主线实验教学法研究

1、1 主线实验教学法在针对教学实验的设计进行大量研究后11-14 ，提出了围绕主线实验的教学方案。这个方法的主要特点是将理论和实验融合在一起， 建立整个实验 阶段的系统性，消除了单个实验的零散性。具体来说，就是设立一个或多个终极目标实验以及一些围绕它的 阶段性实验， 即每个小实验都是在为最终目标做准备， 具有承前启后 的作用。教师提供各个实验的设计原理、要求、参数，而将具体实现的算 法留给大家自己思考。这样，就容易保持学生的实验中的动手积极性， 使得他们能有自 己的想法并且实现之。同时，通过实验，能够给学生们带来成就感，激励他们的创新意 识。通俗地讲，整个实验阶段， 就好像是在打一个具有很多关卡

2、的游 戏，完成一个小实验就相当于通一关， 当完成所有阶段性实验及最后 目标实验打通关时，那成就感不言而喻。从理论上而言，在这个模式下设计实验有点类似于中的自顶而下 的设计流程。在提出最终目标实验后， 教师需要根据理论知识点将其分解为多 个模块。当然，为了更多的练习，也可以衍生出更多的相关小实验。在学习相应的知识点后， 学生根据各个实验的要求， 自行完成程 序设计。2应用本节以程序设计课程的具体安排来说明主线实验教学法的 教学流程，并以各阶段实验来阐述涵盖的知识点及学习重、难点。1在课程设计时选定主线实验。 因本课程性质是全校性的素质公选课， 教学内容是介绍基本语法 及设计思路。主要知识点涵盖有

3、基本结构实体、结构体、各类并行、顺序选择 语句、元件例化、有限状态机等。主要目的是引导学生进入以硬件功能描述的方式来设计电路的 领域。所以，选择了带暂停功能的数码二极管时钟显示电路设计作为主 线实验。2 将选定主线实验分解为几个阶段性实验。 其实，这个划分也与功能分块相似。 当然，为了教与学，对其进行了一些改动。 具体包括按教学进度排序译码电路、 带暂停功能的对时钟信号上 升沿的计数器、带暂停功能的 1 位固定位数码管显示电路、 1位切换 位数码管显示电路。下面对各阶段练习实验进行详细说明。第 1 阶段译码电路。这是一个组合电路器件，要求输入 09范围内的整数，输出共 阴极或者共阳极数码管显示

4、该输入数字的 7 位控制向量。这个器件可以有很多种描述方式，可以使用 _,_, 等语句，也可 以用纯组合逻辑方式将控制向量的每一位表示出来。在介绍了最基本的结构语法实体、 结构体声明及简单的选择语句 一般是 _结构后，就可以安排学生着手此实验。通过这个实验可练习的语法点很多， 除了具体的选择语句， 还可 以分辨并行与顺序语句结构上的不同。此实验只要求仿真，没有开发板操作。通过该实验，除了语法练习， 还要求同学们对开发平台选用的使 用要熟练。教学人员可以根据需要，将其中一、两种方法作为必做题，余下 的作为拓展练习。练习阶段，只讲原理及要求，不讲具体代码。 激励学生自己动手写。以检查电路图是否是纯

5、组合电路及仿真结果是否正确作为合格 条件。第 2 阶段带暂停功能的对时钟信号上升沿的计数器。 这也是一个仿真实验， 最基本的要求是对输入的时钟信号的上升 沿计数， 从零开始数至给定的值再循环， 并输出当前的计数以及进位 信号。此实验主要是练习使用不完整语句构成时序电路的方法、 数据类 型转换等。进一步可以要求增加端口实现异步复位功能， 实现同步使能， 再 进一步实现暂停功能等。特别是暂停功能的实现， 经课堂观察， 同学们很容易受到一般软 件语言工程设计惯性思维的影响。通过此实验， 同学们除了能够得到相应的语法练习以外， 还能够 加深以软件代码设计硬件电路的思想。特别是能具体地理解是综合器将程序

6、映射为相应电路的， 与一般 高级软件语言设计不一样， 并不是所有符合语法规则的代码都能够成 功完成预想功能的。这个实验也有很多衍生实验， 基本上与计数相关的都能涉及， 比 如修改输出的进位信号，可以很容易地拓展为分频器。上述两个实验是基本实验， 对同学们的要求是一定要通过自己的 思考来解决，基本上在 4或 5个课时内大部分认真的同学都能很好地 完成。这两个实验也都是仿真类型的，不用上板子测试。经过此两阶段， 同学们对平台的操作基本上均已熟练， 基本语法 的掌握已入门。第 3 阶段带暂停功能的 1 位固定位数码管计数显示电路。从这个实验开始， 同学们开始接触开发板的使用及多层系统的设 计。基本的

