关键词 系统工程；方法论；测控技术；实验室建设
中图分类号：G642.423 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)09-0105-03
Experimental System Construction for Measuring and Control Technology and Instrumentation based on Methodology of System Engineering//Jiang Yan, Zhao Lihong, Yuan Fengwei, Zhu Huiling, Wang Yulin
Abstract Analysis the problems of experimental teaching in engineering education, study the basic content of system engineering methodology, based on methodology of system engineering, discusses the basic ideas of the experimental system construction for measuring and control technology and instrumentation, positively explore the education reform in field of measuring and control technology and instrumentation.
Key words system engineering; methodology; measuring and control technology; lab construction
Author’s address Department of Measuring and Control Technology and Instrumentation, School of Mechanical Engineering, University of South China, Hengyang, Hunan, China 421001
1 引言
在信息技术与控制技术出现之前，人们以经典自然科学为基础的机械世界观和方法论来认识自然和改造自然。机械世界观和方法论把系统看做互不联系的各个部分相加的总和，把系统的运动看做各个孤立运动过程的总和。我国现行的工程教育体系主要还是以机械世界观和方法论为基本指导思想，即通过把工程教育的内容分解为一门门孤立的课程和实验，然后通过简单的相加，以期达到工程教育的目的。这使得专业课程之间缺乏必要的联系，专业实验仅局限于某门理论课程，学生缺乏系统工程实践，得不到项目需求分析、元器件选型、系统建模、综合调试的系统训练，也缺乏对实验思路、实验设计、实验技能、观察与分析等能力的全面训练。在教育发达国家，工程教育的教育思想已经完成从机械的方法论向系统的方法论的转变。
2 系统工程与方法论
系统工程学是技术科学领域里推动系统科学发展的一门新的边缘性学科，它把系统数学理论和行为理论适当地结合起来，使它们融合为一个有效的整体，以用来解决实际问题。方法论是指人们解决复杂系统问题的成套工具，系统工程方法论以系统为对象，根据总体协调的需要，应用现代工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换等功能进行分析、设计，从而达到系统的最优化。
系统工程方法论为人们把握复杂事物提供了一系列科学方法的原则，即整体性、关联性、有序性、开放性、发展性、模型化和优化等原则。美国系统工程专家霍尔于1969年提出的霍尔三维结构（图1），对系统工程方法论的描述具有较好的通用性和一般性，在世界各国得到广泛应用。霍尔三维结构也称为霍尔的系统工程，是一个由时间维、逻辑维和知识维组成的三维空间结构。其中，时间维表示系统工程活动从开始到结束按时间顺序排列的全过程，它从方针和计划阶段提出最初方案起，直到系统退役或被淘汰为止；逻辑维是指时间维的每一个阶段内所要进行的工作内容和应该遵循的思维程序；知识维是需要运用的各专业和学科的专门知识和技能。
3 基于系统工程教育方法论建设测控专业实验
体系
一个典型的测控系统包含信号的获取、放大、传输、处理、应用和控制等过程。测控专业教育作为工程教育的一个子系统，应遵循工程教育的一般规律和方法。系统的工程教育方法论认为工程教育内容必须以工程系统为对象，因此将测控专业的专业基础课和专业课的教学和实验放到某个具体的、典型的测控对象中进行，而不是分割教学与实验。通过多门课程实验一个典型测控对象或系统，帮助学生理解专业和课程之间、整体和部分之间的内在联系，让学生在掌握和理解单门课程知识的同时，掌握系统工程的方法，做到理论联系实际，科学主导工程。据此，可以把霍尔系统工程方法论的三维结构进行相应演变，得到测控专业实验教学的霍尔三维结构，如图2所示。图中时间维是指具体的实验进度，在其指导下制定具体的逻辑维，逻辑维包含实验步骤和实验内容，而知识维则描述了本实验项目对多个不同课程知识点的综合。
按照系统方法论，提出对测控技术与仪器专业实验体系进行建设的思路。
1）建立面向一年级学生的基础原理实验部分，也就是认知实验。以测控电路实验箱和虚拟仪器实验为对象，结合教材上的理论知识，让学生自己动手搭建相对应的仪器与电路，了解各知识点的主要内容，对测控系统中涉及的典型知识点有真实的认识。
2）建立面向二年级学生的验证性、研究性实验部分。以模块化工业对象结合工业标准传感器为对象，让学生了解各单个知识点在实际工业环境中的典型应用方法，将传感器、工程测试、信号与系统、虚拟仪器、测控电路等课程的教学与实验紧密结合起来，学会数据采集、信号分析与处理等方法。
3）建立面向三、四年级学生的创新性实验部分。学生可以对现有实验对象、实验手段提出新的设计思路，自己重新设计或改装实验对象。各知识点在这个创新实验过程中，被逐步理解、贯通、融合，使学生达到真正掌握现代测控技术的设计和应用能力。该实验部分也可以作为学生课程设计、毕业设计的内容，在教师的指导下提出项目构思，进行系统设计，并利用各种条件构建软硬件系统，然后对系统进行调试、分析和处理，以达到项目目标。
按照上面的思路，将测控专业实验室划分为专题实验室与综合实验室两部分建设。专题实验室侧重于某些相关学科的理论与实验，主要分为电子类实验室、检测类实验室、控制类实验室。综合实验室以虚拟仪器、嵌入式系统、现代测控系统为平台集成构建，因为现在几乎所有的系统都是集测量和控制为一体的，用传感器采集进来的信息指导特定环境下系统的控制方案，做到自主智能控制是当前系统控制的内在要求。对于每一种专题实验室与综合实验室，按照循序渐进的原则，分别对应不同层次的具体教学内容，基本架构如图3所示。
4 结语
南华大学测控技术与仪器专业作为一个目前只培养了4届毕业生的新专业，正在积极探索实验室建设的新理论和新途径。目前，基于系统的工程教育方法理论已经建立了电工类、检测类、控制类等3个专题实验室和一个自主创新实验室。自主创新实验室配备有深圳市德普施科技有限公司生产的各级教育机器人、机器人传感器，以及常用电子设备、元器件和工具，面向测控专业三、四年级学生开放，完全由学生自主选择器件制作成品，并以此为基础为学生参与校内外机械设计大赛、电子制作大赛提供平台。
从整个工程教育的角度系统地思考测控专业实验室建设问题，运用系统的工程教育方法论构建测控专业实验室体系，改变目前测控专业的教学方式和教学思想，才能使测控专业的教育与现有的工业发展需求相匹配，才能使学生达到测控专业所要求的培养目标，这也是对测控技术与仪器专业教育改革的一项实践和探索。
参考文献
[1]深圳市德普施科技有限公司.测控专业创新实验室体系普通高等院校测控专业创新实验室体系整体解决方案[M].深圳,2006.
[2]深圳市德普施科技有限公司.机器人创新实验室建设方案[M].深圳,2008.
[3]深圳市德普施科技有限公司.虚拟仪器与测控技术创新实验室建议方案[M].深圳,2008.
