《数字黑洞》论文

第一篇：《数字黑洞》论文

横看成岭侧成峰，远近高低各不同

——由《数字黑洞》引出的思考

在今年春光明媚的4月，全国各地的数学教师相聚在西子湖畔，参加“千课万人”全国小学数学生本课堂教学研讨观摩活动，而我有幸成为其中一员，去聆听专家教授的授课，与全国各地的小学数学教师一起接受最新的数学理念。在这4天的学习中，最让我难忘的是华应龙老师的《多位数减法练习课》。也许，有的老师会说，不就是练习课嘛，练习课除了做题还是做题，还能翻出什么花样来，但是，华应龙老师的这堂课，却让我回到了童年，回到了我的小学课堂上，我在课堂中认真听讲、认真思考。

练习课的质量取决于什么？练习课的价值是巩固所学的知识，形成一定的技能，发展学生的思维，激发起进一步学习的兴趣。因此，一节练习课肯定需要一定量的练习。可是，衡量一节练习课的质量就是看练习题的数量吗？真是那样的话，“熟能生巧”的同时就“熟能生厌”了。与传统的练习课相比，华应龙老师的课没有丝毫的练习课的味道，但是却达到了练习课的目的。从杭州听课回来后，我也摸索着，找了资料，准备了这一堂汇报课。

【课堂回放】

情境导入：看似成功，实则失败

故事情境导入，提出问题：旅行箱设置什么密码？

讲故事：（出示图片）小明将要参加一个夏令营，他的爸爸给他买了一个带密码的旅行箱。他很高兴，但过后，他又想：万一我把密码忘了，可怎么办啊？我应该设什么密码好呢？这时，他爸爸说：“儿子，我们一起玩个游戏，做完这个游戏，你就能知道密码设什么最好，即使你把密码忘了，也能把这个密码很快的找到。”同学们，你们想一起玩这个游戏吗？

学生很有兴致的回答：想。

师：小明的爸爸对他说：你看看这个密码箱上的密码是由几位数字组成的？ 学生仔细观察图片后，齐答：三位。

师：好，那你就写出三个不同的数字。（师板书：三个不同数字）也请同学们在你的练习本上写出三个不同的数字。师：你来说说写的是什么数字？ 生：我写的是367。师：他说的对吗？应该是什么？ 生：3、6、7，因为他说的是数字。师：这三个数字可以吗？为什么？ 生：可以，他是用了3个不同的数字。师：老师写的是3、6、12，这样写行不行？ 生齐说：不行不行—— 师：为什么不行？ 生：12是由两个数字组成的，这样就是有四个不同的数字了。师：对，我这里的要求是三个不同的数字，而3、6、12是三个不同的数，不是三个不同的数字。师：小明写的是这样三个数字：4、7、5。（继续幻灯片出示）小明的爸爸说：你用这三个数字，组成一个最大数（板书：最大数）大家一起说小明举出的这几个数字组成的最大数是——

生齐答：754（师板书）师：再组一个最小数。生齐答：457（师板书）

师：组完以后，用最大数减去最小数，这道题就是754—457，我们一起来计算。

（教师带着学生说计算的过程并板书。）

师：计算的结果是297，这样又得到了三个不同的数字。接着再用这三个数字，再组成最大的数和最小的数，分别是多少？再用这两个数相减，又得到三个数字，然后呢？

师：我们按照这样的规则，把你所写的那三个数字所组成的数，一步一步地计算下去，咱们来比一比，看谁在规定的时间内写的算式又对又多。建议大家只写竖式，不用写横式。

反思：导入是小学数学新授课必不可少的环节，是一节课的开始。俗话说“良好的开端是成功的一半。”刚进行到这儿时，我的心中还美滋滋的：我们的学生也不比人家杭州的差，都能回答得很好，情况也进入得不错，这次的课挑这个上，真是上对了，看来同学们对这节课还是有着浓厚的兴趣的。但是，上完课后，根据同个教研组的老师给我的指点，我再回过头来，细细思量，却发现，我的导入看似成功，实则失败。学生在最初的故事情境下，确实兴趣高涨，兴致勃勃，这个密码还真是吸引了他们，但是，我的败笔就在于对于同样的问题，我却提出了两遍。第一遍，学生报给我的数字说成了数，我的问题是他说的对吗？应该是什么？这三个数字可以吗？学生其实已经完全回答正确了：

