注重“数据结构”课程教学中的承前启后.doc

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注重“数据结构”课程教学中的承前启后摘要：本文说明了数据结构教学中如何注重承前启后，文中以单链表插入算法教学为实例具体说明了在教学中同一章的内容之间如何注重承前启后，同时说明了在讲授单链表、有序表的归并、查找等内容时，如何注重各章内容之间的承前启后。 　　关键词：单链表；插入；承前启后 　　　　　　 　　1引言 　　 　　“数据结构”是计算机科学与技术专业的一门核心专业基础课，是我校计算机科学与技术专业的学位课程以及报考该专业研究生必考课程，因此学生对“数据结构”这门课普遍比较重视。但由于“数据结构”课程的特点是概念多、综合性强、技巧性强，往往学生感到花了不少时间和精力，学习效果不象有些课程那么明显，特别是感到理解书上的内容并不难，课上也都听得懂，可是一做算法设计题就无从下手，写出的算法结构不清晰、效率低下，根据课程内容编写上机题更是困难重重。部分同学进而感到“数据结构”难学，甚至少数同学对学好该课程丧失信心。究其原因，主要是学生对所学知识的掌握是片面的、支离破碎的，没有能将所学知识融会贯通，灵活应用。 　　笔者在多年的“数据结构”教学中不断探索、吸取和总结教学理论和教学经验，在教学过程中注意承前启后，善于总结，把课程中各章之间的内容、每章各小节之间的内容串起来，从而利于学生的理解和掌握，取得了良好的教学效果。 　　 　　2教学中注重同一章的内容之间承前启后 　　 　　在进行每一章教学时，注重内容的前后联系，承前启后。在学习一个新的知识点时，尽量由学生已经熟悉的内容引入，过渡到新的知识点。就像一个人挑担子一样，一下子挑很重的担子是不行的，每天增加一点，天长日久，可挑的担子就会越来越重而不会感到吃力。同样在教学中也应该是让学生总是在已学知识的基础上认识学习新知识，这样学生学习就不会感到吃力，同时通过已学知识引入新知识，更加深了学生对前面知识的理解，使原来可能模糊的概念变得清晰。在学完每个新的知识点后，尽量介绍一下它和后面的联系，以后那些地方我们会用到它，这样，学生觉得这些内容以后需要用，就学得格外认真，同时也对将来要学的内容作了预习。 　　下面以单链表中插入算法的教学为例，谈谈笔者的具体做法。 　　2.1单链表的存储结构 　　typedefstructLnode { 　　ElemTypedata; 　　Struct Lnode*next; 　　}Lnode,*Linklist; 　　2.2在单链表中插入一个结点 　　在单链表中某结点p后面插入结点s，如图1所示。 　　 　　插入算法为： 　　new(s); s->data=x; 　　s->next=p->next; p->next=s; 　　一般教材往往只介绍向单链表中插入一个结点的算法，学生一般都能把插入算法搞得很清楚，但是他们不能把所学的内容前后联系起来，做习题时不善于用已学的知识来解决问题。产生这种问题的原因是学生没吃透书中的内容。在教学时为了拓宽学生的思路，笔者接下来介绍在单链表的头结点后面插入一个结点s，如果从一个空链表开始反复地在头结点后向单链表中插入结点，就用前插法建立了一个链表；笔者还介绍了在单链表的尾上插入一个结点s，如果从只有一个头结点的空链表开始，反复地向单链表的表尾插入结点，也就用尾插法建立了一个链表；在后面讲解建立单链表的两种方法前插法和尾插法时就很自然地由已学的知识过渡到新的知识点。 　　2.3建立单链表 　　建立单链表有前插法和尾插法两种方法。 　　对于前插法，先建立一个带头结点的空链表，然后依次反复生成新结点并插入到头结点后，如图2所示。 　　 　　前插法的算法为： 　　Void Create_List_Front(Linklist & head,int n){ 　　//前插法建立单链表 　　new ( head);p=head; 　　head->next=NULL; 　　For (i=n; i>0;--i){ 　　new(s); 　　s->data=x;// 生成新结点 　　s->next=p->next; p->next=s; // 插入到表头 　　} 　　}// Create_List_Front 　　对于尾插法，首先生成一个头结点，然后依次反复生成新结点并插入到表尾，最后把表尾的指针域置空，如图3所示。 　　