前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇建筑科学与技术范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
1、指导学生操作的助学激趣
学生理解和掌握知识总是以感性认识为基础,感性认识丰富,表象清晰,理解就深刻。因此,教学中让学生动操作,独立探索,会极大地激发学生的求知欲和学习兴趣。如在教学有余数的除法时,让学生通过摆小捧深刻理解被除数、除数、商和余数之间的关系及余数的实际含义。
2、通过竞赛以助学激趣
竞赛也是激发学生学习兴趣的一种好办法。因此,在数学中,要常在小组间、个人间、男女生间开展口算、速算、分析等竞赛活动。在竞赛中,教师的一次高分,一句赞美之词往往会给学生带来新的希望,产生神奇的力量,有些甚至影响终生。对于后进生,更应注意给予鼓励,奖其助学所长,让他们也体验到学习的兴趣。
3、通过变式比较以助学激趣
在概念教学中,加强变式训练,可使学生排除非本质属性的干扰,增强探究知识的新奇性,从而形成正确的概念。如认识平行线时,可出示不同方向的四组平等平行线,让学生观察比较得出,它们都符合在同一平面内且不相交这两个条件,都是平行线。
4、创设情境以助学激趣
创设一定情景,让学生产生亲身感受的体验。在教学相遇应用题时,可以创设这样的情景:两位同学代表两列火车,站于教室前后通道口,另一同学代表中间站站一通道口,让学生演示两列火车相遇的情景,并配以恰当的火车汽笛声,既活跃了课堂气氛,又使学生轻松愉快地理解了相遇问题的条件和含义。
5、通过游戏以助学激趣
让学生在游戏中学知识,定会收到事半功倍的效果。这既符合小学生的年龄特点又符合他们的认识规律。如在教学一位数除法时,可以设计摘苹果的游戏:在黑板上画一苹果树,在又红又大的苹果上分别写有不同的算式,树旁画上表示不同结果的各种篮子,让学生将算式与结果对应的平果摘到各自的篮子,这样大大提高了学生的计算兴趣。
【关键词】低碳建筑;设计技术与方法;新科学观
前言
随着社会发展与进步,城市化进程的加快,城市中原有的土地已经不能满足城市快速发展的需要,为了解决这个问题,人们开始在有限的土地上建立更高的建筑物,从而使土地资源得到充分利用,与此同时,这也给整个生态环境带来巨大的压力,所以,为了改变全球的气候条件,“低碳”概念已经深入人心,并且人们已经树立新的目标,将“低碳城市”作为一个城市可持续发展的最佳模式。
一、低碳建筑的有关研究有待加深
建筑行业不仅是城市赖以生存的基本载体,而且它的发展模式直接关乎到城市发展的可持续性。大力发展低碳建筑、低碳城市、低碳经济已经成为我国可持续发展必经之路。与此同时,低碳建筑以及低碳住宅也将成为我国建筑产业健康发展的目标。然而就目前来看,我国对低碳建筑相关的研究,绝大多数还仅局限于意识方面,却没有涉及到具体的技术问题。这说明我国对低碳建筑的研究还没有深入到具体的操作当中,只是表面的浅析,因此,我们要加大低碳建筑的有关研究,使其得到技术和方法的全面支撑。
二、对新科学的认识
所谓的新科学指的是20世纪以来的非机械论的整体性自然科学。然而涉及到建筑领域的却没有这么宽泛,它主要指在当代的建筑转变的过程中,能够起到推动作用的有关学科,如:物理学、数学等基础性学科,复杂性学科以及在此基础上的二级学科,如:生物学、天文学、电子学。
三、新科学对低碳建筑的影响
新科学在低碳建筑中的使用,将会使建筑的低碳化设计、建造以及管理等全过程得到更新。具体体现在两方面,分别是新的建筑技术和计算机技术。
1. 新建筑技术
现今所研发的新建筑技术是以最新科学成就为前提并在此基础上发展起来的,此技术具有新兴的、高层次的、前沿的、尖端的等特点,是普通的建筑技术所不能睥睨的。因为新建筑技术受到新科学的影响,尤其是在低碳技术的操作方式与效率等方面,均比传统的建造方式优秀,因此通过这种新建筑技术的使用,一定会使我国的低碳建筑的生成与发展上一个新台阶。
2. 计算机技术
