數(shù)字教育系統(tǒng)精選(九篇)

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第1篇：數(shù)字教育系統(tǒng)范文

通過交通資源的利用分析交通經(jīng)濟的發(fā)展，就需要分析兩者之間的內(nèi)在關系。包括交通運輸資源與交通運輸?shù)年P系、交通運輸資源與交通區(qū)位的關系、交通運輸資源與交通規(guī)劃的關系以及交通運輸資源和其他運輸經(jīng)濟的關系。厘清以上四種關系才能真正地體現(xiàn)交通運輸資源在交通運輸經(jīng)濟中的重要性，更好地為促進我國交通經(jīng)濟發(fā)展服務。

1交通運輸資源和交通運輸兩者的關系

交通運輸必須要有交通運輸資源，交通資源包括固定交通資源和可移動交通資源如公路、鐵路、水路、航道以及汽車、火車、飛機和輪船等，還包括從事交通運輸管理工作的人力資源、信息系統(tǒng)以及交通運輸管理系統(tǒng)等軟資源。因此，交通運輸經(jīng)濟實現(xiàn)的前提條件就是有交通運輸資源的存在。交通運輸經(jīng)濟作為一項經(jīng)濟活動要想能夠正常運行必須依賴于交通運輸網(wǎng)絡、實施交通運輸?shù)幕驹O施、參與交通運輸?shù)幕緦ο笕缏每秃拓浳锏纫约敖煌ㄟ\輸?shù)墓芾眢w系等要素。交通運輸?shù)墓δ鼙仨氁蕾嚱煌ㄟ\輸資源才能實現(xiàn)，交通運輸資源是交通運輸?shù)那疤岷捅匾獥l件。

2交通運輸資源和交通區(qū)位兩者之間的關系

交通區(qū)位是指利用固定交通資源所具有的成本優(yōu)勢從而將交通運輸行為和交通運輸資源互相結(jié)合的區(qū)位，主要包括交通區(qū)位線以及交通區(qū)位點兩方面。交通區(qū)位線主要是指交通運輸線路或者通道，交通區(qū)位點主要是指車站、停車場以及公路、鐵路交通樞紐等。將交通運輸資源與交通區(qū)位相聯(lián)系的是交通運輸行為，也就是將旅客或者貨物進行空間轉(zhuǎn)移的活動，這種活動有的是運輸公司從事的營利性的服務活動，也有旅客自身通過自己的交通工具實施的運輸活動。交通區(qū)位根據(jù)性質(zhì)和特點可以分為以下五種區(qū)位：一是受社會經(jīng)濟發(fā)展和其他交通區(qū)位的影響而設立的交通行為和交通資源交錯的區(qū)位，主要是為了滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要而設立，雖然社會對這種區(qū)位有一定的需求，但是沒有形成真正的交通區(qū)位。二是沒有國家和地方政府投資建設，或者所需要的投資建設資金很少而形成的交通區(qū)位，這種交通區(qū)位投資成本低，交通行為一般是自發(fā)形成的。三是通過人們科學合理的分析和規(guī)劃而形成的最佳交通區(qū)域，是交通資源的聚集區(qū)，這種聚集區(qū)分布合理，布局恰當，是理想的交通區(qū)位。四是根據(jù)交通運輸發(fā)展制訂的規(guī)劃方案中存在的交通區(qū)位。五是現(xiàn)實中存在的一種有人工建設的交通區(qū)位，這種區(qū)位的缺陷是如果與社會經(jīng)濟的發(fā)展和交通運輸發(fā)展實際不符的話很難改善。

交通運輸資源和交通區(qū)位兩者相輔相成、互相依賴。存在交通運輸行為和交通運輸資源的地方就一定會有交通區(qū)位，而如果交通運輸行為和交通運輸資源是潛在發(fā)生而沒有實際發(fā)生就不一定存在交通區(qū)位。因為交通區(qū)位的存在必須要投入一定的基本建設資金，比如縱橫交錯的公路網(wǎng)和轉(zhuǎn)運能力較好的港口等，如果沒有基礎設施建設，就不可能形成交通運輸區(qū)位。交通區(qū)位的形成需要真實的交通運輸行為的發(fā)生，如果僅僅具有交通運輸資源也無法形成交通區(qū)位。建設交通區(qū)位一般需要大量的基建資金，因此建設交通區(qū)位一定會考慮投入產(chǎn)出的關系，如果某一地區(qū)交通運輸資源有限，無法形成規(guī)模效應，一般也就不會建設交通區(qū)位，否則會導致投資虧損。因此也只有存在比較頻繁的交通行為和豐富的交通資源的基礎上才能形成相應的交通區(qū)位。

3交通運輸資源和交通規(guī)劃兩者之間的關系

交通運輸行為會耗費大量的交通運輸資源，由于交通運輸資源的形成需要大量的資金投資建設，因此為了節(jié)約交通運輸資源，實現(xiàn)資源的高效利用，必須進行科學合理的交通規(guī)劃來提高交通運輸?shù)男б?。合理的交通?guī)劃需要整合運輸經(jīng)濟學中的先進經(jīng)濟理念，通過合理布局、科學設計來保證交通規(guī)劃的合理性，科學合理的交通規(guī)劃能夠發(fā)現(xiàn)比較理想的交通區(qū)位并進行合理的基礎設施建設，能夠最大限度地節(jié)約交通運輸資源，降低交通運輸資源在交通運輸過程中的資源消耗，提高運輸行為的經(jīng)濟性。判斷一項交通規(guī)劃是否合理主要是看規(guī)劃考慮的是否全面、能否將交通運輸行為與交通資源和交通區(qū)位三者整合在一起、交通資源是否適應交通區(qū)位以及在具體的交通運輸實踐中是否能夠帶來足夠的經(jīng)濟效益，促進運輸經(jīng)濟的發(fā)展。

4交通運輸資源和其他運輸經(jīng)濟兩者之間的關系

以往關于交通運輸經(jīng)濟的研究很少聯(lián)系到交通運輸資源，因此研究結(jié)構(gòu)并不完整，隨著人們對交通運輸經(jīng)濟研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)交通運輸經(jīng)濟與交通運輸資源有著千絲萬縷的聯(lián)系，社會對于交通運輸資源的分配以及是否公平越來越看重。運輸經(jīng)濟中的資源分配以及公平制度可以在交通運輸資源的前提下建立和完善。我國很多交通資源有公益性和公共性的特點，是因為很多自然交通資源的不可再生性和大量人工交通設施投入的沉淀性。因此，關注運輸經(jīng)濟學就需要關注如何將外部資源轉(zhuǎn)化為交通運輸資源以及現(xiàn)有的交通運輸資源的優(yōu)化配置等問題，以免在交通運輸活動中資源的浪費。任何資源都是稀缺的和有成本的，一種資源以某種用途利用以后就無法在其他地方繼續(xù)使用，因此在交通運輸資源的使用中一定要考慮機會成本的問題，因為無論是交通運輸內(nèi)部資源還是外部資源都是稀缺的，交通運輸?shù)慕?jīng)濟性就是要以最小的交通運輸資源消耗來得到最大的利益，在節(jié)約交通運輸投資成本的同時，能夠加強對交通運輸資源的補充，提升交通運輸技術(shù)水平，改善運輸行業(yè)的管理制度，最終能夠加大我國交通運輸?shù)呢摵珊湍芰Γ瑵M足我國高速發(fā)展的市場經(jīng)濟對運輸行業(yè)的需要。

對于交通運輸部門和地方政府來說，首先要關心本部門和本地區(qū)如何能夠獲得更多的交通運輸資源來滿足本部門和本地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的需要。對于國家而言需要考慮的是交通運輸資源如何保持平衡，在宏觀系統(tǒng)上能夠平穩(wěn)運行。而交通規(guī)劃和基本建設能夠把外部資源轉(zhuǎn)變成交通運輸內(nèi)部資源并保持內(nèi)外部資源的平衡。而運輸企業(yè)自身應該關系如何利用有限的交通運輸資源實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益的快速發(fā)展，提高企業(yè)在市場上的競爭力。交通運輸參與者更關系如何運用交通運輸資源滿足自己以及貨物的運輸需要以及自有交通工具的資源分享問題。而對于社會公眾來說，他們更關心國家交通資源的分配制度體現(xiàn)出來的公平和公正問題以及通過交通運輸資源的運用到底能給他們的日常生活帶來多大的便利等問題。

總之，對交通運輸資源進行全方位的研究有利于促進交通運輸經(jīng)濟學的發(fā)展，提高交通運輸經(jīng)濟學科的完整性。同時，交通運輸經(jīng)濟學的發(fā)展反過來也推動了對交通運輸資源的有效利用，兩者互為前提、互相促進，共同促進了我國交通運輸行業(yè)又好又快地發(fā)展。

參考文獻：

[1]代雪霞物流業(yè)與交通運輸經(jīng)濟聯(lián)動發(fā)展的機制分析[J].財經(jīng)界：學術(shù)版，2015（19）

[2]郭平交通運輸經(jīng)濟發(fā)展中存在的問題及對策分析[J].科技經(jīng)濟市場，2015（9）

[3]趙淑芝運輸經(jīng)濟分析[M].北京：人民交通出版社，2003

[作者簡介]凌海東（1970—），男，漢族，廣西田東縣人，中級職稱。研究方向：道路運輸，道路運輸行業(yè)管理。

第2篇：數(shù)字教育系統(tǒng)范文

關鍵詞：數(shù)字電路；教學改革；能力培養(yǎng)

中圖分類號：G431文獻標識碼：A

數(shù)字電路與系統(tǒng)這門課是理工科大部分專業(yè)的重要專業(yè)基礎課，培養(yǎng)學生數(shù)字邏輯的基本概念和數(shù)字系統(tǒng)的設計能力。我校作為一所民辦本科院校，以培養(yǎng)應用型人才為目標，數(shù)字電路與系統(tǒng)課程也不例外。我們在多年教學過程中總結(jié)了一套適用于該層次學生的教學思路和方法，并啟動了數(shù)字電路與系統(tǒng)課程教學改革項目，對取得的研究成果進行總結(jié)，主要分為以下幾個方面。

1.課程教學內(nèi)容研究

1.1 弱化陳舊過時的內(nèi)容

隨著數(shù)字集成電路及大規(guī)模可編程邏輯器件的發(fā)展，中小規(guī)模電路應用已經(jīng)逐漸減少，而傳統(tǒng)的授課思路過多注重中小規(guī)模的應用。且在大規(guī)?？删幊踢壿嬰娐吩O計過程中，邏輯化簡已經(jīng)有開發(fā)工具取代，很少需要手工化簡。故而數(shù)字電路與系統(tǒng)課程在教學內(nèi)容上要做相應調(diào)整。有些內(nèi)容課程教學內(nèi)容化簡只介紹化簡的原理和方法，不講化簡技巧，考試也不做深入要求。

1.2 刪減原理性內(nèi)容的講解，注重應用技巧和分析思路

為了配合應用型人才培養(yǎng)目標，在授課過程中適當減少原理性講解，比如邊沿JK觸發(fā)器工作過程分析教材上一般有詳細的分析過程，但授課中只要分析一兩種工作情況，并借此介紹分析思路，有興趣的同學可以課下自己分析，而大部分同學只要弄懂使用方法就可以了。時序邏輯電路應作為重點內(nèi)容，講授時應注重時序邏輯電路的分析過程，使學生深入理解相關概念，對于狀態(tài)化簡等要求要降低，只掌握方法即可。

1.3 教學內(nèi)容在順序上的調(diào)整

此外，考慮到數(shù)字電路是嵌入式系統(tǒng)、FPGA、DSP及IC設計等課程的先修課程，為了方便這些后續(xù)課程的安排，所以把數(shù)電課程提前，跟模電統(tǒng)一學期開設，為后續(xù)課程提供足夠的時間。這就造成數(shù)電中邏輯門電路一章的內(nèi)容受到影響，因此在授課時把這一章的內(nèi)容往后移，等模電三極管基本放大電路學完之后再講授這部分內(nèi)容，可以解決數(shù)電和模電安排在同一學期的問題。

2.課程教材建設

由于數(shù)電教學內(nèi)容作了一定的調(diào)整，因此教材的選取要能適應這種調(diào)整。而現(xiàn)有教材大部分是按照老的教學體系編寫的，內(nèi)容難免陳舊、過時，為了適應新形勢的需要，我們根據(jù)應用型人才培養(yǎng)的要求，分別編寫了本科和?？七m用的教材。

本科的教材編寫思路是采用弱化傳統(tǒng)的邏輯代數(shù)公式化簡和器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理等內(nèi)容，對中小規(guī)模集成電路重點介紹其使用方法和數(shù)字邏輯的基本概念，使學生建立起數(shù)字邏輯的研究方法和設計思想，同時在傳統(tǒng)內(nèi)容之上增加了大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷陀布枋稣Z言方面的內(nèi)容，傳達了自頂至底的數(shù)字系統(tǒng)設計方法和理念，為運用大規(guī)?？删幊踢壿嬰娐吩O計數(shù)字系統(tǒng)打下良好基礎。

?？频慕滩膭t更加弱化原理講解，對于集成邏輯門和觸發(fā)器等著重介紹器件功能和使用方法，原理只做最基本的講解。除此之外，每一章都增加電路設計和調(diào)試及錯誤排查方法等內(nèi)容，對學生進行電路設計的技能訓練，再結(jié)合實驗和綜合課程設計，使學生動手能力得到提高。目前本科教材已經(jīng)在我校使用了三屆，?？平滩囊彩褂昧艘粚?，使用效果良好。

3.課程教學方法和手段

課堂教學作為重要的教學環(huán)節(jié)，采用合適的方法和手段至關重要。在數(shù)字電路教學過程中，重點做到以下幾方面：

3.1 注重學生主觀能動性的發(fā)揮

學生在課堂學習過程中如果只是被動接受知識，會導致填鴨式教學，必然會導致學生學習興趣下降，學習效果大打折扣。因此在課堂上要注意引導學生主動思考，對學生的預習情況進行干預，以預留作業(yè)的形式讓學生預習必要的知識，然后再課堂上再就預留的問題請學生分組討論，每組闡述討論的結(jié)果。雖然開始的時候?qū)W生做的不是很好，但是只要堅持這種做法，討論時加強引導，就會收到良好的效果。

3.2 注重習題課和平時測驗

筆者在教學中發(fā)現(xiàn)學生對所學知識不會靈活運用，體現(xiàn)在作業(yè)中就是對沒接觸過的類型題目不知道該怎么做，自己沒有思路。其實這些題目如果對知識點理解的話是可以獨立完成的，不會做說明知識點理解的不好，所以不會應用。這種情況下就要有針對性的設置習題課，講一些典型的例題，并著重題目的解決思路和方法的培養(yǎng)，使學生遇到類似的問題能夠靈活運用。然后再通過一些課堂測驗了解學生的學習情況，及時對測驗結(jié)果進行總結(jié)，并反映在后續(xù)的教學中。

3.3 注重實驗教學

數(shù)字電路應該是一門理論和實驗相結(jié)合的課程，兩者相輔相成。因此在理論課之外設置了兩種形式的動手環(huán)節(jié)：一種是跟理論課緊密配合的電子技術(shù)實驗，實驗的設置以理論教學進度為依據(jù)，讓學生能夠在剛學完某一知識點時就能通過實驗進行驗證，通過實驗理解理論知識和培養(yǎng)基本的分析和測試實驗結(jié)果的能力；另外一種是在學期末的電子技術(shù)綜合課程設計，給學生布置合適的題目，讓學生從方案設計、芯片選擇、電路布局、焊接查錯等方面得到訓練，同時撰寫課程設計報告，切實培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力，寫總結(jié)文檔的能力，提高學生的綜合素質(zhì)。

