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導航系統理論與應用范文第1篇

關鍵詞：移動機器人 障礙物檢測 避障 

中圖分類號： TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）01-0000-00 

移動機器人導航避障系統的研究是機器人領域的一個主要的分支，涉及到控制、機械、計算機等多門學科，成為了當前該領域的研究的熱點問題。機器人技術代表了高新技術的發展前言，代表了國家當前技術的發展的水平，其中的機器人的避障技術是移動機器人導航避障系統智能性的關鍵的因素，是評價機器人智能化水平的關鍵的指標之一。本文就是在機器人自主導航系統的基礎上，進行導航過程當中的障礙物檢測和局部路徑規劃的問題的研究。 

2 實驗結果和分析 

為了驗證本文的基于多傳感器融合的障礙物檢測定位以及算法的準確性，在實驗室當中對對于本文的電路結構以及算法進行了實驗驗證，給出機器人障礙物檢測定位避障的實驗結果。 

本文首先采用了單一的單目機器視覺測距以及信息融合障礙物兩種方法進行檢測，并將得到的數據進行對比。 

從上表3.1當中可以看到，采用超聲和視覺傳感器的測量結果比單一采用單目視覺傳感器具有更高的準確性。 

在機器人趨向目標實驗點的時候，以足球作為運動的目標電，讓機器人的初始狀態和目標點成90度的夾角，在實驗的過程當中，機器人首先調整了正前方和目標點的夾角，然后向目標點前進，在實驗機器人的后方的左側從動輪上捆綁了一支粉筆，便于記錄機器人的運動的軌跡，具體實驗圖如圖3.1所示。 

圖 3.1 機器人避障實驗圖 

從圖中可以看到，當機器人陷入了局部最小死鎖的狀態的時候能夠依靠自主規避繞過障礙物繼續向目標點前進。 

3 結語 

移動機器人導航規避障礙物的研究涉及到圖像處理、信息融合、機械制造等多個領域的知識，隨著傳感器技術的不斷的發展，機器人導航避障系統必將會應用到農業、工業、航天等各大領域。有關機器人避障系統是導航避障系統的必不可少的一部分，是體現了機器人智能型的關鍵性的技術。 

參考文獻 

[1]徐國華，譚民.移動機器人的發展現狀及其趨勢[J].機器人技術與應用，2011（3）：5.16. 

[2]侯清濤.基于虛擬定標線和電子地圖的機器人視覺導航研究[D].濟南：濟南大學，2009.

[3]李金屏，修擇，呂玉彬，韓延彬.基于虛擬定標線的巡檢機器人視覺導航研究[C].中國體視學與圖像分析，2011，（1）：50.56. 

導航系統理論與應用范文第2篇

關鍵詞　信息構建2.0　web2.0　社會軟件積木塊　社會信息構建　反饋

分類號　C931.6

Web2.0強調以用戶為中心的信息組織方式，使人們的社會關系在互聯網得到了空前的擴展和強化，極大地改變了人們信息搜尋與信息交流的方式和習慣。這一切的實現，都是建立在人們的強烈的社會需求以及各種社會軟件廣泛應用的基礎上。這種顯著的社會性特點，使得網絡信息構建方式發生了根本的改變，成為信息構建2.0m的核心內容――社會信息構建。基于Web2.0的人與人之間、人與信息之間、信息與信息之間存在的各種復雜的社會關系，都可以統一描述為社會信息構建，因此，對社會信息構建的研究具有對于設計、控制和充分利用這種網絡社會關系具有極其重要的意義。

1　社會信息構建的產生

人與人之間、人與信息之間、信息與信息之間的這種社會關聯之所以在Web2.0中能夠得以擴展和強化，從而產生了社會信息構建，主要因為人們本來存在的社會需求的強化以及各種社會軟件所提供的技術與環境支持兩個方面的原因。

1.1　社會需求

人們的社會需求是普遍存在的，在Web2.0環境下，用戶的社會信息需求得到了空前的強化，特別是社會化的信息搜尋需求、社會化的共享需求以及社會化的信息交流需求。

1.1.1　社會信息搜尋需求　以往，在人們考慮該如何去獲取信息時，通常會想到利用網絡搜索引擎或數據庫。然而，信息取得有一個很重要但卻經常被忽略的部分，這就是社會網絡。社會網絡是指人與人之間相互聯系而形成的關系網絡，其理論基礎是六度分隔理論。六度分隔理論表明社會中普遍存在著“弱紐帶”，它發揮著非常強大的作用。社會性網絡連接互聯網社團，使用戶能通過這些社團找到所需要的信息。這就是說，我們不但能夠通過信息找到信息，找到人，同時，還能通過人去找信息，如圖1所示。

1.1.2社會分享需求　人都有著一定程度的與他人分享情感、經歷、資源等的愿望，這種分享作為一種自我價值的實現和得到別人的認可，相應地也能得到潛在的收益(如分享他人的資源等)，使人們樂此不疲。例如，網絡書簽、照片、視頻、課件、音樂等等內容成為人們分享的熱點。

1.1.3　社會信息交流需求　在當今世界，人們已經很少能長時間和自己所關心的、聯系密切的人呆在一起，這時如果能提供一種簡易的方式來解決這個問題就很好了，例如，Twitter是一個很好的信息交流工具，用戶可以對自己的好友發送一句話消息，隨時告訴自己的親友現在所處的狀態。許多人也愿意把自己的近況在個人博客或空間上，也是處于這種情感信息的交流行為。還有一種交流行為也是很常見的，用戶在探討某一個問題時，通常會把自己對該問題的看法出來，這時他人在看到這些信息時便會通過留言、評論、回朔引用等方式進行交流。因此，由于各種原因，人們越來越多的依賴于通過網絡來交流情感和信息等。

1.2　社會軟件

社會軟件是一類在個人機上運行的軟件或網站，用戶可以利用這些軟件來創建個人信息、形成群組、交換消息，還能相互評價以形成聲譽。雖然如此描述，但是人們對于社會軟件的定義并沒有達成完全一致。為此，Geme Smith通過對前人研究的總結和對web2，0的考察，提取了大多數社會軟件所共有的特性，并將其描述為一個由標識(identity)、呈現(presence)、會話(conversations)、群組(groups)、聲譽(reputation)、分享(sharing)等7個積木組成的社會軟件積木蜂窩圖，如圖2所示：

其中，標識成為所有積木的中心，也是所有社會軟件必須具備的積木。這些社會軟件是以用戶為中心的系統，人作為人件而存在于系統的構架中，因此，對于系統的每一個用戶而言，都存在標識用來標志其身份的唯一性。“呈現”積木描述的是用戶的在線狀態，諸如在線、離線、隱身、忙碌、離開等；“聯系”積木描述了用戶之間、信息之間、用戶與信息之間的普遍存在的關系，比較顯著的有分眾分類法和社會網絡等；“聲譽”積木描述了用戶的網絡影響力，這種聲譽也通常是用戶在網絡上參與各種活動所獲得的非貨幣性收益，是用戶參與構架的動力；“群組”積木描述了虛擬網絡上所存在的各種社會團體，這種社會團體通常是由具有相似特征的用戶聚集而成，如共同的籍貫、興趣愛好、職業、需求等等；“會話”積木提供了最直接的用戶之間的社會交互渠道，如即時會話工具、聊天室、評論、留言、回溯引用等；“分享”積木提供了用戶分享信息、知識以及其他資源的空間和路徑。選取不同的積木，便可以構筑成不同的社會軟件。這些社會軟件，為人們的社會交互提供了實在的便利的載體。

由這些積木可以清晰的看到社會軟件所具備的功能，它使得系統中的信息之間、文件之間、信息與文件之間能發生廣泛的聯系和交互，從而為社會信息構建提供了實體基礎。社會軟件提供的是一種中信息構建，為用戶的社會需求的實現提供了物質載體和環境條件，廣大的用戶都參與到系統構架中來，并不斷的輸入信息和進行廣泛的社會交互，實現自我需求和價值。由于各種信息的輸入和各種社會關系的發生，使得社會軟件成為一種開放的和非線性的復雜適應系統。當這種信息的輸入和社會關系的聯系達到一定閾值時，便涌現出了社會信息構建。由此我們可以知，社會信息構建是復雜關系相互作用所涌現出的產物。

2　社會信息構建的定義與特征

由于Web2.0所體現的上述特征，使得社會信息構建成為信息構建領域的又一個新的課題。然而，由于社會信息構建的產生是以社會軟件中普遍存在的各種社會關系和社會交互為背景的，具有高度的復雜性，因此，社會信息構建的研究與傳統信息構建的研究以及信息構建2.0其他層面的研究有著獨特的內容和特征。

