计算机科学技术前沿十篇

发布时间:2024-04-29 20:25:05

计算机科学技术前沿篇1

关键词:高职教育;计算机教育;计算机前沿技术;应用探讨

1高职院校计算机前沿技术教育应用的现实意义

科技跨步到今天,计算机应用可谓包罗万象、景象万千。尤以教育事业的无处不在的广泛应用惹人耳目,而作为竞业前沿的高职院校计算教育更是别具风采。纵观其教学历程,无论日益更新的多领域使用,还是教学模式与技术手段的互动创新,均以意义深远的现实性达成世人共识。如今,可以这样说,传统“一言堂”的身影逐渐在淡出高职教学视野,取而代之的计算机技术“媒体”已经走上职业“讲台”。也可以如此理解,计算机前沿技术教育以其前瞻性的潜能发挥,已经“越厨代庖”,成为最具强大功能和成效的科技教育手段与时代教学工具。依据其前沿性的技术发挥,对提高教学质量功在当代,对打造教育形象品牌则利在千秋。比较之下,传统教学的人才培养模式相形见绌,所发挥着的作用难以与计算机前言技术同日而语。问题的关键之处在于计算机前沿技术教育的“一机多能”与“身兼数职”:计算机创设“课堂”。作为一种形象化的教学工作工具,可为教学全过程随时随地提供教学管理与教学工作的“一揽子”服务;计算机是认知“孵化器”。作为学生万能的学习助手,学生可充分利用计算机的简捷高效增强求知欲,开阔无限量的学习视野;计算机是知识成长的“实验田”。学生通过计算机可随时检验一些教学思想是否脱离实际,某些教学活动是否具备科学合理性,并经过“实验”检测,使其“成长”为某领域的教学软件工具等。这些高职院校计算机前沿技术教育应用的现实意义非同凡响。

2高职院校计算机前沿技术教育应用的具体探讨

教学中,如何以科学合理的教育手段达到良好的育人效果,过程非常重要,也是执教者不遗余力探索追求之所在。而整体教学过程倘若离开有效教学管理,必将大打折扣。教学的管理内容可概括为学生日常学习的掌控与监督,学生成绩的检测与评定,以及日常学习生活中学生的一些琐事管理等。若应用教学传统手段,不仅管理效率难以提升,对执教者创造性展开教学活动,也是一个负面影响。如今,伴随科学技术的介入,基于计算机前沿技术管理系统应时而生。如集成教学系统、综合学习系统及计算机测验软件等,雨后春笋般充斥着视野。于潜移默化中改变着传统教学模式,不仅对执教者的教学水平形成有力推促,也使他们卸下包袱、轻装上阵,以更对的经历的精力投身教学当中。

(一)计算机多媒体教学视野的“绚丽多彩”。多媒体教学的视野互动作为计算机前沿技术一项形象应用,首先向我们扑面而来。计算机前沿技术在进步,高职院校的教学资源也在不断的丰富。如校园网络创设、知识库构建,以及琳琅满目计算机类教学课件的层出不穷等,展现出绚丽多彩的多媒体教学视野。概括而言,教学资源事无巨细均离不开前沿性的计算机技术应用。为达成提高教学水平的目的,多媒体应用可作为执教者教学演绎的重头戏,来形象策划自身的教学思路。如此,可将学生置身于形象兼备、声色俱佳的多媒体演绎中,全面领悟知识的深邃与宽广。并在教学课件创设中,适时介入计算机的前沿技术应用,便于师生互动交流,及时互通有无,便于执教者及时调整教学思路。

(二)网络远程通信技术平台的“风光无限”。在高职院校计算机前沿技术教育应用中,远程通信于网络技术平台的打造,也是计算机育人工程风光无限。此项技术即是将计算机现代通信与网络技术、多媒体技术交相融合,再通过计算机的网络交互与多领域覆盖,从而达成更为广泛的远程教育网络信息化服务。这样的做法已经举世瞩目,得到众多教育界与理论界的广泛认可,并有各高职院校孜孜不倦的鼎力推崇与实践。此情此景中,网络平台与远程通信技术的通力协作,不仅为学生提供大有可为的学习天地,可以养成良好的学习习惯,可按照自身的实际状况灵活调整作息时间,科学安排学习进度。执教者也可随时将教学课件放到网站,以灵活的方式达成教学资源互动与共享。

3高职院校计算机前沿技术教育应用的前景思考

(一)有的放矢,倾力而为,打造高职院校计算机前沿技术教育应用“硬环境”。其中心议题,在于学习控制能力的硬环境。学生学习中,对学习环境的控制力至关重要。只有执着于广泛的射猎追求,才能厚积薄发,有所见地。在特定领域的探索追求中,唯有不断实现推测性理论的沟通,所感所惑理论问题才能通过不断寻求探索中,困难才能迎刃而解。有许多靠这样的环境条件,成长越发成熟,其最大的特点在于集合思维勇与计算机的科学应用,不断磨练自己。相对而言,久而久之学习认知力必成气候。并在材料学习的灵活运用中,不断完成认知升华,获取知识的认知能力会攀升新的高度。

(二)运筹帷幄,通力协作,发展高职院校计算机前沿技术教育应用“超媒体”。其中心议题,在于社会、院校、学生等广义上的多维互动,发展高职院校计算机前沿技术教育应用“超媒体”。让学生在不断的互动学习进程中,逐步将计算机前沿技术“纳为己有”,以积极地应对院校教育、参与社会实践。

引用:

[1]文实.校园建设前沿化思考.科学出版社,2005.

计算机科学技术前沿篇2

关键词:高技术产业;技术创新效率;创新效率评价方法;效率研究

中图分类号:F426文献标识码:a文章编号:1009-2374(2009)08-0003-02

我国高技术产业得到国家的大力支持,发展迅速,对于技术创新的投入不断增加,但技术创新的效率如何还是一个值得研究的问题。为了更好的对我国高技术产业技术创新效率进行研究,本文对已有的研究成果进行综述。

一、技术创新效率的主要评价方法

目前学术界对于技术创新效率的研究主要有两种方法,第一种方法为算术比例法,即用产出与投入的简单比例关系来表示投入产出绝对效率的高低,该方法简单易用,但仅适用于单指标的投入产出效率分析。第二种方法主要基于生产前沿面理论。所谓生产前沿面理论,是指通过分析某一待考察单位与效率前沿单位的偏离程度来衡量待考察单位的效率,其原型始于Farrell(1957)对英国农业生产力进行分析中所提出的数据包络思想。此后该理论不断发展,逐渐形成参数方法(parametricestimationmethod)和非参数方法(non-parametricestimationmethod)两大分支,两者的最大区别在于与参数方法相比,非参数方法没有参数方法研究中函数形式需要事先假定、参数估计的有效性和合理性需要检验等多方面问题,不去寻求生产前沿面的具体函数形式,而是直接应用观测数据构造出生产可能集上的生产前沿面,并利用生产前沿面进行经济分析。

(一)非参数方法

非参数方法包括数据包络分析法(Dea)和自由处置包方法(FDH)。Dea最初由Charnes、Cooper等人于1978年创立,这种方法以相对有效率概念为基础,根据一组关于输入―输出观察值来估计有效前沿面,并根据各决策单元(DmU)与有效生产前沿面的距离状况,确定各DmU是否有效。Dea模型根据前提假设的不同,分为投入导向法和产出导向法。投入导向法假设厂商为生产一定量的产出而努力实现成本最小化。相反地,产出导向法则假设厂商在给定成本约束下追求产出最大化。Coelli(1996)认为导向方法的不同对结论的影响微不足道。

另外一种非参数方法是自由处置包方法(FDH)。该方法是Dea模型的一个特例,连接Dea前沿各个顶点的线上的点没有被认定为效率前沿。FDH生产可能性集合仅仅由Dea顶点和这些顶点内部的自由排列点组成。由于FDH前沿与Dea前沿一致或者位于Dea前沿内部,所以用FDH方法计算得到的平均效率值通常高于用Dea方法计算的平均效率值(BrunoDBorger等,1998)。

(二)参数方法

参数方法主要适用于单产出和多投入的相对效率测算,它需要先设定一个投入产出函数,然后将该产出函数的误差项目设计成复合结构(这一结构中包含了衡量投入产出效率的随机项),并根据误差项的分布假设不同,采用相应的技术方法来估计生产函数中的各个参数,从而计算出投入产出效率。其最大优点是通过估计产出函数对投入产出的过程进行了描述,从而使对投入产出的效率估计得到了控制。参数方法大致可以分为随机前沿法(SFa)、厚前沿方法(tFa)、自由分布方法(DFa)等,其中使用最普遍的是SFa,其他两种方法都是这种方法的变形:

1.随机前沿方法(SFa)。aigner,Lovell和Schmidt(1977)率先提出了效率测度的随机前沿方法,随后被应用到对技术创新效率的评价。SFa通常先估计一个生产函数,其误差项是由无效率项和随机误差项构成的复合结构。正是由于无效率项和随机误差项的分离,从而确保了被估效率有效且一致,而且考虑了随机误差项对个体效率的影响。

2.厚前沿方法(tFa)同样定义了效率前沿的函数形式,但它是利用回归分析来估计生产函数的参数,得到的是一个穿过所有样本观测点“中心”的平均生产函数(BergerandHumphrey,1991)。tFa假定计算得到的效率值对预计的效率值的偏离,如果超出所有观测样本的上下限,则代表随机误差,如果这种偏离在上下限之内,则是由低效率引起的(Rienwagenvoort&paoulSchure,1999)。这种方法没对低效率值或随机误差的分布做任何假定,但认为低效率值在上下限之内波动,随机误差在这些区间中。tFa方法本身并没有给出单个决策单元效率点估计值,而试图通过估计最佳与最差效率差异得到效率的一般水平。tFa方法减少了样本数据中极值点对所计算的效率值的影响,这一点与Dea方法是一致的,所不同的是方法中剔除了极值点。

