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系統科學的概念范文1
一、當前臨床醫學本科五年課程設置情況
當前，臨床醫學本科五年一般要學習如下課程：系統解剖、局部解剖、生理、生物化學、藥理、心理、病理生理、病理、預防醫學、微生物、免疫、診斷、內科、外科、婦產科、兒科、傳染病、神經病、精神病、統計學等?；旧戏譃榛A課程和臨床課程?；菊n程包括解剖學、有機化學、生物化學、生理學、病理學、病理生理學、人體寄生蟲、醫學免疫學、組織胚胎學、醫學微生物學等。后兩年以臨床課程為主，主要包括：內科學、外科學、婦產科學、兒科學、藥理學、神經病學、精神病學等。最后1年以臨床實習為主。
二、當前臨床醫學本科五年課程設置優缺點分析
（一）優點
這種課程設置方法確有很多的優點，實踐證明足以把學生培養成材。臨床醫學五年制本科畢業的學生多數都能具有人文社會科學和自然科學基本理論知識，能掌握本專業的基礎知識、基本理論、基本技能，能掌握人類疾病病因、病理分類鑒別的基本理論和技能；能夠處理本專業多發病和常見病以及危急病癥，有一定的預防知識，具備一定的從事本專業業務工作的能力和適應相鄰專業業務工作的基本能力與素質。
（二）缺點
在與學生交流過程中，可以發現這種課程設置方法也并不是十全十美，一些學生針對課程設置在知識的系統性學習方面的不足提出一些看法和建議，值得我們重視。
下面僅對學生吐槽最多的一點進行分析，這也是我們臨床醫學五年制本科課程改革尤其需要注意進行優化的地方。
學生反映最多的是不同課程之間知識點重復嚴重的問題。很多學生戲言，這可以使得他們掌握的知識點非常扎實、牢靠，比八年制本碩博連讀的學生學習更為深入。
下面以基礎課程里的病理學、系統解剖學和生理學為例說明這個問題。
病理學的研究對象分為人體病理學和實驗病理學。其中人體病理學的研究對象有尸體剖檢、活體組織檢查、細胞學檢查；實驗病理學的研究對象：動物實驗、組織和細胞培養。
系統解剖學是按人體器官功能系統闡述人體正常器官形態結構、位置毗鄰及其基本功能的科學。其任務使學生掌握人體各器官配布、形態結構和重要毗鄰關系的知識和解剖基本技能，要求一方面牢固而熟練的掌握系統解剖學的基本內容和基本技能，正確認識各器官、結構的正常位置與形態，正確應用解剖學術語描述之。
生理學的主要任務是闡明構成人體各系統的器官和細胞所表現的各種生命活動過程、功能表現的內部機制及其規律。掌握和利用這些機制、規律，可以為疾病的發生、發展過程以及疾病的診斷、防治等研究提供理論基礎，使醫學生掌握正常人體功能活動的基本規律。
在以上三門課程里，均講到消化系統、呼吸系統、泌尿系統、生殖系統、心血管系統、淋巴系統、神經系統、內分泌系統等。雖然側重點有所不同，然而其中知識點顯而易見有所重復。一旦各科教師在教學過程中溝通不暢，對學生的要求就會出現重復，使學生在學習過程中出現厭煩的情緒。
三、解決方案
如何解決這個問題？當然我們可以從教材選擇，教師要求等方面著手，既能讓學生系統全面的學習到相關知識，而不出現各種重復的知識點學習，從而提高效率，加強學習效果。
另一方面，國內臨床八年制醫學本碩博連讀在本科四年的一些專業課設置方法我們也可以進行借鑒。
我國臨床八年制醫學本碩博連讀實行八年一貫制的教學安排。包括公共基礎課程（通識教育課程）、醫學基礎課程（專業基礎課）、臨床醫學課程（專業課）、臨床通科實習、臨床二級學科實習、科研訓練、論文答辯等。各個院校對各階段的學習時間安排均有所不同。
上海交通大學臨床醫學八年課程設置分為人文社會科學、公共基礎、人體疾病與健康基礎、系統整合、基礎實驗、臨床醫學等。其中第二學年主要開設人體疾病與健康基礎，包括人體構造、分子細胞與組織、代謝、遺傳等課程。第三學年主要開設系統整合，基礎實驗等課程，如消化系統、呼吸系統、泌尿系統、生殖系統、心血管系統、淋巴系統、神經系統、內分泌系統等課程。第四學年主要開設臨床醫學等，如外科、內科、婦產科等。
這種專業設置方法，較好地解決了各科間知識點重復的問題。使學生更能高效率的系統深入的學習醫學知識，非常值得我們借鑒。
系統科學的概念范文2
一、系統科學的新內涵
系統科學既不同于哲學，不同于數學，也不同于其它種種社會科學、自然科學和技術科學，而具有如下顯著特點。
1.系統科學是橫斷科學。它不是研究客觀世界中的哪一個局部的領域，某一種物質或某一種運動形式的一些具體規律，而是拋開各種事物、現象、運動形式、發展過程的具體特性，面對整個客觀世界，用抽象概括的方法從系統的結構和功能這個角度研究世界，所研究的是自然界、社會、人類思維等領域有關系統、控制、信息這一個共同側面、共同特性及其共同規律，所以系統科學明顯地具有橫斷科學的性質。