2.1　定義

Geme Smith在IA2007峰會上，提出了社會信息構建的概念，認為社會信息構建是一種對用戶共享空間的半結構化設計。Geme Smith認為web2.0網站的信息構建就是社會信息構建，然而，正如文獻中所指出的，相對于web2.0網站而言，其信息構建命名為信息構建2.0更為合適，因為兩者有著本質的區別。因此，筆者將社會信息構建看作是信息構建2.0的重要內容，而不將其作為信息構建發展的一個新階段。

社會信息構建是半結構化信息環境的共享設計。這種信息環境應支持用戶對于信息的自我表達和自我獲取，即讀與

寫兩方面。在這種信息環境下，用戶的行為創造出了環境的部分或全部的結構，而用戶的這種集群智慧又能解決信息構建問題，如在信息環境中尋找、使用信息和進行信息交互等。

2.2　特征

與其他的信息構建相比，社會信息構建具有顯著的特點，認識這些特點，是筆者設計社會信息構建的基礎。

2.1.1　自下而上構建方式　社會信息構建的一個顯著特點，也是區別于傳統信息構建的特點，那就是信息是由用戶生成的，然后系統根據這些用戶生成的信息，來建立起信息之間的聯系，并采用一定的方式可視化這種聯系，從而形成了可以供其他用戶搜尋和使用的整體信息結構，成為一種自下而上的信息構建方式。

2.1.2　社會性　社會性在于通過信息之間的聯系建立起用戶之間的社會網絡關聯，社會性的特點來源于六度空間分割理論等在軟件中的應用。這種社會性體現在社會軟件積木塊中的“聯系(relationships)”積木，它代表了系統中各要素之間的普遍關聯。這種普遍管理便形成了系統中的社會網絡，社會網絡是用戶搜尋、發現和創造信息與知識的核心途徑。

2.1.3　復雜性　復雜性來源于復雜性科學，這里所指社會信息構建的復雜性，在于強調系統的開放性，系統中信息與用戶主體的非線性、信息結構的和用戶結構的涌現性，以及用戶與用戶、用戶與信息、信息與信息之間交互所產生的反饋循環的特性。非線性強調元素間相互作用所產生的不同于原始信息的效果，涌現性表明了一定的信息結構并不是事先設置好的，而是通過對用戶行為的追蹤和整合而成的結構，反饋循環促使用戶不斷的改變自信息構建策略，從而使信息趨向有序。

2.1.4　顯性與隱性　依據社會信息構建的可視化與明晰化程度的不同，可以將其分為顯性和隱性兩個極端。隱性涌現信息構建和顯性涌現信息構建。隱性涌現信息構建指的涌現信息構建來自于用戶行為而不是由用戶自覺創建的，如在Ama－zon中，“買了某某商品的用戶還買了其他的哪些商品”的這種功能就是一種隱性涌現信息構建，Amazon保持跟蹤任何人所做的任何事，然后根據一定的算法來控制，最后演化成上述的潛在信息構建；顯性涌現信息構建則是指信息構建是由用戶自覺創建的，如在維基中，如果沒有用戶自己創建信息，信息之間的任何聯系或關系都是不存在的。除了這兩種極端的涌現信息構建之外，更多的是處于兩者之間的涌現信息構建，如標簽和分眾分類法，在人們從事一些顯性的標簽應用的活動時，它們是顯性的；它們又是隱性的，因為標簽的聚合導致了原本不存在的卻又能建立信息之間的聯系的分眾分類法和其他社會性元數據的出現。

3　社會信息構建的作用機制

傳統的信息構建通常被認為是由分類組織系統、標引系統、導航系統和搜索系統4大系統組成，相應的，傳統的信息構建師的任務是完成對信息的分類和標引，設計良好的導航系統和提供符合用戶需求的檢索方式。而在信息構建2，0中，信息是由用戶生成的，在何時何地會產生什么樣的信息內容和結構，信息構建師事先并不知道，所以其分類和標引的工作完全不可能由網站信息構建師來完成。而導航也一樣，網站信息構建師無法設計恒定不便的導航系統。這些不同也就導致了作為信息構建2，0核心的社會信息構建的組成和傳統的信息構建會有較大的差別。

但有一點是可以肯定的是，社會信息構建在對于信息搜尋和使用者方面，仍然是和傳統信息構建一致的，在對于信息的者方面，也遵循著這4大系統的基本要求。但對于社會信息構建的組成要素和運行機制而言，與傳統信息構建又是不同的。

通過對已有的web2.0網站的考察以及對已有文獻的調研，可以發現，從運行機制的角度來說，社會信息構建的主要組成要素包括用戶行為捕獲，聚合和顯示，反饋環。

3.1　捕獲用戶行為

用戶在互聯網上的行為是多方面的，用戶的這些行為體現了他的個人偏好、興趣與知識結構等方面的問題。互聯網是一個開放的平臺，每個用戶在互聯網上的體驗過程，也是每個用戶在互聯網上表達自我的過程，這種表達不僅包括用戶的帶有明確目的性的行為，也包括用戶的無意識的行為。前者如用戶發表的博客、收藏的網絡書簽、使用的tag、編輯的詞條等，這些都很明確的標識著用戶的興趣和愛好，而另外一些行為，如用戶瀏覽的主題貼、搜索的tag、digg的資源等等都行為也從另一個側面體現了用戶的興趣和愛好這種特點。對于用戶的這些行為GemeSmith將其歸納和概括為一個泡狀圖，如圖3所示：

在web2.0網站中，用戶的行為有多種類型，如頁面瀏覽(page views)、點擊(click through)、訂購(purchases)、鏈接(1inks)、標引(tags)、評級(ratings)、書簽(bookmarking)、網絡尋呼機(buddy lists)等。如圖3所示，從左往右，用戶行為由隱性向顯性發展，從下往上，用戶的行為從個人信息行為向信息分享方向發展。用戶的這種不同層面和不同共享程度的信息行為導致了對系統的不同的信息輸入，這種信息的輸入是社會信息構建的源泉。用戶的行為直接或間接的體現了用戶的興趣愛好和目標，通過對用戶行為的收集，對這些行為進行分析并存儲，提供了生成用戶流行度、聲譽、社區等的必要信息基礎。

3.2　行為的聚合和顯示

Web 2.0是一類特殊的CAS，主體的行為產生系統的輸入，根據CAS的基本理論，主體通過聚集而形成更高一級的主體，這些主體包括：人這一類主體、信息主體。人這一類主體，是系統的核心，由于其具有適應性和學習性，而使系統能夠動態的發展和演化，通過對人的聚合，可以形成各類社區以及高級社區等。信息主體通常是指在系統中體現出一定的功能特性的結構，如微內容、微資源、微元素等，信息主題是用戶行為的產物，是信息和知識的載體，也是社會信息構建所直接處理的對象。

社會信息構建將會對人這一類主體的行為的產物，也就是信息主體進行聚合，通過這種聚合，將會產生許多涌現現象。社會信息構建就應當提供這種對主體的恰當聚合機制，通過對目前的典型的web2.0網站的考察分析以及相關文獻的總結，可以看到一些非常典型的聚合與顯示方式，如列表、排行榜、聚類、協同過濾等，

列表，在web2.0的聚合方式中，是一種采用數個標簽來標識同一個資源的方式，形成一個標簽組，如標識某篇博客文章可以根據內容寫成{American，information science，Perterme，information architecture 2.0，web 2.0，user experience}，這就是一個列表。排名，計算每個用戶的行為，然后對所有用戶的行為進行大小次序排列，形成諸如最新發表、最流行、鏈接最多、討論最多、排行榜等的形式聚合。聚類，是將具有相同屬性資源聚集在一起，如同主題、同標簽、者的同地區等等，然后顯示出來。協同過濾的算法則相對較復雜，通常根據一定的條件對信息進行篩選，如“買了這款商品的客戶也買了某某商品”之類的篩選條件，這樣信息就更具有相關性。頂，是一類促進用戶聲譽形成的典型工具，人們自行對所瀏覽和使用的資源進行評價，使用諸如“贊成”、“反對”、“頂”之類的動作來進行。為了達到良好的用戶體驗效果，社會信息構建需要設計良好的聚合和顯示機制。

3.3　用戶反饋

反饋是控制論中的一個概念，指將系統的輸出返回到輸入端并以某種方式改變輸入，進而影響系統功能的過程。反饋可分為負反饋和正反饋。前者使輸出起到與輸入相反的作用，使系統輸出與系統目標的誤差減小，系統趨于穩定；后者使輸出起到與輸入相似的作用，使系統偏差不斷增大，使系統振蕩，可以放大控制作用。