后插法的算法为： 　　void Create_List_Back(Linklist & head,int n){ 　　//尾插法建立单链表 　　new ( head); p=head; 　　For (i=0; i<n; i++){ 　　new(s); 　　s->data=x;// 生成新结点 　　p->next=s;// 插入到表尾 　　p=s;// 修改尾指针 　　} 　　p->next=NULL; 　　}// Create_List_Back 　　 　　由单链表的建立引申出单链表的逆置，单链表的逆置方法就是利用单链表的建立的前插法，只不过表中的结点已经存在无需再生成，引导学生由已知的知识过渡到新的知识，把所学知识学通、学活，题目就会做。 　　2.4单链表的逆置 　　void inverse(linklist &head) //单链表的逆置算法 　　{ p=head->next;//指针p指向单链表的第一个结点， 　　head->next=null;//先置表为带头结点head的空表 　　while p do 　　{ s=p; // 指针s指向待插入的结点 　　p=p->next;//指针p后移 　　s->next=head->next; 　　head->next=s;//把s所指的结点插入到head后 　　} 　　} 　　以上几点掌握后，引导学生在做习题时尽量利用已学的内容来解决问题，一些单链表的经典习题就很容易解了。例如，在学了单链表的逆置算法和两个单链表的归并算法后，可以解决这样一个习题：把两个递增有序表归并为一个递减有序表，要求利用原表结点的空间构造新表。这个习题的难度系数为4，同学初看这个题目感到无从下手，仔细分析一下就会发现只需将前面所学内容综合起来就可以了。 　　通过讲解单链表的插入算法，引申出单链表的建立、逆置、两个单链表的归并等问题，从而使学生对在单链表中插入结点这个知识点能够融会贯通，从而解决与插入结点算法有关的一类问题。 　　在讲解了单链表中结点的插入和删除后，进一步启发学生，如果插入和删除都在链表头结点处，也就是下一章要学习的链式栈的入栈和出栈了。如果插入结点总是在链表的尾结点处，删除结点总在链表头结点处，也就是下一章要学习的链式队列的入队和出队。把在单链表中插入和删除结点的知识和链式栈及链式队列相联系，对后一章栈和队列的内容进行了预习。在后面讲到栈和队列时学生很自然会将前面学习的知识应用到新知识中。 　　 　　3教学中注重各章内容之间的承前启后 　　 　　“数据结构”的内容，粗看看就是介绍几种典型的数据结构，学生往往很难把各章之间的内在联系吃透。在教学中如果注重内容的前后联系，把各章前后内容尽量联系起来，学生对“数据结构”内容的理解就会全面、深刻。 　　例如，以单链表为主线将各个知识点串起来，单链表应该是全书的重点，在许多地方都用到。从不带头结点的单链表、带头结点的单链表，到单向循环链表、双向循环链表，以及栈和队列的链式存储结构，其中的变化都是渐渐的。而数组的十字链表、树的孩子链表、图的邻接表、有向图的十字链表、无向图的邻接多重表、哈希表处理冲突的链地址法都是多个单链表的应用。在讲解前面单链表的内容时注意简要介绍后面的内容，使学生感到这部分内容是很重要的，后面都要用的，学生就会很重视，同时让学生在学习前面内容时先初步了解后面的内容，在后面学到有关知识时发现只是在已学的知识基础上再加一点，学生就不会感到很难。而在学习数组的十字链表、树的孩子链表、图的邻接表表示法、有向图的十字链表、无向图的邻接多重表、哈希表处理冲突的链地址法时，不时地用前面熟悉的结构来类比，指出其异同点，从而把看起来联系不紧密的内容串起来，形成一个完整的概念，这样学生对基本内容的内在联系就能深刻理解。 　　又如，两个有序表的归并，从两个有序线性表的归并的算法思想开始，教材中许多问题都可以用两个有序表的归并的算法思想来解决。