云计算技术概论范文

时间:2023-07-13 17:31:46

导语:如何才能写好一篇云计算技术概论,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

云计算技术概论

篇1

【关键词】智慧城市建设关键技术

智慧城市以物联网技术为支撑,利用更智慧、更全面、更有效、更快捷的应用将人类社会的各个层面进行有机融合,实现城市的智慧化发展。

一、城市智慧建设相关理论研究

1.1智慧城市理论

智慧城市借助计算机技术、互联网技术、移动通信技术、物联网技术,发挥多中基础信息设施的优势,将人类社会生活中产生的庞大信息进行智能处理,形成全新的生活方式、社会管理模式,构建新的城市形态。

1.2全生命周期管理理论

社会发展中各种活动大多以独立项目的方式开展的,在城市智慧建设理论中,其将传统的工程项目的管理扩展到项目全生命周期,从构思开支,知道项目结束。完整的项目全生命周期包含以下几部分:项目的决策、实施以及使用和维护,不同阶段和过程之间均存在千丝万缕的联系,智慧城市建设则是对这些联系进行整理和综合分析,理顺城市发展中各部分之间的关联,满足多层次、多方位的个性化需求。

1.3精益建造理论

该理论的基础是生产管理理论,主要实施对象为城市建设中项目的各个过程,主要目标是在最短工期和最少资源,不牺牲项目质量的前提下实现工程项目的管理和完成。精益建造理论来源于制造业的生产管理、流程管理和价值管理,主要为了解决施工过程中如何提高建造效率、降低生产成本、减少工作时间等问题。

二、智慧城市建设中的关键技术分析

智慧城市建设中所需要使用的技术较为复杂和多样,需要不同技术之间的协同合作才能达到预期效果。

2.1数据获取技术

现代数据处理和数据存储技术为智慧城市的建设提供了数据存储的可能。随着云计算技术的发展,基于云的多种技术被提出和应用到社会生活中,这种信息处理和存储技术突破了传统技术的技术瓶颈,利用云端的高性能和大容量存储设备对城市发展中产生的大数据进行处理和分析。此外云计算相关技术的应用将不同类型、不同环境下的数据信息进行了整合,可以实现跨平台、跨领域的信息处理和存储,解决了智慧城市发展进程中存在的数据共享的问题。

2.2物联网技术

物联网被称为人类的第三次信息技术革命,其可以在虚拟的信息和现实的物质之间建立统一规范的联系。首先物联网技术应用大量的传感器组成传感器网络,该网络主要用于对物体进行感知和信息获取;然后应用多种通信技术,典型的如RFID技术等将传感器采集到的数据信息进行传递;最后对采集到的数据信息进行跨行业、跨领域、跨系统、跨应用的共享和互通。

2.3云计算技术

云计算技术是智慧城市发展的保证。云计算将大量的分布的独立计算机通过一定的方式组建成统一管理的云系统,在该系统环境下,多个硬件设备可以协同工作,按照资源需求对硬件能力进行分配,实现多种传统计算技术所无法实现的功能。应用云计算平台可以对智慧城市发展过程中出现的多种状况、产生的多种信息、要求的多种处理功能进行合理解决和分配,充分满足城市建设的需求。

2.4数据挖掘技术

智慧城市智能化需要利用数据挖掘技术实现。智慧城市建设过程中会产生庞大的数据信息,这些数据信息繁杂没有规律,通常我们对于某一方面的研究只需要从数据池中提取我们感兴趣的数据即可。数据挖掘技术就是一种对大量数据按照个性化需求进行挖掘和分析的技术,这种技术可以从城市建设中产生的大量数据中挖掘出符合城市发展需求的信息机理知识,协助推动城市的智慧化演进。

三、总结

总之,城市的智慧化建设是一个漫长而复杂的过程,需要综合应用多种理论和技术,不仅是对城市产生巨大影响,还会对人类的生活方式产生巨大影响。

参考文献

[1]王要武,吴宇迪.智慧建设理论与关键技术问题研究[J].科技进步与对策,2012,29(18)

[2]张永民.“智慧中国”关键技术的研究(上)[J].中国信息界,2012(1)

篇2

关键词:互联网;新媒体;大数据;云计算;微信;微博 

一、互联网思维下高校宣传工作研究背景 

1.国外相关研究 

美国是因特网的发源地,也是互联网业最早兴起的国家。世界互联网发展过程中,美国网络宣传的发展,尤其是传媒网站的发展,常常因其在世界上领先一步而产生广泛影响。网络传播及网络新闻业成为热门话题,发生在因特网迅速发展为“第四媒介”、传统的新闻传媒加盟网络的实践迅速崛起的20世纪90年代。 

2.国内相关研究 

早在2011年李彦宏就用“互联网思维”的概念,意思是要基于互联网的特征来思考。围绕新媒体的著述颇为丰富,但更多的是新闻传播和实业界人士从传播技术和营销的角度入手研究。这就导致宣传理论的研究就事论事,缺乏传播学视角。因此,目前互联网思维下对宣传工作的新规律的研究与实践大有可为。 

二、互联网思维下高校宣传工作创新研究必要性 

1.开展高校宣传工作创新研究,是应对多元文化冲击的需要 

全球化带来的多元价值观念和文化思潮,正在博弈与碰撞中冲击人们的传统观点,动摇着人们的价值观,高校作为思想和文化的聚集地,思想活泼的青年学子首先感受到了这种思想和观念的煎熬与挣扎。高校宣传工作者必须善于抓住机遇,从来自世界的各种文化思潮中吸取丰富的精神财富,同时要敢于、勇于直面挑战,创造性地开展宣传教育工作。 

2.开展高校宣传工作创新研究,是依托新媒体、紧跟时代步伐的需要 

从工作性质上看,高校宣传工作是一项政治工作;从工作内容上看,高校宣传工作也是思想文化工作;从工作职责上看,通过宣传教育,为高校和谐发展提供思想保障、舆论环境和动力支持。新媒体代表着当前人类科技的最新成果,是先进生产力的发展方向。高校宣传工作必须紧跟时代步伐,充分利用新媒体技术发展的最新成果,服务高校师生。 

3.互联网思维下,新媒体对外宣传工作将成为主流 

高校是青年学生汇集的主要地方,而青年学生是新媒体的主要使用人群,高校外宣工作者只有掌握好新媒体才能更好的让新媒体宣传深入人心。既然要做新媒体宣 传,那么新媒体平台是一个必需品,目前主要的新媒体平台有微博、微信、网站等相关的新媒体平台。 

4.高校对外新闻宣传工作机遇与挑战并存 

目前,很多高校开始利用微博、微信、飞信等新媒体平台进行思想教育、新闻传播、文化引领的探索,高校官方利用较多的新媒体是微博。据《“985”高校新浪微博调查报告》研究显示:69%的“985”高校已开通认证微博,其中华中科技大学是第一个开通的学校,7.4%的高校 “官博”粉丝超过十万。武汉大学教授沈阳认为:“高校微博平台具备塑造形象、加强交流、促进教学、提供服务、增加资源五大职能。”同时,相对于高校对外新闻宣传工作来说,新媒体技术是一把双刃剑,机遇与挑战并存。 

三、借鉴大数据、云计算和移动互联技术,创新宣传思想工作 

大数据、云计算、移动互联是当今互联网技术的核心。 

一是运用大数据分析,使宣传思想工作精准发力。大数据、云计算技术的发展,可以在掌握大量数据的基础上,分析受众的特点、需求,有针对性地精准“点穴”,做好工作。 

二是运用移动终端,增强传播效果。据中国互联网信息中心(CNNIC)的报告显示,截至2015年6月,中国网民人数6.68亿,其中,手机网民5.94亿,占总网民数的88.9%。用好“两微一端”(微信、微博和移动客户端)等新媒体,就可以使宣传思想工作低成本、广覆盖、快传播,增强宣传效果。 

三是线上线下全方位联动。宣传思想工作成效要看是否融入一流创新人才培养全过程。利用网络平台的支撑,与学生创新创业融为一体,与校园文化营造互促共进。网络虚拟空间与教育实践有机结合,形成强大的育人合力,更有利于宣传手段推广和创新。 

五、结论 

随着信息技术的不断发展,我们的生活进入到了新媒体时代,新媒体(微博、微信、移动客户端)高校宣传将逐渐取代传统的新闻宣传工作,促进高校新闻宣传工作更好的开展。 

参考文献: 

[1]林爱清.新媒体时代的大学生思想政治教育[J].安庆师范学院学报(社会科学版), 

2010(12). 

[2]许明.网络对传统媒体的影响[J].新闻窗,2001(2). 

