第一篇：《數字黑洞》論文

橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同

——由《數字黑洞》引出的思考

在今年春光明媚的4月，全國各地的數學教師相聚在西子湖畔，參加“千課萬人”全國小學數學生本課堂教學研討觀摩活動，而我有幸成為其中一員，去聆聽專家教授的授課，與全國各地的小學數學教師一起接受最新的數學理念。在這4天的學習中，最讓我難忘的是華應龍老師的《多位數減法練習課》。也許，有的老師會說，不就是練習課嘛，練習課除了做題還是做題，還能翻出什么花樣來，但是，華應龍老師的這堂課，卻讓我回到了童年，回到了我的小學課堂上，我在課堂中認真聽講、認真思考。

練習課的質量取決于什么？練習課的價值是鞏固所學的知識，形成一定的技能，發展學生的思維，激發起進一步學習的興趣。因此，一節練習課肯定需要一定量的練習。可是，衡量一節練習課的質量就是看練習題的數量嗎？真是那樣的話，“熟能生巧”的同時就“熟能生厭”了。與傳統的練習課相比，華應龍老師的課沒有絲毫的練習課的味道，但是卻達到了練習課的目的。從杭州聽課回來后，我也摸索著，找了資料，準備了這一堂匯報課。

【課堂回放】

情境導入：看似成功，實則失敗

故事情境導入，提出問題：旅行箱設置什么密碼？

講故事：（出示圖片）小明將要參加一個夏令營，他的爸爸給他買了一個帶密碼的旅行箱。他很高興，但過后，他又想：萬一我把密碼忘了，可怎么辦啊？我應該設什么密碼好呢？這時，他爸爸說：“兒子，我們一起玩個游戲，做完這個游戲，你就能知道密碼設什么最好，即使你把密碼忘了，也能把這個密碼很快的找到。”同學們，你們想一起玩這個游戲嗎？

學生很有興致的回答：想。

師：小明的爸爸對他說：你看看這個密碼箱上的密碼是由幾位數字組成的？ 學生仔細觀察圖片后，齊答：三位。

師：好，那你就寫出三個不同的數字。（師板書：三個不同數字）也請同學們在你的練習本上寫出三個不同的數字。師：你來說說寫的是什么數字？ 生：我寫的是367。師：他說的對嗎？應該是什么？ 生：3、6、7，因為他說的是數字。師：這三個數字可以嗎？為什么？ 生：可以，他是用了3個不同的數字。師：老師寫的是3、6、12，這樣寫行不行？ 生齊說：不行不行—— 師：為什么不行？ 生：12是由兩個數字組成的，這樣就是有四個不同的數字了。師：對，我這里的要求是三個不同的數字，而3、6、12是三個不同的數，不是三個不同的數字。師：小明寫的是這樣三個數字：4、7、5。（繼續幻燈片出示）小明的爸爸說：你用這三個數字，組成一個最大數（板書：最大數）大家一起說小明舉出的這幾個數字組成的最大數是——

生齊答：754（師板書）師：再組一個最小數。生齊答：457（師板書）

師：組完以后，用最大數減去最小數，這道題就是754—457，我們一起來計算。

（教師帶著學生說計算的過程并板書。）

師：計算的結果是297，這樣又得到了三個不同的數字。接著再用這三個數字，再組成最大的數和最小的數，分別是多少？再用這兩個數相減，又得到三個數字，然后呢？

師：我們按照這樣的規則，把你所寫的那三個數字所組成的數，一步一步地計算下去，咱們來比一比，看誰在規定的時間內寫的算式又對又多。建議大家只寫豎式，不用寫橫式。

反思：導入是小學數學新授課必不可少的環節，是一節課的開始。俗話說“良好的開端是成功的一半。”剛進行到這兒時，我的心中還美滋滋的：我們的學生也不比人家杭州的差，都能回答得很好，情況也進入得不錯，這次的課挑這個上，真是上對了，看來同學們對這節課還是有著濃厚的興趣的。但是，上完課后，根據同個教研組的老師給我的指點，我再回過頭來，細細思量，卻發現，我的導入看似成功，實則失敗。學生在最初的故事情境下，確實興趣高漲，興致勃勃，這個密碼還真是吸引了他們，但是，我的敗筆就在于對于同樣的問題，我卻提出了兩遍。第一遍，學生報給我的數字說成了數，我的問題是他說的對嗎？應該是什么？這三個數字可以嗎？學生其實已經完全回答正確了：

1、學生把數和數字區分開來了；

2、學生把三個不同的數字這個要點抓住了。但是，第二遍，我自己設了個局，報出3、6、12這三個數，然后又問了一遍這樣寫行不行？為什么不行？這時，學生就覺得比較奇怪了，為什么相同的問題老師要問兩遍呢？他們的興趣，在不知不覺中已經有所消退了。而實際上，我導入的作用是什么？

1、激發學生上課的興趣；

2、審清題意，為接下來的內容打基礎，做鋪墊。而在第一個問題拋出的時候，我的兩個目的都已經達到，我卻繼續拋出相同的第二個問題，這樣反而適得其反了。

課堂模仿：只得形似，未得神似

在課堂練習，發現數字黑洞的問題時，我極力模仿華應龍老師的課堂，以其達到如他一致的課堂效果，卻未成想到，名師的課堂掌控是長年累月的經驗累積得到的，這種課堂掌控不是單靠模仿可以達成的，因為學生的個性是不同的。于是，我的問題就出現了：

學生提筆埋頭計算，教師在巡視過程中請一位學生去板演。過了一會，有些學生停筆不再算了，抬頭看著板演的學生，并發出了一些議論聲。板演的孩子仍然繼續埋頭苦算，過了一會，被教師請下臺了。

師：你們怎么了？怎么都停筆不算了？ 生：后來算出來的數字一樣的。師：大家都是這樣的嗎？ 生點頭應是。

師感嘆：佩服，佩服我們班的孩子們，你們真棒！老師剛才在看大家計算，算得都很快，也很準確。后來你們再算，我就不看了，站在這里看你們算，看有多少同學能自己發現問題，提出問題。一會，就有同學在下面停筆，并且有小聲的議論聲了，表示大家有疑問。非常好！那我們一起看看黑板上的算式。看看剛才板演的同學算得對嗎？

生齊聲答算得對，但是之后又有小聲的議論。

師：大家有什么疑問嗎？ 生：他后面寫的一樣的，不用重復寫了。師：和剛才這位同學一樣的，發現重復就不寫了的同學請舉手。（大部分孩子舉起了手。）師：如果不是這樣，不管不顧地一直算下去…… 生接話，一直重復最后這個算式。師：你們好像都上老師的當了，老師說在3分鐘內，看誰寫得多，其實就想看看大家是不是動腦子。

（學生一臉茫然，但是，教師不為所動，仍按預設講）

師：剛才我們發現。動腦子的人，算一會兒，出現問題就不算了，可不動腦子的人呢？他就得一直往后算。所以老師想告訴大家一句話（板書：“千金難買回頭看”，同時學生讀出來。）誰來說說這句話是什么意思？

