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數(shù)理統(tǒng)計論文范文第1篇

關鍵詞：《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》教學安排教學內容教學形式

前言

《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》是研究隨機現(xiàn)象客觀規(guī)律的一門學科，是全國高等院校數(shù)學以及各工科專業(yè)的一門重要的基礎課程，也是全國碩士研究生入學數(shù)學考試的一個重要組成部分。該課程處理問題的思想方法與學生已學過的其他數(shù)學課程有很大的差異，因而學生學起來感到難以掌握。大多數(shù)學生感到基本概念難懂，易混淆、內容抽象復雜，難以理解、解題不得法、不善于利用所學的數(shù)學知識和數(shù)學方法分析解決實際問題。為此，筆者從教學安排、教學內容、教學形式和考核方法4個方面對《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》的教學進行了研究和探討。

一、教學內容和安排

《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》的內容以及教師授課一般都存在著重理論輕實踐、重知識輕能力的傾向，缺少該課程本身的特色及特有的思想方法，課程的內容長期不變，課程設置簡單，一般只局限于一套指定的教材。《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》課程內容主要包括3大類：①理論知識。也就是構成本學科理論體系的最基本、最關鍵的知識，主要包括隨機事件及其運算、條件概率、隨機變量、數(shù)字特征、極限定理、抽樣分布、參數(shù)估計、假設檢驗等理論知識，這些是學習該課程必須要掌握的最重要的理論知識。②思維方法。指的是該學科研究的基本方法，主要包括不確定性分析、條件分析、公理推斷、統(tǒng)計分析、相關分析、方差分析與回歸分析等方法，這些大多蘊涵在學科理論體系中，過去往往不被重視，但實際上對于學生知識的轉化與整合具有十分重要的作用。③應用方面?！陡怕收撆c數(shù)理統(tǒng)計》在社會生活各個領域應用十分廣泛，有大量的成功實例。

因此，在課程設置上，不能只局限于一套指定的教材，應該在一個統(tǒng)一的教學基本要求的基礎上，教材建設應向著一綱多本和立體化建設的方向發(fā)展。在教學進度表中應明確規(guī)定該門課程的講授時數(shù)、實驗時數(shù)、討論時數(shù)、自學時數(shù)(在以前基礎上適當增加學時數(shù))，這樣分配教學時間，旨在突出學生的主體地位，促使學生主動參與，積極思考。

二、教學形式

1)開設數(shù)學實驗課教學時可以采用以下幾個實驗：在校門口，觀察每30s鐘通過汽車的數(shù)量，檢驗其是否服從Poisson分布；統(tǒng)計每學期各課程考試成績，看是否符合正態(tài)分布，并標準化而后排出名次；調查某個院里的同學每月生活費用的分布情況，給出一定置信水平的置信區(qū)間；隨機數(shù)的生成等等。通過開設實驗課，可以使學生深刻理解數(shù)學的本質和原貌，體味生活中的數(shù)學，增強學生興趣，培養(yǎng)學生的實際操作能力和應用能力。

2)引進多媒體教學多媒體教學與傳統(tǒng)的教學法相比有著不可比擬的優(yōu)勢。一方面，多媒體的動畫演示，生動形象，可以將一些抽象的內容直觀地反映出來，使學生更容易理解，同時增強了教學趣味性。如在學習正態(tài)分布時，可以指導學生運用Matlab軟件編寫程序，在圖形窗口觀察正態(tài)分布的概率密度函數(shù)和概率分布函數(shù)隨參數(shù)變化的規(guī)律，從而得出正態(tài)分布的性質。另一方面，由于概率統(tǒng)計例題字數(shù)較多，抄題很費時間。制作多媒體課件，教師有更多的精力對內容進行詳細地分析和講解，增加與學生的互動，增加課堂信息量。對于教材中的重點、難點、復習課、習題課等都可制作成多媒體課件形式，配以適當?shù)姆酃P教學，這樣既能延續(xù)一貫的聽課方式，發(fā)揮教師的主導作用，又能充分體現(xiàn)學生的認知主體作用。比如在概率部分，把幾個重要的離散型隨機變量、連續(xù)型隨機變量的分布率、概率密度、期望、方差等列成表格；在統(tǒng)計部分，將正態(tài)總體均值和方差的置信區(qū)間，假設檢驗問題的拒絕域列成表格形式，其中所涉及到的重要統(tǒng)計量的分布密度函數(shù)用圖形表示出來。這樣，學生覺得一目了然，通過讓學生先了解圖形的特點，再結合分位數(shù)的有關知識，找出其中的規(guī)律，理解它們的含義及聯(lián)系，加深了學生對概念的理解及方法的運用，以便更容易記住和求出置信區(qū)間和假設檢驗問題的拒絕域。這樣，不僅使學生對概念的理解更深刻、透徹，也培養(yǎng)了學生運用計算機解決實際問題的能力。