社會信息構建也采用了反饋這一概念，用以改善用戶體驗的效果。對于信息使用者而言，這種反饋主要是用戶行為和信息的聚合與顯示之間的反饋。用戶行為直接影響到聚合與顯示的結果，聚合與顯示又能不斷的引導著這種用戶行為。系統通過這樣的一種循環方式，不斷的改變著信息的質量，提高用戶體驗效果。

導航系統理論與應用范文第3篇

全球衛星導航的基本原理是：衛星發射導航電文，其中包括測距精度因子、開普勒參數、軌道攝動參數、衛星鐘差參數和大氣傳播遲延修正參數等。地面接收機根據碼分多址CDMA或頻分多址FDMA的特點區分各導航衛星，接收并識別相應的導航電文。測量發來信號的傳播時間，利用導航電文中的一系列參數逐步計算出衛星的位置。接收機只要能接收到至少4顆衛星信號，就可確定其位置和鐘差。在全球導航系統中，用戶接收機根據衛星導航電文不斷地核準其時鐘鐘差，可以得到很高的時鐘精度，這就是精確的衛星授時，根據導航電文的規律性的時序特征，通過計數器，可以得到高精度的同步秒脈沖信號，用于同／異地多通道數據采集與控制的同步操作。

GPS方案

1　本方案基本功能

①GPS定位導航：系統自動計算出達到目的地的最佳路徑，同時在使用過程中會有語音提示，讓旅行更為安全快捷。

②視頻播放功能本機可選擇SD卡中的視頻文件即可實現觀賞影片功能，支持avi、mpg和wmv等視頻格式。

③音頻播放功能，選擇SD卡中的音樂即可欣賞。支持mp3／wma／ogg等音頻格式。

④圖片瀏覽功能：支持JPG(JPEG)／GIF／BMP等圖片格式的閱覽。

⑤文本閱讀功能：支持TXT文本格式的閱覽。

⑥PDA功能：帶有簡便的OFFICE辦公套件，可以打開日常電腦中編輯的word／excel／ppt／pdf等文檔。

2　方案原理

方案原理框圖如圖1所示。

方案采用當前最流行的ARM920T內核的SAMSUNG$3C2440嵌入式芯片，S3C2440處理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核，主頻400MHz，最高可達533MHz，這是目前世界上主頻最快的嵌入式移動CPU之一，內核電壓為1.3V，采用16／32位ARM920T RISC核心，能提供豐富接口，如數碼攝像頭、TFT／STN液晶屏、USB、HOST／DEVICE、IIS音頻、NAND閃存、SD／MMC存儲卡以及觸摸屏，有8通道10位ADC等。產品電源采用USB供電、車充供電、電充供電和電池供電四種供電方式。GPS接收模塊采用正原的ZYM-GM21_GUIDE，該模塊采用SIRFstarIII，內嵌高性能ARM7TDMI CPU，可以接收到20顆衛星的信號，不導航時可以關閉GPS模塊以省電，該模塊尺寸為42(L)×20(W)×8(H)(mm)，輸入電壓為直流+3.6～+4.2V。數據更新每秒一次，熱啟動時間小于is(在開闊地點)，冷啟動時間小于35s(在開闊地點)。LCD屏采用三星3.5英寸數字屏，該屏分辨率為320×240，16M色TFT真彩LCD，帶LED背光觸摸屏。閃存存放已調試好的用戶應用程序、嵌入式操作系統和其他在系統掉電后需要保存的用戶數據等；SDRAM存儲器作為系統運行時的主要區域，系統和用戶數據及堆棧均位于SDRAM存儲器中，SD卡存放凱利德的電子地圖，用IGb卡可以存放全國地圖。

首先，CPU完成對GPS和接口的初始化工作；CPU還必須要周期性地對系統終端的當前狀態做出測試及判斷，并對各種實際情況做出相應的處理，以保證系統能正常而穩定地工作，同時實時顯示客戶需要了解的各種信息和產品基本功能中要求的各種信息。

3　關鍵器件的選型原則

做數碼產品主要是選好C P U，CPU定好后，其他很多電路就基本定了，因為有很多現成的參考電路和有關專題的應用電路。對于新手或經驗不足的工程師，最好就用IC原廠或方案公司提供的參考電路，因為這是通過專業技術人員考慮和實驗過的。在通過以后自己實驗驗證基礎上，處于降低成本和提高性能的需要，再更換部分／個別元器件。

①CPU的選擇

選主CPU是關鍵，首先，要考慮到CPU的性能是否與你的設計規劃一致，這個CPU將來能否滿足你的需要，因為熟悉一個CPU不容易，將來換一個CPU也不容易，會浪費時間，這個CPU要能滿足你的產品更新換代需要。其次，CPU的價格是否能滿足你的需要，你要做高檔／中檔／低檔產品，你做的產品功能是否很多或單一，這些也決定你的選擇。再次，你的現有資源很大程度上決定你的選擇，如你和哪個CPU公司或技術支持公司比較熟悉，能夠給你提供最大的技術支持和價格支持及各種服務。最后，你以前熟悉哪些CPU，你以前的知識可以減少開發時間并減少不成功的風險。

由于三星具有性價比高的特點，可以做功能完善的產品線，便于將來升級加一些附加功能，如增加手機、移動電視、攝像頭和PDA等功能，且很多通用性嵌入式產品都能用三星CPU來實現，所以我們選用三星的作為主CPU。

②衛星接收模塊的考慮

現在大都用SIRF m的芯片做GPS產品，所以這點是定的。選擇哪個公司的GPS接收模塊呢?我們的原則是要用集成了天線的模塊，這樣的目的是這種GPS模塊做出來的產品接收性能穩定些，這種產品的GPS天線是內嵌的，不是外掛的，所以產品的體積小些。同時由于不用考慮天線的安裝和布局，使得設計簡單，容易調試且容易保證產品性能一致。通過測試，我們選用正原的ZYM-GM2I_GUIDE做為GPS接收模塊，該模塊20mm的寬度使我們的產品能做成超薄，使的產品外觀更好看。

4主要模塊的硬件電路圖及說明

①CPU和存儲器接口圖

如圖2所示，由于$3C2440有現成的SDRAM、FLASH、EEPROM、SDCARD和USB等接口，只要按$3C2440的說明書和參考資料設計很容易實現圖2。其中F L A S H用于保存程序，EEPROM用于保存靜態數據，SDRAM用于保存動態數據，SD卡用于保存地圖數據資料和給用戶自己留用。一般省和區(如東北三省區)地圖容量要400Mb空間，全國地圖要800Mb空間，所以1Gb的SD卡可以夠用。

②聲音處理電路

圖3為聲音處理電路圖，通過控制CPU寄存器，聲音通過CPU的IIS-BUS輸出給D／A轉換電路，再通過功放輸出。

③顯示和視頻輸出

圖4為顯示和視頻輸出圖，由于$3C2440有LCD接口電路，所以實現起來很容易。通過視頻轉換D／A，可以輸出Y／C信號和CVBS信號，以方便外接顯示器顯示。

④CPU對GPS的控制

主要是通過串行口發送控制命令實現(GPS采樣周期的設置、GPS輸出數據選擇、通信波特率設置等)，同時通過串行口接收GPS定位信息。由于GPS輸出數據采用NMEA-0183(V 3.01)格式，輸出數據為多組，在本系統中，僅

選取其中的一組數據：GPRMC(推薦最小數據量的GPS具體內容／傳輸數據)，其格式舉例如下。其中，當且僅當GPS輸出數據為有效定位數據時，對應的UTC時間才為當前準確時間。

CPU和GPS模塊的接口電路如圖5所示。

通信控制線(CONTROL)包括：BOOT、GPS ON／OFF、TX／RX。BOOT高電平激活GPS模塊啟動內部程序，GPS ON／OFF用于關閉和打開GPS電源，當不用GPS功能時，關閉GPS模塊可以省電，TX為GPS模塊發送出來的導航數據，RX為給GPS模塊的命令。

5　系統軟件設計

程序采用了模塊化設計，軟件由一個主程序和若干個子程序構成，其中，子程序主要完成一些單一的基本功能，主程序則負責完成對各個功能模塊(即子程序)的調用。軟件主流程圖如圖6所示。

BOOTLOADER完成硬件設備初始化，設置堆棧，檢測系統內存映射，將內存映像和根文件系統映像從FLASH讀到RAM空間中，為內核設置啟動參數，啟動內核。

應用程序主要包括：GPS啟動和接收處理程序、顯示驅動程序、按鍵處理程序、觸摸屏處理程序、視頻播放程序、音頻播放程序、圖片瀏覽處理程序、文本閱讀程序、PDA功能處理程序、待機和省電處理應用程序等。

