線性系統(tǒng)理論總結(jié)
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線性系統(tǒng)理論總結(jié)范文第1篇
The Classroom Teaching Reform and Exploration
of the Linear System Theory
LIU Xinyu， ZHANG Hongtao
（North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou， He'nan 450045）
Abstract In this paper， based on years of practical experience in teaching， the universal existence questions are through researched of the linear system theory in classroom teaching and put forward preliminary teaching concept of the theory and practice and cooperative teaching. The teaching content， teaching methods and teaching means of the course are explored helpfully， it has an important reference on improve the teaching quality of this course as a whole.
Key words cooperative teaching; the linear system？ theory; the quality of teaching
0 引言
線性系統(tǒng)理論是控制科學(xué)與工程學(xué)科的一門研究生標(biāo)志性課程，它主要研究線性系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法，并用于指導(dǎo)工程實踐的科學(xué)。長期以來，由于本門課教師習(xí)慣于理學(xué)思維，在教學(xué)中缺失工程上的形象思維，弱化了實踐教學(xué)，講授方法主要圍繞建模、分析、綜合這條主線講解相關(guān)的概念、定理和證明，學(xué)生只會對老師講授的這些概念進(jìn)行理解及定理記憶，造成教學(xué)效果不佳。加之本門課程涉及的知識范圍廣、內(nèi)容繁多、概念抽象、理論性較強(qiáng)，容易使學(xué)生陷入無從下手、機(jī)械接受的窘境，從而產(chǎn)生消極、厭煩情緒。因此，對線性系統(tǒng)理論教學(xué)進(jìn)行重新定位和思考，形成了理論與實踐并重、協(xié)同教學(xué)的教學(xué)理念，并結(jié)合學(xué)生理論基礎(chǔ)的具體情況，從學(xué)科內(nèi)部的相關(guān)性和科學(xué)的整體性出發(fā)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面對“線性系統(tǒng)理論”的傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革，不斷完善教學(xué)方法和教學(xué)手段，構(gòu)建起和諧高效的生命課堂，提高課程整體教學(xué)質(zhì)量。
1 理論與實踐并重，協(xié)同教學(xué)
線性系統(tǒng)理論課程內(nèi)容相對較多，其中的一些概念和理論推導(dǎo)比較抽象和難以理解。學(xué)生的主要任務(wù)就是完成教師布置的課后作業(yè)，對于相關(guān)理論的實際應(yīng)用一無所知。因此教師在教學(xué)過程中要有意識地把線性系統(tǒng)理論和實際工程中的應(yīng)用緊密結(jié)合起來，以實例為切入點，兼顧理論分析和推導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會運用這種研究方法去處理實際工作中各種問題的能力。比如對于系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法很多。然而，對于非線性系統(tǒng)和線性時變系統(tǒng)，這些穩(wěn)定性分析方法實現(xiàn)起來可能非常困難，甚至是不可能的。李雅普諾夫（A.M. Lyapunov）穩(wěn)定性分析是解決非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性問題的一般方法。但學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時，學(xué)生普遍感到難以理解，不知道它究竟能應(yīng)用的在實際工程的哪一方面。針對此種情況，在講課過程中以雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的勵磁控制為例，把理論和實際應(yīng)用結(jié)合起來，授課過程如下：
根據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)，網(wǎng)側(cè)變流器控制電壓與輸入電流之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 網(wǎng)側(cè)變流器電壓與電流關(guān)系圖
由結(jié)構(gòu)圖（圖1）可得系統(tǒng)狀態(tài)方程為：
（1）
這里采用滑模變結(jié)構(gòu)控制，我們可以將公式（1）寫成如下的狀態(tài)空間方程：
= + + （2）
公式（2）中，代表由電網(wǎng)電壓引起的擾動，為狀態(tài)變量，為控制輸入，、分別代表網(wǎng)側(cè)變換器的有功電流和無功電流。、分別代表有功電流和無功電流的控制量、。
（3）
根據(jù)公式（3）可知，雙饋式感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)滿足滑動模態(tài)不受外界干擾的充要條件。因此，可以通過選擇合適的滑模面函數(shù)，使得網(wǎng)側(cè)變流器對電網(wǎng)電壓等引起的擾動具有完全魯棒性。
定義系統(tǒng)軸的誤差狀態(tài)變量為 = ，根據(jù)公式（2），可得到網(wǎng)側(cè)變流器軸輸入電流的誤差狀態(tài)方程為：
= + + （4）
在公式（4）中 = + 為電網(wǎng)電壓及軸電流的交叉耦合項引起的擾動。
本文采用如下的積分滑模面
= + （5）
式中為模面系數(shù)且大于零的常數(shù)，為電流跟蹤誤差的初始值。
若雙饋風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制系統(tǒng)滿足?O?O時，采用如下的雙饋式感應(yīng)發(fā)電機(jī)網(wǎng)側(cè)變流器輸入電流d軸分量的控制律：
= （）（） （6）
可使系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定，其中為大于零的常數(shù)。
證明如下：
選取李亞普諾夫函數(shù)為 = ，則有
= = （ + ）
= [（） + + + ]
= （ （））≤?O?O+?O?O?O?O
= ?O?O（?O?O）≤ ?O?O（）
因此，所設(shè)計的控制系統(tǒng)穩(wěn)定。
2 整合教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)實施方案
（1）在教學(xué)內(nèi)容方面：課堂教學(xué)內(nèi)容整合為四個專題，即線性系統(tǒng)建模、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)的能控性和能觀性、系統(tǒng)設(shè)計。以這四個專題為課程建設(shè)的重點，進(jìn)行專題教學(xué)。基礎(chǔ)知識的相關(guān)內(nèi)容全部在課程網(wǎng)站上，供學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)。
（2）在教學(xué)模式與教學(xué)手段方面：努力實現(xiàn)“兩個結(jié)合”。應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)和信息技術(shù)，努力促進(jìn)“課堂教學(xué)與實際教學(xué)相結(jié)合，教師授課與學(xué)生討論相結(jié)合”，以兩個結(jié)合為重點，開發(fā)和應(yīng)用立體化教學(xué)資源（包括書本、課件、網(wǎng)站、網(wǎng)課、題庫、音像）。