1、学生把数和数字区分开来了；

2、学生把三个不同的数字这个要点抓住了。但是，第二遍，我自己设了个局，报出3、6、12这三个数，然后又问了一遍这样写行不行？为什么不行？这时，学生就觉得比较奇怪了，为什么相同的问题老师要问两遍呢？他们的兴趣，在不知不觉中已经有所消退了。而实际上，我导入的作用是什么？

1、激发学生上课的兴趣；

2、审清题意，为接下来的内容打基础，做铺垫。而在第一个问题抛出的时候，我的两个目的都已经达到，我却继续抛出相同的第二个问题，这样反而适得其反了。

课堂模仿：只得形似，未得神似

在课堂练习，发现数字黑洞的问题时，我极力模仿华应龙老师的课堂，以其达到如他一致的课堂效果，却未成想到，名师的课堂掌控是长年累月的经验累积得到的，这种课堂掌控不是单靠模仿可以达成的，因为学生的个性是不同的。于是，我的问题就出现了：

学生提笔埋头计算，教师在巡视过程中请一位学生去板演。过了一会，有些学生停笔不再算了，抬头看着板演的学生，并发出了一些议论声。板演的孩子仍然继续埋头苦算，过了一会，被教师请下台了。

师：你们怎么了？怎么都停笔不算了？ 生：后来算出来的数字一样的。师：大家都是这样的吗？ 生点头应是。

师感叹：佩服，佩服我们班的孩子们，你们真棒！老师刚才在看大家计算，算得都很快，也很准确。后来你们再算，我就不看了，站在这里看你们算，看有多少同学能自己发现问题，提出问题。一会，就有同学在下面停笔，并且有小声的议论声了，表示大家有疑问。非常好！那我们一起看看黑板上的算式。看看刚才板演的同学算得对吗？

生齐声答算得对，但是之后又有小声的议论。

师：大家有什么疑问吗？ 生：他后面写的一样的，不用重复写了。师：和刚才这位同学一样的，发现重复就不写了的同学请举手。（大部分孩子举起了手。）师：如果不是这样，不管不顾地一直算下去…… 生接话，一直重复最后这个算式。师：你们好像都上老师的当了，老师说在3分钟内，看谁写得多，其实就想看看大家是不是动脑子。

（学生一脸茫然，但是，教师不为所动，仍按预设讲）

师：刚才我们发现。动脑子的人，算一会儿，出现问题就不算了，可不动脑子的人呢？他就得一直往后算。所以老师想告诉大家一句话（板书：“千金难买回头看”，同时学生读出来。）谁来说说这句话是什么意思？

……

反思：中间的课堂，我极力模仿，甚至将他的台词全都背下来了，照本宣科，但是，效果却是不尽如人意的，在小部分学生发现问题后，我就让板演的同学停笔下去了，这时，板演的同学还未发现问题，台下的大部分同学仍然沉浸在计算中，我就单方面的结束了探究。我的课堂探究是不成功的，是片面的，是形式的，而这也恰恰给接下来的内容留下了隐患。而且，我又犯了与情境导入相同的错误，一再的重复，给人的感觉的是烦琐的，累赘的，因此，从此时开始，学习的兴趣正在走下坡。以至于，我极力想给学生创造一个宽松的环境，但是学生却完全不理会，甚至对我说的话感到非常茫然。之后，更严重的问题出现了。

自主研究：思路闭塞，不见效果（从495引出数字黑洞后，继续研究数字黑洞的内容）

师：刚才我们说的数字黑洞呢？我们开始选择不同的数字，最后都被495给吸进去了。现在你们是不是又有什么新的问题呢？爱因斯坦曾说过：“提出一个问题比解决一个问题更重要！”

学生茫然的看着我，没有我想象中小手林立的情形，只有冷清的课堂，我继续启发：“495是三位数的数字黑洞，那么别的数字黑洞还有吗？你能提出什么建议吗？我们还能研究几位数的数字黑洞呢？”

终于有生举手回答：“那么四位数有没有数字黑洞呢？” 师：还有吗？

生：那么五位数、六位数、七位数的数字黑洞分别是什么呢？

师：老师也来提一个问题，如果三位数中，有2个数字是相同的，可以吗？好，接下来，请同学们选一个自己感兴趣的问题来试一试。

学生继续练习多位数的减法。

反思：我的自主研究是非常失败的，由于，之前没有让学生很好的理解、领悟495的数字黑洞，再加上之前，学生对于学习的兴起已经开始减退，于是，在这个环节就出现了研究的思路闭塞，经过教师的一再点拨，才有学生想出最简单的一个问题：四位数有没有数字黑洞。反思这种情况的出现：

