操作系统论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇操作系统论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

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基于Web的嵌入式操作系统在远程监控中的应用

远程监控客户端、嵌入式Web服务器、监控对象三部分组成了远程监控系统。用户根据具体的工业现场环境在客户端的监控界面开发一个监控界面，通过本地通过串口或者远程网口上传到嵌入式Web服务器，这样既方便远程管理又方便更新调整工业现场变化后的界面。通过远程客户端运行运行软件，在远程监控界面以Internet网连接入到嵌入式Web服务器，发送用户的请求，建立连接后，将监控界面文件通过服务器传给客户端，还原该监控界面后，用户就可以根据实时控制界面获知监控对象的状态，用户还可以通过对监控界面按钮，对监控对象进行控制。

嵌入式Web服务器有Confingure模式、Download模式、Upload模式、Run四种工作模式。通过Confingure模式设置服务器环境参数；根据Download模式，可以从嵌入式Web服务器下载客户端监控界面进行远程监控；在Upload模式，上传监控界面配置文件到嵌入式Web服务器中以备用；通过Run模式，根据监控界面为工业现场提供实时数据，实现远程监控。

基于Web的嵌入式操作系统在信息家电中的应用

基于Web的嵌入式操作系统，通过嵌入式信息家电平台控制节点。通过IE浏览器访问信息家电控制台，并对其进行远程控制，达到通过以太网、蓝牙等无线网络环境对各类信息家电设备，实现信息家电的数据传输控制。信息家电是以应用为主要目的，基于计算机技术，并且对功能及其可靠性，设备成本、能耗以及体积都有严格要求的专用计算机系统。

篇(2)

关键词：IC卡；读卡器；单片机

中图分类号：TN409 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

IC卡，一个正蓬勃发展的产业，一个与我们的生活正越来越密切的产业。在因特网、分布式和普及计算大潮涌来时，IC卡扮演着越来越重要的角色。本课题的背景是校园一卡系统收费终端的应用，随着科学技术的迅猛发展，社会的日益信息化，技术的不断革新以及要求的不断提高，需要设计出一个功能丰富，性能更加稳定的，并且具有友好人机界面的嵌入式智能终端，来取代现在市场上的基于单片机的收费终端，该读卡器必须简单，方便快捷。

一、基于单片机的IC卡读卡器的工作原理

其工作原理是通过射频读卡器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个IC串联谐振电路，其频率与读卡器发射的频率相同，这样在电磁波激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷；在这个电荷的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储，当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接受读卡器的数据。其发射原理是非接触性IC卡与读卡器之间通过无线电波来完成操作。二者之间的通讯频率为13.56MHZ。非接触性IC卡本身是无源卡，当读卡器对卡进行操作时，读卡器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与本身的L/C产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是指令和数据信号，指挥芯片完成数据的读取、修改、储存等，并返回信号给读卡器，完成一次操作。读卡器则一般由单片机，射频模块和天线组成，并配有与PC的通讯接口，打印口，I/O口等，以便应用于不同的领域。

二、系统设计的整体规划

（一）系统设计思路。IC卡的应用领域非常广泛。在IC卡的触点和读卡器的触点良好接触之前，读卡器不应对IC卡施加有关信号，以免造成不可预料的损坏。IC卡读卡器作为系统和用户交换的接口，必将面对各种各样复杂的应用环境。因此，在设计阶段应注意IC卡读卡器的环境。作为操作系统，管理IC卡的硬件资源和数据资源是其基本任务。IC卡上的硬件资源包括CPU、ROM、EEPROM和RAM及通讯接口，这些都由IC卡上操作系统统一管理，使外部不能直接控制这些资源，使IC卡对外表现为一个“黑匣子”，从而加强了系统的保密性能。智能卡通讯管理主要功能是执行智能IC卡的信息传送协议，接收读卡器发出的指令，并对指令传递是否正确进行判断。

（二）系统论证方案。IC卡是一种集成电路卡，它的读/写设备是每个IC卡应用系统必不可缺的周边设备。该设备通过IC卡的8个触点向IC卡提供电源并与IC卡相互交换信息。虽然IC卡是从磁卡发展而来的。本IC卡读卡器的功能为：当IC卡中的射频模块产生晶振频率，通过天线发射出去，且将天线接收到的IC卡读卡器的卡号数据返回给单片机，最终通过RS232接口将卡号数据在电脑上显示。

（三）系统的整体结构。对于本论文的基于单片机的IC卡读卡器系统来说，整个系统由电源模块、时钟电路模块、蜂鸣器模块和天线电路几个部分组成。整个系统由单片机控制，能够通过接口把数据从PC上显示出来，电源模块负责提供电力，当读卡器读取成功后，通过蜂鸣器响两声来表示。

三、读卡器硬件设计

（一）单片机的简介。本系统采用STC12LE5A16S2单片机作为主控芯片。STC12LE5A16S2是16K Flash的宏晶STC12C5A60S2系列单片机，采用宏晶第六代加密技术，STC12C5A60S2系列单片机器件是1个时钟/机器周期8051单片机，低功耗、高速、高可靠、强抗静电、强抗干扰。

