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關鍵詞：匯編語言程序設計；自主化學習；在線學習；互聯網技術
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
文章編號：1672-5913 (2007) 24-0023-03
1“匯編語言程序設計”課程教學現狀的分析
匯編語言是一門面向處理器的低級語言。該課程一方面配合“計算機組成原理”、“微機原理及接口技術”和“嵌入式系統”等課程，為自動控制等與硬件相關的應用領域提供基礎知識；另一方面作為“操作系統”及“編譯原理”等課程的程序設計基礎，從軟件角度理解計算機的工作原理，加強學生的高級語言編程能力。
目前在大部分院校該課程的教學模式依然沿用傳統的教學方法。在課程講授環節，以主講教師授課作為主體，輔以課后作業、定期答疑；在實踐環節，根據課程的進度，配置相應的上機實驗。從多年的教學實踐的結果來看，這種傳統的教學方式基本可以達到預期的教學目標。通過本課程的學習，學生能夠基本掌握Intel 80x86系列處理器的指令系統和匯編語言，能夠運用學到的匯編語言知識開發一些簡單的應用程序。但隨著教學體制改革的不斷深化，信息化、網絡化教學技術的不斷成熟，特別是學生自主化學習的理念不斷加深，引發了我們對當前教學模式以及考試方法的思考。
“匯編語言程序設計”課程是一門理論性和實踐性都很強的計算機專業的核心課程。本課程的學習要求學生對計算機的組織結構，特別是計算機的指令系統有一定的了解；該課程所教授的知識，不是單純的理論知識，必須要求學生進行上機實踐操作，這樣才能更加熟練地掌握這門語言。因此，傳統的教學方法也不可回避地暴露出與這門課程的特點所不相適應的弊端，歸納起來有如下幾點：
(1) 由于匯編語言程序設計較C語言等高級語言程序設計更加煩瑣，并且與硬件關系密切，因此使得學生感到學習這門課程有一定的難度。
(2) 課時的緊迫與學生課業負擔較重產生矛盾，使得學生學習不夠扎實，影響學生的學習效果。
(3) 答疑時間太為固定集中，有時可能與學生的時間發生沖突。
(4) 學生自由支配的時間過少，教學計劃與學生實際的學習進度不相一致。
當然以上幾點也可能是在許多其他課程教學過程中所存在的通病，但在“匯編語言程序設計”這樣一門理論性和實踐性都很強的課程中就顯得尤為突出。這也就迫使我們朝著學生自主化學習的方向不斷探索、不斷前進。
2學生自主化學習的研究
顧名思義，學生自主化學習就是把教學的主動性從老師那里拿回到學生手中。具體地講就是改變傳統的教師主講的教學模式，將學生被動的聽課模式轉變為學生自主地學習。這樣可以給學生充裕的時間自由支配自己的學習，提高學生的主動實踐、積極思考的能力。從而提高學生的學習興趣，使學生學有所得，學有所獲。
必須指出的是，這種自主化學習的方式在教育界曾多次提出，但收效極佳的還未見到。分析其原因主要有以下兩點：
(1) 自主化學習留于形式，最終導致自主化學習變為了不學習
目前，有些課程推行所謂的學生自主化學習的教學模式，其實是把教學的一切任務都推給了學生，老師也不聞不問，最后象征性的考試了事。這樣的教學不但起不到提高學生自主化學習、主動實踐、積極思考問題和解決問題的能力，反而在學生中滋生了浮躁、渙散的學風。這種做法是極不可取的。
(2) 自主化學習缺乏必要的技術支持，嚴重影響了教學的效果
如果教學過程缺乏必要的技術支持，自主化學習的學習模式也是很難推行的。其相應的技術支持應包括在學校構建一個用于學生進行自主學習的在線學習平臺，建立起一套完整的課程教學計劃、課程進度安排、課程學習目標、課后作業布置以及在線答疑等系統。這樣才能為學生的自主化學習提供物質上的保障。
北京工業大學在學生自主化學習方面也有過積極的嘗試。在“計算機組成原理”課程的教學實踐中，利用先進的互聯網技術開發了校園網學生在線學習子系統。利用該系統可以在正常的教學過程中作為學生在線學習的輔助指導，為提高學生主動學習的積極性及師生之間的相互交流提供了有力的支持。因此，在“匯編語言程序設計”課程的教學過程中，我們也可以借鑒“計算機組成原理”課程的教學經驗，并不斷完善，最終實現全面的學生自主化學習的過程。
3應用校園網在線學習及考試系統實現學生自主化學習
教學工作的信息化、網絡化、無紙化長期以來一直是我們研究的對象和目標。也是實現學生自主化學習的物質基礎。它不但可以提高學生主動思考、積極探索的能力，而且在一定程度上可以提高教學效率，激發學生的學習潛能。
北京工業大學正在研究、開發并完善“校園網在線學習及考試系統”。利用該系統，可以很好地實現教師教學和學生學習的信息化及網絡化。此系統是實現學生自主化學習的物質基礎和實踐平臺。雖然該系統尚處于試驗階段，功能尚不完善，但它對于最終實現學生自主化學習是一個積極的探索和有益的嘗試。
校園網在線學習及考試系統的總體結構如圖1所示。該系統的實現可以把課程的學習、課后的作業練習、疑難問題的答疑及最后的考試等教與學的工作環節都放到互聯網上完成。
圖1 校園網在線學習及考試系統總體結構圖
從圖1可以看出校園網在線學習及考試系統采用基于網絡架構的B/S模型建立。服務前臺共分為四個功能模塊，每個功能模塊提供一種特殊的服務。
(1) 在線課程學習模塊：利用該模塊教師可以在每個學期的開始，為學生制定一份詳細的學習計劃，學生根據計劃的安排和本課程的教學要求結合自身的實際情況進行課程的學習。教師可以按階段把當前應該掌握的知識以及應該完成的學習進度以消息的方式提示給學生，以便學生自己掌握好學習的進度。這種模式可以把只有教師教、學生被動學的教學模式，轉變為由教師制定學習計劃、讓學生自己根據實際情況進行在線自主學習的教學模式。這樣每個學生能夠根據自己的時間安排，自由選擇、合理安排“上課時間”。這種教學方式可以有效地提高學生的自主化學習及獨立思考問題的能力，在自己的主動探索中不斷發現問題、提出問題并且解決問題。
(2) 在線作業模塊：本模塊旨在通過網絡平臺給學生布置課后作業及上機實驗，學生可以通過該模塊在線提交作業及上機實驗結果，教師可以及時檢查、了解學生的學習狀況，以督促學生進行主動學習。