2.系統科學的綜合性。為了弄清系統、控制、信息的本質，揭示它們的相互關系及其規律性，就需要掌握、運用和概括有關生命現象、人類社會、思維過程、機器系統等多方面的知識和理論，采用多門學科的知識和方法，進行全方位探討，因此系統科學便具有很強的綜合性。
3.系統科學的抽象性。系統科學研究的是客觀世界深層的規律，它是在對自然科學、社會科學、思維科學、技術科學等方面成果進行科學抽象的基礎上建立的，因此很明顯地具有較高的抽象性。系統科學與哲學和數學的聯系非常密切，但系統科學的抽象性不及哲學，也有別于數學，卻遠遠強于各種實驗科學。
4.系統科學的數理性。由于系統科學是從整體和聯系的觀點考察事物，用定性和定量相結合的分析方法解決問題，要大量應用數學，所以在敘述方式上同數學、自然科學很相近。雖然系統科學本身還不是數學的分支，但它的定量、精密和邏輯嚴密的要求，使之具有很強的數理性。
二、研究系統科學的重要意義
1.幫助人們確立辯證唯物主義哲學觀。哲學是全部科學的概括和總結，科學的發展為哲學發展提供了牢固的知識基礎?，F代科學的飛速進步，不斷為辯證唯物主義提供科學的證明，而當代系統科學的產生和發展，則為辯證唯物主義哲學提出了新證據。貝塔朗菲的一般系統論，申農的信息論，維納的控制論，普利高津的耗散結構論，哈肯的協同學，艾根的超循環理論等其他科學家提出的混沌理論、分形數學、集合論、模糊數學、拓樸學說和群論等諸多成果，均用系統科學把一個動態的、多層次網絡狀的、有組織結構、系統化、普遍進化的世界如實地展現在人類面前，從不同角度揭示出物質世界不同方面、不同層次共同的相互聯系和辯證發展的規律，探討了時間多樣性、空間多維性、矛盾多重性、量變質變多級性、結構與信息的相關性等哲學問題?？偨Y系統科學成果，掌握系統科學的思想和理論，是能夠幫助我們很好樹立辯證唯物主義哲學觀的。
2.促進科學思維方式的轉變。系統科學是科學思維方式轉變的產物，而系統科學的進一步發展，又對科學思維方式的轉變起關鍵性的促進作用。從19世紀科學技術本身的發展，到20世紀中葉，一系列偉大科學發現和技術發明的出現，迫使科學向辯證的思維方式轉變?？茖W家們逐漸自發地從孤立地研究事物和對象，轉向從它們的相互聯系中進行研究；從用靜止的觀點觀察研究對象，轉向用運動、變化和發展的觀點進行考察；從強調用分解、分析和還原的方法處理問題，轉向從注重綜合、整體地解決問題；從單純注重研究外部、外力的作用，轉變為重視內在的、非線性的作用所導致的事物本身的自組織行為；從強調研究實體本身，轉向同時注重研究其間的關系；從排除目的性、秩序性、組織性、能動性，轉向重新引進這些觀念；從只側重平衡、可逆、線性，轉向研究非平衡、不可逆、非線性等特性；從否定事物的模糊性，轉而重視對模糊現象和性質的研究；從偏愛追求簡單性，轉向熱衷于探索復雜性等。所有以上許多變化，都要求建立和發展系統科學。而系統科學的建立和發展，既能使上述科學思想、科學方法更加系統化和理論化，又能促使唯物辯證的思維方式更加牢固和迅速發展。
3.推動工作方式的變革。在社會迅猛發展的今天，社會生活和人們之間的縱橫關聯更加緊密，相互制約的因素更加眾多，所要處理的事物規模越來越大，復雜性增加，隨機性加強，生活、工作的節奏越來越快，在處理問題和解決問題（下轉第40頁）（上接第16頁）時必需采用新的方法應用系統科學。在實踐中系統科學正在推動傳統的工作方式加速變革。
4.促進決策的科學化。系統科學是建設信息社會的智力工具。所以預測人類社會形態的演變，洞察國際政治和經濟秩序的變革，規劃國家和民族發展，進行社會宏觀決策，都有必要從系統科學中尋求思路、獲取概念，探求原理，取得方法。
5.加強科學管理。應用系統科學技術，能夠使系統確立明確的目標和靈活的運行機制，設計科學的管理信息系統，使被管理的系統中的人、財、物、信息等多種要素合理配置，相互協調，取得最優化的效益。整個管理過程的科學化，將大大提高管理效率。
三、系統科學的方法論
系統分析和分解協調方法。系統分析方法乃是按照事物本身的系統性，運用系統原理進行目標、要素、功能、環境及其變化的規律進行深入剖析，從中選擇達到預期目標的最優行動方案。管理體系的建立錯綜復雜，頭緒繁多，充分利用系統科學中分解協調的方法可以促使管理步驟最優化和最優決策。達到符合管理客觀需要，弄清部分、層次、階段、過程之間在質上的差異。準確反映管理變化和發展的真實規律，以避免顧此失彼、以偏概全的失誤。
四、系統科學推動管理的科學化
任何社會，任何企業和行政機關都是一個系統，管理就是對這類系統進行組織和協調。
1.在管理計劃中，要運用系統科學合理統籌規劃，突出重點，安排未來，把握發展。計劃就是人們對未來行動所作的一種部署和安排，是準備付諸實施的方案，管理離不開計劃，管理者總是依據計劃來組織和控制的。搞好管理，首先必須遵守統籌的原則訂好計劃；其次要遵守發展的原則進行動態規劃。形成了一個技術上先進、經濟上合理、對社會和企業都有益的最佳方案。以此為依據，對企業人、財、物進行安排，便形成了計劃。
