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统计学内容范文1
【关键词】统计学、教学方法方差分析（ANOVA）莱文方差等同性检验
一、引言
方差分析是一种常用的统计分析方法，属于统计学教学中的重点和难点之一。从统计方法上课，方差分析是较为复杂的一种假设检验的方法，回归分析的结果中也涉及到方差分析的内容，所以对学习统计学课程的学生来说，正确理解和掌握方差分析的思想和原理显然非常重要。但从授课教师的角度，一些教师往往会发现方差分析的内容不好讲，也讲不好，无法让学生较好地理解方差分析的原理。本文基于笔者多年统计学课程教学的经验总结，围绕方差分析的概念、原理和前提条件等教学内容，与同行探讨教学方法。
二、方差分析的概念
方差分析（AnalysisofVariance，缩写为ANOVA），是由英国统计与遗传学家，现代统计科学的奠基人之一，R.A.Fisher发明的，用于检验多个总体均值是否全相等的一种统计推断方法。例如，一个国家不同地区的成年男性平均身高是否相等呢？对于该问题的分析就可以使用方差分析的方法。假设该国分为北部、中部和南部等三个区域，成年男性平均身高分别用来表示，则相应零假设和备择假设为：
H0：μ1=μ2=μ3H1：μj不相等，j=1，2，3
如果最后零假设无法被拒绝，可以得出三个地区成年男性的平均身高不存在显著差异，即地区因素对身高没有影响；反之，如果最后拒绝零假设，从而支持被择假设，则可以得出三个地区成年男生的平均身高存在显著差异，至少有一个地区的平均身高与另一个地区不一样，说明地区因素对身高有影响。因此，方差分析也可以用于研究一个自变量（通常为分类变量）对别一个变量（数值变量）是否有影响的问题。如果只涉及到一个自变量，该方差分析方法称为单因素方差分析，涉及两个自变量则称为双因素方差分析。本文主要围绕单因素方差分析的教学。方差分析的名称容易造成学生的误解，使一些学生误认为方差分析是比较多个总体方差。其实，方差分析是用来比较总体均值是否相同的，但由于使用计算“方差”的方法，故把该方法称作方差分析。
三、方差分析的原理
为了比较多个总体的均值是否相等，方差分析将通过计算样本数据的方差大小进行判断。假设在北部、中部和南部分别随机、独立地抽取一定样本容量的样本，这里为了便于分析，从三地分别抽取3名成年男性，样本容量为9，并记录身高的样本数据，如下图所示。
方差分析就是比较样本数据中北部、中部和南部这三组数据的组间方差和各组数据的组内方差的大小，并构造F检验统计量进行检验。组间方差度量样本数据中组与组之间的变异，从数据结构的角度看表现为数据的横向差异。造成组间数据变异有两个因素，一个是地区因素，另一个是随机因素。组内方差度量样本数据中各组内部的数据变异，是由于抽样的随机性导致，表现为数据的纵向差异。如果组间数据的方差明显地超过组内数据的方差，很可能表明地区因素会显著影响成年男性的身高，从而不同地区成年男性的平均身高存在差异。
为了计算组间方差（MSA），需要先求组间平方和（SSA）和相应的自由度（C-1），其中C为组数，这里为3。组间方差等于组间平方和与相应自由度的比值。
MSA=
组间平方和用每组的均值与所有数据的均值之差的平方再乘以该组观测值的个数来表示。组间平方和越大，说明各组之间的数据差异越大，当然如果组数越多组间平方和也会越大，因此这里不用直接用平方和直接进行比较。
为了计算组内方差（MSW），需要先求组内平方和（SSW）和相应的自由度（N-C），其中N为所有观测值的个数，这里为9。组内方差等于组内平方和与相应自由度的比值。
MSA=
组内平方和用每组的观测值与该组数据的均值之差的平方和来表示。组内平方和越大，说明各组内部的数据差异越大，当然如果各组的观测值越多，则组内平方和也会越大。
有了组间方差和组内方差，就可以造成出F检验统计量，再与临界值比较，可以就以做出统计决策。
FSTAT=
其中，服从分子自由度为C-1，分母自由度为N-C的F分布，其临界值可以在指定显著性水平下通过查表获得。
在样本量较大情况下，手工计算显然耗时耗力，方差分析的相关
算一般需要通过统计软件来完成。以下是用EXCEL进行方差分析的输出结果。
EXCEL共输出2个表格，第一个表格是对样本数据进行描述分析，从中可以发现各组观测值的个数、均值和方差。第二个表格为方差分析的结果。方差分析把数据的差异区分为组间差异和组间差异，SS为平方差，从表中可以SSA=0.020，SSW=0.018，df为自由度，组间平方和对应的自由度C-1=2，组内平均和对应的自由度为N-C=6。MS为均方，组间均方MSA=0.010，组内均方MSW=0.003。F为检验统计量，其值为MSA/MSW=3.307。在0.05显著性水平下，F的临界值约为5.14。如果使用P值法进行假设检验，EXCEL也给了相应的P值，约为0.108。根据EXCEL单因素方差分析的输出结果，不管使用临界值还是P值法，在0.05的显著性水下，我们都可以得出不拒绝零假设的结论，即三个地区成年男性的平均身高不存在显著差异，同时也表明地区因素没有显著地影响成年男生的身高。
四、方差分析的前提条件
在统计方法的教学过程中，都要强调使用某种统计方法的前提假设条件，如果条件满足，就不能使用相应的统计方法。在方差分析的教学过程中，同样需要强调方差分析的三个前提假设，即样本是随机、独立抽样的，每个总体是正态分布并且方差相等。其中抽样的随机性和独立性相對容易做到，总体是否为正态分布可以通过直方图等方法进行判断。最后总体方差相等是一个非常重要的条件，如果该条件不满足，就不能进行方差分析。如果各总组（各组）本身方差大小存在显著差异，就不能从数据中发现由于地区因素造成的数据变异到底有多大。关于总体同方差假设是否成立可能用莱文方差等同性检验来解决。
