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简述价值工程的基本原理范文1
关键词:地质雷达;勘察技术;工作原理;电磁波探测;手段
中图分类号:[TB16] 文献标识码:A文章编号:
1前言
地质雷达作为勘察高新技术方法,以其分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图象显示等优点,备受广大工程技术人员的青睐。现已成功地应用于岩土工程勘察、工程质量无损检测、水文地质调查、矿产资源研究、生态环境检测、城市地下管网普查、文物及考古探测等众多领域,取得了显著的探测效果和社会经济效益,并在工程实践中不断完善和提高,必将在工程探测领域发挥着愈来愈重要的作用。
2地质雷达技术的基本原理与特点
2.1地质雷达的工作原理
地质雷达是一种使用高频电磁波探测地下介质分布的非破坏性探测仪器。它通过剖面扫描的方式获得地下断面的扫描图像。雷达通过在地面上移动的发射天线向地下发射高频电磁波,向地下定向发射的电磁波,遇到不同的电性界面就会发生反射,电介质间的电性差异越大,反射回波能量也越大。反射到地面的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后,通过雷达主机精确地记录下反射回波到达的时间、相位、振幅、波长等特征,再通过信号叠加放大、滤波降噪、图像合成等数据加工处理手段,形成地下断面的扫描图像。通过对雷达图像的判读,便可得到地下目标物的分布范围和状态。
2.2地质雷达的特征参数
地质雷达的基本原理是基于高频电磁波理论,工作方式是以宽频带短脉冲电磁波形式,由地面通过发射天线(T)送入地下,经地下地层或目标层(抛石层界面)反射后返回地面,为接收天线(R)所接收(见图1)。整个过程脉冲波行程需时:
(V为电磁波速,X为天线距,Z为目的层深度)。
当地下介质中的速度为已知时,可根据测定到的精确的t值(ns,1ns=10-9s),由上式求出反射体的深度(m)。 式中X值在剖面探测中是固定的。当V值难以确定时,可采用近似计算,其中C为光速(3×108m/s),εr为地下介质相对介电常数,可以利用经验数据或测定获得。
雷达图形常以脉冲反射波的波形形式记录,波形的正负峰分别以黑、白色表示,或者以灰阶或彩色表示。这样,同相轴或等灰度、等色线即可形象地表征出地下反射界面,图2是雷达波形记录示意图。
图1 反射探测原理图 图2 雷达波形记录示意图
反射脉冲的强度与界面的波反射系数和穿透介质的波吸收程度有关。垂直界面入射系数R的幅值和幅角,分别可由下列关系式表示:
式中a=μ2/μ1、μ和ε、δ分别为介质的导磁系数,相对介电常数和电导率,角标1和角标2分别代表入射介质和透射介质,由关系式可以看出,反射系数与界面两边介质的电磁性质和工作频率ω=2πƒ有关,即与介质的空隙率、含水量有关,含水多,δ、ε值变大,相应地反射系数也会不同。
现场测量,通常采用剖面法(GDP)或者宽角法(WARR)两种方法。前者发射天线和接收天线以固定间距沿测线同步移动;后者是固定一个天线、移动另一个天线或者是两个天线同时由一中心点向两侧反方向移动。上述两种方式的记录点均为两个天线的中心点。
2.3地质雷达的特点及应用
瑞典RAMAC/GPR型地质雷达由屏蔽、非屏蔽天线(50MHz—2.3GHz多个固定天线)、ProEx主机(50MHz—2.3GHz天线共用)、测量轮、便携PC等组成。ProEx主机与PC机之间、ProEx主机与天线之间均采用光纤连接通讯,提高数据传输和发送指令的可靠性,测量轮控制数据的采集,沿测线每道的位置由该道在数据文件中的位置给出,消除人工移动天线造成的测量误差,提高平面定位的精度。
地质雷达是一种用于解决浅层工程地质问题的高新物探技术。由于其采用了高频、宽频带、短脉冲和高速采样技术,因而其探测的分辨率被公认为高于其它地球物理勘测手段。
3地质雷达技术的应用
3.1工程概况
某建设单位在边坡开挖过程中,由于一条工地输水管发生断裂,大量的自来水渗入开挖边坡的土体中,在开挖施工过程中土体失稳产生滑坡,首先是在已开挖整平场地近坡脚前缘地表发生隆起,其后在几天时间里滑坡不断向坡顶发展,其边坡的上部土体呈分台阶、叠瓦片状向下不断滑移,并相伴一系列的张性裂隙,应建设单位的要求我院对此边坡进行了边坡岩土钻探勘察工作,本次采用地质雷达超强地面耦合雷达天线结合前期边坡勘察,验证前期边坡勘察结果和地质雷达在寻找滑坡及滑动面的实际应用,沿原勘察工作中的勘探线进行重新探测。
3.2探测准备
本次滑坡探测仪器选用瑞典MALA雷达及配套RTA天线,天线中心频率为50MHz,天线间距为4m,采样步长为0.20m,叠加64次。沿原滑坡勘探坡面自下而上布置一条近200m长的连续测线。
3.3数据处理与分析
依据前滑坡勘察地质资料显示该工程区域的基岩为紫红色泥质砂岩,上覆粘土层较厚,坡面植被较发育。理论上滑坡滑动面上下,粘土与基岩风化层电性差异较小,雷达探测的数据反映出的图像界面应不甚明显,在数据处理时用Reflexw软件进行了相关技术处理,并根据地形起伏对地形进行了修正。得到数据图像较清淅的反映了滑坡剖面的不同岩性和上部滑坡各结构面分界线,下图3是本次地质雷达实测剖面。
图3 主滑动段沿坡下至坡上地质雷达剖面(方向与主勘探线一致)
根据本次地质雷达探测成果,滑坡面上部土体沿多层滑面向下滑移,其滑动面以上滑动体在脉冲反射波中的反应为强烈的杂波面反射,表现为一系列与坡向相近的反射面。而滑动面以下的未发生滑移的紫红色泥质砂岩基体,其波形表现为均匀完整的连续波,与其上部波形形成强烈的反差。揭示的滑动面深度与勘察揭示的滑面深度亦基本吻合。
4结束语
综上所述,地质雷达是目前最为快速、高效、经济的高新探测技术,有较强的理论性与实用性,具有推广应用价值。今后在应用方面,应当进一步研究探测目标参数和响应,提高分辨率、扩大探测深度,提高地质雷达图像的反映效果,强化数据处理和资料分析,以深化雷达图像的电磁波反射特征与地质特征的相关性。从而促使这一高新地球物理勘测技术迅速发展,适应新时期地质勘察工作的要求。
