VC279基于改进的BM算法在IDS中的实现.doc

VC279基于改进的BM算法在IDS中的实现 2.2 入侵检测系统的组成及部署2.2.1 入侵检测系统的组成IETF(The Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组)阐述了一个入侵检测系统的通用模型，将一个入侵检测系统分为四个组件：事件产生器(Event generators)事件分析器(Event analyzers)响应单元(Response units)事件数据库(Event databases)事件产生器也称为探测器或传感器，它的目的是从整个计算环境中获得事件，并向系统的其他部分提供此事件。事件分析器又可称为检测引擎，它分析得到数据，并产生分析结果。响应单元则是对分析结果做出反应的功能单元，它可以做出切断连接、改变文件属性等强烈反应，也可以只是简单的报警。事件数据库是存放各种中间和最终数据地方的统称，它可以是复杂的数据库，也可以是简单的文本文件。在实际的产品中，入侵检测系统通常是由传感器、分析系统、存储系统和控制台等四部分组成，其中存储系统一般用来存储系统运行的数据和入侵攻击过程，而控制台起其集中管理的作用。图2-1给出了通用入侵检测系统结构。数据                   数据                     数据                    结果                             提取                     分析                    处理图2-1 通用入侵检测系统结构2.2.2 入侵检测系统的部署在大型网络中，分析系统工作负载大，存储系统工作量也大，所以在不同的计算机上。网络入侵检测系统的传感器位置非常重要，如果放置位置不正确，入侵检测系统的工作就可能不在最佳状态。(1)放在防火墙外传感器通常放置在防火墙的DMZ中(Demilitarized Zone，非军事区)。DMZ是介于ISP和最外端防火墙之间的区域，这种安排使入侵检测系统可以看见所有来自Internet的攻击。   (2)放在防火墙内把传感器放在防火墙内部，这种做法有几个充分理由。传感器放在防火墙外部，攻击者就能够发现传感器，就可能对传感器进行攻击，从而减小攻击者的行动被审计的机会。防火墙内的系统会比外面的系统脆弱性少一些，如果传感器放在防火墙内就会少一些干扰，从而有可能减少误报警。如果本应该被防火墙封锁的攻击渗透进来，传感器在防火墙内就能发现防火墙的设置失误。将传感器放在防火墙内部的最大理由就是设置良好的防火墙能够阻止大部分简单的攻击，使传感器不用将大部分的注意力分散在这类攻击上。(3)放在防火墙外和内如果不考虑成本，在防火墙外和防火墙内都放置传感器是最佳的选择。这样做有以下优点：无须猜测是否有攻击渗透过防火墙；可以检测来自内部和外部的攻击；可以帮助系统管理员检测到由于设置有问题而无法通过防火墙的内部系统。2.3 网络入侵检测系统Snort2.3.1 Snort系统概述Snort系统是一个以开放源代码形式发行的网络入侵检测系统，由Martin Roesch编写，并由遍布世界各地的众多程序员共同维护和升级。Snort运行在2.3.3 Snort系统部分源码简介这里使用snort-1.6-beta7进行讲解。展开snort的压缩包，有约50个c程序和头文件，另有约30个其它文件(工程、数据或者说明文件)。snort.c(.h)是主程序所在的文件，实现了main函数和一系列辅助函数。decode.c(.h)将数据包层层剥开，确定使用了哪种协议，有什么特征，并标记到全局结构变量pv中。log.c(.h)实现日志和报警功能。snort有多种日志格式，一种按tcpdump二进制的格式存储，另一种按snort编码ASCII格式存储到日志目录下，日志目录的名字根据“外”主机的ip地址命名。报警有不同的级别和方式，可以记录到syslog中，或者记录到用户指定的文件，另外还可以通过linux socket发送报警消息，以及利用SMB向Windows系统发送winpopup消息。mstring.c(.h)实现字符串匹配算法。在snort中，采用的是BM算法。plugbase.c(.h)实现了初始化检测以及登记检测规则的一组函数。snort中的检测规则以链表的形式存储，每条规则通过登记过程添加到链表中。rule.c(.h)实现了规则设置和入侵检测所需要的函数。规则设置主要的作用是把一个规则文件转化为实际运作中的规则链表。检测函数根据规则实施攻击特征的检测。sp_*_check.c(.h)是不同类型的检测规则的具体实现。spo_*.c(.h)实现输出规则。spp_*.c(.h)实现预处理规则。将改进的BM算法应用到snort系统中，只需要对mstring.c进行修改即可，其它部分保持原样。