時(shí)間：2023-06-13 09:25:04
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關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；物理教學(xué)；物理思維；科學(xué)方法
中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2016）10-0039-3
基于物理核心素養(yǎng)的課程改革和教學(xué)改革正逐漸滲透到物理教育及課堂教學(xué)中。物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“實(shí)驗(yàn)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等四個(gè)方面的要素構(gòu)成[1]。目前人們的教學(xué)設(shè)計(jì)能較好地關(guān)注學(xué)生知識(shí)與技能、實(shí)驗(yàn)探究能力等核心素養(yǎng)指標(biāo)的落實(shí)，但是受傳統(tǒng)教學(xué)影響，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生“主動(dòng)發(fā)展”意識(shí)落實(shí)不足，關(guān)注學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的教學(xué)考慮薄弱，教學(xué)中往往一帶而過(guò)，忽視了物理知識(shí)教育的價(jià)值取向；對(duì)物理思維方法、學(xué)生發(fā)展?jié)撃芘囵B(yǎng)在教學(xué)中也重視不足。我們?cè)诨谖锢砗诵乃仞B(yǎng)下的課堂教學(xué)進(jìn)行了一些探索，下面以人教版高中物理選修3-1中“電動(dòng)勢(shì)”的教學(xué)為例探討物理核心素養(yǎng)指標(biāo)的落實(shí)。
“電動(dòng)勢(shì)”的教學(xué)設(shè)計(jì)與核心素養(yǎng)培養(yǎng)。
1 創(chuàng)設(shè)情境，培養(yǎng)學(xué)生強(qiáng)烈的問(wèn)題意識(shí)
【教學(xué)過(guò)程】：
演示1：請(qǐng)學(xué)生做助手制作兩個(gè)果汁電池，將其串聯(lián)帶動(dòng)電子鐘工作；
演示2：利用溫差發(fā)電演示器，演示用熱水和冷水溫差發(fā)電帶動(dòng)小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)；
展示圖片：太陽(yáng)能電板給衛(wèi)星提供源源不斷的電力；
請(qǐng)學(xué)生思考：從以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)和一個(gè)圖片中同學(xué)們能發(fā)現(xiàn)哪些研究課題？
【設(shè)計(jì)理念】：?jiǎn)栴}意識(shí)是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維的關(guān)鍵因素，我們通過(guò)兩個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)和一個(gè)圖片構(gòu)建問(wèn)題環(huán)境，激起學(xué)生的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察、分析綜合、抽象概括得出研究課題，培養(yǎng)學(xué)生的參與實(shí)踐意識(shí)以及主動(dòng)發(fā)展意識(shí)，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的“科學(xué)思維”“實(shí)驗(yàn)探究”核心素養(yǎng)。
2 演示實(shí)驗(yàn)，概括結(jié)論
【教學(xué)過(guò)程】：
演示3：手搖發(fā)電機(jī)使小燈泡點(diǎn)亮；
演示4：利用制作的太陽(yáng)能發(fā)電裝置，帶動(dòng)小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)；
引導(dǎo)學(xué)生觀察思考：水果（果汁）電池、溫差發(fā)電、手搖發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能風(fēng)車(chē)裝置的能量轉(zhuǎn)化情況。
引導(dǎo)學(xué)生探討得出結(jié)論：電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
【設(shè)計(jì)理念】：通過(guò)四個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察力，并對(duì)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、歸納，再抽象、概括，發(fā)現(xiàn)共性，得出的結(jié)論，使學(xué)生真正親身感受到各種形式的能量向電能轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象和電源的作用，實(shí)驗(yàn)別是利用熱水冷水溫差發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)驗(yàn)引起了學(xué)生濃厚的探索興趣。這樣設(shè)計(jì)可以有效地培養(yǎng)學(xué)生“物理觀念”（包括能量觀、守恒觀等）及“科學(xué)思維”，使學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)思維同行。
3 研討教學(xué)，探討電源工作原理
【教學(xué)過(guò)程】：
引導(dǎo)學(xué)生想象并交流：“假如你就是正電荷，請(qǐng)走進(jìn)電源內(nèi)部，研究并討論電源的工作原理，并將分組研討的成果向大家展示”，給學(xué)生提供以下三個(gè)研討指向做參考：
研討指向1：討論形成持續(xù)電流的條件；
研討指向2：正電荷在電源外部運(yùn)動(dòng)情況，什么作用使其運(yùn)動(dòng)，做功情況及能量轉(zhuǎn)化情況；
研討指向3：聯(lián)想抽水機(jī)，試分析電源內(nèi)部正電荷的受力情況、做功情況及能量轉(zhuǎn)化情況，討論電源的工作原理。
學(xué)生小組研討后，請(qǐng)學(xué)生代表到前臺(tái)匯報(bào)展示研討成果，得出原理：電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置。
【設(shè)計(jì)理念】：采用“研討式”教學(xué)法，讓學(xué)生分組自主進(jìn)行討論?！凹偃缒憔褪钦姾勺哌M(jìn)電源內(nèi)部”很好地培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)想象力；利用建模、類(lèi)比科學(xué)研究方法，通過(guò)分析、推理論證等解決了電源工作原理新問(wèn)題；在研討過(guò)程中提高了學(xué)生主動(dòng)與他人合作的意識(shí)，展示環(huán)節(jié)學(xué)生可以分享成功的喜悅，沒(méi)有展示的學(xué)生可以進(jìn)行“質(zhì)疑”，展開(kāi)二次討論?！把杏懯健苯虒W(xué)法可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的自主發(fā)展意識(shí)，增強(qiáng)主動(dòng)與他人合作交流的精神，愿與他人分享自己的見(jiàn)解，敢于堅(jiān)持正確觀點(diǎn)，勇于修正錯(cuò)誤，形成良好的“科學(xué)思維”習(xí)慣，體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛，從而獲得對(duì)個(gè)人終身發(fā)展有利的成就感和喜悅感。
4 生活類(lèi)比，概念形成
【教學(xué)過(guò)程】：
問(wèn)題：不同的電源非靜電力不同，它們把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)相同嗎？
圖片展示生活中搬運(yùn)物體的兩個(gè)人搬運(yùn)本領(lǐng)的描述方法；
演示自制抽水機(jī)的工作過(guò)程，讓學(xué)生觀察，探討描述自制抽水機(jī)和滅火用抽水機(jī)本領(lǐng)的研究方法，得出結(jié)論：本領(lǐng)可以用搬運(yùn)相同質(zhì)量的物體，重力勢(shì)能增加多少來(lái)判斷，即重力勢(shì)能增加多，本領(lǐng)大。并引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，類(lèi)比并思考回答：不同的電源非靜電力把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)如何描述？得出結(jié)論：電動(dòng)勢(shì)概念。
1.把電量為q的電荷從電源負(fù)極移到正極，非靜電力做功W與電荷量q的比值，稱作電動(dòng)勢(shì)。
2.表達(dá)式：E=。
3.單位：1 V=1 。
4.物理意義：反映電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。
【設(shè)計(jì)理念】：學(xué)生自主閱讀教材，提取重要信息，并類(lèi)比生活中的事實(shí)，利用比值定義法研究電源，建立電動(dòng)勢(shì)概念，最終形成物理概念。通過(guò)這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)在幫助學(xué)生建立物理觀念（概念）時(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)與生活有著緊密的聯(lián)系，了解物理概念建立的過(guò)程和方法，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)及創(chuàng)新品質(zhì)，強(qiáng)化“物理觀念”和“科學(xué)思維”等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。
5 科學(xué)探究，得出新知
【教學(xué)過(guò)程】：
學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)：探究電源的參數(shù)（電源的內(nèi)阻），參考探究步驟如下：
①請(qǐng)用數(shù)字式多用電表測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)，然后再測(cè)量?jī)蓚€(gè)水果（或果汁）電池串聯(lián)后的電動(dòng)勢(shì)。
②將小燈泡分別接到一節(jié)干電池和水果（或果汁）電池上，觀察小燈泡是否發(fā)光。
③試探究其原因。
學(xué)生分組探究，并分組展示探究成果，最終形成結(jié)論：電源有內(nèi)阻。
【設(shè)計(jì)理念】：通過(guò)這一環(huán)節(jié)的設(shè)置，讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、合理猜測(cè)、分析論證、合作交流等過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)研究方法的應(yīng)用和科學(xué)探究的精神。有效地培養(yǎng)學(xué)生的“實(shí)驗(yàn)探究”素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)解決問(wèn)題的意識(shí)以及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
6 回顧歷史，展望未來(lái)
【教學(xué)過(guò)程】：
圖片展示電池與人類(lèi)文明的發(fā)展史：從第一個(gè)伏打電堆到現(xiàn)今的核電池，介紹電池發(fā)展的歷史與人類(lèi)文明的發(fā)展密切相關(guān)；介紹當(dāng)代電池發(fā)展與環(huán)境的關(guān)系；介紹我國(guó)電池發(fā)展的現(xiàn)狀和未來(lái)前景。
【設(shè)計(jì)理念】：通過(guò)介紹電池的發(fā)展史，讓學(xué)生感受到電源的發(fā)展史也是物理學(xué)的進(jìn)步史；聯(lián)系電池發(fā)展與人類(lèi)文明發(fā)展，明確物理知識(shí)是為人們生活和科學(xué)發(fā)展服務(wù)的，體現(xiàn)科學(xué)研究的價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生參與科學(xué)研究的熱情；介紹當(dāng)代電池發(fā)展與環(huán)境的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感；介紹我國(guó)電池發(fā)展的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展前景，讓學(xué)生學(xué)會(huì)進(jìn)行創(chuàng)新性的思考，可以增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和振興中華的使命感，愿意為我國(guó)的科學(xué)事業(yè)做出貢獻(xiàn)。
核心素養(yǎng)的培養(yǎng)對(duì)學(xué)生的終身發(fā)展有著極其重要的作用，物理學(xué)作為自然科學(xué)中最重要的一個(gè)分支，是人類(lèi)科學(xué)文化的重要組成部分，是人類(lèi)探索自然的前提，是技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)顯得尤為重要，物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，任重而道遠(yuǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]彭前程.積極探索基于核心素養(yǎng)理念下的物理教學(xué)[J].中學(xué)物理，2015（8）：1―2.