（二）电源电路。电源电路是指提供给用电设备电力供应的电源部分的电路设计。本系统的电源电路工作状况为：VCC（5V）和VDD通过电容接地，且VCC（5V）通过SPX1117M3-3.3稳压电源芯片将电压稳定在3.3V为系统提供电源，本系统所用的电源电路电路。

（三）蜂鸣器电路。蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

本系统中的蜂鸣器系统由三极管及喇叭构成，其工作状况为：当三极管的发射极为高电平，基极为低电平时，三极管导通，蜂鸣器发出响声，而当发射极和基极为高电平时，蜂鸣器不发出声响。电路中采用单片机P1.6脚控制三极管导通和截止。

（四）天线电路。本次设计的系统，系统数据存储在无源Mifare卡中。读取模块的主要任务是将能量传输给Mifare卡，并与之建立通信。天线是非接触式IC卡读写模块的一个重要组成部分，在读写模块和非接触式IC卡通信过程中，天线用于产生能发射和接收射频信号的磁通量，而磁通量用于向卡提供电源并在读写模块和卡片之间传送信息。因此，在设计中要求天线线圈的电流最大，以用于产生最大的磁通量，并要确保有足够的带宽。

四、结束语

本次课题研究的是基于单片机的IC卡读卡器设计，它的作用就是读取IC卡的卡号，最终在电脑上显示。首先，选定相应的单片机，了解其各个引脚的功能，然后查阅相关的单片机的资料和IC卡书籍。然后设定对应的方案，最终确定以STC12LE5A16S2单片机为控制核心，用FM1702射频模块，用来产生晶振频率通过天线发射出去，且将天线接收到的数据反馈给单片机，最终通过RS232接口将接收到的数据显示在PC上，且还要完成当IC卡读卡器读取、成功后，通过蜂鸣器响两声来表示。

参考文献：

[1]罗亚非，凌阳.16位单片机应用基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.

篇(3)

论文摘要:文章通过对管理演变、现行行政管理误区剖析、新时期行政管理科学化的走向等方面的理论分析，阐述了科学管理新趋势，并深刻揭示新时期行政管理须注意的几个环节。

随着社会化大生产的深入展开，对日常行政的指挥、监督、控制成为强烈的必需，科学化管理的需求日益上升。实践证明管理者素质的高低，在极大程度上影响着政务效率与质量。因此，对新时期行政管理科学化问题的探讨具有十分重要的意义。

一、行政管理的演变

管理是一个历史范畴，其作为实践是历经无数人的努力，步步演变，才走向科学化的。从最初的经验管理发展到工业化时期的泰罗制和福特制管理，管理开始进入科学管理时期。泰罗在其《科学管理原理》中指出，科学管理是由组织、协调、合作、发挥每个人最高的效率，实现最大的富裕等多种要素结合而成的。这使人们对科学管理开始关注，特别是现代行为科学的诞生，为管理注入了新的心理因素，而系统论的发展，为系统管理的实施提供了强有力的理论指导。此时，以梅奥为代表的以人为本的管理思想开始占据主导地位，管理不仅仅是追求有序化、合理化，同时也追求人的需要的满足，而且谋求管理的整个系统功能的优化。这就是管理的科学化问题。

现代行政管理正在发生一系列的趋势性变化。首先是从流行程序管理变为倡导目标管理。程序管理要求管理者对被管理者明确行动的目标，且交代每一个行动的操作步骤，而目标管理仅需对被管理者明确目标及其工作要求，具体步骤由被管理者、操作层次的人自行解决。当然，不同的被管理者应运用不同的管理方式，但在人力资源素质不断提高的今天，仍一味奉行程序性管理是过于落后了。

其次，从单一管理发展为分层管理。系统论中的结构——层次——功能理论开始在管理中发挥作用。不同人员结构的系统(单位)要运用不同的管理模式，不同层次的管理者，其管理方法不能相同。高层次的管理者仅仅关注战略性决策，而日常程序性决策都授权于低层次管理者操办。不同的管理者其管理半径不一样，其控制力、监督能力也不一样。

再次，从刚性管理发展为柔性管理。刚性管理强调硬性行政命令约束，管理思维是非此即彼，容不得权变。而柔性管理认为管理存在弹性，管理者往往根据不同的被管理者和不同的情境而采取不同的管理方法，从而达到理想的管理效果。管理者注重对管理“柔性”因素的控制如管理风格、沟通、文化等。