3  BM算法3.1 BM算法3.1.1 BM算法具体介绍朴素的模式匹配算法在一次字符比较失败后，只是简单的把模式匹配串向右移动了一个字符位置，这样做的缺点是完全丢弃了在前面已经作过的字符匹配过程中得到的信息，BM匹配算法正是充分利用了上次匹配比较中己得到的部分结果，使模式匹配算法在时间复杂性和空间复杂性上得到了一定程度的优化。假设有一长度为n的文本字符串T，长度为m的模式字符串P，两者都是由字符构成的有序集合，文本T(如中英文等自然语言文本)定义在一个有限的字母表上，字母表大小为 。匹配的目的是确定P在T内的位置，或者T中不包含P。设T和P中的字母由0开始从左至右顺序编号。如果对于一个指定偏移或移动s，每个字符PiP1Pm匹配相应字符Ti+sT1Tn。若P发生在T中的偏移s处，可以将等式写为：Ti+sTm+s=PiPmBM算法的基本思想是先对模式匹配串P进行预处理，计算两个偏移函数:Badchar(针对某个字符)和GoodSuffix(针对某个子串)，然后将文本和模式对齐，从右往左进行匹配，当文本字符与模式字符不匹配时，根据函数Badchar和GoodSuffix计算出的偏移值，取两者中的大者。将文本指针往右移，匹配成功则予以输出。BM算法分为两阶段：预处理阶段和查找阶段。若考虑Badchar函数的约束，则当文本在字符c与模式不匹配时，下次应移动的距离为Badcharc十1-(m-j)，其中j为c在本次匹配中的位置。这样就可以实现下次匹配时文本中的c与模式中的c位置对齐，从而加快匹配的速度。匹配过程是:(1)将文本中的字符Ti+j和它在P0m-2中从右至左首次出现的位置对齐。如下图3-1所示：基于改进的BM算法在IDS中的实现摘  要入侵检测技术是一种主动保护自己免受攻击的网络安全技术，是继防火墙、数据加密等传统安全保护措施后新一代的安全保障技术，作为防火墙的合理补充，入侵检测技术能够帮助系统对付网络攻击，扩展系统管理员的安全管理能力，提高信息安全基础结构的完整性。本文首先对入侵检测现状、入侵检测系统组成进行了分析和总结，重点研究了网络入侵检测的核心技术入侵检测算法。模式匹配算法是基于特征匹配的入侵检测系统中的核心算法，是当前入侵检测设备中普遍应用的算法。模式匹配的效率决定了入侵检测系统的性能。通过对开放源代码的snort中模式匹配技术的改进，提出了一种更快的模式匹配算法，该算法可以加快入侵检测系统的检测速度，提高现有入侵检测系统的检测能力。关键词：BM算法；入侵检测系统；模式匹配；单模式匹配算法  社会资本在大学生求职过程中的作用研究以媒体行业为例摘要：通过调查最近两年在媒体行业成功就业的毕业生发现，大学生求职过程中的社会资本运作主要有三种方式，即通过中间人的“桥梁”作用、以送礼等媒介搭建关系及直接运作社会资本；求职过程中关系社会资本动态可变；社会资本运作的功能主要是促进信息流动获取有效信息，通过关键人对招聘单位施加影响。传统文化厚重的人伦本位思想及人事聘用制度的日趋规范，悄然影响着大学生求职过程中的社会资本运作。关键词：社会资本；运作；功能 Research on the Functions of Social Capital in the Employment of the College GraduateTaking Media Industry as an exampleAbstract: The survey of the graduates that in recent two years haven found employment in the media industry find some things. In the process of college students seeking jobs, social capital has three major operation, that is, through the intermediary of the bridge role, gifts or other media to build community relations and direct operations Capital; In the course of seeking job relations between the social capital are dynamic variable; The main functions of social capital operation is Receiving Valuable information by information flowing; through the key man to influence the recruitment unit. The human relations based heavy thinking and the increasingly standardized recruitment system, are quietly affecting the