（3）在教學(xué)方法方面：努力構(gòu)建“對話式和知識聯(lián)想”教學(xué)方法。發(fā)揮科技前沿知識和科學(xué)研究方法訓(xùn)練的魅力，抓住青年學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲和好奇心理，營造“能夠充分展開自主性、協(xié)作式學(xué)習(xí)，變一言堂機(jī)制為對話式機(jī)制”的學(xué)習(xí)氛圍，努力實現(xiàn)“師生對話、人機(jī)交互、學(xué)生討論、專題演播（課件、科教片）”這一生動活潑的教學(xué)形式。
（4）在教學(xué)資源建設(shè)方面：激活學(xué)生“自主、協(xié)作、探究”的積極性，組織師生聯(lián)手共建教學(xué)資源。積極開發(fā)、建設(shè)多媒體課件和教學(xué)網(wǎng)站系統(tǒng)，調(diào)動一切力量，收集整理大量的文本、資料、圖片、試題庫等教學(xué)資源，充分體現(xiàn)以學(xué)生為本的課程教學(xué)改革理念。
（5）在學(xué)習(xí)評價方面：研制網(wǎng)上考試系統(tǒng)，促進(jìn)考試的改革。在線性理論課程建設(shè)中，研制具有“組卷、評分、統(tǒng)計、提示”等一系列功能的軟件，為課程的考試改革和學(xué)生的自測訓(xùn)練提供可靠的軟件平臺，促進(jìn)課程建設(shè)和考試的改革。
3 實時更新教學(xué)方法，不斷完善教學(xué)手段
3.1 教學(xué)方法
（1）用典型應(yīng)用實例和科技熱點問題引導(dǎo)學(xué)生的上課興趣和思考問題的積極性。教學(xué)的主體，莫過于精煉的高水平演講，這是教學(xué)的本，是任何課件和音像都無可替代的。教師備課時，要善于發(fā)現(xiàn)和利用典型應(yīng)用實例和科學(xué)技術(shù)的熱點問題，誘導(dǎo)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
（2）組織對話式教學(xué)。教師作對話式教學(xué)中的主持人，學(xué)生作嘉賓，開發(fā)、穿插角色扮演，通過情感體驗，深入理解教學(xué)的知識點和面。
（3）師生互動，開展專題討論和辯論。這是教學(xué)的升華，它能夠有效地激發(fā)、培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和科學(xué)思維。例如，“克隆技術(shù)的利與弊”、“外星生命之我見”、“合理利用地球資源與保護(hù)生態(tài)環(huán)境”、“怎樣理解科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍”等等。
（4）訓(xùn)練學(xué)生自主歸納和學(xué)習(xí)思考能力，培養(yǎng)“自主、協(xié)作、探究”精神。以授課知識點為源頭，進(jìn)行縱、橫向知識內(nèi)容的層層聯(lián)想和意識流輻射，思考、歸納和總結(jié)事件的規(guī)律性，恰當(dāng)?shù)刈⑷肟茖W(xué)的方法論和培育科學(xué)思維方式，培養(yǎng)學(xué)生的“自主、協(xié)作、探究”精神。
（5）組織學(xué)生積極參加演講和創(chuàng)新實踐活動。組織安排學(xué)生，參加教學(xué)網(wǎng)站、網(wǎng)絡(luò)課程及其它教學(xué)軟件的開發(fā)研制，既增強(qiáng)了學(xué)生的參課、建設(shè)意識，又促進(jìn)了對課程內(nèi)容的深入和對知識的系統(tǒng)理解，強(qiáng)化了學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論的積極性。在課堂內(nèi)外布置學(xué)生就授課內(nèi)容及相關(guān)知識，在網(wǎng)上和圖書館收集整理一些專題演講資料，讓學(xué)生做成PPT，安排他們在課堂穿插一些簡短的專題演講和討論。這一做法既活躍了課堂教學(xué)氣氛、鍛煉了學(xué)生，又使學(xué)生參與了課程資源建設(shè)。事實表明，學(xué)生收集來的豐富資料超出了教師的預(yù)期，有效地推動了課程的資源建設(shè)進(jìn)程。
3.2 教學(xué)手段
以常規(guī)板書為主，對重要的定理、定義和重點習(xí)題進(jìn)行必要推導(dǎo)和證明。合理運用多媒體課件、大屏幕投影、網(wǎng)絡(luò)交互、視音頻輔教等現(xiàn)代教育技術(shù)和信息手段，積極開發(fā)、建設(shè)多媒體課件，穿插相應(yīng)的視頻，演示難以表述的概念和形象。
另外，為了更好地配合理論教學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，在實踐教學(xué)內(nèi)容上要利用好兩個手段：其一是仿真實驗，充分利用Matlab這一進(jìn)行虛擬實驗的有效工具，對學(xué)過的理論知識進(jìn)行驗證或復(fù)雜系統(tǒng)建模;其二是實驗課，在進(jìn)行實踐教學(xué)內(nèi)容時，應(yīng)該首先利用Matlab軟件平臺對所研究的控制系統(tǒng)進(jìn)行建模和分析，然后在實驗室的硬件平臺上再用硬件搭建控制系統(tǒng)模型，并與Matlab軟件平臺所取得的控制效果進(jìn)行對比分析，找出理想控制模型和實際（下轉(zhuǎn)第123頁）（上接第104頁）硬件控制模型的聯(lián)系及區(qū)別。
4 采取有效措施，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
線性系統(tǒng)理論這門課程的內(nèi)容涉及知識面廣，信息量大，對所涉及的先修數(shù)學(xué)知識（微積分、復(fù)變函數(shù)、矩陣論等）的要求較高，如果在教學(xué)過程中只注重一般的理論講述，缺乏工程和物理概念的實踐，就容易使學(xué)生覺得晦澀難懂，從而產(chǎn)生厭學(xué)的情緒，影響學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。因此，在整個理論教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后，還應(yīng)及時安排一些綜合性實踐訓(xùn)練，鞏固已學(xué)的理論教學(xué)內(nèi)容，提高的學(xué)生的實際動手能力及學(xué)習(xí)的興趣、效率。比如在高校或教學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部，每年都有許多諸如大學(xué)生實驗創(chuàng)新項目、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽等，這些項目給學(xué)生提供了動手實踐的平臺。任課教師可以組織學(xué)生積極申報并給予認(rèn)真指導(dǎo)。從這些具體的實踐項目中體會理論聯(lián)系實際的過程，加強(qiáng)對所學(xué)理論知識的理解和掌握。另外還可以充分利用現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)資源，針對教師自己承擔(dān)的實際項目，組成自動控制理論學(xué)習(xí)興趣小組Q群，每個小組單獨對項目中的實際問題進(jìn)行分析和建模， 然后在Q群中進(jìn)行集體的討論，最后選擇出適合實際工程需要的物理模型及其控制方法。通過討論和分析，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的實際能力，提高了他們的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)效率。
5 結(jié)論
線性系統(tǒng)理論總結(jié)范文第2篇
關(guān)鍵詞：留學(xué)生；精品課程；線性系統(tǒng)理論；最優(yōu)控制
中圖分類號：G643 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）31-0097-02
