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一般来说,实现全面的IT审计,应当从审计对象的整个生命周期领域、审计对象及组织层次来开展。
一.IT审计范围
进行IT审计的对象包括但不限于以下领域:1.管理组织与制度;2.项目管理流程规范性 ,包括应用系统的开发、测试与上线管理;3.基础设施及运维管理;4.信息安全管理;
IT审计涉及的应用系统包括但不限于以下领域:1.生产系统;2.营销系统;3.办公自动化系统;
IT审计涉及的组织层次包括但不限于以下领域:1.高层决策者;2.中层管理者;3.技术部门员工;4.业务部门员工。
二.IT审计具体实施
ELC(entity level control)控制。关注客户在IT治理方面的相关组织架构是否合理,管理制度是不是健全,具体的审计程序就是获取客户的组织结构图,及一些比较虚的总纲类的书面管理制度如《IT管理制度》等等。
系统开发和变更。关注系统开发和系统后续变更实施中的控制,具体的审计程序首先就是获取系统开发及变更相关的管理制度,该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http://总第522期2013年第39期-----转载须注名来源如调阅《系统开发制度》《系统变更管理制度》,二是关注系统开发过程的合理性,如是否经过了需求提出、可行性研究、领导层审批,系统上线之前是否经过了充分的测试,获取一些内控痕迹和表单,如《××系统需求报告》、《××系统可行性报告》、《××系统立项审批单》、《××系统单元测试报告》、《××系统集成测试报告》、《××系统上线审批单》,《变更审批单》,采取抽样后穿行测试。
操作系统及数据库控制。关注操作系统和数据库的控制,如登录时密码控制强度、敏感操作的权限分配、日志的保存。
应用系统控制。关注应用系统控制的合理性。如银行使用的综合业务系统(有的叫核心业务系统)、国际结算系统、大小额系统、信贷管理系统等等,关注其安全配置和用户权限。
接口控制与信息安全。关注其数据准确性、完整性、以及组织级的网络管理的相关制度,如防火墙的架构,内外网分离程度等。
三.IT审计依据
IT审计依据的来源基本上业界都有很充分的理论依据以及最佳实践,以下IT控制标准、法律法规、行业最佳实践都可作为IT审计的依据。
IT标准、规范及最佳实践; 企业内控框架-COSO;IT治理-COBIT、ISO 38500;IT规划与架构设计-Zachman、TOGAF、FEA;IT应用系统开发与运维-软件开发规范、CMMI、ISO9126;IT基础设施生命周期管理-网络、主机、安全等设备管理规范;IT服务管理-ITIL、ISO20000;IT项目控制-PMP、Prince2、项目监理规范;信息安全管理-ISO27001、ISO27002;业务连续性计划-BS25999、ANSI/NFPA 1600;IT应用控制-输入控制、处理控制及输出控制;IT资源协同-EAI、SOA、共享中心等……
目前,信息系统的正常运行已经成为银行业务正常运营的最基本条件之一,信息科技在有力提升银行核心竞争力的同时,信息科技风险也愈发突出和集中,信息科技风险控制已成为银行业风险管理的重要内容,而IT审计作为银行业风险管理体系的重要组成部分,其重要性和必要性已经日益得到银行业管理层的关注。
近年来,会计电算化迅速发展。会计信息系统的开发已由单项处理向较完整的会计信息管理系统发展,由单机应用向计算机网络的应用发展,由单纯的会计核算向管理会计应用方向发展。不少地区和行业,已把会计电算化定为会计工作升级的条件之一。此外,会计软件市场的出现,促进了会计核算软件的商品化、通用化,有效地推动了我国会计电算化的进程。总体上,会计商品化软件在企业中得到了广泛的应用,并已取得了较好的效果和经济效率。而众多的中小企业,如浙江省温州地区中小企业达到16.7万家,占全部企业总数的90%以上,占整个GDP的83%.但在使用商品化会计软件上却不如人意(除了财政部门规定的发票管理系统以外),发展速度远远低于全国的水平。其原因除了人为的主观因素外,最主要的是商品软件虽然功能较多,但不能适应企业的具体环境(如企业的管理思想、管理方法、经营的外部环境、企业生产规模、产品类型等因素),整体应用效果不很理想。笔者认为,中小企业根据自身特点,从企业的实际出发,自我开发或委托有实力的专业软件公司开发自己的会计信息管理系统软件也是有效途径之一。
本文结合笔者在温州地区开发几个会计信息管理系统过程中的情况,仅就系统开发过程中的审计内容和方法作一介绍。
会计信息管理系统开发周期长、技术复杂、投资较大,如果开发的系统在技术、经济和管理上不可行,或新系统不符合系统目标,或在系统开发阶段没有建立必要的内部控制,待系统运行后再进行修改,这不仅增加成本,而且影响系统的正常运行,有时甚至无法实现。因此在系统开发前和在开发过程中,都必须严格遵循一定的阶段和步骤,且每一阶段和步骤均有明确的成果,这些成果作为下一步工作的依据,使整个开发工作有规律、有步骤的完成。系统开发审计就是对会计信息管理系统开发的整个过程进行的审计。按照系统开发的周期,系统开发分为系统分析、系统设计和系统实施三个阶段,因此需分别对每一阶段进行审计。
一、系统分析阶段的审计
系统分析阶段包括提出新系统目标、成立开发小组、可行性分析、现状调查、需求分析和逻辑模型建立。其审计内容和方法如下:
1.与系统分析人员一起确定系统的长期目标(2~4年)和近期目标(1~2年),以确保系统目标满足单位内外的管理对会计信息的需求,能完成所要承担的会计工作,要符合单位财会人员的习惯,同时必须保证数据信息的可靠性并具有一定的效率;确定系统与外部环境的信息联系和接口;确定系统的主要功能和结构;确定系统与企业其他系统(如CAD、CAM)的界面和信息联系。
2.确保各有关部门派代表参加开发小组并确定其熟悉所属部门的岗位责任和工作范围;检查项目负责人召开的重要会议,看是否均有各部门人员参加。
3.审核企业可以投入的资金、物力、人力及其来源。
4.与系统分析人员共同研究新系统在技术、经济、管理等方面的可行性。
5.复核系统分析人员取得的现系统的信息关联状况、会计工作流程和会计业务流程、信息载体和信息量等全部详细资料;审核所建立的新系统的目标能否满足其处理和控制上的要求。
6.向会计部门查询,确定该部门就会计处理的立场,审核有关的成本与效益的计算。
7.与系统分析人员一起分析新系统的逻辑模型(重点是数据流程图)是否满足会计和财务制度流程的要求,是否充分体现了用户的需求。
8.全面检查系统分析阶段的现状分析报告、可行性报告、会计业务作业流程图、输入输出和代码调查表、系统分析说明书等文档是否完整、正确。
二、系统设计阶段的审计
系统设计是根据系统分析中提出的逻辑模型,考虑实际的设备、技术条件、经济条件及社会条件,确定新系统的实施方案即系统的物理模型。系统设计阶段的主要活动有系统总体设计和系统详细设计。系统总体设计包括功能模块设计、文件与数据库设计、计算机及网络系统配置方案设计。系统详细设计包括代码设计、输入和输出设计、用户界面设计和处理过程设计。其审计内容和方法如下:
1.查阅系统设计是否采用了模块化、自顶向下逐步求精、各模块之间联系最少的结构化设计方法,以确保系统“波动效应”尽量小,可修改性和扩展性尽量好;以确保模块的划分满足会计核算和内部管理的需要,符合会计人员的习惯;以确保系统结构控制图符合系统的处理要求。
2.审核数据库文件是否符合控制要求、用户输入数据和输出信息要求。特别要注意文件和数据的安全保密控制和权限控制,以保证未授权人员不准接触文件和数据。审核字段和记录的设计,并进行一致性、准确性、合理性的综合分析,尽量消除冗余和节约存贮空间。
3.审核计算机和网络系统配置方案。以确保系统环境的合理配置,以较小的投资获得较好的系统性能;硬件的配置要符合目的性、先进性、配套性、经济性;软件配置要选择合理的操作系统、语言编译系统、数据库管理系统;网络系统的配置要符合标准化、主流化、实用性和技术性能指标好的原则,实现数据、程序与硬件等资源的共享。
4.抽查部分代码,看其是否符合国际、国家、行业颁发的标准代码设计。检查代码在逻辑上能否满足用户的需要,在结构上能否与处理的方法相一致。检查代码是否符合惟一性、直观性、可扩展性和合法性。确保一级会计科目的代码应符合财政部颁发的会计制度规定的科目编码。
5.审核系统的输入输出设计是否符合《会计核算软件基本功能规范》的要求,以保证输入和输出数据的合法性和正确性。特别要保证输入数据的质量和纠错能力,竭力避免“垃圾进,垃圾出”的情况;并采取一定的控制措施,确保“正确的输入,正确的操作,正确的输出”的原则。检查输出报表的设计是否满足对外报送和对内管理的要求。复核系统的输入输出设计是否包含一定的审计线索,以便能由系统的输入顺查到输出,或者由输出逆查到输入。
6.审阅处理过程设计是否符合《会计核算软件基本功能规范》的要求。以确保具有符合国家统一会计制度的规定的自动编制会计报表的功能和允许使用的多种核算方法;以确保有适当的控制措施,使所有经过审核的业务,均能完整的被处理;确保结账功能的设计能自动检查本期输入的会计凭证是否全部入账,并保证账证、账账相符;以确保机内银行存款日记账与输入的银行对账单及适当的手工辅助自动进行银行对账,自动生成银行存款余额调节表。
7.审核新系统的实施方案,以确定整个系统设计的文档(系统总体设计书、详细设计报告、系统设计报告)是否齐全、正确。
三、系统实施阶段的审计
系统实施阶段是将新系统付诸实施的过程。它的主要活动是根据系统设计所提供的控制结构图、文件与数据库设计、系统配置方案及详细设计资料,编制和调试程序,进行系统试运行、系统转换等工作,将技术设计转化为物理实际系统。其审计内容和方法如下:
1.与程序设计人员一起选择合适的程序开发工具、合适的数据结构和合理的算法;检查是否采用了结构化程序设计方法;查阅程序中采用何种控制措施,确定各种必须的内部控制是否都以纳入所设计的程序中;检查程序流程图是否正确,检查源程序的正确性、可读性、可测试性和可维护性是否达到要求;检查程序文档是否完整和规范。
2.参与和监督程序的分调试和总调试。调试时需精心组织测试数据模型,即有正常的、有效的各类业务数据,又有不完整的、无效的、不合理的、不合逻辑的数据。分调试时以查明该模块是否按预定的要求接收并处理正常的业务,并发现是否拒绝不正常的业务且按预定的要求给出错误的信息并给予记录,以确保每一模块内部控制关系的正确和数据处理内容正确;总调试时要测试各模块接口之间的各种可能的使用形态及其组合情况,查出系统中属于相互关系方面的错误和缺陷,以保证各控制信息关系的正确。
3.与有关人员一起参加系统的试运行,试运行应采用并行运行方式,试运行的期限不低于三个月。检查试运行记录和试运行报告,核对新旧系统处理结果,看其是否达到预定的目标,有无发现系统存在的问题;查明实际的电算化会计信息管理系统与原来设计考虑的差异是否合理,系统能否正式投入运行;审核所选的系统转换方式是否合理。
4.审核被审单位电算化会计信息管理系统的操作管理制度,查明系统的操作员、管理员、程序员的工作职责是否明确,有无相互兼任的情况。查明未经授权批准、不掌握密码的人能否接触程序和数据并对其修改;实地观察系统操作人员的操作情况,查明输入数据是否经审批,正确的数据能否被完整准确地输入系统,错误的数据能否被发现并经过适当的程序更正后重新向系统提交;查明是否制定了严格的硬件、软件管理制度,制定的制度是否符合内部控制的原则并有效执行;检查系统修改的文档资料,查明每次修改是否按规定的程序进行,已修改过的程序是否妥善保管;实地观察系统的运行状态,检查系统的运行是否正常;参与系统运行后的审核和评价。
5.详细检查系统实施阶段的程序设计规格书、源程序清单、程序测试报告、系统测试报告、操作手册等文档是否完整准确。
四、结束语
会计信息管理系统开发的审计,是一种事前审计,它具有积极的意义。因此,审计人员、特别是单位内部审计人员对会计信息管理系统的开发进行审计,这对于开发活动的恰当控制,系统开发方法的科学性、先进性和合理性,系统开发过程中产生的系统资料和凭证的规范性,系统运行以后数据处理的合法性、正确性、完整性和效率性,以及事后审计的可审性,都具有很大的作用。
