导航系统理论与应用

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导航系统理论与应用范文第1篇

关键词：移动机器人 障碍物检测 避障 

中图分类号： TP242 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）01-0000-00 

移动机器人导航避障系统的研究是机器人领域的一个主要的分支，涉及到控制、机械、计算机等多门学科，成为了当前该领域的研究的热点问题。机器人技术代表了高新技术的发展前言，代表了国家当前技术的发展的水平，其中的机器人的避障技术是移动机器人导航避障系统智能性的关键的因素，是评价机器人智能化水平的关键的指标之一。本文就是在机器人自主导航系统的基础上，进行导航过程当中的障碍物检测和局部路径规划的问题的研究。 

2 实验结果和分析 

为了验证本文的基于多传感器融合的障碍物检测定位以及算法的准确性，在实验室当中对对于本文的电路结构以及算法进行了实验验证，给出机器人障碍物检测定位避障的实验结果。 

本文首先采用了单一的单目机器视觉测距以及信息融合障碍物两种方法进行检测，并将得到的数据进行对比。 

从上表3.1当中可以看到，采用超声和视觉传感器的测量结果比单一采用单目视觉传感器具有更高的准确性。 

在机器人趋向目标实验点的时候，以足球作为运动的目标电，让机器人的初始状态和目标点成90度的夹角，在实验的过程当中，机器人首先调整了正前方和目标点的夹角，然后向目标点前进，在实验机器人的后方的左侧从动轮上捆绑了一支粉笔，便于记录机器人的运动的轨迹，具体实验图如图3.1所示。 

图 3.1 机器人避障实验图 

从图中可以看到，当机器人陷入了局部最小死锁的状态的时候能够依靠自主规避绕过障碍物继续向目标点前进。 

3 结语 

移动机器人导航规避障碍物的研究涉及到图像处理、信息融合、机械制造等多个领域的知识，随着传感器技术的不断的发展，机器人导航避障系统必将会应用到农业、工业、航天等各大领域。有关机器人避障系统是导航避障系统的必不可少的一部分，是体现了机器人智能型的关键性的技术。 

参考文献 

[1]徐国华，谭民.移动机器人的发展现状及其趋势[J].机器人技术与应用，2011（3）：5.16. 

[2]侯清涛.基于虚拟定标线和电子地图的机器人视觉导航研究[D].济南：济南大学，2009.

[3]李金屏，修择，吕玉彬，韩延彬.基于虚拟定标线的巡检机器人视觉导航研究[C].中国体视学与图像分析，2011，（1）：50.56. 

导航系统理论与应用范文第2篇

关键词　信息构建2.0　web2.0　社会软件积木块　社会信息构建　反馈

分类号　C931.6

Web2.0强调以用户为中心的信息组织方式，使人们的社会关系在互联网得到了空前的扩展和强化，极大地改变了人们信息搜寻与信息交流的方式和习惯。这一切的实现，都是建立在人们的强烈的社会需求以及各种社会软件广泛应用的基础上。这种显著的社会性特点，使得网络信息构建方式发生了根本的改变，成为信息构建2.0m的核心内容――社会信息构建。基于Web2.0的人与人之间、人与信息之间、信息与信息之间存在的各种复杂的社会关系，都可以统一描述为社会信息构建，因此，对社会信息构建的研究具有对于设计、控制和充分利用这种网络社会关系具有极其重要的意义。

1　社会信息构建的产生

人与人之间、人与信息之间、信息与信息之间的这种社会关联之所以在Web2.0中能够得以扩展和强化，从而产生了社会信息构建，主要因为人们本来存在的社会需求的强化以及各种社会软件所提供的技术与环境支持两个方面的原因。

1.1　社会需求

人们的社会需求是普遍存在的，在Web2.0环境下，用户的社会信息需求得到了空前的强化，特别是社会化的信息搜寻需求、社会化的共享需求以及社会化的信息交流需求。

1.1.1　社会信息搜寻需求　以往，在人们考虑该如何去获取信息时，通常会想到利用网络搜索引擎或数据库。然而，信息取得有一个很重要但却经常被忽略的部分，这就是社会网络。社会网络是指人与人之间相互联系而形成的关系网络，其理论基础是六度分隔理论。六度分隔理论表明社会中普遍存在着“弱纽带”，它发挥着非常强大的作用。社会性网络连接互联网社团，使用户能通过这些社团找到所需要的信息。这就是说，我们不但能够通过信息找到信息，找到人，同时，还能通过人去找信息，如图1所示。

1.1.2社会分享需求　人都有着一定程度的与他人分享情感、经历、资源等的愿望，这种分享作为一种自我价值的实现和得到别人的认可，相应地也能得到潜在的收益(如分享他人的资源等)，使人们乐此不疲。例如，网络书签、照片、视频、课件、音乐等等内容成为人们分享的热点。

1.1.3　社会信息交流需求　在当今世界，人们已经很少能长时间和自己所关心的、联系密切的人呆在一起，这时如果能提供一种简易的方式来解决这个问题就很好了，例如，Twitter是一个很好的信息交流工具，用户可以对自己的好友发送一句话消息，随时告诉自己的亲友现在所处的状态。许多人也愿意把自己的近况在个人博客或空间上，也是处于这种情感信息的交流行为。还有一种交流行为也是很常见的，用户在探讨某一个问题时，通常会把自己对该问题的看法出来，这时他人在看到这些信息时便会通过留言、评论、回朔引用等方式进行交流。因此，由于各种原因，人们越来越多的依赖于通过网络来交流情感和信息等。

1.2　社会软件

社会软件是一类在个人机上运行的软件或网站，用户可以利用这些软件来创建个人信息、形成群组、交换消息，还能相互评价以形成声誉。虽然如此描述，但是人们对于社会软件的定义并没有达成完全一致。为此，Geme Smith通过对前人研究的总结和对web2，0的考察，提取了大多数社会软件所共有的特性，并将其描述为一个由标识(identity)、呈现(presence)、会话(conversations)、群组(groups)、声誉(reputation)、分享(sharing)等7个积木组成的社会软件积木蜂窝图，如图2所示：

其中，标识成为所有积木的中心，也是所有社会软件必须具备的积木。这些社会软件是以用户为中心的系统，人作为人件而存在于系统的构架中，因此，对于系统的每一个用户而言，都存在标识用来标志其身份的唯一性。“呈现”积木描述的是用户的在线状态，诸如在线、离线、隐身、忙碌、离开等；“联系”积木描述了用户之间、信息之间、用户与信息之间的普遍存在的关系，比较显著的有分众分类法和社会网络等；“声誉”积木描述了用户的网络影响力，这种声誉也通常是用户在网络上参与各种活动所获得的非货币性收益，是用户参与构架的动力；“群组”积木描述了虚拟网络上所存在的各种社会团体，这种社会团体通常是由具有相似特征的用户聚集而成，如共同的籍贯、兴趣爱好、职业、需求等等；“会话”积木提供了最直接的用户之间的社会交互渠道，如即时会话工具、聊天室、评论、留言、回溯引用等；“分享”积木提供了用户分享信息、知识以及其他资源的空间和路径。选取不同的积木，便可以构筑成不同的社会软件。这些社会软件，为人们的社会交互提供了实在的便利的载体。

由这些积木可以清晰的看到社会软件所具备的功能，它使得系统中的信息之间、文件之间、信息与文件之间能发生广泛的联系和交互，从而为社会信息构建提供了实体基础。社会软件提供的是一种中信息构建，为用户的社会需求的实现提供了物质载体和环境条件，广大的用户都参与到系统构架中来，并不断的输入信息和进行广泛的社会交互，实现自我需求和价值。由于各种信息的输入和各种社会关系的发生，使得社会软件成为一种开放的和非线性的复杂适应系统。当这种信息的输入和社会关系的联系达到一定阈值时，便涌现出了社会信息构建。由此我们可以知，社会信息构建是复杂关系相互作用所涌现出的产物。

2　社会信息构建的定义与特征

由于Web2.0所体现的上述特征，使得社会信息构建成为信息构建领域的又一个新的课题。然而，由于社会信息构建的产生是以社会软件中普遍存在的各种社会关系和社会交互为背景的，具有高度的复杂性，因此，社会信息构建的研究与传统信息构建的研究以及信息构建2.0其他层面的研究有着独特的内容和特征。

