方程式来描述机械系统、电气系统、,, 以及生物系统、社会系统的动态特性，是一组能精确，或者至少是相当好地表示系统动态特性的微分方程式、差分方程式或其它数学方程表示式。 数学模型可以有多种形式，采取何种形式来建立数学模型取决于具体的系统及条件，如，一个单输入单输出简单系统的响应分析，可能采用传递函数形式比较简单方便，而如要进行最优控制，则采用状态空间表达式可能更为有利。 对于同一系统的描述，数学模型也可能具有不同的复杂程度。如以一个液压控制阀为例，如果是考虑它在一个复杂系统中的动作，可以用一个二阶微分方程式（基于牛顿第二运动定理）来做为其数学模型，而如果是为了设计这个控制阀并预测其性能，则需要考虑阀的泄漏，尺寸精度影响等更多因素，所建立的数学模型可能是一个6-7 阶的微分方程组。 另一方面，严格地说，任何实际中的电、机械系统、液压系统、气动系统等其变量间的关系都不是绝对性线的，有些甚至是严重非线性的。然而，由于至今非线性系统的求解依然存在着数学难关，比较常用的做法是用一个“等效”的或“近似”的线性系统代替实际上的非线性系统来分析和求解。这意味着，我们既要掌握在建立数学模型时的线性化方法，又要了解所取的“线性”数学模型有效的范围和条件。 3.1.2 数学模型表示形式 控制系统的数学模型通常采用以下几种表示形式： 1．传递函数模型 一个连续的SISO 系统，一般可用一个常定系数线性常微分方程来描述
若系统的输入为u(t)，输出的y(t)，其微分方程可表示为: a n 叩 …3^ 5) dt n dt n de 对该式进行Lap lace 变换，可得系统的传递函数模型 丫(s)二 b m S m b m 」s m — b o U(s) a n S n - a n j S n A ^ …宀a 。 离散时间动态系统一般以差分方程描述，对一个离散 SISO 系统，设采 样周期为T ,系统输入为u(i)，输出为y(i)，可描述为： g n y(i n) g n 4y(i n -1) g °y(i)= f m u(i m) f m 」u(i m -1) f o u(i) 对该方程进行Z 变换，可得离散SISO 系统的传递函数模型 m -1 m 4 Z n 4 n 洱 ? g o 对于多输入多输出系统，系统的传递函数模型为传递函数矩阵。 2.状态空间模型 状态方程是现代控制理论中最常用的数学模型表示形式， 它可以方便地 表示SISO 或MIMO S 统。 对于一个连续LTI 系统，其状态方程可描述为： ■ x(t)二 Ax(t) Bu(t) y(t)二Cx(t) Du(t) (3.1-5 ) 其中，第一个方程称为状态方程，第二个称为输出方程。 x(t) 状态变量 u(t) ------ 输入变量，或控制变量 y(t) ------ 输出变量 讥沪b m 」b o u(t) (3.1-1 ) (3.1-2) m - f n g n Z g (3.1-4)
第一章教学系统化设计概论 1、确定教学目的有两种方法： 领域专家法（subject matter expertapproach）：侧重于教学过程中从教师到学生的交流； 绩效技术法（performance technology approach）：根据要解决的问题或面对的机遇来设计教学目的。 绩效分析：就是研究确定组织的运行问题，即研究如何解决这个问题。 绩效分析的目的：为了获取模型中各个成分的信息，以确定问恩提，寻求可能解决法办法。 绩效分析的结果：是根据没有大大的预期组织结果和雇员行为与预期存在的差异，对问题的精确描述，并给出所收集的引起问题原因的证据，及所提出的性价比合适的解决办法。 2、需求：所期望的表现和现在的情况之间的差距，即预想状态减现在状态的差。 克夫曼对需求分析过程提出许多重要见解，包括： （1）根据组织要做什么来区分目的和手段 （2）组织在那些方面有问题。 （3）需求评估是整个设计过程最为关键的部分，要特别重视采用前段分析、绩效分析和其他的方法更精确的确定需求。 （4）教学目的是对学习者接受教学后可以做到的行为的清晰描述，由需求评估过程产生，针对那些可以通过教学达到最有效解决的问题而确立。他们为后续教学设计活动奠定基础。 