隨著中國綜合國力和辦學(xué)實力的不斷提高，越來越多的外國學(xué)生選擇到中國攻讀學(xué)士、碩士或博士學(xué)位。江蘇省作為一個高等教育強(qiáng)省，近年來的國際留學(xué)生規(guī)模不斷攀升，在這一大的背景下，如何建設(shè)一批精品課程，提高留學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量成為擺在我們面前的現(xiàn)實問題。關(guān)于精品課程的建設(shè)，現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行了大量研究并取得了較多的成果。文獻(xiàn)[1-3]系統(tǒng)地總結(jié)了高校精品課程建設(shè)的經(jīng)驗及現(xiàn)有方法的不足之處。文獻(xiàn)[4，5]結(jié)合國家精品課程建設(shè)實踐，探討了創(chuàng)新性的教學(xué)方法。文獻(xiàn)[6]研究了高校精品課程建設(shè)特色模式的建構(gòu)問題。文獻(xiàn)[7]從國際化視野的角度研究了精品課程建設(shè)問題。文獻(xiàn)[8]探討了精品開放課程的建設(shè)并將成果應(yīng)用于人才培養(yǎng)。文獻(xiàn)[9]以《電工電子技術(shù)》課程為例，研究了精品課程的建設(shè)問題。
借鑒現(xiàn)有文獻(xiàn)得到的研究成果，江蘇高等教育管理部門與高等學(xué)校深入研究留學(xué)生培養(yǎng)方案，改進(jìn)教學(xué)方法，創(chuàng)新實踐教學(xué)手段，培育精品課程，有效地提高了課堂授課質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。雖然本文作者所在單位的留學(xué)生培養(yǎng)起步稍晚，但是我校不斷拓寬辦學(xué)途徑，努力開展教育、科技交流與合作，加快國際化步伐，積極引入國際先進(jìn)教育資源，大膽探索中外合作辦學(xué)模式，不斷擴(kuò)大留學(xué)生規(guī)模，建設(shè)自動控制學(xué)科全英文授課專業(yè)與品牌課程，有效地提高了學(xué)校國際化水平。
我校對國際留學(xué)生定位主要來自于亞非拉等第三世界國家和地區(qū)，這些國家和地區(qū)的學(xué)生知識水平參差不齊。因此，培育建設(shè)若干門精品課程就成為我們提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的利器。為認(rèn)真貫徹落實《留學(xué)江蘇行動計劃》，2014年江蘇省教育廳啟動了江蘇高校省級外國留學(xué)生英文授課精品課程評選工作，2014年、2015年共選出92門精品課程，2016年選出45門精品課程、30門培育課程。本課題組分別于2015年、2016年獲得1門精品課程即《Linear System Theory》、1門培育課程即《Optimal Control》。同時，我校也大力推進(jìn)留學(xué)生英文授課精品課程的建設(shè)工作，本課題組研究人員于2014年立項建設(shè)校級留學(xué)生英文授課精品課程3門。
《Linear System Theory》和《Optimal Control》課程是現(xiàn)代控制理論的重要組成部分，是學(xué)習(xí)和研究控制理論的基A，是控制理論與控制工程等專業(yè)研究生的基礎(chǔ)性課程，在自動控制、系統(tǒng)工程與經(jīng)濟(jì)管理等許多領(lǐng)域都得到了越來越廣泛的應(yīng)用。《Linear System Theory》和《Optimal Control》課程同時也是相關(guān)專業(yè)研究生學(xué)位課必修課程，其地位十分重要。
鑒于以上兩門課程對于留學(xué)生培養(yǎng)的重要性以及我們在課程建設(shè)方面的前期成果，本文結(jié)合2015年度江蘇高校省級外國留學(xué)生英文授課精品課程《Linear System Theory》、2016年度江蘇高校省級外國留學(xué)生英文授課培育課程《Optimal Control》，江蘇科技大學(xué)《Linear System Theory》、《Optimal Control》、《Modern Control Theory》研究生精品課程建設(shè)過程，并參考文獻(xiàn)[1-9]所提出的創(chuàng)新性方法，對留學(xué)研究生精品課程建設(shè)的機(jī)制和方法進(jìn)行理論研究，同時將相關(guān)研究成果應(yīng)用到本校留學(xué)研究生精品課程建設(shè)實踐中。本文所得結(jié)果對于留學(xué)研究生精品課程建設(shè)水平的提高具有一定的積極意義。
1 省級留學(xué)研究生英文授課精品課程建設(shè)機(jī)制研究
下面，結(jié)合我校省級留學(xué)研究生英文授課精品課程建設(shè)實踐，討論留學(xué)生精品課程建設(shè)的機(jī)制及方法問題。
1.1 課程培養(yǎng)定位與目標(biāo)
《Linear System Theory》是包括控制理論與控制工程、電氣工程及其自動化等專業(yè)研究生的理論基礎(chǔ)課，也是學(xué)位課。本課程的授課目標(biāo)應(yīng)使留學(xué)生通過各個教學(xué)環(huán)節(jié)，深入了解和掌握線性系統(tǒng)及其相關(guān)理論算法，并具有一定的實際控制領(lǐng)域問題分析和解決的能力。
《Optimal Control》是現(xiàn)代控制理論中的一個重要組成部分，本課程的教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)是使學(xué)生掌握最優(yōu)控制的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)、基本概念、基本原理和基本方法及其在實際問題中的應(yīng)用，使學(xué)生具有一定的對工程問題中最優(yōu)控制問題的分析、設(shè)計、求解能力，并為以后學(xué)習(xí)更深層次的控制理論打下基礎(chǔ)。
1.2 確立知識模塊順序及重點、難點
線性系統(tǒng)理論總結(jié)范文第3篇
關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng)；復(fù)雜性；研究
電力能源是對能源進(jìn)行加工的非自然產(chǎn)物，是一種二次能源。隨著國家的建設(shè)，電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，大小停電事故屢見不鮮。電力系統(tǒng)牽扯著國家的經(jīng)濟(jì)命脈，它的事故造成的后果日益嚴(yán)重。我們有必要認(rèn)識到預(yù)防電力系統(tǒng)停電是一個系統(tǒng)工程，根據(jù)電力系統(tǒng)的復(fù)雜性并科學(xué)地研究它，不僅從宏觀上要考慮到電力系統(tǒng)的日趨復(fù)雜，還要從微觀上提高系統(tǒng)在擾動下保證穩(wěn)定的能力。
1 電力系統(tǒng)的復(fù)雜性
1.1 隨著用電規(guī)模的擴(kuò)大，電力系統(tǒng)日趨復(fù)雜
隨著科技的發(fā)展，用電規(guī)模越來越大，電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢對運行提出了更多的要求。在電力市場被引入后，電力電子的應(yīng)用使得電力系統(tǒng)更加復(fù)雜，如滿足負(fù)荷、電能質(zhì)量、安全可靠性等。
在聯(lián)通了大面積的電網(wǎng)后，局部故障也能迅速傳播到較遠(yuǎn)的地方，象計算機(jī)病毒一樣遍及全部網(wǎng)絡(luò)。近年來，國外發(fā)生過多起由不起眼的小故障發(fā)生連鎖反應(yīng)引起的重大停電事故。當(dāng)然大面積停電事故的發(fā)生概率很低，但是造成的重大的經(jīng)濟(jì)損失的給人民生活造成的影響不得不引起人們對電網(wǎng)安全的高度關(guān)注。
目前我國電網(wǎng)西電東送，南北互供。以三峽水電站為中心，輔射到東南西北四個方向，南北網(wǎng)多點互聯(lián)形成全國聯(lián)網(wǎng)，運行情況比小范圍內(nèi)的聯(lián)網(wǎng)情況復(fù)雜得多，對電網(wǎng)發(fā)展與安全提出了許多新的課題。我們把電力系統(tǒng)不能看作是一個相對靜止的系統(tǒng)，要看到任何起源于發(fā)電方，終止于用戶方的用電變化都可能對系統(tǒng)整體產(chǎn)生連鎖式影響。研究電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，為電力系統(tǒng)運行和規(guī)劃提供堅實的理論支持是有實際意義的。今后的發(fā)展趨勢，對電力系統(tǒng)的復(fù)雜性的研究會越來越深入。
1.2 電力系統(tǒng)復(fù)雜性的特點