3.自由分布方法(DFa)也定义了效率前沿的函数形式,但以一种不同的方法区分低效率值和随机误差。与SFa不同的是,DFa没有像SFa一样指定低效率项的具体形式和随机误差的分布形式,也没有像tFa假定决策单元组内的方差是随机误差及决策单元组间的方差是低效率的,而是假定各决策单元的技术效率在一段时间内是稳定的,随机误差相互抵消,在一定时期内其均值为零(Berger,1993)。DFa在回归时需要使用时间序列和截面的面板数据,同时对效率水平的估计是一种混合估计。

黄永兴、张国庆(2007)运用参数方法测算了安徽省高技术产业的技术创新效率,罗亚非、焦玉灿(2007)运用Dea的方法对高技术产业中制造业的技术创新效率进行了研究,薛娜、赵曙东(2007)运用Dea的方法对江苏省高技术产业的技术创新效率进行了研究,郑洁、杨昌辉、徐晟(2008)运用SFa的方法对高技术产业中的医药制造业的技术创新效率进行了测算。

二、高技术产业技术创新效率研究的指标选择

技术创新效率研究是技术效率研究的一方面。Koopmans(1951)首先提出技术有效性的概念,认为如果在不增加其他投入(或减少其他产出)的情况下,技术上不可能增加任何产出(或减少任何投入),则该投入产出向量是技术有效的。之后不同的学者给出了技术效率的不同定义,如Debreu(1951)和Shephard(1953)以模型化方法描述多投入-多产出生产单元的技术效率,认为用距离函数测得生产单元与生产前沿面的距离即为技术效率。Farrell(1957)给出较有代表性的定义:技术效率是指在产出规模不变,市场价格不变的条件下,按照既定要素投入比例,生产一定量产品所需的最小成本和实际成本的百分比。国内学者李艳玲,潘杰义,陈h希(2005)把技术创新效率定义为“在技术创新过程中创新投入要素相对于产出能力的利用率,是技术创新能力的发挥和经济效益的重要体现”。技术创新是一个多要素投入和多变量的动态的复杂系统,难以直接衡量,必须通过替代指标间接衡量,学术界对替代指标的选择并无统一认识,一般有以下几种选择:

如薛娜、赵曙东(2007)研究江苏省高技术产业创新效率时选取投入指标为R&D活动人员折合全时当量、R&D经费内部支出、技术改造经费支出、技术引进经费支出、消化吸收经费支出,产出指标选取专利申请数、新产品销售利润。黄永兴、张国庆(2007)研究安徽省高技术产业创新效率时选取科技活动人员数、R&D活动人员折合全时当量、科技活动经费内部支出金额、R&D经费内部支出金额、科技机构个数作为投入指标。选取新产品产值占企业总产值的比例、新产品销售收入占企业总销售收入的比重、人均国内专利申请受理数、单个企业新产品开发项目数量作为产出指标。郑洁、杨昌辉、徐晟(2008)在研究医药制造业技术创新效率时选择R&D人员和R&D经费作为投入指标,选择专利申请量作为产出指标。郑坚、丁云龙(2007)专门论述了高技术产业技术创新效率的评价指标体系,认为高技术产业技术创新过程分为技术产出阶段和技术转化阶段,技术开发阶段的投入指标包括R&D资金投入(包括R&D经费内部支出、新产品开发经费支出、人均R&D经费内部支出、R&D经费内部支出占增加值比重、人均新产品开发经费支出、新产品开发经费支出占增加值比重),R&D人员投入(包括R&D活动人员折合全时当量、科学家和工程师人数、科学家和工程师所占比重),产出指标包括专利申请数、拥有发明专利数;技术转化阶段的投入包括技术投入(专利申请数、拥有发明专利数)、资金投入(购买国内技术经费支出、技术引进经费支出、技术改造经费支出、消化吸收经费支出)、人员投入(科技活动人员、科技活动人员占企业从业人员比重),产出指标包括新产品收益(新产品产值、新产品销售额、新产品出口额)、产品总收益(当年总产值、当年销售总额、当年销售利润)。

三、高技术产业技术创新效率主要影响因素研究

叶蓁,刘志迎(2006)运用随机前沿生产函数分析了行业中科学家和工程师人数占从业人员的比例、R&D经费内部支出占总销售收入的比例、新产品销售收入占总销售收入的比例、大型企业增加值占总增加值的比例、出货值占总产值的比例和时间变量等因素对高技术产业技术创新效率的影响。

吴翠花,万威武,祁敬宇(2005),陈庆杰在分析影响科技型中小企业技术创新效率的因素时认为这些因素可以分为外部因素和内部因素。外部因素主要包括技术分工的高级化和专门化趋势,技术进步的驱动,经济全球化、一体化趋势的增强等;内部因素主要包括管理者的素质,科技人员有充分的自由空间,中小企业R&D投入产出比例,企业内部层级少、组织结构简单等。

黄永兴、张国庆(2007)认为技术创新效率与产业的技术含量有关,技术含量低的产业技术创新效率搞,技术含量高的产业技术创新效率低;

池仁勇,唐根年(2004)分析了区域技术创新效率影响因素,也可借鉴。他们认为区域技术创新效率受企业制度的创新倾向性、R&D人员人均经费、大中型企业的比重和产业集群度等因素的影响。他们通过Dea方法测算得出以下结论:第一,如果一个地区国有企业和集体企业比重下降一个百分点,效率将增加0.3%;第二,保证研发人员一定的科研经费是有利于效率提高;第三,区域内存在一定数量的大中型企业,会带动一些小企业进行技术创新,有利于提高整个区域技术创新;第四,地域产业集群有利于技术创新效率提高;第五,区域政府科技经费投入比重和企业R&D投入强度对创新效率没有显著影响。

计算机科学技术前沿篇3

关键词:计算机实践;平台;实验教学;资源;公共服务

中图分类号:tp3文献标识码:a文章编号:1009-5039(2014)28-6678-04

1概述

如今,计算机技术更新速度非常快,以物联网、云计算、移动互联网、大数据等为代表的新一代信息技术对大学毕业生计算机水平的要求也在日益提高,肩负着大学生计算机能力培养责任的计算机基础教学面临着新的挑战[1]。同时,由于技术的飞速发展,导致计算设备需要持续快速更新,这与我国中西部地方性高校普遍存在的教学经费相对不足形成了突出的矛盾。地方性高校公共计算机实验室普遍存在经费紧张、硬件设施比较缺乏[2]、实验教学组织管理水平较低、实验教学资源没有得到高效利用等问题。

为了改变实验室设备利用率低收益差、缺乏共享的实验基地、培养人才与社会需求脱节等问题[3],全面整合信息技术与教学环节,提高实验室教学组织能力及资源整合程度,使实验室能最大限度地支撑地方性高校高等教育深化改革与发展,构建教育信息化公共信息服务体系,使其成为师生进行科学研究、科技创新的基地,已成为公共计算机实践平台基础的具体建设目标。

2现状分析

2010年国家《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》,明确提出:“信息技术对教育发展具有革命性影响,必须予以高度重视”。2012年教育部《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,其中提出“高等教育信息化是促进高等教育改革创新和提高质量的有效途径,是教育信息化发展的创新前沿”。为贯彻落实《纲要》和《规划》精神,更好适应高等教育发展及高等学校改革的需要,推进信息技术与教学的深入融合,促进教学内容、教学手段和方法信息化,创新人才培养模式,提高教学质量,各高等学校纷纷开展教育技术研究,提高本科教学质量,深化教学改革,全面推进高校教育现代化。

各高校还依据或参考教育部实验教学示范中心建设的要求,形成层次清晰、责权明确的现代化管理体制和高效率、智能化的运行机制,注重创新型人才的培养,积极创设各种有利条件支持大学生研究创新型实验项目的开展[4]。为适应创新人才培养方案的实施,实现实验课程的全面改革,充分整合教学、科研实验室资源是行之有效的管理手段,也是改变传统教学模式、提高实验教学质量、培养学生独立操作能力和创造性思维的必由之路[5]。

近年来从“985工程”、“211工程”高校到普通地方性高校,都出现了公共计算机实验室面对学生开放的教学实习机时数基本稳定在教学计划核定数,但学生缺少上机热情,影响教学培养效果;课外自主实习机时数逐年减少,学生不再热衷于在实验室内学习的现象(见表1),这类现象在普通地方性高校尤为突出。

另一个值得关注的问题是中西部地区高等院校在不断扩大学校办学规模、整合高校办学资源的同时,高校公共计算机实验室的设备显得陈旧,建设与优化显得相对滞后,公共服务能力显得捉襟见肘。公共计算机实验室不仅要承担学生数不断增加的计算机公共基础类课程的实践教学任务,还要承担在各新校区专业课程的实践教学任务(各专业实验室在新校区的建设相对落后)以及各门实验课程的无纸化考试任务等。此外各高校近年改变教学观念更加重视培养学生的创新能力、科研能力,在公共计算机实验室开设各种形式的创新实验课程;利用公共计算机实验室开展获批的各级“大学生创业训练计划”项目与“大学生科研训练计划”项目。以具有代表性的某地方性高校公共计算机实验室为例,在用设备状况与目标任务反差逐年扩大(见图1和图2)。

计算机运算速度缓慢,存储空间不足等突出问题,导致实践教学效果越来越差。不能满足日常实践教学要求,如何谈提高实践教学水平?这些不断扩容的实践教学任务、创新的教学模式与传统的实验室功能形成了无法回避的矛盾。新形势下的教育发展目标要求我们必须提出新的观念去改革实验室,结合计算机技术和现代教育技术,建设好公共“计算机实践平台”基础,增强实验室的教学和科学技术研究支持功能,为高校师生提供一个优质的、适应教育事业发展的教学和科研环境。