(3) 在線答疑模塊：一個合格的在線學習系統必須包含在線答疑模塊。在線答疑模塊為教師和學生、同學和同學之間提供了提問、交流、切磋的平臺。在線答疑平臺是一個論壇形式的公共平臺，它的功能主要是由學生在線向教師提出課程學習中的疑難問題，由教師定期予以回復。但在實踐中我們發現，這個平臺的功能遠大于此。學生們不但在在線答疑平臺上提出了許多很好的問題，而且同學之間也可以進行豐富的交流。有時，不用等到教師給出問題的答案，同學之間就已經把問題解決了。因此，這個平臺真正成為了教師、同學之間進行交流、傳授知識、切磋技藝及發表心得的紐帶。
(4) 在線考試模塊：在課程學習結束后，可以通過在線考試模塊來考察學生對相應課程的學習掌握情況。通過Internet/Intranet實現網上考試，是現代教育技術的一個具體實現，具有很重要的現實意義。通過網絡進行在線考試的模式是對傳統的考場考試方式的延伸，它可以利用網絡的無限廣闊空間，隨時隨地對學生進行考試。該模塊的實現，不僅可以實現自動化組卷、閱卷及考務工作的全自動化管理，為實現考試的客觀性和公正性、實現考教分離及進行大規模的考試提供相應的支持，而且可以有效地利用校園網的軟硬件資源，使其發揮最大的效力，更好地為學校的教學、科研、管理服務，也為檢查學生進行自主化學習的效果提供了一定的技術支持。
4結論
本文通過對學生進行自主化學習方法的探討和研究，提出了關于“匯編語言程序設計”課程實現以教師為主導、學生進行自主化學習教學模式的方案。詳細介紹了北京工業大學校園網在線學習及考試系統的基本構架、部分已實現的功能、系統的整體構想以及該系統對學生進行自主化學習的具體幫助及技術上的支持。
通過對匯編語言程序設計課程自主化學習教學實踐的研究，可以看到為了更好地實現學生的自主化學習，教師不僅需要研究各種教學方法及教學內容，而且需要利用先進的現代化網絡技術，進一步完善教學及實踐方式，這樣才能更好地指導、協助學生進行自主化學習。自主化學習教學方案的實施，不僅能夠培養學生自主學習、獨立思考問題、解決問題的能力，而且能夠極大地提高學生的實踐能力及創新精神。我們期望匯編語言程序設計課程的自主化學習的教學改革與實踐，能夠為其他課程的教學改革提供一些積極的探討和有益的經驗。
參考文獻
[1] 梁峰. 多媒體校園網系統探討[J]. 教育技術理論與實踐，2005，(4).
[2] 易小琳等. 基于EDA平臺的計算機系統硬件課程虛擬化實踐的研究[J]. 中國大學教學，2005，(7).
[3] 易小琳等. 網上計算機系統虛擬實驗室的研究[J]. 計算機工程，2002，(11).
[4] 中國計算機科學與技術學科教程[M]. 北京：清華大學出版社，2002.
作者簡介
易小琳(1959-)，女，高級工程師、計算機系統結構教研組主講教授，碩導，目前研究方向為計算機系統結構及嵌入式系統。
魯鵬程(1976-)，男，講師，計算機系統結構教研組教師，博士，目前研究方向為計算機系統結構及嵌入式系統。
周巍(1982-)，男，研究生助教，目前研究方向為計算機系統結構及嵌入式系統。
楊峰(1984-)，男，研究生助教，目前研究方向為計算機系統結構及嵌入式系統。
聯系方式
北京工業大學計算機學院，北京朝陽區平樂園100號，100022，易小琳
E-mail：
高職編程類課程主要讓學生掌握某種程序語言的語法知識點以及算法思路，通常安排在計算機相關專業課程設置中的第一或第二學期進行。語法知識的傳統講解枯燥乏味，卻又是重要的基礎知識；算法思路普遍難懂，或者理解和編程實現之間存在差距，需要大量的實踐來保證知識的掌握。因此，普遍高職學生在學習編程類課程的時候都會不同程度的產生畏難情緒。
信息化技術教學設計，也就是利用信息技術融入到教學和學生互動當中，在課程“教與學”中引入信息化手段，提高學生的學習興趣，增加學生的積極性與參與程度，以促進“教與學”。將信息化技術來優化傳統課程教學，加入到教學環節中，使它成為教師的教學工具、學生的認知工具。信息化教育的教學模式可描述為：以學生為中心，學生在教師創設的情境、協作與會話等學習環境中充分發揮自身的主動性與積極性。[1]編程類課程本身就是信息技術類課程，引入信息化手段更容易讓學生感知信息化的優勢好處，更容易激發學生的興趣，從而提高“教與學”的質量與效果。
1 信息化教學設計方法
信息化教學設計的方法多種多樣，但針對編程類課程的特點，有以下幾種方法：
1）利用現有的或自己開發的網絡平臺
現今信息化時代，網絡上提供了很多的教學網絡平臺，教師也可以根據教學需求開發屬于自己課程的網絡教學平臺。例如“藍墨云班課”教學網絡平臺，它提供了課前預習布置，談論論壇，分組作業，課前視頻，課堂點名，作業布置、互動反饋等功能，貫穿了教學的前期、中期及后期整個過程。學生可以通過電腦也可以通過手機操作。現有的教學網絡平臺能夠方便快捷的整理教學上課資源，重新分配教學資源的利用步驟；此外學生操作便利，也可以因人因能力、掌握程度的不同來合理分配時間來通過教學網絡平臺進行預習、學習、復習。
2）基于“微課導學”的翻轉課堂教學模式
微課就是要把老師的授課內容用信息化手段表現出來，可以替代傳統老師講課的不足，學生在任何時間、任何地點，可以反復開看，更有效的掌握教學內容。微課做的事情，不僅是把文字教材影聲化。同時要把老師的情感態度價值觀，隱形知識，把老師的講解、對課程的理解呈現出來。學生在課前通過教師提供的針對性信息化學習環境，例如flash、微課視頻、基于課程內容設計的游戲、微信互動交流頁面、網絡課程學習平臺等信息化資源進行自主學習，在課堂上通過分組討論、項目實踐等活動完成知識的內化。
根據編程類教學具有操作性強、知識點難理解的特點，在每個編程算法、語法的教學重點、難點都可以用微課視頻來呈現，微課的簡潔精練和突出主題的特點非常適合程序語法知識點及算法的教學，根據學生的差異性，學生通過觀看微課視頻，針對算法推導和編程過程可以反復觀看微課視頻，能夠幫助學生在課堂更好理解，并且幫助教師在課堂上針對同一個疑難問題重復解答的困境中解脫出來。因此，“微課導學”教學模式有利于提高編程類課程的教學效果。設計微課視頻時，可采用“普適”+“心動”的策略來提升學習資源的質量。“心動”旨在讓學生怦然心動，產生濃烈的興趣，激發學生對知識點的進一步的理解。富有“心動”的微課視頻，可促使學生產生“行動”欲望，從而保證在翻轉課堂中，基礎知識與核心能力傳授的有效完成。微課視頻的“心動”，可從“故事引入”、“游戲加強”、“結構統一”等方面入手。
3）開發有助知識理解的軟件
