关键词：自动控制理论；有效教学；探索与实践
Explorationandpracticeofeffectiveteachingmethodsforautomaticcontroltheory
LiaoShouyi,ZhangHexin,ZhangGuoliang
TheSecondartilleryengineeringuniversity,Xi’an,710025,China
Abstract:Theautomaticcontroltheoryincludesbasictheoryandmethodofcontrolsystemmodeling,systemanalysisandsystemdesign.Suchdistinguishingfeaturesasabstractlyconcept,muchterminology,greatlymathematicscontent,stronglyengineeringpractice,requirethatthecoursetoexploreteachingmethods.Theeffectiveteachingmethodsofthecoursewereresearchedandexplored.Goodteachingresultwasachievedbytheexplorationandpracticeforyears.Thiscanprovidereferenceforpromotingteachingqualityandmakingeffectiveclassroomteaching.
Keywords:automaticcontroltheory;effectiveteaching;explorationandpractice
自动控制理论课程是支撑我校导航、制导与控制国家重点学科的主干课程，自1959年起即为测控工程专业学员开设，目前已面向全院本科学员，是全院性的专业基础课，选用胡寿松教授主编的《自动控制原理(第五版)》教材。
自动控制理论课程综合性强、知识覆盖面广、基本概念和术语多，数学推导多。它不仅要求学生有扎实的高等数学、工程数学、复变函数、模拟电路、电工技术等课程基础知识，而且还要有较强的计算能力和工程素养。特别是随着控制技术的迅速发展，课程内容不断丰富充实(教材的第一至六章和第八章)，讲授对象也日渐广泛，而课程学时却一再压缩(课内60学时)，要求也越来越高，并且所选用教材的内容特点往往使学生因缺乏工程实践，缺乏对实际控制系统的感性认识而感到内容比较抽象，知识点分散、公式多、推导多，进而影响学习效果。总之，课程标准和教材内容的特点让学员感到难学，教员感到难教。该课程的改革和建设是全面提高专业课教学质量的基础，促进学科发展的关键。为提高教学效果，促进“指技合一”复合型军事人才培养，我们对该课程的有效教学方法进行了探索实践。
1基于认识论和方法论的教学方法探索
1.1从定性到定量、再到定性的分析思路
人类认识自然、了解自然，总是遵循从定性到定量、再到定性的这一规律，这种过程也是认识论所倡导的规律。自动控制理论课程的目的是让学员掌握控制的基本概念，并能够对实际的控制系统进行分析、设计。理解控制的概念比较容易，但要实施恰当的控制则比较难。在课程教学过程中，我们经常强调从定性到定量、再到定性的这一认识过程，帮助学员掌握整个课程的分析、学习思路，从总体上把握教材的内容，取得了较好的效果。
例如，对于一般自动控制系统的控制原理分析是定性分析，但是光知道自动控制的基本概念和原理是远远不够的，一个实际的系统要能够进行工作，必须对它进行定量分析，也就是要分析其稳定性、准确性和快速性指标。为了达到定量分析的目的，必须对系统建立模型，这个模型就是数学模型，包括微分方程、传递函数、结构图和频率特性，正好是教材第二章和第五章的内容。数学模型是实施定量分析的基础，有了模型并能够对其进行求解(拉普拉斯变换和反变换)的基础上，我们就能够对系统进行定量的认识。例如对快速性的认识，是通过对一阶系统和二阶系统的性能分析来建立起动态性能指标；对于稳定性的认识是通过线性系统稳定的充要条件和劳斯—赫尔维茨判据、奈氏判据、对数频率域稳定判据来进行的；对于准确性的认识是通过终值定理和静态(动态)误差系数法求稳态误差来进行的。
学员在学习过程中，喜欢对系统进行定量分析。因为定量分析有公式，计算简单，容易得出结果；而定性的结论，多属定量分析的结果、文字性结论以及相关的描述性结论。为此，我们在教学过程中强调，定量分析比较容易，难的是从定量分析上升到定性的结论和定性分析上去，也就是对这些定量的公式、结果的分析。例如，稳定性与参数之间的定性的关系；动态性能指标与系统参数之间的变化关系；稳态误差随系统参数变化如何变化；稳定性、稳态误差和动态性能指标与系统参数变化之间的关系；高阶系统增加闭环零点和闭环极点对系统有什么影响等。
1.2从开环系统分析闭环性能的策略