social capital operation that in the process of college students seeking jobs. Key words: social capital; operation; function前言参考文献：1  姜继红社会资本与就业研究M北京：社会科学文献出版社，2005：872  布尔迪厄国家精英名牌大学与群体精神M杨亚平，译北京：商务印书馆，2004：6423  詹姆斯•S•科尔曼社会理论的基础M邓方，译北京：社会科学文献出版社，1999：3544   Lin NanSocial Resources and Instrumental ActionC/Peter Marsden，Lin NanSocial Structure and Network Analysis，Beverly Hills：Sage Publications，1982：1315  李惠斌，杨雪冬社会资本与社会发展M北京：社会科学文献出版社，2000：476  赵延东社会资本理论述评J.国外社会科学，1998（3）：18-217  边燕杰，丘海雄企业的社会资本及其功效J中国社会科学，2000(1)8  郑会霞社会资本对就业的影响D郑州：郑州大学，2006：10-119  梁长武积累与动员社会资本：学生地位获得的重要途径J高等农业教育，2006（1）：84-8610 郑美群，于卓，刘大维大学生就业社会资本的开发与利用J东北师大学报(哲学社会科学版)，2005（3）：14011 边燕杰找回强关系：中国的间接关系网络桥梁和求职J国外社会学，1998（2）：14-1512 林南.社会资本关于社会结构与行动的理论M.上海：上海人民出版社，2005：10-13.13 费孝通.乡土中国M.北京：三联书店，198514 Lang，OlgaChinese Family and SocietyMNew Haven：Yale University Press，1946 旅游信息的空间建模研究关键词:空间建模;空间数据模型;数据存储 摘要:本文以建模的思想分析了旅游信息空间数据的组成、模型、以及存储方式,提出了以矢量栅格一体化的数据结构描述空间信息,研究了基于关系型数据库的空间信息的存储方式,并在此基础上扩展了基于谓词描述的空间数据访问接口,并在关系数据库中对旅游行业的空间数据进行了建模。 一定区域内社会经济客体的空间活动及其相互之间的关系都会形成一种空间态势,而空间结构则是人类经济活动作用于一定地域范围所形成的组织形式,反映了区域经济系统中各个系统、各个要素之间的空间组织关系,包括诸要素在空间中的相互位置、相互关联、相互作用、聚集程度和聚集规模以及地区间的相对平衡关系等。 旅游作为一种社会经济现象,其发生、发展也是以空间系统为物质载体的,旅游空间结构不仅仅是旅游活动的空间状态,而且体现了旅游活动的空间属性和相互关系。旅游业规划过程中一个最需要解决的重要问题就是按照旅游者的市场需求,结合旅游资源的分布特点,有效组织合理的空间结构和旅游线路。因此我们有必要对旅游业所特有的空间属性进行分析,进而对旅游行业信息进行空间数据挖掘,得出相关规则,指导旅游业的规划与发展。 一、旅游信息的空间属性 (一)旅游线路的空间属性 我们把可以把旅游行为的实现简单描述为图1所示的结构: 图1旅游行为的实现 旅游行为是人们在某个地域进行旅游和游玩的过程,旅游的实现是通过旅游者的空间移动来实现的。我们可以用一个坐标点表示旅游者所到达的一个景区、一个城市。用一条线来描述旅游者途径的旅游线路。 旅游者在进行区域旅游活动时,不同个体在使用旅游地的空间行为选择上具有很大的差异性,下面给出了依据假日旅游预报系统总结出的几种旅游行为空间模式:如图2所示: 1.单一目的地旅游:旅游者的大部分旅游活动集中在一个目的地。 2.线型旅游:旅游者选择使用一条线路上的多个旅游目的地,但存在主次之分,主要选择使用的目的地只有一个。 3.基营式旅游:旅游者在访问主要目的地的同时也选择访问其他几个目的地,但往往以主体目的地作为大本营。 4.环型旅游:旅游者在既定的目标区域内环旅游好几个目的地,相当于游览线路空间。 5.链式旅游:旅游者以客源地为中心进行的链式游览。 (二)旅游资源的空间属性 旅游区的旅游资源状况和城市的旅游功能决定了两者在旅游空间结构中的重要作用,它们是旅游产业在空间布局中的极点和核心,是区域内旅游吸引物的聚集中心,也是旅游产品的核心,各旅游区和旅游城市之间通过旅游线路紧密地联系在一起,形成一个复杂的旅游网络系统。因此,从全国范围的宏观层次上看,我国旅游产业的空间布局明显地呈现出以旅游区和旅游城市为中心,以旅游线路(旅游交通)为网络连接的点网状分布态势。 1.以旅游景区为中心的产业布局 旅游产业是以为旅游者提供旅游产品和旅游服务为主的综合服务的企业和行业的集合体,包括旅游区(景点)、旅行社、旅游饭店、旅游交通以及为旅游者的旅游活动提供服务与支撑的旅游关联产业。