3)案例教學，重視理論聯(lián)系實際《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》是從實際生產(chǎn)中產(chǎn)生的一門應用性學科，它來源于實際又服務于實際。因此，采取案例教學法，重視理論聯(lián)系實際，可以使教學過程充滿活力，學生在課堂上能接觸到大量的實際問題，可以提高學生綜合分析和解決實際問題的能力。如講授隨機現(xiàn)象時，用拋硬幣、元件壽命、某時段內經(jīng)過某路口的車輛數(shù)等例來說明它們所共同具有的特點；講數(shù)學期望概念時，用常見的街頭用隨機摸球為例，提出如果多次重復地摸球，決定成敗的關鍵是什么，它的規(guī)律性是什么等問題，然后再講數(shù)學期望概念在產(chǎn)品檢驗及保險行業(yè)的應用，就能使學生真正理解數(shù)學期望的概念并能自覺運用到生活中去；又如講授正態(tài)分布時，先舉例說明正態(tài)分布在考試、教育評估、企業(yè)質量管理等方面的應用，然后結合概率密度圖形講正態(tài)分布的特點和性質，讓同學們總結實際中什么樣的現(xiàn)象可以用正態(tài)分布來描述，這樣能使學生認識到正態(tài)分布的重要性及其應用的廣泛性，從而提高學生的學習積極性，強化學生的應用意識。

另外，也可選擇一些具有實際背景的典型的案例，例如概率與密碼問題、敏感問題的調查、血液檢驗問題等等。通過對典型案例的處理，使學生經(jīng)歷較系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理全過程，在此過程中學習一些數(shù)據(jù)處理的方法，并運用所學知識和方法去解決實際問題。

三、考核方法

考試是一種教學評價手段。現(xiàn)在學生把考試本身當作追求的目標，而放棄了自身的發(fā)展愿望，出現(xiàn)了教學中“教”和“學”的目的似乎是為了“考”的奇怪現(xiàn)象。有些院校概率統(tǒng)計課程只有理論課，沒有實驗課，其考試形式是期末一張試卷定乾坤，雖然有平時成績，主要以作業(yè)和考勤為主，占的比率比較小(一般占2O)，并且學生的作業(yè)并不能真實地反映學生學習的好壞，使得教師無法真正地了解每個學生的學習情況，公平合理地給出平時成績。而這種單一的閉卷考試也很難反映出學生的真實水平。

所以，我們首先要加強平時考查和考試，每次課后要留有作業(yè)、思考題，學完每一章后要安排小測驗，在概率論部分學完后進行一次大測驗。其次注重科學研究，每個學生都要有平時論文，學期論文，以此來檢查學生掌握知識情況和應用能力．此外還有實驗成績。最后是期末考試，以A、B卷方式，采取閉卷形式進行考試。將這4個方面給予適當?shù)臋嘀?，以均分作為學生該門課程的成績。成績不及格者．學習態(tài)度好的可以允許補考。否則予以重修。分數(shù)統(tǒng)計完后，對成績分布情況進行分析，通過總體分布符合正態(tài)分布程度和方差大小判斷班級的總體水平，并對每道題的得分情況進行分析，評價學生對每個知識點的掌握情況和運用能力，找出薄弱環(huán)節(jié)，以便對原教學計劃進行調整和改進?？傊ㄟ^科學的考核評價和反饋，促進教學質黽不斷改進和提高。

[參考文獻]

數(shù)理統(tǒng)計論文范文第2篇

1.1復雜概念簡單化學習概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程的學生大多是非數(shù)學專業(yè)的，數(shù)學基礎相對薄弱，以專業(yè)水準去要求他們不現(xiàn)實也沒必要。因此教師在講授時應盡量化繁為簡。例如，在講授大數(shù)定律時，進行嚴格的數(shù)學證明，對非數(shù)學專業(yè)的學生來講并非易事。教師只需將這些定理的含義講清楚就可以了。大數(shù)定律主要是在理論上嚴格地驗證了“多次測量求平均值”的合理性以及在實際問題中“，用事件的頻率近似替代概率”的合理性，即隨機變量的算術平均值依概率收斂于期望，頻率依概率收斂于概率。這樣既可減輕或消除部分學生的畏難心理與抵觸心理，又符合教學要求，從而實現(xiàn)教學目標。

1.2適當布置思考題當今是一個信息大爆炸的時代，學生大多思維活躍，善于動腦，部分學生會覺得老師都是在照本宣科，毫無新意，學習沒有挑戰(zhàn)性。教師可以適當布置一些相關的思考題，以便滿足不同層次學生的需求。例如，在講授幾何概型時，可以將著名的“貝特朗”奇論拋給學生。此問題有三種不同的解答。教師可以先與學生共同探討出一種解法，剩余的解法留給學生思考。也可以鼓勵學生挖掘出新的解法，甚至新的結果，讓學生去思考貝特朗奇論出現(xiàn)的根本原因是什么。這樣既滿足了部分學生的求知欲，又可以活躍課堂氣氛，提高教學效果。