莱文方差等同性检验第一步是对各组样本数据排序，找中位数；第二步计算各组观测值与其中位数之差的绝对值；第三步对绝对值做单因素方差分析；第四步得出结论。
根据莱文方差等同性检验的EXCEL输出结果，可以得出三个地区成年男性身高的方差不存在显著差异，可以进行方差分析。
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为工科各专业硕士研究生开设《数理统计》课程是非常必要的，该课程的教学目的是培养学生掌握、领会现代的统计方法和思维，可以有针对性的在本工程领域的研究实践中正确应用，并得出合理的统计结论，并能对所获得的结论进行基本的统计解释。作为一门面向工程领域研究生的课程，该课程的课时数不宜过多，一般以48～64学时为宜。教学方式可以多样化，课堂教学与网络交流结合，理论介绍与软件应用训练结合。以培养学生的实际运用能力和正确解释数据分析结果的能力为目的，强调统计思想和方法应用的培养，淡化复杂的推导过程和严密的数学公式训练。
《数理统计》的教学内容应该高于工科本科生的《概率论与数理统计》课程中的统计部分的内容，避免重复学习，因此在教学内容中不应再有已经学习过的矩估计、极大似然估计，正态总体的置信区间和假设检验等知识点。《数理统计》需要给学生们讲授的是那些在《概率论与数理统计》中并未接触到，但是在工程研究与实践中要经常被用到的统计方法，要让学生对这些知识了解、会用、用得好。
在工程研究实践中，技术专家需要对数据进行分析，建立变量间的函数关系，判断变量问的依赖程度、变量的分类与归类、变量随时间的演化规律、实验方案的制定等等，考虑到费用和时间人力等因素，必须要在工程实践中正确的处理好上述问题。上面提到的内容在现代统计学中就对应着：回归分析、相关性分析、试验设计、时间序列分析。因此建议《数理统计》课程的教学内容应安排：多元分布及多元正态分布，方差分析，试验设计，回归分析。主成分分析与典型相关分析，聚类分析，判别分析，时间序列分析等内容，这些是目前较为基础的应用统计学知识内容。在实际应用中，还特别是统计软件的最新版本中，还有非常多的进一步的知识点如局部多项式估计，logistic回归，广义线性模型理论，可靠性理论，蒙特卡罗方法等随机模拟方法，多元数据的图表表示方法，多元时间序列的基本理论和方法。考虑到课程的特性，特别是在各种工程软件中都包含有统计模块，建议以常用的工程软件为例介绍理论内容的使用过程。在工程软件教材或统计学案例类的教科书中，有很多有普遍性的应用统计实际案例，可以在本课程的教学过程中有选择的引入介绍给学生，让学生们了解利用所学统计方法进行实际数据分析的操作过程和得出结论的思维方法。
前面安排的教学内容基本涵盖了工程中统计应用的各个方面，其知识量实际上较大，在统计学专业课程体系中，可以安排成4、5门课程来讲授。考虑到这一点，《数理统计》课程教学要深入浅出，回避那些繁杂的推演，在理解思想和方法运用上下工夫，既要强调统计思想的建立，又要操作统计方法的严格的机械的步骤训练，有针对性地满足工程类人才的学习需要。
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【关键词】 交通安全执法技术；学科建设；建设内容
【中图分类号】G64.23 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）22-00-01
一、本学科的研究对象及发展趋势
交通安全执法技术以交通违法、交通事故、交通阻塞等道路交通事件为对象，研究交通监测与控制、交通违法监测与控制、交通事故预防、交通事故现场勘查、交通事故处理与鉴定的理论、方法和技术。
当前国际上本学科研究范围较广，涉及交通安全执法、道路交通安全和智能交通管理等方面均有大量研究，从信息、传感、通信、控制等技术的初步应用，逐步发展为高新技术的综合运用和深度融合，将执法、技术、教育有机结合在一起，逐步建立起交通安全执法理论、方法和技术三个层面的理论体系。具体发展趋势是：
1、交通安全执法方面
以威慑理论为基础，研究针对超速驾驶、酒后驾驶、不戴安全带、闯红灯等违法行为的交通安全执法技术的有效性、合法性和可行性等，注重智能化执法技术的研究。在交通安全执法技术的有效性方面，强调执法技术的威慑作用，从惩罚概率、惩罚严重性、惩罚时效性等角度研究各种人力执法、自动执法技术、驾驶人违法计分系统等技术措施的一般威慑和特定威慑效果。在交通安全执法技术的合法性方面，从处罚对象（驾驶人或车主）、限速标准、饮酒驾驶标准、自动执法地点、执法主体多样化等方面展开研究。在交通安全执法技术的可行性方面，研究高新技术应用的可行性、执法成本、公众接受程度等问题。
2、道路交通安全方面
研究交通参与者交通特性、车辆技术、道路安全设施与环境、交通安全管理、交通安全有关其他技术五个方面与交通安全之间的关系。有关交通参与者交通特性研究主要有行人横过道路行为模式的安全评价研究，不安全交通行为的分析与控制，心理因素对人的交通行为影响的研究，应急状态下驾驶人反应和操控行为分析，驾驶人交通安全视距测试与分析系统，交通标志识认动态测试系统等。车辆安全技术研究主要有整车系统安全技术、智能车辆安全系统技术、车辆协同式（车联网）安全技术和交通运输安全与应急保障技术四个方向。
3、智能交通管理方面
由智能交通系统（ITS）框架的研究开发到ITS关键技术的研究，近年的热点主要集中在车路协同技术、动态交通管理和主动交通控制。车路协同技术研究集中在车路交互式行车安全系统技术、车车交互式协同控制系统技术、车路协同系统交通协调控制技术等方面。动态交通管理方面研究交通监测技术、信息融合技术、信息技术、交通诱导技术等。在主动交通控制方面，研究以提高行车安全性和减缓交通阻塞为目的的高速公路/城市快速路的可变限速控制、交叉口智能车路控制等技术。
二、主要建设内容研究
