發(fā)布時間：2023-03-24 15:14:18
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的操作系統(tǒng)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
一、課程教學難點
1.理論性強
該課程教學內(nèi)容理論性強、概念抽象、涉及知識面廣,學生時其整體實現(xiàn)思想和技術(shù)往往難以理解,學習時有較大難度,大部分學生有一種畏難情緒。因此學生很容易陷入疲于記憶的狀態(tài),忽略了對課程各部分間關(guān)系和課程教學目標的把握。因而該課程是計算機專業(yè)中教師“最難教”,學生“最難學”的課程之一。
2.學習效果見效不快
很多學生對學后有立竿見影效果的課程興趣較大,如程序設(shè)計語言,學生學會了便很快可以就某個問題編寫程序上機運行,頗有成就感;而對諸如操作系統(tǒng)這樣原理性強,實驗要求高,設(shè)計一個操作系統(tǒng)又不現(xiàn)實的課程,一些學生因感覺學習后效應(yīng)不會立即顯現(xiàn)而對課程重視度較低。
二、教學目標
操作系統(tǒng)是目前最復(fù)雜、技術(shù)含量最高的軟件,在計算機專業(yè)軟、硬件課程的設(shè)置上起著承上啟下的作用,其中的許多設(shè)計思想、技術(shù)和算法都可以推廣和應(yīng)用到大型的、復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計,以及其他領(lǐng)域。因此,其教學目標應(yīng)重在培養(yǎng)學生理解和掌握計算機操作系統(tǒng)的基本工作原理、設(shè)計技術(shù)及設(shè)計方法,培養(yǎng)學生開發(fā)系統(tǒng)軟件和大型應(yīng)用軟件的意識和能力,同時還要讓學生了解現(xiàn)代操作系統(tǒng)的新思想、新技術(shù)和發(fā)展研究動向。
三、課程知識體系設(shè)計
鑒于以上課程教學難點,教師若能從繁雜抽象的理論中理出一個脈絡(luò)清晰的課程知識體系呈現(xiàn)給學生,將為有效達到教學目標要求起到事半功倍的作用。該課程教學內(nèi)容有縱、橫兩條主線,縱線主要指操作系統(tǒng)各功能的設(shè)計思想、處理機制,橫線主要指功能實現(xiàn)的具體技術(shù)方法、不同環(huán)境下的實現(xiàn)差異。因此,整個課程知識體系可按縱、橫兩條線展開,遵循知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的原則,從知識模塊、知識單元和知識點3個層次來設(shè)計。其中知識模塊代表特定學科子領(lǐng)域,可包括若干知識單元;知識單元代表知識模塊中的不同方向,可包括若干知識點;知識點代表知識模塊中單獨的主題,是教學活動中傳遞教學信息的基本單元。
1.縱向功能線
本文的縱向功能線是從資源管理功能出發(fā)來設(shè)計,通過基于操作資源管理功能的知識建構(gòu),學生能明確所學內(nèi)容在知識體系中的層次、位置、關(guān)系。此處為使結(jié)構(gòu)更清晰,按操作系統(tǒng)資源管理功能出發(fā)的縱向功能線細化為進程管理、處理機管理、存儲器管理、設(shè)備管理、文件管理和用戶接口六個知識模塊,由此設(shè)計的縱向功能線知識結(jié)構(gòu)如下:
(1)進程管理知識模塊包括進程概念、進程調(diào)度、進程互斥、進程同步、進程通信、進程死鎖各知識單元。進程概念包含進程特征、進程狀態(tài)與轉(zhuǎn)換、進程控制各知識點;進程調(diào)度包含調(diào)度時機、調(diào)度算法、調(diào)度過程各知識點;進程互斥包含與時間有關(guān)的錯誤、臨界資源與臨界區(qū)、臨界區(qū)使用原則、臨界區(qū)互斥訪問的解決途徑、臨界區(qū)互斥訪問的解決途徑各知識點;進程同步包含信號量同步機制、生產(chǎn)者與消費者問題、讀者與寫者問題、哲學家進餐問題各知識點;進程通信包含忙等待策略、睡眠和喚醒策略、消息傳遞策略各知識點;進程死鎖包含產(chǎn)生原因、必要條件、解決途徑各知識點。
(2)處理機管理知識模塊包括分級調(diào)度、調(diào)度算法、算法評價各知識單元。分級調(diào)度包含作業(yè)調(diào)度、交換調(diào)度、進程調(diào)度各知識點;調(diào)度算法包含作業(yè)調(diào)度算法、進程調(diào)度算法各知識點;算法評價包含作業(yè)調(diào)度算法評價、進程調(diào)度算法評價各知識點。
(3)存儲器管理知識模塊包括存儲管理功能、存儲管理方案各知識單元。存儲管理功能包含內(nèi)存分配與回收、地址映射、內(nèi)存共享、內(nèi)存保護、內(nèi)存擴充各知識點;存儲管理方案包含分區(qū)存儲管理、頁式存儲管理、段式存儲管理、段頁式存儲管理各知識點。
(4)設(shè)備管理知識模塊包括數(shù)據(jù)傳送控制方式、并行技術(shù)各知識單元。數(shù)據(jù)傳送控制方式包含程序直接控制方式、中斷方式、DMA方式、通道控制方式各知識點;并行技術(shù)包含通道技術(shù)、中斷技術(shù)、緩沖技術(shù)、分配技術(shù)、虛擬技術(shù)各知識點。
(5)文件管理知識模塊包括文件結(jié)構(gòu)、文件存儲空間管理、文件目錄管理、文件存取控制各知識單元。文件結(jié)構(gòu)包含文件邏輯結(jié)構(gòu)與文件存取、文件物理結(jié)構(gòu)與存儲設(shè)備各知識點;文件存儲空間管理包含空閑文件目錄、空閑塊鏈、位示圖各知識點;文件目錄管理包含文件目錄形式、文件共享與保護、目錄檢索各知識點;文件存取控制包含文件存取控制方法。
(6)用戶管理知識模塊包括命令接口和系統(tǒng)調(diào)用知識單元。命令接口包含脫機控制命令、聯(lián)機控制命令知識點;系統(tǒng)調(diào)用包含設(shè)備管理類命令、文件管理類命令、進程管理類命令、存儲管理類命令、線程管理類命令各知識點。
2.橫向技術(shù)線
操作系統(tǒng)知識點看似繁雜,但究其原理,在對不同系統(tǒng)資源功能進行管理時,所采取的策略和方法有很多是相同的。因此通過對重要方法和機制進行貫穿式的橫向技術(shù)線,可使被條塊分割的教學內(nèi)容有效關(guān)聯(lián)起來;通過橫縱交錯的連接,可使看似離散的知識有穩(wěn)固而緊密銜接的結(jié)構(gòu)。從操作系統(tǒng)四種重要實現(xiàn)技術(shù)出發(fā)的橫向技術(shù)線包括中斷技術(shù)、共享技術(shù)、虛擬技術(shù)和緩沖技術(shù)。當然,有些技術(shù)在其它相關(guān)課程中已有介紹,也可看出其在整個計算機系統(tǒng)中的重要程度,由此設(shè)計橫向技術(shù)線知識結(jié)構(gòu)如下:
(1)中斷技術(shù)知識模塊是實現(xiàn)程序并發(fā)執(zhí)行與設(shè)備并行操作的基礎(chǔ),它包括中斷類型、中斷優(yōu)先級、中斷事件各知識單元。中斷類型知識單元包括外中斷、內(nèi)中斷知識點;中斷優(yōu)先級知識點在不同的系統(tǒng)中有不同的規(guī)定;中斷事件知識單元包括進程創(chuàng)建與撤消、進程阻塞與喚醒、分時時間片、缺頁中斷與缺段中斷、I/O操作、文件操作各知識點。
(2)共享技術(shù)知識模塊是提高資源利用率的必然途徑,它包括處理機共享、存儲共享、設(shè)備共享、文件共享各知識單元。處理機共享包含進程的并發(fā)執(zhí)行;存儲共享包含外存儲器共享、內(nèi)存儲器共享知識點;設(shè)備共享包含SPOOLing系統(tǒng);文件共享包含便于共享的文件目錄。:
(3)虛擬技術(shù)知識模塊是把一個物理實體變?yōu)槿舾擅嫦蛴脩舻倪壿媶卧?使資源的用戶使用與系統(tǒng)管理相分離,從而提高資源利用率和安全性方,它包括虛擬處理機、虛擬存儲器、虛擬存儲器方法、虛擬設(shè)備、虛擬文件各知識單元。虛擬處理機包含多進程管理;虛擬存儲器包含地址轉(zhuǎn)換、中斷處理過程、置換知識點;虛擬存儲器方法包含頁式管理、段式管理、段頁式管理各知識點;虛擬設(shè)備包含設(shè)備共享;虛擬文件包含文件共享。
(4)緩沖技術(shù)知識模塊是異步技術(shù)的實現(xiàn)前提,可大大提高相關(guān)資源的并行操作程度,它包括存儲管理緩沖技術(shù)、設(shè)備管理緩沖技術(shù)、文件管理緩沖技術(shù)各知識單元。存儲管理緩沖技術(shù)包含快表;設(shè)備管理緩沖技術(shù)包含硬緩沖、軟緩沖、SPOOLing系統(tǒng)中的輸入/輸出井知識點;文件管理緩沖技術(shù)包含記錄成組技術(shù)、文件表的打開。
四、課程知識體系操作
知識體系的設(shè)計顯然要有必要的操作作為支持才能使其與學習者間進行互動,形成交流并達到知識的內(nèi)化。依據(jù)上述的知識體系設(shè)計,該課程教學可采用以下兩個步驟進行操作,一是以“核心拓展”的方式進行縱向功能學習,二是以“小組學習和共同學習相結(jié)合”方式進行橫向技術(shù)綜合學習。
“核心拓展”方式中核心指六大知識模塊,它們也是該課程的核心內(nèi)容,教師應(yīng)結(jié)合具體系統(tǒng)的具體實例以講授方式進行,講授過程中對于一些關(guān)鍵算法一定要以具體實例加以講解,不能照本宣科?！靶〗M學習和共同學習相結(jié)合”方式可采用將多次出現(xiàn)的具體技術(shù)單獨提出來,討論哪些功能應(yīng)用了該技術(shù)。分小組,一個小組負責總結(jié)一項技術(shù),然后以小組宣講共同討論的方式來加深技術(shù)對功能的應(yīng)用。
通過這兩個步驟的操作,整個課程的知識體系便可以橫、縱兩條線的形式清晰地呈現(xiàn)在學生面前,為培養(yǎng)學生從離散到系統(tǒng)性的學習和思維習慣創(chuàng)造條件。
參考文獻:
關(guān)鍵字組件重用操作系統(tǒng)OSKit
1引言
當前，操作系統(tǒng)的功能不斷擴展，操作系統(tǒng)的類型呈現(xiàn)出多樣化的趨勢。一個小規(guī)模的開發(fā)小組已經(jīng)不可能完全從頭開始實現(xiàn)一個實用的操作系統(tǒng)，而一般情況下，研究人員只對操作系統(tǒng)的一些特定領(lǐng)域感興趣，而對于另外一些元素,如啟動加載代碼、核心啟動代碼、設(shè)備驅(qū)動程序和內(nèi)存分配代碼等往往不感興趣，但是一個可運行的原型系統(tǒng)又必須包含這些內(nèi)容。編寫這些基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)延緩了操作系統(tǒng)研究項目的進度，同時也增加了進行操作系統(tǒng)研究的代價。為了解決這一問題，猶他大學的FLUX研究小組開發(fā)了OSKit，它提供了一個框架和一組模塊化的、具有簡單接口的庫以及一組清晰的、可重用的OS組件。OSKit可以用來構(gòu)建操作系統(tǒng)內(nèi)核、外層服務(wù)和其他核心OS功能模塊。OSKit提供了各種功能模塊，諸如簡單自舉，一個可用于內(nèi)核的最小化POSIX環(huán)境、與物理內(nèi)存和其約束一致的內(nèi)存管理、廣泛的調(diào)試支持，以及高層子系統(tǒng)如協(xié)議棧和文件系統(tǒng)。開發(fā)者可以根據(jù)自己的研究興趣或所要考慮的性能來使用這些模塊，或用他們自己的模塊來替代標準的OSKit模塊。
OSKit公開了它內(nèi)部的實現(xiàn)細節(jié)，允許用戶從成熟的操作系統(tǒng)中不加修改地提取代碼，然后通過一小部分經(jīng)過仔細設(shè)計的粘接代碼將它們合并到一起，隔離它們的依賴性，并輸出良好定義的接口。OSKit使用這一技術(shù)整合了許多穩(wěn)定而成熟的源代碼，包括設(shè)備驅(qū)動、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等等。實踐表明，使用組件軟件架構(gòu)和重用技術(shù)會給操作系統(tǒng)實現(xiàn)領(lǐng)域帶來大的影響。
2組件技術(shù)簡介