4.結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字電路教學也必然面臨著教學內(nèi)容和模式的不斷改革，以適應新形勢的需要。因此授課教師應不斷充實自己，不斷總結(jié)和積累經(jīng)驗，抓住教學重點，使學生切實學懂這門課，掌握數(shù)字邏輯設計的重要概念和基本方法，為后續(xù)課程和今后走上工作崗位打好基礎。筆者在教學中所采用的內(nèi)容改革和教學方法創(chuàng)新通過多輪教學實踐證明，是切實可行的，能夠很好的反應當前數(shù)電教學的新形勢，教學效果良好。

參考文獻

[1]楊志忠，衛(wèi)樺林等.數(shù)字電子技術(shù)基礎（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2009，7

[2]楊志忠，趙航等.數(shù)字電子技術(shù)及應用[M].北京：高等教育出版社，2012，1

第3篇：數(shù)字教育系統(tǒng)范文

一、數(shù)字化教學資源系統(tǒng)的建設

數(shù)字化教學資源系統(tǒng)的建設以建構(gòu)主義學習理論為主要理論基礎，充分體現(xiàn)數(shù)字化教學與數(shù)字化學習的需求特點，建立數(shù)字化教學資源系統(tǒng)模型。主要理論點有：(1)建成的數(shù)字化教學資源系統(tǒng)可以實現(xiàn)自主學習、協(xié)作學習、講授式教學等多種教學／學習模式。(2)建成的數(shù)字化教學資源系統(tǒng)可以支持師生間暢通無阻的交流與協(xié)作。(3)體現(xiàn)網(wǎng)絡化的特點，具備大容量，大規(guī)模，開放式，共享性等特性。(4)體現(xiàn)資源豐富的特點，資源種類豐富，形式多樣，容量巨大。(5)體現(xiàn)技術(shù)先進的特點，可采用SAN技術(shù)、全文檢索技術(shù)、流媒體技術(shù)等。(6)能實現(xiàn)以多樣化的數(shù)字化教學資源服務應用于各個教學與學習環(huán)節(jié)。

數(shù)字化教學資源系統(tǒng)主要包括多媒體素材庫、多媒體課件庫、校園視頻點播系統(tǒng)、自主學習型網(wǎng)絡課程庫、講授型網(wǎng)絡課程庫、教師個人教學網(wǎng)站群和學校精品課程庫等。

1．多媒體素材庫

多媒體素材庫中存放各類教育教學所需的資源，如文字材料、圖片資料、圖表資料、各種動畫、聲音、片段型視頻等。

多媒體素材庫應有的技術(shù)特點有：基于全文檢索系統(tǒng)核心技術(shù)開發(fā)，檢索功能強大；基于WEB技術(shù)開發(fā)，所有操作均在瀏覽器中進行；可管理多種素材格式如各類流式媒體、文檔文件、圖片文件、動畫文件、音頻文件、視頻文件；教師通過瀏覽器上傳素材，填寫各類屬性描述，便于素材的查詢與檢索；系統(tǒng)設置臨時上傳目錄，素材經(jīng)過管理員審核后，才可進入正式庫中：設計多種查詢方式如按學科素材查詢、按素材格式查詢、按素材類型查詢、按關鍵詞查詢，在前一次查詢的結(jié)果中再進一步更精確查詢；實現(xiàn)跨庫檢索功能，可同時檢索多個數(shù)據(jù)庫(素材庫、課件庫、VOD視頻點播系統(tǒng))的記錄，檢索的結(jié)果可在線呈現(xiàn)；基于WEB方式的管理功能，管理員可進行方便管理。

教師可以方便地從多媒體素材庫中查找、調(diào)用各類素材進行多媒體課件的制作。還可以在上課時，通過網(wǎng)絡直接調(diào)用某一圖片、聲音、動畫、片段型視頻素材直接用于課堂教學。學生在課前與課后通過校園網(wǎng)系統(tǒng)，查閱、觀看或下載各類素材資源進行自主性學習。

2．多媒體課件庫

多媒體課件庫設計有課件的上傳、查詢、下載、管理等功能。教師可以通過關鍵詞查找到你所需的課件，然后下載試用，如果覺得可以用于教學，則可以在多媒體教室中通過校園網(wǎng)用本教室的多媒體計算機進入課件庫中，直接調(diào)用，通過大屏幕投影進行教學。學生也可以登陸進入課件庫，下載、使用他所需的課件。課件的上傳、管理、下載等功能和環(huán)節(jié)針對不同的用戶都設有權(quán)限，以便整個系統(tǒng)的維護管理，并對教師的作品進行版權(quán)保護。

多媒體課件庫中的課件來源有兩種，一種是購買有效實用的多媒體教學光盤，再將光盤上的內(nèi)容拷貝到服務器中即可。另一種是發(fā)動全校教師進行多媒體課件的制作和上傳。教師根據(jù)實際教學需要進行開發(fā)的多媒體課件往往能起到很好的教學效果。

多媒體課件庫的技術(shù)特點有：基于WEB技術(shù)開發(fā)，所有操作均通過WEB瀏覽器進行；采用多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)對多種格式課件的存儲與管理?？晒芾淼恼n件格式有PPT格式課件、WEB網(wǎng)頁格式課件、可執(zhí)行文件格式課件、光盤課件、視音頻格式課件等；采用流媒體技術(shù)實現(xiàn)對視音頻課件的管理。系統(tǒng)采用RealServerBasic和Windows Media Technology技術(shù)，構(gòu)架通用的流媒體服務系統(tǒng)。可以運行、管理多種流媒體格式的課件，如RM、RAM、ASF、WMV、WMA、MOV、MP3等；設計用戶課件上傳功能。系統(tǒng)采用兩種上傳方式，一種是基于WEB的上傳方式，一種是通過FTP的傳輸方式。

3．教育視頻資源庫

教育視頻資源庫內(nèi)含有各種教育教學用的視頻資料。如教育電視片、教學電視片、各類經(jīng)典影視片、愛國主義教育片和學校自行拍攝制作的實用操作型教學環(huán)節(jié)錄像片等。教師和學生可以對所有視頻資料進行查詢檢索，找到自己所需的資料。教師可以指導學生在實踐教學前進行預覽。學生可以隨時進入該系統(tǒng)選擇自己感興趣的視頻資料進行觀看和學習。

教育視頻資源庫的技術(shù)特點有：基于WEB技術(shù)開發(fā)，客戶端需經(jīng)過初始化操作；能承擔幾百個用戶同時點播；教師申請注冊，管理員審核通過后才可以進行視頻節(jié)目的點播；學生也可注冊，點播視頻資料，進行在線學習或下載后播放；采用流式媒體技術(shù)，播放效果優(yōu)良。

視頻資源庫WEB端主要功能模塊：

(1)用戶注冊模塊。用戶從網(wǎng)上注冊后，經(jīng)審核通過后可開始使用本系統(tǒng)。

(2)節(jié)目列表模塊。按一定規(guī)律(如學科)進行節(jié)目列表，單擊相應節(jié)目條目可查看詳細信息。

(3)節(jié)目檢索模塊?？砂凑崭鞣N方式靈活組合進行檢索。

(4)視頻點播模塊。用戶點擊相應節(jié)目的點播按鈕即可啟動此模塊進行播放。

(5)私人收藏夾模塊。用戶可使用此功能形成自己的視頻資源中心。

(6)其他信息模塊。包括在線用戶，人氣排行榜，公告，調(diào)查，推薦節(jié)目，最新節(jié)目，使用幫助等等。

4．自主學習型網(wǎng)絡課程庫

自主學習型網(wǎng)絡課程庫建議以教育部推薦使用的4A網(wǎng)絡教學平臺為管理系統(tǒng)平臺。

自主學習型網(wǎng)絡課程開發(fā)統(tǒng)一基于WEB格式，每一門網(wǎng)絡課程內(nèi)有多個功能模塊，如本課程教學目標、教學計劃、教學進度安排、教師特征、學生特征、教師的電子教案、各類參考文獻、背景材料(或是超鏈接)、習題庫、E-MAIL作業(yè)布置與答疑、課程BBS論壇、各種圖片、聲音、動畫和視頻素材庫等。此類網(wǎng)絡課程能有效的強化以學生為主體的主動學習，有利于學生信息素養(yǎng)、自主學習和協(xié)作學習能力的培養(yǎng)，對提高學生的數(shù)字化生存能力有著積極的促進作用。

自主學習型網(wǎng)絡課程的來源主要有獲贈、購買和自制三種。

自主學習型網(wǎng)絡課程設計開發(fā)原則：

(1)注重教學目標、教學對象及教學內(nèi)容分析，保證課程內(nèi)容的科學性、先進性、系統(tǒng)性，又充分體現(xiàn)其生動性、靈活性。

(2)體現(xiàn)“以學習者為中心”的建構(gòu)主義教學思想，強調(diào)以學生為中心，注重自主學習設計；強調(diào)體現(xiàn)“協(xié)作學習”方式，注重基于網(wǎng)絡的教學策略設計。

(3)課程內(nèi)容符合學科本身的內(nèi)在邏輯體系，符合學生認知心理。

(4)根據(jù)課程內(nèi)容特點設計豐富的教學活動，如實 時答疑、分組討論、布置作業(yè)、作業(yè)講評、問題解決等。

(5)網(wǎng)絡課程的導航設計要簡單、明確，易于瀏覽。

(6)充分體現(xiàn)網(wǎng)絡課程教學多媒體性、交互性、自主性、協(xié)作性的特點。

5．講授型網(wǎng)絡課程庫

講授型網(wǎng)絡課程開發(fā)是指以一門課的課程講授為對象，將教師上課的視音頻信號、教師上課用的演示文稿或軟件、教師在電子白板上的講解備注等多路信號合成一種高級流媒體，形成獨立單元的網(wǎng)絡課件，并分章分節(jié)進行制作，最后形成一門完整的網(wǎng)絡教學課程。完成的網(wǎng)絡課程存放于TOD點播服務器中，教師和學生均可以隨機點播，來進行教學或是學習活動。此類網(wǎng)絡課程最大特點是在擴大教學規(guī)模的同時，再造教學情景，增強教學的親和力和感染力，從而提高教學效果。

講授型網(wǎng)絡課程庫的建設主要以自己攝制為主，且可以與其他高校進行資源共享。

講授型網(wǎng)絡課程開發(fā)的基本原則及要求：

(1)選擇使用面廣，可充分發(fā)揮課程效益的課程，如公共課、專業(yè)基礎課等。

(2)綜合運用視頻技術(shù)、藝術(shù)和多媒體技術(shù)的優(yōu)勢。

(3)教師講解視頻畫面清晰、穩(wěn)定、色彩逼真；語音清晰、準確。

(4)多媒體課件形式多樣，影像豐富，信息適量，能有效解決教學中的重點難點。

(5)教師的講解與多媒體課件的演示相輔相成，聲畫同步，教學效果好。

6．教師個人教學網(wǎng)站群

教學網(wǎng)站以“站點”形式連接到校園網(wǎng)中，教學內(nèi)容以web頁面為基本元素出現(xiàn)在網(wǎng)點中。在構(gòu)建教學網(wǎng)站時，要充分利用了網(wǎng)頁的基本組成要素把聲音、圖像、動畫、視頻、文本恰當?shù)厝谌氲浇虒W資源之中。教師個人教學網(wǎng)站的設計比較靈活，可有選擇地開設預習室、網(wǎng)上課堂、案例欣賞、在線練習、網(wǎng)上資源、教學BBS、自我測評等欄目。學生課外可在網(wǎng)上復習所學內(nèi)容，完成老師布置的作業(yè)、進行在線測試或者參加該課程的問題討論，通過留言板或E-mail對教學提出意見或建議。教師個人教學網(wǎng)站不僅含有具較高學術(shù)價值的專題性內(nèi)容，還可包括教師個人成果的匯集以及個人的興趣愛好。這樣，通過教師個人教學網(wǎng)站，學生不僅能進行多層次的學習，還能增進師生間的交流與了解。

教師建立個人教學網(wǎng)站的過程，同時也是對教學內(nèi)容進行重新設計、開發(fā)和應用的過程。教師個人教學網(wǎng)站規(guī)模不一定要很大，也可以體現(xiàn)出比較濃厚的個性化，但必須要能夠為教學服務，并且考慮到師生互動的需要。教師建立個人教學網(wǎng)站將成為數(shù)字化教學資源體系建設的一種趨勢。

7．學校精品課程庫

“國家精品課程”是具有一流教師隊伍、一流教學內(nèi)容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等“五個一流”特點的示范性課程。精品課程建設是高等學校教學質(zhì)量與教學改革工程的重要組成部分。精品課程利用現(xiàn)代化的教育信息技術(shù)手段，將課程的相關的教學大綱、教案、習題、實驗指導、參考文獻目錄等要上網(wǎng)并免費開放，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學資源共享，師生互動學習，可大大提高了學校的教學質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

根據(jù)國家精品課程評審指標體系，網(wǎng)絡教學環(huán)境，具體包括網(wǎng)絡資源、網(wǎng)絡教學硬件環(huán)境和軟件資源的建設，是精品課程的重要的評審指標。學校在教育技術(shù)中心的積極配合下，利用現(xiàn)代化的教育信息技術(shù)手段，構(gòu)建網(wǎng)絡教學環(huán)境，進行網(wǎng)絡資源、網(wǎng)絡教學硬件環(huán)境和軟件資源的建設，逐步使用網(wǎng)絡進行教學與管理，并將本校一流課程的教學大綱、教案、習題、實驗指導、參考文獻等上網(wǎng)并免費開放，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學資源共享，師生互動學習。各高校應充分利用其他學校的精品課程，實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的優(yōu)秀課程資源共享。并在此基礎上，高度重視自身精品課程的建設。

目前，很多高校均參照國家有關文件，結(jié)合自身課程教學的優(yōu)勢與特色，制定了校級精品課程的建設標準，并開展大規(guī)模的校級精品課程的建設工作。

以上多個資源庫的建立，多種數(shù)字化教學資源的建設，必將為學校的數(shù)字化教學和學習營造一個相當優(yōu)良的環(huán)境。

二、數(shù)字化教學資源系統(tǒng)的管理

數(shù)字化教學資源系統(tǒng)的建設為全面開展數(shù)字化教學應用打下了堅實的基礎。為了讓系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定、高效，更好地支持數(shù)字化教學和學習，必須對系統(tǒng)進行科學的管理。

1．依托先進的信息技術(shù)實現(xiàn)技術(shù)層面的高效管理

采用各系統(tǒng)自成體系、相對獨立的管理模式。此種模式具有系統(tǒng)輕便、易于維護、管理負荷分散、減輕工作量、風險分散等特點，且單個子系統(tǒng)故障并不影響其它子系統(tǒng)的正常工作。

多媒體素材庫系統(tǒng)采用了以中文分詞技術(shù)為基礎的詞索引技術(shù)，實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的存儲與檢索。采用數(shù)據(jù)庫網(wǎng)關的技術(shù)，實現(xiàn)了跨數(shù)據(jù)庫平臺的數(shù)據(jù)檢索。

多媒體課件庫系統(tǒng)是一個完全的B／S系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了RealNetworks， MediaServer等免費的視頻內(nèi)核技術(shù)，以及面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)開發(fā)思想，結(jié)合后臺數(shù)據(jù)庫對課件資料信息進行處理，能夠?qū)崿F(xiàn)在校園網(wǎng)上實時順暢地播放教師的各種教學課件。

教育視頻資源庫主要采用3CX的內(nèi)核技術(shù)，以及面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)開發(fā)技術(shù)，結(jié)合后臺數(shù)據(jù)庫對視頻資料信息進行處理；支持國際工業(yè)標準的視頻格式及多種事實性標準的視頻格式；管理中心綜合信息平臺可提供文本、語言及靜態(tài)圖像服務。對視頻資料具有強大的查詢搜索功能，支持多種計算機操作系統(tǒng)的信息終端，服務器端支持多種視頻文件格式(MPEG―1、MPEG-2、MPEG-4、DAT、AVl、DVI等等)。