7、要求是在开发板的 8 位数码二极管上使用一位固定位置， 每秒计数一次，循环显示计时 0 9。进一步，可以加上异步复位功能、暂停功能、更改计数频率等要求。同学们逐步学习如何将软件与硬件相连接， 了解开发板的实际性 能，体会到仿真结果正确并不能代表硬件设置满足要求， 并且能够从 开发板的实际使用中发现的问题出发， 寻找解决方案，培养独立发现、 思考问题的能力，进一步提高大家的激情和创新意识。比如，在仿真时是无法发现按键抖动问题的。 在实现异步复位功能时，虽然要求有按键，但也不容易感觉到。 只有在实现暂停功能时，才会真正体会到按键防抖的重要性。 大部分同学在设计此电路是都能够体会到按键防抖的必要性，

8、 大 家也能够自行设计方案解决。除了语法学习，根据功能来进行元件划分及调用也是这个实验的 一个重要结构训练点。大家逐渐开始有意识在复杂系统中进行功能分块， 慢慢开始理解 自顶而下的设计思路。第 4 阶段 1 位切换位数码管显示电路。此实验的基本要求是用 8 位数码管显示一个固定的 1位数字，每 秒钟切换一个显示位置， 8 个管位循环显示。进一步可以要求 8 个位置上的固定数字不同； 更改切换位置的频 率，寻找 8 个位置能够同时显示数字的切换频率等。这个实验主要是要求同学们理解数码管扫描显示的原理。据课堂统计， 显示固定数字比较容易， 但当要求不同位置显示不 同数字时，学生容易出现不知道如何将

9、数字显示到对应位置上的问题， 对功能模块的划分也需要多次重复设计。总之，这个实验是理解数码管扫描显示的重、难点，需要 3 个左 右的课时才能较好地完成。在完成这 4 个阶段实验后，就可以开始进行最终实验的设计了带 暂停的 8 位数码管扫描时钟显示电路。此实验是前面 4个实验的系统综合， 基本上涵盖了除去有限状态 机以外的所有基础语法点。基本要求是利用开发板上的晶振进行计时， 并用 8位数码管以 - 格式显示。进一步，可以要求异步复位、暂停等功能。这个实验对同学们的考查， 从结构上来说， 是对复杂系统的功能 模块划分；从语法来说，是基本上所有的基础语法点；从操作来说， 是平台的整体设计流程及开发

10、板上晶振、 数码管、按键等器件的使用。具有很强的综合性。 这个实验涉及多次分频，据课堂观察，虽有前面实验做铺垫，但 在刚开始时， 有部分同学仍然对功能模块划分不够熟练， 直接使用语 句嵌套计数来计时。部分同学有分频的意识，但也未使用多层次器件设计的模式。当然，这样设计的器件从功能上来讲是成功的， 但整个程序的可 读性不太好，代码的可复用率也较低。在自行设计阶段完成后， 教师可对同学们的设计进行总结， 邀请 几位设计思路有特色的同学来分享交流在从功能模块划分角度稍作分析解释后， 大部分同学能够对自己 的器件重新进行模块划分、设计，基本上程序可读性会有很大提高， 整体电路图层次、分块清晰。在本课程

11、中，还设计了选做的扩展实验 1 路交通信号灯数码管及 灯显示电路。基本要求利用有限状态机设计， 仿照交通灯让红黄绿三色灯循环 亮固定时长，同时用数码管显示倒计时。因为开发板上并未设置红黄绿三色灯， 所有相应接口需要从开发 板原理图上查找而得， 所以这个实验可以训练同学自行查阅资料的能 力，培养兴趣。经过前面实验的练习，这个实验成功率很高。 3结语在前几届授课中，基本上都是采用传统的教学模式，虽然 采用了理论课时与实验课时的交替教授方法， 实验练习也设计得不少。但是从实验课堂答疑发现同学们的动手积极性并不高， 设计进度 也比较缓慢。自从最近 2 年开始采用主线实验教学法后， 3 学期共 6个实验