控制的核心思想是反馈，反馈就可使一般的开环系统变成闭环系统。因此，系统的开环与闭环之间存在紧密的联系，一般来说，开环系统容易分析和理解，也容易获得其数学模型，因为开环系统一般是由各种典型环节组成的，可以很方便地求得开环系统的零点和极点。因此，为了分析系统的闭环性能，常常从开环系统传递函数、开环性能出发来研究和分析。
例如，为了分析闭环系统的稳定性，劳斯判据需要知道闭环特征方程，而闭环特征方程正好是1+Gk(s)=0，其中Gk(S)就是系统的开环传递函数；而用奈氏判据直接通过开环幅相特性曲线Gk(jw)就可判别系统的闭环稳定性，也是从开环传递函数出发的。分析系统的稳态误差时，对于型如tm或其线性组合的输入来说，可直接通过对开环传递函数的型别v和开环增益k来得到静态误差系数从而算出稳态误差。绘制根轨迹时，由1+Gk(s)=0可推导出根轨迹方程，最终可直接采用开环传递函数Gk(s)来绘制闭环根轨迹，并根据闭环根轨迹分析系统的动态性能、稳态性能、稳定性等信息。
从开环系统分析闭环性能的策略可以帮助学员掌握各种分析方法的出发基点和分析目的。由于自动控制理论课程概念、术语多，从什么条件出发分析系统的什么性能在学员学习过程中经常引起混淆，往往课程教学已经结束了，学员还不知道用什么传递函数来绘制什么(开环、闭环)系统的根轨迹，用什么传递函数来计算(开环、闭环)系统的稳态误差。诸如此类，不一而足。
1.3从对控制系统的要求出发整体把握教学内容
自动控制理论课程内容繁杂，基本概念、定义、术语、公式多，学员难以从整体上把握课程的全貌，难以建立课程知识体系之间的内在联系，大部分学员只有靠机械记忆来掌握课程内容。在教学过程中，我们通过从控制系统的一般要求出发，将课程体系有机联系起来，收到较好的效果。
对自动控制系统的一般要求是“稳、准、快”，因此对控制系统进行分析就是对这三个字进行分析，即分析系统的稳定性、准确性(稳态误差)和快速性(动态性能指标)。首先要求知道它们的准确含义，其次要采用合适的分析方法。分析方法最直观的是时域分析法(第三章)；其次是在系统参数发生变化的时候，系统的性能如何变化，可采用根轨迹法进行分析(第四章)；除此之外，如果系统的输入是正弦波，对系统的分析可采用频域法进行(第五章)；如果系统的性能不符合要求，则必须对系统进行校正(第六章)。
当然，对于每一种分析方法，其分析特点和目的也不一样。时域分析可提供时域指标的全部信息；根轨迹法分析具有时域分析的特点，但它可以提供系统参数发生变化时的闭环系统的根的分布情况，从而可以分析系统的时域指标；而频域分析由于方法的特点，可以分析系统的稳定性和稳定裕度，但不能提供直观的时域指标。
1.4线性叠加的思想
自动控制理论讲授的主要是经典控制理论，研究对象是线性定常系统，其主要特性是叠加性和均匀性。在系统分析过程中，经常采用的策略是叠加。从一般的多输入产生的输出是采用叠加原理，到开环对数幅相特性曲线的绘制也是将幅频特性相乘变成对数幅频特性的相加从而简化运算。对系统进行校正的时候，串联校正采用的是线性叠加，而反馈校正不具有叠加性，但通过进行一定的简化，最后进行反馈校正进行设计时，也是通过近似的线性叠加的办法。因此，叠加的思想在课程中运用得相当普遍。
2教学实践体会与教学效果
2.1多从工程的角度进行教学
自动控制的基础是微分方程的求解，但精确求解微分方程却不是本门课程的重点。自动控制理论是从工程实践中发展并提炼出来的。因此，虽然求解微分方程具有逻辑严密性和精确性，但数学特性却不是该课程的主要特性，在教学过程中应该强调的是其工程性。它的工程性主要体现在几个方面。一是近似、简化的方法，例如对非线性系统的小偏差线性化法近似成线性系统，这种近似在工程上是应用得非常多的，也是非常有效的，在一定程度上能够满足工程的需要；再例如在一定条件下将高阶系统简化为一阶或二阶系统。二是大量公式的推导过程应该注重工程背景，而不能从纯数学的角度出发进行推导教学，严密的数学推导并不是本课程的主要目的，即不能将本课程讲成一门纯数学的课程，而应该从工程的角度出发，充分利用简化、近似、适用范围等工程使用条件，对相关知识点进行讲授。
2.2适当强调控制系统的设计
自动控制理论课程的目标有两个：一是控制系统的分析；二是控制系统的设计。我校所选用的教材是以控制系统的分析方法为主线，在控制系统的分析方面内容比较详尽，各种分析方法都有介绍，知识点成体系，但对控制系统的设计则讲得较少，也就是注重基础知识的讲授，而忽略如何利用分析方法进行控制系统设计。学员学完该课程之后，掌握了许多控制系统分析的方法，但对实际控制系统的设计基本没有思路，总感觉无从下手。
为此，在教学过程中，笔者强调基础分析方法的同时，引入另外一条控制系统设计的主线，以一个导弹控制系统仪器为例，从其控制原理、数学模型、时域响应分析、根轨迹分析、频域分析以及频率域校正方法出发，对该仪器系统进行分析与设计，既增加了学员学习相关知识的积极性，又提高了教学效果和学习效果。
此外，原教材的知识内容在控制系统的设计方面虽然篇幅较少，但是涉及相关设计的内容都已经融合在相关知识点中。比如对一阶、二阶系统的参数分析与调节，对系统开环增益的调节作用等，实际上对被控对象或系统增益的调节已经是系统设计的内容了。事实上，自动控制理论的发展在相当长的一段时间内都是对系统的参数进行调节。如果参数调节不起作用，则需要采用校正方法来改善系统的性能。