以计算机技术为代表的信息技术、网络技术、数字技术是当代最显著的技术特征,如果将以计算机为代表的应用技术应用到我国的建筑方面,无疑是对新科学观影响下的低碳建筑的生成提供一个良好的前提条件。而且随着计算机技术的快速发展,也将会使更多的技术应用到建筑上,它就像催化剂一样,将数字技术与科学观念相结合,发展出新的思维方式、设计方法和低碳建筑理念,从而使我国建筑向低碳建筑迈进的步伐加快。
四、低碳建筑的具体设计技术
1. 低碳建筑生态设计技术
低碳建筑生态设计技术同其它的设计有很大的区别,它设计的宗旨是“以人为本”,目标是保持生态环境平衡,最大限度减少环境污染。
它的技术手段有三种,分别是:生态绿化、循环利用、运用自然要素。其中,生态绿化主要是通过在室内安放一些植物,起到绿化,美化环境的目的。这是因为植物不仅能够吸收大量的二氧化碳,而且还能清除室内空气中的细菌、以及房屋中所带有的苯、甲醛,从而保证室内的健康环境。室内的绿化没有局限,可以设计在建筑物的任何一层,如:顶楼或阳台。而且室内进行绿化,所起的作用不仅是补充地面绿化不足,而且也起到改善自然和室内空间的隔离的作用。
所谓的循环利用主要指节约常规的能源,如:具有现代科技的吸热玻璃、调光玻璃、热反射玻璃等都可以达到保温和采光两个效果,从而大大节约了能源。
最后的引进自然要素指的是将室内的设计尽量接近大自然,能够体现自然中的美。这是因为人属于自然生态系统中的一部分,与自然环境分不开,并且和自然要素是内在和谐的,所以在建筑设计中,应该引进自然要素。
2. 低碳建筑物联网设计
物联网的英文名称是“Thelntern etof things”,指的是物与物相连的互联网。物联网作为一种网络主要是按照预定的协议,并通过射频识别、全球定位系统、红外感应器以及激光扫描器等设备,将所有的物体和互联网连接在一起,然后做信息交换,从而实现对物体的智能化定位、跟踪、识别和管理。
这种技术的使用,所起到的主要作用是数据采集和管理监控建筑物。具体的方法是把智能建筑信息作为系统平台,将各种管理系统运用起来,并综合集成分项的能耗计量系统,然后对建筑进行分析、监督和管理,从而将其不合理的地方找出来,加以改进。如:对照明系统、暖通空调等能源消耗的关键设施,使用物联网技术,进行分析、诊断,从而降低建筑物的能源消耗,为实现低碳排放提供前提。
3. 低碳建筑数字化设计
数字化技术在低碳建筑中的应用,能够减少碳的排放量,所使用的方法是利用数字化技术科学的预测、分析、控制和反馈建筑的整体或重点部分。
具体的步骤是:一是对碳排放量进行预测。通过使用数字化软件对建筑物中的碳排放量进行模拟实验,从而在实验中计算出碳的排放量,达到良好的预测效果。
二是使用数字控制技术,同时将生物技术、防污染技术、资源替换技术以及生态能量供应技术很好地结合在一起,建立一个良好的低碳排放的节能体系。
三是由于数字化在管理和使用上具有相当大的优势,可以借助这点并结合数字管理系统、排水系统以及供电系统,形成一个能够实现所有管理自动化的综合体系。然而在这个大的体系中,数字化控制系统所扮演的角色是中央处理单元,具有十分大的能力,支配着所有的子系统,最终实现碳排放量降低的目的。
4、结束语:
近些年来,全球经济快速发展,能源、资源以及环境问题层出不穷,而且现在它们已经成为全世界人民关心的焦点问题。建筑业作为消耗能源、资源的重要行业,降低它的消耗,走低碳建筑之路,无论是在缓解能源危机、改变资源短缺的局面,还是对环境的改善等方面均起到积极的作用。因此,我国要深入研究低碳建筑的技术方法,并且积极引进国外的先进低碳建筑技术,从而降低碳的排放量,推动建筑业的发展。
参考文献:
[1]张利.从CAAD到Cyberspace[M].南京:东南大学出版社,2002.
[2]刘云胜.高技术生态建筑发展历程[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[3]吕爱民.应变建筑—大陆性气候的生态策略[M].上海:同济大学出版社,2003.
[4]李钢.建筑腔体生态策略[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
[5]任军.当代建筑的科学之维[M].南京:东南大学出版社,2009.