这些功能不同、层次不同的行业部门在一定的地域范围内聚集在一起,共同服务于相似的旅游消费者。旅游者旅游的主要目的是为了寻求一种内心的体验和心灵的愉悦,这就决定了这些行业和部门在旅游产业中地位的不同。其中,旅游区(景点)在旅游产业中处于核心地位,旅游景区景色的优美程度和吸引力的大小,往往是旅游者来此旅游的原始动力。其次才是为旅游者的旅游活动提供配套服务的旅行社旅游饭店等中介机构和相关产业,旅游产业内部各组成部分功能作用的不同导致其在空间布局上的不同。呈现出明显的核心边缘特征,即旅游产业的空间布局常常以旅游区(景点)为中心,其外围或边缘分布着旅行社、旅游饭店、旅游交通、旅游商品经营以及众多的旅游相关产业。从宏观的角度来看,这众多的以旅游区为中心包含外围的旅游中介机构和旅游相关产业在内的旅游产业集群被旅游交通线路连接在一起,呈现出显著的点网状分布特点。 2.旅游城市为中心的产业布局 作为旅游目的地,城市为旅游产业的发展奠定了稳定的市场客源基础,同时城市发达的经济、社会、文化水平以及资金、技术、信息等条件又为旅游产业的发展奠定了雄厚的物质基础。因此,在现代旅游产业的发展中,以城市为中心的旅游产业占有至关重要的地位。旅游产业的空间布局常常以旅游城市为核心而产生和发展。在空间上,城市是旅游产业布局的极点和核心,其外围则星罗棋布般地分布着下一级旅游区和旅游吸引物聚集体,众多的以旅游城市为中心的旅游产业集群通过各种旅游交通线路紧密地连接在一起,使宏观上的旅游产业布局亦呈现出一定的点网状分布的特点。 二、空间数据组成 数据和空间属性的集合称为空间数据。空间数据的属性包括空间特征和非空间特征两部分,非空间特征又由时间特征和属性特征组成。“属性、时间、空间”是任何空间数据所必需的三要素,缺少任何其中一个都不能称为空间数据,或至少是不完整的空间数据。 其中: (一)空间特征:用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系。 (二)时间特征:用以描述事物或现象随时间的变化。 (三)属性特征:用以描述事物或现象的特征。 三、空间数据模型 空间数据模型是考虑用户需求的共性,用统一的语言描述和综合、集成各用户视图。其基本任务是,确定所感兴趣的现象和基本特征,描述实体间的相互关系,从而确定空间数据库的信息内容。空间数据模型主要有:   基于SOA的企业应用集成框架设计关键词:企业应用集成;面向服务架构;Web服务;企业服务总线 摘要:针对目前企业应用集成面临的问题,介绍了面向服务架构(SOA)的基本概念、基本工作原理,以WebService为主要技术,提出了一种基于SOA的企业应用集成框架。框架采用服务分层模型,具有敏捷性、松耦合、跨平台、分布式的特点,更能适应企业信息系统发展的需要。 随着企业信息化的飞速发展,基于多种开发平台和工具的软件系统得到大量应用,企业中的软件系统变得日益庞大和复杂。企业使用的软件如企业资源计划(ERP)、办公自动化(OA)、客户关系管理(CRM)等应用系统都是根据当时的业务需求而建设的它们分别归属为企业不同部门所使用,这些系统之间有很多功能属于重复开发,且相互独立运行,无法进行信息的交流和共享,导致了众多的信息被封闭在相互独立的应用系统中,在企业内部形成了一个个“信息孤岛”。这就需要采用一种系统集成方式将企业内部的各个现有应用系统集成起来,以达到整合企业资源的目的。 企业应用集成(Enterprise Application Integratfon)是指对企业中完成不同业务功能的应用系统进行集成,在它们之间建立起可供数据交流和应用沟通的纽带,进而使他们之间的信息交互成为可能。通过这种方式使用户可以访问企业的整体信息,而不必考虑这些具体信息到底是属于哪一个应用系统的,即各个不同应用系统对用户来说是透明的。传统的企业应用集成的层次主要有数据级集成、应用接口级集成、业务逻辑级集成等,均属于紧藕合的应用系统集成方式,影响了系统的灵活性和扩展性及业务流程调整和优化,不利于企业业务发展。为解决上述问题,需要一种面向功能层的企业系统集成方式,该方式不仅能保证原有系统的数据安全性和逻辑安全性,且还能实现各系统之间的松藕合,方便系统流程的重组和优化。基于面向服务架构(SOA)的应用开发和集成可以很好的满足此需求。 一、面向服务架构SOA (一)SOA架构的概念及特点 SOA的一个中心思想就是使得企业应用摆脱面向技术的解决方案的束缚,轻松应对企业商业服务变化、发展的需要。SOA是一个组件模型,它将应用程序的不同功能单元通过服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口采用中立的方式定义,独立于具体实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言,使得构建在这样的系统中的服务可以使用统一和标准的方式进行通信。