参考文献:
简述价值工程的基本原理范文2
关键词:大数据;软件工程;软件服务工程;第四范式
自上个世纪90年代初,信息高速公路在美国提出以来,历经近30年的发展演进,信息技术发展突飞猛进,信息化领域的新技术、新词语层出不穷,诸如IT技术、互联网技术、大数据技术、区块链技术、人工智能等。并且对人们的生产、生活方式产生了深刻的影响,认为现在进入了大数据时代、万物互联时代、智能化时代等。笔者认为,一直以来,其中除了硬件的发展,还有两个关键因素同样值得关注,一是数据,其是基础和目的;二是软件,其是方法和工具。唯如此,才能实现在软件生命周期即设计、开发、运行、优化,实现与大数据生命周期即获取、清洗、集成、分析、呈现等的互动。[1]换言之,现在来说,就是大数据和软件工程,二者助推了信息技术的发展,同时也是信息化的产物,在大数据时代背景下,研究软件工程技术的应用,对于经济社会的发展有着十分重要的意义。
1大数据和软件工程简述
1.1大数据简述
沃尔玛的“啤酒与尿布”是众所周知的大数据经典案例,大数据已经是当今信息社会炙手可热、耳熟能详的词汇,而且已形成共识,即人类已经进入大数据时代。上个世纪80年代初,《第三次浪潮》一书风行全世界。该书作者美国社会思想家阿尔文托夫勒就在文中将人类社会发展划分为三次浪潮,即以“农业文明”为主导的第一次浪潮,以“工业文明”为主导的第二次浪潮,以“信息化”为主导第三次浪潮。[2]其中首次提出了“大数据”(BigData)一词,并且,以“第三次浪潮的华彩乐章”这样的用词对其进行热情的讴歌。[3]全球著名咨询公司麦肯锡于2011年5月了《大数据:创新、竞争和生产力的下一个前沿》报告,公认此报告宣告了大数据时代的到来。由于大数据概念的提出源于不断的发展实践,其本身并没有严格、权威的定义。通常认为,大数据的大即大数据集的规模一般应达到10TB左右,现在已经达到了PB级的数据量。维基百科称“大数据”是这样一个术语,即其是用以描述用传统的数据处理应用软件无法完好处理的庞大的或者复杂的数据集。但“大数据”这一概念并不仅仅指数据规模的庞大,还包括对这些数据对象的处理以及应用活动。IBM提出大数据通常具有“5V”特征:Volume(数据体量大)、Variety(数据类别多样)、Velocity(处理速度快)、Veracity(数据真实性高)、Volume(数据价值高)。[4]大数据技术分类并分平行关系,而是呈纵向、层级状结构,详见图1所示。
1.2软件工程简述
软件工程本身并没有严格、权威的定义。并且,也是直到20世纪60年代初才出现了“软件”一词,于此之前,更多的是程序的概念,后来人们认识到与程序相关的文档也有着相当重要的作用,才有了“软件”一词的出现。软件发展至今天,已经远远不是程序个体或者程序员合作的方式能够完成的,即使能够完成,也会是效率低下、程序运行可靠性差,或者说根本就无法完成。于是,在1968年召开的大西洋公约学术会议上提出了软件工程的概念,简单理解,就是以工程的方法来进行软件系统设计、开发、运行、维护、优化等技术的总和,进一步言之,就是用“计算机科学、数学管理科学等原理,以工程化方法制作软件的工程”,属于一门交叉学科。[5]通常认为其包含有四个要素:(1)软件工程目标;(2)软件工程范型;(3)软件工程过程;(4)软件工程原则。
2大数据与软件工程的结合方式
宏观上讲,软件工程是比大数据更为宽泛的概念,大数据的技术与应用被软件工程所涵摄。如图1所示意,虽然大数据的各项技术与应用属于垂直领域,而软件工程牵涉的是横向领域,更加关注软件产品及软件系统工程上的实现及其管理。但是,大数据无论是其产品还是其系统的完成与落地,都离不开软件工程方法论的支持。换言之,软件工程的方法与技术贯穿于大数据的开发与应用,大数据也只是在软件工程发展过程中出现的概念。软件工程开发具有综合性,其应用渗透于各个学科和领域,大数据的技术与应用当然是软件工程所关注和研究的对象,或者说大数据技术的每一环节都离不开软件工程的支持。大数据应用的基础是要依赖数据链条的完整性,采用相应的算法于海量的数据中进行规律分析,算法要依据相应的实际环境进行相应的升级,遵循开发的基本原理,充分调整数据分布,从而在研究过程中将大数据技术与软件工程方法结合起来。并在开放的环境中通过网络与通信技术实现数据的共享,在此过程中,软件技术和水平亦能得到进一步的提高。在二者相互作用渗透的过程,软件效率得到提高,软件效益得以提升,从而实现客户需求的最大化。在软件开发过程中,还需要有必备的硬件和软件的支撑,来支持相应的数据流,随着数据流的增长,对于硬件和软件就会有更高的要求。工程技术人员在对数据流进行分析研究的同时,专家学者还会对在线服务进行研究。但是,数据流是重点,包括对数据流的使用方法的研究,对支撑数据流的软件和硬件的研究。另外,从软件工程开发角度看,无论是在服务端还是在用户端,软件的运行当然会产生大量的数据流,都将产生大量的数据信息,这些数据流对于软硬件的使用寿命有着决定性的影响。因此,在软件工程的开发中,对于海量数据产生的环境下,更有必要做好数据流的管理,要高度重视数据流的分析研究,并且对于原始数据进行深入的研究也应该引起重视,以期延长软件的使用周期。[6]
3大数据时代的软件服务工程
