体智能教案范文

体智能教案范文第1篇

关键词：调度员培训系统 智能电网调度技术支持系统

中图分类号：TM 734 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0042-02

Research and Implementation of Dispatcher Training System Based on Intelligent Grid Dispatching Technology Support System

Zhou Han1 Zhang Jinzhe2 Yuan Qihai1 Wang Lili1 LiuYan1

（1.State GridElectric Power Research Institute，Beijing，100192China；2.North China Electric Power Research Institute Co.，Ltd，Beijing，100045 China）

Abstract：the paper mainly expounds the research on the technology of smart grid dispatching support system based on the model， make full use of public data and graphic information platform and provide a basis for the application， so as to realize the process of Intelligent Grid Scheduling Support System of dispatcher training system based on the basic functions and extended functions.

Key Words：Dispatcher training system； Smart grid dispatching technical support system

当前，我国电网进入了建设统一坚强智能电网的新的发展阶段。电网技术的不断发展和电网规模的快速增长对调度生产运行人员驾驭大电网能力提出了更加迫切的要求。调度员培训模拟应用功能（DTS）是调度员知识学习、经验积累、技能培训、岗位考核及反事故演练的重要工具，在提升电网调度运行技术水平方面具有独特的作用，是智能电网技术支持系统建设的重要组成部分。

1 基于智能电网调度技术支持系统的调度员培训系统的技术路线

1.1 一体化

新型的基于智能电网调度技术支持系统的DTS采用彻底的一体化技术路线。其主要特点为：

充分发挥智能电网调度技术支持系统基础平台高效、稳定、功能强大的特点，不采用任何中间实时库或共享内存技术，系统无冗余接口或中间缓存，减少了接口的失配性和性能迟滞。

充分共享智能电网调度技术支持系统平台和基础应用提供的公用模型、数据和图形信息，最大限度地减少用户的二次维护工作。

充分进行应用共享，通过基础应用功能（稳态监控、AGC、网络分析等）在培训态下的部署构建功能完整一致的控制中心模型，保证了调度员培训应用的一致性原则的充分实现，构建了完整、丰富的调度培训模拟环境。

1.2 真实性

DTS不仅建立常规的发电机、交流输电线、变压器、电抗器、电容器、母线、开关、刀闸、负荷等一次设备模型，还建立高压直流输电系统、串联补偿器等新型一次设备模型。除此之外，DTS还建立继电保护、安全自动装置、低频低压减载等二次设备仿真模型以及AGC控制系统模型。能真实地再现事故及恢复过程中的潮流分布、二次设备动作情况以及控制系统响应，能准确地仿真特高压和网省联络断面的潮流分布和电网特性。

1.3 灵活性

教员可以采用图上操作和表单操作进行各种调度操作模拟及教案制作。

提供了综合令模拟、发电负荷匹配跟踪、集合操作等功能可以简化教案制作和厂站与外部调度的事故响应操作。

提供了子教案以及消息型事件功能可以灵活地模拟复杂的故障场景。

提供了WEB交互技术，支持远程教员联合制作演习教案，简化了大型联合演习的教案制作过程。

2 系统结构

DTS总体分为电力系统仿真、控制中心仿真和教员台三个子功能模块。其主要软件组件模块的关系如图1所示。

事件调度服务：实现对教员/学员操作事件的接受、调度和解析，并将其转入待电力系统处理的事件队列。同时实现子教案的存储和调用。

电力系统模型：实现电力系统的仿真计算和事件操作处理，包括电力系统稳态仿真、电力系统动态仿真、继电保护和安全自动装置仿真、误操作仿真、统计分析等。同时实现快照、教案的制作。

培训评估：按照制定的评估规则，对系统运行状况的分析，实现培训过程的信息记录和评价。

数据采集仿真：实现对仿真电力系统的数据采集过程的仿真，将理论仿真计算的结果模拟成更为接近现实系统的各种量测。同时可以接受控制中心模型的遥控/遥调等操作，实现对电力系统仿真状态的改变。

控制中心模型：用以模拟与实际调度控制中心相同的系统环境，其中包括电网实时监控与智能告警、电网自动控制（AGC、AVC）以及网络分析等应用功能；

PLC仿真：接受培训态下AGC生成的控制设点，并仿真PLC的控制策略，生成电力系统模型中机组的出力设点。

DTS系统部署在II区，其经防火墙与I区PAS系统相连。同时DTS通过调度数据网外II区与所属各省地DTS系统互联或Web交互。DTS硬件部署图见图2所示。

3 技术特点

基于智能电网调度技术支持系统的DTS具有电力系统稳态仿真、频率仿真、调度操作模拟、继电保护仿真、安全自动装置仿真、交直流混合输电系统仿真、量测系统仿真、及AGC仿真，同时实现了基于WEB技术的联合反事故演习支持功能。具体有以下技术特点：

3.1 彻底的一体化设计思想

没有内置平台和数据库，充分共享模型和方式数据及画面，同时能够对AGC等控制系统实现离线闭环仿真。

3.2 独特的原型逻辑仿真法实现对继电保护进行模拟

改变了传统的逻辑仿真法截获故障信息的预判思路，通过建立继电器的空间和时间的动作特性原型，进行继电保护的模拟。

3.3 支持培训时在线的潮流转移分析

提供了灵活方便的事故下潮流转移分析功能。可以方便地为教员或方式研究人员提供事故及操作前后的潮流分析比较。同时提供了基准断面锁定功能，可以实现多步操作前后的分析和比较。

3.4 灵活且完备的培训教案保存

教案中保存典型教案中的电网模型、运行方式以及图形，用户可以追溯历史电网的典型培训教案。用户可以在当前电网模型变更后导入原有教案中的运行方式，大大方便培训教案的制作过程。

3.5 基于WEB技术，实现上下级调度的联合反事故演习

充分利用Java技术的跨平台优势，实现了基于WEB的联合反事故演习功能。演习人员可以通过调度数据网加合反事故演习进行浏览和操作。远程浏览器无需安装，可以广泛支持各种主流操作系统。

4 结语

基于智能电网调度技术支持系统的DTS应用功能遵循智能电网调度技术支持系统的总体设计和功能规范，充分依托和发挥技术支撑平台的优势，实现了基于智能调度技术支持系统的一体化DTS。充分共享了平台模型、方式和画面，可以方便地构建仿真培训数据环境，维护简单方便；基于应用的多态部署，实现了控制中心模型模拟，同时实现了AGC的闭环仿真，保证了培训环境的一致性；仿真模型全面，在实现了交直流混合一次电网仿真的基础上，实现了继电保护、自动装置、低频低压减载以及量测模型仿真，继电保护模拟采用了独特的原型逻辑仿真法，培训模拟更加真实；实现了基于WEB交互方式的联合反事故演习支持功能，支持用户基于调度局域网进行远程联合反事故演习，具有跨平台、无需安装、交互快速灵活的特点。

参考文献

[1] 马韬韬，郭创新，曹一家，等.电网智能调度自动化系统研究现状及发展趋势[J].电力系统自动化，2010，34（9）：7-11.

[2] 张伯明，孙宏斌，吴文传.3维协调的新一代电网能量管理系统[J].电力系统自动化，2007，31（13）：1-6，22.