第四，从无风险管理发展为危机管理。传统的管理强调对被管理者的激励与约束的对称即所谓的奖惩机制的建立。通过表扬的手段、树立典型的效应来带动一批人前进，不谈忧患，不提危机，害怕被管理者受刺激过度，产生惧怕心理，影响工作及效率。危机管理在一些特殊情况下有其独特、甚至令人意想不到的作用。如急中生智，置之死地而后生，都说明危机管理具有独特功能。更值得注意的是，现在危机管理似乎有演变为一种经常性管理模式的趋势。如微软公司总裁比尔·盖茨在管理中强调“最好的软件公司离真正破产永远只有18个月”。正是有这种危机管理技能的运用，微软公司才会日益强盛。

不仅仅是管理模式在变，而且管理的指导思想也在变。如鲶鱼效应和木桶原理，学习型组织的理论的兴起等。鲶鱼效应是指在一批沙丁鱼的远途运输中，如果掺入几只凶猛的鲶鱼，反而会使沙丁鱼的死亡率降低，这是因为有了逃生的竞争，使沙丁鱼游动频率增高，从而生存力增强。同样，在管理中，如果多引入一些不同类型的人才，则会使单位的生命力愈加旺盛，这破除了传统的“一山难容二虎”的理念。木桶原理是指一只由几十块木板拼接而成的大木桶，其容量取决于最短一块木板。这给管理者的启示是:面对被管理者的差异与管理环节、问题的差异，其实是最薄弱的那一个环节，可能会导致管理上的麻烦与致命伤。因此，一名优秀管理者应从最薄弱环节改进入手，去提升整体的管理绩效。只有经常性检查，经常性抓落实，抓责任制的贯彻才会获得满意的管理效果。现代管理科学还告诉管理者，如何将自己所管理的组织发展成为一个学习型的组织，已是十分迫切的问题。传统的管理认为，被管理者一次充电，受益终生，知识、才能运用只须储备一次，便可应付全部的挑战。而在信息、知识经济时代，这一管理理念落伍了。只有带领组织成为持续学习型的组织，摆脱单纯的模仿，且成员之间相互学习，具有共同的愿景，一个单位、组织才会生机勃勃，不断发展，不断拓展成长空间，不断超越同行，取得成功。

二、现行行政管理的误区剖析

当前，一些人戏称流行的行政管理模式为“领导就是开会、管理就是收费、协调就是喝醉”，一些管理人士甚至将其作为管理的金科玉律。这其实是行政管理庸俗化的表现，是明显的认识误区，在这种指导思想下进行管理将贻害无穷。

首先，将开会布置任务，理解为可替代科学决策，这首先是管理者的悲哀。这种错误的认识容易造成“会海”连绵，管理者开了会就等于任务布置了，事情完成了，长此以往，落实工作成为顽症。而没有落实的政策、措施等于一切都是空的，管理的效能无从体现。

其次，管理的中心任务是什么，仅仅是收费吗?把管理权限混同于单项财权行使、赚钱的所为，这是将管理极端简单化的表现。的确，好的管理可以产生经济效益与社会效益，但管理不是为了收费了事，这是管理导向的错误，会造成管理可有可无，机构形同虚设，人浮于事，最终断送了事业。

再次，协调就是喝醉，这是将管理极端庸俗化的表现。当然，协调是需要将方方面面的利益进行平衡，对各方倾向、意见进行妥协，但决不是一喝了事。管理既要协调管理者与被管理者，使二者利益、愿望与目标等大体相一致。做到上下同心，形成组织的凝聚力。要协调长远利益与眼前利益，最终目标与近期目标之间的关系。也要协调管理者与工作任务相适应，还要协调被管理者与工作任务相适应，达到1+1>2的系统功能效应。还有一种管理误区就是一味多订制度，认为有了制度就有了管理，从而导致规章多如牛毛，有否贯彻执行则无人问津。这种错误的认识容易造成“文山”现象，管理者须签阅大量的文件，哪有时间、精力去真正管理呢?其实，有了制度不等于就有了管理，有了制度，只是为管理准备了一些基本前提、准备了一些条件，这只是管理的开始，实际上，被管理者是否自觉执行这些规章，是需要监控、需要调研的，这都是管理的题中之义。制定过多的规章等于没有规章，因此规章过滥也会影响管理的效能。

三、新时期行政管理的科学化走向

决策的科学化。作出一项正确而充分的决策，有赖于准确而充分的信息，也需有一套动力机制去刺激决策付诸实施。传统的管理以领导者“拍头脑决策”为主，凭经验、凭主观决策，容易导致决策失误，导致严重后果。因此，我们必须寻求决策的动力机制，健全为决策服务的信息系统。

办公的自动化。办公系统是决策系统与操作系统的衔接环节，是落实决策的重要一环。制度、决策的落实在于执行，它涉及到办公环节的启动，传达贯彻、督办决策的实施到位。传统管理中的这些环节都已齐备，但缺乏的是高科技手段。现代管理就是要借助于办公自动化技术，成倍地提高政务效率，建立督办网络体系，使事中、事毕都存在可测性与可控性，使决策者、管理者随时能得到确切、全面的信息反馈，以便实现全程动态管理。

