虚拟驱动

虚拟驱动（精选八篇）

虚拟驱动 篇1

一、价值链理论的形成及其发展

1. 波特的价值链理论

1985年, 迈克尔·E·波特在其所著的《竞争优势》一书中提出了价值链的概念, 该理论认为, 企业的任务就是不断地创造价值。企业创造价值的过程是由一系列互不相同但又相互联系的增值活动所组成, 它包括两大环节的活动:基础活动和辅助活动。其中基础活动直接创造价值并将价值传递给顾客, 它包括原料储运、生产加工、成品储运、市场营销和售货服务环节;而辅助活动为基础活动提供条件并提高基础活动的绩效水平, 并不直接创造价值, 它包括企业基础结构、人力资源管理、科研开发和采购四个部分。两个环节的最后得到企业利润, 从而形成一个完整的链状结构。

2. 波特价值链理论的发展

(1) 彼得·海因斯的价值链理论。彼得·海因斯把波特的价值链重新定义为“集成物料价值的运输线”。与波特的价值链理论相比, 两者的主要差别是:第一, 两者的作用方向相反。海因斯所定义的价值链把顾客对产品的需求作为生产过程的终点, 把利润作为满足这一目标的副产品, 而波特所定义的价值链只停留于把利润作为主要目标。第二, 两者所包含的内容不同。海因斯把原材料和顾客纳入他的价值链, 这意味着任何产品价值链的每一个成员在不同的阶段包括不同的公司, 这不同于波特的分析, 波特的价值链只包括那些与生产行为直接相关或直接影响生产行为的成员。第三, 基础活动交叉功能 (如在技术开发、生产作业和市场等之间) , 这些价值活动沿着价值链的流程比较合理的建立, 而不只是存在于生产作业中。第四, 现行的辅助活动包含信息技术的运用, 另外, 与这部分相关的利润也被看作有效地完成这一过程的副产品。

(2) 虚拟价值链理论。虚拟价值链的概念最早是由哈佛商学院的杰弗里·雷鲍特和约翰·斯维奥克拉提出来的。他们指出, 进入信息时代的企业都在两个世界中进行竞争:一个是管理者可以看到、触摸到的由资源组成的物质世界, 称之为市场场所 (Market place) ;另一个则是由信息所组成的虚拟世界, 称之为市场空间 (Market space) 。他们认为, 价值链中的每一项价值增值活动都可以分为两部分:一部分是在市场场所中基于物质资源的增值活动, 而另一部分是在市场空间中基于信息资源的增值活动。物质增值活动构成了传统价值链, 而与此相应的信息增值活动则独立出来构成虚拟价值链。

二、动态虚拟价值链分析

企业的核心竞争力不仅是联系现有各项业务的黏合剂也是发展新业务的引擎, 它决定着企业如何选择市场进入模式, 如何应对市场的变化, 是差别化竞争的战略源泉。本文认为, 在虚拟价值链众多环节的价值活动中, 并不是每一个环节都实现信息的增值, 实际上只是有些特定的价值活动才能真正创造价值。这些真正创造价值的活动就是企业虚拟价值链上的“战略环节”。注重信息增值过程中的“战略环节”固然重要, 但我们更应该注重企业核心竞争力中的战略环节, 以动态发展的眼光看待价值的增值过程。在市场场所, 人力资源管理和科学技术乃是企业核心竞争力的“战略资源”。与之相对应, 在市场空间, 智力资本和技术开发就成了企业核心竞争力的战略环节, 缺了这两项, 虚拟价值链就失去了动力。

1. 动态虚拟价值链及其驱动因素

从动态角度看, 虚拟价值链应以智力资本和技术开发为驱动因素, 它们是市场空间中企业核心竞争力的战略环节。

驱动因素的核心是智力资本。20世纪80年代以来, 随着以计算机为基础的信息技术的迅猛发展, 人类社会进入了以计算机和网络技术为基础的知识经济时代。知识经济时代的基本特征是经济活动的智能化。企业核心竞争力的知识性更多的是以人为载体由智力资本所体现的。因此, 智力资本在动态虚拟价值链中不仅是一项附加价值活动, 更是虚拟价值链驱动因素的核心。

驱动因素的外层是技术开发。本文认为, 这里所提到的技术开发应是为了更好地实现信息的增值而进行的信息技术的开发。只有将其转化为新产品或新服务才能真正转化为企业的核心竞争力。

本文认为, 在市场空间中, 企业的核心竞争力可划分为三个层面:驱动核心是智力资本, 驱动外层是技术开发能力, 而动态虚拟价值链的最外层是信息的价值增值过程。由于企业是不断学习发展的, 因此其趋势是螺旋上升的;起主导作用的是掌握管理、科技和生产工艺技术等知识的人才, 故存在于人本身的智力资本居于核心地位, 技术开发是智力资本的表征, 两者构成了价值链的驱动因素。

2. 动态虚拟价值链外层的“战略环节”

动态虚拟价值链的外层是基本信息增值活动, 在市场空间中, 并不是每一个环节都能实现信息的增值, 都能为企业创造价值, 实际上, 只有某些活动才能真正的为企业创造价值, 企业的主要资源应用在控制价值链的“战略环节”上。即使是“战略环节”, 如果没有智力资本的提高及技术开发的创新, 持续时间将会是短暂的, 很快就会被竞争对手模仿或超越。因此, 只有提升企业现有的智力资本, 使其达到管理创新、技术创新的要求, 并将这种创新应用到动态虚拟价值链的各个环节, 才能使企业真正拥有自己的核心竞争力, 从而把握企业的“战略环节”。

三、动态虚拟价值链中驱动因素的战略意义

1. 动态虚拟价值链的“动态”表现

虚拟价值链的外层由网上供货管理、虚拟生产、网上库存管理、网络营销和在线服务等环节构成。市场空间中, 由于组织结构的模糊性给虚拟价值链的各个环节提供了弹性空间。

(1) 收缩的虚拟价值链。企业专注于智力资本的引进和新的信息技术的开发, 而将网上供货管理、网上库存管理、网上营销等环节分包给合作伙伴, 这会更有利于公司的发展。

(2) 伸展的虚拟价值链。企业虚拟价值链的每个环节上都可以向顾客提供有价值的信息, 即有多个可以向顾客提供价值增值的增值点, 但这些信息对顾客的价值到底增值多少或者说给顾客带来的效用到底有多大, 则需要顾客的反馈来进行评价和衡量, 这就需要将虚拟价值链进行进一步的延伸, 将顾客容纳进来。

2. 动态虚拟价值链中驱动因素的战略意义

虚拟驱动 篇2

现代经济有两个轮子，一个是虚拟经济，另一个是实体经济。双轮驱动，使现代经济比单靠实体经济独轮推进的传统经济，马力更大，效率更高，发展速度更快。在全面建设小康社会进程中，我们必须发展虚拟经济，做强实体经济，协调两个轮子。宏观经济如此，中观经济和微观经济亦如此。出席“两会”的代表委员在谈到如何加快经济发展时，用不同的方式阐述了这个道理。

双轮驱动1十1大于2

“虚拟经济是实体经济发展到一定程度的产物，是现代经济的两个轮子之一。在现代经济中，虚拟经济已经历了商业信贷、闲置货币资本化、有价证券市场化和金融市场国际化等四个阶段，”人大代表成思危教授说。“虚拟经济的出现使人类的经济生活告别了传统经济下的独轮推动时代，步入了双轮驱动的新时代。对经济发展而言，虚拟经济与实体经济形成的合力，大大超过两个轮子的.推力之和。”

周正庆代表指出，美国上世纪90年代的持续牛市造就了美国高科技的高速发展，进而带动美国经济持续繁荣，就是一个双轮驱动的典型案例，值得好好研究和借鉴。

对发展虚拟经济、实现双轮驱动的重要性，来自企业和地方的代表委员有着更为直观的感受。武汉中百董事长汪爱群代表告诉记者：“从武汉中百这几年的快速发展来看，如果没有证券市场这样的虚拟经济平台，我们的民族商业就不可能发展这么快。”