近年来,会计电算化迅速发展。会计信息系统的开发已由单项处理向较完整的会计信息管理系统发展,由单机应用向计算机网络的应用发展,由单纯的会计核算向管理会计应用方向发展。不少地区和行业,已把会计电算化定为会计工作升级的条件之一。此外,会计软件市场的出现,促进了会计核算软件的商品化、通用化,有效地推动了我国会计电算化的进程。总体上,会计商品化软件在企业中得到了广泛的应用,并已取得了较好的效果和经济效率。而众多的中小企业,如浙江省温州地区中小企业达到16.7万家,占全部企业总数的90%以上,占整个GDP的83%.但在使用商品化会计软件上却不如人意(除了财政部门规定的发票管理系统以外),发展速度远远低于全国的水平。其原因除了人为的主观因素外,最主要的是商品软件虽然功能较多,但不能适应企业的具体环境(如企业的管理思想、管理方法、经营的外部环境、企业生产规模、产品类型等因素),整体应用效果不很理想。笔者认为,中小企业根据自身特点,从企业的实际出发,自我开发或委托有实力的专业软件公司开发自己的会计信息管理系统软件也是有效途径之一。
本文结合笔者在温州地区开发几个会计信息管理系统过程中的情况,仅就系统开发过程中的审计内容和方法作一介绍。
会计信息管理系统开发周期长、技术复杂、投资较大,如果开发的系统在技术、经济和管理上不可行,或新系统不符合系统目标,或在系统开发阶段没有建立必要的内部控制,待系统运行后再进行修改,这不仅增加成本,而且影响系统的正常运行,有时甚至无法实现。因此在系统开发前和在开发过程中,都必须严格遵循一定的阶段和步骤,且每一阶段和步骤均有明确的成果,这些成果作为下一步工作的依据,使整个开发工作有规律、有步骤的完成。系统开发审计就是对会计信息管理系统开发的整个过程进行的审计。按照系统开发的周期,系统开发分为系统分析、系统设计和系统实施三个阶段,因此需分别对每一阶段进行审计。
一、系统分析阶段的审计
系统分析阶段包括提出新系统目标、成立开发小组、可行性分析、现状调查、需求分析和逻辑模型建立。其审计内容和方法如下:
1.与系统分析人员一起确定系统的长期目标(2~4年)和近期目标(1~2年),以确保系统目标满足单位内外的管理对会计信息的需求,能完成所要承担的会计工作,要符合单位财会人员的习惯,同时必须保证数据信息的可靠性并具有一定的效率;确定系统与外部环境的信息联系和接口;确定系统的主要功能和结构;确定系统与企业其他系统(如CAD、CAM)的界面和信息联系。
2.确保各有关部门派代表参加开发小组并确定其熟悉所属部门的岗位责任和工作范围;检查项目负责人召开的重要会议,看是否均有各部门人员参加。
3.审核企业可以投入的资金、物力、人力及其来源。
4.与系统分析人员共同研究新系统在技术、经济、管理等方面的可行性。
5.复核系统分析人员取得的现系统的信息关联状况、会计工作流程和会计业务流程、信息载体和信息量等全部详细资料;审核所建立的新系统的目标能否满足其处理和控制上的要求。
6.向会计部门查询,确定该部门就会计处理的立场,审核有关的成本与效益的计算。
7.与系统分析人员一起分析新系统的逻辑模型(重点是数据流程图)是否满足会计和财务制度流程的要求,是否充分体现了用户的需求。
8.全面检查系统分析阶段的现状分析报告、可行性报告、会计业务作业流程图、输入输出和代码调查表、系统分析说明书等文档是否完整、正确。
二、系统设计阶段的审计
系统设计是根据系统分析中提出的逻辑模型,考虑实际的设备、技术条件、经济条件及社会条件,确定新系统的实施方案即系统的物理模型。系统设计阶段的主要活动有系统总体设计和系统详细设计。系统总体设计包括功能模块设计、文件与数据库设计、计算机及网络系统配置方案设计。系统详细设计包括代码设计、输入和输出设计、用户界面设计和处理过程设计。其审计内容和方法如下:
1.查阅系统设计是否采用了模块化、自顶向下逐步求精、各模块之间联系最少的结构化设计方法,以确保系统“波动效应”尽量小,可修改性和扩展性尽量好;以确保模块的划分满足会计核算和内部管理的需要,符合会计人员的习惯;以确保系统结构控制图符合系统的处理要求。
2.审核数据库文件是否符合控制要求、用户输入数据和输出信息要求。特别要注意文件和数据的安全保密控制和权限控制,以保证未授权人员不准接触文件和数据。审核字段和记录的设计,并进行一致性、准确性、合理性的综合分析,尽量消除冗余和节约存贮空间。
3.审核计算机和网络系统配置方案。以确保系统环境的合理配置,以较小的投资获得较好的系统性能;硬件的配置要符合目的性、先进性、配套性、经济性;软件配置要选择合理的操作系统、语言编译系统、数据库管理系统;网络系统的配置要符合标准化、主流化、实用性和技术性能指标好的原则,实现数据、程序与硬件等资源的共享。
4.抽查部分代码,看其是否符合国际、国家、行业颁发的标准代码设计。检查代码在逻辑上能否满足用户的需要,在结构上能否与处理的方法相一致。检查代码是否符合惟一性、直观性、可扩展性和合法性。确保一级会计科目的代码应符合财政部颁发的会计制度规定的科目编码。
5.审核系统的输入输出设计是否符合《会计核算软件基本功能规范》的要求,以保证输入和输出数据的合法性和正确性。特别要保证输入数据的质量和纠错能力,竭力避免“垃圾进,垃圾出”的情况;并采取一定的控制措施,确保“正确的输入,正确的操作,正确的输出”的原则。检查输出报表的设计是否满足对外报送和对内管理的要求。复核系统的输入输出设计是否包含一定的审计线索,以便能由系统的输入顺查到输出,或者由输出逆查到输入。
6.审阅处理过程设计是否符合《会计核算软件基本功能规范》的要求。以确保具有符合国家统一会计制度的规定的自动编制会计报表的功能和允许使用的多种核算方法;以确保有适当的控制措施,使所有经过审核的业务,均能完整的被处理;确保结账功能的设计能自动检查本期输入的会计凭证是否全部入账,并保证账证、账账相符;以确保机内银行存款日记账与输入的银行对账单及适当的手工辅助自动进行银行对账,自动生成银行存款余额调节表。
7.审核新系统的实施方案,以确定整个系统设计的文档(系统总体设计书、详细设计报告、系统设计报告)是否齐全、正确。
三、系统实施阶段的审计
系统实施阶段是将新系统付诸实施的过程。它的主要活动是根据系统设计所提供的控制结构图、文件与数据库设计、系统配置方案及详细设计资料,编制和调试程序,进行系统试运行、系统转换等工作,将技术设计转化为物理实际系统。其审计内容和方法如下:
1.与程序设计人员一起选择合适的程序开发工具、合适的数据结构和合理的算法;检查是否采用了结构化程序设计方法;查阅程序中采用何种控制措施,确定各种必须的内部控制是否都以纳入所设计的程序中;检查程序流程图是否正确,检查源程序的正确性、可读性、可测试性和可维护性是否达到要求;检查程序文档是否完整和规范。
数据库设计需要依据很多的现代化信息条件,在数据库中涉及到多个领域,并且也包含多种知识,是一个较为复杂的系统工程,其中有严谨的物理结构以及逻辑结构,只有有效衔接二者,才能让数据分析更加准确,但其灵活度、效率偏差,需要利用软件工程技术来有效解决这一问题。下面就软件工程技术在数据库设计中的作用进行探讨。
一、软件工程技术的简单介绍
(一)基本内涵。某种程度上来说软件开发其实就是“高层概念”到“低层概念”的映射,从而实现高层处理逻辑向低层处理逻辑转变。而对于大型软件系统而言定义就并非如此简单,因为大型软件开发包括有关人员、技术、途径以及成本和进度的方方面面,从综合的角度来说,软件工程是一类可以满足客户要求并以工程、软件产品为对象的学科,主要应用了工程管理以及计算机理论的主要原则,囊括了设计模式、数据库以及程序语言设计等多方面。
(二)软件工程技术的发展阶段。软件工程技术早期主要为瀑布式开发模型,经过不断的发展演变为螺旋式的迭代开发,到现在软件工程技术敏捷开发的方法,软件工程技术随着社会科学技术的发展而不断进步。另外,在不同时期研究软件工程技术时都要遵循使用科学的方法进行管理并通过合作的形式提高软件生产率的原则,推动软件工程技术的发展。学者根据软件工程技术发展的历程总结出了多种软件开发的方法并产生了软件工程学,但软件工程学的出现并不代表软件危机的结束。由于软件工程自身理论性强、实施方法局限大等特点,使得软件危机依然存在于生活中。经过不断努力和探索,近年来出现了多种新的思想和方法,例如软件再用、软件自动生成器等,为软件工程技术的发展提供了坚实的基础,软件工程技术逐渐向自动化、标准化转变。
二、软件工程技术在数据库设计中的作用
就当前来看,许多系统的开发与使用都与数据库分割不开,数据库主要作为数据的处理技术所存在的一种形式,开发数据库也是绝对存在的一个过程,因此才会产生数据库管理系统的成果。与此同时,在对此系统进行运用的过程中还能定义视图,并且提供了较强大的数值计算功能,从而对数据的安全以及稳定发挥做出了较大的作用。鉴于软件工程技术的重要作用,再利用其进行数据库设计时应遵循以下原则:一是一对一关系原则,在软件开发之后以及其运行的过程中,对数据进行维护是无可厚非的,为了⑹据的维护变得简单且便利,在设计数据库时必须避免大且杂的设计观念,在设计时,必须牢记实体与实体的联系,以此将信息分散并将工作效率提高;二是避免规范以及重复命名原则,不重复主要是为了将冗杂的数据减少,而且必须对数据保持一致,每个外部关键词与表之间都必须设置相对应的关系。
三、软件工程技术在数据库设计中的应用
(一)分析其可行性。该阶段通过分析现有的计算机技术和人工控制技术,从经济、技术和操作方便性几个方面对数据库进行考察,以初步估计能否完成数据库设计的任务。该阶段应当将分析结果记录下来,整理撰写可行性报告,之后设计程序框架。
(二)制定开发计划。如果前阶段的分析有很强的可行性,分析员将要开始制定该项目的开发计划。项目开发计划应当包括系统开发团队的人员构成、人员分配、项目开发进度、验收方式和验收标准以及开发过程中的关键环节等。此外,用户界面对数据库的开发非常重要,美观、友好而方便的用户界面才能被客户接受,在项目开发时也应当将界面设计考虑进去。
(三)分析数据库系统的需求。数据库系统的需求分析,包括对数据的需求分析、对系统性能的需求分析、对运行环境的需求分析等。该阶段通过对数据库的需求进行分析,以了解建立数据库软件需要的配置标准和运行环境,为数据库的开发提供标准和参数。
(四)数据库设计阶段。数据库的建立和设计是数据库系统的重点内容。数据库系统的运行效率和效果直接受到数据库设计质量的影响。一项优秀的数据库软件系统不但能简化运算方式,提高运行效率,还能帮助数据库使用者简单直接地获取相关信息,保证数据的完整性,有利于完成数据库的设计。同时,数据库设计的基础是需求分析。首先应当设计数据库的概念和结构,总体上把握用户需求,并据此绘制系统实体联系图。然后应当设计数据库的逻辑结构,把概念中的E-R图转化为计算机语言,与DBMS系统相适应,把实体之间的关系转化为数据库系统之间的表与表的关系。
四、结语
综上所述,本文对数据库设计中软件工程技术的作用进行了分析。软件工程技术经过长期的不断发展已日趋成熟,并对我国信息技术的发展起到了举足轻重的作用。软件工程是伴随着社会技术的不断发展而发展起来的,在不同时期有着不同的进步性,在软件工程技术使用中需要遵循科学的方式方法,不断的提升软件的使用和生产效率以此更好的推动整个软件技术的大跨步发展。希望本文的研究能够促进整个软件开发以及数据库的使用和开发,提升科学技术使用效率。
Abstract: the engineering cost management in the engineering project management in a very important position. In a sense, the project cost management is good or bad, directly determines the success or failure of project management. At first, this paper analyzes the housing construction project about the importance of cost management, then summarizes the current housing construction project cost management problems, finally from three aspects to strengthen building construction project cost management is discussed in detail.