软件服务工程即所谓的面向服务的软件工程,强调的是其相对于传统软件工程的扩展。近些年来得到了很快的发展,已经成为当今时代的主流社会需求之一,服务功能已经是软件开发的基本原则。另一方面,也可以将其直观理解为“软件(Software)+服务(Service)+工程(Engineering)”三个方面的交叉融合,或者软件工程与服务工程两者的融合等。其内涵可以理解为研究面向服务的软件工程原则、软件工程方法以及软件工程技术,同时利用相应的软件服务设施和平台,开发较高水平的软件服务系统。[7]软件开发者根据需求变化,在社会实际实用中,以面向服务作为主要建设目标。在开发的初期就要首先搭建好软件的框架,充分利用编程语言、构思好编程思路,确保开发软件能够提供可靠的服务应用,保障软件运行时的稳定与可靠。在实际的服务过程中,要求开发者运用分布式应用程序,以虚拟操作的方式提供用户相应的服务。在应用中,融合大数据技术,能够实现对数据进行编程,达到软件互操作的效果,并提高对数据的主动协调。软件工程开发工程师可以对数据信息共享,实现各种学习交流,对软件进行协同开发,并结合用户的反馈,对软件系统进行优化处理,提高软件的性价比。近年来,开源软件是较为成功的软件习作模式,但是,其采用常规的研究方法,应用价值还不是很高。与开源软件相比,群体软件工程属于一种分布式软件开发模型,能够依靠网络进行任务分配,并能实现创造性的查询,通过众包形式的开发,解决开发过程中的难题。并且,在整个开发过程中,众包开发可以贯穿其全过程。所谓众包,一如其字面含义,是一种分布式的生产开发模式和问题解决方案。通过该种方式,开源软件和商业软件均可通过网络进行任务和责任分配。[8]随着我国计算机科学技术的不断发展进步,软件工程技术也取得了长足发展,软件服务工程也支持得到拓展和延伸。在大数据时代背景下,我们应当加快大数据技术和软件工程技术的融合与创新,提升对海量网络数据进行编程处理的能力,提高软件的安全和效能,增强其稳定性和可操作性,进一步整合软件工程系统的集成度。
4数据密集型科研第四范式
图灵奖获得者、关系数据库研究专家詹姆士格雷(JamesGray)曾经从科学哲学的层面将人类科学研究模式总结划分为最初的实验科学阶段,之后的理论科学阶段,到通过模拟的方法进行的计算科学三个阶段,相对应地称之为科学研究的第一范式、第二范式、第三范式。但是伴随着模拟连同实验所产生的海量的数据,需要由软件处理这些由各种仪器或者模拟实验产生的海量数据,并将处理得到的信息和知识存储于计算机中。之后,科研人员只需要对这些存储于计算机中的少量数据进行分析研究,不再是直接通过仪器或者模拟进行研究。因而基于数据密集型科学研究独特的技术以及其显著的不同于以往研究的特点,詹姆士格雷在2007于其科研报告中提出了将这种数据密集型的科学研究模式从计算机科学类型中单独区分出来的思想,随之产生了一种被称之为第四范式的新的科研模式。该报告整理后题名“吉姆格雷论e-Science:一种科研模式的变革”,成为微软于2009的年首次全面对数据密集型数据进行描述的论文集《e-Science:科学研究的第四种范式》的开篇文章。[9]当前,相当多的计算机领域的专家学者对数据密集型科研第四范式予以了关注,并进行了相应的研究,探索出了相应的方式方法,第四范式的研究被认为是大数据时代背景下软件工程技术研发的关键。信息化的发展与渗透,导致一切的事物都在随之发生着变化。包括实验、理论分析和计算科学均在数据泛滥的影响下与之前大不相同,软件工程技术既要适应科研第四范式,又在其中扮演着更加重要的作用。传统范式下的目的与探索之间不能够很好地衔接,数据信息的应用效率难以保障,难以满足项目管理目标的实现。数据密集型科研第四范式下的技术以及理论相关内容,与大数据技术特别是其中的存储技术有着紧密的关联性,其待探索的空间和应用价值相当广阔,其数据信息研发急需相应的理论支撑,该范式下的软件工程技术应用模块,亦能够对其他范式下的数据信息进行分析,对于更好地实现数据的存储与处理,提升处理效率,有着重要的研究价值。在第四范式模式下,对集成密集型数据的软件服务价值进行评估是首要的,需要摒弃以往的数据统计方法,构建新的针对大数据进行信息统计和分析的方法,这对软件工程技术的发展起着重要的作用。在软件工程技术的研究中,应当更新传统理念,重视其对大数据的处理和分析能力,使软件产业呈现全新的面貌,从而亦能促进其对大数据的数据分析能力。在第四范式的基础上,亦能够更好地支持第三范式,甚至于第一范式。该范式研究在我国软件工程开发中还处于初级阶段,软件工程开发人员需在强化已有数据模型研究基础上,加速由第三范式向第四范式的转变,尽快实现其应用层面的服务价值。
简述价值工程的基本原理范文3
关键词:WebGIS;基本原理;实例研究;问题研究;发展趋势
中图分类号:TU984.2
文献标识码:A
文章编号:1008-0422(2012)06-0103-02
1 引言
二十世纪以来,面对呈指数增长的各种海量信息,GIS作为地理空间信息处理手段,应用日益广泛且需求量巨大。互联网技术的迅速普及更使GIS的发展发生了质的变化, GIS也面临着机遇和挑战。Internet已成为GIS新的操作平台,与Internet技术和标准融合后的WebGIS是GIS学界研究的热点问题。
宋关福[1]从用户实用角度将WebGIS定义为:WebGIS是Internet技术应用于GIS开发的产物。简单地说,所谓WebGIS是一个基于Internt/Intranet网络环境的一种分布式计算机信息系统,是利用万维网技术对传统GIS 的改造和发展,它能够通过网络进行地理信息的动态、共享、交互分析和查询,Web分布式交互操作是WebGIS的重心。WebGIS的基本思想就是在互联网上提供地理信息,为用户提供空间数据浏览、查询、制作专题地图和分析的功能。
2 webgis基本原理
2.1信息实现技术
目前用来构建WebGIS 系统的技术方法主要有: 通用网关接口法( Common Gateway Interface- CGI) 、服务器应用程序接口法( Server API) 、插入软件法( Plug- ins) 、ActiveX 构件法和Java 编程法等,如表1所示。
2.2数据库管理技术
数据库管理技术包括以下几点[2]:
① 由关系型数据库( RDBMS )管理属性数据。地理空间数据以文件的形式存储,由空间数据管理软件包进行空间操作。地理空间数据文件和关系型数据库之间以指针或关键字建立联系。
② 对关系型数据库进行完善,使其统一管理属性数据和地理空间数据。
③ 在关系型数据库中引入面向对象技术,建立对象关系型数据库(ORDB)或纯对象数据库(OODB),对象与底层表示分离,空间属性与非空间属性定位平等,实现了属性数据和空间数据一体化管理。
2.3实现模型