篇3

关键词:卓越课程;计算机系统;计算思维

0 引言

“卓越工程师培养计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目,也是适应我国工业化发展进程,培养和造就一大批创新能力强、适应我国经济社会发展需要的工程技术人才的重要举措,是增强我国核心竞争力、建设创新型国家、走新型工业化道路的必然选择。同济大学作为首批实施“卓越计划”的高校,于2010年启动“卓越课程行动计划”,加强课程的内涵建设,推动教学改革以取得突破性进展。

另一方面,计算思维(ComputationalThinking)作为一种教学理念,近年来在计算机基础教育中受到关注。计算思维是指运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。当今社会已进入信息化时代,具备计算思维,能够运用计算机技术和手段进行学习和工作、解决专业问题是高级人才必备的素质。计算思维能力是与读写能力一样的人类基本思维方式。

为了配合同济大学实施“卓越工程师培养计划”试点方案,提高骨干教师的业务素质和教学水平,同济大学于2011年开展计算机科学与技术卓越课程行动计划,将计算思维融入“计算机系统级课程”的教学改革中,取得了良好的教学效果。

1 “计算机系统级课程”教学改革内容

本次课程改革试点的核心内容主要包括3个方面:一是课程授课方式改革;二是训练(指各种类型的作业、结合课程的创新性实验项目、综合性和设计性实验等)方式改革;三是考试方法改革。

课程授课方式改革要大力推行启发式、探究式、讨论式、参与式、小班制等教学方式。训练方式改革除了传授知识外,还要通过设计综合性作业、结合课程的创新性项目以及其他形式多样的综合性训练,将学生的综合能力和人格培养落实到具体课程教学中。考试方法改革要消除应试教育产生的不利影响,以学生综合能力评价和人格养成作为核心,努力实现学生学习成绩评价方式的多元化。同时,建立计算机系统级教学团队,以团队形式对课程进行设计,积极建设和落实包含课程授课方式、训练方式、考试方法3大环节改革的具体方案。

“计算机系统级课程”教学改革项目在同济大学软件学院和电子与信息工程学院共建的“计算机系统结构”国家级精品课程建设的基础之上,结合电子与信息工程学院在学科方向上的特色和优势,采取“两级基础深化、知识体系构建、实践能力培养、前沿技术追踪”4项措施,建立面向“卓越工程师”培养的计算机系统级课程教学体系。

1)两级基础深化。教师通过“计算机与信息安全导论”“计算机导论”和“计算机系统结构”课程,分别从广度与深度两个方面对学生进行全面的计算机学科基础教学。“计算机与信息安全导论”和“计算机导论”旨在帮助初学者认清学科的轮廓,而“计算机系统结构”则为计算机学科高年级本科生提供完整的学科核心知识。

2)知识体系构建。教师以“虚拟化与云计算”“Web编程”和“计算机前沿技术概论”等课程为基础,建立计算系统和网络的知识体系框架,为强化计算机科学与技术学科的特色和建立完整的计算机系统学科知识体系规范打下基础;同时还注重相关课程的交叉,如“计算机系统结构”与“操作系统原理”“编译原理”在虚拟操作系统、编译优化等方面的结合,“计算机系统结构”与“虚拟化与云计算”在大规模并行处理系统下的融合等。

3)实践能力培养。教师通过“计算机系统实验”课程,将“计算机系统结构”“操作系统原理”与“编译原理”等课程中关系极为密切的核心内容以综合实验形式进行集成,如存储结构及其管理、目标代码生成及优化、线程调度等。这样既有利于消除孤立知识点,又加强了学生的综合实践能力训练,为他们将来从事计算机系统开发工作打下坚实基础。

4)前沿技术追踪。教师通过“计算机前沿技术概论”课程追踪国际计算机系统结构领域中的前沿问题与技术。

笔者提出的面向卓越工程师的计算机系统结构系列课程体系框架如图1所示。该教改项目的实施将提高计算机系的办学水平,加强对青年教师的培养力度,同时也有助于本科教学中多出科研成果。

该教改项目从理论与实践2个方面展开,围绕计算机系统主题,在课程体系建设上注重基础、突出重点。特别是在实践教学方面,除了在相应课程的实验环节对学生进行训练外,还将在专门的“计算机系统实验”课程中进行有关计算机系统硬件和软件2个方面的完整的集成实验,通过数据采集和建模分析等手段验证实验结果的正确性和有效性。通过发现并解决实验过程中遇到的各种问题,学生更加深刻地理解并扎实地掌握计算机学科的核心理论,同时提高了从理论到实践的知识贯通能力和创新能力。

各门课程的教改内容简述如下。

1)计算机与信息安全导论。作为该教学体系的基础课程,将突出建设计算机系统知识体系方面的基础知识。主要教改内容如下:

①选用《Computer Science:An Overview》作为该课程的双语教材:

②每章核心内容突出计算机系统方面的基础知识;

③将计算机系统方面的基本知识从传统计

算机导论内容中自然引出;

④展开双语教学,并建设精品课程。

2)计算机导论。作为该教学体系的基础课程,将突出建设计算机系统知识体系方面的基础知识。主要教改内容如下:

①选用《Computer Science:An Overview》作为该课程的全英文教材;

②每章核心内容突出计算机系统方面的基础知识;

③加强计算思维方面的教学和实践,将Python作为入门编程工具培养学生的实践动手能力;

④展开全英文教学,并建设精品课程。

3)计算机前沿技术概论。作为全校的通识课程,适合各个年级的本科生,侧重信息安全前沿,同时带动整个教学体系前沿知识的探索。主要教改内容如下:

①汇集计算机系统结构课程体系中各个分支领域的前沿思想与技术;

②为“计算机系统实验”课程提供前沿的实验内容建议和素材;

③自行编写课程讲义与教材。

4)计算机系统实验。该教学体系中的实验课程建立在“计算机系统结构”“操作系统原理”“编译原理”等课程的基础之上,是整个教学体系中学生实践能力培养的核心课程。主要教改内容如下:

①建立计算机系统课程知识体系;

②建立实验环境,设计丰富多样的综合实验项目和开放性实验项目;

③编写实验指导书。

5)虚拟化与云计算。该教学体系中的专业课程之一,介绍可信与安全系统体系结构的基本概念、基本原理和基本结构。主要教改内容如下:

①建立课程知识体系;

②编写教材。

6)Web编程。该教学体系中的专业课程之一。主要教改内容如下:

①完善课程知识体系;

②建立实验环境,设计实验项目;

③编写教材和实验指导书。

2 教改特点

基于“计算机系统级课程”的计算机科学与技术卓越课程行动计划具有如下特点和创新性。

1)将本系计算机学科优势、优质课程与“卓越工程师培养计划”的实施相结合是本系统级课程教改项目的特点之一;

2)开设“计算机系统实验”课程作为计算机系统级课程教学体系的核心实验平台,加强学生的实践能力培养是本系统级课程教改项目的特点之二;

3)本教改项目结合计算机新教学法,将计算思维教学方式在计算机系统级课程中进行实践(“计算机系统实验”和“计算机导论”课程中实施),加强学生的实践创新能力是本系统级课程教改项目的特点之三;

4)本项目将工业界的最新技术介绍给本科生,为其提供毕业设计选题和到著名企业实习的机会是本系统级课程教改项目的特点之四;

5)本项目将可信与安全计算系列课程作为建设对象,点面结合带动一批课程、实验基础设施和教师队伍的建设是本系统级课程教改项目的特点之五。

3 教改成果

经过两个学期的建设,计算机系统级课程的教学改革取得如下成果。

3.1 教改立项方面

1)2012-2013年,教育部-IBM专业综合改革项目建设课程“虚拟计算与云计算”;

2)2011-2012年,谷歌校企共建实用精品课程项目“Web编程技术”;

3)2011-2013年,同济大学全英文课程建设项目“计算机导论”:

4)2011-2013年,同济大学双语课程建设项目“计算机与信息安全导论”;

5)2011-2012年,同济大学电子与信息工程学院教学改革研究与建设项目“面向‘卓越工程师’培养的可信与安全计算课程教学体系建设”。

3.2课程建设方面

1)计算机系统结构。

该课程于2011年上半年被批准为同济大学本科卓越课程(计算机科学与技术专业),同时作为计算机科学与技术系一软件学院共建国家级精品课程。

2)计算机系统实验。

计算机系和学院实验中心已经购买相关的实验设备并完成实验室建设;已经开始组织2010级3位硕士研究生完成课程所涉及的5个实验设计。

3)计算机与信息安全导论。

该课程成功申报同济大学双语建设课程,并于2011年9月开始实行双语授课,同时完成了课程网站的建设。

4)计算机导论。

该课程成功申报同济大学全英文建设课程,并于2011年9月开始实行双语授课,同时完成了课程网站的建设。

5)计算机科学前沿技术导论。

该课程于2010年开设,目前已完成课程网站建设和《计算机科学前沿技术》教材的写作。该教材获得IBM大学合作项目书籍出版资助和同济大学“十二五”规划教材建设项目的资助。

6)Web编程技术。

该课程成功申报谷歌校企共建实用精品课程,并于2011年开设,同时完成了课程网站的建设。

7)虚拟计算与云计算。

该课程成功申报谷歌校企共建实用精品课程,并于2010年开设,同时完成了课程网站的建设。

3.3教材建设方面

1)《计算机科学前沿技术》教材已经编写完成,于2012年7月正式出版,并被列为同济大学“十二五”规划教材。

该教材是一本计算机科学的入门与提高教材,在力求保证学科广度的同时,还兼顾主题的深度,同时特别强凋计算机科学的前沿性,既介绍计算机学科相关主题的来龙去脉,又引入国内外最新和最热门的前沿课题。该教材既涉及计算机传统研究领域,如计算机网络、操作系统、人工智能等又涉及云计算、物联网、智慧地球等新兴热门研究领域,重点讲解这些最新计算技术在各个学科中的应用,既让读者对计算机新兴技术有一个宏观的把握,又通过各种案例分析指导读者将计算机最新技术应用到相关专业和学科中。

2)同济大学已与清华大学出版社签约出版《虚拟化与云计算》教材,目前已完成部分书稿,预计2013年初出版。

篇4

(山西大学计算机与信息技术学院,山西太原030006)

摘要:针对计算机教育面临的新形势,分析国外一流大学计算机导论课的现状,提出重新规划面向计算思维培养的计算机导论课程内容,阐述利用MOOC资源开展混合教学模式的方案,探讨MOOC资源选择、课上内容和课下习题设计等几个重要问题。

关键词 :计算机导论;计算思维;MOOC;教学改革

文章编号:1672-5913(2015)15-0046-04 中图分类号:G642

基金项目:2015年山西省高等学校教学改革项目(12015003);山西省研究生教育改革研究立项重点课题( 20122001);2011年山西省高等学校教学改革项目(J2011005)。