3、一个完整的目标描述应该包括以下内容： 学习者 学习者在应用环境下能够做什么 所学技能要运用的环境 在应用环境中学习者可用的工具 4、建立教学目的的原则（需要考虑政治、经济因素及技术和教育因素）： 教学开发是否可以解决导致教学需求的那些问题 教学目的是不是能够被那些批准教学开发的人士所接受 是不是有充足的人力和时间来完成该目的的教学开发 教学内容是否稳定 是否能够找到学习者来试用教学 设计师自己在所开发的教学领域的专业性 5、明确教学目的的过程可采用以下步骤： （1）写下教学目的 （2）列出所有学习者要做的、可以证实学习者达到目的的行为 （3）分析所得到的行为表，选择那些能够反映目标完成情况的行为 （4）将所选择的行为写成一句话，或者写成多句话，说明学习者要能做什么 （1）评价需求确定目标： 确定当学生完成你的教学内容后你希望你的学习者能够做什么。这个教学目的有多个来源，可能是目标清单、需求评估、有学习困难的学生的实践检验、对参加实际工作的人员的分析、新教学的其他要求。 （2）教学分析 确定教学目的后你需要确定学习者为完成目标需要一步一步做什么。教学分析的最后一步是决定学习者在开始教学前要掌握那些技巧、知识和态度，这些被称为入门技能。把这些确定的技
电力电子虚拟仿真教学实验平台 实验室建设背景 目前的高等教育中，越来越强调对学生实践能力的培养，实验教育成为理工科教育的一个至关重要的环节。然而，随着各学科实验项目和学生人数的增多，传统的电气实验室和实验仪器数量很难满足学生的需求，在教学和学生使用上的不便之处也慢慢凸现出来。如何解决传统实验教学资源分配不足、实验方式过于刻板、实验器材维护费时费力、实验内容固定难以拓展等问题，是目前新工科建设、课程改革内容中一个讨论的热点。 在对创新型实验建设的需求日益明确之际，仿真实验教学的概念开始成为学校关注的重点。仿真教学实验是一种基于软件技术构建的虚拟实验教学系统，是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化，为开设各种专业实验课程提供了全新的教学与科研环境。因此建设仿真实验室可以与实物实验室互补，它除了可以辅助高校的科研工作，在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点。近年来，国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些高科技的仿真实验室。 远宽解决方案 远宽能源除了将仿真技术应用于科研与工业测试，也率先将该技术引入到了教学实验室建设中。对于不同的实验内容与实验类型，远宽能源提出了如下的仿真实验建设的解决方案：实时仿真实验和远程虚拟仿真实验。
1. 实时仿真实验 远宽能源将先进的FPGA小步长实时仿真技术应用到教学实验室建设中，小步长实时仿真技术使它能够覆盖电力电子、电机驱动、新能源等多个电力电子相关应用的创新教学实验以及研究的需求。基于图形化系统建模，模型一键下载，无需FPGA编程编译，大大增强了产品的易用性；同时实验平台还配置了硬件控制器（TI的DSP或者NI的GPIC），和仿真器构成完整的闭环系统。实时仿真实验系统如下图所示：
《系统化教学设计》 ——读书笔记 《系统化教学设计》（The Systematic Design of Instruction）（第六版）是教学设计领域的一本经典著作，我所读的版本是由华东师范大学庞维国、皮连生等人翻译的中文版本。本书以系统观为线索，贯穿于教学设计流程的各个环节，将学习者、教师、教学材料、学习情境及管理者等用基于系统观的设计环节串联起来，形成为一个有机的教学系统。下面首先对本书的内容进行回顾，然后结合自己的已有经验，作一些分析和反思。 一、主要内容回顾 （一）关于迪克-凯瑞模型 1.系统的含义：从技术层面上，系统是若干相互联系的部分构成的集合，所有的这些部分协同工作，服务于一个共同的有限目标。为了输入和输出，系统的构成部分相互依赖，整个系统采用反馈机制以确定它既定的目标是否达成。如果没有完成目标，系统被调整，直到完成既定的目标。 2.系统方法模型的构成成分 （1）确定教学目标 确定学生完成教学者设计的教学后，希望学习者能够做什么。 （2）进行教学分析 确定在实现目标的过程中，人们在做什么，以及确定学习者的起点行为应该怎么样，说明各种技能之间的关系。 （3）分析学习者及情境 确定学习者当前已具备的技能、所持偏好与态度。 （4）书写行为表现目标 对教学结束后学生能够做什么，写出具体性的描述。 （5）开发评估工具 开发评估工具，以便测量具体的教学目标中所描述的学生应具备的能力。 （6）开发教学策略 确定运用什么教学策略来达成最终的教学目标。 （7）开发和选择教学材料