3研究内容

本文所指的计算机实践平台是大平台概念,既包括技术层面的硬件、计算机软件等基础设施,也包括教学手段、教学方法以及教学机制等上层内容,其中基础设施是本文研究的内容,而上层内容不在本文讨论的范围内。该文提出了一个新的概念―“计算机实践平台基础”(以下简称“平台基础”),它是指由计算机技术、现代教育技术等工程技术实现的教学与管理环境,是提高教学水平与效果、打造部级实验教学示范中心的重要支撑环境。

“平台基础”的建设思路是采用虚拟技术充分利用现有服务器与存储硬件资源,有效控制用于硬件采购的资金投入规模;深度整合现有学校或部门的计算机软件系统(例如:网络教学系统、无纸化考试测评系统、内部管理系统等),提升现有系统的管理与服务功能;以实验室专业技术人员为主,研究与开发新系统,建立健全计算机实践平台的整体功能。

“平台基础”的具体研究内容主要包括构建其体系结构、利用前沿信息技术在学校现有硬件条件下提高实验设备的利用率、规划建设计算机实践教学资源、构建完善计算机管理系统平台。具体的研究内容和成果包括如下4个方面:

1)“平台基础”的体系结构

“平台基础”的体系结构总共由4个层次组成,见表2。最底层硬件层由各高校的现有投入硬件设施完成,这样设计的优点是避免硬件设施的重复投资,提高硬件设施的利用效率,特别适合于资金相对紧张的高等院校。第二层由计算机的核心前沿技术组成,主要技术为计算机虚拟技术、并行计算、分布式计算和云技术等。计算机的虚拟技术主要解决设备复用,提高设备运行效率的问题。并行计算和分布式计算主要为解决大型科学计算等问题。云技术和虚拟技术是本层的核心内容,它可以解决计算机的计算和存储不灵活、适用性差的问题。第三层由各种形式的数字化资源构成,例如:数字化图书、期刊、论文库、计算机软件等。第四层由多个与计算机实践教学、管理环节相关联的计算机软件系统构成。

2)利用计算机前沿技术,提高设备利用效率

计算机虚拟技术是近年来新兴的一门计算机技术,它能有效提高设备使用效率,例如:传统实验室,有多少门课程就要安装多少套软件,再好的计算机也要变得运行缓慢,影响教学。有了虚拟桌面可以为每个班级、甚至是每个学生提供个性化的桌面,桌面上只有当前课程需要的教学软件,这样做的好处是不仅提高了计算机的运行速度,同时还保障了良好的教学秩序,学生不能在课堂上从事聊天、玩游戏、看电影等与教学无关的活动。利用计算机虚拟技术实现实验室桌面的虚拟化,减轻桌面计算机的计算压力和存储压力,充分利用其硬件性能。在部署虚拟化的过程中,由于把桌面计算机的压力转到服务器端,所以需要同时利用云计算和云存储来充分有效地利用服务器硬件资源,以达到负载合理分配的问题。

此外云技术的有效实施也能给交叉学科提供科学计算功能,让公共计算机实验室的设备不仅能服务公共课程,也能为专业课、科学研究提供服务,扩宽了适用范围,提高了设备利用率。

3)建设各类计算机实践教学资源库

实施优质数字教育资源建设与共享是推进教育信息化的基础工程和关键环节。公共计算机实验室通过多年的工作可以积累到覆盖多学科多专业、门类众多的计算机实践教学软件、课件等教学资源。以教育科研网络和互联网络为媒介,建设、整合、优化一个覆盖面广的、优质的、开放的、共享的计算机实践教学资源库,成为了一项具有实际价值的教育技术应用研究内容。通过该资源库的建设,加强计算中心的资源服务能力,完善学校教学公共服务体系,可以让所有学习者方便快捷地享有优质数字教育资源。①遴选深度融入学科教学的课件素材、课件制作工具、习题库、试题库、综合设计题库、实习项目库、国际国内大赛获奖作品、优秀毕业设计作品、优秀学位成果作品、系统软件、应用软件、优秀实验系统等。②建立规范而丰富的计算机实践教学资源种类,开发管理维护工具和使用工具(支持计算机和移动设备),促进学生从传统学习模式向“以资源为中心的自主性学习、个性化学习”模式转变。③计算机云技术是一种新兴的前沿技术,也是教育部“建设信息化公共支撑环境,提升公共服务能力和水平”的主要任务,改变传统以设备为中心的共享模式,建立以信息为中心的云共享模式,以校园网络为媒介,向所有师生开放资源库,扩大受益面。

该资源库主要的分为教学性资源、科研性资源、过程性资源三个类别,其主要结构见表3“计算机实践教学资源库主要结构”。其中教学性资源包括电子课件、电子教案、教学案例、多媒体教学文件、参考资料、计算机课程软件、计算机工具软件、开源软件等内容。科研性资源包括科研课题申请书、开题报告、中期报告、结题报告、科研论文、专著等内容。过程性资源包括实验笔记、实验报告、实验数据、实验作品等内容。

4)构建并完善各类开放式应用软件系统

通过全面整合现有软件系统,建设新的软件系统建立健全计算机实践平台功能,实现包括实验室基础信息数字化、规范科学的实验室开放管理、项目化实验室流程管理等方面的实验室综合信息化管理,覆盖计算机网络化教学与计算机专项实验系统的衔接,其整体结构如图3“计算机实践信息管理平台”。

本文提出的应用层的创新点是把应用软件分为3个大类:管理信息系统类、教学过程与评价类、专项实验系统,有别于传统概念的前2个分类。其中专项实验系统的最大特点是虚拟化、个性化和学科专业化。学生可以带着自己申请的项目或导师的项目,走进公共计算机实验室,利用这里基于虚拟技术的专项实验系统开展科学与技术研究。它可以利用现有国家教育主管部门培育的“大学生创新训练计划”、“大学生创业训练计划”、“大学生科研训练计划”、“大学生竞赛”等项目平台,有效地提高学生的动手实践、技术创新、科研等能力,为国家发展输出有用的人才。

4结束语

教育信息化是推进教育改革与发展的战略制高点,随着教育信息化的推进,公共计算机教学部门成为了一个网络化、高度数字化的实践教学中心。我国教育信息化发展现在已进入普适计算的兴起阶段[10],我们应该在高等学校发展期间,利用好学校现有硬件条件,进一步改变传统观念,紧扣时代脉搏,深度融入前沿计算机与教育技术,建设优质的计算机实践平台,完善信息化管理体系,提高信息化管理水平。

公共服务体系是高等院校未来发展的必由之路,公共计算机实践平台在公共服务体系中的将发挥极其重要的作用。高等院校要实现快速而健康的发展,首先要实事求是把“平台基础”建设扎实、打牢基础。该文的创新点是按照4层体系结构组织“平台基础”,利用前沿计算机技术和现代教育技术,充分利用学校现有资产,合理节约建设成本;在满足传统公共计算机课程的条件下,增加个性化的专业化的实验系统,以满足培养学生动手实践能力、创新科研能力的要求。

参考文献:

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[3]路遥,范雪松,丁万东.计算机实践教学的实验平台建设[J].实验室研究与探索,2013,32(10):457-460.

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[5]孟峥.政府招标采购机制在高校设备采购中的应用[D].天津:天津大学,2007:41-45.

[6]林关成,张西宁,李智勇.实验教学中心管理信息化的探索与实践[J].教育与职业,2013(8):179-180.

[7]王娴,刘畅,牛骁.实验教学及资源信息化管理平台的研究与实现[J].实验室研究与探索,2012,31(3):201-204.

[8]张勇,肖利.基于weB的实验教学管理系统的设计[J].吉林师范大学学报(自然科学版),2009(4):112-115.

[9]熊梦辉,夏琼,俞守义,迟德彪.实验室资源开放管理系统在示范中心建设中的应用[J].实验技术与管理,2011,28(5):210-212.

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[11]宋毅君,李济洪.高校公共计算机实验室管理模式探析[J].教育理论与实践,2012,32(9):24-26.

[12]赵爱玲,崔朝军.构建计算机实验教学平台的探索与实践[J].中国高校科技,2012(5):39-40.

[13]谭筠梅,李玉龙,杜永文,蓝天.计算机网络开放实验教学平台的建设研究[J].中国电力教育,2013(17):123-124.

计算机科学技术前沿篇4

王道林

摘要:本文介绍了当今制造技术面临的问题,论述了先进制造的前沿科学,并展望了先进制造技术的发展前景。

关键词:问题;先进制造技术;前沿科学;应用前景

论文

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱,其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中,制造技术的作用一般占60%左右。专家认为,世界上各个国家经济的竞争,主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化,这种竞争日趋激烈,因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。

1当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面:

(1)制造系统是一个复杂的大系统,为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力,必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果,探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义,而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统,以满足制造系统新的要求。

(2)为支持快速敏捷制造,几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(cad/cam)集成、坐标测量(cmm)和机器人学等方面,在三维现实空间(3-realspace)中,都存在大量的几何算法设计和分析等问题,特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题;在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如localization)等方面,存在c-空间

(配置空间configurationspace)的几何计算和几何推理问题;在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(screwspace)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题,其理论有待进一步突破,当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

(3)在现代制造过程中,信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素,而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性,制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面,都还有待进一步突破。

(4)各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具,在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中,受到越来越普遍的关注,有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在:智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。

这些问题是当前产品创新的关键理论问题,也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破,可以形成产品创新的基础研究体系。

2现代机械工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集,经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望,从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域,国内外已经做了大量的研究工作,但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究,但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学,由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此,与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2.1制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质,另一方面对制造技术本身加以改造,以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深,研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达,以进一步达到实现控制和优化的目的。

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息,这一领域有如下主要研究方向和内容:

(1)制造信息的获取、处理、存储、传递和应用,大量制造信息向知识和决策转化。

(2)非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物,构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2.2微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(mems),是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。mems技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。mems的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化,成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度,大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本,而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞;制造出3mm大小能够开动的小汽车;可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。mems技术的发展开辟了技术全新的领域和产业,具有许多传统传感器无法比拟的优点,因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想,1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机,显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技