2.1　定义

Geme Smith在IA2007峰会上，提出了社会信息构建的概念，认为社会信息构建是一种对用户共享空间的半结构化设计。Geme Smith认为web2.0网站的信息构建就是社会信息构建，然而，正如文献中所指出的，相对于web2.0网站而言，其信息构建命名为信息构建2.0更为合适，因为两者有着本质的区别。因此，笔者将社会信息构建看作是信息构建2.0的重要内容，而不将其作为信息构建发展的一个新阶段。

社会信息构建是半结构化信息环境的共享设计。这种信息环境应支持用户对于信息的自我表达和自我获取，即读与

写两方面。在这种信息环境下，用户的行为创造出了环境的部分或全部的结构，而用户的这种集群智慧又能解决信息构建问题，如在信息环境中寻找、使用信息和进行信息交互等。

2.2　特征

与其他的信息构建相比，社会信息构建具有显著的特点，认识这些特点，是笔者设计社会信息构建的基础。

2.1.1　自下而上构建方式　社会信息构建的一个显著特点，也是区别于传统信息构建的特点，那就是信息是由用户生成的，然后系统根据这些用户生成的信息，来建立起信息之间的联系，并采用一定的方式可视化这种联系，从而形成了可以供其他用户搜寻和使用的整体信息结构，成为一种自下而上的信息构建方式。

2.1.2　社会性　社会性在于通过信息之间的联系建立起用户之间的社会网络关联，社会性的特点来源于六度空间分割理论等在软件中的应用。这种社会性体现在社会软件积木块中的“联系(relationships)”积木，它代表了系统中各要素之间的普遍关联。这种普遍管理便形成了系统中的社会网络，社会网络是用户搜寻、发现和创造信息与知识的核心途径。

2.1.3　复杂性　复杂性来源于复杂性科学，这里所指社会信息构建的复杂性，在于强调系统的开放性，系统中信息与用户主体的非线性、信息结构的和用户结构的涌现性，以及用户与用户、用户与信息、信息与信息之间交互所产生的反馈循环的特性。非线性强调元素间相互作用所产生的不同于原始信息的效果，涌现性表明了一定的信息结构并不是事先设置好的，而是通过对用户行为的追踪和整合而成的结构，反馈循环促使用户不断的改变自信息构建策略，从而使信息趋向有序。

2.1.4　显性与隐性　依据社会信息构建的可视化与明晰化程度的不同，可以将其分为显性和隐性两个极端。隐性涌现信息构建和显性涌现信息构建。隐性涌现信息构建指的涌现信息构建来自于用户行为而不是由用户自觉创建的，如在Ama－zon中，“买了某某商品的用户还买了其他的哪些商品”的这种功能就是一种隐性涌现信息构建，Amazon保持跟踪任何人所做的任何事，然后根据一定的算法来控制，最后演化成上述的潜在信息构建；显性涌现信息构建则是指信息构建是由用户自觉创建的，如在维基中，如果没有用户自己创建信息，信息之间的任何联系或关系都是不存在的。除了这两种极端的涌现信息构建之外，更多的是处于两者之间的涌现信息构建，如标签和分众分类法，在人们从事一些显性的标签应用的活动时，它们是显性的；它们又是隐性的，因为标签的聚合导致了原本不存在的却又能建立信息之间的联系的分众分类法和其他社会性元数据的出现。

3　社会信息构建的作用机制

传统的信息构建通常被认为是由分类组织系统、标引系统、导航系统和搜索系统4大系统组成，相应的，传统的信息构建师的任务是完成对信息的分类和标引，设计良好的导航系统和提供符合用户需求的检索方式。而在信息构建2，0中，信息是由用户生成的，在何时何地会产生什么样的信息内容和结构，信息构建师事先并不知道，所以其分类和标引的工作完全不可能由网站信息构建师来完成。而导航也一样，网站信息构建师无法设计恒定不便的导航系统。这些不同也就导致了作为信息构建2，0核心的社会信息构建的组成和传统的信息构建会有较大的差别。

但有一点是可以肯定的是，社会信息构建在对于信息搜寻和使用者方面，仍然是和传统信息构建一致的，在对于信息的者方面，也遵循着这4大系统的基本要求。但对于社会信息构建的组成要素和运行机制而言，与传统信息构建又是不同的。

通过对已有的web2.0网站的考察以及对已有文献的调研，可以发现，从运行机制的角度来说，社会信息构建的主要组成要素包括用户行为捕获，聚合和显示，反馈环。

3.1　捕获用户行为

用户在互联网上的行为是多方面的，用户的这些行为体现了他的个人偏好、兴趣与知识结构等方面的问题。互联网是一个开放的平台，每个用户在互联网上的体验过程，也是每个用户在互联网上表达自我的过程，这种表达不仅包括用户的带有明确目的性的行为，也包括用户的无意识的行为。前者如用户发表的博客、收藏的网络书签、使用的tag、编辑的词条等，这些都很明确的标识着用户的兴趣和爱好，而另外一些行为，如用户浏览的主题贴、搜索的tag、digg的资源等等都行为也从另一个侧面体现了用户的兴趣和爱好这种特点。对于用户的这些行为GemeSmith将其归纳和概括为一个泡状图，如图3所示：

在web2.0网站中，用户的行为有多种类型，如页面浏览(page views)、点击(click through)、订购(purchases)、链接(1inks)、标引(tags)、评级(ratings)、书签(bookmarking)、网络寻呼机(buddy lists)等。如图3所示，从左往右，用户行为由隐性向显性发展，从下往上，用户的行为从个人信息行为向信息分享方向发展。用户的这种不同层面和不同共享程度的信息行为导致了对系统的不同的信息输入，这种信息的输入是社会信息构建的源泉。用户的行为直接或间接的体现了用户的兴趣爱好和目标，通过对用户行为的收集，对这些行为进行分析并存储，提供了生成用户流行度、声誉、社区等的必要信息基础。

3.2　行为的聚合和显示

Web 2.0是一类特殊的CAS，主体的行为产生系统的输入，根据CAS的基本理论，主体通过聚集而形成更高一级的主体，这些主体包括：人这一类主体、信息主体。人这一类主体，是系统的核心，由于其具有适应性和学习性，而使系统能够动态的发展和演化，通过对人的聚合，可以形成各类社区以及高级社区等。信息主体通常是指在系统中体现出一定的功能特性的结构，如微内容、微资源、微元素等，信息主题是用户行为的产物，是信息和知识的载体，也是社会信息构建所直接处理的对象。

社会信息构建将会对人这一类主体的行为的产物，也就是信息主体进行聚合，通过这种聚合，将会产生许多涌现现象。社会信息构建就应当提供这种对主体的恰当聚合机制，通过对目前的典型的web2.0网站的考察分析以及相关文献的总结，可以看到一些非常典型的聚合与显示方式，如列表、排行榜、聚类、协同过滤等，

列表，在web2.0的聚合方式中，是一种采用数个标签来标识同一个资源的方式，形成一个标签组，如标识某篇博客文章可以根据内容写成{American，information science，Perterme，information architecture 2.0，web 2.0，user experience}，这就是一个列表。排名，计算每个用户的行为，然后对所有用户的行为进行大小次序排列，形成诸如最新发表、最流行、链接最多、讨论最多、排行榜等的形式聚合。聚类，是将具有相同属性资源聚集在一起，如同主题、同标签、者的同地区等等，然后显示出来。协同过滤的算法则相对较复杂，通常根据一定的条件对信息进行筛选，如“买了这款商品的客户也买了某某商品”之类的筛选条件，这样信息就更具有相关性。顶，是一类促进用户声誉形成的典型工具，人们自行对所浏览和使用的资源进行评价，使用诸如“赞成”、“反对”、“顶”之类的动作来进行。为了达到良好的用户体验效果，社会信息构建需要设计良好的聚合和显示机制。

3.3　用户反馈

反馈是控制论中的一个概念，指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程。反馈可分为负反馈和正反馈。前者使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定；后者使输出起到与输入相似的作用，使系统偏差不断增大，使系统振荡，可以放大控制作用。

社会信息构建也采用了反馈这一概念，用以改善用户体验的效果。对于信息使用者而言，这种反馈主要是用户行为和信息的聚合与显示之间的反馈。用户行为直接影响到聚合与显示的结果，聚合与显示又能不断的引导着这种用户行为。系统通过这样的一种循环方式，不断的改变着信息的质量，提高用户体验效果。