用开发的教学策略产生教学，这一过程主要包括编制学习手册、选取教学材料和编制评估工具。 （8）设计和实施教学的形成性评价 教学初稿完成之后，开展一系列的评价活动，以收集数据，确定如何改进教学。形成性评价一般有三种类型：一对一评价、小组评价和现场试验评价。 （9）修改教学 整理和分析形成性评价所收集的数据，确定学习者在完成目标过程中遇到的困难，依据这些困难找出教学方面的不足。然后作出修改。 （二）进行起点-终点分析，确定教学目标 1.确定教学目标的方法：学科专家法、内容纲要法、行政命令法和绩效技术法。 2.如何确定教学目标 （1）绩效分析 分析组织、群体中存在什么影响绩效的问题。 （2）需求评估 学习者当前的状态水平与预期的理想状态之间存在什么差距。 （3）工作分析 对工作中所作的事情的进行汇集、分析和综合描述的过程。 （4）澄清教学目标 将含糊不清的教学目标清楚的进行表述，即学习者展示出何种行为被认为是达到了教学预定的目标。 （5）学习者、情境和工具 目标中应该考虑：是哪些学习者在什么情境下使用什么工具达到目标。 3.设置教学目标的标准 （1）教学开发是否可以解决引发教学需求的问题； （2）教学目标是否能够被那些批准教学开发的人所接受； （3）是否有充足的人力和时间来完成基于该目标的教学开发。 （三）分析教学目标 1.学习领域分类
第一章信息与信息技术教学设计（上） 江苏省扬州中学刘超225009 教科版《信息技术基础》第一章《信息与信息技术》我打算分2个课时来进行，第一节课以讲授法、演示法为主，学生互动参与交流为辅。教学内容为1.1 节信息及其特征以及1.2 节日新月异的信息技术中 1.2.1 信息技术的悠久历史和 1.2.2 信息技术的发展趋势。 教学内容安排： 1、考试纲要对本章的知识和能力要求 单元 知识与技能要点 试题类型 一、信息及其特征 1．信息的基本概念 A 2．信息的一般特征 A 二、信息技术与社会 3．信息技术的概念 A 4．信息技术的悠久历史 A 5．信息技术的发展趋势 A 6．合理使用信息技术 A 上表中题型：A为基本选择题，B为综合分析题，C为操作题 思路说明：附该表的目的就是希望学生对于所学内容及应该达到的程度有一个清楚的认识，
即：哪些知识是要求必须掌握的，哪些内容是可以作为学生大致了解的。 信息技术水平测试怎么考，考什么，我觉得，我们大可不必课上避讳不谈考试，要知道，信息技术水平测试决不能等同于高二突击的几个月。相反，我们完全可以将其从一开始就融合在教学设计中，分散到每一个具体的知识点中，这样，学生学习起来，也会学的轻松、学有所获。 知识要求： v 信息的定义是什么？ 信息是事物的运动状态及其状态变化的方式。（钟义信《信息科学原理》） 提示学生注意，目前，对于信息的定义有很多种，到现在为止，也还没有形成一个比较明确统一的定义。所以，书本上用词很严谨，即：信息的一种定义。 以典型、趣味事例分析信息的一般特征： v 载体依附性 奥赛金牌 我校高三（4）班同学张煜承获得第24届全国信息学奥赛金牌，清华已向其抛出“橄榄枝” 提问学生：你们有免疫听说过这个信息？如果听过，你是从哪些渠道获得的?（如果学生留心，注意观察、回忆的话，至少有以下三种渠道：开学仪式书记讲话、学校橱窗、学校官方网站等）。同时列举该例，也希望能从某种程度上激发大家学好信息技术的热情。 v 价值性 啤酒与尿布 在美国一家沃尔玛超市里，有一个有趣的现象：尿布和啤酒赫然摆在一起出售。但是这个奇怪的举措却使尿布和啤酒的销量双双增加了。这不是一个笑话，而是发生在美国沃尔玛连锁店超市的真实案例，并一直为商家所津津乐道。大家知道其中的奥秘吗？ 思路说明：之所以仍举该例，是因为这个案例实在是太经典了。据我所知，很多政治老师在讲授经济生活时也会引用该案例。我们信息技术算是做了回“排头兵”了，呵呵，谁让我们是