……

反思：中間的課堂，我極力模仿，甚至將他的臺詞全都背下來了，照本宣科，但是，效果卻是不盡如人意的，在小部分學生發現問題后，我就讓板演的同學停筆下去了，這時，板演的同學還未發現問題，臺下的大部分同學仍然沉浸在計算中，我就單方面的結束了探究。我的課堂探究是不成功的，是片面的，是形式的，而這也恰恰給接下來的內容留下了隱患。而且，我又犯了與情境導入相同的錯誤，一再的重復，給人的感覺的是煩瑣的，累贅的，因此，從此時開始，學習的興趣正在走下坡。以至于，我極力想給學生創造一個寬松的環境，但是學生卻完全不理會，甚至對我說的話感到非常茫然。之后，更嚴重的問題出現了。

自主研究：思路閉塞，不見效果（從495引出數字黑洞后，繼續研究數字黑洞的內容）

師：剛才我們說的數字黑洞呢？我們開始選擇不同的數字，最后都被495給吸進去了。現在你們是不是又有什么新的問題呢？愛因斯坦曾說過：“提出一個問題比解決一個問題更重要！”

學生茫然的看著我，沒有我想象中小手林立的情形，只有冷清的課堂，我繼續啟發：“495是三位數的數字黑洞，那么別的數字黑洞還有嗎？你能提出什么建議嗎？我們還能研究幾位數的數字黑洞呢？”

終于有生舉手回答：“那么四位數有沒有數字黑洞呢？” 師：還有嗎？

生：那么五位數、六位數、七位數的數字黑洞分別是什么呢？

師：老師也來提一個問題，如果三位數中，有2個數字是相同的，可以嗎？好，接下來，請同學們選一個自己感興趣的問題來試一試。

學生繼續練習多位數的減法。

反思：我的自主研究是非常失敗的，由于，之前沒有讓學生很好的理解、領悟495的數字黑洞，再加上之前，學生對于學習的興起已經開始減退，于是，在這個環節就出現了研究的思路閉塞，經過教師的一再點撥，才有學生想出最簡單的一個問題：四位數有沒有數字黑洞。反思這種情況的出現：

1、是由于學生的素質；

2、是由于教師的教學出現了問題。最主要的原因還是我的教學出現了問題。在之前的發現問題，發現規律中，我給的時間不夠，學生的理解不到位，雖然，學生對數字黑洞很有興趣，但是沒有知識的鋪墊，他們也只能望“題”興嘆。總體來說，我關于數字黑洞的這一堂課是非常失敗的。

【課堂改進與收獲】

通過這一堂匯報課，我認識到，上課要有自己的風格，每一個學生都是一個鮮活的個體，學生是活的，教材是死的，生搬硬套于教學來說是最忌諱的。偶然的一次機會，聽到了另一位名師關于數字黑洞的論調，對我的觸動非常大。結合華應龍老師與另一位名師的想法，我有了如下的改進與收獲：

一、上課要有自己的思想，不生搬硬套 俗話說，好的開始是成功的一半，那么對于一節課來說，導入是非常重要的，華應龍老師的導入是以故事入手，吸引學生的是解決密碼問題的小游戲，而我對于這節課，完全沒有自己的思考，只是在聽華老師上的時候覺得很吸引我，這節課上得非常棒，我就模仿著上了，連導入都是照搬照抄，完全沒有自己的思想，關于數字黑洞這節課，甚至都沒有仔細去研究。

在課后，我靜下心來，認真的研讀了教材，查找了資料。數字黑洞這節課的內容是人教版五年級上冊第31頁《什么是“數字黑洞”》，那么，其實這個內容的彈性很大，放在四、五、六年級上都可以，四年級上這節課，我們可以采取華應龍老師的做法，將它上成一節練習課，因為，數字黑洞是與數字有關的，涉及到計算，而在四年級，多位數的加減法早已學習完畢，知識銜接完全沒有問題。而在五、六年級上這節課，我們則可以將它上成一節知識介紹性的課，數字黑洞：數學中借用黑洞這個詞，指的是某種運算，這種運算一般限定從某些整數出發，反復迭代后結果必然落入一個點或若干點。數字黑洞運算簡單，結論明了，易于理解，故人們樂于研究。但有些證明卻不那么容易。

一個蘋果與一個蘋果交換后，還是一個蘋果；而一種思想與另一種思想交換后就有兩種思想，甚至三種思想。因此，要想上好一節課，除了在前人的肩膀上前進外，還需要自己的思考、鉆研。

二、上課要有自己的風格，不極力模仿

每個個體都是不同的，模仿得再像，畢竟還是模仿。我將華應龍老師的臺詞全都背下來，可是，我卻完全上不出他的風格，這正是本課的最大敗筆。

練習課的常貌一般是通過大量的習題，通過大量扳著面孔的題目對計算中的各個問題進行有針對性的訓練，而華應龍老師的這節練習課，別有一番風味，把冷飯炒成了誘人的揚州炒飯。他的課練習量足，但是，卻不讓人覺得厭煩，沒有一般練習課的除了做題還是做題的感覺。而我的課呢，所謂畫虎不成反類犬：

一、練習量不足，因為，前半節課的沒有效率，導致后半節課的時間來不及，草草收尾。

二、重點不明確，數字黑洞的認識和以數字黑洞為媒介的練習，我花的時間基本差不多。

三、沒有以個人魅力去贏取學生的注意力，也就是說，上課沒有自己的風格。

總之，教學是一門高深的學問，只有不斷地反思，不斷地學習，不斷地思考，才有進步的可能。就是在一次次的上課中，反思中，我們才會逐漸成熟起來，逐漸增強自己的教學能力，形成自己的教學風格。凡事多思，一節課不只是一種傳統的上法，如同一座山，從不同的角度看，它就會呈現出不同的面貌，“橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同。”這句詩很好的詮釋了這個道理。

第二篇：《黑洞》論文

論黑洞

摘要：黑洞（Black

hole）是現代廣義相對論中，宇宙空間內存在的一種密度無限大，體積無限小的天體，所有的物理定理遇到黑洞都會失效。

黑洞是由質量足夠大的恒星在核聚變反應的燃料耗盡而死亡后，發生引力坍縮產生的。黑洞的質量極其巨大，而體積卻十分微小，它產生的引力場極為強勁，以至于任何物質和輻射在進入到黑洞的一個事件視界（臨界點）內，便再無法逃脫，甚至目前已知的傳播速度最快的光（電磁波）也逃逸不出。

黑洞無法直接觀測，但可以借由間接方式得知其存在與質量，并且觀測到它對其他事物的影響。借由物體被吸入之前的因高熱而放出紫外線和X射線的“邊緣訊息”，可以獲取黑洞存在的訊息。并且，我們可以根據史瓦西半徑，可計算出一個天體要維持形態的最小半徑，根據黑洞的半徑可反推算其質量。

一、黑洞的物質介紹

“黑洞”這個名字，總是令人遐想聯翩。那么，究竟什么是“黑洞”呢？

這個名字的第一個字“黑”，表明它不會向外界發射或反射任何光線，也不會發射或反射其他形式的電磁波——無論是波長最長的無線電波還是波長最短的γ射線。因此人們無法看見它，它絕對是“黑”的。第二個字“洞”，說的是任何東西只要一進入它的邊界，就休想再溜出去了，它活像一個真正的“無底洞”。[3]