导航系统理论与应用范文第3篇

全球卫星导航的基本原理是：卫星发射导航电文，其中包括测距精度因子、开普勒参数、轨道摄动参数、卫星钟差参数和大气传播迟延修正参数等。地面接收机根据码分多址CDMA或频分多址FDMA的特点区分各导航卫星，接收并识别相应的导航电文。测量发来信号的传播时间，利用导航电文中的一系列参数逐步计算出卫星的位置。接收机只要能接收到至少4颗卫星信号，就可确定其位置和钟差。在全球导航系统中，用户接收机根据卫星导航电文不断地核准其时钟钟差，可以得到很高的时钟精度，这就是精确的卫星授时，根据导航电文的规律性的时序特征，通过计数器，可以得到高精度的同步秒脉冲信号，用于同／异地多通道数据采集与控制的同步操作。

GPS方案

1　本方案基本功能

①GPS定位导航：系统自动计算出达到目的地的最佳路径，同时在使用过程中会有语音提示，让旅行更为安全快捷。

②视频播放功能本机可选择SD卡中的视频文件即可实现观赏影片功能，支持avi、mpg和wmv等视频格式。

③音频播放功能，选择SD卡中的音乐即可欣赏。支持mp3／wma／ogg等音频格式。

④图片浏览功能：支持JPG(JPEG)／GIF／BMP等图片格式的阅览。

⑤文本阅读功能：支持TXT文本格式的阅览。

⑥PDA功能：带有简便的OFFICE办公套件，可以打开日常电脑中编辑的word／excel／ppt／pdf等文档。

2　方案原理

方案原理框图如图1所示。

方案采用当前最流行的ARM920T内核的SAMSUNG$3C2440嵌入式芯片，S3C2440处理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T处理器核，主频400MHz，最高可达533MHz，这是目前世界上主频最快的嵌入式移动CPU之一，内核电压为1.3V，采用16／32位ARM920T RISC核心，能提供丰富接口，如数码摄像头、TFT／STN液晶屏、USB、HOST／DEVICE、IIS音频、NAND闪存、SD／MMC存储卡以及触摸屏，有8通道10位ADC等。产品电源采用USB供电、车充供电、电充供电和电池供电四种供电方式。GPS接收模块采用正原的ZYM-GM21_GUIDE，该模块采用SIRFstarIII，内嵌高性能ARM7TDMI CPU，可以接收到20颗卫星的信号，不导航时可以关闭GPS模块以省电，该模块尺寸为42(L)×20(W)×8(H)(mm)，输入电压为直流+3.6～+4.2V。数据更新每秒一次，热启动时间小于is(在开阔地点)，冷启动时间小于35s(在开阔地点)。LCD屏采用三星3.5英寸数字屏，该屏分辨率为320×240，16M色TFT真彩LCD，带LED背光触摸屏。闪存存放已调试好的用户应用程序、嵌入式操作系统和其他在系统掉电后需要保存的用户数据等；SDRAM存储器作为系统运行时的主要区域，系统和用户数据及堆栈均位于SDRAM存储器中，SD卡存放凯利德的电子地图，用IGb卡可以存放全国地图。

首先，CPU完成对GPS和接口的初始化工作；CPU还必须要周期性地对系统终端的当前状态做出测试及判断，并对各种实际情况做出相应的处理，以保证系统能正常而稳定地工作，同时实时显示客户需要了解的各种信息和产品基本功能中要求的各种信息。

3　关键器件的选型原则

做数码产品主要是选好C P U，CPU定好后，其他很多电路就基本定了，因为有很多现成的参考电路和有关专题的应用电路。对于新手或经验不足的工程师，最好就用IC原厂或方案公司提供的参考电路，因为这是通过专业技术人员考虑和实验过的。在通过以后自己实验验证基础上，处于降低成本和提高性能的需要，再更换部分／个别元器件。

①CPU的选择

选主CPU是关键，首先，要考虑到CPU的性能是否与你的设计规划一致，这个CPU将来能否满足你的需要，因为熟悉一个CPU不容易，将来换一个CPU也不容易，会浪费时间，这个CPU要能满足你的产品更新换代需要。其次，CPU的价格是否能满足你的需要，你要做高档／中档／低档产品，你做的产品功能是否很多或单一，这些也决定你的选择。再次，你的现有资源很大程度上决定你的选择，如你和哪个CPU公司或技术支持公司比较熟悉，能够给你提供最大的技术支持和价格支持及各种服务。最后，你以前熟悉哪些CPU，你以前的知识可以减少开发时间并减少不成功的风险。

由于三星具有性价比高的特点，可以做功能完善的产品线，便于将来升级加一些附加功能，如增加手机、移动电视、摄像头和PDA等功能，且很多通用性嵌入式产品都能用三星CPU来实现，所以我们选用三星的作为主CPU。

②卫星接收模块的考虑

现在大都用SIRF m的芯片做GPS产品，所以这点是定的。选择哪个公司的GPS接收模块呢?我们的原则是要用集成了天线的模块，这样的目的是这种GPS模块做出来的产品接收性能稳定些，这种产品的GPS天线是内嵌的，不是外挂的，所以产品的体积小些。同时由于不用考虑天线的安装和布局，使得设计简单，容易调试且容易保证产品性能一致。通过测试，我们选用正原的ZYM-GM2I_GUIDE做为GPS接收模块，该模块20mm的宽度使我们的产品能做成超薄，使的产品外观更好看。

4主要模块的硬件电路图及说明

①CPU和存储器接口图

如图2所示，由于$3C2440有现成的SDRAM、FLASH、EEPROM、SDCARD和USB等接口，只要按$3C2440的说明书和参考资料设计很容易实现图2。其中F L A S H用于保存程序，EEPROM用于保存静态数据，SDRAM用于保存动态数据，SD卡用于保存地图数据资料和给用户自己留用。一般省和区(如东北三省区)地图容量要400Mb空间，全国地图要800Mb空间，所以1Gb的SD卡可以够用。

②声音处理电路

图3为声音处理电路图，通过控制CPU寄存器，声音通过CPU的IIS-BUS输出给D／A转换电路，再通过功放输出。

③显示和视频输出

图4为显示和视频输出图，由于$3C2440有LCD接口电路，所以实现起来很容易。通过视频转换D／A，可以输出Y／C信号和CVBS信号，以方便外接显示器显示。

④CPU对GPS的控制

主要是通过串行口发送控制命令实现(GPS采样周期的设置、GPS输出数据选择、通信波特率设置等)，同时通过串行口接收GPS定位信息。由于GPS输出数据采用NMEA-0183(V 3.01)格式，输出数据为多组，在本系统中，仅

选取其中的一组数据：GPRMC(推荐最小数据量的GPS具体内容／传输数据)，其格式举例如下。其中，当且仅当GPS输出数据为有效定位数据时，对应的UTC时间才为当前准确时间。

CPU和GPS模块的接口电路如图5所示。

通信控制线(CONTROL)包括：BOOT、GPS ON／OFF、TX／RX。BOOT高电平激活GPS模块启动内部程序，GPS ON／OFF用于关闭和打开GPS电源，当不用GPS功能时，关闭GPS模块可以省电，TX为GPS模块发送出来的导航数据，RX为给GPS模块的命令。

5　系统软件设计

程序采用了模块化设计，软件由一个主程序和若干个子程序构成，其中，子程序主要完成一些单一的基本功能，主程序则负责完成对各个功能模块(即子程序)的调用。软件主流程图如图6所示。

BOOTLOADER完成硬件设备初始化，设置堆栈，检测系统内存映射，将内存映像和根文件系统映像从FLASH读到RAM空间中，为内核设置启动参数，启动内核。

应用程序主要包括：GPS启动和接收处理程序、显示驱动程序、按键处理程序、触摸屏处理程序、视频播放程序、音频播放程序、图片浏览处理程序、文本阅读程序、PDA功能处理程序、待机和省电处理应用程序等。

6　多媒体功能等应用程序嵌入

WINDOWS 的GWES支持组成WINDOWS 图形用户界面的窗口、对话框、控件、菜单和资源，　使用户能够控制应用程序。WINDOWS CE．NET将MICROSOFTWIN32应用编程接口(API)、用户界面(UI)和图形设备接口(GDI)组合为图形窗口事件子系统(G W E S)模块(GWES.EXE)，GWES是用户、应用程序和操作系统之间的接口。同时GWES还包括驱动程序的加载，主要包括显示、键盘、鼠标和触摸屏等的驱动等。本机自带播放器，也可用Windows mediaplayer和Beta player播放器，选择SD卡中的视频文件即可实现观赏影片功能，支持avi、mpg和wmv等视频格式。选择音频播放功能，可以播放SD卡中的音乐即可欣赏，支持m p 3／wma／ogg等音频格式。启动音频或视频播放功能后，消息循环接收系统传送过来的消息，并把它发送到相应的窗口中进行处理，启动相应的视频或音频播放应用程序。