体智能教案范文第2篇

关键词：移动智能终端；教学；应用模式

随着移动互联网的逐步推进以及智能手机、平板电脑等移动智能终端的广泛应用，人们利用许多碎片化的时间获取资讯、娱乐及自主学习。特别是以苹果IOS、谷歌Android、微软Windows Phone系统为代表的智能移动终端已经成为学生的重要学习工具，学生学习知识和掌握知识的方式也发生了变化――进入了互动学习时代。

而基于移动互联网技术所开展的移动教育，可以通过移动智能终端与移动通讯网络无线接入，将真正地解决和实现教学在任何时间、任何地点进行的梦想。这对于教育的普及有着莫大的帮助。

但在互动学习时代，智能移动终端的教学应用应该采用什么样的模式，才能发挥移动智能终端的最大潜能和功能？

1 基于短消息的移动教育

通过短信息，不仅用户间，而且用户与互联网服务器之间都可以实现有限字符的传送。用户通过手机，将短信息发送到位于互联网之上的教学服务器；教学服务器在分析用户的短信息后转化成数据请求，并进行数据分析、处理，再发送到用户手机。以此进 行用户与服务器之间的互通，完成一定的教学活动。

2 基于浏览、连接的移动教育

移动用户使用无线终端，经过电信的网关后可接入互联网，访问教学服务器，并进行浏览、查询，实时交互，类似于普通的互联网用户。目前只能浏览基于WAP协议的服务器，还无法正常访问显示HTTP协议的服务器。

3 基于电子教案的应用模式

整合文字、图片、音频、视频等资料的电子教案，具有人机交互性的特点，可以充分发挥平板电脑等智能终端的人机互动优势，学生在使用智能终端阅读电子教案时，可以随意放大或缩小文字、图片、视频的大小以方便阅读；在电子教案中使用音频技术，可以实现点读机功能的英语教材；学生在做电子教案中的练习题时，完全是一种互动模式，完成练习后立即可以得到反馈结果。

电子教案具有多媒体和交互性，直接服务于学生的自主学习，并且不受内容篇幅的限制，相对纸质教材，可以更加全面直观地体现知识内容，改变学生的阅读方式，提高学生的阅读兴趣。电子教案是智能移动终端不可缺少的应用模式。

4 基于快捷反馈系统的应用模式

快速反馈系统最早的形式是每个学生手持一个类似遥控器的终端设备，教师通过投影仪显示题目，学生使用Clicker选择正确答案，学生的答案可以立即反馈给教师，教师可以快速对学生的答题情况进行统计，这种系统俗称“按按按”。现在这种快速反馈系统在平板电脑上已经得到实现，基于平板电脑的快速反馈系统比Clicker系统具有更加强大的功能和扩展空间，除选择题和判断题外，平板电脑快速反馈系统还可以实现连线题、排序题、拼图题等更加复杂的客观题型的快速反馈。

快速反馈系统可以实现课堂上教师和学生之间基于问题的互动，为教师及时了解课堂教学效果提供了方便。但是快速反馈系统不关注教师的教学方式和学生的学习方式，它只对课堂教学效果进行测试和快速反馈，因此，这种应用模式具有通用性，无论在哪一个学习时代，快速反馈系统都是一种重要而且必要的应用模式。

5 基于微博客户端的互动应用模式

利用移动智能终端作为课堂互动教学平台，老师和学生还可以通过微博客户端实时沟通，在不影响他人的前提下进行小组讨论，这些评论都会直接显示在教室投影仪的大屏幕上，从而有效地增强课堂互动效果。

6 基于教育APP应用的互动应用模式

基于教育APP应用的互动应用模式是最能体现平板电脑教育价值的应用模式，是真正实现学生一对一互动学习的应用模式，也是最吸引学生购买平板电脑等移动智能终端的应用模式。欧美等发达国家几乎所有的实验学校都在采用这种模式进行一对一的教学。教育APP应用的数量和质量是决定平板电脑等移动智能终端能否真正成为学生的学习工具，并得到普及应用的关键因素。感到欣慰的是，目前国内的教育APP应用数量和质量都取得了长足的进步和发展。各大高校也认识到了教育APP应用的优势和趋势，相继在投入人力和物力开发与本校各大系统对接的APP应用，供在校学生使用，取得了一定的成效。

基于平板电脑等移动智能终端的教育APP应用能够实现每一个过程的一对一互动学习，这种互动学习体验是前所未有的，是对学习方式的革命性改变。

7 基于网络学习空间的应用模式

以网络学习空间的建设和应用在欧美发达国家，以丰富的微视频课程资源、科学精细的知识点分级体系、优秀的互动学习体验、全面的评价管理系统和学习进度管理系统，已经获得了成千上万的家长和学生认可。

网络学习空间为学生创造了人机互动、师生互动、家校互动和生生互动的个性化自主学习。在互动学习时代，学生在学习空间进行学习的过程中，可以便捷地获得系统的学习方案指导，教师或家长的引导、评价和鼓励。师生、生生、家校之间的交流互动，需要共同的自主学习氛围，都可以在网络学习空间中得以实现。

随着移动互联网的逐步推进，移动智能终端走进高校课堂已经是一个不可改变的趋势，教师在教学过程中要善于思考，敢于创新，充分利用移动智能终端的强大功能并选择合适的教学应用模式，从而激发学生的学习兴趣、促进师生课堂互动，让移动智能终端更好地服务于大学生的学习、生活。

参考文献

1 《信息技术教育》.2008（3）

2 黄萍萍，陈玲平，贾靖林.手机――未来最普适的移动学习终端[J].2009（11）

体智能教案范文第3篇

关键词 线性代数 精品课程 数字化资源 教学实践

中图分类号：G642.3 文献标识码：A

自教育部在2003年启动精品课程建设以来，精品课程建设迄今已走过十多个年头。在这十多年的时间里，精品课程建设的思想已深入人心。如今，各高校对精品课程的建设已形成了共识，就是建设具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材和一流教学管理等特点的示范性课程。线性代数是高等学校理工科专业的一门重要基础课，它既是数学在其他学科应用的必需基础课程，又是提高学生数学修养的核心课程。我校的线性代数课程2005年被列为校级精品课程，2007年被评为湖北省精品课程，2009年又成功申报为部级精品课程。在精品课程的建设过程中，我们结合自己的实际情况，开创了一条以数字化资源平台为基础的精品课程建设特色之路。

1线性代数数字化资源简介

我校自1998年开始就由方文波教授组织牵头进行线性代数数字化教学资源的研发建设，在十多年的时间，课题组采用边研究、边实践的方式进行线性代数数字化资源的建设，先后攻克多个技术难关，最终建立了较为完备的数字化资源系统，满足了新时期教育教学改革的需要。在我们所开发的数字化资源系统中，一共包括六个子系统，分别是线性代数演算系统（简称演算系统）、线性代数求解模型（简称求解模型）、线性代数学习模型（简称学习模型）、线性代数智能在线测试系统（简称测试系统）、线性代数在线实验系统（简称实验系统）以及线性代数智能电子教案（简称智能教案）。在整个数字化教学资源系统中，各子系统功能相互独立又具有一定的联系，形成了一个有机的整体。演算系统是专门为教学而设计，其输入输出界面与教师写黑板的格式完全一致，操作简单、界面直观；而在线测试系统不需题库支撑，能随机生成试题和完整的解答过程，同时能自动评卷并记录学生成绩，易于学生自主学习；在实验系统中，我们设计了丰富的实验内容，这些内容涉及到工程学、计算机科学、数学、物理学、生物学等学科。通过这些内容，我们把线性代数中的抽象理论通过大量的几何直观来解释，便于学生理解，同时系统也支持实验情景自主创设、自主探究，能很好地激发学生学习的兴趣；而智能教案则是把演算系统、求解模型、学习模型和教学内容有机结合起来，使教案具有强大的智能计算功能，便于教师教学；求解模型和学习模型则分别是为教师和学生开发的两个系统，前者有利于教师提高课堂效率及教学质量，后者则有利于学生自主探究性学习。