2.在管理組織中，利用系統科學組織實施，才可收到預期效果。堅持分層劃分的原則，就是管理系統要具有層次性。要正確劃分任務，層層分解，按照由上至下，由大至小的秩序一步步進行。只有進行了這樣的劃分后，才能確定每個工作人員的業務范圍和工作量。堅持協調一致的原則，就是管理系統要著眼于整個系統的狀態和過程，注重整體效能的提高。通過調節上下之間領導和服從的關系，左右之間分工與合作的關系，使工作協調，步調一致。
系統科學的概念范文3
心理學提出，能力是順利地完成某種活動的個性心理特征，而智力是“在各個人身上經常地、穩定地表現出來的認知特點，就是認識能力或認知能力”。智力的核心是思維能力，而思維的核心形態是抽象邏輯思維（包括形式邏輯思維和辯證邏輯思維）。按照思維結構的發展階段來看，抽象邏輯思維是發展的最后階段，這個階段又可分為初步邏輯思維、經驗型邏輯思維和理論型邏輯思維（包括辯證思維）。顯然，培養思維能力，特別是抽象邏輯思維能力是開發智力的關鍵。
抽象邏輯思維能力特別是理論型邏輯思維能力，在高中物理學習中的作用是巨大的，也是不可忽視的。
物理學科的研究，以自然界物質的結構和最普遍的運動形式為內容。對于那些紛繁復雜事物的研究，首先要抓住其主要特征，而舍去那些次要因素，成為一種經過抽象概括的理想化的“典型”，在此基礎上去研究“典型”，以發現其中的規律性，建立新的概念。這種以模型概括復雜事物的方法，是對復雜事物的合理簡化。
在教學中，把握好物理模型的思維，是學生學習物理的困難之一。然而，在物理教學中，模型占有重要的地位。物理教師應引導學生步入模型思維的大門，適應并掌握這種思維形式，提高學生對物理模型的思維能力。
提高學生的抽象思維能力是高中物理教師教學過程中的重點和難點。如何提高學生的抽象邏輯思維能力呢？
一、重視實例和圖像在教學中的作用。
在教學中，教師要把抽象問題現實化，盡量用學生可以直觀觀察和想象的事例和圖標來說明問題，重視實例和圖像，教會學生簡化問題和畫圖。在理論上就思維發展來說，學生“在活動中產生的新需要和原有思維結構之間的矛盾，這是思維活動的內因或內部矛盾，也就是思維發展的動力”。環境和教育只是學生思維發展的外因。教師的責任就是要以學習的難度為依據，安排適當教材，選好教法，以適合學生原有的心理水平，并能引起學生的學習需要，促使學生積極思考和主動思維，從而創造條件促進學生思維發展的“量變”和“質變”。
二、應訓練學生對題目的敏感度，關注題目中的重點字、重點詞，提高讀題效率。
在教學中，教師應重視讀題斷句和分析題目，要有目的性，從每句話中提煉所能得到的信息，從信息聯系知識點，并把讀題觀念滲透到學生的學習中，內化為習慣，從而引起質的變化。在理論上就思維結構來說，皮亞杰提出了“發生認識論”，強調“圖式”概念。他的心理學思想中有著豐富的辯證法思想。他認為“圖式”即心理或思維結構，“圖式”經過“同化”、“順應”和“平衡”，構成新的“圖式”，不斷發展變化，不僅有量變，而且有質變的思想是可取的。其中“同化”是圖式的量的變化，“順應”是圖式的質的變化。
任何一門科學都是由基本概念、基本規律、基本方法等組成的。概念、規律、方法等是相互聯系的；不同的概念、規律、方法之間也是相互聯系的，從而形成了該門科學的知識和邏輯結構。當然，這種結構也在變化和發展著應該說，人的思維結構和各門科學的知識、邏輯結構都是人們對客觀現實世界的反映，是緊密聯系的。因此，從教學必須發展學生思維能力上來說，正如布魯納所說：“不論我們選教什么學科，務必使學生理解該學科的基本結構。”這也符合現代系統科學（控制論、信息論、系統論）的觀點，系統科學認為結構與功能是對立的統一。不掌握學科結構，就難以發揮該學科的功能。不僅如此，他還認為任何系統都是有結構的，系統整體的功能不等于各孤立部分功能之和，而是等于各孤立部分功能的總和加上各部分相互聯系形成結構產生的功能，物理學科更是如此。布魯納說：“制訂物理學和數學課程的科學家已經非常留意教授這些學科的結構問題，他們早期的成功，可能就是由于對結構的強調。他們強調結構，刺激了研究學習過程的人。”
系統科學的概念范文4
關鍵詞：金融理論；有效市場；行為金融；系統科學
JEL分類號：B4 中圖分類號：F830 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1428(2012)05-0027-09
隨著數學、信息科學、心理學、物理學、系統科學等相關科學的不斷發展。金融理論的研究范式也在不斷地革新，其動力來自于人們對效用最大化(收益最大化、市場效率最大化等)、風險最小化的追求，以及對金融體系的運行和演化規律了解的渴望。