交通安全执法技术主要建设内容包括交通监测与控制技术、交通违法监测与控制技术、交通事故预防技术、交通事故现场勘查技术、交通事故处理与鉴定技术等。
（1）交通监测与控制技术
主要包含车辆与道路智能检测技术、交通信息采集理论与方法、道路交通控制理论与技术、现代交通系统建模与仿真四个方面的研究。
①车辆与道路智能检测技术
本研究方向以计算机在公路交通及城市道路智能测控领域的应用研究为主要目标。主要面向高速公路、城市道路交通运输系统，将计算机技术与现代交通检测技术，智能控制技术和现代通信技术（包括无线传输技术，IP网络技术），应用到对车辆和道路的状况进行检测和故障分析。同时开展车、路及环境综合信息交互技术方面的研究。
②交通信息采集理论与方法
本研究方向以有效、及时获取综合交通信息――特别是动态交通信息――并提供综合服务为主要目标，主要研究内容包括：交通信息采集处理理论、方法、技术的研究；基于图像/视频的交通流及交通事件检测技术研究；交通信息综合应用平台研究；基于计算机视觉（单目/多目）的交通安全辅助研究。
③道路交通控制理论与技术
道路交通控制从控制理论的基本原理出发，主要研究道路交通控制的原理、方法以及控制结果的评价等。主要研究内容包括：高速公路监控技术、交通事件自动检测技术和交通控制与诱导技术等；城市交通控制系统、停车诱导技术和快速公交控制技术等。
④现代交通系统建模与仿真
现代交通系统模型描述道路交通流状态变量随时间、空间而变化、分布的规律及其与交通控制变量之间的关系，它反映了特定道路交通流的内在规律。该研究方向将从交通流数据出发，研究现代交通系统建模与仿真技术的理论、方法和应用。
（2）交通违法监测与控制技术
基于道路交通检测技术的动态交通信息检测系统、车型自动识别技术、交通事件自动检测和道路交通违法监测的研究等。
（3）交通事故预防技术
交通运输安全保障与防护技术，如交通法规、交通安全、可靠性理论、容错纠错技术、人机工程与状态监测等。
（4）交通事故现场勘查技术
交通事故现场勘查技术主要以道路交通事故发生的过程以及成因为研究对象，以痕迹检验、测绘、摄影、心理学等理论为基础，对于道路交通事故现场中存在的相关元素展开勘验，并进行记录、提取、分析的专门技术。
统计学内容范文4
【关键字】学习内容管理；移动学习；移动学习内容管理；内容管理
【中图分类号】G434【文献标识码】B【论文编号】1009―8097 (2008) 07―0093―04
引言
随着经济与社会的发展，人们对新知识、新技能的学习需求不断增长，现有的教育体系和学习模式已无法满足人们与日俱增的学习需求，因此，教育开放化、终身化、全民化、个性化等教育理念便应运而生。人们渴望更新，更灵活的学习模式，尤其是受到现有教育体系和模式限制的各种人群。于是一种全新的学习模式移动学习（Mobile Learning，即M-learning）便悄然而生。通过有效结合移动设备和移动计算技术，学习者可以随时随地学习，同时，无线网络的发展也为移动学习的发展创造了良好的学习环境。但是，随之而来的是移动学习中学习内容管理的问题。无论手持设备多么完善，无线网络的速度多么快捷，若系统不能提供优质的学习资源和合理化的资源管理，人们就无法像期望的那样进行学习活动，也就无法享受到先进技术所带来的无线学习乐趣[1]。本文将对移动学习的内容管理以及其研究中出现的问题进行研究讨论。
一 内容管理系统概况
内容管理是一个很宽泛的概念，从商业门户网站到新闻系统再到个人的博客（Blog）都可以叫做内容管理系统。内容管理系统把系统中的内容(如文字，图片等)从网页中分离出来进行管理，并控制内容在页面中的显示。互联网的广泛使用推动了内容管理技术的研究和发展。IBM曾把信息管理定义为是数据管理DM（Data Management）和内容管理CM （Content Management）的集成，显示出内容管理的重要性[2]。
内容管理系统的最大特点是内容管理和系统表现相分离。内容管理系统一般被抽离成3个层面：内容管理，模板管理和管理[3]。学习内容管理是内容管理在网络学习应用方面的一个分支，将学习内容从系统中抽离出来，以学习对象的形式存储在数据库[3]和标准文件系统中。它围绕如何管理知识内容，使学习者和知识的创建者对知识的管理、获取、使用、传播更加人性化，从而提高学习者的学习效率以及适应性。学习内容管理因其独特的针对性，成为E-learning（电子化学习）和M-Learning（移动学习）的研究重点，目前，E-learning学习内容管理系统的设计、开发与应用在国外比较成熟，在此基础上设计的系统也越来越复杂，功能也越来越强大。国外在此相关领域的理论研究也处于领先地位。
学习内容管理系统（Learning Content Management System，LCMS）主要是为用户提供一个可以制作学习内容、存储学习对象、管理学习内容和动态个性化学习内容的网络教育应用系统[4]。目前国际市场上的学习内容管理系统以Docent，Click2Learn ASPEN，Giunti Learn eXact，WBTSystem TopClass，LogicBay LogicBuilder，OutStart Evolution，Blackboard和Moodle等最为成熟。