1、是由于学生的素质；

2、是由于教师的教学出现了问题。最主要的原因还是我的教学出现了问题。在之前的发现问题，发现规律中，我给的时间不够，学生的理解不到位，虽然，学生对数字黑洞很有兴趣，但是没有知识的铺垫，他们也只能望“题”兴叹。总体来说，我关于数字黑洞的这一堂课是非常失败的。

【课堂改进与收获】

通过这一堂汇报课，我认识到，上课要有自己的风格，每一个学生都是一个鲜活的个体，学生是活的，教材是死的，生搬硬套于教学来说是最忌讳的。偶然的一次机会，听到了另一位名师关于数字黑洞的论调，对我的触动非常大。结合华应龙老师与另一位名师的想法，我有了如下的改进与收获：

一、上课要有自己的思想，不生搬硬套 俗话说，好的开始是成功的一半，那么对于一节课来说，导入是非常重要的，华应龙老师的导入是以故事入手，吸引学生的是解决密码问题的小游戏，而我对于这节课，完全没有自己的思考，只是在听华老师上的时候觉得很吸引我，这节课上得非常棒，我就模仿着上了，连导入都是照搬照抄，完全没有自己的思想，关于数字黑洞这节课，甚至都没有仔细去研究。

在课后，我静下心来，认真的研读了教材，查找了资料。数字黑洞这节课的内容是人教版五年级上册第31页《什么是“数字黑洞”》，那么，其实这个内容的弹性很大，放在四、五、六年级上都可以，四年级上这节课，我们可以采取华应龙老师的做法，将它上成一节练习课，因为，数字黑洞是与数字有关的，涉及到计算，而在四年级，多位数的加减法早已学习完毕，知识衔接完全没有问题。而在五、六年级上这节课，我们则可以将它上成一节知识介绍性的课，数字黑洞：数学中借用黑洞这个词，指的是某种运算，这种运算一般限定从某些整数出发，反复迭代后结果必然落入一个点或若干点。数字黑洞运算简单，结论明了，易于理解，故人们乐于研究。但有些证明却不那么容易。

一个苹果与一个苹果交换后，还是一个苹果；而一种思想与另一种思想交换后就有两种思想，甚至三种思想。因此，要想上好一节课，除了在前人的肩膀上前进外，还需要自己的思考、钻研。

二、上课要有自己的风格，不极力模仿

每个个体都是不同的，模仿得再像，毕竟还是模仿。我将华应龙老师的台词全都背下来，可是，我却完全上不出他的风格，这正是本课的最大败笔。

练习课的常貌一般是通过大量的习题，通过大量扳着面孔的题目对计算中的各个问题进行有针对性的训练，而华应龙老师的这节练习课，别有一番风味，把冷饭炒成了诱人的扬州炒饭。他的课练习量足，但是，却不让人觉得厌烦，没有一般练习课的除了做题还是做题的感觉。而我的课呢，所谓画虎不成反类犬：

一、练习量不足，因为，前半节课的没有效率，导致后半节课的时间来不及，草草收尾。

二、重点不明确，数字黑洞的认识和以数字黑洞为媒介的练习，我花的时间基本差不多。

三、没有以个人魅力去赢取学生的注意力，也就是说，上课没有自己的风格。

总之，教学是一门高深的学问，只有不断地反思，不断地学习，不断地思考，才有进步的可能。就是在一次次的上课中，反思中，我们才会逐渐成熟起来，逐渐增强自己的教学能力，形成自己的教学风格。凡事多思，一节课不只是一种传统的上法，如同一座山，从不同的角度看，它就会呈现出不同的面貌，“横看成岭侧成峰，远近高低各不同。”这句诗很好的诠释了这个道理。

第二篇：《黑洞》论文

论黑洞

摘要：黑洞（Black

hole）是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种密度无限大，体积无限小的天体，所有的物理定理遇到黑洞都会失效。

黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩产生的。黑洞的质量极其巨大，而体积却十分微小，它产生的引力场极为强劲，以至于任何物质和辐射在进入到黑洞的一个事件视界（临界点）内，便再无法逃脱，甚至目前已知的传播速度最快的光（电磁波）也逃逸不出。

黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出紫外线和X射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。并且，我们可以根据史瓦西半径，可计算出一个天体要维持形态的最小半径，根据黑洞的半径可反推算其质量。