組件技術(shù)是一種較新的軟件開發(fā)技術(shù)。到目前為止，還難以確定組件技術(shù)的明確定義。比如，對組件技術(shù)的常見說法有以下這些：“二進制軟件單元”、“任意場合可部署的軟件”、“特別適合第三方開發(fā)”和“規(guī)范定義的接口”等等。大致上可以這樣理解：所謂組件，其實就是一種可部署軟件的代碼包，其中包括某些可執(zhí)行模塊。組件單獨開發(fā)并作為軟件單元使用，它具有明確的接口，軟件就是通過這些接口調(diào)用組件所能提供的服務(wù)，多種組件可以聯(lián)合起來構(gòu)成更大型的組件乃至直接建立整個系統(tǒng)。組件的實現(xiàn)必須支持一種或者多種其用戶所希望獲得的接口。實現(xiàn)組件并不一定需要采用面向?qū)ο笳Z言。為了構(gòu)造新應(yīng)用程序，軟件開發(fā)人員找出適當?shù)慕M件，將這些組件加入到正在開發(fā)中的應(yīng)用程序，同時對應(yīng)用程序進行測試并保證應(yīng)用程序的組裝工作按照預(yù)定的規(guī)劃正常進行。采用組件技術(shù)能降低開發(fā)、測試和維護成本,提高可靠性和穩(wěn)定性。
3Oskit組件綜述
OSKIT的組件庫提供了一般情況下更高層的功能，它通常只對外開放一些相關(guān)的公用調(diào)用接口。目標系統(tǒng)通過OSKit的面向?qū)ο蟮腃OM接口來與這些組件進行交互。以下幾節(jié)概述了OSKit所提供的組件。
3．1引導(dǎo)程序
大多數(shù)操作系統(tǒng)多有自身的啟動加載機制，彼此互不兼容。這種加載機制的多樣性并不是由于每個OS所要求的自舉服務(wù)不同而引起，而是由于構(gòu)建啟動加載器的特定方式造成的。因為從操作系統(tǒng)研究的立場來看，啟動加載器是一個令人不敢興趣的領(lǐng)域，因此OS開發(fā)者通常進行一個最小化、快捷的設(shè)計。由于設(shè)計理念和要求的輕微差別，每個啟動加載器都不適用于下一個OS。為了解決這個問題，OSKit直接支持多啟動標準，這一標準是由幾個OS項目的成員共同設(shè)計的，它的目的是提供一個簡單而通用的啟動加載器與OS內(nèi)核間的接口，從而允許一個啟動加載器加載任何兼容的OS。
在進行操作系統(tǒng)研究時，多啟動標準非常有用，這其中的主要原因是啟動加載器在加載內(nèi)核自身的同時還具有加載附加文件或者啟動模塊的能力。這里的一個啟動模塊只是一個普通文件，啟動加載器不以任何方式解釋它，而僅僅把它隨同內(nèi)核映像一起加載到保留物理內(nèi)存塊中。在啟動內(nèi)核時，啟動加載器提供給內(nèi)核以下內(nèi)容：物理地址的列表、所有已加載的啟動模塊的大小，以及與每個模塊相聯(lián)系的由用戶定義的字符串。這些啟動模塊和與它們相聯(lián)系的用戶定義的字符串由內(nèi)核解釋。這樣做的目的是為了通過提供內(nèi)核啟動時需要的數(shù)據(jù)，諸如初始化程序、設(shè)備驅(qū)動和文件系統(tǒng)服務(wù)器，來減輕內(nèi)核啟動的負擔。
3．2核心支持庫
OSKit核心支持庫的主要用途是讓客戶OS更容易訪問硬件設(shè)施。它包含了一個較大的實用函數(shù)和符號定義的集合，該集合對于管理模式代碼是非常具體的。與此相對應(yīng)，OSKit的大多數(shù)其他庫在用戶模式代碼中通常很有用。和OSKit的其余部分所不同的是，多數(shù)核心支持代碼必須是針對特定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的，而這些特定機器的細節(jié)對客戶OS也是有用的。例如，在x86機器上，核心支持庫包含一些函數(shù)，用來創(chuàng)建和操縱x86頁表和段寄存器。其他OSKit組件通常提供建立在這些低層機制上的與體系結(jié)構(gòu)無關(guān)的設(shè)施，但是為了提供最大的靈活性，與特定結(jié)構(gòu)相關(guān)的接口始終可以被訪問。
OSKit核心支持庫在x86體系結(jié)構(gòu)上尤為重要，因為該體系結(jié)構(gòu)的OS級編程環(huán)境特別復(fù)雜和模糊。核心支持庫仔細地設(shè)置了一個基本的32位執(zhí)行環(huán)境（為了與MS-DOS兼容，x86處理器通常以16位模式開始）,初始化段和頁轉(zhuǎn)換表，安裝一個中斷向量表，并提供缺省的陷阱和中斷處理程序。當然，客戶OS能夠修改或重載這些行為。然而，在缺省情況下，核心支持庫自動地做所有必要的工作，以便使處理器進入一個方便的執(zhí)行環(huán)境，此時中斷、陷阱、調(diào)試以及其他標準設(shè)施已經(jīng)如預(yù)期的那樣開始工作。該庫在缺省情況下自動地定位所有隨內(nèi)核加載的啟動模塊，并保留它們所在的物理內(nèi)存。接下來，應(yīng)用程序可以很容易使用它們?？蛻鬙S只需以標準C語言風格提供一個main()函數(shù)。一切都設(shè)置好以后，內(nèi)核支持庫將用所有參數(shù)和由啟動加載器傳遞過來的環(huán)境變量來調(diào)用它。
3．3內(nèi)存管理庫
如同在一個標準C語言庫中實現(xiàn)的malloc()一樣，內(nèi)存管理代碼典型地用于用戶空間。通常并不適用于內(nèi)核。設(shè)備驅(qū)動常常需要分配特定類型的內(nèi)存，并伴隨具體的調(diào)整屬性。例如，對于內(nèi)建的DMA控制器只能訪問最初的16M物理內(nèi)存。為解決這些內(nèi)存管理問題，OSKit包含了兩個簡單而靈活的內(nèi)存管理庫：(1)基于隊列的內(nèi)存管理器（或稱LMM）,它提供了功能強大且高效的原語來進行分配管理，并支持在一個池中管理多種類型的內(nèi)存。(2)地址映射管理器（或稱AMM）被設(shè)計用來管理不必直接映射到物理內(nèi)存或虛擬內(nèi)存的地址空間，它對OS的其他方面提供了類似的支持，諸如進程地址空間、分頁、空閑塊或IPC名字空間的管理。盡管這些庫可以很容易地應(yīng)用在用戶空間，但實際上它們是被特別設(shè)計用來滿足OS內(nèi)核的需求。
3．4最小C語言庫
成熟的OS內(nèi)核一般都包含著相當數(shù)量的僅僅用來重新實現(xiàn)基本的C語言庫函數(shù)如printf()和malloc()的代碼。與此形成對比的是，OSKit提供了一個最小化C語言函數(shù)庫，它圍繞著最小化依賴性而不是最大化函數(shù)性和性能的原則來設(shè)計。
3．5調(diào)試支持
OSKit的一個最實用的好處是：給定一個適當?shù)挠布O(shè)置，它立刻就能提供給OS開發(fā)者一個完全源代碼級的內(nèi)核調(diào)試環(huán)境。OSKit內(nèi)核支持庫包括一個可用于GNU調(diào)試器（GDB）的串行存根模塊，它在客戶OS環(huán)境中處理陷阱，并使用GDB的標準遠程調(diào)試協(xié)議通過一個串行程序與運行在另一臺機器上的GDB通信。甚至當客戶機OS執(zhí)行自己的陷阱處理時，OSKit的GDB存根模塊也是可用的。如果客戶OS提供適當?shù)你^子，它甚至支持多線程調(diào)試。除了基本的調(diào)試器支持，OSKit也提供了一個內(nèi)存分配調(diào)試庫，它可以跟蹤內(nèi)存分配并檢測一般的錯誤，如緩沖區(qū)溢出和釋放已釋放的內(nèi)存。這個庫提供了與許多普通應(yīng)用程序調(diào)試器相似的功能性，所不同的是它運行在由OSKit提供的最小內(nèi)核環(huán)境中。3．6設(shè)備驅(qū)動支持
在OS開發(fā)和維護中最艱巨的一個任務(wù)是支持多種多樣的I/O硬件。這些復(fù)雜的設(shè)備常會含有潛在的錯誤，而新硬件的又常常伴隨著不兼容的軟件接口。由于這些原因，OSKit采用了為現(xiàn)有內(nèi)核開發(fā)的穩(wěn)定的、經(jīng)過充分測試的驅(qū)動程序。OSKit使用了一種封裝技術(shù)，將現(xiàn)有的驅(qū)動程序代碼基本上未加修改地合并到OSKit中。這些現(xiàn)有的驅(qū)動程序被一個OSKit粘結(jié)代碼層所包裝，從而使得這些驅(qū)動程序可以在與開發(fā)它們的環(huán)境完全不同的環(huán)境中工作。目前，來自Linux的大多數(shù)以太網(wǎng)卡、SCSI和IDE磁盤的設(shè)備驅(qū)動程序被包括進來，總數(shù)超過了五十種。用同樣的方式，來自FreeBSD的八個字符設(shè)備驅(qū)動程序也被包含了進來，它們支持標準PC控制臺和串口及不同的多串口板。由于OSKit把這些驅(qū)動仔細地進行了包裝，F(xiàn)reeBSD驅(qū)動程序可以與Linux驅(qū)動程序一起工作。
3．7協(xié)議棧
OSKit提供了一個完整的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。如同驅(qū)動程序一樣，有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的代碼也可以通過封裝機制被合并進來。OSKit當前可以從Linux中獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序，它們是PC平臺可獲得的最大的免費資源。OSKit的網(wǎng)絡(luò)組件繼承于FreeBSD4.4,它通常被認為具有更多成熟的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這顯示了使用封裝機制將現(xiàn)有軟件包裝成靈活的組件的第二個優(yōu)點：即從不同的資源中獲取最好的組件，并讓它們一起被使用。
3．8文件系統(tǒng)
通過使用封裝技術(shù)，OSKit吸收了NetBSD的基于磁盤的文件系統(tǒng)代碼。NetBSD之所以被選擇為首要資源庫，是因為在可用的系統(tǒng)中，它的文件系統(tǒng)代碼被最清晰地分離了出來，而FreeBSD和Linux的文件系統(tǒng)與它們的虛擬內(nèi)存系統(tǒng)結(jié)合的更緊密。當前，OSKit也把Linux文件系統(tǒng)合并了進來，以便能夠支持多種類型的文件系統(tǒng)格式，如Windows95、OS/2和SystemV的文件系統(tǒng)格式等等。
OSKit文件系統(tǒng)輸出的COM接口類似于許多Unix文件系統(tǒng)所使用的內(nèi)部VFS接口。這些接口具有很好的粒度，使我們可以不必接觸OSKit文件系統(tǒng)的內(nèi)部。例如，OSKit接口只接受簡單的路徑名組件，允許安全封裝的代碼執(zhí)行適當?shù)脑L問許可檢查。
4OSKit的現(xiàn)狀
自從在1996年6月了OSKit的第一個公開發(fā)行版以來，OSKit已經(jīng)更新了多次，每次更新都增加了一些算法，并修正了一些錯誤。最新的發(fā)行版是2002年3月的版本。由此可見，OSKit一直處于操作系統(tǒng)開發(fā)平臺的前沿，其自身也在不斷完善和發(fā)展。
5結(jié)論
作為一個操作系統(tǒng)研究與開發(fā)的平臺，OSKit大大減輕了操作系統(tǒng)研究與開發(fā)者的負擔。它可以讓開發(fā)人員避開復(fù)雜的底層，而把興趣集中與他們所感興趣的領(lǐng)域。開發(fā)者可以用自己編寫的組件來取代OSKit中的部分組件，以滿足自己特定的需要，從而豐富了操作系統(tǒng)的應(yīng)用層?？傊琌SKit滿足了實際客戶系統(tǒng)的需求，有助于操作系統(tǒng)的研究與開發(fā)。
參考文獻
(1)湯海京基于面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)開發(fā)平臺（OSKit）的分析與程序設(shè)計www-/developerWorks/linux/kernel/oskit/part1/index.shtml
(2)MichaelHohmuthUsingtheOSKitasabaseforL4applications
關(guān)鍵詞：計算機科學導(dǎo)論；教學方法；考核方式
《計算機科學導(dǎo)論》課程是計算機專業(yè)的引導(dǎo)性課程，為計算機專業(yè)的新生提供了關(guān)于該專業(yè)學科的入門介紹。使學生能夠全面掌握計算機的基礎(chǔ)知識，并了解該專業(yè)的學生在該領(lǐng)域工作應(yīng)具有的職業(yè)道德和應(yīng)遵守的法律準則?！队嬎銠C科學導(dǎo)論》課程在大一第一個學期開設(shè)，新生雖然具有計算機的基本使用能力，但在計算機理論知識上的專業(yè)性不夠，大部分的知識對新生來說都是第一次接觸。如果一味地想把如此廣的知識介紹給學生，理解上的難度會影響他們學習的積極性，效果并不好。根據(jù)該課程近幾年的教學實踐，筆者總結(jié)出了教學中存在的一些問題，并對教學內(nèi)容的選取、教學方法和考核方式給出思考。
教學中存在的問題
計算機科學導(dǎo)論的教學內(nèi)容雖然相對淺顯，但是涵蓋的知識面很廣，幾乎包括計算機領(lǐng)域所有的理論知識，應(yīng)用技術(shù)、熱點研究問題等。在授課中不僅要把基本的概念介紹清楚，還要對最新的專業(yè)動態(tài)有所介紹。在教學過程中主要存在以下幾個問題。