其中WBTSystem TopClass定义了完整的系统架构，包括七大模块，分别是：TopClass LMS提供进阶的目录和登录管理服务；TopClass LCMS是核心学习内容管理平台；TopClass Competence 提供权限和资源下载管理；TopClass Mobile提供移动装置下载功能；TopClass Publisher提供基于网络、AICC以及SCORM等格式的资源转换功能，转换后的资源可存储为可重复使用的学习元件；TopClass Virtual Classroom提供多种虚拟教室方案以及在线学习功能；TopClass XML Toolkit提供TopClass与环境平台的资源整合[5]。LogicBay LogicBuilder有相当严谨的功能和架构，平台设计注重教材的开发、组织和管理功能，主要由3大系统组成：Learning Studio提供教材资料库的存取和教材内容组合；Content Repository and Development Server负责存取XML内容以及资料库物件；Personalized Learning Server提供动态、个性化教材服务器端的执行环境，其复杂的功能也相对提高了内容创建者的学习门槛[5]。OutStart Evolution则提供了教材开发、教材管理、教材传送以及学习管理评估四大功能模块[5]。赛尔毕博开发的Blackboard Learning System是一套用于加强虚拟学习环境、补充课堂教学和提供远程教学的平台。Blackboard Learning System拥有一套强大的核心功能，使教师可以有效的管理课程、制作内容、生成作业并加强协作，从而协助学校达到与授课、交流和测验有关的重要目标[6]。
以上产品所提供的学习内容管理系统均是基于互联网络的，以传统PC机为学习终端的学习内容管理系统，虽然它们功能不尽相同，但这些系统一般都提供内容创建，内容管理，内容，以及适应标准[7, 8]。尽管也有较为成熟的学习内容管理系统，但是在实际的应用和推行过程中，由于系统接口复杂，对内容编辑者有较高的门槛，以及系统对个性化学习支持不够等因素，导致系统的实际使用效果并不令人满意。尤其对移动学习资源的管理和制作存在严重缺陷，并且专门基于无线网络终端（如手机、PDA）的学习内容管理系统的研究还相对较少。目前以意大利Giunti labs实验室所研究的eXact Mobile移动学习内容管理系统最为出众。
eXact Mobile是首个商业性的移动学习内容管理解决方案，它为移动学习者提供基于位置和上下文感知的无处不在的移动内容传递[9]。 eXact Mobile也是learn eXact的一个新插件，通过使用世界主流的移动设备，编辑者可以灵活、无缝地创建、管理和传送符合SCORM规范的学习内容，并可以随意对learn eXact学习管理系统组件互操作，同时兼容第三方学习管理系统[10]。eXact Mobile通过移动UMTS、Wi-Fi和GPRS设备提供对学习管理系统的访问，并且在学习方案规划中具有极大的灵活性。eXact Mobile同时也会将跟踪信息反馈到学习管理系统，让学习者和移动工作者根据学习规划始终使用最方便的设备[9]。
目前国内研究的学习内容管理系统都是针对E-learning，专门针对移动学习内容管理的研究还很少，因此，研究支持移动学习的内容管理系统很有必要。本文的目标是创建一个基于移动学习系统的内容管理平台，研究其实现过程中应该注意的问题，以便实现对移动学习教育资源便捷、有效、可靠的管理，实现数据信息资源共享，方便内容录入以及快速、准确查询，最重要的是为移动学习提供稳定的学习内容后台支持。
二 移动学习内容管理系统的特点分析
移动学习内容和网络学习内容有很多共同点，它们都是数字化学习资源。与E-learning相比，移动学习具有移动
性、便携性、个性化、片断化等特点。同时，由于移动学习终端在存储空间、处理能力、显示模式等方面的限制，与E-learning相比存在一定的局限性[1]。基于这些限制因素，我们在研究中应该注意以下几个方面：一，学习内容的选择。移动学习内容不同于以往的课件，它应该是对正常教学的补充，所以内容应该更加短小、精悍，并且具有少输入，易于操作的特点，便于学习者利用零碎的时间来学习。二，内容的显示格式。内容格式要尽量方便终端显示，使用“小图片＋文本”的形式，文本占主导地位，不应该一味的追求多媒体效果，尽量将联系紧密而差别大的内容联系在一起，以提高学习者的兴趣。三，内容组织。内容前后要具有极强的逻辑性，方便学习者在短时间内消化知识。
由于终端设备的多样性，针对终端显示编写不同的模板也是移动学习内容管理的一个重要方面。学习内容的最佳显示在某种程度上还可以激发学习者的学习兴趣。
如今，提供灵活方便的系统，设计适合终端显示的资源，提供内容的快速检索，以及对学习内容的有效管理就成为移动学习内容管理系统迫切需要解决的问题。
三 移动学习内容管理系统的框架设计
在移动学习系统中，学习者使用不同的移动终端通过无线网络连接校园网从而访问移动学习服务器，而管理员和教师则直接通过PC机连接校园网，对移动学习内容进行维护。移动学习系统拓扑图如图1所示：
从图1我们可以清楚的看到，移动学习内容管理系统是移动学习系统服务器端的一部分，是整个移动学习的内容支撑基础。根据以上对内容管理系统、学习内容管理系统、移动学习内容管理系统的研究和分析，本文设计了移动学习内容管理系统的框架结构，如图2所示：
本系统支持B/S结构，移动学习内容管理系统的主要管理工作集中在服务器端的业务逻辑层和数据层。
1 移动学习内容管理层（业务逻辑层）：主要是完成逻辑处理，实现表示层和数据层之间的通信。数据访问顾名思义是对数据库进行各种操作访问，并交由业务逻辑层来调用继而完成逻辑处理。本层所实现的具体功能包括内容的创作编辑，存储管理，用户管理，配置管理，音视频管理，内容检索，资源管理等。
2 数据层：数据层是整个系统操作、管理的基础，主要存放数据库中的数据表和文件系统中的各种数据和文件，所有内容和信息的录入、删除、修改、检索、浏览以及统计都是基于本层进行的。
四 基于Moodle的移动学习内容管理系统的关键问题探讨