自主學習型網(wǎng)絡課程庫以教育部推薦的4A網(wǎng)絡教學平臺為管理平臺，實現(xiàn)對多門自主學習型網(wǎng)絡課程的管理。

講授型網(wǎng)絡課程庫可以江蘇科建教育軟件有限責任公司的TOD網(wǎng)絡課程點播系統(tǒng)為管理平臺。

教師個人教學網(wǎng)站群以獨立網(wǎng)站的方式統(tǒng)一存于專用的服務器中，由現(xiàn)代教育技術(shù)中心統(tǒng)一管理維護。

學校精品課程庫以網(wǎng)站管理的方式進行，精品課程開發(fā)完畢后，獨立存于服務器上，統(tǒng)一由技術(shù)人員管理維護。

2．人力資源科學分配，職責明確，各項工作運轉(zhuǎn)高效

數(shù)字化教學資源的建設是一項巨大的系統(tǒng)工程。有必要成立資源建設與管理領導小組。由現(xiàn)代教育技術(shù)中心主任任組長，下設多個工作小組，有視頻資源建設小組，多媒體素材資源建設小組，多媒體課件庫建設小組，自主學習型網(wǎng)絡課程建設小組，講授型網(wǎng)絡課程建設小組，教師個人教學網(wǎng)站群建設與維護小組，學校精品課程開發(fā)與維護小組等。

視頻資源建設小組又分電視節(jié)目錄制人員、錄像資料壓縮人員、錄像資料信息描述人員、視頻資料上傳人員、學校自攝節(jié)目制作人員等。

電視節(jié)目錄制人員的工作職責為不定期廣泛收集學校教師對電視節(jié)目錄制的需求信息，根據(jù)需求信息制訂錄制計劃，在電視報的幫助下，準點錄制電視節(jié)目。負責隨時接收教師臨時提出的錄制需求，及時滿足 教師的教學需要。并負責粗略寫出節(jié)目的簡要內(nèi)容描述。并將錄像帶歸類存放入庫，供錄像資料壓縮人員查閱，壓縮。

錄像資料壓縮人員負責從錄像帶庫中選出急需壓縮的資料進行數(shù)字化壓縮，并截去廣告等非教學內(nèi)容部分，采集壓縮成MPC格式的光盤。交給錄像資料信息描述人員進行信息描述。

錄像資料信息描述人員負責在錄制人員粗略信息內(nèi)容描述的基礎上進行較為具體、準確的信息描述，包括節(jié)目名稱、關鍵字、所屬學科／專業(yè)、作者、上傳時間、節(jié)目簡介等等。這些信息描述將在使用全文搜索引擎進行信息檢索時發(fā)揮巨大的作用，可極大提高檢索的查全率、查準率。

視頻資料上傳人員負責將數(shù)字化的視頻節(jié)目上傳到校園視頻點播庫中，并及時將入庫的最新資源目錄對全院師生，提高資源的利用率。

學校自攝節(jié)目制作人員負責對學校發(fā)生的重大事件和學術(shù)講座進行記錄，并將錄像帶交給錄像資料壓縮人員，繼續(xù)后面的工作。如各類重大新聞、各類學術(shù)報告、講座、培訓等。另外還負責進行學校電視教學片的制作。

多媒體素材資源建設小組主要負責多媒體素材庫中的素材建設。有多名人員專門進行素材的收集、整理、信息描述，并入庫。素材的來源主要有購買、下載、自制等方式。購買大量的素材光盤，特別是各類圖片庫、材質(zhì)庫、模型庫、動畫庫、音頻庫等。上傳時為每一條素材加入較為詳細的信息描述。或從Intemet網(wǎng)上下載各類素材，進行信息描述后入庫。有些素材通過自己拍攝、掃描獲取，加上信息描述后入庫。

多媒體課件庫建設小組負責課件的購買，上傳與系統(tǒng)維護。自主學習型網(wǎng)絡課程建設小組負責自主學習型網(wǎng)絡課程的購買、上傳、維護。講授型網(wǎng)絡課程建設小組負責學校優(yōu)秀課程的選取、錄制、上傳與系統(tǒng)管理。教師個人教學網(wǎng)站群建設與維護小組負責所有教師個人教學網(wǎng)站的管理與維護。學校精品課程開發(fā)與維護小組負責學校優(yōu)秀課程的技術(shù)開發(fā)、課程入庫、管理與維護等。

第4篇：數(shù)字教育系統(tǒng)范文

關鍵詞：數(shù)字化；語言教學環(huán)境；系統(tǒng)組成；建設策略；運行模式

中圖分類號：H319.3　文獻標識碼：A　文章編號：1001―5795(2011)06―0072―0003

國內(nèi)學者一般認為語言實驗室(Language Labora―tory)是由美國人沃爾茲(Ralph H．Waltz)于20世紀20年代首先提出的(范姣蓮，2005：6；杜勇等，2011：164)，并且認為當時的語言實驗室是利用各種實驗儀器對語音進行分析研究和實驗的場所，主要用于對語音的各種物理現(xiàn)象進行科學研究，并不用于語言訓練。直到二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，研究者才在語言實驗室中采用磁帶錄音機進行語言訓練并取得良好效果。

實際上，自1877年愛迪生發(fā)明留聲機起，音頻記錄技術(shù)就開始應用于語言教學。1893年已經(jīng)有商業(yè)化的唱片用來幫助學習者學習英語或西班牙語。1908年法國格勒諾布爾大學(University 0f Grenoble)已經(jīng)有計劃地應用留聲機設備進行語言教學。1909年夏季，美國人查爾范特(Frank c．Chalfant)曾在格勒諾布爾大學學習過一段時間。1912年查爾范特在位于美國普爾曼市的華盛頓州立大學創(chuàng)建了語音學實驗室(Phonetics Laboratory)，在實驗室中學生通過耳機來進行聽力訓練，并提供唱片錄音機來幫助學生比較自己的發(fā)音與范例發(fā)音之間的差異，這大大提高了語言學習效果(Steven&Warren，1996)。如果說由愛迪生發(fā)明的留聲機應用于語言教學是媒體技術(shù)與語言教學整合的雛形，那么1912年查爾范特建立的Phonetics La―boratory已經(jīng)是著眼于語言訓練的、真正意義上的語言教學實驗室。

1、從語言實驗室到數(shù)字化語言教學環(huán)境

“現(xiàn)代教育觀把環(huán)境因素作為構(gòu)成教育體系的四大要素(教育目的、教育者、教育對象和環(huán)境)之一，充分說明了環(huán)境對教育、教學的重要性”(龔心源，2004：65)。語言實驗室是指利用一系列教育技術(shù)軟硬件裝備起來，專門用于語言教學的多媒體教室，教學裝備和教學場地是語言實驗室的兩大組成部分。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，特別是在新的教育模式和教學需求的驅(qū)動下，語言實驗室的功能與形態(tài)也在不斷地拓展。當前綜合型、開放式、數(shù)字化的語言教學環(huán)境是語言實驗室的最新發(fā)展形態(tài)。作為數(shù)字化校園的重要組成部分，數(shù)字化語言教學環(huán)境早已不是傳統(tǒng)意義上的語言實驗室：

?技術(shù)進步：在經(jīng)歷了早期的模擬時代、模擬與數(shù)字相結(jié)合的時代之后，當前的語言教學環(huán)境建設已經(jīng)進入了全數(shù)字時代。

?時空拓展：教學行為不再局限于課堂時間和教室空間，學習者可以隨時隨地進入網(wǎng)絡學習空間，這體現(xiàn)了時空的開放性。

?資源擴充：互聯(lián)網(wǎng)上海量的信息，打破了書本教材和課件講義的局限，大大擴充了師生所擁有的“教”與“學”的資源。

?模式多元：數(shù)字化語言教學環(huán)境不僅支持“以教為主”的教師主導教學模式而且支持“以學為主”的學生自主學習模式。

優(yōu)化教學過程，提高教學效率，進而提升教學品質(zhì)是教學環(huán)境建設的核心使命(宋述強等，2010：29)。功能全面、資源豐富的數(shù)字化語言教學環(huán)境不僅為語言教學活動的開展創(chuàng)設了開放的、互動的環(huán)境支持，而且為推動當前高校語言教學的全面改革創(chuàng)造了先決條件，推動教育理念、教育模式、教育內(nèi)容、教育方法、教育評價等產(chǎn)生一系列重大的變革。

2、數(shù)字化語言教學環(huán)境與系統(tǒng)組成

數(shù)字化語言教學環(huán)境是指開展語言教學活動時，由線下物理空間、教學軟硬件裝備與線上信息系統(tǒng)、數(shù)字資源所組成的綜合系統(tǒng)。除了物理空間、信息網(wǎng)絡、供配電系統(tǒng)等基礎設施外，數(shù)字化語言教學環(huán)境主要由安裝了數(shù)字化語言學習系統(tǒng)、同聲傳譯訓練系統(tǒng)的數(shù)字化語言實驗室，集成了網(wǎng)絡教學、作業(yè)處理、輔導答疑、綜合考試、教學評估等功能的網(wǎng)絡教學管理平臺和具有統(tǒng)一身份認證功能的信息門戶組成。

數(shù)字化語言教學環(huán)境的系統(tǒng)組成如圖1所示，其核心部分包括基礎設施、數(shù)字化語言實驗室、網(wǎng)絡教學管理平臺和信息門戶，擴展部分包括校園網(wǎng)內(nèi)其他教學系統(tǒng)、教學資源和互聯(lián)網(wǎng)上海量的教學資源、信息資源。限于篇幅，本文只介紹數(shù)字化語言教學環(huán)境的核心部分，即基礎設施、數(shù)字化語言實驗室、網(wǎng)絡教學管理平臺和信息門戶四部分。

2.1基礎設施

數(shù)字化語言教學環(huán)境的基礎設施包括：符合建筑聲學和光學設計要求，滿足開展教學互動活動的物理空間；多媒體講臺、計算機、投影機、錄音機、錄像機、話筒、功率放大器、揚聲器等硬件設施；運行穩(wěn)定、接人方便的網(wǎng)絡條件；安全可靠、低碳環(huán)保的供配電系統(tǒng)。

2.2數(shù)字化語言實驗室

除了物理環(huán)境和硬件設備外，數(shù)字化語言實驗室的核心是數(shù)字化語言教學系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個教師主控單元和一定數(shù)量的學生單元組成，之間的信號以數(shù)字形式進行傳輸、處理和存儲。從功能上看，數(shù)字化語言教學系統(tǒng)又包括聽力教學與訓練系統(tǒng)、口語教學與訓練系統(tǒng)、閱讀教學與訓練系統(tǒng)、寫作教學與訓練系統(tǒng)以及同聲傳譯教學與訓練系統(tǒng)。

2.3網(wǎng)絡教學管理平臺

網(wǎng)絡教學管理平臺是支撐網(wǎng)絡教學最重要的業(yè)務系統(tǒng)，為教師提供教學組織環(huán)境，為學生提供自主學習環(huán)境。網(wǎng)絡教學管理平臺包括信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡教學系統(tǒng)、數(shù)字資源中心、作業(yè)管理系統(tǒng)、綜合考試系統(tǒng)、成績管理系統(tǒng)、輔導答疑系統(tǒng)、虛擬學習社區(qū)、教學評估系統(tǒng)以及其他業(yè)務系統(tǒng)等。

2.4信息門戶

信息門戶把各種應用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一到一個信息管理平臺上，根據(jù)用戶使用特點和角色的不同，形成個性化的應用界面，并通過對事件和消息的處理把用戶有機地聯(lián)系在一起。在數(shù)字化語言教學環(huán)境中，用戶通過信息門戶進行統(tǒng)一身份認證，能夠?qū)崿F(xiàn)多個應用系統(tǒng)的單點登錄。

3、數(shù)字化語言教學環(huán)境的建設策略

隨著教育信息化的廣泛深入，越來越多的廠商、企業(yè)介入到數(shù)字化語言教學環(huán)境這一領域，他們提供了眾多的設備產(chǎn)品和解決方案。但同時，數(shù)字化語言教學環(huán)境的建設中也面臨著諸多問題，例如：環(huán)境建設的統(tǒng)籌規(guī)劃少，難以實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展；產(chǎn)品方案的系統(tǒng)集成差，設備選型只是羅列堆砌；系統(tǒng)運行的智能程度低，應用難以做到以人為本等。

數(shù)字化語言教學環(huán)境建設是一項巨大的系統(tǒng)工程，要在需求分析的基礎上，對設備產(chǎn)品、系統(tǒng)方案進行優(yōu)化組合，綜合運用網(wǎng)絡信息、智能控制、音視頻處理等技術(shù)，對硬件設備和軟件產(chǎn)品進行科學合理地系統(tǒng)集成。在數(shù)字化語言教學環(huán)境的建設中需要運用如下策略：

3.1立足教學需求，明確建設目標

滿足教學需求，提升教學品質(zhì)，推動教學創(chuàng)新是數(shù)字化語言教學環(huán)境建設的原動力。在項目前期，要根據(jù)調(diào)研計劃對相關人員、部門進行廣泛的需求調(diào)研，在收集整理教師、學生和運行管理人員的需求之后，綜合考慮資金投入、當前需求、技術(shù)趨勢等因素，編寫需求說明書。數(shù)字化語言教學環(huán)境建設要以滿足教學需求為根本出發(fā)點，系統(tǒng)集成不是選擇最好產(chǎn)品的簡單行為，而是要根據(jù)需求選擇性價格比最高的產(chǎn)品和方案。要根據(jù)需求調(diào)研和項目進度要求，制定數(shù)字化語言教學環(huán)境的發(fā)展規(guī)劃和建設目標，并給出明確的時間表和路線圖。

3.2組建高效團隊。倡導多元參與

在經(jīng)費有保證的前提下，數(shù)字化語言教學環(huán)境建設成敗的關鍵在于是否有一支決策有力、經(jīng)驗豐富、執(zhí)行高效的項目團隊。項目團隊通常由決策領導、評審專家和實施人員組成。決策領導通常是學校分管領導和外語院系的負責人，他們對資金投入、運作模式等具有決策權(quán)，推動項目的啟動和實施。評審專家負責方案論證、標書評審、項目驗收等。項目實施人員通常由系統(tǒng)集成商的專業(yè)技術(shù)人員和學校的運行管理人員組成，實施人員要做好需求分析、功能設計、系統(tǒng)集成、應用定制、人員培訓等工作。

3.3總體統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實施推進

為了避免低水平的重復性建設，數(shù)字化語言教學環(huán)境的建設要納入學校的整體教育改革和外語學科群的發(fā)展規(guī)劃中，從學校的實際財力出發(fā)，量力而行，分步實施。其中有兩個問題要特別引起注意：一是注重產(chǎn)品選型的標準化和系統(tǒng)方案的可拓展性。所選用的設備產(chǎn)品要遵循國內(nèi)外相關標準，與其他接入產(chǎn)品具有良好的兼容性?？紤]到未來的升級擴充，配置的系統(tǒng)設備需要具有能夠增加或連接新設備的能力，從而使系統(tǒng)在一定的時限(3～5年)內(nèi)保持技術(shù)不落后。二是要抓住重點，以點帶面。要以數(shù)字化語言實驗室為突破口，以網(wǎng)絡教學管理平臺為依托，以數(shù)字化教學資源建設為龍頭，形成環(huán)境建設的亮點和今后應用的優(yōu)勢。

3.4全程質(zhì)量管理。嚴格風險控制

數(shù)字化語言教學環(huán)境涉及內(nèi)容多、資金投入大、技術(shù)要求高，必須加強質(zhì)量管理，確保資金使用效益和工程建設質(zhì)量，避免低水平重復建設或超標準盲目建設造成浪費。需要建立質(zhì)量控制和項目進度考核體系，建立項目風險控制和防范措施，在每個階段規(guī)定詳細的實施文檔，及時掌握實施的質(zhì)量、出現(xiàn)的問題、解決的途徑和遺留的問題等。由項目負責人和評審專家對每一階段實施進行質(zhì)量和風險評審，為數(shù)字化語言教學環(huán)境建設項目的快速實施和成功應用提供質(zhì)量保障。