第一作者简介:谭红叶,女,副教授,研究方向为人工智能、自然语言处理,hytan_2006@126.com。

0 引 言

计算机导论是计算机学科一门重要的基础课程,学好这门课能使学生了解学科概貌、理解学科核心概念、领会学科内涵、了解与后续课程之间的联系和特点。近年来该课程也面临着挑战:①导论导什么,一直是人们争论探索的问题[1-4]。②内容覆盖面广,但学时有限,一般为24~32个学时。③学生起点参差不齐。有的同学经过中学学习,已具备一定的操作和编程能力;有的同学则对计算机操作还比较陌生,教师很难找到适合所有学生的方法。④目前的教科书视角多样化,有的是计算机领域主要课程内容的简化堆砌,有的是一些常用软件的操作教程。

有研究者提出,计算机导论的主要作用为“五导”:导知识、导方法、导思维、导意识和导职业。我们认为该课程应集思维性、方法性、知识性、实时性于一体,以训练良好的计算思维意识和方法为主,建立计算机科学的整体框架,为后续课程的学习奠定坚实的基础。

1 计算机教育面临的新形势

计算思维( computational thinking)是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维代表着一类普遍的认识和普适的技能,每一个人都应了解它的运用,这是周以真教授对计算思维的定义和解释。这个概念的提出使计算思维在计算机教育界备受关注,使人们对计算机科学的认知从狭义工具论转变为计算思维,使计算机学科的教育从操作技能和编程能力的培养提升为计算思维的内化和养成。

与此同时,由美国硅谷发起并在全世界迅速崛起的大规模开放在线课程( massive openonline course.MOOC)影响了全球高等教育,也引发了许多关于MOOC教育的研究和思考。MOOC的主要优势是:①提供优质教育资源,实现教育平等,使全球各地的受教育者接受和享受世界顶级教育成为可能。②拓展学校范围,学生的学习方式更加灵活,不仅可选择适合自己的时间和地点进行学习,而且整个学习过程可根据自己的接受能力灵活调整。③教授者可通过交互式即时测试,及时了解学生对知识的掌握情况并提供个性化的帮助。加州大学伯克利分校的阿曼多·福克斯教授和戴维·帕特森教授,还提出小规模私有在线课程( small private online course,SPOC)理念用于MOOC与校园教学的结合,并在世界各地的混合式教学实践中取得良好效果。

这些新理论和新技术给大学计算机教育带来了重大机遇和挑战,因此,计算机教育者有必要重新梳理计算机课程的教学目标、内容、方法和形式,利用新理念和新技术提升学生学习效果。

2 国外一流大学计算机导论课现状

过去十几年,随着IT泡沫崩裂和金融危机的爆发,国际对IT人才的需求于2005年跌至最低。2007年,这种现象开始改变。美国政府的一份报告显示:IT人才就业的强劲增长至少会持续到2018年。因此,各大学纷纷开始改革计算机课程教育。

国外著名大学基本都开设了计算机导论性质的课程,但各大学专业优势不同,因此教学侧重点不同。MIT(麻省理工学院)的计算机导论课程名为“Introduction To Computer science andProgramming Using Python”(课程编号6.OO.1X)。课程包括4个主题:计算机科学导论、Python编程、计算思维、数据科学,其中有一个主题专门讲授与计算思维有关的内容。总体来看,该课程特色在于通过Python编程,让学生学习计算思维、编写程序解决现实问题。

CMU(卡耐基梅隆大学)的相应课程名为“Principles of Computing”(课程编号15-110)。该课程名突显计算的核心概念,课程主要内容为程序结构、数据组织、计算领域中的抽象概念、问题求解中的计算准则、经典的计算问题、新计算技术引发的社会伦理和法律问题。

UCSC(加州大学圣塔克鲁兹分校)在美国国家自然基金的资助下,从2011年开始尝试改革计算机导论课( Introduction To ComputerScience,课程编号CMPS10)。从该校2014年春季的课件可以看出,课程强调从计算原理和计算思维两个层面传递“计算、抽象、数据与信息、算法、编程、网络”等重要思想。课程通过增加许多趣味性内容(如图形化编程游戏软件Lightbot),让学生体会程序工作原理和函数级抽象、递归等程序层面的核心概念。课程还包含计算机技术发展引起的社会问题,如数字足迹、隐私、计算机艺术等。

可以看出,上述学校的导论课程,从不同层次和角度强调了计算思维和计算机科学的核心概念与问题。其中,MIT的计算机导论课已在edX(MOOC的3个平台之一)之上。

3 面向新形势的计算机导论教学思路

3.1 重新规划课程内容,突出计算思维的培养

结合地方性大学的特点,兼顾计算机能力和素质不同的学生,我们以计算思维培养为主线,重新规划计算机导论的课程内容,从始至终凝练贯穿计算思维概念点,融合计算机界的最新研究和计算思维在跨学科领域的最新应用。课程包括4部分内容:计算机文化、计算机系统和网络、计算理论、计算学科方法论。每一部分都清晰地提出具体的计算思维概念点或学科核心概念,使学生在掌握知识的过程中,以知识、技能、能力为载体,逐步理解和掌握计算思维的基本内容和方法,领会知识背后对学科发展有深刻作用的伟大思想。具体情况见表1。

受《计算机科学概论》作者观点的启发,我们对内容顺序的安排围绕“计算、抽象、算法与形式化、程序、问题求解、计算思维”等概念,从学生易于产生共鸣的主题“数据表示存储、计算机工作原理、操作系统、计算机网络”人手,由浅入深地过渡到较抽象的“计算、可计算、计算模型、算法、计算领域典型问题、计算学科方法论”等内容。在计算理论部分,引入计算学科最新技术,如物联网、云计算、大数据、社会计算以及计算生物学、计算社会学等学科交叉融合案例,引导学生进一步体验计算思维。

3.2 引入MOOC资源,尝试混合教学模式

结合课程特点,我们提出混合教学模式的初步实施方案,见表2。

实施方案中引入基于MOOC资源的在线学习,学习流程涉及传统课堂和在线课堂两种形式,因此是混合教学模式。核心的3个环节是:①课下看视频学习;②课上精讲讨论练习;③课下继续讨论协作完成实践。

整个学习流程以学生为主体,教师起到引导和帮助的作用。其中,第①个环节取决于学生学习的自主性和接受能力;第②③个环节,取决于老师对课上精讲内容和讨论题目的设计是否具有创造性和活力,是否可以激发学生的学习兴趣和内在动力。

混合教学模式打破了传统课堂“课上听讲、课下练习”的模式,对老师和学生提出了新的挑战。例如,对于老师,不仅要选择适合的在线教学内容,而且要设计课上活动和课下习题,还要区分哪些知识学生可自学,哪些必须经过点拨,哪些内容需要通过多次练习才能熟练掌握,哪些原理需要讨论才能明晰。对于学生,由于缺少面对面的沟通,缺乏传统的监督机制,因此需要更强的意志力和责任感,才能完成课程的学习。

因此,本课程将加强以下问题的研究和实践:

(1)MOOC资源的恰当引入。引入什么MOOC资源,引入多少内容,这些内容与本课程的关系是关键问题。目前,网易云课堂有一门中文计算机专业导论课,主讲老师是哈尔滨工业大学的占德臣、聂兰顺等。该课程分为3个子课程:思维与系统、语言与算法、学科与专业。其中涉及计算机系统、程序与算法的内容更强调计算思维的概念和意识,符合我们的教育目标,因此本课程将选择相应内容进行混合模式教学尝试,不断总结应用开放课程资源的得失,及时改进和优化相应课程资源和教学方法,为全面实施混合教学模式提供宝贵经验。

(2)更具活力的课上内容设计。课上内容主要包括两部分:①精讲,旨在将碎片化的知识汇集成完整内容呈现给学生,有效弥补独立学习能力和接受能力偏弱学生的听课局限;②课上讨论,旨在引导学生进行深化课程内容的思辨式讨论,激发学生学习的内在动力。

(3)更具思辨性的课下习题设计。可以让一些问题更具争议性,正确方法或正确答案不止一个,使学生在解决问题的过程中深化思维;引入安全、隐私、责任和社会意识等问题,鼓励学生思考现实社会与课程内容的关系。课程习题分为练习题、章节复习题、思考题。练习题用于复习刚刚学过的零散的知识碎片;章节复习题覆盖整章内容,启发学生整合知识点并解决问题;思考题提供社会问题,激励学生思考讨论并开展课外研究,要求学生提交书面报告或口头报告。此外,还提供实践题,引导学生独立或以小组形式协作完成。

(4)探索建立新评价指标。与传统教学相比,混合模式中需要考虑新的学生行为,如MOOC资源利用情况、线上或课下讨论活跃度、课下习题反馈及正确率等。评价指标要反映学习过程的每个环节,才能增强学生学习的内驱力,充分发挥优质MOOC资源的作用,有效提升混合模式的教学效果。

4 结语

我们利用优质MOOC资源,以计算思维培养为目标,进行计算机导论课程的教学改革,在大学计算机教育体系中具有重要意义。本课程的教学改革实践正在进行中,取得的效果还需进一步验证和分析。相信计算机导论课程的改革,对学生计算思维的内化和养成,对激发学生学习兴趣,扩大学生国内国际视野,都具有积极的推进作用。

参考文献:

[1]何钦铭,大学计算机基础教学改革的困惑与跃升[J]中国计算机学会通讯,2012(10): 49-53.

[2]陈钟.斯坦福与北大计算机课程的改革实践[J].中国计算机学会通讯,2013(1): 46-51.

[3]袁方,王兵,李继民,等.改革教学方法,发挥计算机导论的“五导”作用[J]计算机教育,2011(1): 95-97.

[4]杭月芹,管致锦,陈德裕.计算思维驱动下的计算机导论课程改革[J].计算机教育,2014(3): 61-64.

[5] Wing J M.计算思维[J].王飞跃,徐韵文,译.中国计算机学会通讯,2007(11): 77-79.

[6]陈国良,计算思维[J]中国计算机学会通讯,2012(1): 31-34.