SOA是基于服务的分布式系统设计框架,具备以下几个特点: 松散藕合互操作性位置透明 (二)SOA的体系结构 面向服务的体系架构中共有3种角色,它们分别是服务提供者、服务请求者和服务注册中心。其中服务提供者负责服务功能的具体实现,并通过注册服务操作将其所提供的服务发布到服务注册中心,当接收到服务请求者的服务请求时,执行所请求的服务。服务请求者则是服务执行的发起者,首先需要到服务注册中心中查找符合条件的服务,然后根据服务描述信息进行服务绑定/调用,以获得需要的功能。而服务注册中心则用来提供服务提供者注册服务、提供对服务的分类和查找功能,以便服务请求者发现服务(见图一)。 图1SOA体系结构模型 (三)基于SOA的企业应用集成模型 采用面向服务的架构进行企业现有系统集成的主要步骤如下。 1.提取企业应用系统中核心功能模块,这些功能模块通常都是一些能够清晰完整地表现其业务的软件实体,该软件实体包含了它所能提供的所有服务。 2.将这些功能模块封装成标准的服务组件。每个服务都能提供对外的应用程序编程接口API(Application programming lnterface),服务之间可通过API进行交互。 3.将服务组件在服务注册中心注册。将已实现的服务发布到服务注册器,供其他服务调用者进行查找和绑定。这个步骤可以视企业集成的具体情况选择使用。 4.服务请求者在服务注册中心找到所需服务,返回服务具体URL地址,并按使用协议,将服务绑定到自己的业务流程里,从而实现功能的调用(如图2)。 图2 企业应用集成模型图 二、基于SOA的企业应用集成的实现方法 基于SOA的企业应用集成框架如图3所示。图中各个功能实体都以服务的形式出现,在特定的层次上为特定应用程序提供服务。整个框架中的服务主要由以下几部分构成: 应用服务连接。此层主要提供访问企业数据库的数据接口服务和企业应用程序接口服务,集成企业各个应用系统和数据库。 核心整合服务(Coreltegrationservices)。主要由企业服务总线(ESB)、消息传输、数据转换及动态路由等几部分组成,是企业基础架构服务中的基础核心部分。企业服务总线是SOA体系中的基础架构,是在SOA架构中实现服务间智能化集成与管理的中介。各个服务通过总线来互相访问,消息传输、数据转换及动态路由提供企业服务总线所需的必要服务支持,主要是总线基本服务,如消息分发/订阅、队列、数据转换/映射服务、动态连接和路由等。 业务支持服务。主要包括服务注册、服务管理和业务流程编排等。服务注册是企业应用SOA解决方案的一个基础部分。它用于定义、配置和实施业务服务,这些服务以集中方式使用在应用程序中。服务管理主要是对服务接口、相关性、查找和命名等方面进行集中管理,通过记录统一的服务描述和服务间的交互,进而实现服务间的串连以构成企业的关键业务流程。 用户交互服务。提供统一的交互服务,包括登录服务、用户统一管理、用户授权等。通过登录系统,可对应用系统的信息安全进行统一设计、统一开发,形成一个完整的、通用的、透明的安全服务体系。该集成框架基于SOA技术,通过各类适配器服务接口将企业应用封装成统一的应用服务,然后发布到目录服务注册中心,并通过企业服务总线中的基本服务,如统一数据格式转换和消息传输等来实现各个应用系统间的通信。在该集成框架中,应用服务既可以是已有的旧应用,也可以是新开发的应用。该集成平台是连接各类应用的桥梁,采用松散藕合的方式,任何应用都以独立服务的形式连接到系统中来,真正实现了“即插即用”。通过企业业务流程来定义服务、开发并注册服务,通过服务管理功能,在一定的规则下把服务编排成业务流程,并通过统一的视图表现出来。 图3 基于SOA的企业应用集成框架图 三、结束语 SOA为企业应用集成提供了理想的集成框架,在应用层通过Web service实现松散的应用集成,能够满足各种信息集成要求,体现了松散藕合、位置透明、协议独立的特点,能够支持随需应变的动态业务需求,很好地解决了传统企业应用系统集成存在的问题。上层设置服务总线利用面向消息的中间件技术实现服务的路由、编排、安全管理、事务管理等功能,将面向应用的集成转到面向服务的集成。这就意味着在不用对现有的企业系统作修改的前提下,系统可对外提供Web服务接口,为企业的现有资产或投资带来了更好的重用性。总之,SOA简化了IT的计算环境,其兼容性、互通性以及最终实现的商务自主的能力,满足了高度动态的商务环境。 参考文献: 1叶宇风.基于SOA的企业应用集成研究,徽电子学与计算机,2006,23(5):211-213 2赵松林.基于Web服务的企业应用集成J.微型机与应用,2003(8):56一57 3廖建军,胡宏涛.基于SOA实现企业应用集成J微机发展,2005,15(9):114-116 4宋磊,吴伟明.Web服务在企业应用集成中的应用研究J.电子科学技术评论,2005(2):56-58 5翁晓翔,罗键.基于Webservice的企业应用集成方案J.自动化技术与应用,2005(10):101-102 6李建华.