值得注意的是，过多地强调系统设计的内容会牺牲对基本理论与方法的教学。引入以实际控制系统的设计这条主线，应当处理好基本理论方法与应用之间的关系，注意把握基本理论方法与应用之间的“度”，这个“度”就是在不牺牲课程内容体系、知识体系完整性的前提下，适当增加设计方面的内容。
除此之外，对教学内容进行整合和精选，引入Matlab编制的辅助教学软件等措施，也在教学过程中得到了有益的尝试。
3结束语
近三年来，在自动控制理论课程的教学过程中，采用基于方法论和认识论的有效教学方法的探索和实践，与以往的教学情况相比取得了明显的教学效果。有学员说，通过这样的教学方法，我们很容易理解课程的内容体系，知道该掌握哪些知识，哪些是重点，哪些是难点，能够从总体上把握经典控制理论的全貌。对于青年教员来说，通过这样的实践，能够让他们尽快地理解掌握课程体系和内容，尽快帮助他们成长为一名合格的自动控制理论课程教员。当然，随着自动化技术的飞速发展，为了能够适应新时期对人才培养的需要，必须加强自动控制理论课程的教学改革和探索，不断地更新和完善教学内容，改进教学方法，将自动控制理论课程的教学推向一个新的高度。
参考文献
【关键词】建筑电气；建筑智能化；控制总线；现场总线
近年来，我国的建筑行业处在一个高速发展的阶段，楼宇的智能化程度也在不断提高，其中出现了许多新型的控制技术，控制技术中的总线控制系统实现对设备运行状态的监控，远程操控，信息反馈等功能，特别需要提出的是，建筑电气的控制总线系统还可以对楼宇中的设备进行信息集中管理和通信，可以实现信息共享。控制系统经过多年来的发展，经历了从早期的仪表控制系统到计算机集中式控制系统（CCS）再到计算机分布式控制系统(DCS)，现在已经进入网络控制现场总线控制系统(FCS)。下面就论述一下现场总线控制系统及其在建筑智能楼宇中的应用。
1.现场控制总线系统的特点
计算机分布式控制系统（DCS）其实只做到了半分布式控制。现场控制总线系统（FCS）采用智能仪表将计算机分布式控制系统中的现场模拟量信息转化为数字信息进行现场和后台控制器的双向通讯传输。现场控制总线系统具有以下几个特点：
（1）器件信号全部数字化。在建筑电气的现场总线控制系统中不在有传统的模拟量信号，取而代之的是全部的传感器、控制器、执行器数字信号。
（2）控制系统完全开放。现阶段采用的建筑电气控制总线系统是开放型的结构，所采用的通信协议符合统一标准，这就可以使各种设备实现交互操作，方便了系统的集成优化。
（3）现场总线系统的总线把现场的设备和仪表与通信网络互连起来，构成了现场设备或仪表互连的现场通信网络。
（4）现场控制总线系统采用各功能测量的分散模块，然后再通过先进的控制软件集中管理，最终可实现综合自动化。
现场控制总线系统（FCS）的这些特点使得它实现了全数字化、容错能力强、具有很高的可靠性，在通信方面变现为通信速度快，信息传递时节点多，方式灵活，且具有很强的抗干扰能力。
2.几种常见的现场总线控制技术
现场总线技术自产生到现在已经开发出了几种生命力较强的现场总线，并且已经取得了不错的应用效果，下面就介绍一下常用的现场总线技术：
2.1基金会现场总线(FieldbusFoundation)
基金会现场总线，简称FF，它是一个非商业的国际现场总线标准，由两大集团合力开发。基金会现场总线最大通信速率为2.5MPbps，最大通信距离为1.9km，传输媒介可以是双绞线、同轴电缆和光纤四种之中的任意一种。
2.2过程现场总线（Profibus）
Profibus现场总线是由西门子公司为主的多家德国公司开发推出的。这种现场总线Profibus是作为德国国家标准和欧洲国家标准的现场总线标准。该总线网络模型有物理层、数据链路层和应用层，采用主从式的网络操作系统结构。该总线的最大传输速率可达12Mbps，最多可挂接127个站点且成本较低。
2.3LonWorks现场总线
LonWorks是由美国Echelon公司推出的。它的特点是具有特理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层七层网络模型结构，传输距离可达2700m，具有可靠性高，实时性好，成本低的特点，在楼字自动化和工业控制方面得到了很好的应用。
3.以太网控制总线技术及其在楼宇自动化中的应用
随着楼宇智能化程度的增大和通信技术的快速发展，上述的一下现场控制总线技术已经不能满足建设的需求。上述的现场控制总线技术不能满足用户的需求表现在数据传输速率低，互联性较差，后台控制软件的维护费用高等方面。现阶段，采用以太网通信技术进入控制总线已经可以实现，并且获得了很好的使用效果。
3.1以太网控制总线的突出特点
（1）以太网控制总线在数据传输和发送控制信号时具有传输安全性高，可靠性强的优点。
（2）网络存取技术完善，网络互联性好。
（3）以太网的CAN总线网络拓扑结构为总线型，拓扑方便灵活。
（4）CAN总线的传输介质可以选择光纤，同轴电缆或双绞线。
（5）以太网的控制总线系统具有很强的网络扩展性。