[7]战德臣,聂兰顺,计算思维与大学计算机课程改革的基本思路[J].中国大学教学,2013(2): 56-60.

[8]李廉,计算思维:概念与挑战[J],中国大学教学,2012(1): 7-12.

[9]冯博琴.计算思维:计算机基础教学改革的第三个里程碑?[J]中国计算机学会通讯,2013(7): 49-52.

[10] Cooper S,Sahami M.对斯坦福MOOC的思考[J].孙志岗,蒋泽清,译.中国计算机学会通讯,2013(5): 66-69.

[11]吴文峻,美国MOOC考察见闻[J]中国计算机学会通讯,2013(10): 46-50.

[12]孙茂松,从技术和研究角度看MOOC[J]计算机教育,2014(9): 2-4.

[13]肖天骏.MOOC: -个学生的体验与思考[J]中国计算机学会通讯,2013(6): 41-43.

[14]徐葳,杨升浩,吕厦敏,等.MOOC时代,姚班在行动[J]计算机教育,2014(21): 2-6.

[15] EdX. Introduction to Computer Science and Programming Using Python[EB/OLl.[2015-01-16]. edx.org/course/introduction-computer-science-mitx-6-00-1 x-O#.VJj ZPUAAIE.

[16] CMU. Principles ofComputing [EB/OL]./cs.cmu.edu/~/5110/.

[17] UCSC. Introduction to Computer Science [EB/OL].[2015-01-16]. courses.soe.ucsc.edu/courses/cmpslO/Winter14/01.

[18] Brookshear J G.计算机科学概论[M].刘艺,肖成海,马小会,等译.北京:人民邮电出版社,2011:前言部分VI.

篇5

关键词:物联网工程 课程体系建设 技术体系结构 知识体系结构

中图分类号:G642.0 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.17.098

2005年11月17日,国际电信联盟正式提出了“物联网”(Internet of Things,IoT)概念[1]。“物联网”颠覆了人类之前将物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维,将具有自我标识、感知和智能的各种物理实体基于通信技术连接在一起,并使政府管理、生产制造、社会管理以及个人生活等实现互联互通,被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。考虑到物联网技术对社会发展的重要影响,世界各科技强国都将物联网放在未来发展战略中的重要位置。我国“十二五”规划中也将物联网作为战略性新兴产业予以重点关注和推进。

为满足国家战略性新兴产业对高素质人才的迫切需求,自2010年我国教育部首次批准30余所高校设立“物联网工程”本科专业以来,发展至今全国共有100多所高校获批开设“物联网工程”本科专业,并开始陆续招生。目前,“物联网工程”专业在我国各高校的开设处于刚刚起步的阶段,有关“物联网工程”专业的知识体系、课程体系、工程实践、师资建设和人才培养等方面都还是一片空白。一些高校在“物联网工程”专业的建设上也存在着专业定位不明确、学科知识体系认识模糊、专业特色不突出、实践教学体系缺乏层次性和系统性等问题。如何依据物联网技术的发展规律和特征,建立科学的专业人才培养体系,并使之能够快速适应战略性新兴产业的发展对人才培养的需要,是近期教学研究任务中一个重要的课题。本文通过分析物联网工程专业的知识体系及核心知识领域,力求归纳物联网工程专业建设的专业共性基础,提出构建物联网工程专业课程体系的主体思路,以期为兄弟高校物联网相关专业课程规划抛砖引玉。

1 物联网体系结构

物联网涉及的关键技术很多,包括自动控制、通信、计算机、电子、测控等不同领域,是跨学科综合应用的典型代表。理解物联网的体系结构是搞清楚物联网知识体系的基础,也是建设物联网工程专业的基础。

物联网作为一种形式多样的聚合性复杂系统,涉及了信息技术的每一个层面。目前世界上还没有形成统一的物联网规范和标准。从物联网工程教学角度分析,本文更倾向于采取物联网四层结构模型[2]。如图1所示,物联网的体系结构自下而上依次包括感知控制层、信息传输层、服务支撑层和应用服务层四部分,此外还有物联网的安全隐私保护以及网络管理两大方面。

1.1 感知控制层

感知控制层包括数据采集子层、短距离通信技术和协同信息处理子层。数据采集子层通过各种传感器实现对物理对象的感知和数据获取,其中涉及传感器、射频识别(RFID)、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。短距离通信技术和协同信息处理子层将采集到的数据在局部范围内进行协同处理,并通过具有自组织能力的短距离传感网接入广域承载网络。在有些应用中还需要通过执行器或其他智能终端对感知结果做出响应,实现智能控制。

1.2 信息传输层

信息传输层将来自感知控制层的各类信息通过基础承载网络传输给上层,并提供透明的数据传输能力。其中,基础承载网主要包括移动通信网、互联网、卫星网、广电网、行业专网及形成的融合网等。

1.3 服务支撑层

在高性能计算和海量存储技术的支持下,服务支撑层对网络获取的大量不确定信息进行重组、清洗、融合等处理,整合为相对准确的结论,并为上层行业应用提供智能的支撑平台。本层的主要特点是智慧处理,运用概率论、机器学习、数据挖掘、模式识别等理论,对多点网元感知信息高效综合,从而使物联网能够提供更加多样化、人性化的服务。

1.4 应用服务层

应用服务层主要将物联网技术与行业专业系统相结合,将信息转化为内容,实现广泛的物物互联的应用解决方案。

简单概括,物联网就是传感网、互联网、智能服务的综合体。与传统的互联网相比,物联网加进了感知控制层以降低互联门槛,实现非智能、弱智能设备的互联,同时这也给数据传输、信息处理、信息服务带来了新的挑战,使网络体系结构变得更加复杂。

2 物联网工程专业知识体系

物联网工程专业是学科交叉度高、理论体系尚未完全成型、市场应用又发展迅速的新兴专业,因此通过知识体系来梳理和指导课程体系的建设是非常必要的。按照一般工程专业划分,物联网工程专业可分为三大知识领域:通识基础类知识领域、综合管理类知识领域和专业技术类知识领域,本文主要讨论物联网工程的专业技术类知识领域所涉及的知识模块、知识单元和知识点。依据物联网技术及产业发展对人才培养的需求,物联网工程知识结构中的专业技术知识部分应能够覆盖物联网整体的结构框架并体现其关键技术,因此对应于物联网的体系结构,物联网工程专业的专业技术类知识领域主要涵盖感知识别、网络构建、智能信息处理和创新应用等四个知识模块[3]。其中,感知识别、网络构建知识模块属于物理基础层次,偏重于硬件技术;智能信息处理、创新应用模块则偏重软件技术。

物联网工程专业知识模块涵盖的知识单元较多,其中感知识别模块主要包括传感与控制技术、短距离无线通讯技术、射频识别技术、阅读器技术和智能终端设备等知识单元,涉及的关键知识点有EPC编码技术、标签技术、RFID技术、传感器技术、无线传感器网络、嵌入式系统应用等;网络构建知识模块主要包括网络结构框架、通信协议、技术标准、信息安全等知识单元,涉及的关键知识点有数据通信网与路由交换技术、无线通信技术、组网技术、网络融合技术、网络管理与安全技术等;智能信息处理模块主要包括云计算系统、人工智能系统、分布智能系统等知识单元,涉及的关键知识点有数据融合技术、数据库技术、云计算技术、智能中间件技术等;创新应用模块主要包括工业物联网、智能电网、智能交通、智能家居、环境监测等知识单元,涉及的关键知识点有物联网应用系统设计、物联网工程规划与设计等。

3 物联网工程专业课程体系

物联网工程专业课程体系的设置需要综合考虑相关学科的交叉融合,尽可能多地覆盖本专业的知识体系,并将相关主干学科的核心课程和专业课程进行通盘考虑。围绕物联网工程专业涉及的学科知识领域和知识点,物联网工程专业课程体系可由通识教育模块、自然科学公共基础模块、专业基础模块、专业必修模块、专业选修模块等五部分构成。

3.1 通识教育模块

通识教育是高等教育的组成部分,它是“非专业、非职业性”的教育, 是关注人的生活、道德、情感和理智和谐发展的教育。通过学习这部分知识可增强学生接触知识的广度与深度,拓展学生视野,培养学生的政治思想素质和职业道德,以使学生兼备人文素养与科学精神,从而把学生培养成为全面发展的人。各高校的通识教育课程通常会贯穿第一至第四学期,主要涉及思想、政治、心理健康、英语、体育、经济与管理等方面。

3.2 自然科学公共基础模块

自然科学公共基础课是高等学校各专业学生共同必修的课程,通过学习这部分知识学生可以掌握作为一名大学生所要学习的源于中学又高于中学的理论性知识,从而为进一步学习专业知识提供方法论的基础支持。作为工科专业,物联网工程专业的自然科学公共基础模块主要包括大学物理、高等数学、复变函数与积分变换、概率论与数理统计、线性代数、计算机文化基础、C/C++语言程序设计基础等课程。

3.3 专业基础模块

专业基础课是高等学校中设置的一种为专业课学习奠定必要基础的课程,是学生掌握专业知识技能必修的重要课程。作为隶属计算机科学与技术一级学科下的工科专业,物联网工程专业的专业基础课主要包括电路分析、工程制图、电子技术、离散数学、C语言程序设计、面向对象程序设计、信号与系统概论、通信原理、数据结构、操作系统、计算机组成原理、微机原理与接口技术、计算机网络、数据库原理、软件工程、物联网工程导论、传感器原理与应用等。

3.4 专业必修模块

物联网工程专业的专业必修课是在专业基础课程之上对物联网的体系框架以及主要原理技术进行深入研究探讨,为进一步学习和发展打下基础。物联网工程专业的专业必修课程主要包括[4]物联网体系结构、无线传感器网络、射频识别技术、Zigbee原理与应用、嵌入式系统原理、数据通信网及交换技术原理、物联网信息安全、大型数据库应用技术、物联网技术与应用等课程。