目前基于 Internet/Intranet 的 WebGIS 应用开发模型一般是 C(客户机)/S(服务器)的结构以及在此基础上发展起来的 B(浏览器)/S(服务器)结构,体系结构由最开始的二层结构发展到多层结构。其实现模型,归纳起来主要有瘦客户端/胖服务器模型、胖客户端/瘦服务器模型、均衡客户端/服务器模型三种[3],其中均衡客户端/服务器模型是目前最常用的模型。其原理、优劣归纳如下表2所示。
3 案例研究——基于webGIS的土地利用总体规划信息与管理系统
土地利用总体规划的规划成果(包括图件、文本、说明和表格)基本上都是以图纸、文本的形式保存和管理,存在共享性差、利用效率低、形式单一、成果保存难度大等缺点,利用网络进行土地利用规划信息的,推进土地利用规划信息的全社会共享,提高规划的开放性和公众参与性,具有非常重要的现实意义和应用价值[4]。土地利用总体规划网上信息与管理系统设计流程如图1所示。
4 问题研究
WebGIS的发展拓展了GIS的应用领域,但是从WebGIS的应用现状可以看出,这项技术远未成熟,仍面临着一系列的技术瓶颈和挑战:
1)地理空间信息的继承、共享问题[5]
在开发新的GlS应用的过程中,不可避免要使用旧的地理数据,还要使用其它GIS应用程序生成或处理的地理数据。如何继承性地使用这些数据对GIS互操作性提出要求。
2)缺乏丰富的空间信息表现手法[6]
传统的WebGIS以HTML,ASP作为主要的空间信息表达语言,这类语言因不能准确地描述数据的内部结构而难以表达多源、多语义、多尺度和结构复杂的空间数据,无法实现在互联网上空间信息的查询、整合和定位。
3)无法实现跨平台数据访问
虽然目前微软的DCOM , OMG的CORBA和SUN的RMI等中间件技术提供了强大的分布式计算的实现手段,但是它们有一个共同的缺陷,就是在实际应用中属于封闭式的网络。这使它们无法扩展到迅速发展的互联网上。这样的系统往往十分脆弱,如果一端的执行机制发生变化,那么另一端便会崩溃,使得WebGIS无法实现跨平台的数据访问。
4)传输速率瓶颈和可视化
目前互联网的带宽还处于较低的水平,海量空间数据的传输和图像图形的表达成了WebGIS体系模型的技术瓶颈。在现有的网络和硬件条件下,如何建立快速的响应和传输机制,如何向用户提供多样化的、直观易懂的图形用户界面,动态地、客户化地表现地理空间数据是目前WebGIS的一大难题。
5)分布式操作问题
分布式工作包括空间信息的分布式获取、存储和处理、分布式查询、分析和输出[7]。在目前的技术条件下,分布式存储和获取空间信息已经没有多少问题,但协同不同地区的计算机来处理、分析分布式数据还不能够很好地实现。
6)数据的安全性问题
Web-GIS的出现对数据的时效性和GIS数据共享的要求使GIS安全问题变得更加突出。WebGIS安全问题关心的是在网络环境中的WebGIS的系统、程序、数据等的安全[8],其中数据的安全仍然是核心问题。
5 WebGIS发展趋势
GIS发展方向是高性能、低成本、开放性、互操作性和灵活性[9]。随着空间理论和网络技术的飞速发展,WebGIS 从技术上将向着更具有互操作性和更加开放化、网络化、分布化、移动化、可视化的方向发展;从应用上将向着更高层次的数字地球、地球信息科学及大众化的方向扩展。其发展趋势包括:
1)基于分布式计算的WebGIS
目前,分布式WebGIS应用已从简单的在分布式Web浏览器上显示地图,发展到了基于互联网的功能综合,远程的用户可以享受普通的GIS数据,并与其他用户实现实时通讯。现阶段,发展分布式WebGIS应用技术集中体现在用品、客户机和网络通讯3个方面[10]。目前,国际、国内都十分注重分布式WebGIS的发展,有关专家认为GIS发展趋势的核心是地理信息开放的分布式计算[11]。
2)第二代互联网(Next Generation In-ternet,NGI)
第二代互联网(NGI)是指高性能的计算机及其通信协议,它主要解决的问题是提高网上信息的传输速率。许多国家都非常重视NGI的研究,中国正在推广作为NGI关键技术的 Ipv6。随着NGI技术的发展,WebGIS的数据传输瓶颈将被打破,其发展和应用将得到更大的提高。
3)互操作和开放式GIS的应用
如何能使不同格式、不同代码、不同标准体系的数据和不同比例尺、不同精度、不同时序的地理空间信息进行互操作、共享,已成为WebGIS进一步发展中急待解决的问题。互操作GIS、开放式GIS的出现和地理标记语言(Geography Markup Language,GML)的应用为解决这些难题提供了很好的方法,是未来WebGIS一个重要的发展方向[12]。
4)基于.NET平台的WebGIS模式
NET是一个建立下一代互联网的网络平台,是一种分布式运算的框架。它以XML为基础,以Web服务为核心,是生成、部署和运行Web服务及应用程序的平台,解决了当今软件开发中有关互操作、集成性、异构数据的共享等核心问题。因此,基于Web Service的GIS系统有望在更高层次上解决目前WebGIS所面临的多源异构数据的集成、共享、分布式、互操作及运行瓶颈等诸多技术难题。
5)虚拟现实技术与WebGIS的结合
虚拟现实GIS(VRGIS)是目前GIS发展的一个前沿。虚拟GIS就是GIS与虚拟地理环境 (VR)技术的结合[13]。VRGIS 的关键技术是3D和4D的建模技术、数据模型的研究、海量数据的存贮和管理、三维显示技术与可视化技术的集成、面向对象的空间数据库研究及其与三维实时显示技术的集成等。
6)WebGIS 的大众化应用——无线GIS
无线通信技术、移动定位技术和WebGIS的结合形成了移动GIS和无线定位服务。它一方面可以使GIS用户随时方便双向互动地获取网络提供的各种地理信息服务,另一方面可以使地理信息随时随地地为任何人、任何事进行服务。目前,无线GIS的关键技术是移动存贮设备、实时性GPS和GSM集成等[14]。
7)基于网格计算的新一代WebGIS
