时间：2023-02-09 20:48:49
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中图分类号：TF08 文献标识码：A
1 化验室分类
现在的化验室分类方法比较多，笔者将按照使用分析检验的方法阐述如下。第一类是化学分析检验室，第二类是仪器分析检验室。前者的特点是仪器设备简单投资少，检验成本低，一般应用在常量组分的分析实验上，但是不能忽视的是容易造成环境污染。后者的特点是使用的分析仪器设备必须是大型的和复杂的，但是这种分析检验结果还是比价简单的，而且灵敏度高。但是这个一般使用在资金雄厚的大中型矿业企业。
2 化验室组织机构
化验室组织机构的设置对于化验室工作来说是很重要的。它在具体工作中享有独立开展业务的权利，并且在组织机构管理方面相对独立性，坚持科学公正公平的态度完成每一项工作。具体架构图如图1所示。这其中化验室各个工作人员目标分工明确，并用科学化实现高效地工作任务。
3 化验室设计方案
目前的化验室设计一般地是有建筑本身设计，化验室及设备设计两大部分组成。这两部分的组成是相辅相成的，它是集中了建筑功能和工程技术和建筑艺术的结合体。建筑设计的主要依据是有关部门对建筑任务的要求，包括了建筑面积，工程造价等。还要有城建部门同意的设计批文以及建筑单位根据有关批文向设计单位办理的手续。设计人员要根据以上设计文件，进行必要的调查研究，分析处理材料进行综合设计建筑图纸等。化验室及设备设计是要满足操作人员即化验员的实际方便操作，舒适度，面积等，还有化验用的仪器等。下面笔者以某化验室为例分别阐述这两部分的设计工作。
3.1建筑本身设计。化验室建筑本身是要满足对建筑的实际要求，一般来说要单独的建筑并采用东西侧为走廊，不同功能的房间分布在南北两侧。主要包括取样室，天平室，药品储备室，仪器室等。最主要的是对走廊的要求，单面走廊宽是1.5m，如果是双面走廊净宽就要到1.82m，走廊上面有通风管道的话应保持在2.4-3.0m。而化验室最好选在靠近炼铁车间，分布如下：在一楼设取样室，预处理室，天平室等，在二楼设更衣室，会议室，药品储备室等。
化验楼选址应该满足建筑用地，实验用地等的环境要求，其中基地要与那些易燃易爆的生产车间有段距离，保障安全性。还要远离噪声震动源，确保试验的科学性。
另外对化验室建筑模数的要求是4m，4.5m，7.2m等，化验室的进度模数取决于实验台长度和布置形式。目前通用的进深模数有6m，6.7m等。
3.2化验室及设备设计
首先是化验室内的最基本布置，包括洗涤池，通风处，带试剂架的工作台，存放仪器的橱柜灯。化验室尺寸设计。尺寸的大小主要取决于化验工作的要求，并要考虑安全性和发展的整体需要。一般来说，化验室的高度尺寸操作空间的高度不应该小于2.5m，而专用工作空间应该说在2.6-3m。
化验室必备硬件要求要有电力采用三相电。通风设施也必不可少，尤其是操作间中的加热酸溶过程必须在通风橱中进行。另外，化验室还要有下水设施。
化验室的主要设备一般分为以下几方面（表1）。
而试验台的设计布置一般有周边式，两边式等，主要有台面和台下支座构成。它的宽度为1.2-1.8m为宜，靠墙的试验台宽度0.75-0.9m，靠墙的储物架宽度0.3-0.5m。而试验台的长度一般是宽度的1.5-3倍的样子。在通道设置方面一般为1.5-2.1m。
在管线通道管线架方面要引出台面供方面使用；药品架的设置不宜很宽，要保持在能存放2个中型试剂瓶为准，宽度就是在200-300mm。另外在实验台下空间通常设有器皿柜，方便实验用品的存放。
综上所述，钢铁厂化验室的建设和设计基本要求要准确，数据一定要可靠。化验室的设计和建设笔者认为最好是有经验的公司进行前期设计策划，还要在建设之前建立一套严格地管理制度。还要做好对化验人员进行化验知识的培训，要求化验人员严格按要求操作，同时做好抽检检查制度。总之在进入科技发展的今天，一些实验室也要像安全、节能、环保、智能化方向发展，不断顺应时代需求，满足生产需要。
参考文献
本实验设计方案评价：本实验在创新设计方案二的基础上作了改进，不用立方体小铁块而将挡光效果好、宽度相同的黑色磁带贴在透明直尺上，从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门，测得各段黑色磁带通过光电门的时间，另外长度的测量比创新设计方案二和三更好操作，误差更小.当然本实验操作中也要控制好直尺竖直下落.
验证性实验高考复习建议
1.要明确实验思想
做好验证性实验的前提，就是要创设好物理情景，这就是验证性实验的实验思想.在验证机械能守恒定律的实验中，我们可以创设出多种物理情景，而其中让物体自由下落在中学实验室很容易做到，过程也简单.
2.要掌握实验方法
在教材的验证实验中，给我们提供了多种实验方法，而这些实验方法在我们研究探究性实验和设计性实验中经常会用到，因此，我们必须要掌握和灵活运用这些实验方法.
3.要重视实验的验证条件
物理规律的形成，通常会有一定的前提或必备条件，在验证性实验中必须要满足这些条件才能使实验顺利进行，而这一点恰恰是我们容易忽视或不注意的.在验证机械能守恒定律的实验中，“只有重力做功”是实验的验证条件，而实验中阻力的存在是不可避免的，阻力做功过大时，实验误差大，实验将失去意义，实验设计中要考虑到减小阻力.
4.要学会实验数据的处理
定量验证实验的数据处理通常采用代数计算法.如在验证机械能守恒定律实验时，根据计算求出增加的动能和减少的重力势能在“误差允许的范围内”是否相等来完成验证工作，定性的验证实验的数据处理通常采用图象法.