7　设计注意事项

①卫星信号的接收失步

为了使产品应用于山区、极地等不开阔或易受太阳风暴等影响的地域时，在设计中加入防止卫星信号接收失步的软硬件措施。具体做法常常是设计本地精密的PPS产生电路、实时时钟RTC电路。当从接收端取得的NMEA格式信息中识别出所传定位／时钟信息无效时，立即启用本地PPS信号和RTC，并根据前面正常情况下物体的位置特征推断当前物体的位置。卫星信号接收恢复正常时，转而使用卫星定位时钟同步，同时清除本地PPS发生计数器，校正RTC时钟。图7为这种典型的防失步方案。

②系统电源管理

卫星信号定位授时同步体系，特别是嵌入式便携设备，涉及到不同的电源供给，如液晶显示模块、主系统、CPU核，需要从电池得到各种供电电压。电源管理设计时，不要直接从电池电压同时变换得到1.8V、3.3V、5V，而应先升压得到最大的供电电压，再逐级降压得到所需各级供电电压，以保证系统正常工作，操作过程如图8所示。

③PCB制板

需要重点考虑的是卫星信号接收部分的设计。为减少干扰，获得最好的接收效果，接收天线要尽可能靠近集成芯片的接收引脚，天线接口到芯片接收脚的微带线要尽可能短，宽度要2倍于PCB板厚，走斜切线，避免锐角、直角。要有独立的电源、地层。电源、地层要靠近顶／底层，大面积铺地PCB边缘处，电源层面积要小于地层；地层边缘要加一圈密密的过孔，顶层要有大量过孔和大面积地，尽可能使用金属罩屏蔽全部接收部分。

④高度定位

高架低的只有6m，GPS水平定位精度5～10m，垂直10～30m，GPS没法确定在高架上或高架下。用加装加速度计结合立体电子地图的办法来判断上高架了还下高架，如果没有立体电子地图的配合，在特殊地形处(山坡上的高处，多层高架)也会判断出错。

方案测试与评估

方案已经进行初步的功能测试、卫星信号接收测试和可靠性测试。功能测试主要考察整机电流是否正确，按键功能是否正确，各端口功能是否正常等。结果显示方案的功能正常，图像，语音的输出流畅，无噪声或扭曲现象。在卫星信号测试方面，主要考察方案对定位信号的接收能力。结果显示接收信号的信噪比都达到要求，在进行定位时间测试中，在常温、GPS信号覆盖强度为一103dBm的环境下进行测试，系统第一次定位时间小于1m，断电1分钟后重新定位时间小于3s。可靠性测试主要考察方案在不同温度、湿度、震动下的性能，结果显示方案在一般实际环境存在的变化范围内工作情况良好。

导航系统理论与应用范文第4篇

云服务是云计算得以实现的具体形式。各种云计算的研究与开发，最终都要归结到提供更加灵活、方便、适应个性需求的服务，即所谓的云服务。因此云服务也是云计算实现的重要标志。信息资源管理与云计算的相关研究中，云服务是最需要关注而且也是最重要的领域。

本期专稿发表的一组文章，是邓仲华教授主持的人文社会科学重点研究基地重大项目“信息资源云体系与服务模型研究”（项目批准号：11JJD630001）和国家自然科学基金资助项目“云计算环境下图书馆的信息服务等级协议研究”（批准号：71173163）的部分研究成果。内容包括：《面向信息资源云服务的知识分类研究》探讨适合于云服务的知识分类组织方法；《虚拟化与信息资源云服务》分析信息资源虚拟化以实现云服务的技术问题；《图书馆云服务的参与方关系模型研究》结合图书馆云服务的特点，研究云服务中的各个参与方及其特征，提出了图书馆云服务参与方的关系模型；《美国图书馆的云服务》考察美国图书馆的云服务并分析对我国的启示。

摘 要：知识分类是信息资源云中重要的基础部分。文章考察了现有的典型的知识分类方法，分析总结了他们各自的特点，针对信息资源云构建过程中的特征，从用户需求和知识的使用频率稳定性两个维度出发，探讨了适合于信息资源云服务的知识分类方法。

关键词：信息资源 云服务 知识分类

中图分类号： G203 文献标识码： A 文章编号： 1003-6938（2012）03－0001-05

Research on Knowledge Classification for Cloud Service of Information Resources

Abstract Knowledge classification is the important basis of cloud service of information resourcesand ways of classification are varied. This paper examines the existing typical methods of knowledge classification, analyzes and concludes each characteristic. According to the feature of cloud service of information resources and from the dimension of user' needs and the stability of the use frequency, this paper designs a knowledge classification which is suitable to cloud environment of information resources.

Key words information resources； cloud service； knowledge classification

知识是一个庞杂系统，必须通过适当的分类方法，才能将知识资源进行有效的组织。知识分类是知识检索及知识服务的必要条件，特别是在构造知识性云服务时，服务内容的提取既涉及到知识体系本身，又与传播过程中知识受体的背景知识相互作用。这就要求知识分类既要适应传统的知识组织，又要满足云服务所提出的新要求。

在当前云服务的发展中，通常将云服务分为三个层次：应用层服务（AaaS）、平台层服务（PaaS）和基础设施层服务（IaaS）。这种分层的概念，较好的揭示了层次上的特点，因而成为目前普遍采用的云服务层次模型［1］。但这种三层方案忽略了信息资源这一重要因素，不便于云服务体系中的资源组织与管理，影响了信息资源在云服务中的应有作用。事实上，信息资源可作为一个辅助层（独立于三层模型之外）进行单独的组织与构建，它可以对上面三层服务进行“预服务”，即进行资源的合理组织，以使上面三层在提供服务时更高效［2］。

信息资源层要对各层提供支持，所以要根据各层的特点采用合适的知识分类方法。各种知识分类方法并没有好坏（或优劣）之分，而只有适合的程序有高有低，在云服务中这种表现尤为明显。因此分析它们的特点和适用的场合就是信息资源云的构建研究的重要任务。

1 现有的典型的知识分类

知识分类是根据知识管理的需要和标准，通过比较，把人类的全部知识按照相同、相异、相关等属性划分成为不同类别的知识体系，以此显示其在知识整体中的应有位置和相互关系。知识分类可作为寻求知识的出发点，它犹如学海的航标，既可指明求学的门径，也可为从事知识管理的人提供理论指导，以便使纷繁复杂的知识得以依类分理，各有归属，从而建立起次序化、规范化、系统化的知识世界［3］。

各种知识分类方式都有其明确的目的，如隐性知识和显性知识的分类方案就是为了研究知识的转移与传播而提出的。从应用目标的视角分析，知识分类方式可以归为三种，它们分别是：揭示知识本质的分类、用于管理/检索的分类以及用于知识运动规律研究的分类。

1.1 关于知识本质的分类

很多大家，包括孔子、柏拉图、亚里士多德、黑格尔、文德尔班、培根、笛卡尔、恩格斯、钱学森等等，都对知识的本质和分类作过探讨。

知识起源于人们的日常生活需要。中外许多大家在研究知识本质的分类时，虽显现出不同的分类方式，但是都体现出了满足人们日常生活需要的这一特性。儒家的杰出代表孔子在讲学时就已经采用了分科授徒的方式，体现其经世致用的思想特征。西方哲学家亚里士多德对知识的分类（理论知识、实用知识和创造知识）也是源于人类的实践活动，其目的同样是为了解决人类在客观世界中所出现的问题。

1.2 用于管理/检索的分类

知识的积累，必须有相应的管理手段。在图书馆学和教育研究学界，这种用于管理而产生的分类方式体现的尤为明显。

在图书馆学中，主要是进行图书的分类。图书分类法以其载体类型分为传统文献分类法（受控）和网络信息分类法（不受控），传统文献分类法以纸质图书为媒介，而网络信息分类法以网络为媒介。传统的文献分类法，大多是以学科类目为基准，以文献搜索查找为目的。而网络信息分类法是以网络信息资源为对象，以主题为聚类标准的分类方法。通过对部分网络信息的标引，建立网络信息分类导航系统，提供浏览式的分类查询手段［4］。