关键词:智能化建筑计算机科学;科技应用
中图分类号: F407 文献标识码: A
引言
伴随计算机科学技术应用范围的不断扩大,计算机科学与技术的广泛应用使得智能化建筑各个系统理念和功能都得到更好的实现和发展。计算机科学技术的应用是符合现代化社会发展的一项新的研究技术,在智能化建筑中有着降低资金成本、加快建筑效率、提高建筑质量的优点,且成为建筑中关键的实用技术。
一、智能化建筑
目前,已经有越来越多计算机科学技术运用于现代建筑的通信连接方面,科学、合理的分布监控系统、安全防范系统等,已在智能化建筑中应用,使建筑各个系统之间进行有效协调。在设备和功能方面形成整体智能化的特性,则就是智能化建筑的体现。在智能化建筑中能够将各种智能的系统有机的整合,能够在一个监控平台对全局建筑进行掌控, 将建筑内的信息汇集在一起,展现建筑的智能化优点。
(一)智能建筑自动化系统的应用
一座智能化建筑,其设备数量、设备本身自动化程度以及这些设备智能化的管理系统,组成了设备自动化系统。这些设备包括用于监控整个设备状态的中央监控系统,给建筑内提供水、电、气以及智能照明、智能空调、智能门禁系统、防火防盗系统、影像监控系统、电梯等,同时也包括这些设备正常运营管理系统,以实现根据不同的客户进行差异化的调控和科学管理,为客户提供一个舒适(温度、湿度、空气净化等)、便捷、节能、安全的环境。智能化建筑系统及其子系统是一个开放的系统,并备有符合标准的通信协议接口,为系统不断升级兼容创造了条件。这个庞大的系统包括几个子系统,具有几个基本的功能。
1、科技应用安全监控功能。计算机应用技术在建筑安全监控设备方面可以同其他的安全设备联动使用,比如门禁系统,当发现有人非正常进入建筑物内部时,系统就会发出警示,提醒安保人员到现场处理等。当然对重要部位的监控警示, 可以直接与110 报警系统联动。
2、消防灭火报警监控功能。现在智能型建筑都有烟火探测传感器以及自动喷水装置,也就是当烟火探测传感器探测到“烟火”指标超过一定程度时,就自动将信息传给控制中心(包括位置、烟火指标等信息),并自动进行报警,必要时还会开启自动喷淋阀门(消防栓),进行自动灭火。当然这里还有一些系统会联动,比如事故照明电源等监视系统、逃生系统(应急疏散指示路标和路灯开启帮助被困人员离开现场)。
3、实施集中监控功能。公共设施是关系到整个建筑的安全问题,其中一些设备包括:A.配电中心的变压器、配电箱、公共设施照明电源、电梯电源、锅炉房电源、水泵电源等设施进行必要的监控;B.对给水系统、排水系统和卫生系统的设备也要进行有效的监控;C. 取暖、通风和空调等设备运行状况的有效监控;D.对电梯的运行情况、锅炉的运行状况以及公用饮水设备的运行状况进行有效的监控;E.对出入停车场或车库的车辆人员自动管理系统运行情况的监控。
(二)多系统集成化建筑的结构
集成化建筑结构由多个系统组成,结构平台作为系统的总管理端, 负责整个建筑系统的信息收集和处理,对计算机技术应用中处理的结构之间应有控制和决策方式。运用计算机科学技术将建筑物智能化进行系统设计展现出科技应有的特征,对总体的设计结构综合信息管理,形成有效的建筑系统之间信息的协调工作。对建筑的方案设计和分布计算技术应用系统做出软件方面的支持,使其能够灵活地在计算机技术应用方面作出合理的分布使用。在智能化建筑中计算机系统中对技术的运用应协调配合,实现共同的功能分配需要。
(三)计算机技术系统管理智能化建筑
智能化建筑中存在组织模式上的差异,早期的数据应用技术已经不符合现代化建设的需求,要求更新数据库的组织信息形式,保障信息资源结构的完善性。运用计算机科学技术设计出符合智能化建筑的特征,进行总体的信息系统管理和协调。根据计算机应用技术系统管理对数据和程序之间起到相互调节作用,用对等关系将智能化建筑中各方面内容结合。
二、系统集成化模型管理的应用
(一)系统集成技术原理
1、协议转换器解决了网络匹配问题,可以任意把新系统集成到原有的系统中。