网格计算是一种利用互联网或专用网络把地理上分布的各种计算机、存储系统和可视化系统等集成在一起。基于网格计算的GIS平台,能够分布式、协作化和智能化地处理地理信息,特别适合用于解决涉及大量空间分析的问题,其最终目标是实现空间信息的网格化[15]。
8)GIS 的更高层次——数字地球
数字地球是指以地球为对象,以地理空间为主线,将信息组织起来以实现地球数字化或信息化的复杂系统。数字地球具有空间化、数字化网络化、智能化和可视化等特征,它为人类提供了一种全新认识地球的方式。
9)网络三维可视化
在WebGIS中,结合三维可视化技术,完全再现地理环境的真实情况,把所有管理对象都置于一个真实的三维世界里,真正做到了管理意义上的“所见即所得”。
6 结语
随着信息社会的到来,WebGIS的应用涉及军事、教育、商业等各个领域,而且将渗透到城市建设和管理中的方方面面,未来其应用领域将会不断扩大。WebGIS为传统的GIS发展提供新机遇,随着技术的进步,开放、分布式、全球化、大众化的WebGIS将会得到实现。
参考文献:
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[12]闵连权.地理信息系统的发展动态.地理学与国土研究,2002
简述价值工程的基本原理范文4
论文摘要:随着数据库技术和人工智能技术的不断进步,数据挖掘技术逐步发展起来,作为当前计算机信息技术中的一项较为新兴的技术,综合运用了数理统计、模式识别、计算智能、人工智能等多项先进技术,主要是从大量的数据中来发现和挖掘一些隐含的有价值的知识,从大型的数据库数据中挖掘一些人们比较感兴趣的知识,本文主要讲了数据挖掘技术的概念、数据挖掘技术在保护设备故障信息中的实现方法以及数据挖掘技术保护设备故障信息管理的基本功能等问题。
数据挖掘技术作为当前计算机信息技术中的一项较为新兴的技术,综合运用了数理统计、模式识别、计算智能、人工智能等多项先进技术,主要是从大量的数据中来发现和挖掘一些隐含的有价值的知识,也就是从大型的数据库数据中挖掘一些人们比较感兴趣的知识,这些被提取的知识通常会表现为模式、规律、规则和概念,将数据挖掘的所有对象定义成数据库或者是文件系统以及其他的一些组织在一起的数据集合,数据挖掘技术也是现在智能理论系统的重要研究内容,已经开始被应用于行政管理、医学、金融、商业、工业等不同的领域当中,在保护设备故障信息管理方面发挥出了积极的作用。
一、数据挖掘技术的概念
随着数据库技术和人工智能技术的不断进步,数据挖掘技术逐步发展起来,主要是指从大量的数据中发现和挖掘一些隐含的有价值的有用信息和知识,这些被提取的知识通常会表现为模式、规律、规则和概念,将数据挖掘的所有对象定义成数据库或者是文件系统以及其他的一些组织在一起的数据集合,当前数据挖掘技术已经逐渐被应用于了医药业、保险业、制造业、电信业、银行业、市场营销等不同的领域,随着计算技术、网络技术以及信息技术的不断进步,在故障诊断过程中所采集到的数据可以被广泛地存储在不同的数据库当中,如果依然采用传统的数据处理方法来对这些海量的信息数据进行分析处理,不仅会浪费大量的实践而且也很难挖掘到有效的信息数据,同时,尽管智能诊断以及专家系统等方式在故障的诊断过程中已经被得到了广泛的应用,但是这些方法却仍然存在着很多推理困难、知识瓶颈等一些尚未完全被解决的问题,采用数据挖掘技术就可以比较有效地来解决这些难题,在故障诊断的过程中发挥其独特的优势。wWW.133229.Com从不同的角度进行分析,数据挖掘技术可以分为不同的方法,就目前的发展现状来看,常用的数据挖掘技术方法主要有遗传算法、粗集方法、神经网络方法以及决策树方法等。
二、数据挖掘技术在保护设备故障信息中的实现方法
1.基本原理。在设备出现故障时采用数据挖掘技术对设备进行一系列的故障诊断,也就是说根据这一设备的运行记录,对其运行的趋势进行预测,并对其可能存在的运行状态进行分类,故障诊断的实质就是一种模式识别方式,对机器设备的故障进行诊断的过程也就是该模式匹配和获取的过程。
2.对故障诊断的数据挖掘方法建模。针对机械故障的诊断来说,首先就应当获取一些关于本机组的一些运行参数,既要包括机器在正常运行以及平稳工作时的信息数据,也应当包括机器在出现故障时的一些信息数据,在现场的监控系统中往往就会存在着相应的正常工作状态下以及出现故障时的不同运行参数,而数据挖掘的任务就是从这些杂乱无章的信息样本库中找出其中所隐藏着的内在规律,并且从中提取各自故障的不同特征,在对故障的模式进行划分时,我们通常可以借助概率统计的方式,在对故障模式进行识别时可以采用较为成熟的关联规则理论,实现变量之间的关联关系,并最终得到分类所需要用到的一些规则,从而最终达到分类的目的,依据这些规则,就可以对一些新来的数据进行判断,而且可以准确地对故障进行分类,找出故障所产生的原因和解决故障的正确方法。
三、数据挖掘技术保护设备故障信息管理的基本功能
1.数据传输功能。数据挖掘技术保护设备故障信息管理与分析系统的主要数据来源就是故障信息的分站系统,而分站系统中的数据是各个子站的一个数据汇总,而保护设备故障信息管理与分析系统所采用的获取数据的主要方式就是一些专门的通信程序构建起系统与分站之间的联系,将分站上的一些汇总数据传输到故障信息系统的数据库中,分析系统所具有的数据传输功能,在进行数据的处理时又能做到不影响原先分站数据库的正常运行,并且具备抗干扰能力强、计算效率高的优点。
2.数据的分析功能。系统在正常运行时,会从故障信息子站或者是分站采集相关的数据并且对这些采集到的数据进行分析整理,最终得到有用的数据信息,利用数据挖掘技术对庞大的故障数据进行分析、分类以及整理,能够有效地找出有用的信息,归并一些冗余的信息,对信息进行有效地存储和分类。另外,数据挖掘技术还具有信息查询的功能,可以进行不同条件下的查询,例如按时间段、报告类型、设备型号以及单位等进行查询,实现查询后的备份转存等,根据故障信息系统所提供高的数据信息以及本系统库中所保存的一些整定阻抗值,可以通过逻辑判断生产继电保护动作的分析报告,主要包括对故障过程的简述、故障切除情况以及保护动作情况等,可以便于继电保护人员直观的对保护装置的动作情况进行分析。