比如，两个顺序有序表的归并、两个有序单链表的归并，集合的交和并运算、多项式的加与减、压缩矩阵的三元组表示的矩阵加和减运算、归并排序等。在讲解这一系列问题时注重前后联系、预习和总结，取得良好的教学效果。 　　再如，讲解查找这一章内容的过程，事实上是对前面几章的总复习，例如从顺序查找复习线性表，包括两种存储结构、线性表的基本操作、时间复杂度等内容；从折半查找复习递归算法、二叉树；从哈希查找的学习加深多个单链表的应用。查找既是一种操作又是一种数据结构，数据的组织采用不同的数据结构，可以用不同的查找方法进行查找。通过这样方式的讲解，学生就明白查找这个数据结构为什么是最后讲的一个数据结构，一方面它综合了前几章的内容，另一方面，它又是对前几章的总结与提高，至此学生对全书的内容有了比较全面、深刻的理解，一些原来有些模糊的概念变得清晰。 　　 　　4结束语 　　 　　笔者通过在“数据结构”课程的教学过程中注意承前启后，不断总结，把课程中各章内容、每章节之间的内容串起来，教会学生的不仅是课程的具体内容，更是让学生学会一种学习和思考的方法，善于利用自己已经掌握的知识来解决新问题，学生学习“数据结构”不再觉得难。同样在学习其他课程时也可以借鉴此方法。 　　 　　参考文献： 　　[1] 严蔚敏, 吴伟民. 数据结构(C语言版)[M]. 北京:清华大学出版社,2001. 　　[2] 严蔚敏, 吴伟民. 数据结构题集[M]. 北京:清华大学出版社,2001. 　　[3] 唐策善, 李龙澍, 黄刘生. 数据结构—用C语言描述[M]. 北京:高等教育出版社,1995. 　　[4] 揭安全, 李云清, 杨庆红等. “数据结构”课程教学改革与创新[J]. 计算机教育,2008,(10):132-133. “数字艺术设计概论”课程在很多学校又称为“数字媒体设计”或“数字媒体设计概论”。 　　10多年前，当“多媒体技术”课程刚开始在高等院校开设时，是作为高年级专业课程安排的。随着近年来计算机应用水平的日益提高和应用领域的日益深入，如今，多媒体技术已经成为很多高等院校专业的重要基础课程。另一方面，动漫和游戏的迅速崛起，带动了多媒体技术向数字艺术设计的方向发展，如今，“数字艺术设计”已经成为许多高校的专业或者专业方向，并且有着良好的就业前景。 　　但是，广泛的调查表明，由于我国基础教育长期执行高考文理分家，学生过早地专攻于高考考试内容，无论文科或是理科学生，在艺术素质方面都存在着严重的知识缺陷。而“数字艺术设计”是科学与艺术以及计算机与艺术设计相结合的边缘学科，学生艺术素养的严重缺乏，不利于其在本课程中的学习与未来的发展。因此，主要针对IT及其相关专业精心设计的“数字艺术设计概论”课程希望能成为多媒体技术知识的延伸，作为数字艺术设计的起步。 　　 　　1艺术欣赏基础 　　 　　针对学生艺术知识水平严重匮乏的现状，在“数字艺术设计概论”课程教学内容的设计中，我们以“附录”的形式安排了两次“艺术欣赏基础”的教学，内容包括“艺术品的本质及其产生”、“艺术中的理想”等方面。主要以欧洲艺术史为主线，尝试通过学习“艺术哲学”思想，丰富艺术素养，培养艺术鉴赏能力和提高综合素质。通过学习和实验，理解“艺术品的本质及其产生”、“艺术特征”等知识，领会艺术欣赏的基本哲学观点；透过对艺术品本质及其产生规律和艺术理想的认识，学习欣赏和分析艺术作品的方法；通过因特网搜索与浏览，掌握通过网络环境不断丰富艺术知识的学习方法，尝试通过艺术领域的专业网站来开展艺术欣赏的学习实践；了解主要艺术流派和著名艺术大师及其主要作品。 　　 　　2教学内容设计 　　 　　作为“数字艺术设计”的基础课程，我们把教学内容的设计主要落实在数字艺术设计基本知识和数字艺术设计主流开发工具的掌握上。 　　由于开设课程的历史不长，“数字艺术设计”课程的教材和教学资料匮乏，即使有，也大都是理论性很强，而实践与应用性偏弱，对教学活动的开展，尤其是对强调教学型、应用型的高等院校相关课程教学的开展带来了一定的困难。但是，数字艺术设计活动本身却具有鲜明的应用性，因此，我们也可以而且应该充分重视这门课程的实验环节，以实验与实践教学来促进理论知识的学习。