1 我國(guó)光纖光纜發(fā)展的現(xiàn)狀
1.1 普通光纖
普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統(tǒng)的發(fā)展,光中繼距離和單一波長(zhǎng)信道容量增大,G.652.A光纖的性能還有可能進(jìn)一步優(yōu)化,表現(xiàn)在1550rim區(qū)的低衰減系數(shù)沒(méi)有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數(shù)和零色散點(diǎn)不在同一區(qū)域。符合ITUTG.654規(guī)定的截止波長(zhǎng)位移單模光纖和符合G.653規(guī)定的色散位移單模光纖實(shí)現(xiàn)了這樣的改進(jìn)。
1.2 核心網(wǎng)光纜
我國(guó)已在干線(包括國(guó)家干線、省內(nèi)干線和區(qū)內(nèi)干線)上全面采用光纜,其中多模光纖已被淘汰,全部采用單模光纖,包括G.652光纖和G.655光纖。G.653光纖雖然在我國(guó)曾經(jīng)采用過(guò),但今后不會(huì)再發(fā)展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統(tǒng)容量,它在我國(guó)的陸地光纜中沒(méi)有使用過(guò)。干線光纜中采用分立的光纖,不采用光纖帶。干線光纜主要用于室外,在這些光纜中,曾經(jīng)使用過(guò)的緊套層絞式和骨架式結(jié)構(gòu),目前已停止使用。
1.3 接入網(wǎng)光纜
接入網(wǎng)中的光纜距離短,分支多,分插頻繁,為了增加網(wǎng)的容量,通常是增加光纖芯數(shù)。特別是在市內(nèi)管道中,由于管道內(nèi)徑有限,在增加光纖芯數(shù)的同時(shí)增加光纜的光纖集裝密度、減小光纜直徑和重量,是很重要的。接入網(wǎng)使用G.652普通單模光纖和G.652.C低水峰單模光纖。低水峰單模光纖適合于密集波分復(fù)用,目前在我國(guó)已有少量的使用。
1.4 室內(nèi)光纜
室內(nèi)光纜往往需要同時(shí)用于話音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)的傳輸。并目還可能用于遙測(cè)與傳感器。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在光纜分類(lèi)中所指的室內(nèi)光纜,筆者認(rèn)為至少應(yīng)包括局內(nèi)光纜和綜合布線用光纜兩大部分。局用光纜布放在中心局或其他電信機(jī)房?jī)?nèi),布放緊密有序和位置相對(duì)固定。綜合布線光纜布放在用戶端的室內(nèi),主要由用戶使用,因此對(duì)其易損性應(yīng)比局用光纜有更嚴(yán)格的考慮。
1.5 電力線路中的通信光纜
光纖是介電質(zhì),光纜也可作成全介質(zhì),完全無(wú)金屬。這樣的全介質(zhì)光纜將是電力系統(tǒng)最理想的通信線路。用于電力線桿路敷設(shè)的全介質(zhì)光纜有兩種結(jié)構(gòu):即全介質(zhì)自承式(ADSS)結(jié)構(gòu)和用于架空地線上的纏繞式結(jié)構(gòu)。ADSS光纜因其可以單獨(dú)布放,適應(yīng)范圍廣,在當(dāng)前我國(guó)電力輸電系統(tǒng)改造中得到了廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)多種ADSS光纜滿足市場(chǎng)需要。但在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能方面,例如大志數(shù)光纜結(jié)構(gòu)、光纜蠕變和耐電弧性能等方面,還有待進(jìn)一步完善。ADSS光纜在國(guó)內(nèi)的近期需求量較大,是目前的一種熱門(mén)產(chǎn)品。
2光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述
所謂光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng),就是通過(guò)對(duì)光纜進(jìn)行監(jiān)測(cè),進(jìn)而做出光纜運(yùn)行是否正常的判斷;當(dāng)出現(xiàn)不正常情況時(shí),就會(huì)進(jìn)行報(bào)警,并進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試,以準(zhǔn)確定位故障發(fā)生點(diǎn)。跟傳統(tǒng)的肉眼監(jiān)測(cè)相比,電子自動(dòng)化監(jiān)測(cè)具有高效、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)楸O(jiān)測(cè)是最基本的維護(hù)行為,維護(hù)的最終目標(biāo)是能夠進(jìn)行評(píng)價(jià)和診斷。
3光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能
3.1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)
光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)中心、RTU遠(yuǎn)端檢測(cè)站和操作終端3部分組成。
3.2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能
3.2.1 多項(xiàng)測(cè)試功能。包括點(diǎn)名測(cè)試、定期測(cè)試、障礙告警測(cè)試。點(diǎn)名測(cè)試是指監(jiān)測(cè)員選擇和遙控遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)站對(duì)某段光纜進(jìn)行快速及時(shí)測(cè)試。定期測(cè)試是指遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)站根據(jù)遠(yuǎn)程裝置裝的相關(guān)測(cè)試性能如測(cè)試參數(shù)、測(cè)試起始時(shí)刻和測(cè)試周期的設(shè)置要求,對(duì)光纜線路中的光纖實(shí)施周期自動(dòng)測(cè)試。當(dāng)所監(jiān)測(cè)的光纜線路發(fā)生故障時(shí),或分析過(guò)濾或接受的光功率比門(mén)限值要低或與所監(jiān)測(cè)的光纜連接網(wǎng)管系統(tǒng)提供報(bào)警信號(hào)并判斷出光纜線路出現(xiàn)障礙的時(shí)候,監(jiān)測(cè)員就要啟動(dòng)遠(yuǎn)端監(jiān)控站來(lái)對(duì)光纖進(jìn)行監(jiān)測(cè),并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行回傳。
3.2.2 配置。配置系統(tǒng)中有設(shè)備的地址、名稱和注釋信息,需要配置光纖線路的起始和方位;可以選用列表或圖形來(lái)表示配置數(shù)據(jù)和對(duì)象的相關(guān)特征;具有檢查功能以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、查詢和打印的功能。配置的一致是指,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能檢查本地和遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)是否一致,在此基礎(chǔ)上會(huì)顯示出相對(duì)應(yīng)的信息。
3.2.3 光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠通過(guò)實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程和在線的方式對(duì)新增加的遠(yuǎn)端監(jiān)控站設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如果被檢測(cè)線路出現(xiàn)故障,遠(yuǎn)端監(jiān)控站能及時(shí)準(zhǔn)確地報(bào)告故障發(fā)生的地點(diǎn),并及時(shí)傳到監(jiān)測(cè)中心。
3.2.4 RTU。RTU負(fù)責(zé)管理監(jiān)測(cè)站的TSC操作,GIS里的圖形,可以進(jìn)行縮小、放大、漫游、整圖和選擇的操作。
4 光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在信息傳輸中的監(jiān)測(cè)方式
當(dāng)前,光纜網(wǎng)絡(luò)在通信傳輸中的實(shí)現(xiàn)通過(guò)3種方式來(lái)完成:OTDR定位監(jiān)測(cè)方式、監(jiān)測(cè)光功率方式、OTDR定位監(jiān)測(cè)與光功率監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式。
4.1 OTDR定位?？梢酝ㄟ^(guò)在線監(jiān)測(cè)和備纖監(jiān)測(cè)。在線監(jiān)測(cè)是監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)纖。利用光波分開(kāi)WDM,然后將OTDR發(fā)出的光傳到業(yè)務(wù)纖上。測(cè)試光的波長(zhǎng)是傳到業(yè)務(wù)纖沒(méi)有使用的窗口上。如,某根光纖上有1 450nm的窗口來(lái)傳輸業(yè)務(wù)纖數(shù)據(jù),它可以通過(guò)1 300nm的OTDR,在發(fā)出端對(duì)WDM進(jìn)行復(fù)用,這樣就使得這條光纖同一時(shí)間負(fù)荷兩種光波,這兩種光波波長(zhǎng)不一樣,到了接收端,WDM將會(huì)將這兩種光波分開(kāi)。備纖監(jiān)測(cè)的原理是光尾纖從OSW引出,接到ODF,在此完成與備纖的連接。這種光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只監(jiān)測(cè)備纖,這樣系統(tǒng)的價(jià)格就比較低。
4.2 光功率監(jiān)測(cè)是利用兩個(gè)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行的,在這兩個(gè)站中心設(shè)立獨(dú)立的光源,檢測(cè)站內(nèi)設(shè)置光功率的檢測(cè)模式,并設(shè)置報(bào)警門(mén)限。若光功率消耗超過(guò)了報(bào)警門(mén)限,就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào),刺激啟動(dòng)測(cè)試,進(jìn)而確定故障信息。
4.3 兩者結(jié)合。兩者是指OTDR和光功率,這樣就可以利用二者的優(yōu)點(diǎn),互補(bǔ)操作監(jiān)測(cè)系統(tǒng),完成信息傳輸功能。
5結(jié)論
光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺(tái),在未來(lái)信息社會(huì)中將起到重要作用。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代也會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)如愿到來(lái)。目前,全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段,但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢(shì)上看,形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層,建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò),消除電光瓶頸已成為未來(lái)光通信發(fā)展的必然趨勢(shì),更是未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的核心,也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別,更是理想級(jí)別。光纜網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展速度使得現(xiàn)時(shí)的維護(hù)力量和人工水平難以適應(yīng),這對(duì)傳統(tǒng)的維護(hù)和搶修方式提出挑戰(zhàn)。這就需要采用最新的科學(xué)技術(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息傳輸進(jìn)行管理,以動(dòng)態(tài)的方式觀察光纖的傳輸性能,準(zhǔn)確判斷故障的地點(diǎn)和時(shí)間,保障通信信息有效傳輸。
參考文獻(xiàn):
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在洋溢著熱烈、喜慶的日子里，山青水秀，熱情開(kāi)放的灣塘水電站迎來(lái)了龍山縣團(tuán)建暨青年文明號(hào)創(chuàng)建交流會(huì)的隆重召開(kāi)，這是全縣團(tuán)員青年政治生活中的一件大喜事，在此我謹(jǐn)代表龍山縣電力總公司黨委向出席本次大會(huì)的縣同志、縣委組織部、縣委宣傳部、團(tuán)縣委領(lǐng)導(dǎo)致以最熱烈的歡迎，向出席本次大會(huì)的兄弟單位的團(tuán)組織負(fù)責(zé)人及參加會(huì)議的各位來(lái)賓朋友們致以最親切的問(wèn)候和良好的祝愿。
青年是祖國(guó)的未來(lái)，民族的希望，企業(yè)發(fā)展的希望。青年人精力充沛，思維敏捷，是成長(zhǎng)成才建功立業(yè)的黃金時(shí)期，特別是在20多年的改革開(kāi)放實(shí)踐中，廣大團(tuán)員青年在黨的號(hào)召下，積極投身于社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中去，努力學(xué)習(xí)，扎實(shí)工作，用自己的實(shí)際行動(dòng)履行著對(duì)黨和人民的忠誠(chéng)誓言，在建設(shè)有中國(guó)特色的社會(huì)主義國(guó)家的宏偉事業(yè)發(fā)揮著不可估量的作用?？v觀龍山電力事業(yè)的發(fā)展史，這是一代又一代電力青年獻(xiàn)了青春獻(xiàn)終身，獻(xiàn)了終身獻(xiàn)子孫,不計(jì)名利、無(wú)私奉獻(xiàn)的奮斗史，為確保龍山工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正常用電，為推動(dòng)龍山縣域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展立下了汗馬功勞。特別是近幾年來(lái)，我公司黨委始終堅(jiān)持“黨建帶團(tuán)建、團(tuán)建促黨建”的工作方針，緊緊圍繞服務(wù)企業(yè)經(jīng)濟(jì)工作大局，服務(wù)青年成長(zhǎng)成才，樹(shù)立優(yōu)良社會(huì)服務(wù)形象的工作思路，卓有成效地開(kāi)展各項(xiàng)工作，積極引導(dǎo)團(tuán)組織帶領(lǐng)廣大團(tuán)員青年在企業(yè)改革和發(fā)展中建功立業(yè)。