6　多媒體功能等應用程序嵌入

WINDOWS 的GWES支持組成WINDOWS 圖形用戶界面的窗口、對話框、控件、菜單和資源，　使用戶能夠控制應用程序。WINDOWS CE．NET將MICROSOFTWIN32應用編程接口(API)、用戶界面(UI)和圖形設備接口(GDI)組合為圖形窗口事件子系統(G W E S)模塊(GWES.EXE)，GWES是用戶、應用程序和操作系統之間的接口。同時GWES還包括驅動程序的加載，主要包括顯示、鍵盤、鼠標和觸摸屏等的驅動等。本機自帶播放器，也可用Windows mediaplayer和Beta player播放器，選擇SD卡中的視頻文件即可實現觀賞影片功能，支持avi、mpg和wmv等視頻格式。選擇音頻播放功能，可以播放SD卡中的音樂即可欣賞，支持m p 3／wma／ogg等音頻格式。啟動音頻或視頻播放功能后，消息循環接收系統傳送過來的消息，并把它發送到相應的窗口中進行處理，啟動相應的視頻或音頻播放應用程序。

7　設計注意事項

①衛星信號的接收失步

為了使產品應用于山區、極地等不開闊或易受太陽風暴等影響的地域時，在設計中加入防止衛星信號接收失步的軟硬件措施。具體做法常常是設計本地精密的PPS產生電路、實時時鐘RTC電路。當從接收端取得的NMEA格式信息中識別出所傳定位／時鐘信息無效時，立即啟用本地PPS信號和RTC，并根據前面正常情況下物體的位置特征推斷當前物體的位置。衛星信號接收恢復正常時，轉而使用衛星定位時鐘同步，同時清除本地PPS發生計數器，校正RTC時鐘。圖7為這種典型的防失步方案。

②系統電源管理

衛星信號定位授時同步體系，特別是嵌入式便攜設備，涉及到不同的電源供給，如液晶顯示模塊、主系統、CPU核，需要從電池得到各種供電電壓。電源管理設計時，不要直接從電池電壓同時變換得到1.8V、3.3V、5V，而應先升壓得到最大的供電電壓，再逐級降壓得到所需各級供電電壓，以保證系統正常工作，操作過程如圖8所示。

③PCB制板

需要重點考慮的是衛星信號接收部分的設計。為減少干擾，獲得最好的接收效果，接收天線要盡可能靠近集成芯片的接收引腳，天線接口到芯片接收腳的微帶線要盡可能短，寬度要2倍于PCB板厚，走斜切線，避免銳角、直角。要有獨立的電源、地層。電源、地層要靠近頂／底層，大面積鋪地PCB邊緣處，電源層面積要小于地層；地層邊緣要加一圈密密的過孔，頂層要有大量過孔和大面積地，盡可能使用金屬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沒法確定在高架上或高架下。用加裝加速度計結合立體電子地圖的辦法來判斷上高架了還下高架，如果沒有立體電子地圖的配合，在特殊地形處(山坡上的高處，多層高架)也會判斷出錯。

方案測試與評估

方案已經進行初步的功能測試、衛星信號接收測試和可靠性測試。功能測試主要考察整機電流是否正確，按鍵功能是否正確，各端口功能是否正常等。結果顯示方案的功能正常，圖像，語音的輸出流暢，無噪聲或扭曲現象。在衛星信號測試方面，主要考察方案對定位信號的接收能力。結果顯示接收信號的信噪比都達到要求，在進行定位時間測試中，在常溫、GPS信號覆蓋強度為一103dBm的環境下進行測試，系統第一次定位時間小于1m，斷電1分鐘后重新定位時間小于3s。可靠性測試主要考察方案在不同溫度、濕度、震動下的性能，結果顯示方案在一般實際環境存在的變化范圍內工作情況良好。

導航系統理論與應用范文第4篇

云服務是云計算得以實現的具體形式。各種云計算的研究與開發，最終都要歸結到提供更加靈活、方便、適應個性需求的服務，即所謂的云服務。因此云服務也是云計算實現的重要標志。信息資源管理與云計算的相關研究中，云服務是最需要關注而且也是最重要的領域。

本期專稿發表的一組文章，是鄧仲華教授主持的人文社會科學重點研究基地重大項目“信息資源云體系與服務模型研究”（項目批準號：11JJD630001）和國家自然科學基金資助項目“云計算環境下圖書館的信息服務等級協議研究”（批準號：71173163）的部分研究成果。內容包括：《面向信息資源云服務的知識分類研究》探討適合于云服務的知識分類組織方法；《虛擬化與信息資源云服務》分析信息資源虛擬化以實現云服務的技術問題；《圖書館云服務的參與方關系模型研究》結合圖書館云服務的特點，研究云服務中的各個參與方及其特征，提出了圖書館云服務參與方的關系模型；《美國圖書館的云服務》考察美國圖書館的云服務并分析對我國的啟示。

摘 要：知識分類是信息資源云中重要的基礎部分。文章考察了現有的典型的知識分類方法，分析總結了他們各自的特點，針對信息資源云構建過程中的特征，從用戶需求和知識的使用頻率穩定性兩個維度出發，探討了適合于信息資源云服務的知識分類方法。

關鍵詞：信息資源 云服務 知識分類

中圖分類號： G203 文獻標識碼： A 文章編號： 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

知識是一個龐雜系統，必須通過適當的分類方法，才能將知識資源進行有效的組織。知識分類是知識檢索及知識服務的必要條件，特別是在構造知識性云服務時，服務內容的提取既涉及到知識體系本身，又與傳播過程中知識受體的背景知識相互作用。這就要求知識分類既要適應傳統的知識組織，又要滿足云服務所提出的新要求。

在當前云服務的發展中，通常將云服務分為三個層次：應用層服務（AaaS）、平臺層服務（PaaS）和基礎設施層服務（IaaS）。這種分層的概念，較好的揭示了層次上的特點，因而成為目前普遍采用的云服務層次模型［1］。但這種三層方案忽略了信息資源這一重要因素，不便于云服務體系中的資源組織與管理，影響了信息資源在云服務中的應有作用。事實上，信息資源可作為一個輔助層（獨立于三層模型之外）進行單獨的組織與構建，它可以對上面三層服務進行“預服務”，即進行資源的合理組織，以使上面三層在提供服務時更高效［2］。

信息資源層要對各層提供支持，所以要根據各層的特點采用合適的知識分類方法。各種知識分類方法并沒有好壞（或優劣）之分，而只有適合的程序有高有低，在云服務中這種表現尤為明顯。因此分析它們的特點和適用的場合就是信息資源云的構建研究的重要任務。

1 現有的典型的知識分類

知識分類是根據知識管理的需要和標準，通過比較，把人類的全部知識按照相同、相異、相關等屬性劃分成為不同類別的知識體系，以此顯示其在知識整體中的應有位置和相互關系。知識分類可作為尋求知識的出發點，它猶如學海的航標，既可指明求學的門徑，也可為從事知識管理的人提供理論指導，以便使紛繁復雜的知識得以依類分理，各有歸屬，從而建立起次序化、規范化、系統化的知識世界［3］。

各種知識分類方式都有其明確的目的，如隱性知識和顯性知識的分類方案就是為了研究知識的轉移與傳播而提出的。從應用目標的視角分析，知識分類方式可以歸為三種，它們分別是：揭示知識本質的分類、用于管理/檢索的分類以及用于知識運動規律研究的分類。

1.1 關于知識本質的分類

很多大家，包括孔子、柏拉圖、亞里士多德、黑格爾、文德爾班、培根、笛卡爾、恩格斯、錢學森等等，都對知識的本質和分類作過探討。

知識起源于人們的日常生活需要。中外許多大家在研究知識本質的分類時，雖顯現出不同的分類方式，但是都體現出了滿足人們日常生活需要的這一特性。儒家的杰出代表孔子在講學時就已經采用了分科授徒的方式，體現其經世致用的思想特征。西方哲學家亞里士多德對知識的分類（理論知識、實用知識和創造知識）也是源于人類的實踐活動，其目的同樣是為了解決人類在客觀世界中所出現的問題。

1.2 用于管理/檢索的分類

知識的積累，必須有相應的管理手段。在圖書館學和教育研究學界，這種用于管理而產生的分類方式體現的尤為明顯。

在圖書館學中，主要是進行圖書的分類。圖書分類法以其載體類型分為傳統文獻分類法（受控）和網絡信息分類法（不受控），傳統文獻分類法以紙質圖書為媒介，而網絡信息分類法以網絡為媒介。傳統的文獻分類法，大多是以學科類目為基準，以文獻搜索查找為目的。而網絡信息分類法是以網絡信息資源為對象，以主題為聚類標準的分類方法。通過對部分網絡信息的標引，建立網絡信息分類導航系統，提供瀏覽式的分類查詢手段［4］。