近年来，为了充分利用数字化教学资源为教学服务，我们将上述的六大资源系统与网络技术相结合，开发了线性代数智能教学平台，突破了在线性代数教学中有效使用信息技术的难点，营造了一种适应信息时代学习特征的教学环境。

2 线性代数精品课程建设的实施情况

2.1教学内容的设计

线性代数是工科数学的三门主要基础课程之一，由于开设时间较短，课程教学内容的安排，授课方式及方法仍处在不断探索、调整、完善的过程中。目前，大多数理工类大学线性代数课程的教学内容基本相同，主要包括行列式、矩阵、n维向量、线性方程组、特征值与特征向量以及二次型等六块，不同的只是教授的先后次序。但近年来，专家们越来越倾向于将空间解析几何的内容揉进线性代数课程中，采用代数与几何相结合的方法来讲授线性代数课程。这主要基于两个事实：一是国外先进的线性代数教材都比较注重代数与几何的联系；二是代数与几何本身就有着密不可分的关系。所以考虑到线性代数课程教学内容的这些变革趋势，同时结合我校的实际情况（40学时），在不增加教学学时的情况下，我们通过自主研发的智能教学平台对代数与几何的内容进行了有效整合。我们主要是从四个方面设计相关的教学内容，以此来体现代数与几何的结合。

2.1.1行列式与几何的关系

事实上，在行列式中，二阶行式的绝对值可以看作是其列向量所构成的平行四边的面积；三阶行列式的绝对值可看作是其列向量所构成的平行六面体的体积。基于这个结论，在智能教学平台的测试及实验系统中，我们设计了如下的案例：使用二阶行列式判别平面向量是否平行以及计算平面多边形的面积，使用三阶行列式判别空间向量是否共面以及计算四面体和四棱截锥体的体积。

2.1.2矩阵与几何图形的关系

矩阵方法是线性代数的重要方法，在计算机图形学中，图形的处理就是用矩阵方法进行处理。在智能教学平台中，为了让学生对矩阵有直观的认识，我们介绍了如何使用矩阵来表示平行四边形以及平行六面体。

2.1.3方程组理论与几何的关系

方程组是线性代数研究的主要内容之一，在线性代数课程中，对于线性方程组解的讨论通常都是采用代数的方法来进行的，几乎没有涉及几何的内容。解析几何在讨论平面、直线间的位置关系时，也只是用几何的方法进行讨论，没有用到方程组理论。而实际上，三元线性方程组解的结论我们是可以通过平面的位置关系来解释的，而平面的位置关系也可以通过三元线性方程组解的结论来表达。所以在智能教学平台的测试及实验系统中，我们增加了这方面的案例，帮助学生通过几何的方式来理解方程组解的理论。

2.1.4初等矩阵与线性变换的关系

在代数中，初等矩阵具有重要的作用，代数学中的很多重要结论可以由初等矩阵的性质得出。与此类似，在几何中初等矩阵也有重要的应用。事实上，代数中三种初等矩阵分别对应几何学中的三种基本变换：对称变换、伸缩变换、错切变换。于是代数中很多抽象的结论，在几何中就有生动的应用。所以在智能教学平台中，我们也增加了不少这方面的案例。

2.2师资队伍建设与师德、教风建设

师资队伍的建设和师资素质的提高是精品课程建设的关键。在我校线性代数精品课程的建设中，我们制定了明确的师资队伍建设规划，在引进高水平、高学历青年教师的同时鼓励团队成员在职攻读博士学位。经过几年的队伍建设，我校线性代数教学团队人员的学历、年龄、职称结构已趋于合理。目前团队的所有人员均具有研究生及以上学历，其中具有博士学位的3人，在读博士5人；成员中具有高级职称的教师6人、中级职称5人、平均高校教龄10年以上，教学经验丰富。几年来，团队中的教师有多人获得湖北省及学校的教学优秀奖和青年教师讲课比赛奖。

加强师德建设和教风建设，形成良好的教师风范，培养一支爱岗敬业、教书育人、教学和科研水平高的一流师资队伍。自2000年以来，团队成员共完成部级、省级和校级教研项目40余项，发表教学研究论文60多篇，主编或参编部级和科学出版社“十一五”规划教材各一本。

2.3线性代数课程立体化教材的建设

立体化教材的概念在国内已提了很多年，很多教材都号称是立体化教材，其实只是“纸质主教材+教学辅导书+电子教案”。在这种立体化教材中缺少了很主要的一个内容――教学网站，我们认为立体化教材的一个主要标志应该是与主教材配套的教学网站。所以在教材改革工作刚开始时，我们就把主教材、数字化资源和教学网站统一打包进行一体化设计，但是整个建设过程我们还是本着循序渐进、逐步过渡的原则来进行。在课程建设初期，纸质教材我们选用的是部级获奖教材，同济大学主编的《线性代数》，保持了教材的先进性和连续性；同时我们也精选1-2主题，设计部分几何命题和应用案例放在数字化资源和教学网站上面，以体现我们的教改思想。经过多年的积累，目前完全体现我们教改思想的线性代数数字化资源和教学网站已基本建设完毕，主教材《线性代数及其应用》几经修改也已在高等教育出版社出版，并已在武汉纺织大学正式使用。同时辅助教材《线性代数及其应用智能电子教案》也一同在高教出版社出版。

2.4课程教学方法与手段以及教学效果评价体系的改革

智能教学平台的使用改善了课堂教学、课外学习、交流答疑和课程考核等四个教学环节的教学现状，在六年多的实践应用和上百所高校的推广中，形成了线性代数“四结合”的教学新模式：传统教学手段与现代信息技术的结合；启发式教学与自主探究性学习的结合；知识学习与能力培养的结合以及理论教学与实验教学的结合。此新模式包括CSL课堂教学模式、ISIG学习模式、SSF评价模式。

CSL是Calculus System（演算系统）、Solving Model（求解模型）、Learning Model（学习模型）的缩写。所谓CSL课堂教学模式是指教学时通过智能电子教案把数字化资源中的演算系统、求解模型、学习模型和教学内容有机地结合起来，实现了教学过程板书的电子化，学生学习行为的主动化，提高了课堂教学效率、学生的学习效果。ISIG是Interest（兴趣）、Support（支持）、Incentive（激励）和Guide（引导）的缩写。所谓ISIG学习模式则是指通过数字化资源中的实验、测试以及交流答疑系统给学生提供一个有趣、生动的自主学习环境，引导、激励学生的自主学习，激发学生的学习兴趣，增强了学生的数学学习、应用能力。所谓SSF是Test System（测试系统）、Experiment System（实验系统）、Final Exams（期末考试）的缩写。而SSF评价模式则是通过把测试系统和实验系统中的成绩按总评成绩=测试系统平均成绩w1+实验系统平均成绩w2+期末考试成绩w3的方式记入总评成绩，通过不同的权值可得不同的评价模式以适应于不同学校、不同专业、不同层次的考试要求，实现了评价与学习过程的完美结合。