术有可能像20世纪的微电子技术那样,在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来,微机械的发展令人瞩目。其特点如下:相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功,体现了其现实的和潜在的应用价值;多种微型制造技术的发展,特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术;微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍,微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域,涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。

目前对微观条件下的机械系统的运动规律,微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识,还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法,因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜,是亟待深入研究的领域。

2.3材料制备/零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑,是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用,都会推进物质文明,促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中,世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变,要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性;要求材料和零件的设计实现定量化、数字化;要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备/制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面,通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节,获得最佳的工艺方案,实现材料与零件的高效优质制备/制造;另一方面,根据不同材料性能的要求,如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等,研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等,研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法,如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理,突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制,加工过程不需要工具或模具,能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2.4机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪,机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构),开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业,并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧,是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力,智能化延伸了人类的智力,那么,"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下,在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交",它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面:

2.4.1面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型,例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等;

2.4.2面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法,例如:基于充分信息共享的仿生设计原理,基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略;研究仿生制造的概念体系及其基础,例如:仿生空间的形式化描述及其信息映射关系,仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合,其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作,具有鲜明的基础研究的特点,如果抓住机遇研究下去,将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学,以及与生物工程相关的关键技术基础等。3现代制造技术的发展趋势

20世纪90年代以来,世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展,如美国的先进制造技术计划amtp、日本的智能制造技术(ims)国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(g--7)、德国的制造2000计划和欧共体的esprit和brite-euram计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展,市场需求个性化与多样化,未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面:

(1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合,现代制造生产模式会获得不断发展。

(2)设计技术与手段更现代化。

(3)成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。

(4)新型特种加工方法的形成。

(5)开发新一代超精密、超高速制造装备。

(6)加工工艺由技艺发展为工程科学。

(7)实施无污染绿色制造。

(8)制造业中广泛应用虚拟现实技术。

计算机科学技术前沿篇5

关键词:计算水力学;课程构建;教学模式

作者简介:戴昱(1979-),女,江西南昌人,河海大学力学与材料学院,讲师;汪德爟(1942-),男,安徽太平人,河海大学环境学院,教授。(江苏南京210098)

基金项目:本文系2010年河海大学研究生精品课程建设项目(项目编号:6)的研究成果。

中图分类号:G642.0     文献标识码:a     文章编号:1007-0079(2012)17-0068-02

“计算水力学”是水利、交通、环境、土木等工科专业研究生重要的专业基础课程,课程涉及数学、经典和现代水力学、数值分析、计算方法、计算机技术、资料处理技术等专业的理论知识。河海大学于1983年开设了这门课程,修读的学生人数从开始的12人发展为近十年来的每年一百多人。“计算水力学”已经成为这些学生在工程实践和科研工作中分析问题、解决问题的重要手段。更加合理地构建计算水力学课程,使学生真正掌握课程的理论精髓及应用技术,是教学过程中需要重点解决的问题。通过对教学内容的精选优化及教学模式的改进,实现了由单纯传授知识向培养能力的转变,使计算水力学真正成为一门由浅入深,循序前进,易于掌握,易于应用的实用性课程。

一、“计算水力学”课程背景

“计算水力学”作为一门独立的新型学科,形成于20世纪60年代中期,它的出现标志着工程流体力学发展的一个新阶段,是世界经济迅猛发展、科学技术水平不断提高,特别是高速、大容量电子计算机的快速更新换代为计算技术的发展提供了雄厚技术基础的一个硕果。[1]它的研究对象是水动力学及以水体为载体的物质的传输过程的理论问题和实际工程问题。

19世纪中叶开始应用物理模型研究船舶的水动力特性以来,水利、交通等领域主要采用物理模型理论与方法解决问题。但是随着工程的不断大型化,社会、经济、环境的综合考虑在整个工程规划中占据越来越重要的地位。大型水利、航运工程的规划和工程结构设计,不能仅考虑紧邻区域的水力条件及其影响,而必须考虑该项工程对于整个区域(例如,河流的整个流域),甚至对邻近区域的影响。但物理模型对整个流域的系统研究是难以奏效的,并且经济上也是不合理的。另外在环境问题中,物理比尺模型模拟生物、化学过程等问题在理论上并不合理。这就迫使人们不得不寻求其他研究手段,在此背景下以数学模型为基础计算水力学方法也就应运而出。

“计算水力学”可以说是一门研究如何利用计算机进行实验的课程。该课程的基本原理是将已知的物理、化学和生物、生态等过程的基本规律用数学方程进行描述。用离散的方法将数学方程离散成代数方程,在一定的定解条件(初始条件和边界条件)下求解这些代数方程,实现模拟某个水动力学及以水体为载体的物质的传输过程,解决理论问题或实际工程问题。因此,计算水力学不仅为学生后续相关课程的学习打下必要的理论基础,也是其今后进行工程实践和科研工作的重要工具。

二、“计算水力学”课程特色

“计算水力学”融合了经典和现代水力学、数值分析、计算方法等学科的知识,数学理论和专业理论基础深厚,内容广泛,概念抽象。“计算水力学”中的控制方程为偏微分方程(组),但更注重方程中每一项所代表的物理、化学和生物、生态概念,在什么条件下可以略去方程中的某些项而仍能确切地模拟某些特定的物理、化学和生物、生态过程。方程中涉及的物理、生化参数等的正确确定,边界条件的合理给定,均需要对所模拟的水动力学现象及以水体为载体的物质的传输过程的物理和生化本质有深切的理解。为了证明一个数学模型是水动力学现象及以水体为载体的物质的传输过程的可靠模型,则又需要利用数值分析中的线性理论,对所用数学模式的收敛性、相容性和稳定性进行证明。而计算结果的质量则又与资料的收集、整理和正确利用休戚相关。随着计算机技术突飞猛进的发展,计算水力学与其紧密结合,实现数值模拟并广泛应用于各个科学技术领域。

因此,“计算水力学”是一门基础理论深厚且实践应用广泛的课程。在教学过程中,教师应将广泛的内容具体化,抽象的概念形象化。通过对课程内容的优化及教学模式进行改进,“计算水力学”已成为一门具有“由浅入深,循序前进,易于掌握,易于应用”的特色课程。

三、“计算水力学”课程内容

“计算水力学”涉及数学、经典和现代水力学、数值分析、计算方法、计算机技术、资料处理技术等专业学科,课程教学过程中既要注重基本原理、基本概念的描述,又要强调基本理论的实际应用,注重培养学生实践能力和解决问题能力。在短短的54个学时内,为了让学生掌握这门课程的理论精髓和应用技术,按照“重组基础、反映现代、融入前沿、综合交叉”的原则,对计算水力学的教学内容进行了精选优化。

1.重组基础

课程在数学理论上承接研究生先期数学基础课的内容,如数学物理方程、数值分析、矩阵论、数值逼近论等,减轻学生在数学理论的衔接困难,直接进入本课程基础数学理论部分的学习。

在计算模式方面,选择讲授至今应用最广泛的三种基础模式,即有限差分模式,有限单元模式和有限体积模式。授课时注重介绍最典型的模型的理论基础、建模思路、建模步骤和解法,让学生真正掌握各种计算模式的内涵,从而举一反三。

2.反映现代

(1)引入基础性的应用实例。计算水力学是一门实践性很强的学科,要求学生掌握根据理论或工程实际问题,构建合理的数学方程(组)、计算模式,获取必要的计算资料,选择适宜的计算条件,得出合理的结果。应用实例的讲授将理论知识与实际问题相联系,有助于加深学生对理论知识的理解,提高解决问题的能力。

(2)引入基础性的应用自编软件。提供对应于应用实例的易于读懂、便于拓展的源代码,学生由此从理论学习进入实践应用,鼓励学生对源代码进行进一步开发,解决更为深入的实际问题,从而培养学生的科研实践能力。

3.融入前沿,综合交叉

课程中除了注重基础理论和基础应用实例的教学外,还应当适当介绍计算水力学学科前沿发展的一些动态。因此,结合授课教师的科研工作,将国内外在计算水力学方面的一些最新成果融入到教学内容当中,使学生了解计算水力学学科发展的前沿,从而达到拓宽学生的视野,培养创新能力的目的。

四、教学模式

为了实现“由浅入深,循序前进,易于掌握,易于应用”的教学目标,在教学过程中充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用,不断探索新的教学模式和教学方法。通过对教学内容的整合,将课程内容模块化,以适应不同程度学生学习的需要。在教学方法方面,研究采用启发式、讨论式、提问式、比较式和连贯式等多种教学方法的可行性。[2,3]同时积极探索研究性教学,在教学中做到精心组织内容、精心设计启发与互动方式,促进学生自主性学习、研究性学习和个性发展。

1.强化基本理论,夯实基础

在教学过程中,强化基本概念、基本理论和基本方法,夯实基础,籍此培养学生科学的态度和严谨、求实的学风。课堂讲解有限差分模式,有限单元模式和有限体积模式中最为基础、典型且应用至今的计算格式,并着重讲授格式的构成原理,格式的数值特性,以及根据拟解决问题的特点格式可拓广的可能性等。例如,有限差分模式的讲授中,仅介绍六种显式格式和三种隐式格式,而有限单元模式只介绍计算水力学中最常用的伽辽金加权剩余法,重点在于讲透学生较难理解的相应离散方程的构造原理和过程。

2.辅以应用实例,加深理解

每讲授完一种模式或模式中的一种格式后,引入实际应用实例,让学生掌握应有的方法,将所学应用于实践,在实践中进一步加深对理论知识的理解,激发和调动学生学习的积极性。例如有限差分模式的讲授中,引入其在明渠非恒定流一维、二维问题的求解实例,在有限单元模式的讲授中,引入渗流方程的求解实例,帮助学生培养从实际问题中抽象出数学模型并得出合理结果的能力。

3.提供教学软件,提高实践能力

针对工科研究生的特点,注重理论与工程实践的联系,对每一个实际应用实例均提供自编的基础性而进一步开发性强的教学软件供学生学习和开发,并且结合教师的科研工作,提出一些新问题,开展课堂实战讨论,激发学生的创新思维、提高科研实践能力。

4.结合发展前沿,拓宽学生视野

在教学过程中,结合教师的科研工作,适当介绍国内外计算水力学领域的一些最新进展,推荐和鼓励学生阅读反映此领域最新成果的文章或资料,使学生了解计算水力学学科发展的前沿,从而拓宽学生的视野,培养创新能力。

五、结论

“计算水力学”已经广泛应用于各个科学技术领域,是水利、交通、环境、土木等工科专业研究生今后进行工程实践和科研工作的重要工具。根据该课程特点,按照“重组基础、反映现代、融入前沿、综合交叉”的原则,对教学内容进行了精选优化。采用“基础理论+应用实例+教学软件+学科前沿”的教学模式实施教学,培养了学生利用计算水力学方法分析问题、解决问题的能力,开拓了学生的视野,在激发创新思维,提高科研实践能力方面将起到更大的促进作用。

参考文献:

[1]汪德爟.计算水力学:理论与应用[m].北京:科学出版社,2011.