借此機(jī)會(huì)，我就國(guó)有企業(yè)中團(tuán)組織怎樣發(fā)揮戰(zhàn)斗堡壘作用，團(tuán)員青年如何發(fā)揮先鋒模范作用談幾點(diǎn)意見(jiàn)：
一、努力加強(qiáng)團(tuán)員青年的思想政治教育、傾力打造學(xué)習(xí)型團(tuán)組織
公司團(tuán)委和各基層站所團(tuán)組織要把深入學(xué)習(xí)xx同志“xxxx”重要思想作為首要任務(wù)來(lái)抓。要以“xxxx”重要思想指導(dǎo)團(tuán)的整個(gè)工作，認(rèn)識(shí)團(tuán)的整個(gè)工作，評(píng)價(jià)團(tuán)的整個(gè)工作。始終堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)、開(kāi)拓創(chuàng)新，始終保持共青團(tuán)工作和青年工作的蓬勃生機(jī)和旺盛活力。用“xxxx”的創(chuàng)造性凝聚青年，要牢固樹(shù)立學(xué)習(xí)觀念。xx大報(bào)告中鮮明提出形成全民學(xué)習(xí)型社會(huì)，共青團(tuán)要牢牢的把握時(shí)代脈搏，大力強(qiáng)化學(xué)習(xí)功能，從學(xué)習(xí)中汲取前進(jìn)的動(dòng)力，在學(xué)習(xí)中永葆創(chuàng)造活力，要大力推動(dòng)團(tuán)員青年的學(xué)習(xí)，同時(shí)團(tuán)的干部要帶頭學(xué)習(xí)，帶頭貫徹，做出表率。各團(tuán)支部要積極廣泛開(kāi)展報(bào)告會(huì)、主題座談、專題研討、讀書(shū)交流等形式多樣的學(xué)習(xí)活動(dòng)，營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)習(xí)活動(dòng)深入基層，深入青年之中，形成蓬勃的學(xué)習(xí)局面，造就學(xué)習(xí)型人才，建設(shè)學(xué)習(xí)型團(tuán)支部。
關(guān)鍵詞：創(chuàng)新；集體企業(yè)；培訓(xùn)；實(shí)踐；大培訓(xùn)體系
中圖分類(lèi)號(hào)：F27文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
原標(biāo)題：以員工成長(zhǎng)為中心，構(gòu)建電力企業(yè)大培訓(xùn)體系
收錄日期：2014年4月2日
一、引言
杭州蕭山電力集體資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中心（以下簡(jiǎn)稱經(jīng)營(yíng)中心）為集體所有制非公司制法人，作為蕭山區(qū)供電公司集體資產(chǎn)投資的平臺(tái)。中心所屬企業(yè)主要有蕭山電力承裝有限公司、杭州欣美成套電器制造有限公司、浙江欣美科技有限公司等，主營(yíng)：220千伏及以下輸變電工程施工承包、機(jī)電設(shè)備安裝工程施工承包、電力設(shè)備制造、電力工程設(shè)計(jì)、電力物資供應(yīng)、汽車(chē)修理與運(yùn)輸、教育培訓(xùn)等。
自2012年以來(lái)，隨著蕭山區(qū)供電公司所屬集體企業(yè)重組整合工作的全面完成，通過(guò)構(gòu)建統(tǒng)一平臺(tái)，優(yōu)化資源配置，建立了健全規(guī)范的管理體系和內(nèi)控機(jī)制。經(jīng)營(yíng)中心在制定企業(yè)發(fā)展規(guī)劃，明確發(fā)展方向、戰(zhàn)略目標(biāo)和功能定位的基礎(chǔ)上，為及時(shí)適應(yīng)市場(chǎng)變化，把教育培訓(xùn)放在突出重要位置，以員工成長(zhǎng)為中心，通過(guò)創(chuàng)新方式、豐富內(nèi)容、完善機(jī)制，構(gòu)建集體企業(yè)大培訓(xùn)體系，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)技能水平與管理水平“雙提升”。
二、教育培訓(xùn)工作的理念與思路創(chuàng)新
（一）理念創(chuàng)新。我中心認(rèn)為，企業(yè)的培訓(xùn)體系應(yīng)“以員工成長(zhǎng)為核心”，以培養(yǎng)優(yōu)秀人才、提升員工綜合素質(zhì)為根本，以員工的自我實(shí)現(xiàn)為最高目標(biāo)，創(chuàng)造 “大培訓(xùn)體系”，將大多數(shù)員工培養(yǎng)成具有一專多能、全面發(fā)展的高素質(zhì)人才。
（二）工作思路創(chuàng)新。這種理念上的創(chuàng)新，對(duì)企業(yè)人力資源管理工作提出了更高的要求，要求建立起企業(yè)與員工間雙向的互動(dòng)關(guān)系，而不僅僅是企業(yè)至員工的單向途徑。這就需要?jiǎng)?chuàng)新培訓(xùn)工作的思路，摒棄傳統(tǒng)的企業(yè)培訓(xùn)模式，構(gòu)建有利于員工成長(zhǎng)的“大培訓(xùn)體系”。所謂“大培訓(xùn)體系”，是在以下幾個(gè)方面拓展培訓(xùn)體系的范疇：
1、拓展培訓(xùn)的組織機(jī)構(gòu)和組織形式。從單一的“人力資源部門(mén)一家管理”拓展為“各職能部門(mén)相互配合、生產(chǎn)部門(mén)及單位具體實(shí)施”的管理模式。這種改變的核心就在于培訓(xùn)與管理、培訓(xùn)與實(shí)踐的結(jié)合更加密切，其結(jié)果是調(diào)動(dòng)所有單位、部門(mén)參與到培訓(xùn)體系中，不但可以降低培訓(xùn)成本，還能使學(xué)習(xí)效果更為顯著。
2、拓展培訓(xùn)的方法。從單一的“填鴨式培訓(xùn)”拓展為“因人施教”的素質(zhì)教育。為員工量身制訂職業(yè)生涯規(guī)劃，并依據(jù)實(shí)際發(fā)展情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，為其發(fā)展的各個(gè)階段安排提升能力、拓寬思路的培訓(xùn)項(xiàng)目，引導(dǎo)其尋找自我定位，提出自我發(fā)展的需求。這種改變的核心就在于從根本上改變被動(dòng)式的培訓(xùn)模式，加入了被培訓(xùn)員工的主觀能動(dòng)性，使培訓(xùn)更具有針對(duì)性，增強(qiáng)了培訓(xùn)的效果。
3、拓展培訓(xùn)的內(nèi)容。從單一的“專業(yè)培訓(xùn)”、“技能培訓(xùn)”拓展為“綜合素質(zhì)培訓(xùn)”。對(duì)于新入職的員工，依據(jù)其自身的學(xué)習(xí)、工作背景，為其制定詳盡的培訓(xùn)計(jì)劃，合理安排理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐活動(dòng)，并注重培養(yǎng)其溝通能力、表達(dá)能力和心理素質(zhì)的鍛煉。對(duì)于在職員工，依據(jù)其自身發(fā)展需要，為其安排專業(yè)方面或管理方面的培訓(xùn)，以加強(qiáng)其專業(yè)素養(yǎng)、綜合能力或管理能力。這種改變從根本上擺脫了“干什么學(xué)什么，學(xué)什么干什么”的培訓(xùn)理念，員工不但可以系統(tǒng)地學(xué)習(xí)本專業(yè)的知識(shí)，還能通過(guò)廣泛獲取其他專業(yè)知識(shí)來(lái)提高綜合素質(zhì)，為員工更好、更快的成長(zhǎng)營(yíng)造一個(gè)積極的氛圍。
4、提高培訓(xùn)的系統(tǒng)性。在分析內(nèi)外部環(huán)境的前提下，針對(duì)人力資源管理工作中存在的問(wèn)題，近年來(lái)本中心以培訓(xùn)工作為抓手，著力解決員工培養(yǎng)問(wèn)題，提出了“以員工成長(zhǎng)為核心，構(gòu)建大培訓(xùn)體系”的創(chuàng)新理念，不再像以前一樣僅僅依托培訓(xùn)來(lái)培養(yǎng)員工，而是從員工入職的時(shí)刻就開(kāi)始樹(shù)立大培訓(xùn)的概念，從工作崗位安排、工作內(nèi)容、教育培訓(xùn)等各方面多維度來(lái)培養(yǎng)員工。
三、教育培訓(xùn)工作的實(shí)踐創(chuàng)新
按照創(chuàng)新理念和思路，我中心在“大培訓(xùn)體系”建設(shè)方面進(jìn)行了一些有益的探索、實(shí)踐和創(chuàng)新。通過(guò)創(chuàng)建分層、分類(lèi)申報(bào)培訓(xùn)項(xiàng)目、統(tǒng)一組織實(shí)施、專業(yè)評(píng)估效果的培訓(xùn)模式，層層科學(xué)分解、有效落實(shí)，強(qiáng)化人才培養(yǎng)和開(kāi)發(fā)。
（一）建立多維度的培訓(xùn)平臺(tái)。以員工能力的提升為中心，搭建框架清晰、內(nèi)容充實(shí)、適合員工自身成長(zhǎng)需求的多維度培訓(xùn)平臺(tái)，包括員工個(gè)性需求分析、適應(yīng)性考察、職業(yè)生涯規(guī)劃、業(yè)務(wù)知識(shí)培訓(xùn)、技能培訓(xùn)、崗位適應(yīng)性鍛煉、績(jī)效考核、綜合評(píng)定等內(nèi)容。切實(shí)落實(shí)企業(yè)培訓(xùn)體系，落實(shí)培訓(xùn)效果。
（二）建立多層次的培訓(xùn)內(nèi)容。針對(duì)不同層次、不同需求的培訓(xùn)對(duì)象，中心為他們量身制訂了切合實(shí)際、目的性強(qiáng)的多層次培訓(xùn)內(nèi)容。從業(yè)務(wù)劃分層面，有管理人員培訓(xùn)、專業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)、輔助生產(chǎn)人員培訓(xùn)；從專業(yè)技術(shù)層面，有概預(yù)算培訓(xùn)、財(cái)務(wù)培訓(xùn)、安全監(jiān)督培訓(xùn)、土建施工培訓(xùn)等；從員工分層角度，有新員工培訓(xùn)、在職員工培訓(xùn)、后備干部培訓(xùn)等。
1、破冰式培訓(xùn)（培訓(xùn)對(duì)象：新員工）。為了使每年新入職的員工能夠盡快轉(zhuǎn)換角色，融入到集體中，開(kāi)展了新員工入職培訓(xùn)和實(shí)習(xí)期培訓(xùn)。入職培訓(xùn)的主要目的在于加強(qiáng)新員工對(duì)企業(yè)的了解，包括企業(yè)發(fā)展史、規(guī)章制度等。實(shí)習(xí)期培訓(xùn)主要目的是依據(jù)新員工的專業(yè)背景，為其配備指導(dǎo)老師，簽訂師徒合同，分四個(gè)階段制定詳細(xì)的培訓(xùn)計(jì)劃，并對(duì)每個(gè)階段的培訓(xùn)情況進(jìn)行考核測(cè)評(píng)。實(shí)習(xí)期培訓(xùn)旨在培養(yǎng)他們積極的學(xué)習(xí)態(tài)度，塑造正確的思維模式，探索適合的學(xué)習(xí)方法，快速完成角色轉(zhuǎn)換。
2、拓展式培訓(xùn)（培訓(xùn)對(duì)象：生產(chǎn)一線技能及專業(yè)技術(shù)人員）。實(shí)施專項(xiàng)技能開(kāi)展崗位技能考試通過(guò)定期的、有組織的、方式獨(dú)特的培訓(xùn)，為不同專業(yè)提供“換位思考”和交流溝通的平臺(tái)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)期的培訓(xùn)，給予培訓(xùn)反饋，以達(dá)到提升能力、進(jìn)而增強(qiáng)公司整體人力資源實(shí)力的目標(biāo)。
3、提升式培訓(xùn)（培訓(xùn)對(duì)象：管理人員）。如何加強(qiáng)對(duì)管理崗位員工培訓(xùn)的力度，以提升其管理能力和管理水平一直是多年來(lái)困擾企業(yè)的問(wèn)題之一。秉承“以員工成長(zhǎng)為核心”的培訓(xùn)理念，從管理員工一入職開(kāi)始就對(duì)其制定“量體裁衣”的培訓(xùn)計(jì)劃，如對(duì)入職并安排在管理崗位的員工實(shí)行輪崗實(shí)習(xí)制度。
4、高素質(zhì)培訓(xùn)（培訓(xùn)對(duì)象：中層干部和后備干部）。培訓(xùn)時(shí)，將中層干部、后備干部分為多個(gè)不同研究方向的課題小組，結(jié)合當(dāng)前形勢(shì)和工作實(shí)際，圍繞研究主題，進(jìn)行調(diào)查分析和研討，對(duì)干部進(jìn)行高素質(zhì)培訓(xùn)。通過(guò)此次培訓(xùn)使干部增強(qiáng)系統(tǒng)分析問(wèn)題的能力，加強(qiáng)了與公司領(lǐng)導(dǎo)的溝通理解，加強(qiáng)了從大局出發(fā)思考問(wèn)題的能力，為組建更高效的組織運(yùn)轉(zhuǎn)模式打下了基礎(chǔ)。
（三）建立靈活互動(dòng)的培訓(xùn)方式。專業(yè)技術(shù)人員既是企業(yè)發(fā)展的源動(dòng)力，也是企業(yè)創(chuàng)新的根本，而提高專業(yè)技術(shù)人員知識(shí)水平、能力是培訓(xùn)工作的重中之重。本公司秉承“以員工成長(zhǎng)為核心”的理念，針對(duì)不同需求的專業(yè)技術(shù)人員，建立了靈活互動(dòng)的培訓(xùn)方式，包括一線生產(chǎn)培訓(xùn)、對(duì)具備執(zhí)業(yè)資格員工的培訓(xùn)、對(duì)安全管理人員的培訓(xùn)。
1、交流培訓(xùn)活動(dòng)、勞模工作室。為了加強(qiáng)員工之間、部門(mén)及單位之間的交流學(xué)習(xí)活動(dòng)，中心各部門(mén)及單位在 “大培訓(xùn)”體系的指導(dǎo)下，創(chuàng)建勞模工作室并以此為創(chuàng)新載體，建立并維持了內(nèi)容豐富、形式各樣的常態(tài)化交流活動(dòng)，例如每周三題、自家講壇、標(biāo)準(zhǔn)化宣貫、新技術(shù)授課、“百問(wèn)百答”等活動(dòng)，促進(jìn)知識(shí)傳播與經(jīng)驗(yàn)交流，打造靈活的、交互式培訓(xùn)模式。
2、執(zhí)業(yè)資格培訓(xùn)。制定并了《執(zhí)業(yè)資格人員管理辦法》，使執(zhí)業(yè)資格隊(duì)伍的建設(shè)有制度可依，積極為準(zhǔn)備考取各類(lèi)執(zhí)業(yè)資格的人員提供咨詢和報(bào)名服務(wù)，按需制定執(zhí)業(yè)資格人員培養(yǎng)計(jì)劃，為提升員工的執(zhí)業(yè)資格提供了幫助。