復(fù)雜系統(tǒng)是指由大量強(qiáng)相互作用且不同的組成單元構(gòu)成的系統(tǒng)。對于一個復(fù)雜電力系統(tǒng)具有的主要特點有：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)目眾多，超大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)行為具有統(tǒng)計特征；網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)既不完全規(guī)則，也不完全是隨機(jī)的，但它也有其固有的自組織規(guī)則；每個節(jié)點本身可以是一個非線性系統(tǒng)，由離散和連續(xù)微分方程來描述。
我們可以根據(jù)系統(tǒng)的特點，每個元件建立詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型，模擬系統(tǒng)的形式動態(tài)分析。這種分析方法對故障仿真、找出薄弱環(huán)節(jié)，能起到很好的作用。
也可以從電力系統(tǒng)拓?fù)浞治觯負(fù)浣Y(jié)構(gòu)具有內(nèi)在的特性，一旦確定，必將對電網(wǎng)的性能產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
復(fù)雜的非線性電力系統(tǒng)節(jié)點具有非線性和復(fù)雜性，結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜；復(fù)雜的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的時空演化過程中出現(xiàn)的復(fù)雜性是迄今為止尚未解決的一個難題。需要對電力系統(tǒng)復(fù)雜性特征的探索、復(fù)雜電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等，取得實質(zhì)性的進(jìn)展。
1.3 將復(fù)雜系統(tǒng)理論應(yīng)用于大型電網(wǎng)的大面積停電事故研究中
現(xiàn)代電力系統(tǒng)，既分塊又分層，是高維強(qiáng)非線性復(fù)雜系統(tǒng)。復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)具有不可還原的功能和特點，蘊(yùn)含了混沌振蕩的機(jī)率。電力系統(tǒng)的復(fù)雜性既是人們生活生產(chǎn)的需要，給我們帶來了眾多的效益，但是也給人類帶來了運行和控制的困難，我們需要尋找更強(qiáng)更穩(wěn)定的控制方法。
復(fù)雜性理論是一門新興的交叉性學(xué)科，是科技發(fā)展的產(chǎn)物。它在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、生態(tài)學(xué)、社會學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科中，都有具體的應(yīng)用。
為了找到電力系統(tǒng)連鎖故障的機(jī)理，美國學(xué)者應(yīng)用復(fù)雜系統(tǒng)理論已經(jīng)取得了一些初步結(jié)果，在對于大規(guī)模停電和其頻率的關(guān)系，對于特定系統(tǒng)做靜態(tài)傳輸線的改進(jìn)方面做了電力系統(tǒng)的改進(jìn)研究。一些網(wǎng)絡(luò)由于其結(jié)構(gòu)特點，使故障可方便地在網(wǎng)絡(luò)迅速傳播，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性很脆弱。而對電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃時，應(yīng)盡可能避免這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
2 電力系統(tǒng)復(fù)雜性相關(guān)問題的研究
2.1 電壓運行狀態(tài)的可視化監(jiān)控
可視化技術(shù)是隨著計算機(jī)技術(shù)而迅速發(fā)展起來的一門新興的技術(shù)。它在利用計算機(jī)強(qiáng)大的計算和圖形能力，迅速地處理大量數(shù)據(jù)后，以直觀、可視的方式表現(xiàn)出來，更加有效地分析和處理大量的科學(xué)和工程數(shù)據(jù)，以提高科學(xué)研究和工程設(shè)計的效率。電壓失穩(wěn)問題是電力系統(tǒng)監(jiān)控的重要方面。在電力系統(tǒng)電壓監(jiān)測手段還比較落后的局面下，對電力系統(tǒng)電壓運行可視化研究是勢在必行的。可視化技術(shù)不僅有利于深入模擬和理解實驗數(shù)據(jù)，捕捉它們之間的內(nèi)在關(guān)系，同時也大大提高了對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的認(rèn)識。我們可以為調(diào)度員提供更直觀的系統(tǒng)信息，將電壓狀態(tài)顯示與地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）相結(jié)合，然后根據(jù)離線分析、趨勢預(yù)測等方法，使電力系統(tǒng)電壓監(jiān)控系統(tǒng)本身就具有分析問題和決策能力。這樣，電力系統(tǒng)的電壓控制就更加人性化和智能化。它為及時、準(zhǔn)確地監(jiān)控全網(wǎng)的信息資源，進(jìn)行電網(wǎng)安全維護(hù)提供了有力幫助。
線性系統(tǒng)理論總結(jié)范文第4篇
關(guān)鍵詞：動態(tài)系統(tǒng)理論；社會文化理論；互動
中圖分類號：H319.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5795（2013）03-0010-0006
二語習(xí)得是人類認(rèn)知的一部分，語言與認(rèn)知密不可分，語言處理過程必須運用基本的認(rèn)知能力已經(jīng)成為主流觀點（DeKeyser&Juffs，2005）。但二語習(xí)得不是一種脫離語境和語言使用的孤立活動。認(rèn)知視角過分強(qiáng)調(diào)個體與思維過程以及語法能力的發(fā)展，忽略語言發(fā)生的社會文化環(huán)境，忽視學(xué)習(xí)者作為活動主體受到內(nèi)在積淀的文化、歷史、規(guī)則等諸多因素的影響（Kramsch，2000）。很多研究者開始意識到，以往各種理論對二語習(xí)得的解釋都各具合理性，卻又未免偏于一隅。如何將看似矛盾的各種理論融合起來，闡釋二語習(xí)得相關(guān)的紛繁變量，建立一個核心的理論體系？在這一背景下，動態(tài)系統(tǒng)理論（Dynamic System Theory，以下簡稱DST）和社會文化理論（sociocultural Theory，以下簡稱SCT）兩種理論框架脫穎而出，成為研究者們近期關(guān)注的焦點。
動態(tài)系統(tǒng)理論源于應(yīng)用數(shù)學(xué)，是關(guān)于系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的動力學(xué)過程的理論，其中心課題是把握系統(tǒng)的演變規(guī)律。Lassen Freeman（1997）首次將其應(yīng)用于二語習(xí)得。她提出，系統(tǒng)科學(xué)與二語習(xí)得間有諸多相似之處，如都是復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，都關(guān)注無序到有序問的轉(zhuǎn)化等，因此可以嘗試將動態(tài)系統(tǒng)理論應(yīng)用于二語習(xí)得。在此理論框架下，語言被視為一個動態(tài)系統(tǒng)，語言發(fā)展則是一個動態(tài)過程。語言學(xué)習(xí)者作為一個子系統(tǒng)，亦是一個動態(tài)系統(tǒng)，由記憶力、注意力、動機(jī)等次子系統(tǒng)構(gòu)成。這些次子系統(tǒng)互相影響，學(xué)習(xí)者與社會生態(tài)系統(tǒng)又相互關(guān)聯(lián)，繼而構(gòu)成了各級系統(tǒng)互相影響關(guān)聯(lián)的整體體系。DST主要由四個核心概念組成：初始狀態(tài)（initial states）、非重建平衡態(tài)（attractor states）、變異（variation）以及非線性（non—linearity）。隨后的研究者們利用這四個核心概念闡釋了一系列二語習(xí)得中的爭議問題。