四、结语
随着企业自动化程度的不断提高以及数据库技术的迅速发展,很多企业在一些重要的设备方面都安装了监测系统,对设备运行过程中的一些重要参数和数据进行采集,采用数据挖掘技术可以有效地解决设备故障诊断中的一些知识获取瓶颈,将数据挖掘系统充分应用到监控系统中,有效解决故障诊断中的一些困难,事实证明,将数据挖掘技术应用到故障诊断中是非常有效的,也是值得研究和学习的新型技术手段。
参考文献:
[1]李勋,龚庆武,杨群瑛,罗思需,李社勇.基于数据挖掘技术的保护设备故障信息管理与分析系统[j].电力自动化设备,2011,9
[2]李建业,刘志远,蔡乾,赵洪波.基于web的故障信息系统[j].电力信息化,2007,s1
简述价值工程的基本原理范文5
本节内容是在学习“生物的遗传和变异”理论知识的基础上,进一步引导学生认识遗传学的基本原理如何应用于实践,也为下一节“基因工程及其应用”的学习做了铺垫。
关于杂交育种,教材首先从问题探讨导入,使学生从玉米育种专家的角度,尝试从理论上探索杂交育种的方法,接着介绍古代的印第安人通过选择育种的方法选育出具有优良性状的玉米品种,并指出其局限性;通过培育“高产、抗病小麦新品种”和“中国荷斯坦牛”两个实例,介绍杂交育种的概念和过程;利用“思考与讨论”栏目引导学生思考杂交育种方法存在的不足之处。关于诱变育种,教材介绍了诱变育种的方法,通过实例说明诱变育种的重要作用。因此把“遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用”作为教学重点,将“杂交育种和诱变育种的优点和局限性”和“用遗传图解表示各种育种过程”作为教学难点。教学过程中使用“探究式”和“讨论式”的教学方法,采用多媒体教学,以教学案例为课堂教学主线,突破教学重点;通过归纳和比较杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种方式的异同点,突破教学难点。
2、教学目标
2.1 知识目标
简述杂交育种的概念,举例说明杂交育种方法的优点和不足;举例说出诱变育种在生产中的应用;总结杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种异同点。
2.2 能力目标
尝试用遗传图解的方式表示育种过程;运用遗传和变异原理,解决生产和生活实际中的问题。
2.3 情感、态度与价值观目标
认同育种技术的改进对解决粮食危机等问题的重要性;体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。
3、教学过程
3.1 创设情境,激趣导入
课件展示如下图片:袁隆平院士与超级杂交水稻、李振声院士与小偃系列小麦新品种、农民育种家李登海与掖单系列杂交玉米、优质奶牛中国荷斯坦牛、太空椒、高产青霉素菌株,引出课题“杂交育种与诱变育种”,激发学生的探究欲望和学习兴趣。
3.2 自主学习,提升能力
课件展示导学提纲,引导学生在阅读教材的过程中,掌握本节内容的单点知识,初步形成知识框架。
导学提纲:①古印第安人在何种条件下种植玉米的?②什么是杂交育种?其依据的遗传学原理是什么?有哪些优缺点?③,什么是诱变育种?其依据的遗传学原理是什么?有哪些优缺点?④诱变育种方面取得了哪些成就?
学生阅读教材,把相关知识点记录在课堂记录本上,先在小组内进行交流,然后利用投影仪进行展示,教师适时给予指点评价。
3.3 案例引领,突破重点
课件展示一系列教学案例,引导学生分析归纳,对提出的问题进行探究,得出相应结论,完善认知结构,从而突破教学重点。
案例1:大约1万年前,古人就开始驯化野生动物、栽培植物。现在栽培的玉米就是古印第安人最早选择和培育的,他们选育出了果穗硕大、淀粉含量高的玉米。请结合教材内容,回答下面问题。(1)古印第安人培育玉米的方法称为什么?(2)这种育种方法有哪些优缺点?
学生通过阅读教材可以找到问题的结论,然后回答,教师归纳总结:这种育种方法称为选择育种,其优点有技术简单、容易操作;缺点有选择范围有限,育种周期长等。选择育种只能利用生物在自然环境条件下产生的有限变异,即突变和基因重组,在某个植株已有的性状组合中选育优良品种。在实践中,人们逐渐摸索出另一种育种方法——杂交育种。
案例2:玉米黑粉病又名瘤黑粉病,是常见的玉米病害之一,由玉米黑粉菌侵害所致,为害茎、叶、雌穗、雄穗、腋芽等幼嫩组织,使果穗变小,甚至不能结穗。现有两种具有不同性状的玉米,其中一种具有子粒多、不抗黑粉病性状,另一种具有子粒少、抗黑粉病性状。假如你是玉米育种学家李登海,怎样利用这样的两种玉米,培育出同时具有子粒多、抗黑粉病两种性状的玉米新品种?将你的设想用遗传图解表示出来。
学生在学习小组内进行讨论,利用学过的“基因的自由组合定律”遗传图解,设计育种方案,讨论可能遇到的困难,然后各组交流解决方案的设想。教师对各组设计的方案进行点评,指出优点和不足之处,形成较科学的方案,并指出这种育种方法就是杂交育种。课件展示育种方案(图1)。
课件展示问题:(1)F1表现出何种性状?(2)F2中出现新性状的原因是什么?(3)F2的表现型是否符合孟德尔的自由组合定律的比例?
学生讨论后给出结论,教师指出:题干没有给出两对相对性状的显隐性关系,所以F1表现出来的性状可能有四种;F2中出现新性状的原因是F1减数分裂形成配子时,控制不同对性状的基因之间出现了重新组合,导致F2两个性状之间的重新组合;只有控制不同对性状的基因位于非同源染色体上,F2的表现型才能符合自由组合定律9:3:3:1的比例。大家都已在理论上尝试杂交育种了,下面以小麦为例,让我们更好地理解杂交育种。
案例3:小麦高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗锈病(T)对不抗锈病(t)为显性,两对基因独立遗传,现有纯合的高秆抗锈病的小麦(DDTT)和矮秆不抗锈病的小麦(ddtt),假如你是小麦育种专家李振声院士,怎样才能得到矮秆抗锈病的优良品种(ddTT)?