3线性代数精品课程建设以来取得的成果

自精品课程建设以来，我们先后在高等教育出版社出版了四套智能电子教案：《线性代数演算系统》（同济三版）、《线性代数（第二版）智能电子教案》（经管类）、《高等代数智能电子教案》（北大三版）和《线性代数电子教案》（同济五版）。2009在教育部举办的全国多媒体课件大赛中荣获一等奖；同年教研成果《高等数学数字化教学资源的研究与实践》经湖北省教育厅组织的专家鉴定，结论为国内领先；2010年的教研成果《线性代数智能教学平台（网络软件）》经湖北省科技厅组织的专家鉴定，结论为国内领先。2009年教学成果“基于智能教学平台的线性代数课程教学模式的研究与实践”获国家教学成果二等奖、湖北省教学成果一等奖、武汉科技学院教学成果特等奖。2013年，教学成果“教育信息化背景下线性代数数字化课程建设的探索与实践”获湖北省湖北省教学成果一等奖、武汉科技学院教学成果特等奖。

4结语

精品课程的建设是一项长期而艰巨的任务，在课程的建设中，我们将始终如一的坚持以“学生为本”的教学理念，坚持教学研究和教学改革，为学生提供更优质的教学资源，进一步提高人才培养质量。

参考文献

[1] 方文波，马俊，欧贵兵等.基于线性代数智能在线测试系统的考试改革及实践[J].中国大学教学，2008（2）：42-44.

体智能教案范文第4篇

一、教案要符合农村学生素质

对于教案，要考虑是否适合你的学生接受。在众多的教科书上，某某名牌学校某某特级教师写的案例等，都只能作为参考，应综合写出你的学生能够接受的有价值的教案。如果对别人写出的教案囫囵吞枣，用于智能差异大，接受能力差异大的学生，效果就不会好。

面对有先进的多媒体教学设备的城市名校，许多农村学校的设备就显得捉襟见肘。目前，城市名校的老师写的教案，只适合有先进的教学设备的学校，适合那些经过严格选拔的学生接受。比如讲朱自清的《春》，先提问学生写春的诗句，然后再出示这些诗。有先进的多媒体设备的学校，用幻灯片或电脑在屏幕上一放就出来了。既省时，又形象，达到了寓教于乐的目的。如果在农村设备差的学校，用粉笔在黑板上写要多少时间？另外，在农村学校的学生发言又不是那么积极，一下也总结不出这么多诗句。这就是人的智能差异大小和学校有无先进设备的区别。因此，必须结合学生的适应能力，写出适合学生的教案，然后才能收到好的效果。

相反，在办学条件较好的学校，哪怕是特级教师，面对农村的许多学校，如果不对学生调查研究，就用在名校的方法进行教学，学生不一定听你的。违背教育规律，就不会取得好的成绩。

二、家长与学校的配合不如城里的学校

在城市，除了办学条件比农村好，家长与学校的配合也比农村好，望女成凤、望子成龙大多付诸行动，请家教，监督学生学习等等也很普遍。

在农村学校，许多家长只注意孩子的温饱问题，经济情况不景气的，连温饱都难维持，虽望女成凤，望子成龙，可又顾之不及，他们只是让孩子混一个初中文凭就外出打工挣钱。这样的学生看到前途渺茫，对学习也就没了信心。有一些经济条件好的家长，不知正确的教育方法，只知奔一份大家业供孩子享受就行，这样的学生压根就不愿意刻苦学习。

种种原因，在教育方面也就拉开了城乡之间的距离。

三、改变农村的教育条件是有希望的

并非说在条件差的农村学校学生的总体成绩就差，就培养不出高素质的学生来了。许多贫困和不贫困的学生都有胸怀大志和素质好的，通过发奋是会取得好成绩的。

要使一所学校有声有色，“决定的因素是人不是物”。条件差的学校照样能出人才。“天时不如地利，地利不如人和”。只要“人和”，老师就有信心教，学生就有信心学，何患没有生机。

历年来国家在教育经费上也采取了许多扶贫措施，从中央就拨专款4．9亿元扶贫，贵州省就有276所扶贫的项目初中受益，农村占大多数。目前又正在进行两基验收，农村许多条件差的学校已得到了不断改善，近几年走到农村，学校就是一道亮丽的风景线。并且，国家已采取了减轻农民负担的许多措施，特别是取消公余粮，这是空前的，历史上很难找到的。并且，许多贫困生还享受到“爱德基金”等许多项目补助。

体智能教案范文第5篇

关键词：公共选修课 教学实践 探索

公共选修课是由教务处统一组织、面向全校学生开设，由学生自由选择后，学校组织集中讲授的课程。众所周知，公选课有利于优化学生的知识结构、提高学生的综合素质、培养学生的创新能力，以及对于学生个性的发展、对于学生设计自己的成才目标，有着更重要的作用。

论文将从公共选修课《物联网导论》的课程定位入手，简单探讨教学内容的选择与设计、教案的设计和课件的制作、课堂教学技艺的选用、考试考核等几个方面的问题，以使课程在人才培养中发挥其应有的功效。

1《物联网导论》课程定位

《物联网导论》作为我院公共选修课，其主要的面向对象是全院不分专业不分年级的在校大学生。旨在通过该课程的开设拓宽学生的知识视野、提升学生的科学素养、建立合理的知识结构，同时满足学生不同兴趣、爱好与特长发展的需要，促进学生创新意识、创新精神和创新能力、实践能力的提高，实现人才培养目标。所以，课程内容不宜涉及过于专业的物联网知识，而应结合学院整体教学规划和选课学生的专业特点拟订合适的教学内容。

2 教学内容的选择与设计

教学内容的选择与设计，要结合课程的培养目标，适应选修学生的专业特点。《物联网导论》的总体目标： 让学生掌握物联网概念、市场运作、关键技术、应用介绍、标准化进程等诸方面的基本知识。这门课程要求学生能够了解掌握涉及国内国际物联网的各方面知识的同时，增强当代大学生对新兴事物的了解； 以《物联网导论》为载体，结合物联网发展现状，普及科学知识，提升学生科学素养； 以《物联网导论》为载体，结合物联网科技的应用进程及展望，培养学生严密的科学思维方法和开放式分析问题、解决问题的能力、激发学生的想象力和创新能力。具体包括： 知识、能力和素质三个层面。

由于该课程面向全院所有专业的专科学生开设，选课学生人数较多、专业各异，另外，学生背景参差不齐、选课目的各不相同，这就为教学内容的设计提高了难度。结合课程的目标和学生的特点，教学内容的选择应遵循注意拓宽知识面、反映学科前沿、保持完整性等原则，同时还应加强知识性与趣味性，具有科学普及的特点。简言之，课程内容由具有物联网技术的相关领域应用延伸到“智慧城市”、“智慧地球”，由日常生活中的物联网产品延伸到军事与国防领域中的高科技产品，让学生在感兴趣的案例中汲取物联网世界相关知识。

