第4讲 多智能体仿真

多元智能理论指导下的教学实践探索多元智能理论是美国发展和认知心理学家加德纳针对瑞士教育学家皮亚杰认知发展理论、信息加工理论而提出来的。

这个新的理论体系继承和超越了传统的认知学习理论和智力发展理论，对我们的教学实践，具有十分重要的指导意义。

传统的智力理论如智商理论和皮亚杰的认知发展理论都认为智力是以语言能力和数理逻辑能力为核心的、以整合方式存在的一种能力。

近年来,美国哈佛大学心理学家霍华德·加德纳的智能多元论在美国教育界和教师中间引起反响,其原因是它向传统的评估学生能力的观念提出挑战。

北京师范大学教育学博士陈如平介绍,加德纳在他所著的《人脑结构》一书中提出,每个人至少有七项智能,并严肃地指出,一个人的智能不能以他在学校环域中的表现为依据,而是要看这个人实际解决问题的能力,以及在自然合理环境下的创造力。

这七种智能分别是言语——语言智能；音乐——节奏智能；逻辑——数理智能；视觉——空间智能；身体——动觉智能；自知——自省（自律）智能；以及交往——交流智能。

在教学改革实践中，运用多元智能理论对于我们树立积极乐观的学生观，因材施教的教学观，全面地提高学生的综合素养有着积极的指导意义。

一、尊重差异，教师善于把学生引向多角度的智能领域多元智能理论告诉我们，每个学生都有自己的优势智能，有自己的学习方法和风格，每个学生都是多种不同智能程度的组合。

问题不是一个学生是否聪明，而是一个学生在哪些方面聪明和怎样聪明，如何从聪明走向更加聪明。

比如，为贯彻落实新课标，教学中增设了口语交际的内容。

如何向学生提供多种多样的智力活动机会，是我们要思考研究的主要问题。

在全区展示一节二年级的口语交际课上，简短的谈话导入后，我先安排了五分钟的折纸活动。

安静的课堂上，一张张彩纸在飞快地闪动，在一双双灵巧的手中变成了千姿百态的小动物、小物件。

学生们抑制不住心中的喜悦，急不可待地要把自己手中的折纸成果展示并介绍给大家。

这样通过活动，把学生引入口语表达需要的情境。

中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司AVT数字摄像机技术支持部AVT数字摄像机•Fire Wire概述•AVT产品•驱动软件和开发包•智能特性•相机配件•应用领域•带宽：400 Mbit/s （1394a ），800 Mbit/s （1394b ）•支持热插拔•点对点的通讯方式•DMA 方式与主机通讯，不占CPU•有保证的带宽，确保万无一失的数据传输•多相机可通过1394总线供电（最高达45W ）•1394a 和1394b 互相兼容•有效的多相机解决方案(相机符合DCAM 协议)Fire Wire 特点•1394总线的操作周期是125 µs (8 kHz)；•1394协议支持两种类型的数据传输，同步传输和异步传输；•包长：1394总线每125 微秒循环中的同步数据包尺寸。

•实际中，用于传输图像数据的同步数据包尺寸是4KB ；•1394a 传输数据的带宽：4KB ×8 kHz ＝32MB ；1394总线特征DCAM协议DCAM定义未经压缩的视频数据在1394总线中的传输方式。

• 在摄像机寄存器层定义了大量的地址。

• 定义了多种固定的视频格式和外部信号的动作。

• 允许摄像机生产商自行定义摄像机的“高级特征”（Format 7）。

Q:DCAM如何控制标准视频的格式，模式和帧率？A:对于标准的格式/模式/帧率组合，DCAM规范中规定了单一包长。

Q:为什么Format 7模式下帧率不确定？A:Format 7模式未指定包长。

用户通过设置包长大小。

来决定相机帧率和同一时间可共享总线上的摄像机总数。

•同样时间内，例1中的相机比例2中的相机帧率高。

•共享带宽，相机越多，每个相机的带宽越小。

DCAM中的帧传输时间一块1394卡接2个DH-SV1410FC相机，帧率可达多少？图像数据8bit，包长2KB。

交叠方式，曝光时间很短：每幅图像大小：1392×1040×1Byte=1.4MB1.4MB / 2KB 每数据包＝724数据包/每幅图像总线传输一图像时间：724数据包×125 μs ＝90ms帧率：1 秒/ 90 ms 每个幅图像＝11 fpsAVT数字相机特点•Fire Wire相机，符合DCAM标准。