Keywords: building engineering; Cost management; Design; Changes; informatization
中图分类号:TU723.3文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
一、房屋建筑工程造价管理的重要性
(一)造价控制是提高项目投资效果的关键
房屋建筑工程的造价控制贯穿于项目全过程、即项目决策阶段,项目设计阶段、项目实施阶段和竣工验收阶段,都关系到建设项目的造价控制,这是决定项目工程成败和提高项目投资效果的关键。
(二)造价控制是控制项目投资限额的重要手段
工程造价控制不仅对防止投资突破限额具有积极的意义,还能促进建设单位、施工单位、设计单位与监理单位在人力、物力、财力等各方面高效运用,是促进各合作单位集中利用资源与保证投资目标实现的重要依据与手段,对发生在项目造价控制之外的资金随时进行纠编,以求最终实现项目竣工决算控制在概算限额内。
(三)造价控制是项目增效与银行贷款筹措资金的关键
房屋建筑工程造价控制与管理,尤其是项目前期研究工作中的投资估算与控制方法是作为建设项目单位向政府主管部申请项目及向银行申请贷款的重要依据和决策文件,是指导设计概算和施工图预算编制的重要依据。因此,建设项目工程造价控制与管理,从项目前期可行性研究阶段的投资估算开始就要进行有效控制。
二、当前房屋建筑工程造价管理中存在的问题
(一)综合管理意识薄弱
我国现行的房屋建筑工程造价管理模式多是阶段性的管理,普遍缺乏综合管理的意识,特别是项目前期的造价管理更为薄弱。以前,一些企业和管理部门主要都是把造价管理的重点放在了工程的实施阶段,相对来说就忽视了立项阶段和设计阶段的造价管理,还有就是建设单位、设计单位、施工单位之间缺乏统一的造价管理目标和必要的相互沟通,造成估算不足。设计单位的工程概算,由于缺少对设计方案造价指标的控制和相关的,具体的约束,就会出现设计保守、投资偏高的问题。监理单位在对施工阶段的质量与进度进行管理的时候,普遍较少介入投资决策分析,尤其在涉及到项目变更、现场签证时,不能将质量、进度、经济三方面有效地统筹起来进行考虑。这样的话,综合这些问题就都较严重的影响了建筑工程项目投资效益的实现。
(二)招投标管理不到位
目前,建筑工程项目摹本采用招投标的形式,但招投标制度尚不完善。对按规定应该招标的某些工程来实行招标,如部分改建、扩建等使用国有资金较多的项目。有些在建项目即便是招标,也存在着招标文件不详、标底不准确,甚至无标底招标的问题。
(三)合同管理不规范
房屋建筑工程合同管理不规范主要体现在合同签订和履行上。如:合同文本不规范,合同有失公正;违法签订转包、分包合同情况普遍存在;违法承包人利用其他承包商名义签订合同;合同履约程度低;合同索赔工作难以实现。
(四)工程造价信息化管理落后
1、信息资源管理缺乏系统性
目前对工程造价信息工作比较忽视,对于信息的采集和加工及传播缺乏统一规则,不能进行统一编码和系统分类。在信息系统开发与资源拥有之间处于相互封闭,各自为战的状态。这样的最终结果就是无法达到信息资源共享的优势,更多的建筑管理者都满足于目前的纸上信息,忽略对信息进行深加工。
2、信息采集处理方法落后
采集技术落后,信息分类标准不统一,数据格式和存取方式不一致,使得对信息资源的远程传递加工处理变得非常困难,信息资源的内在质量很难提高,信息维护更新速度慢,不能满足信息市场的需要,落后于信息化社会的要求。
3、信息网建设有待完善
现有的工程造价网大多是为定额站或咨询公司创建的,一些网站的内容主要是信息定额,企业或公司介绍,招投标信息,相关文件转发等。在网站上,网站的管理者只是将已有的造价信息显示出来,对这些信息的整理与分析较少。
加强房屋建筑工程造价管理的对策
(一)树立现代化的房屋建筑工程造价管理理念
随着我国建筑行业的不断发展与进步,工程造价管理的日趋复杂,需要工程项目管理部门及时树立现代化的工程造价管理观念,即充分调动每个与工程项目建设相关的人员在工程造价管理上的积极性和主动性,发挥每一个部门及其员工的作用和职能,确保每项工程造价管理措施在建筑工程各个阶段的贯彻、实施与监督,做到全员参与和全过程控制。
(二)积极实行全过程造价管理的方法
1、建筑工程决策阶段造价控制的方法
(1)做好建筑工程决策前的准备工作
造价人员首先要获取工程所在地的地质情况、主要材料设备的价格资料以及现有已建类似工程资料等众多相关资料。并对资料的准确性、可靠性进行仔细认真分析,确保项目投资预测的准确性。
(2)认真做好可行性研究报告
在编制可行性研究报告时,可采取可行性报告估算投资包干办法,让项目建设单位承担超支投资的风险。还可在可行性研究阶段进行简易初测,以便计算工程数量,能有效地提高投资估算的准确性。
(3)全面细致编制投资估算
在整个投资决策过程中应准确、全面地估算建设项目的工程造价,考虑每个细节,避免产生过大误差。
设计阶段的造价控制方法
(1)优化设计阶段的设计方案
建筑工程设计阶段的设计方案是工程造价控制的重要环节之一。建筑工程设计阶段的设计方案能否优化,它不仅影响整个建筑工程的建设规模和建筑方案,还直接对工程的造价有着直接的影响。所以在设计阶段应鼓励经济技术人员主动积极地参与,不但要从技术上进行优化,还应将经济与技术相结合相互论证,提出设计方案并进行优化选择。
(2)推行设计招投标方法
房屋建筑工程实行设计招投标有利于设计方案的选择和竞争,使那些技术先进、工艺合理、功能符合使用要求的优秀方案入选,更主要的是中标项目做出的投资估算更能控制或接近招标文件规定的投资范围,从而更好地控制造价。在运作过程中,业主对招标的目的要明确,中标标准要合理,操作程序要规范,这样才能更好地对建设项目工程造价进行前期控制。
3、施工阶段合理控制造价的措施
(1)严格控制材料的用量和价格
工程材料费用在建筑工程中往往占有很大的比重,一般要占整个预算费用的70%左右,因此要认真比较多家中标单位材料供应商的产品质量和价格,筛选出几家质优、价廉的材料、设备供应商,从而较好地控制材料的质量和价格,达到合理控制造价的目的。
(2)加强工程变更管理
在工程项目实施阶段,由于工程施工周期长,易受各种主客观因素影响,常发生局部设计变更、工程更改、材料代用、工艺方法改变等问题,引起工程预算的变化。工程变更必然会使造价提高,因此,必须严格控制,做施工处理、验收、核对和现场签证工作,提高管理效率,减少管理成本。
(3)做好施工记录
施工记录是工程现场施工情况的真是反映。在施工过程中,建设单位和监理单位要加强现场施工管理,必须做好详实的施工记录和各项签证工作。为工程结算提供可靠的依据,避免施工方提出不合理的索赔。
(4)加强合同管理
合同管理是工程实施阶段工程造价控制的依据。因此在签订施工承包合同时,应全面充分的考虑可能发生的分歧和费用索赔问题,以免结算时因合同条款不明确产生纠纷。同时,还要明确规定计费标准、文件和时期。
在现场管理中,不仅项目经理和概预算人员熟悉合同,工程技术人员、设备材料管理人员、财务人员也必须熟悉合同,这样才能保证合同的全面履行,减少不必要的现场签证、设计变更和材料费用等现象,做好索赔与反索赔。
4、竣工结算阶段的造价控制
在这个阶段主要的工作就是承包商依照合同的要求以及设计文件的规划完成整个工程项目的建设,并且在验收合格后,建设单位对其进行价款结算。
一是对于工程量进行准确严格的审核。在审核的过程重要按照竣工图以及相关的设计变更和施工的现场,并且依据相关的定额要求的工程量的计算方法进行逐一的审核,尽量避免出现施工企业虚增工程量并以此来增加工程造价的行为。
二是对定额的套用是否恰当或者准确进行严格的审查,在审查中要将所有的分项工程罗列出来,审查其与定额单价是否一致,并且其相关的规格和名称、计量单位等与单位估价表是否相符。
三是对各项费用开支在标准上是否与定额允许的相符进行审查,还有是否与相关的工程造价政策相符。
(三)建立完善的工程造价信息系统
房屋建筑工程造价信息是一种具有共享性的社会资源。因此,建立和完善全国、地区工程造价信息系统非常重要。工程造价信息管理应遵循标准化、有效性、定量化、时效性、高效性原则,由工程造价管理部门组织咨询机构、材料、设备及制品供应商和生产厂家等建立完善、快捷的工程造价信息系统。发达国家都十分重视对各方面造价信息的及时收集、筛选、整理以及加工工作。
从某种意义上来讲,及时、准确地捕捉建筑市场价格信息是业主和承包商能否保持竞争优势和取得盈利的关键因素之一。工程造价信息化的发展必须着眼于为市场服务;组织技术攻关,加快信息化建设,为工程造价管理服务。利用现代化通讯手段与计算机大存储量及高速运转的特点,实现信息共享,及时为企业提供材料、设备、人工价格信息及价格指数。
结语
综上,房屋建筑工程造价管理是一项复杂系统的工作,运用到经济、社会、管理等学科知识,涉及到工程建设的各个阶段。工程造价的高低直接关系到项目投资效益的好坏。因此务必高度重视造价管理,对工程造价实行全过程、全方位的动态管理,以尽量少的投资,创造出质量最优的工程。
参考文献
(一)企业信息化建设的基本内涵
企业信息化建设主要是在企业生产、销售、售后服务等各项生产经营活动过程中利用各种现代化信息技术以及资源,提高企业生产经营的信息化、科学化程度,使企业更好地适应市场环境,满足消费者的多样化需求,提高企业的核心竞争力,实现企业生产自动化。企业信息化建设中,应该制定明确、合理的目标以及计划,每项内容之间不仅应该保持独立,也要有一种联系,使企业可以在瞬息万变的市场环境下及时做出反应。
(二)项目管理
项目管理主要是指在整个系统开发过程中,确保特定的质量、成本预算以及时间的基础上,合理利用专业知识、技能以及工具确保能顺利、高效完成任务的管理技术。项目管理应用于企业信息化建设中,应该全面考虑到时间、成本以及范围等因素,实现资源的优化配置,合理控制成本的基础上尽可能满足广大用户的实际需求,帮助企业实现最终目标。通常项目管理的流程包括项目的启动、策划、执行、监控以及完成等几个过程。
(三)项目管理应用于企业信息化建设的重要意义
企业信息化建设与项目管理两者之间的关系是相互独立,同时又相互依存,企业信息化系统建设需要项目管理作为支撑,而项目管理是企业信息化建设的基本框架基础。企业信息化建设和项目管理的目标基本一致,实现企业信息化建设的过程实际上也就是改造项目管理的过程,在不同时期,企业为了适应管理需求,一定要制定具体、详细的流程,同一个信息化系统中也应该制定一个明确、统一的组织架构,也要有一个明确的定位,每一个流程之间都不能有盲点或者重复。换言之,企业信息化建设的过程也就是将项目管理进行细分的过程。而且企业信息化建设程度会直接影响到项目管理水平。总而言之,项目管理以及企业信息化建设都是为了更好的实现企业战略目标。项目管理应用于企业信息化建设中,不仅可以对企业各细分项目的实际进展情况进行有效控制,而且也可以有效协调、组织各项目的关系,保证能顺利实施项目。同时,实施项目管理有利于降低企业投资成本,优化配置企业当前拥有的所有资源,针对市场需求变化及时做出反应,从而最大限度地降低企业成本,提高运行效率。因此,企业信息化建设中实施项目管理的最大作用是拥有一支高素质的项目管理团队,使企业的运行效率大大提高,尽量避免不必要的资源浪费,降低时间成本。
二、企业信息化建设中应用项目管理的具体体现