管理的信息化。无论是决策，还是日常管理监督，都需要管理的信息化。提供全面、准确的信息是决策的前提，反馈实施信息是管理的要求，总结反映、宣传信息是管理效能的体现。因此，信息化管理是走向科学化的必然要求。通过重视信息反馈，不断改进管理方式。在管理过程中注意管理效果的信息反馈，以便随时调整管理的目标和方式，达到优化。

篇(4)

关键词：会计信息系统 课程特点 教学改革

中图分类号:G642.0 文献标识码:A

文章编号:1004-4914（2012）01-148-02

会计信息系统教学中存在的问题严重影响了教学效果，未能有效实现培养学生在会计信息系统方面综合应用能力的目标，使得学生在工作中无法独立完成会计信息化的工作，这增大了社会需求和人才供给之间的矛盾。因此，对于会计信息系统教学的优化改革势在必行。

一、会计信息系统的课程性质

会计信息系统是一门讲授计算机在会计领域的应用原理、技术和方法的课程。它不仅是一门实用性很强的课程，而且是一门跨学科的课程，同时又是一门会计专业理论、方法与实践相融合的课程。它是会计学与IT技术相结合的产物，主要理论基础涉及会计学、信息论、系统论，而赖以发展的技术基础则主要是现代信息技术。会计信息系统已是会计学知识结构的一个重要组成部分，其原理和实务操作已成为财会类大学毕业生必须掌握的一门知识和基本技能，这门课程也成为会计学专业必须开设的一门专业必修课。

这门课程的主要目的是使学生能够了解和掌握计算机技术在会计领域的应用，实现用计算机替代手工来完成会计核算工作，同时实现预测、计划、控制、决策之类的管理会计与财务管理工作信息化。通过学习，要求学生能够掌握会计信息系统的基本概念、基本理论和基本方法，培养学生独立应用主流会计软件进行基本的会计核算工作，培养学生从信息技术发展角度去理解和思考会计问题，应用信息技术来丰富和发展会计理论及应用方法，同时能在网络化环境下，实现会计核算与管理职能，正确评价会计信息系统实施的效率与效果。

二、与传统会计电算化课程的区别

传统的会计电算化系统是基于手工会计系统发展而来，其业务流程与手工操作方法基本一致，以记账凭证为开始，实现用计算机对经济业务进行记账、转账和提供报表等功能，主要是为财务部门设立的，只考虑了财务部门的需要，减轻了手工操作系统的重复性劳动，提高了效率，它实质上并未突破手工会计核算的思想框架。

会计信息系统是从管理者的角度进行设计的，具有业务核算、会计信息管理和决策分析等功能，其会计程序是根据会计目标、按照信息管理原理和信息技术重整会计流程，其大量数据从企业内外其他系统直接获取，输出也是网络由企业内外的各机构、部门根据授权直接在系统中获取。会计信息系统包括事务处理、信息管理、决策支持和决策等层次，充分发挥了会计工作的企业管理和决策中的核心作用。

三、课程特点

会计信息系统课程的主要特点体现在两个方面，首先，理论与实践的结合；会计信息系统课程体现着信息技术与会计、核算与管理、原理与方法、开发与应用的有机结合，既坚持会计信息系统的理论体系，又反映当前主流会计软件或ERP的发展水平和实际处理方法。在教学内容上采用理论结合实验教学的形式，一半课时用于理论讲授，一半课时用于财务软件上机操作的实验教学。在教学过程中应尽量实现理论与实践的双向联系：一方面在理论讲授中随时结合上机内容，使抽象的理论具体化；另一方面在上机过程中教师随时对上机情况进行点评，结合理论知识，使学生对理论的理解深入化。因此，可以通过双向联系，尽量解决长期困扰老师的学生感觉理论学习枯燥、抽象、缺乏热情的教学难题，而且学生对上机操作的认识上升到理论高度，不仅知其然，而且知其所以然。但教学中如何做到这一点，却是大家都在探寻的问题。因为第一个特点，就决定了此课程的实践性教学特点，应运用适合的实践性教学模式，力求把课内实践、操作性实践和设计性实践结合起来，培养出把转化为能力、能力整合为素质的应用性人才。

四、会计信息系统课程教学改革重点

目前大多数大专院校会计相关专业已经把会计信息系统这门课作为专业必修课，并配备相应的电算化实验室，运用一些大品牌的主流会计软件作为工具，讲授给学生一些理论知识的同时，主要使学生能掌握一类软件的使用方法。其教学方法和培养目标大多停留在会计电算化课程教学阶段，存在一些问题，而很多院校也在不断探索会计信息系统课程教学改革的方法。笔者认为会计信息系统的教学改革应着重从以下几个方面改进：

1.应结合会计软件发展的最新成果，选择或编写适合的会计信息系统教材，建立一套紧密结合复合应用型本科人才培养目标的课程教学方案，并建设全面完整配套的教学基础文件和教学资源，包括教学大纲、教案、课件、习题库、各章的参考阅读文献、实验指导书以及内容丰富的学习资源库。