編程類課程重點及難點的地方就是算法的推導過程，如何更生動、更直觀地引導學生理解、掌握算法的推導過程，盡可能消除學生普遍的畏難情緒呢？利用信息化技術是很好的辦法。可以通過制作軟件程序，程序可以是以游戲形式呈現，也可以是模擬算法演變的步驟，最好能提供測試的模塊，讓學生更深層次的體驗算法演變的過程。比起傳統教學，大段的代碼的講解更能讓學生接受，更容易激發學生的學生興趣。
2 “直接插入法”算法課堂的教學設計
《直接插入排序》教學設計的整體思路是“翻轉課堂+Unity 3D模擬體驗+程序測試系統”，即將翻轉課堂理念融入課堂信息化教學，通過Unity 3D制作跨平臺算法演示與體驗軟件，配合程序測試系統，實現知識點的理解及應用。
2.1 制作微課視頻，通過藍墨云班課預習視頻及資料
制作并上傳微課、PPT、教學案例、參考書籍等相關資料到藍墨云班課。組織學生進行討論。制作以游戲互動和PPT動畫相結合的教學微視頻，將枯燥的算法學習變得有趣味，調動學生熱情。多種方式呈現算法，讓學生對算法有基本的認識與理解。據統計現在的大學生100%使用智能手機，93%開通了4G網絡，各個學校的Wifi網絡帶寬也在逐漸加大，使用智能手機軟件提高課堂教學效果成為可能。藍墨云班課具有班級創建、資源管理、成員管理、問卷調查、討論答疑、作業布置、小組討論、即時簽到等功能，有手機和電腦等多個版本。借助它很容易實現翻轉課堂、讓學生在課下利用碎片化時間進行學習，課堂上利用它和傳統教學方法相互融合，進行討論交流、作業提交、重要資料留存等，創建即時互動教學新模式，極大提高教學效果。
2.2 開發算法演示軟件，學生通過體驗軟件進行知識第一步內化
自行開發針對排序算法的演示測試軟件，“直接插入法”是排序法的其中一種。傳統的算法課程，教師在黑板上理論推演算法，教學過程枯燥、抽象。隨著信息技術的發展，一些教師制作動畫，配合PPT演示算法執行過程，這種方法較前一種方法更為直觀，但演示的內容固定，且PPT及動畫的播放對硬件和操作系統有一定要求。本課程中，筆者自行開發了一款排序算法的演示測試軟件，有以下兩個特點：1）同一算法，能對不同數字個數、不同數字的一組數排序，自動生成算法執行過程，全方位、多角度展示算法。2）Unity引擎制作的軟件具有跨平臺的特點，一次制作可以生成能夠在任意操作系統、任意硬件上運行的軟件，所以本算法體驗軟件具有Web版本，PC版本、手機版本，同時支持Windows、Linux、Andriod、Ios等操作系統。學生可以觀看數組各種排序的整過過程，可以改變數組長度或者改變數組元素的值，通過比較觀察，可以容易發現各種排序的規律及計算機運算過程。這比起傳統的講解，學生主動性更強，而且學生可以針對自身的理解程度而多次重復的測試體驗，也可以邊體驗邊寫流程圖。用信息化手段來學習信息化技術知識，對于學生而言更具意義和說服力。
2.3 使用編程系統進行知識的進一步內化
編程能力只有通過不斷的實際練習，完成一定數量的題目和代碼量才能逐漸形成。中山職業技術學院軟件教研室自主開發了提升編程能力的編程測試平臺。平臺上有大量的練習題目，針對不同的算法主題，從易到難。課堂上借助于編程能力測試平臺，進行進一步的知識內化。學生能夠在第一時間知道自己代碼的對錯、執行效率，以及其他同學完成題目的情況，教師能夠看到學生完成題目的總體情況，以及每個同學提交的代碼，方面掌握學生學習情況，并針對問題進行講解。通過規定學生在C++及其他程序設計課程中必須完成的題目數量，并配合適當的獎懲機制，授課教師所在學校學生的編程能力有了大幅度的提高。
整個課程的設計過程，老師在課堂的參與程度與傳統教學完全不同。老師不再是課堂的主角，學生成為自主學習的中心，通過各種信息化手段，全方位調動學生學習的能?有裕?提高教學質量。
教育
一、由無到有情境的轉變
教育
新課程從“知識技能”目標轉變為“知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀”三個維度目標，教學內容從“單純的化學知識內容線索”轉變為“三條內容線索”，而且這三條內容線索不是簡單的加減關系，需要相互融合在一起。這就要求教師改變過去的教學習慣即向學生呈現無情境的表面知識，要給無情境的知識建立背景，就是要善于從真實中提出實際問題，到實驗中運用化學觀點和方法分析、研究問題，在解決問題的過程中學習化學，再回到實際應用中。這樣做，一是促進遷移的需要，二是激發動機的需要，三是增進理解的需要，四是培養科學素養的需要。當然這種轉變也有水平高低之分，最高水平是將化學知識溶解于實際問題中，并在實際問題的解決中又能結晶出化學知識。
教育
二、由具體到建構的轉變
大多數教師認為重視知識點就是抓住細節，很少考慮到知識細節之外的東西，如知識的來龍去脈，以及知識的認識功能等。例如，教師關注鐵跟鹽酸反應的具體現象的規范表述，卻忽視了讓學生了解為什么要學習鐵跟鹽酸的反應，忽視了引導學生如何利用化學變化認識物質的化學性質，忽視了啟發學生體會同樣一個反應既可以表示鐵的化學性質又可以表示鹽酸的化學性質。其實，我們的教學不是不需要具體知識，而是應該始終明確傳授具體知識要服務于觀念的建構，并且這種觀念不是純粹的哲學層面的觀念，而是化學學科的基本思想方法和核心的認識構架。有了這些核心觀念，學生就能夠學會運用化學科學的觀點、思路和方法去認識物質及其變化，去分析問題和解決問題。
三、由低層次到高境界的轉變
教師對于探究式教學還存在著許多認識誤區，主要表現在兩個方面：一是將探究神化；二是將探究泛化。課堂中的探究活動可以在探究的環節、開放度等方面有著不同的處理，也不需要每個內容都要探究，如果分組進行實驗的條件不允許，學生可以參加探究過程的其他環節。探究活動的基本要素和特征：一是要有值得探究的核心問題；二是要有圍繞問題的假設和預測；三是要有解決問題、尋求支持或否定假設的證據的活動過程；四是要有交流和評價。大量教學實踐表明，學生的探究意識和探究能力是隨著參加探究活動的經歷不斷增多而發展和提高的。所以應該發展性地面對探究式教學，不斷提高開展探究式教學的水平。探究式教學的最高境界是能夠自如地將探究式教學與其他有效教學方式和策略相結合，并融入到整體教學中。 四、由單一到整體的轉變