(一)企业信息化建设过程
1.需求分析,确定目标项目的初始阶段应该深入、全面地进行市场调查,了解市场需求,准确定位宏观市场,总结企业自身状况,认真、客观地分析新产品或者新系统的可行性,而且应该细分整个过程,基于效率、时间以及成本等各方面对每一个分阶段进程进行全面分析,最后得出该项目的可行性报告。2.制定实施计划如果经过可行性分析得出结论该项目可行的话,应该组织专业的项目团队共同讨论,相互合作,一起制定一套可操作性强的实施计划,尽可能做到没有重复的项目,避免不必要的资源浪费。应该结合企业宏观战略制定合理的实施计划,不仅要求可执行性高,同时要求具有较高的灵活性。3.执行计划制定合理的项目实施计划后,应该具体细分整个项目,结合项目执行计划进行测试,并且分析、总结该计划项目的可行性。实施项目的过程中,一定要建立有效的沟通渠道,并且制定一套科学的阶段性评估体制,客观评估项目实际运行结果和预期项目管理目标之间的差距,并且及时进行相应调整、修正,不断提高企业运行效率以及项目价值。4.收尾阶段到了收尾阶段,团队领导者千万不能认为已经结束了,一定要持续保持严谨的态度,客观、科学的评估整个项目实际运营的情况,如果出现较大问题,应该及时修正,这样才可以确保企业经济效益,提高工作质量。
(二)项目管理在企业信息化建设中的应用
1.计划阶段项目计划阶段,项目管理团队应该全面分析客户的需求,并且制定项目实施计划方案,同时需要进行可行性分析,项目团队成员共同分析后筛选出最有价值的客户需求编制最终的项目计划。全面收集信息,并且进行数据调查分析,合理预测可能会出现的各种风险,制定相应的风险防范对策。2.组织阶段正式开始实施项目之前,应该准备好项目所需的人力、财力、物力等资源,整体分析项目策划后进一步细分,将每一个细分项目合理分配给不同的工作小组。同时应该做好团队成员的协调沟通工作,使团队成员能够团结一致,共同完成项目目标。3.领导阶段实施项目的过程中,领导阶段的持续时间最长,因此完成的工作量也非常大,必须将企业内部的所有资源进行高效整合,严格控制每一个项目小组的实施进度,组织、协调好每个项目小组的工作,才可以确保能够高效、按时的完成项目。4.控制阶段企业信息化建设进行项目管理的过程中,应该具体细分整个过程,并且严格控制每个阶段,才可以确保能够顺利完成项目计划。因此企业应该制定一套严格的项目控制体系,及时对比实际实施和项目目标之间的差距,及时进行整改,防止造成更大的损失。
三、企业信息化建设中实施项目管理的步骤
(一)项目组织
企业信息化建设过程中,首先应该仔细分析企业的宏观环境以及企业当前发展现状,这些都是企业进行信息化建设的重要数据来源。收集相关的信息数据后,应该组织每一个细分项目,这也是企业信息化建设实施项目管理的第一阶段。具体而言,项目管理团队应该全面分析企业的需求,明确具体的企业信息化项目目标以及大体的组织方向,这样可以使工作人员明确自身的任务,提高实际工作效率,也可以避免浪费不必要的资源,缩短项目实施时间。其次,应该做好项目团队的内部沟通,这样才可以促进资源共享,使员工之间、部门之间能高效协调、配合。
(二)项目计划
项目团队成员分析企业的信息化需求以及未来发展战略需求后,应该制定一套可行性高的项目实施计划。制定项目实施计划的过程中首先应该细化项目目标,合理分配项目目标,明确主次关系。对相同的问题应该提出多种解决方案,经过相互协商后筛选出最佳解决方案,尽可能在有限的资源下最大限度降低成本,使企业获得最大的利润。同时,应该制定一个工作流程图,全面分析每个项目,预估实施项目过程中可能会出现的问题,提前制定相应的解决对策,尽可能优化项目实施流程。
(三)项目实施以及控制
分解整个项目计划后,对每一个项目成本进行核算,明确每个分项目的先后实施次序,一步步实现项目目标。实施企业信息化建设项目主要是能充分利用企业当前有限的资源,合理配置工作人员,组织工作人员有计划的开展每一个细分项目。签订合同后,企业就可以按照项目计划开始实施,实施项目的过程中,应该由企业领导者带队,和专业团队一起实施项目。在实施项目的过程还需要进行有效地监控,每当完成一个细分项目后应该将实际完成结果和事先制定的项目计划进行对比,找出两者的差距及时进行修正。有效的监控有利于确保项目实施质量。
地理信息系统(GIS)可以对地理数据进行分析、显示、查询、输入、存储的一项计算机系统,该学科集合了计算机、遥感、地图学、地理学,具有较强的综合性,并在各个领域得到了广泛的应用。地理信息系统按照用途与目的可以划分为以下几个方面:资源环境信息系统;土地信息系统;其它各种专业地理信息系统;基础信息系统,主要用于国家和省级空间数据基础设施,以及各种专业基础的地理信息系统;城市地理信息系统,其中又包括土地管理、交通、城市管线、城市勘察、城市规划等信息系统。上世纪90年代以来,GIS在全球以前所未有的速度,在商业界、科学界、技术界,以及在经济、社会、管理部门都得到了大力的推广使用。认识和解决当前GIS工程建设中遇到的相关问题,对于GIS应用软件的开发和完善,具有重要的指导意义。
2、GIS工程建设发展概况
GIS工程建设是一项浩大的系统工程,其投资高而见效慢、用户需求迫切而建设周期长、技术难度高而建设者素质良莠不齐等特点,决定了其建设的复杂性和艰巨性。相比较于国外发达国家,我国的GIS工程建设虽然发展比较晚,但发展速度非常快,已建立了一定规模的专业队伍和学术组织,并在在GIS产业化发展、生产应用、软件开发、以及理论研究等方面的成绩也比较优异。(1)起步阶段:从1970年开始,我国逐渐在遥感技术、测量、以及制图等领域内,应用电子计算机。由于全球卫星遥感技术的快速发展,在1974年,我国引进了美国地球资源卫星图像,大力推动了我国影像解译,以及遥感图像处理工作的开展。通过不断努力,我国测绘局系统在地形测图工作和航空摄影测量方面取得了优异的成绩,在为GIS的空间数据库的建立提高了可靠的依据,另外,机助制图、解析和数字测图、数字高程研究和使用也得到了同步发展。进入80年代之后,我国执行“六五”、“七五”计划,遥感应用得到广泛推广,此外,GIS也开始了试验研究阶段。在典型试验中,其研究包括:分析算法、应用软件的开发、数据处理、空间数据库建设、以及数据规范和标准等。在专题试验和应用方面,基于全国大地测量和数字地面模型建立1:100万国土基础信息系统和全国土地信息系统,1:400万全国资源与环境系统以及洪水灾情预报与分析系统等专题研究试验。城市建设、勘测、规划等部门认可了辅助城市规划的各种中小型信息系统。(2)发展阶段:在1990年左右,由于我国国民经济的快速发展,推动了GIS的全面发展。国家测绘局取得了全国范围内1:25万比例尺数字地图,并建立了数字化测绘信息产业以及空间数据库。遥感应用从典型试验逐步走向运行系统,机、星、地一体化水灾监测的实时系统已通过“八五”和“九五”两个五年计划的攻关而走向运行,从航空和航天遥感影像上自动/半自动模式识别和提取特征,能一直持续地提供几何和属性数据给GIS。结和国家在“七五”期间所建立的交通运输、统计、以及企业管理等数据库,在“八五”和“九五”期间,建立和运转起来了多种形式的GIS专题。1999年底,由中国科学院、国家科技部会同其它多个部委在北京召开了第一届国际数字地球大会,发表了“数字地球北京宣言”,标志着我国GIS走上了一个全新的发展阶段。
3、GIS工程建设的主要流程
GIS工程建设可以划分为需求定义、系统设计、系统实施和运行与维护等四个阶段。各阶段的主要工作内容如下:(1)需求定义阶段:主要包括提出建议、方案评价和信息需求分析等主要步骤。其中,GIS建设之初,首先需要提出系统总的功能要求和若干初步方案;其次,需要对前阶段所提出的方案,从技术、经济、组织机构环境等各方面对方案进行评价,得到一个科学严谨且切实可行的方案;最后,需要进行需求分析,对得出的方案更加具体化。需求分析报告应尽量使熟悉业务而不熟悉计算机的管理、决策人员能够看懂,它和可行性报告一起,经上级批准后就进入系统的概要设计环节。(2)系统设计阶段:系统设计阶段包括概要设计、详细设计、数据库设计等过程。概要设计是解决系统要做什么的问题,与使用者之间的关系问题,详细设计是把需求转化为现实系统的具体设计,是解决怎样做的问题。完成了概要设计,下一步的实施计划,特别是时间、资金、人力的安排都比较明朗。如果概要设计和原先的需求分析、可行性研究有出入,则必须重新证实。因为进入详细设计环节后,再对原先定下的原则作修改,会浪费很多人力和时间。(3)系统实施:根据概要设计和详细设计确定的目标和内容,在系统设计的原则指导下,分步骤、分阶段的开发完成系统。(4)维护及运行:经过上述各个环节之后,系统正式提交用户,交付使用。在系统正式运行之后,并非系统建设已经一蹴而就,可以束之高阁了。对开发方而言,必须提供周到的售后服务以及将来的系统升级;对用户而言,必须一方面努力挖掘系统的功能与潜力并发现其不足而不断完善,另一方面要进行相应的工作方式转变、管理制度健全和机构职能调整等工作,要做到使系统来源于实际而高于实际。系统的试运行应由系统开发人员和用户共同进行,在试运行过程中进行正确性完善和适用性完善。
4、GIS工程建设的应用模式
GIS是一个新的技术,它将现代技术完美的融入了传统科学,从而形成一种新的思维模式,为空间数据分析提供了新的研究方法,有效的解决了各种实际工作问题。GIS应用模式按照其工程建设的应用方式和作用被划分为两种,一种是科学研究工具,另一种是办公服务系统。(1)科学研究工具在有关地学领域的科研项目研究中,通过应用GIS这一辅助手段,获得和分析科学计算结果。由于科研项目的规模和复杂程度不同,如公共服务设施的选址等规模较小,且内容简单的研究项目,使用GIS通用软件所具有的一般空间分析功能即可满足研究的需求;对于全球气候变化研究,或是大型工程环境评价等规模大、且内容比较复杂的项目,除了要用到GIS通用软件所具有的一般功能外,还需应用专家系统,或专业分析模型等。(2)办公服务系统按照GIS应用层次的高低,将其办公服务系统的应用模式划分为空间决策支持系统、空间事务处理系统、以及空间管理信息系统三个部分。空间事务处理系统可以有效地自动化处理日常事务,并对大量的空间信息进行准确、迅速、及时地处理。该系统已被广泛地应用于各种大型应用GIS的数据采集部门、具体事务部门、以及地图出版、地籍管理、资源调查、测绘等各个领域;空间管理信息系统的主要目标是高效的处理信息,它是基于空间事务处理系统上建立的,为管理者提供数据的查询和统计,以及专业的分析等辅助决策信息,该系统被广泛地应用于管网规划管理、城市规划、土地利用、以及道路交通管理等各个领域内;空间决策支持系统是在前两种系统的基础之上发展起来的更高一级的管理信息系统,其除了为决策者提供了一个模拟决策过程,还为其提供了选择方案的决策支持环境,有效地解决了半结构化和非结构化的决策问题,该系统被广泛地应用于宏观决策、区域可持续发展和行业发展规划等领域内。
参考文献
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[中图分类号]G40―057
[文献标识码]A
[论文编号]1009―8097(2009)13―0282―03
引言