2.应整合并健全课程知识体系。此体系由理论知识和电算化实务两大部分组成：理论部分包括三大块：首先，会计信息系统基本知识，包括会计信息系统的概要和会计信息系统开发的基本原理；其次，会计信息系统的内部功能结构和实务操作，包括数据流程、功能结构、编码设置、数据文件、日常业务处理和系统维护；最后，了解与会计信息系统应用关系密切相关的知识，包括会计信息系统的实施和管理、信息系统的安全与风险防范、企业资源计划（ERP）、客户关系管理（CRM）、供应链管理（SCM）等专题。

电算化实务部分侧重于我国主流会计软件的使用方法。主要包括五个模块的学习：总账、财务报表、应收应付、工资、固定资产等模块。这部分是最能体现理论联系实际的一部分课程，直接对应着社会与市场的要求。

课程知识体系中的系统设计、系统开发的知识，涉及到软件工程、数据库系统、计算机基础、会计等多学科知识，大多数高校只是开设一两门计算机课程，由于缺少前期计算机课作基础，信息系统分析、设计、开发等知识让学生很难理解和接受，除了操作之外，对系统的维护能力和对数据的深入分析能力较差，更不可能做相应的课题和实践工作。因此在专业课程设置上除设有会计学专业课程外，还应增加有关计算机方面的课程，以满足系统设计、系统开发知识的理解、掌握、应用的需求。

3.改革教学方法和手段，应改革以往单一的灌输讲授方式，积极推广多媒体教学、启发式教学、研讨式教学、合作式教学、案例教学等先进的教学方法，运用一套大的案例及多个小案例，尽量由学生自己独立完成，遇到问题在课上讨论，结合理论知识讲解，启发学生根据所学知识提出解决办法，启发学生的思维，加强培养理论应用能力，鼓励并促进学生进行自主式学习、研究式学习。

4.应特别加强实验教学，丰富实验教学的时间和内容，上机实验案例的设计和选择要体现阶梯性、层次性，由浅入深，环环相扣。实验案例设计包括体现会计软件基本操作技能实训的初级层次、体现会计软件综合操作技能的中级层次、体现会计信息系统体系设计能力和创新性的高级层次。各院校应根据其培养方向和目标选择适合的一个或多个层次进行教学和实验。这样既注重学生软件基本操作技能的培养，也培养了学生分析问题、解决问题的能力。

在实践教学环境方面，大多数院校都设有相应的实验室，但很多实验室的建设和实验设施跟不上社会发展的需要，大部分只是配备一定数量的计算机，其规格和等级也参差不齐，硬件建设简单，可以说，真正能够完全满足教学需求的实验室并不多。或者是虽然建立起了现代化的专业实验室，但专业实验室利用率很低，现代化教学系统还没有很好地与老师的教学改革结合起来。所以应加强实践教学环境建设，整合现有资源，改革实验室条件，积极发展经济管理综合实验室建设。

另外，可以积极鼓励学生参与各种社会实践大赛，如会计信息化知识技能大赛或软件技能大赛，可以积极参与软件公司或国家相关机构组织的ERP信息化工程师的认证考试，也可推荐学生到软件公司或各种企业进行会计信息化实践。

5.师资力量建设方面，由于会计信息系统理论的飞速发展，对老师队伍的要求也日益提高。目前高校的会计信息系统教师多是由会计专业老师转化而来，真正的复合型教师几乎没有，很难适应会计信息系统教学的要求。因此，要建立一支具有现代教学理念、教学能力强、熟悉企业经营管理、了解ERP构成及原理、实践能力强的高素质教学师资队伍。学校可以聘请企业事业单位的信息化管理专家及信息化软件培训专家对教师进行集中培训，使教师了解各行业特点及企业业务流程管理知识，了解企业实施会计信息系统流程；可以让会计信息系统的课程老师参加进修，让老师掌握最新的学科研究成果和动态。学校应积极创造机会及鼓励教师提高其业务能力和专业视野，为高效教学打好基础。

参考文献：

1.谷增军.会计信息系统课程实验教学存在的问题及对策研究[J].中国管理信息化，2008(9)

2.钟晓鸣.改革会计信息系统实验教学的思考.中国会计学会第四届全国会计信息化年会论文集

3.莫海菁.浅谈如何实现会计电算化实践式教学改革[J].教育经济，2010(11)

4.李燕.会计信息化教学改革研究[J].中国管理信息化，2009(7)

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关键词:智能科学与技术专业;课程体系;教材建设

继2004年北京大学率先在国内建立“智能科学与技术”本科专业之后,2005年,北京邮电大学、南开大学和西安电子科技大学;2006年,首都师范大学、北京信息科技大学、武汉工程大学和西安邮电学院;2007年,北京科技大学、厦门大学和湖南大学;2008年,河北工业大学和桂林电子科技大学;2009年,重庆邮电大学和大连海事大学;2010年,中南大学和上海理工大学先后经教育部批准先后设立了“智能科学与技术”本科专业[1-2]。在中国人工智能学会教育工作委员会的指导下,自2002年起,各相关专业教师定期召开智能科学与技术教育学术研讨会,并出版教育论文专辑,大力推进了我国智能科学与技术教育的健康、快速发展,并对我国智能科学技术的人才培养和学科建设起到了极大的带动作用。