在教育研究学界中，无论是以教育为目的的分类法（事实性知识、概念性知识、程序性知识和原认识知识），还是以研究为目的的分类法（知识二分法、学科三分法等），都是为了对知识进行更系统的管理，从而进一步实现教育研究的目标。

1.3 关于知识运动的分类

波兰尼按知识的形态将知识分为言传知识和意会知识（即显性知识和隐性知识），这种分类方式依照了知识的运动规律，把人自身的活动看作知识动态生成和表达的源泉，揭示了人的内在知识底蕴与人类活动的关系。简而言之，关于知识运动形态的种种分类，目的是为了研究知识的转移与传播，加强人类对知识的交流和共享。现代，人类的实践生产活动中，特别是涉及经济领域中，关于知识的分类大多是以知识的运动形态为基础，进行进一步的实际性划分。

2 相关文献管理的分类法

2.1 体系分类法

体系分类法是一种直接体现知识分类的等级概念标识系统，是通过对概括文献信息内容及某些外表特征的概念进行逻辑分类（划分与概括）和系统排列而构成的［4］。体系分类法的主要特点是按学科、专业集中文献，并从知识分类角度揭示各类文献在内容上的区别和联系，提供从学科分类检索文献信息的途径。

《七略》：汉代的刘向、刘歆根据当时的国家藏书完成的图书分类目录。它基本上是按照图书的内容性质来划分的，综合性的系统反映藏书的分类目录，共有六大类三十八小类。我国图书馆学界普遍认为《七略》是我国第一部图书分类法［5］。

《杜威十进分类法》（Dewey Decimal Classification， DDC）：是图书馆广为使用的分类法，这个分类系统最早在1837年时Melvil Dewey有此分类构想，于1876年正式出版。DDC是用传统的学科来分类，总共以10个主要的学科（main classes）来涵括所有的知识体系，每个大类下细分10类（divisions），接着又再分成10小类（sections）。它的十个大类（main classes）分别是：总论、哲学、宗教、社会科学、语言、自然科学和数字、技术（应用科学）、艺术、美术和装饰艺术、文学、地理、历史及辅助学科［6］。

《中国图书馆图书分类法》：简称《中图法》，是目前中国大陆地区图书情报界使用最广的综合性分类法。它把全部图书分为/列宁主义/思想、哲学知识、社会科学知识、自然科学知识、综合性图书知识5大部类，总共22个大类［7］。

《中图科学院图书馆图书分类法》：简称《科图法》，是对图书的一种分类方法，将知识门类分为5大部分，在这5个基本部类序列的基础上，组成了25个基本大类。

2.2 分面分类法

分面分类法，也称组配分类法或分析-综合分类法等。其构成原理为：主要依据概念的分析与综合原理，将概括文献、信息、事务的主题概念组成“知识大纲-分面-亚面-类目”的结构，按照一定的组配规则，通过各个分面类目之间的组配来表达文献主题的一种分类法。阮冈纳赞的《冒号分类法》、布朗的《主题分类法》、布利斯的《布利斯书目分类法（2版）》等是分面分类法的代表。

2.3 半分面分类法

半分面分类法，亦称体系-组配分类法，是介于体系分类法与分面分类法之间的一种分类法。它基本上是体系分类法大量采用分面分类方法的结果，即大量使用各种通用复分表、专用复分表、类目仿分以及组配符号等，并且使分类号尽量保持分段的组配形式，在详细列举类目结构的基础上，广泛喜欢用各种组配方式编制的分类法。这种分类法具有直观性较强的特点，也有较强的文献主题概念的组配功能。其主要代表为《国际十进分类法》［8］。

2.4 网络信息分类法

网络信息分类法必须要满足网络信息组织的需要、满足网络用户信息查询的需要、适应网络技术环境的特点。其分类的对象类型多种多样，包括文本、图像、多媒体、网站等等。网络信息分类法的基本功能是通过对部分网络信息的标引，建立网络信息分类导航系统，提供浏览式的分类查询手段。典型代表为分众分类法。

分众分类的英文原名“FOLKSONOMY”一词公认是由著名的信息构建专家Thomas Vander Wal所创，以“Folk”（民间的）和“Taxonomy”（分类体系）所组成。因此，通俗的讲，“FOLKSONOMY”指的就是平常百姓的分类管理系统，国内通常又翻译成“大众分类法”、“自由分类法”、“通俗分类法”、“群落分类法”等［9］。其特点为平面性、主观性、社会性、时效性。目前在社会化书签、博客、网络社区以及图片视频分享网站得到了广泛的应用［10］。

3 分类方法对比研究总结以及在信息资源云环境下的适用性

没有哪一种方法是适用于所有情况的，分类方法都是根据当下所要达到的目标为导向来进行的。

（1）关于知识本质的分类方法。关于知识本质的分类大多源于哲学分类。哲学分类是很多分类方法的基础，特别是在一些应用场景（领域）分类中。正是由于其基础性的地位，所以它的分类方法较为宏观，不够细化。

（2）关于管理/检索的分类方法。传统的文献分类法的设置大都是以学科类目为基准，在文献搜索查找中是具有优势的。但是如果放在网络环境或信息资源云环境下，就不一定适用。哥伦比亚大学图书馆参考馆员Ellyssa Kroski在2005年就指出，图书馆自上而下的阶层式分类法的优点是毫无疑问的，但是对网络资源进行分类显然不适宜［11］。例如：用户现在需要一个资源，涉及到数学、物理、经济和宗教四个方面的知识，这时用户需要的是一种平面性的查找。如果按照文献分类的方法去进行查找，自上而下，层层递进，这样就给用户的使用造成了负担，而且不能最大限度的满足用户的需求。这样有悖于云服务的目的。

网络信息分类法，是以网络资源为分类对象，这一点和信息资源云环境下的分类是有共同点的，都是对资源的分类，而且都与网络相关。近年来，影响最大的是分众分类法。

分众分类以标签（TAG）的方式进行分类，通过标签的字号大小以及颜色的不同来表示其“受欢迎”的程度，能够实现快速而自动的信息聚类，生成系列加权列表和标签云（Tag Cloud），具有较强的大众趋同性、直观性和易用性［12］。分众分类所适用的环境以及它“标签”的概念，与信息资源云环境下的知识分类的应用场境相似，但存在一些问题：①分众分类法在使用过程中是“多对一”的映射关系，多个用户需求一项资源。而信息资源云环境下的分类所反映的是“一对多”的映射，因为是一个用户需求多项资源。②分众分类法在使用中的优点，是组织用户之间互相推荐和共享信息。而目前的云计算基本上还是私有云为主导，各个用户之间的资源有各自的私密性。

（3）关于知识运动形态的分类方法。关于知识运动形态的分类主要体现在具体的应用场景中。大多是以实际场景中的具体需求为导向，在一个领域内分类。这种分类方法不具有普适性，而且基本上是在传统环境中进行的，与信息资源云环境各个方面相去甚远，所以不适用于信息资源云环境。但是也有其可取性，如，云计算是一种商业服务模式，目前的应用主要是企业用户为对象，那么经济场景中的一些分类的方式可以为其提供一些参考。

每一种分类都有其优缺点，没有绝对完美的划分，也不存在好或坏。我们在一个新的环境重新进行资源知识分类时，要根据所在场景的具体要求去处理、分划。

4 面向用户需求的信息资源云环境下的知识分类

信息资源云环境下的知识分类有两点需要把握。一是要符合其应用场景，以寻求一种适合的知识类型的划分，这体现了用户对知识类型的需求。二是要找寻一种适用于网络环境的快速便捷的分类方法，以提高其服务的有效性，这体现了用户对服务质量的需求。

曾伟生曾从投入和产出两个方面对知识进行分类，按知识关键度和知识可用度这两个维度把知识划分成为了四类：发展类知识；生存类知识；一般类知识；边缘类知识［13］。另一种基于知识的使用频率和稳定性差异，把知识分为常规性知识和非常规性知识［14］。这两种分类方案可作为我们在知识类型划分上的重要参考。

分众分类法的标签TAG也是使用频率的一个体现，且它是在网络环境下的分类方法。用分众分类法的部分可取的手段，从“知识使用频率及稳定性”这个维度进行类别划分，提供给用户快捷方便的服务。