1.合適教材難以選擇
我國的計算機科學導(dǎo)論教材非常多，按其內(nèi)容主要有以下三種：一、內(nèi)容為計算機各種辦公軟件的使用，使學生具有使用計算機的初步能力，和非計算機專業(yè)開設(shè)的《大學計算機文化基礎(chǔ)》課程等同[1]；二、將計算機專業(yè)學生大學四年要學的專業(yè)核心課程進行了濃縮，內(nèi)容涉及面廣；三、計算機和計算的本質(zhì)屬性用高度抽象的數(shù)學模型來刻畫[2]，內(nèi)容進行系統(tǒng)化、形式化的概括。由于目前中小學已開始開設(shè)了相關(guān)的課程，新生都具有不同程度的使用計算機的能力。所以選擇第一種教材對于計算機專業(yè)的學生會過于簡單，失去“專業(yè)引導(dǎo)”課程的本質(zhì)屬性；第二種教材在廣度和深度上是比較難以把握的；第三種教材過于抽象，教師難講，一般院校的學生難以理解。再加之計算機科學技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展變化非常快[3]，可謂日新月異，許多教材內(nèi)容的更新速度嚴重滯后。
2.理論教學過于復(fù)雜
新生非?？释麑I(yè)知識，計算機專業(yè)的新生對第一學期開設(shè)的計算機科學導(dǎo)論課程抱有很大的期望。教師希望通過講授該課程給學生初步建立整個學科的框架，指明計算機專業(yè)學習的方向，激發(fā)他們的學習興趣。但是把如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，編譯原理等專業(yè)課濃縮為一章進行敘述[4]，敘述方式上又較少考慮新生的知識背景和理解能力。理論教學中勉強把計算機科學系統(tǒng)知識精裝到學生的知識結(jié)構(gòu)中[5]，不斷出現(xiàn)的新概念、新理論和新知識使學生難以真正理解，又要求他們在短期內(nèi)消化吸收，這樣不但起不到很好的專業(yè)引導(dǎo)，反而使學生對計算機的學習望而生畏。
3.實驗內(nèi)容與理論教學相對獨立
本課程配有相應(yīng)的實驗內(nèi)容，但一般是以Windows操作系統(tǒng)和常用辦公軟件的操作為主，與理論教學相對獨立。
4.考核方式傳統(tǒng)化
對學生來說，最熟悉的考試方式是閉卷考試，這種考試方式注重對知識的記憶、理解和應(yīng)用。在大學學習期間，很多課程沒有單元測試、期中考試，采取的是直接的期末考試。學生到了期末死記硬背搞突擊，平時很少去細細思索所學內(nèi)容。本課程不只是介紹一些計算機專業(yè)的知識，更應(yīng)該引導(dǎo)學生思考相關(guān)的一些問題。
教學的幾點思考
1.教材內(nèi)容和補充新信息相結(jié)合
教材的內(nèi)容對基本知識介紹得比較全面，但為了提高教學質(zhì)量和教學的有效性，在教學內(nèi)容上教師需要適當?shù)剡x擇一些專業(yè)領(lǐng)域的新知識進行補充，如計算機技術(shù)和產(chǎn)品的最新發(fā)展、新成果、未來發(fā)展趨勢等[6]。學生在掌握計算機基本知識的基礎(chǔ)上對專業(yè)新知識有所了解，緊跟時代的新發(fā)展，與學生實際生活中接觸到的產(chǎn)品和概念有所共鳴，這樣可以激發(fā)他們學習本專業(yè)知識的興趣。
2.構(gòu)建啟發(fā)式教學模式
傳統(tǒng)的教學模式是非常封閉的，教師講解學生聽課，兩者的交流比較少。學生的這種被動局面制約了他們學習主動性的發(fā)揮。啟發(fā)式教學模式就是讓學生的學習方式從被動變?yōu)橹鲃?。教師在對基礎(chǔ)知識的介紹過程中，根據(jù)相應(yīng)的知識點設(shè)置相關(guān)問題，對學生進行分組選擇相應(yīng)問題；進行前期的文獻查找，撰寫論文培訓(xùn)后，讓學生自己去查閱相關(guān)資料，提煉內(nèi)容，形成一份綜合的材料，并在課堂上講解給同學們；教師及時對學生所講內(nèi)容進行總結(jié)評述。把課堂的某些時間讓學生掌控，教學中充分調(diào)動教師和學生的交流，在問題中探討學習，在參與中掌握相關(guān)知識。在這個過程中讓學生學會檢索文獻，整理資料，初步閱讀計算機專業(yè)文獻等；鼓勵學生從問題出發(fā)，去鉆研去思考，逐步訓(xùn)練專業(yè)的創(chuàng)新能力；在團隊中學會合作；鍛煉學生的表達能力；提高辦公軟件的使用能力；培養(yǎng)學生專業(yè)自信心；充分發(fā)揮學生的主動性。
3.適當增加理論教學的實驗
Windows操作系統(tǒng)和常用辦公軟件的操作這些操作技能需掌握，但課堂上講到的有些內(nèi)容最好配合相應(yīng)的實踐，給學生實實在在的接觸，這樣能使理論教學的效果更理想。
4.改變考核方式
大學的課程在考核上一般采取期末考試成績和平時成績相結(jié)合的方法。計算機導(dǎo)論課程內(nèi)容多，授課中若不采取傳統(tǒng)的教學方式，而是結(jié)合專題講座、學生參與教學的方式，該課程的部分考核可以在教學過程中完成。例如，可采取分組合作課題和獨立選題論文相結(jié)合的考核形式。分組合作課題在授課中完成，學生按所在分組，分工合作完成相關(guān)課題，上臺講演，并通過各小組之間的評比給出相應(yīng)成績，這項成績在教學中完成；獨立選題論文，學生自主選取與計算機領(lǐng)域相關(guān)的選題，以論文形式上交，培養(yǎng)學生獨立思考能力，這項考核在結(jié)課后一定時間內(nèi)完成。兩者結(jié)合，不增加學生記憶的壓力，又給了學生充分的自。
結(jié)束語
《計算機科學導(dǎo)論》課程在專業(yè)知識整體介紹的同時要激發(fā)學生學習本專業(yè)的興趣，發(fā)揮學生學習的主動性。課程難度和廣度不容易把握，教師要不斷更新教學內(nèi)容，改進教學方法，使《計算機科學導(dǎo)論》課程真正起到引導(dǎo)的作用。
參考文獻：
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論文摘要:文章通過對管理演變、現(xiàn)行行政管理誤區(qū)剖析、新時期行政管理科學化的走向等方面的理論分析,闡述了科學管理新趨勢,并深刻揭示新時期行政管理須注意的幾個環(huán)節(jié)。
論文關(guān)鍵詞:行政管理演變科學化走向
隨著社會化大生產(chǎn)的深入展開,對日常行政的指揮、監(jiān)督、控制成為強烈的必需,科學化管理的需求日益上升。實踐證明管理者素質(zhì)的高低,在極大程度上影響著政務(wù)效率與質(zhì)量。因此,對新時期行政管理科學化問題的探討具有十分重要的意義。
一、行政管理的演變
管理是一個歷史范疇,其作為實踐是歷經(jīng)無數(shù)人的努力,步步演變,才走向科學化的。從最初的經(jīng)驗管理發(fā)展到工業(yè)化時期的泰羅制和福特制管理,管理開始進入科學管理時期。泰羅在其《科學管理原理》中指出,科學管理是由組織、協(xié)調(diào)、合作、發(fā)揮每個人最高的效率,實現(xiàn)最大的富裕等多種要素結(jié)合而成的。這使人們對科學管理開始關(guān)注,特別是現(xiàn)代行為科學的誕生,為管理注入了新的心理因素,而系統(tǒng)論的發(fā)展,為系統(tǒng)管理的實施提供了強有力的理論指導(dǎo)。此時,以梅奧為代表的以人為本的管理思想開始占據(jù)主導(dǎo)地位,管理不僅僅是追求有序化、合理化,同時也追求人的需要的滿足,而且謀求管理的整個系統(tǒng)功能的優(yōu)化。這就是管理的科學化問題。
現(xiàn)代行政管理正在發(fā)生一系列的趨勢性變化。首先是從流行程序管理變?yōu)槌珜?dǎo)目標管理。程序管理要求管理者對被管理者明確行動的目標,且交代每一個行動的操作步驟,而目標管理僅需對被管理者明確目標及其工作要求,具體步驟由被管理者、操作層次的人自行解決。當然,不同的被管理者應(yīng)運用不同的管理方式,但在人力資源素質(zhì)不斷提高的今天,仍一味奉行程序性管理是過于落后了。
其次,從單一管理發(fā)展為分層管理。系統(tǒng)論中的結(jié)構(gòu)——層次——功能理論開始在管理中發(fā)揮作用。不同人員結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)(單位)要運用不同的管理模式,不同層次的管理者,其管理方法不能相同。高層次的管理者僅僅關(guān)注戰(zhàn)略性決策,而日常程序性決策都授權(quán)于低層次管理者操辦。不同的管理者其管理半徑不一樣,其控制力、監(jiān)督能力也不一樣。
再次,從剛性管理發(fā)展為柔性管理。剛性管理強調(diào)硬性行政命令約束,管理思維是非此即彼,容不得權(quán)變。而柔性管理認為管理存在彈性,管理者往往根據(jù)不同的被管理者和不同的情境而采取不同的管理方法,從而達到理想的管理效果。管理者注重對管理“柔性”因素的控制如管理風格、溝通、文化等。
第四,從無風險管理發(fā)展為危機管理。傳統(tǒng)的管理強調(diào)對被管理者的激勵與約束的對稱即所謂的獎懲機制的建立。通過表揚的手段、樹立典型的效應(yīng)來帶動一批人前進,不談憂患,不提危機,害怕被管理者受刺激過度,產(chǎn)生懼怕心理,影響工作及效率。危機管理在一些特殊情況下有其獨特、甚至令人意想不到的作用。如急中生智,置之死地而后生,都說明危機管理具有獨特功能。更值得注意的是,現(xiàn)在危機管理似乎有演變?yōu)橐环N經(jīng)常性管理模式的趨勢。如微軟公司總裁比爾·蓋茨在管理中強調(diào)“最好的軟件公司離真正破產(chǎn)永遠只有18個月”。正是有這種危機管理技能的運用,微軟公司才會日益強盛。
不僅僅是管理模式在變,而且管理的指導(dǎo)思想也在變。如鯰魚效應(yīng)和木桶原理,學習型組織的理論的興起等。鯰魚效應(yīng)是指在一批沙丁魚的遠途運輸中,如果摻入幾只兇猛的鯰魚,反而會使沙丁魚的死亡率降低,這是因為有了逃生的競爭,使沙丁魚游動頻率增高,從而生存力增強。同樣,在管理中,如果多引入一些不同類型的人才,則會使單位的生命力愈加旺盛,這破除了傳統(tǒng)的“一山難容二虎”的理念。木桶原理是指一只由幾十塊木板拼接而成的大木桶,其容量取決于最短一塊木板。這給管理者的啟示是:面對被管理者的差異與管理環(huán)節(jié)、問題的差異,其實是最薄弱的那一個環(huán)節(jié),可能會導(dǎo)致管理上的麻煩與致命傷。因此,一名優(yōu)秀管理者應(yīng)從最薄弱環(huán)節(jié)改進入手,去提升整體的管理績效。只有經(jīng)常性檢查,經(jīng)常性抓落實,抓責任制的貫徹才會獲得滿意的管理效果?，F(xiàn)代管理科學還告訴管理者,如何將自己所管理的組織發(fā)展成為一個學習型的組織,已是十分迫切的問題。傳統(tǒng)的管理認為,被管理者一次充電,受益終生,知識、才能運用只須儲備一次,便可應(yīng)付全部的挑戰(zhàn)。而在信息、知識經(jīng)濟時代,這一管理理念落伍了。只有帶領(lǐng)組織成為持續(xù)學習型的組織,擺脫單純的模仿,且成員之間相互學習,具有共同的愿景,一個單位、組織才會生機勃勃,不斷發(fā)展,不斷拓展成長空間,不斷超越同行,取得成功。
二、現(xiàn)行行政管理的誤區(qū)剖析
當前,一些人戲稱流行的行政管理模式為“領(lǐng)導(dǎo)就是開會、管理就是收費、協(xié)調(diào)就是喝醉”,一些管理人士甚至將其作為管理的金科玉律。這其實是行政管理庸俗化的表現(xiàn),是明顯的認識誤區(qū),在這種指導(dǎo)思想下進行管理將貽害無窮。
首先,將開會布置任務(wù),理解為可替代科學決策,這首先是管理者的悲哀。這種錯誤的認識容易造成“會?！边B綿,管理者開了會就等于任務(wù)布置了,事情完成了,長此以往,落實工作成為頑癥。而沒有落實的政策、措施等于一切都是空的,管理的效能無從體現(xiàn)。
其次,管理的中心任務(wù)是什么,僅僅是收費嗎?把管理權(quán)限混同于單項財權(quán)行使、賺錢的所為,這是將管理極端簡單化的表現(xiàn)。的確,好的管理可以產(chǎn)生經(jīng)濟效益與社會效益,但管理不是為了收費了事,這是管理導(dǎo)向的錯誤,會造成管理可有可無,機構(gòu)形同虛設(shè),人浮于事,最終斷送了事業(yè)。