教师要求学生独立完成育种方案,并用遗传图解的方式来表示。选取2个学生的方案用投影仪展示,其他学生对其进行评价。教师用课件展示规范的写法(图2),学生修正自己不规范的地方。
简述价值工程的基本原理范文6
关键词: 软件工程; 任务驱动教学法; 案例教学法; 项目驱动教学法
中图分类号:TP311.5 文献标志码:A 文章编号:1006-8228(2017)05-50-04
Discussion on teaching model of software engineering course
Li Ling
(Computer Science and Control Engineering Institute, North University of China, Taiyuan, Shanxi 030051, China)
Abstract: Software engineering is a major course in computer specialty, which plays an important role in improving student's abilities of software development, teamwork, communication, innovation and self-learning. Aiming at the problem that the course teaching is emphasis on the technology more than the management, this paper expounds the educational objectives and the teaching contents based off the educational objectives. In order to improve students' interest in learning, the framework for the implementation of task-driven teaching method and case teaching method is put forward, and the application of project-driven teaching method in practice teaching is expounded.
Key words: software engineering; task-driven teaching method; case teaching method; project- driven teaching method
0 引言
软件工程课程是一门研究用工程化方法构建和维护有效、实用、高质量软件的学科,是计算机专业人员必修的一门主干课程。它以数据结构、面向对象程序设计、数据库原理及应用、操作系统等课程为先驱,糅合了工程化软件开发思想,旨在让学生通过本门课程的学习,理解软件工程的基本原理、软件项目开发各阶段的任务,掌握传统的结构化设计方法和面向对象的开发方法,建立以工程化思想管理软件开发维护进程。对提高学生的软件开发能力、解决问题和创新能力以及项目管理、团队合作能力具有重要意义。
软件工程一直是高年级专业课程中教学难度较大的一门课程。从对学生就业单位的问卷调查和访谈结果来看,教学效果未达到理想状态。究其原因,有四个方面。
第一,本课程理论性强,如何引发学生兴趣是重中之重。单纯引入案例教学,没有良好的组织过程,学生仍未能有“身临其境”感觉,无法达到教学效果[1]。
第二,本课程是一门综合性课程,起于理论,必须将理论应用于实践中,理论实践相结合,学生对知识点才会有深刻体会。目前教学仍有重理论轻实践特点,理论与实践有所脱节。
第三,实践过程的组织耗时耗力,评价体系不完善。软件工程的实践环节涉及到数据结构、程序语言、开发环境、数据库等多方面知识,因此实践的开展,易受到先驱课程没有学好或没有拓展、遗忘等影响。需对学生知识状况进行摸底评估。对于实践过程耗时长,要考虑如何引导学生高效工作;如何评估划分不同学生知识结构的层次;针对学生良莠不齐情况合理管理及高效引导实践进程。而目前对实践过程的评价,除了印象分,仍是以最终结果评价为主,有失公正性,对学生的团队协作能力培养也是桎梏。
第四,本课程知识体系一直存在重技术轻管理的误区。现工程教育认证标准在各大高校逐渐推展开。工程教育认证,明确将项目管理能力、承担团队成员以及负责人的角色能力、沟通能力等写入了毕业要求。加大学生软件工程管理能力教育力度,培养符合工程化认证标准的人才,是需要我们反复思考加实践来推进的。本文从软件工程课程培养目标、教学内容体系、课程教育方法三方面出发,浅谈对软件工程课程教改的一些思路。
1 件工程课程培养目标
本课程旨在培养学生软件工程理论知识、职业技术能力、职业素养三方面的能力。理论知识方面,要求学生掌握传统的结构化开发和面向对象开发中各阶段的任务、任务完成的步骤,以及相关模型建立的方法。职业技术能力方面,要求学生基本掌握使用Microsoft Project进行软件项目管理,使用visual Source safe进行版本控制、使用 Rational Rose和Viso进行软件系统建模,使用JTest进行辅助测试、使用loadrunner进行压力测试。职业素养方面,通过组织学生进行团队项目开发,培养学生项目管理能力,谈判、沟通、写作能力及团队合作能力。
2 软件工程课程教学内容
工程教育认证基本思想是,以社会需求为导向,革新教学模式[2]。因此,我们应该根据社会需求,合理确定知识结构。基于社会需求及课程培养目标,本课程内容分为理论和实践两部分。
理论部分主要内容如表1所示。
实践部分旨在引导学生将理论应用于实践中,加深对理论的理解,并锻炼学生的软件需求分析、设计、开发能力。针对面向过程软件工程,设计了《期末成绩统计软件》模拟案例。针对面向对象软件工程,设计了《小型图书管理系统》模拟案例。整个项目实施过程,以学生分组形式进行,培养学生的软件开发、谈判、沟通、写作能力,团队合作能力,全面提升学生的职业素养。
3 软件工程课程教学方法
软件工程是一门工程化的课程,理论性、实践性并重。如果教师采用传统“填鸭式”教学方法,以平铺直叙的方式对课本内容进行PPT讲解,极易让学生失去学习兴趣,降低教学质量。教师要想让学生充分了解并掌握本课程知识,必须具体问题具体分析,不同的教学内容采用不同的教学模式。例如针对软件工程课程各类知识结构特点,采用任务驱动教学法、案例教学法、项目驱动教学法、自学等多种方式混合的综合教学方法,以此激发学生的好奇心和解决问题的好胜心,调动学生积极性,提升课程教学效果。