社會文化視角代表性理論包括Vygotsky的社會文化理論和Bakhtin的對話理論（dialogism）。社會文化理論包括思維發(fā)展過程分析、人類思維的社會淵源以及符號系統(tǒng)在人類高級思維活動中的作用。其核心概念有臨近發(fā)展區(qū)、支架式教學(xué)、中介、私語/內(nèi)語以及活動理論，對話是Bakhtin思想中的核心概念，“對話關(guān)系成了人的社會存在的本質(zhì)特征”（白春仁，2000：164）。盡管Vygotsky和Bakhtin的理論分別從發(fā)展心理學(xué)及文學(xué)文化的角度闡釋語言，他們對語言與文化的很多基本觀點卻不謀而同，即兩大理論均在語言使用、文化發(fā)展及自我形成三方面對二語習(xí)得有所啟示。因此將兩者融為一體、相輔相成，可以更好地闡釋二語習(xí)得中的語言發(fā)展及交際互動。
DST和SCT雖然之初不是基于語言教學(xué)，但兩者都試圖將認(rèn)知與社會視角融為一體，構(gòu)建理論框架模型，為二語習(xí)得理論實踐所用，闡釋那些單個理論視角未能解決的問題。兩者在二語習(xí)得中的具體應(yīng)用、理論背景、研究視角以及方法等方面各有異同。下文將逐一進(jìn)行比較，希冀從比較中得到二語習(xí)得發(fā)展的新啟示，為建立一個統(tǒng)一的理論模型奠定基礎(chǔ)。
1 DST和SCT在二語習(xí)得中的應(yīng)用
本章將從學(xué)習(xí)者語言、習(xí)得過程、學(xué)習(xí)環(huán)境以及教學(xué)啟示四個方面討論比較DST和SCT兩個理論框架在二語習(xí)得中的應(yīng)用。
1.1學(xué)習(xí)者語言
本節(jié)主要討論DST和SCT對學(xué)習(xí)者在二語習(xí)得發(fā)展中的語言特征進(jìn)行的解釋驗證。
Larsen-Freeman（2005）認(rèn)為石化反映了DST中的非重建平衡狀態(tài)。在二語習(xí)得過程中，語言系統(tǒng)的有些狀態(tài)反映了學(xué)習(xí)者母語的結(jié)構(gòu)特征以及他們對目的語的過度概括，還有些狀態(tài)（即非重建平衡狀態(tài)）則是由學(xué)習(xí)者內(nèi)部相互影響著的各種變量形成的。它們不斷發(fā)展變化，具有不可預(yù)知性。石化是學(xué)習(xí)者習(xí)得過程中的一個非重建平衡狀態(tài)，而非終態(tài)。因此以往的研究者把它當(dāng)作靜止的現(xiàn)象對待，必然無法從根本上解釋描述。DST倡導(dǎo)以動態(tài)的視角研究與石化現(xiàn)象相關(guān)的各個發(fā)展變化、相互影響的變量（語言的、心理語言的、神經(jīng)語言的、社會語言的等）。另一方面，SCT（Vygotsky，1978）從心智發(fā)展的角度解釋石化現(xiàn)象，認(rèn)為石化的產(chǎn)生根源在于語言學(xué)習(xí)環(huán)境的社會本質(zhì)，即社會互動。Washburn（1998）利用最近發(fā)展區(qū)理論比較18名被試大學(xué)生的習(xí)得狀況，發(fā)現(xiàn)具有石化特征的學(xué)生與其他學(xué)生間不存在本質(zhì)差異，只有定量差異，而且并不明顯直接。這驗證了Vygotsky（1978：64）對石化現(xiàn)象的分析，即“它們已經(jīng)喪失了原貌，無法從其外部特征判斷出內(nèi)在本質(zhì)”，因此我們要通過實驗尋根溯源，在學(xué)習(xí)者的最近發(fā)展區(qū)中找尋石化的本質(zhì)，而Washburn的研究再次驗證了這一假設(shè)的可取性。此外研究還表明，與其他學(xué)生相比，具有石化特征的學(xué)生需要不同類型的外部協(xié)助。因而可以從學(xué)習(xí)者早期的外部協(xié)助情況研究他們后來石化特征的產(chǎn)生。總之，SCT強(qiáng)調(diào)不要拘泥于學(xué)習(xí)者現(xiàn)有的語言表現(xiàn)或?qū)W習(xí)者內(nèi)在的習(xí)得因素，而要在學(xué)習(xí)者的最近發(fā)展區(qū)中、在學(xué)習(xí)者的社會互動中研究石化的根源本質(zhì)。
1.2習(xí)得過程
本節(jié)主要討論DST和SCT對二語習(xí)得發(fā)展的非線性、個體語言發(fā)展的變異性以及母語的影響進(jìn)行的解釋驗證。
以往的研究者常試圖從學(xué)習(xí)者雜亂無章的自由變異中找尋系統(tǒng)性，剔除異質(zhì)的數(shù)據(jù)或“雜音”，得出二語習(xí)得呈線性發(fā)展的結(jié)論（Dulay&Burt，1974）。研究者們從DST角度出發(fā)了Dulay與Burt提出的語素習(xí)得順序呈線性的結(jié)論，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者本人、學(xué)習(xí)者間都存在著語素習(xí)得順序的差異。這是由于影響因素眾多，例如語言輸入中的出現(xiàn)頻率（Larsefl-Freeman，1976）、話題以及學(xué)習(xí)者的情感因素等。不同研究者各執(zhí)一詞，側(cè)重不同因素，而DST則認(rèn)為這些單個因素都不足以解釋現(xiàn)象，只有把這些看似矛盾的因素融合在一起，才能描述現(xiàn)象背后各個交錯復(fù)雜的動態(tài)因素。SCT則是從社會心理的角度構(gòu)建假設(shè)進(jìn)行驗證。Dufva與Alanen（2005）融合Vygotsky的中介與Bakhfin的復(fù)調(diào)（polyphony）理論，研究了兒童在外語學(xué)習(xí)中的元語意識，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兒童的元語意識既是個體認(rèn)知現(xiàn)象，又是社會互動的結(jié)果。意識習(xí)得并非認(rèn)知流派所描述的那種從無到有、逐漸遞增直至成人期便停止的線性過程，而是一個從社會化實踐到自我運用話語的質(zhì)變。兒童不是一點點地構(gòu)建起一座“準(zhǔn)確系統(tǒng)”的語言大廈，而是內(nèi)化吸納各種言語，搭建成自身對外語學(xué)習(xí)認(rèn)識的一座座關(guān)聯(lián)度松散的小房子。這一發(fā)現(xiàn)與Bakhtin（1981）的主張一致。因為兒童元語意識是一種多元異質(zhì)的構(gòu)建，不僅體現(xiàn)了不同的方言、語域與風(fēng)格，還有在各種環(huán)境（家庭、教室、媒體）中積累的價值信仰等。有的構(gòu)成因素還互相排斥競爭，造成了意識習(xí)得的異質(zhì)動態(tài)性。這也體現(xiàn)了個體語言發(fā)展的變異性。
DST也強(qiáng)調(diào)習(xí)得發(fā)展的復(fù)雜多變體現(xiàn)為學(xué)習(xí)者個體語言發(fā)展的變異性。研究者們解釋了語言磨蝕（at-trition）現(xiàn)象，認(rèn)為語言磨蝕的發(fā)展不是線性過程。Meara（2004）利用網(wǎng)絡(luò)仿真（network simulation）研究了詞匯網(wǎng)絡(luò)中的磨蝕現(xiàn)象，證實了語言磨蝕的發(fā)展過程呈非線性的假設(shè)，而且還凸顯了個體語言發(fā)展的變異性。其他研究也表明，受蝕者的外語磨蝕的速度并不均衡，有的人語言能力僅在二語環(huán)境中生活幾年就耗損很大，有的在20幾年后仍能保存完好（De Bot&Clyne，1994；Waas，1996）。而在數(shù)據(jù)分析方面，Meara（2004）研究的結(jié)果中整體平均模式為穩(wěn)步下降，而個體情況則無一例如此。因此DST倡導(dǎo)語言磨蝕研究不要只關(guān)注平均值，更要注意個體語言發(fā)展的變異性。