一、黑洞的物质介绍

“黑洞”这个名字，总是令人遐想联翩。那么，究竟什么是“黑洞”呢？

这个名字的第一个字“黑”，表明它不会向外界发射或反射任何光线，也不会发射或反射其他形式的电磁波——无论是波长最长的无线电波还是波长最短的γ射线。因此人们无法看见它，它绝对是“黑”的。第二个字“洞”，说的是任何东西只要一进入它的边界，就休想再溜出去了，它活像一个真正的“无底洞”。[3]

也许有人会想：假如我用一只超级巨大的探照灯对准黑洞照过去，像照妖镜照住“妖怪”那样，黑洞不就“现原形”了吗？错了！射向黑洞的光无论有多强，都会被黑洞全部“吞噬”，不会有一点反射。这个“无底洞”，照样还是那么“黑”。把这种奇特的天体称为“黑洞”，真是太妙了。黑洞并不是科学家在一夜之间突然想到的。早在1798年，法国科学家拉普拉斯就根据牛顿建立的力学理论推测：“一个直径像地球、密度为太阳250倍的发光恒星，在其引力作用下，将不允许它的任何光线到达我们这里。”

这话是什么意思呢？我们不妨先从宇宙飞船说起。宇宙飞船要摆脱地球的引力进入行星际空间，速度至少要达到11.2千米/秒，否则它就永远逃不出地球引力的控制。这11.2千米/秒的速度，就是任何物体从地球引力场中“逃逸”出去所需的最低速度，称为地球的“逃逸速度”。太阳的引力比地球引力强大得多，因此太阳的逃逸速度也要比地球的大得多，为618千米/秒。再进一步，要是一个天体的逃逸速度达到了光速，那么就连光线也不可能从它那里逃逸出去了。这样的天体就是黑洞，拉普拉斯所说的那个恒星便是生动的一例。光是宇宙间跑得最快的东西，既然连光都逃不出黑洞，那么其他一切东西也就休想逃出去了。

随着科学的发展，人们对黑洞的认识也越来越深入。如今，关于黑洞的更准确的说法是：“黑洞是广义相对论预言的一种特殊天体。它的基本特征是有一个封闭的边界，称为黑洞的‘视界’；外界的物质和辐射可以进入视界，视界内的东西却不能逃逸到外面去。”正因为黑洞如此“只进不出、贪得无厌”，所以才有了一个不雅的外号：“太空中最自私的怪物”。

不过，事情也不是那么简单。出乎人们意料，黑洞这个“怪物”，有时候竟然还十分“慷慨”。这又是怎么一回事呢？原来，在20世纪70年代，英国科学家霍金等人以量子力学为基础，对黑洞作了更缜密的考察，结果发现黑洞会像“蒸发”那样稳定地往外发射粒子。考虑到这种“蒸发”，黑洞就不再是绝对“黑”的了。霍金还证明，每个黑洞都有一定的温度，而且质量越小的黑洞温度就越高，质量越大的黑洞，其温度反而越低。大黑洞的温度很低，蒸发也很微弱；小黑洞的温度很高，蒸发也很猛烈，类似剧烈的爆发。一个质量像太阳那么大的黑洞，大约需要一年才能蒸发殆尽；但是质量和一颗小行星相当的小黑洞，竟然会在一秒钟内就蒸发得干干净净！

二、黑洞的形成根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。

等恒星的半径小到一特定值(天文学上叫“史瓦西半径”)时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的，当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢)，由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。

三、光被吸收的原因

光的发展可以分为几个时期，萌芽时期、几何光学时期、波动光学时期、量子光学时期以及现代光学时期。

17世纪，意大利格里马第首先得到光的衍射现象。他发现点光源的情况下，一根直杆的影子比假设光沿直线传播应有的宽度稍微大一点，也就是说光不严格安智贤传播，而会绕过障碍物前进。接着1672-165年间胡克也观察到衍射现象。并且和玻意耳独立研究了薄膜产生的彩色干涉条纹。这些都是光的波动性的萌芽。

在1801年杨氏通过著名的“杨氏双缝干涉实验”满意地揭示了白光下薄膜颜色的由来。还第一次测定了光的波长。1815年菲尼耳补充了惠更斯原理。形成了人们熟知的惠更斯-菲尼耳原理，运用这个原理不仅仅能圆满地解释光在均匀的各向同性的介质中直线传播，还能解释光通过障碍物时发生的衍射现象。因此，它成为了波动光学的一个重要原理。