计算机科学技术前沿篇6

关键词:计算机专业英语;存在问题;培养目标;教学方法;教材改革

0引言

当前计算机技术发展迅速,每时每刻都经历着不同变化。在这些日新月异的变化中,大部分新技术都来自国外,包括科技专著和新开发的应用软件。我们在学习这些新技术时会面临语言上的障碍,常常会出现对新技术理解不精确、不全面的情况,这就使我们在新技术研究上处于落后状态。同时,当今社会对具有计算机专业背景并且熟练掌握英语的专业人才的需求与日俱增。因此,作为培养后备人才的高校必须要重视计算机英语能力的培养,让学生利用这个学好其他专业课的必备工具,掌握最新的科技动态,阅读最新的科技文章。

1当前计算机专业英语教学存在的问题

1.1学生学习兴趣不高

计算机专业英语是专业基础课,不像专业课那样受到学生重视,也不像基础英语课那样受到四六级考试的影响。很多学生对计算机专业英语课程的学习抱着通过就好的态度,在课堂上学习没有主动性,没有认识到学习专业英语的重要性,造成课堂学习效果不好、学生学习主动性不高的恶性循环。

1.2教学手段单一,内容枯燥

现在许多高校的计算机专业英语教学都采用传统的授课方式,即以教师讲解为主,以学生听课为辅。许多教师采用单纯讲课的教学方式,认为专业英语课就是给学生解释文章含义,讲解专业术语,介绍一些简单的专业知识,不需要练习听说能力,认为这些都是基础英语课的任务。教学模式也是“阅读+翻译”或“词汇讲解+翻译”的形式,教师在讲解时采用单一的口头表述和板书形式,教学内容也相对枯燥,因此学生大多处于被动状态,课堂气氛不活跃。

2如何培养学生兴趣

2.1明确学习目标

学习计算机专业英语需要建立一个明确的学习目标。专业英语教学主要目的应该是使学生能够利用英语获取国外的相关前沿科技信息。教师要向学生说明学习专业英语的重要性与迫切性,让学生更多地了解社会发展及其对劳动力素质要求高的现实情况,进一步明确专业英语学习与将来就业的重要联系,从而提高学习积极性。

2.2加强基础英语学习

加强基础英语学习是专业英语学习的有力支持。基础英语中基本语法的介绍,短语的使用,词汇含义、句子结构分析都是专业英语中阅读理解文章的重要基础。良好的英语功底是学习专业英语的必要条件。

3教师教学方法探讨

3.1扩充学生的专业背景知识

专业英语的教学基础是计算机专业知识,学生对计算机专业文化知识的缺乏,也会带来英语阅读理解上的困难。阅读能力的提高必须要有专业知识作保障。计算机英语不同于其他的计算机专业课,涉及范围比较广,涵盖整个计算机专业的相关内容,从基础的低级开发语言到高级面向对象语言,从计算机组成原理到计算机的体系结构、数据结构、编译原理和人工智能,从文字处理、图像处理到数据分析的各种应用软件,以及网络安全和数据通信等都被包含在计算机英语的范畴中。

这就要求教师在日常教学中,通过各种手段扩大学生的知识面,从各种英文书籍和资料中选取最新计算机技术发展动态内容,将其作为学生阅读的重要材料,让学生通过计算机专业英语这门课逐步积累计算机专业知识,达到专业知识和专业英语知识相辅相成的效果。

3.2帮助学生掌握构词法

单词是组成句子的基本单位,学生若要了解文章的具体内容首先要扩大词汇量。学生在计算机专业英语的学习过程中,常常会遇到很多生词。这些生词专业性比较强,与日常生活中的英语相比差别较大,很多学生在翻译文章时不能准确地表达词义,因此就不能很好理解文章内容;而且科技类的文章更新很快,每天都有新的内容出现,这就需要学生及时更新自己的词汇库。

对于学生来说,单纯的死记硬背不仅增加了学习负担,而且记忆效果也不好。因此,教师要帮助学生掌握英语单词的构词方法,加强对词义的理解,达到长久的记忆效果。教师可以根据单词的结构,利用其中的规律用以下几种方法将单词归类。

1)派生法:在现有词汇基础上添加前缀或后缀,组成新词汇。

micro-微型:microsoft微软、microprocessor微处理器。

multi-多:multifrequency多频的、multiprocessor多处理器、multiuser多用户。

Hyper-超级:hyperlink超链接、hypegext超文本、hypermedia超媒体。

tele-远程的:telecommuting远程办公、telemeasurements远距离测量。

-ware部件:software软件、hardware硬件、firmware固件、groupware组件。

-able可能的:scalable可缩放的、portable便携的、programmable可编程的。

-ity性质:accountability可核查性、availability可用性、reliability可靠性。

-meter计量仪器:telemeter测距仪、spectrometer分光仪、barometer气压仪。

2)合成法:将若干个单词的前后相互拼接,组成新词汇。

compuser=computer+user计算机用户;

syscall=system+call系统调用;

codec=coder+decoder编码解码器;

transceiver=transmitter+receiver收发器;

calputer=calculator+computer计算器计算机。

3)复合法:将多个单词组合,组成新词汇。

-based基于:rate-based基于速率、credit-based基于信誉、file-based基于文件。

-centric以……为中心:client-centric以客户为中心、user-centric以用户为中心、host-centered以主机为中心。

-oriented面向……的:obiect-oriented面向对象的、market-oriented市场导向、process-oriented面向过程的。

-free自由的,无关的:lead-free无铅的、jumper-free无跳线的、paper-free无纸化。

info-信息:info-channel信息通道、info-tree信息树、info-world信息世界。

event-事件的:event-driven事件驱动、event-oriented面向事件的、event-based基于事件。

4)缩略法:将若干个主干词汇的首字母拼接成一个新词汇的缩写。

Flops(Floating-pointoperationpersecond)每秒浮点运算次数

Spool(Simultaneousperipheraloperationonline)假脱机

BaSiC(Beginner’sall-purposesymbolicinstructioncode)初学者通用符号指令代码

pCB(processcontrolblock)进程控制块

aDe(applicationdevelopmentenvironment)应用开发环境

Radar(Radiodetectingandranging)雷达

3.3培养学生听、说、读、写能力

许多教师在教学的过程中往往只重视学生对词汇的理解和对文章的翻译,从而忽视了对学生听、说、读、写能力的培养。随着国际学术交流的日益增加,英语学习已经不只局限在单纯的写作与文章翻译上,同时高校学生也以各种不同方式参加国际学术交流、听国内外学术报告并作相关学术汇报,而在这些交流中英语常常作为通用语言,因此计算机英语教学也需要培养学生听和说专业英语的能力。

提高学生听和说的能力,需要构建良好的语言环境,增加学生表达也就是说的机会。在课堂教学过程中,教师利用多媒体教学手段将视听、情景和功能融为一体,通过播放相关科技前沿的视频文件,为学生提供一个生动感性的认识空间,将一些难以理解的内容动态形象直观地表达出来,这样不仅可以锻炼学生的听力,提高学生的学习兴趣,还可以让学生学习新技术,增进师生间的交流,达到良好的教学效果。

在日常教学过程中,教师可以开展小组讨论,适时加入互动演示环节,将口语表达的内容加入其中,这样既有语言环境又有练习内容,既生动又有表现力,还可以配合一些视频或者练习中的情景对话,不仅使内容更加丰富,还能提高学生的英语听力。

4教材改革探讨

4.1内容丰富,图文并茂

以往专业英语的教材大多是大篇章的文字叙述,整个教材内容枯燥单一,学生提不起兴趣,教师也很难形象生动地进行教学,从而影响教学效果。教材设计应该采用图文并茂的形式,增加课本内容的趣味性,帮助学生快速记忆单词,了解各种相关术语的背景知识,熟悉软件开发过程的流程。

例如,教师介绍计算机硬件组成内容时,在几十分钟的教学过程中,一味地阅读文字会使学生产生厌烦心理,而且随着计算机知识的普及,很多学生对硬件部件有一定程度的了解,如果教师只进行书面知识介绍,会让学生觉得讲的都是重复的内容,这时我们如果添加各种硬件的图片,从图片着手进行介绍,学生就会有兴趣知道各种硬件部件的具体外形,教师讲课也会起到良好效果。这样,学生在了解专业英语名词的同时,也加深了对硬件各个组成部分的印象,了解了各种部件的结构和功能,对以后学习硬件设计有很大帮助。

4.2内容要有层次

计算机专业学生的英语好坏程度各有不同,因此教材的编写也需要满足各个层次学生的需求,做到从易到难,逐渐增加文章的深度,扩大知识的广度,让学生在学习过程中循序渐进地提高英语素质和能力。教材内容要结合专业知识的深度,从简单的文章开始,通过相对简单的说明介绍相关内容,随着教学的深入逐步增加语法和词汇的难度,加入相对复杂的长句。