3、專項(xiàng)培訓(xùn)。為了發(fā)揮公司兼職培訓(xùn)師的力量，組織開(kāi)展了多種培訓(xùn)活動(dòng)，其中“典型施工案例培訓(xùn)”、“專業(yè)知識(shí)系列講座”、新員工“師帶徒”等專項(xiàng)培訓(xùn)，為專業(yè)技術(shù)人員的技能知識(shí)提升提供多道助推作用。
4、干部輪訓(xùn)制度。根據(jù)中心多年的人力資源管理經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)干部崗位適宜度的評(píng)估，我們得出可能某個(gè)干部對(duì)于本崗位工作并不適合，但卻有另外的專業(yè)知識(shí)或者管理優(yōu)勢(shì)的結(jié)論。針對(duì)這種情況，專門(mén)制定了干部輪訓(xùn)制度，為更多的領(lǐng)導(dǎo)干部找到了最符合自身優(yōu)勢(shì)的崗位，使他們能在最適合自己的崗位上發(fā)揮更大的作用。
5、建立專業(yè)題庫(kù)。建立各專業(yè)技術(shù)題庫(kù)，為培訓(xùn)效果考核提供支持。培訓(xùn)效果的考核一直以來(lái)都是一個(gè)難題，出題考試作為考核實(shí)際學(xué)習(xí)效果的方式之一，在目前的培訓(xùn)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在安裝公司中推廣應(yīng)用“百問(wèn)百答”口袋卡，百問(wèn)百答題庫(kù)契合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，百問(wèn)百答口袋卡能隨身攜帶，成為工程施工過(guò)程中答疑解惑的主要幫手。
6、職業(yè)生涯規(guī)劃。培養(yǎng)人才，第一步要識(shí)別人才，洞悉“明天”的人才標(biāo)準(zhǔn)，明晰培養(yǎng)的方向；第二步要“選對(duì)”人才，能夠發(fā)現(xiàn)有潛質(zhì)的員工，將他作為“因材施教”的對(duì)象，并與部門(mén)目標(biāo)相連；第三步才是培養(yǎng)人才，培養(yǎng)的重點(diǎn)在于“育”，在工作、學(xué)習(xí)中觀察、評(píng)估、錘煉、激勵(lì)。因此，為員工制定職業(yè)生涯規(guī)劃就顯得尤為重要。
7、創(chuàng)新型內(nèi)審活動(dòng)。中心以內(nèi)審活動(dòng)為契機(jī)，創(chuàng)新內(nèi)審活動(dòng)的形式，加強(qiáng)各部門(mén)間的交流溝通，為培訓(xùn)管理工作的有效開(kāi)展起到助推作用。此項(xiàng)創(chuàng)新型內(nèi)審活動(dòng)，一方面充分調(diào)動(dòng)了各部門(mén)參與到活動(dòng)中，從不同的角度審查管理體系的運(yùn)行情況；另一方面又給各兼職內(nèi)審員、各部門(mén)搭建了一個(gè)相互交流、學(xué)習(xí)的平臺(tái)，促進(jìn)他們共同提高。
（四）建立行之有效的培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)體系。除了建立多維度的培訓(xùn)體系、多層次的培訓(xùn)內(nèi)容、靈活互動(dòng)的培訓(xùn)方式外，實(shí)施有效的效果評(píng)價(jià)是保障“以員工成長(zhǎng)為根本，構(gòu)建大培訓(xùn)體系”順利實(shí)施的關(guān)鍵。程序包括：開(kāi)展前期調(diào)研，成立有關(guān)工作機(jī)構(gòu)，制定管理辦法及實(shí)施細(xì)則，梳理、修訂有關(guān)制度、文件，全面組織實(shí)施。采取分組互評(píng)、逐年改進(jìn)等創(chuàng)新思路，加強(qiáng)各部門(mén)間溝通與換位思考，促進(jìn)各項(xiàng)接口業(yè)務(wù)的開(kāi)展，達(dá)到了共同促進(jìn)、共同提高的目的。搭建了培訓(xùn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)后，培訓(xùn)工作的管理實(shí)現(xiàn)了由“粗放化”到“精細(xì)化”的轉(zhuǎn)變，考核結(jié)果及時(shí)、公開(kāi)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控、專業(yè)評(píng)估，企業(yè)可以通過(guò)培訓(xùn)評(píng)價(jià)的結(jié)果監(jiān)測(cè)培養(yǎng)效果，實(shí)現(xiàn)持續(xù)性改進(jìn)。
四、結(jié)語(yǔ)
“以員工成長(zhǎng)為核心”的大培訓(xùn)體系作為電力集體企業(yè)創(chuàng)新員工教育培訓(xùn)的有力手段，給企業(yè)成長(zhǎng)帶來(lái)了活力，使我中心及所屬企業(yè)員工的積極性進(jìn)一步提高，潛力進(jìn)一步發(fā)揮，為管理和經(jīng)營(yíng)帶來(lái)了更多的效益，企業(yè)業(yè)務(wù)邁上新臺(tái)階，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得到穩(wěn)步提升，工作效率顯著提高，實(shí)現(xiàn)了員工與企業(yè)的良性互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了電力集體企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。
主要參考文獻(xiàn)：
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論壇主持：橫山禎德，社會(huì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)家，日本東京大學(xué)EMP課程總負(fù)責(zé)人
主辦：UIA2011東京大會(huì)組委會(huì)
協(xié)辦：日本朝日新聞社
在3?11日本東北大震災(zāi)發(fā)生后，世界向日本伸出了援助之手。特別是圍繞救災(zāi)援助，災(zāi)后重建方面，亞洲各國(guó)和地區(qū)的溫情支援，在給日本災(zāi)區(qū)人民帶來(lái)新生希望的同時(shí)，更建立起城市、地區(qū)間互助的深厚友誼紐帶。以中國(guó)為首的亞洲城市在近年取得了飛躍的發(fā)展，各種現(xiàn)代城市所面臨的課題也隨之突顯，為了實(shí)現(xiàn)資源的有效利用，環(huán)保技術(shù)的共有等，針對(duì)城市間發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的信息溝通和城際聯(lián)合體，對(duì)共同解決都市圈范圍問(wèn)題的要求日益高揚(yáng)。
作為第24屆世界建協(xié)大會(huì)UIA2011東京大會(huì)的公開(kāi)論壇，由UlA大會(huì)日本組委會(huì)主辦，邀請(qǐng)亞洲代表城市――北京、首爾、新加坡和東京的城市建設(shè)主管官員，首次聚集在一起，從行政策劃和管理的高度就亞洲城市所面臨的課題，亞洲的可持續(xù)未來(lái)城市的發(fā)展方向進(jìn)行了高度的研討。
論壇首先由UIA2011東京大會(huì)組委會(huì)小倉(cāng)善明會(huì)長(zhǎng)致詞，之后各參加城市代表對(duì)所在城市的建設(shè)現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)規(guī)劃作了詳盡的介紹。
北京：北京市規(guī)劃委員會(huì)黃艷主任
跨入新世紀(jì)的十年，是北京城市發(fā)展史上極不平凡的十年。成功舉辦了2008年奧運(yùn)盛會(huì)，也積極應(yīng)對(duì)了國(guó)際金融危機(jī)的沖擊。向世界樹(shù)立起蓬勃發(fā)展、活力進(jìn)取的形象。
隨著城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，北京的人口和建設(shè)用地規(guī)模一直呈現(xiàn)出持續(xù)快速增長(zhǎng)的特征和趨勢(shì)。2010年北京常住人口已經(jīng)達(dá)到1961萬(wàn)人，十年間增長(zhǎng)約45％，城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模1384km2，每年均增長(zhǎng)約33km2。在GDP高速增長(zhǎng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式全面轉(zhuǎn)型，2010年，北京三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為0.9：24，1：75，第三產(chǎn)業(yè)比重接近世界發(fā)達(dá)城市的水平。
在突出首都高度政治中心職能的同時(shí)，規(guī)劃社會(huì)發(fā)展和城市建設(shè)，集聚了國(guó)際交往、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、醫(yī)療服務(wù)、科研教育、文化傳媒、文藝體育等各領(lǐng)域的核心職能。十年來(lái)，北京市城市軌道交通運(yùn)營(yíng)總里程由54km增加到336km，創(chuàng)造了大城市軌道交通建設(shè)速度的新記錄。污水處理、電力、燃?xì)?、供熱、通信等市政基礎(chǔ)設(shè)施體系逐步完善，北京正在進(jìn)入從中等發(fā)達(dá)城市向發(fā)達(dá)城市邁進(jìn)的階段。
和世界上眾多大城市一樣，城市功能與城市規(guī)模的高度聚集帶來(lái)了復(fù)雜的人口膨脹、交通擁堵、環(huán)境污染、城市管理以及城市安全等諸多問(wèn)題。北京周邊城市和地區(qū)的區(qū)域一體化發(fā)展相對(duì)滯后，制約了北京城市在更大范圍里尋求城市發(fā)展的資源和動(dòng)力。
承繼“綠色奧運(yùn)、人文奧運(yùn)，科技奧運(yùn)”的奧運(yùn)理念，北京將此轉(zhuǎn)化為“人文北京、科技北京、綠色北京”的城市可持續(xù)發(fā)展的具體戰(zhàn)略。
“人文北京”：作為世界著名古都，北京一直在探索更加符合文化延續(xù)、當(dāng)代生活、未來(lái)趨勢(shì)的保護(hù)和建設(shè)模式。政府以政策和財(cái)政支持的方式，將歷史文化的保護(hù)、改善居民生活條件和創(chuàng)造城市新活力三方面有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使什剎海、大柵欄、前門(mén)、南鑼鼓巷等老城街區(qū)在城市生活中成為具有北京最具傳統(tǒng)特征的熱鬧場(chǎng)所。
北京以其“開(kāi)放、兼容、進(jìn)取”的城市精神，塑造融歷史文化和現(xiàn)代文明為一體的城市形象和城市魅力，形成傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代文明交相輝映的建筑特色。近年來(lái)，以“鳥(niǎo)巢”，T3航站樓、CCTV、國(guó)家大劇院等為代表的一批當(dāng)代優(yōu)秀建筑，已經(jīng)形成北京新的城市風(fēng)景線。并通過(guò)建設(shè)798藝術(shù)區(qū)、宋莊小堡畫(huà)家村等文化創(chuàng)意活動(dòng)集聚區(qū)，賦予北京新的文化魅力，實(shí)現(xiàn)“人文北京”的發(fā)展戰(zhàn)略。
“科技北京”，北京是全國(guó)科技和教育事業(yè)最發(fā)達(dá)的地區(qū)，突出人才擁有量、培養(yǎng)能力和高等院校數(shù)量的優(yōu)勢(shì)，在城市中逐步形成了若干以現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為主的城市特殊功能區(qū)，如金融街、中央商務(wù)區(qū)(CBD)、中關(guān)村高科技區(qū)、奧林匹克體育文化文化區(qū)、臨空經(jīng)濟(jì)區(qū)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)等。這些特殊的區(qū)域，形成了新的現(xiàn)代服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈，使北京邁入了后工業(yè)化時(shí)期。
“綠色北京”：城市空間布局是北京可持續(xù)發(fā)展的重要前提。北京堅(jiān)持集約緊湊式空間發(fā)展模式，實(shí)施嚴(yán)格的土地管理制度。2005年以來(lái)，全市的土地供應(yīng)逐漸向新城傾斜，新城地區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)力和競(jìng)爭(zhēng)力明顯提高。
建立以軌道交通為重點(diǎn)的公共交通優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略。到2015年實(shí)現(xiàn)北京軌道交通線路總里程660km。建立以軌道交通為導(dǎo)向的土地開(kāi)發(fā)利用模式，鼓勵(lì)軌道交通站點(diǎn)周邊的土地綜合使用，使軌道交通與城市功能協(xié)調(diào)發(fā)展。逐步建立節(jié)能減排的建設(shè)和管理綜合體系。加快公園、綠地建設(shè)，實(shí)現(xiàn)“綠色北京”發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。
首爾：首爾市住宅本部住宅企畫(huà)官李建基
首爾從古代的百濟(jì)起，經(jīng)過(guò)中世紀(jì)的朝鮮首都時(shí)代，至今已有超過(guò)1000年的歷史。由此也讓首爾成為具有豐富歷史遺跡，飽含風(fēng)水，宗教等文化要素的歷史規(guī)劃城市。20世紀(jì)的近代化發(fā)展，首爾城市規(guī)模急速擴(kuò)張，中間的朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)后，迎來(lái)新一輪的產(chǎn)業(yè)化城市發(fā)展。經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長(zhǎng)帶來(lái)了城市人口的增加，逐步形成今天代表新型產(chǎn)業(yè)國(guó)家韓國(guó)的代表城市。30年的快速經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，城市的人均GDP從20世紀(jì)70年代的1000美元達(dá)到了現(xiàn)在的超過(guò)20000美元，成功地召開(kāi)1988年奧運(yùn)會(huì)，2002年足球世界杯等，在經(jīng)濟(jì)、文化、生活等各方面都實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化城市的高水準(zhǔn)品質(zhì)。
但是，在飛躍發(fā)展的同時(shí)，城市的各種問(wèn)題也同時(shí)顯現(xiàn)。當(dāng)初大量的城市住宅的建設(shè)，造成了居住的高密度化。城市的無(wú)秩序開(kāi)發(fā)，很多河川，綠地等自然景觀被高層建筑取而代之，城市的傳統(tǒng)的文化氛圍也隨之被不斷地淡化，甚至失掉了部分的城市歷史，文化資源。