再次,協(xié)調(diào)就是喝醉,這是將管理極端庸俗化的表現(xiàn)。當然,協(xié)調(diào)是需要將方方面面的利益進行平衡,對各方傾向、意見進行妥協(xié),但決不是一喝了事。管理既要協(xié)調(diào)管理者與被管理者,使二者利益、愿望與目標等大體相一致。做到上下同心,形成組織的凝聚力。要協(xié)調(diào)長遠利益與眼前利益,最終目標與近期目標之間的關(guān)系。也要協(xié)調(diào)管理者與工作任務(wù)相適應(yīng),還要協(xié)調(diào)被管理者與工作任務(wù)相適應(yīng),達到1+1>2的系統(tǒng)功能效應(yīng)。還有一種管理誤區(qū)就是一味多訂制度,認為有了制度就有了管理,從而導(dǎo)致規(guī)章多如牛毛,有否貫徹執(zhí)行則無人問津。這種錯誤的認識容易造成“文山”現(xiàn)象,管理者須簽閱大量的文件,哪有時間、精力去真正管理呢?其實,有了制度不等于就有了管理,有了制度,只是為管理準備了一些基本前提、準備了一些條件,這只是管理的開始,實際上,被管理者是否自覺執(zhí)行這些規(guī)章,是需要監(jiān)控、需要調(diào)研的,這都是管理的題中之義。制定過多的規(guī)章等于沒有規(guī)章,因此規(guī)章過濫也會影響管理的效能。
三、新時期行政管理的科學化走向
決策的科學化。作出一項正確而充分的決策,有賴于準確而充分的信息,也需有一套動力機制去刺激決策付諸實施。傳統(tǒng)的管理以領(lǐng)導(dǎo)者“拍頭腦決策”為主,憑經(jīng)驗、憑主觀決策,容易導(dǎo)致決策失誤,導(dǎo)致嚴重后果。因此,我們必須尋求決策的動力機制,健全為決策服務(wù)的信息系統(tǒng)。
辦公的自動化。辦公系統(tǒng)是決策系統(tǒng)與操作系統(tǒng)的銜接環(huán)節(jié),是落實決策的重要一環(huán)。制度、決策的落實在于執(zhí)行,它涉及到辦公環(huán)節(jié)的啟動,傳達貫徹、督辦決策的實施到位。傳統(tǒng)管理中的這些環(huán)節(jié)都已齊備,但缺乏的是高科技手段?，F(xiàn)代管理就是要借助于辦公自動化技術(shù),成倍地提高政務(wù)效率,建立督辦網(wǎng)絡(luò)體系,使事中、事畢都存在可測性與可控性,使決策者、管理者隨時能得到確切、全面的信息反饋,以便實現(xiàn)全程動態(tài)管理。
管理的信息化。無論是決策,還是日常管理監(jiān)督,都需要管理的信息化。提供全面、準確的信息是決策的前提,反饋實施信息是管理的要求,總結(jié)反映、宣傳信息是管理效能的體現(xiàn)。因此,信息化管理是走向科學化的必然要求。通過重視信息反饋,不斷改進管理方式。在管理過程中注意管理效果的信息反饋,以便隨時調(diào)整管理的目標和方式,達到優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】教學主客體；網(wǎng)絡(luò)教學平臺；交互
【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】B【論文編號】1009―8097 (2008) 08―0085―04
美國學者布蘭斯福特（1999）認為，許多新技術(shù)都具有交互性，可以更容易地創(chuàng)建教學環(huán)境，在這種環(huán)境中學生能夠通過實踐來學習、獲得反饋和不斷地改進他們的理解以及建構(gòu)新知識。以網(wǎng)絡(luò)和多媒體為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)教學必須而且只有具有豐富的交互機制，才能真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學的目標，才能激發(fā)學生探索知識的欲望和動力，才能直觀形象地提供學習內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)教學平臺具有豐富交互性是網(wǎng)絡(luò)教學的需要，是發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學有效性的必然要求。如何充分認識和設(shè)計網(wǎng)絡(luò)教學平臺的交互機制，已經(jīng)成為設(shè)計、開發(fā)和評價網(wǎng)絡(luò)教學平臺的重要內(nèi)容。目前，對于網(wǎng)絡(luò)教學平臺的交互研究大都集中在從技術(shù)角度分析如何設(shè)計和開發(fā)交互手段，較少從教學應(yīng)用層面分析網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互的含義和特性。本文在結(jié)合教學有效性探討的基礎(chǔ)上，從教學主客體關(guān)系角度分析網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互的涵義、分類和影響因素。
一 網(wǎng)絡(luò)教學交互的含義和要素分析
1 網(wǎng)絡(luò)教學交互的含義
國內(nèi)外有關(guān)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下教學交互的研究中，其涵義的解釋和描述主要包括：
（1） Merrill，L I & Jones(1990) 認為，學習中的交互是教學系統(tǒng)與學生之間，包括相關(guān)信息交換在內(nèi)的，實時的、動態(tài)的、相互的給予――提取過程。
（2） Gilbert和Moore(1998）認為，以計算機為媒體進行教學的交互性Interactivity是指學生和技術(shù)之間的信息交換。
（3） Wagner教授認為，交互是在相互影響的個體和群體之間的一種相互影響和信息交換，需要兩個主體和兩種活動之間的互動。
（4） 北京師范大學遠程教育研究中心陳麗認為（2004），教學交互是一種發(fā)生在學生和學習環(huán)境之間的事件，它包括學生和教師，以及學生和學生之間的交流，也包括學生和各種物化的資源之間的相互交流和相互作用。
綜合上述描述，可以歸納出網(wǎng)絡(luò)教學交互的定義：網(wǎng)絡(luò)教學交互是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學目標，所發(fā)生的學生、網(wǎng)絡(luò)教學資源和教師之間的相互影響的互動事件。既包含作為主體的學生和教師之間的社會交流以及他們與作為客體的網(wǎng)絡(luò)教學資源之間的互動和交流，也包括網(wǎng)絡(luò)教學資源本身的動態(tài)變化過程。
2 網(wǎng)絡(luò)教學交互的要素分析
任何一個教學系統(tǒng)都包括教師、學生和課程資源三大要素，其中課程資源包括教學媒體和教學信息。網(wǎng)絡(luò)教學系統(tǒng)作為一種特殊教學系統(tǒng)，其要素也可以歸納為三大要素：教師、學生和網(wǎng)絡(luò)教學平臺。網(wǎng)絡(luò)教學交互其實就是指教師、學生和網(wǎng)絡(luò)教學平臺之間的相互作用和關(guān)系。如圖1表示網(wǎng)絡(luò)教學交互的各要素關(guān)系。
圖中，網(wǎng)絡(luò)教學平臺涵蓋了網(wǎng)絡(luò)教學媒體以及承載與其上的教學信息，網(wǎng)絡(luò)教學交互主要有生機交互、師機交互、生生交互、師生直接交互、師生間接交互和資源內(nèi)部交互，其中除了師生直接交互與傳統(tǒng)教學中面對面交互相似之外，其他所有教學交互形式都與網(wǎng)絡(luò)教學平臺有關(guān)。網(wǎng)絡(luò)教學平臺的交互顯然成為網(wǎng)絡(luò)教學交互研究中最重要的課題，如果將師生直接交互排除在網(wǎng)絡(luò)教學交互范圍內(nèi)的話，網(wǎng)絡(luò)教學交互從技術(shù)上講就是網(wǎng)絡(luò)教學平臺的交互。
3 網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互的概念
網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互的定義可以描述為：網(wǎng)絡(luò)教學過程中，網(wǎng)絡(luò)教學平臺自身教學信息的動態(tài)呈現(xiàn)和生成以及與學生和教師之間由于相互作用形成的信息和情感交流活動。具體實現(xiàn)關(guān)系如圖1。
網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互的目的是使學生在網(wǎng)絡(luò)學習過程中，通過相互交流和相互作用，能改變自身行為，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學目標。當這種交互活動對學生的反應(yīng)能夠使學生的行為朝著教學目標方向發(fā)展時，網(wǎng)絡(luò)教學是有效的。因此，網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互重點是關(guān)注交互活動如何對學生學習的意義產(chǎn)生作用，如怎樣在網(wǎng)絡(luò)教學平臺上設(shè)計與現(xiàn)實實驗環(huán)境相仿的虛擬實驗場景和操作步驟；當學生學習過程遇到挫折是如何實時給予幫助和矯正；如何監(jiān)控學生的學習狀況等。
二 基于教學主客體關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互要素分析
1 網(wǎng)絡(luò)教學過程中的教學主客體關(guān)系
網(wǎng)絡(luò)教學是一個有機的社會活動系統(tǒng)，其要素也可以歸納為三大要素：教師、學生和網(wǎng)絡(luò)教學平臺（包含各種技術(shù)手段以及運行于其上的教學信息等）。其中教師和學生是系統(tǒng)的主體，網(wǎng)絡(luò)教學平臺是系統(tǒng)客體。它們之間相互聯(lián)系、相互作用。傳統(tǒng)教育中師生之間的關(guān)系比較緊密，教學交互總是離不開師生交互，總是將教師和學生之間的作用關(guān)系放在同等地位進行研究，而在以“學為中心”的思想影響下，由于網(wǎng)絡(luò)教學過程中教師和學生的聯(lián)系相對比較“松散”，對于網(wǎng)絡(luò)教學理論和實踐研究的重點和中心很容易偏向與學生，容易忽略教師的主導(dǎo)和參與作用，特別是教師對網(wǎng)絡(luò)教學資源的整合利用作用。因此，網(wǎng)絡(luò)教學過程中，只有教師和學生共同參與網(wǎng)絡(luò)教學平臺的交互，才能真正達到網(wǎng)絡(luò)教學的和諧發(fā)展，才能提高網(wǎng)絡(luò)教學的有效性。
（1） 師生“雙主”之間相互聯(lián)系，相互依存，形成主體結(jié)構(gòu)，成為網(wǎng)絡(luò)教學的動力系統(tǒng)，從而促進和推動網(wǎng)絡(luò)教學活動的進行。有人認為，網(wǎng)路教學不需要教師，只要有學生和平臺就可以實施網(wǎng)絡(luò)教學。這種想法首先否認了網(wǎng)絡(luò)教學平臺中教學資源的建設(shè)問題，其次否認了網(wǎng)絡(luò)教學的教學設(shè)計問題，這兩個方面都必須要教師參與才能進行和開展。只有教師設(shè)計和維護好網(wǎng)絡(luò)教學平臺才能保證學生能得到豐富而適合的交互內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)教學平臺的交互內(nèi)容也只有通過學生的交互才能使之真正發(fā)揮作用，達到教學效果。教師和學生之間是和諧平等的。
（2） 主體支配客體，客體制約主體。網(wǎng)絡(luò)教學的師生主體對教學平臺客體的支配作用主要表現(xiàn)在：教師根據(jù)需要設(shè)計制作網(wǎng)絡(luò)教學資源，選擇教學策略，改變教學內(nèi)容順序，對學習內(nèi)容進行管理等；學生選擇學習內(nèi)容，個性化學習界面，設(shè)置學習書簽等
（3） 客體是兩個主體聯(lián)系的橋梁。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，雖然教師和學生都屬于主體地位，但與它們出現(xiàn)在統(tǒng)一空間或時間范圍內(nèi)，這是網(wǎng)絡(luò)教學區(qū)別于傳統(tǒng)教育最顯著的地方。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)教學平臺是教師和學生進行交互的中介手段，師生可以通過留言板、BBS、站內(nèi)短消息、QQ等方法進行練習和對話。
2 基于教學主客體關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互要素
根據(jù)以上分析，網(wǎng)絡(luò)教學的交互不僅指學生和學生之間、學生和平臺、學生和教師之間的交互，還包括教師對教學平臺的操作和交互控制作用。網(wǎng)絡(luò)教學平臺的交互要素如圖2.