计算机英语教材大多是科技说明性文章,里面的句子都比较复杂,常常会出现定语从句、状语从句、宾语从句等,学生在理解这些句子时要把握句子当中的主语、谓语、宾语,找到修饰的关键词,从而更加有效地理解文章中每个句子的含义。对于词汇的准确理解和记忆也非常重要,学生可以从简单词汇开始,在熟知、熟记、熟练的过程中,由记住一个简单词语开始,逐渐熟悉复杂的计算机专业词汇,帮助理解长句。例如,教材内容可以先从介绍计算机基础知识开始,逐步扩展到各种编程语言,再进一步延伸到计算机各个专业应用领域,让学生在英语学习和专业学习过程中逐步提高。

4.3注重时效性

计算机专业英语教材应该注重时效性,增加对科技前沿相关知识的介绍,如前沿计算机科学科技文章、学术论文、计算机类相关应用文,让学生在学习的过程中随时把握专业发展的最新动向,提高学习的积极性和实用性。陈旧的课本知识已经不能适应学生学习需求,现在网络技术发展非常迅速,学生了解新科技、新动态的方式和方法也多种多样,这就要求教师在课堂教学中时刻把握最新动向,编写教材时与时俱进,符合学生学习的需要。例如,教师可以对教材中介绍常用软件的内容作相应的删减,介绍一些当前比较流行的开发语言和计算机相关学科的前沿科技文章等。

5结语

要提高计算机专业英语的教学水平,教师需要不断探索新的教学方法和技巧,为学生的学习创造良好条件,培养学生的学习兴趣,让学生感受学习英语的乐趣,全面提高英语听、说、读、写的能力,使计算机专业英语能够真正为学生学习其他专业知识服务,为社会培养符合时代要求的高素质应用型人才。

参考文献:

[1]黄志艳.如何提高学生计算机专业英语学习的兴趣[J].科技创新导报,2011(30):204-205.

[2]史婷婷.计算机专业英语兴趣教法实践[J].计算机教育,2010(10):66-99.

[3]袁本涛.中国高校教学改革的现状与趋势分析[J].大学教育科学,2006(2):44-51.

[4]吴璟莉.提高计算机专业英语阅读理解能力的方法探讨[J].大众科技,2011(10):189-199.

[5]卫建安,利锦川.计算机专业英语词汇构成分析[J].电脑知识与技术,2010(19):5371-5372.

计算机科学技术前沿篇7

关键词:管理科学前沿

1.引言

什么是管理科学?成思危教授在“中国管理科学的学科结构及发展重点”主题综述报告中指出,管理既是一门科学,又是一门艺术。他用“3--3—3”原则概述了管理科学的学科结构,即“三个基础”、“三个层次”、“三个领域”。三个基础是数学、经济学和行为科学;三个层次是基础层次、职能层次和战略层次;三个领域是指管理理论与方法领域、工商管理领域和公共政策与战略管理领域[1]。也有学者认为,管理科学是一门应用科学,它是利用各种在某种程度上已经形成的定量方法(数学模型等),来解决管理问题的领域之一,是研究工商企业和军事部门中决策问题的科学[2]。在这次管理科学前沿专题中,老师这样描述管理科学:管理科学是探索人类管理活动规律的一门科学,是管理的知识,它包括管理的思想、理论、理念,以及管理者制订决策的科学的、富有逻辑的、合理的方法。它既是一门科学,又是一门艺术,是自然科学与社会科学的交叉融合。可以说:管理科学=管理的科学+管理的艺术=定量分析+定性分析。应该说,管理科学与管理是理论与实践的关系。管理以管理科学为指导。而管理科学的研究又是从为管理实践服务出发,时刻面向和密切关注管理实践需要,从管理实践中提炼并检验出具有较强普适性的管理理论。管理科学对社会的的发展和进步有整体的推动作用,对我国的发展具有重要意义。

2.管理科学前沿

随着社会的进步和计算机技术的发展,21世纪的管理面临着管理的变革,管理思想、管理模式、管理理念、组织机构和资本观和资源观方面都发生了变革,此时,管理科学有许多新的问题需要研究。一般认为,管理科学需要研究的两方面前沿问题是:管理科学的理论与方法和管理科学的应用。

对一个中国管理科学的研究者来说,对管理科学的研究就是一个“立地顶天”的工作。既要通过解决中国具体的管理问题来“立地”,在解决具体问题过程中发现、抽象管理科学问题,并科学有效解决它来“顶天”。

立地

立地主要指应用研究,其研究主题是问题框架,充分利用已有的知识、理论、方法和技术,分析问题框架的结构,运用模型群技术建立必要的集成模型群;根据研究问题框架与模型框架的同构或同态性展开应用基础研究,用计算机进行模拟来实现具体应用,由实际效果或效率,展示其先进性和实用性,以此来验证应用研究的有效性,同时为形成新的理论、方法和技术做准备。

应用研究,离不开计算机技术的发展。近年来软科学的兴起和发展,为管理科学的应用研究提供了新的理论技术支持。在大二下学期学习的管理建模优化和管理建模优化实验课程中,我第一次接触到了人工智能算法。不论是遗传算法、蚁群算法、粒子群算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法或是神经网络,他们都模拟了自然过程,结合了人的智慧。利用智能算法,我们可以解决以前很多的np难题,例如背包问题,旅行商问题(tSp)、车辆调度等等复杂问题。不仅如此,当我们在面对具体的复杂问题时,可以根据智能算法思想,结合具体问题编写程序代码,利用matlab软件来解决问题。智能算法,比常规算法效率高,结果更为精确。

管理科学的应用研究,不仅需要研究者有扎实的数学和计算机编程基础,还需要很强的抽象思维、推理逻辑和综合素质。对于我们本科生,目前学习的大多是管理科学的基础理论与方法,知识粗略地学习了一些优化理论与技术、决策与对策理论、风险分析理论和组织理论,而且我们学习的内容大多知识局限在书面,在实践应用方面欠缺还很多。

顶天

顶天指理论研究,也就是要针对具体的管理问题抽象管理科学问题。它的研究主题是建立必要合理的公里体系,运用已有和创造的知识和理论,定义管理科学的基本概念,根据已总结的原理与原则,建立管理概念模型、物理模型、数学模型;并通过有效的方法和技术对管理模型展开基础性研究,讨论模型的实际应用,实现模型分析的现实意义以及算法分析的可操作性;由对比分析类似模型方法展示其先进性、实用性来验证模型的有效性,形成新的理论、方法和技术。

复杂科学的发展对管理科学的发展提供更好的条件和机会。将复杂科学融入到管理科学的研究中,就是要求研究者以新的思维模式、新的观察问题的角度,来研究管理理论、关了思想和管理方法。这要求研究者除了要具备良好综合素质、抽象能力、推理能力外,还要具备创新能力。对于现阶段的我们,基础知识还不是很牢固,研究问题的方法掌握不够,创新能力更是欠缺。

3.结语

有学者经过研究分析发现,我国管理科学研究还是很薄弱,研究积累不够,研究普遍落后于国外的研究,基本上都处于借鉴和跟踪研究的地位[3]。这对管理科学的研究者来说既是挑战更是机遇,未来知识管理、知识经济和信息经济领域将成为管理科学研究的热点研究领域,相应的管理科学前沿也会在相关领域有更新的发展。

作为管理科学的本科生,意味着将来有可能成为管理科学的研究者。管理科学的前沿,正是我们需要重点关注和研究的问题。这不仅是为学术研究,更是为了更好的解决复杂问题,推动社会发展。我们不仅需要关注国内的研究现状,更应该紧追国外的研究步伐。

参考文献:

[1]成思危.中国管理科学的学科结构与发展重点选择[n].管理科学学报,2000-03-03(1):1-6.

[2]梅世强,齐二石,王雪青.管理科学与工程学科概念及其体系研究[J].工业工程,2006.

计算机科学技术前沿篇8

关键词:无线网络技术;新课程;课程设计;仿真实践

1引言

社会信息化、网络化已发展到一个全民普及的高度。作为计算机技术和信息社会的核心,计算机网络技术的发展日新月异,基于网络技术的各种创新性应用更是层出不穷,对人们的生产、工作、学习和生活等方面产生了深远的影响,也推动着整个社会和产业经济高速发展。根据第83次《中国互联网络发展状况统计报告》,中国的网民人数已达7亿。其中,手机网民占总人数的92.5%。互联网尤其移动互联网技术已广泛应用于各行各业,成为人们日常生活中必不可少的基础设施,熟悉并掌握相关技术和技能对现代工程技术人员非常重要[1]。高等学校是我国科技人才、工程技术人才培养的主力军。为顺应时代要求,高等学校紧跟社会发展的脚步,为培养适应行业性需求的高素质人才,高等学校信息技术类专业有必要适当调整、完善,进行教学内容的改革。无线网络技术是高校教学改革的核心课程之一。据统计,截至2017年上半年,计算机专业在各高校的覆盖面达到75%。与此形成对比的是,无线网络技术课程在各高校的课程开设率只有15%~20%,即便开设,也只是作为选修课[2]。这说明无线网络技术课程在未来有很大的发展空间和潜力。为此,有必要深入探讨无线网络的课程设计,为无线网络的进一步推广奠定基础。

2课程设置方案

学习无线网络技术时需要有前期预备知识,要求学生先修一些专业课程,包括计算机网络、操作系统等。本课程的授课对象是三、四年级本科生和一年级研究生,面向的专业有网络工程、物联网、计算机科学与技术、通信工程、电子工程、信息安全和软件工程等。无线网络技术的学时安排为32个理论学时和16个实验学时。无线网络技术主要理论内容包括无线通信基础、网络仿真基础。按照覆盖区域划分的无线局域网、无线城域网、无线广域网、无线个域网和无线体域网。按照应用划分的无线传感器网络、移动自组织网络、车载自组织网络等。无线网络技术的实验项目包括面向各种不同无线网络进行的物理测量、室外组网、网络管理、介质访问控制/路由/传输协议仿真、室内定位以及智能穿戴等,由仿真和实测两种手段进行。课外学习以深入阅读前沿技术文献为主,习题为辅。教学方法以讲授为主,查阅资料和分组讨论为辅。