关键词:连续梁;施工控制;预测控制;实时跟踪;自适应控法
中图分类号:U445文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)21-0171-02
1概述
桥梁施工控制是以现代控制论为理论基础,为满足现代桥梁建设需要而发展起来的。关于误差分析和预测的具体方法,国内外学者和工程技术人员已提出了诸如Kalman滤波法、最小二乘法、灰色系统控制法、无应力状态法等各种理论,由于桥梁的结构型式、施工特点及具体施工内容的不同,其施工控制的方法也不尽相同。纵观近几年桥梁施工控制的理论研究,其方法大体可分为纠偏终点控制法、预测控制法、自适应控制法、最大宽容法等。以下简要探讨一下施工控制的理论方法与工作流程。
2问题及解决方法
2.1施工控制的理论方法
桥梁施工控制的实质就是使施工按照预定的理想状态顺利推进。但实际上不论是理论分析得到的理想状态,还是实际施工都存在误差,因此施工控制的核心任务就是对各种误差进行分析、识别、调整,从而对结构未来状态作出预测。大跨度预应力混凝土连续梁桥通常采用悬臂浇筑这种典型的自架设施工方法。由于连续梁桥在施工过程中的已成结构(悬臂节段)状态是无法在事后进行调整的,因此,在大跨度连续梁桥的悬臂施工中一般采用预测控制法和自适应控制法进行控制。与斜拉桥不同,连续梁桥在梁段浇筑完成以后出现的误差,除非启用备用孔道张拉预备预应力钢束外,基本上没有调整的余地,而只能针对已有误差在下一未浇筑梁段的立模标高上做出必要的调整。所以,要保证控制目标的实现,最根本的就是对立模标高做出尽可能准确的预测,即主要依靠预测控制。无论施工过程如何,总是要以最终桥梁成型状态作为目标状态,以此来控制各施工块件的预拱值。施工控制的理论方法有以下几种:
2.1.1实时跟踪纠偏法实时跟踪纠偏法也称事后调整控制法,即在施工过程中,对产生主梁线形偏差的因素跟踪控制,随时纠偏最终达到理想线形,这种方法仅适用于那些结构内力与线形能够调整的情况。跟踪调整根据具体情况又分为两种:(1)在施工过程中每个施工阶段完成后,当发现结构状态与设计不符时即可通过调整斜拉索力来调整结构状态,然后继续施工直到施工完成。显然,这种方法工作量大并且索力调整本身也很罗嗦,调整效果不一定很好;(2)在桥梁结构形成后,检查结构状态,如果与设计不符,则可对斜拉索力进行一次性调整。这种方法理论上是可行的,但其实施较困难,因为对施工过程中的结构内力状态不清楚,容易出现安全事故且最终线形往往难以达到理想状态。
2.1.2预测控制法预测控制法是指在全面考虑影响桥梁结构状态的各种因素和施工所要达到的目标后,对结构的每一施工阶段(节段)形成前后进行预测,使施工沿着预定的状态进行,其常用的控制理论有卡尔曼滤波法、灰色系统理论控制法等。由于预测状态与实际状态免不了有误差存在,某种误差对施工目标的影响则在后续施工状态的预测予以考虑,以此循环,直到施工完成和获得与设计相符合的结构状态。这种方法适用于所有桥梁,而对于那些已成结构且状态具有不可调整性的桥梁施工控制必须采用此法。如悬臂施工的预应力混凝土连续梁桥,其已成节段的状态(内力、标高)是无法调整的,只能对施工的节段预测状态进行改变。
2.1.3自适应控制法鉴于连续梁桥已完成节段的不可控性以及施工中对线形误差的纠正措施有限,控制误差的发生就显得极为重要,所以,采用自适应控制法对其进行控制也是很有效的。自适应控制法的基本思路是当结构的实测状态与模型计算结果不符时,则必须对结构参数进行识别,并将识别得到的模型参数代回到计算模型中,重新进行合理状态分析,以便确定新的成桥理想状态和施工理想状态,又进入到新的一轮循环中,直到参数误差消除或施工完成。在对设计参数进行识别时,桥梁结构自适应系统的最优控制问题,就是要选择一种最优辨识和控制方法,不仅使最终成桥状态最优地趋近于理想控制目标,而且通过辨识求得误差调整后的设计参数值,即通过控制目标的偏差,根据参数估计准则反算出设计参数的误差。常用的参数估计准则有最小二乘准则、扩展卡尔曼滤波估计、灰色理论预测法和神经网络方法等,其中最小二乘法简单易懂,计算方便,计算精度也能满足工程要求,在工程中应用最多。自适应控制法一般适用于被控对象参数未知,或者由于环境条件影响,参数发生较大变化的系统。而对于那些被控对象参数已知定常或变化较小甚至可以忽略的系统,一般采用常规反馈控制、模型匹配控制或最优控制的方法,便可以得到较为满意的控制效果。对于采用悬臂法施工的大跨度连续梁桥而言,已浇筑完成的节段的不可控性及施工中对线形误差纠正措施有限,控制误差的发生就显得尤为重要,因此采用自适应控制法对其进行控制是比较有效的。
2.2连续梁桥施工监控工作流程
施工监控是一个预告―施工―监测―计算―纠偏―预告的循环过程。控制的目的是既要保证桥梁结构在施工过程的安全和施工质量,又要保证桥梁结构的成桥线型与内力符合设计要求。要达到此目的,必须事先建立完善的能使监控工作正常开展的监控组织体系。监控组织体系见。监控组织体系以监控领导小组为核心,监控领导小组由业主,设计、监理、监控等单位的代表组成。监控工作以监控领导小组所签发的监控指令为依据,监控测试方和施工方(包括施工单位的测量组)均按照监控指令执行,在各自的工作中不得擅自更改指令内容。监控过程中,及时地把施工信息或测试结果反馈给监控领导小组,尤其是施工中或测试中的异常情况。施工控制是多方协调、共同努力的结果。纵观整个桥梁施工过程,这种组织体系是必要的、有效的、可行的。
3结论
关键词：控制测量学；教学效果；测绘工程
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0127-02
控制测量学的研究对象是平面和高程控制网的布设、数据采集和数据处理，《控制测量学》课程在测绘工程专业的人才培养目标中占据着相当重要的地位[1]。通过该课程的学习，学生应当掌握控制测量的基本理论、基本方法及先进技术，能运用其知识和技能解决实际的工程问题，并具备一定的专业素质和能力。课程的内容和体系决定了它的特点和教学要求，为了提高《控制测量学》课程的教学质量和效果，就必须针对其自身特点，采取对应的措施。本文在对控制测量学课程特点进行分析的基础上提出了几点思考。
一、控制测量学的课程特点
1.理论性强，对专业基础培养非常重要。在经典的测绘学科划分中，控制测量学属于应用大地测量学的分支。在测绘工程专业设置的各门专业课程中，《控制测量学》是最为体现大地测量方向的课程，大地测量学的很多基础理论得到了直接的运用。因此课程的理论性强，并在专业课程体系中占有重要的地位。从经纬仪到全站仪，从三角测量到GPS控制网，控制测量的手段以及数据处理的模式都有了巨大的改变，但是大地测量的基础理论并没有大幅度的变化。本门课程为测绘工程专业的学生形成系统的测量框架网的基本概念并掌握一般的方法打下基础，特别是对于形成大范围测量成果的投影归算的整体概念具有重要意义。
2.与其他课程的重复性、交叉性和综合性。对于测绘工程专业课程设置而言，《控制测量学》具有承上启下的意义。课程是在《测量学》、《测量平差》和《地图投影》的基础上开设的，课程所介绍的控制网建立的理论和方法又为后续的《工程测量》、《GPS测量原理与应用》等课程打下基础。它不但是普通测量学的加深与升华，更是后续专业课程必备的基础。本课程与前期课程有相当部分的重复。水平角测量、距离测量和高差测量部分，和《测量学》内容主体基本一致；课程内容中精度估计、限差分析等部分是《测量平差》方法和理论的运用；高斯投影部分又体现了《地图投影》课程的内容。对于这部分交叉重复的内容，难度高的地方要求学生具备较强的基础知识，难度低的地方又容易让学生过于放松注意。
3.理论难度的提升性。由于大范围控制测量对外业测量和内业计算的基准面进行了严格划分，测量数据平差处理之前需要进行控制网的概算。从基准面的定义区分到测量成果的归算，《控制测量学》相比小地区控制测量理论难度有了大幅度的提高。举例来说，垂线偏差对于天顶距、水平角、距离等各个观测量都会造成影响，每一项都需要进行改正。这些改正部分正是这门课程区别于其他课程的所在，也极大地增加了课程的理论深度。
4.内容多，教学内容零散、细致。《控制测量学》课程内容涉及控制网技术设计、外业和内业的方方面面，因此课程内容涵盖面大。与《测量学》课程相比，在野外数据采集部分教学内容的主线是一致的，但是在精度要求上有所不同导致了需要考虑的因素更加细致和全面。在课程教学内容中有些又很零散，例如在仪器检校，误差分析部分。内容多并且零散对学生的学习造成了一定的难度。
二、提高教学效果的措施
1.明确的目标设定。明确的目标设定，会使我们更好地突出重点，把握主线。控制测量学已经不再是入门基础课程。应当通过课程的教学内容，加强学生的基础，培养综合运用理论方法分析解决问题的能力和素质。使学生的理论基础实现测量员到测绘工程师，甚至注册测绘师转变的重要基础[2]。因此在教学环节中，应当注重控制网施测和数据处理的整体性把握。以控制测量成果的投影归算为例，笔者认为重点不能放在各项归算改正的推导与公式上，反而通过一个控制网实例让学生进行概算练习效果会更好。
2.注重测量规范的理解和应用。《控制测量学》课程的很多内容都与测量规范相关。控制网的布设原则体现了规范设置的出发点；测量过程的误差分析解释了规范设置的理论依据。在教学环节，应当随时理论联系实际，培养学生不断思考测量实践中体现的理论知识，加深学生对规范的理解并提高分析和应用理论知识的能力。
3.丰富的教学方法。提高教学效果是任课教师长期努力的方向，在专业知识不断积累和学习的基础上，还要不断更新教学思想和观念。在良好的师生互动和融会贯通多门相关课程的基础上，实用和科学的教学手段对于改善课程教学效果也很重要。在课堂教学环节，应当充分地开展教研活动、精心设计教案，并使用丰富的教学手段和充实的教学资料。针对控制测量学和其它学科的交叉性和重复性的特点，对于即将新引入的内容，可以根据以往课程和实习积累的经验设计新颖的思考题目，启发并提高学生主动参与教学活动的兴趣。在教学环节中，可以吸纳很多现实的事例，提高学生的兴趣，如2005年的测量珠峰活动为我们理论结合实践提供了很好的素材。
4.实践教学加强教学效果。《控制测量学》是一门理论性较深且实践性较强的专业课程，实践教学环节包括课堂实习和综合实习两种类型。通过课堂实习消化和理解课堂上所学新的仪器及其检校等单元的内容。综合实习通过集中时间段内完成完整的控制测量任务，帮助学生建立全局、整体的概念，使学生对控制网技术设计、选点、埋石，以及观测和数据处理的完整过程做到心中有数。必须认真分析综合实习的目标，仔细设计实习的具体内容和任务要求，达到充分利用实践教学环节的目的。
5.注重内容的更新和贴近现实。随着卫星大地测量技术的发展，控制测量学的理论和方法发生了深刻的变化。目前我国高铁、轻轨等大型基础设施的大规模开展，也为控制测量技术的应用提出了新的要求。此外，从2011年开始，我国开始实行注册测绘师制度，控制测量学作为测绘从业人员需要掌握的综合能力的一个重要方面，考试对基础性、综合性和整体性的控制网技术提出了要求。在课程教学中，应当很好地吸收这些改变，让教学紧密地联系生产实际和技术发展，更好地提高课程的教学效果。
《控制测量学》课程的内容和结构特点使其具有自身的特点和学习难度。教学方法和主体思想应当和课程自身的特点相适应。在教师不断学习和积累形成良好的专业素质基础上，形成端正的教学态度，保持良好的沟通，将会使学生打下坚实的专业基础。
参考文献：
[1]孔祥元，郭际明.控制测量学（上、下册）[M].武汉：武汉大学出版社，2006.