也許有人會想：假如我用一只超級巨大的探照燈對準黑洞照過去，像照妖鏡照住“妖怪”那樣，黑洞不就“現原形”了嗎？錯了！射向黑洞的光無論有多強，都會被黑洞全部“吞噬”，不會有一點反射。這個“無底洞”，照樣還是那么“黑”。把這種奇特的天體稱為“黑洞”，真是太妙了。黑洞并不是科學家在一夜之間突然想到的。早在1798年，法國科學家拉普拉斯就根據牛頓建立的力學理論推測：“一個直徑像地球、密度為太陽250倍的發光恒星，在其引力作用下，將不允許它的任何光線到達我們這里。”

這話是什么意思呢？我們不妨先從宇宙飛船說起。宇宙飛船要擺脫地球的引力進入行星際空間，速度至少要達到11.2千米/秒，否則它就永遠逃不出地球引力的控制。這11.2千米/秒的速度，就是任何物體從地球引力場中“逃逸”出去所需的最低速度，稱為地球的“逃逸速度”。太陽的引力比地球引力強大得多，因此太陽的逃逸速度也要比地球的大得多，為618千米/秒。再進一步，要是一個天體的逃逸速度達到了光速，那么就連光線也不可能從它那里逃逸出去了。這樣的天體就是黑洞，拉普拉斯所說的那個恒星便是生動的一例。光是宇宙間跑得最快的東西，既然連光都逃不出黑洞，那么其他一切東西也就休想逃出去了。

隨著科學的發展，人們對黑洞的認識也越來越深入。如今，關于黑洞的更準確的說法是：“黑洞是廣義相對論預言的一種特殊天體。它的基本特征是有一個封閉的邊界，稱為黑洞的‘視界’；外界的物質和輻射可以進入視界，視界內的東西卻不能逃逸到外面去。”正因為黑洞如此“只進不出、貪得無厭”，所以才有了一個不雅的外號：“太空中最自私的怪物”。

不過，事情也不是那么簡單。出乎人們意料，黑洞這個“怪物”，有時候竟然還十分“慷慨”。這又是怎么一回事呢？原來，在20世紀70年代，英國科學家霍金等人以量子力學為基礎，對黑洞作了更縝密的考察，結果發現黑洞會像“蒸發”那樣穩定地往外發射粒子。考慮到這種“蒸發”，黑洞就不再是絕對“黑”的了。霍金還證明，每個黑洞都有一定的溫度，而且質量越小的黑洞溫度就越高，質量越大的黑洞，其溫度反而越低。大黑洞的溫度很低，蒸發也很微弱；小黑洞的溫度很高，蒸發也很猛烈，類似劇烈的爆發。一個質量像太陽那么大的黑洞，大約需要一年才能蒸發殆盡；但是質量和一顆小行星相當的小黑洞，竟然會在一秒鐘內就蒸發得干干凈凈！

二、黑洞的形成根據廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當恒星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什么影響，從恒星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。

等恒星的半徑小到一特定值(天文學上叫“史瓦西半徑”)時，就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質一旦掉進去，“似乎”就再不能逃出。實際上黑洞真正是“隱形”的，當一顆恒星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫)，由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最后形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。

三、光被吸收的原因

光的發展可以分為幾個時期，萌芽時期、幾何光學時期、波動光學時期、量子光學時期以及現代光學時期。

17世紀，意大利格里馬第首先得到光的衍射現象。他發現點光源的情況下，一根直桿的影子比假設光沿直線傳播應有的寬度稍微大一點，也就是說光不嚴格安智賢傳播，而會繞過障礙物前進。接著1672-165年間胡克也觀察到衍射現象。并且和玻意耳獨立研究了薄膜產生的彩色干涉條紋。這些都是光的波動性的萌芽。

在1801年楊氏通過著名的“楊氏雙縫干涉實驗”滿意地揭示了白光下薄膜顏色的由來。還第一次測定了光的波長。1815年菲尼耳補充了惠更斯原理。形成了人們熟知的惠更斯-菲尼耳原理，運用這個原理不僅僅能圓滿地解釋光在均勻的各向同性的介質中直線傳播，還能解釋光通過障礙物時發生的衍射現象。因此，它成為了波動光學的一個重要原理。

1900年普克郎引進量子概念后，解決了波動理論不能解釋的黑體輻射問題，并且得到了黑體輻射公式。他的理論開始突破經典物理在圍觀的束縛。打開了認識光的微粒性的途徑。第一個完全肯定光除了波動性還有粒子性的是愛因斯坦在1905年發表的論文中。指出電磁輻射不僅被發射和吸收是以能量的微粒的形式出現而且以是速度c在空間當中運動。即光以微粒的形式存在。因此，即使是光，也無法逃逸出黑洞。

四、黑洞的觀測

黑洞的確無法觀測到,但是黑洞引力產生的現象卻可以被科學家觀測到：（1）雙星吸積,即黑洞對周圍恒星的吸積現象是可以被觀測的.（2）黑洞接近無限大的引力可以某恒星的光線彎曲很厲害產生的引力透鏡讓我們看到恒星的全貌,即使該恒星背面我們沒有黑洞幫忙是永遠也看不到的.（3）黑洞吸積物質會產生非常強大的X射線暴.我們的科學家就是通過這些現象再加以計算推斷就知道是不是黑洞了.許多黑洞的四周都環繞著一些天體，通過觀察這些天體的行為，可以推斷出黑洞的存在。然后，使用所猜測黑洞四周的天體運動測量值便可以計算黑洞質量。

您要尋找的就是那些運動表現似乎受到周圍巨大質量影響的星體或氣盤。例如，倘若某個可見星體或氣盤在不穩定地運動或旋轉，但又找不到附近有導致這種運動的可見原因。并且這種不明因素產生了某種效應，而這種效應似乎是由質量比太陽大三倍的天體（由于質量太大而不可能是中子星）造成的。那么，這種運動就有可能是黑洞導致的。然后，可以通過觀測黑洞對可見天體產生的效應來估算黑洞質量。

例如，在星系NGC

4261的核心，有一個旋轉的棕色螺旋形吸積盤。該吸積盤的大小與太陽系相當，但重量是太陽的12億倍。既然存在質量如此巨大的吸積盤，就暗示著它的內部可能有一個黑洞。

五、黑洞質量的計算

根根據史瓦西半徑，可計算出一個天體要維持形態的最小半徑，根據黑洞的半徑可反推算其質量，Rs=2Gm/c^2

推導過程：

由

F=GmM/r^2

得知

r

越小

則F越大

而引力F

正比于

物體吸引落下速度V

且速度V最大值為c

求星體半徑臨界直(V=c之

r

臨界直)

;

即史瓦西半徑

由

F=ma=mg

得

GMm/r^2

=

mg

故

g

=

GM/r^2

由固定重力場位能得非固定重力場位能公式

a.將

E=mgh

代換成E=GMmh/r^2

且

h=r

故

E=GMm/r

表位能

b.列受星體吸引物質之速度與位能對應式

求得臨界半徑r(史瓦西半徑)

1/2

mv^2

=

GMm/r

做

洛倫茲

變換

1/2

mv^2/√(1-v^2/c^2)=

GMm/r√(1-v^2/c^2)

得到r

=

2GM/V^2

當v=c

求r之臨界直

則全式可得

Rs

=

2GM/c^2

;

Rs為史瓦西半徑

;

左為史瓦西半徑公式

(G為引力常數

M為恒星質量

c為光速)