《单片机原理及应用》课程是向学生传授单片机技术的基础课程,它综合了多门基础课和专业基础课的知识,主要培养学生进行智能化电子系统整体设计的能力,培养强电专业学生的弱电控制能力。通过学习,使学生掌握单片机应用系统的硬件设计和软件编程技术,可为后续更高层次专业课程的学习、毕业设计、参与实际的综合设计课题和将来参加工作打下良好的基础。因此搞好《单片机原理及应用》课程的教学工作,提高学生的创新能力,对提高教学质量有着非常重要的现实意义。
一 目前教学中创新能力培养存在的主要问题
我院的自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程三个电类专业均开设了《单片机原理及应用》课程,学生在学习了电路基础、数字电子、模拟电子、微机原理等基础课程的基础上,再学习《单片机原理及应用》课程,在整个教学安排上是非常合理的。然而通过40学时的教学和一周的课程设计,最终对学生的学习情况考核时发现学生对该课程的掌握情况并不十分理想,尤其是创新能力较差,主要表现在:
1 学生主动学习的意识不够,缺乏创新思想,学习过程中一旦碰到问题,很难认真思考、探索研究、积极主动地解决问题。
2 在《单片机原理及应用》的教学过程中,传统的教学还是以理论为主,以课堂授课为主,学生很少有应用具体电路解决实际问题的机会,不利于创新思维的培养。
3 目前实验课程体系验证性实验过多,综合性、启发型实验不够,没有大型设计性和综合性实验,基本没有对学生动手能力训练,更不用说培养学生的创新能力。
4 在传统的教学思想和方法引导下,学习成绩主要是以考试成绩确定的,因而常常出现“高分低能”现象。这种评价体系造就学生对实践环节学习的轻视心理,即是以成绩合格为目标,而不是能力获得为标准,限制了学生的创新能力。
二 改革思路和方案
针对以上问题,在单片机教学中,根据学生、教材、教学设备等实际情况,将授课内容进行全面、合理的整合优化。减少冗余,加强综合性、创新性内容,在对整个课程链研究的基础上进行了课程改革,改革后的讲课学时分配如表1所示:
在对整个课程链研究的基础上进行课程改革,可以避免学生反复学习同一内容,但又学得不够深入等问题。对照以前的教学大纲,了解当前学生所学课程,对单片机的大纲做了更改,利如增加了单片机应用典型案例、接口部分知识,删除了同步、异步通信概念、进制部分知识等。
这种改革符合目前国家教育教学改革基本方针,可以减轻学业压力,用有限的课时学习尽可能多的知识,做到“厚积”。在改革过程中注意积极开展教育创新。为培养创新意识,积极探索具有创造性的教学方法和手段,在授课中改变老师唱主角,学生当观众的教学模式:改变学生静态、被动接受的地位,建立以学生为中心的实践性教学模式。利用学生对新事物感兴趣的心理特点,鼓励学生积极、主动地去探究知识,教会学生进行创新的科研方法和在自主的学习中学会创新。另外在现行开设单片机课程中,实践内容所占比例偏少,实验设备陈旧,内容跟不上时展,因此进行了实践性教学环节改革,改善教学与实践脱节的现状,使各环节相互衔接,增加创新实验,通过加强动手能力的培养,提高了学生的综合素质和创新能力,培养应用型本科人才。
三、为提高创新能力所采取具体措施
1 提高学生学习单片机的兴趣,培养学生创新意识
兴趣是最好的老师,只有有了学习兴趣,才能够在学习中创新,喜欢创新,注意创新,发挥自身的创造性。为激发学生的学习兴趣,在开课之后,我们首先向学生介绍单片机的多种应用功能及其良好的发展前景,让学生明白学什么、为什么学和学会后能做什么,并利用图片、录像和实物等介绍一些当前的单片机先进科技和教师相关单片机科研成果;邀请一些单片机科技公司的技术人员、知名教授来校作单片机知识专题讲座;请一些已毕业从事与单片机技术有关的学生来现场指导教育,使他们了解单片微机在工业控制、智能化仪器仪表、计算机外部设备、计算机网络与通讯技术和家用电器等领域的应用及学好单片机的重要性和必要性,激发他们的学习兴趣,鼓励他们动脑思考有哪些领域或哪些与我们日常生活相关的电器或仪表等设备适合用单片机控制,从而使学生具有初步的创新意识。
2 鼓励学生进行单片机应用系统开发,培养学生的创新能力。
不断鼓励学生利用课余时间进行单片机应用系统开发,制作自己兴趣的产品,编写单片机程序。由于初学者一般没有开发板和仿真器这些设备,为了给学生创造条件,我们采取了以下措施:
(1)给学生提供一些单片机仿真软件,让学生在电脑上模拟实际系统,编写软件。例如提供了proteus仿真软件,它可以仿真51系列、AVR,PIC等常用的MCU及其电路,还可以和keil软件互联,可以像使用仿真器一样调试程序。又不需要任何费用,特别适合学生在单片机学习的起步阶段使用。我们在实验室里安装了这个软件,并在教学过程中向学生演示它的功能和使用,鼓励有电脑的学生安装这个软件,让他们利用课余时间自己动手做做电子表、步进电机、直流电机控制、LED显示,AD、DA转换,交通灯设计等方面的模拟实验。
(2)鼓励有一定经济条件的学生买一些小型的单片机学习开发板。目前市场上有很多专门为在校大学生学习单片机量身定做学习开发板、主控芯片。包括凌阳、51系列、AVR系统等,它们价格低,特别适合于学生利用课余时间学习单片机开发。而实验室也购置一部分这样的开发板,对学生开放,给学生创造自主学习和开发单片机系统的环境,从而培养了学生的创新能力。
3 在实验中培养创新思维
改变原有的实验教学模式,减少验证性实验,增加设计性、综合性实验,并开放实验室,随时恭候学生的来临。在整个实验进行过程中,以学生为实验的主体,最大限度地调动和发挥学生的主观能动性,引导学生积极对待实验中出现的问题,并自己动手解决这类问题。指导教师在实验的组织管理上起主要作用,而在实验中仅起指导作用,给学生指明方向,避免多走弯路,并解答实验当中出现的一些疑难问题。例如:在彩灯移动实验中,鼓励学生编写不同的移动花样,采用多种不同方法编程,并设计电路图,这样将生活中常见的小产品与课程实验结合起来。使同学们加深对理论知识的
理解,学到了实际知识,培养了分析问题、解决问题的能力,培养学生的创新思维。
4 通过课程设计改革培养工程素质,强化创新能力。
创新能力不仅仅体现在一些制作发明上,更重要的是要有必要的工程素质。在课程设计过程中,注重培养学生的工程素质。从课程设计选题开始,就要求学生注意收集相关资料、作好分工、做好实验记录、总结调试心得等。使学生熟悉从立项、方案论证、软硬件设计与调试、PCB设计、结构设计、到安装调试等电子设计的全过程,系统地培养学生的学习能力、交流能力、合作能力,使学生理解并认识了良好的工程规范。在设计阶段,引导学生从不同角度观察问题、提出问题、解决问题,注意实现创新性设计。在报告整理阶段,引导学生对设计过程进行总结。从方案设计到器件选型,从程序开发到调试。都要求学生将实践中获取的经验总结文字材料,使学生在设计过程逐步体验本课程的系统性。例如,选择电子时钟系统作为课程设计的同学,其硬件电路尽管相对简单,涉及的单片机资源并不多,大部分同学都能够很快的实现基本功能,但在此基础上,引导学生进行创新设计,在硬件电路基本不变的情况下,通过重新规划设计软件,实现许多如计时器、万年历、秒表、定时报警器等附加功能。
每年课程设计的题目既可从教师给定的题目中选择,也可以自行拟定,自行拟定的题目在做之前要提交可行性报告。这就进一步锻炼了学生的创新能力。2007―2008学年我专业的课程设计的可选题目如表2所示:
而课程设计评分依据学生的实际完成情况和文字报告等进行评价。例如,确定若干个基于单片机实现的仪器系统如时钟、点阵显示器等基本功能供学生选题。在指定的时间范围内,提交完成基本功能的仪器系统、相关文字报告等,最后进行答辩。毕业设计得分由设计产品功能和质量分(40%)、毕业设计报告分(30%)、答辨分(15%)、特色与创新分(15%)等部分组成,并要答辨。
5 通过考核方法改革考核学生的创新能力
考核方法作为课程教学的最后环节,它直接检验教和学双方的效果,间接指导着学生的学习。目前《单片机原理及应用》课程使用比较普遍的考核方法仍然是闭卷笔试。应该说,闭卷考试在基础理论类课程教学中,在强化学生学习和掌握知识的作用是不可替代的,但《单片机原理》课程应用性、实践性都很强,如果仍以闭卷考试作为主要评价方法,则不能较好检验学生的实践能力和创新能力。因此对当前的考核方法进行了改革,并拟建立一种长期的跟踪考核制度,将考核重点放在学生在实践中发现问题的能力考核上。即将原来的纯笔试改成了设计报告、机考和笔试相结合评分的方法。在课程结束后学生要提交一个设计报告,设计一种产品,该报告的评分标准为:报告(50%)+创新意识(30%)+程序调试(20%)。而机考指的是在实验室里现场考核,主要考核学生动手能力和程序调试能力。而笔试试卷在考核学生的基础知识的基础上,更强调学生的创新性思维,在题型上进行了改革。减少了一些需要死记硬背的客观题,增加了灵活多样的程序设计,电路设计等题型。充分考核了学生的学习情况和创新能力。最终成绩测评比例为设计报告(30%)+机考(20%)+笔试(50%)。
6 开展第二课堂,培养学生的创造能力
为加强对学生学习的引导,我们将课堂教学延伸到课外,注意对学生参与实践活动兴趣的培养。将学生的课外科技活动纳入到创新能力培养的过程中来,成立了创新电子社团,以电气工程及其自动化、电子信息工程专业学生为主,其他专业学生也可自愿参加。由《单片机原理及应用》课程的主讲教师作为主要指导教师,每周辅导1―2次,并提供不同层次的实践内容,组织多种形式的实践活动,提出灵活多样的实践要求,吸引学生主动地、有选择地参与这些实践活动,让学生根据自己的发展方向,结合自己的兴趣和需求,选择适合自己的题目或感兴趣的产品设计。在设计和制作过程中,教师给予适度的指导,使学生能够独立、主动、保质保量地完成自己的设计目标和任务,把学生被动地学习变成积极主动地学习,把依赖于老师的学习变成独立的学习和思考。设计题目和产品的实现也增强了学生独立解决问题的自信心,进一步提高学习的兴趣。在教师的指导下,学生可以通过第二课堂对课堂教学内容进行补充和提升,可以根据自己的兴趣进行选题、完成自己感兴趣的课外实验项目、设计和电子制作,可以自己设计电子作品等,这样就使他们在完成学习任务的基础上,使自己的创新思想得以实现。大大激发了学生的课外学习兴趣和主观能动性。也为学生提供了自由发展的空间,提高了学生的创造能力。
7 依托各种竞赛,推进课程改革,提高创新能力
积极参加全国大学生电子设计竞赛、盛群杯单片机竞赛,飞思卡尔智能车竞赛等各类比赛。这些竞赛既培养了学生电子设计能力,提高了实践能力,也锻炼了学生的团队合作精神。通过各类竞赛,掊养一部分学生的动力创新能力,再通过宣传,使其它学生对单片机学习产生兴趣,为参加这些竞赛而努力,从而进一步提高了学生的创新能力。
四 结束语
在进行了课程改革以后,学生的学习热情受到了很大的激发,出现了自主式学习的热潮。由于课程的改革,使理论教学的时间大大缩短,学生有了更多动手和思考的时间,在课程结束时,大多数同学提交了自己的作品,更有部分同学在单片机比赛中取得了优异的成绩。我们将以此为契机,积极、主动地促进单片机课程的进一步改革,使单片机课程跟上时展的潮流,使学生学完单片机后,不仅仅具有初步单片机应用系统的设计和开发能力,还具有了一定的创新能力,有效的提高了学生的综合素质。
参考文献
[1]江世明,刘湘涛,申寿云等.省级重点建设课程《单片机原理及应用》的创新与实践[J]怀化学院学报,第2006,25(8):162―163.