中国焊接协会机器人焊接（厦门）培训基地推荐教材《焊接机器人离线编程及仿真系统应用》教学大纲适用专业：焊接技术及自动化专业相关专业修订年月：2013年10月修订人：刘伟、林庆平、纪承龙机械工业出版社一、课程名称课程中文名称：焊接机器人离线编程及仿真系统应用课程英文名称：Application For Robotic Arc Welding Off-Line Programming And Simulation System二、课程简介机器人离线编程系统是在机器人编程语言的基础上发展起来的，是机器人语言的拓展。

它利用机器人图形学的成果，建立起机器人及其作业环境的模型，再利用一些规划算法，通过对图形的操作和控制，在离线的情况下进行轨迹规划。

用机器人离线编程方式编制的机器人离线编程系统，在不接触实际机器人及机器人作业环境的情况下，通过图形技术，在计算机上提供一个和机器人进行交互作用的虚拟现实环境。

近年以来，离线编程引起了人们的广泛重视，并成为机器人学中一个十分活跃的研究方向。

目前，工业生产所采用的焊接机器人编程方式大多为示教编程。

操作人员利用示教盒控制机器人运动，使焊枪到达完成焊接作业所需位姿，并记录下各个示教点的焊枪位姿数据,随后，机器人便可以在"再现"状态完成这条焊缝的焊接。

离线编程系统则是借助模拟与离线编程软件，在办公室内完成机器人编程，无需中断生产。

机器人程序可提前准备就绪，提高整体生产效率，还可借助软件提供的各种工具，在不影响生产的前提下执行培训、编程和优化等任务，提升机器人系统的盈利能力，获得多种利益，如风险降低、投产更迅速、换线更快捷。

离线编程系统应用了模拟仿真技术，在虚拟现实环境下创建三维互动模型，便于观察模型结构、了解动态过程，执行十分逼真的模拟，所用的系统模型均为生产车间实际使用的真实机器人系统和相同的程序配置文件，可以不受时间和空间限制，完成机器人的编程（示教）工作。

2010年6月第29卷第6期安庆师范学院学报(社会科学版)Journal of An qing Teach ers College(Social Science Edition)Ju n.2010Vol.29No.6多元智能理论及其对教学设计的启示何李来(安庆师范学院教务处, 安徽 安庆 246133)摘 要:加德纳的多元智能理论正广泛传播世界各国。

我国有关多元智能的研究也日益增多,但对于如何在教学设计层面应用这一理论,还有待进一步研究。

比较多元智能理论与传统智能理论,多元智能理论对于教学目标、教学策略和方法、课程设置、教学评价等方面具有诸多启示。

关键词:多元智能;智能;比较;教学设计中图分类号:G421 文献标识码:A 文章编号:1003-4730(2010)06-0005-041983年,美国著名发展心理学家加德纳(Gar dner H)教授提出多元智能理论。

随着 多元智能 (1993年)一书出版,这一理论正广泛传播世界各国并受到广泛关注。

目前国内关于多元智能的研究颇多,但对于如何在实践层面真正开展和落实这一理论,特别是在教学设计这一层面还有待进一步研究。

比较多元智能理论与传统智能理论,多元智能理论对于教学设计提供了诸多启示,对于丰富课程教学理论,指导当前课程教学改革都具有参考意义。

一、相关理论及概念界说多元智能理论是美国哈佛大学研究生院 零点项目 研究的重要成果之一。

该理论认为 人类思维和认识世界的方式是多元的 [1]16,并在大量心理学实验数据和实际测量的基础上,提出人类至少存在七种以上的思维方式,即七种智能:语言智能、数学-逻辑智能、音乐智能、身体运动智能、空间智能、人际关系智能和自我认识智能(1997年新提出的另外两种智能正在论证之中)。

教学设计是指研究教学系统、教学过程,制订教学计划的系统方法。

它有一套具体的操作程序,以传播理论和学习理论为基础,应用系统理论的观点和方法,调查分析教学中的问题和需求,确定目标,建立解决问题的步骤,选择相应的教学策略和教学资源去实现目标,并分析和评价其结果,使教学效果达到最优[2]718。

《3D 仿真虚拟机器人教师培训》讲 义广州市教育信息中心（电教馆）二 O一 O 年三月目 录第一章 基础知识部分 (3)第二章 虚拟机器人程序设计初步 (8)第三章 超声波传感器和触碰传感器的使用 (11)第四章 红外传感器和光电传感器的使用 (14)第五章 机器人灭火程序分析 (19)第一章 基础知识部分学习目标了解机器人的概念、机器人的应用、机器人发展与未来，介绍机器人教育进入我国 中小学现状分析、开展实体机器人教育的瓶颈，开展3D仿真虚拟机器人教育的优势等， 认识 3D 仿真虚拟机器人软件的组成，以及机器人场地和机器人模型的结构。