4、數(shù)字化語言教學環(huán)境的運行模式

數(shù)字化語言教學環(huán)境的最終目的是優(yōu)化教學過程，提升教學品質(zhì)，為語言教學提供綜合型、開放式、數(shù)字化的支持服務。隨著數(shù)字化語言教學環(huán)境的建成，項目團隊會將管理運行工作移交給校方指定的技術(shù)服務部門，相關的工作重心也逐步由開發(fā)和集成轉(zhuǎn)向運行和服務。當前數(shù)字化語言教學環(huán)境的運行模式不外乎如下三種：

4.1自營模式

自營模式是指由外語院系或?qū)W校的一個歸口單位(如語言實驗教學中心、教育技術(shù)中心、實驗室設備處、后勤物業(yè)等)統(tǒng)一管理、運行和維護數(shù)字化語言實驗室和網(wǎng)絡教學管理平臺等。自營模式的優(yōu)點在于對師生需求的靈活掌握，在行政的干預下，便于管理協(xié)調(diào)，響應速度和服務質(zhì)量有保障；缺點在于需要一支穩(wěn)定的運行隊伍，人工成本較高。

4.2外包模式

外包模式是指將數(shù)字化語言教學環(huán)境的管理、運行和維護工作發(fā)包給技術(shù)服務商。外包模式的優(yōu)點在于“適應了當前服務社會化的大趨勢；解決了人手不足，服務不到位的矛盾”(錢震等，2010：63)；缺點在于校方對教學環(huán)境的可控性弱，管理失控風險增加，服務質(zhì)量依賴技術(shù)服務商的自律。

4.3整合模式

自營模式和外包模式的優(yōu)缺點都非常突出，數(shù)字化語言教學環(huán)境運行實踐中我們可以整合兩種模式，將那些事務性突出、技術(shù)含量較低的工作外包出去，校方通過專門人員、監(jiān)督機制、工作流程、服務協(xié)議等各方面對外包公司進行嚴格管理，保證服務質(zhì)量。又由于教學環(huán)境的管理“以技術(shù)服務為主，物業(yè)后勤服務為輔，所以管理集中到現(xiàn)代教育技術(shù)中心比較合適”(陳金玉，2009：42)。

5、結(jié)語

“以人為本”是當代教育的主旋律，語言教學需求和信息技術(shù)發(fā)展是數(shù)字化語言教學環(huán)境發(fā)展的兩大驅(qū)動力。隨著高校外語教學改革的持續(xù)深入和云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，數(shù)字化語言教學環(huán)境的建設和運行要立足教學需要，以教師為本，以學生為本，為“教師主導，學生主體”的雙主教學模式提供有效的支撐環(huán)境。

參考文獻

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[5]龔心源，語言實驗室學習環(huán)境的探討[J]，外語電化教學，2004(3)。

第5篇：數(shù)字教育系統(tǒng)范文

傳統(tǒng)的廣播式數(shù)字電視只能讓用戶被動地觀看節(jié)目，無法選擇頻道播放的節(jié)目內(nèi)容和節(jié)目播出的時間。交互式數(shù)字電視給用戶提供了更多的自主選擇權(quán)，用戶可以發(fā)送請求來選擇節(jié)目的內(nèi)容和播出時間，這種數(shù)字電視的交互形式可以滿足用戶的個性化需求。Widget技術(shù)應用于數(shù)字電視交互式平臺上，讓用戶可以在觀看電視節(jié)目的同時查詢實時新聞和天氣預報，進一步方便了用戶的生活。交互式數(shù)字電視以數(shù)字電視為終端設備，利用互聯(lián)網(wǎng)、多媒體等技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)絡協(xié)議為用戶提供各種交互數(shù)字媒體新業(yè)務。隨著研究的不斷深入，數(shù)字電視交互平臺朝著標準化和開放化發(fā)展。在高清數(shù)字電視和早期的網(wǎng)絡電視的平臺系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的應用程序雖然功能多樣化，但是比較龐大，不易于開發(fā)，而且不具備跨平臺性，不能實現(xiàn)一次開發(fā)，多出運用，在交互性和兼容性上存在很大的局限，不能很好地適應當前的系統(tǒng)環(huán)境。為了解決上述問題，本系統(tǒng)架構(gòu)引入了近兩年在微控制器和信息技術(shù)領域所提出的Widget技術(shù)。Widget是在互聯(lián)網(wǎng)/移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，運行在終端設備上的應用程序。由于Widget小巧，源代碼公開，易于開發(fā)，而且具有跨平臺性，可以一次開發(fā)，多處運用，它還適應多種網(wǎng)絡環(huán)境，具有良好的交互性和兼容性。目前Widget技術(shù)在PC機和智能手機領域都得到了很好的應用，而在數(shù)字電視領域還處于初步的發(fā)展階段。因此，將Widget技術(shù)嵌入到數(shù)字電視交互式平臺系統(tǒng)中，是今后研究的一項重要任務，從而可以推動數(shù)字電視交互式平臺在三網(wǎng)融合下的進一步發(fā)展。

2交互平臺系統(tǒng)架構(gòu)

2.1系統(tǒng)架構(gòu)概述

交互平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示：該平臺由終端平臺、前端通用軟件平臺和第三方業(yè)務平臺構(gòu)成。

2.2系統(tǒng)架構(gòu)描述

為了準確地描述數(shù)字電視交互式平臺的系統(tǒng)架構(gòu)，下面對系統(tǒng)架構(gòu)的主要組成部分進行分析：

（1）終端平臺

終端平臺的架構(gòu)如圖2所示，本系統(tǒng)構(gòu)架的終端平臺是Widget引擎的運行平臺，可以適配多個終端平臺。底層的硬件平臺主要提供Widget引擎的硬件運行環(huán)境.操作系統(tǒng)和硬件驅(qū)動提供Widget引擎運行的底層軟件環(huán)境.中間層軟件負責提供Widget引擎和系統(tǒng)平臺的交互，提供通用軟件庫，協(xié)議，圖形系統(tǒng)，瀏覽器引擎以及其他中間件的軟件接口。Widgets引擎包括系統(tǒng)管理、事件管理、設備管理、多媒體、DTV管理、安全認證管理和應用管理，為Widget應用提供了良好的運行環(huán)境。圖2終端平臺

（2）前端應用管理平臺

前端應用管理平臺架構(gòu)如圖3所示，它是通用Widget平臺服務器側(cè)支撐平臺，它提供用戶管理，安全認證，應用管理，應用開發(fā)管理以及第三方業(yè)務平臺的交互等功能。用戶管理主要提供用戶注冊、登陸等相關功能；安全認證管理主要提供設備認證、鑒權(quán)等功能；應用管理提供Widget應用的審核、測試功能；應用開發(fā)管理提供開發(fā)者上傳、下載、測試以及用戶下載更新應用等功能；第三方業(yè)務平臺交易提供業(yè)務管理和第三方業(yè)務平臺的數(shù)據(jù)以及協(xié)議交互功能。

（3）第三方業(yè)務平臺

第三方業(yè)務平臺可直接通過widget應用向終端提供服務，終端widget應用采用AJAX等技術(shù)和第三方業(yè)務平臺交互。

2.3系統(tǒng)架構(gòu)特點

與傳統(tǒng)的數(shù)字電視交互式平臺系統(tǒng)架構(gòu)相比，本平臺系統(tǒng)架構(gòu)的特點是：

（1）該平臺面向三網(wǎng)融合應用，支持多標準兼容、多協(xié)議融合和多業(yè)務集成的數(shù)字電視交互式軟件；

（2）該平臺系統(tǒng)架構(gòu)以互聯(lián)網(wǎng)應用為核心，兼顧傳統(tǒng)數(shù)字電視（有線、地面波、衛(wèi)星）應用；

（3）引入了Widget技術(shù)。Widget是在互聯(lián)網(wǎng)/移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，運行在終端設備上的一種基于Web游覽器/Widget引擎的應用程序，它可以從本地或互聯(lián)網(wǎng)更新并顯示數(shù)據(jù)，目的是協(xié)助用戶享用各種應用程序和網(wǎng)絡服務。將Widget技術(shù)嵌入到數(shù)字電視交互式平臺系統(tǒng)中，能更好地實現(xiàn)平臺的交互性能。

3系統(tǒng)架構(gòu)性能分析與測試

3.1系統(tǒng)架構(gòu)性能分析

現(xiàn)有的數(shù)字電視交互式平臺的主要特點是支持特定網(wǎng)址,中間件,平臺之間互不兼容。本系統(tǒng)架構(gòu)在終端平臺上嵌入了Widget技術(shù)，可以接入互聯(lián)網(wǎng)，能在網(wǎng)頁瀏覽器上獨立運行，支持鏈接任何網(wǎng)頁，使得本交互式平臺具備了良好的兼容性與開放性。

3.2系統(tǒng)測試

衡量本系統(tǒng)架構(gòu)的測試項目主要有：可用性測試、基本功能測試、安全功能測試。

（1）可用性測試

主要測試軟件平臺是否可用，能否成功初始化繪圖引擎并做出指定輸出；能否完成標準鍵盤、鼠標或遙控器的比本輸入響應。

（2）基本功能測試

主要測試軟件平臺對窗件（Widget）引擎基本功能的實現(xiàn)，包括應用包格式識別和加載功能測試，應用包執(zhí)行狀態(tài)及監(jiān)控功能測試等。

（3）安全功能測試

主要測試平臺軟件對安全功能的支持程度，測試內(nèi)容包括SSL功能測試、簽名包的識別和處理功能測試、Ajax消息加密功能測試等。

第6篇：數(shù)字教育系統(tǒng)范文

關鍵詞：數(shù)字語言教學系統(tǒng)；終端；顯示平臺

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）09-0121-04

數(shù)字語言教學系統(tǒng)是取代傳統(tǒng)模擬語言教學系統(tǒng)的新時代產(chǎn)品。它的功能更加靈活和具體，實現(xiàn)了實時通信、自由點播、多通道資源分享、環(huán)境模擬等數(shù)字化特性，提高并多元化了高校語言教學的視聽層次和教學手段，也轉(zhuǎn)變了我國在語言教學方面的傳統(tǒng)觀念。當然，如此多維度的語言教學模式也為數(shù)字語言教學系統(tǒng)中的終端顯示平臺提出了更多新的要求。

1 高校語言教學模式

1.1 發(fā)展

教學模式是基于教學理論而設立的教學活動制度框架。以英語為例，我國多年來在英語教學方面都存在行為主義理論的思想，這種思想對教學方式和硬件條件的制約相當之大。例如傳統(tǒng)教學中最為經(jīng)典的教師單人對多人的講課記錄模式，學生的聽講和記錄都是被動的，它并不利于調(diào)動學生學習的積極性，嚴格說這是違背了語言學習規(guī)律的，對學生語言實際應用能力的培養(yǎng)也毫無益處；而相對而言，函授教育雖然從科學角度講是略為先進的遠程教育模式，但它的缺點依然是學習者主動性的無從發(fā)揮。這兩種扼殺了學生創(chuàng)造力和個性的封閉教育模式，已經(jīng)逐漸不能適應現(xiàn)代教育發(fā)展的需求，到了必須更新?lián)Q代的時候。

進入21世紀，“教學模式應該更注重多維度的個性化學習方式，不應該受到時間和地點的約束而要變得更加主動”，這樣的理念已經(jīng)昭示了課堂教學與網(wǎng)絡多媒體相結(jié)合的發(fā)展方向，網(wǎng)絡技術(shù)成為語言教學的主導核心已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)實。

1.2 語言教學系統(tǒng)

目前的語言教學系統(tǒng)都是基于校園網(wǎng)絡平臺而建立的，它充分的利用了校園內(nèi)部的網(wǎng)絡資源，取代了傳統(tǒng)模擬語音教學系統(tǒng)，成為了高校語言教學的主流模式。在1993年的美國計算機學會多媒體技術(shù)國際會議上，程序委員會主席Rangan就指出：“數(shù)字視頻與音頻技術(shù)的進步是計算機與網(wǎng)絡界的一場革命，它們?yōu)橛嬎銠C系統(tǒng)的應用和發(fā)展開拓了新的設計空間?！边@句話充分表明了數(shù)字技術(shù)與多媒體技術(shù)已經(jīng)走入我國教育領域，已經(jīng)有了逐漸成為主流的趨勢。

總體而言，一套完整的數(shù)字語言教學系統(tǒng)應該具備數(shù)字音頻的壓縮編碼技術(shù)、解碼技術(shù)，還應該具有網(wǎng)絡存儲、通訊以及液晶顯示等高科技功能，它應該是一套集成多媒體教學的完整體系。教師僅僅利用一臺PC和一個控制臺，學生方面利用終端設備，就可以讓教師通過數(shù)字通信功能實現(xiàn)課件運行及設計等操作，還能夠直接對學生一方的終端通訊系統(tǒng)進行控制。所有學習資料都可以通過網(wǎng)絡渠道進行交換和共享，而經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，所需要的音頻及視頻數(shù)據(jù)就會通過協(xié)議傳送給用戶終端顯示平臺。這樣的高效智能組合目前已經(jīng)逐步被運用到了各個高校的數(shù)字化語言教學系統(tǒng)之中。

在中國，高校數(shù)字語言教學系統(tǒng)主要分為兩類：簡易的數(shù)字語言實驗室和網(wǎng)絡數(shù)字語音室。簡易數(shù)字語言實驗室就是指將模擬語音信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，它的轉(zhuǎn)化其實是文字與圖像信號的數(shù)字化轉(zhuǎn)化傳輸。而網(wǎng)絡數(shù)字語音室則可以達到文字、視頻、音頻的全數(shù)字信號傳輸。所以說前者也叫做模擬語言實驗室，后者叫做數(shù)字語言實驗室。另外，網(wǎng)絡數(shù)字語言實驗室的最大特色是網(wǎng)絡，目前比較主流的兩種網(wǎng)絡模式是常見的以太網(wǎng)模式，還有就是ATM網(wǎng)絡模式。這兩種網(wǎng)絡模式都采用了雙向的數(shù)據(jù)交換，所自帶的資源庫擁有網(wǎng)絡共享功能，可以幫助學生實現(xiàn)數(shù)碼錄音、口語考試、模擬聽力等等功能，更加利于他們的自主學習。

1.3 數(shù)字語言教學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

大體來說，數(shù)字語言教學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就是一臺教師機（包括PC機、控制臺、顯示設備）以及眾多學生終端機。這些機器通過電纜和網(wǎng)線相連，再通過交換機形成最終的局域網(wǎng)絡，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)教師對多個學生的語言教學功能。如圖1。

圖1 數(shù)字語言教學系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)示意圖

如圖1所示，學生終端部分主要由視頻顯示屏幕、語音和輸入接口三部分組成，它是師生之間相互交流的主要載體。教師所有的教學內(nèi)容、資料和命令指示都可以通過此傳輸給學生終端設備，當然學生也可以將自己的資料和要求通過終端傳達給教師，還可以進行語音交流，形成互動。

整個系統(tǒng)的模擬電路采用了可編程邏輯器件來完成模擬信號與數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換傳輸，而語音數(shù)據(jù)單獨通過語音芯片來編程邏輯電路及時序電路。液晶和鍵盤部分則由液晶板、鍵盤以及單片機構(gòu)成，它們能夠?qū)崿F(xiàn)對鍵盤的操作、與交換機的通訊、數(shù)據(jù)的讀寫存儲以及液晶板的顯示控制。交換機分為主交換機與次交換機。它為師生之間的學習交流提供信息通道。這些信息數(shù)據(jù)主要是通過上位機而發(fā)出并行進入接口板卡的，最終以差分狀態(tài)轉(zhuǎn)化為串行數(shù)據(jù)并傳輸。數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇粨Q機以后，會進行串行數(shù)據(jù)到64路數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，分別傳送給64個終端（終端設備數(shù)量因地而異）。反之，從終端傳輸出去的數(shù)據(jù)也會通過交換機進行逆處理傳輸給教師控制設備。