一、结合课本实验，理解实验相关知识，形成实验方案设计的思维导向
化学实验方案设计能力的培养，不可能一蹴而就，所谓“冰冻三尺，非一日之寒”，必须潜移默化，由量变促成质变，应根据学生的认知规律，由浅入深，由简到繁，循序渐进。在教学实践中，笔者结合教材中的典型实验，引导学生理解实验目的、原理，掌握实验设计的基本原则和方法，加强实验设计思维的培养。
【案例1】离子检验或物质检验型实验方案的设计
《化学必修1》第21页“活动与探究”栏目：氯化铵、硫酸铵、氯化钾、硫酸钾均可用作化肥，它们都是白色可溶于水的固体，探究这几种盐中所含离子的检验方法。
教学过程：
问题1：这些物质中有哪几种离子？
问题2：■、Cl- 、■选用什么试剂检验？有什么现象？如何把实验过程用文字描述出来？
问题3：K+用什么方法检验？具体操作如何？
问题4：检验离子应从哪几个方面分析？
拓展：四种盐如何区分？请画出流程图。
[方案]
延伸：如何验证白色固体是NH4Cl？请写出实验方案。
离子检验或物质检验实验方案的设计，要根据各种离子或物质的某些特性对离子或物质进行检验，熟练把握各种离子或物质的性质，并把握实验方案设计的技巧，进而设计合理的方案。
【案例2】物质制备型实验方案的设计
《化学选修6：实验化学》硫酸亚铁铵的制备
实验方案设计流程如下：铁屑的净化制取硫酸亚铁溶液制备硫酸亚铁铵晶体计算产率。
设计这类实验的整体思路：从原料出发，通过控制反应条件，如对温度的控制，先得到目标产物，即粗产品，接着对粗产品进行分离提纯，是这类实验的重点所在。寻找分离提纯的最佳方案，使所得产品纯度高，产率大。
【案例3】原理验证型实验方案的设计
《化学选修6：实验化学》硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素
设计方案见表1。
这类原理验证型实验方案的设计，是在明确反应原理的基础上，通过控制一定的实验条件，控制单因子变量，最终设计可行的实验方案。
从以上这些典例中，我们不难发现，化学教材中蕴含着丰富的实验设计思想方面的素材，教师应深入挖掘，在日常教学中不断渗透实验方案设计思想。每一个成功的实验其设计思想总是包含着对已有知识的灵活应用与创造性的科学构想。
二、结合课本实验，了解化学实验方案设计的一般流程和基本原则
化学实验方案设计的流程包括：知识铺垫提出问题小组讨论形成方案方案优化规范表达。“以铝为原料制备氢氧化铝实验方案的设计”，通过小组讨论，各小组形成的方案大致可以分为以下两种类型。
第一类制备方法：酸碱法
第二类制备方案：电化学法
方案8：电解法――Al为阳极，Cu为阴极，电解氯化钠溶液。
方案9：原电池法――Al、Cu为电极，浸没在通入空气的NaCl溶液中。
各小组在个人意见的基础上，对各自的实验方案进行评价，对比方案1～7，从制备1mol氢氧化铝消耗酸碱量来看，方案7消耗酸碱量最少，从实验室操作的便利性看，通入气体的操作较为烦琐。对比方案8、方案9，从反应速率来看：方案8>方案9，从能源消耗来看，方案8>方案9。综合以上这些因素，方案7为最佳方案。
由此看出实验方案设计应该遵循以下基本原则：
三、充分挖掘课本中的实验素材，加以适当的指导和训练，提高实验设计能力
1.变验证性实验为探究性实验，提高实验设计能力
验证性实验是用以验证已学过知识的正确性，学生处于被动接受知识的状态，而探究性实验是指在实验的基础上，通过科学的分析、综合等思维来获取知识，学生处于一种主动探索知识的状态，对培养学生的创新能力十分有利。因此，教师应精心安排，积极钻研，变验证性实验为探究性实验，通过探究实验来获取新知识。
在一次优质课评比中，有位教师很巧妙地将课本中的验证性实验转变为探究性实验，收到了很好的课堂效果。当时的课题是“影响盐类水解的因素”，给我印象深刻的是这位教师在处理书本中“活动与探究”这个栏目时设计了这样一张实验报告单：
实验目的：探究影响盐类水解的因素
实验方案的设计
这位教师充分利用课本资源，很巧妙地处理了“活动与探究”这个栏目的教学。既可以有效地改变学生的学习方式，调动学生学习的积极性，又能起到提高学生科学素养，培养学生科学探究能力的作用，对学生适应新课程教学活动起到很好的引领作用，达到最佳的教学效果。
2.将课本中相关结论转化为实验，提高实验设计能力
实验是人们认识和研究物质变化规律或验证某一结论的常用科学方法。书本上的知识凡是能够通过实验来验证或探究的，都应启发学生思维，认真引导学生进行实验设计，甚至还可尝试让学生亲自动手做实验，从而提高学生的探究和设计能力。
【案例】第三周期元素性质变化规律
【实验一】Na、Mg、Al和水的反应：分别取一小段钠、镁、铝，用砂纸磨掉表面的氧化膜，放入三支小试管中，加入2～3 mL水，并滴入两滴酚酞溶液。观察现象。
过一会儿，分别用酒精灯给三支试管加热至沸腾，并移开酒精灯，再观察现象。
【实验二】 Mg、Al与稀盐酸反应比较
总结：Na、Mg、Al与水反应越来越 ，对应氧化物水化物的碱性越来越 ，金属性逐渐 。
本文中笔者试图从实验的目的出发，用不同的实验原理，研究不同实验方案设计的思路，期望对老师的教学和学生的学习有所帮助。化学实验方案设计的思路：抓住实验的目的分析相关物质的性质异同点确定实验原理（相关反应）选择实验的仪器和用品连接装置确定实验步骤易出的问题。下面以设计实验求Wg NaHCO3和Na2CO3固体混合物中Na2CO3的质量分数为例，设计不同的实验方案，以达到考查不同知识点的目的。
【例题】设计实验求Wg NaHCO3和Na2CO3固体混合物中Na2CO3的质量分数。
一、基本知识储备――总结Na2CO3和NaHCO3的性质对比
二、实验方案的设计
方案一：（运用NaHCO3具备而Na2CO3不具备的性质）
1.原理：利用NaHCO3的性质，即加热法。
2.方程式：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2
3.需测量的数据为：加热后固体的质量。
4.实验装置如图一（或用试管加热）。
5.实验步骤：
（1）首先称坩埚的质量；
（2）将Wg试样放入坩埚中；
（3）加热至无水蒸气逸出时停止加热，冷却，称量；再加热，冷却，称量至连续两次的质量相差小于0.1g为止；
（4）计算。
方案二：（运用Na2CO3具备而NaHCO3不具备的性质）
1.原理利用Na2CO3的性质，即沉淀法。
2.反应方程式：Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl
3.需测量的数据为：生成沉淀的质量。
4.实验步骤：
（1）溶解 （2）加过量的氯化钙溶液 （3）过滤 （4）洗涤 （5）干燥 （6）称量 （7）计算
5.可设计如下问题。
（1）用到玻璃棒的步骤和作用分别是
（2）步骤（2）中如何证明所加氯化钙溶液是过量的？
（3）步骤中如何洗涤沉淀？
如何证明已洗涤干净？
答案：（1）步骤（1）中玻璃棒的作用是搅拌，加速溶解；步骤（3）（4）中玻璃棒的作用为引流。
（2）取（2）中上层清液于洁净试管中，滴加氯化钙溶液，若无浑浊则证明氯化钙溶液已过量。