《设计是技术的关键》教学设计 粤教版通用技术（必修1）《技术与设计1》第一章第三节 一、教学目标设计 知识与技能：通过对史实资料的分析探究，理解技术与设计的关系；能通过案例分析设计在技术发明和革新中的作用；并理解技术设计往往需要综合运用多种知识； 过程与方法：通过小组合作，共同对案例进行探究的方式，学生初步学会从技术角度提出问题、解决问题、发展批判思维和创造性想象的能力； 情感、态度与价值观：通过本节课的学习，感悟设计的重要性，启发学生对技术设计过程的兴趣和学习欲望，促进良好的合作交流态度和团队协作精神； 二、教材内容及重难点分析 1、理解技术与设计的关系，及设计在技术发明和革新中的作用； 2、理解技术设计往往需要综合运用多种知识； 三、教学对象分析 本节内容面对的是高一学生，学生在生活中已产生了一些技术的观念，但对本教材《技术与设计1》中技术与设计的关系并没有明确的认知，刚刚学习完第一章第二节《技术发明与技术革新》，对技术一词有了初步的认识，也明了发明和革新是技术的源泉，学生有一定的资料阅读和理解基础，乐于进行团队协作，其观察能力和思维能力较初中时期有很大提高，更易于理解技术与设计的辩证关系。 四、教学策略及教法设计
现代教学过程中，要注重学生主体性的发挥，教要着眼于学，教师与学生进行积极的双边交往、互动，把学习的时间还给学生。本节课主要采用探究式资料研究的学习方法，在教师提供素材的基础上，尽可能的让学生去探究、发现。 教师创设适宜的情境，在民主、活跃的氛围中，鼓励学生积极主动的探究分析资料，让学生在交流和协作过程中，通过观察、分析、设计、思考等过程，达到课程所期望的教学目标。 五、教学媒体和资源应用设计 本课使用到教师所准备的素材资料，以及可连接网络的计算机，便于查找资料； 六教学过程设计与分析
《教学系统化设计》书评 现代教育技术 刘张周 读完Dick&Carey的《教学系统化设计》之后，我对教学设计有了更深刻的理解和认识，同时也纠正了我对教学系统化设计的一些错误的认识。例如，通过对本模型的学习，我对“系统”有了新的认识，以前对系统的理解仅仅是知道系统的基本特征（动态性）。本书对系统的解释通俗易懂，即是相关部分的相互作用的集合。系统的各组成部分之间通过输入输出建立联系，整个系统使用反馈来确定是否达到了目标。在教学系统化设计过程中，不仅要有对教学的有效性作出评价的机制，而且还要有在教学失败时能够及时修改的机制。 迪克凯里模型介绍了一种基于行为主义、认知主义、建构主义等理论的教学设计开发实施和评价的系统化方法模型，整个系统分为九个组成部分，每个部分都有各自的输入和输出，上一部分的输出又会成为下一部分的输入。比如，在评价需求确定目的阶段，输入信息是需求评估结果、对学习困难学生实际情况的了解、对实际做这项工作的人员分析等，输出信息则是所确定的教学目的；而这一教学目的又是教学分析、学习者和环境分析的输入信息。根据反馈信息，经过不断修改，最终输出的产品是一个能尽力达到预期教学目标的广义范畴的教学设计。书中提到，在进行这一系列步骤之前，要先确定教学目的。没有唯一适合的教学设计模型，只有更适合所处的教学情境的设计模型。所以在真实情景中也不可能完全按照该模型进行设计。书中的迪克凯里模型既是基于理论和研究的，也是基于广泛的应用和实践的。 经过个人分析，书中涉及到的行为主义、认知主义、建构主义等理论的部分主要有以下几个方面： 1. 在模型中的分析学习者和环境阶段，教学目标确定以后，行为目标或学习者的目标就是，在教学过程中达到教育者的目标，即学习者能够做什么。编写绩效目标，教学策略开发，修改教学等也反映了行为主义“环境影响人的行为，人的行为结果影响后继行为”的观点。 2. 教学目标分析中能力分类依据的是加涅的学习目标分类理论，分析从属技能的方法、教学策略设计的步骤也来自于加涅的理论。另外在分析学习者、设计教学材料等方面也体现了认知主义不仅关注学习者外在行为，还重视其内部心理过程的观点。 3. 在教学策略设计、分析入门技能、设计和实施形成性评价、修改教学等环节也涉及到建构主义的观点。学生对新知识的学习建立在已有知识经验基础上，也就是说，教学目标中的新技能的学习要建立在入门技能的基础上。另外，要创设尽可能接近事实的问题情境，对教学进行评价、修改教学也体现了建构主义的反馈精神。
3.2.2 系统的优化 授课教师：连云港外国语学校杨丽丽 一、教材内容分析 1．教材的地位和作用 系统优化是系统分析的深入，也是系统的结构和系统分析的综合，又是系统设计的基础，更是系统设计过程中的重要环节，它是是本书的重要内容之一。 二、学情分析 进入系统的内容，学生的兴趣明显比前期活跃，显然系统分析的深入符合高二学生的智力发展需求。但是，学生在对某个系统的分析容易陷入原有的逻辑思维，而不能很好地应用系统的思想和方法分析和解决问题，不能很好理解系统优化的约束条件和影响系统优化的因素，并能运用系统的方法分析问题，能对当前的系统提出优化的方案。 三、教学目标 知识与技能： 1．