通常來說，數(shù)字語言實驗室通過網(wǎng)絡的A/D或D/A轉(zhuǎn)換和網(wǎng)絡標準協(xié)議，在服務器與用戶終端之間進行語音資料與視頻等數(shù)據(jù)文件的交換。這樣的轉(zhuǎn)換可以幫助教學實現(xiàn)多方面需求，充分的發(fā)揮教學效果。而軟件系統(tǒng)會結(jié)合實際硬件將整個數(shù)字語言教學劃分為幾大模塊，比如自主學習模塊、資料管理模塊、教案制作模塊、課堂教學模塊、電子考場模塊和系統(tǒng)管理模塊。

2 數(shù)字語言教學系統(tǒng)中終端顯示平臺的設計

2.1 系統(tǒng)的組成

本文所闡述的數(shù)字語言教學系統(tǒng)是基于FPGA（Field-Programmble Gate Array）技術(shù)的終端顯示平臺。FPGA是一種現(xiàn)場可編程的門陣列技術(shù)，它起步于PAL、CPLD、GAL等編程器件，是專用集成電路領域中的一種半定制電路。這套終端顯示平臺體系完全適用于多媒體數(shù)字語言教學系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要組成部分是教師控制設備、以太網(wǎng)及ATM兩種交換機、學生顯示終端機。以太網(wǎng)可以進行視頻、文字、圖像等數(shù)據(jù)的傳輸并提供普通的網(wǎng)絡服務。ATM交換機則可以傳輸一些要求具備實時性的數(shù)據(jù)，比如語音、文本和CAD繪圖等等。學生的終端顯示平臺主要分為處理器和Windows操作系統(tǒng)兩部分，它們負責接收來自以太網(wǎng)交換機的視頻圖像數(shù)據(jù)。另外還有CPLD模塊，它是負責接收并處理來自ATM交換機的語音及文本數(shù)據(jù)。如圖2。

圖2 數(shù)字語言教學系統(tǒng)整體框架構(gòu)成示意圖

2.2 關于終端顯示平臺的設計

在數(shù)字語言教學系統(tǒng)的終端顯示平臺中，LVDS發(fā)送器、VGA控制器以及SDRAM控制器都能夠提高圖像幀刷新率。另外FPGA負責大流量數(shù)據(jù)的異步實時通信，STM32單片則控制顯示各種高分辨率圖像。如圖3。

圖3 終端顯示平臺結(jié)構(gòu)圖

如圖3所示，通過STM32單片機就可以模擬8080總線接口的讀寫時序，從而能自定義數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。本文設計中的模塊采用了16位的8080總線接口，其中接口信號有地址數(shù)據(jù)控制信號A0、讀控制信號RE、寫控制信號WE、片選信號CE以及16位數(shù)據(jù)接口。A0數(shù)值為0時就表示已經(jīng)對地址寄存器開始了相應操作，此時每個子寄存器的取值范圍在0～8，如果當A0為1，那么就代表寄存器的數(shù)據(jù)已經(jīng)寫入。

另一方面，由顯示控制命令來控制顯示器的開關，教師機可以通過一臺機器的操作就開關所有分支終端設備。具體細節(jié)為寫入00H數(shù)據(jù)時顯示器關閉，即模塊不再向顯示器輸出信號，此時顯示器會顯示無信號。而反之寫入數(shù)據(jù)01H時為打開顯示設備。在寫命令時，由寄存器向模塊發(fā)出讀寫操作命令，即向屏幕連續(xù)寫入像素點數(shù)據(jù)。但首先要設置好水平起始位置、垂直起始位置、x方向長度和y方向長度4個寄存器參數(shù)，才可以發(fā)命令將數(shù)據(jù)寫入屏幕。讀命令時，同樣通過模塊發(fā)出讀的操作指令，但是讀取時有像素的限制，每次只能讀取一個像素，只有不斷反復操作才能讀取多個命令。

2.3 SDRAM控制器

首先要對SDRAM進行初始化才能開始讀寫。通常它的初始化有4個步驟：輸入穩(wěn)定期200us、L-Bank預充電、模式寄存器設置和八次刷新周期操作。SDRAM要每隔一段時間進行刷新，以確保數(shù)據(jù)不會丟失。它的工作操作是通過模式寄存器的設定來進行的，其中突發(fā)長度、突發(fā)類型和CAS延時都是能夠影響SDRAM操作的因素。當模式寄存器初始化完畢后，就可以數(shù)據(jù)訪問SDRAM地址展開讀寫操作。不過，在讀寫操作前也要保證行地址選通信號RAS、片選信號CS和塊地址選擇控制信號L-Bank在時鐘上升沿到來時的有效性。當行地址確定之后，才可以確定具體的列地址。當行激活有效命令后會將命令發(fā)到列地址，這期間的等待時間叫做行地址選通周期，此周期內(nèi)SDRAM應該處于發(fā)空操作命令期間，不需對SDRAM有任何操作。一般來說，行有效命令的發(fā)出會有大約22.5ns的延時，但不影響命令的有效性。

總之，在設計SDRAM控制器時，一定要注重狀態(tài)機控制模塊、命令控制模塊以及數(shù)據(jù)控制模塊這三個模塊的具體應用。它們不但承擔了數(shù)據(jù)編寫、讀寫處理等任務，還起到了緩存銜接、控制數(shù)據(jù)流向和命令賦值等作用，對整個終端顯示平臺的正常運轉(zhuǎn)具有積極意義。

2.4 LVDS轉(zhuǎn)換芯片

LVDS（Low-Voltage Differential Signaling）接口技術(shù)是終端顯示平臺的主要技術(shù)，它們實現(xiàn)了CMOS轉(zhuǎn)LVDS接口芯片功能和FPGA編程技術(shù)。

首先LVDS發(fā)送芯片所采用的是18bit可編程四通道技術(shù)，即CMOS數(shù)據(jù)可以通過4通道的LVDS信號實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，而每個傳輸周期內(nèi)都能完成21位RGB數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送。其次是LVDS IP內(nèi)核部分，本設計中采用了CycloneIII代的FPGA，此FPGA內(nèi)部含有LVDS接口，可以采用LVDS IP內(nèi)核，主要任務就是把FPGA內(nèi)部的邏輯信號以低壓差分信號的形式輸出，達到終端顯示平臺液晶顯示器的電路差分接受。CycloneIII代的FPGA要求將I/O管腳按照LVDS的標準進行接口電平配置，這樣軟件就會自動生成差分正負極，這就解決了LVDS發(fā)送器的設計。但要注意的是，LVDS接口的液晶顯示器因不同廠家的生產(chǎn)而不同，主要區(qū)別在接口的數(shù)據(jù)排列方式上。所以在設計LVDS發(fā)送器時要注意實際液晶顯示器的LVDS接收器格式，避免接口不匹配的情況出現(xiàn)。

2.5 FPGA的設計步驟

FPGA一般按照邏輯設計和性能系統(tǒng)應用兩方面來設計以滿足用戶的不同需求。本文中的LVDS內(nèi)嵌IP內(nèi)核，還有包括FIFO的IP內(nèi)核，所以需要大量的M9K資源。另外考慮到FPGA編程的靈活性，則選用了含有40000個LE邏輯單元的CycloneIII代處理器和QuartusII第四代可編程邏輯開發(fā)軟件平臺，它們的組合提高了集成度和設計環(huán)境，使FPGA邏輯設計的設計輸入、編譯、仿真和定時分析等等功能的實際發(fā)揮更加自如。

利用Quartus II數(shù)字系統(tǒng)開發(fā)FPGA的具體流程如下：

1）首先繪制原理圖，考慮波形的變化和HDL的輸入方式。

2）其次根據(jù)實際的設計要求來編譯FPGA的編程策略和參數(shù)，然后根據(jù)這些參數(shù)與策略進行邏輯設計，最終能生成所需要的報告文件。

3）在仿真的設計中，要注意時序仿真和功能仿真兩種模式。時序仿真的延時信息能夠反映芯片在設計中的實際工作情況。功能仿真則是為了驗證電路的設計是否達標而存在的。

4）程序在編譯完成并驗證成功后，就可以進行器件配置和管腳參數(shù)的設置了。如圖4。

圖4 基于Quartus而設計的FPGA設計開發(fā)流程示意圖

由上文的介紹可得知本次設計的具體方案，即利用CycloneIII處理器的FPGA和SDRAM芯片共同組成操作，用來存儲視頻、圖像、文字等數(shù)據(jù)。并且利用鑲嵌在FPGA內(nèi)部的LVDS發(fā)送器，通過8080接口協(xié)議以及ATM網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并再次發(fā)送給FPGA，達到對整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信控制，最后實現(xiàn)系統(tǒng)終端顯示平臺的穩(wěn)定運行。

3 終端顯示平臺的最終測試

在數(shù)字語言教學系統(tǒng)的終端顯示平臺上主要包括STM32單片機和FPGA控制臺兩大模塊結(jié)構(gòu)，其中的設計也主要分為硬件和軟件兩部分。所以尤其考慮到它們運行的穩(wěn)定性，就要進行測試。比如說SDRAM讀寫、以太網(wǎng)以及ATM網(wǎng)的切換等功能，通過這些測試最終確定設計方案是否可行。

3.1 SDRAM的讀寫

SDRAM是整個系統(tǒng)的外部存儲器，它要經(jīng)手所有數(shù)據(jù)的存儲，并在讀寫之后才可以顯示，所以對SDRAM讀寫功能的測試是最為重要的環(huán)節(jié)，它的讀寫穩(wěn)定關系到了以太網(wǎng)和ATM網(wǎng)的數(shù)據(jù)調(diào)試。

SDRAM讀寫測試時第一步要用Verilog來編寫測試程序，這樣做的目的就是為了把程序載入到FPGA芯片當中，隨后就可以通過系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯分析器進行SDRAM數(shù)據(jù)的動態(tài)觀察，看其是否與外部寫入的數(shù)據(jù)相一致。本文中的測試要連續(xù)寫入數(shù)據(jù)才能進行SDRAM讀寫數(shù)據(jù)的波形對比。此時要保證數(shù)據(jù)的輸出是連續(xù)的，例如從數(shù)字0到65536的連續(xù)數(shù)據(jù)輸出，只有這樣才能驗證SDRAM控制器的性能是否已經(jīng)達到要求。

3.2 以太網(wǎng)和ATM的測試

要對兩種網(wǎng)絡類型進行測試，就要首先測試8080接口協(xié)議，8080接口數(shù)據(jù)采集的顯示結(jié)果能反映出兩種網(wǎng)絡類型的性能。通過STM32單片機和C語言來編寫測試程序并向SDRAM寫入數(shù)據(jù)。對于CRT顯示器來說，最好選擇VGA接口連接，因為它比LVDS接口的顯示終端信號更加穩(wěn)定。所以在整體電路設計時應該再為終端設備增添相應的電阻網(wǎng)絡通道，將VGA信號轉(zhuǎn)換為LVDS，這樣CRT顯示器就可以同步顯示教師機的內(nèi)容了，同時也能驗證STM32單片機中數(shù)據(jù)運行的正確性。

3.3 顯示平臺測試

在數(shù)字語言教學系統(tǒng)的終端顯示平臺上運行Windows系統(tǒng)，如果系統(tǒng)界面在屏幕上顯示正常，且在具體操作中不會出現(xiàn)界面的晃動和延遲，這就表示系統(tǒng)工作處于穩(wěn)定狀態(tài)，基本滿足了整個系統(tǒng)設計的要求。

4 結(jié)語

本文中所設計的數(shù)字語言教學系統(tǒng)終端顯示平臺結(jié)合了LVDS發(fā)送技術(shù)、FPGA編程技術(shù)、終端平臺同步顯示技術(shù)、STM32單片機控制技術(shù)和SDRAM外部存儲技術(shù)。在這些技術(shù)功能的輔助下，高校的語言教學變得更加豐富、個性化、多元化。同時，這種開放性的教學環(huán)境也符合當今我國對培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)能力、提高學生學習自主能動性的教學要求，可以說，數(shù)字語言教學系統(tǒng)是科技與人文思想理念共同進步的標志。

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第7篇：數(shù)字教育系統(tǒng)范文

【關鍵詞】數(shù)字電視 現(xiàn)代教育 遠程教育 應用

電視的出現(xiàn)使人們獲得了新的信息傳播通道，隨著科技發(fā)展，越來越多的先進電視技術(shù)被開發(fā)出來。從最早天線信號傳輸至如今電視數(shù)字化，數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)提高了電視信號的傳輸速度與信息容量，電視節(jié)目實現(xiàn)了預告、節(jié)目定制等功能。其中，數(shù)據(jù)傳輸容量的提升與節(jié)目定制功能使電視具備了實現(xiàn)遠程教育的基礎。

一、數(shù)字電視

數(shù)字電視是通過對模擬信號進行提取、量化，并將信號使用二進制方式編碼，將傳統(tǒng)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進行傳輸，最后通過數(shù)字終端對信號進行一系列信號處理操作，從而達到電視數(shù)字化的目的。整個信號處理傳輸過程可通過計算機完成，同時通過計算機可對信號進行監(jiān)督控制，整個操作過程方便快捷。

目前數(shù)字電視具有三種傳輸方式：衛(wèi)星信號傳輸、使用有線電視線路的有線信號傳輸以及地面開路式信號傳輸。數(shù)字電視還可根據(jù)清晰度分為：低清晰度、標清數(shù)字電視以及高清數(shù)字電視，目前高清數(shù)字電視屬于收費服務。我國當前數(shù)字電視多采用有線信號傳輸，其原理是使用數(shù)字設備對模擬信號進行數(shù)字化編譯、調(diào)制，然后利用有線電視線達到傳輸信號的目的，最終經(jīng)過數(shù)字終端（數(shù)字電視機頂盒）對信號進行解析，通過機頂盒所帶管理系統(tǒng)，對電視節(jié)目進行控制與管理。

二、數(shù)字電視所具備的優(yōu)點

數(shù)字電視是通過將信號數(shù)字化處理后，將數(shù)字信號進行壓縮與傳輸，以此實現(xiàn)電視信號數(shù)字化傳輸?shù)哪康?。?shù)字電視相比傳統(tǒng)模擬電視具有以下優(yōu)點：

1、圖像質(zhì)量高。數(shù)字電視是將信號數(shù)字化處理后，對數(shù)字信號進行壓縮與傳輸，在數(shù)字信號傳輸過程當中，只需雜波信號處于規(guī)定范圍值且信號干擾少，就可通過整形復原數(shù)字信號，達到傳輸目的。由于數(shù)字信號經(jīng)過壓縮，圖像信號丟失少，從而使圖像信號具有較高質(zhì)量。

2、具有較高頻譜使用率。傳統(tǒng)有線電視信號為模擬信號，其信號傳輸受帶寬限制，導致用戶可視頻道在四十套左右，而數(shù)字信號通過信號壓縮，使信號在相同帶寬下有較高信號傳輸量，使可收視節(jié)目達到一百套以上，極大提高了節(jié)目傳輸頻道，使用戶有充足節(jié)目選擇資源。

3、具有較好的交互能力。數(shù)字電視利用高效的頻譜使用率與機頂盒所帶管理系統(tǒng)，使用戶與電視節(jié)目具有互動能力，能夠滿足用戶進行遠程教育、電視購物、視頻點播以及政府公開信息查詢等需求。