以探究為核心的多樣化教學需要較多的時間，解決有限時間和教學內容以及教學目標多元化之間的矛盾有許多途徑，其中比較重要的就是改變過去課時教學設計的習慣，進行單元整體教學設計。所謂單元整體教學設計，就是針對一個單元，整體地去組織教學內容、設計教學方法、安排教學時間，如哪些內容需要采用實驗探究、需要多少時間等。整體教學設計有利于多樣化教學方式的統一，該探究的內容就要保證比較充分的活動時間和討論交流，該精致提練的內容就需要充分發揮教師講解的作用，該落實鞏固的內容就需要精心設計和安排練習進行強化。整體教學設計有利于整合時間資源，使有限的課時產生高效益；整體教學設計有利于學生合理認知板塊的建構，促進知識的記憶、保持和提取，以及綜合運用有關知識技能方法分析問題和解決問題能力的培養。
五、由簡單被動到綜合主動的轉變
1．給學生一個空間，他就能創出一個樂園
青少年學生是可塑性很強的群體，不同的教育方式會產生不同的教育效果。相信學生，給他適當的思維空間，讓他充分發揮自己的想像，也許你就會發現一個嶄新的課堂面貌：學生活躍了，不用再逼著學生去學了；學生記得深刻了，不用再恨鐵不成鋼了；學生提出的問題多了，不再沉悶了。
例如，我在課堂教學中遇到這樣一件事：在講到化學肥料時，因為大多數學生來自農村，對化肥比較熟悉，我讓學生先說一下生活中見到的化學肥料，學生馬上就脫口說出碳銨、硝酸銨、尿素、磷肥等。教師沒有幫忙，學生就已經說出多種化肥了。然后在實驗臺上出示了幾種化肥樣品，讓學生找出它們的特性，結果各小組均有代表積極參與，有的學生跑到黑板前親自聞一聞化肥的氣味，有的學生把少量樣品放在在水里，攪拌了一下說：“怎么有的化肥易溶于水，有的難溶啊？”有的學生將硝酸銨和熟石灰混合聞到了氨味。教師也沒有提供幫助，學生就把有關化學肥料的內容“爭”著學去了，整個課堂成了學生動手、動腦學習的樂園。
2．給學生一些時間，他會讓時間產生時間
課堂是學生的課堂，在課堂中如果教師善于留一些時間給學生，讓學生去思考、探討，你可能會發現：本來一節課難以解決的問題，往往能有效地加以解決。
數控技術 崗位職業能力 實踐教學體系 模塊
教高【2006】16號文件《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》中指出：大力推行工學結合，突出實踐能力培養，改革人才培養模式。要積極推行與生產勞動和社會實踐相結合的學習模式，把工學結合作為高等職業教育人才培養模式改革的重要切入點，帶動專業調整與建設，引導課程設置、教學內容和教學方法改革。
一、課程設計的必要性
《數控編程與操作》是數控技術專業最重要的核心專業課程，受到各院校的高度重視。
針對該課程的特點，我們提出通過該課程的學習，使學生掌握數車、數銑、加工中心、電火花機床的操作，掌握FANUC、SIMENS、HNC、GSK等4種系統的編程，使教學的目的性更強，學生學習的針對性更強。課程設計的理念基于工作過程的課程體系，課題組正是沿著這一思路著手進行課程的設計。緊緊圍繞課程對人才培養的目標要求，打破傳統的課程設置模式，突出高職教育教學特點，探索將課程內容項目化、模塊化，將課堂教學現場化，強化職業技術能力，把工學結合的思想貫穿在整個課程教學過程中，把理論教學和實踐技能培養有機地結合起來。
二、課程設計的思路
數控技術專業的《數控編程與操作》課程實行“1+2”模式，即將課程設計為1個職業能力學習模塊，再加上2個職業能力拓展模塊。職業能力學習模塊主要學習數控編程及操作的理論知識，2個職業能力拓展模塊分別為數控機床操作實訓和使用數控機床加工零件實習。前一個能力拓展模塊側重于裝備各類數控系統各種機床的操作，后一個能力拓展模塊側重于各種復雜零件的數控加工。通過理論課與實踐課并列進行的教學模式，使數控加工操作實踐始終貫穿整個教學過程，形成融知識傳授、職業能力培養、素質教育于一體，以實際典型零件加工過程為導向，現場教學、課堂教學、項目教學等多種模式并舉的教學方式。
1.對理論教學體系進行整體優化，構建以職業能力培養、提高素質為主線的課程內容體系
在理論內容方面強調以應用為目的，以必需、夠用為度，課程內容突出針對性、應用性和實用性，增加與現場實際密切相關的內容；可根據專業發展方向的需要，適時調整課程內容，以保證課程內容始終與數控技術的發展水平、市場對人才能力要求相適應。
2.構建相對獨立又與理論教學有機融合的、基于工作過程的實踐教學體系
加大針對理論內容的項目訓練、強化實訓等實踐教學環節的比例，使實踐教學時數與理論教學時數的比例達到1︰1以上。建立起完整配套的實驗和實訓教學環節，進行“真槍實彈”訓練，把實習教學由單純消耗轉變為實習與生產的有機結合，做到生產和實習兩不誤。這種作法也為工廠節省了人力，降低了消耗，創造了效益，真正實現了實習教學和生產的有機結合。
3.強化職業能力培養，將職業技能鑒定融入常規的教學訓練過程
將與課程相關的數控類職業技能鑒定工種融入平時的教學訓練過程中，實現專業教學和職業鑒定的“直通車”。如數控銑工、數控車工的職業鑒定融入到課程教學和數控編程加工實習實訓中，既節省專業的教學資源、降低學生的鑒定成本，也提高了學生學習專業課程的興趣和主動性。
在整個教學過程中，從理論教學、項目實訓教學到強化實訓，要求做到“六結合”，即理論與實踐相結合、傳統教學方式與現代教學手段相結合、講解與指導相結合、課堂教學與現場教學相結合、校內教學與校外實踐相結合、教師與企業工程技術人員相結合，以達到培養學生具有獨立分析和解決問題及創新的能力，實現理論教學與實踐教學相融合的一體化教學體系。
三、教學內容的具體表現形式
（1）構建了典型零件庫和零件加工工藝性文件庫，并通過網絡讓學生隨時調用典型零件的加工程序，拓寬學生的編程思路，提高學生解決實際問題的能力。
（2）教學內容充分利用現代網絡技術，搭建一個網絡平臺，將課程的諸多信息放置在網上，便于學生的學習，也有利于教師與學生的交流。
四、學習情境設計
根據每一學習情境職業能力要求，進行每一學習情境的教學設計，下面通過實例介紹學習情境教學設計過程。
實例：在數控車床上完成凹圓練習件的車削加工
1.工作任務描述設計
加工零件任務名稱：凹圓件練習件的車削加工。
2.零件類型描述
該零件屬于較簡單的階梯軸類零件，是使用數控車床加工的基本外輪廓形狀。是數控車削加工中難度較低的基本零件之一。
3.學習情境教學(行動)過程總體設計
根據每一學習情境教學內容，來開發以行動過程為導向的學習情境學習過程，即下任務、定方案、謄卡片、加工、檢測五個行動過程。
參考文獻：
[1]陶維利．《數控編程與加工》課程基于教學一體化教學改革的實踐．武漢船舶職業技術學院學報，2009，（3）.