（3）沿玻璃棒向漏斗内注入蒸馏水至浸没沉淀，让液体自然流下，重复2～3次。取最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加硝酸银溶液，若无浑浊则证明已干净。
方案三：（利用Na2CO3和NaHCO3共同具有的性质）方法为生成并测量气体的体积法
1.原理即主要方程式为：
Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2
2NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2CO2
2.需测量的数据为生成CO2气体的体积。
3.实验装置如图二。
方案四：（利用Na2CO3和NaHCO3共同具有的性质）方法为生成并测量气体的质量法
1.原理即主要方程式为：H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2
H2SO4+2NaHCO3=Na2SO4+2H2O+2CO2
2.需测量的数据为：生成气体的质量
3.实验装置如图三
4.实验步骤：
（1）连接好装置，检查装置的气密性，加入药品；
（2）称量装置D的质量；
（3）在左口a通空气一段时间后，停止通入；
（4）打开装置B上分液漏斗的活塞，让试样完全反应；
（5）再在导管口a通空气一段时间；
（6）称量装置D的质量，两次质量增重即是生成气体CO2的质量；
（7）计算。
5.可设计出如下问题。
（1）装置A的作用是
（2）装置C的作用是
（3）装置E的作用是
答案：（1）通入空气，赶走装置BC中的CO2。
（2）除去水蒸气。
（3）防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D。
市场调研方案设计范文一一、前言
现在大学生的日常生活开支已不仅满足于吃、穿，而是更加注重自己的形象了。 尤其是女大学生逐渐意识到了护肤的重要性，她们对护肤品的需求在日益攀升。大学生作为一个特殊的群体，无论是从消费人群还是购买力而言，校园市场都是一个不容忽视的庞大市场。因此，为了更清晰、全面地了解大学生对护肤品认识及使用情况评价，我们做了这样一次关于相宜本草的调查。本次调查主要是针对南京信息职业技术学院在校女大学生护肤品的消费使用情况进行调查分析，了解女大学生对护肤品的需求，并对女大学生的品牌认知度和购后满意程度等进行市场调查。
XX.02 上海相宜本草化妆品有限公司成立，创立相宜本草中草药护肤品牌。
相宜本草的由来是中医强调的标本兼治理念，它与上海中医药大学基础医学院的长期合作，将汉方本草和现代科技相结合， 开发出一系列功效卓著，使用安全本草护肤品。
二、调查目的和意义
(一)调查目的
1. 全面了解南京信息职业技术学院女大学生对相宜本草护肤品的认知和使用情况 。
2.全面分析南京信息职业技术学院女大学生对相宜本草护肤品购后满意度评价情况。
(二)调查意义
针对南京信息职业技术学院女大学生对相宜本草护肤品认知及购后满意度评价调查情况，为该产品的销售制定更好的营销策略，开拓大学生市场，提高产品的销售量。
三、调查的内容和具体项目
(一)消费者
1、消费者统计资料：(生活费、护肤品消费水平、品牌认知度)
2、消费者对于相宜本草品牌的使用情况---是否听说过、用过，满意度如何以及功效是否更能吸引消费者。
(二)市场
1、相宜本草在校园市场上所占的份额
2、消费者需求及购买力情况
3、相宜本草品牌的市场前景预测
(三)竞争者
1、大学生热衷的护肤品品牌所占的市场份额
2、了解各竞争品牌的销售优势
四、调查范围
南京信息职业技术学院
五、调查方法
考虑到此次调查工作涉及面广，因此拟采用随机抽样的方法，并拟定样本数为200人。调查方法我们主要采用问卷调查法，鉴于此我们专门制定了一套问卷调查方案。我们采用入户实地调查方法。
六、资料分析方法
主要采用Excel数据分析及通过图表形式反映情况
七、进度安排
3月28日 制定市场调查策划
3月29日上午 制定调查问卷
3月29日下午----31日上午 实施调查
3月31日下午 数据统计和处理
4月1日上午 撰写市场调查报告
八、经费预算
打印调查问卷200张*0.1元/张=20元
备用资金10元
九、最终成果形式
市场调查报告
十、附录
(略)
市场调研方案设计范文二一、 背景：
第一，学生人数多，用餐时间比较一致，学校食堂同时容纳就餐人数有限，造成就餐拥挤，排队等候时间较长等一系列问题。
第二，食堂开放时间有限，不能满足广大学生由于特殊原因造成的推迟就餐的要求。
第三，校外饭店纷纷推出外卖服务，越来越受到广大学生的青睐。
二、 调查目的：
通过本次调查，了解以下主要内容，达到以下目的：
(一) 了解外卖在大学生心中的需求程度，消费观点及习惯;
(二) 把握校外饭店外卖服务的常规宣传方式与促销方式;
(三) 分析大学生消费者对外卖的消费行为与消费特点;
(四) 统计资料，预测外卖市场容量及潜力。
三、 调查内容：
(一) 外卖市场环境调查
1、外卖市场的容量及发展潜力;
2、学院不同年级对外卖的消费状况;
3、学校教学、生活环境对该行业发展的影响。
(二) 消费者调查
1、 消费者的消费心理(偏爱、经济、便利等)
2、 对外卖产品的了解程度(品种、口味、价格等)
3、 消费者的忠诚度
4、 消费者消费能力、消费层次及消费比例的统计
5、 消费者理想的外卖服务描述
(三) 商家调查
1、 主要客户群
2、 广告策略
3、 商家对现有外卖服务的描述
四、 调研对象及抽样方法
调研对象：湖南人文科技学院全体学生，提供外卖服务的校外饭店。
抽样方法：为确保样品的代表性、合理性及样本的精确程度，同时考虑到时间、人力、物力及消费者的经济状况等因素，调查是采用重点调查以及分层随机抽样的方法。
五、 调查员的要求及组成人员
(一)人员要求
1、 仪表端正、大方。
2、 举止谈吐得体，态度亲切、热情。
3、 具有认真负责、积极的工作精神。
4、 访员要把握谈话气氛的能力。
(二)人员
唐叶梅、晏兰辉、曾艳花
六、 市场调查方法
消费者以问卷调查为主，访谈为辅;对商家以访谈为主，具体实施方法如下：
完成市场调查问卷的设计与制作以及调查人员的安排等相关工作后，就可以开展具体的问卷调查了。把调查问卷平均分发到各调查人员手中，最好选在就餐时间后，学生比较空闲的时候。由于学生在宿舍中时比较集中，节约时间，便于调查，对于要重点调查的对象所在的宿舍进行走访调查。进入宿舍时要说明来意，以确保被调查者积极参与、得到正确有效的调查结果。调查过程中，调查员应耐心等待，切不可督促。调查员可以在当时收回问卷，也可以第二天收回(这有力于被调查者充分考虑，得出更真实有效的结果)。
在完成市场调查访谈提纲以及访谈人员的安排等相关工作后，就可以开展具体的访谈了。在非就餐时间，对饭店管理者及服务人员进行访谈。
七、 调查规模
预计发放200份调查问卷，访谈20个学生、6个商家。
八、 工作内容、时间及人员安排