基于SOA的企业应用集成系统计算技术与自动化,2005,24(4):87-89 7于瑛,张韬,罗明忠.基于WEB服务的架设计与实现J.沈阳理工大学学报,2006 8吕鸣剑,孟东升.基于SOA架构集成企业信息系统J.福建电脑,2006(9):106一107   摘要：本文对动画专业人才培养的基本理论、技能和实践知识结构进行了探讨，系统论述了动画专业人才应具备的理论和实践知识体系，最后，结合本校动画专业学生的实际教学情况，对特色专业的实践技能训练和素质教育方法进行了探讨。关键词：动漫产业；游戏动画；电脑动画；文化创意产业 摘要：本文通过实例对大学计算机硬件类课程中缺乏“低端”实验这一问题进行了深入的探讨。关键词本文来自：计算机毕业网 ：计算机硬件类课程；低端实验；实验；接口概念1计算机硬件类课程的不足计算机硬件类课程主要包括“电子电路”、“计算机组成原理”、“微机原理与接口技术”、“单片机”、“计算机控制技术”等多门课程，这些课程不光是计算机专业的专业课，也是电子、机械、自动化及其他相关工科类专业的必修课程，这些课程都具有工程实践性强，应用技术含量高，课程内容枯燥难学的特点。因此，各学校在开设此类课程时，都把实验课作为重要的教学手段，有些学校甚至将实验课时比例提升到全部课时的5060%以上。经过我们多年对实验内容的研究并结合自身的教学体验发现，这些实验大都是一些在实验箱内直接使用芯片进行的实验，都是直接以芯片为研究对象或为主体，内容多是验证现成芯片功能和引脚特性或使用芯片进行硬件设计开发的实验。这种实验是在基本知识已经掌握，芯片内部工作原理已经精通的前提下进行的更高一层次的实验，在此我们谓之“高端”实验。很少有直接辅助基本教学，帮助理解基础知识的“低端”实验，这样的实验用来辅助说明某些知识点或特定概念，一般设计起来电路简单，功能也比较单一，层次较低，甚至用不上实验箱，所以在许多学校看来难登“大雅之堂”，因而对此忽视不见，众多实验教材在这方面也是一片空白。但我认为这是一个“误区”，因为任何课程都是由“低端”知识逐步过渡至“高端”的。那么，怎样创制设计“低端”实验？它们对于课程教学有哪些重要意义呢？我们知道，计算机硬件类课程大都具有浓重的工程背景，具备丰富的可选实例，所以“低端”实验的创设并不缺乏素材。另外，还要注意实验内容的设计如何与课程知识有机衔接，在实际教学中如何巧妙引入。实际上，“低端”实验其意义并不“低端”，实验虽小却对重点、难点的理解掌握有着不容小视的“四两拨千斤”之功效。2“低端”实验实例下面介绍一个较典型的实例，权当抛砖引玉，希望对广大同行具有一定的启发意义。就以“微机接口技术”课程中令众多教师颇感头疼的“接口”概念的讲解为例。这一概念不仅抽象，而且所涉知识比较繁杂晦涩，学生学习效果很不理想。分析定义可以看出，接口就是位于微机与外设之间的硬件电路，作用就是让微机与外设间能进行信号交换，从而顺利完成检测与控制任务。但是光这样说有点苍白无力，学生还是不明就里。于是我们通过引入“低端”实验来辅助教学，具体说明接口到底是什么，为什么要用接口，它的主要功能有哪些，由此体会“低端”实验的优越之处。我们先来设计一个电路(如图1所示)，目的是通过计算机来检测开关K的状态(打开还是闭合)。相对于计算机系统，开关K就是一个外设。K打开时，A点为高电平1；K闭合时，A点为低电平0。这个0或者1可以通过数据总线最低位DB0被读入到CPU中，从而实现微机对外设状态的检测。但是如果像图1那样，把开关K和计算机系统中的DB0直接相连行不行呢？ 图1 输入外设数据线直接接至数据总线我们知道，在计算机系统中，数据总线还连接着CPU和存储器，并且在程序执行过程中，CPU与存储器之间要频繁地交换数据，因此数据总线上传输的数据是在不断变化的。如果此时又将其与外设直接相连(这里是将DB0直接连入A点)，那么数据总线上外设数据和存储器数据就会因走同一线路而相互干扰。比如此时开关K闭合，A点为0，这个0会通过DB0传入CPU，若此时恰逢存储器通过DB0送来一个数据1，这样不但发生相互干扰，还会由于高低电平直接相连而引起电路损坏。为解决这一问题，我们可以在A点与数据总线DB0间加一个带低电平选通端的缓冲器，缓冲器的选通端接一个带3个输入端的与门，其接线如图2所示。 图2 输入外设数据线经缓冲器接至数据总线我们知道，只有当与门的3个输入端同时为0时，与门的输出端才为0，才会将缓冲器选通，缓冲器输入端的数据才能够到达缓冲器的输出端。要实现这一过程，我们可以执行如下指令：MOV DX，开关地址；传送外设地址，地址译码端有效IN AL，DX；执行I/O读操作，M/ 、 有效这样，CPU的输出引脚(即与门的输入信号)M/ 、 及地址译码信号同时为0，使得与门输出为0，缓冲器被选通，开关K的状态才会被读入到CPU中。同时，为低电平的M/ 信号还会使CPU与存储器暂时隔开，从而避免了存储器数据的干扰；若CPU要与存储器进行数据交换，则M/ 变成高电平，使与门输出为1，缓冲器截止断开，又避免了外设数据的干扰。