2、为解决软件开发与硬件厂商的矛盾,也就是软件操作系统和设备控制系统的矛盾,OPC 标准应运而生,可以完成系统的集成,而且可以进行软、硬件数据读取和录入,并且使各个设备互联互通,提高了系统的开放度和可互操作性。
(二)智能化建筑的关键技术
说到智能化建筑的关键技术离不开数据通信技术、计算机技术、图像处理显示技术以及自动化控制技术。
(三)多系统集成化模型管理应用
对于每个智能化建筑的多系统集成模型都存在一定的差异,也就是信息的组织模式都或多或少地存在着差异。我们将集成平台分为三层分平台:首先就是数据通信,做到互通,也就是标准接口和子系统之间的任务交换;第二层就是分析控制;第三层就是协助决策层。接下来就是各个子系统,各个子系统是实现集成平台和整日模型的一个重要环节。按照智能化建筑5A 组成要求,共有包括数据通信设备、保安监控、办公、通讯联络以及火灾隐患应急预警自动操系统接口在内的五大自动化系统接接口类型,并通过集成平台实现各个子系统之间文件、程序、数据信息的调用以及对等交换。
三、计算机技术与通讯监控系统的应用
1、现场监控单元系统。简单地说就是起到上情下达,下情上传的作用,以达到智能化调节现场环境的目的。
2、区域性监控中心系统。“区域性的监控中心”就是一个中转站,是一个进入智能化、远程化的起始点。它是通过接口接收到控制单元传来的信息,依据标准条件设置数据,对当前信息进行甄别,并对数据进项保存、统计、分析,然后将结果反馈给集中化监控中心。
3、集中化监控中心系统。集中监控中心通过相同的访问来获取相应的区域监控中心反馈数据信息,其形式以文本、图像或声音等进行人机交互,将监控实际对象状态信息和紧急数据真实反映出来,并对分析各种参数进行保存。由另一个访问接口将分析结果反馈给区域监控中心,来发出控制指令,以实现控制目标的所有设备,并根据需求生成各种报告存档。集中监控中心系统的建设来促进整个监控系统的集中控制管理,并实现智能建筑控制中心实现自动化操作、管理和控制,以改善所有设备的可靠性和安全性,全面促进智能建筑自动化和集成的水平和程度。
4、计算机技术监控终端。要完成计算机技术在智能建筑通信监视应用程序任务,自然离不开先进的监控终端设备,这些监控终端设备包括智能开关、显示屏、电源以及包括温度计、湿度计在内的环境监测设备、温度、湿度控制设备―――空调、通风设备以及控制设备等监控终端。
结束语
计算机科学与技术的广泛应用使得智能化建筑各个系统内涵和外延都得到更好的实现和发展, 随着我国经济的快速发展以及国力的增强, 为城市化的建设起着关键的推进作用, 为智能建筑的发展建设作出重要的保障。
参考文献
[1]潘俊强. 智能化建筑中的计算机科学与技术应用[J]. 信息安全与技术,2014,(06).
关键词:中职; 建筑智能技术; 课程; 教学改革
Abstract : intelligent building is a new building, is the inevitable product of the information age. But for the medium occupation school students, to learn the " intelligent building technology and skills training " this course does exist great difficulty. According to experience of the author, the intelligent building technology course, from teaching materials selection and development, teaching and evaluation methods, put forward to improve the teaching effect of the course reform.