3.5 专业选修模块

专业选修课程的设置体现了学科发展的专业特点,同时也指明了物联网工程专业学生的职业之路。作为新设专业,物联网工程专业的学生培养走向一直引人注意;作为一门学科,物联网工程专业可以从学科发展角度划分为三个方向:感知与控制方向、传输与网络方向、软件与服务方向;作为一门工程实践,物联网工程又可以从岗位需求角度划分为三种工作:系统综合工程师、产品研发工程师、设计规划工程师。各个学校可以根据本校的学科优势、特色及所处行业背景,构建有自己特色的可选专业课程,并将其融入到核心课程体系中。下面给出按照学科发展的方向设置的专业选修课参考内容。

感知与控制方向主要设置单片机原理及应用、DSP处理器及应用、数字信号处理、计算机控制技术、ARM结构与编程等选修课程;传输与网络方向主要设置下一代互联网技术、短距离无线与移动通信网络、网络融合技术、网络规划与设计、网络管理与安全、网络编程等选修课程;软件与服务方向主要设置云计算与服务计算、模式识别、数据挖掘与融合技术、Web应用开发技术、物联网应用系统设计等选修课程。

在具体设计课程体系时,各高校可根据本校的专业背景和学科优势,充分考虑物联网工程知识体系各领域、各模块、各单元的内容,依照不同的学科方向灵活调整课程开设时间和授课学时,增加或删减具体课程。

4 结束语

物联网工程是一个战略性新兴本科专业,它不是以理论为主导,重点在于工程应用[5],这就决定了其课程体系具有发展变化的动态特性。因此,在制定专业教学计划时,要以时刻服务于社会发展需要为根本依据,紧密结合当前物联网新技术及行业应用的时代需求,依托学校自身的学科优势和行业背景,设计出与时俱进的、科学合理的、可持续发展的专业课程体系,只有这样才能为国家战略性新兴产业发展所需高素质专门人才的培养做出更多贡献。

参考文献:

[1]ITU Internet report 2005:The Internet of Things[DB/OL]. http://itu.int/[dms_pub/itu-s/opb/pol/S-POL-IR.IT-2005-]SU

M-PDF-E.pdf.

[2]崔莉,刘强,李栋.物联网系统及核心设备[J].中国计算机学会通讯,2010,6(4):18-22.

[3]胡忠望.物联网工程新专业课程体系的设计[J].中国电力教育,2010,(22):109-110.

[4]桂小林.物联网技术专业课程体系探索[J].计算机教育,2010,(16):1-3.

[5]马忠梅,孙娟,李奇.物联网工程专业课程体系与实践探讨[J].单片机与嵌入式系统应用,2011,(10):1-4.

作者简介:姜颖(1971-),女,硕士,河北廊坊人,讲师,研究方向为网络技术与信息安全、图像处理,河北工业大学廊坊分校,河北廊坊 065000

篇6

当今时代,全球进入到经济的全球化,进入到知识经济的年代,世界上各个国家,特别是发达国家,包括我们经济速度发展较快的发展中国家提出来用信息化带动工业化。 我国土木工程也同样存在信息化建设问题。随着经济持续稳定增长,城市化进程加快,青藏铁路、南水北调、西气东输、西电东送等为代表的一大批西部大开发和国家能源交通原材料基础设施项目,以北京奥运工程为代表的各大中城市的基础设施项目,还有量大面广的城乡住宅建设项目正处在建设之中,再加上我国已加入WT0,进入宽领域、多层次、全方位对外开放的新格局,实施迎接经济全球化挑战的大战略,土木工程作为国民经济的支柱产业,在这重要的发展机遇中肩负重任,必须把握住大课题,即土木工程的信息化建设,实现更高层次的技术创新和素质提升。土木工程的信息化是用计算机、通信、自动控制等信息汇集处理高新技术对传统土木工程技术手段及施工方式进行改造与提升,促进土木工程技术及施工手段不断完善,使其更加科学、合理,有效地提高效率,降低成本;实现土木工程的信息化将引起土木工程企业管理方式的深刻革命,必然推动企业团队的重组及施工流程的优化,促使企业管理理念和手段的革新;土木工程的信息化是土木工程市场发展的高级阶段,必定融入现代物流业、电子商务业和信息产业,从而实现土木工程的高效益、高效率。 土木工程的信息化建设须致力建设三大系统。

建立土木工程设计、施工的技术和控制信息系统信息技术是计算机、通信、控制及信息处理等技术的集成。目前许多工业项目的模型设计过程已初步应用了可视化技术,比如,实体建模,使设计过程更为直观有效,并易于修改;可视化的设计校审,使校审更为形象,并可与设计深度交叉;可视化的进度审核,将设计的三维模型与项目进度资源数据库相连,从项目进度资源数据库抽取信息来可视化地展现和分析项目管许多分支,如:建筑工程,铁路工程,道路工程,桥梁工程,特种工程结构,给水排水工程,港口工程,水利工程,环境工程等学科。土木工程共有六个专业:建筑学,城市规划,土木工程,建筑环境与设备工程,给水排水工程和道路桥梁工程。

土木工程作为一个重要的基础学科,有其重要的属性:综合性,社会性,实践性,统一

性。土木工程为国民经济的发展和人民生活的改善提供了重要的物质技术基础,对众多产业的振兴发挥了促进作用,工程建设是形成固定资产的基本生产过程,因此,建筑业和房地产成为许多国家和地区的经济支柱之一。

人们生活水平的不断提高,必然要求越来越舒适的居住环境,在这种情况下,建筑的发展直接推动了土木工程的发展。远古时代,人们巢居穴处,后来石器的出现,人们开始利用工具建造简单的住房,到明清时期,中国的木结构建筑技术和规模都达到了顶峰。解放后,随着国家对基础建设的投入的不断加大,一座座高楼想雨后春笋一样出现在中华大地。建筑工程就是兴建房屋规划,勘测,设计,施工的总称。目的是为人类的生产和生活提供场所。房屋建筑一般包括十个部分:(1)埋在地下的基础和地下室(2)承载外力并把力传到基础的柱子板,梁,框架墙,屋盖及支撑体系(3)四周的饿维护结构和中间的隔墙(4)房屋内外的装饰(5)控制环境的供暖,通风,空气调节,照明,防火隔声等系统(6)楼梯间,电梯或自动扶梯等垂直传输系统(7)闭路电视,电话,计算机网络通讯体系(8)电力系统(9)卫生设备和给水排水系统(10)垃圾处理系统。 Pier Luigi Nervy说过:建筑结构说穿了,不过就是受力体的反力与内部应力如何与外力达到平衡。20世纪后,建材性能和质量的弊端改善,品种的不断增加,以有机材料为主的化学建材异军突起,一些具有特殊功能的建材如绝热材料,吸声隔热材料,耐火防火材料,防水抗渗材料,防爆防辐射材料应运而生,这些材料为房屋建筑提供了强有力的物质保障。现在的建筑中,工程质量的优劣通常与所采用材料的优劣,性能及使用的合理与否有直接的联系,在满足相同技术指标和质量要求的前提下,选择不同的材料不同的使用方法,都对工程的有直接的影响。在建筑过程中,建筑工程施工是和与建筑力学,建筑材料同样重要的一个环节。建筑施工是将设计者的思想意图及构思转化为现实的过程,从古代的穴居巢处到现在的摩天大楼,从农村的乡间小道到城市的高架道路都需要通过“施工”的手段来实现。一个工程的施工包括许多工种工程,诸如土方工程,桩基础工程,混凝土结构工程,钢机构工程,

结构吊装工程,防水工程等,各个工种工程都有自己的规律,都需要根据不同的施工对象及施工环境条件采用相应的施工技术。在土建施工的同时,需要与有关的水电,风暖及其他设备组成一个整体,各工程之间合理的组织与协调,更好的发挥投资的效益。土木工程施工在发挥效益的同时,还要严格按照国家颁发的有关施工技术规范,从而进一步提高我国的施工水平,保证施工质量,降低工程成本。

任何建筑无不修建在地球表面的地层上,建筑的重量最后都会传给地层,有地层来承受。支撑建筑的地层被统称为地基,建筑物在地面以下并将上部结构的自重与所承担的载荷传递到地基上的构件或部分构件称为基础。地基,基础和上部结构是建筑物的三个不可分割的部分。三者功能不同,但在载荷的作用下,它们彼此相关,是共同作用的整体。地基可分为天然地基和人工地基,基础根据埋深分为深基础和浅基础。基础和地基的质量是保证建筑物的安全和正常使用的关键所在,建筑物的地基在建筑物的载荷作用下既要保持整体的稳定性 又要是地基产生的沉降在建筑物许可范围内,而地基本身应有足够的强度,刚度和耐久性,同时还要考虑修基础的方法和必要的挡土挡水及相关措施。

随着人们生活的水平的不断提高,们对自己所处的建筑空间已经不仅仅单纯从数量上提出更高的要求,而且从质量上也提车了更高的要求,要求环境的美观,有一定的舒适度。这就需要对建筑进行必要的装修。如果说建筑主体工程构成了建筑的骨架,那么装饰后的建筑则成了有血有肉的有机体,最终以丰富的,完善的面貌出现在人们的面前,最佳的建筑应该充分体现各种装饰材料的有关特性,结合现有的施工技术,最有效的手法,来达到构思所要表达的效果。建筑装修要考虑建筑空间的使用要求,保护主体机构免受损害,给人以美的享受,满足消防疏散的要求,装饰材料和方案的合理性,施工技术和经济的可行性等。房屋建筑发展的同时,像房屋建筑一样影响着人们生活的道路,桥梁,隧道等也取得了长足的发展。