本系统基于开源Moodle（魔灯）课程管理系统，Moodle是由澳大利亚教师Martin Dougiamas博士主持开发的学习管理系统，该系统是一套基于“社会建构主义学习理论”设计开发的开放源码的软件，它能够帮助教师高质量的创建和管理网络课程[11]。Moodle提供内容管理、论坛、测验、作业、聊天、选项表、日志、标签、WiKi和调查等功能。它主要为课程设计提供在线课程编辑平台，同时也为学习者提供一个在线的学习环境。Moodle平台采用模块化的结构设计和面向对象的开发方法，从系统架构上说，符合当前流行的三层B/S结构，基本实现了数据访问，业务逻辑和用户界面的分离，具有良好的灵活性和扩展性[11]。系统的开发运行环境是LAMP（Linux＋Apache＋MySQL＋PHP），当然Moodle软件也可以在Windows系统下运行。本系统是基于Moodle课程管理系统，结合移动学习方式、学习者的需求以及移动学习内容特点等诸多因素，对Moodle系统做适当改进，使其为移动学习提供内容管理支持。本系统主要从以下几个方面进行研究：
1 数据库的设计
在Moodle软件系统中，结构化的内容存储在开源关系数据库MySQL中，文章所研究的Moodle 1.8版本的数据库中一共有214个数据表，数据表虽然很完善，但由于应用环境的不同，它在支持移动学习内容管理方面还存在缺陷，重新添加数据表并设计数据表之间的关系是实现移动学习内容管理系统的第一步。数据库中应该增加一些移动学习环境下需要记录的信息，如用户信息、设备信息、课件信息、交互信息等数据表。本文针对不同的移动设备设计相应的资源，当用户接入网络，请求服务器，服务器则根据用户的注册信息，首先对用户设备进行识别，然后提取适合用户终端显示的内容返回给用户。其中终端设备数据表的字段涉及终端设备型号、屏幕大小、标记语言支持、图像格式、内存大小、色彩支持、浏览器特性等属性。在课件存储表中，扩展课件存储表字段，增加课件描述字段，以便快速关联到相应的终端设备。
2 移动学习课件制作工具的设计
目前的课件开发都是先使用课件编辑工具来开发内容，然后通过整合工具，进行内容包装，这对课件的编辑者来说，存在一定的难度。因此设计所见即所得的在线课件编辑工具是目前需要解决的问题之一。设计课件在线编辑工具的时候，首先要考虑课件使用终端的屏幕大小，提供课件编辑模板选择，不同的模板应用于不同的显示终端；其次是课件属性的描述，课件属性元数据的选择可以为用户搜索提供依据，提高搜索效率；最后是内容添加和存储，学习内容应该存储到课件资源库的数据库表内，方便用户检索。课件编辑工具可以实现课件的快速制作和入库，并保证课件的完整性。
3 多媒体文件管理模块的设计
随着无线网络的发展，3G时代的到来以及移动资费的不断下调，使用手机下载音/视频文件的速率和资费问题也将得到有效解决，同时也对服务器端的内容提出了新要求提供可供用户浏览、下载的多媒体文件，而Moodle本身并不提供对多媒体文件的管理。因此，本系统设计了多媒体文件管理模块来支持用户需求。此模块中的多媒体信息记录在数据库中，分别建立音/视频以及Flash文件的存储表，数据表中存储多媒体文件的基本属性信息以及存储的路径，而原始的多媒体文件则存储在本地磁盘中。根据不同的角色权限，用户可以通过提供的检索功能发现、浏览以及下载多媒体文件。多媒体文件管理模块的用户访问权限图如图3所示：
4 移动学习内容搜索的设计
由于Moodle设计的搜索功能不够强大，很多已有的课程因为检索语输入的不够准确而无法搜索到，严重影响学习者的学习积极性。因此，要建立强大搜索引擎也是移动学习内容管理的一个主要任务。针对存储内容的数据表，建立基于关键字的精确搜索和模糊搜索，进一步实现站内的简单搜索和多级搜索功能，从而为学习者查找内容提供方便。同时还可以通过建立目录树查找来实现对内容的检索。
五 总结
本文在分析内容管理系统的基础上，总结了移动学习内容管理系统的特点，提出了移动学习内容管理系统的框架，并在研究、分析开源软件Moodle的基础上，讨论了支持移动学习的内容管理的关键问题。在后续的研究工作中，将进一步研究移动学习以及学习内容的相关标准，制作符合国际规范的移动学习课件，实现移动课件的标准化，为移动学习提供功能完善的内容管理系统。
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参考文献
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Research and Design of M-learning Content Management System
YANG Yan-yan LI Xiao-cong GAO Min
(School of Electronics and Information, Northwestern Polytechnic University, Xi’an, Shaanxi 710072, China)
统计学内容范文5
关键词：系统结构；系统能力；教学内容
0、引言
计算机系统结构课程是高等院校计算机科学与技术专业的一门重要专业核心课，在已具备基本的计算机软、硬件知识基础上，从软、硬的总体设计角度出发，研究如何改善计算机系统组织结构以提高系统性能特别是应用程序性能的方法，组织性价比高的计算机系统，着重讨论软、硬件功能的分配以及如何最佳、最合理地实现分配给硬件的功能。该课程对于学生全面理解计算机系统的层次结构、建立计算机整机的概念、了解软硬件之间的关系、培养计算机系统分析设计及开发能力都起到非常重要的作用。
1、加强系统能力培养
2013-2017年教育部高等学校计算机专业教学指导委员会制定的教学指导计划中指出，计算机专业应该培养的四大基本能力包括计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力和系统能力。计算机系统结构课程应从全局和系统的角度介绍进行计算机系统设计所必须了解与掌握的专业知识，培养学生的系统认知、系统设计、系统开发和系统应用能力，这4方面就构成了系统能力。四大基本能力及能力点分配见表1，每种基本能力都有相应能力点的分配，其中系统能力占到75%。