Keyword: vocational education; building intelligent technology; curriculum; teaching reform
中图分类号:TU-0文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
《建筑智能技术与技能训练》是我校近几年来建筑设备安装专业开设的一门新专业课。本课程从信息网络基础知识引入,结合现代建筑中主要的智能技术和设备,讲述智能技术的实际应用。主要内容包括:信息网络系统、通信网络系统、建筑设备监控系统、火灾自动报警及消防联动系统、安全防范系统、综合布线系统。本课程包含的内容多,涉及的知识面广,自动化和智能化应用程度高,让中职学校的学生来学,要完完全全学懂,学会,对老师和学生都具有一定的挑战性。现本人结合具体教学实践谈一些自己在教学方面的改革。
一、选择合适的教材,积极与企业合作开发校本教材
对于中等职业学校的学生来说,学习的主要目的是在基本理解理论知识的基础上熟练掌握操作技能。智能建筑是一种新兴建筑,而楼宇设备多数为自动化设备,很多学生这方面的认识又太少,所以,选择一本合适的教材就显得尤为重要。首先,要充分发挥专业教研室教师的智慧,把最新的教材收集起来,大家一起进行甄别,然后选择内容新、适用性强、浅显易懂的教材,这对于提高学生的学习效果是十分必要的。其次,教材内容不能以纯理论为主,而应突出实操性 ,适宜中职学校理论和实践一体化教学的使用。最后,在教材选择上,要结合本专业的教学大纲,结合学校的实训实习条件,让学生能真正学会学懂,并能体会“学中做,做中学”的乐趣。目前我校采用的是由劳动和社会保障部教材办公室组织编写、中国劳动社会保障出版社出版的《建筑智能技术与技能训练》。该教材内容分六个单元,每单元由若干个课题组成,每课题后又附有1—2个实训项目,较适合理实一体化教学使用。
为了更好地实现教材内容与行业、企业的需要相对接,课程标准与职业岗位的标准相统一,中职学校还应根据本校的学生、设备和师资情况,尽可能与当地建筑行业、企业联合开发校本教材。目前,我校建筑设备安装专业的建筑智能技术课程虽还未与建筑行业、企业联合开发校本教材,但学校的建筑施工技术专业已与广西区三建、桂林市三建等十几家企业合编了《建筑工程操作实用指南》一书,使用效果非常好:不仅全面提高了学生的动手实操能力,而且使我校在全国中职学校建筑职业技能大赛中连续三年荣获一等奖。目前我们正在酝酿与企业合编《建筑智能技术与技能训练》课程的校本教材。
二、翻新教学手段和教学方法,提高教学效果
1.活用多媒体辅助教学
《建筑智能技术与技能训练》课程知识内容比较多,有些理论比较抽象难以理解,有些高科技的知识更新快,学生缺乏感性认识,需要结合实际讲解才能更好理解。多媒体教学不仅信息量大,能做到图、文、声、像并茂,而且学生颇感兴趣,并以能当众操作演示为荣,据此,我们注意在学生中培养“操作能手”,上课时让学生来操作演示,老师讲解,简单些的内容还尝试让预先培训过的学生来操作演示和讲解,这就极大地提高了学生的学习兴趣。有时我们还尝试让学生利用多媒体课件教其他学生进行工艺实操。比如《综合布线系统》这一章,我们让一名经过培训的学生用多媒体向其他学生展示综合布线六大子系统的认识及组建,在演示的过程中,另两名经过培训的学生作细致的讲解,其他学生则在老师的指导下,依照多媒体影像来学习RJ45插头跳线的制作与测试。这样教学,学生成了“老师”,教室成了“工场”,教学效果不言而喻。
2.注重实验实训教学将现代科技成果应用到实验实习教学中,有利于加深学生对所学知识的理解,有利于调动学生的积极性,充分发挥学生的创造性,提高整体教学水平。比如在讲“信息网络系统”这一章时,在讲完计算机网络的基本组成后,我们先带学生去机房参观,逐个认识信息网络设备,并理解它们的作用;然后再让学生上机操作,去做“路由器的使用和设置”实验,这样学生能将理论和实践相结合,大大提高了学习效率。再如,讲到智能建筑的六大子系统时,我同样也是每讲解完一个子系统后,先安排学生进行现场参观,然后安排学生结合学校现有 “THBCAS-2型楼宇智能安防布线实训系统” 进行实训。在实训过程中,先对本套系统进行讲解演示,然后把学生分组(每2人一组)并下发任务书,接着让学生自己动手练习,教师进行巡回指导。实训结束后,老师对学生的实训结果进行当场评分,并指出优缺点,然后指导学生写出实训报告。