(一) 调查策划讨论及其撰写：20XX年4月25 日20XX年5月5日，集体讨论，曾艳花负责撰写
(二) 设计问卷及访谈提纲：20XX年5月4日20XX年5月5日，晏兰辉负责，其他人员辅助
(三) 发放问卷：20XX年5月9日20XX年5月11日，全体参与，唐叶梅负责
(四) 访谈：20XX年5月14日，全体参与，晏兰辉负责
(五) 统计问卷、总结访谈：20XX年5月15日20XX年5月20日，全体参与，曾艳花负责
(六) 撰写调查报告：20XX年5月21日20XX年5月25日，集体讨论，唐叶梅负责撰写
九、 经费预算
打印费：策划书 1元
问卷 30元
访谈提纲 0.3元
调查报告 1元
合计： 32.3元
十、附录：
调查问卷
访谈提纲
市场调研方案设计范文三一、调查目的和任务
1.目的：针对肯德基公司进入中国市场之前的可行性进行市场调查。
2.任务
(1)中国人对于洋快餐的接受程度，并进行先行的品牌推广。
(2)根据中国人的接受程度来制定开拓中国市场的战略和决策。
二、调查对象和调查单位
采用抽样调查的方式，随即调查在北京公园内游玩的游客。选择在北京进行调查是因为北京是中国的首都，是国际化的大都市，人们比较愿意接受新事物，对于洋文化的接受程度也会相对比较高一点。而选择在公园进行市调，有三个原因。首先，公园人流量比较大，调查采样比较方便;其二，在公园调查对象的类别会比较广泛，因为在公园内游玩的游人拥有者不同的年龄层、职业等等，这样调查的对象会比较全面，对于之后的研究工作有很大的帮助;第三，在公园游玩的人说明他们比较喜欢外出消费，这对于作为快速消费品的肯德基公司来说有相当的调查意义。
三、调查项目
调查中国民众对于肯德基口味、餐厅环境的接受程度，并获得不同年龄、职业的中国民众的消费能力和水平参考数据。
四、调查方法
采用拦截、试吃、访谈等方式进行调查。
五、调查机构及人员
由华东师范大学10级传播学院负责调查，调查小组成员如下。
组长：严三九老师(华东师范大学传播学院院长)
副组长：高防老师(华东师范大学市场调研专业老师)
成员：华东师范大学10级传播学院10名学生：陈喆、方治平、张萌胤、翟娟、郭蓓蓉、李琦、朱燕亮、熊英凯、忻彬鸿、俞俊。
六、调查组织和调查进程
(1)培训：20XX.5.20
(2)人员分工：10名学生分为5组，分别履行各自小组的职责。
第一组由4名长相可爱、外表靓丽学生组成，负责在公园内一共拦截各年龄段的游客100位，并负责把他们带入公园内搭建的餐厅内，请他们进行访谈。
第二组由2名态度良好、手脚麻利的学生组成，引导进入餐厅内的游客洗漱、就坐，并在每一位进行市调的游客面前摆放好袋装毛巾，送上苏打水和白开水，以消除口中的异味，又送上优良嫩黄的鸡块。
最后一组由4名口齿伶俐、思路清晰的学生组成，在游客品尝玩鸡块之后，对游客进行访谈，完成市场调查内容。
再由第二组成员为已经接受完调查的旅游送上肯德基炸鸡赠品，并送旅客走出餐厅。
最后由此次市场调查活动的副组长高防老师负责审核、汇总和统计分析，起草调查报告。
(3)调查：20XX.5.23
(4)资料整理分析：20XX.5.24-25
(5)调查报告撰写：20XX.5.26-31
七、调查费用：
礼品费：1000元
交通费：500元
关键词：视频公开课；录播系统；技术标准
中图分类号：G434 文献标识码：B 文章编号：1673—8454（2012）17—0020—03
《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010—2020年）》提出“加快教育信息化进程”的要求，并制定了“到2020年基本实现教育现代化，基本形成学习型社会，进入人力资源强国行列”的战略目标。[1]为了更好地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，教育部启动了国家精品开放课程建设工作（教高[2011]8号），并纳入“十二五”期间实施的“高等学校本科教学质量与教学改革工程”。国家精品开放课程包括精品视频公开课与精品资源共享课，是以普及共享优质课程资源为目的、体现现代教育思想和教育教学规律、展示教师先进教学理念和方法、服务学习者自主学习、通过网络传播的开放课程。[2]
针对视频公开课建设项目，教育部还特别制定了视频公开课拍摄制作技术标准（教高司函[2011]105号文件），包括录制场地、录制方式及设备等前期录制要求，视频信号源、音频信号源的数据采集技术指标，后期制作、网络传输基本技术规范等。[3]根据要求，在视频制作过程中，要求视频制作者应根据课程内容，尽量采用多机位拍摄，机位设置应满足完整记录课堂全部教学活动的要求。摄像机要求不低于专业级数字设备，推荐使用高清数字设备，录音设备采用若干个专业级话筒，以保证教师和学生发言的录音质量。
一、现有录播手段存在的问题
目前，我校采用奥维亚（AVA）科技公司开发的PROPRE 9移动式录播系统进行视频课程的录制与网络直播，其结构如图1所示，包括系统前端、管理端和播放端，主要由录播主机、音视频信号采集系统（包括教师摄像机、学生摄像机、VGA信号采集）、管理电脑、远程客户端（视频直播/点播）等几部分组成，具有同步录制、实时直播、在线点播、远程导播和后期编辑等功能。
学校现有的录播系统主要用于精品课程录像、视频会议、网络培训、专家讲座等视频的录制与网络直播，并在全校范围内推广应用，拍摄的视频资源经后期处理后上传至学校专用的资源服务器，并提供师生在线点播观看。现有录播系统基本能够满足教学需要，但与精品视频公开课技术标准尚有一定差距，无法满足视频上网的更高层次要求。
与教育部视频公开课所要求的技术标准相比较，如表1所示，现有录播系统在录制场地、视频录制模式、音视频采集方式等方面存在以下不足：
1.录制场地不固定，难以保证设备安装的安全和信号的稳定
拍摄场地不固定，容易造成设备不必要的意外损伤，不能很好地保护录播主机。如地面视频线、音频线、网线布局错综复杂，容易造成线缆移动接触不良；接口频繁拆装造成接触不良，频繁地移动容易降低设备的使用寿命。
2.现有的拍摄场地不能充分保证视频的质量
普通的教室采光和隔音效果较差，录制的视频画面质量不高。
3.现有的单机位—手动导播模式无法满足现场的交流和互动
在教学过程中，教师需要写板书、操作电脑、与学生交流等，视频拍摄时则通过控制摄像头的移动控制画面，但是频繁地移动画面，容易使观看者产生视觉疲劳，影响视频美观。此外，操作人员在进行手动导播时，由于单机位操作，使得工作强度加大，容易手忙脚乱，出现切换不及时、视频定位不准确、教师走出摄像范围等情况。
4.现有的设备不能满足高质量的视频录制需求
视频拍摄的质量不单单取决于操作人员水平的高低，更受到硬件设备的影响，高质量的拍摄设备在画面清晰度、移动定位的平顺性、光线变化反应速度、对焦速度等方面都有很大的优势，这些正是我校现有设备所不足的。
5.现有的设备难以满足高质量的音频录制需求
优质的录音对于视频来说是不可缺少的，我校现有的录音设备只能满足普通音频录制需求，存在音域不广、降噪不强、音质还原不够等问题。