1900年普克郎引进量子概念后，解决了波动理论不能解释的黑体辐射问题，并且得到了黑体辐射公式。他的理论开始突破经典物理在围观的束缚。打开了认识光的微粒性的途径。第一个完全肯定光除了波动性还有粒子性的是爱因斯坦在1905年发表的论文中。指出电磁辐射不仅被发射和吸收是以能量的微粒的形式出现而且以是速度c在空间当中运动。即光以微粒的形式存在。因此，即使是光，也无法逃逸出黑洞。

四、黑洞的观测

黑洞的确无法观测到,但是黑洞引力产生的现象却可以被科学家观测到：（1）双星吸积,即黑洞对周围恒星的吸积现象是可以被观测的.（2）黑洞接近无限大的引力可以某恒星的光线弯曲很厉害产生的引力透镜让我们看到恒星的全貌,即使该恒星背面我们没有黑洞帮忙是永远也看不到的.（3）黑洞吸积物质会产生非常强大的X射线暴.我们的科学家就是通过这些现象再加以计算推断就知道是不是黑洞了.许多黑洞的四周都环绕着一些天体，通过观察这些天体的行为，可以推断出黑洞的存在。然后，使用所猜测黑洞四周的天体运动测量值便可以计算黑洞质量。

您要寻找的就是那些运动表现似乎受到周围巨大质量影响的星体或气盘。例如，倘若某个可见星体或气盘在不稳定地运动或旋转，但又找不到附近有导致这种运动的可见原因。并且这种不明因素产生了某种效应，而这种效应似乎是由质量比太阳大三倍的天体（由于质量太大而不可能是中子星）造成的。那么，这种运动就有可能是黑洞导致的。然后，可以通过观测黑洞对可见天体产生的效应来估算黑洞质量。

例如，在星系NGC

4261的核心，有一个旋转的棕色螺旋形吸积盘。该吸积盘的大小与太阳系相当，但重量是太阳的12亿倍。既然存在质量如此巨大的吸积盘，就暗示着它的内部可能有一个黑洞。

五、黑洞质量的计算

根根据史瓦西半径，可计算出一个天体要维持形态的最小半径，根据黑洞的半径可反推算其质量，Rs=2Gm/c^2

推导过程：

由

F=GmM/r^2

得知

r

越小

则F越大

而引力F

正比于

物体吸引落下速度V

且速度V最大值为c

求星体半径临界直(V=c之

r

临界直)

;

即史瓦西半径

由

F=ma=mg

得

GMm/r^2

=

mg

故

g

=

GM/r^2

由固定重力场位能得非固定重力场位能公式

a.将

E=mgh

代换成E=GMmh/r^2

且

h=r

故

E=GMm/r

表位能

b.列受星体吸引物质之速度与位能对应式

求得临界半径r(史瓦西半径)

1/2

mv^2

=

GMm/r

做

洛伦兹

变换

1/2

mv^2/√(1-v^2/c^2)=

GMm/r√(1-v^2/c^2)

得到r

=

2GM/V^2

当v=c

求r之临界直

则全式可得

Rs

=

2GM/c^2

;

Rs为史瓦西半径

;

左为史瓦西半径公式

(G为引力常数

M为恒星质量

c为光速)