笔者编著的《数字艺术设计概论》教材以一系列与网络学习密切相关的实验练习作为主线，来组织对数字艺术设计课程的教学，以求掌握该课程知识在实践中的应用。 　　我们为“数字艺术设计”课程设计的学习内容包含了数字艺术设计知识的各个方面，例如： 　　第1章：熟悉数字艺术设计。包括数字艺术设计的计算环境、数字艺术设计的应用与作品欣赏等方面。 　　第2章：基本要素、美学原则与文字图案设计。包括Photoshop基本操作、基本要素与文字效果设计、美学原则与图案风格设计等方面。 　　第3章：二维静画图形艺术设计。包括计算机图形艺术设计与Photoshop图层、滤镜效果，图形、图形学、图形艺术设计与数字模拟绘画，二维静画图形艺术设计与绘制矢量图形等方面。 　　第4章：网页艺术设计。包括网页艺术设计及其计算环境、Fireworks Web图形制作初步、Fireworks Web图形制作技巧等方面。 　　第5章：二维动画图形艺术设计。包括二维动画图形艺术设计与Flash移动渐变动画、Flash Motion动画“字牌翻转”、Authorware与作品制作：台球、Authorware拼图游戏、Authorware大图片显示等方面。 　　第6章：三维图形艺术设计。熟悉三维图形艺术设计的基本概念和主要内容，了解三维图形艺术设计的工具软件。 　　 　　3理论与实践相结合 　　 　　在传统的教学设计中，主体是课堂理论教学，其他如实验、作业甚至于考试等环节都是作为辅助手段来设计的。亦即：知识是老师教的，学生通过实验环节来“验证”理论教学的内容。因此，教学测评就主要依赖于书面理论考试。但是，在大众化高等教育的背景下，课堂教学的效果普遍出现滑坡，导致淡化了“验证性”实验的基础，因而严重影响了课程的教学质量。事实上，在单纯课堂教学这个环节中，学生能够从中获取的知识就很有限。 　　一般认为，“应用型”、“教学型”院校的学生具有思想活跃且活动能力强等特点，但普遍存在的问题主要是学习自觉性不高、单纯凭兴趣学习的观点重、刻苦精神差等。于是，教学过程中应该利用这些学生动手能力强的特点来提高学生的学习能力、实践能力和创新能力，根据学生求知欲望强的特点重视扩大学生的知识面，提高他们对理论知识的兴趣。同时，提高实验成绩在教学测评所占的比例，以此来“杠杆”学生对实验实践教学过程的重视，把教学改革的实践具体落实到教学模式、教学内容和教学方法的改变上。 　　我们为本课程教学设计了一系列与网络学习密切相关的实验练习，来组织对数字艺术设计课程的教学，以求掌握该课程知识在实践中的应用。共有19个实验、1个课程实验总结和1个课程实践。每个教学单元中都包含课程知识介绍、所需的工具及准备工作和实验步骤指导等，以帮助读者加深对课程教材中所介绍概念的理解以及掌握主流软件工具的基本使用方法等。实验内容的具体分布见表1。 　　 　　第1章实验：包括数字艺术设计的计算环境、数字艺术设计的应用与作品欣赏等方面。通过学习和实验，熟悉数字艺术的基本概念和基本内容；通过因特网搜索与浏览，了解网络环境中主流的数字艺术设计技术网站，掌握通过专业网站不断丰富数字艺术设计最新知识的学习方法，尝试通过专业网站的辅助与支持来开展数字艺术设计应用实践；通过阅读和欣赏数字艺术作品，了解和熟悉数字艺术设计的应用范畴，提高自己的艺术欣赏和鉴赏能力，了解和熟悉不同的数字艺术设计技术及其表现能力，初步接触和了解各类数字艺术设计的工具软件。 　　第2章实验：包括Photoshop基本操作、基本要素与文字效果设计、美学原则与图案风格设计等方面。通过学习和实验，了解图像颜色的基本概念和颜色模式；了解平面设计图形图像处理技术；通过学习使用Adobe Photoshop CS2软件，掌握平面设计的基本操作和图形图像处理的基本功能；熟悉数字艺术设计中有关文字要素的基本概念，了解文字效果的基本内容；尝试设计文字的一般和特殊效果，掌握组合文字的基本处理方法；熟悉和关注数字艺术设计的美学原则，了解数字艺术设计中图案与构成风格的图形创作的基本内容，初步掌握图案与构成风格的图形的基本制作方法。 　　第3章实验：包括计算机图形艺术设计与Photoshop图层、滤镜效果，图形、图形学、图形艺术设计与数字模拟绘画，二维静画图形艺术设计与绘制矢量图形等方面。