在教育研究學界中，無論是以教育為目的的分類法（事實性知識、概念性知識、程序性知識和原認識知識），還是以研究為目的的分類法（知識二分法、學科三分法等），都是為了對知識進行更系統的管理，從而進一步實現教育研究的目標。

1.3 關于知識運動的分類

波蘭尼按知識的形態將知識分為言傳知識和意會知識（即顯性知識和隱性知識），這種分類方式依照了知識的運動規律，把人自身的活動看作知識動態生成和表達的源泉，揭示了人的內在知識底蘊與人類活動的關系。簡而言之，關于知識運動形態的種種分類，目的是為了研究知識的轉移與傳播，加強人類對知識的交流和共享。現代，人類的實踐生產活動中，特別是涉及經濟領域中，關于知識的分類大多是以知識的運動形態為基礎，進行進一步的實際性劃分。

2 相關文獻管理的分類法

2.1 體系分類法

體系分類法是一種直接體現知識分類的等級概念標識系統，是通過對概括文獻信息內容及某些外表特征的概念進行邏輯分類（劃分與概括）和系統排列而構成的［4］。體系分類法的主要特點是按學科、專業集中文獻，并從知識分類角度揭示各類文獻在內容上的區別和聯系，提供從學科分類檢索文獻信息的途徑。

《七略》：漢代的劉向、劉歆根據當時的國家藏書完成的圖書分類目錄。它基本上是按照圖書的內容性質來劃分的，綜合性的系統反映藏書的分類目錄，共有六大類三十八小類。我國圖書館學界普遍認為《七略》是我國第一部圖書分類法［5］。

《杜威十進分類法》（Dewey Decimal Classification， DDC）：是圖書館廣為使用的分類法，這個分類系統最早在1837年時Melvil Dewey有此分類構想，于1876年正式出版。DDC是用傳統的學科來分類，總共以10個主要的學科（main classes）來涵括所有的知識體系，每個大類下細分10類（divisions），接著又再分成10小類（sections）。它的十個大類（main classes）分別是：總論、哲學、宗教、社會科學、語言、自然科學和數字、技術（應用科學）、藝術、美術和裝飾藝術、文學、地理、歷史及輔助學科［6］。

《中國圖書館圖書分類法》：簡稱《中圖法》，是目前中國大陸地區圖書情報界使用最廣的綜合性分類法。它把全部圖書分為/列寧主義/思想、哲學知識、社會科學知識、自然科學知識、綜合性圖書知識5大部類，總共22個大類［7］。

《中圖科學院圖書館圖書分類法》：簡稱《科圖法》，是對圖書的一種分類方法，將知識門類分為5大部分，在這5個基本部類序列的基礎上，組成了25個基本大類。

2.2 分面分類法

分面分類法，也稱組配分類法或分析-綜合分類法等。其構成原理為：主要依據概念的分析與綜合原理，將概括文獻、信息、事務的主題概念組成“知識大綱-分面-亞面-類目”的結構，按照一定的組配規則，通過各個分面類目之間的組配來表達文獻主題的一種分類法。阮岡納贊的《冒號分類法》、布朗的《主題分類法》、布利斯的《布利斯書目分類法（2版）》等是分面分類法的代表。

2.3 半分面分類法

半分面分類法，亦稱體系-組配分類法，是介于體系分類法與分面分類法之間的一種分類法。它基本上是體系分類法大量采用分面分類方法的結果，即大量使用各種通用復分表、專用復分表、類目仿分以及組配符號等，并且使分類號盡量保持分段的組配形式，在詳細列舉類目結構的基礎上，廣泛喜歡用各種組配方式編制的分類法。這種分類法具有直觀性較強的特點，也有較強的文獻主題概念的組配功能。其主要代表為《國際十進分類法》［8］。

2.4 網絡信息分類法

網絡信息分類法必須要滿足網絡信息組織的需要、滿足網絡用戶信息查詢的需要、適應網絡技術環境的特點。其分類的對象類型多種多樣，包括文本、圖像、多媒體、網站等等。網絡信息分類法的基本功能是通過對部分網絡信息的標引，建立網絡信息分類導航系統，提供瀏覽式的分類查詢手段。典型代表為分眾分類法。

分眾分類的英文原名“FOLKSONOMY”一詞公認是由著名的信息構建專家Thomas Vander Wal所創，以“Folk”（民間的）和“Taxonomy”（分類體系）所組成。因此，通俗的講，“FOLKSONOMY”指的就是平常百姓的分類管理系統，國內通常又翻譯成“大眾分類法”、“自由分類法”、“通俗分類法”、“群落分類法”等［9］。其特點為平面性、主觀性、社會性、時效性。目前在社會化書簽、博客、網絡社區以及圖片視頻分享網站得到了廣泛的應用［10］。

3 分類方法對比研究總結以及在信息資源云環境下的適用性

沒有哪一種方法是適用于所有情況的，分類方法都是根據當下所要達到的目標為導向來進行的。

（1）關于知識本質的分類方法。關于知識本質的分類大多源于哲學分類。哲學分類是很多分類方法的基礎，特別是在一些應用場景（領域）分類中。正是由于其基礎性的地位，所以它的分類方法較為宏觀，不夠細化。

（2）關于管理/檢索的分類方法。傳統的文獻分類法的設置大都是以學科類目為基準，在文獻搜索查找中是具有優勢的。但是如果放在網絡環境或信息資源云環境下，就不一定適用。哥倫比亞大學圖書館參考館員Ellyssa Kroski在2005年就指出，圖書館自上而下的階層式分類法的優點是毫無疑問的，但是對網絡資源進行分類顯然不適宜［11］。例如：用戶現在需要一個資源，涉及到數學、物理、經濟和宗教四個方面的知識，這時用戶需要的是一種平面性的查找。如果按照文獻分類的方法去進行查找，自上而下，層層遞進，這樣就給用戶的使用造成了負擔，而且不能最大限度的滿足用戶的需求。這樣有悖于云服務的目的。

網絡信息分類法，是以網絡資源為分類對象，這一點和信息資源云環境下的分類是有共同點的，都是對資源的分類，而且都與網絡相關。近年來，影響最大的是分眾分類法。

分眾分類以標簽（TAG）的方式進行分類，通過標簽的字號大小以及顏色的不同來表示其“受歡迎”的程度，能夠實現快速而自動的信息聚類，生成系列加權列表和標簽云（Tag Cloud），具有較強的大眾趨同性、直觀性和易用性［12］。分眾分類所適用的環境以及它“標簽”的概念，與信息資源云環境下的知識分類的應用場境相似，但存在一些問題：①分眾分類法在使用過程中是“多對一”的映射關系，多個用戶需求一項資源。而信息資源云環境下的分類所反映的是“一對多”的映射，因為是一個用戶需求多項資源。②分眾分類法在使用中的優點，是組織用戶之間互相推薦和共享信息。而目前的云計算基本上還是私有云為主導，各個用戶之間的資源有各自的私密性。

（3）關于知識運動形態的分類方法。關于知識運動形態的分類主要體現在具體的應用場景中。大多是以實際場景中的具體需求為導向，在一個領域內分類。這種分類方法不具有普適性，而且基本上是在傳統環境中進行的，與信息資源云環境各個方面相去甚遠，所以不適用于信息資源云環境。但是也有其可取性，如，云計算是一種商業服務模式，目前的應用主要是企業用戶為對象，那么經濟場景中的一些分類的方式可以為其提供一些參考。

每一種分類都有其優缺點，沒有絕對完美的劃分，也不存在好或壞。我們在一個新的環境重新進行資源知識分類時，要根據所在場景的具體要求去處理、分劃。

4 面向用戶需求的信息資源云環境下的知識分類

信息資源云環境下的知識分類有兩點需要把握。一是要符合其應用場景，以尋求一種適合的知識類型的劃分，這體現了用戶對知識類型的需求。二是要找尋一種適用于網絡環境的快速便捷的分類方法，以提高其服務的有效性，這體現了用戶對服務質量的需求。

曾偉生曾從投入和產出兩個方面對知識進行分類，按知識關鍵度和知識可用度這兩個維度把知識劃分成為了四類：發展類知識；生存類知識；一般類知識；邊緣類知識［13］。另一種基于知識的使用頻率和穩定性差異，把知識分為常規性知識和非常規性知識［14］。這兩種分類方案可作為我們在知識類型劃分上的重要參考。

分眾分類法的標簽TAG也是使用頻率的一個體現，且它是在網絡環境下的分類方法。用分眾分類法的部分可取的手段，從“知識使用頻率及穩定性”這個維度進行類別劃分，提供給用戶快捷方便的服務。