路桥改革开放以来,我国公路建设事业迅猛发展,尤其是高速公路建设,从无到有,现已建成8700km。作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展,跨越大江(河)、海峡(湾)的长大桥梁建设也相继修建,一般公路和高等级公路上的中、小桥、立交桥,形式多样,工程质量不断提高,为公路运输提供了安全、舒适的服务。随着经济的发展、综合国力增强,我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。特别是电子计算技术的广泛应用,为广大工程技术人员提供了方便、快捷的计算分析手段。更重要的是我国的经济政策为公路事业发展提供多元化的筹资渠道,保证了建设资金来源。我国广大桥梁工作者,充分认识到这一可贵、难得的机遇,竭尽全力,发挥自己的聪明才智,为我国公路桥梁建设事

业,积极工作,多做贡献。结合常用的桥型谈谈对公路桥梁发展趋势的看法,不当之处,请同行正。

总的来说土木工程是一门古老的学科,它已经取得了巨大的成就,未来的土木工程将在人们的生活中占据更重要的地位。地球环境的日益恶化,人口的不断增加,人们为了争取生存,为了争取更舒适的生存环境,必将更加重视土木工程。在不久的将来,一些重大项目将会陆续兴建,插入云霄的摩天大楼,横跨大样的桥梁,更加方便的交通将不是梦想。科技的发展,以及地球不断恶化的环境必将促使土木工程向太空和海洋发展,为人类提供更广阔的生存空间。近年来,工程材料主要是钢筋,混凝土,木材和砖材,在未来,传统材料将得到改观,一些全新的更加适合建筑的材料将问世,尤其是化学合成材料将推动建筑走向更高点。同时,设计方法的精确化,设计工作的自动化,信息和智能话技术的全面引入,将会是人们有一个更加舒适的居住环境。一句话,理论的发展,新材料的出现,计算机的应用,高新技术的引入等都将使土木工程有一个新的飞跃。

心得:

土木工程作为一种系统的产业活动,其实质是生产的过程,或者说,是创造或制造一种产品的过程。理的各种状态。

参考文献:

[1]段树金.土木工程概论[M].北京:中国铁道出版社,2005.

篇7

智能制造的欧美版本

在“中国制造2025”出台以前,智能制造在国际已经有多种版本,其中最主要的是欧美三国的版本,即德国的“工业4.0”、英国的“高值制造”、美国的“先进制造”。

德国的“工业4.0”。“工业4.0”是德国面向2020年的高技术战略,核心内容是智能化生产系统,即在系统或产品的生命周期内,相关信息通过网络化实时传给产业链的各个环节,随时通过数据优化价值创造流。

根据《产品生命周期管理概论》作者乌尔里希·森德勒的观点,理解“工业4.0”有四个要点,即第四次产业革命、信息物理融合系统(CPS)、物与服务联网(IOTS)、机器对机器的通信(M2M)。

“工业4.0”是第四次工业革命。第一次工业革命被称为“工业1.0”,其标志是蒸汽机和机械生产设备;第二次工业革命被称为“工业2.0”,其标志是电动机和大规模生产线;第三次工业革命被称为“工业3.0”,其标志是电子、信息技术和高度自动化生产;第四次工业革命被称为“工业4.0”,其标志是信息物理融合系统(CPS)和智能化生产。简而言之,“工业1.0”是机械化时代,“工业2.0”是电气化时代,“工业3.0”是信息化时代,“工业4.0”是智能化时代。

信息物理融合系统是互联网发展的新阶段。信息物理融合系统也称之为智能技术系统,它不是独立设备的集合,也不是单纯的互联网,而是由具备物理输入输出功能且可相互作用的元件组成的网络。互联网原来只限于传统意义上的计算机,现在则是具备万维网接口的任意设备。信息物理融合系统的基础是数字通信技术,主要包括传感器、执行器以及网络化的智能组件技术。智能工厂就是把若干信息物理融合系统整合起来,形成更大的系统。

物与服务联网是物联网发展的新阶段。物与服务联网,就是所有的产品和服务都配备一个IP地址,通过标准协议彼此联网,同时也和人联网。物与服务的联网,实质是基于数字技术的智能化服务。

机器对机器通信是指终端设备之间的数据交换。机器与机器之间的通信在电缆和传统电器中早就存在,在“工业4.0”中,主要是增加了由无线服务和标准协议所建立的网络。

根据德国《“工业4.0”白皮书》,实现上述内容需要解决五个方面的问题:价值创造网的水平整合,全生命周期内工程学的一致性,垂直整合和网络化的生产体系,新的工作基础设施,跨领域技术。①

英国的“高值制造”。英国政府面向未来的战略是“高值制造”。“高值”是从价值形态上说的,“高值制造”就是高附加值的制造。“高值制造”是一场制造业的革命,它的产业形态是按需制造、分布式制造和产品服务化,它的技术形态是新兴技术群、数据网和智能基础设施。根据英国政府科学办公室前瞻水平扫描中心的定义:“这场革命由新技术、新方法和新材料驱动,同时伴之以基于三维打印技术的本地化定制生产,走向产品加服务的商业模式——‘产品服务化’。”②

“高值制造”战略的主题是资源效率、制造工艺、材料集成、制造系统、企业模式。在主题之下,又分为若干新兴技术群和产业领域。新技术、新工具、新方法、新材料使制造形态和商业模式发生变革。

数据网是第二次互联网革命的主要内容。互联网是第一步,数据网是第二步。数据网为数据和网络文本添加结构和意义,基于通用互联网协议实现各种数据、物体的互联,同时把互联网分成专属的“网络分区”,从而改变网络的价值。

智能基础设施与互联网革命密切相关。互联网是在现有的基础设施特别是固定电话网络的基础上发展起来的,而互联网的革命将深刻改变基础设施,不仅是数据传输基础设施,还包括数据处理、数据储存和电力供应,主要是智能电网、传感器网络的推广和应用,以及对现有基础设施的“拆拼再利用”。

美国的“先进制造”。美国面向未来的战略是高端制造。根据美国科技顾问委员会的定义,“先进制造系指一组活动,它们依赖于信息、自动化、计算、软件、传感和网络等的采用与协调,并运用物理学和生物学开发的前沿材料和新兴能力,例如纳米技术、化学和生物学。它既包括以新颖方式来生产已经有的产品,也包括制造基于新兴前沿技术的新产品”。③简言之,“先进制造”是指采用信息技术和网络技术,并利用新材料等新兴技术生产新产品的系列活动。

“先进制造”与数字革命相联系。美国工程院认为当前正在发生的数字革命有三个特征:计算能力的持续增长,通信和分析能力快速提高,机器人技术和控制系统的进步。数字革命使高速计算机、先进传感技术和先进材料不断进入生产过程,这必将变革价值创造方式和就业格局,极大地提高生产率。美国信息技术与创新基金会建议支持“数字驱动型创新”,包括数据收集、存储、处理、分析、使用和传播等技术研发。

据中国专家的实地调研,美国正在进入“新硬件”时代。“新硬件时代,是以美国强大的软件技术、互联网和大数据技术为基础,由极客和创客为主要参与群体,以硬件为表现形式的一种新产业形态。这里说的新硬件,不是主板、显示器、键盘这些计算机硬件,而是指一切物理上存在的,在过去的生产和生活中闻所未闻、见所未见的人造事物。”

上述智能制造的三种版本,“工业4.0”最优。各个版本虽然表述、重点有所不同,但我们由此可以得出三点基本结论:

第一,人类正在发生产业革命,这场革命不是把互联网简单应用到传统产业领域,而是互联网、物联网、传统产业三位一体的革命,智能制造是这场革命的典型表现。

第二,此次产业革命的根本特征是智能化,即原子世界与比特世界全面融合,人与人、人与物、人与服务、物与物、物与服务全面链接,基础设施、生产过程和价值构成重新整合。

第三,数字技术是智能化的使能技术(或关键技术)。数字技术使云计算、大数据、互联网新应用、智能工厂、机器人、增材制造和软件设计等众多新技术成为可能,而众多新技术的突破又反过来为进一步数字化提供物理和生物基础。

智能制造与新产业革命

一段时间以来,智能制造成为热词,但同时也在很大程度上被简单化。很多人以为只要把互联网引入传统产业,智能制造就实现了。这是从传统发展方式理解的智能制造,而不是从新产业革命的意义上理解的智能制造。作为新产业革命的主要部分,智能制造不是偶然的、孤立的,而是与新产业革命的三个要件不可分割的。这三个要件,也可以说是智能制造的三大支柱,就是劳动力知识密集化、劳动工具数字化、劳动对象服务化。

劳动力知识密集化。所谓劳动力知识密集化,是指劳动力不仅接受过专业教育,而且还具有即时学习的能力,从而使专业知识交叉融合、知识与操作交叉融合。

在传统工业化的发展方式中,研发、设计、销售、服务等知识密集环节与制造环节相对分离,学科之间、理论与实操之间线性接续,互不交叉,因而需要的是专业型的员工。智能制造产业链是非线性的、矩阵式的,各个环节平行运行、交互作用、协同优化,生产系统的复杂性增强;由于分布式制造和产品服务化,产业链已不仅限于企业内部,而是跨企业、跨地域的。这就要求劳动力既要具有专业知识,同时又要有跨学科知识;既要有理论知识,又要有实际操作能力。跨学科、跨专业、跨领域的复合型、主动型人才成为主要需求。这种新型的劳动力既是设计者、研发者,又是协调者、操作者;既懂软件和硬件技术,又懂机械和制造技术。与自动化相适应的是专业化的人才,与智能化相适应的是复合型人才和能力型人才。

需要说明的是,智能制造并不取消专业性,而是在专业性的基础上要求全面性,能够融会贯通,理解全局。这种全面性之所以可能,是由于互联网使海量知识资源能够即时共享,只要愿意,人们可以在任何时间、任何地点获取所需的知识。E学习、APP学习、微信学习、游戏学习等新型学习、教育方式,为劳动力知识密集化提供了新的途径和机遇,据《欧洲产业和企业数字转型》报告,E学习市场在未来十年间将增加15倍,占全部教育市场的30%。