当前计算机专业学生最重要的是必须加强系统能力培养。相比其他专业学生的计算机基础和应用能力，计算机专业学生的核心特点和需求是更强调计算机系统能力。其他工科专业（如通信工程、电子工程、自动化专业等）也都开设了一些与计算机相关的课程，如C++程序设计、数据结构、计算机组成原理、汇编语言等。如果把这些课程比作列车车厢，计算机系统结构就是连接这些车厢的挂钩和轨道。没有挂钩，车厢之间就孤立无联系；没有轨道，列车无以依托便无法驰骋。计算机专业的学生区别于其他专业学生最重要的能力就是能否将这些课程所学内容系统地联系起来，能否从总体结构、系统分析这一角度研究计算机系统。
2、从系统层面构建知识体系
ACM和IEEE/CS联合工作组于2012年11月提交了具有指导意义的计算机科学课程教学参考计划Computing Science Curricula 2013，其中明确指出计算机组织与体系结构应当建立在深入理解计算机系统硬件环境与更高级的软件层基础上，要求学生理解计算机系统基本组成、特征、性能及其之间的关系，特别是现在和未来利用并行性所带来的计算机系统性能的改进。
通常计算机系统结构课程面向高年级本科生开设，其原因是该课程涉及与计算机软、硬件相关的方方面面知识，因此孤立学习这门课程不可取，必须从系统层面建立知识体系。课程体系既是一个整体，又应当连贯而有继承性，能够满足本科以及更高层次的教学需求。
计算机系统结构课程与相关课程共同构成的教学体系如图l所示。该体系所包含的知识应当涵盖于计算机专业学生应具备的知识体系中，其中虚线以下部分是针对本科2-4年级学生开设的课程，虚线以上部分是针对本科以上层次开设的相关课程，其中灰色部分课程是与计算机系统结构课程联系最为紧密的课程群。
从系统层面构建知识体系有利于高年级学生将所学知识立体化，形成科学完整的知识体系；注重课程之间的融合与衔接能促使学生真正做到融会贯通，领略到计算机专业最核心、最本质的内涵。
3、教学内容划分与学时安排
以课堂教学为主导的教学活动中，教学内容对学生学习兴趣的培养至关重要，因此有必要对教学内容进行精心合理的设计。
目前信息工程大学计算机系统结构课程的教学分为3个不同层次：一是计算机专业本科必修课程；二是针对研究生阶段的高性能计算机体系结构；三是面向非计算机专业（电子工程专业、芯片专业等）开设的计算机系统结构选修课程。教师应当针对不同授课对象适当调整教学内容的学时安排，通过查阅网上公开资源，将信息工程大学针对计算机专业本科开设的计算机系统结构教学学时安排与美国加利福尼亚大学伯克利分校（UC Berkeley）、美国威斯康星大学（WISC）、国防科技大学等进行对比，对比情况见表2。
从表2可以看出，我们对教学内容的划分与各大名校相比较为一致，结构较为合理。其中国防科技大学和信息工程大学的高级专题主要是介绍多处理机系统、机群系统的基本工作原理，为研究生阶段的后续课程学习打下基础。美国加利福尼亚大学伯克利分校针对本科生开设的高级专题部分占到总学时数（60学时）的20%且内容丰富，主要讲授GPU体系结构中的数据级并行、多核结构下的线程级并行及相关内容，对专题的拓展程度较为深入。美国威斯康星大学对计算机系统结构课程仅就本科生阶段分为3个层次，总学时70学时，随着课程不断进阶，教师对讲授内容的延展程度和深入程度不断加强，高级专题涉及计算机系统的保护与安全、并行算法、并行检测的原则、矢量化编译器、互连网络、阵列处理机、多处理器的同步、数据一致性、数据流计算机和其他特殊用途的处理器结构等一系列知识。
信息工程大学自2012年针对计算机系统结构课程实施教学改革以来，把该课程的实验部分集中在寒暑假实践周进行，将课堂讲授部分学时压缩为36学时。与国防科技大学相比，尤其是与国外名校相比，我们更注重基础知识的教学，高级专题部分所占比重较少，计算机专业的其他课程中也存在类似情况。
4、面向系统能力的教学内容设计
计算机系统结构课程由于涉及多门计算机专业的软、硬件课程，知识体系庞大，各门课程的教学内容交叉多，对讲授该门课程的教师要求很高，不仅要熟悉该课程内容，还要准确把握相关课程尤其是课程间的教学融合点。
计算机系统结构介绍了计算机系统的内部工作原理以及软硬件分界面的权衡策略，对计算机的整体性能进行评价和改进，从而建立计算机软硬件整机的概念。美国普渡大学fPurdueUniversity）计算机科学系资深教授科默fDouglasE，Comer）博士曾经在他的著作中指出：计算机系统结构课程将计算机软硬件知识统一起来，在许多计算机科学（Computer Science）的教学计划中，计算机系统结构是惟一一门能让学生接触到与编程相关的计算机结构方面的课程。
表3列出了计算机组成原理、计算机系统结构、计算机操作系统等课程的教学融合点，同时将不同课程的授课内容进行横向对比，旨在找到核心课程之间教学融合点的区别与联系，使得课程衔接更加顺畅，教学重点更加突出。
由表3可以看出，计算机组成原理（CP）强调基本运行原理，计算机系统结构（CA）强调性能优化方法，而操作系统（0s）则侧重从系统软件角度管理计算机软硬件资源；Os多用软件的方法解决问题，CP则从硬件的角度思考问题，cA在软件和硬件之间权衡考虑后取一个折衷，讨论具有最佳性价比的软硬件资源分配方法以及软硬件界面的划分。
比如，教师在cP中讲三大部件连接结构时应该在细化部件讲授的基础上讲清楚最根本的全局通路，在CA中讲结构时应该屏蔽硬件细节，重点讨论系统全局结构和优化方法。如果忽视全局概念，就容易陷入模块化讲授的误区，导致衔接出现断层。
再比如，CP中在汇编级讲清指令集接口，讲清CA中汇编级的描述与cP的关系，而在cA中则要讲清高级语言、编译、操作系统和硬件结构的关系以及性能分析中各方面带来的影响，否则容易令学生对系统软件层面产生误解，弄不清流水线硬件结构与指令集的关系。