若要研究二語習(xí)得進(jìn)程，就要先確定其初始條件，接著才是影響習(xí)得進(jìn)程的各個因素。以往的很多研究忽視了初始條件的因素，無法準(zhǔn)確評定習(xí)得效果，也難以合理解釋習(xí)得進(jìn)程。DST的關(guān)鍵特征之一是初始條件敏感性，即蝴蝶效應(yīng)。動態(tài)系統(tǒng)的運動和變化完全由初始條件確定；初始條件相近，運動和變化也接近。近年來一系列研究都證實了DST的假設(shè)，即二語習(xí)得中存在蝴蝶效應(yīng)。例如，Sparks與Ganschow（1991）發(fā)現(xiàn)具有母語學(xué)習(xí)困難特征的學(xué)習(xí)障礙（語言發(fā)展遲緩、短期記憶與認(rèn)知困難、學(xué)習(xí)不易專心、組織摘錄重點困難等）是外語學(xué)習(xí)困難的主因。語音記憶（phonological memory）及母語讀寫能力會影響外語學(xué)習(xí)能力。學(xué)習(xí)者對母語的語音意識cal awareness）及詞匯識別能力可以轉(zhuǎn)移到其二語習(xí)得能力上。因此，DST從蝴蝶效應(yīng)的角度解釋了母語對習(xí)得效果所起的重要作用。而SCT認(rèn)為，個體通過外部交往活動，將外部言語逐漸內(nèi)化和思維結(jié)合形成內(nèi)部言語（Vygotsky，1986）。二語習(xí)得是一個中介參與的過程，母語則是其中重要的心理工具。具體來說，母語可以協(xié)助學(xué)習(xí)者相互解釋學(xué)習(xí)任務(wù)，建立維持主體間性（intersubjectivity）（Rommetveit，1985）。學(xué)習(xí)者間相互提供支架時，母語亦是不可或缺的要素。Ant6n與DiCamilla（1999）總結(jié)了母語在學(xué)習(xí)者進(jìn)行協(xié)作型任務(wù)中的作用，并提出其在內(nèi)在言語外化中的中介作用。因此，SCT從中介的角度揭示了母語在習(xí)得過程中（尤其是協(xié)作型任務(wù)中）的必要性。
1.3學(xué)習(xí)環(huán)境
本節(jié)主要討論DST和SCT對學(xué)習(xí)環(huán)境的解釋及主張。DST認(rèn)為語言習(xí)得環(huán)境包括學(xué)習(xí)者的認(rèn)知語境（工作記憶等）、文化語境（該文化中的師生角色）、社會語境（與老師及其他學(xué)生的關(guān)系）、物理環(huán)境以及教學(xué)語境（教學(xué)任務(wù)、材料）等，是學(xué)習(xí)者內(nèi)部及外部動態(tài)因素的集合。學(xué)習(xí)者與環(huán)境作為獨立的系統(tǒng)，各自變化發(fā)展，又不斷相互調(diào)整，以維持相對平衡。學(xué)習(xí)環(huán)境的變量中，研究者們尤其關(guān)注對話互動（conversa—tional interaction）。以往研究發(fā)現(xiàn)它對學(xué)習(xí)者聽說能力（Gass&Varonis，1994）、詞匯習(xí)得效果以及語法習(xí)得進(jìn)程（Gass，1997）等都具有促進(jìn)作用。它能為學(xué)習(xí)者提供更多的可理解性輸入，增強(qiáng)他們對語言形式的關(guān)注，并為他們提供更多的機(jī)會進(jìn)行輸出以檢驗中介語的假設(shè)，且互動的過程也符合DST“學(xué)習(xí)者通過與其所在環(huán)境的互動來習(xí)得語言”（Larsen-Freeman，2002）的主張。SCT以社會文化視角著稱，因而對社會環(huán)境的解釋更為系統(tǒng)完善。社會環(huán)境不僅是學(xué)習(xí)者語言輸入的來源，也是學(xué)習(xí)者認(rèn)知能力發(fā)展的源泉中。與DST類似，SCT承認(rèn)學(xué)習(xí)者與外部環(huán)境是密不可分且相互影響的。外部世界影響改變思維機(jī)制，思維機(jī)制也會影響改變社會文化環(huán)境。但SCT更側(cè)重環(huán)境的社會文化因素，并把社會文化環(huán)境放在習(xí)得體系中更為核心的位置。SCT的社會文化環(huán)境在二語習(xí)得的具體應(yīng)用分為支架式教學(xué)與協(xié)作交互（collaborative interaction）。支架式教學(xué)為學(xué)習(xí)者在踐習(xí)獲得技能、概念和理解的過程中提供了不可缺少的幫助（Gibbons，2003）。學(xué)習(xí)者間的支架不僅有助于語言輸入的交換，而且充實了學(xué)習(xí)者自身的語言知識（Donato，1998）。
1.4教學(xué)啟示
本節(jié)主要討論DST和SCT對外語教學(xué)的啟示。DST認(rèn)為語法是有意義的動態(tài)系統(tǒng)，是語言技能和動態(tài)應(yīng)用的過程，故稱為語法技能（Grammaring）（Lars-en-freeman，2003）。準(zhǔn)確、達(dá)意、適當(dāng)?shù)厥褂谜Z法結(jié)構(gòu)的能力是一種需要產(chǎn)生式訓(xùn)練的技能。這種訓(xùn)練要求學(xué)習(xí)者參與某些交際任務(wù)，而學(xué)習(xí)者必須使用某些結(jié)構(gòu)才能完成這些任務(wù)。因而，語法練習(xí)應(yīng)盡量避免那些純粹形式的無意義的單項練習(xí)。教師應(yīng)讓語法在語篇中“動”起來，在使用中“活”起來，即在語境、語篇的基礎(chǔ)上把握好“時”（何時教）和“度”（教多少）。還在此理念上構(gòu)建了包括形式、意義和使用三方面的三維語法（Three-dimension—al Grammar），已在國內(nèi)外語教學(xué)界應(yīng)用。SCT則非常重視認(rèn)知的社會性與文化的反撥作用，體現(xiàn)在教學(xué)形式、教學(xué)內(nèi)容、測試形式等層面上。課堂作為學(xué)習(xí)者對話互動的社會文化場景，應(yīng)采取日常對話的形式（Johnson，2000）。互動是具有真實交際活動特征的對話，與其他形式相比，具有權(quán)利的平衡性，給予個體平等機(jī)會，有利于發(fā)展學(xué)習(xí)者自主性。在現(xiàn)代外語教育技術(shù)的環(huán)境下，把利用多媒體、虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)設(shè)較真實的語言情境作為教學(xué)設(shè)計的一個重要內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容要廣泛吸取圖片、音響、網(wǎng)絡(luò)課件等多種素材，使教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)與獲得從單調(diào)的文字形式轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N直觀生動的形式，使學(xué)習(xí)活動擺脫了純文字的單一化呈現(xiàn)，充分刺激學(xué)生的眼、耳、手等各種感官，改善人腦獲取信息的感官功能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和想象力。這種方式不僅能提高學(xué)生感知新知識的速度，使學(xué)生更有效地理解所講內(nèi)容，提高課堂效率，而且會擴(kuò)展學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者言語體裁的多樣化發(fā)展。在測試環(huán)節(jié)，教師可充分利用計算機(jī)輔助測試軟件，如WebCT、Hot Potatoes等，汲取測試軟件豐富的多維語境信息的即時展示和快速加工的特點，以模擬真實場景下對話形式的多項選擇題的形式，從而大幅提高測試的真實性，有利于測試學(xué)生使用語言的能力，考察學(xué)習(xí)者的潛在發(fā)展層次。
2 DST與SCT的異同
首先在理論背景上，DST與SCT都不是基于語言教學(xué)的理論，最初分別用于解釋物理系統(tǒng)和人的高級心理機(jī)能。他山之石，可以攻玉。廣闊的理論背景使兩大理論比那些語言教學(xué)的“本土”理論具有更強(qiáng)的解釋力（Lantolf，2006）。二者都試圖解決Saussure與Chomsky的兩分法在語言教學(xué)應(yīng)用中的問題，如語言能力與語言使用。但處理方式又不盡相同。Ellis（1997）認(rèn)為二者都源于環(huán)境中復(fù)現(xiàn)的模式頻率。能力是對使用的綜合總結(jié)，使用是能力在動態(tài)語境中的激活。過去的種種兩分法的界線不應(yīng)那么涇渭分明。兩分法是非此則彼，但二語習(xí)得應(yīng)該是共存共生。一個以規(guī)則為基礎(chǔ)，另一個以記憶為基礎(chǔ)，都不能偏廢（桂詩春，2004）。SCT則主張將語言能力與語言使用有機(jī)結(jié)合起來。二者之間是辨證的互動關(guān)系，好比一枚硬幣的正反兩面（Johnson，2004）。該理論強(qiáng)調(diào)語言運用，因為二語習(xí)得不是普遍語言習(xí)得能力，而是一種行為。二語能力的獲得并不源于語言習(xí)得機(jī)制，而在于社會環(huán)境，在于語言使用。