理解系统优化的意义 2．能分析影响系统优化的因素 3．初步掌握系统最优化的方法 4．能够对一个简单系统运用最优化的方法进行分析 过程与方法： 1．模仿非常6+1节目，采用小组竞赛的方法，课前制作了计分牌，用来累分。 2．通过讨论、案例分析，完成学生知识的自主构建。 情感态度与价值观： 1．体验系统优化的意义，指导学生把系统优化的思想延伸到整个生活和学习当中。 2．培养学生解决问题的方法，以用合作精神 3．培养节约能源的意识 教学重点与难点： 重点：系统最优化方法和一般性步骤 难点：系统优化的过程分析 能结合生产生活中的实例，理解系统优化的意义，并能结合实例分析影响系统优化的因素。 四、教学资源准备 多媒体课件 教学课时：1课时 本节教材中分三个部分： 第一部分：案例分析 通过“小闹钟”案例、“鸟巢”和刘翔训练方案的优化调整案例，目的是让学生感受系统优化
的意义。从实例分析入手，在分析过程中体验系统优化的意义。 第二部分：第一个案例“风力发电”采用定性的分析方法，根据案例分析总结阐述系统优化方法和一般性步骤。第二案例“利润问题”采用定性的分析方法，第三案例“货物派送”采用定性和定量相结合的方法，要求学生运用系统的思想和定性、定量相结合的方法，确定研究课题、进行分析研究、评价比较、优化方案。总结归纳出系统最优化方法的含义。 第三部分：提供学生一个探究任务，优化一所小学门前的交通问题，让学生亲自完成一个系统优化的过程，用系统分析的方法分析问题进一步得到实践和提高。 五、教学流程 (一)情景创设引入新知 师：作为一个系统，通常会有这样或那样的问题，比如随着私家车的数量迅速增多，出现了越来越多的城市道路交通拥挤，车位不够停放等问题，那么就需要我们要对交通系统进行改善、优化，我们进行优化的意义是什么？我们来看几个实例是，然后再来回答这个问题。 案例：小闹钟 师：大家猜猜看，悬挂上面的这个白色的物体是什么？ 学：灯、闹钟…… 师：是闹钟，当到了我们设定的时间响了以后，我们第一反应是什么？ 学：关掉闹钟，再睡一会 师：等你醒来的时候，时间往往超了很多，这种情况影响我们正常的学习和工作。 师：大家遇到个问题时，我们班同学有没有想到去改进闹钟的设计？ 生：发表自己的看法 师：这个闹钟就解决这个问题，它叫拼图闹钟，当闹铃响后，你要把它底部的图拼好，它的铃声才能停止。 师：这个闹钟和普通的闹钟相比较，在哪方面进行了改进？ 生：性能 师：这个闹钟和普通的闹钟价格上会不会有提高很多？ 生：不会，因为拼图的材料成本很低。 案例：鸟巢的优化调整 师：我们再来看2008奥运会的主会场“鸟巢”，“鸟巢”采用是什么结构？ 生：框架结构 师：使用的主要材料是？ 生：钢 师：它采用是大跨度重型钢结构体系，它在设计过程中也在不断的优化调整，其中有一项调整是取消了可开启屋盖、扩大了屋顶开孔，优化后方案，减少用钢量1.2万吨，造价减少了约4亿元。 师：鸟巢去盖后，在哪方面得到改善？ 生:成本降低 师：虽然去掉了盖子，但鸟巢的外观、设计理念都不会改
三人行远程时时授课系统 2.0.0.1 1、系统简介 SanrenEDU高级远程授课平台，简称SanrenEDU.专门为全国乃至世界各地的教师学生提供的远程授课平台，彻底打破了传统概念上的远程授课模式，远远超出了近几年流行的网校模式，彻底摆脱了高成本的通过卫星传播视频授课，使优良教育资源的共享真正的成为可能，使教育资源贫乏的地区和个人同样可以低成本的享受最优质的教育资源。为中国的教育事业也尽些微薄的力量。 由北远三人行（北京）教育科技有限公司研发的SanrenEDU高级远程授课平台包含点对点和多点通讯，同时支持C/S和B/S两种方式，同时支持电话、手机通讯。 2、客户端使用环境 ●客户端支持的操作系统：Windows 2000 / XP /2003(Windows 2000下建议安装DirectX 9.0)（系统不支持Windows 98和 Windows Me）。 ●计算机主要硬件指标： 最低配置: CPU 奔腾 3，主频1GHz以上，256M内存,独立显卡，显存32M以上，全双工声卡。 推荐配置: CPU 奔腾 4，主频2.4GHz, 512M内存,独立显卡，显存64M以上，全双工声卡。 ●视频设备： 桌面应用：USB接口PC摄像头 教室厅：专业教室摄像机，采集卡。 ●音频设备： 桌面应用：耳麦 教室厅：专业麦克风、调音台、功放、反馈抑制器、均衡器、功放音箱等。 ●网络环境要求：基于TCP/IP协议的网络。