凯乐科技董事长朱弟雄代表将公司上市三年来的快速发展，归功于“以生产经营为基础，以资本经营为载体”的“双轮”齐驱的发展思路。

钱江集团董事长林华中代表认为，积极改造、提升传统产业，离不开以资源要素优化配置为目的的兼并重组，离不开资本市场的健全与活跃。

双轮平衡车子行驶才稳

但长期以来，由于人们对虚拟经济的认识有偏差，以为“以钱生钱的活动”并不创造价值，而忽视对它的发展。有代表委员认为，在我国，虚拟经济这个名词近年才出现，虚拟经济的发育程度，与市场经济发达国家相比，反差强烈，与实体经济发展的需要相比，也有较大的差距。

全国人大代表、重庆市常务副市长黄奇帆举例指出，仅从一个国家GDP与上市公司总市值之比这个指标来看，国际发达国家大致为1：1，我们才1：0.4左右，差距很大。

为此，代表委员们强调，要积极推进证券期货市场的对外开放和稳定发展，尽快拓宽联系货币市场与资本市场的桥梁。重庆市常务副市长黄奇帆、云南省省长徐荣凯、辽宁省省委书记闻世震等代表明确提出，要积极拓展资本市场，要强化本地企业从证券市场直接融资的能力，从而提高企业综合实力，推动本地区经济发展。

代表委员们也指出，虚拟经济的发展一定要高度重视与实体经济的协调。如果协调不好，虚拟经济脱离实体经济，会产生泡沫―――尽管虚拟经济不可能没有泡沫。泡沫过大，就会对经济产生破坏力。泡沫越大，其破坏力就越强。正如双轮车的两个轮子一定要平衡，才能跑得快，行得稳，否则，轻则会偏离方向，重则会翻车。前几年东南亚金融危机、网络经济的盛极而衰，就是泡沫经济的反面教材。

来自海南省的一位代表说，最近一两年，该省上市公司出现集体ST、PT的现象，这与一些人片面重视资本市场圈钱、忽视实体经济发展不无关系。

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虚拟驱动 篇3

【关键词】商务英语；任务驱动学习；虚拟实训教学平台设计

【中图分类号】H319【文献标识码】B【文章编号】1001-4128(2011)01-0092-03

作者简介：杜琼英（1973-），女，云南曲靖人，云南广播电视大学文理学院副教授，教育技术硕士。

1 高职院校商务英语问题分析

目前高职院校开设的《商务英语》专业课程在教学组织和教学模式方面依然采用传统的外语教学模式和教学手段，没有真正体现商务英语的专业特征和实用性。高职商务英语实训教学面临的共同问题，大概可以归纳为以下几点：第一： 实训内容与学生学习需求错位。商务英语实训往往停留在语音、词汇、阅读等的训练方面，其结果就是实训变成了非常枯燥的语言学习。学生就读职业院校的功能需要很明确：学习为了就业。高职院校的人才培养也是“以就业为导向”。现在的状况是：实训的语言训练内容与未来的职业岗位没有紧密相连，导致实训的功能大打折扣。第二：实训教材滞后。高职教育发展迅速，但教材建设起步较晚，尤其是实训教材建设的滞后与高职教育迅速发展的矛盾十分突出，这一问题也体现在商业英语实训中。目前在市场上关于高职商务英语实训教材很少，没有实训教材的支持，各校只能根据各自的经验，以及随机获得的信息和机会开展一些训练活动。这样零散的训练与商务英语实训的要求之间毕竟存在很大的差距。第三：学校配套的实训软环境匮乏。高职教育的实训建设投资巨大，并且需要不断地更新、维护、维修，大多数学校虽然资金紧张，但还是配备了多媒体教室和多媒体语音室，投入资金建设实训中心，实训的硬环境正在不断得到改善。但极少有高职院校在在实训软件环境的建设中大量投入。

商务英语人才的能力可细分为英语素质和商务素质，英语素质包括基本的英语听、说、读、写、译的能力；商务素质包括基本的国际商务知识和业务操作能力、国际贸易实务。商务英语培养方式中最欠缺的是商务能力的培养以及英语在贸易实务中的结合应用，其中的具体表现就是系统的商务实习机会严重匮乏。为了提高商务英语的教学质量，解决商务英语实习实训的问题，充分发挥网络信息技术优势，构建一个虚拟的商务实习实训平台势在必然。主要目的是让该虚拟实训教学平台基于现实模拟环境，学生可以在模拟环境中扮演商务过程中的不同角色，熟悉外贸交易的全过程和掌握各环节所需的技能，从而获得系统的、真实的外贸商务训练，达到实际外贸实习相同的效果。商务英语虚拟实训教学平台可以让学生衔接理论和实践、巩固和拓展专业知识以及培养商务英语的核心技能，从而对商务英语的教学起到积极的、重要的意义。

2 任务驱动学习方法指导下商务英语虚拟实训平台的设计

以网络通信、计算机虚拟现实技术为代表的信息技术在教育教学领域的大量运用为教学方法的变化提供了机遇，为能够充分培养学生个性和创造性的教学方法提供了更多的可能性，教学方法的模式也相应地从以传统的教师中心的知识传递模式向以认知主义、建构主义的学习者中心的认知发展模式转换。“任务驱动”学习方法就是在这种背景下产生的一种新的学习方法。这种教学活动方式在许多情况下也被称为抛锚教学、问题解决学习，基于真实情境的探索学习等等。对于许多类似商务英语这样关注学生解决实际问题能力培养的学科来说，“任务驱动”学习方法是值得探索和运用的。

“任务驱动”学习方法依据建构主义形成一套操作步骤，在学习过程中让学生面向实际的、必须要自己来完成的具体工作任务，从而要求学生自己确定要解决的问题，设计、试行、评价要解决问题的方案。这种学习策略强调了学生学习自主性和探索性、鼓励学生自己从任务中建构具有个人特有风格的意义，使得学生对信息的处理过程比较深入、学习兴趣较高，培养了学生创造性地解决商务英语实际问题的能力。但它也有弱点：对学生自主学习能力要求较高，可能导致学生认知超载和情绪低落，所获学习结果可能因人而异，而且花费时间多等。在教学中，我们必须平衡两种矛盾的要求：一方面需要鼓励学生努力地自主完成任务，一方面需要利用学习环境和学习资源等学习支持措施来支持学生的信息加工，也就是说该虚拟实训系统学习环境、任务完成虽然由学习者主要完成，但是教师要充分利用网络的优势为学习者提供各种必要的信息资源帮助，避免学生的工作记忆超过负载。

通过实际的工作任务完成帮助学习者体验一个较为完整的实际工作任务过程，从而驱使学习者对商务英语的不同场景工作模式有较深刻理解。在本设计中工作环境的设定、问题的提出、解决方案的厘定、任务的完成、展示评价是相互结合的，主要让学生借助任务驱动完成接近现实的工作，提高自信。下面是基于“任务驱动”学习方法商务英语虚拟实训学习平台设计方案。

基于“任务驱动”学习方法商务英语虚拟实训平台设计

可以看出，基于计算机网络信息技术的“任务驱动”学习方法的设计重点是在学生自主学习的环节（自己设计工作环境、厘定解决方案、自己解决问题）及学习支持因素（学习环境、协作学习、学习资源等）和评价活动的设计上；让学生根据收集资料得出不同的商务英语工作环境，在教师提出特定任务的驱动下，借助其他人（教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资源，通过解决商务英语实际问题的自主学习方式获得知识的意义建构。整个虚拟实训系统由单项技能训练、综合技能训练、资源提供、辅助工具以及交流平台几个主要模块构成。

3 商务英语虚拟实训教学平台的具体内容和功能设计

3.1 单项技能训练:单项技能训练是以单个的训练项目为内容，例如外贸函电、进出口实务与单证、国际结算等商务英语专业基本的实训单元项目。通过训练，让学生逐步掌握标准的商务英语技能。各单元的训练内容循序渐进，前面训练的内容和技能为后续的单元项目训练提供准备，极大地提高了学生的积极性和主动性，只有学好、练好各个项目单元的技能，才能融会贯通，比较系统地掌握各项技能，为以后在实际工作岗位从事商务贸易工作做好准备。