劳动力知识密集化在就业结构上体现明显。据美国布鲁金斯学会的一份报告,美国高端产业雇佣了全美80%的工程师。美国由“从事科学和工程学、建筑与设计、教育、艺术、音乐和娱乐的人们”构成的“创意阶层人士”,2000年已经占到就业人口的近1/3,欧洲平均也在25%~30%。美国创意产业的薪酬占到全美所有产业薪酬的将近一半,相当于制造业和服务薪酬的总和。⑤2011年,劳动年龄人口受过高等教育的人口比例,美国为61%,俄罗斯为54%,日本为41%。可以说,科学家、工程师等专业人员在就业结构中已经居于主导地位。

生产工具数字化。所谓生产工具的数字化,是指数字程序控制的生产工具和生产工具的虚拟化,以及生产工具与虚拟生产工具之间的交互结构。例如,数控机床就是生产工具由数字程序控制;计算机辅助设计系统(CAD)就是生产工具的虚拟化。

工业文明的生产工具是大机器,而且是自动化的机器,生产装置在无人干预的情况下自动运行,从而把人从繁重的体力劳动和有害的环境中解放出来。

这种情况在新产业革命中改变了。按照IBM工业研究院哈德·鲍姆的观点,智能制造或第四次工业革命的基础是五种技术创新,即移动计算技术、社会化媒体技术、物联网技术、大数据技术、分析和优化技术。它们相互影响,从根本上改变了增值、商业模式和产业形态,也改变了生产工具的形态。机器装备等劳动工具普遍使用信息技术、通讯技术和网络技术,形成信息物理融合系统,包括高端数控机床、工业机器人、柔性制造系统等。数字化工具在生产的每一个环节和生活的全部过程,实时感知、分析、处理和控制,相互交流并与周围环境交流,自动更改配置并存储信息,分布式地自我组织,提供和执行全流程最优化方案。

生产工具的数字化使软件具有了战略意义,软件的研发成本也占据了重要份额。西门子公司软件研发的支出占了整个集团研发预算的大约40%,达到了40亿欧元。据国外专家估计,当前纯工业软件的世界市场份额已达180亿欧元,预测未来每年还将上升8%;工业型软件在有关物流、安全和能源管理领域的额度已超过1000亿欧元。⑥

生产工具的数字化也使生态文明成为可能。数字化使技术体系能够通过提高单位资源效率的方法来增加产品总量,在生产、分配、交换和消费等全部经济、社会过程中减少资源消耗和废物产生,对废物进行资源化和再利用,把物质消耗和环境污染维持在自然界自我修复能力的范围以内。

劳动对象服务化。所谓劳动对象的服务化,是指劳动对象特别是劳动产品从物质单体变成从物质单体诞生直至回收的系统,而服务是该系统的主要部分。

工业化发展方式中的劳动对象,从动力上看,是大规模的化石能源特别是石油、天然气和煤炭;从原材料上看,是大规模的钢铁、水泥等矿物质材料;从最终产品上看,是大规模的实物商品,所有产品都是物质实体,从研发、设计开始,在制造终端完成。

而在新产业革命中,产品变成与服务一体化的系统,这个系统包括实体产品,以及围绕实体产品的服务。据陕汽公司提供的数据,目前平均一辆卡车的售价为30万元人民币,但卡车使用以后产生的成本是500万,在卡车整个生命周期内,服务的价值占绝大部分。所谓整个产品生命周期,是指产品系统从产品设计、研发开始,经过制造、售后,直至回收再制造的全过程。

产品系统中的服务,主要包括单体产品服务——产前、产中、产后服务等,以及单体产品衍生服务——服务是主体,单体产品是载体或工具,还包括无产品服务——与单体产品无关、但经济上有关的结构。其中单体产品服务是最核心的服务,产前服务是指产品的研发和设计,这是一个以产品为核心,制造商、供应商、用户、创新者、投资者等利益相关者参加的设计、研发圈;产中服务主要是厂内和社会的相关生产;产后服务则是从产品诞生直到实体产品消失为止的服务“长尾”。据麦肯锡全球研究院的一份报告,发达经济体制造业服务类投入占到制造业产出的20%~25%,制造业岗位中30%~55%具有服务性职能,若加上外包服务,美国制造业服务类岗位已超过生产类岗位。据笔者实地调研,2014年,中国智能制造走在前列的陕西汽车股份公司,利润的44%来自于产品服务。2005年世界著名传统制造公司利润的50%以上来源于服务活动,全球500强企业中56%的公司从事服务业。而且制造业企业的生产,越来越依靠金融、电信、物流等服务性企业,据美国布鲁金斯学会的一份研究报告,美国高端产业每个工人每年从其他商业服务中采购23.6万美元的商品和服务,而其他产业的采购仅为6.7万美元。

智能制造与中国机会

以智能制造为重要内容的产业革命,向包括中国在内的所有国家都敞开了窗口。同时,向中国敞开的还有另外两个窗口,一个是巨大的经济存量的转型,另一个是工业化和城市化中后期带来的经济增量。如果说经济增长速度换挡期、结构调整阵痛期与前期刺激性政策消化期在同一时间重合出现,是老的三期叠加,那么,新产业革命的发生期、新发展方式的形成期、全面小康社会的建成期同时重合出现,则是新的三期叠加。如果说老三期叠加困难不少,那么新三期叠加则是机遇大于挑战。

新发展方式形成期提供的第二窗口。新发展方式形成期的机遇首先是大规模实体经济提供的载体空间。我国具有世界最大规模的实体经济,面临转变发展方式。物质消耗和环境容量已经走到临界区域;低端外部需求已经接近极限;单纯以廉价劳动力、廉价商品和薄利多销为内容的向下竞争,已经走到尽头,加速形成新的发展方式上升为刚性需求。巨大的经济存量要求经济发展方式必须从以物质资源投入为主转变为以人力和知识资源投入为主,即用无形资本替代有形资本,真正转型为一个知识型、创新型、服务型的经济体,实现智能型增长。

其次是大规模城市化提供的增量空间。2014年我国城市化率已经超过54%。如果按照每年转移1000万农村劳动力的速度计算,10年后还会有1亿人口城市化。城市化必然引起经济结构的转型升级和经济总量的巨大增长,也必然引起我国消费规模的巨大增长和消费水平的大规模升级,相应地也将对智能制造产生巨大需求。我国的城市化是在发达国家城市化完成以后开始的,又是人类历史上最大规模的城市化,有条件不重复、也不应该重复先发国家传统城市化的老路,即先污染后治理、先粗放后集约、先发展后转移的道路,而必须一开始就以智能制造、生态经济支撑。

全面小康社会建成期提供的第三窗口。我国已经度过了温饱阶段,实现了整体小康,正在建设全面小康。2012年的统计公报反映,城镇居民和农村居民消费的恩格尔系数都在下降,而且两个数值越来越接近。从经济规律来看,在温饱问题尚未解决的阶段,人们的需求主要集中在生活资料领域,生产和消费水平比较粗放;而在温饱问题解决以后,人们的物质消费不仅有较大的增长,而且会出现重大的升级,同时人们的非物质性消费也大幅度增长、升级。这就为智能制造、高端服务开辟了新的领先市场。

新三期叠加放大了智能制造的机会窗口。有一种观点,认为我国制造业整体水平处于中低端,发展很不平衡,存在大量“工业2.0”产业,因此,中国智能制造只能分两路走。一路是大多数弱势产业,必须循序渐进,从“工业2.0”上升到“工业3.0”,然后到“工业4.0”;另一路,是少数优势产业,有可能直接从“工业3.0”进入“工业4.0”。

除了上述两路大军以外,还有一路大军,他们已经处于智能制造阶段,虽然水平不一定是世界最高的。如华为、中兴、陕汽、海尔,等等,他们是我国智能制造的第一方阵。

处于“工业2.0”阶段的产业,以及城市化形成的增量产业,不一定按部就班地从“工业2.0”到“工业3.0”再到“工业4.0”,虽然也有这种可能性。由于新三期叠加,放大了智能制造的机会窗口,出现了“毕其功于一役”的现实可能性,即三路大军几乎同时进入智能制造阶段。我们既要看到老的三期叠加,同时又要看到新的三期叠加,而且我国经过30多年的高速发展,已经处于新的历史起点:整体上已经渡过温饱阶段,进入工业化和城市化的中后期,科教兴国和人才强国战略带来的科技人力资源红利正在显现,只要战略选择得当,经过扎实工作,三路大军完全可以平行实现智能制造。

智能制造的中国战略

新三期叠加的窗口已经打开,必须采取必要的战略,为智能制造准备充分而必要的条件,否则也可能丧失机遇。

人力资源超增长战略。人力资源超增长战略,就是在从2016年到2025年10年左右的时间内,通过投入和优化结构,急速使我国新增劳动人口普及高中阶段教育,55%达到大专及大专以上文化程度。

如果持续使新增劳动人口的55%达到大专及以上文化程度,就要求高等教育入学率,即在校大学生占该年龄段人口的比例,必须达到55%。国际上通常认为,高等教育大众化阶段的毛入学率在15%~50%,普及化阶段的毛入学率在50%以上。高等教育毛入学率超过50%的国家,全球有54个;⑦经合组织国家高等教育毛入学率为55%。

人力资源超增长战略具有现实可能性。一是由于新增劳动人口的减少,中国劳动适龄人口已经处于一个加速减少的时期。据专家预测,中国劳动适龄人口在2015年达到峰值,此后将开始减少,2020年后减少甚至会加速。实际上,从2012年开始,我国劳动适龄人口已经连续3年减少,分别减少了345万、244万、371万。新增劳动人口的减少是个劣势,但又是个优势,即缩小了受教育人口的基数。二是我国具有适当扩大教育规模的公共财力和社会资本。新增劳动人口的减少和教育规模的适度扩大,使较大幅度提升入学率成为可能。