通过学习和实验，了解计算机图形艺术设计的发展历史，了解计算机图形学、计算机图形艺术设计的概念和内涵；掌握Photoshop的图层、通道、滤镜等技术概念和基本应用技巧；学习用数字艺术设计的方法来模拟传统绘画，从中体验传统绘画与电脑绘画的同和异；了解二维静画图形艺术设计的相关概念；熟悉矢量图形知识及其数字艺术设计的绘制方法；了解更多的二维静画图形艺术设计软件及其一般功能。 　　第4章实验：包括网页艺术设计及其计算环境、Fireworks Web图形制作初步、Fireworks Web图形制作技巧等方面。通过学习和实验，回顾和熟悉网络的基本概念，了解“网页设计”的基本内容；通过因特网搜索与浏览，了解网络环境中主流的网页制作技术网站，掌握通过专业网站不断丰富网页艺术设计与制作最新知识的学习方法，尝试通过专业网站的辅助与支持来开展网页设计与制作应用实践；通过对一些成功网站进行的搜索、浏览与分析，了解网站建设需要注意的问题，学习网站建设和网页设计的成功经验；通过欣赏，熟悉网页色彩设计的表达与内涵；熟悉Web图像发布的基本要求和格式要求；了解Macromedia Fireworks的一般概念和主要功能，熟悉Fireworks工作界面，通过一些简单作品的制作，掌握Fireworks的基本操作；了解Fireworks的层、蒙版、滤镜、特效、样式、切片、按钮、导航栏、弹出菜单和GIF动画等概念。通过一些Fireworks的实例制作，熟悉和掌握Fireworks的设计技巧。 第5章实验：包括二维动画图形艺术设计与Flash移动渐变动画、Flash Motion动画“字牌翻转”、Authorware与作品制作等方面。通过学习和实验，了解二维动画图形艺术设计的基础知识及其工具软件；了解关于Flash二维动画图形艺术设计的基础知识；通过“两架飞机”的制作，掌握Flash移动渐变动画的设计操作；通过“字牌翻转”的动画制作，掌握Flash动画的设计操作；了解Authorware二维动画图形艺术设计的基础知识，熟悉Authorware的基本操作；通过制作Authorware作品《台球》，了解Authware程序的基本组成；通过“拼图游戏”的制作，熟悉Authware复合图标的知识与功能；了解外部函数接口和Xtras在Authorware程序设计中的运用；通过“图形显示控制”和“音量控制”等的制作，学习Authorware程序设计。 　　第6章实验：通过学习和实验，熟悉三维图形艺术设计的基本概念和主要内容，了解三维图形艺术设计的工具软件；通过欣赏三维图形艺术设计的优秀作品，提高自己对三维图形设计作品的艺术鉴赏能力。 　　课程实践：由任课教师根据课程和当地的实际情况，安排课程实践活动，组织学生参观当地举办的艺术(美术)博览会，并根据要求撰写课程实践报告。 　　 　　4建立多元化教学评价体系 　　 　　教学评价是对受教育者的多种要素进行价值评估，而考试是教学评价的工具和手段，是测量应试者知识与能力、素质和潜力的量尺。考试为教学评价提供了量化资料，却不能替代教学评价。但是 基于能耗和距离的WSN分簇路由算法 　　关键词:无线传感器网络;分簇路由算法;能耗均衡 摘要:本文针对LEACH算法中没有考虑簇头间能耗均衡和远离基站簇头过早失效的问题,提出一种基于能耗和距离的WSN分簇路由算法。仿真结果显示,该算法能有效克服LEACH存在的这两个缺陷,有效提高网络生命期。 　　Clustered Routing of WSN against Energy&Distance 　　Yao Lijun Li Kangman 　　(Hengyang Normal University,Hengyang421008,China) 　　Abstract:LEACH algorithm doesn’t consider energy-consumption balance between cluster-heads and its cluster-head away from the base station often prematurely fail. This paper proposes a clustered routing algorithm based on energy and distance for wireless sensor network.Simulation results show that the algorithm can effectively overcome these two falws of LEACH, improve the network lifetime. 　　