2002年底倡议吉林大学设立数字地学专业
2002年底,在吉林大学庆祝地学专业设立五十周年活动期间,路教授就向时任吉林大学地球科学学院金巍院长提出倡议,设立数字地学专业;并接受院长的委托,起草提出数字地学专业可行性报告。2003年3月,在路教授的倡议和推进下,吉林大学地球科学学院在国内率先设立数字地学专业。
通俗地说,数字地学就是在数字地球科学研究背景下,将地球信息科学融为一体而形成的一门新兴的二级学科。其诞生是地学、数字地球科学、地球信息科学、计算机技术等多学科发展交叉融合的大势所趋,也是自然科学与技术发展的必然结果。属于地球系统科学的范畴。数字地学是传统地学发展到信息网络和大数据时代的历史见证,与传统地学存在相互依赖、相互促进、相互引领的关系,用数字化手段、数学模型研究地学,无疑为地学发展增加了亮点和活力,将引导和推动地学沿着信息化、智能化与可视化方向发展。
在数字地学领域,路教授有独到的学术见解和明智的选择。近些年主要从事数字地学理论与核心技术研究,主要研究目标有两项:一项是矿产资源精细化、智能化与可视化预测;另一项是地质灾害早期预警预告。目前,还在结合云计算、大数据时代的信息产业发展规律,从事新一代地理信息系统开发研究,研制开发云计算环境下的人机交互式地学G4I系统。这些选题与矿产资源智能勘探与认知、地质灾害预警预告关联紧密。
矿产资源是在漫长的地质历史时期由地质作用形成于地壳中的有用元素物质堆积,是人类赖以生存发展的天然资源,也是国民经济重要的物质基础。由于资源的不可再生性,地壳上的矿产资源随着开采量的不断提高而不断减少,矿产资源的供需形势日趋紧张。矿产资源勘察与预测越来越向地下深部发展。无论是煤、石油、天然气等能源矿产,还是金银铜铁锡等金属矿产,一般都深埋在地下。如何准确预测?构成世界性的地学难题。
频繁发生的地质灾害,诸如地震、海啸、森林火灾、山体滑坡、泥石流、塌方、洪涝等自然灾害,如何进行早期预警?更是世界性难题。
路教授目前开展的科研项目,主要是在上述两个领域开展地学空间变异性理论、方法与技术研究,特别是在高性能计算、云计算环境下,寻求地学空间分析中的理论突破与技术创新,为矿产资源预测和地质灾害早期预警研究提供新理论、新方法与新技术。
据介绍,现行地学空间信息技术中,实用性的地学软件工具多以二维、三维制图功能者居多,而以地下矿产资源评价和地表地质灾害早期预警为目标的地学软件工具并不多见,应用跨学科空间数据库集成为基础的空间分析软件是国际上普遍争相研发的热点。路教授根据他所提出的空间分析理论与技术集成,融合人工解释与机器学习互为一体的操作模式,通过云计算解决矿产资源预测与地质灾害预警难题。
数字地学理论的创新
2011年11月25日―27日,全国数学地质与地学信息学术会议在武汉中国地质大学召开。中国数学地质学界泰斗级人物、中国科学院院士赵鹏大教授与会做了题为 “数字地质新概念”学术报告。赵鹏大院士提及“刚才与路来君教授交流得知,数学地质专业已经开始招博士生了。”也就是说,数字地质科学这个新领域将有宽广的前途与发展。
路教授在数字地学的教学科研领域已辛勤耕耘近30个春秋。1977年全国恢复高考,他考取大学后没打算攻读地质专业,却阴差阳错地进了地球化学专业。但他偏爱数学与物理学,在大学本科期间学完了大学数学课程,以至后来攻读硕士、博士,所选专业均为数学地质学专业。
凭借扎实深厚的数学功底及数学地质学专业知识背景,路教授从“七五”到“十五”前后20年,与河北省地勘局合作,开展河北省各种比例尺的多金属矿产资源预测研究,并先后开发完成“河北省金矿资源总量预测项目”;“河北省二轮区划铜铅锌金银多金属矿产资源评价项目”;“河北省多元信息系统研制项目”等任务。“河北省矿产资源信息系统”、“河北省多元信息系统研制”等项目,通过中科院院士赵鹏大主持的评审,被评价为“达到国际先进水平,部分方法研究达到国际领先水平”。还陆续完成了“科技部多元信息系统研制项目”;辽宁省矿产资源信息系统MRIS研制项目;吉林大学地学G4I系统研制项目;基于地学化学数据处理图像分析技术等课题任务。
宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。正是4长达20年的合作项目与潜心研究,路教授将其所学的深厚理论与丰富的实践相结合,对地学空间分布与变异性形成新的认识,构建出系列数学模型和理论框架体系。地质空间分布具有复杂性、异构性、周期性及广延性,在同一空间范围内,地质的形成年代可能相差甚远。他认为,地理信息系统中的地理空间,应包括狭义地理空间与地质空间两个层次。学界对地质空间范畴内的地理信息系统(GIS)技术研究,尚处在探索阶段。路来君教授开发的地学G4I系统,是以地理学、地质学、地球化学、地球物理学(4G)等地学空间数据集成为基础,以地学空间信息先进理论为内核,面向矿产资源精细化预测目标而开发的地理信息系统(GIS)。为解决精细化预测问题,他在理论上创新性提出,将复杂地质空间划分为“同化空间、异化空间、杂化空间”三种类型,并形成“三化模型理论”。在此基础上,按地质空间类型,建立同化函数、异化函数、杂化函数三种变异函数,在函数具体形式研究中,建立了地学频谱分析理论。
理论与方法的创新,终于另辟蹊径为GIS的空间分析提供了一种数学解析方法,也为模块的研制提供了一种新的思路。路教授的理论体系和数学模型,已经被国际科技界、学术界广泛认可。他也因此多次应邀到美国纽约州立大学、阿拉斯加州立大学等高等学府进行学术交流与科研合作。
科技创新触类旁通
路教授兴趣广泛,触类旁通。作为数学地质专业博士,在交通视频监控与LED照明工程领域也居然也干出了大名堂。
1992年,路教授在沈阳东北大学做博士后,继而留校任教。辽宁省人事厅请他做博士后联合会会长,主要工作目标是带领一批博士,实施科技成果转化与应用开发,其中之一是大功率超高亮度LED亮化照明工程。在这项工程中,通过科技创新,研发出了超高亮度、可发出256种颜色的LED柔变组合灯。在一块集成电路板上嵌入56颗LED芯片,通过红绿蓝三基色频谱合成,产生出256种颜色,可以渐变或者突变,理论上可以产生无限种颜色。
科技创新,往往产生于奇思妙想。正是这种LED灯频谱合成技术,启发路教授产生出“思想火花”。路教授作为引进人才回到吉林大学,受LED柔变灯频谱合成的启发,他想到了地质空间中的地质实体各具有频谱特性,这些频谱特性应该充分反映地质体的数字特征,于是提出了地学频谱分析理论模型;同时由于地质体的三维属性,应在计算机上实现可视化,于是路教授根据地学频谱分析模型进而构建了三维空间色码理论及其实现技术。上述三个理论与技术构成其学术创新的三个亮点。
云计算助力数字地学科研与应用
矿产资源预测与地质灾害预警涉及到海量的地学空间数据处理,跨学科数据融合和多元成矿模式识别,处理分析过程十分浩繁,用人工计算不大可能实现。路教授说:“以前缺少高性能计算机,地学计算往往精度低,有些过程无法实现,现在有了高性能计算和云计算,做起项目来事半功倍,得心应手。”
以森林火灾早期预警为例。森林起火的原因是多方面的。但专业森林防火护林员都知道,森林火灾起因于地被可燃物及枯枝落叶形成的厚厚的腐植层,老百姓称之为“草炭”,正是这种“草炭”干燥和温度达到燃烧临界点后,稍有林火行为即可引发森林火灾。
传统的森林防火措施是依靠护林员登塔望报警,这种做法一直沿袭至今,古老而简单,难以做到科学早期预警,贻误救火时间。与信息时展脉搏极不协调。路教授1999年即提出,按森林的林形林相带分布点埋设自电传感器芯片,进行现场实时监测采集数据,再用扩频微波和有线传输网络,将现场采集的温度、湿度、风向三度数据信息传至指挥中心,模拟仿真林火行为,从而实现森林火灾早期预警。由于对地遥感观测、高性能计算与云计算技术的重大突破,上述林火行为仿真过程已成为可能。这不再是纸上谈兵,而是路教授已经完成了前期的研发工作并在局部地区进行了现场实验。路教授认为:“如果没有高性能计算机和云计算,靠人工处理数据是做不成的。”这项科技成果已经进入推广应用阶段。在东北、西北、华南、西南等人烟罕至的林区有重要的使用价值。
目前,路教授正在根据他所提出的地学空间三化模型理论、地学频谱分析理论与色码技术,构建海量地学数据解析方法并编制计算机程序语言,就云计算的接口服务等难题进行联合攻关。同时,将地质找矿专家的知识作为系统的有机部分,因为,机器代替不了地学专家的智慧,所以采用人机交互式实施系统的执行过程,即在功能模块设计中,将机器学习理论及知识处理作为系统的智能模块,与地质专家的人工操作形成一体式的操作模式,优化地质成矿模型与地质找矿模型的分析过程。同时将云计算技术与地理信息系统相融合,实现地学数据资源共享和快速运算。
路教授说:“地理信息系统下的全球动态异构空间信息协同标绘与空间知识服务项目研究中,地质空间下的矿产资源预测理论模型、空间数据库集成、机器学习及云计算技术等方面,有一道道难题,有待我们去攻关,去突破!”