掌握对机 器人场地和机器人模型的导入和新建的方法，掌握如何在 3D 仿真机器人软件中机器人 场地和机器人模型的编辑。

重点和难点1、教学重点：3D仿真虚拟机器人场地和机器人模型的运用。

2、教学难点：3D仿真虚拟机器人场地和机器人模型的编辑。

学习内容一、 机器人的概念与应用展示几组机器人图片，让大家了解机器人，在展示任务的同时提出问题，引导大家 认识我们生活中的各种机器人，归纳出机器人的概念。

图1-1 迎宾机器人 图1-2与机器人对话 图1-3 机器人“乐队”（一）什么是机器人？中国的科学家们把机器人定义为：机器人是一种自动化的机器，而且其具备一些与 人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有 高度灵活性的自动化机器。

（二）机器人的应用领域从工业拓广到 农业、林、牧、渔，甚至进入寻常百姓家。

机器人的种类之多，应 用之广，影响之深，机器人分为军用机器人和民用机器人。

（三）学校开展机器人教育的目的和意义智能机器人融合了机械、电子、传感器、无线通讯、声音识别、图像处理和人工智 能等领域的先进技术。

在中小学开展智能机器人实验活动可以培养学生的动手实践能 力、创新思维能力和团结协作能力，同时也能够适应新课程改革的需要，对提高中小学 生科技素养有着巨大的促进作用。

《制冷空调系统仿真与优化》讲义（提纲） 授课时间：年周二 周次：7~15周 周二5，6，7，8节地点：动力楼 对象：空调参考书目：[1]陈之久 制冷系统热动力学 机械工业出版社 1998年 [2]丁国良 制冷空调装置智能仿真 科学出版社 2002年 [3]刘忠宝 空调制冷装置与系统仿真 机械工业出版社 2010年11月 [4]丁国良 制冷空调装置仿真与优化 科学出版社 2001年

授课计划内容：第一讲 制冷空调系统热仿真与优化研究的内容

1.1 制冷系统组成及工作过程结合[1]P15讲授以系统观点认识制冷系统，突出系统高低压两侧特性和四大件的自适应调节和耦合特性。1.2 制冷系统的稳态（静态）工况及稳态设计方法稳态工况：[1]（P22）制冷系统部件静态（稳态）特性匹配图

制冷量 蒸发器Q0（kW） 压缩机

2 B

1.8 B’

热力膨胀阀

负荷增大后的蒸发器特性 θ0（℃）

蒸发温度（出口温度）

可用特性曲线分析各部件间的参数关系，如：[1]（P23）制冷系统部件的特性曲线图

压缩机

机组 Q0 Q01

θk

40℃ 冷凝器

30℃

θk　30 40℃蒸发温度θ0（℃）

稳态设计方法：基于集中参数分析。如：本科所学制冷系统设计方法，等。稳态设计方法包括以下步骤：（1）确定装置的类型和结构；（2）确定设计工况和负荷；（3）制冷系统各部件设计计算；（4）非设计工况下的性能校核----即为计算机仿真。