【關鍵詞】SOPC;項目化教學;NIOS Ⅱ
Abstract：For improve the quality of teaching about SOPC course，author combined achievements of related scientific research projects and teaching，analyzed the characteristics of the course，and made discussion about design of projectized teaching according the practical situation of our school.
Keywords：SOPC;projectized teaching;NIOS Ⅱ
1.引言
可編程片上系統（SOPC，System on a Programmable Chip）結合了SOC（片上系統）和PLD（可編程邏輯器件）、FPGA（現場可編程門陣列）各自的優點，是特殊的嵌入式系統;它首先是片上系統，即由單個芯片完成整個系統的主要邏輯功能;其次，它是可編程系統，具有靈活的設計方式，可裁減、可擴充、可升級，并具備軟硬件在系統可編程的功能[1]。SOPC技術已經成為國際新技術的研究熱點，具有廣闊的應用前景[2]，國內對SOPC的研究越來越多，對SOPC的應用也越來越廣泛。SOPC是電子系統發展的必然趨勢。然而精通SOPC的人非常少，很多高校的大學生由于多方面的原因SOPC學的很不扎實，遠遠不能滿足企業的需要[3]。筆者結合在SOPC方面的教學經驗和科研項目成果，探索了SOPC項目化教學設計，將科研與教學有效結合。
2.設計思路
SOPC技術的實現方式有3種[4]，美國ALTERA公司提供了基于FPGA的嵌入IP軟核的SOPC實現方式。美國ALTERA公司的大學計劃為全球范圍內的大專院校提供先進的開發軟件、可編程邏輯器件、開發工具以及完整的設計套件，對提高高等學校SOPC方向實驗教學提供了良好的基礎。
ALTERA公司提供的NIOS Ⅱ是一種軟核（Soft-Core）處理器，軟核處理器最大的特點就是可由用戶需要進行設置。NIOS Ⅱ是一個用戶可以自行定制的CPU，用戶可以增加新的外設、新的指令，分配外設的地址等。NIOS Ⅱ的硬件開發就是由用戶制定適合的CPU外設，Altera公司的SOPC Builder提供了大量的IP Core來加快NIOS Ⅱ外設的開發速度。
筆者通過在基于NIOS Ⅱ的單點自適應信號控制器設計中的應用可見，SOPC應該是NIOS系統+硬實時部分+邏輯電路的一個組合體，其中NIOS負責數據管理，通訊，人機交互等實時性相對較低的任務，硬實時部分則是獨立于NIOS系統，充分利用現有IP，用VHDL語言實現的某些實時性可靠性要求較高的關鍵部分，它可以和NIOS系統通過自定義的接口通訊。由FPGA其他資源完成接口以及邏輯處理，更是FPGA的優勢。
因此，本文進行基于FPGA的嵌入IP軟核的SOPC開發的教學設計。
3.設計原則
（1）理論實踐一體化，突出實踐環節
SOPC設計與應用是一門理論與實踐緊密結合的課程，它沒有太多的理論知識需要講解，實踐性和應用性很強，內容也不易理解[5]。因此，可進行理論實踐一體化教學，并突出實踐環節。
（2）難、易、趣結合
教學項目的設計要緊緊圍繞課程標準，選擇的項目應該是學生比較熟悉的，具有一定難度，又不能太難，并且具有一定趣味性的，才能激發學生的學習熱情和信心。
4.項目化教學設計
本文設計的“可編程片上系統”課程為2學分，共32學時，本校實訓室配備有EDA/SOPC實驗箱及計算機等實驗實訓條件，前續課程：CPLD/FPGA應用，根據我校的實際情況，設計的教學項目見表1。
表1 課程項目
序號 項目名稱 學時 性質
1 可編程片上系統認識 6 演示、驗證
2 可控霓虹燈 4 驗證、設計
3 可倒計時交通信號燈 6 驗證、設計
4 俄羅斯方塊 4 驗證、設計
5 音樂盒 4 驗證
6 視頻播放器 2 驗證
7 自適應控制交通燈 6 驗證、綜合
各項目的學習任務和內容如下：
項目1：可編程片上系統認識
學習任務：反應時間測試，利用實驗箱搭建一個反應時間測試的電路，該電路包含有發光二極管、按鍵開關、數碼管等器件，電路運行之初二極管為熄滅狀態，過幾秒后，點亮二極管，測試人看到二極管點亮時，按下按鍵開關，數碼管顯示出二極管點亮至按鍵按下的時間。
學習目標：了解SOC，FPGA和SOPC的基本概念及其開發工具Quartus，SOPC Builder和Nios IDE，并學習了解SOPC的軟件和硬件開發流程。
學習內容和教學方法：
與學生互動演示學習任務：反應時間測試，圍繞該任務講解SOC，FPGA和SOPC的基礎知識，介紹SOPC開發工具Quartus，SOPC Builder和Nios IDE，并學習了解SOPC的軟件和硬件開發流程。學生利用已有的電路和程序文件，在教師帶領下搭建學習任務：反應時間測試的電路。
項目2：可控霓虹燈
學習任務1：流水燈，控制8個發光二極管的點亮效果似水在流動，即每次只點亮一個燈，將8個燈依次點亮，可以從左往右點亮，也可從右往左點亮。
學習任務2：可控霓虹燈，在流水燈的基礎上增加一個控制按鍵，按鍵未按下時，8只發光二極管顯示為流水燈，按下一次按鍵，8只燈從中間往兩邊點亮，再按下一次按鍵，8只燈從兩邊往中間點亮。
學習目標：鞏固SOPC開發的基本流程、方法、工具。了解IO端口的使用，能完成簡單的程序編寫。
學習內容和教學方法：
學生在教師帶領下，根據基本步驟，完成學習任務1：流水燈。學生分組，每組學生獨立完成學習任務2：可控霓虹燈。
項目3：可倒計時交通信號燈
學習任務1：簡單交通信號燈，用發光二極管模擬交通信號燈，完成一個2相位十字路通信號燈設計，配時方案為定周期。
學習任務2：數碼管倒計時，用兩只數碼管實現99至0秒的倒計時。
學習任務3：可倒計時交通信號燈，用發光二極管模擬交通信號燈，完成一個2相位十字路通信號燈設計，配時方案為定周期，可對每個相位的計時時間進行倒計時顯示。
學習目標：學習定時器的使用，能完成較復雜的程序編寫。
學習內容和教學方法：