2注重與生活的聯(lián)系，讓學生感受到學習的重要

2.1體驗生活常識“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”是應用性很強的一門數(shù)學學科，它在眾多領域都有廣泛的應用。如果僅僅是這樣跟學生講，學生可能沒有任何感覺，甚至有些反感。事實上，它在我們的日常生活中也是隨處可見的。如果在講授相關知識時，能夠結合我們的日常生活，從學生身邊熟悉的事物出發(fā)，相信可以收到事半功倍的效果。下面將給出幾個具體實例：例1：在講授古典概率或者數(shù)學期望時，可以路邊攤的“摸球游戲”為例。袋子中裝有12個除顏色外，大小形狀均相同的6個紅球，6個白球，現(xiàn)從中不放回的摸取6個球，若所摸到的球為6紅則獎勵100元，5紅1白獎勵50元，4紅2白獎勵20元，3紅3白罰款100元，2紅4白獎勵20元，1紅5白獎勵50元，6白獎勵100元，你會心動嗎？這個游戲貌似是穩(wěn)賺不賠，但是利用古典概率計算會發(fā)現(xiàn)，3紅3白的概率遠遠大于其他情況的概率。類似的街邊中獎游戲很多，如果我們學習了概率論的相關知識，就會大大減少上當?shù)臋C會。

例2：在講解古典概率中的“盒子模型”時，可以“生日問題”為例。比如，授課班級有50名學生，那么可以讓學生猜一下至少有兩個人同一天生日的概率有多大。這個概率乍看很小，但是通過“盒子模型”計算出來的結果卻令人匪夷所思，當班級有50個人時，至少兩個人同一天生日的概率居然達到0.9704！在此可以讓學生進一步思考，在大街上至少兩個人是老鄉(xiāng)的概率又會有多大呢？肯定也是相當大的，因此可借此提醒學生在陌生場合一定要小心陌生人以“老鄉(xiāng)”“、有緣”之類的話搭訕，謹防上當受騙。除此以外，身邊還有很多的例子，比如在講授貝葉斯公式時可以寓言故事“狼來了”為例，讓學生分析一下為什么狼真的來了之后卻沒人來救；在講授復雜的全概率公式時，可以“抽簽問題”為例。假設在10根簽中，1根有獎，現(xiàn)有10個人輪流抽簽，問這樣抽簽是否公平呢？這個問題是在我們日常生活中經(jīng)常見到，很多學生認為第一個抽簽的人中獎率一定是高于最后一個人的，然而事實并非如此。利用全概率公式得出的結果卻是第十個人與第一個人的中獎概率是一樣的，都是0.1。這些問題既生動有趣又貼近生活，從而能夠激發(fā)學生探究的興趣，充分調動學生學習的主動性和積極性，培養(yǎng)學生嫻熟應用以往學過的各種知識來分析問題、解決問題的能力，最終達到提高學生綜合素質的目的。

2.2感悟人生哲理師者，傳道授業(yè)解惑也。大學的課堂上傳授的不僅僅是知識，更要教會學生學會做人，做事，感悟人生。概率論與數(shù)理統(tǒng)計雖然是一門抽象的數(shù)學課程，其中也蘊含了很多人生哲理。教師在授課時若予以適當點撥，不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣，加深對知識點的理解，更能夠體會一些為人處世之道。比如，在講授伯努利概型時，經(jīng)常會舉下面的例題：某人進行射擊，設每次命中的概率是0.02，獨立射擊400次，試求至少命中兩次的概率。學生很容易列式求解出此概率為0.9972。在此可以向學生提出問題：從這道題里面你得到了什么啟示？學生可能一頭霧水，這就是一道普通的數(shù)學題，怎么還會有啟示？教師可進一步引導，這位射擊隊員的命中率很低，但是經(jīng)過400次射擊，至少可以擊中兩次的概率就達到了0.9972。如果把擊中目標看成實現(xiàn)自己的人生理想，只要堅持不懈，最終實現(xiàn)理想的概率也一定是很大的?！皥猿志褪莿倮苯^不是一句空話，希望大家堅持不懈。