（6）成本低、性能高、技术开发潜力大。
（7）通信过程中采用世界通用标准TCP／IP协议，具有接口功能齐全特点。
3.2CAN总线控制系统在建筑电气智能监控系统的应用
下图为基于CAN总线的建筑电气智能监控系统的整体结构框图：
该系统主要由两部分组成，上位机的监控系统由计算机和组态软件构成，然后通过CAN适配卡接入CAN总线。上位机监控系统设在物业管理中心，工作人员可以通过PC机实现对现场设备的监视，接收楼宇节点发来的数据，并可以发送指令对现场楼宇内部的设备进行控制。
现场的智能节点的组成核心是微处理器，微处理器接收传感器传来的现场信息，然后通过CAN总线控制器，再经过CAN收发器传入上位机监控系统，实现通信功能。工作人员可根据需要发送命令给微处理器，微控制器再发送信号给控制器实现对现场照明、空调、给排水、电梯、消防、安全等设备的控制。
4.结束语
建筑电气的控制系统智能化是科技高速发展与建筑需求结合的一种必然产物。建筑电气的控制总线技术解决了现代楼宇中电气设备多，设备布局分散，需要测控的数据多等难题，且具有集成度高，可靠性强，可以进行互联操作的特点，方便了物业中心对小区的管理，符合时代的发展规律。随着控制总线系统的不断发展和应用，相信它将会在智能化楼宇建设中发挥更大的作用。
【参考文献】
［1］王锦标．现场总线和现场总线控制系统,1997(02)．
实现中国梦的重要法宝
近期召开的中央统战工作会议，颁布了《中国共产党统一战线工作条例（试行）》，中国共产党中央总书记出席会议并发表了重要讲话。学习和领会会议精神对如何做好新时期的统一战线工作具有里程碑意义。
学习贯彻中央统战工作会议精神和重要讲话精神，首先就是要把统一战线广大成员的思想认识统一到中央统战工作会议精神上来，最根本的就是要坚持中国共产党的领导。中国共产党的领导是统一战线和多党合作事业发展的根本保证，也是中国各民主党派发展的根基和源泉。没有中国共产党，就没有我国各民主党派的今天。中国共产党作为当代中国的执政党，这既是历史的选择，也是人民的选择，更是时代的需要。共产党的性质，宗旨，任务和地位决定了中国共产党是中国特色社会主义事业的领导核心。中国共产党的领导也是我们各项事业取得成功的根本保证。历史和现实，理论和实践都证明，只有中国共产党才能救中国，只有中国共产党才能发展中国。要把中国的事情办好，关键取决于中国共产党的正确领导。
学习重要讲话，就是要理解和充分认识对新时期统一战线的新评价和新要求。指出：“这些年来，在党中央领导下，统一战线高举爱国主义、社会主义旗帜，牢牢把握大团结大联合的主题，增进对中国特色社会主义的道路自信、理论自信、制度自信，促进政党关系、民族关系、宗教关系、阶层关系、海内外同胞关系和谐，巩固和发展团结、奋进、开拓、活跃的局面，为推动经济社会发展、维护社会和谐稳定、促进祖国统一作出了重要贡献”。还强调；“做好新形势下统战工作，必须掌握规律、坚持原则、讲究方法，最根本的是要坚持党的领导，实行的政策、采取的措施都要有利于坚持和巩固党的领导地位和执政地位。做好新形势下统战工作，必须正确处理一致性和多样性关系，不断巩固共同思想政治基础，同时要充分发扬民主、尊重包容差异，尽可能通过耐心细致的工作找到最大公约数。做好新形势下统战工作，必须善于联谊交友，统一战线是做人的工作，搞统一战线是为了壮大共同奋斗的力量”。的讲话集中体现了中国共产党统一战线的理论、方针、政策，是指导新时期统一战线科学发展的纲领性文献。的讲话把对统一战线的认识提高到了一个前所未有的新高度。随着进入新常态，统战工作较以往更为重要，因为今天我们要实现伟大复兴的中国梦，这就决定了统战的范围比以往要更加广泛。留学人员成为统战工作新的着力点和重点团结的对象，新媒体中的代表性人士也成为统一战线的重要团结人群，而对非公有制经济人士特别是年轻一代，希望他们能“致富思源、富而思进，做到爱国、敬业、创新、守法、诚信、贡献”，成为真正的“创二代”。如何发挥好这些新生力量的作用，是新时期统一战线工作新的着力点。毛泽东曾说过“是人多好些，还是把许多积极因素赶走好些呢？还是把积极因素团结起来好。团结了更多的人，阻碍就少些，事情就容易办得通”。早在民主革命时期，毛泽东就说过“统一战线、武装斗争、党的建设，是中国共产党在中国革命中战胜敌人的三个法宝”。邓小平也说过“统一战线仍然是一个重要法宝，不是可以削弱，而是应该加强，不是可以缩小，而是应该扩大”。的讲话继承和发展了毛毛泽东主席等老一辈革命家关于统一战线“重要法宝”的科学论断，还科学地回答了新形势下需要不需要统一战线，需要什么样的统一战线以及怎样巩固和发展统一战线等重大问题，创新性地发展了统一战线，是指导今后统一战线发展的的行动指南和重要法宝。而《中国共产党统一战线工作条例（试行）则为新时期统一战线的发展提供了政治保障、组织保障和法制保障。