學生在教師帶領下，根據基本步驟，完成學習任務1：簡單交通信號燈和學習任務2：數碼管倒計時。學生分組，每組學生獨立完成學習任務3：可倒計時交通信號燈。 （下轉第181頁）（上接第178頁）
項目4：俄羅斯方塊
學習任務：利用VGA顯示器和VHDL語言實現經典游戲――俄羅斯方塊。
學習目標：了解VGA顯示的原理，會用VHDL描述VGA控制，能利用提供的參考電路和程序實現俄羅斯方塊。
學習內容和教學方法：
教師講解VGA顯示原理，用VHDL描述VGA控制，本任務的NIOS 2軟硬件設計，演示本任務的實現過程;學生在教師指導下實現俄羅斯方塊，并對結果進行分析。
項目5：音樂盒
學習任務：將存儲在SD卡的音頻文件讀取出來，并經過Avanlon總線送往DAC音頻電路播放音頻文件。
學習目標：了解SD卡接口與控制，DAC電路接口方法。
學習內容和教學方法：教師講解SD卡接口與控制，DAC電路接口方法，本任務的NIOS 2軟硬件設計;學生在教師指導下實現音樂播放。
項目6：視頻播放器
學習任務：實現MPEG-4視頻播放器。
學習目標：了解MPEG-4視頻播放器的實現方法。
學習內容和教學方法：教師講解用Nios Ⅱ用戶自定義指令方式實現IQ、IDCT、MC等計算密集型功能模塊，視覺框架MPEG-4視頻實時解碼。學生在教師指導下實現視頻播放。
項目7：自適應控制交通燈
學習任務：自適應控制交通燈電路設計，利用教師給出的遺傳算法符號模塊，用發光二極管模擬一個2相位十字路口的交通信號燈，設計自適應控制電路，用兩只數碼管實現倒計時。并完成相應的控制程序。
學習目標：了解自適應控制的概念、理論;了解自適應控制實現過程。
學習內容和教學方法：教師講解自適應控制的概念、理論，遺傳算法及其硬件化，自適應控制實現方法。學生在教師指導下實現自適應交通燈控制。
5.項目化教學實施
在實施過程中，教師充分考慮各項目的難易程度和學生的基礎，靈活以演示、驗證、設計、綜合的方式來完成這些學習任務。在進行項目化教學過程中，教師應做好引導，以充分發揮學生的主觀能動性。在實現這些學習任務時，教師要引導學生用哪些技術手段、知識來完成任務，并且如何應用到更多的具體問題中。
6.小結
本文介紹了可編程片上系統項目化教學設計的思路、原則，并設計了由易到難、由基礎到綜合的7個教學項目，將科研和教學進行了有效結合。
參考文獻
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[4]王偉.基于FPGA的SOPC嵌入式系統設計[J].淮北職業技術學院學報，2013，12（1）.
[5]陳林，魏淑桃，石林祥.應用型本科“SOPC設計與應用”課程教學改革探索[J].計算機教育，2012（19）.
一、抓疑點資源促課堂生成
孔子曰：“疑，思之始，學之端。”有問題才有思考，由思考才能得出問題，進而解決問題，在數學教學中，“質疑”是培養學生洞察能力，啟發學生創新思維的起點。因此，在教學過程中，教師要善于捕捉學生的疑點資源，引導學生積極探究，撥動思維之弦。例教學“三角形的面積計算”，我開門見山，舉起三角形的紙板問學生：“你知道這個紙板的面積有多大？”馬上有一名學生站起來說：“老師，我知道三角形的面積公式是底乘高除以2，所以，只要量一量三角形的底和高是多少就能算出來。”還沒有研究學生就會了，預先設計的環節和問題全泡湯了。我急中生智，用詢問的口氣問學生：“知道三角形的面積計算公式的同學請舉手！”結果大半以上的學生舉起了手。“那么，你們知道三角形的面積為什么用底乘高除以2呢？”學生搖頭不答。這不正是本節課要著力解決的問題嗎？于是，我首先肯定了學生主動學習的態度，同時指出，這節課我們一起研究三角形的面積為什么用底乘高除以2來計算，比一比，看哪個同學，哪個小組能利用手中的學具最先驗證。這樣抓住了“你知道為什么”這個有利于動態生成的問題，讓學生處在一種“心求通而未得，口欲言而未能”的最佳心理狀態，以高昂的情緒投入學習的全過程，有時獨立操作，有時合作探究，有時討論交流，他們在活動中表現出潛在的聰明才智，大大激發了學生研究、探索問題的濃厚興趣。
二、抓錯點資源促課堂生成
錯誤是正確的先導，是通向成功的階梯，有時更是創新火花的閃現，學生的“錯誤”是寶貴的，課堂正是因為有了“錯誤”才變得更加精彩，因為有了“錯誤”，課堂才有生機和活力，因為有“錯誤”課堂才更具靈性和個性。因此，對于學生在課堂上出現的錯誤，我們不能急于解釋、下定論，而是要把錯誤拋還給學生，引導他們從正反不同角度去修正錯誤，給他們一些研究爭論的時間和空間，挖掘“錯誤”中合理成分，從而讓學生在爭論中分析、反駁，在爭論中理解，在爭論中內化新知，變學生的錯誤為促進學生發展的有效資源。
三、抓亮點資源促課堂生成
課堂教學是一個教與學相互作用的動態和不斷發展推進的過程，在這個過程中活動既有規律可循，又有靈活的生成性和不可預測性。教師在教學中要用“心”施教，充分挖掘學生的亮點資源，關注學生在學習活動中所表現出來的情感態度，只要是學生經過自己的努力“創造”出來的東西，都應該給予足夠的表揚和鼓勵，幫助學生培養對數學的興趣，建立起對學生的自信心。例在一次教學練習課上，我讓學生練習這樣一道題，用簡便方法計算427-98，學生基本上都用剛學的簡便方法計算，427-100+2=329，但也學生這樣算：427-98=100+327-98=329，同學們都說他錯了，這怎么能算簡便方法，真的錯了嗎？我仔細觀察了他的算式，發現了算法中可貴的“閃光點”。于是，我問他“你為什么要把427分成100加327呢？”他回答：“100減98等于2，2再加327等于329，就不用考慮是否加2還是減2了。”多好的回答啊，我帶頭為他的精彩而鼓掌，其他同學也跟著鼓起了掌來。同時大家指出了更合理的書寫，并重新板書：427-98=100-98+327=329或427-98=327+（100-98）=329，最后推廣到只要減去接近整百、整千的數都可以采用這種方法，我鄭重其事地把他的這種算法命名為“某某方法”。此時這個同學的臉上洋溢著驕傲和自豪。這樣抓住了學生這一“亮點”資源，將學生創新的火花燎旺起來，并以此點燃其他同學思維的火花，有力推動了課堂的生成。
四、抓辯點資源促課堂生成