從金融理論研究范式的發展狀況來看，建立在有效市場假說基礎上的現代金融理論，由于其假設基礎的局限性使得研究結果與實證檢驗往往相背離，不能對“小市值效應、日歷效應、新股謎團”等異?，F象作有效解釋。行為金融理論僅對“理性人”假設作了有條件的放松，能夠解釋異?，F象，發展了現代金融理論，但同時又增添了現代金融理論所沒有的缺陷，如運用心理偏差過于隨意等。
與現代金融理論和行為金融理論的研究范式相比，系統科學能夠全面有效解決非線性、復雜性、動態性問題，而經濟系統恰恰具有非線性、復雜性、動態性等特性，因此應該將系統科學逐步應用到經濟研究中?，F代經濟的發展離不開金融市場的發展，金融市場是一個開放的、多層次的非線性復雜動力學系統，因而也可以采用有限理性、分形、混沌、協同、突變、反饋、仿真以及定性與定量相結合的方法來加以研究。該范式相對于前兩種理論所采用的范式更加接近于實際情況，因而更能準確揭示金融市場的演化規律，是金融理論研究范式未來的發展方向。
一、系統科學應用于金融研究的文獻梳理
系統科學是1937年由美籍奧地利生物學家貝塔朗菲創立的一門新興學科，主要研究自然界和人類社會各類系統的共同特性，探索其生成、演化和涌現等規律的科學，廣泛應用于工業、計算機、航空航天以及經濟領域。系統科學具有以下特點：與經典科學注重還原分析不同，系統科學把研究對象作為一個有機的相互聯系的動態整體去看待，因而更強調整體把握的思維方式；與經典科學追求簡單性、必然性、決定論目標不同。系統科學著重探索復雜性、偶然性、非決定性的問題；與經典科學以個體描述為主不同，在對相關系統進行描述時系統科學以突出群體為主采用動態性、模型化的研究方法。
系統科學主要由三部分構成：非線性科學、復雜性科學、系統動力學。其中非線性科學又包括耗散結構論、分形理論、混沌學、突變論、協同學。
系統科學能夠全面有效解決非線性、復雜性、動態性問題，而金融系統具有非線性、復雜性、動態性的特征，是一個開放的、多層次的非線性復雜動力學系統，只有采用有限理性、分形、混沌、協同、突變，以及定性與定量相結合，計算機仿真與預測的方法來研究，才能更加準確揭示金融系統的演化規律。因此，國內外相關學者已經將系統科學應用于金融學理論研究并做出了許多探索，取得了一些進展。
(一)非線性理論在金融研究中的應用
誕生于20世紀70年代的耗散結構理論、協同學、突變理論、混沌學以及分形理論等分別從不同角度研究復雜事物的規律性，采取的方法是非線性的，因此將這些學科統稱非線性科學，是系統科學的重要組成部分。
1、耗散結構理論在金融研究中的應用。
耗散結構理論(dissipative structure theory)是由比利時自由大學化學家普利高津(I.Prigogine)于1969年提出的。耗散結構是在無序條件下出現的一種時間、空間或功能上的有序狀態。耗散結構理論是研究耗散結構的性質、形成、穩定與演變規律的科學。20世紀90年代國內外學者逐漸將耗散結構理論應用到金融研究中。
國外的相關研究主要有：Blmhen和Kelly(1996)，Gulko(1995，1996，1998)在研究單期資產定價模型時，根據最小叉熵原理，來選擇風險中性概率測度。An-dreas Kull(2002)在研究用資產定價模型進行保費定價及計算風險中性概率測度時也采用了最大熵原理對Markowitz模型進行了改進。建立了一些新的投資組合模型。Andreia D(2005)在研究投資組合的問題中，將熵和方差分別作為風險度量，比較了它們之間的差異，并得出熵作為風險度量要比方差更準確的結論。
國內的相關研究主要有：秦學志、應益榮(2004)在研究有限證券市場上用等價鞅定價資產時。引入最大熵原理作為一種統計推斷工具，得到了唯一的資產價格。南旭光、羅慧英(2005)應用耗散結構論的熵理論，提出金融熵的概念。胡琳娜，沈沛龍(2008)應用熵理論研究了商業銀行操作風險管理系統的信息溝通機制，對商業銀行操作風險管理系統信息溝通的時效性和質效性進行了評價。
張世曉，王國華(2010)將耗散結構理論用于區域金融集聚系統的特征分析，提出了描述區域金融集聚系統運行有序性特征的“金融熵”指標。方芳(2011)運用熵理論探討了金融復雜系統的脆弱性，認為次貸危機是美國金融系統熵積累的結果。
2、分形理論在金融研究中的應用。
系統科學的概念范文5
關鍵詞:系統模擬與仿真;課程教學;實例演示
中圖分類號:TP391文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)22-6369-03
Simulation Exemplars for System Simulation Course
HUANG Han-ming
(College of Computer Science and Information Engineering, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China)