6.现有设备无法满足未来的视频文件存储需求
根据我校网络课程建设目标规定，通过5年左右时间的建设，使大部分本科主干课程建有网络课程。我校现有网络课程200余门，按现有网络课程视频录制安排和现有设备拍摄的画面质量来计算，共需要约1500G的磁盘空间。随着网络课程数量的增加，按照教育部要求采用高清技术标准拍摄，磁盘空间需求必定翻倍甚至更多，将使得原本紧张的服务器资源更加匮乏。
随着学校教育信息化的不断推进，优秀的教学视频上网已提到议事日程，参照教育部视频公开课技术标准建设专用录播实验室已迫在眉睫。
二、智能型录播实验室建设方案设计
1.录播实验室的场地与环境要求
依据教育部精品视频公开课拍摄技术标准，录播实验室场地、环境参数按照以下标准设计：
（1）面积约为50平方米的专用录播教室，6平米左右导播室，预留双层玻璃视察窗。
（2）房间内装饰尽量简朴，墙壁颜色应尽量选用中性、非白色的色调，如浅灰、浅蓝等。避免在室内陈设镜子、悬挂艺术品、放置植物花卉等。否则这些与教学内容无关的背景信息会在摄像头转动或变焦时产生干扰，造成图像编码质量的下降。
摘 要：沥青稳定碎石混合料由于可以解决传统半刚性基层容易形成干缩裂缝和温缩裂缝等问题，已成为研究热点之一。针对柔性基层的材料性能特点，本文将重点研究不同组成设计方案的钢渣稳定碎石沥青混合料的低温抗裂性能。实验结果发现钢渣稳定碎石沥青混合料弯拉应变能力较石灰石混合料更强，因而拥有良好的低温抗裂性能。
关键词：钢渣；沥青稳定碎石混合料；低温抗裂性能
中图分类号：U416 文献标识码：A
1 概述
至2010年底，我国沥青混凝土的路面约为48.89万公里，比上年末增加了4.78万公里。沥青混凝土路面对天然集料的大量需求，使得优质的天然集料已处于供不应求的情况。而且，优质的天然集料属于不可再生资源，开采及生产过程中会对生态环境造成不可避免的破坏。随着我国建设“资源节约型，环境友好型”社会的方针逐步贯彻，势必将逐渐减少天然石料的开采，保护现有环境。以钢渣代替天然石料作为沥青混凝土用集料，是解决天然石料短缺的有效途径。目前在钢渣在道路工程无害化利用成套技术研究领域中，钢渣稳定碎石沥青混合料是一项重要的攻关项目。
另外，随着我国经济的发展，对交通运输的要求日益提高，对交通量的要求也是水涨船高，这对高速公路本身亦是一种严峻的考验。我国现有的沥青混凝土路面基本上均以半刚性材料为基层。这是由于我国道路沥青资源的匮乏，基于“强基薄面”思想，大面积采用了半刚性基层结构。但是，随着我国交通事业的发展，交通荷载的不断增长，半刚性基层路面逐渐显现出一些不足之处。半刚性基层结构的缺点之一是其温敏特性较高，容易形成温缩裂缝，进而使沥青面层出现严重的反射裂缝。而沥青稳定碎石基层（Asphalt Treated Base、ATB）通常认为具有较高的抗剪强度、较高的抗弯拉强度和较好的耐疲劳性能。美国沥青协会在路面设计规范中加上了沥青稳定基层，认为沥青稳定基层能有效的解决车辙、疲劳开裂等早期损害，让各层路面之间的受力能够更为协调。哈尔滨大学对沥青稳定基层的结构和力学特性做了深入研究。交通部公路科学研究所与其他单位合作，在数条高速公路上铺筑了沥青稳定碎石的试验段。
作为一种新型道路柔性基层材料，钢渣稳定碎石沥青混合料拥有无可比拟的优点。但目前对其性能研究还比较匮乏。针对柔性基层的材料的性能特点，本文将重点研究不同组成设计方案的钢渣稳定碎石沥青混合料的低温抗裂性能。希望通过本文的研究结果，对其进一步应用有一定的指导作用。
2 原材料及试验方法
2.1原材料
本次试验采用的钢渣为武钢冶金渣分公司出产的转炉钢渣，在自然条件下陈化半年后作为集料使用。石灰岩为内蒙古产石灰岩，在道路工程得到广泛使用。
沥青为湖北国通道诚生产的A级70#重交通石油沥青，针入度为71（0.1mm），软化点为47℃，延度大于100cm。另外，本实验所用矿粉是内蒙古产石灰岩矿粉，其表观相对密度为2.689，粒度分布结果符合我国公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）的相关要求。
2.2.组成设计
钢渣稳定碎石沥青混合料的组成采取钢渣与石灰石共同。通过调整各组成比例，最终得到如下的三种组成设计方案，实验确定最佳油石比为4.5%：
（1）全部集料使用钢渣，记为混合料1#。
（2）（0-5mm）钢渣细集料使用石灰岩代替，其余使用钢渣，记为混合料2#。
（3）最小的两档（0-5、5-10mm）钢渣细集料使用石灰岩代替，其余使用钢渣，记为混合料3#。 另外再包括对比组，即全部集料使用石灰岩，记为混合料4#。混合料的合成级配图见图1：
依据沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）中的T0175-1993沥青混合料弯曲试验在0℃下测试混合料的弯曲破坏的力学性能。测试仪器为UTM-25万能试验机。
3 实验结果
3.1基本原理
由试验得出的试件破坏时的最大荷载PB（N）与跨中挠度d（mm）可计算出破坏时的抗弯拉强度RB（MPa）、弯拉应变εB（MPa）和劲度模量SB（mm）。计算方法如下所示。其中，b是跨中断面试件的宽度（mm），h是跨中断面试件的高度（mm），L是试件的跨径（mm），在本试验中为200mm。
一般认为，沥青混合料的弯曲应变能越大，其低温抗裂性越好。弯曲应变能综合考虑了沥青混合料的抗弯拉强度与弯拉应变，只要知道抗弯拉强度与弯拉应变的关系曲线，便能够计算出沥青混合料的弯曲应变能。计算方法公式（4）所示，其中，dW/dV指的是应变能密度函数；σij，εij指的是应力，应变的分量；ε指的是应力的峰值所对应的应变。
3.2结果与分析
弯拉应变反映了混合料的变形能力，弯拉应变越大，形变能力越好 [36-37] 。应变能综合考虑了弯拉应力和混合料自身变形的影响，可以较为准确的反映混合料在受外力变形的情况下，不被破坏的能力。试验结果见图2至图5。
单就应变能来看，1#混合料高于4#混合料，即使用钢渣的沥青混合料低温抗裂性能优于石灰岩所成型的沥青混合料。而且，从1#混合料到3#混合料的应变能也是呈下降趋势，也就是说，沥青混合料的低温抗裂性能随着钢渣细集料的减少而下降。以上的分析结果与弯拉劲度模量对混合料的低温抗裂性是一致的。整体而言，使用钢渣的沥青混合料低温抗裂性更好，其弯拉应变能力更强。
结语
本文针对目前半刚性基层温敏感性高的问题，对钢渣稳定碎石沥青混合料这种新型的柔性基层材料的低温抗裂性能作了研究。实验结果证明，钢渣稳定碎石沥青混合料相对石灰石混合料，拥有更好的低温抗裂性能。大面积使用这种路基材料，可以有效降低建设成本，提高路基使用性能。
参考文献
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关键词:实践课程;教学方案;程序设计;软件技术
1课程目标