3 教案的设计、课件的制作

教案是备课内容简要而有序的记录，是教学过程中的参照系，可以提示教学内容、重点、难点、目标、思路，帮助教师有效完成每一次教学。

教案的设计，首先要打破传统教案的固定、僵化模式，允许教案因人、因课程、因教学内容而异。其次，教案要开放、灵活。具体来说就是教案的设计和书写体现出内容上的概要性、形式上的模糊性和结构上的不确定性，以便能够适应新情境、容纳新内容、确立新策略，扩散新思维，为教学中师生间的互动共振、互生新知、互建新情留有余地。再次，教案的设计要注意与问题驱动教学、案例教学、启发式教学等课堂采用的教学方式相得益彰，结合学生的特点、选修课开设的目的，选取经典案例体现教学内容的趣味性、生动性和科学性。

课件制作的质量直接关系到教学效果。一个优秀的课件应该是好的内容与美的素材的完美结合体。除了课程内容本身的科学性，还应具备一定的技术性、艺术性。以“智能家居”的介绍为例，教学内容已经设定，即“智能家居”，然后根据“智能家居”课件脚本收集相关课件素材―――文本（智能家居的开发、性能、用途） 、图像、视频（智能家居的一些模拟应用以及所带来的便捷效果），然后进行课件的编辑制作和展示。

4 课堂教学技艺的选用

选修课的性质和任务决定了它的教学应有不同于必修课的特点。它不强调知识的系统性、完整性，而重视的是研究兴趣的激发、最新科研动态的传递和评价以及学习和科研方法的引导。物联网导论课程是针对全院学生开设的，教师主要采用了以下几方面的教学方法：

4.1 案例教学法

案例教学是从培养学生的实践能力和积极进取精神为目的出发推出的一种特殊的教学方法，它是在教师指导下，根据教学目标的需要，采用案例来组织学生进行学习、研究和锻炼能力的方法。

在讲解智能交通的特殊性能时，可以挖掘现实生活中的案例，比如以常州快速公交（BRT）设置案例，讨论智能交通的特殊性能。案例教学法的优点在于密切联系实际，具有较强的针对性、目的性和时效性。在实际教学中运用案例教学法不仅有助于学生对课程内容的理解，而且能够改善课堂气氛，增加学生的学习兴趣和动力，为学生利用所学知识解决实际问题奠定基础。

4.2 换位法教学法

所谓换位教学法，简单地说，就是上课时教师和学生对换位置，由学生主讲、教师听，之后教师加以补充和修正的一种教学方法。换位教学法中教师是一位导演，甚至是一部“辞海”，一个“资料索引”，指导学生表演，提供机会给学生翻阅、查询资料。教师不仅教会学生掌握知识，更重要的是让学生自己去猎取知识、研究问题，真正做到授之以“渔”。

在换位教学中，学生一般先要上网或去图书馆查找相关资料，然后实地观察了解并制作课件，在课堂上将自己对该知识的理解和认识详细地讲给同学听。

比如，可以将“二维码技术在火车票中的应用”中的部分知识点作为换位教学的试点内容，组织学生进行资料收集、课件制作，最后在课堂上进行讲解。通过这样的实践活动，可以有效促进学生主体性的发展和提高学生的自主学习能力，能帮助学生了解各种二维码技术的性能、特点和用途。

4.3 启发式教学

启发式教学就是指教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律，从学生的实际出发，采用多种方式，以启发学生的思维为核心，调动学生的学习主动性和积极性，促使他们深刻体会学习的一种教学指导思想。启发式教学关键在于创设问题情境，根据教师所营造的问题引导学生思维，激发其学习热情，培养独立思考能力，真正地把学生的兴趣和注意力引到课堂上来。

通过采取一定的选修课教学对策，选修课完全可以体现“以人为本”的教育思想，实现学生选课、上课的自主自由，达到培养学生个性，充分发挥学生潜能的目的。

5 考试考核方式

课程总成绩按照平时成绩（ 出勤、作业） 和期末成绩4：6 的比例严格执行。由于选课人数较多，平时的出勤可采取随机点名的方式，缺勤一次扣除相应的分数。平时成绩包括课堂讨论、案例教学的互动、课后习题等。期末考试采取调研报告。最终成绩可按90～ 100分、80～ 89分、70～ 79分、60～ 69分、0～ 59分划分为优秀、良好、中等、及格、不及格5个等级， 一门课程考试成绩等级应控制一定比例，例如优秀约15%，良好约30%、中等约40%、及格和不及格共约15%。

6 结语

总之，积极的教、学意识及合适的教学方法能够保证《物联网导论》课程理论对实践的有效指导，学生普遍反映学习这门课程后，学习到实用的知识比较多。不过，该课程开设过程中还存在一些问题，实验设备不齐全，需要进一步完善。为了促进教学质量的不断提高，以使课程在人才培养中发挥其应有的功效，可以结合课程目标，丰富、更新教学内容，制作精美的课件，选用合适的教学方法，进行合理的考核。通过教师主体、学生主体的共同努力，从而可以较好地实现选修课教学相长的良好态势。

参考文献：

[1]何，黄丽仪，黄树林.公共选修课教学方法改革实践初探[J].山西医科大学学报：基础医学教育版，2010， 12（9）： 903-905.

[2]黄保军，何琴.公选选修课《纳米世界漫游》教学实践与探索[J].广州化工，2011，39（17）：149-150.

[3]杨晓晴.再论高校信息检索课程的教与学―基于信息检索为选修课程的教学研究[J].大学图书情报学刊，2010，28（4）：81-84.

体智能教案范文第6篇

一、职业院校学生的智能特点

职业院校会计专业学生的智能特点可以用五个字来形容“双缺双丰言”。

“双缺”，其一，学生基础知识相对来说比较薄弱，语言文字智能和数学逻辑智能都比较欠缺。在传统的智力观念上，职业院校的学生一般都被当作“差生刀来对待，他们有厌学情绪，对考试有恐惧感，有一定的自卑心理，大部分学生对学习都缺乏自信。其二，行为举止习惯方面也比较欠缺，即自我认知智能较薄弱。由于厌学连带了一系列不好的习惯，例如：上课迟到、早退现象比较严重，时间观念比较薄弱，一到上课反而会觉得无事可做，随便讲话现象严重，要不就是玩手机、看杂志、睡觉等等。

“双丰富”，其一，兴趣爱好比较广泛。虽然他们不喜欢学习，可是他们往往又有一些其他方面的特长，如音乐、美术或是体育运动等，表现出更多的“多元智能”。其二，个性发展相对来说比较丰富。他们的个性基本上是由我们大多数教师所认同的“乖巧型”转型为“中间型”或是“对抗型”，在这方面表现出了较强的自我认知智能和人际关系智能。如何积极地区利用这些学生的“强势智能”来促进其“弱势智能”，架起“多元智能刀的桥梁，是我们这些会计类专业教师需要考虑的问题和应该具备的基本素质。我们在培养中可以遵循“多元智能”的教育理论，充分肯定“天生我才必有用”的教育理念（教育教学论文范文）。