外贸函电主要是在角色扮演中，让学生严格按照外贸函电的各种行文方法及格式，正确的专业术语，进行贸易交流，从而熟练掌握国际商务英语函电的基本知识，提高在日常进出口贸易工作中正确书写外贸函电的能力和水平。训练内容主要包括：商务信函的组成及基本格式；建立贸易关系信函所应包含的三项内容的撰写；支付方式书信的撰写；包装及标记信函的撰写；装运通知的撰写等等。

国际支付与结算主要是让学生通过训练，可以系统地掌握国际支付与结算的有关工具、方法、单据、规则等。训练内容主要包括：汇票、本票、支票等信用工具；国际银行汇兑实务的模拟操作；跟单、托收及风险的防范；信用证的审核、修改及结算；信用证项下的单据制作等等。

教师提出不同的任务，让学生通过不同当事人角色的扮演(出口商，进口商，供应商，银行等)，让学生在学习国际贸易基本理论的基础上，熟练地掌握进出口实务所需的各项技能和业务技巧，把握整个业务过程，熟悉和体会客户、供应商、银行和政府机构的互动关系，真正了解进出口贸易的物流、资金流和业务流的运作方式，从而达到“在实践中学习提高”的目标。学生在接受任务后，可以分成小组，自主设计工作环境和实施任务的方案，包括：出口商部分涵盖的实际出口业务环节，如：出口商业务磋商、订立出口合同、备货、催证、制单、报关、报验、投保、租船、出运、核销、结汇、退税。进口商主要包括：业务磋商、订立出口合同、开证申请、赎单、进口报关、进口报检、提货、销货。供应商主要包括：业务磋商、订立购销合同、组织生产、出货，等等。教师应提供相应的信息资源，也可以提供方案建议，还也可以在实施过程中给出修改建议。在学生完成任务后，和学生一起进行回放，探讨，进而进行总结和评价。

3.2 综合训练:综合训练紧紧围绕着商务贸易技能系统训练这条主线，对学生进行专业技能的训练。综合训练主要是营造仿真的商务环境和条件，采用设立虚拟贸易公司的形式将学生分在不同的业务部门，担当不同的角色和分担不同的工作去体会实际商务工作的性质和任务。综合训练主要培养商务社交技能、商务谈判技能和商务领导与管理技能三个部分。

商务社交技能在日常商务交流中非常重要，鼓励学生使用英语来完成每个商务英语社交技能练习。通过纯英语的商务英语练习建立交流的信心和取得语言的流利，平台虚拟练习场景包括面对面商务交流、商务电话、商务文件书写、交换信息、商务会议、招待商务伙伴。

商务谈判技能通过系统提供的虚拟交流平台让学生扮演不同角色提高学员的商务合作技能并帮助学生了解如何有效的与同事、客户沟通。商务英语的各类商务活动包括公司接待客户、公司自我介绍、商务合作洽谈、各种商务文件书写体例、各类商务通讯（电话、电传、书信、电邮）等。在完成虚拟实训之后，在教师的指导下应用平台提供的记录档案，对学生的语言规范进行展示与讲评，总结出清晰实用的范例。

商务领导和管理技能为未来商务人士所设计，全面提高学生在一切商务活动中的商务英语沟通能力。在虚拟平台上提供大量的商务情景给学员处理常见商务问题的学习机会。学生在教师指导下可以以此来练习和提高英语沟通技能，从而在商务活动中更自信、更流利、也更准确地使用所学到的商务英语。

综合实训将采用案例（任务）为实训内容，以学生自己动脑动手操作（自主设计工作环境和实施方案）为主，教师只给你必要的帮助，提供学习资源指导。学生在这种仿真的岗位上，会收到更好的实训效果，较快地提高商业英语的应用技能。

4 结束语

在任务驱动学习方法的指导下运用先进信息技术开发建设商务英语虚拟教学模拟平台对培养实用的商务英语人才是非常必要的，更新教学工具和教学手段是高职院校教学改革的重要内容，应该倡导和支持将计算机网络、多媒体虚拟现实等信息技术引进到商务英语专业的教学中，以提高教学效率。商务英语虚拟教学平台的开发，对于强化专业培养中的实验实践环节，完善商务英语专业的教学体系，从而深层次的提高教学效率和学生的商务英语素质有着不可估量的作用。

参考文献

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一种利用虚拟机隔离驱动故障的方法 篇4

关键词：驱动,隔离,虚拟机,系统可靠性

0 引言

随着计算机软硬件的不断发展,以及人们日益增长的需求,系统的可靠性,尤其是长时间运行、信息处理量大的系统,保证其稳定高效地运行具有非常重要的价值与意义。

目前,嵌入式产品应用越来越多,第三方开发的驱动程序的可靠性也更值得关注。据统计,在Linux系统中,驱动程序代码量约占总代码量的60%,驱动代码量随着内核代码量的增加而增加,并且,由驱动程序引发故障的频率,是内核其他部分引发故障频率的3~7倍[1]。因此,驱动的可靠性对系统可靠性有着至关重要的影响。

本文利用KVM(Kernel Virtualization Machine)虚拟机原有的隔离特性,设计了一种基于虚拟机的驱动隔离策略,采用将驱动程序和应用程序分离到不同的客户机中的方法,达到将驱动故障隔离,保护应用程序不受驱动故障影响的目标。

1 需求分析及相关研究

使用驱动隔离的方法提高系统可靠性有多种途径,根据驱动运行的地址空间,可以分为:内核空间,通过在驱动和内核之间增加隔离层的方式,限制驱动程序运行时的权限[2];用户空间,精简内核功能,把驱动程序分离到内核之外,驱动程序使用用户地址空间,驱动程序无法访问内核的关键数据,从而保证了内核的安全性;客户机空间,在虚拟机上运行一个特权客户机操作系统,来承担大部分I/O设备的控制权,驱动运行在特权操作系统中。由于虚拟化技术的隔离特性,使得驱动程序的故障被封装在了一个特定的客户机中,保证了其它客户机的可靠性。如:剑桥大学基于Xen虚拟机监控器提出新一代I/O体系结构Device Domain。

内核态驱动框架,驱动程序运行在内核态这一特性没有改变,仍然给内核留有安全隐患。用户态驱动框架结构,由于用户态驱动和内核的分离,使得在驱动运行过程中,需要内核态和用户态之间切换,增加开销。基于虚拟机的驱动隔离架构既保证了安全性,也不需要重新编写设备驱动,保证了兼容性。

2 驱动隔离机制设计与实现

2.1 KVM虚拟机简介

KVM是基于硬件辅助虚拟化技术实现的主机模式的虚拟 机 , 其虚拟化 层——虚 拟机监控 器VMM(Virtual Machine Monitor)是宿主机操作系统中独立的内核模块,VMM可以充分利用宿主操作系统所提供的设备驱动和底层服务来进行内存管理、进程调度和资源管理等,实现处理器、内存和I/O设备的虚拟化。KVM的核心部分是作为linux内核的一个模块加载进linux操作系统,是linux内核维护的项目之一,随着linux系统的发展,KVM的功能越来越完善,性能也不断提高[34]。

KVM虚拟设备模型如图1所示。在宿主机上可以同时运行有多个客户机,每个客户机操作系统中都有自己的设备驱动对虚拟设备进行访问,客户机之间是相互隔离的,但应用程序和驱动是共存于每一个客户机当中。

当客户机应用调用设备驱动时,由于KVM把设备的所有端口I/O从I/O位图中关闭,将映射到MMIO的页表项设置为无效,设备驱动I/O指令访问某个I/O端口或MMIO时,就会触发异常,陷入内核模式进行处理,由QEMU模拟该设备,宿主机设备驱动实际对物理设备进行访问,最后将执行结果返回给客户机。