[2]李淑慧，王淑晴，付宗堂，洪友堂.注册测绘师考试对《控制测量学》教学改革的启示[J].中国地质教育，2009，18（4）：35-36.
关键词：测控技术 综合实训 实训模式 教学实践
中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（b）-00-04
1 探索测控技术综合实训教学的背景
测控技术及仪器专业是1998年教育部调整新的本科专业后，把仪器仪表类原来的11个专业归并为一个大专业―测控技术及仪器[1]。随着国内经济的高速发展，我国的高等教育模式正在从精英教育向大众教育发展、过度，教育活动的目的也由过去的专才教育转变为通才教育或者通才教育与专才教育相结合。我国现有180多所高等学校设有“测控技术与仪器”专业，由于各学校原来的相关专业情况和发展历史不同，现有的办学条件、专业规模、教学水平也各不相同。2006年，测控技术与仪器本科专业依托我校机电工程系正式开设，本专业开办之初，教学体系大多参照重点院校教学模式，由于我校的立足点为应用型人才培养，在传授给学生一定理论知识的同时应注重学生的实践动手能力和知识的灵活运用与综合能力。我校的办学宗旨是努力将学校建成一所以工科教育为主导，以应用型人才为培养目标，在全国同类高校中办学特色鲜明、学科专业优势突出、综合竞争力较强的一流应用型理工大学。
几年的教学实践表明：在专业基础条件、师资条件、实验条件、人才培养定位和科研项目等方面我校与参考院校有着极大的差异，测控专业的教学如果不结合本校的特点，教学效果、人才质量与培养目标将相去甚远，很难反映我校应用型人才培养目标的定位与特色。学生能否在学校中就能独挡一面地参与企业的生产活动？怎样能使学生的知识和技能紧密地结合，能切实解决生产中的实际问题[2-3]？因此必须探索适合应用型人才培养模式的测控技术综合实训方案。
2 测控技术与仪器专业实验及实训方面目前存在的问题
测控技术与仪器专业是一个交叉学科，作为一名一线教师，经常了解到许多学生普遍感觉专业课程多、杂、乱，“光、机、电、计算机、控制、信息处理等什么都学一点、又什么都不会。”这是测控专业教学中学生普遍感到困惑的问题。实验与实训是帮助学生对抽象的测控理论知识理解与运用的关键环节，但传统的测控系列课程实验仪器为方便操作、验证教师在课堂上所讲的理论知识，许多均为“傻瓜型”，信息采集与处理的集成度很高，具体过程及许多中间环节都以一个不透明的集成试验箱的形式给出，学生只能看到输入与输出，无法目睹实际的实现过程与细节，且对所学知识的运用非常单一，实验或实训过程学生只需接入输入输出，读出结果，有老师讲解实现过程，完毕后，学生无法确切了解与掌握测量信号的形成、流向与信息处理过程。但是学生只有对实物有了感性认识之后，才能更加对所学的知识印象深刻，提高学生探索知识、进一步学习的兴趣，并培养学生进行系统分析、设计、开发与研究的基本能力。[4]回顾近几年测控专业教学情况，综合课程教学得失，深感测控专业实训教学的内容与方式对学生掌握所学知识的影响之重。为使测控专业办好、办出特色，扭转上续教学过程中出现的“多、杂、乱，什么都学、什么都不会的现象”，机电与汽车工程学院测控教研室提出了测控技术综合实训教学的新方式，开发面向应用型人才培养的测控专业实训教学模式，并总结测控技术综合实训教学的经验教训。
以前，实训一般安排两周或三周时间集中进行。一般采用分组方式把学生分为几组，指导教师向学生讲解系统工作原理、组成、主要模块等情况，之后由学生查阅相关资料，进一步详细了解相关技术，并进行2～3天的设计，教师对学生的设计方案进行审阅后学生进行方案的修改并进行系统的搭建实施，然后学生进行调试并进行设计报告的撰写，最后安排验收和答辩。在如此短段的时间内深入理解系统的工作原理并进行具体的方案设计、模块设计、制作、调试、结果评定、总结、撰写报告等工作比较困难，难以保证较优的实训质量。并且有些学生对某些课题比较感兴趣，有比较新颖的想法，有创新思维，在完成教师给定的目标任务之后，学生希望进一步改进设计，或加入新的功能，但这时已没有时间了。所以迫切希望有一个更灵活多变、周期更长、更能发挥学生主动性、兴趣，并能充分利用学生的兴趣和业余时间进行实训的方式。
3 新的测控技术综合实训模式的设计思路
南阳理工学院测控技术与仪器专业教学团队在专业建设、人才培养模式、课程体系改革以及教学内容和教学方法上做了大量的探索与研究、考察、实践工作，积累了丰富的经验，完成了旧的测控技术实训教学计划的执行并进行了新的测控技术综合实训教学模式的探索和尝试，在测控专业宽口径应用型人才培养方面取得了明显成效，强调理论教学与实践教学相结合，综合实训是提高学生对各门专业课应用能力的重要手段[5]。
如果学生大四之前没有做过测控技术综合实训，那么学生在学习各门专业课的时候没有任何目的性，总觉得一头雾水，理论和实际联系不上，各门课程所学的知识比较单一零散，不知在实际中怎样应用。因为专业课中每一门课程都主要注重某一方面知识的应用，而关于综合知识的运用的“测控系统设计”这门课程又在大四年级设置。因为如果设置在各个专业课之前的话，无法讲清楚细节，因为学生还没接触一些专业知识，什么专业课都没学过的情况下讲授综合知识，从理论上更难讲清楚知识的综合应用，学生也难以接受。所以如果在学生学专业知识的同时，认识一些实际的测控系统，对学生的理论与实际相结合的能力是有很大帮助的。并且在当前学生就业压力比较大的形势下，用人单位往往考察学生的实际动手操作能力和知识的综合运用能力，但是通常安排在第八学期进行的毕业设计环节受到就业和考研双方面的影响，工科专业的学生往往有到就业单位进行实习的实际需求，考研的学生花费了相当的精力准备考研及复试。在这种情况下，如果学习了部分专业知识之后，从大三下学期开始，到大四上半学期结束时毕业设计前结束，进行由浅入深、理论联系实际的测控技术综合实训，对学生来说具有重要的作用和意义[6]。为此，我们南阳理工学院机械与汽车工程学院测控教研室制定了新的测控技术综合实训模式。
3.1 实训目的
（1）本课程为计量测控与仪器专业的实践必修课，通过该课程的学习，培养学生对知识的综合运用能力和仪器仪表与系统的设计制造和实践技能，使学生在实践中得到锻炼和提高。使学生巩固所学理论知识及本专业的各种测试方法，比较熟悉各种测试方案的设计，加强本专业各科知识综合运用能力和问题分析能力，提高实际动手能力、理论联系实际的能力和创新能力。通过基本技能的训练，熟悉仪器结构及使用，对常用仪器非常熟悉。通过综合性实验的开设，开阔思维，培养学生分析问题和解决问题的能力。
（2）培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。
（3）培养并提高学生具有创新能力和团队协作精神的综合素质。
3.2 实训要求
（1）本实训要求学生在第六、七学期课余时间完成。
（2）每组学生3～4人，从给定题目中任选一个，也可以自主选题，需指导教师认可。
3.3 时间安排
（1）老师在第六学期之前根据当年的教师的科研项目和实际应用需要，或一些成熟的典型课题，每个老师选取3―4个实训题目，大家一致讨论后通过，写出每个题目的实训目的、所需那些理论知识，最终验收方式，以及课题的前瞻性等。