作为一个发展中的新兴专业,目前各高校仍主要结合自身基础和特点建设该专业。如南开大学以智能技术与智能工程为核心专业课程[3];北京科技大学从社会需求角度出发,以提高学生软件实践能力为切入点[4];河北工业大学根据相关专业的就业现状,以提高学生硬件实践能力为着力点[5]。为了解决南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校共同面临的课程体系和教材建设等问题,三校教师分别于2010年6月16日和8月2日在南开大学、河北工业大学进行了两次研讨,现将研讨成果汇总于此。

1研讨背景

“智能科学与技术”专业自开办以来,不可避免地要回答如下3个方面的问题:

1) 来自用人单位的问题:“智能科学与技术”专业是做什么的?与其他专业相比优势何在?

2) 来自学生及家长的问题:“智能科学与技术”专业是学什么的?与其他专业相比优势何在?

3) 来自教师自身的问题:“智能科学与技术”专业应该教什么?与其他专业相比优势何在?

无论是做什么、学什么还是教什么,归根到底是课程体系和教材内容。无论是研究生课程下移(带来学生接受知识的困难),还是在其他专业教学体系基础上做简单的增、删、改(带来学生知识结构的凌乱),都是不行的,长此以往的后果将是没有优势,只有劣势。

南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校的“智能科学与技术”专业建设都源于自动化专业基础,而且都具有典型的工科特色;同时3所高校分别是教育部直属“985”高校、教育部直属国家“优势学科创新平台”建设项目试点高校和河北省属“211”高校,3所高校的“智能科学与技术”专业分别于2006、2007和2008年招生。3所高校在“智能科学与技术”专业建设上的异同特点以及地域便利的条件,为优势互补、交流融合提供了机遇。

2课程体系

根据研究任务的不同,智能科学技术涵盖的内容可以划分为智能科学、智能技术、智能工程三个层次[6]。

1) 智能科学:主要任务是研究人的智慧,建立人机结合系统理论,并用其模拟人的智慧。

2) 智能技术:在智能科学的框架内创建人机结合智能系统所需要的方法、工具和技术。

3) 智能工程:利用智能科学的理念和思想,充分运用智能技术工具创建各种应用系统。它是当前新技术、新产品、新产业的重要发展方向、开发策略和显著标志。

根据上述智能科学技术的划分,智能科学与技术专业的课程体系同样划分为理论、技术与工程应用3个层次,具体框架如图1所示。

需要说明的是,由于课时、学时等因素的限制,有些课程需要包含未列入课程的部分内容。如智能科学与技术概论课程内含系统论的简要介绍;智能控制系统包含可编程序控制器、智能传感器、智能执行器等内容;智能工程包含若干典型智能系统实例。

3教材建设

经南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校的讨论,一致认为工科专业应以技术和工程应用两个层次为核心,并将人工智能导论和智能信息处理两门课程的教材合并为智能技术。同时,根据南开大学侧重理论、北京科技大学侧重软件、河北工业大学侧重硬件的原则进行分工,编写对应课程的教学大纲和教材内容。

3.1智能技术

本课程包括智能计算和计算机视觉两部分,分别介绍以对人脑的物理结构进行模拟为主要特征的联接主义智能技术和以模拟人类视觉处理为主要特征的计算机视觉两部分。它是智能技术的主干内容;也是实现智能技术、组成智能系统的重要工具,属于本专业本科生的专业基础课。通过智能技术的学习,学生应能够掌握智能技术的基本原理和方法。通过课堂讲解、,并配合一定的作业练习、上机实验等环节,学生应初步具备运用智能技术和方法分析和解决问题的能力。本课程拟定90学时,其中授课54学时,实验36学时。

教材内容包括智能计算和计算机视觉两部分,智能计算部分包括神经网络、模糊理论和遗传算法/蚁群算法,计算机视觉包括计算机视觉导论、计算机视觉理论基础、图像预处理、图像分割、物体识别、图像理解、双目立体视觉、三维视觉技术、主动视觉。

神经网络讲授单个神经元(感知器)的动作原理,与实际生物神经元的对应关系;讲授BP神经网络的组成,网络的特性和对非线性函数的模拟功能;介绍BP算法的优、缺点;讲授H网络的组成结构,H网络在解决优化问题的优越性。模糊理论讲授模糊集合的概念,建立隶属度函数的概念;介绍模糊规则的建立原则,模糊规则与模糊系统收入输出量之间的关系;介绍模糊化以及模糊量精确化的几种常用方法。遗传算法和蚁群算法只作简要介绍,重点介绍这两种算法的特点和成功的应用实例,使学习者有一个感性认识,明确这种类型算法的“迭代”特点以及总体最优目标与个体行为之间的联系。