2.2 基于KVM虚拟机驱动隔离机制设计

该驱动隔离机制的设计是针对具有多种应用处理类型的服务器设计的,将多个工作负载整合到一个平台上,保持“一个应用程序,一台服务器”的状态。

基于KVM虚拟机的客户机驱动隔离机制架构如图2所示。客户机分为应用客户机和驱动客户机,应用客户机执行应用程序,所有应用客户机上的驱动请求都转发到驱动客户机上执行,驱动客户机只处理应用客户机发送的驱动请求。它不同于Xen的Device Domain,驱动客户不具有特权级别,不承担对虚拟机系统的管理任务。所以,驱动故障被隔离在驱动客户机,不影响应用客户机和宿主机,并且驱动客户机不承担其他任务,从而弱化驱动故障的影响。

驱动客户机访问虚拟设备时,会触发异常,由QEMU进行模拟,宿主机驱动实际执行对物理设备的访问。QEMU可以用来模拟出真实硬件不具备的一些特性,甚至不存在的硬件设备。如果能够保证真实硬件设备满足客户机需求,通过把设备所属端口I/O从I/O位图中打开,或把映射到相应MMIO的页表项设置为有效的方式,在执行访问设备的I/O指令时不再触发异常,实现客户机直接访问物理设备。这样避免了宿主机驱动故障,也提高了客户机访问物理设备的效率。

应用客户机完成一次对设备的访问过程简单描述:

应用程序调用驱动函数,驱动调用被拦截,主动请求陷入内核模式,KVM对异常事件进行分析,调用异常处理函数,把驱动请求信息转发给驱动客户机,驱动客户机读取驱动处理请求,实际执行驱动程序,KVM把返回结果反馈给应用客户机,完成一次应用客户机对设备的访问。

应用客户机工作流程如图3所示。应用客户机中的驱动函数不再具有访问设备的作用,而是负责获取驱动函数的调用信息,通过客户机到虚拟机的语义通道——VMCALL指令主动陷入内核模式,并通过寄存器传递存放驱动请求信息的地址。当KVM处理完该异常事件后,返回客户机模式,每间隔一段时间从指定地址读取驱动请求处理状态,如果处理已完成,则读取返回结果。由于KVM无法主动向客户机发起事件通知,所以采用写入状态位的方式,客户机主动读取状态位获取事件状态,驱动客户机等待驱动请求也采取这种方式。

驱动客户机工作流程如图4所示。驱动客户机读取是否有驱动请求,如果有,则通过VMCALL指令主动陷入内核模式,并通过寄存器传递读取驱动请求信息的地址。KVM处理完该异常事件后,返回客户机模式,从指定的地址读取驱动请求信息,执行相应的驱动程序,最后将返回的结果写入到指定地址。

KVM异常处理工作流程如图5所示。客户机主动请求陷入虚拟机管理器KVM,KVM解析信息获取客户机需求,如果是应用客户机驱动调用请求,则加入等待队列,更新请求个数,返回客户机模式。不同的应用客户机及其应用对响应速度有着不同的需求差异,驱动请求队列可以根据应用客户机的优先级、请求驱动服务的应用的优先级对驱动请求进行排队,实现更为合理的响应策略。

如果不是应用客户机驱动调用请求,即为驱动客户机读取驱动信息请求,首先更新请求个数,然后通过修改内存页映射的方式将驱动客户机读地址映射到应用客户机驱动请求信息地址,同样修改驱动响应返回信息的地址映射,实现应用客户机和驱动客户机的通信,最后返回客户机模式。

图5 KVM异常处理工作流程图 (参见下页)

对比原KVM虚拟设备模型,在可靠性方面,每个客户机都承担驱动故障风险,采用驱动隔离机制后,所有应用客户机的驱动故障风险由驱动客户机承担,能够有效保障各应用的正常运行;在性能方面,驱动请不求受需驱要动发故送障给影驱响动,客提户高机了执系行统,的需可要靠一性定。的但存完储善空间和时间开销,但驱动请求信息量小,并且采用共享内存的方式进行应用客户机和驱动客户机间的通信,没有数据拷贝,所以性能影响小。

3 测试分析

为验证该隔离机制的有效性,需对驱动程序进行故障注入,检测在驱动客户机为应用客户机执行驱动程序时,发生故障对应用客户机的影响。测试多次注入非法访问内核对象、指针变量未初始化、修改内核堆栈指针esp等故障,当引发驱动客户机故障时,应用客户机正常运行。

驱动隔离机制对时间性能影响的测试,通过对scull驱动设备的写操作,设置不同大小的数据块进行测试。原系统和采用驱动隔离机制后的性能对比如图6所示,写不同大小的数据,原来系统和客户机驱动隔离机制的I/O需要的时间的对比,随着数据块的变大,I/O的系统时间开销也变大,但一次写入数据时驱动隔离机制的I/O附加时间变化不大,所以随着写入数据的增大I/O附加的时间比例变少,即I/O时间开销越大,驱动隔离机制对性能影响越小。

图6原系统和驱动隔离机制的IO性能图(参见下页)

4结束语

虚拟驱动 篇5

伺服系统不论在军事领域还是工业生产领域均有广泛应用。人们对控制品质的追求推动了高性能伺服系统的研究。转台伺服系统作为常见的一种伺服系统,被广泛应用于雷达、舰炮系统、射电望远镜、导弹发射架等系统中。所以,如何使转台伺服系统高精度平稳运行对国防和航空航天事业有着重大的意义。

美国研究转台已有70年历史。1945年,麻省理工学院仪表实验室生产出世界第一台用交流力矩电机驱动的转台。由于其存在许多缺点,此转台并没有投入使用。但它的诞生为转台研制奠定了基础。经过改进,研究者将其从直接驱动改为了精密齿轮系驱动,精度上有了一定的提高。1954年,将交流力矩电机驱动改为了直流力矩电机驱动,性能上有了很大的提高。1968年,设计出了定位精度为3角秒之内的转台。从此以后,转台的主要部件如轴承、驱动马达和检测元件等得到了系统的改进。高精度马达和高分辨率的检测元件的相继研究成功,把转台的技术水平推向了一个新的台阶。

我国转台研究起步于1965年,起步晚,发展速度快。从1966年生产出的单轴伺服转台到后来哈工大的双轴伺服转台。通过对控制方法的改进和角位置测量的改进,大大提高了精度,1990年,303所SGT-I型三轴捷联惯导测试转台,也是我国第一个计算机控制的高精度三轴捷联惯导测试台。这使我国惯导测试设备制造水平迈上了一个新台阶。

2 设计思想

两台电机分别通过各自连接的小齿轮与负载大齿轮啮合,两个电机各自一台驱动器。通过嵌入式控制器的模拟输入板卡和安装在大齿轮轴上的绝对值编码器反馈信号,实现反馈信号的采集工作,伺服系统的位置环通过将所采集的位置反馈信号传送到控制器实现;上位机与控制器的连接通过以太网接口实现,它是目标位置信号的发送端,通过对跟踪系统的分析和计算,将位置信号传送到控制器中,同时可完成对两电机运行状态的实时监测,这样就构成了一个完整的双电机驱动伺服系统。系统原理图如图1所示。

3 双电机机械结构

本文结合实际需求设计负载转台机械结构如图2所示[1]。转台的机械部件明细表如表1。

转台的两台电机均通过联轴器和小齿轮相连,且都与中间大齿轮相啮合。齿轮均为圆柱直齿轮,大齿轮齿数为225齿,小齿轮齿数为15齿,这就形成了15:1的变速比。位置传感器同样也通过联轴器和大齿轮轴相连,大齿轮轴上接负载转盘。

4 双电机驱动系统硬件设计

4.1 系统硬件总体设计方案

本系统基于双电机控制为目的,硬件系统主要包括控制单元、驱动单元和位置检测单元,控制单元设计时主要考虑以下三方面的因素:第一,控制器选择时必须满足双电机的控制要求;第二,伺服系统应能够与上位机进行通信;第三,双电机驱动系统最终必须满足可扩展性的要求。基于以上因素,最终设计系统整体框图如图3所示。根据图3可搭建出伺服系统的控制与执行部分。