3课程教学设计

3.1课堂教学

通过本课程的学习,使学生了解当前主流的无线网络技术和发展趋势。无线网络技术课程首先讲述无线通信技术基础知识,包括无线网络的体系结构和参考模型,重点学习硬件基础——天线、无线信号传播的损伤与衰退特性、适合无线传输的信号编码方案与扩频技术以及在无线传输过程中的差错控制技术。在此基础上,从纵横两条线学习各类无线网络。纵向按照覆盖范围划分的六类无线网络:无线体域网wBan、无线个域网wpan、无线局域网wLan、无线城域网wman、无线广域网wwan和无线地域网wRan。重点学习以上各种网络的概念、特点、应用、网络体系结构、协议栈和主要技术。横向按照应用划分的3类无线网络:移动adHoc网络、无线传感器网络wS和车载自组织网络。重点学习这三种网络的概念、应用领域、主要难题、关键技术和解决方案。通过本课程的学习,要求学生理解无线网络的基本概念与技术,了解无线网络的发展趋势与动向。旨在将学生所掌握的互联网概念和原理拓展到无线领域[3]。

3.2实验设计

在讲授理论知识的基础上,设计了实验环节,旨在让学生亲身实践,将理论知识运用在实践中解决具体问题,以加深对实际问题的理解,提高学生的动手操作能力。在传统的验证性实验基础上,为了紧跟最新学术前沿,保持技术上的领先性和前瞻性,增加了综合性、设计性实验。此外,考虑到无线网络技术更新速度较快,为了引导学生掌握各种无线网络技术的前沿动态,搜集了无线网络与移动计算领域内最新高水平的原始文献,如aCm、ieee权威学术期刊。开学初将学生分组,每组10人,为其分配20~30页的英文文献,并要求翻译阅读。期末各小组派代表上台展示和演讲,对研读的相关技术内容进行介绍、分析和讨论。学生通过这项活动,既可以开阔视野,又可以锻炼英文阅读、翻译、理解和演讲等能力.

计算机科学技术前沿篇9

【关键词】云南经济增长全要素生产率技术效率

一、引言

对一个或者多个经济体经济增长源泉的测量一直吸引着众多学者们的兴趣,学者们一般较多使用索罗余值核算方法(SolowResidualaccounting)进行测量。但是由于索罗余值核算方法具有生产规模报酬不变、完全竞争和希克斯中性技术进步等严格假设条件,并且它假定所有生产者都能实现最优的生产效率,因而无法测量在生产无效率情况下的经济增长源泉。随着测量技术的进一步发展,20世纪90年代前沿生产函数(FrontierproductionFunction)方法的出现,弥补了索罗余值核算方法在这方面的不足。前沿生产函数方法主要包括参数方法(如:随机前沿生产函数分析方法,简称SFa)和非参数方法(如:数据包络分析,简称Dea)两种,参数方法的优点是它可以考虑到现实经济中,投入―产出行为不可避免地包含随机误差,所以包含随机扰动的前沿模型才能更为准确的描述生产者行为,因此它可以考虑到生产函数中的随机误差项,并且可以估计出相应的参数,缺点是具有一定的生产函数形式,参数估计结果在一定程度上取决于生产函数形式的选择。非参数方法的优点是无需任何生产函数形式,从而参数估计结果可以避免因错误的函数形式选择而带来的问题,缺点是该方法不能把随机误差项分离出来。由于非参数方法不考虑随机误差项对经济增长的影响,但是随机误差项在一定情况下对经济增长的影响是较大的,因此,采用参数估计方法(如:随机前沿生产函数分析方法)比较适合于区域性经济增长源泉方面的研究。目前学术界将随机前沿生产函数应用于经济增长方面的研究成果已经有不少。yanruiwu(2000)运用基于超越对数生产函数形式的随机前沿生产函数的方法,研究了中国27个省市全要素生产率的增长情况,并且将全要素分解为技术进步和效率变化两部分。刘小二和谢月华(2008)利用SFa对我国区域全要素生产率进行实证研究之后认为:改革开放以来我国不同地区的全要素生产率均有明显上升,但是欠发达地区全要素生产率的增长要快于发达地区,说明我国tFp有一定的收敛性。何枫等人(2004)运用基于柯布―道格拉斯生产函数形式的随机前沿模型,对我国29个省市(区)1981―2000年的技术效率变迁进行了测算。傅晓霞和吴利学(2006)运用基于柯布―道格拉斯生产函数形式的随机前沿生产函数方法,对我国28个地区1978―2004年的全要素生产率增长进行了研究,研究后认为中国各地区自1990年以来全要素生产率呈现出绝对发散趋势。周春应和章仁俊(2008)运用随机前沿生产函数对我国区域经济技术效率水平进行了测量,研究结果表明了我国东部、中部和西部三大区域技术效率差距比较明显,但是我国区域经济技术效率总体呈现出上升趋势。

综上所述,学者们已经运用随机前沿生产函数分析方法对区域经济增长源泉进行了一定程度的研究,但是到目前为止,还没有发现相关文献资料运用随机前沿生产函数分析方法对云南省经济增长源泉进行测量,这也为本文的提供了研究目标。本论文采用基于柯布―道格拉斯生产函数形式的随机前沿模型,通过对云南省和全国1978―2009年的面板数据进行分析,对云南省和全国经济增长源泉进行分析并且进行比较,从而找出云南省和全国在经济增长源泉方面的差异所在,进一步对产生差异的原因进行分析,最后提出相应对策措施。

二、测量云南省与全国经济增长源泉的SFa模型说明

索罗余值核算方法(SRa)假定生产者都能完全达到投入―产出的技术边界,从而都能实现最优的生产效率,但是现实经济中这样的生产者是很少见的,生产者由于受随机因素和技术效率的影响从而不能达到投入―产出函数的边界。因此,aigner和Chu(1968)提出了前沿生产函数模型,将生产者效率分解为技术前沿(technologicalfrontier)和技术效率(technologicalefficiency)两部分,技术前沿描述的是生产者投入―产出行为所能达到的边界,技术效率描述的是生产者实际技术与技术前沿的差距。由于在现实经济中,生产者投入―产出行为不可避免地包含随机误差,因此,包含随机误差项的前沿模型才能更准确的描述生产者投入―产出行为,这就是随机前沿生产函数分析(SFa)研究方法。aigner,Lovell和Schmidt(1977)、meeusen和Broeck(1977)以及Battese和Corra(1977)最先提出随机前沿函数方法,Battese和Coelli(1996)进一步发展了随机前沿函数方法。根据Battese和Coelli的研究,随机前沿生产函数一般形式可以表示如下:

其中F(.)表示前沿生产函数,Yit表示生产者在t时期的产出,X表示各种生产要素投入,?茁为一组待估计的参数,t表示时期,uit表示第i个生产者在t年生产技术效率的随机变量(非负的),uit具体函数形式是:

uit=uiexp[-?浊(t-t)](2)

即ui服从非负断尾正态分布,?浊是待估计参数,表示技术效率的变化率,当?浊>0时,表明在所考察时期内生产者技术效率水平是上升的;当?浊0时,表示生产者投入―产出行为处于生产前沿曲线的下方,也就是说没有达到充分的技术效率。t表示选定的基期。vit为观测误差和其他随机因素,服从零均值和不变方差的正态分布,即V~n(0,通常假定它独立于uit,并且也独立于投入和技术水平。技术效率可以用产出期望与随机前沿的比值来确定,即:

如果技术效率损失较大,则teit接近于0,如果技术效率没有损失,则teit等于1。Battese和Corra(1977)认为的值被限定在0和1之间。如果?酌>0,则表明生产者投入―产出行为处于生产前沿的下方,必须使用SFa技术对这一面板数据进行分析。如果?酌=0,则表明生产者投入―产出行为恰好处于生产前沿曲线上,直接使用oLS进行估计即可。

同时,应用SFa模型对经济体经济增长源泉进行测算需要采用一定的生产函数形式,目前较为常用的生产函数形式主要有超越对数生产函数两种形式和柯布―道格拉斯生产函数。柯布―道格拉斯生产函数形式具有模型简单、需要估计的参数个数较少、可以估计出劳动力、物质资本以及人力资本的产出弹性系数等优点,相比起超越对数生产函数容易产生多重共线问题而言,具有明显优势。经过比较分析我们采用柯布―道格拉斯生产函数形式。基于柯布―道格拉斯生产函数的随机前沿函数具体形式是:

其中a(t)表示t时期的前沿技术水平,K表示物质资本投入,L表示劳动力投入,?琢、1-?琢和?茁分别表示物质资本、劳动力和人力资本的产出弹性系数。将(4)式两边取对数形式可以得到:

LnYt-LnLt=Lnat+?琢(LnKt-LnLt)+?茁LnHt+vit-uit(5)

我们采用极大似然估计法,并且运用coelli开发出的FrontierVersion4.1软件(参见coelli,1996),可以估计出(5)式中的各个参数值。根据估计出的各个参数值,不仅可以得知云南省和全国各投入要素的产出弹性系数,而且可以得知是否适合用SFa技术对云南省和全国经济增长源泉进行分析。另外,FrontierVersion4.1软件估计结果还可以给出云南省和全国1978―2009年技术效率水平。但是FrontierVersion4.1软件估计结果却无法给出云南省和全国1978―2009年技术进步水平,一些学者如S.C.Kumbhakar(2000)、Yanruiwu(2000)、王志刚(2006)、沈汉溪(2007)以及李谷成等(2007)采用将取对数后的生产函数求关于时期t的一阶导数方法来计算技术进步率。但是,上式计算技术进步率有一个明显的缺陷就是,技术进步率取决于各个生产者在各个时期的劳动力和物质资本等投入要素的增长率,这显然是不合适的。因此,目前来看使用SFa模型测量一个或者多个经济体技术进步率方面,仍然难以令人信服。