再比如，在講授概率的加法公式時，可以“諸葛亮問題”為例。假設諸葛亮解出問題的概率為0.8，3個臭皮匠A、B、C獨立解出問題的概率分別為0.5、0.48、0.45，且每個臭皮匠能否解出問題是相互獨立的，并提示：3個臭皮匠中，至少有一人解出問題，問題就被解決了。那么三個臭皮匠是否真的能賽過諸葛亮呢？由此，大部分學生都會想到用概率的加法公式來解決此問題。并且可以很容易求出3個臭皮匠中至少有一人解出問題的概率是0.857>0.8，即3個并不聰明的臭皮匠確實可以賽過聰明的諸葛亮。更進一步，若不是3個臭皮匠，而是4個，5個，…，結論又是如何?以1O個臭皮匠為例，假設諸葛亮解出問題的概率仍為0.8，每個臭皮匠獨立解出問題的概率都為0.45，且假設每個臭皮匠能否解出問題是相互獨立的。則利用對立事件概率的計算公式，可方便地算得1O個臭皮匠中至少有一人解出問題的概率為：1-0.5510≈O.9975>0.8。也就是說，問題基本上都能解出，從而遠遠賽過聰明的諸葛亮。因此我們在日常生活中一定要團結合作，集思廣益，充分發(fā)揮集體的力量。經(jīng)過這樣的適當點撥，不僅能夠使學生更快地掌握知識，而且能夠幫助學生樹立正確的人生觀與價值觀。

3結語

數(shù)理統(tǒng)計論文范文第3篇

1.知識目標的改革

主要是使學生掌握常用試驗設計方案，掌握正態(tài)總體的統(tǒng)計量的分布，掌握常用統(tǒng)計描述指標的計算方法、正態(tài)總體的均值和方差的置信區(qū)間的求法等。

2.能力目標的改革

主要是使學生能熟練地運用所學知識對統(tǒng)計數(shù)據(jù)作醫(yī)學參考值范圍（質量控制、可疑值取舍）、參數(shù)區(qū)間估計、參數(shù)假設檢驗、方差分析、線性相關與回歸分析，能熟練使用SPSS進行統(tǒng)計數(shù)據(jù)的處理等。

3.人文素質培養(yǎng)目標的改革

主要是引導學生逐步養(yǎng)成良好的學習習慣、創(chuàng)新意識和實事求是的科學態(tài)度，具有溝通、組織、協(xié)調等能力以及團隊合作的精神，在專業(yè)方面要引導學生初步具備自主學習醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計新知識的方法能力以及信息處理能力，樹立終身學習的觀念。

二、教學內容的改革

根據(jù)高職高專醫(yī)藥學院校教學定位和醫(yī)藥專業(yè)學生的專業(yè)特點，強化崗位工作任務與課程教學內容的有效對接（嘗試專業(yè)基礎課體現(xiàn)“工學結合”），積極推行任務引領、案例或項目驅動課程。打破原來課程的知識體系，根據(jù)崗位工作過程的系統(tǒng)化確定的課程教學內容的標準為依據(jù)，適當刪減、合并教學內容并且引進專業(yè)需要的新內容，加大實踐教學內容比例，著重培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力以及實際動手能力，使課程盡可能體現(xiàn)應用的特點，使其知識結構更具實用性、可讀性，更具醫(yī)藥學的特點。要改變以前重概率輕統(tǒng)計、重理論輕應用的現(xiàn)象，淡化定理證明和計算技巧訓練，加強統(tǒng)計試驗設計和統(tǒng)計思想方法的講解，注意闡釋數(shù)理統(tǒng)計應用的背景及應用中所需的條件，對得出的結論進行合理的解釋，重點介紹如何用統(tǒng)計方法解決實際問題，做到學以致用，突出應用。要增加與醫(yī)藥學緊密聯(lián)系的一些教學案例，讓學生通過學習這些案例來體會這門課程的重要性，體會醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計的價值，激發(fā)學習興趣。運用醫(yī)藥學研究的案例（或項目）引導教學。用案例（或項目）引出知識點，也可以在講解知識點后用案例（或項目）做實證。從實際問題入手，介紹統(tǒng)計推斷方法，注重訓練學生的崗位工作能力與統(tǒng)計思維能力（做中學、做中教、做中研）。

三、教學方法改革

1.采用研究教學法

研究教學法就是指教師依據(jù)具體教學內容，遵照教學目的，提出富有思考性的題目和研究要求，先由學生個人獨立思考、琢磨，然后互相研究，得出初步的認識、理解、判斷和概括，再由教師歸納、總結，講授正確答案，糾正錯誤意見，完成教學過程的教學方法。研究教學法不僅適用于師生之間的雙邊活動，而且適用于學生之間認識的交流活動。這種教學法的特點是，它是在教師提出問題的前提下的一種有目的、有針對性的研究和學習活動，這一特點體現(xiàn)了這種教學方法與啟發(fā)式教學和發(fā)現(xiàn)法教學的區(qū)別。