4.2 控制部分设计

1)处理器:

处理器是控制部分的核心,它负责系统控制量计算、数据处理以及与上位机通讯等方面的任务。因此处理器选择时要考虑以下条件:1、具有较高的处理速度与精度,以满足伺服系统控制器精度及反应速度的要求;2、具有与上位机通讯的接口;3、具有充足的运算存储空间和静态存储空间,以便程序运行和下载调试;4、技术成熟,具有较高的可靠性。

因此本系统处理器选择NI公司的Compact RIO-9074,该控制器是一个可靠的嵌入式控制和监测系统,有着快速的数据处理能力,功能完善的外部功能接口,以及性能优良的内部功能模块。

本系统选用NI PS-15电源。115/230VAC输入;24至28VDC,5A输出,主要针对NI Compact RIO。

2)D/A转换:

经过Compact RIO-9074计算得出的数字控制量,需要通过数模转换生成模拟量输出。考虑数模转换精度对伺服系统控制精度有着重要影响,本系统选用NI公司的C系列板卡NI-9516,其分辨率为16位,配有编码器反馈的C系列伺服驱动接口,正、反向限位,通用数字输入,板载样条插值和高级功能(如位置补促和位置比较),接线板连接至第三方伺服驱动。

4.3 驱动部分设计

驱动部分由驱动器和电机组成,由图3可看出,控制器发出的控制信号经过D/A转换后送到驱动器,由驱动器控制电机来完成对负载的控制。驱动器负责对电机电流的控制输出。它的选型要考虑是否有足够的驱动能力,并且也要留有一定的驱动余量。其控制精度也要尽量的高,以提高伺服系统整体的控制精度。

直流无刷电机相对于普通电机,其可靠性高、寿命长,并且无电火花干扰,完全满足各种环境[2]。因此本系统电机选择科尔摩根公司生产的直流无刷伺服电机作为本伺服系统的执行元件,其型号为AKM-23D,主要技术参数:

[1]额定功率:0.77KW;

[2]额定电流:2.19A;

[3]额定转速:1500r/min;

[4]额定转矩:0.92N·m;

[5]转矩系数:0.52N·m/A;

[6]反电动势系数:33.8V/krpm;

[7]转子惯量:0.22Kg·cm2;

[8]电枢电阻:0.877Ω;

[9]电枢电感:0.0173H;

[10]粘性阻尼:0.0065N·m/krpm;

[11]静摩擦:0.007N·m。

选用与此电机配套的科尔摩根公司生产的AKD-P00306驱动器,具有位置、速度和转矩三种控制方式,将其作为NI-9516板卡连接的第三方驱动。其包含一整套的基于以太网技术的伺服驱动,具有操作快速,功能丰富,灵活的特点,并且可以迅速方便地集成到任何应用系统中去。本系统通过专用软件Kollmorgen Work Bench设置驱动器工作在0-转矩模式下,如图4所示。

4.4 检测部分设计

位置检测元件是伺服系统的重要组成部分,系统反馈的精度将直接影响伺服系统的静态定位精度和跟踪精度。常用的测角元件有光电编码器、旋转变压器、电感移相器等。考虑本系统已经配备的C系列板卡NI-9201,其是一个8路的模拟输入,±10V的输入范围,总采样率达500KS/s,12位分辨率。

根据以上要求,本系统选择了深圳市信亚科传感科技有限公司的XYK-BMJ-38Z6-V12型单圈绝对式编码器作为位置传感器。其电气参数为:

[1]使用电压:8-30VDC;

[2]分辨率:12位(0.088°);

[3]输出信号:电压模拟输出0-5V;

[4]负载电流:最大100m A。

该型号编码器的输出电压为0-5V,NI-9201的输入范围为±10V;最大负载电流为100m A,NI-9201的输入电阻为1M欧,在编码器的输出电压范围内,故满足负载电流限制;该型号编码器的分辨率为12位,NI-9201具有12位的采样率,故满足码宽要求。

5 系统软件设计

拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数据信号处理。目前在这一领域内,使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的Lab VIEW[3]。本文采用正版Lab VIEW 2012SP1作为开发软件。通过对Compact RIO开发者指南[4]书中控制案例开发的学习,逐步完成了单电机的控制实验。

软件开发步骤:首先新建一个项目,添加Compact RIO-9074机箱并设置其工作在FPGA终端模式下,添加所需板卡至该项目。本文通过单电机控制实验,空载下对其进行位置控制,以验证伺服系统驱动部分的性能(嵌入式控制器配置是否正确以及系统灵活性等)。下面以单电机为例说明软件开发步骤。如图5为项目浏览器,用于配置硬件和管理程序。如图6为前面板,用于设置参数和观察结果。如图7为程序框图,用于编写程序代码[5]。

系统由Compact RIO控制器来实现对位置环的控制,驱动器中实现电流闭环。消隙功能和同步控制功能要通过编写控制器程序进行实现,最终由控制器输出电流环给定信号,对两电机进行控制。

6 结束语

本文以高精度伺服转台为背景,搭建了一个基于虚拟仪器的双电机驱动伺服系统。通过编写控制器程序实现消隙功能和同步控制功能,最终由控制器输出电流环给定信号,对两电机进行控制,使得系统更加稳定可靠[6]。

摘要：转台作为机械传动系统的重要组成部分,被广泛应用于雷达、舰炮系统、射电望远镜、导弹发射架等系统中。因此,转台系统的控制研究对国防和航空航天事业具有重要的理论意义和应用价值。本文以一高精度转台伺服系统为应用背景,搭建了基于虚拟仪器的双电机驱动伺服系统。并介绍了系统的设计思想和软硬件设计。

关键词：虚拟仪器,双电机驱动系统,伺服系统

参考文献

[1]初嘉鹏,刘艳秋.机械设计基础[M].北京:机械工业出版社.2013:80-103.

[2]National Instruments.Lab VIEW user manual[M].Austin:National Instruments,1998:46-95.

[3]National Instruments.Compact RIO Developer Guide[M].National Instruments.2012:66-89.

[4]唐茂华.基于直流无刷电机的雷达伺服系统设计[J].雷达科学与技术.2009,7(6):479-484.

[5]G A W R O N S K I,W,B E E C H-B R A N D T,J.J.,AHISTROM,H.G.,JR.,MANERI,E.Torque-bias profile for improved tracking of the Deep Space Network antennas.Antennas and Propagation Magazine[J].IEEE.2000,42(6):35-45.

虚拟驱动 篇6

虚拟水贸易仅依赖于水资源方面的比较优势吗?虚拟水能有效缓解水资源稀缺吗?不同学者持有不同观点, 景喆, 李新文, 陈强强 (2006年) 认为在干旱和半干旱地区实施虚拟水战略效益显著, 而Yang和Zehnder (2008年) 验证得出, 仅20%的虚拟水贸易作用于水资源稀缺。Wichelns指出在确定比较优势的时候不能仅考虑水资源禀赋的优劣势, 应该取决于不同国家或地区的资源贡献和生产技术决定的比较利益 (柳文华, 赵景柱, 邓红兵, 2005年) 。孙才志 (2010年) 分析农产品虚拟水与各种资源环境经济等要素的匹配规律。区域间农产品虚拟水贸易发生动力, 需要的前提条件是什么?本文在区域层面用规范分析法探讨农产品虚拟水贸易缓解区域性农业水资源短缺问题的可行性, 进而将经济增长中要素、技术水平、价格、相关要素的限制性程度等作为主要研究对象, 在比较优势理论的分析框架下, 构建数理模型推导地区之间农产品虚拟水贸易的情景, 分析农产品虚拟水贸易发生的可行条件, 总结驱动农产品虚拟水贸易发生的影响因素。