12、班， 效果可谓越来越好。同学们理论学习，实验动手的积极性都有很大提高。 特别是在一开始实验时， 就提出了最后目标， 不少同学课下自行 查阅相关资料。由于整个实验阶段具有很强的系统性与循序渐进性， 同学们在整 个阶段中都能够保持很高的动手热情， 每个阶段实验练习时， 不时提 出新的设计方案，最后综合实验的完成率也比往年大有提高。经过近 2 年的教学，发现主线实验教学法非常适合语言类课程入 门阶段的教学。系统性的实验能够让同学们从一开始就有目标； 循序渐进的阶段 实验能让大家一直保持学习的激情； 完成一个阶段时， 又能够找到学 习成就感；每个阶段可有多种方案，这又可以培养大家的创新意识； 实验中，

13、特别是需要结合硬件开发板的时候， 可能碰到的各种硬件问 题，又可以给大家提供独立发现、思考、解决问题的机会，提高了同 学们进行科学研究的能力。现在的实验方案主要是针对入门教学等级的， 我们准备进行更深 入的研究，为更加有效地发挥实验教学在创新型人才培养中的作用， 针对不同学习深度的要求设计出更多的主线实验。作者黄方剑单位电子科技大学本 word 为可编辑版本，以下内容若不需要请删除后使用，谢谢您的理解 篇一：重症肺炎的诊断标准及治疗重症 肺 炎 【概述】肺炎是严重危害人类健康的一种疾病，占感染性疾病中死亡率之首， 在人类总 死亡率中排第 56 位。重症肺炎除具有肺炎常见呼吸系统症状外 , 尚有

14、呼吸衰竭和其他系统 明显受累的表现 , 既可发生于社区获得性肺炎 (community -acquired pneumonia, CAP), 亦可发 生于医院获得性肺炎 (hospital acquired pneumonia, HAP) 。在 HAP 中以重症监护病房 (intensive care unit ,ICU) 内获得的肺炎、 呼吸机相关肺炎 (ventilator associated pneumonia ,VAP) 和健康护 理(医疗)相关性肺炎(health care -associated pneumonia ,HCAP更为常见。免疫抑制宿主发 生的肺炎亦常包括其中。 重症

15、肺炎死亡率高， 在过去的几十年中已成为一个独立的临床综合 征，在流行病学、 风险因素和结局方面有其独特的特征， 需要一个独特的临床处理路径和初 始的抗生素治疗。 重症肺炎患者可从 ICU 综合治疗中获益。 临床各科都可能会遇到重症肺炎 患者。在急诊科门诊最常遇到的是社区获得性重症肺炎。 本章重点介绍重症社区获得性肺炎。 对重症院内获得性肺炎只做简要介绍。【诊断】首先需明确肺炎的诊断。 CAP 是指在医院外罹患的感染性肺实质（含肺泡壁即广义上的肺间质 ） 炎症 ,包括具有明确潜伏期的病原体感染而在入院后平均潜伏期内发病的 肺炎。简单地讲 ,是住院 48 小时以内及住院前出现的肺部炎症。 CAP

16、临床诊断依据包括 : 新近出现的咳嗽、咳痰,或原有呼吸道疾病症状加重 ,并出现脓性痰 ; 伴或不伴胸痛。 发热。 肺实变体征和（或）湿性啰音。WBC 1099 X 10 / L或重症肺炎通常被认为是需要收入ICU的肺炎。关于重症肺炎尚未有公认的定义。在中华医学会呼吸病学分会公布的 CAP 诊断和治疗指南中将下列症征列为重症 肺炎的表现：意识障碍；呼吸频率30次/minPaO25d、机械通气4d）和存在高危因 素者 , 即使不完全符合重症肺炎规定标准 , 亦视为重症。美国胸科学会 （ATS） 2001 年对重症肺炎的诊断标准：主要诊断标准 需要机械通气 ； 入院48h内肺部病变扩大 50%;少尿

17、（每日177卩mol/L（ 2mg/dl）。次要标准：呼吸 频率30次/min;PaO2/FiO2 2007年 ATS 和美国感染病学会 （ IDSA） 制订了新的社区获得性肺炎治 疗指南，对重症社区获得性肺炎的诊断标准进行了新的修正。主要标准： 需要创伤性机械通气 需要应用升压药物的脓毒性血症休克。次要标准包括：呼吸频率30次/min; 氧合指数（PaO2/FiO2） 20 mg/dL） 白细胞减少症（WBC计数v 4X 109 /L） 血小板减少症（血小板计数v100 X 10gL） 体温降低（中心体温v 36 C） 低血压需要液体复苏。符合 1 条主要标准，或至少 3项次要标准可诊断。重