培养实用型、创新型人才,提升软件研发能力,构建系统、完善的理论及实践专业课程体系架构,一直是计算机专业课程和专业基础课程的根本目标。为积极落实计算机学院计算机科学与技术专业的专业培养目标,强化对学生应用编程实践能力的体系化培养,进一步构建、充实计算机软件、硬件紧密结合的基本知识架构,贯彻系统、可持续发展的培养思路和课程体系,在C语言程序设计、面向对象技术、计算机基础等先修课程基础上,加强学生软件开发能力的培养,设置并开设程序设计实践课程“计算机设计项目实践”。
课程设计方案针对专门的实用编程技术及其应用实现方法,进行特定系统功能的设计,确立实现方法,完成程序编码与调试。进一步加强程序设计基础理论技术的掌握,提升程序设计的深度和难度,培养学生设计实现较大程序的能力。为专业素质和能力的培养奠定扎实基础。
本课程的设计项目对方案设计目标、设计内容、设计思路、实施基本方法进行系统规划,学生能够了解面向具体应用的程序设计基本方法,明确系统功能、设计、实现的基本流程,理解一个实用应用程序的基本架构,掌握设计实现的应用程序的运行流程。在选择C语言编程环境及其方法的基础上,能够基于库函数或类库函数接口,运用具体编程方法,完成应用程序的设计、编码等开发工作。选择学生感兴趣的项目,构建用户自己的应用程序代码,达到熟练运用编译环境工具、开发较大型应用程序的目的。
课程方案设计的基本原则在于,通过精选应用系统的需求分析、功能设计、编码、实现、测试、提交等基本环节,展现软件开发基本过程,运用实用编程技术及其应用实现方法,培养学生实际开发经验,提升学生应用编程实力,巩固学生程序设计基本规范、基本流程的理解和实现技术,达到充实程序设计的应用知识体系、激发学生的学习兴趣和主动性、开拓学生的专业视野和实际工作能力的目的。
2教学方案设计
2.1应用系统的设计
通用操作系统的文件系统为用户数据的存储和读写等提供必备支持,应用程序设计也需要有关文件操作功能的支持,文件系统及其各项实现技术具有实用价值,C语言程序设计课程中,文件系统相关章节对文件的基本操作、编程接口、实现方法等内容进行了简要介绍,学生具备一定的理解文件系统功能和处理文件的知识基础[1]。
参考相关资料,使用高级语言实现的一个文件系统,作为一个应用原型系统,基于该系统,完成软件项目设计的各个过程[2]。
首先通过分析文件系统基本功能,理解文件系统的设计步骤,及设计实现一个简单、功能完善的模拟文件系统SMFS。该文件系统功能包括文件操作、文件存储管理、文件系统一致性和容错性管理[3]。
SMFS文件系统采用C语言设计实现。通过分析原型程序的数据结构设计、算法设计实现,掌握该应用软件的模块划分与集成,掌握编译环境、运行环境的构建与使用。
首先对现有原型系统初步改错并进行调试,查看运行结果,分析并找出原型系统仍然存在的问题。
再根据所设计的文件系统应用程序方案功能,进行设计和修改,对应用程序进行二次开发,完成应用程序的设计、编码、调试、运行。
方案的实施使学生应用能力得到锻炼和提高。学生可了解软件开发规律、开发思路和实现技术。
2.2开发平台的选择
使用PC机、Windows操作系统、高级语言编译工具及其环境,作为硬件、软件开发运行平台。选择Turbo C或 Borland C作为编译工具。开发、运行平台易建。原型软件程序已通过初步调试,可运行,为学生的调试、二次设计、开发提供有利支持和保证。方案可行性、可操作性较强。
3教学内容
3.1文件系统分析
以UNIX操作系统文件系统为例,对文件系统管理数据结构及基本构成进行必要分析,了解文件系统基本工作方式及其功能实现的基本方式。动手实现一个模拟文件系统――文件应用系统。
3.2文件应用系统规划
文件应用系统设计功能包括,提供一个文件操作接口函数库,基于该函数库实现一个简单的文件系统,提供高效的存储管理功能。该文件系统提供较好的容错性能,系统崩溃时进行数据的一致性检测,确保数据不丢失。
基于文件函数库的基本文件操作函数,设计实现一个简单的单用户文件系统。文件系统功能设计简化为以下几个模块。
Naming:将文件名映射为文件占用的磁盘块,空闲磁盘块管理的内存与磁盘数据结构,称为磁盘空闲表。该表可跟踪磁盘上每一个磁盘块分配使用情况,该表永久存放在磁盘上,文件系统启动时放入内存,指导文件的空间分配。
Allocated:磁盘块的分配记录,即文件系统的物理组织。采用索引节点方式进行文件分配磁盘块的管理。每个文件拥有唯一I节点,每个文件的属性信息存放在该文件的I节点中。此外,目录文件中包含该目录下子目录名及其I节点或文件名及其I节点,用于按目录逐级查找,将文件名映射到I节点上。
文件操作包括:创建文件;修改文件;删除文件等。
容错性、一致性的设计。文件系统的恢复策略。确保文件数据的完整性、持久性。
3.3文件应用系统数据结构设计
全局数据结构包括:文件系统文件最大数量;文件系统最大空间;文件系统操作提示符――字符串;文件系统名称――文件名表示;文件系统文件指针;文件I节点――结构体类型;文件I节点指针;文件I节点表――数组。
3.4文件函数库设计
文件系统应能永久存储数据,物理上存储数据的是磁盘。为简单起见,使用一个文件模拟磁盘。将文件磁盘块大小设定为4KB,每个磁盘块有唯一编号,每个文件以磁盘块为单位存储数据。
磁盘函数库模拟真实的硬件接口,设计为函数实现,函数接口提供良好的调试接口,为将磁盘驱动器接口映射为模拟的磁盘函数库函数接口。磁盘函数库设计如下函数:
void creat_file_system()
函数功能:创建一个文件,包括文件管理数据和实体数据结构,表示文件系统。
void open_file_system();
函数功能:打开或创建文件系统,错误返回error;正确则返回文件系统指定的文件管理数据和实体数据结构位置指针。
int new_a_file(char *file_name)
函数功能:搜索文件系统,查出可用空闲管理块,存入指定文件名,返回管理数据位置指针,否则,返回-1。
int del_a_file(char *file_name)
函数功能:搜索文件系统,查出指定文件,从文件系统中删除该文件,返回该文件位置指针,否则返回-1。
void list()
函数功能:搜索文件系统,只要文件名不为空,输出文件名和文件长度,文件计数。
int open_a_file(char *file_name)
函数功能:搜索文件系统,如指定文件存在,返回指定文件所在的序号。
int offset_by_i(int i)
函数功能:返回第i个文件在文件系统存储空间的偏移量。
int write(char *file_name,int offset,char *str,int count)
函数功能:打开文件file_name,写入文件,写入文件系统管理块信息。
int read(char *file_name,int offset,int count,char *str)
函数功能:打开文件file_name,读出该文件字符串内容。
void print_help()
函数功能:输出系统文件操作提示信息,供用户选择。
int main()
函数功能:启动文件系统,进入帮助界面,用户可以输入各项操作代码,循环执行对应文件操作,或结束系统运行。