1 农产品虚拟水贸易的经济效应分析

农产品虚拟水贸易能缓解农业水资源的短缺问题吗?这一命题成立的条件是, 通过虚拟水流动, 水资源流向经济价值更高的产业、利用效率更高的地区, 从而提高水资源的配置效率, 产生生态与环境的正外部性。

(1) 区域产业结构的水资源优化配置。虚拟水贸易对区域产业结构的作用机理主要表现在有效配置不同产业间的水资源, 不同的水资源消耗产生的价值差异决定了水资源配置效率的高低, 虚拟水贸易的理论初衷正是按各产业水资源消耗的比较优势来合理安排农业产业结构, 确保产业用水和生态需水的平衡关系。区域内农业产业内部按照水资源的比较优势的高低优化产业结构, 使有限的水资源最大限度地发挥其作用, 具有重要的现实意义。对于水资源特别贫乏的区域, 产业需水和生态需水之间存在着激烈的冲突, 通过虚拟水贸易的方式进口农产品, 节约水资源以涵养生态, 将会获得更大的社会效益。

(2) 地域间的水资源调配流动。虚拟水贸易可通过农产品中蕴涵的水流动来调配区域间的水资源。现阶段我国解决区域水资源供给不足的主要手段是南水北调工程, 南水北调工程耗资巨大, 推高了用水的经济成本, 而且调水工程运行过程中, 对生态环境的破坏是目前被普遍弊诟的问题。如果单纯依靠南水北调工程来缓解我国黄淮海流域的水资源短缺问题[1], 这部分实体水用于灌溉, 一般来说, 灌溉收入很少, 巨额投资的灌溉工程经济效益极低。虚拟水贸易交换的不是实体水, 水资源以无形的状态存在于农产品和畜产品中流动, 在缓解虚拟水流入地水资源短缺的同时, 也不会造成虚拟水输出地生态环境的破坏[2]。

2 区域间虚拟水贸易的比较优势分析

虚拟水贸易能否得以实施, 与生产各种农产品的需水量密切关联, 各种农产品生产用水的机会成本是虚拟水实施的理论基础。田贵良 (2008年) 设计4种可能的情形, 运用比较优势理论, 分析两地区的生产和消费选择, 论证虚拟水贸易的实施环境[3]。许长新 (2011年) 从建立数理分析模型论证虚拟水贸易对区域经济的作用机理[4]。本文沿用前期研究所采用比较优势理论分析方法, 然而, 前期研究未考虑两个地区技术条件相同, 但水资源同时短缺, 以及两个地区生产技术不同, 水资源同时短缺, 但土地资源富足等情景下虚拟水贸易发生的可行性, 同时, 前期研究没有将价格要素纳入模型分析中。在前期研究基础上, 本文将其他生产要素限定为土地资源, 加入价格要素假定, 利用比较优势理论的数理分析方法, 讨论在3种不同的情景下, 虚拟水贸易实施的可行条件。

(1) 基本假定。第一, 将区域、农产品和要素结构简化, R1和R2两个地区, A、B两种农作物产品, A1是水资源密集型产品, B1是土地资源密集型产品;第二, R1和R2的水资源数量为w1和w2, 土地资源数量为l1和l2, A、B产品的水资源消耗量为wa和wb, 土地资源的消耗量为la和lb, 由于A产品为水资源密集型产品, 因此有wa>wb, 由于B产品为土地资源密集型产品, 因此有lb>la;第三, 线性生产技术, a、b表示A、B两种农作物产品的生产技术。

(2) 情景1:假定R1地区的水资源短缺, R2地区的土地资源短缺, 两个地区的生产技术水平相同。生产技术相同, 于是有a1=a2, b1=b2。由于两个地区的资源禀赋不同, 生产产品时, r1地区的机会成本主要考虑的是水资源要素w, R2地区的机会成本主要考虑的是土地资源要素l。推理同上, 可得, R1地区生产A产品、B产品的机会成本分别是O1 A=b1wa/ (a1wb) 、O1B=a1wb/ (b1wa) , R2地区生产A产品、B产品的机会成本分别是O2a=b2la/ (a2lb) , O2B=a2lb/ (b2la) 。

为了确定两个地区的产品比较优势, 比较不同地区相同产品的机会成本, A产品, 比较b1wa/ (a1wb) 和b2la/ (a2lb) ;B产品, 比较a1wb/ (b1wa) 和a2lb/ (b2la) 。因为a1=a2, b1=b2, wa>wb, lb>la可得:b1wa/ (a1wb) >b2la/ (a2lb) , R1地区生产A产品的机会成本大;a1wb/ (b1wa) <a2lb/ (b2la) , R2地区生产产品的机会成本大。从机会成本的比较结果来看, R1地区以B产品交换R2地区的A产品, 虚拟水贸易在两个地区的实施可行。A产品和B产品的单价应该介于两个地区的机会成本之间, R1地区输出B产品的单位利润PB-a1wb/ (b1wa) >0, R1地区输入A产品的收益b1wa/ (a1wb) -PB>0。如果单价超出此范围, 两个地区则没有虚拟水交易的激励。

(3) 情景2:假定R1、R2地区的水资源短缺, 两个地区的生产技术水平相同。如果R1地区的土地资源也短缺, 比较两个地区生产的机会成本, A产品, 比较b1wala/ (a1wblb) 和b2wa/ (a2wb) ;B产品, 比较a1wblb/ (b1wala) 和a2wb/ (b2wa) 。由a1=a2, b1=b2, wa>wb, lb>la, 化简可得:A产品, la/lb<1, R1生产A产品的机会成本小于R2地区;B产品, lb/la>1, R1生产B产品的机会成本大于R2地区[5]。从比较优势的角度来看, R1生产A产品相比R2具有优势, 两个地区之间虚拟水贸易可行。此种情形的分析结果表明, 两个技术水平相同的地区, 当水资源都成为约束条件时, 水资源的总量并不是虚拟水贸易实施的影响因素, 地区间专业化分工的格局取决于产品的资源消耗属性, R1地区的土地资源短缺, 而B产品为土地资源密集型产品, 因此, R1地区生产B产品的机会成本较大, 生产A产品更具有优势。

(4) 情景3:假定两个地区的水资源短缺, 土地资源富足, R1、R2地区的生产技术水平不相同。

R1地区单位水资源和土地资源可以生产a1单位的A产品或b1单位的B产品, R2地区单位水资源和土地资源可以生产a2单位的A产品或b2单位的B产品, R1、R2地区的生产技术水平不相同, 则a1≠a2, b1≠b2。R1地区单位产品A的资源消耗为wala/a1, R2地区单位产品B的资源消耗为wblb/b2, 如果R1地区的水土资源全部用来生产A产品时, 产量为a1w1l1/ (wala) , R2地区的水土资源全部用来生产B产品时, 产量为b2w2l2/ (wblb) 。资源的稀缺性将导致生产的机会成本。将R1地区B产品的产量b1w1l1/ (wblb) 与A产品的产量a1w1l1/ (wala) 相比, 即为R1地区生产A产品的机会成本O1 A=b1wa/ (a1wb) (由于两个地区的土地资源富足, 在衡量机会成本时土地资源不成为限制条件) , R1地区生产B产品的机会成本O1B=a1wb/ (b1wa) , 同理可得:O2 A=b2wa/ (a2wb) , O2B=a2wb/ (b2wa) 。

为了确定两个地区的产品比较优势, 比较不同地区相同产品的机会成本, 化简可得:A产品, 比较b1/a1和b2/a2的大小;B产品, 比较a1/b1和a2/b2的大小。因为a1≠a2, b1≠b2, 无法确定b1/a1和b2/a2的大小;如果b1/a1<b2/a2, 那么则可以判断:b1wa/ (a1wb) <b2wa/ (a2wb) , R1地区生产B产品的机会成本大;a1wb/ (b1wa) >a2wb/ (b2wa) , R2地区生产A产品的机会成本大。说明R1地区生产A产品具有比较优势, R2地区生产B产品具有比较优势。如果R1地区以A产品交换R2地区的B产品, A产品和B产品的单价应该介于两个地区的机会成本之间, R1地区输出A产品的单位利润PA-b1wa/ (a1wb) >0, R1地区输入B产品的收益a2wb/ (b2wa) -PB>0。如果单价超出此范围, 两个地区则没有虚拟水交易的激励。如果b1/a2>b2/a2, 则情况完全相反, b1wa/ (a1wb) >b2wa/ (a2wb) , a1wb/ (b1wa) <a2wb/ (b2wa) , R1地区将以B产品交换R2地区的A产品。