教师在讲授时应采取不同的策略，从而达到不同的教学目的，面向系统能力的授课对教师本身就是一种挑战。学生在教师指导下将新的教学内容与之前所学课程的教学内容联系起来，从而更容易把握关键点，在已经熟知或略有了解的知识领域换一种角度和思路展开分析和研究，提高学习兴趣。
面向系统能力进行教学内容设计可以让学生更多地了解学习该课程的意义。计算机系统结构课程中的内容有利于学生理解程序设计中不同选择和取舍带来的影响，从而提高程序的效率。学生通过学习硬件工作原理可以改善编程的过程，能够更迅速地查明故障来源，从而减少程序中的错误，而理解计算机的工作原理与系统结构则有助于学生今后从事系统级的程序开发或参与设计一个真实的计算机系统。
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论文摘要：阐释了“新课导入”教学设计的重要性；结合案例评析了在教学视导过程中，不同教师在对同一教学内容进行“新课导入”时，因引入方法不同而产生的教学效果上的差异。
1 “新课导入”教学设计的教育教学理论基础
心理学家布鲁纳认为：人类记忆的首要问题不是贮存，而是提取。他强调新学习知识与以前形成的某种知识结构必须存在某种联系，只有学习者把外来刺激同化到原有的认知结构中去，学习才会发生学习心理特征。
基于此观点，笔者认为“新课导入”是一项很重要的教学设计，教师在进行“新课导入”教学设计时，要考虑以下几点：一是“新课导入”的材料要能将学生原有的知识系统充分调动起来，为本节课学习新知识服务；二是“新课导入”的方法要符合学生的学习心理特征，要能激发起学生的求知欲；三是“新课导入”的手段要新颖奇妙，让学生在学习前有一个愉悦的心情与学习激情；四是“新课导入”的问题设置要有一定的探究性，让学生的思维处于一种活跃状态，课堂教学过程才能活跃起来。
“新课导入”所用的材料是根据新授课教学设计的要求，在广泛征集材料的基础上经过精心筛选而定。“新课导入”材料的选择要符合下列条件：一是要符合学生的心理发展特征，能驱动与唤醒学生原有的知识结构与内在动机；二要兼有科学性、趣味性或新颖性，能激发学生学习新知识的兴趣与主动性；三要能起到在新课知识与原有知识系统间建立相互沟通的桥梁作用。
在进行新授课教学前，每位化学教师都会用语言、文字、图片、影视或实验等方法来导入新授课内容，这是中学化学课堂教学过程中必不可缺一个环节。“良好的开端是成功的一半”，如果能选择恰当的、有效的材料，通过“新课导入”这一环节充分调动学生的学习兴趣，必能大大提高化学课堂教学的效果。
如何有效利用“新课导入”这一环节提高课堂教学的效益？如何在有限的时间内，利用有限的材料或手段，发挥“新课导入”的最大效用？笔者将在教学视导过程中接触的一些典型“新课导入”案例进行了汇集、研究与评析。
2 “新课导入”典型案例与评析
“新课导入”的目标很明确：一是激发学生的学习兴趣，营造学习氛围，为本节课的教学目标达成做好情绪上的辅垫；二是调动学生原有的知识系统，为本节课的教学目标达成做好知识方面的准备。
2008年，在对全县高一年级的化学课堂教学进行调研时，不同的教师在讲授“《化学1》（必修、苏教版）专题3第二单元铁的获取及应用”教学过程中，使用不同的“新课导入”法及带来的不同的教学效果，引发了笔者的深思，现摘录与评析如下：
2.1 利用实验的神奇魅力导入新课
如，在听张老师的课时，他用自己设计的新颖小实验来导入新课，极大地激发了学生学习化学知识的欲望，为本节课的新知识学习开创了一个良好的开端。
张老师：请同学们看化学实验小魔术：［实验1］——教师2只手分别戴上乳胶手套，一只手沾取一点氯化铁溶液，另一只手沾取一点硫氰酸钾溶液；然后，双手摩擦后放开展示，出现“血淋淋的”双手。
生：（惊呼）啊？怎么回事？
张老师：（笑）别紧张！这是铁的化合物发生了化学反应产生的实验现象。
张老师：请再看化学小魔术：［实验2］——教师取约20 ml近无色的黄血盐［六氰合铁（ⅱ）酸钾］溶液倒入烧杯，再加入氯化铁溶液约10 ml，烧杯中无色溶液变为蓝黑色。
生：（骚动）啊？太有意思了，这不是蓝黑墨水吗？
张老师：（笑）这不是蓝黑墨水。蓝黑墨水主要成分是鞣酸亚铁和蓝色有机染料，也与铁元素有密切关系。同学们！铁及化合物还有很多你还不知道的化学性质，你们愿意在这一节课和我一起来探究铁及化合物的性质与用途吗？
……
化学实验最能激发学生们的学习兴趣，化学实验课是学生们最喜欢的课程之一，这是众所周知的事实。张老师用化学实验来导入新课，符合学生们的认知学习特征，调动了学生们学习化学知识的内驱力，所以取得了非常好的教学效果。
其实，化学实验一直是中学化学教学的重要目标之一。教育部颁布的《普通高中化学课程标准（实验）》中明确规定：通过实验探究活动，掌握基本的化学实验技能和方法，进一步体验实验探究的基本过程，认识实验在化学科学研究和化学学习中的重要作用，提高化学实验能力，强化科学探究意识，培养学生的创新精神和实践能力［1］。如果我们的化学教师都能像张老师那样，充分地利用化学实验这一重要的教学手段去服务教学，我们的学生的动手能力与科学探究能力将得到极大的提高。
2.2 用系列图片或视频导入新课
如，在听郑老师的课时，她用投影仪投放出了自己编制的系列图片，并通过学生对图片的观察与思考，梳理了学生原有的知识系统中关于铁的相关知识，又通过问题的设置达到了激情励志的效果，为新知识的学习做好了铺垫。
郑老师：（投影）请同学们观看下列图片：［图片1-铁的各种矿石——赤铁矿、磁铁矿、黄铁矿、菱铁矿等］、［图片2—我国古代炼铁模型图］、［图片3—我国现代炼铁高炉模型图］、［图片4—铁在国防科技中的重要用途——飞机、军舰、坦克、枪械等］、［图片5—铁在生活生产中的重要用途——汽车、火车、家用电器、生活用品等］。
郑老师：观看了这些图片，你们有什么想法？