Abstract: This paper briefly narrates the general concepts of system and various system theories, and introduces the necessity of system simulation for the researches of systems. Then the teaching purpose and main contents of system simulation course are given. After that, some understandings in this course teaching experiences are presents. Finally, several having applied measures which might be helpful to enhance the effect of teaching are discussed:reinforce simulation principles teaching, guide students broadening scope of knowledge, use simulation case studies as education emphases
Key words: system simulation; course pedagogy; exemplar demonstration
系統是一個與環境相對的概念,任何相互聯系、相互影響、相互作用的部分所組成的一個整體皆可稱為一個系統。系統的各個組成部分之間,通過物質、能量和信息的交換而相互關聯、相互影響、相互作用;系統與環境之間,亦存在著物質、能量和信息的輸入、輸出關系。早在古代中國和古希臘的哲學中,就包含樸素的系統思想。隨著社會的發展和近、現代科學技術的興起與進步,在軍事、工程、經濟、社會等諸多領域,都存在著大量的有關系統的問題。為解決這些問題,20世紀40年代相繼產生了運籌學、控制論、信息論和一般系統論等系統理論;20世紀40年代以來,系統理論被大量應用于工程實踐,系統工程應用學科迅速發展,同時其他科學技術學科也在不斷獲得新的突破與發展,從而對各種系統的性質和規律的認識在不斷深入,產生的一些新的系統理論:耗散結構理論、協同學、動力系統理論、混沌理論、突變論等。
當前,對復雜及復雜適應系統的研究是系統科學這門學科的熱點。國際上,有關復雜系統的系統科學研究可分為三個主要學派:“歐洲學派” ―― 以非線性自組織理論為核心內容的系統理論(系統元素為無機物,源于物理、化學系統);“美國學派” ―― 以圣菲研究所(SFI)為代表的理論框架(系統元素為有機物,具主動性,源于生物系統);“中國學派” ―― 以開放的復雜巨系統理論為核心的體系(系統元素為“人”,源于大工程協作系統)。其實,這三個主要學派的主要區別只是從系統的不同層次為出發點去把握系統的性質和規律;它們的共同點可認為是要從整體上去認識問題和解決問題,對系統的許多性質,部分和的累加并不一定等于整體,整體很可能大于部分和,由于涌現性,整體會出現一些任一部分所不曾擁有的新性質。
由于現實系統的廣泛性、多樣性和復雜性,如果直接對系統進行觀測、實驗和研究,可能會對真實系統造成破壞性影響而且可重復性很可能也差,或者用真實系統試驗時間過長,或費用太昂貴。對于工程系統,在系統建立之前需要對其結構、行為特性開展研究,但真實系統尚不存在。這些情況下,系統的模擬仿真是唯一可行的研究手段。
1 系統模擬仿真課程的教學目的
系統模擬仿真課程的教學目的為:培養學生科學分析和解決各類學科中出現的一般復雜系統問題的能力,掌握多種解決各種復雜系統問題的研究、設計與分析方法。通過本課程的教學,希望學生能了解系統模型的形式化描述;掌握連續系統的時域與頻域建模仿真方法:龍格-庫塔法、線性多步法、離散相似法、替換法、根匹配法等;了解離散事件系統的一般概念和離散事件系統的建模工具――Petri網,掌握經典的離散事件系統:單服務臺與多服務臺排隊系統,庫存系統等的仿真方法;掌握離散事件系統的仿真輸出數據的分析方法;了解現代仿真技術――虛擬現實技術的一般概念、分析建模方法和和基于Agent的的建模方法及Swarm仿真和分布建模仿真。
系統科學專業碩士點的設立是為了滿足國家和廣西的經濟和社會發展的需要,旨在培養高層次的復合型研究與管理人才。系統科學專業碩士點有兩個專業:系統理論和系統分析與集成,其中系統理論專業從2004年起開始面向全國招生,系統分析與集成專業從2006年起招生。系統模擬仿真課程是系統科學專業碩士生的必修課程,本人從2006年起到目前為止連續5年擔任了本門課程的任課教師,在此對這幾年的教學實踐作些總結,以圖對本課程后續的教學水平的提高和教學效果的完善能有所幫助。