4、數(shù)字信號存儲與加密功能。通過數(shù)字機頂盒內(nèi)置存儲單元可進行數(shù)據(jù)存儲，達到用戶信息保存的目的，同時利用數(shù)字信號可加密性進行數(shù)據(jù)加密。這兩項技術(shù)的使用，使付費點播、電視購物等電視增值業(yè)務能夠安全、便捷的開展。

三、數(shù)字電視在當前遠程教學中的應用

1、偏遠地區(qū)可進行遠程教學

遠程教育是數(shù)字電視所具有的一項付費增值業(yè)務。利用數(shù)字電視技術(shù)進行遠程教育也是當前電大進行授課的主要方式之一。數(shù)字電視的遠程教育系統(tǒng)一般由視頻管理、課程管理、課程節(jié)目安排等子系統(tǒng)組成。利用遠程教育系統(tǒng)，不同學歷層次的客戶查找所需教育視頻，以滿足自身教育所需。通過數(shù)字電視遠程教育系統(tǒng)，還可對偏遠地區(qū)、教育教學水平不平衡的地方帶來更加便捷的教育方式。例如，對于一些師資力量不足的地區(qū)，為滿足教育需要，可安排相關經(jīng)驗豐富的教師錄制或直播的形式，對課程進行講解，通過數(shù)字電視，學生就可以接受這些課程的教育。對于偏遠地區(qū)，學生難以集中教學的地方，可以通過錄制教學視頻進行遠程教育，學生在家中可通過數(shù)字電視的遠程教育系統(tǒng)進行遠程學習，對于疑難知識點可以安排時間，統(tǒng)一進行解答。

2、各類教育培訓教學

大多數(shù)人們在工作時，缺乏相關知識或為提高自身知識水平就需進行相關教育與培訓。對于廣大上班族來說，缺乏充足時間進行相關知識的學習，那么通過數(shù)字電視遠程教育系統(tǒng)就可以利用業(yè)余時間，在家中進行相關培訓。目前，大多數(shù)培訓機構(gòu)都采用遠程教育，通過錄制教學視頻，方便受教者接受教育。利用數(shù)字電視進行教學培訓，可以節(jié)省場地租借費，降低培訓成本，同時受教人員也因機構(gòu)培訓成本的降低，所交培訓費用也隨之大幅減少。錄制的教學視頻，受教者可不限場地、時間限制，根據(jù)實際情況選擇時間與地點觀看教學視頻，便于受教者的時間安排。

3、社區(qū)教學

通過社區(qū)教育，可以提升社區(qū)住戶總體綜合素質(zhì)，是住戶擁有良好的道德觀念與行為規(guī)范。由于社區(qū)人員工作與休息時間的不一致性，社區(qū)組織開展相關教育時，無法做到人數(shù)集中，導致社區(qū)教育效果不理想。隨著數(shù)字電視的普及，社區(qū)基本實現(xiàn)數(shù)字電視覆蓋，所以社區(qū)可以組織人員錄制教育視頻上傳至數(shù)字電視遠程教育網(wǎng)絡，只需通知住戶視頻信息，住戶就可通過數(shù)字電視的遠程教育系統(tǒng)在空余時間接受社區(qū)教育。通過數(shù)字電視進行遠程社區(qū)教育，方便社區(qū)教育開展的同時，使教育效果得到明顯提高。

綜上所述，在數(shù)字電視普及的今天，憑借其各方面優(yōu)勢，在為人們提供更加豐富資源的同時，利用其進行遠程教育，可以降低培訓成本、解決教學場地限制以及帶來更加靈活、便捷的受教方法，有著極高的教育教學價值。

【參考文獻】

[1]李浩君，邱飛岳.數(shù)字電視技術(shù)及其在現(xiàn)代教育教學中的應用[J]中國有線電視.2007，12：1188-1190

第8篇：數(shù)字教育系統(tǒng)范文

摘要：隨著科技的不斷更新，教育內(nèi)容，教學方法，教育環(huán)境，教師和學校的角色發(fā)生了變化，智能教育是一個創(chuàng)造性的匯聚點，傳統(tǒng)的教學為發(fā)展新的方法而運用更新的技術(shù)如云計算，根據(jù)學生的態(tài)度和智力水平讓學生去學習多種不同的材料，關于任何時間、地點和任何設備運用電子教科書。運用不同方式的方法內(nèi)容來發(fā)展電子書籍，設備支持，和設備發(fā)送，為在云計算環(huán)境下的電子教科書模型提供服務。

關鍵詞：云計算；智能教育

1.前言

國內(nèi)數(shù)字化的迅速變化帶來了交流方式的改變，并促進了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，以知識為基礎的社會需要在教育系統(tǒng)中的改變，當前的工業(yè)化出現(xiàn)了一個矛盾轉(zhuǎn)化，支持不斷發(fā)展的以知識為基礎的信息社會的教育。

隨著社會需求的不斷增長，日常生活中運用科技日益增多，21世紀需要一個符合雙方需求的教育系統(tǒng)。能夠引起這次變革的是智能教育，智能化教育系統(tǒng)被定義為一個允許學生去學習運用日益更新的技術(shù)，并能根據(jù)他們的才能和智力水平確保學生去學習不同的材料。當前教育系統(tǒng)和智能化教育的不同之處類似于普通的手機和智能手機的區(qū)別，當普通的手機有相關系統(tǒng)支持著，智能手機能夠被使用者的需求商業(yè)化，當前教育化途徑，是以教師為中心的模型，是信息和知識向一個方向的流通，從教師到學生。這個直接的途徑不能適合成績優(yōu)異的學生和成績不好的學生。

為達到智能教育的視角，韓國政府已經(jīng)啟動了5個一流的計劃：1）數(shù)字教科書的發(fā)展和應用；2）促進網(wǎng)上課程的發(fā)展和評估；3）創(chuàng)造一個安全的教育內(nèi)容環(huán)境；4）加強教師的能力；5）建立以云計算為基礎的教育系統(tǒng)，通過這5個主要項目的實施，不同類型的教育內(nèi)容將允許學生能夠在任何時候和地點去學習。當學生通過智能設備獲取資源，比如個人電腦，筆記本電腦，平板電腦，和智能電視，能夠在便利的地方學習。

2.背景

2.1智能教育的定義

智能教育代表一種：“自主的，有動機的，適應的，資源豐富的，科技植入的”，首先，自主的特色在學生角色中的變化，作為一個知識的接受者，從知識的傳遞者到學習的輔助者的轉(zhuǎn)變，為此網(wǎng)上的評估，學術(shù)的表現(xiàn)評估，和一個自主學習的系統(tǒng)將會被實施。第二，有動機的強調(diào)了智能教育系統(tǒng)的方式將會激發(fā)學生的學習興趣，智能教育強調(diào)了教學的方法，能夠提升創(chuàng)新的問題解決方式，以個人評估為中心，學生的學習經(jīng)驗將會從典型的教科書為基礎到以經(jīng)驗為基礎的轉(zhuǎn)變，第三，適應性代表了追逐教育通過一種典型的教育系統(tǒng)和教學系統(tǒng)，智能教育增加了教育系統(tǒng)的靈活性，在關系到個人興趣和未來職業(yè)渴望中促進了學習，它能夠根據(jù)學生的水平幫助學校從傳播知識到支持個人學習的轉(zhuǎn)變。第四，資源的豐富，描述豐富的教學材料的支持，通過一種云的學習服務，智能教育提供了直接引入豐富的內(nèi)容，被公共和私人機構(gòu)和個人在教育中的發(fā)展有幫助，擴展了國內(nèi)和海外的學習的資源，和通過傳輸平臺的內(nèi)容提升了合作式學習，第五，科技植入的，闡明了運用了最新的信息和交流技術(shù)，智能教育確保了學生在任何時間和地點通過科技信息去學習，根據(jù)自主的興趣裁量的領域提供給學生不同的學習方式。

智能教育是運用ICT（Information Communication Technology，簡稱ICT）在教育中的運用的擴展，實施于20世紀90年代早期，并開始于20世紀90年代，電子學習通過LMS（學習管理系統(tǒng)）的介紹擴展開來，和交互式學習是通過普遍存在的技術(shù)來實施，它也是ICT教育作為重要的未來教育的范例應用。

2.2電子教科書

產(chǎn)生的巨大的電子信息等同于1.8Z（180萬億字節(jié)），它意味著一個人能夠看到一個2小時的HD（硬盤）的電影持續(xù)到4700萬年，這個巨大的信息持續(xù)不斷的增長著，信息交換的循環(huán)周期也在不斷的縮短，而且當傳統(tǒng)的教科書被出版之后很快就會過時。

電子教科書是一個以未來為導向的教科書，能夠幫助學生在任何時間和地點以自主的方式去學習。它包括學習教具，工具書，字典，和筆記本功能，為了自主的學習，除了傳統(tǒng)的教科書的內(nèi)容之外[1]，且提供先進的多媒體功能，包括視頻、動畫、虛擬現(xiàn)實、和超鏈接，電子教科書提供給學生不僅是普遍的內(nèi)容，還有多樣的學習材料。

電子教科書通過多媒體途徑提供教育內(nèi)容比如視頻，動畫片和虛擬現(xiàn)實。它們都有交互式的功能并且能夠讓學者以他們的能力和水平為根據(jù)來學習，為了服務于數(shù)字教科書的運用，現(xiàn)今的數(shù)字教科書已經(jīng)被設計成為了紙質(zhì)教科書的映射。

至于文件的形式，數(shù)字教科書管理PDF圖像文件以XML和SCORM（Sharable Content Object Reference Model共享內(nèi)容對象參考模型）的應用，根據(jù)對象內(nèi)容的標準，數(shù)字教科書的平臺被發(fā)展為支持多種操作系統(tǒng)，比如Windows，open software linux for PC，和IOS，open software Android for smart device.數(shù)字教科書包含10個具體的功能，比如，瀏覽，輔助工具，多媒體，搜索，等等。

2.3云計算

中國電子學會云計算專家委員會在2010年的《云計算白皮書（概要）》中指出，云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的、大眾參與的計算模式，其計算資源（包括計算能力、存儲能力、交互能力等）是動態(tài)、可伸縮的、被虛擬化的，且以服務的方式提供。這種新型的計算資源組織、分配和使用方式，有利于合理配置計算資源并提高其利用率[2]。云計算提供商提供以3種基本模型為基礎的服務[3，4]：基礎設施即服務（Iaas），平臺即服務（Paas），和軟件即服務（SaaS），IaaS是最基礎的一層，和每個高一層的模型都是從比它低一層的模型細節(jié)中抽取的一層。

3.在云計算環(huán)境下的數(shù)字教科書服務模型

3.1內(nèi)容發(fā)展類型

這里有3種大致的數(shù)字教科書的類型內(nèi)容發(fā)展：單一的打包類型，HTML，和以CSS為基礎的瀏覽器類型，和內(nèi)容加瀏覽類型，第一種是單一的打包，是最普遍的發(fā)展方式，應用自身成為了包含在應用程序中的元數(shù)據(jù)內(nèi)容，正如數(shù)據(jù)在程序中經(jīng)過加工，這種類型在響應速度上很快，但是更新有困難。所以，單一的打包適合于游戲或者單方面的信息傳遞。第二種是瀏覽器類型，是一個通用的使用方式，是以網(wǎng)絡為基礎，適用于門戶網(wǎng)站，新聞，和廣告服務，這種類型能夠和多種平臺兼容，但是響應速度很低。最后一種是內(nèi)容加瀏覽類型，被用于實施內(nèi)容在播放器和瀏覽器中植入，專注于內(nèi)容，這種發(fā)展的方式適合于提供如電影，和電子書的內(nèi)容服務。

電子教科書的特色是以獨一的方式或者簡單的應用程序和多媒體材料為內(nèi)容簡單的發(fā)展，電子教科書現(xiàn)在運用內(nèi)容加閱讀器類型發(fā)展，這種類型能夠被認為是未來云計算環(huán)境下內(nèi)容發(fā)展的最適合的方法。

3.2服務方式的規(guī)定

考慮到電子教科書內(nèi)容的屬性，在當今的學校和教育領域包括不同的多媒體教育材料和附加的學習材料，綜合應用程序是最合適的推薦，然而，在一個長期的云計算環(huán)境中，云流類型將會成為最好的選擇，當所有的應用在電腦的服務器端被執(zhí)行的時候。在云流的服務，設備將會僅僅表現(xiàn)在被服務器所執(zhí)行后顯示在屏幕上，和運行在服務器上的應用，因此，這種服務是快速的和電子教科書能夠被迅速運用，不用再進行復雜的過程，當不同的操作系統(tǒng)類型將被安裝在服務器之中，云流類型不會作系統(tǒng)所限制，和對于開發(fā)者的發(fā)展和更新來說是簡單的，因為網(wǎng)絡的質(zhì)量是直接跟電子教科書服務關聯(lián)的，當?shù)谒拇鶯TE網(wǎng)絡環(huán)境變得普遍化，就使用了這種類型。

3.3內(nèi)容分配方法

分配電子教科書的內(nèi)容的方法是在決定教師和學生使用電子教科書類型的最重要的影響因素，它們被學校從服務器下載電子教科書所證明，內(nèi)容分配以三種方式去理解：全部下載，部分下載，和網(wǎng)絡訪問。電子教科書現(xiàn)在分布在通過網(wǎng)絡來全部下載服務方式中。

引進電子教科書的原因是為了建立一個快速的系統(tǒng)能夠隨著知識的變化而不斷的更新，內(nèi)容分配的方式應該根據(jù)需要去實施，所以，內(nèi)容分配的方式應該從簡單的以云存儲為基礎到部分下載的方式，更容易適應周期性的數(shù)據(jù)更新，并最終會進入在線流媒體訪問。

4.結(jié)論

智能教育標志著我們社會新的數(shù)字時代的開端，交流被拓展為不僅僅是通過傳統(tǒng)的書信式到運用電子設備，不僅僅是3R（Read，wRite，aRithmetic算法），還有7C（Critical thinking and problem solving，Creativity and innovation，Collaboration and leadership，Cross-cultural understanding，Communication，iCT literacy，Career and life skills）[5]。ICT演示了它允許學生根據(jù)他們的興趣和學術(shù)能力擁有自定義的學習，當實施這些服務模型時候，最重要的不僅僅是考慮內(nèi)容和數(shù)據(jù)的類型，容量，用戶的行為，設備，和網(wǎng)絡環(huán)境，而是觀察服務模型的優(yōu)勢和缺陷，由于不同的國家和區(qū)域有不同的在電子教科書上的政策，制定在學校課堂實施的標準值得需要被考慮，不僅僅是電子教科書會隨著文化環(huán)境的不同而不同，而且它對周圍環(huán)境的影響也會不同。所以，我們應該通過不同的人的合作來堅固教育系統(tǒng)的基礎[6]，電子教科書將不僅僅提供紙質(zhì)教科書數(shù)字化，而且它將會通過附加的資源和學習工具來補充當前教育內(nèi)容。（作者單位：西南科技大學）

參考文獻：

[1]J.Sanghyun，A study on the strategies for improving the accessiblility of the Korea Digital Textbook based UDL guidelines，The journal of Korea association of computer education，vol.12，no.3，（2010），p.65-75.

[2]本，姚健，鄧志武，云計算綜述[J].有線電視技術(shù)，2012（3）.

[3]National Institute of Science and Technology，The NIST definition of cloud computing，（2011）.

[4]V.William，B.James and B.Rajkumar，Introduction to cloud computing，Buyya，R，Broberg，J，and Goscinski，A，Cloud Computing：Principles and Paradigms.Wiley Press，（2011）.

第9篇：數(shù)字教育系統(tǒng)范文

關鍵詞：城市軌道交通 自動化 體系結(jié)構(gòu) 自律分布系統(tǒng)

Abstract: Based on analysis of characteristics of the urban railroad transportation systems， the technical requirements of railroad transportation systems are proposed， the design principle and method of urban railroad transportation automation system are also discussed in this paper. Compare with the conventional system architecture， we argue that the autonomous decentralized system architecture is an ideal architecture for urban railroad transportation automation system. Finally， the outline of autonomous decentralized system was described from technical maturity and advantage point of view respectively.