在此，从用户需求和知识使用频率及稳定性这两个维度出发，参考曾伟生分类以及分众分类法的标签TAG，我们可以把知识分为四类（见图1）。

4.1 内容划分

偶发类知识：使用频率低并且因时、因地、因认知客体而异的知识，用户需求度不高。这类知识不是人们有意识获取的知识，通常是由于偶然，或无意识地保留下来的知识。

常规类知识：此类知识已经形成了一定的规范化和程序化，稳定性很高，在用户群中也形成了约定俗成的概念，因此需求度并不高。

发展类知识：此类知识可划分到隐性知识一类，稳定性不高，但有导向作用，价值性较高。

核心类知识：此类知识是用户目前最需求的一部分。

4.2 类与类之间的区别

用户高频使用，但并未进行深度挖掘的，属于成熟的，并且约定俗成的归为常规类。同样高频使用，但是在不同维度进行了深度挖掘，则归为核心类。

用户使用频率低，并且显示出只是一种表面层次的使用的归为偶发类。同样使用频率低，但是通过TAG的关联关系，显示出用户对资源有挖掘的，则称之为发展类。

4.3 特点优势

类别的划分并不是一成不变的，它具有扩展性，流动性，更替性。扩展性适应了信息资源云的主要特征。流动性较好地反映了知识的游离性质，例如核心类的知识，由于知识的更新和扩展，原属于这一部分里的知识需求度降低或者说是使用频率降低，它就会流动到常规类或发展类之中去。而发展中的知识，在用户的使用过程中，随着它使用频率的升高以及进一步的知识挖掘，就流动到核心类。更替性体现在，当一类知识它的使用率越来越低，直到一个值的时候，它会被替代，而不存在于这些分类当中。

4.4 缺陷及解决办法

这种理论模式在实际的使用中，需要引入一些参数。例如影响因子、权重等，来比较清晰客观的进行处理。另外还需要克服TAG辨识的模糊性。例如一词多义的时候，TAG就会有判断上的错误。这需要利用语义概念，引入同义词控制技术来进行优化［15］，以达到用户使用的最优效果。同义词控制系统采用基于语义的人工智能技术，系统基于语义分析方法自动对相同或者是相近语义的标签进行分类统计，将语义相近或相同的关键字合作，再进行使用频率统计。更高阶的同义词控制的目标就是智能化地识别TAG的低相关度的问题，采用语义近似或相同的其他关键字来避免标签的模糊性，保证分类的清晰有用。目前基于XML的同义词控制还不能完全解决标签的模糊问题，在未来的语义平台上，有望实现更加智能化的同义控制。

5 结语

随着技术的进步，云计算的影响越来越深，信息资源管理的发展需要传统的分类方法作出改变来适应云计算的深入。以用户需求和知识的使用频率稳定性两个维度出发，提出的知识分类方法是适应这种改变的需要。文中分析为这种分类方法的优点、缺陷及应对方案，但还有很多不完善之处。随着技术的不断加强，如何更快的解决这些不完善的地方，这是值得我们研究探讨的问题。

参考文献：

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［13］曾伟生.企业知识分类与管理策略［D］.北京：北京交通大学经管学院，2007.

［14］陈洪澜.知识分类与知识资源认识论［M］.北京：人民出版社，2008：140-186.

导航系统理论与应用范文第5篇

关键词：植物学；精品资源共享课；共享平台；教学资源

新一轮的高等学校本科教学质量与教学改革工程建设项目国家精品开放课程建设正如火如荼地展开，这是本世纪初教育部启动的质量工程计划的延续和升级提高。其核心要求就是“利用现代信息技术手段，加强优质教育资源开发和普及共享，进一步提高高等教育质量，服务学习型社会建设”。其关键就是凝练先进的教学理念、建设精品化的教学资源、进行充分的共享。经过十多年的高等教育精品课程建设，植物学课程也已经积累了一大批优质的教学资源。但是，这些资源大多是以单个学校的课程组为单位建设的，势必由于势单力薄受到条件、资金、人力和地域等限制，其教学资源的实用面、系统性等难免存在不足；另一个原因是由于知识产权保护、网络限制等因素，也使得许多优质的精品教学资源没有真正得到很好的共享。此外，开展精品资源共享课建设，虽然已经有一些课程取得了很好的经验，但是不同类型课程性质、建设发展程度、精品资源共享可能性水平千差万别。因此，非常有必要针对植物学精品资源共享课程建设，从课程的特点、建设现状以及未来需要开展的工作进行总结和回顾并进一步面向未来的建设进行思考，积极行动起来。

一、全国植物学精品课程建设回顾

1.植物学精品课程建设概况

2003年教育部公布了第一批国家精品课程。自南京农业大学植物学成为第一门植物学精品课程以来，陆续有其他10门植物学、植物生物学以及观赏、森林和药用植物学成为国家精品课程或精品网络课程。从学校分布来看，“985工程”学校最多占到5门，其次为“211工程”学校4门，可喜的是非重点院校也有2门（见表1）。

此外，省级精品课程则有40门，其中，植物学/药用植物学/森林植物学/园林植物学34门，植物生物学6门。

精品课程的建设促进了植物学课程的网络化，丰富了网络上植物学知识资源，一定范围内推动了优质资源的共享，对提高植物学教学质量起到了积极作用。激起了广大植物学教师建设植物学课程的积极性，推动了植物学课程的建设和发展。

2.植物学教材建设的多元化

教材是课程的“灵魂”，长期以来课程建设的最主要内容是教材的建设。近年来，我国植物学教材建设的多元化趋势十分明显，也促进了教材建设的繁荣。但是，其中存在的问题也应该总结和思考。

21世纪之前（1921-1999年），据不完全统计，出版发行并流行较广的植物学教材共计18种，植物生物学4种，总体数量较少，品种不多。但是，不同类型学校盛行主流教材，比如综合型大学主要流行高信曾主编的《植物学：形态、解剖》，中山大学生物系等合编的《植物学：系统分类》（人民教育出版社，1978年）；师范类大学是华东师范大学等编写的《植物学》（高等教育出版社，1982年）；而农林院校则是李扬汉主编的《植物学》（上海科学技术出版社，1984年）。这些教材的共同特点是主编和主要作者均是长期教授植物学的名家，教材在他们精心的编撰下，语言流畅，结构合理，知识系统，具有较强的可读性。发行量较大，覆盖面广，持续流行时间长。均被时间和发行状况证明为精品。

进入21世纪以来，共计有33种植物学教材、13种植物生物学教材先后出版发行。这短短的10年出版发行的教材就达前70年的3倍。教材种类多，类型多样，行业或地区特色明显，可谓“百花齐放”，达到了教材编写和出版的繁荣。特别值得一提的是，马炜樑主编的植物学和杨世杰主编的植物生物学彩色教材出版，并具有自主知识产权，这是植物学教材建设的一个新高度。

3.植物学教学改革回顾

（1）植物学网络教学。以南京农业大学植物学课程为例，自2001年开始，持续开展基于植物学课程网络平台的学生网络自主学习、实验实践教学为主体的植物学教学新模式改革试验。其主要特点是教师不再扮演教学过程中的主角，强调学生在网络自主学习和实践教学中的主体性，教师满堂灌的理论讲授课时从传统的50%减少到17%，学生自主学习的时间从传统教学的30%增加到65%，实验实习课时占总学时的72%。采用该体系能充分激发学生自觉、自主学习的热情，改变了一贯的学生被动接受知识的学习方式，提高了学生自主学习的能力和学生的实践技能，培养了学生创新意识；真正实现了不受时间和空间限制的全新的“植物学”网络教学新模式，实现了从理论到实践教学的全面现代化。取得了较之传统模式一样或更好的教学效果，学生的普遍接受是对该模式最好的肯定。

（2）植物学联合野外实习。在国家自然科学基金设立的野外实习基地基金的资助下，分别在东北、华北、华东、西北、西南、华南、华中建立实习基地，开展校际的联合实习，南京大学、浙江大学等甚至开展国际化的联合植物野外实习改革与实践。在培养学生的实践能力和国际视野方面取得了良好的经验。

（3）植物学研究性学习。为了培养学生的创新能力，植物学研究性教学模式改革试验在“985工程”和“211工程”大学如华中农业大学、中国农业大学等理论与实验课程中进行试验和示范，这有利于学生自主探索知识的能力和素养特别是创新能力的培养。对于较高层次的“985工程”和“211工程”院校的创新人才培养目标是新的、合适的教学模式。不过对于大多数非“985工程”和“211工程”学校更主要的培养目标是服务于地方经济和社会的实用型人才，其突出的问题是低年级时自主学习能力的欠缺。