如果僅從史瓦西半徑

看，所有半徑尺度和質量大小的黑洞的存在都是可能的參考文獻：

《光學教程》姚啟鈞著

《時間簡史》霍金著

《果殼中的宇宙》霍金著

《廣義相對論》愛因斯坦著

—

END

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第三篇：“數字黑洞”及其簡易證明

“數字黑洞”及其簡易證明

安徽省蕪湖縣大閘中學林闖2411

21近年來，在各級各類數學競賽或數學考試中屢屢出現一類所謂的“數字黑洞”問題。這類問題既有趣、又神秘，還很怪異，往往讓人琢磨不透.而教輔雜志或互聯網上的相關文章大多數總是驚嘆這些“數字黑洞”是如何的奇妙，如何的乖巧，卻對它們的內在奧秘閉口不提.即使是少數專業雜志上給出了嚴格的證明，但一般也用到了較高深的數論知識，非普通讀者可以輕松閱讀.筆者經過仔細研究，對一些常見于書報的“數字黑洞”得到了一些相對淺顯的、變通的證明，目的是想讓更多的讀者不光“知其然”，而且“知其所以然”.通過這些簡易的證明，足以讓讀者承認這些“數字黑洞”的真實存在，并且能夠透視出真正操縱它們的“幕后黑手”.下面，筆者就來給讀者朋友們介紹幾個著名的“數字黑洞”及其簡易證明.問題1：（2003年青島市中考數學試題）探究數字“黑洞”：“黑洞”原指非常奇怪的天體，它體積小，密度大，吸引力強，任何物體到了它那里都別想再“爬”出來．無獨有偶，數字中也有類似的“黑洞”，滿足某種條件的所有數，通過一種運算，都能被它“吸”進去，無一能逃脫它的魔掌．譬如：任意找一個3的倍數的數，先把這個數的每一個數位上的數字都立方，再相加，得到一個新數，然后把這個新數的每一個數位上的數字再立方、求和，?，重復運算下去，就能得到一個固定的數T＝，我們稱它為數字“黑洞”．T為何具有如此魔力？通過認真的觀察、分析，你一定能發現它的奧秘！

分析：如果我們先取18，首先我們得到13?83?513，然后是

F53?13?33?153，接下去又是153，于是就陷在“153???153”（F代表上述的變換規則，下同）這個循環中了。

再舉個例子，最開始的數取756，我們得到下面的序列：

FFFFF756???684???792???1080???513???153?

F??153”這個循環中。隨這次復雜了一點，但是我們最終還是陷在“153?

便取一個其他的3的倍數的數，對它進行這一系列的變換，或遲或早，你總會掉

F??153”這個“死循環”中，或者說，你總會得到153.于是我們可以到“153?

猜想“黑洞”T＝153.現在要討論的問題是：是否對于所有的符合條件的自然數都是如此呢？

西方把153稱作“圣經數”。這個美妙的名稱出自圣經《新約全書》約翰福音第21章.其中寫道：耶穌對他們說：“把剛才打的魚拿幾條來.” 西門· 彼得就去把網拉到岸上.那網網滿了大魚，共一百五十三條；魚雖這樣多，網卻沒有破.圣經數這一奇妙的性質是以色列人科恩發現的。英國學者奧皮亞奈，對此作出了證明.《美國數學月刊》對有關問題還進行了深入的探討.以下筆者給出一種中學生可以看得懂的驗證方法.具體探究步驟是：頁 第 1 頁共

1.設n?x1x2?xk,當k?5時，有

F?n??Fx1x2?xk?F99?9?93k＜103k

又由指數函數的性質（上高中時會學到），可得，k＜10k?4，所以 103k＜

103?10k?4?10k?1即F?n??Fx1x2?xk＜10k?1，也就是對于5位以上的整數，每???

做一次變換它的數位都會減少若干位，所以經過有限次變換后其數位必然收縮到

五位以下.2.現在的問題歸結為探討4位及4位以下的整數n的“黑洞”是否存在的問題，于是問題就變得簡單的多了.對于1位數和2位數我們可以很輕松地驗證

不存在“黑洞”，而對于任意一個3位數或4位數，因為每個數的操作步驟的不

確定性和無法預測性，所以很難用一個純粹的、數學的方法來證明它一定會掉進

F??153”這個循環中，筆者也沒有見到可以淺顯地證明它的相關文章.“153?

但是，因為我們所要驗證的數字的個數是有限個，所需要進行的推算也應該是有

限步（如果不出意外的話），所以我們完全可以讓計算機來完成這有限步的驗算

工作.對計算機編程感興趣的讀者可以自己動手（或向計算機老師請教）來編制一

個簡單的程序：對所有4位數以內的3的倍數，即從3到9999這3333個自然數

進行一一驗證，最后你會驚奇地發現，所有的3的倍數經過一系列的規定運算后

無一例外地都會掉進153這個數字“黑洞”之中.這也應該算是一個“人機聯手”的證明范例吧！

問題2：（西西弗斯串）任取一個自然數數串，例如35962，數出這數中的偶

數字個數、奇數字個數及所有數字的個數，就可得到2、3、5，用這3個數組成下一個數字串235.對235重復上述程序，就會得到1、2、3，將數串123再重復

進行，仍得123.于是123就是一個數字黑洞.分析：讀者肯定會問，是否對于每一個數最后都能得到123呢？用一個大數

試試看。例如：***92222，在這個數中偶數字、奇數字及全部數字

個數分別為11、9、20，將這3個數合起來得到11920，對11920這個數串重復

這個程序得到235，再重復這個程序得到123，于是便進入“黑洞”了.這就是的數字黑洞“西西弗斯串”.它也是因為一個著名的古希臘神話而得名.我國大多數數學愛好者最早了解這個數字黑洞，大概是得益于美國賓夕法尼

亞大學教授米歇爾?埃克的《數學黑洞》一文，此文曾被連載在《參考消息》199

3年3月14日—17日的報紙上.然而遺憾的是，連這位著名的大數學家米老師也

不能給出一個讓人信服的證明.但令人振奮的是，9年后的2002年，我國北京師

范大學附屬中學的王雪琴老師卻給出了一個巧妙的、簡潔的證明.有興趣的讀者

可以去研讀文[1].問題3：（角谷猜想）任取一個自然數，如果它是偶數，我們就把它除以2，如果它是奇數，我們就把它乘3再加上1.在這樣一個變換下，我們就得到了一

個新的自然數.如果反復使用這個變換，我們就會得到一串自然數.或遲或早，你

總會掉到4→2→1這個循環中，或者說，你總會得到1.分析：這個問題大約是在二十世紀五十年代被提出來的.在西方它常被稱為

西拉古斯(Syracuse)猜想，因為據說這個問題首先是在美國的西拉古斯大學被研

究的；而在東方，這個問題由將它帶到日本的日本數學家角谷靜夫的名字命名，被稱作角谷猜想.角谷靜夫在談到這個猜想的歷史時講：“一個月里，耶魯大學的所有人都著

力于解決這個問題，毫無結果。同樣的事情好象也在芝加哥大學發生了.有人猜

想，這個問題是蘇聯克格勃（前蘇聯特工組織——作者注）的陰謀，目的是要阻

礙美國數學的發展。不過我對克格勃有如此遠大的數學眼光表示懷疑.這種形式

如此簡單，解決起來卻又如此困難的問題，實在是可遇而不可求.”