学习贯彻中央统战工作会议精神和重要讲话精神就是要使统一战线广大成员在服务于“四个全面”的战略布局上有新的作为，切实履职，提高参政议政能力，为实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴的中国梦贡献智慧和力量。干革命离不开统一战线；搞经济建设，同样离不开统一战线。这次会议明确指出：统一战线是夺取革命、建设、改革事业胜利的重要法宝，是巩固党的执政地位的重要法宝，是全面建成小康社会、加快推进社会主义现代化，实现中华民族伟大复兴中国梦的重要法宝。中央统战工作会议的胜利召开，体现了新时期以为核心的中国共产党对统一战线地位和作用的认识达到了新的高度，统一战线作为党的总路线总政策的重要组成部分，是中国共产党凝心聚力、攻坚克难、夺取胜利的重要法宝。
关键词：人均居民消费；线性回归模型
中图分类号：F12文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）07-0029-02
1问题的提出
我国人均消费受到哪些因素的影响？如何把各个因素对人均消费的影响从定性化转化为定量化？就个消费而言，个人消费主要受到个人收入、商品价格、个人消费偏好的影响。其中个人消费的影响因素个人收入和商品价格是很容易数量化的，至于个人消费偏好可以考虑前期消费量，因为前期消费可以反映个人消费偏好。那么，我国人均消费的主要影响因素可以确定为人均收入、商品价格、前期消费，上述分析符合相关的经济学理论。基于人均消费受到人均收入、商品价格、前期消费因素的影响。从中国统计年鉴找到了从1989-2004年人均消费以及人均国内生产总值、商品物价指数的官方数据。想借此来分析我国人均消费的影响因素以及它们具体是如何对消费产生影响的。
2数据的分析
数据涉及四个变量：人均居民消费、人均国内生产总值、前期人均居民消费、居民消费价格指数。人均国内生产总值可以看成是人均收入，根据宏观经济学理论，消费和收入之间是存在一定的关系。收入是影响消费的，另外当年的消费和前期的消费之间也存在一定的关系。因为前期消费反映消费者偏好，而消费偏好又影响当年的消费。一般说来，一个国家人均消费去年消费1000元，那么今年消费不大可能是10000或者100，多半会在1000左右。当商品价格总体上升时，消费者为了维持原有水平的消费，那么支出就会增加。
根据上面的分析今年的消费受到今年收入、去年消费水平和居民消费价格指数的影响。
那么如何数量化三者之间的关系呢？
在数学中，比较简单和常见的数量的关系是线性关系。设人均消费水平为y，人均国内生产总值为x1，前期人均居民消费为x2，居民消费价格指数为x3。
3消费模型的建立与分析
3.1消费模型的建立
由数据和2.1数据的分析以及线性回归理论，可以知道y与x1、x2、x3存在线性关系，可以建立模型
y=β0+β1x1+β2x2+β3x3+μ（3-1）
运用最小二乘法得到的回归结果
＝0.212419+0.370297+2.018759-220.6946(3-2）
3.2消费模型的统计检验
对多元线性回归模型进行统计检验。
拟和优度检验：由R2=0.999211知，可以说这是很好的拟和结果了。
方程显著性检验：由F=6330.419，给定一个显著性水平a=0.01，查F分布表，得到一个临界值，显然有F=6330.419＞F0.01(3，12)=3.49在99%的水平下显著成立，即模型的线性关系在99%的水平下显著成立。
变量的显著性检验：
对于x1t＝11.44541对于x2t＝7.131840
对于x3t＝8.298938对于Ct＝-4.115839
给定一个显著性水平a=0.01，查分布表中自由度为12、a=0.01的临界值，得到ta2(12)=3.055，可见+|t|ta2(12)=3.055，所以包括常数项在内的4个解释变量都在99%的水平下显著成立，都通过了变量显著性检验。
3.3消费模型基本假设的检验
先来检验共线性，检验共线性的方法之一有判定系数检验法，即使模型中每一个解释变量分别以其余解释变量为解释变量进行回归计算，并计算相应拟和优度，也称判定系数法。如果存在xj=a1x1+a2x2+…ajxj中判定系数较大，则说明可以用xj，x1，x2，…xj的线性组合代替，即xj与x1，x2，…xj之间存在共线性。分别以模型中x1，x2，x3为被解释变量，以x2与x3、x1与x3、x1与x2为解释变量，利用统计软件可以得到下列表格。
4总结
应用线性回归模型，首先要选择解释变量和被解释变量，选择变量时，还要考虑变量数据的可得性和连续性。后判断这些变量之间是否存在线性关系，实际中可以通过直接置换法、对数对换、级数展开等把非线性关系转化为线性关系。于线性关系的判断，可以通过统计软件来作散点图，结合散点图来选取变量关系的模型。确定变量的线性关系或把非线性关系转化为线性关系后，就可以建立线性回归模型。
通过统计软件求解出线性模型后，可以先对模型进行统计检验，包括拟和度检验、方程的显著性检验、变量的显著性检验。后对模型的基本假设检验，检验自变量之间是否存在共线性、异方差检验、系列相关检验。在模型满足统计检验和假设检验后，还要比较预测值和实际值之间，如果相对误差较大，那么还需要对模型进行修正。
参考文献
［1］李子奈.计量经济学［M］.北京：高等教育出版社，2001.