2.采用案例教學法

在傳授知識之前，教師提出一個醫(yī)藥學真實的案例，學生在教師引導下，采用互動方式討論、分析案例。教師要鼓勵學生積極思考，啟發(fā)學生討論設計解決問題的方法和步驟，對他們的實際操作能力、判斷能力及創(chuàng)造能力給予重視，針對具體案例要求一題多解，允許批判精神的存在，在學生充分發(fā)表了觀點后，教師及時總結答疑。案例教學法采用的案例是來源于現(xiàn)實的醫(yī)藥學實際問題，有可能就是學生將來步入工作崗位要面臨的實際問題，這樣對學生來說就有一種吸引力，提高了學生參與的積極性。案例教學法采取以學生為主進行課堂討論研究的方式，有效地培養(yǎng)了學生分析問題、解決問題的能力和決策能力。應用案例教學法，將醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計中的難點、重點都環(huán)境化、具體化，并讓學生都參與到討論分析的過程中，以使學生能夠充分理解這類知識，在這個過程中切身感受到數(shù)理統(tǒng)計應用的奇妙作用。

3.采用社會實踐教學法

社會實踐最大的意義和出發(fā)點是通過社會實踐的指導和開展，促使學生掌握將書本知識和社會實踐相結合的方法，借助社會實踐這一杠桿工具將書本僵硬、理性的知識，運用到活生生、真實的社會生活中，即真正理解理論來源于實踐并指導實踐的道理，以提高學生的整體素質和能力。通過到醫(yī)院、藥廠進行實踐活動使學生學會深度思考問題的方法，使學生在未來的學習中能，運用理論知識對醫(yī)藥學案例加以深度分析，從而能更好地理解和運用書本知識。

四、教學手段改革

1.運用多媒體課件進行輔助教學

“醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計”這門課程基本理論比較抽象，為了消除學生的畏難情緒，增強課堂學習內容的感染力，在課堂上恰當?shù)厥褂糜袃r值的多媒體教學課件，能提高學生的學習興趣，因為通過圖形顯示配上文字說明，能創(chuàng)設一個圖文并茂、聲像并舉、生動直觀的教學環(huán)境。

2.開展理實一體化教學

對于實踐教學，原來整章的理論教學講完，才能進行這章的實踐教學，使理論與實踐相脫離。現(xiàn)在對實訓項目——SPSS統(tǒng)計軟件的應用實踐教學，采用四步“理實一體”教學法，即邊講解、邊示范、邊模仿、邊練習。教師把學生組織到機房，做到理論教學講授內容與相應的實踐教學項目安排同步進行，實訓項目由教師進行操作演示，然后根據(jù)教師的指導，學生進行相應的訓練，真正實現(xiàn)理論教學與實踐教學有效接地理實一體化教學。

3.開設網(wǎng)絡教學課程

加強對教師的現(xiàn)代教育技術手段培訓，積極推進課件教學和網(wǎng)絡教學建設，創(chuàng)建醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計課程多媒體網(wǎng)絡教學平臺，相關的教學大綱、教案與課件、目標檢測與試題（卷）庫、實訓項目、說課與課件、微課、參考文獻目錄等上網(wǎng)并免費開放，開發(fā)網(wǎng)絡教學資源，包括交互式教學、自學、討論、答疑和考試等，實現(xiàn)優(yōu)質教學資源共享。鼓勵學生充分利用網(wǎng)絡資源查找一些疑難問題，學生通過上網(wǎng)查找資料，提升了通過網(wǎng)絡獲取學習資料的能力。

五、教學考核改革

數(shù)理統(tǒng)計論文范文第4篇

《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》是一門注重理論的數(shù)學課程，在教學中讓學生掌握基本理論是必要的，但在教學過程中也不能僅僅以此作為目標。那么，一方面，在教學中我們就要做到有取有舍，基本的定理和公式要講清楚，而對于這些定理和公式的證明可以對學生降低要求，通過多舉例子，多給實際案例，讓學生學會使用這些公式和定理;另一方面，將一部分學時單獨列為實踐學時，目前數(shù)學軟件在統(tǒng)計領域的使用非常廣泛，比如常見的:Mtlab、SAS、SPSS等，在教學中將理論與相關數(shù)學軟件相結合，進行上機教學。讓學生通過實踐認識到本門學科在實際中如何應用，也讓學生能夠掌握一到兩門數(shù)學軟件的使用，方便他們今后專業(yè)學習。

二、結合專業(yè)，注重案例教學

在地質類專業(yè)中，很多實際問題都直接用到了《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》中的內容，比如:區(qū)間估計、假設檢驗、參數(shù)估計等，都是在地質類專業(yè)教學中常用的數(shù)理統(tǒng)計方法。那么，我們在《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》的課堂教學中就可以有的放矢地將地質類學科中的案例與數(shù)理統(tǒng)計中的這些方法相結合，把地質學中的實際問題當作例子在《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》課堂中進行講解，地質類專業(yè)的案例在很多時候就是在具備專業(yè)背景下的統(tǒng)計學的應用，用這類問題來替換課本上枯燥的數(shù)學例子，一方面可以增強課堂的趣味性，提高學生的學習興趣和積極性，另一方面也為將來學生在專業(yè)課中使用概率論與數(shù)理統(tǒng)計知識打下基礎，幫助學生順利地完成從基礎課到專業(yè)課的自然過渡。