三 基于教學主客體關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互分類
從系統(tǒng)論角度看，網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互的對象可以分為主體和客體兩大要素，主體對象包括教師和學生，他們是交互系統(tǒng)的核心部分，客體對象包括網(wǎng)絡(luò)教學平臺以及作用于在其上的交互手段，它們是交互系統(tǒng)的必要條件。
從教學有效性角度看，網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互可以看作是網(wǎng)絡(luò)教學系統(tǒng)的縮影，也可以將這個系統(tǒng)看作是主體和客體的作用關(guān)系系統(tǒng)。這種交互可簡化為圖3。
根據(jù)主體和客體之間所建立的交互功能，可將網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互分為以下三類。
1 導(dǎo)航類交互
指網(wǎng)絡(luò)教學平臺如何呈現(xiàn)教學內(nèi)容及其關(guān)系，包括前臺學生主體如何瀏覽和選擇信息，后臺教師主體如何控制教學內(nèi)容的結(jié)構(gòu)和框架等。這類交互的作用是使學生通過前臺快速掌握學習內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu)、學習路徑和具體學習內(nèi)容，教師利用導(dǎo)航清晰的后臺快速生成網(wǎng)絡(luò)學習資源。
2 反饋強化類交互
指網(wǎng)絡(luò)教學平臺與學生主體之間的控制機制，當學生輸入某一信息后，系統(tǒng)能根據(jù)輸入情況作反饋響應(yīng)。反饋響應(yīng)可以是顯性的，也可以是隱性的。顯性響應(yīng)表現(xiàn)為學生能通過操作界面看到響應(yīng)結(jié)果，如學生測試結(jié)果反饋、學習狀況反饋等；隱性響應(yīng)表現(xiàn)為系統(tǒng)將響應(yīng)結(jié)果傳輸?shù)胶笈_數(shù)據(jù)庫保存或處理，它并不直接操作界面上顯現(xiàn)出來，學生不能直接看到響應(yīng)結(jié)果，如學生學習過程跟蹤、學習步調(diào)和學習內(nèi)容控制策略等。
3 功能操作類交互
指提供給學生主體操作網(wǎng)絡(luò)教學平臺的方法和操作界面的顯示技術(shù)交互，使學生熟悉網(wǎng)絡(luò)學習的基本方法和技術(shù)，降低學生計算機操作難度，增強交互界面的友好性。如網(wǎng)絡(luò)課程中幫助模塊、特殊教學資源的播放插件交互下載等。
四 教學主客體對網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互的影響
網(wǎng)絡(luò)教學過程作為一個雙向傳播的過程，教學主客體的各種因素都會影響教學交互的效果。如師生特征、學習材料類型、網(wǎng)絡(luò)自身特性、交互內(nèi)信息的深度和廣度以及可能出現(xiàn)的種種外界干擾都會影響交互的效果。
1 學生主體的特征
網(wǎng)絡(luò)教學的交互離不開學生的參與，學生是網(wǎng)絡(luò)教學交互的主體之一。網(wǎng)絡(luò)教學交互不是隨意設(shè)計和制作的，而是依據(jù)教學設(shè)計的方法和步驟特意地設(shè)計到教學中的。學生的學習動機、初始能力、學習風格、個性特征等因素都將直接影響到網(wǎng)絡(luò)教學平臺的交互設(shè)計。
（1） 學習動機
所謂動機，就是指引發(fā)并維持活動的傾向。在學習活動中，學生只有積極參與，才能完成知識意義的建構(gòu)。學習動機與學生的興趣和學習期望具有直接關(guān)系。因此，網(wǎng)絡(luò)教學平臺的交互策略要有利于激發(fā)和維持學生的學習興趣，交互內(nèi)容要符合學生的學習需要。學生的學習動機因素是網(wǎng)絡(luò)教學平臺交互設(shè)計的中心任務(wù)。
（2） 初始能力
此處的初始能力包括學生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的虛擬交際能力和計算機操作預(yù)備技能。前者指學生在以計算機為主的虛擬世界中進行學習交流、提問、回答和協(xié)作的能力，后者指學生在無直接幫助的情況下，與學習資源或?qū)W習伙伴進行計算機交互操作和控制網(wǎng)絡(luò)的能力。
（3） 學習風格
學習風格是個體在一定的生理特性基礎(chǔ)上，受社會環(huán)境和教育的影響，在長時期的活動中逐步形成的。威特金的知覺研究將學習風格分為“場獨立性”和“場依存性”?！皥霆毩⑿浴睂W生在認知活動中會更多地利用內(nèi)在參照作為信息加工的依據(jù)，他們的自我交互能力較強。對于這類學生，應(yīng)該提供更多的交互路徑和交互工具，使學生能對學習材料根據(jù)需要進行重組。場依存性學生則偏好集體學習情境，對于這類學生，要盡量利用網(wǎng)絡(luò)提供各種人際交互方式，例如利用網(wǎng)絡(luò)平臺進行小組討論、角色扮演、模擬等，提供給他們有明確指導(dǎo)的、結(jié)構(gòu)嚴密的學習材料。
2 教師主體的特征
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，不但沒有削弱教師在教學過程中的作用，相反，對教師的能力提出了更高的要求。
（1） 交互的意識：網(wǎng)絡(luò)教育要求教師具有現(xiàn)代教育意識。如果教師仍然停留在傳統(tǒng)的教育觀念上，還沒有建立以開放、創(chuàng)新、個性化等為特點的網(wǎng)絡(luò)交互意識，他就不會有設(shè)計網(wǎng)絡(luò)交互活動的主動性。
（2） 計算機操作能力和媒體設(shè)計水平：在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進行教學交互活動，對教師提出一些要求：具有熟練操作網(wǎng)絡(luò)和多媒體的能力；能靈活組織教學活動，運用各種教學方法，創(chuàng)設(shè)輕松愉快的教學環(huán)境和融洽的心理氛圍，激發(fā)學生探究興趣和創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生自主探索的能力；根據(jù)交互反饋的情況及時對學生予以恰當?shù)脑u價，以維持較高水平的交互活動。
3 學習材料的類型
學習材料之所以對交互策略產(chǎn)生影響，是因為不同學習內(nèi)容對交互提出了不同程度的要求，應(yīng)采用不同的交互設(shè)計策略。要素學習是學生對前人經(jīng)驗的接受，教學有著嚴密的邏輯結(jié)構(gòu)并通常配有相應(yīng)數(shù)量的練習。此時交互必須提供豐富的資源及對意義建構(gòu)作出適量的反饋評價。問題解決學習要求學生有效地把知識內(nèi)化為自己的認知結(jié)構(gòu)，以指導(dǎo)自己的認識和實踐。應(yīng)利用多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，創(chuàng)設(shè)開放性的問題情境、支持查詢和收集信息、成立協(xié)作小組、實現(xiàn)教師指導(dǎo)與監(jiān)控，完成總結(jié)和互評。探究學習是學生通過自主參與獲得知識的過程。應(yīng)利用網(wǎng)絡(luò)加強同伴之間的交互，或利用計算機的各種工具，讓學生設(shè)計各種情境，收集各種信息。
4 網(wǎng)絡(luò)自身的特性
在設(shè)計交互時，網(wǎng)絡(luò)的軟硬件環(huán)境是必需要考慮的一個重要因素。設(shè)計者首先要考察現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是否能夠滿足學習的需求，如網(wǎng)絡(luò)傳輸速率如何、操作系統(tǒng)對交互平臺的兼容程度等。如果網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不佳，將會挫傷學生交互的積極性和學習耐心，甚至會致使學生放棄交互活動。其次還要考慮軟件設(shè)計的藝術(shù)性，精彩動人的交互界面、良好的導(dǎo)航組織結(jié)構(gòu)和界面規(guī)劃能給學生藝術(shù)享受，無疑會增強學生的交互動機。
五 總結(jié)
網(wǎng)絡(luò)教學平臺的交互是教學內(nèi)容與學生和教師進行發(fā)生聯(lián)系的主要途徑，是教學過程實施的主要渠道。在網(wǎng)絡(luò)教學平臺的交互研究和設(shè)計中，必須運用系統(tǒng)方法，從交互對象的主客觀關(guān)系角度全面分析導(dǎo)航類交互、反饋強化類交互和功能操作類交互的設(shè)計策略，并充分考慮師生特征、學習材料類型、網(wǎng)絡(luò)自身特性等影響因素，從而合理運用網(wǎng)絡(luò)教學平臺的交互手段和方法提高網(wǎng)絡(luò)教學有效性。
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陳柳欽,湖南邵東縣人,天津社會科學院城市經(jīng)濟研究所研究員,天津市知名青年學者,青年經(jīng)濟學家,產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟、城市經(jīng)濟和城市金融問題專家。兼任教育部人文社會科學重點研究基地對外經(jīng)濟貿(mào)易大學中國WTO研究院特邀研究員,哈爾濱商業(yè)大學國際經(jīng)濟與貿(mào)易研究所研究員、經(jīng)濟學院教授,碩士研究生導(dǎo)師,哈爾濱理工大學客座教授,湖南科技大學商學院教授,天津理工大學經(jīng)濟管理學院碩士研究生導(dǎo)師,天津工業(yè)大學公共危機管理研究所特邀研究員,廣西民族大學兼職教授。
摘要: “數(shù)字城市”作為知識經(jīng)濟、信息社會發(fā)展的必然趨勢,代表的是一種世界潮流和城市發(fā)展的方向?！皵?shù)字城市”是21世紀城市發(fā)展的新主題,也是提高城市綜合競爭力,促進城市經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和人民生活水平提高的新動力,它不再是一個技術(shù)性概念,而是現(xiàn)代科技、社會、政治、經(jīng)濟影響下的新城市形態(tài)。本文闡述了“數(shù)字城市”的內(nèi)涵,并對“數(shù)字城市”建設(shè)的內(nèi)容與框架進行了細致的探討。
關(guān)鍵詞: 城市 信息化 城市信息化 “數(shù)字城市”
中圖分類號: F49
一、“數(shù)字城市”興起的背景
1998年1月31日,時任美國副總統(tǒng)戈爾在美國加利福尼亞科學中心發(fā)表了題為“數(shù)字地球:二十一世紀認識地球的方式(The Digital Earth: Understanding our planet in the 21st Century)”的講演中首次提出了“數(shù)字地球”的概念。戈爾指出:我相信我們需要一個“數(shù)字地球”,即一個以地球坐標為依據(jù)的、嵌入海量地理數(shù)據(jù)的、具有多分辨率的、能三維可視化表示的虛擬地球。詳細地說,“數(shù)字地球”是指以地球為對象,以地理坐標為依據(jù),具有多源、多尺度海量數(shù)據(jù)的融合,能用多媒體和虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行多維的表達,具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化特征的虛擬地球。簡單地說,“數(shù)字地球”是指數(shù)字化、信息化的地球。形象地說,“數(shù)字地球”是指整個地球經(jīng)數(shù)字化后由計算機、數(shù)據(jù)庫及通訊網(wǎng)絡(luò)來管理的巨型信息系統(tǒng)。同時,“數(shù)字地球”也是全球定位系統(tǒng)、遙感、地理信息系統(tǒng)、寬帶網(wǎng)絡(luò)及虛擬現(xiàn)實等現(xiàn)代高科技的高度綜合和升華,是當代科學技術(shù)發(fā)展的制高點。
1999年12月,來自20個國家的500余名科學家、工程師、教育學家、管理者及企業(yè)家匯聚北京,于“首屆國際數(shù)字地球會議”召開之際發(fā)表了著名的《數(shù)字地球北京宣言》。宣言指出:21世紀是一個以信息和空間技術(shù)為支撐的全球知識經(jīng)濟的時代,強調(diào)綜合全球?qū)Φ赜^測系統(tǒng)、全球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、全球?qū)Ш脚c定位系統(tǒng)、地球空間信息基礎(chǔ)設(shè)施及動態(tài)過程監(jiān)控的重要性;認識到數(shù)字地球有助于回應(yīng)人類面臨的諸方面的挑戰(zhàn);倡議政府、科技界、企業(yè)等共同推動數(shù)字地球的發(fā)展;建議實施數(shù)字地球過程中,應(yīng)優(yōu)先考慮環(huán)境、災(zāi)害、資源、可持續(xù)發(fā)展與人類生活質(zhì)量等方面。數(shù)字地球北京宣言的發(fā)表,標志著1998年戈爾提出數(shù)字地球概念后該領(lǐng)域在全球范圍的正式推進。
隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)的普及、信息高速公路的建設(shè)、“數(shù)字地球”概念的提出和推廣,全球掀起了一股強大的信息化浪潮。這股浪潮對世界各國的經(jīng)濟、政治、文化均產(chǎn)生了巨大的沖擊,它使得一些傳統(tǒng)的東西正在消逝,許多新事物、新現(xiàn)象層出不窮;它正在逐步改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)、生活方式及價值觀念,促進人們進行新的社會變革。由于計算機技術(shù)的產(chǎn)生以及在各個科學領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,大大促進了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和空間分析技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展,學科的相互交叉和技術(shù)的集成又不斷地拓寬新的應(yīng)用領(lǐng)域。信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已邁入了一個嶄新的時代。這些先進的、改變城市功能的技術(shù)主要表現(xiàn)為:(1)高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)突飛猛進,極大地提高了地理信息獲取和更新的能力;(2)寬帶光纖和衛(wèi)星通信為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及,極大地擴大了信息的通信交換能力;(3)分布式數(shù)據(jù)庫和共享技術(shù)的發(fā)展,極大地提高了信息存儲和管理能力;(4)仿真和虛擬技術(shù)的成熟,醞釀著信息應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的劃時代變革。信息技術(shù)變革的大趨勢必然深刻地影響到城市規(guī)劃、建設(shè)和管理行業(yè)的信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。傳統(tǒng)的城市規(guī)劃、建設(shè)和管理不得不向“數(shù)字城市”靠近,并努力追尋“數(shù)字城市”的發(fā)展模式。