Keywords: Urban Railroad Transportation; Automation; System Architecture; Autonomous Decentralized System

一、 城市軌道交通系統(tǒng)的特點及其技術(shù)需求

在討論城市軌道交通系統(tǒng)自動化系統(tǒng)之前，對城市軌道交通系統(tǒng)的特點進行分析是十分必要的。下面從七個方面逐一進行分析。

1． 城市軌道交通規(guī)劃的可持續(xù)性

隨著中國城市化進程的發(fā)展，主城區(qū)向外擴展、主城區(qū)和衛(wèi)星城連成一體是一個明顯的趨勢。城市軌道交通系統(tǒng)規(guī)劃要能適應這一不斷發(fā)展和擴展的需求。然而，存在的主要問題是：準確地預測未來的發(fā)展具有很多不確定因素。也就是說，當前的規(guī)劃在將來是要變的。這就要求我們的規(guī)劃要充分考慮系統(tǒng)的變化因素，反過來也要考慮現(xiàn)有系統(tǒng)和未來系統(tǒng)的平滑銜接和升級。用技術(shù)的語言講就是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靈活性和可擴展性。

2． 城市軌道交通系統(tǒng)建設的階段性

城市軌道交通系統(tǒng)建設受投資、征地等諸多因素制約，不可能像大鐵路那樣一次設計、一次建設，需要分階段地建設和實施，一般的形態(tài)是逐線建設，即使是一條線也要求分段建設。這樣的建設模式給系統(tǒng)運行帶來很大的挑戰(zhàn)。對于分階段實施的系統(tǒng)而言，很明顯要求系統(tǒng)具有擴充性。對于能夠一次建成的系統(tǒng)，建成后的系統(tǒng)升級和改造，要求不中斷系統(tǒng)的運行，從這個角度看，要求系統(tǒng)具有在線特性，即邊測試，邊運行。此外，還應考慮系統(tǒng)運用過程中的在線培訓。系統(tǒng)的擴充性和在線特性對于降低系統(tǒng)的開發(fā)成本，運行成本都是有直接好處的。這一問題也可以歸結(jié)為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靈活性和可擴展性。

3． 運輸組織的多樣化和高密度化

運輸組織的多樣化是指根據(jù)節(jié)假日和重大活動適時地調(diào)整運輸計劃并付諸實施。這就要求建立在線實時的運輸計劃系統(tǒng)，即運行圖系統(tǒng)，實現(xiàn)小時級計劃的調(diào)整。

在上下班的高峰期實現(xiàn)列車的高密度運行是必須的，比如120秒的運行間隔。高密度運行與列車自動控制方式（ATC）和行車指揮系統(tǒng)密切相關。在這樣的需求之下，存在兩條不同的技術(shù)路線：信息集中控制集中，信息集中控制分散。就行車指揮系統(tǒng)而言，如何進行選擇可用下面的事例來說明。

日本的新干線由JR東日本，JR西日本，JR東海道等鐵路公司運營。因此，新干線的運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)分為二大類：其一為COMTRAC（JR西日本，JR東海道采用），其二為COSMOS（JR東日本采用）。COMTRAC采用的是信息集中控制集中模式，而COSMOS采用的是信息集中控制分散模式。

基于可靠的理由，在阪神大地震后，COMTRAC建有第二指令所（調(diào)度所）。

需強調(diào)指出是信息集中是指列車計劃信息（運行圖）的集中，以及列車運行實績（在線狀態(tài)）的集中。控制分散是指列車進路控制由各個車站的系統(tǒng)——程序進路控制裝置（PRC）完成。站間協(xié)調(diào)的準則就是列車運行圖。

從上面的分析中可以看出，車站PRC只要有運行圖信息就可以實施進路控制。在正常情況下，由調(diào)度中心向車站PRC傳送運行圖信息；而在非正常情況下（災害），由各車站PRC定期保存基本運行圖信息，以備緊急情況下使用。

至于列車在線信息的集中，可以這樣考慮，在災害時，只需收集列車運行狀態(tài)的最少基本信息，而不必建設1：1的備用中心。

日本東京圈自律交通運行控制系統(tǒng)（ATOS）是目前世界上最大的自律分布系統(tǒng)，它管理著東京地區(qū)的200多個車站和2000多公里線路。實現(xiàn)了行車指揮、設備監(jiān)控和旅客信息服務綜合自動化，實現(xiàn)了列車的高密度運行（120秒），實現(xiàn)了系統(tǒng)的分階段的建設。具有典型性和代表性。這一系統(tǒng)也是采用的信息集中控制分散模式。

就列車自動控制系統(tǒng)而言，有兩種模式。一是在地面系統(tǒng)生成速度指令，發(fā)送到軌道電路上，列車按速度指令行車；一個是地面系統(tǒng)只發(fā)送停車點信息，列車根據(jù)這一信息和自身的位置以及制動性能自律地生成平滑的制動曲線。后一種模式也可以稱為（列車位置）信息集中（制動）控制分散，可以適應不同車輛不同的制動性能，最大限度地實現(xiàn)高密度運行。

因此，實現(xiàn)運輸組織的多樣化和高密度化時，采用何種技術(shù)路線是必須認真研究解決的問題。

4． 旅客服務的實效性

為旅客提供列車運行信息的顯示和廣播是基本的要求。在非正常運行情況下，實時地信息是關鍵。要求旅客服務系統(tǒng)和行車指揮系統(tǒng)實現(xiàn)互連。

5． 維護作業(yè)管理模式

系統(tǒng)的維護模式是一個較少探討的問題，面前維護作業(yè)管理很難實現(xiàn)自動化。系統(tǒng)維護模式也決定著系統(tǒng)的設計和開發(fā)方式。

第一個問題涉及系統(tǒng)自身的維護。是不中斷運行維護，還是在線維護與測試。即系統(tǒng)是否具備在線維護的能力。這又與系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)密切相關。

第二個問題是維護的管理模式。是集中還是分擔?，F(xiàn)有的維護管理模式可以說是一種集中模式，一切均在調(diào)度人員管制下完成。分擔的維護管理模式是指由調(diào)度中心、車站和現(xiàn)場作業(yè)人員共同完成維護作業(yè)。在這種模式下，調(diào)度中心負責信息（維護作業(yè)計劃）集中，車站負責進路控制，現(xiàn)場作業(yè)人員負責維護作業(yè)時的進路申請和作業(yè)實施?？梢哉f，將過去調(diào)度中心的相當權(quán)限下放給了車站和現(xiàn)場作業(yè)人員。各個環(huán)節(jié)具有相當?shù)淖灾鳈?quán)并相互協(xié)調(diào)。支持這一維護管理模式，需要相應的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)。

6． 安全性

安全性是城市軌道交通系統(tǒng)的基本要求。具體地講就是在軌道交通系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)如通信信號、行車指揮、列車控制、牽引供電和車輛等領域采用故障-安全設計原則。故障-安全涉及硬件、軟件和通信編碼等方面。如何應用故障-安全的理論和方法是我們面臨的問題。

7． 可用性

對城市軌道交通系統(tǒng)而言，故障-安全是不夠的。故障-安全從本質(zhì)上講是一種被動的技術(shù)措施。如何保證運輸服務的連續(xù)穩(wěn)定性，即可用性是我們的首要目標。做到100%的可用在技術(shù)上是可行的，但代價往往是高的。有時由于外界因素（如災害、人身傷亡事故等）的影響導致服務中斷是不可避免的，但不是無限期的。非正常情況下的快速恢復是一個關鍵。

在高密度運行區(qū)間，為防止列車故障或事故時引發(fā)混亂、盡量減小列車晚點，需要靈活快捷的列車群自動控制系統(tǒng)。在正常情況下，列車群自動控制依賴于運行圖；在非正常情況下，要實現(xiàn)列車群的協(xié)調(diào)，如安排列車的避讓或折返、避免列車在站間停車等。傳統(tǒng)的列車群控制大多依賴于調(diào)度員的指揮，難于實現(xiàn)快速的事故恢復。

為保證運輸服務的可用性，快捷的列車群自動控制系統(tǒng)是必不可少的。從技術(shù)上講，實現(xiàn)可用性也有兩條技術(shù)路線：容錯和防錯。防錯主要采用冗余技術(shù)，100%的備用，系統(tǒng)的成本太高。容錯是真正容許模塊的錯誤和故障的發(fā)生，采用模塊級備用方式，實現(xiàn)低成本化。

綜上所述，城市軌道交通系統(tǒng)的技術(shù)需求可以歸納為如下幾個方面：

（1） 系統(tǒng)的在線擴展性

（2） 系統(tǒng)的在線維護和測試性

（3） 系統(tǒng)的在線容錯性

（4） 信息集中、控制分散的技術(shù)路線

（5） 調(diào)度中心-車站-現(xiàn)場作業(yè)人員協(xié)同的業(yè)務分擔模式

二、 城市軌道交通自動化系統(tǒng)的設計開發(fā)理念和方法

為滿足城市軌道交通系統(tǒng)的技術(shù)需求，需要建立新的設計開發(fā)理念和方法。提出如下觀點和方法供參考。

1．信息集中、控制分散的技術(shù)路線

為實現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)運輸組織的多樣化和高密度化，采用信息集中、控制分散的技術(shù)路線是一種理想選擇。

2．調(diào)度中心-車站-現(xiàn)場作業(yè)人員協(xié)同的業(yè)務分擔模式

這一模式對實現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)的高效協(xié)同運行有重要意義。

3．城市軌道交通自動化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

目前廣泛采用的是集中式體系結(jié)構(gòu)和客戶/服務器體系結(jié)構(gòu)。對于大規(guī)模城市軌道交通自動化系統(tǒng)而言，集中式的體系結(jié)構(gòu)已不能滿足系統(tǒng)動態(tài)變化和擴展的要求，而客戶/服務器結(jié)構(gòu)又存在著系統(tǒng)負荷過于集中在服務器方等問題。因此，研究適合于大規(guī)模城市軌道交通自動化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，以滿足系統(tǒng)動態(tài)擴展的要求是一項重大課題。

4．系統(tǒng)設計方法學

目前，系統(tǒng)設計大多采用自頂向下的方法，包括結(jié)構(gòu)化設計和面向?qū)ο笤O計等方法。這些方法假定在設計階段系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、規(guī)模和功能是確定的。系統(tǒng)的擴展和變化，必將引起整個系統(tǒng)的變化，可謂“牽一發(fā)動全身”。對于大規(guī)模系統(tǒng)而言，不可能一次設計、一次建成，需要分階段地設計和建設實施。采用自底向上，由子系統(tǒng)逐步構(gòu)成整個系統(tǒng)的系統(tǒng)設計方法學勢在必行。

5．系統(tǒng)容錯技術(shù)(可靠性)

目前的雙機或多機冗余備用技術(shù)從根本上講是一種防錯技術(shù)，即防止錯誤的發(fā)生。在實際應用中，存在著成本高，防不勝防等問題。針對城市軌道交通自動化系統(tǒng)的特點，研究開發(fā)低成本的、實現(xiàn)真正意義上的容錯技術(shù)是必要的。

6．故障-安全技術(shù)

對于軌道交通電氣化自動化系統(tǒng)這類要求故障-安全特性的系統(tǒng)，需要從硬件、軟件和通信等層面對故障-安全技術(shù)進行系統(tǒng)研究，并重點解決工程實用化問題。目前這一方面的研究相對薄弱。

三、 城市軌道交通自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

1．體系結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)運用成敗的影響

在討論城市軌道交通自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)之前，先以CTC系統(tǒng)為例，說明體系結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)運用成敗的影響。

鐵路行車調(diào)度指揮系統(tǒng)采用CTC已有漫長的歷史。美國1927年開發(fā)了第一套CTC系統(tǒng)，以單線無人站為控制對象，以增加區(qū)間列車運行數(shù)為目標。實踐證明，其投資效果是明顯的，到1955年所有干線基本實現(xiàn)了CTC化。歐洲（1943）、日本（1954）開始采用CTC系統(tǒng)，其目標是實現(xiàn)車站的無人化和經(jīng)營的效率化。

我國開展CTC的研究已有40余年的歷史，廣深、大秦、鄭武等線裝備了CTC系統(tǒng)而沒有開通或使用。其主要問題是：調(diào)度集中模式下，行車和調(diào)車作業(yè)的矛盾沒有解決。

基于CTC的運輸管理模式可以說是一種集中模式，一切均在調(diào)度人員管制下完成。但調(diào)度員的管制能力又是有限的。

從技術(shù)上講，CTC采用的是典型的集中式體系結(jié)構(gòu)，對于大規(guī)模城市軌道交通自動化系統(tǒng)而言，集中式的體系結(jié)構(gòu)已不能滿足系統(tǒng)動態(tài)變化和擴展的要求，而客戶/服務器結(jié)構(gòu)又存在著系統(tǒng)負荷過于集中在服務器方等問題。

在高密度區(qū)間、客貨混跑條件下，傳統(tǒng)的CTC系統(tǒng)面臨如下問題：（1）大規(guī)模樞紐站仍然由人控制，不能實現(xiàn)自動化；（2）發(fā)生故障恢復運行時相當費時；（3）維護作業(yè)依賴于人，存在安全隱患。

在城市軌道交通系統(tǒng)中，仍然存在上述（2）（3）之問題。

在第一部分已經(jīng)提到，調(diào)度中心-車站-現(xiàn)場作業(yè)人員協(xié)同的業(yè)務分擔模式。在這種模式下，調(diào)度中心負責信息集中，車站負責進路控制，現(xiàn)場作業(yè)人員負責維護作業(yè)時的進路申請和作業(yè)實施?？梢哉f，將過去調(diào)度中心的相當權(quán)限下放給了車站和現(xiàn)場作業(yè)人員。各個環(huán)節(jié)具有相當?shù)淖灾鳈?quán)并相互協(xié)調(diào)。這一業(yè)務模式可稱為自律分布模式。

以“信息集中、控制分散”為基本理念的自律分布鐵路調(diào)度指揮模式是解決我國CTC系統(tǒng)主要問題的一種理想選擇。支持自律分布模式的體系結(jié)構(gòu)是一種對等式體系結(jié)構(gòu)，又稱為自律分布體系結(jié)構(gòu)。

2．集中式體系結(jié)構(gòu)

在自動化系統(tǒng)中，廣泛采用的是集中式結(jié)構(gòu)。對于城市軌道交通自動化系統(tǒng)而言，集中式的體系結(jié)構(gòu)已不能滿足系統(tǒng)動態(tài)變化和擴展的要求。在運行過程中，其缺點表現(xiàn)為：

圖1 集中式體系結(jié)構(gòu)

（1） 所有的現(xiàn)場設備信息必須匯總到通訊前置機后再由通訊前置機發(fā)送到控制中心。這增加了信息傳輸中間環(huán)節(jié)，并且隨著現(xiàn)場設備的擴展，增加了通訊前置機的負擔，通訊前置機是現(xiàn)場設備和控制中心交互的咽喉，如果它出現(xiàn)故障，則整個監(jiān)控系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。

（2）現(xiàn)場的所有信息都是最終匯總到控制中心，控制中心的計算機進行各種數(shù)據(jù)處理，最后由操作員工作站的屏幕上顯示出來。同時將各種控制信息發(fā)送給現(xiàn)場設備，進行統(tǒng)一監(jiān)督和控制。這種集中式的監(jiān)控系統(tǒng)隨著監(jiān)控規(guī)模的不斷擴大，必將大大加大控制中心的負擔。

（3）若要對集中式結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)增加新的設備時，必須停止整個系統(tǒng)的運

行，并且還必須將控制中心的軟件進行修改，甚至重新編寫軟件，這也將大大影響 監(jiān)控系統(tǒng)的運行，而且將消耗大量的人力物力。

3． 客戶/服務器體系結(jié)構(gòu)