通过上述推导, 得出如下结论:虚拟水贸易的实施并不仅仅由区域内的水资源禀赋总量所决定, 需要取决于一系列的综合条件。除了水资源的稀缺程度外, 农产品的生产技术水平、商品的交易价格、其他生产要素的限制性程度、农产品生产的资源消耗率都会影响到两个地区之间虚拟水贸易的实施。

3 结语

虚拟水是无形的, 但通过贸易载体, 虚拟水的流动是实实在在存在的。现实中的农业虚拟水的流动格局和虚拟水贸易的理论初衷是否吻合?本文研究结果表明, 水资源总量并不是决定虚拟水贸易流向的唯一因素, 甚至水资源缺乏的地区却是虚拟水的流出地, 现实情况和虚拟水的指导思想恰恰相反。虚拟水贸易的发生是多个因素综合作用的结果, 前文数理模型分析发现, 若干经济变量, 如技术水平、产品价格、其他要素投入和资源消耗率等都是驱动区域间虚拟水贸易的决定因素。孙才志 (2009年) [6]、邹君 (2010年) [7]也运用实证模型验证出耕地资源和人口总量等因素驱动地区间虚拟水贸易, 本文的数理推导结果和相关研究的实证分析结论相互佐证。理清虚拟水贸易的驱动因素, 可为制定政策指导虚拟水贸易提供理论保障。本文仅在比较优势理论框架下探讨了区域间农产品虚拟水贸易的驱动机制, 从理论角度验证该水资源配置模式的可行性, 虚拟水的实际实施, 还需要考虑众多现实因素, 如交通、人民生活便捷、人民生活基本保障和地区是否处在同一流域等, 这是本文的不足也是未来进一步研究的方向。□

参考文献

[1]纪尚安.我国农产品虚拟水贸易研究[D].青岛:青岛大学, 2008:30-34.

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[3]田贵良.虚拟水战略的经济学解释——比较优势理论的一个分析框架[J].经济学家, 2008, (5) :39-47.

[4]许长新, 马超, 田贵良, 等.虚拟水贸易对区域经济的作用机理及贡献份额研究[J].中国软科学, 2011, (12) :110-119.

[5]吕康银.区域开放与区域利益实现的经济学分析[J].当代经济研究, 2002, (10) :10-13.

[6]孙才志, 张蕾.中国农产品虚拟水-耕地资源区域时空差异演变研究[J].资源科学, 2009, (1) :84-93.

虚拟驱动 篇7

1 传统教学方法存在的问题

(1) 生理学作为一门专业基础课程, 概念性和原理性知识偏多, 教学中大多依靠语言、文字、表格、图表等来描述, 学生缺乏体验, 感到枯燥, 学习效果差。

(2) 鉴于课程理论性强和学生分析认知能力弱等原因, 以教师讲授为主的传统教学法, 师生互动不多, 不能有效激发学生学习兴趣。

(3) 重学科理论知识体系的构建, 轻与临床实践的融合, 导致教学内容与学生学习动机、职业岗位能力要求脱节。

2 中职生记忆与思维特性

教学过程应促进学生长时记忆的形成和思维的发展。中职生随着年龄增长, 语义记忆能力下降, 情景记忆能力增强。情景记忆是指记住亲身经历过的, 有时间、地点、任务和情节的特定事件, 属长时记忆。情景记忆由于具备图像记忆、语言复述、情绪体验、程式记忆等特点, 记忆效果最好, 也是最高级、最成熟的记忆方式。

中职生处于思维趋向成熟和稳定的关键期, 要适应他们思维发展的特点进行适当的思维训练。人的思维受环境、动机、人格等因素的影响较大, 教学中要创设一种能激发学生积极思维的民主、平等情景, 诱导他们去发现问题、解决问题;教学方法和目标要符合学生学习该课程所持有的解决实际问题的动机, 同时培养学生积极向上、自信开朗的性格特质。

3 虚拟医院任务驱动教学法的应用

虚拟医院任务驱动教学法是指教师在教学过程中有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的生动具体的临床工作场景, 依据教学内容和临床岗位特点设计工作任务, 以具体工作任务推进教学全过程。该教学法适合临床实践性较强的血液、内分泌系统章节的教学。

任务驱动教学法打破了传统教学中理论知识循序渐进地积累的学习模式, 从临床岗位能力要求倒推学生应具备的生理学知识, 使教学目标更加清晰、具体。教学内容从理论向实践操作的转变方便教师采用问、答、辩、解、评等手段开展教学。该教学法在提高学生学习效率的同时, 实现了基础医学课程教师“双师”素质的自我提升[3]。现以生理学“血液”一章为例演示虚拟医院任务驱动教学法的实施。

3.1 课堂教学形式

3.1.1 教学组织形式

教师是课堂教学的引导者和组织者, 学生是主体, 由学生自己去找寻所面临的任务及解决问题的方法。

3.1.2 教学方法

(1) 针对“血液的组成和理化特性”“血细胞”“血量、血型与输血”这3节内容, 打破常规分节讲授顺序, 设置虚拟医院情景, 让学生以实习医生的身份分别到检验科和输血科“上班”。教学活动首先以检验科血液检查工作来展开。教师通过介绍各类血液检查项目 (血常规检查、血清生化检查、血沉、血型鉴定等) , 引出血细胞比容、血细胞分类、血浆、血型等概念和理论, 分析血液变化所反映的相关病症, 指导学生通过血液检查结果初步鉴别疾病。当虚拟情景转入输血科后, 从输血科基本岗位技能 (ABO和Rh血型鉴定及交叉配血试验) 来介绍血型分类、输血指证、交叉配血试验及其临床意义。

(2) 部分知识点以临床诊治任务为导入点, 通过对疾病的分析诊断引出相关生理学原理。如以临床输液误输低 (高) 渗溶液和肝、肾病人水肿症状阐述血浆渗透压知识;通过输血意外、新生儿溶血症案例阐释血型不合的机理;通过血友病、维生素K缺乏症、严重肝病时出现凝血障碍和甲状腺术后伤口渗血、月经血不凝等现象讲解血液凝固及纤维蛋白溶解理论。

3.2 教学评价

(1) 虚拟医院任务驱动教学法以解决临床实际工作问题和诊治疾病为切入点, 以临床实践为主线, 将生理学基础知识巧妙渗透, 满足了学生解决实际问题的原始学习动机, 激发了学生学习的主动性。

(2) 在实习医生临床工作任务的驱动下, 教师主导、学生主体的关系得以体现, 学生积极投身到辨别问题是非、寻找问题答案的课堂活动中。活跃的课堂氛围, 良好的情绪情感体验, 使学生对知识点的记忆效果和对事物的创造性思维能力都得到有效提升, 产生了解决实际问题的动力和决心。

(3) 良好的师生互动、生生互动促进了学生良好人格的培养。教学改革前后对比显示, 学生在学习与人际交往上的自信心得到明显提升, 呈现出开朗乐观、团结友爱、互助协作等良好风貌。

3.3 总结

医学基础课程改革启动慢、难度大, 课程改革应遵循“实用为主、必需和够用为度”原则, 及早将教学引向临床理论及实践方向。虚拟医院任务驱动教学法顺应了当前基础医学教育改革中强化临床前后期课程综合教学的主导思想, 拓展了学生接触临床教学的时空, 有助于学生临床思维和行为习惯的早期孵化。

参考文献

[1]徐迪雄, 李泽桂, 陈俊国.国外基础医学教育概况及对我国基础医学教育改革启示[J].中华医学教育杂志, 2009, 29 (2) :151-153.