3.适时进行“工程案例+现场教学”
“工程案例+现场教学”对于中职学生来说很有必要。但由于中职生年龄较小,自制力和意志力较弱,任课教师如果每讲到一个工程案例都带学生去工程现场,势必比较辛苦且不现实。我们的做法是:适时进行“工程案例+现场教学”。首先,要在课程的宏观设计中,精选有代表性的、与当前社会实际应用同步的工程案例,使学生在学习中真正感到学以致用,有效地激发其学习动力。 其次,在教学过程中,通过工程案例揭示楼宇智能化技术的外在复杂性和内部系统性的关系。例如在教授“智能化建筑内计算机网络”内容时,通过“省博物馆计算机网络系统方案设计”实际工程案例来阐述智能化建筑内计算机网络的设计方法和要点。最后,带学生到工程现场进行观摩和实践,让学生对建筑智能化技术中最新的主流技术在实际工程中的应用,有最直接和最切身的认识和感受,提高其工程实践能力。
三、注重对学生可持续发展能力的培养
现代社会是一个学习型的社会,专业技术人员更需不断学习、终生学习;而且,自从中职毕业生进入高职院校学习深造的立交桥开通以后,大批中职学生毕业时不是马上就业,而是进入高校继续学习。但是,当前中等职业教育的主导理念是实行“行为导向法”教学,即注重让学生在做中学、用中学,着重培养学生的动手操作能力,而文化知识、理论知识则以实用、够用为度。毋庸讳言,这样教学虽然可以增强学生的动手实操能力,但学生的发展后劲却不足,一旦升入高职或本科院校深造,他们就会感到学习困难。类似的问题,在前苏联的“综合教育”中已经出现过;在我国,目前也有部分高职院校已经感到从中职学校上来的学生,因文化基础和专业理论基础过于薄弱而学习困难。如何破解这一难题?我们的策略是:加强学生学习能力的培养,提升学生的发展后劲,特别是注重对学生进行科学的学习方法训练,使之在学习上能收事半功倍之效。例如,上课伊始,我们就用一个课时让学生熟读熟记教材的目录,并理清各章节间的逻辑关系,使学生从宏观上对教材内容了然于心。这样,学生学习前面章节时,知道后面的章节是什么内容;学到后面章节时,知道它与前面章节的内在联系,学习起来胸有成竹,如顺水行舟般轻松愉快。另外,教学过程中我们还经常引导学生学会找窍门,化繁为简,以简驭繁,提高学习效率。事实证明,注重科学的学习方法训练,不仅有助于提高学生的学习能力和学习效率,而且有助于解除学生的学习苦恼,消解学生的厌学情绪,从而全面提升其学习上的发展后劲。
四、改革评价方式,实行三维考核
中职学校的课程教学目标一般包括知识目标、能力目标和职业素养目标。三维目标中,从某种意义上说职业素养更为重要,因为它从职业思想、职业道德、职业情感、职业态度和社会能力等关键要素方面显示着一个人是否真正成了合格的职业人,是检验我们中职教育培养目标是否达标的核心标准。但在以往的考核方式中,人们只注重知识目标和能力目标的考核,忽略了职业素养的考核或感到职业素养无从考核。为了客观、准确地评价培养目标是否达标,以更好地培养真正合格的职业人,我们对考核的方式进行了大胆改革,把职业素养纳入了考核范围,并对改进知识目标和能力目标的考核方法进行了探索。
1.理论知识考核分散化
一是分散考核内容。将理论知识分散到平时各子项目测验中;期中考试考过的内容期末不再考。二是分散考核权重。我们的做法是:平时成绩占70%(其中课堂测验 占20%,作业、实验及课堂提问占30%,课堂考勤及表现 占20%);期中考试和期末考试各占15%。这种考核方法既有利于教学中弱化理论知识、强化操作技能,又可以使理论知识成绩的评定科学、准确、合理,体现成绩考核“重过程轻结果、重练习轻考试”的改革精神。
2.实训内容考核模块化
在校本教材《建筑智能技术与技能训练手册》中,我们把实训的大项目分成一个个小模块,学生在实训中既是学习又是考核,即学生每实训一个模块,必须切实掌握并通过考核,才能进入下一个模块的实训学习。所有模块通过考核后,才算完成了一个大项目的实训;所有项目通过考核后,才算完成了课程的实训任务。这样考核,使每个学生都扎扎实实地掌握了所有实操技能。之后,我们再组织学生参加相应的技能等级考试,通过考工,拿到相关的技能等级证书,做到双证融通。
3.企业评价占课程考核成绩的50%