合法操作包括:①创建文件系统;②新建一个文件;③删除一个文件;④显示文件列表;⑤写入文件;⑥输出文件;⑦退出文件系统。
3.5应用文件系统运行分析
测试中,查看存在的设计缺陷。如,文件系统中文件数量的检测和控制;文件长度的检测和控制;文件系统启动确认等[4]。
3.6应用文件系统的再设计方案
根据学生对原型系统的理解和掌握程度进行自行设计。测试改进方案的系统运行的完善性和健壮性。
4教学过程
本课程课堂授课课时为8学时,上机实践学时为24学时。教学采用讲课、上机交替进行的方式。便于学生及时把教师交付的每个任务贯彻落实、设计实现,教师能将学生实践中出现的问题,利用课堂教学及时反馈、说明、给出指导意见。
教师在授课期间,对设计方案的设计思想、设计方法、实现系统功能、实现技术及方法、编译运行环境等进行简要讲解、说明。学生在上机实践环节过程中,完成项目方案的设计实现,通过接受教师检查、验收、答辩等环节,提交实验报告。锻炼和提升分析,设计,文字、语言表述,实现,工具运用等能力。
该方案教学过程可设计为三个阶段。
4.1授课内容设计
该阶段完成进行系统开发的技术理论、程序架构、软硬平台搭建等准备工作。从项目设计目标、方案设计、实施过程及要求、编程技术分析、系统功能等方面进行授课。指导学生奠定扎实基础,为进行下一阶段的实践作好准备。为了比较系统全面了解有关软件开发的基本概念、基本过程,设计授课内容按系统功能驱动的方法展开,紧密结合实现编程技术,引导学生逐步系统了解开发一个特定应用系统所必需掌握的基本概念和基本技术。
教师在8学时的授课中,首先向学生明确说明方案系统的功能,然后进行功能的分解,直至完成模块的划分,讲解需要的编程技术,实现模块功能,学生在此基础上,设计模块内部的算法流程,并实现、调试、运行软件系统。
4.2实践内容设计
上机实践24学时。实践环节以课题组模式进行工作,利于互相帮助,培养合作能力和意识。学生以课题组为单位进行方案论证、设计、开发环境构建、分工、单元开发、调试、系统运行,完成项目实践报告的编写。组长是项目主持人。该过程能使学生明确软件开发的各个环节,结合自身条件对每个环节进行自己的设计实现。课题组学生可按以下实施内容及步骤开展工作,并按计划接受教师的检查和评估。
每2人自由结为一个课题组。可以均衡学生的能力,达到互助的目的。确立方案的功能及设计基本方法,设计模块函数功能及其编程接口。
安装开发环境、调试开发工具。对于开发使用的 C/C++语言环境及工具、函数等作必要的调试。
分析设计系统功能,划分每位同学的模块分工明细。完成各自的功能模块设计、编码实现、调试,并接受教师检查、评估。
课题组完成系统集成调试。提交调试报告和系统使用说明书,并接受教师软件验收。
项目实践上机环节的内容可操作性强、实施要求具体、目标明确,便于对学生的研究能力、协调协作能力、软件系统分析设计能力、编码能力,解决问题能力、语言、书面表述能力等作一个综合的培养、评价、考核。
5评价体系
对学生方案设计实现的评价,旨在通过实践的各个环节的监督检查,深入了解学生的进展情况、方案实施效果、出现的问题等,为学生提供指导、建议,考核设计与实现结果是否达到方案目标的要求。
针对项目实践课程的目标和特点,必须规划、确立学生成绩评价标准。否则,课程开设效果难以保证。对学生方案设计实现的评价,旨在通过实践的各个环节的监督检查,深入了解学生的进展情况、方案实施效果、出现的问题等,为学生提供指导、建议,考核设计与实现结果是否达到方案目标的要求。
课程实施过程分为:课堂教学,课题组完成系统分析设计的理解、模块功能设计与划分、编程实现与调试、软件验收、答辩等。
学生成绩评价体系设计根据每位学生的各个部分的实施情况进行评估。学生应提交规定格式、内容的文档、实验报告,完成编码、调试、软件验收,学生在阶段检查时对设计实现内容进行讲解、答辩。答辩对学生的系统总体设计模式与运行模式进行考核,确认学生是否对软件系统的设计流程、运行流程及其出现的问题,有全面的理解。敦促学生全面系统地完成项目实践整个实施计划与实施过程。
学生成绩评价体系包括文档成绩评估设计和软件验收答辩两个部分。
文档成绩评估设计。组长及其组员负责组织编写实验报告,实验报告的详细格式及内容的规范要求见附录。其中包括分析设计、系统调试、系统运行手册、设计实现的模块和调试等内容。根据实验报告的可读性、创新性、结构内容完整性、工作量等因素,评估每位学生的文档成绩。
软件验收答辩。根据教师提出的系统需求和设计方案建议,以课题组为单位进行系统分析设计,每人独立进行模块详细设计及编码调试工作,根据提交的模块设计实现文档和调试文档,学生对模块使用的数据结构及算法设计进行讲解、答辩。教师根据讲解简明、思路清楚、工作量饱满、使用技术有独到之处等方面给予成绩评定。根据提交的实验报告进行软件系统验收,根据系统的运行功能实现、界面设计、编码技术运用等评估学生的验收成绩。考核分值分布如表1所示。
表1考核分值分布表
考核内容百分比
系统分析设计报告10%
模块详细设计报告10%
原运行系统调试报告15%
系统调试报告用户手册15%
阶段检查25%
验收检查25%
6教学文档及环境支撑
计算机设计项目实践包括24学时的上机操作,需要完成课程软件系统开发与文档组织编写,是以学生自主完成为主,教师指导为辅的实践过程。为配合师生的需求,提高学生的工作效率,支持文档的编写、系统的设计实现、编码、调试等诸多具体要求,一个方便实用的文档及具体要求支持体系十分必要。教学文档可提前提交给学生参考,一般包括:①授课教案;②实验指导书;③应用软件开发环境;④课程实践环节参考手册;⑤网上教学资源平台;⑥教学大纲;⑦实验大纲;⑧授课计划;⑨实验上机学期计划表。
7课程实践环节参考手册设计
特别设置一个实践环节参考手册,对课程设计所有环节具体要求和实施办法作一说明。为学生方便地编写文档和规范地完成实施过程,提供规范文档体系参考与指导,使学生的成果体系完整、有据可查。
附录一,实验报告规范模板;附录二,实验任务书;附录三,报告文档内容格式参考;附录四,进度安排及成果提交;附录五,实验报告撰写规范;附录六,成绩评估表。
8结语
操作系统技术对于大学计算机专业课体系教育的重要性勿容置疑,实践教学对理论教学有延伸和提升的作用,其教学重要性、迫切性、科学性越来越得到国内外同行的共识,如何将实用技术引入实践教学
环节一直是教学中探索的重点和难点。本方案的创新性在于系统全面地设计了实践类课程的各个环节,提供了较全面的方案设计内容,有一定的参考价值。方案具有较好的可操作性和可移植性,可供其他计算机专业课的实践环节参考。该方案已应用于教学,对学生拓展应用编程技术,进行软件开发具有较好的效果。
该方案具有技术实用、平台易建、功能明确、难度适中的特点。通过方案的实施,学生系统软件分析能力和应用软件的开发能力能得到一个全面的实践和锻炼。
参考文献:
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[4] 赵斌. 软件测试技术经典教程[M]. 北京:科学出版社,2007(5):1-59.