与服务器链接带宽不小于80kbps。 3、申请流程 1）下载安装SanrenEDU 请到https://www.doczj.com/doc/aa1381058.html,下载安装SanrenEDU客户端。 2）申请帐号 运行SanrenEDU,点击申请帐号或者登陆https://www.doczj.com/doc/aa1381058.html,注册,填写相关资料,强烈建议在申请帐号时,填写您的手机号和EMAIL. 3）登录使用 申请帐号后,根据你设定的密码登陆,您可以用SanrenEDU号码、登记的手机号、EMAIL等做为帐号登陆。 4、SanrenEDU服务说明 1）免费项目： ●点对点通讯：音频通讯、视频通讯、文字交流、图片粘贴、截取屏幕图片、文件传输、进行远程协助、电子白板、IE协助、文件演讲。 ●个人文件柜：10M
3D模型管理系统技 术设计书
3D模型管理系统技术设计书 9月21日
目录 1.项目背景................................................................. 错误!未定义书签。 2.建设目标................................................................. 错误!未定义书签。 3.建设内容................................................................. 错误!未定义书签。 3.1.模型库建设.............................................................. 错误!未定义书签。 3.2.三维模型管理系统建设 .......................................... 错误!未定义书签。 4.总体设计................................................................. 错误!未定义书签。 5.数据库设计............................................................. 错误!未定义书签。 5.1.数据库逻辑结构 ...................................................... 错误!未定义书签。 5.2.FTP服务................................................................... 错误!未定义书签。 6.功能设计................................................................. 错误!未定义书签。 6.1.模型上传.................................................................. 错误!未定义书签。 6.2.模型文件下载 .......................................................... 错误!未定义书签。 6.3.查询.......................................................................... 错误!未定义书签。 6.4.统计.......................................................................... 错误!未定义书签。 6.5.模型文件浏览 .......................................................... 错误!未定义书签。 6.6.删除.......................................................................... 错误!未定义书签。
系统化教学设计