比如說我們先取5，首先我們得到3×5+1=16，然后是16÷2=8，接下去是4，2和1，由1我們又得到4，于是我們就陷在4→2→1這個循環中了.再舉個例子，最開始的數取7，我們就會得到下面的序列：

7→22→11→34→17→52→26→13→40→20→10→5→16→8→4→2→1這次復雜

了一點，但是我們最終還是陷在4→2→1這個循環中.隨便取一個其他的自然數，對它進行這一系列的變換，或遲或早，你總會掉到4→2→1這個循環中，或者說，你總會得到1.已經有人用計算機對所有小于100×250=***400的自

然數進行驗算，無一例外.那么，是否對于所有的自然數都是如此呢？這看起來

是個多么簡單的問題啊！但讀者朋友們可千萬別小看這個“簡單”得連小學二、三年級學生都能看懂的問題，要想證明它卻是非常之難！二十多年前，有人向偉

大的匈牙利數論學家保爾·厄爾多斯(Paul Erdos)介紹了這個問題，并且問他怎

么看待現代數學對這個問題無能為力的現象，厄爾多斯回答說：“數學還沒有準

備好來回答這樣的問題.”

這種神奇的力量不知來自何方，是否可解釋為一個很大的或很小的輸入，最

終都能得到一個穩定的輸出，使一個無限的宇宙縮小為一個可控制的有限的宇宙

呢.多么有趣的數字黑洞呀！

這里給讀者提供一個QBASIC小程序，用來快速驗證角谷猜想。

REM──驗證角谷猜想──

INPUT “N=”；N

PRINT N； “→”；

IF N=1 THEN PRINT 1: END

IF N/2=INT(N/2)THEN N=N/2 ELSE

N=3*N+

1IF N>1 THEN PRINT N；“→”；:GOTO 40

RUN

問題4：（2004年全國初中數學聯賽CASIO杯武漢選拔賽試題）重排任一個

三位數三個數位上的數字（三個數字不完全相同），得到一個最大的數和一個最

小的數，它們的差構成另一個三位數（允許百位數字為零）。再重復以上過程，問重復2003次后所得的數是多少？證明你的結論.分析：例如 103，310-013=297，972-279=693，963-369=594，954-459=495.再比如518，851-158=693，963-369=594，954-459=495.這顯然是一個三位數的數字“黑洞”問題，這個“黑洞”就是495.所以原問題的答案是495.簡證：任取一個三位數n?abc?a、b、c為0到9的數字?，不妨設a≤b≤c.因為a、b、c不完全相同，所以兩個等號不可能同時取到.即1≤c-a≤9.∴ F?n??Fabc?cba?abc??100c?10b?a???100a?10b?c??99?c?a? ∴ F?n??099，198，297，396，495，594，693，792，891.FFFFFF??891???792???693???594???495???495? 而099??

FFFF198???792???693???594???49

5FFF297???693???594???495

FF396???594???495證畢.問題5：（卡布列卡猜想）印度數學家卡布列卡在研究數學問題時發現一個有趣的現象：用不完全相同的四個數字組成一個四位數，將組成這個四位數的四個數字重新排序，組成一個最大的數和一個最小的數，并用最大的數減去最小的數，對減得的差再重復上述操作，差如果不夠四位數時，用零補位。不斷地做下去，最后變成了一個固定不變的數：6174.卡布列卡做過大量的試驗，結果不論從任何滿足條件的四位數開始，最后總能變成6174.因此，卡布列卡風趣地把6174叫做卡布列卡常數.分析：例如，我們從4231開始，首先把4231重新排列成4321和1234，兩數相減得3087；再把3087重新排列成8730和0378，兩數相減得8352；再把8352重新排列成8532和2358，相減得6174；再把6174重新排列成7641和1467，兩數相減仍然得6174.4231：4321-1234=30873087：8730-0378=8352；

8352：8532-2358=6174；6174：7641-1467=6174.再比如對于3109，9310-0139=9171，9711-1179=8532，8532-2358 =6174。而6174這個數也會變成 6174，7641-1467=6174.這是一個四位數的數字“黑洞”問題，“黑洞”就是6174.前蘇聯作家高基莫夫在其所著的《數學的敏感》一書中，曾把它列作“沒有揭開的秘密”。事實上，這里的證明方法完全類似于問題4的“簡證”，只不過是討論的情形多幾種罷了.請讀者自行證明，在此不再贅述.于是乎這個“卡布列卡猜想”在今天應該改名為“卡布列卡定理”了.有時候“黑洞”并不僅僅只有一個數，而是有好幾個數，它們像走馬燈一樣兜圈子，但又仿佛孫悟空跌進了如來佛的手掌心。例如，對于五位數，已經發現

了兩個“圈”，它們分別是{63954，61974，82962，75933}與{62964，71973，83952，74943}。有興趣的讀者不妨自己驗證一下。

問題6：（神秘的9）對于任意一個兩位以上的m位自然數，如果重新任意排列這些數字，構成另一個m位數，在這兩個數中，用較大的數減去較小的數，得到一個差，把差的各個數位上的數字加起來，如果是m1位數，就再把它的m1個數字加起來，如此下去，最后得到的總是9。

例如任取七位數1879314，如果重新排列這些數字，任意構成一個七位數（例如3714819），在這兩個數中，用較大的數減去較小的數得到的差1835505，把差的各個數位上的數加起來，得到一個兩位數，就再把它的兩個數字加起來，最后得到的是9。（如1+8+3+5+5+0+5=27，2+7=9）.又比如取兩位數37，73-37=36，3+6=9.再比如取27位數***666777888999，有

***555666777888-***666777888999

=***888888888889，8×25+7+9=216，2+1+6=9.怎么樣，服不服？不服你再用別的數字試一試？！這里又有怎樣的玄機呢？ 簡證：為表達的方便，下面以五位數為例給出一種證明思路.設n?abcde，任意重排數字后得到的一個數是n’?cedba.不妨設n＞n’，則 x?abcde?cedba??10000a?1000b?100c?10d?e???10000c?1000e?100d?10b?a??9999a?990b?9900c?90d?999e

?9?1111a?110b?1100c?10d?111e?

顯然x是9的倍數.令x的數位上的數字之和是S?x?，則S?x?也是9的倍數.∵x最多是五位數，∴S?x??9，18，27，36或45.而上述5個數的數位上的數字之和都為9.對于其他任意多位自然數的情形，證明思路完全相同，只是表達的不同而已.最后筆者要指出的是，上面這些形式上很簡單的問題，要想理解它們真的很容易，所以每一個數學愛好者都可以來碰碰運氣，試試是不是能證明它.不過在這里要提醒大家的是，象角谷猜想這樣的問題，已經有無數的數學家和數學愛好者嘗試過，其中不乏天才和世界上第一流的數學家，但他們都沒有成功.如果你想在幾小時之內就找到一個漂亮的“證明”，那幾乎是異想天開，“白日做夢”.也許有的讀者會說，假如有一個很大的正整數，經過演算結果得不到1怎么辦？那確實是一個了不起的發現，你就等于是把角谷猜想推翻了！不過，最好還是不要急于在這些問題上花太多的時間，只有現在打下良好、堅實的基礎，才能向這樣的數學高峰攀登，也才有可能獲得成功.參考文獻：

1.王雪琴.一個數串猜想的證明.中學數學教學參考，2002，（1、2）.2.[美]米歇爾?埃克.數學黑洞.參考消息，1993，（3月14日—17日）.3.陳星火.用計算機在局部范圍內驗證數學猜想.中學生數學，2001（11）.附錄：作者簡介