（2）第六学期开学后对学生公布，学生了解各个题目设置的目的及要求后，根据自身意愿进行分组，每组的学生从所在相应组的题目中选取一个小题目，学生也可以根据自己的兴趣所在及实际需求自主选题，但是必须要和指导老师进行充分沟通，经过指导老师认可，题目确定之后开始进入正式实训阶段，着手准备。
3.4 实训过程
所有实训全部利用业余时间进行，不集中安排时间。这也是本综合实训的一个显著特点。
3.4.1 收集、查阅相关资料
南阳理工学院校园网站能够查阅大量的硕士、博士论文及期刊论文，以及大量的图书、视频，充分利用学院的资源，对题目进行充分细致的了解，对所需达到的设计要求及目的进行充分的认识。例如该课题的目的和发展现状是什么，完成该课题所需用到的关键技术是哪些，都有哪些可行的方案，各个方案不同的特点与优缺点等。
3.4.2 设计及实验
针对自己的课题，进行相应的设计、仿真、实物制作、调试等。
3.4.3 写出实训报告
对设计进行总结，学生在规定的时间内完成实训报告，实训报告要排版正确，格式规范；概念清楚，应用合理；层次清晰，逻辑性强；论证严密，计算准确全面；图标质量好。
3.4.4 进行验收和答辩
指导老师组成答辩小组，对各组学生的设计制作成果进行答辩验收。
3.5 验收及考核
3.5.1 验收
以组为单位展示自己小组的成果，并进行答辩。在提问、回答环节，教师要对一些重点、难点问题进行详细地提问、讲解、分析、评价。
3.5.2 考核
根据学生查阅资料情况、方案设计、调试过程、最终调试结果、设计报告、答辩情况等进行综合考核。其中方案设计、调试过程、最终调试结果、设计报告、答辩各占20%。
4 测控技术综合实训模块结构图
长期教学实践经验表明，在传授给学生知识的时候，首先让学生明确所学知识的目的是什么，有哪些具体的组成部分，他们的联系与区别是什么，在认识中理解，在理解中应用，在应用中掌握，这样才能得到最佳的教学效果。
先给学生列出测控系统综合实训内容的结构框图，见图1和图2所示。虚线框为测控专业各课程实验项目，通过综合实训，将课程实验融合在一起，根据实际项目的需要，各模块间的组合可简单或复杂，学生可制作多种功能、结构不同的应用系统，把各个分散的课程内容联系起来，形成一个相对完整的知识结构体系。
5 测控技术综合实训举例
下面以基于单片机的超声波测距系统为例，介绍测控技术综合实训的实施过程。本实训的内容包含从传感器到数据输出及误差处理，要求完成接近实际应用系统的软硬件设计调试，训练和提高学生在测控技术应用系统方面的设计调试能力[7]。要求：设计制作一个测距范围为0.1～5 m，分辨率为1 cm的超声波测距系统。本项目让学生掌握传感器技术、基本的电路应用、单片机控制技术与数码显示技术。该项目完成以后，既可加深学生对本专业相关各门课程内容的理解，又提高了他们的实际动手能力，与实际应用接轨，体会知识转化实践的过程。因此，本课题具有良好的教学和实践应用前景。实训前期的知识储备。对于该超声波测距实训题目，学生拿到题目后，首先查阅相关图书、电子文档等各种文献，对利用超声波进行测距的原理、特点、实现方法均有详细的了解与认识，然后进行方案设计，通过实际计算、仿真、论证等设计出一个最优的实现方案。例如，超声波发射方法可有硬件发射，也可由软件发射，从价格、功能上比较其优缺点，做出最优选择。
5.1 设计信号调理、信号变换、信号采集和输出电路
5.1.1 温度补偿
由于超声波也是一种声波，其声速与温度有关。在精度要求较高的情况下，需要考虑温度对超声波传播速度的影响，采用适当的温度传感器及其相应的电路对超声波传播速度加以修正，以减小误差。本测距系统中对温度的精度要求不是太高，所以可以选用DS18B20数字温度传感器。通过进行温度补偿可以得到更准确的测试结果，并且更深刻地认识误差理论与数据处理课程里进行误差补偿的方法与措施。
5.1.2 设计测控系统并制作实物
测距方案及温度补偿措施确定之后，开始设计后续信号调理、信号变换、信号采集等测控电路，主要采用模块化设计方法，老师对学生进行适当的引导和指导。主要包括硬件电路设计：超声波发射、接受模块、数字显示模块、报警模块、温度补偿模块；系统软件设计，主要包括初始化基础程序模块、脉冲信号发射模块、回波接收模块、温度补偿及距离计算模块、显示报警模块、按键设置模块。设计完成之后，首先利用软件进行调试，然后在面包板上搭建实物反复调试。直至调试成功之后，绘制电子线路图，制作电路板，焊接实物，再次进行调试，如果不成功，基本上就是电子线路板焊接时出现的问题。当出现问题学生尽量自己努力解决，解决不了的可以请教指导老师。
5.1.3 写出实训报告
实训报告中要把超声波测距系统制作的全过程进行详细描述，包括方案论证、所选传感器的技术参数、实物制作过程中出现的问题、课题的未来展望等。
5.1.4 总结、答辩
略
5.2 验收
学生利用黑板或多媒体陈述自己的课题制作过程，老师对某些知识点及问题进行提问。
下图为某一同学制作的实物图。图3为超声波测距系统进行简单包装之后的系统实物图，可以打开盒盖进行观察内部所有内容，图4为部分同学的设计制作成果。
6 测控技术综合实训教学探索与实践的几点体会
通过两年的教学实践，测控技术综合实训从具有工程背景的学生感兴趣的实际问题出发，取得了很好的效果，学生从被动的学习状态转变为积极主动地思考问题，并与同学和老师充分交流解决问题的良好状态，并让学生根据自己的兴趣和爱好把业余时间进行了充分利用，把零散的各学科的知识联系了起来，更清楚了各课程在实际使用中的地位和作用，更大的提高了他们学习的积极性、主动性、实际动手能力、分析与解决问题的能力、团队写作协作能力，为应用型人才培养打下了扎实的基础，充分体现了南阳理工学院应用型人才培养的目标。
参考文献
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论文关键词：态度 主观规范 知觉行为控制 意向
计划行为理论是社会心理学中发展比较成熟并且很有影响力的理论，是解释态度、主观规范和知觉行为控制是如何共同作用于人的行为意向，进而作用于实际行为的过程。计划行为理论在国外被广泛地应用于医疗与健康行为、运动及休闲行为、社会与学习行为等。
1．计划行为理论(TheoryofPlannedBehavior，TPB)简介计划
行为理论(Ajzen1991)是由理性行为理论(Fishbein&A—jzen1980)发展而来的，理性行为理论假设个体行为受意志控制，Ajzen考虑到人们的某些行为是不完全受意志控制的，同时还受能力、机会以及资源等实际控制条件的制约，于是增加了知觉行为控制这一变量’并正式提出了计划行为理论。
1．1TPB结构模型
TPB认为目标行为直接由行为意向引导，行为意向表明一个人执行某种特定行为的动机。行为意向可以由态度，主观规范和知觉行为控制来预测，其中知觉行为控制间接或直接地影响着行为。
1．2TPB主要变量的涵义