计算机视觉理论基础主要介绍Marr的视觉计算理论、图像的相关知识、傅立叶变换基础;图像预处理主要介绍像素亮度变换、几何变换、直方图修正、局部预处理、图像复原;图像分割主要介绍阈值处理方法、基于边界的分割方法、基于区域的分割方法;形状表示与描述主要介绍链码、使用片断序列描述边界、尺度空间方法、基于区域的形状表示与描述;物体识别主要介绍知识的表示、统计模式识别、神经元网络、遗传算法、模拟退火、模糊系统;图像理解主要介绍并行和串行处理控制、分层控制、非分层控制;双目立体视觉主要介绍双目立体视觉原理、精度分析、系统结构、立体成像、立体匹配、系统标定;三维视觉技术主要介绍结构光三维视觉原理、光模式投射系统、标定方法、光度立体视觉、由纹理恢复形状、激光测距法;主动视觉主要介绍从阴影恢复形状、从运动恢复结构、主动跟踪。

3.2智能控制理论与技术

本课程是“智能科学与技术”专业的一门重要专业课程,目的是使学生了解智能科学与控制理论结合所产生之智能控制理论的基本概念和应用价值;使学生熟知当前主流智能控制技术的种类,并掌握模糊控制、神经网络控制以及进化计算、群体智能的基础知识,了解智能技术与传统控制方法的结合点;加强MATLAB仿真实验的训练,以使学生更好地理解基础知识,培养学生使用高级智能控制方法解决实际控制问题的能力。本课程的学习将使学生加深对控制理论的理解,明晰智能技术在控制中的应用技巧,也为本科生继续深造打下基础。本课程拟定64学时,其中授课54学时,实验10学时。

教材内容包括智能控制概论,介绍智能控制的发展历程和应用领域,简介几种重要的智能控制方法;专家控制,简介专家系统的基本结构,讲授专家PID控制器的原理与设计方法;模糊控制,讲授模糊数学基础知识、传统的模糊控制原理和控制器设计与实现方法、模糊PID控制的两种形式,特别是PID控制参数的模糊整定技术;神经网络控制,讲授前馈神经网络和递归神经网络中几种典型的网络模型以及学习算法、基于神经网络的线性系统辨识技术、神经网络逆模控制等;进化计算与控制,讲授进化计算的概念、遗传算法的原理及其与其他智能方法的结合,介绍遗传机器人学;群体智能与控制,讲授蚁群算法的基本原理及其在控制问题中的应用,介绍群体机器人学。

3.3单片机原理与应用

本课程是“智能科学与技术”专业的一门专业课程,目的是使学生了解单片机的组成原理及常用控制算法的实现;掌握51系列单片机指令系统和一般汇编程序设计编写方法;熟悉常用的单片机硬件扩展技术;在此基础上,熟练掌握控制算法的单片机程序编写与调试。本课程拟定54学时,其中授课38学时,实验16学时。

教材内容包括单片机系统概述,介绍单片机定义、单片机发展过程及单片机硬件结构;单片机指令系统及程序设计,介绍指令系统和汇编语言程序设计;硬件资源及接口技术,介绍硬件资源和接口技术;单片机使用技术,介绍抗干扰技术、C语言应用程序设计;依次介绍PID控制器、状态反馈控制器、模糊控制器、系统辨识、卡尔曼滤波、滑模控制器、最优控制器、鲁棒控制器、自适应控制器、神经网络控制器的历史沿革、基本原理、常用形式和单片机具体实现方法。

3.4嵌入式系统

本课程以当前主流的嵌入式系统技术为背景,以嵌入式系统原理为基础,以嵌入式系统开发体系为骨架,以嵌入式控制系统开发为目标,较为全面地介绍嵌入式系统的基本概念、软硬件的基本体系结构、软硬件开发方法、相关开发工具、应用领域、热门领域的开发实例以及当前的一些前沿动态,为学生展示较为完整的嵌入式控制系统领域概况。本课程拟定64学时,其中授课48学时,实验16学时。

教材依据嵌入式控制系统的特征,将控制算法、嵌入式系统硬件、操作系统、应用程序设计及组态软件作为统一的技术平台介绍,突出嵌入式技术在控制系统中应用的特点,重点介绍嵌入式控制系统软硬件、电路、操作系统、实时性、可靠性等特性,从软件体系结构及开发的角度出发,强调实时调度、Bootloader、BSP、嵌入式实时多任务系统设计、交叉开发与仿真开发等关键技术,并特别引入了工业控制中需要的电磁兼容性设计和大量的典型嵌入式控制系统实例设计。通过本课程的学习,学生不但可以学会使用工具开发嵌入式软硬件,而且可以从总体角度选择适当的技术和方法,全面规划和设计嵌入式系统。