为了科学衡量学生的课程学习成绩,我们尝试把企业评价引入课程考核范畴。学生在校学习期间所获得的成绩只占该课程成绩总评的50%,另50%根据学生实习期间实习单位对学生的书面评价来衡定。具体做法是:学生离校赴实习单位前,由专业科发给每位学生一份《实习鉴定表》和一份致实习单位的信函,让学生带去交给实习单位,请求实习单位在第二年五月上旬对学生实习期间的劳动纪律、劳动态度、专业技能等做出综合鉴定,然后由学生将其按时交回任课教师,任课教师再根据实习单位的鉴定给出该生该课程的另50%的成绩。这样考核的好处是,一方面能更科学客观地评价学生的实际水平,另一方面也能更好地促使学生主动、认真地参与毕业顶岗实习;同时为任课教师准确地把握课程教学的实际效果和不断改进教学的方式方法、提高教学质量提供了真实可靠的依据。目前存在的问题是,少数实习单位因种种原因,对学生的鉴定写得过于简略,个别单位甚至只盖个公章而不写评语,这在一定程度上影响了预期的考核效果。
总之,教学改革工作任重而道远,还需以后不断努力。教师应树立终身学习的理念,在知识创新实践中改革教学方法、教学手段,提高自己的教学魅力,培养学有所长、复合型人才是我们的目标和努力方向。
参考文献:
关键词:数字图像处理;教学软件;VC++
中图分类号:TP391.41-4 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2013) 09-0000-02
1 引言
数字图像处理是指将利用计算机对二维图像信号进行采集、处理和分析的过程。数字图像处理课程是计算机视觉、模式识别和人工智能等专业的一门重要专业课程,涉及面广、实用性强。数字图像处理技术涉及的环节较多,主要包括图像采集、图像变换、图像增强与复原、图像分割等,每个图像处理环节的方法也多种多样,而且数字图像处理技术的基础理论和算法比较抽象,对于学生来说,在课内时间掌握数字图像处理课程的主要内容有一定难度。现在有大量的图像处理应用软件,如Photoshop,但这些软件多是面向广告设计、图像修饰处理的应用软件,不适合数字图像处理技术的基本知识和案例教学。
本文设计并实现了基于VC++开发环境下的数字图像处理课程的教学辅助软件,可以提供数字图像处理系统各处理环节相关算法实现过程的演示,形象生动地完成该课程的各教学单元的授课内容,较好地帮助学生熟悉并消化数字图像处理技术涉及的理论和技术方法。
2 教学辅助软件设计
VC++是在Windows平台下的专业软件开发平台,广泛用于各种软件的开发。MFC是Microsoft公司提供的一套类库,以C++类的形式封装了Windows的API,是一套面向对象的函数库,方便用户编程。MFC是Win API和C++的结合,提供了MFC AppWizard自动生成框架,利用MFC中提供的各种类,可以简单地构建一个应用程序框架。OpenCV是一个基于C/C++语言的开源图像处理函数库,包含实现图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法[1],其代码具有很好的移植性。在安装好VC++的Windows系统下安装好OpenCV库,并对软件进行配置,在工程中配置好所需要包含的库文件的路径等,即可方便的调用OpenCV库中的函数。
2.1 软件设计总体结构
本文所设计的软件主要围绕数字图像处理课程的基本知识和图像处理技术涉及的各种方法进行架构的。软件基于MFC的AppWizard多文档应用程序框架,并结合OpenCV库中的一些图像处理函数和设备无关位图DIB的一些操作函数实现了多种图像处理功能,如图1所示。
2.2 软件功能设计与实现
数字图像处理技术包含很多环节,根据软件的总体架构,本软件主要设计了文件操作、图像变换、图像增强与复原、图像分割和数学形态学模块,每个模块还设计了不同功能块。各模块的图像处理功能均可以对读入的图像进行连续处理,本节展示了部分功能块的处理过程。
2.2.1 文件操作
文件操作模块能够实现对图像等文件的常规操作,如打开、保存、另存为、打印等功能。本软件主要处理BMP位图格式的灰度图像,通过此模块可将待处理的图像读入到内存,以供其他模块调用,用于进一步图像处理。对于图像处理的每个步骤所得的结果图像均可以单独显示,并可进行保存等操作。
2.2.2 图像变换
图像变换模块可以实现位图的几何变换和图像的点运算,如图像平移,水平镜像,垂直镜像,图像缩放,图像旋转,分段线性拉伸,图像反色,二值化,阈值变换,窗口变换等功能。图像变换过程中需要设定的参数可以通过弹出对话框的方式进行设定,完成人机交互。