林闖，男，1973年生，中共黨員，數學教育專業本科

學歷，中學一級教師，安徽省蕪湖縣大閘中學數學教師，數學教研組組長，蕪湖縣首批“教壇新星”、“骨干教師”。本人在緊張的教育教學工作之余，熱心于解題研究和趣味數學研究工作。近年來成果頗豐，有關研究論文在省、市、縣各級評比中屢屢獲獎，并先后在《中學數學研究》（廣

州）、《考試》、《學習方法報》、《初中生數學學習》、《中國

教育科研與實踐》、《初中數語外輔導》、《時代數學學習》、《現代中學生》、《數學大世界》、《數理天地》、《中學教育

科研》、《中學生數學》、《初中數學教與學》等雜志發表教

育教學論文和解題研究文章20余篇。

聯系方式：

Tel：（辦）0553-8241107（宅）0553-8241131（手）***E-mail：linchuang2005@sohu.com

第四篇：數字教學論文

題目

【內容摘要】 隨著信息技術的發展在教育中的應用，數字化教學資源日益受到人們的青睞。它不僅可以傳播大量的教學信息，而且還給學生以清晰明快的感受，有利于激發學生的興趣，突出教學重難點，改變學生的學習方式，從而提高課堂教學效率，更好的完成教學過程。

【關鍵詞】數字資源 興趣 小學數學課堂 數學教學

隨著計算機網絡技術的迅速發展，網絡作為一種新的教育媒介，已成為學生“自主學習、主動探究”的有力工具。作為教師應該充分發揮自己的主導作用，在網絡環境下，通過各種有效的手段、方法來培養學生良好的網絡學習習慣，使學生在新的學習環境中能更快、更積極的參與到教學活動中來。多媒體網絡這一先進的教育技術手段，正深刻影響和改變小學數學教學。

《小學數學新課程標準》提出：學有用的數學，就是讓學生從生活中發現數學，從生活中提出數學問題，運用生活知識分析、解決問題的能力，對這一過程就是要把生活呈現在課堂教學中來。隨著“班班通”工程被廣泛應用，它以形象生動的畫面，言簡意賅的解說，動聽的音樂，達到了“要我學”到“我要學”的轉變。

一、運用數字資源創設情境，激發學生的學習興趣。

教育心理學研究表明：學習動機中最現實、最活躍的因素是認識的興趣，人們在滿懷興趣的狀態時所學的一切，常常掌握得迅速而又牢固。興趣是一個人積極探究某種事物或愛好某種活動的傾向，積極的思維是建立在濃厚的學習興趣和豐富的情感基礎上的。正如愛因斯坦所說的：“興趣是最好的老師”。

利用數字資源教學以其鮮明的圖像、生動的形象、靈活多變的放映特點和媒體豐富的表現、交互功能引起學生的注意，新穎的手段最大的限度地展現學生的聯想思維，豐富的資源最大限度地滿足學生的需求，非常符合學生的心理特征，能夠充分滿足他們的心理需求，從而很好地激發了他們的學習興趣。

例如：在講《認識圖形》一課時，我利用數字資源創設了如下情境：在優美的音樂聲中，出示了各種圖片，讓他們從中找出不同類型的圖形。這種鮮艷的色彩，生動逼真的動畫，大大激發了學生的興趣，也激發了他們的好奇心和求知欲。這樣，課的一開始，就把學生的注意力吸引過來了，老師在教的過程中也能順利進行，同時也提高了教學效率。

二、使用數字資源的直觀性，化難為易，突破難點，改變學生的學習方式

數學本來就是一種抽象的教學，在傳統的教學中，主要以口語交流為主，以模型、掛圖、實物演示和板書為輔，學生在學習時，常常感到單調、枯燥、注意力容易分散，學習效果不佳。而數字資源教學集聲音、圖形、圖像、視頻和文字等于一體，產生出生動活潑的效果，有助于提高學生的學習興趣和記憶能力。并具有形象具體，動靜結合，聲色兼備等獨特功能，解決老師難以講清，學生難以聽懂的內容，從而有效的實現精講，突出重點，突破難點。

例如：在教學《垂直》一課時，由于學生剛剛接觸幾何，他們在理解上有很

多的困難，特別是很難理解“互相垂直”是什么意思，這是一個重點，也是一個難點。但這個知識點的理解對學生以后學習給三角形畫高也有很大的影響。所以，在這里就需要借助課件，幫助學生深刻認識。在學生認識了相交的基礎上，使用課件出示一組相交的直線，然后讓學生觀察兩條直線相交成幾個角？都是什么角？學生會很快發現兩個銳角，兩個鈍角。然后課件演示，轉動其中的一條直線，使其中的一個角成為直角，隨時問：當其中的一個角成為直角時，其他三個角是什么角？學生很自然的推出也都是直角，這時可以引出“互相垂直”的概念，當兩條直線相交成直角時，這兩條直線叫做互相垂直。在這個過程中，利用數字資源進行了動態的模擬兩條直線由相交關系到垂直關系，化靜為動，變抽象為形象，有效地幫助學生認識了垂直，從而突破了這節課的難點，提高了教學效率，也培養了學生的空間想象能力。這一動態直觀有效的降低了學生學習的難度。

三、運用數字資源有效的利用課堂時間，提高教學效率。

心理學研究表明：人類的認識活動是從感性認識逐漸上升到理性認識的，這是人類認識過程所遵循的一般規律。在教學過程中要想解決直接經驗與間接經驗，實際與理論間的矛盾，利用多媒體是一種行之有效的手段，可以把文字、圖形、聲音、動畫、視頻、圖像等信息集于一體。

例如：在教學相遇問題時，首先讓學生審題，用多媒體的動畫功能演示出題目的意思，讓學生更好的理解題意，觀察與操作融為一體，從不同的角度豐富了學生的感性認識，掃清了學習障礙。課堂教學過程的中心，完成課時教學目的，這也往往是衡量一堂課成敗的重要標準之一。提高教學效率，往往也提高了教學效果。多媒體可在較短的時間內提供大量的信息，調動學生的積極性和能動性豐富知識內容，擴大知識視野，提高教學效率。

四、合理利用數字資源，避免華而不實。

每種教學手段都存在其局限性和有效地使用范圍，每種教學技術手段都有其自身的價值和存在的意義。黑板、粉筆、掛圖、模型等傳統的教學工具，在學校教學活動中同樣具有獨特的生命力。因此，在課堂教學中，可以根據不同的教學內容、教學要求，有針對性地選擇多媒體。適當地引用多媒體輔助教學，避免華而不實。有的教師過分追求課堂全程效果，整節課從頭至尾都在使用課件。更有甚者，只追求課件的“外在美”，忽視了重點、難點的解決，他們把課件做漂亮，而不知用課件解決了數學教學中的什么問題，輔助教學輔助何處；有的過分地追求“多媒體”，忽視對班級學生認知水平的研究。要改變這些現象，關鍵是要注重實效，把“是否體現了計算機這一先進的教學工具的優越性，是否有助于減輕教師和學生負擔，提高課堂教學效益和效率。”放在首位。

總之，在數學教學中恰當選擇和運用數字資源最佳作用點進行輔助教學，既培養學生濃厚的學習興趣，又提高教學效果，還達到人人都能滿足不同的學習需求，最大限度的開發潛能，倡導學生自主式學習，探索式學習的教學目的。而一線教師在平常的數學教學中多運用電教手段，提高教學水平，培養出更多的創新人才。