关键词：建筑结构；布置；设计
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
建筑结构设计是建筑设计的重要组成部分，对建筑的结构和施工都重要影响。作为建筑设计人员，必须要对建筑结构设计的基本内容有清楚的认识，才能顺利的完成结构设计工作，才能保证设计方案的质量。
1.建筑的结构体系
1.1框架－剪力墙体系
当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架－剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。框架－剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架－剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。
1.2剪力墙体系
当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架－剪力墙体系。
1.3筒体体系
凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，包括单筒体、筒体－框架、筒中筒、多束筒等多种型式。筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
2.建筑结构的总体布置
科学合理的建筑结构设计即需要有合理的结构体系还需要有完美的结构布置。因为结构布置会影响到建筑设计方案的效果，影响到建筑的安全和功能的使用。结构的总体布置要考虑控制结构的侧向变形、平面布置、竖向布置、缝的设置和构造等几个方面。
2.1平面布置
平面布置的选择主要是根据建筑工程的实际情况来确定，如果是独立的结构单元，则采用形状较为简单，而且要根据相对应、相协调的原理，刚度和承载力分布要呈现出比较均匀的形状。此外，根据抗震设计的要求，高层建筑单个的结构单元长度要控制在一定的范围内，不能太长，否则在发生地震时，结构的两端可能会出现反相位的振动，这将会导致建筑被过早地破坏，同时威胁到人们的安全。
2.2竖向布置
为了避免过大的外挑和内收，结构的竖向布置应遵循形体规则、刚度和强度沿高度均匀分布的原则，而在同一层的楼面，要设在统一标高处以防止错层和局部夹层的情况出现。而在面对高层建筑时，还要注意解决结构刚度和强度发生变化的情况，对于这种情况，应逐渐变化。
2.3控制结构的侧向变形
建筑的结构一般都要同时承受竖向荷载、水平荷载。水平荷载会使侧移随结构的高度增加而变大，因此，在水平荷载的作用下，如果建筑高度超出一定的范围后，就会造成结构发生过大侧移和相对的位移，有时甚至会严重地破坏非结构构件，所以，我们要把控制侧向位移作为高层建筑结构设计的重点和难点来解决，一般情况下，要以限制结构的高度和高宽比为控制手段。
2.4缝的设置和构造
建筑结构的总体布置应该要考虑到沉降、温度收缩和形体复杂对结构带来的不利影响。可以利用沉降缝、伸缩缝或防震缝把结构分成若干个独立单元，以消除沉降差、温度应力和形体复杂对结构的不利影响。但如果设缝，就会对建筑的使用要求、立面效果、防水处理带来不便。因此，在设缝上必须要谨慎对待，尽量能从总体布置上或构造上采取其他有效的措施来减少沉降、温度收缩和形体复杂引起的问题。
3.建筑结构中的计算理论及方法
3.1计算理论是建模的重要组成部分
用于建筑结构分析的计算理论主要有线性理论和非线性理论。而其中又以线性理论最为成熟，是我国建筑结构分析所普遍采用的一种计算理论，主要用于常用结构的承载力极限状态和正常使用极限状态的结构分折；非线性又可以分为材料非线性和几何非线性。材料非线性是指材料、截面或构件的本构关系，如应力—应变关系、弯短—曲率关系或荷载—位移关系等是非线性的。几何非线性是指由于结构变形对其内力的二阶效应使荷载效应与荷载之间呈现出非线性关系。选择结构的非线性分析还是线性分析要看工程的具体情况而定。一般来说线性分析比较简便，在一般的结构设计中，通常使用线性分析。但是，如果建筑结构跨度大、属于超高层，结构变形的二阶效应就会比较大，因此，还必须运用非线性分析。
3.2结构分析中的数学方法
建筑结构分析中所采用的数学方法主要有解析法和数值法两种。解析法通常只适用于简单的结构模型求解。如果建筑结构复杂，大多数结构很难抽象成一个可以用连续函数表达的数学模型，而且其边界条件也没有办法用连续函数表达，就不适宜使用这种方法了。
因此，在通常情况下都需要用数值方法来求解。数值方法又可以分为有限单元法、有限差分法、有限条法等。而目前有限单元法是应用最为广泛的。其原理是把结构拆分为一个有限单元的组合体，以便够解析地模拟或逼近真实结构的解域。通常情况下可以模拟几何形状复杂的结构解域，因为，单元能够按不同的连接方式组合在一起，而单元本身又可以有不同的几何形状。最常用的有限单元结构分析软件有PKPM系列、T阳A、SAP系列、ANSYS以及ADINA等。
4.建筑结构可靠性鉴定
4.1传统经验法
主要以原设计规范为依据，是按个人经验观察及计算结果来评估结构可靠性的一种经验方法。其特点是荷载计算以实际调查为准，材料取值以经验评定为依据，对原设计采用的规范依据、理论计算、计算图形加以分析，判定其与实际结构是否相符，是否可靠。这种方法主要是凭借专家所掌握的知识和经验对结构可靠性做宏观评价，其具有鉴定程序少、花费低、方法简单、速度快等特点。但结构比较粗糙保守，与专家的水平密切相关。
4.2实用鉴定法
是在传统经验法的基础上，利用现代检测手段和试测技术，对结构材料强度等实测值进行分析和计算，按规范要求进行综合性鉴定的一种方法。这种方法是在初步分析事故原因的基础上，进行详细调查、材料试验和结构检验。然后逐项评价、综合评定，对建筑物作出较准确的鉴定。这种方法的适用范围比较广，且有效性较高，是目前普遍采用的可靠性鉴定方法。