（4）植物学教学内容的分化。植物学是一门经典学科，长期以来，植物学领域的新进展，大多均被分在了植物细胞生物学、植物分子生物学、植物生理生化学、植物发育生物学等植物学新的分支课程中，因此，植物学的内容一直以来没有太大的变化。这对于注重植物学基础作用的农林师范院校及其专业来说，考虑到普遍植物学学时的缩短，不拓展新的内容也许是现实的需求。但是，以“985工程”学校为主导，大多将植物学改成了植物生物学，其教学内容体现了形态结构及其功能和发育原理的系统性和完整性，特别是植物体形成其结构并实现其功能的内在调控机制。有利于学生完整准确了解植物的整体性和生命的本质规律。不过，其对学生的素质和基础要求较高。

4.植物学课程建设存在的问题

（1）植物学师资队伍建设重视不够。大学院系结构的调整，形成的院系两级管理的结构，导致原有以课程为核心的教研组解散，教师教学活动的集体性缺失，以课程为目标的目的性弱化。教师教学活动各自为政。教学本身具有较强的技艺，需要传帮带，特别是植物学课程要求教师具有一定的识别植物的能力，年轻教师需要在教学实践中由有经验的教师传帮带，不断积累教学和知识经验。但是，教研活动的集体性缺失，其传统不在。由于扩招，师资短缺，年轻教师短期内补充较多，经验相对不足。由于受科研压力的影响，教学教研活动及培训机会减少。教学资源相对向实验教学中心和学院集中，导致教师在教学活动中的主导性降低，边缘化严重。显然，教学活动理应以教师为主导，如何营造这样一种氛围是值得思考和努力的。

（2）精品课程的示范作用不强。重建轻管；重观赏性，轻实用性；重教师教授，轻学生自学；特点没有充分反映；各自为政，重复建设；资源丰富度不够，共享平台和机制缺失。

（3）网络课程没有体现出网络的优势。网络课程、网络课件、网络教材的混淆；课程体系大而全；重教学内容呈现，轻学习环境设计；教学内容的表现形式单一；自主学习资源不足；导航系统不强；缺少评价与反馈，互动功能不强。

（4）教材多而杂。虽然近10年教材建设是过去70年的近3倍，但是与此前的教材相比，没有明显的主流教材。许多教材显然缺乏时间和经验的积淀，加之名利的驱动，在教材的编写、出版、选择使用等环节的功利化十分明显，难以在短期内形成优胜劣汰的竞争环境，不利于植物学教材建设的进一步发展和提高。

（5）教学内容陈旧。植物学课程内容仍然以传统的知识为主；现代植物学的进展十分迅速，在植物形态结构的发育，功能机制以及分子生物学在植物系统演化和分类中的应用等较少得到反映。

（6.）教学改革的力度不足。教学改革还只是零星的，涉及课程整体改革的教改内容或项目较少。这很大程度上与教师在课程建设和管理上的边缘化有关。

二、建设植物学国家级精品资源共享课的设想

1.植物学国家级精品资源共享课建设的主体理念

随着信息技术和网络技术迅速发展，教学活动过程的信息化和网络化是大势所趋，也是学生认知规律和教学目标、教学资源优化、校际间学分共认以及终身学习的需要。因此，教育部对国家级精品资源共享课提出了明确的建设目标和内容，其宗旨是促进精品教学资源通过网络的充分共享。

本人认为所谓精品课程，需要有先进的教学理念，实用、丰富、与时俱进的教学内容，创新的教学模式，便捷的教学手段，能够激发学生学习的热情和主动性，使学生的学习能力得到良好的锻炼和提高。这其中，最为关键的是教学理念。教学包含教师的教与学生的学两层含义，一直以来的观念均认为教师教授课程知识就是教师的职责，但是，仔细思考就会发现学生的学才最为关键，教师教的再好，学生不学也是白搭。因此，教学过程中教师首要的任务应该是培养学生的自主学习能力。因为，就学生一生来说，学习能力远比一门课程的知识本身更有用处。本科阶段应该是培养自主学习能力的关键时期，因为在本科毕业之后的知识获取主要靠自主学习，而人的发展需要不断获取新的知识和经验，这完全要依靠学习。人与人之间的差异，在很大程度上取决于其后天的自主学习能力。树立了这样的理念，教师就可能有意识地减少满堂灌的教学方式，而自觉地为创造和培养学生学习能力的氛围而努力。这一理念符合建设精品课程的初衷，也可以满足校际间的学分共认和终身学习的需要。

树立起上述自主学习能力培养的理念，精品资源共享课的建设重要的是要建设便于学生自主学习的平台，而不是建设便于教师教学的平台。很长一段时间在精品课程建设或多或少存在这样的误区。要转化到为学生自主学习建设资源共享平台的目标，这需要我们转换关于教师和学生在教学过程中的角色和作用的传统理念。新的理念可以将教与学过程中的教师和学生的角色和作用比作教师为“导演”和学生为“演员”，教学过程好比演戏或电影的排练和表演过程。教师的职责就是选择“剧本”（教材）、指导“表演动作”（示范）、营造氛围和“搭台”，而学生的任务则是熟悉“剧本”（教材）、“动作的训练和表演”（自主学习和实验）。显然，在这一过程中，教师的主旨应该是营造学习环境，充分调动学生学习的主动性，培养学生自主学习能力。

2.植物学课程的特点分析

开设植物学课程的学校涉及综合型大学、师范院校以及农林院校等类别，涉及的专业有生物科学、生物技术、环境科学以及农林院校的植物生产类各专业类别。因此，培养的目标和学生的专业对象差异明显，农学和林学类专业需要学习的植物类别分别是草本为主和木本为主，这要求课程知识要针对不同学校类型和专业对象进行相应的调整。植物的地域性特点明显，不同地区的院校，特别是地方性院校其培养学生的面向是当地社会需求，因此也需要更多地考虑涉及地方性的植物种类。因此，植物学课程内容的统一性是不切实际的！

尽管如此，但是植物学的基本知识和原理有其共同性的一面，甚至在很大程度上是一致的。具有同一性的方面，包括知识结构（形态结构、类型特征），诸如细胞、组织、器官、植物类群以及名词术语和分类知识点单元等方面。因此，只要一次建设，那就可以一劳永逸，进行共享，避免了重复建设，特别是低水平的重复。也有利于丰富教学资源。拥有丰富的教学资源，才能真正实现不受时空的知识学习。不过，正如上面提到的由于院校、专业和地区的差异性，各知识单元涉及的植物实例、代表性植物种类举例等是不尽相同的，有时必须要强调这种特色。鉴于这样的特点，应该建设一个统一的植物学课程资源共享平台，在此之下，建设适应不同院校、专业和地区特点的植物学或植物生物学课程网站（页）。此外，还可以包括药用植物学、森林植物学以及观赏植物学等。

植物学是一门利用专业术语描述植物形态结构、类群和分类的课程，“百闻不如一见”的认知规律，十分适合于这样的描述性课程的学习心理。因此，教授或学习这样的课程，需要多观察实物或图片，加深形象思维。植物学知识的网络呈现，将植物及其结构搬进网络，不受时间和空间限制，可以随时调出并观察，是植物学课程建设的必由之路！

3.全国植物学课程资源共享平台建设

（1）植物学课程资源共享平台框架。植物学精品资源共享课建设的思路，立足于高起点的顶层设计，可以考虑建设一个集合植物学及植物生物学以及药用、观赏、森林植物学，甚至植物生态学等同类课程的资源共享平台。该平台首先包括极其丰富的植物学知识资源库、试题库、理论和实验教学内容，只有这样才利于相同和类似资源的充分和无障碍的共享。基本的建设框架见下图。

在此基础上，分解植物学知识点，按不同媒体和材料进行资源库建设，与相应的知识点相连接；建设丰富的、基于不同对象和目的的试题库，建设一个共同的考核系统，基于不同课程和对象分选试题和考核范围；编写基于网络适用于不同课程和教学对象的纸质教材；推广实施基于资源共享平台的植物学网络教学模式，真正实现不受时空限制的植物学网络学习。