三、將數(shù)學建模的思想融入日常教學中

數(shù)理統(tǒng)計論文范文第5篇

關鍵詞多媒體技術，地理信息系統(tǒng)，空間數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)，區(qū)域分析，數(shù)據(jù)模型

現(xiàn)今由于多媒體技術的迅速崛起和高速發(fā)展，越來越多的應用軟件都大量使用了多媒體技術.如果將多媒體技術應用于地理信息系統(tǒng)(geographicinformationsystem，簡稱GIS)軟件中，勢必大大增強GIS信息的表現(xiàn)能力，擴大GIS的應用領域.那么怎樣將多媒體技術應用于GIS軟件中呢我們認為應從兩方面來設計科技論文：其一是怎樣將多媒體數(shù)據(jù)溶于GIS數(shù)據(jù)庫中，并保證提供GIS軟件的雙向檢索及各種分析功能；其二是在應用過程中，怎樣實現(xiàn)多媒體的播放功能.以下就這兩個內容及其應用前景談談我們的看法.

1多媒體數(shù)據(jù)的有效管理

通常，應用軟件中的多媒體數(shù)據(jù)有兩種生成方式：一種是媒體播放之前，將其數(shù)字化到數(shù)據(jù)庫當中，播放時從數(shù)據(jù)庫中取數(shù)據(jù)；另一種是播放時，邊生成邊播放.而GIS軟件中的數(shù)據(jù)庫又分為空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，即我們可根據(jù)媒體數(shù)據(jù)的特性或應用軟件的要求將多媒體數(shù)據(jù)分別溶于空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫中.

1.1GIS數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的管理

1.1.1GIS空間數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的管理目前，多數(shù)GIS應用軟件所能描述的空間目標都是靜態(tài)的，實際上，很多GIS所要表達和研究的空間目標都不會是一成不變的，因此，GIS研究者已廣泛關注能對時空過程和時空目標進行描述和分析的時態(tài)GIS(temporalGIS).時態(tài)GIS的組織核心是時空數(shù)據(jù)庫，即設計一個合理的時空數(shù)據(jù)模型是建立時態(tài)GIS的關鍵所在.雖然目前還沒有較成熟的能支持時態(tài)GIS產(chǎn)品的時空數(shù)據(jù)模型，一但時空數(shù)據(jù)模型的研究有所突破，不僅能解決時態(tài)GIS的應用問題，還將解決空間數(shù)據(jù)庫中動畫數(shù)據(jù)的管理問題，即可通過使用動畫技術來實現(xiàn)在屏幕上動態(tài)播放時空過程.如動態(tài)顯示衛(wèi)星云圖的變化情況、地殼變動情況、森林沙化和城市化情況以及海岸或河灘的侵蝕或淤積變化情況等.

有關時空數(shù)據(jù)模型，張祖勛［1］提出使用分級索引方法來對基本修正法進行改進.這種方法就是不存貯研究區(qū)域中每個狀態(tài)的全部信息，而只存貯某個時間的數(shù)據(jù)狀態(tài)(稱為基態(tài))以及相對于基態(tài)或鄰近狀態(tài)的變化量.在此基礎上，建立分級索引，以便能快速找到所需的時空過程的數(shù)據(jù).

要使用這種建索引的基本修正法，需要考慮兩個問題，一個是如何建立索引；另一個是如何設計用來描述兩個狀態(tài)變化量的差文件.

關于建索引的問題，筆者認為：基態(tài)，亦a,b,c,d分別表示時態(tài)GIS的4個時期；T.時間軸；t0,t1,…,tn分別表示時態(tài)在GIS某個時期的n+1個時態(tài)，其中tn為基態(tài)，即“現(xiàn)在”時態(tài)一次數(shù)據(jù)狀態(tài)——“現(xiàn)在”時態(tài)總是變化的，每產(chǎn)生一個新的現(xiàn)在時態(tài)，就應生成一個現(xiàn)在時態(tài)與前一次時態(tài)的差文件，同時根據(jù)現(xiàn)在時態(tài)所處的時間位置來決定是否產(chǎn)生新的索引差文件.以四叉樹為例，如圖1所示，當n為2i(i=2,3,…)的整數(shù)倍時，就需產(chǎn)生tn-2i～tn的索引差文件.相應地為了減少索引差文件所占的存貯空間，而又不影響對任一時態(tài)的檢索速度，可將tn-2i+1～tn-2i的索引差文件刪掉，所刪的索引名文件個數(shù)正好比新建的索引差文件個數(shù)少一個.