在此，從用戶需求和知識使用頻率及穩定性這兩個維度出發，參考曾偉生分類以及分眾分類法的標簽TAG，我們可以把知識分為四類（見圖1）。

4.1 內容劃分

偶發類知識：使用頻率低并且因時、因地、因認知客體而異的知識，用戶需求度不高。這類知識不是人們有意識獲取的知識，通常是由于偶然，或無意識地保留下來的知識。

常規類知識：此類知識已經形成了一定的規范化和程序化，穩定性很高，在用戶群中也形成了約定俗成的概念，因此需求度并不高。

發展類知識：此類知識可劃分到隱性知識一類，穩定性不高，但有導向作用，價值性較高。

核心類知識：此類知識是用戶目前最需求的一部分。

4.2 類與類之間的區別

用戶高頻使用，但并未進行深度挖掘的，屬于成熟的，并且約定俗成的歸為常規類。同樣高頻使用，但是在不同維度進行了深度挖掘，則歸為核心類。

用戶使用頻率低，并且顯示出只是一種表面層次的使用的歸為偶發類。同樣使用頻率低，但是通過TAG的關聯關系，顯示出用戶對資源有挖掘的，則稱之為發展類。

4.3 特點優勢

類別的劃分并不是一成不變的，它具有擴展性，流動性，更替性。擴展性適應了信息資源云的主要特征。流動性較好地反映了知識的游離性質，例如核心類的知識，由于知識的更新和擴展，原屬于這一部分里的知識需求度降低或者說是使用頻率降低，它就會流動到常規類或發展類之中去。而發展中的知識，在用戶的使用過程中，隨著它使用頻率的升高以及進一步的知識挖掘，就流動到核心類。更替性體現在，當一類知識它的使用率越來越低，直到一個值的時候，它會被替代，而不存在于這些分類當中。

4.4 缺陷及解決辦法

這種理論模式在實際的使用中，需要引入一些參數。例如影響因子、權重等，來比較清晰客觀的進行處理。另外還需要克服TAG辨識的模糊性。例如一詞多義的時候，TAG就會有判斷上的錯誤。這需要利用語義概念，引入同義詞控制技術來進行優化［15］，以達到用戶使用的最優效果。同義詞控制系統采用基于語義的人工智能技術，系統基于語義分析方法自動對相同或者是相近語義的標簽進行分類統計，將語義相近或相同的關鍵字合作，再進行使用頻率統計。更高階的同義詞控制的目標就是智能化地識別TAG的低相關度的問題，采用語義近似或相同的其他關鍵字來避免標簽的模糊性，保證分類的清晰有用。目前基于XML的同義詞控制還不能完全解決標簽的模糊問題，在未來的語義平臺上，有望實現更加智能化的同義控制。

5 結語

隨著技術的進步，云計算的影響越來越深，信息資源管理的發展需要傳統的分類方法作出改變來適應云計算的深入。以用戶需求和知識的使用頻率穩定性兩個維度出發，提出的知識分類方法是適應這種改變的需要。文中分析為這種分類方法的優點、缺陷及應對方案，但還有很多不完善之處。隨著技術的不斷加強，如何更快的解決這些不完善的地方，這是值得我們研究探討的問題。

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導航系統理論與應用范文第5篇

關鍵詞：植物學；精品資源共享課；共享平臺；教學資源

新一輪的高等學校本科教學質量與教學改革工程建設項目國家精品開放課程建設正如火如荼地展開，這是本世紀初教育部啟動的質量工程計劃的延續和升級提高。其核心要求就是“利用現代信息技術手段，加強優質教育資源開發和普及共享，進一步提高高等教育質量，服務學習型社會建設”。其關鍵就是凝練先進的教學理念、建設精品化的教學資源、進行充分的共享。經過十多年的高等教育精品課程建設，植物學課程也已經積累了一大批優質的教學資源。但是，這些資源大多是以單個學校的課程組為單位建設的，勢必由于勢單力薄受到條件、資金、人力和地域等限制，其教學資源的實用面、系統性等難免存在不足；另一個原因是由于知識產權保護、網絡限制等因素，也使得許多優質的精品教學資源沒有真正得到很好的共享。此外，開展精品資源共享課建設，雖然已經有一些課程取得了很好的經驗，但是不同類型課程性質、建設發展程度、精品資源共享可能性水平千差萬別。因此，非常有必要針對植物學精品資源共享課程建設，從課程的特點、建設現狀以及未來需要開展的工作進行總結和回顧并進一步面向未來的建設進行思考，積極行動起來。

一、全國植物學精品課程建設回顧

1.植物學精品課程建設概況

2003年教育部公布了第一批國家精品課程。自南京農業大學植物學成為第一門植物學精品課程以來，陸續有其他10門植物學、植物生物學以及觀賞、森林和藥用植物學成為國家精品課程或精品網絡課程。從學校分布來看，“985工程”學校最多占到5門，其次為“211工程”學校4門，可喜的是非重點院校也有2門（見表1）。

此外，省級精品課程則有40門，其中，植物學/藥用植物學/森林植物學/園林植物學34門，植物生物學6門。

精品課程的建設促進了植物學課程的網絡化，豐富了網絡上植物學知識資源，一定范圍內推動了優質資源的共享，對提高植物學教學質量起到了積極作用。激起了廣大植物學教師建設植物學課程的積極性，推動了植物學課程的建設和發展。

2.植物學教材建設的多元化

教材是課程的“靈魂”，長期以來課程建設的最主要內容是教材的建設。近年來，我國植物學教材建設的多元化趨勢十分明顯，也促進了教材建設的繁榮。但是，其中存在的問題也應該總結和思考。

21世紀之前（1921-1999年），據不完全統計，出版發行并流行較廣的植物學教材共計18種，植物生物學4種，總體數量較少，品種不多。但是，不同類型學校盛行主流教材，比如綜合型大學主要流行高信曾主編的《植物學：形態、解剖》，中山大學生物系等合編的《植物學：系統分類》（人民教育出版社，1978年）；師范類大學是華東師范大學等編寫的《植物學》（高等教育出版社，1982年）；而農林院校則是李揚漢主編的《植物學》（上海科學技術出版社，1984年）。這些教材的共同特點是主編和主要作者均是長期教授植物學的名家，教材在他們精心的編撰下，語言流暢，結構合理，知識系統，具有較強的可讀性。發行量較大，覆蓋面廣，持續流行時間長。均被時間和發行狀況證明為精品。

進入21世紀以來，共計有33種植物學教材、13種植物生物學教材先后出版發行。這短短的10年出版發行的教材就達前70年的3倍。教材種類多，類型多樣，行業或地區特色明顯，可謂“百花齊放”，達到了教材編寫和出版的繁榮。特別值得一提的是，馬煒樑主編的植物學和楊世杰主編的植物生物學彩色教材出版，并具有自主知識產權，這是植物學教材建設的一個新高度。

3.植物學教學改革回顧

（1）植物學網絡教學。以南京農業大學植物學課程為例，自2001年開始，持續開展基于植物學課程網絡平臺的學生網絡自主學習、實驗實踐教學為主體的植物學教學新模式改革試驗。其主要特點是教師不再扮演教學過程中的主角，強調學生在網絡自主學習和實踐教學中的主體性，教師滿堂灌的理論講授課時從傳統的50%減少到17%，學生自主學習的時間從傳統教學的30%增加到65%，實驗實習課時占總學時的72%。采用該體系能充分激發學生自覺、自主學習的熱情，改變了一貫的學生被動接受知識的學習方式，提高了學生自主學習的能力和學生的實踐技能，培養了學生創新意識；真正實現了不受時間和空間限制的全新的“植物學”網絡教學新模式，實現了從理論到實踐教學的全面現代化。取得了較之傳統模式一樣或更好的教學效果，學生的普遍接受是對該模式最好的肯定。

（2）植物學聯合野外實習。在國家自然科學基金設立的野外實習基地基金的資助下，分別在東北、華北、華東、西北、西南、華南、華中建立實習基地，開展校際的聯合實習，南京大學、浙江大學等甚至開展國際化的聯合植物野外實習改革與實踐。在培養學生的實踐能力和國際視野方面取得了良好的經驗。

（3）植物學研究性學習。為了培養學生的創新能力，植物學研究性教學模式改革試驗在“985工程”和“211工程”大學如華中農業大學、中國農業大學等理論與實驗課程中進行試驗和示范，這有利于學生自主探索知識的能力和素養特別是創新能力的培養。對于較高層次的“985工程”和“211工程”院校的創新人才培養目標是新的、合適的教學模式。不過對于大多數非“985工程”和“211工程”學校更主要的培養目標是服務于地方經濟和社會的實用型人才，其突出的問題是低年級時自主學習能力的欠缺。