3.1 课堂教学方法
3.1.1 任务驱动教学法
任务驱动教学法是建立在建构主义学习理论基础上的,有别于传统教学的新型教学方法[3]。建构主义是一种关于知识和学习的理论,强调学习者的主动性,认为学习是学习者基于原有的知识经验生成意义、建构理解的过程,而这一过程常常是在社会文化互动中完成的。建构主义的提出有着深刻的思想渊源,它具有迥异于传统的学习理论和教学思想,对教学设计具有重要指导价值。
任务驱动教学法是“以任务为主线、教师为主导、学生为主体”的教学方法。通过巧妙设计,将教学知识点融入到一个个具体任务中,引导学生通过学习新知识新技能来完成任务,达到新知识的理解掌握,并提升学生分析问题解决问题的能力。在此,简述本人在面向对象软件工程需求分析阶段教学中,对任务驱动教学法的运用和一些教学体会。具体过程如下。
⑴ 描述问题。教师首先提出一个实际项目-小型图书管理系统。对项目问题定义进行简要阐述。
⑵ 提出需求分析任务。将教师本人作为客户,要求学生获取小型图书系统需求。
⑶ 执行任务。学生根据自生经验,通过各种方法获取需求,并将需求表述。获取需求过程中,学生用到的通常的是与教师面对面沟通方法,沟通方法单一且因为沟通歧义,会导致获取需求与实际需求矛盾,或只为实际需求的一部分。教师就此引导学生,学习情境分析、问卷、试用客户老系统、简易应用规格说明技术、快速原型等多种获取需求方法。获取需求过程中,要对需求结果进行表述。学生通常会用文字以段落方式长篇大论。这种方式逻辑不严谨,且容易产生误解。教师引导学生学习使用用例图及用例文档的表述方式,并让学生对用例图方式与段落式表述方式比较,达到对用例图的理解、认可及掌握。
3.1.2 案例教学法
案例教学法是基于一定的教学目标,以包含疑难问题的实际情境的描述即“案例”为载体,教师扮演设计者和激励者的角色,鼓励学生积极参与讨论,运用所学的理论知识去识别、分析、解决问题,使学生达到对所学理论知识的深入理解及掌握,并提升学生解决问题的创新能力。在此简述本人在面向过程软件工程总体设计方面对案例教学法的运用和一些教学体会。具体过程如下。
⑴ 学习软件设计原理、模块内聚、耦合、启发式规则。
⑵ 基于《小型考务处理系统》数据流图,使用面向数据流的设计方法映射出结构图,将该结构图作为案例提供给学生。要求学生根据软件设计原理、技术等相关知识对结构图进行结构优化。
⑶ 个体准备。每位学生独立思考,准备优化材料,包含理论来源和结构图处理方式。
⑷ 分组讨论。按3-4人一组对学生分组,并进行组内讨论,给出结构图优化的统一意见。
⑸ 按组发表意见。每组推选一个代表,叙述本组对结构图的逐步优化方案及理论来源。
⑹ 总结阶段。留出一定的时间让学生自己进行思考和总结。随后,教师根据每小组总结的结果,同学生一起进行汇总归纳,并依据教师自身的优化经验对结论进行点评补充。
3.1.3 自学
大学生要具备一定的自学能力。软件工程课程要求学生掌握Microsoft Project、visual Source safe、Rational Rose、Viso多个软件的使用。教师可在课堂上对这些软件的学习做适当引导,并布置学习任务及作业,及时检查并纠正错误。
3.2 实践
软件工程课程的实践环节,可采用项目驱动教学法组织实施。项目驱动教学法是一种以教师为主导、学生为主体、项目为媒介,通过实践方式完成项目,以提升学生综合能力和职业素质为目标的系统教学方法。
项目驱动教学法用于软件工程课程的实践环节。主要实施过程如下。
⑴ 学生分组。每个项目小组,设组长1名,组员3-4名。为避免学生自由组队强强联合造成的“马太效应”,教师发动班干部辅助完成分组工作,M量做到强弱联合组队。
⑵ 项目布置。教师具有实际意义的多个项目问题描述。通过分配或自主选题方式提供给各项目小组。每个项目在一个班级中最多重复三次,以防小组间抄袭。公布内容抄袭处罚办法,达到警示作用。
⑶ 项目实施。项目小组选用合理过程模型。将教师作为模拟客户,严格按照软件工程思想完成项目。完成项目过程中,着重从如下几方面进行监控。
第一,在项目实施的各个阶段,必须提交相应文档。具体包含《关于系统规模和目标的报告书》、《软件项目开发可行性分析报告》、《需求规格说明书》、《系统设计说明书》、《测试计划》、《用户使用手册》。文档要求符合软件文档规范。
第二,必须运用Microsoft Project、visual Source safe、Rational Rose、JTest、loadrunner 等作为软件工程支撑环境,辅助进行软件开发。
第三,坚持阶段性的考核。
传统实践环节考核,通常是项目完成后,以小组答辩形式进行的终极考核方式[4]。这种考核方式,无法在实践过程早期及中期,发现学生项目进展的重大问题并及时纠正。尤其对某些自我约束能力较差的学生,也可能出现实践前期自由散漫工作进度缓慢,后期又无法按时完成的情况。
猿纸锥涡钥己朔绞较缘糜任必要。考核成员由教师和项目组长担任。考核成绩由各阶段考核成绩、最终项目答辩成绩按比例计算。各阶段考核中,将小组项目的组织过程、小组成员的参与情况、成员对项目本阶段的贡献等多个方面,都作为考核指标。通过阶段性考核方式,既督促、鼓励了学生的积极参与态度和团体合作精神,又能够及早让项目小组认识到本组工作不足并抓紧改进,最重要的是阶段性考核方式较终极考核方式更公正客观。
4 总结
根据本科工程教育认证标准,现今社会对计算机相关专业人才的能力要求越来越全面。计算机专业人员要具有软件开发能力、团队合作能力、创新能力、自学能力等多方面综合能力。根据多年的教学经验,本文从培养目标、教学内容、教学方法三方面阐述了进行软件工程课程教学改革的一些经验。分别论述了任务驱动教学法、案例教学法、项目驱动教学法等几种方法在课堂教学和实践教学中的实施过程。这些措施激发了学生创新意识,调动学习积极性,对提升学生综合能力切实可行,达到了课程培养目标要求。工程教育认证的基本准则是持续改进,我们将在软件工程课程现有教学方法的基础上,合理运用各种教学辅助工具,对新的更合理的教学方法进行长期的不断的探索。
参考文献(References):
[1] 王辰尹,衣杨.面向应用型IT人才培养的软件工程教改关键问题研究[J].计算机教育,2014.8:27-31
[2] 贾玉祥,陈争艳.面向工程教育的软件工程案例分析与实践课程[J].现代计算机(专业版),2015.27:9-12