态度是指个人对于表现特定行为的正面的或负面的评价。基于期望一价值理论(Fishbein＆Ajzen1975)，目标行为的态度是由个人的行为信念和结果评价两个成分所构成。主观规范是指个人在表现某一特定行为时，参考群体和社会的压力对个人行为决策的影响，参考群体通常指对个人重要的他人或团体。主观态度是由个人的规范信念和顺从动机两个成分所构成。知觉行为控制是指个体欲表现某一特定行为时所考虑的促进或阻碍执行这一行为的因素，或欲表现该行为时所知觉到的难易程度。知觉行为控制是由控制信念和控制因素的知觉强度两个成分所构成。在计划行为理论的模型中，行为意向是行为的最佳预测指标，行为意向是指个体欲从事特定行为的倾向，由态度、主观规范和知觉行为控制共同决定，它们对行为意向的决定程度随着研究的目标行为的不同而不同。
1．3TPB变量的测量
TPB变量的测量项目采用李克特等级评分法，基本上分为直接测量和间接测量，直接测量即采用语义区分法，间接测量则是基于突显信念和期望一价值理论来衡量各变量的。
在发展TPB各变量的测量问卷时，Ajzen建议应遵循一致性原则和引出突显信念原则。一致性原则即应用TPB研究目标行为时要保证行为意向、态度、主观规范和知觉行为控制都具有相同的行为元素，即对象、行动、环境和时间四个元素，这样以确保所要研究的行为的一致。引出突显信念即对于目标行为产生作用的行为信念、规范信念和控制信念这些突显信念要通过11PB指定的开放性问题来引导，这是获得准确可信的研究结果的关键步骤。
2．TPB变量的新发展
许多研究者在应用TPB时考虑，如果在原有的TPB模型中加入一些变量，如人格，行为经验等等，能否进一步地提升TPB对研究行为的解释和预测能力。Ajzen认为．个人以及社会文化等因素通过影响行为信念进而影响行为态度、主观规范和知觉行为控制，并最终间接地影响行为意向和实际行为。
在工程建设的设计、施工、管理各阶段进行测量工作的理论、方法和技术称为工程测量。工程施工测量的主要任务是采用专用测量器具，通过一定的技术方法把设计图纸的位置、数据、几何形状真实的放样到实地。其测量放样的成果直接影响着工程建设项目的质量等级、结构、安全及建成后的功能。工程测量贯穿于整个施工过程，在工程建设中具有无可替代的作用。建筑测量放样的成果直接影响着工程建设项目的质量等级、结构、安全及建成后的功能。因此，工程测量是工程建设项目施工工作中重要的工作之一。
一、工程测量理论方法
（一）测量平差理论
最小二乘法广泛应用于测量平差。最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型，它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上。许多施工测量作业单位喜欢采用附合导线进行逐级加密，主要依据目前规范中有关一、二、三级导线和图根导线的规定。无疑附合导线具有许多优点，但由于多余观测少，发现和抵抗粗差的能力较弱，不宜滥用。建立一个区域的控制，首级网点采用GPS测量，下面最好用一个等级的导线网作全面加密。从测量平差理论来看，全面布设的导线网具有更好的图形强度，精密较均匀，可靠性也较高。
（二）工程控制网优化设计理论和方法
1、解析法。解析法是基于优化设计理论构造目标函数和约束条件，解求目标函数的极大值或极小值。一般将网的质量指标作为目标函数或约束条件。
2、模拟法。用模拟法可获得一个相对较优且切实可行的方案，可进一步用模拟观测值作网的平差计算，同时可模拟观测值粗差并计算对结果的影响。对于一个精度、可靠性以及灵敏度要求极高的监测网或精密控制网，作上述优化设计和精细计算是十分必要的。
二、建筑工程测量施工技术
下面通过笔者参与施工的某商住综合楼来探讨建筑工程测量施工技术方面相关问题及实际应用。本工程具有深基础、大凌空、高程落差大、曲线类型多、结构平面形式复杂等大型建筑特点，且工期紧、任务重、图纸多，促成施工测量工作内业计算量超常。因此，如何控制本工程测量放样的精度，如何进行系统地、高效地、全面地图纸审核和快速准确的提供施工测量数据，是测量工作的重中之重，直接关系着最终工程的质量。
（一）控制点的布置及施测
1、从场地实际情况看，拟建建筑物的四周场地狭小，故南北向和东西向控制点集中布设在东侧和北侧的原有路面上，西侧和南侧只布设远向复核控制点。
2、布设的控制点均引至四周马路上，且要求通视，采用正倒镜分中法投测轴线时或后视时均在观测范围之内。
3、根据甲方要求形成四边形进行控制。
4、向建筑物的东、西、南、北各引测一个固定控制点。
5、水准点按三等水准测量要求施测。
（二）轴线及各控制线的放样
1、场地控制测量，按照由整体到局部、先控制整体后控制碎部的逐级控制的测量原则，结合场地、工程建筑结构特点，根据现场通视条件以及现场施工的需要，以市规划局指定的市华维测量大队提供的控制点为高级控制点，沿场地周围布设了一条闭合导线，作为首级控制导线网。
2、由于曲线类型多、通视条件差、占地面积大、平面形状复杂等施工特点，外控制点的布设困难大，布设导线边长差异大，首级导线点之间精度不均匀，且在施工过程中的使用率也会受到很大程度的限制。因此，在施工测量的总体控制采取内控为主，外控为辅，内外控相结合的控制方法，但始终保持内、外联测。
3、轴线控制点的测放，按常规正倒镜投点法投测，并经平差、复核后，采用内分法或直角坐标法测放出其他线及墙体控制线等细部线。如基坑开挖进行边坡上、下口线控制时，应根据坡度计算边坡外放量。平面细部测量一般分为初测和归化二步进行，放样定点后要对各点做校核条件的检查或在一点架设仪器重复检查。对于一些不连线的或与周边结构相对关系不很明确的独立结构（如独立柱），在放样后必须用另外的控制点或轴线进行检查，以保证其位置正确。
（三）竖向标高控制
1、±0.000以下由于工程结构基坑深，采用水准仪高程测量向基坑度进行标高传递，获得基底高程，经检查、复检、复核进行闭合差调整后将标高基准桩妥善保护起来（标高基准桩不少于3个），对于基底均以2～3m设控制桩带水平线来控制开挖平整度。
2、±0.000以上为了避免标高传递出现上、下层标高超差，经常对标高控制点进行联测、复测、平差，检查核对后方可进行向上层的标高传递，在适当位置设标高控制点（每层不少于3点），精度在±3mm以内，总高±15mm以内调整闭合差，结构标高主要采取测设+1m标高控制线，作为高程施工的依据。
3、非常规结构构件的测量控制该工程中主楼平面中轴以斜15°线为主，东西端辅以圆弧。旋转餐厅为半悬空圆形，南裙房交叉圆弧等。因此，控制曲线放样精度及中轴斜线精度，直接关系到建筑物的成形效果。
三、计算机技术在工程测量中的应用
在大型工程的施工测量中，由于结构复杂、计算量大，尤其是对于平面不规则的施工放样与数据计算（包括二维曲线和三维曲线），使用传统的计算方法已不能满足工程的需要。因此，利用计算机程序进行计算也越来越广泛地应用在大量的测量内业计算中，不但计算精确、高效，而且能快速完成复杂、大量的计算，极大地提高工作效率。
四、曲线放样计算程序
关键词：工程测量；理论方法；变形观测
Abstract: Based on the author's many years of practical experience in deformation observation and theory methods of engineering measurement is discussed in this paper simple analysis.