兩大理論對習(xí)得過程的理解有相似之處。首先，二者都強(qiáng)調(diào)習(xí)得發(fā)展的復(fù)雜多變體現(xiàn)為學(xué)習(xí)者個體語言發(fā)展的變異性。數(shù)據(jù)統(tǒng)計中的平均值可能蒙蔽這些個體變異性，因此要注意個體因素。而且二者都認(rèn)為習(xí)得發(fā)展不是簡單的疊加，或是新舊更替。例如，新的語法出現(xiàn)了，舊的體系不會消失，可能會在特定條件下再次作用。Vygotsky將這一特點類比為地質(zhì)學(xué)中的地層，新舊共存，舊的埋于地殼中，特定條件下可能再次顯露出來。二者都反對二語習(xí)得線性發(fā)展的觀點（Lamen-Freeman，2002），但卻是從不同角度解釋非線性。DST主要是從系統(tǒng)的角度理解，系統(tǒng)中元素間的相互作用主要指非線性作用，它是系統(tǒng)存在的內(nèi)在根據(jù)，構(gòu)成系統(tǒng)全部特性的基礎(chǔ)。SCT則是從社會、文化、政治、歷史和制度環(huán)境的復(fù)雜多變角度出發(fā)。以往的某些理論將社會文化環(huán)境視為先驗的穩(wěn)定特征，SCT則強(qiáng)調(diào)社會文化環(huán)境的動態(tài)發(fā)展，以及語言發(fā)展與社會文化環(huán)境發(fā)展間的相互作用。
在理論視角方面，DST與SCT都試圖融合認(rèn)知與社會視角，反對Chomsky的天賦論，強(qiáng)調(diào)社會文化環(huán)境的作用。但社會文化環(huán)境在兩個理論框架中的分量各異。前者將語言習(xí)得視為個體與他人在社會環(huán)境中的互動，社會文化環(huán)境是整個動態(tài)系統(tǒng)的重要部分。但DST并沒有明確指出它與其他要素的主次伯仲。SCT不僅將社會文化環(huán)境看作認(rèn)知發(fā)展的要素，更是人的心理機(jī)能發(fā)展的起源（Newman&Holzman，1993）。在SCT的二語習(xí)得模型中，社會文化環(huán)境具有明確的位置和作用。還有，DST更多是從歷時和系統(tǒng)（例如蝴蝶效應(yīng)、非重建平衡狀態(tài)）的視角看待語言系統(tǒng)及其發(fā)展，因此還突出了其自組織功能。而SCT最初側(cè)重關(guān)注人與社會文化環(huán)境間的相互作用，因而主要從對話的角度解釋語言、文化和自我。從這個角度來說，SCT更突出人本性，強(qiáng)調(diào)人的全身發(fā)展。
再次，DST與SCT都將語言與學(xué)習(xí)者視為一個動態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用使二者組成一個更大、更高等級的系統(tǒng)。但前者對系統(tǒng)概念更為寬廣，包括語言、學(xué)習(xí)者、環(huán)境等各種相關(guān)（歷時與共時）的子系統(tǒng)。其中各要素的數(shù)量及相互關(guān)系都是變化發(fā)展的，具有不確定性。而SCT構(gòu)建了更為明確具體的系統(tǒng)，如活動理論，包括學(xué)習(xí)者、師生、家庭媒體等社會環(huán)境、工具（語言、教學(xué)資源等）、目標(biāo)、結(jié)果、勞動分工及規(guī)則。他們之間相互作用，都與學(xué)習(xí)者及社會文化環(huán)境相關(guān)。二者都突出語言習(xí)得中的互動作用。Larsen—Freeman（2002）曾強(qiáng)調(diào)，學(xué)習(xí)者通過與其所在環(huán)境的互動來習(xí)得語言。SCT（Johnson，2004）認(rèn)為二語習(xí)得的起源是社會文化背景下的對話互動。但它們對互動的理解又是不同的。DST的互動是各級系統(tǒng)間相互作用以及系統(tǒng)自身歷時發(fā)展的綜合。因此，這種互動是多極多向的。而SCT的互動受到馬克思辯證唯物主義的影響，更多表現(xiàn)為兩兩間的對話或?qū)α⒔y(tǒng)一，學(xué)習(xí)者與語言、語言與環(huán)境、學(xué)習(xí)者與語言等。
研究方法方面，兩者都反對純粹的定量研究，語言習(xí)得不是計算機(jī)程序，不能僅靠數(shù)據(jù)支撐。前文提及，二者都不是基于語言教學(xué)的理論，因此不能直接應(yīng)用。主要通過兩種途徑應(yīng)用于二語習(xí)得領(lǐng)域。一種是用于解釋或重新闡釋研究結(jié)果，另一種是構(gòu)建假設(shè)或理論模型，進(jìn)而論證二語習(xí)得的規(guī)律。兩者在具體研究手段上又各有千秋。DST強(qiáng)調(diào)定量與定性研究的結(jié)合，有時通過數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)、數(shù)據(jù)分析的定量研究，有時則通過類比隱喻等構(gòu)建模型（例如“雙人舞”，De Bot etal.，2007）。SCT強(qiáng)調(diào)從定性角度開展研究，通過個案研究、日記、個人敘述等可以更好地洞察一個人的認(rèn)知發(fā)展過程。研究對象的諸多本質(zhì)在言談、日記或其他顯示主體性的媒介或工具中無意識地流露、敞開、展示或顯現(xiàn)出來，研究者因此能夠認(rèn)識二語習(xí)得過程中諸多被遮蔽的社會文化本質(zhì)和現(xiàn)象。個人行為觀察比通常對一群體行為觀察更能代表調(diào)查的科學(xué)性（John—son，2004）。
線性系統(tǒng)理論總結(jié)范文第5篇
【關(guān)鍵詞】高填方機(jī)場，沉降監(jiān)測，數(shù)據(jù)處理
0 引言
山區(qū)高填方機(jī)場建設(shè)區(qū)域地形地勢條件、水文地質(zhì)條件復(fù)雜，變形問題不可避免的存在。機(jī)場的變形輕則影響機(jī)場道面的功能性要求，嚴(yán)重的會導(dǎo)致機(jī)場道面結(jié)構(gòu)性損壞，威脅著乘客的人生安全。因此，對于山區(qū)高填方機(jī)場的建設(shè)不僅僅要求建設(shè)質(zhì)量可靠，由于其建設(shè)環(huán)境的特殊性，需要對建設(shè)區(qū)域進(jìn)行實時變形監(jiān)測，通過對變形區(qū)域采集數(shù)據(jù)計算，及時分析變形體是否處于穩(wěn)定安全狀態(tài)。本文通過對常用變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行總結(jié)，分析出適用于山區(qū)高填方機(jī)場沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的方法。
1 沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理基本方法
傳統(tǒng)沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)基本采用人工或者半人工計算的方式來進(jìn)行處理。而在諸如機(jī)場建設(shè)等一些較大型的沉降監(jiān)測項目中，數(shù)據(jù)處理多為自動化方式，借助于一系列的大型數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行自動化處理計算，將計算結(jié)果自動成圖，分析預(yù)測沉降趨勢，便于有效掌握變形體的沉降變形情況，及時解決變形問題。
以下對常用監(jiān)測網(wǎng)平差方法進(jìn)行總結(jié)和分析，選擇適于山區(qū)高填方機(jī)場變形監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的方法。
監(jiān)測網(wǎng)經(jīng)典平差
監(jiān)測網(wǎng)經(jīng)典平差是基于網(wǎng)中擁有足夠的穩(wěn)定點作為平差時的起算點，并以這些數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)，確定網(wǎng)中其余未知點的坐標(biāo)。此類監(jiān)測網(wǎng)由于其圖形復(fù)雜，且含有較多的多余觀測，常用間接平差法。
作為經(jīng)典網(wǎng)平差有如下兩個問題：
1、網(wǎng)中可能存在多個穩(wěn)定點，選擇不同的穩(wěn)定點作為起算點時，其平差結(jié)果肯定不同，選擇最優(yōu)平差解就成為了需要重新考慮的問題。
2、對于變形網(wǎng)中的網(wǎng)點，一般很難預(yù)先確定出哪些點是絕對不動的，也就是說基準(zhǔn)的選擇較困難[3]。
秩虧自由網(wǎng)平差
所謂秩虧是指沒有足夠的起算數(shù)據(jù)，沒有固定的起算點。秩虧自由網(wǎng)可以不預(yù)先假定固定點，所有網(wǎng)點等同看待，即是將所有網(wǎng)點坐標(biāo)都視為帶定量，這時秩虧自由網(wǎng)平差可以結(jié)算出變形量，其核心是最終的平差結(jié)果和所選基準(zhǔn)（平差時的約束條件）無關(guān)。秩虧自由網(wǎng)平差與經(jīng)典平差一般情況下所求得的坐標(biāo)是不同的，但求得的單位權(quán)方差相同[1]。