由此可以看出，经过这些电路添加之后，前面的问题顺利解决。实际上，这些后添加的电路就是该系统的接口电路，此处接口电路表现出来的功能是输入缓冲。相类地，我们再设计第二个电路(如图3所示)。功能是让计算机控制发光二极管发光。此处二极管一端已固定接入5V高电平，另一端通过数据总线最低位DB0连至计算机系统。当CPU通过DB0输出为0时，发光二极管两端产生电位差，从而导通发光；如果CPU通过DB0输出为1，则发光二极管电路两端电位相同(都是高电平)，发光二极管截止熄灭。我们以这种方式，实现微机对外设(此处为发光二极管)的控制功能。但是像图3那样，让发光二极管的B点与计算机系统中的DB0直接相连行不行呢？ 图3 数据总线直接接至输出外设数据线根据前面所述可知，数据总线上传输的数据是在不断变化的，不可能只保持为固定的0或1。虽然这个时刻为使发光二极管发光，可以通过执行输出数据指令从DB0向B点输出数据0，但在下个时刻存储器上过来的数据又会将其覆盖，如果后来的这个数据是1，就会使发光二极管熄灭掉。怎样让发光二极管的状态得以保持呢？为解决这一问题，我们仍然需要添加电路，可在数据总线的DB0与发光二极管的B点间加一个由低电平触发的锁存器，锁存器触发端接一个带3个输入端的与门，电路如图4所示。 图4 数据总线经锁存器接至输出外设数据线从该电路中可以看出，只有当与门的3个输入端同时为0时，与门的输出端才为0，才能给锁存器的触发端CLK加一个触发信号，锁存器的输出端Q才等于锁存器输入端D即DB0上的状态。当与门的输入端有一个为1时，与门输出就为1，由于锁存器为低电平触发，所以这个1不能触发锁存器，锁存器输出端Q(即B点的电平)就保持原态不变，从而使发光二极管的状态保持下来。这一过程我们可通过执行如下指令来实现：MOV AL，0(或1)；0使发光二极管亮，1使该二极管灭MOV DX，发光二极管地址 ；传送外设地址，地址译码端有效OUT DX，AL；执行I/O写操作，M/ 、 有效这样，与门输入端M/ 、 及地址译码信号同时为0，使得与门输出为0，锁存器被打开，此时从寄存器AL中沿着DB0送出的0或1能够到达锁存器的输出端直至B点，致使发光二极管发光或熄灭。当CPU执行其他指令或者与存储器交换数据时，与门的三个输入端就不会同时为0，这样与门输出为1，锁存器的输出端Q(即B点的电平)就保持不变，发光二极管的状态便得以保持。在这个例子中，我们后添加上去的那些电路也是接口电路，在此表现出来的功能是输出锁存。3结束语通过对上述实例的分析可以看出，我们在用“低端”实验解决实际问题的过程中已经不自觉地设计出了相应的接口电路，所需器材不多，所起的作用却不小。这两个接口电路一个用于完成系统检测，一个用于完成系统控制，正符合接口定义的外延。这样一来，学生既看见了实实在在的接口电路，又体会到了接口实实在在的“输入缓冲，输出锁存”的基本功能。有了这两个“着陆点”的帮助，“接口”这一概念还有什么不能让人理解的呢？这样的难点一个个地被灵巧的实验化为无形，整个微机接口课程还有什么难度可言呢？鉴于硬件类课程工程实践性强的普遍共性，“低端”实验这一利器不正好因势而生，大有可为吗？ 参考文献1 李芷. 微机原理与接口技术M. 北京:电子工业出版社,2007:188-192.2 孙琦. 微机接口技术M. 北京:中央广播电视大学出版社,2000:4-8.“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文” 数学课堂教学实质上就是师生公共设疑、质疑、释疑的进程,是以效果处置为中心展开的。爱因斯坦曾经说过:“提出一个效果往往比处置一个效果更重要,由于处置效果也许是一个数学上或实际上的技艺而已,而提出新的效果,新的能够性,重新的角度去看效果都需求有发明性的想象力。”美国数学家哈尔莫斯也说过:“数学的真正组成局部是效果和解,效果才是数学的心脏。”数学教员,在课堂教学中不能只让学生机械地接受定义、公式、定理,而应引导学生积极自动地探求知识,培育学生的创新素质。数学课堂教学是思想活动的教学,而思想是指向处置某个效果。数学的效果是数学开展的动力,没有效果就不会有思想活动,就没有发明。从这个意义下去说,学生学习的基本缘由是效果,效果是开展学生数学认知结构,培育学生创新思想质量的逻辑力气。因此,增强数学课堂的革新,巧设“效果”,把效果作为主要贯彻于课堂教学中,是改动传统的数学课堂教学,促使学生由主动探求向自动探求转变的一条有效方法。好的效果能引导学生获取知识、提高才干、积极思想、探求处置效果的途径。我就怎样在初中数学课堂教学中停止“效果设计”谈几点看法。一、擅长创设效果情境,激起求知愿望研讨始于效果,效果发生于情境,所以设计一个好的效果情境是能否激起学生探求兴味和明白探求方向和目的的首要效果。情形应是学生熟习的,最好是理想的,真实可信的,并从情形中能提出能惹起学生求知欲的,且能指向目的的,明白的效果。下面我结合梯形中位线教学,谈谈如何停止“效果设计”,再以效果处置为形式,展开探求学习活动。