Keywords: engineering survey; method; deformation observation
中图分类号：P25文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1.工程测量中常用的几种方法
1.1测量平差理论 最小二乘法广泛应用于测量平差。最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型，它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上，主要包括：平差中函数模型误差、随机模型误差的鉴别或诊断；模型误差对参数估计的影响，对参数和残差统计性质的影响；病态方程与控制网及其观测方案设计的关系。由于变形监测网参考点稳定性检验的需要，导致了自由网平差和拟稳平差的出现和发展。观测值粗差的研究促进了控制网可靠性理论，以及变形监测网变形和观测值粗差的可区分性理论的研究和发展。针对观测值存在粗差的客观实际，出现了稳健估计(或称抗差估计)；针对法方程系数阵存在病态的可能，发展了有偏估计。与最小二乘估计相区别，稳健估计和有偏估计称为非最小二乘估计。
1.2工程控制网优化设计理论和方法 网的优化设计方法有解析法和模拟法两种。解析法是基于优化设计理论构造目标函数和约束条件，解求目标函数的极大值或极小值。一般将网的质量指标作为目标函数或约束条件。网的质量指标主要有精度、可靠性和建网费用，对于变形监测网还包括网的灵敏度或可区分性。对于网的平差模型而言，按固定参数和待定参数的不同，网的优化设计又分为零类、一类、二类和三类优化设计，涉及到网的基准设计，网形、观测值精度以及观测方案的设计。在工程测量中，施工控制网、安装控制网和变形监测网都需要作优化设计。由于采用GPS定位技术和电磁波测距，网的几何图形概念与传统的测角网有很大的区别。除特别的精密控制网可考虑用专门编写的解析法优化设计程序作网的优化设计外，其他的网都可用模拟法进行设计。模拟法优化设计的软件功能和进行优化设计的步骤主要是：根据设计资料和地图资料在图上选点布网，获取网点近似坐标(最好将资料作数字化扫描并在微机上进行)。模拟观测方案，根据仪器确定观测值精度，可进一步模拟观测值。计算网的各种质量指标如精度、可靠性、灵敏度。精度应包括点位精度、相邻点位精度、任意两点间的相对精度、最弱点和最弱边精度、边长和方位角精度。进一步可计算坐标未知数的协方差阵或部分点坐标的协方差阵，协方差阵的主成份计算，特征值计算，点位误差椭圆、置信椭圆的计算等。可靠性包括每个观测值的多余观测分量(内部可靠性)和某一观测值的粗差界限值对平差坐标的影响(外部可靠性)。灵敏度包括灵敏度椭圆、在给定变形向量下的灵敏度指标以及观测值的灵敏度影响系数。将计算出的各质量指标与设计要求的指标比较，使之既满足设计要求，又不致于有太大的富余。通过改变观测值的精度或改变观测方案(增加或减少观测值)或局部改变网形(增加或减少网点)等方法重新作上述设计计算，直到获取一个较好的结果。
1.3变形观测数据处理
1.3.1变形观测数据处理的几种典型方法 根据变形观测数据绘制变形过程曲线是一种最简单而有效的数据处理方法，由过程曲线可作趋势分析。如果将变形观测数据与影响因子进行多元回归分析和逐步回归计算，可得到变形与显著性因子间的函数关系，除作物理解释外，也可用于变形预报。多元回归分析需要较长的一致性好的多组时间序列数据。
1.3.2 变形的几何分析与物理解释 传统的方法将变形观测数据处理分为变形的几何分析和物理解释。几何分析在于描述变形的空间及时间特性，主要包括模型初步鉴别、模型参数估计和模拟统计检验及最佳模型选取3个步骤。变形监测网的参考网、相对网在周期观测下，参考点的稳定性检验和目标点和位移值计算是建立变形模型的基础。变形的物理解释在于确定变形与引起变形的原因之间的关系，通常采用统计分析法和确定函数法。统计分析法包括多元回归分析、灰色系统理论中的关联度分析以及时间序列频域法分析中的动态响应分析等。
1.3.3 变形分析与预报的系统论方法 用现代系统论为指导进行变形分析与预报是目前研究的一个方向。变形体是一个复杂的系统，它具有多层次高维的灰箱或黑箱式结构，是非线性的，开放性(耗散)的，它还具有随机性，这种随机性除包括外界干扰的不确定性外，还表现在对初始状态的敏感性和系统长期行为的混沌性。此外，还具有自相似性、突变性、自组织性和动态性等特征。
2.控制点布设和控制点测量
2.1GPS平面控制测量
为提高控制点精度，在场地内布设GPS C级平面控制网，布设GPS控制点72个。
2.2平面控制中导线测量技术要求
部分地段因GPS信号原因不能采用GPS观测，或需要加密平面控制点时，采用支导线测量方法进行补测了部分控制点，支导线一般未超过4条边、全长未超过300米。导线测量按下表执行。
表1：导线测量技术要求
由于支导线不需要闭合到现有的控制点上，导线采用往返测距、左右测角一测回。
2.3高程控制测量
利用现有的施工控制网建立统一的高程控制网，沉降观测以这些施工控制点作为监测基准点，二等水准观测技术要求见表2。
表2：二等水准测量技术要求
等级 视线长度 前后视距差 前后视距累积差 视线高度
二等 ≤ 50 ≤ 1.0 ≤ 3.0 ≥ 0.3
二等水准闭合差≤±4√L。其它控制点的高程采用三等水准与水准基点联测。
3.工程测量学的发展展望
3.1测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展，其应用范围将进一步扩大，影像、图形和数据处理方面的能力进一步增强；
3.2在变形观测数据处理和大型工程建设中，将发展基于知识的信息系统，并进一步与大地测量、地球物理、工程与水文地质以及土木建筑等学科相结合，解决工程建设中以及运行期间的安全监测、灾害防治和环境保护的各种问题。
3.3工程测量将从土木工程测量、3维工业测量扩展到人体科学测量，如人体各器官或部位的显微测量和显微图像处理；
3.4多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用，如GPS接收机与电子全站仪或测量机器人集成，可在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量工作。
3.5GPS、GIS技术将紧密结合工程项目，在勘测、设计、施工管理一体化方面发挥重大作用。
3.6大型和复杂结构建筑、设备的3维测量、几何重构以及质量控制将是工程测量学发展的一个特点。
工程技术的发展不断对测量工作提出新的要求，同时，现代科学技术和测绘新技术的发展，给直接为经济建设服务的工程测量带来了严峻的挑战和极好的机遇。特别是全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、摄影测量与遥感(RS)以及数字化测绘和地面测量先进技术的发展，使工程测量的手段、方法和理论产生了深刻的变化。工程测量的领域在进一步扩展，而且正朝着测量数据采集和处理的自动化、实时化和数字化方向发展。
4.结语
工程技术的发展不断对测量工作提出新的要求，同时，现代科学技术和测绘新技术的发展，给直接为经济建设服务的工程测量带来了严峻的挑战和极好的机遇。工程测量的领域在进一步扩展，而且正朝着测量数据采集和处理的自动化、实时化和数字化方向发展。
参考文献
1.黄全义，等.全站式地面测量工程一体化自动化系统研究［J］.武汉测绘科技大学学报，2009，(1)：7 9-82.
[关键词] 图式理论 阅读教学 定性研究
一、引言
图式理论由英国格式塔心理学家Bartlett于1932年首先引入心理学领域。阅读理论家认为,图式理论是一个“框架”,通过把信息置于正确“槽位”来组织记忆中的知识,在此“框架”下,每一个“槽位”的知识都有相关性。目前,在阅读理解中普遍认为图式理论起着重要的作用。根据图式理论的描述,读者已有的知识对于其语言的学习有着直接的影响,而阅读是语言学习中需要掌握的最重要的技能之一。因此,对于英语教师来说,如何帮助学生提高阅读理解能力至关重要。尽管许多教师已经就如何找到一条有效的方法教授阅读理解做了很多的努力,但是结果却不尽如人意。这其中的原因或许是他们缺少对阅读实质的理解。在过去几十年,为了寻找一种令人满意的阅读模式,专家们做了很多关于阅读过程的研究。这些研究与早期认为阅读是一个读者被动地接受作者传达的信息的过程之研究形成了鲜明的对比。本文采用实验与问卷相结合的定量研究方法,试图揭示阅读过程的本质,阐明图式理论在阅读教学中的应用并从中得出教学启示。
二、图式理论与阅读过程
一般来说,阅读过程分为3种模式:“自下而上”、“自上而下”和“交互式”阅读。这3种模式在阅读理解过程中同时发挥作用。
“自下而上”的模式认为,阅读仅仅是一个把文字解码成思想的简单过程,读者在第二外语学习当中则被看作是解码者。“自上而下”的模式则认为,读者在阅读理解过程中通过主动运用其背景知识,扮演积极的角色,并调动大脑中已有的知识来猜测文章中他们不懂的知识。“交互式”阅读模式将上述两种模式结合在一起,读者在已有知识的基础上吸收文章中的新内容或者根据新内容来调整和改进已有的知识,即同化和顺化的过程,然后理解并通过阅读更多的信息来验证或否定先前的预测。
阅读理论学家认为,图式是阅读理解过程中的推动力量。读者已有的知识与阅读材料中的信息之间的吻合程度,决定了其阅读理解的难易程度。因此,如果读者已建立了丰富的知识框架,并能积极调动与阅读材料中的信息相一致的背景知识,那么阅读就会取得较好的效果。
三、实验设计
1.实验对象
研究中的实验对象是从北京林业大学2008级本科110个班级中随机抽取的两个班级。每个班31名学生,分别是林业经济专业和自动化专业,前者为实验组,后者为控制组。在实验组运用了图式理论指导的方法进行教学,而控制组则采用传统的教学法教学。这两个班级除教学方法不同之外,其他因素都得到基本控制。