3.5智能工程

本课程是“智能科学与技术”专业的一门核心专业课程。面向智能技术的实际应用,着眼于解决工程应用中的技术问题,从典型系统设计案例分析出发,通过大量实验提高学生的工程实践能力。本课程拟定36学时,全部为授课学时。

教材内容包括智能工程概论,介绍智能工程现状、工程设计原则和工程实际流程;常用传感器原理,介绍传感器一般特性、光电式传感器和视觉传感器;典型智能系统设计案例,包括智能移动机器人、智能电梯群控电梯等系统。

3.6智能机器人

课程通过对一个具有代表性的仿人机器人的拆解,将知识点拆解成6个主要教学模块:1)机器人控制模块,介绍各类控制模块的原理与组成;2)机器人运动系统,介绍电机与舵机的原理与控制方法;3)机器人动作系统,介绍机器人各部件的协调控制;4)机器人视觉系统,介绍典型的超声波、影像传感器的原理与识别算法;5)机器人表现系统原理,介绍人与机器人的交互原理;6)机器人通信系统原理,介绍机器人之间的数据与信息传递方法。学生学习时,能够与基础知识相联系,并能掌握机器人这门技术,为从事机器人产品研发工作打下坚实的基础。本课程拟定54学时,其中授课44学时,实验10学时。

教材面向“智能科学与技术”专业,同时兼顾信息类专业学生编写,根据这类专业学生的知识结构和特点组织内容。从具体的机器人控制需求出发,将自动控制的基本理论和机器人控制特点相结合,讲授机器人控制系统的组成、规律、特点和设计方法。理论上反映当前的最新进展,内容上考虑初学者的需求,侧重普及性、实用性和新颖性,结构体系符合信息类和控制类专业学生的特点,力求简洁、清楚,对技术的叙述遵循目标、问题、理论依据、实现方法、实际情况、发展方向的方式。做到重点突出,符合实际,满足需要,指导性强。

3.7智能控制系统

本课程是“智能科学与技术”专业的一门专业课程,使学生了解智能控制系统的基础知识;掌握智能控制系统中最新的智能传感技术、智能控制器、智能执行能执行器及智能网络与接口技术;掌握智能控制系统中多个关键硬件装置的识别及其使用。通过学习多个智能控制系统的开发实例,学生应掌握智能控制系统的设计方法与技术,坚实地掌握最新智能控制系统知识,提高理论联系实际的能力,并为学习其他课程的打下坚实基础。本课程拟定64学时,其中授课48学时,实验16学时。

教材内容包括概述,介绍智能控制系统的基本概念、基本内容和机构及其发展趋势;智能传感系统,讲授智能数据采集技术、传感器智能化的数据处理方法、多传感器信息融合的方法、智能传感器实现方法与典型实例;智能控制器设计,讲授基于单片机的智能控制器设计及其应用、基于高性能嵌入式ARM的智能控制器设计及其应用、基于PLC的智能控制器设计及其应用;智能电动执行器,讲授智能电动执行器的硬件实现技术,软件设计技术以及典型的智能电动执行器实例及其应用;智能网络与接口技术,讲授无线传感器智能网络,工业现场总线网络以及智能传感器、智能控制器和智能执行器的网络接口实现技术;智能控制系统设计实例,综合利用前面的知识设计网络化智能压力传感器的系统设计、基于声音定位的智能机器人系统设计、基于微机电惯性传感器的汽车多路况智能防撞系统的设计、大型设备的PLC智能控制系统设计。

4结语

通过南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校的研讨,我们凝练出较完整的“智能科学与技术”专业课程体系,体现出本专业的特色;提出可供3所高校共同使用的教学大纲和教材内容,体现出学生培养的工程实践导向。这些研究成果可以为开办“智能科学与技术”专业的兄弟院校进一步研讨提供蓝本,也可以为筹建该专业的高校所参考。

注:本文受到北京科技大学教学研究会第六批教学研究课题、北京科技大学教育教学研究基金青年教师教育教学研究立项项目、河北工业大学教改项目(2010-12)支持。

参考文献:

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[3] 方勇纯,刘景泰. 南开大学“智能科学与技术”专业教学体系与实验环境建设[J]. 计算机教育,2009(11):21-25.

[4] 石志国,刘冀伟,王志良.“智能科学与技术”本科专业软件实践类课程建设探讨[J]. 计算机教育,2009(11):93-97.

[5] 刘作军,张磊,杨鹏,等. 谈我校增设“智能科学与技术”专业的设想与措施[J]. 计算机教育,2009(11):53-56.

[6] 卢桂章. 无处不在的智能技术[J]. 计算机教育,2009(11):68-72.

A Study on the Course System and Textbook Construction for the Discipline of

Intelligence Science and Technology

YANG Peng1, ZHANG Jian-xun2, LIU Ji-wei3, ZHANG Lei1

(1. Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 2.Nankai University, Tianjin 300071, China;

3. University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)