生甲：铁的用途那么广泛，铁这种金属太重要了，一定要学好铁的有关知识。
生乙：我国古代人民太了不起了，最先发明了炼铁技术，我感到非常骄傲。
生丙：钢铁是年产量最大的金属材料，每个人都离不开它。
生丁：我想知道铁矿石是怎么转化成铁的？铁与钢到底有什么区别？
郑老师：回答都很好，铁是生产生活中用途最广泛的金属，现在我国的年产量已达到5亿多吨，我们一定要掌握铁及化合物的相关知识，为我国的现代化建设服务。
……
从郑老师非常好的课堂教学效果来看，合理的图片或视频组合，确实能调动学生的学习新知识的积极性。图片资料以其特有的直观醒目、表述内容丰富多彩而倍受人们的欢迎。据笔者粗略统计：仅苏教版高中新课程标准课本《化学1》（必修）中，所用的知识性、激励性的图片就多达一百余幅。
当然，新课导入材料可以是优化组合后的一组图片，也可以是下载后经过剪辑的视频，还可以是精心准备的一段文字资料。无论是图片、视频还是文字资料，都要与新的学习内容密切相关，且要具备承前启后、科学合理、选材新颖等特色。
2.3 运用问题探究法导入新课
如，在听乔老师的课时，乔老师用她精心设计的问题探究法来导入新课，给听课的所有教师都留下了深刻印象。
乔老师：现在讲台上有两块体积大小与形状相同的银白色金属丝，只知道它们分别是铁与铝，请你们用不同的方法找出哪种是铁丝？
生甲：掂一掂它们的重量，重的是金属铁；
生乙：用磁铁吸引它们，能被磁铁吸引的是铁；
生丙：用力弯曲一下，易被弯曲的是铝；
生丁：与相同稀硫酸或盐酸反应，产生氢气慢的是铁；
生戊：分别用锤子敲打，不易被锤成薄片的是铁；
生已：在氧气里燃烧，能产生黑色固体的是铁；
生庚：放在水中一段时间，产生红色锈斑的是铁。
乔老师：同学们的回答都很好，但这些都是我们对铁的性质简单肤浅的了解，铁元素的很多性质我们以前还不了解，为了全面地了解铁元素，让我们一起探究“铁的获取与应用”。
……
乔老师用“问题探究”的方式导入新课，既能引导学生迅速回忆以前所学过的知识，又能开启学生记忆中固有的、与新知识有关联的知识系统，还能培养学生探究问题能力与分析解决问题能力。由于学生思维活动激发得好，课堂教学过程中学生的思维都处于一种兴奋状态，师生间的配合默契，教学效果非常显著。
美国教育家jamesm?sawrey曾经说过：“学习的所有形式都可以看作是问题解决的过程”［2］。学生带着问题走进教室，再带着更多的问题走出教室，这就是以问题为纽带的问题探究式教育的宗旨。课堂教学中教师并不以知识的传授为目的，而是以激发学生的问题意识、加深对问题的思考深度、探求解决问题的方法，特别是形成自己对解决问题的独立见解为目的。因而，“新课导入”时应该注意学生思维活动的激发，让学生在分析与解决问题过程中学习与接受化学知识，可以为学生的终身发展奠定良好的基础。
3 “新课导入”的不理想案例与分析
如果“新课导入”这一环节没有在教育教学理论的指导下去进行认真的教学设计，而是随意地用几句开场白或复习以前学过的知识作为“引子”来导入新课，就不能激发学生的学习激情与求知欲，教师的课堂教学效果就会大打折扣。
在教学调研中，一些化学教师在进行“《化学1》（必修、苏教版）专题3第二单元铁的获取及应用”的教学中，由于使用的“新课导入”方法不恰当，或者缺乏激励性、探究性，导致课堂教学过程中学生思维不活跃，师生共同参与度低，教学效果不理想。现将部分不理想的“新课引入”方法摘录并评析如下：
如，某校化学教师甲在教学时的“新课导入”案例：
教师甲：张同学、李同学请你们上来默写有关铁的化学方程式。
（两学生上台，教师甲提醒：其他学生拿出纸与笔，准备默写）
教师甲：铁与盐酸反应制氢气，铁在纯氧中燃烧，三氧化二铁被碳还原，铁在少量的氯气中燃烧。
（两个在黑板前默写的学生，一人错2个，另一人错3个）
教师甲：我们分析一下这两位同学书写的化学方程式，……，简单的化学方程式默写都错成这样，你们以前学的知识都跑哪儿去了？
（本节课的教学过程中，教师与学生情绪都比较低沉，学生参与教学活动的氛围差）
又如，某校化学教师乙在教学时的“新课导入”案例：
教师乙：在初中我们学习了哪些铁的化学性质？
学生们齐声回答：铁与盐酸反应，铁与氧气反应，铁与盐溶液反应
教师乙：你想知道金属铁还有哪些性质与用途吗？下面让我们一起学习铁及化合物的性质与用途。
教师甲与教师乙的“新课导入”方法都存在的缺陷是：一是导入的方法陈旧，不能激发学生的学习欲望；二是导入新课时所设置问题的探究性不足，不能激发学生在学习过程中的探究意识；三是过分重视所谓的“温故知新”，只将学生的思维与记忆导向初中所学的知识，学生的学习思维不能充分展开；特别要提出的是：教师甲不应该在进行课堂教学前狠狠地批评学生，教师在课堂教学前狠批学生是课堂教学的大忌，即便是个别学生受到批评，班级的大多数学生都会低头不语、气氛沉闷，教师与学生间的配合也会受到很大影响，必然影响到教学效果。
总之，“新课导入”的宗旨就是要激发学生的学习兴趣。学习兴趣是学生对于化学事物特殊的认识倾向，是学生力求认识化学事物、获得有关化学知识经验，带有情绪色彩的意向活动。当学生形成化学学习兴趣时，他对化学事物的感受就会既敏锐又牢固，同时能使中枢神经处于较强的兴奋状态，产生愉快、满意和欢喜等情感体验，推动学生有效地进行化学学习活动［3］。
中学化学教学是一门科学，也是一种艺术。蕴含于其中的“新课导入”，在注重所选材料的知识性、趣味性之外，还要注重导入所用方法的艺术性与逻辑性，以有利于学生接受，有利于孕育出学生的学习兴趣、动机与情感。这种集中了知识化、艺术化与逻辑性了的“新课导入”环节是一种催化剂，有了科学合理且高效的催化剂，我们的课堂教学才能如“行云流水”般流畅，才能有事半功倍的教学效果。
参考文献：
［1］ 中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准（实验）.北京:人民教育出版社，2003：24