二、职业院校财务会计教学现状

教学方法比较陈旧，讲课仍然是按照较呆板的教学模式，在各类考试方面也主要侧重于考核会计规则的记忆程度。因此，在这种从教材内容、教师教学、考试试题均侧重规则的现状下，学生本身便充当了受害者的角色，他们根本没有去系统地理解会计知识点和会计的思想理念，并且也缺乏足够的职业判断能力和实践工作能力。

l、忽视学生的主体性

我们在教学改革中一直在极力推崇“发挥学生的主体作用”、“让学生成为课堂教学的主体"，①然而在教学实践中，大多数教师的做法仍然是沿用最为传统的教学模式。具体而言，教师一般都是按照自己预先设计好的教案，一个环节接一个环节的讲解，甚至自己的一言一行都已经事先设计好，详细到要提什么问题，学生会怎样回答，教师应该做出如何反馈意见，都已经写进了教案。而这种“教教案力“讲教材”的教学模式根本就没有让学生积极主动参与进来，更严重的是有些教师在课堂上表现出极强的控制课堂、控制学生思想的倾向，致使学生完完全全当一个很普通的听众。这样，学生的想象力也受到了一定程度的束缚和限制，想象的空间自然压缩了。这种比较传统的“满堂灌”的教学方法，基本都是“教师讲教案，学生记笔记”的形式。

曾经听过某同事在办公室絮叨：“今天，在会计（1）班，一节课下来，学生确实安静，感觉听课效率不错，结果我提了三个基本的问题：1、什么是会计？2、会计目标是什么？3、会计的职能是什么？竟然大部分同学都不能回答上来。"这个案例很值得深思：到底教会了学生什么知识？如今，用人单位抱怨找不到适合的人才，不愿意去招聘没有工作经验的应届毕业生，因为录用他们后，会很难适应企业的环境和岗位的需要，而作为学生本身而言，面临的问题就是就业难，学生很难与当今社会会计日益发展的职业需求相适应，问题的根源在哪里？

2、现代教育工具应用不够广泛

现代教育工具中最常见的是多媒体教学，然而多媒体教学在会计专业课程的应用不够广泛。现在大多数职业院校由于教育配套设施不够完备、教育资源有限或是由于课程的特殊性，所以普遍都采用班级授课的形式来完成会计课程的教学，多媒体教学或是其他现代化教学手段都比较少。而会计纯理论的知识点比较多，课堂讲授相对来说比较枯燥，所以让学生在课堂里产生浓厚的学习氛围并不是一件易事，大多数教师都会发现自己的课堂教学效果不是太理想。当今社会，随着科技发展的飞跃，信息量表现的特点便是大且更新速度较快。因此传播知识和接收信息的手段也应该加以更新。尤其对于职业院校来说，学生学习的自觉性不够强，更希望能够有多样化的教学手段和高科技的教育工具来调动他们学习的积极性。

3、实践环节较少

体智能教案范文第7篇

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[4]

Study on "Signals and Systems" Teaching Plan Design

―Take Frequency Spectrum Analysis on Continuous Periodic Signal as an Example

TAO Dan，HUANG Lin-lin，HU Jian，CHEN Hou-jin

（Beijing Jiaotong University，School of Electronic and Information Engineering，

National Experimental Center of Electrical and Electronic Engineering，Beijing 100044，China）

Abstract：By combining our MOOCs construction experience and our teaching practice，this paper analyzes the current problems of teaching plan design for "Signals and Systems" course. Taking "frequency spectrum analysis on continuous periodic signal" as an example，we give a detailed teaching plan in order to provide references for teaching plan design on similar courses.

体智能教案范文第8篇

听了刘校长关于生命课堂的讲座，感到了由“知识课堂”向“生命课堂”转身的必要性，是时代的呼唤，是课堂教学改革的需要。

这次讲座向我们提出了三个问题：

1.我们要培养什么样的人

2.国内外教育改革给我们的启示

3.社会、家长对我们的要求

我也通过这次讲座了解到了生命课堂是在以人为本思想指导下,追求以人的发展为本的一种教育理念。它是以学生为主体，课堂为阵地，开展人与人之间一种充满生命活力的思想、文化、情感的交流活动。它的特征是生命课堂，智能课堂，知识课堂。比如要让学生掌握“1+1=?”这一知识点,不同的教师就有不同的教法。

1.教师会直接告诉学生“ 1+ 1= 2” ;

2.教师会启发学生说“ 1+ 1= ?” ;

3.教师会设置一个学生预想不到的富有挑战性的问题“1+1=0”,去激励学生带着自己的价值、体验、理解，去主动思考、讨论、探索。

我们认为第一种为“知识课堂” ,第二种为“智能课堂”，第三种为“生命课堂”。

生动的比喻让我加深了对这三种课堂形式的认识和理解。

从教学目标看“知识课堂”强调知识本位，教师的“教”和学生的“学”在课堂上的目的就是完成教案，“智能课堂”就是强调智力和能力。目的是发展智力和能力。“生命课堂”则既看预设性目标又看生成性目标。课堂教学中教师的主要任务不是去完成预设好的教案，更加重要的是同学生一同探讨，一同分享，一同创造，共同经历一段美丽的生命历程。它更加重视的是学生的情感、意志和品质等健全心理的培养。

从教学方式看“知识课堂”的课堂教学看“教”不重“学”，学生的学习方式是被动学习，教师“教”，学生“背”和“记”。“智能课堂”的课堂教学重视教师的“导”，学生跟着教师和教材的思路“学”。“生命课堂”的课堂教学不仅有“教”有“导”，更加重要的是倡导教师要去积极的创设情境，激励学生自己去“自学”，学生的学习方式是主动地学，互动地学、自我调控地学。

从教学内容看“知识课堂”强调吃透教材。“智能课堂”则要求在掌握教材知识的基础上发展智能。“生命课堂”是要善于将课堂教学作为一个示例，把学生视野引向外部世界，把时间和空间都有限的课堂教学变成时间和空间都无限的课外学习终身学习。

从教学结果看“知识课堂”重视学生“学会”。“智能课堂”重视的学生“会学”，“生命课堂”倡导的是学生有没有掌握学习的方法，会不会学，同时更重要的是学生的求知欲望有没有得到更好的激发，学习的习惯有没有得到进一步培养，学生的心灵是不是更丰满更健全了。

从师生关系看，“知识课堂”是主宰与服从，控制与被控制的关系。“智能课堂”是引导与被引导关系。“生命课堂”是民主，平等，合作的关系。教师是平等中的首席。

生命课堂是民主平等和谐的师生关系，作为教师要努力营造生本课堂，生活课堂和生成课堂。让学生多体验，多实践，让我们的数学课具备“新”、“趣”、“活”、“实”、“美”的特点。

体智能教案范文第9篇

教师的教学观念是否正确，直接影响着课的质量，教学效率的高低。因此设计一节课，教师首先要有先进的教育观念。新课程改革宗旨是为了每一位学生的发展；学习方式的转变是认识到学生是学习和发展的主人，提倡自主、合作、探究的学习方式；课改追求是展现教学预设和动态生成的和谐课堂。我们在教案设计时应该以学定教、顺学而导、弹性设计，充分关注学生个体差异和不同的学习需求。