系统化教学设计 迪克&凯里教学设计的系统化方法模型 教学过程的产生过程 教学过程，或者说教的过程，传统上认为包括教师、学习者和教材。要学的内容在教材中，教师的责任就是向学习者“教”这些内容。教学可以解释为从书中提取出内容，灌输到学习者的脑子里，灌输的方式是使学习者为了考试能够从脑袋中检索出这些信息。在这个模型下，改进教学就是改进教师（如要求教师学更多的知识，掌握更多将知识转换给学习者的方法）。 较现代的教学观认为教学是一个系统化的过程，其中每个成分（如教师、学习者、教材和学习环境）对于成功的学习都很关键。这种认识通常叫做系统观，即提倡采用系统化方法设计教学。 什么是系统 下面我们先考虑什么是系统，然后考虑什么是系统化设计方法。系统这个词现在用得越来越多，说的是我们的所作与他人所为是相关的。一个系统从技术上来说是相关部分的集合，大家一起工作共同完成某个既定目标。系统各组成成分之间
通过输入输出建立联系，整个系统使用反馈来决定是否达到了目标。如果没有，就要修改系统直至目标达到。最容易理解的系统是人工系统而非自然系统。例如，家里有一个冷暖空调系统，不同的组件一起工作，或制冷或加热，自动调温器就是反馈机制，温度计持续地检查温度，通知系统现在是冷还是热，当达到了既定的温度，系统就会自动关闭。 什么是教学系统 这与教学有什么关系？首先，教学过程本身也可以视为一个系统，这个系统的目的就是要导致学习。这个系统的组成有学习者、教员、教学材料和学习环境，这些成分之间相互作用实现目标。例如，老师在安静的课堂上讲解课本上的例题，指导学生，为了判断学习是否发生，就要进行考试，考试是教学系统的自动调温器，如果学习者表现不能令人满意，就必须修改系统使之更加有效，以便产生出期望的教学结果。 什么是教学系统化思想 运用教学系统化思想，就是要认识到教学过程的每个组成成分都担当着 重要的角色，就象空调系统中的各个
系统详细设计 1 功能模块图 1.1 系统模块设计概述 模块化设计不仅是将一个系统划分成一些小的部件所构成的系统即可，同时要满足模块化组合原则、模块化可解性原则、模块化保护性原则、模块化连续性原则等。模块化的连续性完全取决于模块的信息隐蔽的能力。对于模块化保护性部分取决于信息隐蔽，如错误数据不传送到程序的全局变量中去。要实现完全的模块保护性，要求模块的实现包括例外处理部分。 一个模块化系统是指该系统由一系列松散耦合的模块组成。模块是一个适当尺寸能独立执行一个特定的功能的子程序。它应该具备下述3个性质：第一，对一个模块作某些改变，该变化影响不应超出该模块的边界。第二，从系统中消去该模块，将仅仅影响它执行的功能。第三，用一个具有相同接口和功能的新模块代替旧模块，将不改变原系统的功能，而可能影响的仅仅是系统的性能，如执行速度。上述3个性质可概括为模块的有界性、可插拔性和可互换性。 1.2 系统模块功能设计 根据需求分析，得出我们数据库教学网站的设计与实现系统的功能模块图见图1-1。
1-1 系统功能模块图 下面将这几个模块的功能做一下简单的介绍： （1）学生注册登陆模块： ①.用于参考学生考前在规定时间内注册自己的相关信息及参加考试的个人密码 ②.学生根据注册的学号及密码在规定时间内登陆网上考试系统参加考试 ③.学生可随时修改个人参加考试的密码。 （2）题库管理模块 ①.增加试题
②.查询试题 ③.修改试题 ④.删除试题 （3）在线考试模块 ①.自动组卷：根据教师的试题要求，自动生成测试试题；即参加考试学生 登录网上考试系统后，系统根据任课老师的要求自动从题库中抽取试题，形成试卷； ②.学生答题：学生在规定时间内进行网上答题，超时不提交答卷本试卷作 废，但学生可重新抽题。系统给出时间提示，采用倒计时方式提醒考生考试时间，到最后三分种给考生提示。试卷提交后不可以再次重新抽题，或重新考试。 ③.系统自动评卷：学生提交试卷后，系统即时进行在线判卷，当场给出学 生所得分数及成绩等级。 （4）成绩管理模块 ①.成绩查询：学生可以查询自己的成绩。 ②.成绩统计：以班级为单位对参考学生的成绩进行统计，统计出优秀、良好、中等、及格及不及格的学生人数，并计算出全班的平均成绩 ③.成绩单输出：按“考试成绩登记表”的格式输出学生成绩单，并可以打印。 （5）课件视频发布及下载模块 ①.课件视频发布：网上发布任课教师的电子讲义。 ②.数据库视频下载：提供数据库多媒体视频发布下载。 ③.课件及有关信息的维护。 （6）师生交流模块 ①.论坛：实现学生与老师的更进一步的交流，学生不懂的问题及时得到解答。 ②.作业提交系统：统计学生用Email提交作业的情况。 （7）系统维护模块 ①.注册维护：控制学生是否可以注册，用于规定学生的注册日期。 ②.登录维护：控制学生是否可以登录网上考试系统，用于规定学生的考试