2.实验
在进行实验之前,我们对实验对象进行了前测,以确保这两个班英语水平平行。考虑到测试的信度与效度,我们选取了大学英语四级考试2007年12月的试题中阅读部分作为测试内容。在测试前,我们通过调查得知,这两个班级的学生以前没有接触过这套试题,这保证了测试的机密性。试题包括阅读理解和完形填空两部分,40个选择题,共计45分。根据大学英语四级考试阅读部分的时间要求,实验对象要在55分钟内完成所有试题。考试结束后,由本文作者批改试卷并给出分数。实验从2008年9月开始至2008年12月结束,为期4个月。
在实验过程中,实验组采用图式理论指导的阅读教学方法。教师在教学中有目的地训练和鼓励学生在阅读过程中扮演积极的角色。这包括在阅读前调动学生的图式知识、帮助他们在阅读过程中运用图式阅读技巧。这些技巧强调教师在阅读过程中主要起协助作用,帮助学生激活并建立自己的图式框架。
在阅读教学中,图式激活与建立的训练分为三个阶段:读前活动、读中活动和读后活动。读前活动是很重要的阶段,教师应该了解学生对所读材料是否有相关的图式知识。在读前活动中,教师鼓励学生采用语义覆盖、预测、讨论和经验分享的方式来了解主题和与主题相关的信息。
通过组织读前活动,教师能够鼓励学生激活他们自己已有的图式并建立新的图式。读前活动也助于教师了解学生所掌握的知识的情况。Chen 和Graves论述过各种读前活动对阅读理解的积极作用,他们将读前活动定义为:“连接文章内容与读者图式内容的桥梁”。如果教师能够组织适当的读前活动,提供足够与文章相关的材料,那么就会激励学生重视关键词的作用,并注意加强关键词的意义与文章内容的联系,这有助于激活他们的形式图式和内容图式。形式图式指文章的修辞、语法、体裁等。如果学生熟悉所读文章的题材类型,或者教师指导学生注意文章的结构,那么他们的形式图式就会被激活。内容图式较之形式图式更加具体,主要涉及物质世界有形的物体及活动。如果读前活动能够帮助学生开展集体讨论并且依此预测文章内容,他们的内容图式就会被激活。此外,读前活动也有助于学生意识到文章信息与他们的已有知识之间的关系。
在读前活动中,预测是一项很重要的活动,此方法由多位图式理论家提出。如Goodman 提到:“在接受外界输入的知识时,我们的大脑始终处于期望和预测的状态”。Smith将预测定义为:“提前除去不需要的信息的活动”。Smith认为,预测是读者提出问题的过程,而阅读理解过程就是他们努力为获得答案而进行的思考。
语义映射是读前活动中另一项活动。在此项活动中,教师首先选择一个与主题相关的词汇,然后要求学生尽可能多地列出相关的词汇,并将其归类。教师将相关信息展示在一个语义“地图”上,使学生能就主题展开讨论。语义映射是词汇量扩展和延伸的一个有效手段。Carrell等把语义映射描述成一种有效的提前教授词汇的方法,“使教师能够提前估计到学生掌握有关主题的已有知识和图式的情况”。学生运用这种方法使自己的图式知识与阅读材料相联系,所产生的联系会帮助他们事先熟悉在阅读时将要遇到的观点和词汇等内容。语义映射也能帮助学生建立关于他们没有掌握的知识的图式。
学生在读后活动中的主要任务,就是复习在阅读理解中学到的知识,并进一步确认所学知识与自身图式知识之间的联系。教师通过安排讨论,角色扮演,写文章小结等活动帮助学生检验他们是否理解了所阅读的文章,巩固和加强他们所学到的新知识。读后活动是学生将同化和顺化新学的知识融入到他们的图式知识中的一个关键阶段。经历这一阶段后,学生最终会建立新的图式,扩大知识面,逐渐成长为成熟的读者。此外,读后活动也给教师提供了一个评估学生阅读水平的机会。
通过采用上述模式教学的4个月之后,我们对学生进行了后测,其目的是要了解实验组的学生是否从图式阅读教学法中受益,他们是否比控制组的学生取得更好的阅读成绩。
3.调查问卷
为了使实验结果更有说服力,我们还设计了一套调查问卷,对实验组和控制组的学生进行了问卷调查。其目的是检验实验组的学生是否真正掌握了图式阅读技巧,是否养成了在阅读中使用这些技巧的习惯。
问卷调查在实验与后测结束之后进行。调查问卷包括16个与图式阅读技巧有关的问题,要求学生在读完每个问题后,选择A,B,C,D,E5个选项中的一个作为答案。字母A,B,C,D,E的分值依次为1,2,3,4,5分,确定程度依次加强。A确定程度最低,D则最高。此次调查问卷不设定规定的完成时间,学生必须要根据自己的自身情况如实作答。调查问卷由作者收齐并进行分析。
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四、结果与讨论
1.实验结果
(1)前测的结果。我们使用统计方法中的t检验来检测实验组和控制组的前测成绩。此方法用于检验两个样本平均数之间差异的显著性。下表是前测成绩的t检验数据结果:
计算结果显示,t值为0.096,查表,自由度为60,显著水平为0.05的t临界值为2。因此,我们确定实验组和控制组之间的成绩不存在显著差异。也就是说,在实验进行之前他们的英语阅读能力在同一水平上,为平行组。这一结果使实验得以继续进行。
(2)后测的结果。后测的结果仍使用t检验得出。下表是后测成绩的t检验数据结果:
计算结果显示:t值为2.201,显然,该值在0.05的显著水平上大于2,因此具有显著性。由此我们得出结论:在实验之后,实验组与控制组的成绩出现显著差异性,两组学生的阅读能力已经不在同一水平上。实验组学生在接受图式教学法教学后成绩有较大提高,说明图式理论对阅读教学具有积极的影响。尽管控制组的阅读成绩也较实验前有所提高,但其程度不及控制组显著。
2.实验的讨论
我们的实验结果证实,图式理论在实验组阅读教学中的应用已证明奏效并结果显著。使用阅读技巧和相关的背景知识有助于提高学生的阅读理解能力。因此,教师应该指导学生激活他们的已有图式,并在阅读过程中应用,然后形成新的图式以扩大他们的知识储备。据此,我们得出如下结论:
首先,在大学英语课堂,图式阅读教学方法的使用能够提高学生的阅读能力。根据学生的后测结果,使用图式教学法教学的实验组和使用传统教学法教学的控制组之间的成绩有显著差异。在图式理论指导之下,实验组的教师使用多种教学方法激活学生的图式,使学生能够积极地融入到阅读过程中。他们英语阅读能力的提高如实地反映在他们实验后的成绩中。
其次,学生在接受图式阅读教学法教学后,养成了良好的阅读习惯。我们已经在第三部分提到,教师在课堂教学中组织了多种活动,教授图式阅读技巧等等。这都为形成良好的阅读习惯打下了基础。此外,图式理论更多地重视读者已有知识在阅读中的作用,因此,实验组的教师训练学生在阅读前事先思考,对文章内容作出预测。图式理论同样重视读后复习的作用,因此读后活动非常必要,实验组的教师也鼓励学生在课后阅读更多的材料。正是有了以上的训练,阅读过程变得更加容易和成功。这些基于图式理论指导的阅读和教学活动有助于学生积累知识,建立新的图式,进而,学生会越来越主动地参与到阅读过程中,逐渐培养和提高学习的兴趣。他们养成的这种良好的阅读习惯对他们以后的学习产生积极的作用。
再次,通过使用图式阅读教学方法,学生在阅读课上会表现得越来越积极。我们知道,阅读是读者的已有知识与阅读材料相结合的过程。阅读也是一个积极的过程,在此过程中,读者运用他们的经验,语言知识和已有知识进行预测,理解阅读材料的内容。阅读过程必须与读者的经验和已有知识相结合才会产生理解。图式理论指导的课堂阅读教学能够调动学生的学习主动性,使他们能够主导自己的学习。教师鼓励学生在读前作出预测,然后在阅读活动中逐渐地验证或否定最初的预测。因此,阅读课不再是以教师为中心,而是以学生为中心。
最后,图式理论指导下的阅读教学有助于提高学生在英语学习中的认知能力。图式理论认为,学习者会在学习中主动地建立图式并在掌握新信息之后修正原来的图式以形成新的图式。每个人都有其独特的图式,这个图式与自身的经验和认知过程是分不开的。在阅读过程中,当读者意识到他们已有图式已经不足以帮助他们掌握新的知识时,他们就会相应地修正已有的图式,并创造出新的图式。在图式阅读教学课堂中,学生创造新图式的过程有助于他们认知能力的提高。
总之,在阅读过程中,如果学生的图式能够被激活,那么阅读就会是一个愉快和富有成效的过程。图式理论不仅能对课堂阅读教学产生积极的影响,也对课外阅读有所帮助。
3.调查问卷的结果
表3列出了调查问卷的结果,此表显示了实验组和控制组的学生对问卷中每一问题回答得分总和的对比。
4.调查问卷的讨论
我们通过将实验组和控制组所有学生选择的每一问题的答案所得的分数相加得出总分。
如表所示,实验组的学生对每一问题得出的总分都高于控制组的总分,特别是问题2,4,5,8,9,10,11,13,和16的总分。因为这9个问题都是阅读过程中常用的图式阅读技巧。因此我们可以看出,相对于控制组,实验组的学生更能够在阅读理解中有意识地运用图式阅读技巧,并且养成了积极主动的阅读习惯。他们在接受图式阅读教学之后,能够主动地激活已有图式来理解阅读材料,并在阅读过程中建立新的图式。实验组的学生是更成熟的阅读者。而控制组的学生因为没有受到图式阅读技巧的系统训练,因此在阅读中缺少主动性和良好的阅读习惯。
五、结束语
我们的研究证明,图式理论对英语阅读教学有着积极的影响。因此,在英语教学课堂上,帮助学生激活已有知识并使之与阅读内容相结合有助于提高他们的英语阅读理解水平。图式理论在大学英语阅读教学中应该得到广泛应用。同时我们也要看到,阅读是一个非常复杂的心理过程,而图式理论也是一个需要更进一步研究的理论领域,因此,关于图式理论在英语阅读教学中的应用还有待进行更深入的研究。
参考文献:
[1]Bartlett,F. C. Remembering: A Study in Experimental and Social Psychology[M]. Cambridge:Cambridge University Press,1932.