图2为利用图像反色和图像阈值变换处理图像的效果展示,其中左侧图为原始lena图像,中间的图为对原始lena图像进行反色后得到的图像,右侧图为对原始lena图像进行阈值(参数值设为200)变换后的图像。
图1 数字图像处理教学辅助软件总体结构图
图2 图像变换处理示意图
2.2.3 图像增强与复原
图像增强与复原模块可以实现图像滤波、图像对比度增强、图像恢复等功能,如对图像添加噪声、图像平滑、直方图均衡化、图像锐化处理、傅里叶变换、低通滤波、高通滤波、小波变换等处理。在添加噪声可以选择高斯噪声或椒盐噪声,图像平滑可以选择3*3、5*5、7*7等不同大小的模板进行邻域平均处理和中值滤波处理。图像直方图均衡化可以将直方图分布不均的图像进行调整,使整幅图像视觉效果更好。图像锐化可以实现梯度锐化和拉普拉斯锐化,能够提高图像的对比度。低通滤波可实现理想低通滤波和巴特沃斯低通滤波,高通滤波可实现理想高通滤波和巴特沃斯高通滤波。傅里叶变换可以实现图像从空间域到频率域的变换,可以对图像进行一些频域处理后再进行反变换。小波变换可以将图像分解成一个低频概貌子图像和一系列高频细节子图像,在变换域对这些子图像进行处理后进行反变换可实现对原图的修改。
图3为利用噪声添加和邻域平均法的效果展示图,首先,读取原始lena图像(左侧图像),然后对原始lena图像添加高斯噪声(中间图像),最后利用邻域平均法( 窗口)对含噪图像进行平滑处理(右侧图像)。
图3 图像平滑处理示意图
图4为对图像进行傅里叶变换和低通滤波处理的效果展示图,左侧图像为一幅黑色正方形图像,中间图像为其傅里叶变换频谱图,右侧图像为进行理想低通滤波后的结果图。
图4 图像滤波处理示意图
2.2.4 图像分割
图像分割模块可以实现图像目标分割功能,如图像边缘检测和区域分割等处理。在图像边缘检测处理中,可以选择Roberts、Sobel、Prewitt、Laplacian和Canny算子进行边缘检测。区域分割处理中可以采用直方图阈值分割、自适应阈值分割和区域增长的方法,其中直方图阈值分割的阈值可以通过弹出对话框进行参数选择。除了上述功能外,此模块还可以完成边界跟踪、Hough直线检测等功能。边界跟踪模块可以实现对白色背景的二值图像中黑色目标的边界跟踪,对轮廓进行提取。Hough直线检测根据Hough变换点-线对偶性原理,利用OpenCV中Hough线变换函数,可实现标准Hough变换和累计统计概率Hough变换,将检测出的直线进行标注。
图5为图像边缘检测和直线检测示意图,其中左上图为原始图像,右上图为利用Roberts算子进行的边缘检测结果图,左下图为利用Canny算子进行的边缘检测结果图,右下图为利用Hough变换检测直线的结果图,检测出的直线标注成红色。
2.2.5 数学形态学
数学形态学模块可以对图像进行腐蚀、膨胀、开运算、闭运算,这四个运算是数学形态学的四个基本运算。数学形态学的基本思想是用具有一定形态的结构元素去度量和提取图像中的对应形状以达到对图像分析和识别的目的[1]。利用这些运算并结合图像分割模块可以实现图像的边缘检测与分割、特征提取、图像形状识别与修改等处理。此外,该模块还包含击中击不中和细化处理,利用击中击不中变换可以进行目标检测与定位。
图6为一个利用数学形态学进行膨胀的示意图。首先读入原始图像(左侧图像),然后对其进行二值化处理(中间图像),最后对二值化处理后的图像进行膨胀处理(右侧图像)。
图5 图像边缘检测及直线检测示意图
图6 数学形态学膨胀处理示意图
3 结束语
本文所介绍的数字图像处理课程教学辅助软件可以实现对图像的文件操作、图像变换、图像增强与复原、图像分割和数学形态学功能。本软件的开发可有效地展示数字图像处理课程中各种基本算法的实现过程和处理结果,有利于加深学生对该课程理论知识和实现技术的理解与掌握,能够提高该课程的教学效果。
参考文献:
[1]陈胜勇,刘胜等.基于opencv的计算机视觉技术实现[M].北京:科学出版社,2008.
[2]印月.基于VC++6.0的数字图像处理综合性设计实验[J].实验科学与技术,2011,Vol.9(3):10-11.
[3]黎宁,徐晓波,牛征.MATLAB平台下图像处理实验教学软件的实现[J].电气电子教学学报,2001,Vol.23(5):55-58.
[4]张华,展晓凯.基于VC++的数字图像处理系统的设计与实现[J].潍坊学院学报,2011,Vol.11(2):15-21.