面對(duì)一系列的城市發(fā)展過(guò)程中的問(wèn)題，首爾所采取的對(duì)策是把恢復(fù)城市的傳統(tǒng)氣質(zhì)作為解決的關(guān)鍵，以這個(gè)為中心，實(shí)現(xiàn)“人居社區(qū)”與“人居環(huán)境”的目標(biāo)，提高城市的競(jìng)爭(zhēng)力。
首爾的城市傳統(tǒng)氣質(zhì)的恢復(fù)，通過(guò)北村地區(qū)的傳統(tǒng)城市景觀的保存，歷史城郭的復(fù)原，仁寺洞老城區(qū)的復(fù)原等，實(shí)現(xiàn)了城市傳統(tǒng)氣質(zhì)恢復(fù)的基礎(chǔ)面貌。在住宅建設(shè)上，努力實(shí)現(xiàn)規(guī)劃、布局、格調(diào)、設(shè)計(jì)等的多樣化，避免由于單一高層住宅林立而形成無(wú)機(jī)單調(diào)的城市風(fēng)景。通過(guò)“humantown”事業(yè)確保城市的低層住宅區(qū)規(guī)劃，傳統(tǒng)格調(diào)的低層住宅的保存、建設(shè)，形成高低錯(cuò)落的豐富城市層次效果。
當(dāng)今時(shí)代已由國(guó)家間的競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入城市間的競(jìng)爭(zhēng)，在強(qiáng)化城市競(jìng)爭(zhēng)力方面，在確保充分的交通、信息網(wǎng)絡(luò)等城市基礎(chǔ)條件下，通過(guò)環(huán)保性、文化性、國(guó)際性等方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。河川、綠地的復(fù)原和建設(shè)，成為城市的綠肺，大大改善了城市的環(huán)保指標(biāo)。通過(guò)提高社區(qū)的文化性從而提高城市整體的文化素質(zhì)。通過(guò)導(dǎo)入金融、產(chǎn)業(yè)、設(shè)計(jì)等國(guó)際機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)城市的高度國(guó)際化職能，同時(shí)形成多元文化共存的環(huán)境。新加坡：新加坡國(guó)家開(kāi)發(fā)省MohamadMalikiBinOsman擔(dān)當(dāng)上級(jí)政務(wù)官
新加坡作為東南亞的島國(guó)，是世界上人口密度最高的城市之一。1965年獨(dú)立當(dāng)初經(jīng)濟(jì)低落，現(xiàn)代城市的基礎(chǔ)建設(shè)尚未著手。今天，新加坡已成為亞洲最宜居城市之一，2010年被全球權(quán)威城市評(píng)估機(jī)構(gòu)列入世界第22位的宜居優(yōu)秀城市。
能夠達(dá)成今天的成果，歸根于新加坡一直貫徹的資源有效循環(huán)利用的建設(shè)方針。以可持續(xù)的，環(huán)保的開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)長(zhǎng)期的土地利用計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)城市均衡的發(fā)展。在實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)政府主導(dǎo)的基礎(chǔ)建設(shè)等硬件的開(kāi)發(fā)，結(jié)合全市民高度參與的社區(qū)建設(shè)，意見(jiàn)溝通等軟件配套進(jìn)行。
在有限的面積上進(jìn)行城市開(kāi)發(fā)，新加坡必須追求城市的緊湊性，約80％的市民生活工作在超高層的大廈中，城市建設(shè)需要通過(guò)土地的最有效利用，資源的節(jié)約與再生來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如水資源再生循環(huán)利用“newwater”計(jì)劃，預(yù)定在2060年將循環(huán)水利用達(dá)到整體水資源需要的50％。同時(shí)這個(gè)城市發(fā)展必須是“綠色”的發(fā)展，這個(gè)“綠色”包括通過(guò)資源的有效利用控制污染物質(zhì)的排出和環(huán)境品質(zhì)的向上兩方面。
接近全部依賴進(jìn)口的能源資源，新加坡需要對(duì)其進(jìn)行盡可能徹底的利用，“greenmark”制度的導(dǎo)入，作為評(píng)價(jià)建筑物的資源利用效率標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)廣泛的政策制度減少環(huán)境公害的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)擁有潔凈的水和空氣的城市。正是由于這個(gè)成果，新加坡成為全球知名的“gardencity”旅游城市。
現(xiàn)在新加坡正朝著更高的城市建設(shè)目標(biāo)“cityingarden花園里的城市”進(jìn)行開(kāi)發(fā)，1O％的土地是綠地，加上植樹(shù)等實(shí)現(xiàn)50％的土地綠化，同時(shí)建筑外墻的綠化，屋頂花園的建設(shè)形成立體的城市綠化體系，高密度的都市環(huán)境與自然綠地間通過(guò)“parkconnector”實(shí)現(xiàn)和諧對(duì)接。全長(zhǎng)360km的網(wǎng)絡(luò)完成后，沿這個(gè)綠色網(wǎng)絡(luò)可以散步，騎自行車(chē)到達(dá)城市的任何地方。東京：東京都副知事村山寬司
3?11日本東北大震災(zāi)后，東京對(duì)城市建設(shè)有了新的戰(zhàn)略規(guī)劃。在前階段的對(duì)被災(zāi)地區(qū)的物資、人員、醫(yī)療等支援中，后階段的災(zāi)后重建的支援中，東京規(guī)劃了今后三大城市建設(shè)的方針任務(wù)：①高度的城市防災(zāi)功能。②減少環(huán)境負(fù)荷的同時(shí)確保城市必要的能源。③和成熟發(fā)展期的東京相適應(yīng)的城市建設(shè)。
東京城市中心區(qū)的城市空間建設(shè)是發(fā)展的重點(diǎn)。以丸之內(nèi)地區(qū)為中心的城市再開(kāi)發(fā)事業(yè)，在賦予城市新功能，新面貌的同時(shí)，提升城市的防災(zāi)能力。規(guī)劃綠地，防災(zāi)設(shè)施等的設(shè)置，既滿足了城市的環(huán)保要求，又大大提高了城市的防災(zāi)功能水平。同時(shí)選擇在適當(dāng)?shù)牡貐^(qū)預(yù)留災(zāi)害時(shí)的總部功能，完善城市應(yīng)對(duì)突發(fā)災(zāi)害的能力。
減少環(huán)境負(fù)荷一直是東京城市建設(shè)的基本要求，新的建設(shè)方針中追加了能源確保的要求。能源的多重保障成為新的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，比如建筑物的電力供應(yīng)，除現(xiàn)有的城市受電系統(tǒng)外，增加備用天然氣發(fā)電受電系統(tǒng)，自備發(fā)電系統(tǒng)等不低于三重的電力供應(yīng)保障。同時(shí)再次強(qiáng)調(diào)能源的確保，并不是什么形式的能源都能被接受，基本是針對(duì)再生型低炭能源的積極導(dǎo)入，比如建設(shè)中的東京“skytree”就是利用地?zé)崮茉醋鳛榭照{(diào)系統(tǒng)的能源。
成熟期東京的城市建設(shè)，首先是道路的統(tǒng)括建設(shè)。道路是城市的經(jīng)濟(jì)命脈，東京現(xiàn)在重點(diǎn)是對(duì)中央環(huán)線、外廓環(huán)線、首都圈中央聯(lián)絡(luò)干線道的三大環(huán)線整備上，預(yù)定在未來(lái)的10年完成規(guī)劃的90％的功能。其次是現(xiàn)有機(jī)場(chǎng)作為國(guó)際樞紐機(jī)場(chǎng)的擴(kuò)建，這是建設(shè)國(guó)際型城市不可或缺的基礎(chǔ)條件。第三是東京――名古屋――大阪間全長(zhǎng)415km的磁懸浮鐵道建設(shè)，實(shí)現(xiàn)后將把日本的三大都市圈以1小時(shí)的車(chē)程聯(lián)成一個(gè)整體，完成國(guó)家規(guī)模的都市圈戰(zhàn)略構(gòu)想。
論壇研討
在論壇第二部分，由日本著名的社會(huì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)家橫山禎德先生主持了論壇研討。結(jié)合主題，與會(huì)代表嘉賓就城市發(fā)展上最凸顯的高齡化、環(huán)境、防災(zāi)等問(wèn)題進(jìn)行了深入的學(xué)術(shù)探討。
比如城市如何應(yīng)對(duì)高齡人口的增加，他們所需要的生活，休閑，醫(yī)療，家族形態(tài)高度左右城市的成型。亞洲代表城市的嘉賓針對(duì)環(huán)境上最突出的水資源不足問(wèn)題，在城市水資源的節(jié)約與循環(huán)利用是當(dāng)今城市建設(shè)重要課題的共識(shí)上，對(duì)水資源的管理經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)的共有和開(kāi)發(fā)的可行性進(jìn)行了探討。就如何在維持城市功能擴(kuò)張的同時(shí)，解決過(guò)去留下來(lái)的種種環(huán)境問(wèn)題，為城市市民提供真正意義的可持續(xù)環(huán)保城市環(huán)境展開(kāi)了論述。最后以對(duì)未來(lái)城市發(fā)展方向的熱烈討論結(jié)束了這次論壇。
通過(guò)這次各代表城市嘉賓的直率交流，對(duì)現(xiàn)代城市發(fā)展過(guò)程中的課題進(jìn)行了深度的學(xué)術(shù)探討。這個(gè)成果必將在未來(lái)城市發(fā)展決策上起到積極的作用。同時(shí)通過(guò)這次亞洲城市論壇，以北京、首爾、新加坡、東京為基礎(chǔ)的亞洲城市間建立起了城市規(guī)劃的信息共享平臺(tái)。我們希望通過(guò)這個(gè)論壇的逐年召開(kāi)，不斷擴(kuò)展這個(gè)信息平臺(tái)的范圍，最終形成涵括亞洲所有主要城市的城市發(fā)展論壇，通過(guò)城際間的智慧共享，實(shí)現(xiàn)亞洲城市共同走向繁榮的理想。
21世紀(jì)上半葉，亞洲的主要國(guó)家作為世界經(jīng)濟(jì)牽引者已成為不容置疑的事情。亞洲集中所在地區(qū)人口的50％以上的地域城市圈將作為今后世界社會(huì)、經(jīng)濟(jì)最繁榮的地區(qū)持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，由于這些城市圈的絕對(duì)規(guī)模的原因，也面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。面對(duì)這些城市發(fā)展的課題，為尋求現(xiàn)實(shí)的，普遍性的解決方案，需要亞洲各主要城市的互相協(xié)助，發(fā)揚(yáng)高度的智慧共有精神。以這次“第一屆亞洲城市論壇”為契機(jī)，為實(shí)現(xiàn)亞洲的城市問(wèn)題的解決和人類(lèi)居住環(huán)境的向上發(fā)展，我們衷心希望今后中國(guó)、韓國(guó)以及日本等國(guó)的主要城市在實(shí)現(xiàn)更加緊密聯(lián)系的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)本論壇的持續(xù)舉辦。
――2011東京UIA大會(huì)日本組委會(huì)事務(wù)局長(zhǎng)輔助
株式會(huì)社都市DEsiGN總研理事金子悅輝
一、要使學(xué)生認(rèn)識(shí)到方法的重要性
1．學(xué)習(xí)方法是方法論的重要組成部分
我們的科學(xué)發(fā)展史既是記錄成果的歷史，也是研究方法、學(xué)習(xí)方法的歷史。物理學(xué)是一門(mén)很成熟的學(xué)科，特別是中學(xué)生學(xué)習(xí)的經(jīng)典物理學(xué)部分。它所闡述的概念和規(guī)律是完整、深刻、系統(tǒng)的，充分體現(xiàn)了研究思想和方法的完善與正確。著名科學(xué)家們對(duì)自己方法論的評(píng)價(jià)遠(yuǎn)比對(duì)科學(xué)成果的評(píng)價(jià)高得多。巴甫洛夫認(rèn)為：“重要的是科學(xué)方法、科學(xué)思想的總結(jié)，認(rèn)識(shí)一個(gè)科學(xué)家的方法遠(yuǎn)比認(rèn)識(shí)他的成果價(jià)值更大?！?/p>
2．科學(xué)的方法是科學(xué)成果獲得的重要條件
要用實(shí)例使學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)成果的獲得常與方法的突破有著密切的關(guān)系。著名的法拉第電磁感應(yīng)定律發(fā)現(xiàn)之前，安培和科拉頓都做了與法拉第相同的實(shí)驗(yàn)。只是科拉頓將電流計(jì)放在另一間，結(jié)果將磁鐵插入線圈后再去觀察電流計(jì)，沒(méi)有看到感生電流的產(chǎn)生，錯(cuò)過(guò)了一個(gè)重要現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的時(shí)機(jī)。
3．要使學(xué)生認(rèn)識(shí)正確的學(xué)習(xí)方法、科學(xué)的思維方法是科學(xué)世界觀的體現(xiàn)
正確的學(xué)習(xí)方法和科學(xué)的思維方法的形成過(guò)程是辯證唯物世界觀形成過(guò)程的重要組成部分。掌握正確的學(xué)習(xí)方法和思維方法對(duì)自己近期學(xué)習(xí)效果和未來(lái)成才都是極為重要的。
二、物理學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)
1．掌握研究物理問(wèn)題的基本方法
（1）掌握觀察實(shí)驗(yàn)的方法。要在演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)中注意引導(dǎo)學(xué)生掌握有意觀察，并養(yǎng)成綜合分析觀察習(xí)慣。在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)善于根據(jù)觀察的目的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象的特征，這才是有意觀察，然而不是所有的學(xué)生都會(huì)有意觀察。測(cè)試表明，未經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的學(xué)生中能夠有意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的約占10%～15%。