城市是社會經(jīng)濟要素高度集中的區(qū)域,是人類經(jīng)濟、政治和文化活動的中心,是人流、物流、資金流和信息流聚集和擴散的基地。進入21世紀,信息化進一步得到了廣泛應(yīng)用和高度滲透,信息技術(shù)正孕育著新的重大突破。信息資源日益成為城市發(fā)展的重要生產(chǎn)要素、無形資產(chǎn)和社會財富。同時,經(jīng)濟全球化是經(jīng)濟增長要素特別是技術(shù)、資本、人力資源、知識等諸要素,在資本追求經(jīng)濟效益最大化的利益驅(qū)動下所出現(xiàn)的全球性流動和組合,以至于國別經(jīng)濟和區(qū)域經(jīng)濟越來越多地被納入了一體化的全球經(jīng)濟體系之中,人類社會經(jīng)濟發(fā)展的依賴性、互補性、關(guān)聯(lián)性更為增強,各種商品在全球流通,為世界人類所共享。2000年6月5日～7日,聯(lián)合國經(jīng)濟與社會事務(wù)部(UNDESA)和聯(lián)合國開發(fā)計劃署(UNDP)及亞太地區(qū)的城市市長參加的主題為“推動城市信息化,共創(chuàng)未來家園”的“亞太地區(qū)城市信息化高級論壇”,最后發(fā)表了《上海宣言》。該宣言指出,當今世界經(jīng)濟全球化已經(jīng)成為人類社會發(fā)展的總趨勢。信息化的程度和水平已經(jīng)成為衡量一個城市經(jīng)濟社會發(fā)展綜合實力和文明程度的主要指標。信息化正成為全球貿(mào)易、投資、資本流動和技術(shù)轉(zhuǎn)移以及社會、經(jīng)濟、文化等一切領(lǐng)域發(fā)展的主要推動力。信息化建設(shè)將有利于促進人類的共同富裕和共同進步。加強對城市信息化的理解,推進城市信息化建設(shè)與合作,將成為城市發(fā)展的新主題和新動力。城市信息化的主要表現(xiàn)形式是“數(shù)字城市”的建設(shè)。從技術(shù)角度看,“數(shù)字城市”是城市信息化實現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ),而且是城市信息化水平提高的一個重要特征?！皵?shù)字城市”是社會信息化發(fā)展必然,是當今發(fā)達國家信息化發(fā)展的主要特征。全球信息化正在引發(fā)當今世界的深刻變革,重塑著世界政治、經(jīng)濟、社會、文化和軍事發(fā)展的新格局。全球信息化的出現(xiàn)使得互聯(lián)網(wǎng)成為新世紀國人關(guān)注的熱點,而“數(shù)字城市”則是熱點中的焦點。
在戈爾于1998年9月首先提出了“數(shù)字化舒適社區(qū)建設(shè)”的倡議后,許多國家已經(jīng)對“數(shù)字城市”開展了相應(yīng)的工作。比如歐洲“數(shù)字城市”(EDC)中的虛擬赫爾辛基很有特色,3D界面是其一個非常重要的組成部分。日本的“數(shù)字京都”(DCK)項目始于1998年10月,目的是使其成為京都的社會信息主干,其設(shè)計思想是真實和活動。“真實”是指該“數(shù)字城市”是為實際的用戶服務(wù)的,而不是虛擬城市;“活動”是“數(shù)字城市”中的數(shù)據(jù)采集于現(xiàn)實的動態(tài)數(shù)據(jù)?！皵?shù)字京都”中的新技術(shù)開發(fā),處于國際領(lǐng)先地位。新加坡提出了“智能城市”的設(shè)想,為國民提供一個綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)和異步數(shù)字用戶專線,將新加坡90%的家庭連接在一起,實現(xiàn)“網(wǎng)上生存”的夢想。隨后,一些發(fā)展中國家也紛紛制定城市信息化發(fā)展政策,這些信息化城市或地區(qū)統(tǒng)一命名為“數(shù)字城市”。在國內(nèi),近十多年來,深圳、北京、?？凇?、廣州等城市和國內(nèi)著名科研院校相繼建立了一批專業(yè)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng),為“數(shù)字城市”的研究積累了經(jīng)驗和數(shù)據(jù)?！皵?shù)字城市”已成為我國各主要地、市進入21世紀后,在新的時代背景、經(jīng)濟背景、技術(shù)背景下,運用并發(fā)展空間技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù),最終將其集成并滲透到現(xiàn)代城市生活方面的一項重要的標志性建設(shè)。
目前,“數(shù)字城市”作為知識經(jīng)濟、信息社會發(fā)展的必然趨勢,代表的是一種世界潮流和城市發(fā)展的方向。深入開展“數(shù)字城市”的研究,積極推進“數(shù)字城市”的建設(shè),無論是對當前,還是對未來城市發(fā)展,都具有十分重要的意義。
二、“數(shù)字城市”的內(nèi)涵
由于“數(shù)字城市”是一個正在發(fā)展演變的概念,人們對它至今沒有統(tǒng)一和權(quán)威的解釋,存在很多的爭論和思考。
臺灣學者林峰田(1999)認為,“數(shù)字城市”是一項從人員組織、經(jīng)費、法令、土地使用等各種配合條件,到包括硬件、軟件和科技在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施,再到數(shù)據(jù)資料及其應(yīng)用服務(wù),直至社會文化五個層面的多層結(jié)構(gòu)的城市大系統(tǒng),他提出理想的“數(shù)字城市”應(yīng)能達到三個目標:第一,有效支援城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展,提高城市競爭力;第二,滿足市民日常的交通、購物、娛樂、休閑、安全、教育、醫(yī)療等需求,保障市民知與言的權(quán)利;第三,創(chuàng)造地方特色自主意識的網(wǎng)絡(luò)文化。
承繼成(2000)認為,信息化是指數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的全部過程。因此,信息化城市,也可以叫“數(shù)字城市”(或數(shù)碼港)、網(wǎng)絡(luò)城市和智能城市。俞正聲(2000)認為,所謂“數(shù)字城市”與“園林城市”、“生態(tài)城市”、“山水城市”一樣,是對城市發(fā)展方向的一種描述,是指數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要滲透到城市生活的各個方面。這將是世紀之交最重要的技術(shù)革命,將深刻改變?nèi)藗兞晳T的工作方式、生活方式甚至風俗習慣和思維方法。宋建元等(2001)認為,“數(shù)字城市”即城市數(shù)字化,是指充分利用遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、計算機技術(shù)和多媒體及虛擬仿真等現(xiàn)代科學技術(shù),對城市基礎(chǔ)設(shè)施和與生產(chǎn)生活發(fā)展相關(guān)的各方面進行多主體、多層面、全方位的信息化處理和利用,具有對城市地理、資源、生態(tài)、環(huán)境、人口、經(jīng)濟、社會等諸方面進行數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化管理、服務(wù)和決策功能的信息體系。郝力(2001)認為,從信息化廣義角度看,“數(shù)字城市”即是空間化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的技術(shù)系統(tǒng)。“數(shù)字城市”是物質(zhì)城市在信息世界的反映和升華。從城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的狹義角度看,“數(shù)字城市”可概括為“43VR”,即地理數(shù)據(jù)4D化;地圖數(shù)據(jù)三維化;規(guī)劃設(shè)計VR(Virtual Reality,虛擬現(xiàn)實)化。地理數(shù)據(jù)4D化指城市空間基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫包括數(shù)字線劃圖(DLG)、數(shù)字柵格地圖(DRG)、數(shù)字高程模型(DEM)、數(shù)字正射影像地圖(DOM);地圖數(shù)據(jù)三維化指地圖數(shù)據(jù)由現(xiàn)在的二維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為三維結(jié)構(gòu);規(guī)劃設(shè)計VR化指規(guī)劃設(shè)計和規(guī)劃管理在4D數(shù)據(jù)、三維地圖數(shù)據(jù)支撐下,將現(xiàn)有的二維作業(yè)對象和手段升級為三維和VR結(jié)合的作業(yè)對象和手段。
楊開忠、沈體雁(2001)認為,一般所指的“數(shù)字城市”是以3S技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐的城市空間信息運行系統(tǒng),是一個包括城市空間信息運行機理、空間信息運行技術(shù)系統(tǒng)、空間信息服務(wù)與產(chǎn)業(yè)體系和社會文化在內(nèi)的多層框架。也就是說,“數(shù)字城市”工程建設(shè)要在城市空間信息認知機制和資源配置機制的作用下,采用數(shù)字化的空間信息技術(shù)手段對作為物質(zhì)實體的城市系統(tǒng),特別是對與地理空間相關(guān)的經(jīng)濟社會現(xiàn)象進行數(shù)字化重現(xiàn)和虛擬,從而促進人們對城市的認識,規(guī)劃建設(shè)和管理,進而促進城市的人流、物流、資金流、信息流、交通流的通暢與協(xié)調(diào),提高城市競爭力和市民生活質(zhì)量。趙燕霞、姚敏(2001)認為,“數(shù)字城市”就是以數(shù)字化的方式表示城市及其各種信息,不僅應(yīng)該包括城市各類與空間位置有關(guān)的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、資源等),還應(yīng)該包括相關(guān)的人口、經(jīng)濟、教育、軍事等社會數(shù)據(jù),在現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上,形成一個具有智能性質(zhì)的城市巨系統(tǒng)。周曉穎、章申魯(2001)認為,“數(shù)字城市”是綜合運用現(xiàn)代高新技術(shù),對城市的基礎(chǔ)設(shè)施、功能機制進行信息自動采集、動態(tài)監(jiān)測管理和輔助決策服務(wù)的技術(shù)系統(tǒng),具有城市地理、資源、生態(tài)環(huán)境、人口、經(jīng)濟、社會等復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬仿真、優(yōu)化決策支持和可視化表現(xiàn)等強大功能。它與城市地理信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于,對城市有關(guān)數(shù)據(jù)能夠自動采集、處理分析、傳輸分化、自動或半自動智能決策,直接為社會公眾提供便利的信息服務(wù)。王滸等(2001)認為,“數(shù)字城市”就是基于城市空間信息基礎(chǔ)設(shè)施之上的城市居民社會信息生存空間。通過運用數(shù)字地球的關(guān)鍵技術(shù),如數(shù)據(jù)挖掘、知識提取和虛擬現(xiàn)實技術(shù),“數(shù)字城市”中廣泛的、多源的空間信息將被有效的集成和管理。最終,“數(shù)字城市”將提供給公眾和企業(yè)的不僅是虛擬的用戶界面以實現(xiàn)所謂的“數(shù)字生存”,更重要的是將輔助政府制定城市管理的綜合決策。
“數(shù)字城市”也稱信息城市、智能城市,以數(shù)字化的方式表示城市及其各種信息,不僅包括城市各類與空間位置有關(guān)的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、資源等),還包括相關(guān)的人口、經(jīng)濟、教育、軍事等社會數(shù)據(jù),在現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上,形成一個具有智能性質(zhì)的城市信息系統(tǒng)。顧朝林等(2002)認為,“數(shù)字城市”是指綜合運用地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、遙感系統(tǒng)(RS)等關(guān)鍵技術(shù),深入開發(fā)和應(yīng)用空間信息資源,建設(shè)服務(wù)于城市規(guī)劃、建設(shè)和管理,服務(wù)于政府、企業(yè)、大眾的信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)。其本質(zhì)是建設(shè)空間信息基礎(chǔ)設(shè)施并在此基礎(chǔ)上深度開發(fā)和整合應(yīng)用各種信息資源。牛文元(2002)認為,“數(shù)字城市”是從工業(yè)時代向信息化時代轉(zhuǎn)換的基本標志之一。它一般是指城市“自然、社會、經(jīng)濟”系統(tǒng)的范疇中,能夠有效獲取、分類存儲、自動處理和智能識別海量數(shù)據(jù)的、具有高分辨率和高度智能化的、既能虛擬現(xiàn)實又可直接參與城市管理和服務(wù)的一項綜合工程。
張靜(2002)認為,“數(shù)字城市”應(yīng)是四維(三維坐標加時間維)的、可視化的城市,不但包括城市三維空間的所有信息,而且還包括城市各種現(xiàn)象的歷史、現(xiàn)狀與未來信息,更為重要的是應(yīng)包括人的信息如位置,甚至思維信息,是一個四維的空間信息系統(tǒng)。通俗一點講,“數(shù)字城市”是指在城市規(guī)劃、建設(shè)、管理以及生產(chǎn)生活中,利用數(shù)字化技術(shù)、信息處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),將城市的各種數(shù)字、信息及各種信息資源加以整合并利用。城市規(guī)劃者、管理者和生活者,可以在有準確坐標、時間和對象屬性的五維虛擬城市環(huán)境中,進行規(guī)劃、決策、管理和生活,其感覺就像漫步于現(xiàn)實的街道上或是承坐直升飛機俯瞰城市一樣。李京文、甘德安(2002)認為,信息化的實質(zhì)就是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化,因此,“數(shù)字城市”廣義上指城市信息化,是指數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)滲透到城市生活的各個方面,其本質(zhì)是對物質(zhì)城市及其相關(guān)現(xiàn)象(經(jīng)濟社會特征)統(tǒng)一的數(shù)字化重現(xiàn)和認識,是用數(shù)字化的手段來處理、分析和管理整個城市,促進城市的人流、物流、資金流、信息流、交通流的通暢、協(xié)調(diào)高速。這些學者把“數(shù)字城市”等同于單一的城市信息化建設(shè),認為“數(shù)字城市”建設(shè)就是當前信息化發(fā)展過程中城市對信息化的一種回應(yīng)。
李琦等(2003)認為,“數(shù)字城市”是從信息化角度,對信息時代及準信息時代城市狀態(tài)的形象化刻化,表征在園林城市、生態(tài)城市等工業(yè)城市文明基礎(chǔ)之上,信息化基礎(chǔ)設(shè)施完備、信息數(shù)據(jù)資源豐富、信息化應(yīng)用與信息產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達、工業(yè)化與信息化持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展、人居環(huán)境舒適的良性城市狀態(tài)?！皵?shù)字城市”工程就是要在集成化高速寬帶城市通訊網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、城市空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、城市信息安全基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)上,整合城市信息數(shù)據(jù)資源,連接城市信息化孤島,開展面向政府、企業(yè)、公眾的個性化、多樣性綜合信息應(yīng)用服務(wù),同時,促進城市領(lǐng)域(行業(yè))信息化建設(shè),以信息化帶動工業(yè)化,促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,優(yōu)化城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生態(tài)結(jié)構(gòu)與城市空間規(guī)劃,促進工業(yè)化與信息化的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。劉忻(2003)認為,“數(shù)字城市”從功能上講是城市信息的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、可視化,即將城市的各種信息,如城市管理、城市設(shè)施、自然資源、社會資源、人文環(huán)境、經(jīng)濟、歷史等各方面信息,以數(shù)據(jù)形式整理、加工、存儲、分類、管理,通過計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全社會的信息共享、共建、交流、再現(xiàn),通過對城市信息的綜合分析和模型化處理,提高決策水平和應(yīng)用效率,最大限度地發(fā)揮資源潛力,為城市發(fā)展和提高居民生活質(zhì)量服務(wù)。從技術(shù)上講,“數(shù)字城市”是以計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)、大規(guī)模存儲技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)為基礎(chǔ),以寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)為橋梁,結(jié)合3S技術(shù)、遙測、虛擬現(xiàn)實技術(shù),對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類描述,并通過城市管理與決策模型及其他應(yīng)用模型,優(yōu)化資源配置,提供科學決策的現(xiàn)代化工具。從理論上講,“數(shù)字城市”在地理信息科學基礎(chǔ)上,結(jié)合計算機及網(wǎng)絡(luò)理論、現(xiàn)代城市理論、決策理論、控制論、系統(tǒng)論,復(fù)雜理論等,在計算機及網(wǎng)絡(luò)中虛擬城市,并結(jié)合不同部門、不同層次的信息交流、融合和挖掘,實現(xiàn)城市的綜合信息管理系統(tǒng)。