数字地学产业正在形成 智慧国土与智能产业值得期待
结合智慧城市、智能产业的健康与可持续发展,路教授也有许多选题准备。在理论创新研究的同时,路教授率领课题组已先后研制成功了3种地理信息系统(GIS)软件,并研发成功基于4G地学空间数据库的地学G4I系统软件多用户版,并获得同行评审专家认可,被吉林省科技厅评定为国际先进水平科技成果。
关于“基于云计算技术与色码技术的地学G4I系统内核研究”项目,路教授做了概要的介绍。地学G4I系统是以4G(地质学、地理学、地球化学、地球物理学)空间数据库集成为基础,以矿产资源精细化预测为目标的地学信息系统,该系统具有我国自主知识产权,目前已经开发出多用户版。
4G地学技术是目前地学信息化的前沿技术。目前系统开发的难点在于其内核技术的突破,即地学空间分布与变异性问题,内容包括地学信息噪声滤波、弱信号异常放大、空间组合求异、空间图形图像数据转换与互操作、地学过程仿真等一系列关键技术。
当今国际资源发展的形势较为紧张,要想对资源进行更为有效地利用,单从燃料来讲,热电联产自然成为人们眼中的首选。热电联产作为一种梯级的利用方式,它成功做到能质配比,有效地提高了电厂的能源转化率。热电联产能够实现资源的有效利用,最为重要的原因就是它所使用的汽轮机在热耗率上较低,而且在抽汽、排汽供热上,消耗的能源更少。因此,为了进一步发展热电联产事业,合理地使用有限资源,要继续对热电联产系统进行优化与处理,文章将会以中小型的热电联产汽轮机作为研究的对象进行系统的分析。
1 热电联产
1.1 热电联产的重要性
热电联产是一项较为成熟的技术,我国发展此项技术大概有三十年,可谓是经验丰富,技术雄厚,同时,由于政府的高度重视,我国的热电联产得到了更为快速的发展。现如今,城市的集中供热已经成为城市现代化发展的基础设施,各地应当在原有的基础上加强领导与管理力度,继续推动城市供热工作的进步与发展。对中小型的发电机组进行改造与优化,实现热电联产与集中供热,这也是我国供热发展的主要趋势之一。
城市在进行集中供热时,要坚持“因地制宜、技术先进、热源广泛、经济合理”的原则,根据工业用热以及生活用热的实际需要进行热电联产建设,在城市规划的严格指导下,做到有计划、有目标的实施,无论是住宅还是工厂,只要在经济合理分配的条件下就必须实行集中供热。由此可见,集中供热方案已经成为我国发展的既定方针,同时热电联产事业正是实现集中供热的重要手段之一,利用热电联产技术能够取得非常大的经济效益与社会收益,不仅能够节约有限能源,而且能够促进城市现代化的发展。
1.2 热电联产的优点
第一,节约燃料,由于热电联产在用能上趋于合理,能够有效地提高热能本身的利用率,从而实现能源节约,符合绿色节能发展的理念;第二,正是因为燃料的有效节约,减少了国家对于一次能源的开发与利用,更减少了一次能源的运输费用,缓解了城市运输紧张的状态;第三,减少锅炉的分散建设,以及煤场和灰场的占地面积;第四,减少对锅炉房进行维修以及更换锅炉设备等方面的资金投入;第五,节能环保,减少对大气、土壤、水资源的污染;第六,改善供热质量,提高城市现代化建设的水平。
2 热电联产汽轮机的分类
依照热力特性进行分组可以将中小型的热电联产汽轮机分成:背压式汽轮机、抽汽冷凝式汽轮机、冷凝式汽轮机。
2.1 背压式汽轮机
主要指的是一种将排出的蒸汽都用在用户供热上的汽轮机组,主要的特点在于经济性较好且节能的效果较明显,而且结构简单、运行可靠。但是此类汽轮机的发电量主要取决于供热量的大小,无法单独调节,不能同时满足需热用户与需电用户的要求,因此它一般应用在热负荷较为稳定的企业,或者是拥有稳定热负荷的热电站。
2.2 抽汽背压汽轮机
主要指的是在汽轮机中间级抽取一定量的蒸汽,供给给需要较高压力级别的需热用户,并且保证背压排汽,供给给需要较低压力级别的需热用户的一种中小型的汽轮机。此类汽轮机的经济性较好,但是对于负荷变坏的整体适应性较差。
2.3 抽汽冷凝汽轮机
主要指的是在汽轮机中间级依照一定标量抽取部分蒸汽,供给热用户使用的一种中小型的冷凝式汽轮机。此类汽轮机的主要特点是,如果热用户需要的热负荷一瞬间降低,多余的蒸汽也能够继续发电,而且它的灵活性较大,可以在大范围内同时满足热与电的需要。因此,它主要使用在一些变化较频繁的热电站中。但是它的经济性浇较差,辅机较多,系统较为复杂,需要有一定的经济作为运行支撑。
3 中小型热电站在选择供热机组时主要采取的原则
第一,在保证安全运行的前提下,要选择高参数、大容量的机组,严格控制机炉的台数,不宜过多。
第二、保证供热区的用户能够拥有稳定的热供应区,无论是采暖期还是非采暖期,热负荷的差异不能过大,对于一些特殊的热电站,可以优先选择背压式汽轮机。
第三、对于一些热负荷不稳定的区域,要系统的分析热负荷所占的比重与性质,如果主要的热用户出现热负荷波动过大的现象,要及时采取措施(设置蓄热器或者进行即时调度),如果背压式或者抽汽背压式汽轮机无法满足相关要求时,可以使用锅炉房进行集中供热。
第四、在采暖期和非采暖期时,如果热负荷的差异过大,要将背压汽轮机与抽汽冷凝汽轮机进行有机联合,同时进行供热。
4 中小型热电联产汽轮机的优化设计方式
第一,利用喷嘴配汽的方法进行优化。如果汽轮机机组发生较大程度的变化,相当于节流配汽,那么可以在抽汽口的后面采用喷嘴配汽的方式,效果更佳,从而更为有效地提高汽轮机组的内部效率,减少汽耗率以及热耗率。
第二,从供热方式入手,供热方式可以选择非调抽汽式进行供热。如果汽轮机组本身的发电量以及抽汽压力发生变化,且变化的幅度在允许的范围内,可以尽量选用此法。主要的做法在于:根据汽轮机的实际结构,在机身的前后设计2个非调抽汽口,前一个的受力主要是在工况允许条件下的最大的供热压力,而后面的非调抽汽口所承受的压力主要是在工况允许条件下的最小的供热压力。利用抽汽阀的作用,将其进行切换,改变供热抽汽的具置,从而使得工况变化较大的情况下,也可以满足相关用户对于供热的要求。
第三,在进行供暖时,可以利用汽轮机进行排汽。如果是在北方地区,冬天的时候气温较低,供暖需要的热水量非常大,只有保证热水量的充足,才能够保证供热的及时性与全天性。利用抽汽冷凝式的汽轮机能够最大程度的降低真空度,让汽轮机产生的冷凝压力能够处在一个适当的程度,进而通过排汽方式实现供暖热源的充足性。
第四,合理、科学的设置回热系统。一般情况下,汽轮机组内部的回热系统主要是利用锅炉给水方式进行工作,而热源的来源形式主要是汽轮机进行的非调抽汽,合理设置相应的压力值与抽汽级数,能够最为有效的提高汽轮机组本身的热效率。
第五,在对热电联产汽轮机进行优化设计时,要从社会效益与企业效益两方面入手,对热电联产的供热系统进行规划与设计,寻求最佳效益。首先,要逐项进行工程投资的计算,保证资金的节约化。在可行性报告的计算上缩小误差,从而对项目本身的节能效果与经济效果等做出更为准确的判断,一般来讲,投资回收的年限不得超过五年,贷款偿还的年限不可超过十年。之后,依照相关原则对电热成本进行分摊。只要是为电力或者是热力提供服务,其产生的生产费用就必须要计入到电力、热力成本当中;只要是同时为热力、电力提供服务的,就需要按照相关比例进行分摊,主要的公式是:
5 结语
综上所述,文章已经对热电联产技术、中小型的热电联产汽轮机的运行参数,以及如何对热电联产汽轮机进行优化的主要方式进行系统的分析,并结合实际提出了合理性建议。热电联产是一种最为有效的能源利用方式,在我国已经有着非常广泛的应用市场。依据市场的实际所需,对目前的热电联产汽轮机进行优化设计富有十分重要的意义。只有不断采用各类方式对热电联产的汽轮机进行优化创新,才能够进一步提高我国热电联产对现有使用能源的利用率,从而更好的扩大我国热电联产的发展范围与应用范围,提高我国整体的能源利用率,创造更大的经济财富。
参考文献:
[1]刘超.浅析中小型热电联产汽轮机的优化设计[J].科技创新与应用,2013.
[2]陈胜.造纸厂热电联产汽轮机组负荷分配优化调度信息系统开发[J].华南理工大学,2012.