[2]李雪甫.课程整合——基础医学课程改革热点[J].卫生职业教育, 2008, 26 (1) :153-154.

虚拟驱动 篇8

食品工业是人类的生命产业,已经成为国民经济发展中最为重要的支柱产业。随着国家食品行业的不断发展,食品企业对人才的需求量也越来越多,对学生的要求逐渐提高。[1]不仅要求食品专业学生具有扎实的理论知识,还需要具有较强的动手能力、掌握大型检测设备的使用和工厂的实际生产过程。这些要求都对高校食品类专业课程提出了更高的要求。

虚拟仿真技术可以有效还原生产、操作和管理岗位的真实场景,为学习者提供技能训练所需要的“真实”环境、“真实”工艺、“真实”工具等,从而有效提高技能教学质量。虚拟仿真技术是指使用仪器设备、模型、计算机虚拟技术,以及利用场地、环境的布置,模仿出真实工作程序、工作环境、技术指标、动作要求,进行科学研究、工业设计、模拟生产、教学训练和考核鉴定等的一项综合技术。[2]同时,可以降低教学成本、规避实训危险、降低环境污染、实现绿色教育。因此,虚拟仿真教学是深化教育教学思想、内容、方法、手段、模式改革,推动职业院校内涵建设的一个重要突破口。为此,教育部在《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中明确提出“要充分利用现代信息技术,开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验”。[3]

根据食品行业人才的需求和国家的战略部署,虚拟仿真技术已被广泛应用于高职院校食品加工和检测课程的教学。[1,2,3,4]然而,我们在虚拟仿真实训课程的开展过程中,发现教学实践不足,教学效果不佳。因此,引入任务驱动的竞争模式,来实现虚拟仿真实训的教学效果提升。

2 任务驱动的竞争模式

任务驱动法具有“以任务为主线,教师为主导,学生为主体”的基本特征。[1]它是将以教师传授为主的单一传统教学转化为以解决问题、完成任务为主的互动教学,能充分发挥学生的学习积极性,使学生处于积极的学习状态。任务驱动教学法是一种问题推进式的教学,教学内容蕴含在任务中,学生完成任务的过程就是学习教学内容。[2]

实践表明,单独的任务驱动并不能很好地发挥激励的作用,只能导致学生片面机械地接受任务。在任务驱动的基础上,引入竞争的机制,将会极大地提高学生接受新知识的兴趣。

2.1 任务驱动的竞争模式在虚拟仿真实训教学中的应用必要性

虚拟仿真实训教学可以分为3个阶段:①初级阶段。这个阶段学生刚开始接触虚拟仿真系统,对虚拟仿真系统还比较陌生,很多的功能还不熟悉,需要教师对学生加以引导;②模块建立阶段。当学生对虚拟仿真系统熟悉之后,就需要根据教学计划和学生学习的侧重点对虚拟仿真系统的实验加以调整,做到可以提升学生专业知识能力的效果;③模块应用阶段。当学生已经掌握基本的实验知识或仪器操作技能后,就可以通过所学的知识,探究虚拟仿真实训中实验知识的运用。[5]

虚拟仿真教学过程中,需要以学生为主体完成相关的虚拟软件操作。在这个过程中,学生很容易注意力不集中,不能够根据教学任务完成虚拟仿真的操作。在我校虚拟仿真实训教学过程中,大部分老师采用传统的教学方法,即通过先讲后练的方式,让学生机械地训练虚拟仿真软件的操作。由于虚拟仿真软件相对比较枯燥,部分学生会放弃练习,而部分同学也会因为老师的要求,机械地完成虚拟软件的操作。但让学生真正地操作仪器时,学生往往无从下手。虚拟仿真实训就没有达到“虚实相结合”的教学效果。

这就对虚拟仿真实训教学的教师提出了新的挑战,如何让学生对虚拟仿真软件感兴趣,乐于在练习中学习知识与技能,提升学生的创新能力,能够把虚拟仿真软件中的操作运用到真正的实验之中。这也正是虚拟仿真实训课程标准的要求,同时也需要新的教学方法来改变这一现状。

2.2 任务驱动教学法在虚拟仿真实训教学中的应用

2.2.1 依据任务创设情境,设置竞争激励

在操作虚拟仿真软件之前,恰当地导入情境,能够迅速集中学生的注意,激发学生的兴趣,给学生一个广阔遐想空间,使学生产生强烈的好奇心和旺盛的求知欲,从而使学生投入积极的学习状态。创设情境的主要作用是使学生了解学习任务的必要性与学习任务相关的学习信息,激发学生的学习兴趣,产生学习任务的动机。在激发起学生的兴趣之后,引入激励机制。例如,以团队形式组建项目小组,优先完成虚拟仿真软件操作的小组,获得分数奖励或者其他嘉奖。

2.2.2 分析学习者特征,建立竞争团队

任务驱动的竞争模式是典型的合作学习方式。合作学习的基本特征是:积极互赖,直面互动,责任到人,人际技能和小组建设。学习任务由小组团队成员合作完成,通过组员讨论来解决难题。小组成员面对面地交流、讨论,在小组中形成合作互助的气氛。要求成员的个人责任感强。通常将学习能力不同的学生混合编组,同时根据各组员的性格差异、沟通能力、表达能力、动手能力等因素进行合理的安排。[2]合作学习是以各小组在完成任务的过程中,以团队的总体成绩为主要奖励依据的。因此建立一支成员构成合理,能够融洽沟通合作的团队非常重要。每个团队推举1位基础知识扎实、热情、性格开朗、有责任心的同学来担当小组长。组长的任务为督促团队成员完成任务,协调团队成员共同解决问题,协助老师传达教学任务。

2.2.3 设计教学目标与任务

虚拟仿真软件中包含许多操作任务,每一个任务都应该明确地进行分解,务必让学生知晓详细的操作任务。学生接受任务后,教师先不讲解,让学生以团队形式讨论分析任务,思考在完成任务的过程中将会遇到哪些需要解决的问题,让学生自己发现问题。在教师的引导下,经过积极思考把问题提出来,这就调动了学生主动求知的欲望。此时由教师向学生提供解决该问题的有关线索,指导完成任务的方法。倡导学生之间的讨论和交流,通过不同观点交流,加深每个学生对解决当前问题的思考。实操任务是任务驱动的核心,教师应为学生提供充分的理论学习和实践操作条件,引导学生“学中做,做中学”,理论与实际相结合,带领学生逐步完成任务。

2.2.4 展示交流,评价任务,实施奖励

学生每完成一项任务,都会获得一定的成就感。当学生完成虚拟仿真实训任务时,需要通过对其学习成果进行展示交流,分析点评,对学生的学习情况做出客观的评价和反馈。评价要从多方面进行,可以采用教师评价、学生自评以及学生之间互评相结合的方法。教师对完成任务的优秀团队进行奖励,并对他们的方法进行总结和评价,将需要学生掌握的知识点再度提炼出来,提醒学生在今后的学习过程中要熟练运用和掌握。

3 意义

基于任务驱动的竞争模式实训教学法,一方面发挥了任务驱动教学模式有利于培养学生的合作学习、创新精神和自学能力的优势。另一方面,通过团队之间的竞争,让学生既看到自身取得的成绩,又看到自身的差距,进一步激发学生主动学习的热情。在虚拟仿真实训教学中,教师围绕教学任务设计出有针对性的实训任务,制定相应的激励机制,使学生在教师任务的驱动和激励下,为完成任务投入更多的精力。在同一教学任务的要求下,将不同层次的学生分配在同一团队,促进学生个体间的竞争与融合,达到最佳学习效果。从而全面提高虚拟仿真实训课程的实验教学质量。将基于任务驱动的竞争模式实训教学法贯穿于虚拟仿真实训的全过程,有利于全方位锻炼和提高学生的综合能力,为食品专业虚拟仿真实训教学发展做出了有益的探索。该教学方法可以提高学生的自学能力、创新精神和合作意识。

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