關于差文件，筆者認為在設計中應考慮如下幾個因素.(1)由于差文件是通過對兩個時態(tài)的目標信息進行異或而產(chǎn)生的，這意味著差文件包含有兩類目標信息：一類是前一時態(tài)有而后一時態(tài)無的目標信息；另一類是前一時態(tài)無而后一時態(tài)有的目標信息.為了能根據(jù)差文件快速、連續(xù)地由一個狀態(tài)到過去另一狀態(tài)或最近另一狀態(tài)進行檢索，應在差文件中將這兩類目標信息予以標識區(qū)分.(2)兩個狀態(tài)之間目標變化應是有對應關系的，即01(目標從無到有)；10(目標從有到無)；1N(目標從一個變成多個)；N1(目標從多個變成一個)，以及目標空間信息無變化，屬性信息有變化；目標局部空間信息有變化等.為了能進行快速檢索，在差文件中應將兩類各目標之間的對應關系予以標明，當然，這會增加差文件生成過程的復雜性.(3)和所有地圖數(shù)據(jù)庫模型類似，差文件也由空間信息、屬性信息和關系信息組成，差文件中應將每個目標這3種信息之間的關系予以標明.

1.1.2GIS屬性數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的管理有些GIS的應用中，認為多媒體數(shù)據(jù)是一種特殊的專題屬性數(shù)據(jù).怎樣選擇多媒體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型，使得既能遵循其自身特點，又能有效地建立起它與空間數(shù)據(jù)的聯(lián)系，是多媒體技術在GIS應用中的關鍵所在.

目前，多數(shù)GIS屬性數(shù)據(jù)庫使用的是關系模型.為能將關系模型應用于多媒體數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，就必須對現(xiàn)有的關系模型進行擴充，使它不但能處理格式化數(shù)據(jù)，也能處理非格式化數(shù)據(jù).楊學良［2］就這個問題提出了3種技術策略：將多媒體數(shù)據(jù)文件名作為關系中元組某列(或屬性)；將每個元組作為一個完整文件保存；元組中存貯格式化數(shù)據(jù)以及非格式化數(shù)據(jù)的引用項，而非格式化數(shù)據(jù)單獨存貯.

對比這3種技術策略，第一種技術策略方法簡單、容易實現(xiàn)，適宜于對多媒體數(shù)據(jù)進行播放.第二、三種技術策略雖然能夠實現(xiàn)并發(fā)控制和恢復，以及實現(xiàn)對多媒體數(shù)據(jù)進行編輯和拮取的應用，但由于此兩種技術策略將每個元組所對應的空間目標的專業(yè)屬性和多媒體屬性混在一起，這既增大了應用程序設計的復雜性，又不利于那些只需使用空間目標的專業(yè)屬性的一些應用的實現(xiàn).為此，我們認為，在第一種技術策略的基礎上，增加一個或多個屬性項，用于存放多媒體數(shù)據(jù)的文件信息和數(shù)據(jù)流信息，當我們需要對多媒體數(shù)據(jù)文件進行特殊應用時，可根據(jù)文件信息和數(shù)據(jù)流信息對多媒體數(shù)據(jù)文件進行操作.

1.2GIS區(qū)域分析中多媒體數(shù)據(jù)的生成

多媒體數(shù)據(jù)生成的另一種方式是在GIS應用中，邊統(tǒng)計、分析運算，邊生成結果數(shù)據(jù)——多媒體數(shù)據(jù).

1.2.1空間分析中多媒體數(shù)據(jù)的生成空間分析是一組分析結果依賴于所分析對象的位置信息技術［3］，因此，空間分析要求獲得目標的空間位置及其屬性描述兩方面信息.空間分析主要有：地形分析、疊加分析、緩沖區(qū)分析和網(wǎng)絡分析等.

為了能更清楚地表示上述一些空間分析的結果，我們可用虛擬現(xiàn)實技術來實現(xiàn).所謂虛擬現(xiàn)實［4］是一種由計算機生成的高級人機交互系統(tǒng)，即構成一個以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺、嗅覺的可感知環(huán)境，使用者通過專門的設備可在這個環(huán)境中實現(xiàn)觀察、觸摸、操作、檢測等試驗，有身臨其境之感.比如，可用虛擬技術來觀察地形分析或網(wǎng)絡分析得到的空間效果，使用者可用交互操作的方式來控制自己與觀察對象的角度、距離以及光照等，使觀察對象隨使用者的操作而動態(tài)旋轉.此時以動畫形式顯示的媒體數(shù)據(jù)隨使用者的操作產(chǎn)生并顯示.

1.2.2統(tǒng)計分析中多媒體數(shù)據(jù)的生成統(tǒng)計分析就是用數(shù)理統(tǒng)計方法開展區(qū)域分析.數(shù)理統(tǒng)計方法主要有：統(tǒng)計特征值、研究兩種或多種地理現(xiàn)象之間的相關分析，通過一組實際觀測數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)變量之間因果關系的回歸分析，以及主成分分析等.