2 課程基礎建設
專業課程與選修課程的組成,不同課程的先后安排和教材的選擇對教學目的之達成與教學效果之提高至關重要。系統模擬仿真課程的先修課程為:控制理論,概率統計,至少一種通用程序設計語言(如:C/C++程序設計語言和Matlab編程語言)。這幾年教學過程中的有些學期,在本課程剛開始時,有些學生反映從未接觸過其中一門或兩門先修課程,應學生的要求,用一、兩次課程的時間介紹相應課程,解釋其中的重要內容,并鼓勵學生自學相應課程,難懂之處同學之間互相探討,并及時向老師請教。教材選擇的是美國多家高校系統仿真類課程普遍采用的, 由清華大學出版社出版的原版影印英文教材[1]。該教材著眼于離散事件系統仿真的原理和方法學的闡述,基本概念通過實例加以闡述展開,對仿真方法、技術談論深入,對新技術發展方向描述明確。該教材以C/C++和Fortran為仿真算法的主要編程語言。
開始的連續2年只使用該教材進行教學,有些學生反應跟不上教學進度,仔細了解,跟不上的原因是難以完全讀懂教材中的英文內容和從未學過C/C++和Fortran語言。為讓每位學生都能掌握好基本仿真方法、技術而又不失去對仿真前沿研究的了解,后增加系統科學與系統的一般理論及其工程應用[2]的介紹,連續系統仿真原理[3]的介紹和較容易編程實現的仿真實例教學[4]。作業與考試方式、頻次的安排設置對加強學生的學習動力和提高學習效果起著極大的作用,除了常規作業和期末考試外,增加了每學期每位學生上講臺講解至少30分鐘提前布置的、要求學生課后完成的仿真建模實例小作業并接著深入討論。還安排了學期結束時應完成的較復雜的系統仿真編程大作業,并撰寫一份系統仿真應用的研究報告。
3 提高教學效果的措施
3.1 加強仿真原理教學
現代仿真是基于計算機、利用合適的算法通過模型(物理的或數學的)以代替實際系統進行實驗和研究的一門學科和實驗技術。 仿真過程中系統、模型與計算機(包括軟、硬件)的關系如圖1所示。這里模型通常是指數學模型。常用的數學模型[5]有:初等模型、確定性連續模型、確定性離散模型和隨機模型。如該圖所示,系統建模、仿真建模和仿真實驗為系統仿真的三個基本活動。
系統的模型是實際系統的簡化或抽象,分物理模型與數學模型。系統模型的形式化描述一般可表述為:
S=(T,U,Ω,X,Y,δ,f)
其中:T―時間基, 其若為整數,則系統S為離散系統,若為實數,則系統S為連續系統;U―輸入集,U?奐Rn,n∈I+;Ω―輸入段集,某時間內的輸入模式,是(U,T)的子集;X―系統狀態集,是系統內部結構狀態建模的核心;Y―系統輸出集;δ―系統狀態轉移函數;f―系統輸出函數,可表達為:f:X×U×TY。
實際建模時,模型描述的詳細程度可用如下3個水平來表示:(1)行為水平,只知系統的輸入輸出,系統被視為“黑箱”;(2)分解結構水平,系統輸入輸出及結構組成已知,系統被視為多個簡單“黑箱”的組合;(3)狀態結構水平,系統的輸入輸出,內部狀態及轉移函數皆為已知。要全面了解仿真過程的核心內容,需要較全面的數學知識、計算方法知識和編程語言知識。
由圖1可知,系統仿真的第1步是建立系統的數學模型。雖然另有一門課程―《數學模型》(或稱《數學建?！?(應用數學專業課程)專門介紹個各種數學建模方法,如不特別介紹,本專業學生或許不知有該課程的存在。在建立好系統數學模型的基礎上,可能需要利用《計算方法》中的專門知識,基于學生熟悉的編程語言(Fortran,C/C++, C#或Matlab等),如學生對任一編程語言都不了解,推薦學生優先選擇較容易入門且有大量編程工具箱可資利用的Matlab編程語言,把數學模型轉化為計算機算法程序,得到仿真模型。在設置好各可調參數條件下運行仿真模型(即仿真算法程序),即可得到一系列的輸出,這些輸出要進行各種分析[1],如條件允許,并應該與實際系統的相應數據作對比分析。
3.2 引導學生擴展知識面
仿真技術廣泛應用于工程領域--機械、航空、電力、冶金、化工、電子等方面,和非工程領域DD交通管理、生產調度、庫存控制、生態環境以及社會經濟等方面。幾乎滲透于每一個需要計算的領域和學科,相關文獻十分豐富。許多學術期刊都刊登有系統模擬仿真方面的研究論文,其中系統科學領域的期刊,尤其值得同學們去了解和學習,以擴展知識面和了解建模仿真方面的前沿研究。
應該特別留意的期刊有:中科院數學與系統科學研究院期刊學會(/)主辦的《系統科學與數學》(中) ,《系統科學與復雜性》(英)和《系統工程理論與實踐》,中國系統仿真學會與航天科工集團706所主辦的《系統仿真學報》,美國伊利諾伊大學復雜系統研究中心主辦的《復雜系統 》,美國UL控制與系統工程學會和弗羅茨瓦夫理工大學主辦的《系統科學 》,IEEE的《智能系統》,圣菲研究所的《復雜系統學報》等。