[关键词]耗散结构理论现代高职教育管理机制
[作者简介]林宁（1977-），女，河南沈丘人，开封大学科研规划处高教研究室，副教授，硕士，研究方向为高职教育。（河南开封475004）
[课题项目]本文系2013年度河南省高等学校青年骨干教师资助计划项目“基于集团化发展的河南职业教育资源整合优化模式研究”（项目编号：2013GGJS-268）、2013年度河南省教育厅人文社会科学研究青年资助项目“河南城镇化进程中职业教育资源优化配置研究”（项目批准号：2013-QN-159）的阶段性研究成果。
[中图分类号]G717[文献标识码]A[文章编号]1004-3985（2014）29-0022-02
耗散结构理论与协同理论、突变理论、混沌理论等构成了非线性理论的总系统，为人们研究复杂系统开启了一条新途径。耗散结构理论20世纪70年代末一经提出，不仅在物理、化学等自然科学界得到认同并有效应用，而且在哲学、生物学、经济学、管理学、教育等社会学科体系内也产生了深远的影响。阿尔文・托夫勒认为耗散结构理论是“当今科学的历史性转折的一个标志……它提供了最高的创造功能――帮助我们创造崭新的秩序”。本文以耗散结构理论为思考视角，探索现代高职教育管理的耗散结构特性。
一、耗散结构理论简介
耗散结构理论的创始人是比利时物理学家伊・普里戈津，耗散结构理论可概括为一个远离平衡态的开放系统通过与外界不断交换物质和能量，通过涨落系统由“原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构，由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持，因此称之为‘耗散结构’”。
遵守热力学第一定律，即系统内能的增量等于系统所吸收的热量与系统对外所做的功的差额，此时当系统处于平衡态时，就落入最小耗散（即最小熵产生）的态。热力学第二定律描述在一个封闭系统内，能量只能不可逆地沿着衰减这个方向转化，系统的熵总是增加的：dS=Sf-Si≥0（式中Sf和Si分别为系统的最终和最初的熵），因此热力学第二定律又叫作熵增加原理。这里熵的统计学意义是指微观态数大小、分子运动混乱程度的度量，熵值越大，系统越混乱无序。
热力学第二定律揭示的物质演化总是向熵增加、无序的方向进行，而达尔文的进化论则揭示了生物总是向熵减少、有序的方向进行，由低级到高级进化。前者给出了退化趋势，绘制了气息奄奄的静止的“热寂”的世界图景；而后者则给出了进化趋势，描绘了生机蓬勃的演化图景。热力学第二定律与生物进化论存在根本的悖论，耗散结构理论解决了这一悖论，并给世界提供了新的方法论视界。
普里戈津发现当系统处于远离平衡态的开放状态时，系统走向一个高熵产生的宏观上有序的状态，而不是“热寂”。原因是当系统处于开放环境时，“由于外界负熵的流入可以抵消系统内熵的增加，系统在涨落中激发突变”，通过自组织将系统引导到更高级的新的有序结构。
热力学第二定律要求系统内的熵产生非负，即dS≥0；在开放系统中，dS=diS+deS（dS是系统的熵增量，diS是系统内的熵产生，deS是系统与外界的熵交换）；因为diS永远是增加的，要满足dS≥0，必须达到deS
根据耗散结构的熵增原理，有学者提出了“管理熵”理论。“管理熵是管理信息与概念系统在传递过程中的传递效率与阻力损失的度量，应用于微观管理系统中，是指管理信息流在各个管理对象发生的阻力、无序及损失，从反面管理损失来度量管理，提高管理效率，减少管理系统熵产生的一系列理论与方法论的总称。”
二、现代高职教育发展过程中耗散结构特性分析
（一）现代高职教育系统的复杂特性
教育是人类社会所特有的更新性再生系统，它对人类社会发展和个人发展至关重要，是连接人和社会的重要纽带，而且还连接着人类文明的历史、现在与未来。从这个角度看，它是人世间复杂问题之最。高等职业教育作为教育系统中的重要类别体系，随着当前我国社会经济的发展以及高等教育的大众化，其复杂性日益突出：对内是集科技资源、知识与人才于一体，对外表现出强烈的社会性、经济性、实践性与应用性；自身不仅是一个运转周密的复杂系统，同时也与社会各子系统之间形成更为复杂的关系。
第一，学校内部管理体系的复杂性。学校内部管理体系以对学校各项工作的管理为主体，如教学管理、科研管理、德育管理、教师管理、学生管理等，既包含对人的管理，也包含对物的管理。这些管理不是单一的线性关系，而是互相影响、互相联系的、有机的非线性关系，在教育管理的预测、决策、计划、控制中，承担整体功能并与其他个体协同、互动，形成开放的、非线性的关系网络。这种相互干扰、竞争和制约的关系使得整个环境得以演化更新，形成非线性的动态结构。
第二，学校外部管理环境的复杂性。一方面，受我国传统的“学而优则仕”观念的影响，高职教育在社会上一直处于非主流位置，家长、学生甚至教师自身对高职教育都有一种排斥心理，不能真正尊重、重视高职教育；另一方面，随着我国经济的飞速发展，工业化、信息化进程日益加快，高职教育培养的高素质技能型、应用型人才越来越适应社会的需求，得到社会的认同。因此，高职教育在管理理念上要积极调整，树立现代高职教育的多层次成才观念，主动适应外部环境的变化，调整学校管理的效能。
（二）现代高职教育发展中遇到的管理熵增现象
随着近年来的规模性发展，高职教育已占据我国高等教育的半壁江山。然而，现代高职教育管理系统在规模性的发展中，逐渐呈现出管理效率递减的态势，从而造成系统的管理熵增现象。
现代高职教育发展中的管理熵增现象用数学公式可以表示为：dS总=dS++dS-。其中，dS总为高职教育体系总熵值的变化，其大小表示了系统无序度。dS+表示高职教育内部在发展过程中产生的正熵值的总和：dS+=[i=nnpn]dS+；dS-表示高职教育内部在发展过程中与外界充分交流及自身革新引起的负熵总和：dS-=[i=nnpn]dS-。其中，n为影响管理系统熵值的各种因素，包括人员素质因素、政策制度因素、校园文化因素等；P为各种因素的权重指数，满足0