Keywords:Wireless sensor network;Clustered routing algorithm;Energy balance 　　过去多年以来,传感器网络在数据收集和处理方面的协同工作和协作管理采集活动的潜在应用价值受到越来越多的关注。然而,由于现代无线传感器网络具有节点能源受限且通常无法补充、节点微型化等形态特征。因此,如何高效使用能量来最大化网络生命周期是无线传感器网络面临的首要挑战[1]。对wsn路由协议研究表明,分簇路由协议[2][3]可以对簇内成员感知的数据进行融合转发,能有效简化对传感网网络的查询,从而节省能量延长网络生命周期。 　　低能耗自适应分簇协议LEACH[4]基本思想是:通过等概率地随机循环选择簇头,将整个网络的能量负载平均到每个传感器网络节点,从而达到降低网络能量耗费、延长网络生命周期的目的。然而,该算法主要集中于均衡簇成员节点之间的能量消耗,没有考虑到簇头之间的能量消耗均衡问题。再者,其由于规定簇头直接与基站通信,造成了远离基站的簇头过早失效。本文针对这两点,提出一种新的分簇路由算法。 　　本算法首先根据节点的剩余能量来合理选择簇头,剩余能量高的优先选择为簇头,最终有效平衡全网能量。簇头选好后,对于成员节点来说,根据与簇头的距离和自身的能量消耗决定加入哪个簇,从而有效延长网络生命周期。这样就可以让簇头节点的选举与节点剩余能量直接相关,避免同构成簇算法遇到的问题。对于远离基站的节点会较早失效的问题,算法规定每个簇头通过成员节点的位置估计感知到相同事件的邻居簇,然后进行局部的多跳数据融合,以达到节能的目的。 　　一、网络模型 　　本文采用的网络模型如下:①所有节点随机静态分布在1个二维平面区域中,在该区域的外部存在1个基站;②节点具有数据融合功能;③所有节点的射频发射功率可以调节;④节点在最大的功率下可以直接与基站进行通信;⑤所有节点同构,并且对突发事件具有相同的感知半径;⑥节点知道自身的位置;⑦网络突发事件的出现概率较小,在同一时刻仅出现1次突发事件。 　　传感器节点的能耗主要由计算能耗和无线射频模块收发报文的通信能耗构成。节点的通信能耗模型以及相关参数的选择与无线模型[2]相同,节点传输kbit数据至距离d处,以及接收kbit数据需要的能耗分别为 , 　　对于服从4次方衰减的无线电,本文仅考虑节点的通信能耗。 　　二、成簇算法 　　在网络建立阶段,基站需要用一个给定的发送功率向网络内广播一个信号。每个传感器节点在收到此信号后,根据接收信号的强度计算它到基站的近似距离。每轮循环的过程是:在簇建立阶段,基站每个节点选取一个介于0和1之间的随机数,如果这个数小于某个阈值,该节点成为候选簇头。然后,通过竞争算法确定最终簇头,簇头向周围节点广播自己成为簇头的消息。每个节点根据提出的能量消耗函数来确定加入哪个簇,并回复该簇头。持续一段时间后,网络重新进入启动阶段,进行下一轮分簇。 　　能量消耗函数f(i,j)为 ,其中1≤i≤CH,CH为加入第j个簇头的簇成员数量,1≤i≤CH,CH为簇头数量。节点i加入簇头CHj的条件就是使f(i,j)最小。其中Ei表示节点i的当前能量,ECHj表示簇头j的当前能量。f(i,j)既引入了距离因素,又引入了能量因素,更能有效平衡当前簇头区的能量消耗。只要能量消耗率函数最小,簇成员和簇头消耗能量均最低,进而全网络消耗能量低,因此能有效延长网络的生命周期。 　　对于LEACH算法规定簇头直接与基站通信从而造成了远离基站的簇头过早失效的问题,通常通过固定多跳方式解决,但造成额外的能耗。本算法估计感知到相同事件的簇,从而确定下一跳的汇聚点。 　　