每年都有多次由不同機構發起、在不同國家舉辦的有關系統仿真的國際學術會議。通過各個級別的系統科學學會或系統仿真學會網站,或直接通過搜索引擎(如, )可檢索到最近舉辦過的系統仿真會議介紹或論文,以及即將舉辦的系統仿真會議的地點、時間和投稿須知, 如:國際系統科學學會(International Society for the Systems Sciences, ISSS)網站上 /world/index.php 有當年的年度會議信息和最近幾年的會議資料。
3.3 以仿真實例教學為教學重點以提高學生的實際分析問題和解決問題的能力
課堂上詳細講解一些較簡單的系統問題的仿真實例,可以使學生逐步明確并不斷加深對建模仿真整個流程的理解:從分析系統結構或行為導出系統的數學模型,再根據所導出的數學模型使用某種編程工具實現仿真建模,形成相應的仿真算法程序,最后運行仿真算法程序,分析結果并與實際系統相應數據對比。
編程工具的介紹也要兼顧學習效率和算法理解徹底性, 教學過程中發現如只介紹通用編程語言(如C/C++)實現仿真算法程序,學生表示是可以徹底理解所討論問題的算法及代碼;但過后一段時間,再面對類似但稍微復雜些的問題,學生就顯得有些不知如何下手改寫原來的程序以解決當前的問題。而如使用Matlab .m源碼文件實現仿真代碼,學生基本能正確改寫程序。如使用更高抽象層上的Simulink模型實現仿真,學生可以輕松解決類似新問題?，F在采用初次碰到典型案例問題時,采用C語言實現仿真算法,再次碰到類似問題時使用Matlab.m源碼,更多的或更復雜的仿真案例,則采用Simulink構建仿真模型。
所選擇的仿真實例兼顧確定與隨機系統,連續與離散系統。所列舉過的離散隨機系統有:單服務員排隊系統(M/M/1)和多服務員排隊系統(M/M/N)的仿真;多工作站排隊系統的仿真;采用不同排隊策略的銀行排隊系統仿真。 列舉過的連續確定系統有: 機構運動仿真;傳染病感染傳播仿真;森林救火策略仿真;戰斗減員仿真;游擊戰策略仿真;香煙有害物質進入人體體內的累積量仿真以及生物種群規模漲落(Volterra模型)仿真等。
下面以機構運動仿真和戰斗減員仿真為例,對建模仿真的整個過程進行簡要描述:
仿真實例一.曲柄滑塊機構的運動學仿真:
對圖示單缸四沖程發動機中常見的曲柄滑塊機構進行運動學仿真。已知連桿長度:r2=0.1m,r3=0.4m,連桿的轉速:ω2=2,ω3=3,設曲柄r2以勻速旋轉,ω2=50r/s。初始條件:θ2=θ3=0。仿真以ω2為輸入,計算ω3和1,仿真時間0.5s。
利用Simulink建模如下:
模塊程序運行過程中自動顯示如圖4所示動畫。
所求仿真時間0.5s內1和ω3的變化圖像如圖5。
圖5 0.5s內的滑塊運動速度1 (上圖)和連桿轉速ω3(下圖)
仿真實例二.戰斗減員問題仿真:
該戰爭模型只考慮雙方兵力的多少和戰斗力的強弱。 假設:(1) 用x(t)和y(t)表示甲乙交戰雙方時刻t的兵力,不妨視為雙方的士兵人數;(2)每一方的戰斗減員率取決于雙方的兵力和戰斗力,用f和g表示; (3)現只對甲方進行分析。甲方士兵公開活動,處于乙方的每一個士兵的監視和殺傷范圍之內,一旦甲方某個士兵被殺傷,乙方的火力立即集中在其余士兵身上,所以甲方的戰斗減員率只與乙方兵力有關,可以簡單地設f與y成正比,即f=ay。a表示乙方平均每個士兵對甲方士兵的殺傷率(單位時間的殺傷數),稱乙方的戰斗有效系數。a可以進一步分解為a=rypy,其中ry是乙方的射擊率(每個士兵單位時間的射擊次數),py是每次射擊的命中率。由這些假設可得本問題的連續時間模型(方程):
又設系統輸入為甲乙方的射擊率rx,ry,每次射擊的命中率px,py,雙方初始兵力x0,y0。系統輸出為哪一方獲勝以及獲勝時的剩余兵力。要求有輸入、輸出界面及仿真過程。如何對微分方程進行求解,并判斷哪一方獲勝是本問題仿真的關鍵。
使用GUIDE(圖形用戶接口開發環境)接口實現以上簡單的一階微分方程。
調入該模型程序,按F5運行,出現如圖6所示界面。
在界面中輸入參數,點擊“執行仿真計算”按鈕,就會在結果欄中顯示哪一方獲勝,及其剩余人數。
設甲乙雙方射擊率都為0.03,初始兵力都為1000,每次射擊的命中率分別為0.023和0.026。執行仿真計算后可知是“乙方獲勝”,剩余兵力為339。如圖7所示。
4 總結