客戶/服務器結(jié)構(gòu)雖然減少了中間環(huán)節(jié)，方便了動態(tài)擴充，卻又存在著系統(tǒng)負荷過于集中在服務器的問題。

圖2 客戶/服務器式體系結(jié)構(gòu)

（1）客戶端每一次操作必須通過服務器統(tǒng)一處理。這樣使信息交互中的大量負擔集中到了服務器，客戶端只執(zhí)行一些簡單任務。特別是在如今系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大的情況下，對服務容量要求必然會迅速增加，負荷進一步加重，嚴重情況下，很可能導致網(wǎng)絡擁塞，服務器處于癱瘓狀態(tài)。

（2）同時由于客戶/服務器結(jié)構(gòu)中服務器必須處理大量的信息，且客戶端均由服務器連接，如若要加入新的客戶端雖不影響其它客戶端的運行性能，但必須對服務器進行調(diào)整修改，服務器軟件也將被修改后才能使得整個系統(tǒng)運行正常，這時，修改服務器將導致服務器部分失效或全部停止運行。其它客戶端無法交換信息進行連接，必然影響到整個監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行。

（3）傳統(tǒng)的客戶/服務器應用軟件模式大都是基于“肥客戶機”結(jié)構(gòu)下的兩層結(jié)構(gòu)。它面臨的一個主要的問題是系統(tǒng)的擴展及安裝維護困難。開發(fā)人員寫出的程序在客戶端運行，占用了大量的系統(tǒng)資源和網(wǎng)絡資源。而在分布式實時控制系統(tǒng)中，C/S結(jié)構(gòu)更顯出他的不足：

Client與Server直接連接，沒有中間結(jié)構(gòu)來處理請求，Server定位通常需要網(wǎng)絡細節(jié)，Server必須是活動的（Active），客戶端的應用程序嚴格依賴于服務器端數(shù)據(jù)存儲和組織方式。應用接口的異構(gòu)性嚴重影響系統(tǒng)間的互操作。許多相同的功能模塊被多次重復開發(fā)，代碼的重用很困難。無法保證數(shù)據(jù)的實時性，系統(tǒng)可擴展性差（無法實現(xiàn)在線維護和在線擴展），容錯性差，對多數(shù)據(jù)類型的應用支持較差。

由一個中心服務器處理所有數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)都必須通過服務器的中轉(zhuǎn)，而不是直接的點對點的方式，從而增加了不必要的延時。這種模式在服務器具備所有需要的信息的時候可以正常工作，而當數(shù)據(jù)來源于多個節(jié)點且同時又被多個節(jié)點使用的時候就顯得力不從心了。而且服務器還是整個系統(tǒng)的性能瓶頸，若服務器由于某種原因出現(xiàn)故障，則整個系統(tǒng)的通信都將陷入癱瘓。

所以，客戶/服務器結(jié)構(gòu)無法滿足分布式實時應用系統(tǒng)的需求。 4. 系統(tǒng)的通信模型

傳統(tǒng)的通信模型對應于其傳統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，同樣具有一些技術(shù)上的問題需要解決。傳統(tǒng)的通信分為polling型和請求/應答型（request/reply）。

（1）Polling通信模型

其主要問題在于控制中心的服務器采用定時輪詢技術(shù)，控制中心發(fā)出信息后，各個客戶端是按照與控制中心聯(lián)接的順序來接收信息并對控制中心的信息做出反應，例如在Master對Slave1發(fā)出信息后，Slave1接收信息并做出反應后將發(fā)出回饋信息到Master， Master在接收到Slave1的信息后再向Slave2發(fā)送信息，以此類推，在最末端的Slave i將在最后接收到Master發(fā)出的信息，在這個過程中如若其中某一個Slave出現(xiàn)問題或聯(lián)接中斷，則該Slave后的其他客戶端將接收不到信息，無法做出反應。并且這種通信方式將花費大量的時間，對于監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和實時性造成很大的障礙。

（2） 請求/應答通信模型（Request/Reply）則對應于客戶/服務器體系結(jié)構(gòu)。

請求/應答通信模型是基于TCP/IP協(xié)議的一種網(wǎng)絡化通信模型。它是一種客戶端向服務器發(fā)出發(fā)送信息的請求后，在得到服務器應答后才能發(fā)送信息的通信模式。與polling通信模型相比較而言，其優(yōu)點在于無需各客戶端按照順序來進行應答，從而節(jié)省了大量的時間，但是如若一旦服務器發(fā)生故障，則通信就無法進行，也將影響到監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行。

從上述兩種通信模型來看，兩者都有一些技術(shù)上的問題有待解決，而影響了監(jiān)控系統(tǒng)的動態(tài)擴展及可靠性，需要有新的通信模型來加以改進。

5. 自律分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

自律分布系統(tǒng)(Autonomous -Decentralized System---ADS)，在降低系統(tǒng)復雜程度、實現(xiàn)系統(tǒng)的擴展方面是一個很大的進步。自律分布的思想是向生物學習而提出來的。在生物體中，每個細胞具有相同的遺傳信息。據(jù)此，自律分布系統(tǒng)認為構(gòu)成系統(tǒng)的各個節(jié)點具有相同的潛在能力，任何一個節(jié)點可以從其他節(jié)點接收信息，然后選擇必要的信息加以自律地處理。在自律分布系統(tǒng)中，任何程序只與數(shù)據(jù)域(池)發(fā)生聯(lián)系，從而避免了程序之間的直接連接，有效地降低了系統(tǒng)的整體復雜性。在自律分布系統(tǒng)中，采用功能碼通信方式。發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點將數(shù)據(jù)與表示其內(nèi)容的功能碼組成一對，向數(shù)據(jù)域（池）發(fā)送。接收數(shù)據(jù)的節(jié)點從數(shù)據(jù)域中讀取數(shù)據(jù)。當一個程序所需的數(shù)據(jù)到達數(shù)據(jù)域時，由系統(tǒng)自動啟動該程序。這種方式稱為數(shù)據(jù)驅(qū)動方式。數(shù)據(jù)域、功能碼通信、數(shù)據(jù)驅(qū)動是自律分布系統(tǒng)的三大特征。自律分布系統(tǒng)已從專用控制網(wǎng)絡擴展到通用網(wǎng)絡如以太網(wǎng)。自律分布系統(tǒng)在降低系統(tǒng)復雜性和實現(xiàn)系統(tǒng)在線擴展、在線維護和在線容錯方面是有效的。

四、解決方案---自律分布系統(tǒng)（ADS）技術(shù)

1．ADS技術(shù)綜述

系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大的趨勢表明，在設計自動化系統(tǒng)時，不可能一次性將各個部分、各個環(huán)節(jié)都考慮完整周全，而必須隨著系統(tǒng)的分階段建設不斷擴充規(guī)模、不斷完善功能?，F(xiàn)有的自動化系統(tǒng)都是一次性建設完畢，如要進行擴充和維護，只能終止整個系統(tǒng)的運行，這必然會給運輸造成極大的經(jīng)濟損失。自律分布系統(tǒng)，即ADS（Autonomous Decentralized System）。構(gòu)成自律分布系統(tǒng)的首要條件是子系統(tǒng)的存在性。整個ADS 系統(tǒng)是不能事先定義的，只能籠統(tǒng)地定義為若干子系統(tǒng)的集成。ADS 系統(tǒng)最關鍵的特點就是子系統(tǒng)的自我控制和自我協(xié)調(diào)的能力。

(1)自我控制表現(xiàn)在一旦某個子系統(tǒng)出現(xiàn)故障、進行維修或剛剛加入，其它子系統(tǒng)可以不受干擾地管理和運行自己的功能。

(2)自我協(xié)調(diào)是指一旦某個子系統(tǒng)出現(xiàn)故障、進行維修或剛剛加入，其它子系統(tǒng)能夠在在它們內(nèi)部協(xié)調(diào)處理完成各自的任務。

正是子系統(tǒng)的這兩個特點保證了整個系統(tǒng)的在線擴展、在線維護和容錯。因此根據(jù)ADS 思路設計的自動化系統(tǒng)體現(xiàn)了以下優(yōu)點：

首先，它不再基于傳統(tǒng)的C/S 模型，而是由若干子系統(tǒng)構(gòu)成。各個子系統(tǒng)之間是相互平等的，不存在依附關系，可以自主運作，但這并不表明它們不與外界交換信息。實際上，各個子系統(tǒng)不斷向外界以廣播方式發(fā)送信息，同時又根據(jù)各自需求接收來自外界的信息以為自己服務。這樣一來，C/S 模式中服務器大量的負擔被有限地分散了，而且加快了子系統(tǒng)間信息的交換速度。

ADS的核心協(xié)議ADP是建立在TCP/IP的UDP協(xié)議之上的一個應用層協(xié)議。因此，只要支持TCP/IP協(xié)議的環(huán)境都可以支持ADS技術(shù)。目前，ADS標準草案（ISO/TC184/SC5/SG5）已提交給國際標準化組織，即將被采納為國際標準。另外，ADS 與OPC（OLE for Process Control）和CORBA的融合及其標準化工作正在進行之中。

日本東京圈自律交通運行控制系統(tǒng)（ATOS）是目前世界上最大的自律分布系統(tǒng)，它管理著東京地區(qū)的200多個車站和2000多公里線路。實現(xiàn)了行車指揮、設備監(jiān)控和旅客信息服務綜合自動化，實現(xiàn)了列車的高密度運行（120秒），實現(xiàn)了系統(tǒng)的分階段的建設。具有典型性和代表性。如下圖所示。

2. ADS的技術(shù)成熟性

自律分布系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和相關技術(shù)是成熟的、可靠的，其理由如下：

（1）ADS是一種開放的技術(shù)

ADS的核心協(xié)議ADP是建立在TCP/IP的UDP協(xié)議之上的一個應用層協(xié)議。因此，只要支持TCP/IP協(xié)議的環(huán)境都可以支持ADS技術(shù)。

（2）ADS即將被采納為ISO國際標準

目前，ADS標準草案（ISO/TC184/SC5/SG5）已提交給國際標準化組織，即將被采納為國際標準。

另外，ADS 與OPC（OLE for Process Control）和CORBA的融合及其標準化工作正在進行之中。

（3）ADS有成功的應用實踐

日本東京圈自律交通運行控制系統(tǒng)（ATOS）是目前世界上最大的自律分布系統(tǒng)，它管理著東京地區(qū)的200多個車站和2000多公里線路。實現(xiàn)了行車指揮、設備監(jiān)控和旅客信息服務綜合自動化。實現(xiàn)了列車的高密度運行（90秒），實現(xiàn)了系統(tǒng)的分階段的建設。具有典型性和代表性。

（4）ADS有較成熟的開發(fā)平臺和工具

目前，自律分布系統(tǒng)的主要開發(fā)工具有：NXDlink， NXDFS， NXConstructor32， NXMaRT-View， NXMaRT-Watch等。均支持目前主流的操作系統(tǒng)平臺如UNIX， Windows NT， 還支持PLC和設備網(wǎng)（DeviceNet）。

因此，采用自律分布系統(tǒng)在技術(shù)上是完全可行的，其產(chǎn)品是可靠的。

3．采用ADS技術(shù)的城市軌道交通自動化系統(tǒng)主要特點

3．1 在線可擴展性

（1）在系統(tǒng)中假如有新節(jié)點（車站）加入，在數(shù)據(jù)域中的所有節(jié)點都將接收這一信息，同時可在控制中心看見這個新站加入系統(tǒng)中。

（2）假如在線的車站突然因為網(wǎng)絡故障退出了網(wǎng)絡系統(tǒng)，其他所有節(jié)點都會知道這一狀況，當網(wǎng)絡故障被排除以后，節(jié)點重新加入系統(tǒng)，并且自動向控制中心發(fā)送自己最新的信息。并且盡力來恢復故障前的狀態(tài)，可見系統(tǒng)有很好的伸縮性。

3．2 在線可維護性

運行圖文件可以在控制中心在線修改，修改后可以下傳到各個車站控制子系統(tǒng)。在節(jié)點在線的情況下可以自由地對軟件系統(tǒng)內(nèi)容進行修改和維護。

3．3 在線容錯性

（1）假如控制中心主機發(fā)生了故障，在控制中心的其它備用主機就會自動取得控制中心的控制權(quán)，同時系統(tǒng)中的其它節(jié)點也會重新確認新的控制中心節(jié)點，向它傳輸最新的信息。當發(fā)生故障的原控制中心主機重新加入系統(tǒng)以后，系統(tǒng)會自動的接納它，同時它也會確認為新的控制中心。

（2）處于遠程控制模式下的車站節(jié)點，在發(fā)生本地網(wǎng)絡故障時，該節(jié)點會將自己升級為控制中心并且由遠程控制模式切換為本地控制模式。

（3）在發(fā)生災害時普通節(jié)點可以通過請求應答的方式來向控制中心請求成為控制中心，這樣控制中心就可以自由的漂移。可見系統(tǒng)有較為理想的在線容錯性。

3．4 能較好地貫徹信息集中控制分散的技術(shù)路線

信息集中要保證信息的實時性。這里有二層含義：調(diào)度中心實時地得到列車在線信息；各個車站平等地得 到調(diào)度中心的運行圖信息。ADS系統(tǒng)采用的/定購通信模型能很好地保證信息的實時性。控制命令在網(wǎng)絡上傳輸?shù)脑?，通信線路故障或主機故障將導致系統(tǒng)失效。采用ADS技術(shù)實現(xiàn)控制分散可有效避免系統(tǒng)失效的風險。

在ADS體系中，由于各個系統(tǒng)節(jié)點是對等的，任何一個節(jié)點都具有潛在的相同的能力，區(qū)別只是應用層的功能不同而已，而且這種區(qū)別是由管理者的方便造成的，而不是設計階段決定的。這意味著系統(tǒng)中的任何一個節(jié)點隨時可以成為控制中心。這種靈活性對保證系統(tǒng)的可用性是非常有效的，特別是在災害發(fā)生時。此外，車站節(jié)點的本地/遠程運行模式能方便地實現(xiàn)調(diào)度中心臨時管制。

五、結(jié)論

本文從七個方面對城市軌道交通系統(tǒng)的特點進行了分析，進而提出了軌道交通系統(tǒng)的五大技術(shù)需求，分別是1）系統(tǒng)的在線擴展性；2）系統(tǒng)的在線維護和測試性；3） 系統(tǒng)的在線容錯性；4）信息集中、控制分散的技術(shù)路線；5）調(diào)度中心-車站-現(xiàn)場作業(yè)人員協(xié)同的業(yè)務分擔模式。

在此基礎上，提出了城市軌道交通自動化系統(tǒng)新的設計開發(fā)理念和方法。為滿足城市軌道交通系統(tǒng)的技術(shù)需求，需要建立設計開發(fā)理念和方法。為實現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)運輸組織的多樣化和高密度化，采用信息集中、控制分散的技術(shù)路線是一種理想選擇；調(diào)度中心-車站-現(xiàn)場作業(yè)人員協(xié)同的業(yè)務分擔模式對實現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)的高效協(xié)同運行有重要意義；自律分布體系結(jié)構(gòu)是適合于大規(guī)模城市軌道交通自動化系統(tǒng)的理想選擇；采用自底向上，由子系統(tǒng)逐步構(gòu)成整個系統(tǒng)的系統(tǒng)設計方法學可以支持城市軌道交通自動化系統(tǒng)分階段建設實施。

最后對自律分布系統(tǒng)技術(shù)進行了綜述，并從技術(shù)成熟性和技術(shù)特點的角度對其進行了分析和討論。采用自律分布系統(tǒng)技術(shù)在技術(shù)上完全可行的，同時自律分布系統(tǒng)能很好地滿足城市軌道交通自動化系統(tǒng)的技術(shù)需求并支持本文提出的設計開發(fā)理念和方法。

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