2013年我国高中阶段教育毛入学率为86.0%。十一五期间,高中阶段教育毛入学率平均每年增加近6个百分点,十二五前三年增速放缓,每年增加1个百分点强。根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》,2020年高中阶段教育毛入学率达到90%,在此基础上,经过努力工作,每年增加2个百分点,到2025年普及高中阶段教育是可以做到的。

2013年,中国高等教育毛入学率达到34.5%,与全球平均水平(2012年为32%)⑧相当。从2014年开始,全国本专科招生总规模已达到当年年满18岁人口的46%。如果全国本专科招生人数每年保持在700万,那么到2020年,全国本专科招生总规模占当年年满18岁人口的比例将超过55%,当年的高等教育毛入学率也将超过50%。十二五前三年高等教育毛入学率平均每年增加近3个百分点。2020年以后,若使高等教育毛入学率每年增加1个百分点,到2025年中国高等教育毛入学率可以达到55%。

人力资源超增长具有重大战略意义,不仅可以使我国获得自主创新所需的人力和社会基础,而且还能够使这种基础从此长期延续。当新增劳动力资源50%受到大专以上教育以后,即使全社会劳动力走出减少期、再度进入增长期,新增劳动力受教育水平仍将保持在50%以上的高位水平,不会降低。这种社会遗传机制,是人类文明进步规律之一。

实施人力资源超增长战略的主要政策包括:

第一,实行中等专业学校义务教育。凡中等专业学校教育一律免费,争取在较短的时间内,实行12年义务教育。

第二,发展多层次应用型大学。除211等高校按研究型大学重点支持外,其他普通高校和大量高职高专院校都应向应用型大学转变。吸引社会资金特别是企业参加兴办多种所有制的高等职业和高等专业技术学校。应用型大学对人才的培养和科研活动经费少部分来自财政拨款,绝大部分是市场化的,根据企业订单培养人才,根据企业合同开展设计、研发等创新服务。

第三,建立全民即时学习平台。依托国家开放大学(中央广播电视大学),整合大学、中学、小学和职业教育优质资源,建立全民素质教育平台,普遍开展学历和非学历的自学教育,随时随地向全体公民开放,三网融合,免费学习,知识共享,最大限度增强科学文化的正外部性,使一切有学习意愿的人,特别是广大农民、工人、战士、老少边穷地区人民、低收入人群能够与条件优越的人群一样拥有优质教育机会。

第四,建立复合型人才教育模式。中学教育废除文理分科,大学教育、科研、实习采取矩阵模式,学生可以跨专业、跨学科选课,也可以跨院系参加科研项目,跨领域参加生产实习,培养学生发现问题和综合解决问题的能力。鼓励大学依托企业建立教学、科研、实习基地,企业依托大学建立人才培养基地。社会教育、职业教育学用结合,以用为主,为制造业源源不断地输送适用人才。

轻资产优先增长战略。轻资产优先增长战略,就是把知识性、技术性资产置于经济发展的首位,优先投资,优先形成生产能力,优先市场准入,使创新型企业在设计、研发、专利、版权、标准、品牌、培训、服务等方面的轻资产投资超过设备、材料等重资产投资。

轻资产优先增长,是国际经济转型的基本趋势。在制造业产业链中,重资产已经下沉到低端,而轻资产则上升到高端,而且以轻资产为核心的无形资产投资占比超过有形资产。据美国《科学与工程指标2014》显示,知识与技术密集型产业占GDP的比例,美国高达40%,欧盟、加拿大、日本和韩国等主要发达经济体为30%左右,而我国仅为20%左右。据英国学者的一份研究报告,2007年,英国私营部门无形资本投资为1330亿英镑,而有形资本投资为950亿英镑,无形资本投资占比58%,物质资本投资占比42%,前者高出16个百分点。2000年至2007年,英国私人部门生产率增长的2/3来源于无形资本投入。

我国具有轻资产优先增长的知识和技术资源。科技人力资源总量已经超过7000万,世界第一;年研究与试验发展(R&D)经费支出超过13000亿人民币,居世界第二;高等学校2500多个,科研机构3600多个,规模以上工业企业研发机构30000多个;2014年受理发明专利申请92.8件,连续4年位居世界首位;PCT专利申请量增长强劲,位居世界第三,占全球总量的11.9%;2004年至2014年(截至2014年9月)我国科技人员共发表国际论文136.98万篇,位居世界第2位。

我国已经具有充裕的公共财力和社会资本。经济总量位居世界第二,2014年财政收入11140亿元,外汇储备38430亿美元;24个省市的地方总产值过万亿。此外,还有庞大的民间资本。

实施轻资产优先增长战略的主要政策包括:

第一,发展技术密集型、知识密集型的制造业。围绕新产业革命开展国家计划项目、地方计划项目布局,特别是开展科研体系、科技人才和基础设施的布局,引导企业、大学、科研机构和其他社会力量,积极投入轻资产,把科技要素转化为生产性、创新性资产。

在保证研发投入稳定增长的同时,大力激发全社会非研发的创新投入,包括创意设计、技术转移、技术改造、知识服务、人员培训、品牌开发、市场营销等方面的投入。特别是鼓励制造与服务的融合,支持按需制造、分布式制造、产品服务化等方面的技术创新,支持基于知识的管理模式、商业模式创新。

第二,发展知识密集型服务业特别是创新服务业。所谓知识密集型服务业,就是通过服务的科技化和科技的服务化而形成的服务业,包括金融服务业、信息服务业、电子商务服务业等。其中创新服务业是知识最为密集的服务业,包括设计研发服务业、技术转移服务(转移、转化、孵化)业、技术改造服务(节能、环保、信息化等)业、知识服务(云计算、检验检测、质量认证、战略咨询等)业等。

创新服务业无论是内资外资、国有民营,都是低投入、低消耗、低排放和高技术、高效益的行业,可以吸收大量的科技人力资源就业,具有强大的辐射带动作用。大量的传统产业、中小企业、本土企业以及落后地区的产业,技术落后、生产粗放,是转变生产方式的短板,而且在这些领域市场往往失灵,特别需要创新服务业提供支持。

第三,以知识和技术密集产业带动城市化。城市化必须注意转变发展方式,避免走产业外延扩张、城市集中建设的老路。城市化每走一步,绿色产业、新兴产业就扩大一步,步步为营,扎实推进。发展以生物资源为原料、生态化生产为特征的绿色产业,包括生态农业、农产品加工业、生物质产业;发展新兴产业,包括生产质能、太阳能产业、节能环保产业、生物产业、新材料产业等;发展循环经济,在企业内部各生产单元之间、上下游企业之间、园区关联产业之间建立循环经济产业链;推广使用新能源交通工具,兴建新能源和节能环保住宅,推行垃圾分类回收和低碳消费模式,建设绿色社区。大力发展商业、旅游、养老等第三产业,形成持续的人流、物流、资金流和信息流。

政企合作的创新战略。政企合作的创新战略,或公私合作(PPP)创新战略,就是以企业为主体,发挥政府与企业两个积极性,项目来源于企业用户的有效需求,公开征集、公开招标;招标成功后立项,政府与企业根据项目合同共同投资、共担风险、共享收益,共同完成国家也即企业的具体创新目标。

政企合作之所以是重大创新战略,是由我国的特殊国情决定的。我国的优势是政府动员能力、组织能力、执行能力强大,能够集中力量办大事,这是其他国家无法做到的;劣势是企业主体能力不强,科技与经济脱节,很多科技成果不能应用。政企合作能够扬长避短,放大我国的优势,克服我国的劣势。在未来的发展中,要反对把政府与市场对立起来的机械论观点,坚持以企业为主体,政府与企业协同创新。

政企合作模式在发达国家的实践已经取得了成功经验。由于政企合作模式提高了公共资金使用效率,有效化解和分散了创新风险,增加了社会对创新的投资,既实现了社会效益最大化,又保证了企业和社会资本有利可图,许多国家称之为公共项目管理的最佳模式。

传统科技计划项目的目标是单维的技术目标,而政企合作项目的目标则是三维的工程目标,涵盖研发、生产、经营整个创新过程,既包括技术目标,也包括产品性能、市场占有和行业能力等经济目标,以及综合目标和总体解决方案。传统的科技计划项目往往是科研导向,而政企合作项目则是企业用户导向,项目则来源于企业用户的具体需求,一开始就在需求中研发,研发完成之日就是技术应用之时,也是国家目标实现之时。传统科技计划项目是政府投入、企业配套,而政企合作项目则是企业投入、政府配套,还有大量社会资本进入,投入结构多元化。传统科技计划项目重立项、轻结果,而政企合作项目则重视商业成功,共同投资、共担风险、共享收益。

实施政企合作创新战略的主要政策包括:

第一,在科技创新类计划项目中实施。除基础研究计划项目外,在重大专项、重点研发计划、技术创新引导专项(基金)、基地和人才专项等各类技术创新计划中,如果项目数额较大,均应采取政企合作模式。

第二,探索多种政企合作创新形式。对于竞争前技术(战略前沿技术),政府与大中型企业合作。由政府根据国家需要征集技术创新项目,在此基础上通过招标、邀标等方式,与某个大型企业,或分别与一些大型企业签订创新项目合同。对于关键共性技术,政府与企业伙伴合作。先由若干企业用户按照共同需求,签定协同创新合同,结成创新伙伴关系。政府根据国家需求向企业伙伴征集技术创新项目,在此基础上通过招标、邀标等方式与这些企业伙伴总体签订项目合同。对于技术转移,政府与转移伙伴合作,先由中小企业与大学或研究机构签定研发、设计、许可等技术转移合同,然后政府向转移伙伴征集技术创新项目,通过入门遴选等方式与转移伙伴签订项目合同。