努力加強系統仿真原理教學,以較簡單的經典系統建模實例的仿真模型的建立為依托,讓學生在仿真實例的課堂教學中逐步明確并不斷加深對建模仿真整個流程的理解。仿真技術廣泛應用于工程領域和非工程領域,相關文獻十分豐富,涵蓋面十分廣闊的,而課堂教學的課時十分有限。如果我們把系統模擬與仿真這門學科比作是一片森林,文獻可看作是其中的樹木,仿真的實際應用則可看作生活于森林中的動物,當然動物也依賴于這片森林的鄰域森林(其他學科)。課堂教學只是帶學生來到這片森林邊沿,仿真原理、理論教學是引導學生仔細觀察了眼前的樹木,而課堂仿真實例教學則是與學生一起欣賞了樹枝上美麗的小鳥。 對這片森林更深入的了解需要學生自己出發去跋涉的、去游歷、去探索、去欣賞。當然,帶學生到這片森林應該先哪個邊沿,才能讓學生對這片森林有準確的了解并迅速喜歡上這片森林,需要帶領者對這片森林整體的和更準確的了解,也需要到過這片森林的同學們的意見反饋。
參考文獻:
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系統科學的概念范文6
關鍵詞：高中物理 教學思維
在高中物理教學中以提高學生抽象邏輯思維能力，特別是理論型邏輯思維能力，是需要也是可能的。
首先，高中生無論是升學還是就業，隨著現代化建設的深入開展，再學習乃至終身學習，更需要的是抽象邏輯思維。同時，高中物理是一門嚴密的、有著公理化邏輯體系的科學理論，對于高中學生抽象邏輯思維能力的要求，較初中物理有了一個很大的飛躍，這就是當前所謂初、高中物理“臺階問題”的實質。另外，從高中學生心理的年齡特征來看，從初二年級開始的抽象邏輯思維由經驗型向理論型水平的轉化，在高二年級將初步完成，這意味著他們思維趨向成熟，可塑性將變小。因此，在高中一、二年級不失時機地提高學生抽象邏輯思維能力，以順利地完成從經驗型向理論型水平的轉化是必需的。
其次就思維發展來說，學生“在活動中產生的新需要和原有思維結構之間的矛盾，這是思維活動的內因或內部矛盾，也就是思維發展的動力。”環境和教育只是學生思維發展的外因。作為中學生，其主導活動是學習。而學習是在教師指導下有目的、有計劃、有系統的掌握知識技能和行為規范的活動，是一種社會義務，從某種意義來說，還帶有一定的強制性。它對學生思維發展起著主導作用。主要表現在學習內容、學習動機和學習興趣對思維發展的影響上，即學習內容的變化，學習動機的發展和學習興趣的增進，直接推動著學生思維的發展。學生思維發展的過程包含著“量變”和“質變”兩個方面。
學生知識的領會和積累，技能的掌握是思維發展的“量變”過程；而在此基礎上實現的智力或思維的比較明顯的、穩定的發展，則是心理發展的“質變”。教師的責任就是要以學習的難度為依據，安排適當教材，選好教法，以適合他們原有的心理水平并能引起他們的學習需要，成為積極思考和促使思維發展的內部矛盾。創造條件促進思維發展中的“量變”和“質變”過程。應該看到，這兩個過程是緊密聯系的，缺一不可的。教育并不能立刻直接地引起學生思維的發展，它必須以學生對知識的領會和掌握技能為中間環節。而智力、思維的發展又是在掌握和運用知識、技能的過程中才能完成的。沒有這個“中介”，智力、思維是無法得到發展的。但是教師教學的著重點應是通過運用知識武裝學生的頭腦，同時給予他們方法，引導他們有的放矢地進行適當的練習，促進他們的思維或智力盡快地提高和發展，不斷地發生“質”的變化。這也就是學生思維結構的“質變”過程或稱“內化”過程。
具體到教學中如何培養學生的智力，特別是思維能力這個問題上，我國一些心理學家經過研究與實踐，提出了“培養思維品質是發展思維能力的突破點，是提高教育質量的好途徑”的觀點，并在小學數學教學中取得了良好的效果。這是因為智力是存在層次的，它是由人的思維的個性差異確定的，這種差異體現為個體思維品質，包括敏捷性、靈活性、深刻性、獨創性、批判性五方面。它也是思維能力的表現形式。因而由此可確定思維能力的差異；思維品質的客觀指標是容易確定的，使定量研究成為可能；研究思維品質的發展與培養，有利于克服傳統教學的一些弊病，并對之實施改革；思維品質的發展水平是智力正常、超?；虻统５臉酥?。其中思維的深刻性，思維活動的抽象程度和邏輯水平，以及思維活動的廣度、深度和難度――是一切思維品質的基礎。
而且，在教學中，多開展科技小制作和撰寫科技小論文活動，培養學生的創新思維和創造能力。 科技創造和發明給人類的生活帶來了翻天覆地的變化，應用物理學也因此占有很重要的位置。要想培養愛迪生式的大發明家，必須從小事做起。我將教材上與我們日常生活和社會生活聯系較緊的知識作恰當地擴展，引導學生在課外獨立完成科技小制作。如在學完“靜電感應”后，學生完成了“簡易靜電吸塵器制作”和“簡易驗電器制作”；在學完了“動量守恒定律”后，學生完成了“微型火箭的制作”；在學完電路知識后，學生完成了“簡易熱得快自控電路設計與安裝”、“節日閃爍彩燈電路的設計與安裝”和“多用電表組裝”；學完了“透鏡成像”后，學生完成了“照片的拍攝與沖洗”；學完了“聲波”知識后，學生完成了“普通開水壺報警器設計與安裝”；學完“磁場”后，學生完成了“指南針制作”等等。