三、结论 　　使用MATLAB对算法进行仿真测试,假设100个节点均匀分布在(0,0)和(100,100)的二维区域内,基站的位置在(175,50),设每一轮节点成为簇头的概率为0.05。消耗率函数参数是平衡簇头和成员之间的权值。 　　图1显示w值从0.1到1范围内的仿真,从图1可以看出w在0.5或0.6处效果最好。图2显示在不同传感半径下LEACH和本算法生命期的对比,从图可以看出,随着传感半径的增大,各个协议中网络的生命期均有所下降,在各传感半径下本算法的网络生命期要明显高于LEACH。 　　参考文献: 　　[1]liu yue-yang,Ji Hong,Yue Guang-xin. Routing protocol with optimal location of aggregation in wireless sensor networks [J].The Uournal of China Universities of Posts and Telecommnications, 2006,13(1):125-131 摘要：“机器人足球”是以体育竞技形式展示的高技术的对抗，涉及多领域的前沿技术集成。本文分析了高校开展机器人足球对大学生创新能力培养的重要意义，并阐述我校以机器人足球为平台的大学生创新能力培养的实施方案，最后对开展机器人足球对信息类专业的本科教育的影响进行了探讨。 　　关键词：机器人足球；创新素质；教育改革 　　　　　　 　　1机器人足球 　　 　　机器人足球比赛，顾名思义，就是训练和制造机器人进行足球比赛，就是通过体育竞技的形式来提高人工智能领域、机器人领域的研究水平[1]。机器人足球赛的设想首先是由加拿大不列颠哥伦比亚大学教授Alan Machwor在1992年的论文《On Seeing Robots》中提出的。研究目标是计划经过五十年左右的研究使机器人足球队能战胜人类足球冠军队。目前，有关机器人足球赛的国际组织有两个：FIRA组织和RoboCup联合会。 　　FIRA(Federation of International Robot-Soccer Association)是由韩国人创办的组织，从1997年开始每年举办一届比赛，其国际影响较小，主要有韩国、新加坡、巴西等一些国家的研究机构组队参赛。RoboCup联合会成立于1992年，1996年在日本举行了一次表演赛，获得了很大成功。第一届RoboCup比赛和会议于1997年举行，以后每年举办一届。RoboCup的活动包括学术会议、机器人世界杯、RoboCup挑战计划、RoboCup教育计划等。 　　机器人足球世界杯是RoboCup活动的中心，包括小型机器人比赛、中型机器人比赛、Sony有腿机器人比赛、仿真机器人比赛等。仿真机器人比赛是RoboCup比赛中参赛队数目最多的一种，其规则基本上与国际足球联合会的比赛规则一致。比赛的方式是由Robocup委员会提供标准的Soccerserver系统，各参赛队编写各自的CLIENT程序，模拟实际足球队员参加比赛。 　　作者指导的安徽建筑工业学院机器人代表队参加了2004-2007年的全国机器人大赛，连续几年都取得了仿真2D和仿真3D三等奖的好成绩。本文结合实际参赛的经验，对基于机器人足球的大学生创新能力培养的机制和实践进行探讨。 　　 　　2机器人足球促进学生创新素质的培养 　　 　　国内高等教育教学存在一些不容忽视的问题，如重理论知识的讲授，且知识结构不合理，理论教学跟不上新理论的发展；实验教学薄弱，课程实验多为验证性的；对学生创新能力的培养不足等。机器人足球教育不同于传统的课堂理论教学，具有实践性强、探索性强和综合性强的特点，有利于学生创新能力的培养。 　　2.1培养学生创新意识和创新能力 　　高等学校的教育与“应试教育”有本质的不同。然而,“应试教育”下形成的“满堂灌”、“填鸭式”等教学方法在大学教学中同样存在，单一、死板的教学形式束缚了学生思维的发展、个性的塑造及创新能力的培养，造就了大批只会考试的人才。机器人足球队的开发从方案的制定到具体的实施，全部由学生独立完成。