辯論引入課堂，從學生發展來說是潛能的開發，精神的喚醒，內化的敞亮，獨特性的彰顯和主體性的弘揚，從學生共同生命歷程來說，是經驗的共享、視界的融合與靈魂的感召。因此，教學過程中，我們應善于捕捉學生爭論的焦點，巧妙地為學生創設爭辯的機會，慷慨地把時空讓給學生，讓他們敞開心扉，心與心交流碰撞。
1引言
光化學煙霧污染，是指大氣中的氮氧化物(NOx) 和碳氫化合物(HC)等一次污染物在陽光照射下發生一系列光化學反應，生成O3、PAN、高活性自由基、醛、酮、酸等二次污染物，參與光化學反應過程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現象[1]。
隨著國家環保力度的加大，大氣污染物的在線監測項目的擴大，臭氧超標污染的報道屢見不鮮。2015年5月起，臭氧取代PM2.5，成為四川夏天空氣污染“殺手”。5月、6月、7月、8月，臭氧都居高不下，成為污染禍首。臭氧污染超標的問題同樣也發生在南京，2015年南京臭氧超標已達40 d成首要污染物。現實中，臭氧正成為環境污染的重要因素之一。
開封作為中原旅游與文化城市，對環境的要求日漸提高。開封市從2013年開始了空氣質量6參數的監測與統計。2013年全年臭氧作為首要污染物天數為54 d，其中達到輕度污染以上的14 d。2014年全年臭氧作為首要污染物天數為20 d，其中達到輕度污染以上的12 d，2015年全年臭氧作為首要污染物天數為23 d，其中達到輕度污染以上的12天。臭氧已成為新的重要污染物。因此，分析臭氧污染的特點與來源，更好的防治臭氧污染已迫在眉睫。
2監測環境及監測方法
選取開封市區內具有代表性的監測點位(河大一附院)進行監測統計。該點位位于開封市龍亭區，人口較為稠密，周邊為旅游區與商住居民區。站房位于河大一附院4樓頂，采樣口距地面大于1.5 m，距站房內有PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、O3及氣象五參數。污染物監測儀均使用美國ThomeFisher公司儀器。
所用監測儀器定期進行標定校準，其中PM10、PM2.5、每周進行流量檢查，定期更換紙帶，清洗外置采樣頭及管路。SO2、NOx、CO、 O3分析儀每周進行一次校零和校標，每季度進行一次多點校準，數據審核時剔除異常點，數據均符合國家環境保護局的數據質量控制標準。
研究數據采用河南省環境空氣自動監控系統小時值。變化特征分析利用Excel軟件處理。利用SPSS17.1軟件進行相關性分析。
3結果與分析
3.1污染物濃度的時間變化特征
2015年4月23～5月3日，開封市臭氧污染物連續超標，選取河大一附院站點各項污染物小時均值數據進行分析，可以看出這幾天SO2、NOx、CO、O3、PM10、PM2.5的時間變化趨勢。詳細見圖1。
3.1.1污染期間污染物濃度特征
由圖1可知，在整個污染期間，SO2平均濃度26.99 μg/m3，最高濃度94 μg/m3， NOx平均濃度35.5 μg/m3，最高濃度106 μg/m3，CO平均值1.61 mg/m3，最高濃度3.7 mg/m3，均未超過國家二級標準。PM10平均值120 μg/m3，PM2.5平均值65.4 μg/m3，4月28日因為出現暫時的大風揚沙天氣，PM10為首要污染物，最高濃度743 μg/m3。其余天數首要污染物均為O3，平均濃度183.8 μg/m3，最高值412 μg/m3，超過國家二級標準(160 μg/m3)。這是一次以高濃度O3為突出特征的光化學污染事件。
3.1.2污染物濃度日變化特征
由圖1可以看出，污染期間SO2、NOx、CO等污染物日變化呈現雙峰型。在0：00～10：00時段逐漸升高，且在7：00～10：00達到一天內的峰值，隨后逐漸降低，在18：00～20：00之后逐漸升高，早晨氣態污染物的增高可能與上班人車流量增大有關，夜晚SO2、NOx、CO 升高可能由于下班車流人流增加與出現逆溫層污染物不易擴散有關。顆粒物PM10和PM2.5多在7：00和23：00左右出現峰值，這主要是白天人類活動增加與夜間邊界層的日變化特征造成，夜間出現逆溫層，顆粒物容易積聚形成高值。O3呈現單峰型變化。從0：00～6：00逐漸降低，隨后迅速升高，在 11：00～15：00到達峰值，隨后逐漸下降。臭氧在8：00～12：00的生成速率平均為25.4 μg/(m3·h)。最快可達到76.6 μg/(m3·h)。這與徐鵬的研究接近[2]。徐鵬對于重慶市的大氣污染濃度變化特征的研究表明，O3為單峰型的日變化形式，其中O3的日變化峰值出現在午后16： 00，而NOx及SO2的日最大值則出現在08： 00～11： 00; NO2和PM2.5的日變化模態呈雙峰型，有早晚兩個峰值。
通過分析可以知，SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5與O3有一定的負相關關系。SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5多在 7：00左右出現峰值，隨后降低。而O3則多在7：00左右快速升高，在14：00左右到達峰值，而SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5此時多為一天內的谷值，這可能由于臭氧的形成主要由于SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5等污染物在陽光的照射下進行光化學反應形成臭氧。說明SO2、 NOx、CO、PM10、PM2.5為O3的前體物。
O3生成積累主要依靠NOx循環[3]，化學反應方程式：
NO2+hvNO+O
NO+HC+O2+hvNO2+O3