Research and Implementation of Programming Practice Project
NIU Xin-yuan
(School of Computer, Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100101, China)
关键词：C语言程序设计；实验方案设计；计算思维；能力培养
中图分类号：G433 文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2014）001018902
基金项目基金项目：湖南省计算机应用技术“十二五”重点建设学科项目（081203）；邵阳学院教学改革研究项目（2012JG25）
作者简介作者简介：刘远军（1979-），男，硕士，邵阳学院信息工程系讲师，研究方向为计算机基础教学、数据挖掘、人工智能、图像处理。
0 引言
随着科技的不断进步，计算机基础教学已不再局限于围绕Windows操作系统及几种常见办公软件而进行，更需要对程序设计能力进行培养。目前计算机程序设计语言教学主要涉及C语言、Visual Basic、Visual FoxPro等，其中C语言作为C++、C#、Java等功能强大的主流语言的前身，尤其适合用来作为对计算机编程要求较高的一些专业计算机程序设计启蒙语言。C语言是一种高度过程化的语言，语法灵活，逻辑性非常强。对于C语言的学习，必须依赖大量的上机实践来巩固理论教学内容，强化对编程思维的理解，掌握C语言的精髓。所以，在C语言程序设计教学中，实验的设置显得尤为重要，实验方案设置是否合理直接影响到学生对C语言的理解和掌握。
1 计算思维
计算思维是目前的一个研究热点，自2006年被提出以来，国内外许多著名的计算机科学家和计算机教育家都不遗余力地对它的内涵和外延进行了卓有成效的研究和应用，“计算思维”一经问世，就散发着超强的魔力，引领着计算机科学界尤其是计算机教育界的发展方向。
1.1 计算思维内涵
2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授[1，2]首次在权威杂志Communications of the ACM上提出了“计算思维”（Computational Thinking）概念：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解的思维活动。按照周以真教授的解释，计算思维建立在计算过程的基础上，但是又超越了计算机本身。计算思维现今已不仅仅运用在计算机学科上，也广泛应用在其它自然学科甚至是人文学科中，它是一种思维方式，是一种解决问题的思考过程，从现实角度来说，计算思维就是将问题引入、归纳、求解、引申的过程，也就是将未知问题归纳成若干已知问题从而求解的过程。计算思维不是一个单独的、与其它思维方法毫无关联的孤立方法。计算思维产生于计算机科学，而与计算机科学联系最紧密的思维方法是数学思维、逻辑思维和工程思维。可以将计算思维看作是计算机科学与数学思维、逻辑思维和工程思维的交集，而它们也代表了计算思维的不同层次要求[3]。在计算机课程教学中引入和培养学生的计算思维，进而让计算思维影响学生的一生，帮助学生以计算思维的方式来分析、解决各类科学及社会问题。
1.2 计算思维在C语言实验中的体现
C语言作为一种结构化的程序设计语言，它的学习过程必然是理论与实践相结合，在实验中逐渐进步的过程。同任何计算机编程语言一样，C语言编程能力的提高必须依靠一个又一个上机实验，在不断的“思考—编程—调试—运行—反思”过程中逐步提高。同Visual Basic、Visual FoxPro等面向对象的计算机编程语言不同，C语言是高度过程化的，结构非常严谨，并不像其它语言那样松散和随意，这就需要格外注意其语法和语义的准确性和完整性，而编程者的这些良好习惯和注意度都需要在大量的上机实践中培养。
C语言是一种过程化的语言，它是以时间轴驱动的，用C编写的程序执行过程，类似于我们处理日常问题的一般过程：先做什么，再做什么；如果发生了什么，就做什么；必须要做了什么，才能再去做什么，等等。从宏观上看，C语言采用的是自顶向下、逐步求精、模块化的设计思路，而计算思维就是将问题引入、归纳、分解、进而求解的过程。可以在C语言实验中引入计算思维的思想，帮助我们对实验进行分析和总体设计；反过来，也可以在C语言实验中培养学生的计算思维。
2 引入计算思维的C语言综合实验设计
2.1 问题描述
设计一个万年历，要求实现以下功能：①能显示某一具体日期的星期数；②能显示任一日期所在月的月历；③具备翻页功能，能利用键盘上的左右方向键进行月份的切换，上下方向键进行年度的切换[4]。
说明：以1582年10月15日（星期五）为起始日期（历史上多次修改历法，其中最后一次修改是1582年10月15日，在此之前的星期数是不准确的）。
2.2 问题分析与分解
计算思维的方法就是分解、归纳、化未知为已知的过程。首先对问题进行分解，要完成这个实验，需要解决3个问题：
（1） 确定某一输入日期的星期数。按问题描述，输入任一日期后，首先要求出它的星期数。问题描述中已经给出了初始日期1582年10月15日为星期五，那么只要先求出输入日期与1582年10月15日之间相差的天数day，就可用公式（day%7+5）%7求出该日期的星期数。
在求解这个问题时，又需要考虑一个子问题：怎样解决闰年的问题。闰年的2月有29天，其规则是年份数字能够整除4但不能整除100，或者能够整除400。因此，可以用#define Year（x） （x%4==0&&x%100！=0||x%400==0）？1：0这条参数宏来表示是否闰年。
（2） 如何显示该日期所在月的月历。根据第一个问题的结果，已经知道该日期的星期数，接下来的事情是只要在该日期的基础上向前递减、向后递推就能知道该月每一天的星期数，这个问题又可分成两个子问题：①确定月历的样式、设计格式；②分析并确定该月份中每一个日期在月历中的位置。在求解这个子问题时，需要考虑星期的排列以及日期的换行问题，可以用循环语句加以控制。
（3） 翻页功能设计。根据上两步的结果，接下来增加翻页功能，这里需要从4个方面进行设计：①向左按钮：如果当前月份为2～12月，则年份不变，月份-1；如果当前月份为1月，则年份-1，月份改为12月；②向右按钮：如果当前月份为1～11月，则年份不变，月份+1；如果当前月份为12月，则年份+1，月份改为1月；③向上按钮：月份不变，年份-1；④向下按钮：月份不变，年份+1。
从以上分析可以得出该实验的问题分解情况，如图1
所示。
图1 问题分解
2.3 问题归纳与引导
根据以上分析，将问题分解成若干子问题，每个子问题再进一步细化，最后分解成已知问题，例如闰年的求法、输出格式的设置、月份的加减等问题。计算思维的魅力正在于此。通过对问题的分解、归纳，最终变换成已知问题。在这一实验过程中，为了达到培养学生计算思维的目的，需要特别注意问题的归纳与引导，计算思维强调的是从未知到已知的求解过程，是一种自然归纳、推导、总结的过程，教师在实验指导过程中，不能直接给出答案和源程序代码，而要根据结构化程序设计自顶向下、逐步求精的思想，并以“问题归纳—分解—求解—引申”的模式逐渐引导学生一步一步走向解决问题的彼岸。
3 结语
C程序设计语言的教学离不开上机实践，上机实践过程中实验方案的好坏和教师的实验指导直接决定着学生的学习效果，如要在有效的上机实验课时内达到最好的学习效果，就必须让学生尽早掌握计算思维的能力。计算思维自2006年被提出并被明确定义以来，逐渐成为计算机科学领域和计算机教育界最先进、最流行的思想之一。在C语言程序设计实验方案设计中，时刻注意学生计算思维能力的培养，有着非常重要的积极作用。这种能力的掌握，不仅对学生本身编程能力和计算机能力的提高大有裨益，而且对学生今后更全面、更有效、更科学地处理各类问题也具有帮助作用。
参考文献参考文献：
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