姜愛林(2004)認為,從城市建設(shè)的角度看,“數(shù)字城市”就是指在城市規(guī)劃建設(shè)與運營管理以及城市生產(chǎn)與生活中,充分利用數(shù)字化信息處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),將城市的各種數(shù)字信息及各種信息資源加以整合并充分利用的一種系統(tǒng)工程或管理模式。從信息化角度看,“數(shù)字城市”是以信息技術(shù)為支撐、以信息產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)、以信息服務(wù)為中心的一系列數(shù)據(jù)庫和信息系統(tǒng)的一種城市發(fā)展模式。
戴汝為(2005)認為,“數(shù)字城市”是一類開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。“數(shù)字城市”在功能、結(jié)構(gòu)和龐大、復(fù)雜的多層次系統(tǒng),及與周邊、全國以至世界的聯(lián)系等方面,無不具備著開放的雜巨系統(tǒng)的特性。
謝明(2005)認為,“數(shù)字城市”是對城市發(fā)展方向的一種描述,是對組成城市的各種要素和現(xiàn)象的一種數(shù)字化重現(xiàn)和認知,用信息化的手段收集、分析并管理城市的生產(chǎn)生活,促進城市的人流、物流、資金流、信息流、交通流更加順暢和協(xié)調(diào)?！皵?shù)字城市”的建設(shè)基于地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感、網(wǎng)絡(luò)、多媒體、虛擬仿真等技術(shù),綜合城市空間和人文信息,服務(wù)于城市規(guī)劃、城市建設(shè)和管理、經(jīng)濟社會發(fā)展等各個方面。
江綿康(2006)認為,“數(shù)字城市”是“數(shù)字地球”的主要空間節(jié)點,是“數(shù)字地球”的重要組成部分,是“數(shù)字地球”在城市的具體體現(xiàn)。所謂“數(shù)字城市”,通俗地講是指在城市的生產(chǎn)、生活等活動中,利用數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將城市的人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟、社會等以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的方式加以展現(xiàn)?！皵?shù)字城市”的本質(zhì)是把城市的各種信息資源整合起來加以充分利用。
杜靈通、韓秀麗(2007)認為,可以將“數(shù)字城市”定義為利用各種信息獲取、存儲、傳輸、表達、處理等支撐技術(shù),將表征真實城市的信息數(shù)字化,形成一個虛擬的城市實體,并利用這個數(shù)字化城市實體來解決各種各樣的現(xiàn)實問題。它的目的跟數(shù)字地球一樣,都是為了解決現(xiàn)實的自然和社會活動中諸方面的問題。
彭學君、李志祥(2007)認為,“數(shù)字城市”是指一個由數(shù)字技術(shù)支撐的信息化的城市,是指數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)滲透到城市生活的各個方面,它應(yīng)該能夠自動和非自動地獲取與城市有關(guān)的海量數(shù)據(jù),并從中挖掘出有價值的信息為城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和可持續(xù)發(fā)展提供決策支持和具有數(shù)字實驗室特性的技術(shù)系統(tǒng),是一種虛擬城市模型。
李宗華(2008)認為,“數(shù)字城市”概念可以分為廣義的和狹義的兩種。廣義上指城市信息化。它既是城市信息化總的概述,又是城市信息化的目標,是用數(shù)字化的手段來處理、分析和管理整個城市,促進城市人流、物流、資金流、信息流、交通流的通暢、協(xié)調(diào)?！皵?shù)字城市”是為調(diào)控城市、預(yù)測城市、監(jiān)管城市提供了革命性的手段,是對城市發(fā)展方向本質(zhì)特征的一種描述。狹義上是指綜合運用地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、遙感系統(tǒng)(RS)、網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù),建設(shè)服務(wù)于城市規(guī)劃、建設(shè)、管理,服務(wù)于政府、企業(yè)、公眾,服務(wù)于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展的信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)。
陳建軍(2010)認為,“數(shù)字城市”具有雙重含義:一方面,是指以遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)等空間信息技術(shù)為主要手段,對地理信息資源進行整合,構(gòu)建“數(shù)字城市”地理空間框架,建設(shè)城市地理信息公共服務(wù)平臺,是城市實體在計算機中的虛擬表達;另一方面,是指以城市地理信息公共服務(wù)平臺,通過城市信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),開發(fā)、整合、利用各類信息資源,實現(xiàn)城市的經(jīng)濟、社會、生態(tài)各個運作層面的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。
盡管對于“數(shù)字城市”的定義還無法形成統(tǒng)一的標準化定義,但從專家們的意見和城市信息化實施的過程看,其狹義上的理解取得了比較一致的看法,“數(shù)字城市”就是基于3S(地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS、遙感系統(tǒng)RS)等關(guān)鍵技術(shù),深入開發(fā)和應(yīng)用空間信息資源,建設(shè)服務(wù)于城市規(guī)劃、城市建設(shè)和管理,服務(wù)于政府、企業(yè)、公眾,服務(wù)于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展的信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)。從信息化廣義角度看,城市系統(tǒng)處于一個開放的環(huán)境中,需要不斷的和環(huán)境交換物質(zhì)、信息和能量,是一個復(fù)雜的信息系統(tǒng)。
總之,“數(shù)字城市”是信息時代背景下城市及其理論發(fā)展的一種必然,是現(xiàn)代城市發(fā)展的必經(jīng)之路。它是以信息技術(shù)為支撐、以信息服務(wù)為中心的一種城市發(fā)展模式;它以可視化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的表達方式對物質(zhì)城市進行數(shù)字化的再現(xiàn)與升華,形成統(tǒng)一的、可共享的信息管理與服務(wù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(如綜合市情系統(tǒng)、城市規(guī)劃系統(tǒng),智能交通系統(tǒng)、遠程教育或醫(yī)療系統(tǒng)等),為市政府提供決策支持、為民眾提供服務(wù)。它具有使現(xiàn)代城市管理更快捷高效、使城市居民更輕松方便的眾多優(yōu)點,是未來城市可持續(xù)發(fā)展的一個主要方向?！皵?shù)字城市”是21世紀城市發(fā)展的新主題,也是提高城市綜合競爭力,促進城市經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和人民生活水平提高的新動力。在這種認識下,“數(shù)字城市”不再是一個技術(shù)性概念,“數(shù)字城市”是現(xiàn)代科技、社會、政治、經(jīng)濟影響下的新城市形態(tài),建立在已有的物質(zhì)城市基礎(chǔ)上,結(jié)合多種學科技術(shù),實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。
三、“數(shù)字城市”的內(nèi)容與框架
楊開忠、沈體雁(2001)認為,作為城市空間信息運行系統(tǒng),“數(shù)字城市”是一個包括運行機制與保障系統(tǒng)、空間信息技術(shù)系統(tǒng)、空間信息增值服務(wù)活動與產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)、社會文化系統(tǒng)等層面在內(nèi)的多層次框架體系。段學軍、顧朝林等(2001)認為,“數(shù)字城市”由下列體系構(gòu)成:數(shù)據(jù)獲取與更新體系、數(shù)據(jù)處理與儲存體系、信息提取與分析體系、網(wǎng)絡(luò)體系、應(yīng)用模型體系、專用軟件體系、咨詢服務(wù)體系、專業(yè)人員體系、用戶體系、教育體系、標準與互操作體系、法規(guī)和財經(jīng)體系等(見圖1)?！皵?shù)字城市”的功能結(jié)構(gòu)為:(1)數(shù)字商務(wù),包括網(wǎng)上貿(mào)易、虛擬商場、網(wǎng)上市場管理等;(2)數(shù)字金融,包括數(shù)字銀行、數(shù)字股市、數(shù)字期貨、數(shù)字保險等;(3)數(shù)字社會,包括數(shù)字影院、戲院、數(shù)字旅游、網(wǎng)上辦各種手續(xù)等;(4)數(shù)字教育,包括虛擬教室、虛擬實驗、虛擬圖書館等;(5)數(shù)字醫(yī)院,包括網(wǎng)上健康咨詢、網(wǎng)上會診、網(wǎng)上護理等;(6)數(shù)字政務(wù),包括數(shù)字會議、數(shù)字議會等?？苡杏^(2001)認為,“數(shù)字城市”不僅包括城市的數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字社會、數(shù)字生活、數(shù)字政府、數(shù)字企業(yè)、數(shù)字社區(qū)和數(shù)字家庭等,而且包括城市的數(shù)字地籍、數(shù)字規(guī)劃、數(shù)字水系、數(shù)字交通、數(shù)字電力、數(shù)字通信、數(shù)字旅游、數(shù)字生態(tài)、數(shù)字抗災(zāi)、數(shù)字商務(wù)和數(shù)字金融等。同時,寇有觀還建立了一個“數(shù)字城市”系統(tǒng)框架。這個“數(shù)字城市”系統(tǒng)是城市公用信息平臺上的空間信息獲取更新處理和應(yīng)用系統(tǒng),包括城市公用信息平臺(網(wǎng)絡(luò)體系)、城市空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、城市地理空間數(shù)據(jù)交換中心、行業(yè)空間數(shù)據(jù)工程數(shù)據(jù)獲得和更新體系、數(shù)據(jù)庫體系、應(yīng)用體系、動態(tài)監(jiān)測體系等(見圖2)。
姜愛林(2002)認為,“數(shù)字城市”構(gòu)建的基本框架應(yīng)包括5個方面:(1)通過推動信息化建設(shè),使政府的宏觀調(diào)控機制與培養(yǎng)競爭機制達到有機的統(tǒng)一,形成公平、有序的市場秩序。(2)加強政策法規(guī)建設(shè),體現(xiàn)管理意識,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。(3)建好地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺,促進基礎(chǔ)信息資源有效共享。(4)建立應(yīng)急聯(lián)動指揮和智能交通管理兩個綜合性應(yīng)用系統(tǒng),帶動一批行業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)。(5)推進基礎(chǔ)教育信息化,培養(yǎng)信息化人才,為構(gòu)筑學習型城市服務(wù)。
張靜(2002)認為,“數(shù)字城市”的主要內(nèi)容有3項:(1)信息基礎(chǔ)設(shè)施,要有高速寬帶網(wǎng)絡(luò)和支撐的計算機服務(wù)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng),也就是說“數(shù)字城市”的第一項任務(wù)是解決“修路”的問題,即為“數(shù)字城市”建立一條信息高速公路。(2)數(shù)據(jù)和信息,特別是“空間數(shù)據(jù)”。據(jù)統(tǒng)計,人類生活和生產(chǎn)的信息有80%與空間位置有關(guān)。“數(shù)字城市”的基礎(chǔ)平臺是城市空間數(shù)據(jù)框架,這個框架提供一個可以精確地、始終如一地獲取、配準和集成城市空間信息的基礎(chǔ)。它包括空間控制數(shù)據(jù),航測與遙感影像數(shù)據(jù),各種比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫,以及相關(guān)的專題數(shù)據(jù)庫等等。(3)人,管理“數(shù)字城市”和使用“數(shù)字城市”的人。與管理我們的“現(xiàn)實城市”相對應(yīng),管理“數(shù)字城市”要逐漸建立起相應(yīng)的機構(gòu)和規(guī)范,要不斷地對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進行建設(shè)、更新、維護和升級,并協(xié)調(diào)用戶的訪問。除管理“數(shù)字城市”的人之外,培養(yǎng)使用“數(shù)字城市”的人也是一項重要的基礎(chǔ)工作。只是建設(shè)了“數(shù)字城市”而沒有人用,也是一種浪費,也產(chǎn)生不了社會經(jīng)濟效益。只有成千上萬的企業(yè),成百萬、上千萬的市民應(yīng)用“數(shù)字城市”才可以產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟效益,促進國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。
段學軍(2003)認為,“數(shù)字城市”的基本框架由6個方面構(gòu)成:(1)數(shù)據(jù)獲取與更新體系。包括各類遙感設(shè)施,即高分辨率高光譜衛(wèi)星、星―機―地數(shù)據(jù)接收設(shè)施、地面臺站及人文、經(jīng)濟等數(shù)據(jù)獲取設(shè)施等。(2)數(shù)據(jù)處理儲存體系。包括高密度高速率的海量數(shù)據(jù)儲存設(shè)施,多分辨率海量數(shù)據(jù)實時存貯、壓縮、處理技術(shù),元數(shù)據(jù)管理技術(shù)、空間數(shù)據(jù)倉庫等。(3)數(shù)據(jù)信息提取與分析體系。包括數(shù)據(jù)互操作、多源數(shù)據(jù)集成、海量空間數(shù)據(jù)的智能提取與分析、決策支持等設(shè)施與技術(shù)。(4)網(wǎng)絡(luò)體系。包括高速寬帶網(wǎng)絡(luò)、智能網(wǎng)絡(luò)、支持基于網(wǎng)絡(luò)分布式計算的操作系統(tǒng)、基于對象的分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、分布處理和互操作協(xié)議等。(5)應(yīng)用模型體系。為用戶提供實際應(yīng)用的解決方案,利用其我們將能夠更好地認識和分析所觀測到的海量數(shù)據(jù),從中找出規(guī)律和知識。(6)專用軟件體系。完成城市信息處理、實現(xiàn)“數(shù)字城市”功能的基本工具,包括數(shù)字圖象處理軟件、GIS軟件、統(tǒng)計分析軟件、數(shù)據(jù)可視化軟件等。承繼成等(2003)提出,“數(shù)字城市”內(nèi)容框架包括基礎(chǔ)設(shè)施、資源管理和應(yīng)用服務(wù)三部分。基礎(chǔ)設(shè)施包括通訊層、數(shù)據(jù)層、保障層三部分。管理層主要是指對“數(shù)字城市”信息基礎(chǔ)設(shè)施的管理及信息數(shù)據(jù)資源的集成與融合、應(yīng)用的集成與融合的管理。應(yīng)用服務(wù)層包括基礎(chǔ)公共服務(wù)層、管理應(yīng)用層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、服務(wù)應(yīng)用層(見表1)。