[2]Smith, F. Understanding Reading[M](5th ed.), Hillsdale,NJ: Lawrence Erlbaum,1994.
[3]Carrell,D. &D. E. Eskey. Interactive Approaches to Second Language Reading[M]. Cambridge: Cambridge University Press,1988.651.
Abstract: With the rapid development of theSurveying and mapping technology, the digital topographic model was developed and popularized, the patterns are replacing and will replace the traditional panel instrument topographic survey, topographic measurement become mainstream model. [ Key words ]: GPS; surveying and mapping technology; digital topographic survey
中图分类号：文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）06-0020-02
引言
测绘技术是一个很古老的学科。随着历史的改革，测绘技术已拓展成为一门庞大的、系统的多分支的学科。地形测量指的是测绘地形图的作业。随着市政规划和工程建设的需要，地形测量的重要性日益提高，并受到了广泛的关注和重视，近两年来相关测绘技术的发展并先后应用于地形测量，为地形测量的准确性和科学性提供了保障，在此基础上开展GPS技术数字化地形测量应用研究对地形测量有着重要的意义。目前在我国，获得数字地图的主要方法有三种：原图数字化、航测数字成图、地面数字测图。但不管哪种方法，其主要作业过程均为三个步骤：数据采集、数据处理及地形图的数据输出。
1数字化地形测量的简单介绍
1.1数字化地形测量的仪器设备硬件条件
数字化地形测量的仪器设备从控制测量到成果成图输出大致需要GPS接收机、全站仪、计算机、绘图仪以及与之相关的平差计算成图软件、数据传输、交换附件、通讯器材等。仪器设备配置水平较常规地形测量是一个质的飞跃。
1.2数字化地形测量工作的人员素质条件
数字化地形测量的技术人员应当熟练掌握测量专业技术、熟练掌握计算机及测绘软件的应用技术，这对测量人员的技术素质提出了更高的要求。
1.3数字化地形测量的组织
数字化地形测量是工程施工与规划的基础，同时由于数字化地形测量需要较高的准确性和精确性，因而需要良好的组织。
1.3.1测量工序
数字化地形测量的工序可概括为两个环节：一是控制测量与计算机辅助平差计算；二是碎部数据采集与软件编图成图。
1.3.2测量方案
数字化地形测量项目的作业方案根据仪器设备条件确定，仪器设备条件不同，作业方案变化各异。 一般可选用静态GPS网作基本控制，导线（网）、动态GPS作加密控制,支导线（点）补充测站点，全站仪、动态GPS碎部数据采集，进而计算机软件机助成图的作业方案。
1.3.3常规测量方法
在生产工序上,数字化地形测量不一定要遵守先控制、后测图的原则,控制测量、碎部测图可以同时进行,甚至可以是先测图后控制,只是后者需将碎部成图以控制点为基准借助成图软件进行测站纠正。
1.3.4简码法数字化地形测量
简码法是数字化地形测量过程中，观测员给每一个碎部测点赋于一个自定义编码，并依据这种自定义编码编图成图的一种数字化地形测量方法。其作业流程为：外业数据采集内业概略编图草图外业补充调绘内业详细编图外业巡回检查最终成果成图。
1.3.5人员组织
数字化地形测量的一个作业组采用简码法时宜按一名技术员+一名测量工人编制,一个项目由多个作业组施工的宜专设一名核心技术人员负责质量检查、成果资料汇总、电脑维护等。
2.地形测量中常规测量方法的缺陷
2.1测量范围不广。一般性的借助人力或一般机械进行测量的方法，由于其技术含量有限，操作起来不仅耗费人力、物力，而且测量范围有限。
2.2搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统，国测、军测、城市控制点往往混杂一起，这就存在系统间的兼容性问题，如果用不兼容的起算点，势必影响测量质量。
2.3国家大地点破坏严重，影响测量作业。由于国家基础控制点，大多为20世纪五六十年代完成，经过30多年，有些点由于经济建设的需要被破坏，有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏。在这些地区进行路线测量作业，往往在50km以上均找不到导线的联测点。这样路线控制测量的质量得不到保证。
2.4地面通视困难往往影响常规测量的实施。一般地形的控制点要求布设300m范围内。但由于通视的原因，这一条件难以满足，甚至在大范围密林、密灌及青纱帐地区，根本无法实施常规控制测量。
3.数字化地形测量的精度讨论及影响
3.1控制点点位精度
如果控制点的平面误差以本级控制点相对于上一级控制点点位中误差小于图上0.1毫米、高程中误差小于1/10测图基本等高距来衡量，即使是1:500地形测量，无论是GPS网还是导线网，控制点达到上述精度要求并不难。以支导线形式布设测站点时，应当根据使用的仪器及成图精度计算确定支导线最大长度及最大连续支站数。
3.2碎部点测绘
无论是用动态GPS、还是用全站仪进行碎部测图，就碎部点坐标而言，其精度是保证的，而且有足够的精度余量。用动态GPS进行碎部测图时，由于卫星信号、天线外形影响，加之无法进行偏心观测，针对居民地和地物较多的大比例尺测区宜持保守态度。用全站仪采集碎部数据时应当根据使用的仪器及成图精度要求限制视线长度，对于大比例尺测图必要时还须进行偏心观测。
3.3数字化地形测量的思考
作为地形测量模式的变革，数字化地形测量将在以下几方面产生积极的影响：测绘单位仪器设备的更新改造；测绘技术人员继续教育以及测绘专业教学内容的修订完善；数字化地形测量工作的规范化；数字地形图的精度讨论及标准确定；数字化测量条件下测绘单位生产与技术管理讨论。
4.GPS用于数字化地形测量的特点
4.1测量范围广。GPS技术由于由高策低，测量范围可以很大。可按需布设控制网,简化加密级别,省去联测过渡点。
4.2测量精度高。随着GPS技术的日益成熟和快速发展，现今,生产性作业精度可建立起比常规测量精度更高的控制网。
4.3各个联测点之间不要求通视,不必建造高规标。
4.4观测自动化程度高。外业用电纽操作,内业用计算机处理数据,作业时间短,效率高。
4.5测量成果可得三维地心坐标,优于常规测量的平面坐标和高程系统分离状况,有利于宇航科学、导弹发射等空间科学的应用。
4.6星座布置完成后,可24h观测,在雨、雾、雪等条件下亦可全天候作业。
5结论
随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化，测绘技术自动化技术发生了重大变革，从传统的测绘技术（例如电子测距仪、经纬仪、水准仪和平板仪）向3G技术、数字摄影测量技术以及人工智能化发展，GPS技术的出现与不断完善将会进一步推进地形测量技术的改进，完善和丰富地形测量方法。推动了测绘技术自动化技术的活跃和革新，测绘技术朝着自动化、实时化、网络化和数字化方向发展，使地形测量更快速、简单、精确。
参考文献
[1] 刘慧《GPS在工程测量中的应用》2007 5.
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