平台的基本功能有：能够实现植物学教学资源的无障碍共享，适应植物学同类多种课程建设的需要，有效的可持续运营机制（知识产权明晰和使用频率的收益制度）。

（2）资源库建设。在建设过程中需要注意：

①资源种类。图片资源：应该成为最主要的资源，植物的形态结构、发育及其类群均需要由图片反映。数字切片可以做成无极放大和缩小，是模拟实验室的最基本资源之一。录像资源：植物的生长发育、植物传粉、子实传播等过程均可以通过录像加以记录。3D动画：许多生长发育过程是很难通过图片和录像等简单地加以呈现，因此，应该制作3D动画模拟这些过程，比如双受精过程等。虚拟实验室：这几乎可以将原有的实物实验室搬上网络，通过数字的形式，模拟实验的过程，如结构的切片和花的解剖等，均可以虚拟化。此外，还有就是名词、试题数据库及其解答等。

②模块化和标准化。分解植物学的知识单元，形成可组合式的知识单元模块，从而根据课程大纲组合构建网络课程，可以做到资源的共享和共建，而网络课程可以根据教学需要、地区特点等进行相应调整和组合。为了实现这个目标，需要按照一定的标准进行模块的建设。设计标准便于共享是其中需要进一步思考的问题，也是系统功能实现的关键。在海量资源环境中，这显得十分重要。资源的内容主要是植物类群为基础的形态、结构及其个体和系统发育过程以及相应的功能。这些资源可以分为两个层次，第一层次为基础资源，是以种为单位的从全株、幼苗以及各个生长发育阶段的形态，包括器官根、茎、叶、花、果、种子的形态、内部解剖结构以及发育过程等。第二层次为结构、功能以及个体和系统发育过程的整合资源。一方面将结构与细胞和分子生物学的研究进展整合起来，形成整体系统资源，可选择重要植物种类如拟南芥、水稻、棉花等开展；另一方面将种组合成属或更高类群的系统演化的整合资源等。

③内容的更新及范围界定。传统的“植物学”需要吸纳现代“植物生物学”的最新进展，学科覆盖面扩大，知识覆盖面更广，不同分支学科的知识需要合理衔接；新的知识和概念涌现，需对植物学的教学内容进行必要的补充、更新和调整；在教学内容日益丰富的同时，学时却不断被压缩，内容增加与课时减少的矛盾突出，如何根据教学目标和课时对教学内容进行合理取舍？通过教材中的拓展知识使知识单元系统化，设立知识窗口、批注，其内容有概念的引申、横向知识的拓宽和前后内容的联系等。

④典型而精致。所有素材需要具有典型的代表性，植物举例的重要性、广泛性、针对性。素材制作要精致，只有这样才能成为精品。而这些内容一旦建设完成，就具有一劳永逸的利用价值，不会因科学发展和时间而遭淘汰。

（3）基于网络的数字课程和教材建设。考虑到植物学课程内容的经典性和新进展主要体现在植物形态结构功能和类群系统演化的分子和生理水平，建立基于植物形态结构和系统演化为主体的植物学课程资源共享平台，可以是系统完善、内容丰富、包罗万象的植物学数字课程，该数字课程可以做到开放式，便于不断地丰富、更新和完善内容，由大家共建共享植物学课程资源。考虑到学校类型不同、专业有别和生源以及地区的特点和差异，可以通过编制适合的教学大纲以及配套纸质教材，指导学生的学习活动，由学生根据大纲内容选择需要学习的知识和内容，实现差别化、个性化和特色化的教和学。而这些差别可能仅是从不同植物举例反映出来。从培养学生自主学习能力的角度，这是一种较为有利的模式，因为，只有让一个人学会从海量的信息中选择到自己所需要学习的知识的能力，才是最有效的学习方法。当然，考虑到学生能力的差异，也可以根据大纲建设相应的学校专门课程网站（页），通过与资源平台的内容超链接，实现差别化和专门化数字课程的功能。

编写基于网络的与网络数字课程或资源相配套的植物学教材，仍然是必要的。该类教材的建设可以做到丰富但内容精炼，丰富性可以通过视窗方式延伸到资源共享平台从而实现内容的更新和新进展的反映。实际上，如果资源共享平台的内容是包罗万象的，编写具有特色的专门化适合培养对象的配套纸质教材，以此作为教学内容的依据，学生学习时可以在平台上找到与教材相匹配的内容，实现差别化教学的要求。

（4）建立完善的考核系统。判断植物学课程资源共享平台在实现自主学习功能方面成功与否的一个重要指标即是完善的考核系统，应该包括自测系统、模拟考试及评分和远程考试系统。实现这一功能首先要建立丰富多样的试题库，该试题库还应具有便于组卷和调用的功能，试题与知识点的对应性和难易的分级等要素。

（5）探索合适的植物学教学模式。精品资源共享课建设的灵魂是有效方便地使用，从而真正发挥精品资源的共享意义。在这一过程中，积极探索适合不同学校、不同地区的基于网络的植物学教学模式，是充分利用的重要途径。基于网络的自主学习的教学模式可能较为符合信息和网络技术发展推动的现代教育改革和发展的趋势，也是校际间课程互选互认和终身学习的需要。当然，不同学校和生源以及不同培养目标所采取的教学模式和方法应该差别化，并不断进行新的探索。

三、几点倡议

1.抓住机遇

当前，国家级精品资源共享课建设计划的启动，为建立全国性植物学课程资源共享平台提供了良好的机遇。精品课程建设已历经十个年头，前述的经验与教训使得我们需要思变，应该有更新的和更高的建设目标。基于网络的现代信息通讯技术的迅速发展为资源共享提供了网络硬件环境的保证，现代基于网络的教学以及校际课程的互选互认已经是大势所趋，未来终身学习的需要对网络资源提出了更高的要求。因此，作为植物学教师积极参与植物学精品资源共享课建设是功在当代、利在千秋的伟大事业，是一种历史使命和责任。

2.加强校际间的大联合

要建设包罗万象的植物学课程资源共享平台及数字课程光靠一个学校、少数教师是无法完成的，它需要全国多所类似学校的联合，共同协作完成。可以以十余门原有国家精品课程联合作为基础，再进一步发动和联合几十门省级精品课程的参与，建立植物学课程资源共享平台。它们代表着各自的区位、影响、资源、人才等优势和特色，联合就意味着整合，真正实现精品资源的共建共享。此外，还可以进一步动员其他有实力和资源的院校参与进来，真正做到在全国范围的共建共享。

3.寻求更大的支持

由于这是一个庞大的计划工程，需要有较大的基金资助。国家启动的精品资源共享课的资助力度，就单门课程的基金而言是不足以满足建设需要的。因此，建议考虑设立类别资源共享课，有较强的资助力度，较少的课程类别。生物学领域仅需要设立动物学、植物学、微生物学、遗传学、细胞生物学、生化与分子生物学、生态学等十余门就可以涵盖，其他分支课程可以在这些平台上进一步开放其应用功能而得以拓展。因为，这些后续课程可以利用这些平台拥有的大量共享资源而不需再每门课程涉及相同或类似知识点时进行低水平重复建设。有助于促进课程整体建设水平的提高，还可以节省在这些后续课程建设时的投入。第一步在基于开放竞争性前提下设立一些这样的课程作为试点，然后在取得经验后再全面推广。此外，还要广开基金来源。首先应该建议国家自然科学基金支持教学资源的建设，国家自然科学基金设立了人才培养基金，对教学实习基地进行了大力度的投入，类似地设立精品资源共享课专项支持自然科学课程资源共享平台建设，这是一劳永逸的事业，许多教学资源只要一次建设，就可以永远被共享，因为诸如植物的基本形态结构是不会随时间和地区而发生变化的。通过资助这样的项目，也可以锻炼和培养相关专业的教师，甚至是学生，也是另一种形式的人才培养，而其影响和受益面会更大。

同时，可以寻求国家级精品资源共享课的省市级配套基金或通过各省市教育厅以及各学校的支持。还可以吸引社会各界的人力和资源的支持，共同完成平台的建设。

4.可持续发展机制

植物学课程资源共享平台可能不需要单独另建新的平台系统，可以在现有建设的国家级精品资源共享课平台的基础上，开发适于支撑植物学课程资源共享平台的功能。当然植物学课程资源共享平台的建设不是一蹴而就的，需要长期持续建设，并共享使用，在使用中不断丰富和完善。为了保证可持续发展，需要有一套可持续的管理和运行机制。平台上的所有资源，本着谁建设谁收益的原则，根据资源的点击和下载利用率获得相应的报酬，这样就需要将所有资源打上作者的标签以便于统计，这有利于调动建设者的积极性。此外，应该考虑纳入国家公共资源平台的高度认识建立教学资源平台的重要性，实施政府公共财政的持续支持。

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