【參考文獻】《小學教學新課程標準》

第五篇：數字農業論文

姓名：張文文

數字農業論文

學號：A10150323

學院：工程學院

班級:管理類1503

聯系方式:***

物聯網的應用及發展前景

關鍵詞：物聯網技術

網絡結構 應用模式 應用領域

應用前景

摘要：物聯網被稱為信息技術的第三次革命性創新.本文主要介紹了物聯網的概念、體系架構以及物聯網的應用,并討論了物聯網的發展前景以及發展中面臨的相關問題。

1.引言

物聯網（IOT）是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發展階段。它有兩層意思：其一，的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；其二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，也就是物物相息。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用于網絡的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網是互聯網的應用拓展，與其說物聯網是網絡，不如說物聯網是業務和應用。因此，應用創新是物聯網發展的核心，以用戶體驗為核心的創新2.0是物聯網發展的靈魂。

2.物聯網的關鍵技術 2.1.RFID RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。2.2.傳感器技術

傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件（如光、熱、濕度）或化學組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其它裝置或器官 2.3.無線傳感網絡（WSN）

無線傳感網絡（WSN）是由大量傳感器節點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網絡系統，其目的是協作感知，采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象信息，它能夠實現數據的采集的量化，處理融合和傳輸應用。2.4.RFID和WSN融合

RFID側重于識別，能夠實現對目標的標識和管理，同時RFID系統具有讀寫距離有限、抗干擾性差、實現成本較高的不足；WSN側重于組網，實現數據的傳遞，具有部署簡單，實現成本低廉等優點，但一般WSN并不具有節點標識功能。RFID與WSN的結合存在很大的契機。

3物聯網的網絡結構

最底層是傳感器網絡層，即以傳感器、RFID以及各種手機、PDA等機器終端為主，完成對底層信息的全面感知和采集功能；

第二層是傳輸網絡層，即通過現有的互聯網、廣電網絡、無線通信網等網絡，實現數據的匯聚和傳輸功能；

第三層是中間件層，通過構建中間件來屏蔽各類傳輸網絡的差異性，為上層應用提供統一的數據調用接口，同時對傳輸網絡層匯聚上來的信息進行理解、推理和決策；

最上層是應用和服務層，即通過對調用數據的處理和解決方案來管理和控制手機、PC等終端設備，實現人們所需要的應用服務；或者與行業專業技術深度融合，與行業需求結合，實現行業智能化。

4.物聯網的應用模式

根據其實質用途可以歸結為兩種基本應用模式：

?對象的智能標簽。通過NFC、二維碼、RFID等技術標識特定的對象，用于區分對象個體，例如在生活中我們使用的各種智能卡，條碼標簽的基本用途就是用來獲得對象的識別信息；此外通過智能標簽還可以用于獲得對象物品所包含的擴展信息，例如智能卡上的金額余額，二維碼中所包含的網址和名稱等。?對象的智能控制。物聯網基于云計算平臺和智能網絡，可以依據傳感器網絡用獲取的數據進行決策，改變對象的行為進行控制和反饋。例如根據光線的強弱調整路燈的亮度，根據車輛的流量自動調整紅綠燈間隔等。

5.物聯網的應用領域

物聯網用途廣泛，遍及智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業監測、環境監測、路燈照明管控、景觀照明管控、樓宇照明管控、廣場照明管控、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領域。

5.1.智能交通 目前的智能交通系統（ITS，Intelligent Transport System）主要包括以下幾個方面：先進的交通信息服務系統、先進的交通管理系統、先進的公共交通系統、先進的車輛控制系統、先進的運載工具操作輔助系統、先進的交通基礎設施技術狀況感知系統、貨運管理系統、電子收費系統和緊急救援系統。

5.2智能物流

5.2.1 智能物流是將RFID技術、數據通信傳輸技術、控制技術及計算機技術等應用在物流配送系統中，幫助實現物品跟蹤與信息共享，提高物流企業的運行效率，實現可視化供應鏈管理，提升物流信息化程度。其中，RFID作為前端的自動識別和數據采集技術，被應用在物流的零售、存儲、運輸、配送／分銷和生產等各主要作業環節，是實現智能物流的重點。

（1）提高物流基礎設施的信息化和自動化水平

通過將RFID標簽放置在貨柜、集裝箱、車輛等物流基礎設施內，在物流企業倉庫內部、出入庫口、物流關卡等安裝RFID讀寫器，實現物品自動化出入庫、盤點、交接環節中的RFID信息采集，達到對物品庫存的透明化管理。通過RFID技術與物流運輸設備的結合，可以進行物流基礎設施信息化的升級，提高其信息化和自動化水平。

（2）促進物流功能的整合 通過RFID技術整合物流系統的功能，提升原系統效率。RFID有助于實現物流系統內部多個業務環節之間的信息共享和自動化，整合多個業務功能，從而有效提升系統的整體運作效率。

（3）提高物流市場流通效率，規范物流市場秩序

RFID技術能夠快速、準確地采集相關數據，保證企業及供應鏈內數據信息的及時性、可靠性、有效性和安全性，實現對各類數據信息的全程監管，改善諸多領域（如糧食物流、應急物流、食品安全）缺乏有效監管的現狀。此外，將RFID與傳感器技術及無線通信技術相結合，還能夠實現對重要物品（如危險品、藥品）的在途監控，便于進行管理和監督。

5.2.2 智能物流的發展重點：

（1）貨運集裝箱追蹤與管理

實時記錄箱、貨、流信息，開關箱時間和地理位置信息，實現集裝箱物流信息的全程實時在線監控。

（2）貨運車輛的跟蹤與管理

為道路貨運車輛貼上RFID標簽，標簽中記錄車牌號、運輸起訖地點、運輸線路、車輛所屬運輸企業、貨物基本信息等。

（3）配送中心管理

在貨品包裝箱外加貼RFID標簽，并在配送中心收貨處、倉庫入口／出口處等地安裝固定RFID讀寫器，在搬運設備上安裝移動RFID讀寫器，以及配合使用手持讀寫器，實現對配送中心貨物的出入庫管理。

（4）航空集裝設備及行李追蹤

通過使用RFID電子標簽和讀寫設備，機場可以建立起自動管理行李的新流程，用以追蹤旅客行李，保證其安全流動，同時縮短行李處理時間，提升行李標簽的識別率。

5.3 環境監測

物聯網技術中有傳感器和通信技術，它能大大提高我們獲取各個事物信息的能力，提高環境監測過程中的信息傳送、信息采集以及實時監控水平，增加人對于環境的監測能力，甚至未來可能會增強人類對于環境的調控能力。

5.3.1.物聯網如今在環境監測中的應用

(1)大氣污染監測

如今我國城市空氣質量堪憂，尤其是一些大中型城市，一些由重型工業發展而來以及人口持續增多的城市大氣污染都相對嚴重。其中就有人們熟知的PM2.5，而物聯網技術就能夠有效的應用到大氣污染的監測過程中，監測空氣中可吸入顆粒物的含量，空氣中有毒有害物質的含量，甚至能夠監測大氣中的氧氣含量、二氧化碳含量、氮氣含量等等。并且通過實時傳輸就能夠把監測器上的相關數據傳輸到氣象控制中心，再傳輸給電視臺新聞中心等告知民眾。我國在城市空氣質量監測的物聯網應用上確實已經有一個完善的體系。