但是，众所周知，公开课其实已成了某种成果的展示课，或某项技能的竞赛课，成功是教师普遍追求的目标，每一位上公开课的老师都要经过周密的准备。如果不是借班上课，教师必然要在自己的班上试讲多遍；如果是借班上课，教师一定对教案反复推敲，以求万无一失。教案设计精益求精，从教学的内容到课堂结构再到每个细小的教学环节，小到两个环节之间如何过渡都要考虑周全，甚而写出衔接词的也比比皆是。然而，课前环节设计得越细密，就越不容易发挥学生的主体性，也越不容易讲出个性，更不用说讲得灵活机智，整堂课就可能如流水线的生产，严谨到刻板。

假如一篇课文，学生的理解可能和你预想的不一样，产生了争论，这本来可能是一个很好的引导学生深入思考的契机，可是因为你已经有了完整而详备的计划，已经记住了下面安排的内容，如果在这里节外生枝，也许整个教学计划就此打乱了，所以你很可能不敢冒险，必然就会为了完成预设教学任务而忽略了这稍纵即逝的机会，按部就班地沿着教案铺就的小路走下去，由此扼杀了学生的课堂发挥，导致课堂平淡无味。例如，有个教师上作文课，用自己的文章做示范，教学生如何选材谋篇。不料，当教师让学生谈谈材料运用的特点时，也许因为不再是书上的文字，学生失去了敬畏的心理，就很坦率地说自己并不认为这则材料有什么好的。这个情况是教师始料不及的，教师完全可以因势利导，降低姿态让学生评析自己的文章，探讨选材的问题，但是，由于教师事前已有周密准备，于是在尴尬与慌乱中未及摆脱教案的束缚，仍然按着预定设计讲解，整节课就这样匆匆结束。

其实，在新课程理念下，课堂教学不再仅仅是传授知识，教学的一切活动都是着眼于学生的发展。在教学过程中如何促进学生的发展，培养学生的能力，是现代教学思想的一个基本着眼点。

所以，在教学设计时，特别要注意指导学生的学习方法和思维方法，不把所有的知识结论都直接“告知”学生，而是指导学生自己思考，自己探索”，让学生自己得出知识结论。教师的这种指导作用主要体现在教学方法和思维方法的示范应用上。

同时，在教学设计时，要精心考虑如何创设问题情境，如何架设探究桥梁，如何进行必要的智能训练和练习，如何引导学生进行智能的创新应用，只有把教学活动和教学环节作了全面合理的构想和安排，才能保证师生最大程度的参与，才有可能实现教学过程的科学化和最优化。于是就要确定学生的起点状态，包括他们原有的知识水平、技能和学习动机、状态等，分析学生从起点状态过渡到终点状态应掌握的知识技能或应形成的态度与行为习惯，并考虑用什么方式和方法给学生呈现学习内容，提供学习指导，还要考虑用什么方法引起学生的反应并提供反馈。这整个的过程就是备学情。备学情就是考虑如何教的问题，是决定一堂课能不能成功的重要步骤。

体智能教案范文第10篇

关键词：智能控制；感知器；教案设计；教学实践

作者简介：黄从智（1982-），男，湖北浠水人，华北电力大学控制与计算机工程学院，副教授；白焰（1954-），男，辽宁沈阳人，华北电力大学控制与计算机工程学院，教授。（北京 102206）

基金项目：本文系北京高等学校青年英才计划项目（项目编号：YETP0703）、北京市共建项目专项资助的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2014）14-0095-02

智能控制是自动化专业本科高年级必修课程，智能控制课程涵盖专家系统、模糊控制、神经网络、进化计算等四大主要模块，是一门跨学科课程，基本概念和教学内容极其丰富，应用范围十分广泛。[1]该课程一般以“自动控制理论”、“现代控制理论”、“线性代数”为先修课程，作为研究生课程的学科前沿类概论课程，其主要目的是引导学生掌握智能控制理论的基本概念、思想方法，了解其能解决的实际问题，培养学生实际动手能力，提高分析、解决实际问题的能力。[2-5]为使学生在有限课堂时间内在理论学习和仿真实现两个方面都有所收获，笔者结合近几年的教学实际，从学生实际出发，贴近工业过程控制实际，不断优化课堂教学内容和教学方式，在理论教学内容和教学方式等方面进行了一系列持续的探索和研究，在教学实践中不断反复总结教学经验优化教案，根据学生实际情况不断改进教学方式，取得了较好的教学效果。

感知器是最简单也最基本的人工网络模型，掌握好感知器的基本数学模型对于学习掌握人工神经网络具有非常重要的意义。[6]本文以“感知器”这堂课的教案设计优化与教学实践为例，力图在智能控制教学方面做出一些有益的探索，为培养工程化创新实践型人才做出应有贡献。

一、感知器的模型

首先通过人工神经网络早期的发展历史引入感知器的模型。早在1943年，美国神经生理学家麦卡洛克（McCulloch）和皮兹（Pitts）就提出了第一个人工神经元模型――MP模型。MP模型的提出，标志着人工神经网络研究的开始。但是，在MP模型里，它的模型参数必须事先人为设定不能调整，因而缺乏与生物神经元类似的学习能力。

在MP模型的基础上，引入了学习能力就是本节课要学习的感知器，这是美国学者罗森布拉特在1958年提出的第一个人工神经网络模型。感知器的提出是人工神经网络发展史上的重要转折点，它标志着人工神经网络从此有了智能的特性，此后进入了第一个发展高潮。基于这段发展历史，开始介绍感知器的数学模型。

单层单神经元感知器的基本模型如图1所示。

由图1可知，单层单神经元感知器是一个阈值加权和模型，有n个输入变量x1，x2，…，xn，它们对应的权值分别是w1，w2，…，wn，加权求和后与阈值θ相比较，得到u，即。

如果把阈值并入权值的话，那么把它看作是第0个输入，x0=1，权值为w0=-θ。这样就可以把它改写为加权求和的形式，。输入特征向量就是[x0，x1，x2，…，xn]，对应的权值为[w0，w1，w2，…，wn]，然后u经过激励函数f变换为输出y。一句话，感知器的运算法则就是：加权、求和、取函数。这个函数称为激励函数（Activation Function）。早期的激励函数采用硬限幅函数Hard-limiting，当输入u大于或等于0时，输出y为1；否则y为0。由于其输出只能是0或1，它主要用于两个模式的分类问题。有时可能要求输出能在0到1之间连续取值，比如模糊控制中模糊隶属度的输出是个概率估计值，这时可采用Sigmoid函数，当输入u在（－∞，+∞）之间变化时，输出y在[0，1]之间连续取值。

单层单个神经元的感知器主要用于两类模式的分类问题，比如说要区分一个水果到底是苹果还是桔子？可根据水果的一些特征来进行判断，一看外形，圆形的定义输入为0，椭圆形的就为1；二看颜色，黄色为0，红色为1；三看质地，光滑为0，粗糙为1。这样就得到三个不同的输入，其值可能为0或1。苹果一般认为是圆形、红色、光滑的，就定义其输入为[0，1，0]，而桔子一般认为是椭圆形、黄色、粗糙的，就定义其输入为[1，0，1]。按照这三个不同的特征将水果分为苹果和桔子两种不同的类别，可定义输出0为苹果，输出1为桔子。因此可采用一个三输入一输出的单层单个感知器网络，只要选择合适的权值和阈值，就能实现从[0，1，0]到0、从[1，0，1]到1的一一映射，解决这样最简单的两个模式分类问题。实际生活中常见的人脸识别、虹膜识别都是模式识别的范畴，都可采用类似方法解决，有兴趣的同学将来可在模式识别与智能系统硕士专业继续深造。