（2）掌握實(shí)驗(yàn)方法，提高實(shí)驗(yàn)的技能技巧。實(shí)驗(yàn)是研究物理問(wèn)題的基本方法，有計(jì)劃地對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)技能技巧的訓(xùn)練非常重要。
在中學(xué)物理教材中，實(shí)驗(yàn)可分為物理量測(cè)量和規(guī)律的探索與驗(yàn)證兩類(lèi)。無(wú)論對(duì)科學(xué)家做過(guò)的但現(xiàn)在不能再現(xiàn)的探索性實(shí)驗(yàn)，還是現(xiàn)在可做的演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)，我在教學(xué)中都注意對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的分析和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的剖析，以便加強(qiáng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)思路和方法的訓(xùn)練。盡量創(chuàng)造條件讓學(xué)生根據(jù)研究課題的需要獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，上好實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，討論答辯課。在分組實(shí)驗(yàn)中，注意總結(jié)有獨(dú)到見(jiàn)解和實(shí)驗(yàn)操作巧妙的學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，用以啟發(fā)提高其他學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能技巧。
（3）掌握理想化模型法。將復(fù)雜的物理過(guò)程、物理現(xiàn)象中最本質(zhì)具有共性的東西抽象出來(lái)，將其理想化、模型化，略去次要因素和條件，研究其基本規(guī)律，這是研究物理問(wèn)題的重要思想方法。在中學(xué)物理中應(yīng)用的理想化模型歸納起來(lái)有以下幾種：①實(shí)體物理模型：質(zhì)點(diǎn)、系統(tǒng)、理想氣體、點(diǎn)電荷、勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)。②過(guò)程模型：等溫、等容、等壓過(guò)程；勻速、勻變速直線運(yùn)動(dòng)；拋體運(yùn)動(dòng)；簡(jiǎn)諧振動(dòng)；穩(wěn)恒電流等等。③結(jié)構(gòu)模型：分子電流、原子模式結(jié)構(gòu)、磁力線、電力線。
指導(dǎo)學(xué)生掌握此研究方法時(shí)要特別注意指出理想化模型不是實(shí)際存在的事物，是有條件、有范圍、有局限性的抽象，所以在運(yùn)用時(shí)要十分注意其規(guī)律的適用范圍和運(yùn)用條件。
（4）掌握等效思想方法。等效方法是研究物理問(wèn)題的又一重要方法。中學(xué)物理教材中體現(xiàn)出的等效思想方法有以下幾種：①作用效果等效：力的合成與分解，速度、加速度的合成與分解；功與能量變化關(guān)系；電阻、電容的串、并聯(lián)計(jì)算。②過(guò)程等效：將變速直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)平均速度等效為勻速直線運(yùn)動(dòng)；將變加速直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)平均加速度等效為勻變速直線運(yùn)動(dòng)；交流電有效值的定義；拋體運(yùn)動(dòng)等效為兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合成等等。
總之，在學(xué)生學(xué)習(xí)掌握物理概念和規(guī)律時(shí)，還要將研究問(wèn)題的重要思想方法揭示出來(lái)，以幫助指導(dǎo)學(xué)生掌握這些正確的思考方法。
（5）掌握數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用。研究物理問(wèn)題離不開(kāi)數(shù)學(xué)工具，數(shù)學(xué)方法在物理上的應(yīng)用很多，如比例，一次、二次函數(shù)方程；三角函數(shù)、指數(shù)、對(duì)數(shù)及正、負(fù)號(hào)；數(shù)學(xué)歸納法；求極值等等。
以上所述為研究處理問(wèn)題的五種基本方法。在平時(shí)章節(jié)教學(xué)中分散訓(xùn)練，貫徹始終，總復(fù)習(xí)時(shí)可分專題總結(jié)歸納，以達(dá)到使學(xué)生條理清晰的目的。
2．物理學(xué)習(xí)過(guò)程中的具體方法指導(dǎo)
只有掌握學(xué)習(xí)物理的正確方法，才能提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)能力。我在平時(shí)教學(xué)中采用“單元自學(xué)研討式”教學(xué)法。力圖使課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和學(xué)法的訓(xùn)練?！皢卧詫W(xué)研討式”教學(xué)法在以下四個(gè)環(huán)節(jié)上下功夫，對(duì)學(xué)生進(jìn)行有計(jì)劃的訓(xùn)練和指導(dǎo)，使學(xué)生掌握正確學(xué)習(xí)方法，不斷提高自學(xué)能力。
（1）自學(xué)質(zhì)疑課。按照老師下發(fā)的單元教學(xué)計(jì)劃，在指定的課堂時(shí)間內(nèi)進(jìn)行自學(xué)，將自學(xué)中的疑難問(wèn)題寫(xiě)在質(zhì)疑小本上交給老師。初期為了幫助學(xué)生質(zhì)疑，在課堂上專門(mén)安排提問(wèn)題競(jìng)賽，促進(jìn)其思考。
（2）討論研究課。由教師依據(jù)學(xué)生的疑點(diǎn)及大綱要求確定適當(dāng)?shù)挠懻擃}目，引導(dǎo)學(xué)生各抒己見(jiàn)，通過(guò)辯論加強(qiáng)對(duì)基本概念和規(guī)律的理解。對(duì)于可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究的課題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)研究課題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（方案中包括原理、器材選擇、實(shí)驗(yàn)步驟、記錄表格和數(shù)據(jù)處理方法），經(jīng)過(guò)討論和完善后，學(xué)生按自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，并分析實(shí)驗(yàn)記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。這不僅發(fā)揮了學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力，而且對(duì)學(xué)生進(jìn)行了科學(xué)研究方法的訓(xùn)練。
（3）教師精講課。此課將引導(dǎo)學(xué)生按照知識(shí)的邏輯關(guān)系整理單元知識(shí)（其中包括概念、規(guī)律、方法），指導(dǎo)學(xué)生理解重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)，歸納總結(jié)掌握規(guī)律、概念需要注意的問(wèn)題。
（4）習(xí)題課。針對(duì)分析解答各部分習(xí)題的關(guān)鍵，精選例題，用小組競(jìng)賽的方法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分析、解決問(wèn)題的思路方法和技巧的訓(xùn)練。
3．對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的自我評(píng)價(jià)的指導(dǎo)
準(zhǔn)確的自我評(píng)價(jià)，可以不斷增強(qiáng)自我完善的自覺(jué)性，對(duì)掌握學(xué)習(xí)方法、提高學(xué)習(xí)能力有顯著作用。
（1）促使學(xué)生養(yǎng)成自我評(píng)價(jià)的習(xí)慣，如組織小型競(jìng)賽、課堂討論、問(wèn)題答辯及單元測(cè)驗(yàn)總結(jié)等。對(duì)學(xué)生提出正確了解評(píng)價(jià)自己的標(biāo)準(zhǔn)和要求。
[關(guān)鍵詞]教學(xué)效果 流體力學(xué) 專題討論 學(xué)習(xí)興趣
[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2013）09-0106-03
一、流體力學(xué)教學(xué)的特點(diǎn)
高等教育不僅是知識(shí)的傳授，更為重要的是能力的培養(yǎng)。能力的培養(yǎng)不僅包括學(xué)習(xí)知識(shí)的能力，還包括將所學(xué)知識(shí)靈活加以運(yùn)用，解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這些能力的培養(yǎng)很難依靠傳統(tǒng)的教學(xué)手段來(lái)獲得，需要不斷探索新型的課程教學(xué)體系。[1]
流體力學(xué)作為一門(mén)既具有基礎(chǔ)課程性質(zhì)又具有鮮明專業(yè)技術(shù)特點(diǎn)的課程，是實(shí)踐上述教學(xué)思想的理想平臺(tái)。[2]流體力學(xué)以牛頓運(yùn)動(dòng)定律、質(zhì)量守恒定律和熱力學(xué)基本定律為基礎(chǔ)，研究在力的作用下流體的狀態(tài)，流體與固壁、流體與流體、流體與其他運(yùn)動(dòng)形態(tài)間的相互作用，是力學(xué)的重要分支之一。一方面，流體力學(xué)與每個(gè)人的日常生活緊密相連；另一方面，流體力學(xué)覆蓋了眾多理工科專業(yè)領(lǐng)域，它所衍生出的研究方法正在向金融、管理等領(lǐng)域滲透，成為兼具深厚研究底蘊(yùn)與前沿研究方向的學(xué)科。
二、一般工科院校流體力學(xué)教學(xué)的特點(diǎn)及存在的主要問(wèn)題
以西安建筑科技大學(xué)為例，流體力學(xué)課程定位為建筑環(huán)境與設(shè)備工程、給水排水工程、環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)及土木工程等專業(yè)的主干課程，是進(jìn)一步學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、河流動(dòng)力學(xué)、流體輸配管網(wǎng)及其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)，對(duì)后續(xù)專業(yè)課教學(xué)起著非常重要的作用。長(zhǎng)期以來(lái)，因概念抽象、學(xué)生缺乏工程概念和工程背景，使得流體力學(xué)課程既難教也難學(xué)，要想讓學(xué)生將學(xué)到的知識(shí)與相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題結(jié)合起來(lái)尤為困難。
盡管流體力學(xué)具有悠久的歷史，豐富的內(nèi)涵和外延，但是作為專業(yè)基礎(chǔ)課，流體力學(xué)為專業(yè)課服務(wù)的定位極大地限制了課程的教學(xué)時(shí)間。在學(xué)生素質(zhì)參差不齊的情況下，使得培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的基礎(chǔ)和拓寬知識(shí)面兩方面不能兼顧，顧此失彼。這一問(wèn)題的存在不但限制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也不利于培養(yǎng)學(xué)生在工程中分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。因此有必要對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究，找到解決問(wèn)題的方法，改善流體力學(xué)教學(xué)的效果。
三、流體力學(xué)專題討論的教學(xué)形式
對(duì)流體力學(xué)教學(xué)途徑的探索和改革一直在開(kāi)展，其中提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣是改善教學(xué)效果的核心，而專題討論是有效的手段之一。現(xiàn)階段，不同學(xué)校的專題研討具有以下特點(diǎn)：第一，內(nèi)容不局限于書(shū)本知識(shí)，而是更接近學(xué)術(shù)前沿，甚至是尚未完全成熟的理論；第二，討論專題不同但都保持一致的風(fēng)格，既需要學(xué)生獨(dú)立思考，形成自己獨(dú)特的見(jiàn)解，又需要小團(tuán)隊(duì)的協(xié)作精神；第三，研討內(nèi)容的選擇更多地考慮了人的因素，討論題目大都是基于任課教師和學(xué)生的興趣。
哈佛大學(xué)率先在專題討論的教學(xué)模式上進(jìn)行了嘗試。他們采用專門(mén)的新生研討課的形式，由教授直接面向一年級(jí)新生開(kāi)設(shè)，至今已有50余年的歷史。通過(guò)新生研討課，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情得到提高，更為重要的是它為學(xué)生提供了濃厚的學(xué)術(shù)氣氛。一般情況下，新生研討課每年的主題都會(huì)發(fā)生變化或完全不同，而為了保證教授和學(xué)生之間的充分交流，學(xué)生人數(shù)一般會(huì)有所限制。
其他院校也有在不同課程中開(kāi)展專題討論課的教學(xué)實(shí)踐。清華大學(xué)從2003年起就開(kāi)始由流體力學(xué)的知名學(xué)者為新生開(kāi)設(shè)了“智能流體及應(yīng)用”的研討課，得到了新生的普遍歡迎和好評(píng)。麻省理工學(xué)院從1986年開(kāi)始嘗試，每門(mén)研討課的學(xué)生為8至10人，每年有800至900名新生參加，主要在大一、大二學(xué)生中進(jìn)行。加州伯克利分校的流體力學(xué)新生研討課則著眼于生活，更加注重應(yīng)用，具有鮮明的特色。中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所主要以流體力學(xué)史和經(jīng)典流體力學(xué)問(wèn)題的課前討論為主，面向碩士和博士研究生。這些嘗試都證明新穎的教學(xué)形式可以提高學(xué)生的興趣，使學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)入正式課程的學(xué)習(xí)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，對(duì)學(xué)生具有非常正面的影響。