為了更加形象化，我們可以將數(shù)理統(tǒng)計結果以直方圖、曲線、曲面或區(qū)劃圖表示，甚至可以將重要的部分以醒目的顏色、特殊的符號或閃爍的顯示形式來告訴使用者，還可以配上解說詞，以增加系統(tǒng)的感染力，而表現(xiàn)這些現(xiàn)象的媒體數(shù)據(jù)是在統(tǒng)計分析之后由系統(tǒng)自動生成并播放的.

2GIS應用系統(tǒng)中多媒體功能的實現(xiàn)

在GIS應用軟件中進行多媒體功能實現(xiàn)，首先是受GIS應用軟件自身開發(fā)平臺的限制.多數(shù)情況下，GIS應用軟件的多媒體開發(fā)平臺宜選擇編程語言，如VC++，VB或BC++等，以利于和GIS應用軟件相結合.一旦多媒體開發(fā)環(huán)境確定下來，那么怎樣實現(xiàn)區(qū)域分析中多媒體功能

2.1空間數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的播放

由前所述，空間數(shù)據(jù)庫中存貯的多是各期間的時空數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的結構與MCI所能接受的多媒體文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同，所以應用程序不能直接調用MCI函數(shù)和API函數(shù)，必須根據(jù)時態(tài)GIS的空間數(shù)據(jù)庫結構，設計一個相應的動畫播放程序來實現(xiàn)動態(tài)顯示功能.

下面簡述動態(tài)顯示時態(tài)GIS中ti～tj狀態(tài)的算法步驟(0≤i≤j≤n，其中n為現(xiàn)在時態(tài)).(1)由基態(tài)開始檢索各索引差文件直到生成ti狀態(tài)信息.(2)顯示ti狀態(tài)信息.(3)根據(jù)ti差文件，擦除ti狀態(tài)有而ti+1狀態(tài)無的信息，顯示ti狀態(tài)無而ti+1狀態(tài)有的信息.(4)i+1i.(5)當i＜j時，轉(3)；否則結束.

如果用上述算法來實現(xiàn)動態(tài)顯示時空過程，還有很多細節(jié)需要設計.首先，在(1)步驟，從基態(tài)開始，逐級逐步檢索，每檢索到一個狀態(tài)差文件，就需根據(jù)差文件來生成該狀態(tài)信息，直到ti狀態(tài)處；其次，在(3)中，需要用到動畫技術，擦除前一狀態(tài)信息實質為恢復該處顯示內容，而顯示后一狀態(tài)信息之前，需保存后一處信息內容，再予以顯示新狀態(tài)信息.

2.2屬性數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的應用

一般來說，多媒體數(shù)據(jù)主要應用于兩個方面：一個是簡單播放；另一個是對多媒體數(shù)據(jù)進行編輯和拮取.對于前者，只要使用MCI函數(shù)或API函數(shù)按屬性數(shù)據(jù)庫中其他屬性的要求進行播放；對于后者，這就要求程序員熟悉多媒體數(shù)據(jù)文件格式RIFF，根據(jù)多媒體數(shù)據(jù)的文件信息和數(shù)據(jù)流信息，通過調用多媒體文件輸入/輸出函數(shù)來實現(xiàn)多媒體的播放、編輯、拮取以及同步控制等操作.

3多媒體技術在GIS中的應用前景

(1)實現(xiàn)資源信息的科學管理，提供信息服務.GIS一改為用戶管理提供單一的圖表、數(shù)據(jù)信息形式，而在管理空間信息的同時，對圖形、圖象、視頻、聲音、動畫等形式的信息進行管理和播放，大大增加了信息的表現(xiàn)能力.(2)家庭教育和個人娛樂.將多媒體和GIS溶于一身，會豐富教育、娛樂軟件的內容及表現(xiàn)手段.比如有關地理、歷史等課程的教學軟件和娛樂軟件的設計.(3)銷售和演示信息系統(tǒng).GIS和多媒體技術合為一體的這類系統(tǒng)會比以往的信息系統(tǒng)更具有表現(xiàn)力.比如房地產(chǎn)公司的銷售系統(tǒng)，既能表明所售住房的空間位置，又能從中檢索其住房環(huán)境及內部結構，而且可以動態(tài)地刪去當天已售出的房子，給出不同價格等；旅游導游系統(tǒng)，可以在為觀光游客制定導游路線時，就能對不同地方的景點產(chǎn)生身臨其境的感覺.

總之，將多媒體技術和GIS技術相結合，是計算機應用領域的一個發(fā)展方向，它會改變人們的工作、生活、思維方式，推動信息社會的前進.

參考文獻

1張祖勛.時態(tài)GIS數(shù)據(jù)結構的研討.測繪通報，1996,(1):19～21

2楊學良.多媒體計算機技術及其應用.北京：電子工業(yè)出版社，1995.138～139