进一步地，如还要区分桃子、梨子、西瓜、葡萄等多种水果，则需用感知器分类多个模式，要求感知器有多个输出，就需要用到更复杂的多层多神经元感知器。

二、感知器的应用――逻辑函数实现

除模式分类外，感知器还可用于逻辑函数实现，以下结合两个实例说明。

1.实例分析1：如何用感知器实现逻辑运算“与”、“或”、“非”

从逻辑“与”真值表可知，只有当两个输入同为1时，输出才为1，否则输出为0。可以用2输入1输出的单层单神经元感知器，激励函数采用硬限幅函数。以两个输入x1和x2为坐标轴画出分类示意图，（0，0）、（0，1）、（1，0）、（1，1）分别表示四种可能的输入模式，那怎么将它们区分开呢？如采用直线x1+x2-1.5=0就容易将其输出分为两类即0和1。直线上方对应的u大于0，输出y为1；直线下方对应的u小于0，输出y为0。对比下，就能确定感知器的权值均为1，阈值为1.5，这样就实现了逻辑“与”功能。

类似地，也可用一个这样的感知器来实现逻辑“或”，这很容易通过类比方法解决，留给学生课后思考。而逻辑“非”呢，更简单了，它只有一个输入一个输出，采用单输入单神经元感知器就可实现了。它的分界线就是直线-x1+0.5=0，正好把0和1这两类区分开来。

既然感知器能实现逻辑“与”、“或”、“非”功能，那它能不能实现逻辑“异或”呢？这也是本节课要介绍的第二个实例。

2.实例分析2：如何用感知器实现逻辑运算“异或”

由真值表可知，逻辑运算“异或”定义为：两个输入x1和x2同为0或1时，输出y为0，否则y为1。根据逻辑运算“与”的实现经验知，要实现逻辑运算“异或”，只需一个2输入1输出的感知器。在二维平面上对应的四个点（0，0）、（0，1）、（1，0）和（1，1），其中（0，0）、（1，1）这两个点对应的输出为0，（0，1）、（1，0）这两个点对应的输出为1。关键问题在于：这个平面上能否找到一条分界线将（0，0）、（1，1）这两个点和（0，1）、（1，0）这两个点区分开来？无论怎么找都找不到，实际上这样的直线是不存在的。

美国麻省理工大学（MIT）的Minsky教授在1969年出版的《感知器》一书中发出感慨：感知器连最简单的异或都实现不了，研究人工神经网络还有什么前途？Minsky是1969年图灵奖获得者，而图灵奖是计算机领域的诺贝尔奖，由于他在人工智能领域当时是绝对的学术权威，这个悲观的论调无疑给当时的神经网络研究泼了一盆冷水，直接导致美国和前苏联几乎中止了这方面的研究。那么，感知器到底能不能实现“异或”呢？它有四个可能的输入，两类可能的输出，采用什么分界线可以区分这两类不同模式的输出呢？用直线不能区分，那么用其他图形呢？此时启发学生积极思考，主动采用发散性思维方式创造性解决问题。以（0，0）和（1，1）为焦点画个椭圆，就可以区分它们了，如图2所示。

如图2（a）所示，椭圆方程为：，对应的单层非线性感知器如图2（b）所示，其输入是x1和x2，经过非线性处理再加权求和后得到u，再经过硬限幅激励函数f运算得到输出y。显然，当x1和x2同为0或为1时，u为-1，再经f运算得y为0；当x1和x2不同时，u为15，再经f运算得输出y为1，正好实现了逻辑运算“异或”功能。

如图2所示的椭圆可将这四个点对应的两类输出区分出来，那么是不是还有其他方法呢？此时启发学生再提出其他所有可能的解决方案。其中一种可行的解决思路如下：考虑用两条直线围成的带状区域作为分界线，如图3所示。

如图3（a）所示，如分界线采用这个带状区域，也可以将它们对应的输出划分为两类。其对应的是如图3（b）所示的多层线性感知器，这里采用了两层：1个隐含层有2个神经元，1个输出层有1个神经元。具体论证过程让学生课后自己验证。

通过以上分析，让学生独立自主发现问题、分析问题、解决问题，得出结论：单层线性感知器的确无法实现逻辑运算“异或”功能，但是换个角度，采用一个单层非线性感知器或多层线性感知器就能实现逻辑运算“异或”功能。通过介绍这段历史，启迪学生一个道理：同学们在学习的时候，不要盲目地迷信一些学术权威或书本，要学会独立思考、大胆怀疑，要有发散思维，要用发展变化的观点去分析问题和解决问题，换个角度思考很可能就会柳暗花明又一村。

三、课堂内容总结及第二课堂设计

总结一下本堂课的讲课内容，主要介绍了感知器的数学模型，并结合实例分析了它在模式识别和逻辑函数功能实现中的实际应用。作为下次课程的引子，可以将“关于感知器如何学习，它的权值和阈值如何调整”这一问题抛给学生在后续课程中继续学习。

课程虽然结束了，但有很多后续问题可留给学生课后思考，所以在第二课堂设计中增加了如下问题让学生积极思考，主动去寻找这些问题的答案：

问题一：除课堂中介绍的两种方法之外，还有没有其他方法也可以设计一个感知器实现逻辑运算“异或”功能呢？

问题二：既然感知器可以解决逻辑运算“异或”功能，那么如何用感知器实现逻辑运算“同或”功能呢？

问题三：根据课程内容，如何利用MATLAB或C语言编写程序设计感知器，研究分别实现逻辑运算“与”、“或”、“非”、“异或”、“同或”功能？[7]

问题四：进一步地，如何利用MATLAB或C语言编写程序设计BP神经网络，研究分别实现逻辑运算“与”、“或”、“非”、“异或”、“同或”功能？

四、教学效果

通过在本科智能控制课程四大模块之一的人工神经网络“感知器”部分课堂教学实践中实际应用上述优化后的教案，极大地激发了学生浓厚的学习兴趣。教学实践表明，学生普遍由此对人工神经网络的课程内容产生了较大的学习兴趣，部分同学针对所学内容提出了一些很有新意的解决思路，并通过自行编程实现了所提出的解决方案。学生在学习过程中充分发挥了主体作用，充分利用发散性思维能力，提高了综合分析问题、解决问题的能力和创新能力。

参考文献：

[1]刘金锟.智能控制[M].第2版.北京:电子工业出版社,2009.

[2]蔡自兴.智能控制导论[M].北京:中国水利水电出版社,2007.

[3]蔡自兴.智能控制原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2007.

[4]韦巍,何衍.智能控制基础[M].北京:清华大学出版社,2008.

[5]李少远,王景成.智能控制[M].北京:机械工业出版社,2009.

[6]高隽.人工神经网络原理及仿真实例[M].第2版.北京:机械工业出版社,2010.