(2)水污染監測

在河流河道水質監測中，水庫水質監測中，污水處理質量監測中都已經進行了物聯網技術的應用。通過傳感器監測水質中含有的各種污染物含量，氣體含量，有毒有害物質含量；而后傳送到中央控制系統中，計算機自動進行比對分析判斷水質情況和水質安全情況，所有的數據都會自動進行儲存備案，一旦發現問題自動報警，而且人也能夠對系統進行干預，人為進行實時的監測觀察。

(3)海洋污染監測

我國的海洋污染物聯網系統建設還處于初期階段，但是很多國家都很早就對海洋污染監測的物聯網系統建設進行著研究。海洋污染物聯網系統建設能夠監測一個國家海洋的水質情況，污染物情況，能夠在發生一些人為災害或者自然災害時及時的發現、及時處理。比如能夠在發生核污染時及時發現污染物是否達到國家的近海，在發生輪船原油泄漏時也能夠及時的判斷原有泄露的污染情況并及時的作出處理，控制污染。所以說海洋環境監測也有著極高的必要性。(4)生態環境監測

生態環境的物聯網監測系統其實是一個較為寬泛的系統概念，但也已經逐步的被應用，一般來說這樣的一個檢測系統不僅僅包括以上提及的幾個已經投入使用的環境監測系統，它還包括視頻監控系統，生態環境的中的生物、動物生存情況的監測等等一系列的監控。最終匯集到中央控制系統中。生態環境的物聯網監測應用主要是在一些自然保護區，沙漠綠植研究，生態惡化監測中逐步被應用。5.4醫療健康

5.4.1醫用傳感器和生物醫學傳感器研制：包括新型醫學傳感技術的研制；小型化、微型化醫用傳感器研制；醫用傳感器的模塊化設計；醫用多傳感器融合技術；綜合運用數字信號處理、模式識別、分布式計算等技術，實現對多模醫學信息自動分析綜合，實現初步自動決策和評估。

5.4.2高安全可靠性：針對物聯網醫療器械特殊的使用環境和對象，綜合質量管理、風險評估、人機功效等手段，研究醫療器械的可靠性、安全性。

5.4.3大規模數據分析及智能決策：研究基于云計算的大規模醫療數據分析方法及網絡系統；基于專家數據庫診斷、治療智能決策系統；基于多模信息融合的醫療決策推理機；復雜醫療事件的實時分析方法

5.5.食品溯源

綜合利用網絡技術、無線傳輸技術，實現短信、二維碼、POS機等多終端追溯農產品質量。當農產品出現質量問題時，政府可及時調度產品下架處理，實現宏觀調控；消費者可采取法律手段，維護自身權益。高運輸效率，盡量避免無效運輸。

5.6智能家居

5.6..1 基于樓宇對講系統技術的智能家居系統 由于樓宇保安對講系統產業化成熟，并使單純的樓宇對講系統向家庭自動化系統過渡，產品基于樓宇對講系統技術(系統結構和傳輸系統)，在各戶室內分機增添功能終端設備(防盜、防火、照明、家用電器等)，通過與房地產企業之間的合作進行銷售。國內有實力的對講廠家，都致力于智能家居系統應用及推廣，如：冠林推出的AH8000數字家居系統。AH8000系統室內終端是集成可視對講功能、安防功能、門禁功能、信息功能、多媒體功能、電器控制功能、IP電話功能為一體的網絡控制產品;采用最先進的數字通訊技術，對住宅內的照明，火災，安防，煤氣感應，遠程抄表，數碼家電等器具進行集中控制;同時可通過因特網用電腦，電話，手機對相關設備進行遠程控制。該產品已被列為國家康居示范工程選用產品。

5.6.2 基于現場總線技術的家庭自動化系統

基于現場總線技術的智能家居系統技術含量高、功能強，實施容易，多與工程配套，銷售多采用跟裝修公司和設計師合作的方式。智能燈光控制系統大都采用總線技術，如ABB、奇勝、索博等。ABBpriOn系列房間控制解決方案是目前國內集成家用電器設備功能最多的房屋控制解決方案。它將采光、照明、采暖、溫度和家電等多種房間控制需求集成到一個控制面板上進行操作。控制面板采用3.5英寸彩色觸摸顯示屏，可以直觀顯示多種家用電氣設備的工作狀態。用戶只要在簡潔美觀的壁掛式面板上通過點擊按鈕就可以完成各項復雜操作;同時，用戶可以通過prion系列對建筑物內的每一個房間的相關設備進行逐一設定與控制。該方案榮獲《時尚家居》“2010最時尚家居用品”大獎。

5.6..3 基于智能手機的智能家居系統

基于智能手機的智能家居系統屬新興產業技術，利用人們隨身攜帶的智能手機與中央控制器進行會話，并在中央控制器的控制下，通過相應的硬件和執行機構，實現對家電的遠程控制和家庭內部狀況的實時監測。“Android@Home”正是屬于此類產品。這類產品的銷售模式目前尚不明朗，筆者認為根據消費類電子產品的特點，銷售方式應該會以跟裝修公司和設計師合作為主。

6.物聯網領域的前景及機遇和挑戰

6.1物聯網應用前景和發展展望：物聯網的發展代表了整個社會信息化的發展方向。就產業來說，長期的發展目標是 實現人與人之間無縫的聯系和溝通。這個目標發展到現在，已經基本實現了。那么今后向什么方向發展？2009 年開始，以“物聯網”、“智能地球”為代表的信息化概念在全球范圍內出 現，為通信產業未來的發展指明了方向。在全球金融危機后期的大背景下，物聯網的本質是行業信息化，各國政府大力推動物聯網發展的動力在于尋找新的經濟增長點和創造就業。在這樣的大背景下，在全球范圍內，運營商 成為了物聯網的重要推動者。運營商將在物聯網的發展中獲得巨大的利益，同時帶領整個通 信產業，朝一個更深入的方向發展。6.2物聯網規模化發展面臨三大挑戰

從整個物聯網的發展情況來看，我們認為物聯網仍然處在一個規模成長前夜的階段。要實現規模化的發展，仍面臨著一系列的瓶頸，需要解決一系列的問題。這些問題概括總結起來就是橫向欠缺整合，縱向亟待深入。與之相對應的還有第三個問題，就是伴隨物聯網進一步的發展和規模化，將會對通信網絡產生壓力，并且產生一系列的新問題，需要對整個基礎 網絡針對物聯網進行優化。6.3總結來說，物聯網的規模化發展，面臨的三大挑戰是：

第一，需要實現物聯網橫向的整合，打造社會公共的物聯網基礎架構。并在標準化、規 范化的基礎上，形成真正的物聯網產業聯盟。

第二，需要促進物聯網在各個行業的縱深發展。應抓住新的關鍵技術、政府示范項目以 及新的商業模式等契機，實現重點行業的突破，并由點帶面，促進整個物聯網向各個行業的 縱深發展。

第三，基礎網絡優化。通信產業界形成共識，就是物聯網的規模化發展，將對基礎網絡產生一系列優化的需求。比如為了滿足龐大的物的數量，要對號碼優化；為了滿足物的低功 耗、低移動的影響，要對無線資源進行優化等。