（4）植物學教學內容的分化。植物學是一門經典學科，長期以來，植物學領域的新進展，大多均被分在了植物細胞生物學、植物分子生物學、植物生理生化學、植物發育生物學等植物學新的分支課程中，因此，植物學的內容一直以來沒有太大的變化。這對于注重植物學基礎作用的農林師范院校及其專業來說，考慮到普遍植物學學時的縮短，不拓展新的內容也許是現實的需求。但是，以“985工程”學校為主導，大多將植物學改成了植物生物學，其教學內容體現了形態結構及其功能和發育原理的系統性和完整性，特別是植物體形成其結構并實現其功能的內在調控機制。有利于學生完整準確了解植物的整體性和生命的本質規律。不過，其對學生的素質和基礎要求較高。

4.植物學課程建設存在的問題

（1）植物學師資隊伍建設重視不夠。大學院系結構的調整，形成的院系兩級管理的結構，導致原有以課程為核心的教研組解散，教師教學活動的集體性缺失，以課程為目標的目的性弱化。教師教學活動各自為政。教學本身具有較強的技藝，需要傳幫帶，特別是植物學課程要求教師具有一定的識別植物的能力，年輕教師需要在教學實踐中由有經驗的教師傳幫帶，不斷積累教學和知識經驗。但是，教研活動的集體性缺失，其傳統不在。由于擴招，師資短缺，年輕教師短期內補充較多，經驗相對不足。由于受科研壓力的影響，教學教研活動及培訓機會減少。教學資源相對向實驗教學中心和學院集中，導致教師在教學活動中的主導性降低，邊緣化嚴重。顯然，教學活動理應以教師為主導，如何營造這樣一種氛圍是值得思考和努力的。

（2）精品課程的示范作用不強。重建輕管；重觀賞性，輕實用性；重教師教授，輕學生自學；特點沒有充分反映；各自為政，重復建設；資源豐富度不夠，共享平臺和機制缺失。

（3）網絡課程沒有體現出網絡的優勢。網絡課程、網絡課件、網絡教材的混淆；課程體系大而全；重教學內容呈現，輕學習環境設計；教學內容的表現形式單一；自主學習資源不足；導航系統不強；缺少評價與反饋，互動功能不強。

（4）教材多而雜。雖然近10年教材建設是過去70年的近3倍，但是與此前的教材相比，沒有明顯的主流教材。許多教材顯然缺乏時間和經驗的積淀，加之名利的驅動，在教材的編寫、出版、選擇使用等環節的功利化十分明顯，難以在短期內形成優勝劣汰的競爭環境，不利于植物學教材建設的進一步發展和提高。

（5）教學內容陳舊。植物學課程內容仍然以傳統的知識為主；現代植物學的進展十分迅速，在植物形態結構的發育，功能機制以及分子生物學在植物系統演化和分類中的應用等較少得到反映。

（6.）教學改革的力度不足。教學改革還只是零星的，涉及課程整體改革的教改內容或項目較少。這很大程度上與教師在課程建設和管理上的邊緣化有關。

二、建設植物學國家級精品資源共享課的設想

1.植物學國家級精品資源共享課建設的主體理念

隨著信息技術和網絡技術迅速發展，教學活動過程的信息化和網絡化是大勢所趨，也是學生認知規律和教學目標、教學資源優化、校際間學分共認以及終身學習的需要。因此，教育部對國家級精品資源共享課提出了明確的建設目標和內容，其宗旨是促進精品教學資源通過網絡的充分共享。

本人認為所謂精品課程，需要有先進的教學理念，實用、豐富、與時俱進的教學內容，創新的教學模式，便捷的教學手段，能夠激發學生學習的熱情和主動性，使學生的學習能力得到良好的鍛煉和提高。這其中，最為關鍵的是教學理念。教學包含教師的教與學生的學兩層含義，一直以來的觀念均認為教師教授課程知識就是教師的職責，但是，仔細思考就會發現學生的學才最為關鍵，教師教的再好，學生不學也是白搭。因此，教學過程中教師首要的任務應該是培養學生的自主學習能力。因為，就學生一生來說，學習能力遠比一門課程的知識本身更有用處。本科階段應該是培養自主學習能力的關鍵時期，因為在本科畢業之后的知識獲取主要靠自主學習，而人的發展需要不斷獲取新的知識和經驗，這完全要依靠學習。人與人之間的差異，在很大程度上取決于其后天的自主學習能力。樹立了這樣的理念，教師就可能有意識地減少滿堂灌的教學方式，而自覺地為創造和培養學生學習能力的氛圍而努力。這一理念符合建設精品課程的初衷，也可以滿足校際間的學分共認和終身學習的需要。

樹立起上述自主學習能力培養的理念，精品資源共享課的建設重要的是要建設便于學生自主學習的平臺，而不是建設便于教師教學的平臺。很長一段時間在精品課程建設或多或少存在這樣的誤區。要轉化到為學生自主學習建設資源共享平臺的目標，這需要我們轉換關于教師和學生在教學過程中的角色和作用的傳統理念。新的理念可以將教與學過程中的教師和學生的角色和作用比作教師為“導演”和學生為“演員”，教學過程好比演戲或電影的排練和表演過程。教師的職責就是選擇“劇本”（教材）、指導“表演動作”（示范）、營造氛圍和“搭臺”，而學生的任務則是熟悉“劇本”（教材）、“動作的訓練和表演”（自主學習和實驗）。顯然，在這一過程中，教師的主旨應該是營造學習環境，充分調動學生學習的主動性，培養學生自主學習能力。

2.植物學課程的特點分析

開設植物學課程的學校涉及綜合型大學、師范院校以及農林院校等類別，涉及的專業有生物科學、生物技術、環境科學以及農林院校的植物生產類各專業類別。因此，培養的目標和學生的專業對象差異明顯，農學和林學類專業需要學習的植物類別分別是草本為主和木本為主，這要求課程知識要針對不同學校類型和專業對象進行相應的調整。植物的地域性特點明顯，不同地區的院校，特別是地方性院校其培養學生的面向是當地社會需求，因此也需要更多地考慮涉及地方性的植物種類。因此，植物學課程內容的統一性是不切實際的！

盡管如此，但是植物學的基本知識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，包括知識結構（形態結構、類型特征），諸如細胞、組織、器官、植物類群以及名詞術語和分類知識點單元等方面。因此，只要一次建設，那就可以一勞永逸，進行共享，避免了重復建設，特別是低水平的重復。也有利于豐富教學資源。擁有豐富的教學資源，才能真正實現不受時空的知識學習。不過，正如上面提到的由于院校、專業和地區的差異性，各知識單元涉及的植物實例、代表性植物種類舉例等是不盡相同的，有時必須要強調這種特色。鑒于這樣的特點，應該建設一個統一的植物學課程資源共享平臺，在此之下，建設適應不同院校、專業和地區特點的植物學或植物生物學課程網站（頁）。此外，還可以包括藥用植物學、森林植物學以及觀賞植物學等。

植物學是一門利用專業術語描述植物形態結構、類群和分類的課程，“百聞不如一見”的認知規律，十分適合于這樣的描述性課程的學習心理。因此，教授或學習這樣的課程，需要多觀察實物或圖片，加深形象思維。植物學知識的網絡呈現，將植物及其結構搬進網絡，不受時間和空間限制，可以隨時調出并觀察，是植物學課程建設的必由之路！

3.全國植物學課程資源共享平臺建設

（1）植物學課程資源共享平臺框架。植物學精品資源共享課建設的思路，立足于高起點的頂層設計，可以考慮建設一個集合植物學及植物生物學以及藥用、觀賞、森林植物學，甚至植物生態學等同類課程的資源共享平臺。該平臺首先包括極其豐富的植物學知識資源庫、試題庫、理論和實驗教學內容，只有這樣才利于相同和類似資源的充分和無障礙的共享。基本的建設框架見下圖。

在此基礎上，分解植物學知識點，按不同媒體和材料進行資源庫建設，與相應的知識點相連接；建設豐富的、基于不同對象和目的的試題庫，建設一個共同的考核系統，基于不同課程和對象分選試題和考核范圍；編寫基于網絡適用于不同課程和教學對象的紙質教材；推廣實施基于資源共享平臺的植物學網絡教學模式，真正實現不受時空限制的植物學網絡學習。