18、症医院获得性肺炎（SHAF）的定义与SCAP相近。2005年ATS和美国感染病学会（IDSA） 制订了成人 HAP, VAP, HCAP 处理指南。指南中界定了 HCAP 的病人范围 ： 在 90d 内因急 性感染曾住院2d;居住在医疗护理机构；最近接受过静脉抗生素治疗、化疗或者30d内有感染伤口治疗；住过一家医院或进行过透析治疗。因为HCAP患者往往需要应用针对多重耐药（MDR）病原菌的抗菌药物治疗，故将其列入HAP和VAF的范畴内。【临床表现】重症肺炎可急性起病，部分病人除了发热、咳嗽、咳痰、呼吸困难等呼 吸系统症状外，可在短时间内出现意识障碍、 休克、肾功能不全、肝功能不全等其他系统表

19、现。少部分病人甚至可没有典型的呼吸系统症状， 容易引起误诊。也可起病时较轻，病情逐 步恶化，最终达到重症肺炎的标准。在急诊门诊遇到的主要是重症CAP患者，部分是HCAP患者。重症 CAF 的最常见的致病病原体有：肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌、军团菌、革兰 氏阴性杆菌、流感嗜血杆菌等，其临床表现简述如下：肺炎链球菌为重症 CAP最常见的病原体，占30%70%。呼吸系统防御功能损伤（酒 精中毒、抽搐和昏迷）可是咽喉部大量含有肺炎链球菌的分泌物吸入到下呼吸道。病毒感染和吸烟可造成纤毛运动受损， 导致局部防御功能下降。 充血性心衰也为细菌性肺炎的先兆因 素。脾切除或脾功能亢进的病人可发生暴发性的肺炎链球

20、菌肺炎。多发性骨髓瘤、低丙种球蛋白血症或慢性淋巴细胞白血病等疾病均为肺炎链球菌感染的重要危险因素。典型的肺炎链球菌肺炎表现为肺实变、寒战，体温大于39.4 C,多汗和胸膜痛疼，多见于原先健康的年轻 人。而老年人中肺炎链球菌的临床表现隐匿， 常缺乏典型的临床症状和体征。 典型的肺炎链 球菌肺炎的胸部X线表现为肺叶、肺段的实变。肺叶、肺段的实变的病人易合并菌血症。肺 炎链球菌合并菌血症的死亡率为 30%70%，比无菌血症者高 9 倍。金葡菌肺炎 为重症CAP的一个重要病原体。 在流行性感冒时期，CAP中金葡菌的发 生率可高达 25%，约 50%的病例有某种基础疾病的存在。呼吸困难和低氧血症较普遍，

21、 死亡率为64%。胸部X线检查常见密度增高的实变影。常出现空腔，可见肺气囊，病变变化较快，常伴发肺脓肿和脓胸。MRSA（耐甲氧西林金葡菌）为 CAP中较少见的病原菌，但一旦明确诊断，则应选用万古霉素治疗。革兰氏阴性菌 CAP 重症 CAP 中革兰氏阴性菌感染约占 20%,病原菌包括肺炎克雷白 杆菌、不动感菌属、变形杆菌和沙雷菌属等。肺炎克雷白杆菌所致的CAP约占1%5%,但其临床过程较为危重。 易发生于酗酒者、 慢性呼吸系统疾病病人和衰弱者， 表现为明显的中 毒症状。胸部 X 线的典型表现为右上叶的浓密浸润阴影、边缘清楚，早期可有脓肿的形成。 死亡率高达 40%50%。非典型病原体 在CAP中

22、非典型病原体所致者占3%40%。大多数研究显示肺炎支原体在非典型病原体所致 CAP中占首位，在成人中占 2%30%,肺炎衣原体占6%22%,嗜肺军团菌占2%15%。但是肺炎衣原体感染所致的CAP,其临床表现相对较轻，死亡率较低。肺炎衣原体可表现为咽痛、声嘶、头痛等重要的非肺部症状，其他可有鼻窦炎、 气道反应性疾病及脓胸。 肺炎衣原体可与其他病原菌发生共同感染, 特 别是肺炎链球菌。 老年人肺炎衣原体肺炎的症状较重, 有时可为致死性的。 肺炎衣原体培养、 DNA检测、PCR血清学（微荧光免疫抗体检测）可提示肺炎衣原体感染的存在。军团菌肺 炎占重症CAP病例的12%23%,仅次于肺炎链球菌，多见于