四、流體力學(xué)小專題討論的實(shí)施、效果分析及后續(xù)工作
在借鑒國(guó)外高校和國(guó)內(nèi)知名院校經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們開(kāi)展了課前小專題討論提高流體力學(xué)教學(xué)效果的改革嘗試。這一方式已在西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院的不同專業(yè)進(jìn)行了嘗試，其中在環(huán)境工程專業(yè)開(kāi)展了兩輪嘗試，其余專業(yè)各開(kāi)展了一輪嘗試。目前已匯總了學(xué)生的研討論題50余份，在此基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行分析，得到一些有益的結(jié)果，下面從小組人數(shù)、內(nèi)容選擇、時(shí)間安排、討論形式、成績(jī)?cè)u(píng)定及教師作用五個(gè)方面進(jìn)行闡述。
討論小組中學(xué)生的組成、人數(shù)是實(shí)施這一舉措的關(guān)鍵。在實(shí)施過(guò)程中我們嘗試了以自由組合、按學(xué)號(hào)分組等方法組建討論小組，每個(gè)小組學(xué)生的人數(shù)通常按照總課時(shí)和班級(jí)總?cè)藬?shù)來(lái)確定，每個(gè)組員分工負(fù)責(zé)、各司其職，例如分別負(fù)責(zé)資料收集、PPT制作和講解工作。根據(jù)上述原則，在不同的班級(jí)中，小組的成員人數(shù)在1至4人間變化。從討論效果可以看到，確定小組成員的人數(shù)是專題討論中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)小組人數(shù)較少時(shí)，一般選題不夠深入，PPT的質(zhì)量略顯粗糙；而當(dāng)小組人數(shù)較多時(shí)，專題討論質(zhì)量會(huì)上升，但會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)生的參與流于形式。此外，討論課初始階段學(xué)生的示范作用非常重要，當(dāng)這一階段專題討論的質(zhì)量非常高時(shí)，往往能帶動(dòng)和影響后續(xù)學(xué)生專題討論的質(zhì)量，反之則起到不良的示范作用，因此很有必要在最初的實(shí)施過(guò)程里加以重點(diǎn)引導(dǎo)。在有多個(gè)行政班的情況下，還可以考慮穿插安排，在各個(gè)專業(yè)班級(jí)之間形成無(wú)形的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，這可以在一定程度上提高學(xué)生參與的積極性。
專題討論的時(shí)間安排在課前5～10分鐘為宜。這一安排的主要出發(fā)點(diǎn)是在不影響整體教學(xué)進(jìn)度的情況下，將小規(guī)模的專題討論有機(jī)地融入課堂教學(xué)，而不需要額外安排時(shí)間，這是我們區(qū)別于以往其他院校專題討論課的最主要的方面。小專題討論以清楚闡述一個(gè)主題為原則，避免過(guò)大的論題造成時(shí)間的拖沓。學(xué)生課前預(yù)先準(zhǔn)備好演示所需的硬件條件，可以有效提高時(shí)間的利用率。按照一次課2×50分鐘計(jì)算，每次10分鐘的小專題討論所占用的時(shí)間完全可以通過(guò)其他環(huán)節(jié)的調(diào)整獲得，不影響教學(xué)計(jì)劃的正常進(jìn)行。
考慮到學(xué)生的知識(shí)面和授課進(jìn)程，在討論內(nèi)容方面以流體力學(xué)范圍內(nèi)目標(biāo)明確的小專題或流體力學(xué)史及流體力學(xué)經(jīng)典問(wèn)題為主。后者的選擇主要是考慮到課程初期學(xué)生對(duì)流體力學(xué)沒(méi)有認(rèn)識(shí)或認(rèn)識(shí)比較粗淺，可以通過(guò)國(guó)內(nèi)外人物介紹和經(jīng)典問(wèn)題進(jìn)行一段時(shí)間的過(guò)渡。在課程的中后期，學(xué)生的論題選題大都具有明確的針對(duì)性和時(shí)代氣息。從現(xiàn)有的選題來(lái)看，學(xué)生的選題非常靈活和廣泛，典型論題包括綠茵場(chǎng)上的流體力學(xué)、拳頭大的雨滴見(jiàn)過(guò)沒(méi)有、水旋石球、汽車(chē)阻力、高爾夫球效應(yīng)等。選題內(nèi)容與教材銜接緊密，其中有關(guān)邊界層繞流阻力問(wèn)題所占比例最大，約為40%，其次依次為流體力學(xué)史、伯努利方程、湍流及虹吸現(xiàn)象等。需要特別指出的是，在實(shí)施過(guò)程中需要對(duì)工程問(wèn)題與科學(xué)問(wèn)題加以區(qū)分引導(dǎo)，這主要是考慮到工科院校學(xué)生對(duì)工程問(wèn)題的關(guān)注程度較高，而忽略了基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，教師有意識(shí)地引導(dǎo)將有助于彌補(bǔ)這一缺陷。
討論通過(guò)PPT的形式進(jìn)行展示，學(xué)生講解后回答其他同學(xué)提出的簡(jiǎn)短問(wèn)題。在條件許可的情況下，多媒體的運(yùn)用可以使得其他學(xué)生更好地接受所講述的內(nèi)容，而且有助于鍛煉學(xué)生凝練問(wèn)題和闡述問(wèn)題的能力，為他們提供展示能力的機(jī)會(huì)。盡管如此，多媒體講述并不是唯一的選擇，實(shí)物演示和提問(wèn)式互動(dòng)都可以很好地提升問(wèn)題的闡述效果。例如，在講述紙飛機(jī)的問(wèn)題中，由于學(xué)生課前準(zhǔn)備充分，將講述中所提到的九種紙飛機(jī)的疊法都以實(shí)物的形式呈現(xiàn)在課堂上，并分發(fā)到其他同學(xué)手中，依據(jù)實(shí)物講解其中紙飛機(jī)的穩(wěn)定性、飛行距離等性能，效果突出。解答其他同學(xué)提出的問(wèn)題是互相學(xué)習(xí)的過(guò)程，目前這一環(huán)節(jié)在實(shí)際討論中因?yàn)闀r(shí)間受限而不能過(guò)度展開(kāi)，需要在今后的實(shí)施過(guò)程中加以改進(jìn)。
教師的定位是這一舉措中的又一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。任課教師通常需要對(duì)論題進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和拓展，并依據(jù)小專題討論的總體效果將其計(jì)入平時(shí)成績(jī)。教師在本方法中的引導(dǎo)尤為關(guān)鍵，這就要求教師具有較為寬廣的知識(shí)面，要詳細(xì)了解流體力學(xué)的發(fā)展史。教師應(yīng)在平時(shí)不斷學(xué)習(xí)和積累相關(guān)的知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)有關(guān)前沿內(nèi)容的跟蹤和了解，并能夠積極地在基本的教學(xué)任務(wù)之外主動(dòng)參與到本環(huán)節(jié)中來(lái)。同時(shí)，在教學(xué)中對(duì)所討論中涉及的內(nèi)容進(jìn)行再次強(qiáng)調(diào)，引導(dǎo)學(xué)生參與到課堂教學(xué)中來(lái)，提高他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。另外，討論課也為師生之間的交流提供了一個(gè)平臺(tái)，有利于加強(qiáng)師生間的溝通。最后，盡管學(xué)生對(duì)于討論課的熱情與討論課的成績(jī)?cè)u(píng)定沒(méi)有直接的關(guān)聯(lián)，但是計(jì)入平時(shí)成績(jī)?nèi)允潜匾氖侄巍?/p>
五、結(jié)論與討論
流體力學(xué)作為物理學(xué)和力學(xué)的一部分，理論內(nèi)涵豐富，同時(shí)又兼具工程問(wèn)題的典型特點(diǎn)，是不同專業(yè)后續(xù)課程的基礎(chǔ)，它的研究方法和研究思想具有很大的普遍性，研究?jī)?nèi)容也在不斷地更新和發(fā)展。
通過(guò)引入小專題討論的形式，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)課程的積極性，強(qiáng)化了學(xué)生創(chuàng)造性思維和能力的培養(yǎng)，使得學(xué)生在跨出校門(mén)或進(jìn)入更高層次學(xué)習(xí)階段時(shí)具備很好的起點(diǎn)。從教學(xué)效果來(lái)看，該方法可以使學(xué)生更好地領(lǐng)會(huì)課程核心的內(nèi)容，加深對(duì)伯努利方程、邊界層擾流阻力等重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容的理解，擴(kuò)展了知識(shí)面，了解流體力學(xué)在新能源、環(huán)境、納米科技等新興領(lǐng)域中的應(yīng)用。在實(shí)施過(guò)程中，大部分學(xué)生都熱情參與，表現(xiàn)出新時(shí)期大學(xué)生的特點(diǎn)。通過(guò)學(xué)生自選題、給定前沿問(wèn)題或與專業(yè)相關(guān)的典型問(wèn)題，可以使學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)入正式課程的學(xué)習(xí)，有效避免了直接接觸復(fù)雜數(shù)學(xué)推導(dǎo)而帶來(lái)的枯燥感。
小專題討論方式仍有大量后續(xù)工作需要開(kāi)展。首先，需要研究面向不同專業(yè)引入針對(duì)性小專題研討的可能性，確定小專題討論的合理規(guī)模、形式和不同專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)，形成具有繼承性的教學(xué)傳統(tǒng)。其次，在后續(xù)工作中，需要對(duì)專題討論的素材進(jìn)行整理，并針對(duì)部分學(xué)生繼續(xù)培養(yǎng)其科研興趣，或結(jié)合其他本科生教學(xué)活動(dòng)，如本科生科研訓(xùn)練項(xiàng)目和大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃等，繼續(xù)對(duì)選題進(jìn)行深入研究。最后，形成學(xué)生PPT課件集錦，供后續(xù)學(xué)生選題使用，或在課堂教學(xué)中進(jìn)行相關(guān)引導(dǎo)。該方法的研究可以在有豐富內(nèi)涵和歷史的大課時(shí)專業(yè)基礎(chǔ)課中加以推廣，如大學(xué)物理、固體力學(xué)等。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] 戴世強(qiáng).授之以“魚(yú)”，還是授之以“漁”？――學(xué)習(xí)和實(shí)踐錢(qián)偉長(zhǎng)教學(xué)方法論的一些體會(huì)[J].上海大學(xué)校報(bào)（電子版），2007：513.
[2] 樊洪明.在“流體力學(xué)”教學(xué)中應(yīng)努力實(shí)現(xiàn)傳授知識(shí)與增長(zhǎng)能力的統(tǒng)一[J].建筑教育改革理論與實(shí)踐，2006，（8）：268-271.
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[5] 朱克勤，任仲泉.關(guān)于美國(guó)幾所著名高校的流體力學(xué)新生研討課[J].力學(xué)與實(shí)踐，2005，27（1）：78-80.
關(guān)鍵詞：虛擬儀器；FPGA；信號(hào)發(fā)生器；VC++6.0
中圖分類(lèi)號(hào)：TP217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004373X(2008)1819104
Study on Multifunction Electric Power Quality Gauged Instrument Based on Virtual Instrument
ZHA Zhimin1，HAO Lingling2,Li Lingdong1，GE Lusheng2,DAI Dongming1
(1.Shanghai ISSON Power Quality Co.Ltd.,Shanghai,201901,China;2.Anhui University of Technology,Maanshan,243002,China)
Abstract：A kind of design project of multifunction electric power quality gauged instrument based on virtual instrument is put forward in this article.This system integrates virtual instrument programming and power electronics together,to realize diverse signals of current electric power quality field allin one.The integrated signal generator unit which carries out the collection of high speed digital data,D/ A conversion and analog output in four channels,unsymmetrical synchro control FIFO etc.by FPGA are introduced,the flow of electric power system various signal which generates by VC programming is elaborated,and the structural design of signal amplification unit is analysed.The experiment text result shows that this gauged instrument has attained current advanced high grade of accuracy and it will accelerate the steps of electric power quality calibration because of its accuracy and versatility.