平臺的基本功能有：能夠實現植物學教學資源的無障礙共享，適應植物學同類多種課程建設的需要，有效的可持續運營機制（知識產權明晰和使用頻率的收益制度）。

（2）資源庫建設。在建設過程中需要注意：

①資源種類。圖片資源：應該成為最主要的資源，植物的形態結構、發育及其類群均需要由圖片反映。數字切片可以做成無極放大和縮小，是模擬實驗室的最基本資源之一。錄像資源：植物的生長發育、植物傳粉、子實傳播等過程均可以通過錄像加以記錄。3D動畫：許多生長發育過程是很難通過圖片和錄像等簡單地加以呈現，因此，應該制作3D動畫模擬這些過程，比如雙受精過程等。虛擬實驗室：這幾乎可以將原有的實物實驗室搬上網絡，通過數字的形式，模擬實驗的過程，如結構的切片和花的解剖等，均可以虛擬化。此外，還有就是名詞、試題數據庫及其解答等。

②模塊化和標準化。分解植物學的知識單元，形成可組合式的知識單元模塊，從而根據課程大綱組合構建網絡課程，可以做到資源的共享和共建，而網絡課程可以根據教學需要、地區特點等進行相應調整和組合。為了實現這個目標，需要按照一定的標準進行模塊的建設。設計標準便于共享是其中需要進一步思考的問題，也是系統功能實現的關鍵。在海量資源環境中，這顯得十分重要。資源的內容主要是植物類群為基礎的形態、結構及其個體和系統發育過程以及相應的功能。這些資源可以分為兩個層次，第一層次為基礎資源，是以種為單位的從全株、幼苗以及各個生長發育階段的形態，包括器官根、莖、葉、花、果、種子的形態、內部解剖結構以及發育過程等。第二層次為結構、功能以及個體和系統發育過程的整合資源。一方面將結構與細胞和分子生物學的研究進展整合起來，形成整體系統資源，可選擇重要植物種類如擬南芥、水稻、棉花等開展；另一方面將種組合成屬或更高類群的系統演化的整合資源等。

③內容的更新及范圍界定。傳統的“植物學”需要吸納現代“植物生物學”的最新進展，學科覆蓋面擴大，知識覆蓋面更廣，不同分支學科的知識需要合理銜接；新的知識和概念涌現，需對植物學的教學內容進行必要的補充、更新和調整；在教學內容日益豐富的同時，學時卻不斷被壓縮，內容增加與課時減少的矛盾突出，如何根據教學目標和課時對教學內容進行合理取舍？通過教材中的拓展知識使知識單元系統化，設立知識窗口、批注，其內容有概念的引申、橫向知識的拓寬和前后內容的聯系等。

④典型而精致。所有素材需要具有典型的代表性，植物舉例的重要性、廣泛性、針對性。素材制作要精致，只有這樣才能成為精品。而這些內容一旦建設完成，就具有一勞永逸的利用價值，不會因科學發展和時間而遭淘汰。

（3）基于網絡的數字課程和教材建設。考慮到植物學課程內容的經典性和新進展主要體現在植物形態結構功能和類群系統演化的分子和生理水平，建立基于植物形態結構和系統演化為主體的植物學課程資源共享平臺，可以是系統完善、內容豐富、包羅萬象的植物學數字課程，該數字課程可以做到開放式，便于不斷地豐富、更新和完善內容，由大家共建共享植物學課程資源。考慮到學校類型不同、專業有別和生源以及地區的特點和差異，可以通過編制適合的教學大綱以及配套紙質教材，指導學生的學習活動，由學生根據大綱內容選擇需要學習的知識和內容，實現差別化、個性化和特色化的教和學。而這些差別可能僅是從不同植物舉例反映出來。從培養學生自主學習能力的角度，這是一種較為有利的模式，因為，只有讓一個人學會從海量的信息中選擇到自己所需要學習的知識的能力，才是最有效的學習方法。當然，考慮到學生能力的差異，也可以根據大綱建設相應的學校專門課程網站（頁），通過與資源平臺的內容超鏈接，實現差別化和專門化數字課程的功能。

編寫基于網絡的與網絡數字課程或資源相配套的植物學教材，仍然是必要的。該類教材的建設可以做到豐富但內容精煉，豐富性可以通過視窗方式延伸到資源共享平臺從而實現內容的更新和新進展的反映。實際上，如果資源共享平臺的內容是包羅萬象的，編寫具有特色的專門化適合培養對象的配套紙質教材，以此作為教學內容的依據，學生學習時可以在平臺上找到與教材相匹配的內容，實現差別化教學的要求。

（4）建立完善的考核系統。判斷植物學課程資源共享平臺在實現自主學習功能方面成功與否的一個重要指標即是完善的考核系統，應該包括自測系統、模擬考試及評分和遠程考試系統。實現這一功能首先要建立豐富多樣的試題庫，該試題庫還應具有便于組卷和調用的功能，試題與知識點的對應性和難易的分級等要素。

（5）探索合適的植物學教學模式。精品資源共享課建設的靈魂是有效方便地使用，從而真正發揮精品資源的共享意義。在這一過程中，積極探索適合不同學校、不同地區的基于網絡的植物學教學模式，是充分利用的重要途徑。基于網絡的自主學習的教學模式可能較為符合信息和網絡技術發展推動的現代教育改革和發展的趨勢，也是校際間課程互選互認和終身學習的需要。當然，不同學校和生源以及不同培養目標所采取的教學模式和方法應該差別化，并不斷進行新的探索。

三、幾點倡議

1.抓住機遇

當前，國家級精品資源共享課建設計劃的啟動，為建立全國性植物學課程資源共享平臺提供了良好的機遇。精品課程建設已歷經十個年頭，前述的經驗與教訓使得我們需要思變，應該有更新的和更高的建設目標。基于網絡的現代信息通訊技術的迅速發展為資源共享提供了網絡硬件環境的保證，現代基于網絡的教學以及校際課程的互選互認已經是大勢所趨，未來終身學習的需要對網絡資源提出了更高的要求。因此，作為植物學教師積極參與植物學精品資源共享課建設是功在當代、利在千秋的偉大事業，是一種歷史使命和責任。

2.加強校際間的大聯合

要建設包羅萬象的植物學課程資源共享平臺及數字課程光靠一個學校、少數教師是無法完成的，它需要全國多所類似學校的聯合，共同協作完成。可以以十余門原有國家精品課程聯合作為基礎，再進一步發動和聯合幾十門省級精品課程的參與，建立植物學課程資源共享平臺。它們代表著各自的區位、影響、資源、人才等優勢和特色，聯合就意味著整合，真正實現精品資源的共建共享。此外，還可以進一步動員其他有實力和資源的院校參與進來，真正做到在全國范圍的共建共享。

3.尋求更大的支持

由于這是一個龐大的計劃工程，需要有較大的基金資助。國家啟動的精品資源共享課的資助力度，就單門課程的基金而言是不足以滿足建設需要的。因此，建議考慮設立類別資源共享課，有較強的資助力度，較少的課程類別。生物學領域僅需要設立動物學、植物學、微生物學、遺傳學、細胞生物學、生化與分子生物學、生態學等十余門就可以涵蓋，其他分支課程可以在這些平臺上進一步開放其應用功能而得以拓展。因為，這些后續課程可以利用這些平臺擁有的大量共享資源而不需再每門課程涉及相同或類似知識點時進行低水平重復建設。有助于促進課程整體建設水平的提高，還可以節省在這些后續課程建設時的投入。第一步在基于開放競爭性前提下設立一些這樣的課程作為試點，然后在取得經驗后再全面推廣。此外，還要廣開基金來源。首先應該建議國家自然科學基金支持教學資源的建設，國家自然科學基金設立了人才培養基金，對教學實習基地進行了大力度的投入，類似地設立精品資源共享課專項支持自然科學課程資源共享平臺建設，這是一勞永逸的事業，許多教學資源只要一次建設，就可以永遠被共享，因為諸如植物的基本形態結構是不會隨時間和地區而發生變化的。通過資助這樣的項目，也可以鍛煉和培養相關專業的教師，甚至是學生，也是另一種形式的人才培養，而其影響和受益面會更大。

同時，可以尋求國家級精品資源共享課的省市級配套基金或通過各省市教育廳以及各學校的支持。還可以吸引社會各界的人力和資源的支持，共同完成平臺的建設。

4.可持續發展機制

植物學課程資源共享平臺可能不需要單獨另建新的平臺系統，可以在現有建設的國家級精品資源共享課平臺的基礎上，開發適于支撐植物學課程資源共享平臺的功能。當然植物學課程資源共享平臺的建設不是一蹴而就的，需要長期持續建設，并共享使用，在使用中不斷豐富和完善。為了保證可持續發展，需要有一套可持續的管理和運行機制。平臺上的所有資源，本著誰建設誰收益的原則，根據資源的點擊和下載利用率獲得相應的報酬，這樣就需要將所有資源打上作者的標簽以便于統計，這有利于調動建設者的積極性。此外，應該考慮納入國家公共資源平臺的高度認識建立教學資源平臺的重要性，實施政府公共財政的持續支持。

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