作者简介:刘双印(1977-),男,山东菏泽人,广东海洋大学信息学院,副教授;徐龙琴(1977-),女,陕西汉中人,广东海洋大学信息学院,讲师。(广东 湛江 524025)
基金项目:本文系湛江市科技计划项目(项目编号:2010C3113011)、广东海洋大学教改项目(项目编号:XJG201140、XJG201115、XWJ2012-01)、广东省科技计划项目(2012A020200008)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)34-0056-03
数据库技术作为信息领域支撑基础和软件学科的重要分支,其应用领域占整个计算机应用的70%以上,成为计算机领域中最为广泛的应用技术之一。掌握数据库理论知识和熟练运用数据库技术是计算机及其相关专业学生必须具备的能力。2004年教育部《关于进一步加强高校计算机基础教学的几点意见》明确指出:当代大学生应具备利用数据库技术对信息进行管理、加工和处理的意识与能力,用以解决本专业领域中的问题。
“数据库原理及应用”是高等院校普遍开设的一门专业必修课,更是计算机、软件工程、信息管理与信息系统专业课程体系中的核心课程,为后继软件工程、管理信息系统等课程的学习打下坚实的基础。针对其理论与应用并重的特点,积极探索行之有效的数据库教学方法和措施,充分调动学生学习的积极性和主动性,提高教学效果和教学质量,是从事数据库教学工作者普遍关注的问题。
一、教学过程中存在的问题
通过多年对“数据库原理及应用”课程教学以及教学效果的研究,发现教学效果不理想,有些同学虽然理解一些相关概念,但在课程设计时画的E-R不规范,不会运用数据库规范化理论对数据库逻辑结构进行优化,甚至不会编写存储过程或触发器程序,对目前流行的数据库管理系统如SQL Server 2008的数据库访问接口(如ODBC、DAO、JDBC、RDO和ADO)等不会使用的现象时有发生。“数据库原理及应用”课程教学包括理论教学和实践教学。在本课程的教学过程中主要存在四个方面问题。
1.教学大纲滞后
制定的教学大纲不能与时俱进,不适应计算机行业日新月异快速发展的需要。一旦教学大纲制定后往往多年不变,要求教师必须严格按大纲进行教学,所教的知识陈旧,与社会IT行业及企事业单位人才需求的技能脱节。
2.教学方法陈旧及教学手段落后
在课堂上主要采用灌输式、填鸭式等传统的教学方法,很少与学生进行双向互动。学生缺乏学习的主动性。另外,有些老师没有充分利用多媒体教学手段,只是把教科书上的内容简单复制到PPT上,上课读课件,缺乏感染力,课堂沉闷,学生学习积极性不高。
3.理论教学与实践脱节
由于理论部分概念抽象、逻辑性强,很少能以科研项目开发为案例向学生介绍数据库技术的具体应用,造成理论脱离实践。学生不仅难以理解枯燥抽象的理论或概念,还无法把握各个知识点在整个数据库系统中的作用。此外,对实践教学环节不够重视,上机前不做任何准备,照搬实验指导书上的操作实例,不能举一反三,做完后不理解操作的作用,不能有效地把实践的知识点转化为自己在编程中所需的技能,缺乏综合分析问题和解决问题的能力,与IT软件企业对数据库人才需求的技能相距甚远。再加上期末考核采用笔试的形式不能引起学生的足够重视。
二、教学改革措施
1.定期修订教学大纲
在每学期期中检查,数据库课程组负责人召集课程组全体成员,组织互相观摩听课的教研活动,及时与学生代表进行沟通,将存在的问题以及改进措施及时反馈给任课教师。此时,任课教师要辩证地看待此问题,一切都是为了提高教学为目的,不要闹情绪,要虚心修正自己的教学方法。在学期末根据深入到IT企业的调研,结合招聘单位对人才技术的需求和专业的培养目标及专业定位渐进式地修订教学大纲和教学计划,并要求教师严格按照修订的教学大纲进行教学,避免同一课程因教师不同所讲授课程内容有差异的现象发生。近年来,数据库课题组注重从两个方面对教学大纲进行了修订。
(1)为了使“数据库原理及应用”课程的实践环节紧跟社会主流需求,不断更新数据库管理系统(DBMS)的实验环境,如DBMS从SQL Server2005更新为SQLServer2008 R2版本;前端可视化开发工具先后采用PowerBuilder、JAVA、Visual Studio2008、Visual Studio2010,部分还配置了新不久的Visual Studio2012,让学生尽快体验新技术。
(2)根据不同专业的培养计划及专业定位修改大纲。如,笔者所在单位的信息管理与信息系统专业2011~2012年度第1学期的“数据库原理及应用”课程的理论课时由原来的48学时调整为40学时,实验课时也由16学时调整为24学时,以提高学生实践能力。为了适应这个变化,课题组对该课程的授课内容、实验内容及侧重点及时作了调整,删减了“域中的完整性限制”等理论性较强的部分,增加了数据库操作、权限管理、数据库编程、数据库访问接口等的实验学时,有效提高了学生数据库重要部分的动手能力。
2.课堂教学方法改革
(1)案例驱动式教学及案例设计原则。案例驱动教学法是以瑞士著名心理学家皮亚杰(J.Piaget)所研究建构主义理论的基础上提出来的一种教学方法。[2-3]即通过选取“科研项目案例或学生所熟知的现实问题”来创设“案例情景”,学生以“团队协作学习”的方式开展学习,通过完成“案例任务”达到掌握相关知识的目的。在具体案例教学中,学生应积极参与案例的阅读、分析与课堂讨论等环节,并发挥主体作用,而教师则始终起着引导和辅助的作用。[4]学习兴趣是最好的老师,代表性案例的设计与使用可以取得事半功倍的教学效果。为此,在设计有代表性的教学案例时应注意以下原则:
1)案例具有典型性:以现实生活中学生关注的问题为案例情景,具有典型性,能集中反映一类问题的共同本质和特点,有助于学生解答此类问题后将其应用技巧触类旁通地应用到其他领域。如在讲解数据库权限管理时,以淘宝商城购买计算机图书为例,涉及到的用户类别和用户权限如表1所示。
在该权限管理案例中,如何给用户授权、授哪些权限、如何撤销权限等用户权限管理的技术讲解形象逼真,能激发学生的学习兴趣,使学生很容易掌握grant和revoke等数据库技术。同时该技术可以推广到所有数据库应用系统中。
2)案例要有针对性:首先要根据某个单元教学目标的需要,考虑案例需涉及哪些知识点,案例讲解后还可以延伸到哪些知识单元中,何时引入案例较合适。结合教学大纲的要求设计直观、形象的案例,并充分体现案例的针对性。如在介绍SQL分类汇总查询时,以学生成绩表(学号、课程号、成绩、开课学期)为例求每个学生的选课门数和平均成绩:
该案例有针对性地讲解了分类汇总查询语句语法格式及如何分类,在此基础上可以让学生思考如何从学生成绩表中查询选修了三门以上课程的学生的学号及选课门数。给大家一定的时间进行讨论,然后让同学到黑板上书写查询语句:
这样将所讲授的知识加以拓展,从而使学生透彻地理解和充分掌握分类汇总的查询语法及作用。
3)案例设计系统性:在设计数据库原理及应用课程的教学案例时,要将本课程所有案例进行整体规划,并注意各个案例自身的完整性以及各案例之间的衔接性。要围绕学生熟知的生活案例或具体科研项目的数据库设计这一主题进行案例分解与设计,将数据库的知识点分布到各个案例单元中,环环相扣。通过案例驱动式学习,让学生理解各个案例涉及的理论知识在数据库设计过程中的地位和作用。在本门课程结束后,使得学生不但能够掌握数据库理论的知识,还可掌握对实际项目研发的应用技能,为自己动手做综合性课程设计打下坚实的理论基础,提高实践能力。
(2)问题驱动交互式教学。“问题驱动交互式学习”是近年来广受关注的一种教学模式。它强调把学习设置于难易适中、有意义的问题情境中,以“创设问题疑惑”—“分析问题”—“解决问题”为线索贯穿整个教学过程中。即任课教师首先根据教学大纲及教学知识点创设问题,激发学生思考、大胆质疑、互相讨论,教师协助学生推理、比较、鉴别和分析,最后让学生解答问题。教师根据学生解答问题的情况有针对性地讲解相关知识的重点和难点,准确地引导学生解决问题,达到掌握隐含在问题中科学知识的目的。该方法不但摆脱传统教学中任课教师一言堂或填鸭式学习的沉闷局面,还能有效提高学生注意力,引发学生探究的兴趣和求知欲望。在问题驱动交互式教学实施过程中需要注意几个问题:[5]
1)问题的设计要有启发性和科学性:启发性是指以问题为导向,激发学生思维,在师生讨论或同学之间讨论,进行逻辑推理,能够找到解决问题的答案。科学性是指问题清楚明了,难易适中,问题中要隐含一定量的知识点,并能培养学生解决问题的能力。即针对任课老师设计的问题,学生能在现有知识背景下,通过网络论坛、图书馆等方式查阅资料,独立思考或小组讨论的方式能够找到解决问题的办法,从而掌握知识点。这样,使学生的学习变被动为主动,积极探索,认真思考,整体教学质量就会有较大提高。
2)以“授人以渔”的方式解决问题:在问题的解决过程中以“授人以渔”方式把单纯解决某个知识点问题技巧转化为讲解解决一类问题的方法,使学生能够触类旁通,掌握分析问题、解决问题的方法。
3)问题中隐含知识点的掌控:问题交互式教学的目的就是让学生能够通过问题领会问题背后的知识点,掌握解决问题的方法,并在实际系统研发过程中能熟练运用。所以教师在设计问题时要很清楚该问题能覆盖哪些知识点,知识点数量要适中,即在课堂上能够解决该问题。若涉及知识点太多,连续几堂课才能完成,其教学效果将会大打折扣。
3.更新教学手段
(1)精心制作多媒体课件。在制作多媒体教学课件时,课题组组织全体成员分工合作,避免简单地把教材内容PPT化,将每个章节制作任务责任到人,利用Flash、Authorware等软件制作动画,对一些晦涩难以理解的知识点增加形象化的描述,以声音、图片、图像等方式展示出来。只有制作精美的多媒体课件才能吸引学生的注意力,提高学习兴趣。例如:讲到规范化理论时,如果只说关系模式易存在数据冗余大、增删改异常的话,没有动画及具体案例的配合,学生很难理解关系模式设计过程中规范化理论的作用。
(2)构建网络资源课程平台。教学手段多样,可以利用学校购置的“天空教室”系统软件和Blackboard网络教学工具研制数据库原理及应用网络教学平台。利用“天空教室”系统软件设计的网络资源课程如图1所示。同时收集国内外知名数据库专家讲课视频和自己多年研发的科研项目中部分典型案例分析作为教学的有益补充,构建数据库资源库,拓宽学生的知识面。
(3)增加师生交流渠道。组建基于Blackboard网络教学平台的讨论组、课程QQ群、飞信群和课程邮箱等,通过上述手段多渠道地与学生进行技术交流,以解决在学习过程中遇到的疑难问题。
4.实践环节和IT企业人才需求相结合,构建完备的实验体系
在实践教学环节中,学生是实践的主体,教师起主导作用,并给学生讲解目前从事IT行业需要什么技术、数据库原理及应用能为学生提供哪些技能。这种与IT人才市场对接的实验体系可以激发学生的实践兴趣,使学生采用自主发现+自主探索的方式进行实践才能取得较好的实践效果。
为实现实验教学目标,构建完备的实验体系,课程组将实验体系规划为五类,如操作型、验证型、综合型、设计型、研究创新型等实验类型。其中操作性实验就是教师根据学生实际情况精心编制在实验指导书上的具体例子。学生按照指导书上的操作步骤或代码在计算机上独立地操作一遍,以了解该实验的流程。如“数据库的创建与管理”实验,就是通过启动SQL Server2008,在SQL Server Management Studio中通过界面或SQL语句两种方式创建数据库,对数据库的初始大小、保存路径、增长方式等进行管理,使学生对该数据库管理系统有直观的理解,提高他们的学习兴趣。验证性实验就是对课堂讲授的数据库增删改基本语法,根据实验要求,在计算机上输入SQL语句检验自己是否掌握了相关语句,验证实验结果和理论上分析的结果是否一致。而综合性和设计性实验的主要目的是通过对理论教学的深入学习掌握SQL语句基本操作和数据库设计方法等知识。根据实验指导书的要求,可以让学生自己完成学生学籍管理系统数据库的设计或者设计模拟银行转账的存储过程等,进一步提高学生分析问题、解决问题的实践能力。研究创新型实验承担着整个课程中学生开发能力与自主创新能力培养的重要任务。该实验能够把前面零散学习数据库技术贯穿起来,以软件工程的思想为指导进行系统的设计分析与设计。通过当前比较流行的面向对象开发工具进行编程,完成一个中小型的数据库应用系统。这一过程和课程设计是一脉相承的。
5.严抓课程设计质量,发挥创新思维
课程设计是发挥学生创新思维、综合锻炼学生分析问题、解决问题、提高动手能力的过程。为此,在课程设计过程中把好课程设计的“选题”、“过程监督”、“结果评价”三道关至关重要。以2~3人组成课程设计小组,学生自由组合,并选一个协调能力强的学生为组长。教师以科研项目的子课题或一些学生所熟知的数据库应用系统为题目,供学生选择。学生也可根据自己生活中的具体案例自拟题目,但该题目必须要涵盖数据库原理及应用的主要知识点,并有一定的难度和工作量,经指导老师认可后才可以作为课程设计题目。接下来各小组成员都要按照数据库设计的六个阶段对所选题目进行分工协作,详细记录各阶段的标志性成果,如可行性报告、需求分析说明书、数据字典、编码规则等,[1]共同完成一个有一定实用价值的数据库应用系统,着力培养学生的团队协作精神、项目开发能力和职业素养。在结果评价过程中,要求每个同学介绍自己在课程设计系统开发过程中做了哪些工作、取得哪些阶段性的成果。不能与其他同学有交叉,并接受教师和其他小组代表的提问,采用去掉学生评定的最高分和最低分后加权求其平均值。其中教师权重系数为60%,学生权重系数为40%,以保证评价结果的客观性。
通过在课程设计具体项目中实践,提高了学生解决实际问题的动手能力,使学生综合运用所学知识并在锻炼中得到升华,使问题交流与表达、思维创新、团队协作、实践动手等能力得到显著提高,并为未来走向IT行业积累了宝贵的实战经验。
三、结束语
实践证明,以培养学生学以致用、所学知识与IT企业人才需求对接、提高教学质量为出发点的数据库原理及应用教学改革不仅丰富了教学方法及教学手段,激发了学生学习的积极性,提高了教学质量和教学效率,还有利于培养学生分析、解决实际问题的能力及团队协作精神,为学生从事IT行业奠定基础。诚然,由于不同高校以及学生情况存在一些差异,完全照搬其他学校的教学改革措施是行不通的,根据本校学生具体情况进行数据库原理及应用课程改革也不是一蹴而就的事情,仍存在很多问题需要完善,今后课程组仍将继续完善数据库的教学改革工作。
参考文献:
[1]王珊,萨师煊.数据库系统概论[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]白杨.基于案例驱动的《数据库原理及应用》课程教学模式研[J].电脑知识与技术,2012,8(1):5-6.