岳為民(2003)從“數(shù)字昆明”的角度指出,“數(shù)字城市”的基本框架是由“一個關(guān)鍵、三個基礎(chǔ)、三條主線、七大支柱”構(gòu)成:(1)一個關(guān)鍵。就是城市數(shù)據(jù)的全面規(guī)范和高度共享。(2)三個基礎(chǔ)。即信息基礎(chǔ)設(shè)施、空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及管理“數(shù)字城市”和使用“數(shù)字城市”的人。(3)三條主線。第一,政府管理與決策行為的數(shù)字化(數(shù)字政府);第二,企業(yè)經(jīng)營管理行為的數(shù)字化(數(shù)字企業(yè));第三,市民生活的數(shù)字化(數(shù)字生活);(4)七大支柱:即政府上網(wǎng)、電子商務(wù)、信息產(chǎn)業(yè)、信息港、智能建筑、智能交通與城市規(guī)劃、建設(shè)和管理信息化。
姜愛林(2004)認為,“數(shù)字城市”的內(nèi)容包括技術(shù)組成、組織結(jié)構(gòu)及應(yīng)用等方面?！皵?shù)字城市”的技術(shù)組成包括:(1)寬帶多媒體網(wǎng)絡(luò);(2)電子地圖及網(wǎng)站服務(wù)系統(tǒng);(3)高分辨率衛(wèi)星、航空遙感技術(shù);(4)三維地理信息系統(tǒng)技術(shù);(4)OPEN GIS標準、遠程互操作、互運算等信息共享技術(shù);(5)虛擬仿真技術(shù);(6)“數(shù)字城市”信息模型與體系結(jié)構(gòu),包括城市建筑、交通、能源、通信、服務(wù)、文化設(shè)施和行政管理的信息模型及體系結(jié)構(gòu);(7)“數(shù)字城市”的運行管理技術(shù),包括通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其管理,數(shù)據(jù)組織及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,決策模型管理,城市信息安全保障機制;(8)“數(shù)字城市”的功能系統(tǒng),包括公用信息平臺,專業(yè)信息平臺等。“數(shù)字城市”組織結(jié)構(gòu),即“數(shù)字城市”工程將通過建設(shè)寬帶多媒體網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施平臺,整合城市信息資源,建立電子政務(wù)、電子商務(wù)、社會保障等空間信息管理服務(wù)系統(tǒng)。王鳳霞、張超(2004)在“數(shù)字地球”和“數(shù)字城市”的基礎(chǔ)上,提出了“數(shù)字上?！笨傮w框架模型(如圖3所示)。
謝明(2005)綜合當時我國“數(shù)字城市”建設(shè)和發(fā)展的情況提出,“數(shù)字城市”框架主要由以下四個方面構(gòu)成:(1)數(shù)據(jù)獲取和更新體系。通過各種手段獲取的“數(shù)字城市”相關(guān)信息,包括城市空間數(shù)據(jù)框架(基礎(chǔ)電子地圖、衛(wèi)星影像、航空影像)、城市規(guī)劃建設(shè)信息、城市社會經(jīng)濟信息、城市管理信息等,并建立起行之有效的在城市管理過程中對各種信息進行更新的機制。(2)數(shù)據(jù)存儲、加工和管理體系。該部分內(nèi)容包括建立起海量數(shù)據(jù)存儲體系,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速存取,并在空間定位的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對信息的加工和管理,包括元數(shù)據(jù)管理、空間數(shù)據(jù)倉庫、多源數(shù)據(jù)集成與互操作、海量空間數(shù)據(jù)的職能提取與分析、輔助決策支持等。(3)網(wǎng)絡(luò)支持體系。包括高速寬帶網(wǎng)絡(luò)、智能網(wǎng)絡(luò)、支持基于網(wǎng)絡(luò)分布式計算的操作系統(tǒng)、基于對象的分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等,共同構(gòu)成支撐“數(shù)字城市”的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系。(4)專用軟件和輔助決策支持系統(tǒng)。用于完成城市信息處理、實現(xiàn)“數(shù)字城市”各基礎(chǔ)功能的工具軟件,包括數(shù)字圖像處理軟件、地理信息系統(tǒng)軟件、統(tǒng)計分析軟件、數(shù)據(jù)可視化軟件等等,并由此衍生出基于各種決策模型的輔助決策系統(tǒng)和應(yīng)用解決方案。
寇有觀(2006)認為,“數(shù)字城市”總體框架可以概括為五大平臺、五個中心、五類應(yīng)用、五大工程,政策、法規(guī)、標準、規(guī)范體系和安全、組織、資金、人才保障體系等。五大平臺是信息網(wǎng)絡(luò)平臺、公用信息平臺、專題信息平臺(多個)、空間信息平臺和決策支持平臺。五個中心包括信息網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)中心、信息資源管理中心、身份認證中心、信息服務(wù)中心和決策支持中心。五類應(yīng)用包括電子政務(wù)、電子商務(wù)、社會服務(wù)、經(jīng)濟運行服務(wù)和城市規(guī)劃、建設(shè)、管理與運營。五大工程包括市民卡工程、金融信息工程、社會勞動保障信息工程、社區(qū)服務(wù)信息工程和金旅工程?！皵?shù)字城市”大力推進地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)和遙感技術(shù)在城市的應(yīng)用。
孫旭陽、馮一民(2006)認為,“數(shù)字城市”的建設(shè)內(nèi)容主要包括7個方面:(1)城市信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。(2)城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)。(3)電子政務(wù)建設(shè)。(4)電子社區(qū)建設(shè)。(5)公共信息服務(wù)體系建設(shè)。(7)數(shù)字行業(yè)應(yīng)用建設(shè)。吳慶雙(2007)認為,“數(shù)字城市”的構(gòu)成體系包括:數(shù)據(jù)獲取與更新體系、數(shù)據(jù)處理與儲存體系、信息提取與分析體系、數(shù)據(jù)與信息傳播體系、數(shù)據(jù)庫體系、網(wǎng)絡(luò)體系、應(yīng)用模型體系、專用軟件體系、咨詢服務(wù)體系、專業(yè)人員體系、用戶體系、教育體系、標準與互操作系統(tǒng)、法規(guī)與財經(jīng)體系等。
馬娟、秦凱(2007)認為,“數(shù)字城市”建設(shè)的主要任務(wù)包括:城市地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)、基礎(chǔ)地理信息采集體系的建設(shè)、政策法規(guī)與標準體系的建設(shè)、技術(shù)支持體系的建設(shè)、地理空間信息交換網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)、組織機構(gòu)的建設(shè)等,以及實現(xiàn)覆蓋整個城市的多尺度、多分辨率、現(xiàn)勢性好的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。
彭學君、李志祥(2007)認為,數(shù)字化城市涵蓋了整個城市各方面的信息及應(yīng)用,總體上可分為三個層次十個組成部分。三個層次為信息基礎(chǔ)層、應(yīng)用層、綜合決策層。十個組成部分包括:城市公用信息網(wǎng)絡(luò)平臺和骨干網(wǎng)、空間數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)設(shè)施、政府類應(yīng)用、企業(yè)類應(yīng)用、公眾類應(yīng)用、區(qū)域類應(yīng)用、數(shù)字門戶網(wǎng)站、信息資源管理中心、城市綜合決策指揮系統(tǒng)、政策法規(guī)規(guī)章及管理制度和技術(shù)標準及各種應(yīng)用規(guī)范。
李宗華(2008)認為,“數(shù)字城市”涉及城市信息化的方方面面,總體上可以分為3個層次、9個組成部分,它們構(gòu)成一個統(tǒng)一的整體(如圖4所示)。3個層次為:基礎(chǔ)層、管理層和應(yīng)用層。9個組成部分為:城市信息基礎(chǔ)設(shè)施、城市空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、空間信息資源管理與交換中心、法律法規(guī)與政策、技術(shù)與標準、政府類應(yīng)用、行業(yè)類應(yīng)用、企業(yè)類應(yīng)用和公眾應(yīng)用。
曹蕾(2009)認為,“數(shù)字城市”的內(nèi)容可以概括為4個方面:城市基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化,城市信息和交換網(wǎng)絡(luò)化,城市生活和管理智能化和城市空間數(shù)據(jù)可視化。“數(shù)字城市”框架體系大體由3部分組成:(1)基本平臺部分,主要為城市綜合信息平臺、城市空間基礎(chǔ)信息平臺和城市電信基礎(chǔ)設(shè)施平臺;(2)“數(shù)字城市”服務(wù)對象(用戶),該部分主要為政府、企業(yè)、社區(qū)、公眾構(gòu)成的各類應(yīng)用系統(tǒng),作為核心應(yīng)用系統(tǒng)是“數(shù)字城市”發(fā)揮作用的根本;(3)關(guān)鍵技術(shù),它是“數(shù)字城市”的技術(shù)支撐,主要為計算機技術(shù)、海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、3S技術(shù)、對地觀測技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、互操作技術(shù)等。
張立平(2009)認為,“數(shù)字城市”的內(nèi)容包括技術(shù)組成、組織結(jié)構(gòu)及應(yīng)用等方面?！皵?shù)字城市”組織結(jié)構(gòu),即“數(shù)字城市”工程將通過建設(shè)寬帶多媒體網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施平臺,整合城市信息資源,建立電子政務(wù)、電子商務(wù)、社會保障等空間信息管理服務(wù)系統(tǒng)?！皵?shù)字城市”是城市信息技術(shù)的綜合應(yīng)用,也是當前信息技術(shù)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。就這個意義而,“數(shù)字城市”應(yīng)用十分廣泛,歸納起來主要有12個方面:電子政務(wù)、電子商務(wù)、城市智能交通、市政基礎(chǔ)設(shè)施管理、公共信息服務(wù)、遠程教育、社會醫(yī)療保障、社區(qū)管理、突發(fā)事件處理、城市環(huán)境檢測、智能化小區(qū)、水網(wǎng)調(diào)配?！皵?shù)字城市”的體系結(jié)構(gòu)包括:(1)數(shù)據(jù)獲取與更新體系。包括城市地表、上空及地下等自然地理數(shù)據(jù)的自動獲取系統(tǒng),城市基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)的實時獲取和更新體系,城市人文、經(jīng)濟、政論等社會數(shù)據(jù)的變更與監(jiān)控系統(tǒng)等。(2)數(shù)據(jù)處理儲存體系。包括高密度高速率的海量數(shù)據(jù)儲存設(shè)施、多分辨率海量數(shù)據(jù)實時地存儲、壓縮、處理技術(shù)、元數(shù)據(jù)管理技術(shù)、空間數(shù)據(jù)倉庫等。(3)信息提取與分機體系。包括數(shù)據(jù)互操作、多元數(shù)據(jù)集成、信息智能提取分機、海量空間數(shù)據(jù)的智能提取與分析、決策支持等設(shè)施與技術(shù)。(4)網(wǎng)絡(luò)體系。包括高寬帶網(wǎng)絡(luò)、智能網(wǎng)絡(luò),支持基于網(wǎng)絡(luò)的分析式計算操作系統(tǒng),基于對象的分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù),分布處理和互操作協(xié)議等。(5)應(yīng)用體系。包括城市規(guī)劃、地籍管理、城市防災(zāi)、城市交通等。同時還包括城市網(wǎng)絡(luò)生活方式等。(6)管理體系。包括專業(yè)人員小組、教育培訓(xùn)、安全管理、系統(tǒng)維護、標準與互操作規(guī)范、相關(guān)法規(guī)等。
馬佩勛、謝海波(2009)認為,“數(shù)字城市”的框架體系涵蓋了城市建設(shè)的各個方面,是由戰(zhàn)略政策層、信息基礎(chǔ)層、應(yīng)用服務(wù)層和分析決策層組成的有機整體。戰(zhàn)略政策層包括“數(shù)字城市”的發(fā)展戰(zhàn)略及總體框架、信息技術(shù)標準、政策法規(guī)規(guī)章制度和技術(shù)保障體系等;信息基礎(chǔ)層由城市公用信息網(wǎng)絡(luò)平臺、中心骨干網(wǎng)、區(qū)域骨干網(wǎng)、通信管線、空間數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)標準體系和協(xié)調(diào)維護機制等組成;應(yīng)用服務(wù)層根據(jù)“數(shù)字城市”功能特征分為電子政務(wù)、電子商務(wù)、城市規(guī)劃建設(shè)及運行、經(jīng)濟運行服務(wù)和社會綜合服務(wù)等五類應(yīng)用;決策分析層是跨行業(yè)、跨區(qū)域的綜合性應(yīng)用系統(tǒng),主要包括城市智能交通管理系統(tǒng)、城市環(huán)境監(jiān)測分析系統(tǒng)、城市發(fā)展預(yù)測決策系統(tǒng)和城市防災(zāi)、救災(zāi)及應(yīng)急處理系統(tǒng)等?；究蚣苋鐖D5所示,戰(zhàn)略決策決定和指導(dǎo)信息基礎(chǔ)建設(shè),并在此基礎(chǔ)上實施應(yīng)用服務(wù),通過決策分析又反過來指導(dǎo)戰(zhàn)略決策的制定。
四、小結(jié)
“數(shù)字城市”是空間時代與信息社會發(fā)展歷史的必然產(chǎn)物,同時,又是城市可持續(xù)發(fā)展與整體功能提升的必然依托,是新的經(jīng)濟建設(shè)增長點,這一特點決定了其發(fā)展將是跨越式的?！皵?shù)字城市”為認識物質(zhì)城市打開了新的視野,對城市規(guī)劃、城市建設(shè)和城市管理展示出了一系列全新的理念,為調(diào)控城市、預(yù)測城市、經(jīng)營城市提供了革命性的手段?！皵?shù)字城市”的戰(zhàn)略研究、數(shù)據(jù)和技術(shù)集成框架等基礎(chǔ)研究和原型系統(tǒng)建設(shè),必然與其應(yīng)用研究相輔相成,齊頭并進?！皵?shù)字城市”建設(shè)是一個非常龐大的系統(tǒng)工程,涉及城市社會、經(jīng)濟、文化、政治、環(huán)境等各個方面,是多學科的融合體,因此,不僅要有先進的技術(shù)為基礎(chǔ),更需要管理體制、機制和政策作保障,還需要市民和整個社會信息素質(zhì)的提高。(編輯:何樂)
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