三、基于SFa模型的云南省与全国经济增长源泉计量分析结果

运用FrontierVersion4.1软件,并且采用极大似然估计法对(5)式中的参数进行估计,其估计结果如表1所示,FrontierVersion4.1软件还计算出了云南省和全国技术效率水平,这些结果如表2所示。

表1给出了基于柯布―道格拉斯生产函数形式的随机前沿生产函数参数估计结果,表2给出了云南省和全国技术效率水平结果。从表1和表2的估计结果我们可以做出如下分析:首先,从参数γ的估计值来看,γ1=γ2=0.001>0,说明了云南省和全国生产技术水平都不在生产前沿曲线上,因此使用SFa技术对这一面板数据进行分析是很有必要的;第二,从参数η的估计值来看,η1=-0.052

四、研究结论

本文分别使用基于柯布―道格拉斯生产函数形式的随机前沿模型分析了云南省和全国1978―2009年的经济增长源泉,经过研究得到的结论是:云南省和全国生产技术水平都不在生产前沿曲线上,都处在生产前沿曲线的下方,因此使用SFa技术进行分析是很有必要的;从各投入要素的产出弹性来看,全国物质资本投入产出弹性要大于云南省,劳动力投入产出弹性要小于云南省,人力资本投入产出弹性也要小于云南省;云南省和全国技术效率水平都呈现出略微下降趋势,但是云南省技术效率水平略微低于全国技术效率水平。

(注:本文属云南省应用基础研究面上项目《基于SRa、SFa和Dea模型的云南省经济发展方式转变对策研究》,项目编号2010ZC080。)

【参考文献】

[1]aigner,D.J.Lovell,C.a.K.andSchmidt.p.,FormulationandestimationofStochasticFrontierproductionFunctionmodels[J].Journalofeconometrics,1977(6).

[2]meeusen,wandBroeckJ.van.den.,efficiencyestimationfromcobb-douglasproductionfunctionswithcomposederror[J].internationaleconomicReview,1977(18).

[3]Battese,G.e.,andCorra,G.S.,estimationofaproductionfrontiermodel:withapplicationtothepastoralzoneofeasternaustralia[J].australianJournalofagriculturaleconomics,1977(21).

[4]Coellit.,aGuidetoFrontierVersion4.1aComputerprogramforstochasticFrontierproductionandCostFunctionestimation[w].Cepaworkingpapers,1996.

[5]Yanruiwu.isChina’seconomicGrowthSustainable?aproductivityanalysis[J].ChinaeconomicReview,2001(11).

[6]傅晓霞、吴利学:技术效率、资本深化与地区差异――基于随机前沿模型的中国地区收敛分析[J].经济研究,2006(10).

[7]何枫、陈荣、何炼成:SFa模型及其在我国技术效率测算中的应用[J].系统工程理论与实践,2004(5).

计算机科学技术前沿篇10

【关键词】营运能力;随机前沿分析(SFa);上市公司

中图分类号:F275文献标识码:a文章编号:1004-5937(2014)13-0034-07

一、引言

资源基础观(ResourceBasedView,RBV)认为企业竞争优势来源于企业内部,认为企业所拥有的资源与能力影响企业绩效(teece,1980;wernerfelt,1984;Barney,1991;peteraf,1993)。企业资源状况比较容易衡量,但是,对于企业能力该如何衡量,学术界目前没有形成统一的观点。不同学者从不同的角度对企业能力进行定义和衡量。amit和Schoemaker(1993)、Dutta等(2005,1999)将企业能力定义为输入资源转换为产出的相对能力,即根据企业的各项投入和产出来定义每一种能力。将能力看成是企业将其可利用的“投入”(即资源,如研发投入、营销投入、广告投入),转化为企业期望的“产出”(即目标,如开发新技术、销售额)的效率。因此,能力被视为资源(即投入)与目标(即产出)之间的“中间转换能力”。

1999年,Dutta、narasimhan和Rajiv在《营销科学》(marketingScience)上撰文,以资源论作为理论基础,对高科技市场中的企业进行研究。从投入产出的观点出发,对企业的能力加以识别。他们认为,高科技市场中企业的营销能力、研发能力和营运能力是影响企业绩效的三个重要能力。三种能力及其交互作用使企业获得供给和需求方面的优势,进而获得良好的企业绩效。营运能力在提供可持续竞争优势方面的作用非常大。本文将采用Dutta等的定义,将营运能力视为营运产出与投入之间的转换能力。营运能力的主要产出是营业收入(HendricksandSinghal,2005)。从投入来看,劳动力和资本是营运函数的两个主要投入要素。员工是关键的劳动力投入,另一个投入是销售产品的成本,即需要提供给顾客产品或服务的成本,即销售费用。

二、样本与指标设置

(一)样本选择与数据来源

本研究的样本由在上海证券交易所和深圳证券交易所主板上市的信息技术类公司组成(CSRC代码为G)。信息技术产业主要包含:

1.利用现代的电子计算机系统收集、加工、整理、储存信息,为各行业提供各种各样的信息服务的信息处理和服务产业,如计算机中心、信息中心和咨询公司等。

2.从事电子计算机的研究和生产(包括相关机器的硬件制造)、计算机的软件开发等活动的信息处理设备行业,如计算机制造企业、软件开发企业等。

3.运用现代化的信息传递中介,将信息及时、准确、完整地传到目的地点的信息传递中介行业,如印刷业、出版业、新闻广播业、通信邮电业、广告业等。

本文从不同的财经数据库,信息技术公司、深圳证券交易所、上海证券交易所等网站收集相关数据和公司年报。在选择样本过程中剔除了上市时间不足两年的公司,因此研究样本选取了2009年1月1日之前在上海证券交易所和深圳证券交易所主板交易的76家信息技术上市公司,时间区间为2001―2011年。由于创业板和中小板创立时间较短,上市的标准也与主板不同。因此,将研究样本设定为主板上市的公司,可以有效控制初始条件的差异。此外,本文将对正常经营企业与失败企业的营运能力进行对比分析,如果公司被施以特别处理St或者pt或者*St,则认为该公司为失败公司。因为被施以特别处理,意味着公司生存的巨大不确定型。本文利用St来界定公司失败与其他文献的研究一致。在2001―2011年出现失败事件的公司有26家。每家公司进入与退出研究的时间不同,时间跨度最长的为11年,即2001年之前上市,2011年研究结束时还没有出现失败时间。最短的是1年,即公司在2002年已经出现失败事件,退出了研究。因此,最后样本涵盖了76家信息技术上市公司的631项时间区间观察量。样本分布详见表1。

76家样本公司中通信及相关设备制造业有29家,计算机及相关设备制造业9家,通信服务业6家,计算机应用服务业32家。

三、模型选择与评价

(一)随机前沿分析(SFa)模型

四、实证分析

(一)描述性分析

(二)参数估计及检验结果

从表5可能看出,营运能力中员工人数的影响为负,并且也通过了显著性检验,说明信息技术公司中确实存在过度雇员员工的情况,而资本性支出指标对营运能力存在正的影响,没有通过显著性检验,但是其平方值显著影响了营运能力的水平。γ取值为0.565,说明营运能力的差异,有56.56%以上可以由无效率函数的控制变量进行解释。非效率模型中年份的参数为负,且通过了显著性检验,说明企业营运能力水平受年份的影响较大。

更进一步,为了验证超对数生产函数模型选择的适用性,下面进行广义似然比检验。

第一个零假设H0表示各个投入变量之间的相互关系不会影响到投入产出,也就是说,Cobb-Douglas生产函数要比超对数生产函数模型更加适用。而从检验结果来看,营销能力、营运能力生产函数都拒绝了该假设。

第二个零假设H0表示无效率模型中的控制变量对能力没有影响。从检验结果来看,这一假设也被拒绝了。

第三个零假设H0表示所有的信息技术公司都位于生产前沿,而系统性和随机无效率影响为0。从检验结果来看,这一假设也被拒绝了。表6给出了每一个超对数生产函数的三个假设检验结果。

从上述分析结果可知,所有的零假设均被拒绝。这就表明,研究中所采用的带有无效率项的超对数随机前沿模型拟合效果较好。

(三)结果分析

从表7可以看出,通过超对数生产函数求出的信息技术类上市公司营运能力均值为0.640,说明我国多数的信息技术营运效率值不高,没有处于生产前沿面。标准差为0.143说明样本公司每年的能力存在较大差异。

而从各年度样本公司营运能力的变化来看,2001―2011年营运能力有所提高,变化相对比较平稳。见图2。

而从失败公司与正常经营公司的对比中,可以看出,失败公司的营销能力与营运能力显著低于正常经营公司。见表8。

从不同行业细分来看,计算机及相关设备制造业的营运能力远高于通信及相关设备制造业、通信服务业和计算机应用服务业,但差距并不是特别大。见图3。

五、结论

本文借助Dutta(2005)对高科技公司能力的定义,将企业能力定义为投入产出的转换效率,并使用超对数随机前沿生产函数模型,建立了信息技术上市公司营运能力评价模型。然后对我国上市信息技术类公司的营运能力进行了实证分析。发现我国上市信息技术公司营运能力在2001―2011年平稳提升。而失败的信息技术公司在失败发生之前与正常经营公司的经营能力相比,存在较大差距。而从假设检验结果来看,超对数随机前沿生产函数模型在进行能力评价方面,比C-D生产函数要更加适合。此外,从模型参数估计和假设检验来看,我国信息技术上市公司普遍存在过度雇佣员工的情况。

【参考文献】

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