这就使学生由被动学习转向主动学习，学生独立分析问题，自主选择知识，结合所学的理论知识去解决实际问题。学生通过研究分析，极大地发挥个人潜能，培养了学生的设计能力、动手能力和跨专业学习的综合创新能力。因此机器人足球为创新教育的开展提供了良好的平台。 　　2.2培养学生的团体意识和合作共事能力 　　合作意识和团队精神是现代人应具备的基本素质，这种素质对大学生将来进入社会，做好工作是十分重要的。由于机器人足球系统的开发是一个比较大的工作，需要多人配合才能完成，并且需要不断进行优化。通过大家共同的协作，学生能够完成一些靠他们人所不能完成的或者需要很长时间才能完成的任务。虽然每个的编程水平、动手能力和解决问题的思路不尽相同。团队给学生提供了一个互相学习的机会，在协作的过程中学生可以学会作技术报告，学会与人相处，认识团队合作的重要性，不断增长自己的才干，进而培养起以后工作以及研究所必须的团队合作精神。 　　2.3培养学生的研究能力 　　机器人球队的开发是将素质教育、创新教育和前沿研究相结合的一条可行途径。与传统的以知识传授和技能培养为目标的课程不同，机器人足球队的研制具有实践性强、探索性强和综合性强的特点，有利于迅速接触前沿研究，并促使学生的创新能力和专业素质得到提高。由于在机器人足球的实际开发中，需要用到的知识牵涉面广，这就需要学生自己去找资料学习一些相关的知识，在过程中学生的科研能力会得到很大的提高。 　　 　　3具体实施 　　 　　机器人足球具有低起点高落点的优势，学生只要具备一门计算机程序设计语言的基础就可以参与球队的开发，而深入的研究则牵涉到人工智能许多知识，因此被称为是“人工智能的新标准问题”。因此选择这样一个平台具有可行性。 　　3.1基础培训 　　机器人足球比赛是一项综合性训练，涉及的知识面广，因此指导教师起着举足轻重的作用。指导教师要引导学生正确运用专业知识，实现正确的设计方案。通过教学实践，我们认为一年级学生以认识为主，通过举办讲座使学生初步了解机器人足球的相关基础知识；二年级学生为入门起步阶段，通过开设全校公选课和专业选修课，使相当多的学生投入到机器人球队的开发中，并每年组织全校的比赛，让学生通过比赛检验自己的成绩。三、四年级则进入高级研究阶段，经过选拔入选校队的学生则在固定的实验室继续从事球队的高级开发和相关的研究。 　　从我校每年举办机器人仿真比赛中发现，同学们对机器人比赛兴趣非常高,参与意识强烈，营造出了一个良好的学术和学习气氛，调动了学生们把注意力从网络游戏、过度交友转化到科技创新活动和学术交流上来，促使更多学生在实践过程中激发努力学习理论基础知识、拓宽专业知识面、锻炼工作能力的兴趣和劲头上面。 　　3.2教学实践 　　(1) 开设机器人足球的全校公共选修课 　　RoboCup仿真球队的开发不需要太多的硬件投入，且起点很低，只要求学生有C/C++的编程基础就可以了，所以在工科院校开设机器人足球开发的公共选修课具备条件。作者从2005年开始开设全校公选课，凡是二年级的理工科专业的学生都可以选课。几年来，选课的学生人数逐年增加，平均每年有400人通过选课熟悉机器人足球的相关知识，在球队程序设计过程中得到计算机应用能力的锻炼，取得了较好的效果。每年的全校机器人足球仿真比赛的参数队也逐年增加，每年有近200人参加比赛。 　　(2) 将机器人足球列入信息类专业的培养计划 　　和全校公选课不同的是，机器人足球作为信息类专业学生的专业选修课在二年级的第一学期开设，是学生学习完C/C++之后接触的第一门专业课，课程主要针对RoboCup仿真比赛，详细介绍球队开发的基本知识和技巧，考核的方式是对学生进行分组，每组提交自己开发的球队。 　　(3) 机器人比赛 　　每年举办的全校机器人比赛为学生提供互相切磋、互相促进的平台，使学生通过比赛发现自己的不足，以便找到进一步努力的目标。通过比赛也能涌现出一批具有较强的动手能力的学生，这些学生将作为校队的成员进入机器人足球实验室，由专门的指导教师带领，进一步学习机器人足球的高级技能，并从事与机器人足球相关的一些研究活动。

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