由于晚間NO氧化的結果，已有少量NO2存在，清晨大量的碳氫化合物和NO由汽車尾氣及其他源排入大氣。當日出時，NO2光解離提供原子氧，然后NO2光解反應及一系列次級反應發生，-OH開始氧化碳氫化合物，并生成一批自由基，自由基將NO氧化成NO2，NO2光解產生NO并生成O3，這部分NO( 再生的NO) 將再次被自由基氧化成NO2，依次循環往復，完成NOx循環。臭氧的消耗主要用于氧化NO形成NO2，而此次污染期間NO平均注入量不高，僅為2 μg/m3，臭氧難以被消耗。高溫強輻射天氣使得NMHC氧化生成大量的過氧自由基，NO2的化學生成量較大，更多的再生NO被過氧自由基氧化，NOx循環次數多，導致最終生成的O3濃度極高。當NO2達到一定值時，O3開始積累，而自由基與NO2的反應又使NO2的增長受到限制;當NO向NO2轉化速率等于自由基與NO2的反應速率時，NO2濃度達到極大，此時O3仍在積累之中;當NO2下降到一定程度時，就影響O3的生成量;當O3的積累與消耗達成平衡時，O3達到極大。
3.2氣象條件的時間變化特征
氣象條件也是導致臭氧污染物形成的一個重要原因。將氣象數據(氣溫、氣壓、相對濕度)及臭氧小時數據進行比對分析。詳細見圖2。
由圖2可知臭氧濃度的變化與風速、溫度呈現正相關關系，而與相對濕度有負相關關系。氣溫平均值22.47 ℃，多數時間低于30 ℃。相對濕度平均值：64.92%，風速平均值1.72 m/s。風速多數時間小于3m/s。可見此次污染發生在一個高溫、高濕、靜風的氣象條件下。臭氧濃度與溫度時間軸變化一致，說明臭氧的變化取決于陽光的強度。紫外線是光化學反應一個重要的條件因素[4]。前體物光化學反應加速，加速臭氧增高。穩定的氣象條件降低了污染物的消散，而高溫、高濕為一次污染物的光化學反應提供了條件。
3.3污染物與氣象要素的相關性分析
選取2015年4月23～5月2日的大氣污染物六參數及氣象要素利用SPSS17.1軟件進行相關性分析。結果如表1。
3.3.1污染物之間的相關性分析
由表1可知，O3與其他污染物均呈現負相關關系。O3與NOx相關性最高(-0.601)，與PM10的相關性不顯著。與CO、SO2、 PM2.5均呈現顯著相關性。結合NOx 、CO、SO2、PM2.5與O3的日變化規律。可以看出NOx 、CO、SO2、PM2.5是O3主要的前體物。
O3與CO的相關系數(-0.488)明顯低于O3與NOx的相關系數(-0.601)，這表明除CO外，NMHC作為大氣中重要的還原物種，也是O3生成的關鍵前體物之一，由于本監測站缺乏NMHC的觀測資料，本研究沒有進行深入探討。NOx和CO的相關性較高，相關系數為0. 695，兩者兩者呈正相關關系，可能由于來源同為汽車尾氣。2015年的統計發現，開封地區的NOx /CO 基本維持在0. 03 左右，而美國該值約為0.1[5]，而汽車燃油中CO不完全燃燒還是比較嚴重，也給O3污染提供一定的反應條件。據報道，人類活動排放的CO量增加1倍，臭氧濃度增加12%[6]。
PM2.5與CO、NOx、SO2均呈現較好的正相關性，分別為：0.727、0.475、0.397，PM2.5與O3呈現較顯著的負相關性(-0.475)，環境空氣中的PM2.5主要來自2個方面，一方面是直接排放的PM2.5，包括揚塵、采選礦、金屬冶煉、有機化工生產和餐飲業油煙等;另一方面是二次顆粒物，主要是前體物二氧化硫和氮氧化物、揮發性有機物(VOC)等排放到空氣中，通過化學反應產生的硝酸鹽、硫酸鹽、二次有機氣溶膠等，造成PM2.5升高。本次研究中PM2.5與CO的相關性高于與NOx的相關性，一次顆粒物對于PM2.5的貢獻要大于NOx經光化學反應后產生的二次顆粒物。但NOx是光化學反應前體物之一，也是PM2.5的源頭之一。很多研究表明，污染日溫度高太陽輻射強烈，大氣光化學反應異常活躍，有利于二次粒子如硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽等的生成，這三者總質量在夏季占細粒子質量的1 /3 以上[7，8]。
3.3.2污染物與氣象條件之間的相關性分析
由表1中O3與氣象要素的相關性分析表明，O3與溫度的相關性極高( 0.772)，與相對濕度的相關性略低(-0.729)，與風速的相關性最低(0.219)。可見，地面溫度和相對濕度是影響O3生成的重要因素。持續高溫期間，由于日照時間長、總云量和低云量較少、氣溫高，光化學反應尤其活躍，往往容易出現高臭氧濃度值[9，10]。PM10與溫度呈負相關，與相對濕度呈正相關，PM2.5與溫度和風速呈負相關，與相對濕度呈正相關。
4結語
(1)2015年4月23～5月3日開封市除4月28日外其余天數主要污染物均為O3。O3超標率多在10% 以上，其中5月1日超標率高達30%，4月23日臭氧峰值最高達到412 μg/m3，這是一次以高濃度O3為主要表征的光化學污染事件。
(2)O3呈現單峰型變化。則從夜間至清晨逐漸降低，隨后迅速升高，在11：00～15：00到達峰值，隨后逐漸下降。臭氧在上午的生成速率平均為25.4 μg/(m3·h)。最快可達到76.6 μg/(m3·h)。SO2、NOx、CO多在夜晚與上午形成峰值。
(3)天氣晴朗，紫外線較強，加速了一次污染物的光化學反應。相對濕度和風速均較小，靜穩天氣條件減弱了污染物的擴散。
(4)O3與SO2、CO、NOx、PM10、PM2.5均呈現負相關關系。與NOx相關性最高，與PM10的相關性最低。O3與CO的相關系數低于O3與NOx的相關系數。結合污染物的日變化規律，可以看出SO2、CO、NOx、PM2.5是O3主要的前體物。 NOx和CO的呈較顯著正相關，說明兩者的來源相近，同為汽車尾氣的排放。
PM2.5與CO、NOx、SO2均呈現正相關性，與O3呈現負相關性，說明CO、NOx、SO2為PM2.5形成的重要前提物，O3與SO2和NOx的光化學反應也造成大氣中二次顆粒物的產生，導致O3消耗降低而PM2.5升高。而PM2.5中VOC的光解析也可導致NOx、自由基的升高，加速臭氧的形成。
(5)O3與溫濕度的相關性極高，與風速的相關性最低。可見，地面溫度和相對濕度是影響O3生成的重要因素。局地光化學反應為主對O3起增值作用。PM10與溫度呈負相關，與相對濕度呈正相關，PM2.5與溫度和風速呈負相關，與相對濕度呈正相關。
開封市此次光化學污染過程的主要原因是由于在穩定的氣象環境下氣態污染物及顆粒物不易擴散，晴穩天氣條件下發生光化學反應導致O3濃度急劇升高，而臭氧的升高也造成了PM2.5中二次顆粒物的產生，形成污染。因此，減少汽車尾氣、工業生產中的NOX等一次污染物的排放是解決城市光化學污染的當務之急。