23、男性、年迈、体衰和抽烟者， 原患有心肺疾病、 糖尿病和肾功能衰竭者患军团菌肺炎的危险性增加。 军团菌肺炎的潜伏期 为 210 天。病人有短暂的不适、发热、寒战和间断的干咳。肌痛常很明显,胸痛的发生率 为 33%,呼吸困难为 60%。胃肠道症状表现显著,恶心和腹痛多见, 33%的病人有腹泻。不少 病人还有肺外症状, 急性的精神神志变化、急性肾功能衰竭和黄疸等。 偶有横纹肌炎、 心肌 炎、心包炎、肾小球肾炎、血栓性血小板减少性紫癜。 50%的病例有低钠血症,此项检查有 助于军团菌肺炎的诊断和鉴别诊断。军团菌肺炎的胸部X线表现特征为肺泡型、斑片状、肺叶或肺段状分布或弥漫性肺浸润。有时难以与ARDS区

24、别。胸腔积液相对较多。此外，20%40%的病人可发生进行性呼吸衰竭,约15%以上的病例需机械通气。流感嗜血杆菌肺炎 约占CAP病例的8%20%,老年人和 COPD病人常为高危人群。 流感嗜血杆菌肺炎发病前多有上呼吸道感染的病史, 起病可急可慢, 急性发病者有发热、 咳 嗽、咳痰。 COPD 病人起病较为缓慢,表现为原有的咳嗽症状加重。婴幼儿肺炎多较急重, 临床上有高热、 惊厥、呼吸急促和紫绀, 有时发生呼吸衰竭。 听诊可闻及散在的或局限的干、 湿性罗音，但大片实变体征者少见。胸部X线表现为支气管肺炎， 约1/4呈肺叶或肺段实变影,很少有肺脓肿或脓胸形成。卡氏孢子虫肺炎（PCP） PCP仅发生于

25、细胞免疫缺陷的病人，但PCP仍是一种重要的肺炎，特别是HIV感染的病人。PCP常常是诊断AIDS的依据。PCP的临床特征性表现有干 咳、发热和在几周内逐渐进展的呼吸困难。病人肺部症状出现的平均时间为4周，PCP相对进展缓慢可区别于普通细菌性肺炎。PCP的试验室检查异常包括：淋巴细胞减少，CD4淋巴细胞减少,低氧血症,胸部 X 线片显示双侧间质浸润,有高度特征的 “毛玻璃 ”样表现。但 30%的胸片可无明显异常。PCP为唯一有假阴性胸片表现的肺炎。【辅助检查】1.病原学：诊断方法 包括血培养、 痰革兰氏染色和培养、血清学检查、胸水培养、支气管吸出 物培养、或肺炎链球菌和军团菌抗原的快速诊断技术。

26、此外,可以考虑侵入性检查,包括经皮肺穿刺活检、经过防污染毛刷（PSB经过支气管镜检查或支气管肺泡灌洗（BAL）。 血培养 一般在发热初期采集,如已用抗菌药物治疗,则在下次用药前采集。采样 以无菌法静脉穿刺，防止污染。成人每次1020ml，婴儿和儿童 0.55ml。血液置于无菌培养瓶中送检。 24小时内采血标本 3次,并在不同部位采集可提高血培养的阳性率。在大规模的非选择性的因 CAP 住院的病人中,抗生素治疗前的血细菌培养阳性率为 5%-14%,最常见的结果为肺炎球菌。假阳性的结果,常为凝固酶阴性的葡萄球菌。抗生素治疗后血培养的阳性率减半，所以血标本应在抗生素应用前采集。但如果有菌 血症高危因素存在时， 初始抗生素治疗后血培养的阳性率仍高达15%。因重症肺炎有菌血症高危因素存在，病原菌极可能是金葡菌、铜绿假单胞菌和其他革兰氏阴性杆菌，这几种细菌培养的阳性率高， 重症肺炎时每一位病人都应行血培养， 这对指 导抗生素的应用有很高的价值。另外，细菌清除能力低的病人（如脾切除的病人） 、慢性肝 病的病人、白细胞减少的病人也易于有菌血症，也应积极行血培养。 痰液细菌