Keywords：virtual instrument;FPGA;signal generator;VC++6.0
虛擬儀器技術(shù)是20世紀(jì)80年代逐步發(fā)展起來(lái)的一種基于計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)控制技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是利用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能。它使現(xiàn)代測(cè)試儀器不但具有傳統(tǒng)儀器、儀表的全部功能,同時(shí)還擁有計(jì)算機(jī)技術(shù)的全部?jī)?yōu)勢(shì)如:大量測(cè)試數(shù)據(jù)與圖像的存儲(chǔ)、處理、顯示及網(wǎng)上傳送等。虛擬儀器的出現(xiàn)是儀器發(fā)展史上的一場(chǎng)革命,代表著儀器發(fā)展的最新方向和潮流［1,2］。
隨著電力工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和全球電力交易的快速增長(zhǎng)，非線性及沖擊性負(fù)荷的不斷增加，一些不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象，如諧波失真、噪音、閃變、凹陷等在目前的電網(wǎng)中普遍存在，目前的測(cè)量技術(shù)由于缺乏高效準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)校準(zhǔn)電能測(cè)量?jī)x器而受到阻礙。人們對(duì)電力系統(tǒng)中電信號(hào)畸變的研究和治理非常重視，這就迫切需要具有精密、準(zhǔn)確、溯源性且可設(shè)定擾動(dòng)的電能質(zhì)量標(biāo)定儀。
1 硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的硬件電路主要集中在基于PCI總線采用FPGA實(shí)現(xiàn)的集成信號(hào)發(fā)生單元和利用選擇閉環(huán)反饋數(shù)字量控制的終端輸出信號(hào)放大單元。
局部總線PCI（Peripheral Component Interconnect）信號(hào)適用性很強(qiáng)，線性猝發(fā)、成組數(shù)據(jù)傳輸是PCI總線的基本傳輸機(jī)制，一次猝發(fā)傳輸通常由一個(gè)地址周期和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)周期組成，它解決了總線的速度問(wèn)題，PCI接口芯片方便地實(shí)現(xiàn)了和計(jì)算機(jī)互聯(lián)即插即用，為虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。FPGA的I/O端口多，且可自由編程支配，其硬件速度是ns級(jí)的，這是當(dāng)前任何都難以達(dá)到的速度，因此本系統(tǒng)比其他系統(tǒng)更能實(shí)時(shí)、快速地采集數(shù)字量變化，在可設(shè)定擾動(dòng)狀態(tài)量特別多的信號(hào)發(fā)生單元中，本系統(tǒng)將更能發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)。集成信號(hào)發(fā)生單元主要包括：FPGA、D/A轉(zhuǎn)換、FIFO寄存器、光耦隔離驅(qū)動(dòng)電路、時(shí)鐘、電源、EPROM、運(yùn)放、濾波等，結(jié)構(gòu)框圖圖1所示。
系統(tǒng)中的FPGA選用Quick Logic公司的0351CA-QL5030，該芯片嵌入32位PCI總線，同步工作頻率可達(dá)33 MHz，最高傳輸速率為132 MB/s；24 k邏輯門(mén)，I/O端口供電電壓為3.3 V，可以承受5 V的輸入高電平。FPGA內(nèi)部資源劃分為4部分：
(1) FPGA邏輯運(yùn)算中心。接收來(lái)自數(shù)字量的各種信息，按設(shè)定的模式對(duì)其進(jìn)行判斷處理，并負(fù)責(zé)按接收的軟件指令輸出相應(yīng)的數(shù)字量，通過(guò)繼電器觸發(fā)信號(hào)放大單元的檔位選擇。
圖1 基于FPGA技術(shù)的信號(hào)發(fā)生單元框圖(2) D/A控制單元。主要負(fù)責(zé)控制外部D/A芯片和D/A通道的選通，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程的合理控制。
(3) 數(shù)字量監(jiān)測(cè)控制單元。負(fù)責(zé)所有要監(jiān)視和控制數(shù)字量的狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和控制命令的輸出。
(4) 支持PCI2.2協(xié)議的PCI接口邏輯控制單元。PCI提供的數(shù)據(jù)和地址校驗(yàn)功能保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。
D/A轉(zhuǎn)換電路部分的D/A芯片是D41Y 3CZ720 W，16 b D/A分辨率、D/A建立時(shí)間10 μs(0.005%精度)，4路模擬量輸出通道分別實(shí)現(xiàn)電壓交流信號(hào)、電壓增益、電流交流信號(hào)、電流增益輸出，帶16 kB的FIFO存儲(chǔ)器IDT7206，寬度為16 b保證數(shù)據(jù)的完整性實(shí)現(xiàn)波形連續(xù)輸出。
利用軟件實(shí)現(xiàn)波形任意編程，經(jīng)D/A信號(hào)發(fā)生單元產(chǎn)生，再經(jīng)信號(hào)放大單元放大，再現(xiàn)電力系統(tǒng)中各種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)及擾動(dòng)信號(hào)［35］。信號(hào)放大單元采用基本信號(hào)選擇閉環(huán)比較反饋數(shù)字控制技術(shù)，將反饋信號(hào)和直流基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較以穩(wěn)定輸入，輸出信號(hào)檔位可調(diào)，電壓分15 V,75 V,150 V,300 V四檔，電流也分4檔：1 A,2.5 A,5 A,10 A。放大單元的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
圖2 放大單元結(jié)構(gòu)框圖D/A交流信號(hào)放大倍數(shù)由增益控制可調(diào)，基本波形輸出信號(hào)經(jīng)采樣送入AD637 RMSDC轉(zhuǎn)換器，輸出直流信號(hào)與D/A輸出增益進(jìn)行比較，經(jīng)比較電路輸出并放大送入AD633模擬乘法器從而達(dá)到穩(wěn)定輸入的目的，閃變及暫態(tài)信號(hào)則直接輸入以保證快速響應(yīng)及準(zhǔn)確性。
2 軟件設(shè)計(jì)
虛擬儀器的硬件僅是為了解決信號(hào)的輸入/輸出，軟件是其最核心、最關(guān)鍵的部分，其主要功能是對(duì)硬件執(zhí)行通信和控制，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和處理，以及對(duì)結(jié)果進(jìn)行恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)和輸出等。
2.1 半滿查詢方式實(shí)現(xiàn)波形連續(xù)輸出
由于連續(xù)波形輸出采用FIFO的半滿信號(hào)作為同步信號(hào)，以同步往FIFO寫(xiě)入連續(xù)的波形數(shù)據(jù)，因此需處理好正弦波每周期點(diǎn)數(shù)與FIFO全滿長(zhǎng)度及半滿長(zhǎng)度的關(guān)系，處理得好，即可實(shí)現(xiàn)任意頻率的正弦波，并保證高精度及可靠性。D/A帶16 k深度的FIFO存儲(chǔ)器，利用半滿查詢方式D/A輸出即可實(shí)現(xiàn)波形連續(xù)輸出，具體執(zhí)行流程如圖3所示。
圖3 半滿查詢方式DA波形連續(xù)輸出流程圖圖3中的虛線表示對(duì)稱關(guān)系，如左側(cè)虛線表示CreateDevice和ReleaseDevice兩個(gè)函數(shù)的關(guān)系是最初執(zhí)行1次CreateDevice，在結(jié)束時(shí)需執(zhí)行1次ReleaseDevice。
2.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
為了提高數(shù)據(jù)吞吐率以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理（如隨時(shí)讀取、隨時(shí)暫停設(shè)備、隨時(shí)開(kāi)始傳輸、隨時(shí)存盤(pán)、隨時(shí)顯示波形、隨時(shí)設(shè)備控制輸出等功能），采用一種最新最靈活的設(shè)計(jì)思想，即數(shù)據(jù)采集傳輸和數(shù)據(jù)處理獨(dú)立。即用設(shè)備對(duì)象在Windows系統(tǒng)空間管理一個(gè)一級(jí)強(qiáng)制性緩沖隊(duì)列，該隊(duì)列采用先進(jìn)先出和動(dòng)態(tài)鏈表等技術(shù)來(lái)管理這個(gè)Buffer，設(shè)備對(duì)象在后臺(tái)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和傳輸并發(fā)送相應(yīng)的通知消息，在消息沒(méi)有到來(lái)時(shí)不必花任何CPU時(shí)間去輪詢等待，正好可以利用這段空閑時(shí)間處理更多的任務(wù)，輕松的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的同步并發(fā)進(jìn)行。本系統(tǒng)軟件的主要功能是對(duì)集成D/A信號(hào)發(fā)生單元和放大單元的硬件部分進(jìn)行控制，快速數(shù)據(jù)產(chǎn)生和處理以及友好的人機(jī)交互界面。系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。
圖4 系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)軟件中硬件控制模塊完成數(shù)據(jù)傳輸及對(duì)硬件各單元的控制；界面模塊完成友好的人機(jī)交互設(shè)置。系統(tǒng)軟件中數(shù)據(jù)產(chǎn)生及處理主要包括6個(gè)功能模塊：
(1) 基本波形模塊：產(chǎn)生基本函數(shù)波形（正弦波、三角波、方波），電壓（0～300 V）、電流（0～10 A）信號(hào)參數(shù)可在系統(tǒng)允許范圍內(nèi)任意設(shè)置。
(2) 疊加諧波模塊：電力系統(tǒng)中的疊加了諧波的真實(shí)電能信號(hào)都可以通過(guò)設(shè)定產(chǎn)生，三相電壓、電流不僅可以逐一進(jìn)行2～100次單次諧波的任意組合疊加，為便于設(shè)置，軟件設(shè)計(jì)中還做好奇次諧波、偶次諧波及整數(shù)次連續(xù)諧波疊加組合。
(3) 閃變功能模塊：正弦波和方波調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生，可以在調(diào)制界面中設(shè)置基波幅值、調(diào)幅比、方波頻率各項(xiàng)。
(4) 電壓凹陷模塊：可選擇單次和循環(huán)模式產(chǎn)生，上升、下降沿，持續(xù)時(shí)間及變化幅度可設(shè)定的暫態(tài)電壓信號(hào)。
(5) 標(biāo)定分析模塊：對(duì)產(chǎn)生的波形信號(hào)進(jìn)行分析，基本信號(hào)標(biāo)定其幅值、相位、頻率、三相不平衡度；諧波信號(hào)還標(biāo)定其總諧波畸變率、各次諧波的疊加統(tǒng)計(jì)；閃變信號(hào)標(biāo)定其基波幅值、方波頻率、調(diào)幅比和Pst值；電壓凹陷信號(hào)標(biāo)定其起始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、上升下降沿時(shí)間和暫降幅值范圍。
(6) 修正模塊：通過(guò)軟件計(jì)算產(chǎn)生的波形信號(hào)非常精確，但信號(hào)傳輸至放大單元進(jìn)行放大后不可避免地造成信號(hào)的部分失真，要達(dá)到高精度，高穩(wěn)定性的要求，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試獲得失真系數(shù)，設(shè)置修正系數(shù)通道，將輸出至放大單元的信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真補(bǔ)償。
為了可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)A，B，C三相電壓、電流信號(hào)的產(chǎn)生及處理功能，在程序設(shè)計(jì)上開(kāi)辟了3個(gè)線程［6］，線程1,2,3相互獨(dú)立且可同步的完成A,B,C三相電壓、電流的D/A采集轉(zhuǎn)換，信號(hào)產(chǎn)生及分析處理功能。
2.3 標(biāo)定分析理論依據(jù)
對(duì)三相不平衡度的分析計(jì)算通過(guò)對(duì)稱分量法進(jìn)行，根據(jù)正序相量三角形和負(fù)序相量三角形分別分解出正序分量A1和負(fù)序分量A2之后，依據(jù)如下簡(jiǎn)化算式求得三相不平衡度ε：
ε = A2 A1 ×100%= 1-3-6L1 + 3-6L×100 %(1)
其中L=(A4+B4+C4)/(A2+B2+C2)2 （A,B,C分別為三相電壓、電流的幅值）
電壓總諧波畸變率及各次諧波含有率依據(jù)公用電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)分析如下：
諧波電壓含量：UH=∑∞i=2(Uh)2(2)其中Uh為第h次諧波電壓（方均根值 ）。
電壓總諧波畸變率：THDu=UHU1×100%(3)其中U1為基波電壓（方均根值）。
第h次諧波電壓含有率：HRUh=UhU1×100%(4)同理計(jì)算電流總諧波畸變率及各次諧波含有率。
對(duì)于波動(dòng)性負(fù)荷運(yùn)行所引起的電壓波動(dòng)，不僅要檢查它的最大電壓波動(dòng)，還要在足夠長(zhǎng)時(shí)間(一般取10 min)內(nèi)觀察電壓波動(dòng)的統(tǒng)計(jì)特征值。用5個(gè)規(guī)定值(gauge points)或稱百分值(percentiles)計(jì)算短時(shí)間閃變的統(tǒng)計(jì)值Pst。計(jì)算短時(shí)閃變值Pst的算式為：Pst=K1P0.1+K2P1+K3P3+K4P10+K5P50(5)
其中P0.1,P1,P3,P10,P50這5個(gè)規(guī)定點(diǎn)分別為10 min內(nèi)瞬時(shí)閃變視感度S(t)超過(guò)0.1%，1%，3%，10%和50%時(shí)間的覺(jué)察單位值。應(yīng)當(dāng)指出，式（5）中規(guī)定值的加權(quán)系數(shù)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定的K1=0.031 4，K2=0.052 5，K3=0.065 7，K4=0.28，K5=0.08。
所以計(jì)算短時(shí)閃變Pst的算式為：Pst=0.031 4P0.1+0.052 5P1+0.065 7P3+0.28P10+0.08P50(6)
電能質(zhì)量標(biāo)定系統(tǒng)就是依據(jù)電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)限值規(guī)定和分析算法，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量各技術(shù)指標(biāo)的統(tǒng)一標(biāo)定［7］。
3 電能質(zhì)量標(biāo)定系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果
在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中使用的儀器設(shè)備有本項(xiàng)目研究的電能質(zhì)量標(biāo)定系統(tǒng)和作為標(biāo)準(zhǔn)表的具有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)量值溯源的電能質(zhì)量分析儀兩部分。選用1臺(tái)8位半的數(shù)字萬(wàn)用表及高精度示波器，對(duì)項(xiàng)目研究的電能質(zhì)量標(biāo)定系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)（交流電壓、電流有效值、相位、頻率、諧波含有率和閃變）逐一進(jìn)行測(cè)量，以獲得自身的各項(xiàng)誤差。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，該電能質(zhì)量標(biāo)定系統(tǒng)產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)高精度示波器測(cè)量得到非常良好的結(jié)果。例如輸出電壓幅值為220 V，電流幅值為5 A，基波頻率為工頻50 Hz的信號(hào)，在輸出面板上得到的任意波形輸出失真很小，波形質(zhì)量很好,如圖5所示波形。
圖5 測(cè)試結(jié)果實(shí)驗(yàn)中對(duì)閃變的各項(xiàng)指標(biāo)依據(jù)IEC閃變儀測(cè)試功能和評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范［8］，采用標(biāo)稱值為220 V的電壓變化頻度7的方波波動(dòng)電壓信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電壓波動(dòng)在0.05%左右，電流波動(dòng)在0.1%左右，頻率分辨率為0.001 Hz，相位分辨率為0.1°。對(duì)2～100次的電壓電流諧波的輸出準(zhǔn)確度及最大偏差進(jìn)行多次測(cè)試和分析,得出諧波技術(shù)指標(biāo)如表1所示：
表1 諧波技術(shù)指標(biāo)
諧波含有率/%諧波電壓最大偏差諧波電流最大偏差30
注：表中Uh,Ih分別為諧波電壓和諧波電流。
4 結(jié) 語(yǔ)
大量的測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定、技術(shù)手段先進(jìn)、功能完備、自動(dòng)化程度高等眾多優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)的推廣和使用將改變傳統(tǒng)的校準(zhǔn)方式準(zhǔn)確度不足，且完全依賴于純正弦波信號(hào)而不能反映實(shí)際電能特性的問(wèn)題，是多相、高準(zhǔn)確度、可信賴的功率信號(hào)和電能擾動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)源，是保證電力測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度和溯源性的完整系統(tǒng)。
參 考 文 獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介 酥久 男，1976年出生，安徽黃山人，2000年畢業(yè)于安徽大學(xué)工業(yè)自動(dòng)化，工程師。主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化，電能質(zhì)量測(cè)試、分析與控制研究工作。
郝玲玲 女，1982年出生，河北滄州人，2006年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)在安徽工業(yè)大學(xué)，碩士。主要研究方向?yàn)殡娔苜|(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理。
李令冬 男，1942年出生，安徽人，教授級(jí)高級(jí)工程師，碩士生導(dǎo)師。主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電能質(zhì)量測(cè)試、分析與控制研究工作。