1.效果情境,激起学习兴味,培育思想指向性。关于创设什么样的效果情形,不同窗科不同课题有不同的处置方式,如:在探求梯形中位线的性质时,教员可先向学生展现:梯子模型(如图1),并提出效果。效果1:试猜想中间横格BB与上下两个横格AA、CC的位置关系与数量关系。学生经过直观的观察,轻易猜想出位置关系是平行的,而数量关系则有的以为是CC的二分之一,有的以为是AACC这就发生了与原有的认知水平矛盾的现象,激起了学生探求效果的兴味。2.应用中继效果,展开探求活动,培育思想发明性。效果2:在平行四边形ABCD中,过AC的中点O任作不时线EF与AD、BC相交,交点区分为E、F(如图2)。OE与OF、AE与CF的大小关系怎样?为什么?取AB中点M,连结MO,试说明MO与BC的位置关系与数量关系。探求梯形ABFE的中位线MO与两底AE、BF的位置关系与数量关系。引导学生得出结论:梯形中位线平行于两底且等于两底和的一半。效果3:如何将梯形中位线MN转化为三角形的中位线?由于这是有关“中点效果”,结合学生原有的认知结构的“倍长中线”思想,学生能看法到MN与以A、B为顶点,一边在BC上的三角形的中位线重合,因此失掉“连结AN并延伸交BC的延伸线于点E”的方法(如图4)。3.优化认知结构,培育综合才干。效果4:如图5的模型中,若AA=20cm,EE=40cm,则BB、CC、DD的长区分是多少?若已知BB=2,CC=3呢?若已知其中二条横格长呢?怎样求其他横格的长?效果5:梯形ABCD中(如图6),ADBC,AM=BM,DN=CN,则EF与AD、BC存在怎样的数量关系?并说明理由。学生经过上述效果的解答,不只处置了本课末尾提出的初始效果,再次品味了成功的喜悦,而且进一步深化了对结论的了解与看法。教员可应用运动的观念向学生提醒梯形中位线与三角形中位线之间的特殊 与普通,质变与质变的关系(如图7),使学生能将新的知识“异化”到原有知识的结构中,从而构建新的认知结构。二、巧设递进效果,激活创新思想效果的设计要依照课程的逻辑顺序,思考 学生的认知顺序。由于学生的思想一直和一定的效果联络着,只要让学生的思想在效果的坡度上步步降低,最终才干抵达“能自己跳起来摘果子”的理想境界。假设前后颠倒,信口提问,只会扰乱学生的思想顺序。所以教员要依据课堂教学的需求,设计目的性明白、很有艺术性的提问,设问梯度由易到难,由表及里,启示和引导学生积极思考 效果,逐渐向深层开掘,把学生的思想一步一个台阶引向求知的新高度。1.设计概念型递进效果。概念是反映对象实质属性的一种思想方式,深入了解概念才干灵敏运用。概念型递进效果诱使学生在效果看法驱动下,发生积极的探求趋向,在感受知识创新的进程中加深对概念的看法。如教学正方形时,我们可以设计下面一组递进效果,让学生自主探求。(1)四边形ABCD在时为平行四边形?(2)平行四边形ABCD在时为矩形?在时为菱形?(3)四边形ABCD在时为矩形?在时为菱形?(4)矩形ABCD在时为正方形?菱形在时为正方形?(5)平行四边形ABCD在时为正方形?(6)四边形ABCD在时为正方形?从图形最低形状末尾,每层递进,提出一个新效果,引导学生跳出狭窄的单向思想,从边、角、对角线等不同角度,全方位探求满足新的特殊 四边形的条件,直到最后,水到渠成,整个学习进程成为再发现、再发明的进程,让学生的思想开展有一个墨守成规、逐渐深化的进程,契合学生的认知规律,使学生能轻松愉快地取得知识,开展潜力。2.设计解题型递进效果。教材中典型例、习题包括着丰厚的潜在教育功用,教学时,教员应从稳固双基,开展才干入手,设计与例、习题相关的递进效果,引导学生探求解法,发现规律,养成发明性思想的习气,学会学习的身手。如温习二次函数性质时,教员可设计一组递进效果,让学生自主探求:已知抛物线经过点(-1,6),(0,2),(3,2),(3)在平面直角坐标系中画出这个二次函数的草图。(5)这条抛物线能否经过点(8,42)?在效果的开展和处置中体验成功,愉悦学习,完成思想创新。3.设计探求型递进效果。探求效果特点鲜明,方式新奇 ,思考 方位不定,综合性、逻辑性较强。在教学中,教员从学生熟知效果动身,设计一些富有探求性递进效果,引导学生独立研讨,积极探求,寻觅联络,尝试猜想,合实际证,是培育学生发明思想的重要途径。如下面的效果:正方形ABCD的边长为3,连结对角线AC。(1)操作:将一把三角尺的直角顶点P放在对角线AC上滑动,且使一条直角边过点B,另一条直角边与边DC相交,设交点为M,请选择运动进程中的三个瞬间,区分量取PB和PM的长,并把结果填入下表。(2)观察实验结果,说出你猜想的结论。(3)如何证实 你的猜想呢?说说你的证实 思绪。学生1:我的猜想是PM=PB。学生2:我经过画图测量,两次失掉PM=PB,一次测得PM和PB不等,但很接近,因此我猜想PM=PB。学生3:我猜想PM=PB。由于当把P点运动到A点这个特殊 的位置上时,PB就是AB,PM就是AD