采用秩虧自由網(wǎng)平差發(fā)現(xiàn)變形的能力比采用經(jīng)典平差強(qiáng)的多，因此其在目前變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理中顯得非常重要，尤其是針對區(qū)域變形監(jiān)測，非線性大地網(wǎng)秩虧平差的應(yīng)用較為廣泛。
自由網(wǎng)擬穩(wěn)平差
自由網(wǎng)擬穩(wěn)平差是由我國周文江教授于1980年針對變形觀測網(wǎng)中存在相對穩(wěn)定點情況而提出的一種合適解法。此平差法是以網(wǎng)中的相對穩(wěn)定點組的重心參考系作為網(wǎng)配置的基準(zhǔn)。自由網(wǎng)擬穩(wěn)平差的結(jié)果滿足最小二乘原則，其所求改正數(shù)與經(jīng)典平差和秩虧平差結(jié)果相同，但由于參考系的不同，測量值的平差結(jié)果及測量值協(xié)方差陣亦不同。
根據(jù)以上幾種數(shù)據(jù)處理基本方法的總結(jié)，針對山區(qū)高填方機(jī)場建設(shè)沉降變形監(jiān)測網(wǎng)的特點，由于有些沉降變形監(jiān)測點可能處于地質(zhì)條件不好，受力變化比較大的地方，各網(wǎng)點移動的可能性不同。并且，在某些時候，對于沉降監(jiān)測網(wǎng)點的穩(wěn)定性并不能預(yù)先得知，而經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后可以知道某些點的移動情況[2]。以上所述均常見于山區(qū)高填方機(jī)場沉降監(jiān)測變形網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中，如果采用經(jīng)典平差或秩虧自由網(wǎng)平差顯然都是不合理的，所以在機(jī)場沉降變形數(shù)據(jù)處理時優(yōu)先選擇自由網(wǎng)擬穩(wěn)平差方法較為適宜。
2 沉降變形預(yù)測基本方法
隨著技術(shù)的發(fā)展以及對工程質(zhì)量及建設(shè)安全的保證，不僅在對變形體進(jìn)行沉降監(jiān)測時所使用的儀器觀測精度要求提高，數(shù)據(jù)處理成果的準(zhǔn)確性及對后期變形情況預(yù)測的有效性要求也隨之提高。一般沉降變形預(yù)測的做法是根據(jù)已有相關(guān)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用數(shù)學(xué)模型來逼近、模擬和揭示變形體的變形規(guī)律和動態(tài)特征，為工程設(shè)計和災(zāi)害防治提供一定的科學(xué)依據(jù)，現(xiàn)將幾種常用沉降預(yù)測方法總結(jié)如下：
回歸分析法：
隨著對變形體沉降變形進(jìn)行多期觀測，獲得大量的觀測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)由于其包含著變形體本身發(fā)生、發(fā)展的變形規(guī)律以及外界環(huán)境對變形的作用因素。我們需要從獲取的數(shù)據(jù)中，通過數(shù)據(jù)處理的方法得到變形體變形的定量規(guī)律或者與外界影響因素之間的定量關(guān)系。
采用回歸分析的方法可以將對數(shù)據(jù)的認(rèn)識提升到定量的層面，該方法屬于研究變量之間相關(guān)關(guān)系的統(tǒng)計方法，適合于變形體與其他因素相關(guān)的變形預(yù)測，以大量監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，找出變量之間的內(nèi)部規(guī)律，即統(tǒng)計上的回歸關(guān)系[4]。
時間序列分析法：
相對于回歸分析法，時間序列分析法可以應(yīng)用于監(jiān)測數(shù)據(jù)是統(tǒng)計相關(guān)的情況，因為無論是按時間序列排列的觀測數(shù)據(jù)還是按空間位置順序排列的觀測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間都或多或少的存在著統(tǒng)計自相關(guān)的現(xiàn)象。
時間序列分析法是一種動態(tài)的數(shù)據(jù)處理方法，分析觀測資料考慮到時間順序時，由于觀測值的非獨立性，未來觀測值可由已有的觀測數(shù)據(jù)預(yù)測得到，可利用觀測值之間的自相關(guān)性建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來描述變形體的動態(tài)變形特征[1]。
灰色系統(tǒng)預(yù)測法
針對短數(shù)據(jù)序列而言，由于其具有變形信息量少、規(guī)律性不強(qiáng)等特點，使得諸如回歸分析預(yù)測等方法存在較大的預(yù)測難度。
對此，由我國鄧聚龍教授提出的灰色系統(tǒng)理論衍生的預(yù)測方法，對變形監(jiān)測的短數(shù)據(jù)序列建模方面有一定的優(yōu)越性，使用數(shù)據(jù)生成的方法，將原本雜亂的原始數(shù)據(jù)整理成規(guī)律性強(qiáng)的生成數(shù)列，即從原始數(shù)據(jù)中去發(fā)現(xiàn)、尋找數(shù)據(jù)潛藏的內(nèi)在規(guī)律，然后對生成數(shù)列再做研究[5]。
模糊人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法：
針對傳統(tǒng)方法中處理非線性問題時采用分段線性化的方法這一缺陷，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在處理非線性問題上，具有一定的優(yōu)越性，為非線性系統(tǒng)建模、識別和預(yù)測提供了一個有效的解決途徑。其基本思想是先用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立變形影響參數(shù)與變形之間的非線性關(guān)系，再將待測點的實測影響變形的參數(shù)輸入到已建好的網(wǎng)絡(luò)中，即可預(yù)測變形量。
根據(jù)以上對幾種預(yù)測方法的總結(jié)分析，結(jié)合山區(qū)高填方機(jī)場沉降監(jiān)測的特點，綜合考慮沉降變形所受內(nèi)部因素較多，而回歸分析法主要針對變形由外部因素引起的變形預(yù)測分析。時間序列常常受到長期趨勢、周期波動及不規(guī)則變動等影響，且其只注重監(jiān)測數(shù)據(jù)的擬合，不注重變形數(shù)據(jù)變化規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，所以對山區(qū)高填方機(jī)場沉降進(jìn)行預(yù)測選用這兩種方法都不是很適宜。灰色系統(tǒng)預(yù)測法與模糊人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的結(jié)合使用比較適合于山區(qū)高填方機(jī)場沉降變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理，在沉降監(jiān)測初期，由于獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)有限，使用灰色系統(tǒng)預(yù)測法進(jìn)行數(shù)據(jù)生成，一方面進(jìn)行初步沉降預(yù)測，另一方面后期監(jiān)測數(shù)據(jù)也能驗證其正確性。在沉降監(jiān)測的中后期，考慮到變形是變形體受多種內(nèi)、外部因素共同作用的結(jié)果，其監(jiān)測數(shù)據(jù)往往具有復(fù)雜的非線性特征，因此選擇人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來對變形體直接建模具有較好的預(yù)測效果。
3 總結(jié)
本文針對沉降變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理基本方法及其預(yù)測方法的總結(jié)分析，提出適用于山區(qū)高填方機(jī)場數(shù)據(jù)處理和預(yù)測的方法，由于目前只在于理論層面的探討，后期還需要根據(jù)已有數(shù)據(jù)對所選擇處理方法進(jìn)行實踐應(yīng)用，才能驗證其可行性。
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