在公式中，dS总大于零，意味着高职院校内部管理系统向无序状态不断演化；当dS总小于或等于零时，意味着高职院校管理系统自发地向有序方向发展。
因此，如果一直保持总熵值dS总小于或等于零，高职院校的管理体系就有可能维持有序状态。这样就必然从外部系统引入足够的负熵流dS-，用于抵消系统内正熵的增加。现代高职教育正处于由规模性扩展向内涵式发展转变的重要阶段，即处于系统熵增趋势。高职院校的管理系统必须及时做出革新的决策，与外界充分信息交流合作及自身革新引起负熵流总和的增加，用新的战略和方法以及新的资源优化配置方式去取代固化的因素，抵消系统内正熵的增加，使学校总熵值趋于降低而至平衡。
（三）现代高职教育发展的机遇与挑战
耗散结构理论中的远离平衡态是有序之源，指在显著、持久的开放条件中，系统整体上持续不断地处于巨涨落和远离平衡的状态，是耗散结构形成的源泉。在临界点处，非线性机制使得微小的、随机的小扰动得到放大，成为巨涨落，最后促使系统达到新的宏观有序状态。另外，涨落和突变是耗散结构形成的其余两个重要条件。
2010年，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2022年）》的，向世人展示了当前国家对高职教育的重视程度。其中明确规定政府要切实履行发展职业教育的职责，健全多渠道投入机制，加大职业教育投入；探索高等职业学校自主考试或根据学业水平考试成绩注册入学；探索自主录取、推荐录取、定向录取、破格录取的具体方式。可以说，当前高职教育得到了前所未有的发展，建立有特色、高水平的现代高职教育面临巨大的机遇与挑战，从耗散结构理论的视角看，高职教育体系的发展达到了一个远离平衡与涨落的阶段。
三、耗散结构理论视野下现代高职教育管理机制的构建
依据耗散结构理论，要使高职教育系统低熵运行达到新的有序状态，首先，要将高职教育置于开放体系中，与外界保持充分的信息接触，引入负熵流，而不是孤立运行、故步自封；其次，要避免体系内部熵增趋势，及时锐意改革，建立以人为本的管理机制，实施降熵运行措施；最后，充分借助外在环境的发展机遇与挑战，让体系远离“热寂”静态，置于非平衡状态，利用涨落重新达到新的有序状态。
（一）建立以人为本的管理机制，避免体系内熵增加趋势
现代高职教育体系在运行过程中，内熵增加的主要原因是原有管理机制与人员配置逐渐不适应，人员之间的冲突与机会主义行为日渐增加，管理效率日渐降低。以人为本是高校科学发展观的基本价值取向，是现代高职教育革新最重要的理念依据。高校管理的核心是对人的管理，要切实关心教师的价值需求、精神需求和物质需求。高职院校教师专业发展的一个显著要求就是“双师素质”的打造。高职院校要根据主客观的条件与需求愿望，积极主动地提供各种有效的实践培训，体现以人为主的管理宗旨；强调团队文化和人人参与，强调合作精神和社会责任，努力做到用其所长，避其所短，人尽其才，物尽其用，财尽其效。管理者通过适时调整管理方针政策、管理模式与管理运行机制，与变化的外界、发展的教育体系保持管理上的与时俱进，降低无效管理的概率，主动避免系统内部熵增的趋势，为整体系统低熵运行乃至新的有序状态做好基础工作。
（二）树立经营学校的管理理念，保障体系低熵运行
现代高职教育在发展的过程中，虽然得到前所未有的重视与支持。比如，近两年来在部级、省级示范性高职院校建设中一些利于发展的优惠政策的真正落实、专项资金的切实到位，从基础上补充了高职教育发展的硬件设施。但是，高职教育资源总体来说还是不太充足，存在一定的缺口。根据耗散结构理论，系统的熵值最小化才能使有序状态得以产生，因此树立经营学校的管理意识，合理利用与分配资源，提高资源的利用效率，达到系统耗能最少、绩效最高的状态，是现代高职教育高效运行的关键环节。
经营学校的管理理念就是运用市场机制对高职院校资源、资产等进行优化重组和高效运营，把学校的“消耗性试验”转化为“效益型实践”。另外，需要注意的是，经营学校并不是将学校完全推向市场，而是要把高职院校置身于社会大背景之下，利用优势引进民办机制，引进社会人才和资金，以社会化、市场化运作解决招生和就业问题。
（三）发展特色，提高质量，促进系统正反馈
耗散结构理论认为，“正反馈会推动系统走向有序，加速系统突变成有序过程，使要素微观协同产生宏观秩序”。近年来，高职院校培养的毕业生就业率越来越高，日益得到社会的认可。麦可思研究院的《高等职业院校2009届毕业生就业状况与就业能力分析报告》显示，高职院校2009届毕业生毕业半年后就业率为85.2%，全国示范性高职院校2009届毕业生毕业半年后就业率高达88.1%，已略高于“211”本科院校（87.4%）与非师范院校（84.3%）的就业率。可以说，高职院校发展已呈现良性循环的初始状态，这些因素都成为刺激高职教育发展的正反馈作用。然而，从根本上讲，高职教育的良性可持续发展关键还是要强化自身的正反馈因素，即提高教学质量，提高内涵，走特色之路。如果高职教育自身质量不能经受社会长时间的考验，没有自身鲜明的特色，高职教育发展就失去了根基。
推进人力资源大国向人力资源强国转变，教育质量是关键。没有一流的教育，就没有一流的人才，就不能建设一流的国家。首先，要树立科学的质量观，把促进人的全面发展、适应经济社会需要作为高职教育质量发展的关键。要培养技术型、技能型、实用型人才，同时要注重学生职业道德与人文素质的培养。其次，发展特色、提高质量必须有一支师德高尚、业务精湛的“双师型”师资队伍作为基本保障。要提高专业教师的实践工作经历，鼓励专业教师深入社会实践第一线，提高其职业能力与实践技能；打破学历、身份限制，开辟专业技术人员和能工巧匠进入高职教育的绿色通道，做到“不求所有，但求所用”。总之，要不断优化师资队伍结构，打造高职教育高质量发展的高水平智力保障队伍。
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