1.3 静态分析法的优缺点缺点：不考虑系统中参数的时变性，系统非稳态效应及参数分布特点。只研究了制冷系统中实际过程集中的一个子集。不能完整反映制冷系统内部的传热，传质变化过程，无法定量了解系统中各参数间的内在联系（藕合关系）（P2）。优点：是制冷系统研究的基本方法。1.4 动态分析研究方法制冷系统中所进行的过程是一个融合传热、传质流动的复杂过程。它是一个动态过程，每一时刻的参数（如温度、压力、焓等）都不同于另一时刻的参数。而每一时刻不同空间位置的参数也不同，故它又是一个是有分布参数性质的过程（[1]P2，动态+分布参数）制冷系统的稳态（静态）工况是整个运行工况中的特殊工况，不稳定工况（动态过程）才是一般的常见工况（P16）制冷系统动态分析研究方法：（[1]P3～4）涉及制冷原理、自控、传热学、流体软科学等学科；是以“动态分布参数、参数间定量藕合”的观点建立对象特性（制冷数学模型），借助计算机动态仿真计算与优化技术，研究制冷系统的新方法，有利于制冷系统节能、节材和新型制冷自控元件的研究开发；制冷系统动态分析时，常常借用系统工程和自控原理中常用的信号分析方法。 被调参数[1]P16图2-2及其描述。（参数 干扰参数 ） 调节参数制冷系统及各部件不稳定工况下参数之间的关系可用信号方框图表示（[1]P17图2-3、图2-4等）核心研究内容：①制冷系统的动态仿真，②优化；具体而言，研究内容包括：（P7）a. 系统传热和流动机理的理论、试验研究b. 部件动态特性研究，建立数学模型c. 仿真d. 优化e. 控制应用；研究的数学手段：微分方程，传递函数、频率特性分析法、差分数值分析法等。（P17）.5 制冷空调系统仿真1、系统仿真与过程仿真系统仿真就是利用一个能代表所研究对象的模型对真实系统或假想系统进行某种试验研究，以前常称为模拟。如果建立的是物理模型，如水利工程中的水坝模型、风洞试验中的飞机模型等，则建模及分析的过程称为物理仿真，也称为实物仿真。如果通过将原型抽象成数学模型，通常是一组微分方程或差分方程，然后利用计算机求解方程的方式进行研究分析的过程称为数字仿真，也称为计算机仿真。数字仿真建立在数学模型的基础上，利用计算机速度快、容量大的优点，可以模拟各种苛刻的试验条件，可以在短时间内获得结果，可以研究包含几十甚至几百个变量的问题，相对于物理仿真表现出极大的优越性。把物理模型、数学模型，甚至是实物联合在一起进行试验研究分析的过程称为数字-物理仿真，又称为半物理仿真。如用于培训的仿真机大多数就是把实物和数学模型相结合的物理仿真系统，如锅炉及其它发电设备系统则是被数学模型所取代的数字仿真，二者结合构成了半物理仿真系统。计算机仿真已成为科学研究的第三只翅膀，与实验和理论一起构成了完整的三维坐标系，能做到理论和实验难以做到的事情，为人们提供了一个认识客观世界运动规律的新途径。系统仿真是一门综合性新技术学科，围绕该技术出现大量跟电子信息技术有关的技术问题，例如计算速度和并行处理技术、建模方法和仿真算法、网络通信、仿真图像生成、仿真支持软件等，并逐渐发展成为一门独立的但又是学科交叉的边缘学科。随着数字电子计算机软硬件技术的快速发展，以仿真机为工具，用数字模型代替过程系统进行试验和研究的过程系统数字仿真技术（简称过程仿真）成为系统仿真领域一个重要的分支和发展研究方向。2、 基本概念 （1） 过程 对原料进行某些物理或化学变换，使得性能发生预期的变化，从而增加了附加的价值，这种操作或处理称为过程。过程是一个广义的概念，包括热能动力过程、冶金过程，化工过程及核能过程等。 （2）系统 为了某种目标，由共同的物流或能流或信息流联系在一起的单元组合而成的整体称为系统。由定义可知，系统的特性不仅与各组成单元的特性有关，而且与这种联结作用有关。 （3）过程与系统的关系 为了实现给定的目的，系统中必有过程进行；反过来，过程亦必发生在相应的系统中。 （4）次级系统（子系统） 系统的特性之一是可分性。为研究方便，可以把一个系统分解为几个次级系统（称为子系统），而每一个子系统又可分为若干更低一级的子系统。一个生产工厂可以由若干生产过程子系统所组成，而每个生产过程又可以分解为若干单元操作子系统。 （5）过程系统 使原料进行物理的乃至化学的变化，从而由低价值的原料变成高价值的产品的系统称为过程系统。显然，炼油厂、化工厂、冶金厂、造纸厂、水泥厂等均属于过程系统。而以加工传递信息为目的的信息系统，或以机械工具（如机床）按适当加工顺序来加工处理各种元件的“生产系统”，则不属于此类。过程系统又可定义为：过程系统={过程单元}+{单元间联结关系}。6）参数 代表过程或其环境的某种性质，且可被赋予一定数值的量称为参数。这是一个较为广泛的笼统名称，其中也包括方程式中的常数或系数。7）状况变量及决策变量 状况变量是描述系统所处的状态（温度、压力、浓度等）的变量。这类变量的值往往是不能自由设定的自由变量。决策变量是指那些数值可以由设计者给定的变量。3、系统仿真的三要素系统仿真的三要素为系统、数学模型和仿真机。这三个部分由两个关系沟通：其一，系统与数学模型之间的关系，称建模：其二，数学模型和仿真机之间的关系，称仿真，如图所示。系统仿真机 建 仿 模 真数学模型