如果仅从史瓦西半径

看，所有半径尺度和质量大小的黑洞的存在都是可能的参考文献：

《光学教程》姚启钧著

《时间简史》霍金著

《果壳中的宇宙》霍金著

《广义相对论》爱因斯坦著

—

END

—

第三篇：“数字黑洞”及其简易证明

“数字黑洞”及其简易证明

安徽省芜湖县大闸中学林闯2411

21近年来，在各级各类数学竞赛或数学考试中屡屡出现一类所谓的“数字黑洞”问题。这类问题既有趣、又神秘，还很怪异，往往让人琢磨不透.而教辅杂志或互联网上的相关文章大多数总是惊叹这些“数字黑洞”是如何的奇妙，如何的乖巧，却对它们的内在奥秘闭口不提.即使是少数专业杂志上给出了严格的证明，但一般也用到了较高深的数论知识，非普通读者可以轻松阅读.笔者经过仔细研究，对一些常见于书报的“数字黑洞”得到了一些相对浅显的、变通的证明，目的是想让更多的读者不光“知其然”，而且“知其所以然”.通过这些简易的证明，足以让读者承认这些“数字黑洞”的真实存在，并且能够透视出真正操纵它们的“幕后黑手”.下面，笔者就来给读者朋友们介绍几个著名的“数字黑洞”及其简易证明.问题1：（2003年青岛市中考数学试题）探究数字“黑洞”：“黑洞”原指非常奇怪的天体，它体积小，密度大，吸引力强，任何物体到了它那里都别想再“爬”出来．无独有偶，数字中也有类似的“黑洞”，满足某种条件的所有数，通过一种运算，都能被它“吸”进去，无一能逃脱它的魔掌．譬如：任意找一个3的倍数的数，先把这个数的每一个数位上的数字都立方，再相加，得到一个新数，然后把这个新数的每一个数位上的数字再立方、求和，„，重复运算下去，就能得到一个固定的数T＝，我们称它为数字“黑洞”．T为何具有如此魔力？通过认真的观察、分析，你一定能发现它的奥秘！

分析：如果我们先取18，首先我们得到1383513，然后是

F531333153，接下去又是153，于是就陷在“153153”（F代表上述的变换规则，下同）这个循环中了。

再举个例子，最开始的数取756，我们得到下面的序列：

FFFFF7566847921080513153

F153”这个循环中。随这次复杂了一点，但是我们最终还是陷在“153

便取一个其他的3的倍数的数，对它进行这一系列的变换，或迟或早，你总会掉

F153”这个“死循环”中，或者说，你总会得到153.于是我们可以到“153

猜想“黑洞”T＝153.现在要讨论的问题是：是否对于所有的符合条件的自然数都是如此呢？

西方把153称作“圣经数”。这个美妙的名称出自圣经《新约全书》约翰福音第21章.其中写道：耶稣对他们说：“把刚才打的鱼拿几条来.” 西门· 彼得就去把网拉到岸上.那网网满了大鱼，共一百五十三条；鱼虽这样多，网却没有破.圣经数这一奇妙的性质是以色列人科恩发现的。英国学者奥皮亚奈，对此作出了证明.《美国数学月刊》对有关问题还进行了深入的探讨.以下笔者给出一种中学生可以看得懂的验证方法.具体探究步骤是：页 第 1 页共

1.设nx1x2xk,当k5时，有

FnFx1x2xkF99993k＜103k

又由指数函数的性质（上高中时会学到），可得，k＜10k4，所以 103k＜

10310k410k1即FnFx1x2xk＜10k1，也就是对于5位以上的整数，每

做一次变换它的数位都会减少若干位，所以经过有限次变换后其数位必然收缩到

五位以下.2.现在的问题归结为探讨4位及4位以下的整数n的“黑洞”是否存在的问题，于是问题就变得简单的多了.对于1位数和2位数我们可以很轻松地验证

不存在“黑洞”，而对于任意一个3位数或4位数，因为每个数的操作步骤的不

确定性和无法预测性，所以很难用一个纯粹的、数学的方法来证明它一定会掉进

F153”这个循环中，笔者也没有见到可以浅显地证明它的相关文章.“153

但是，因为我们所要验证的数字的个数是有限个，所需要进行的推算也应该是有

限步（如果不出意外的话），所以我们完全可以让计算机来完成这有限步的验算

工作.对计算机编程感兴趣的读者可以自己动手（或向计算机老师请教）来编制一

个简单的程序：对所有4位数以内的3的倍数，即从3到9999这3333个自然数

进行一一验证，最后你会惊奇地发现，所有的3的倍数经过一系列的规定运算后

无一例外地都会掉进153这个数字“黑洞”之中.这也应该算是一个“人机联手”的证明范例吧！

问题2：（西西弗斯串）任取一个自然数数串，例如35962，数出这数中的偶

数字个数、奇数字个数及所有数字的个数，就可得到2、3、5，用这3个数组成下一个数字串235.对235重复上述程序，就会得到1、2、3，将数串123再重复

进行，仍得123.于是123就是一个数字黑洞.分析：读者肯定会问，是否对于每一个数最后都能得到123呢？用一个大数

试试看。例如：***92222，在这个数中偶数字、奇数字及全部数字

个数分别为11、9、20，将这3个数合起来得到11920，对11920这个数串重复

这个程序得到235，再重复这个程序得到123，于是便进入“黑洞”了.这就是的数字黑洞“西西弗斯串”.它也是因为一个著名的古希腊神话而得名.我国大多数数学爱好者最早了解这个数字黑洞，大概是得益于美国宾夕法尼

亚大学教授米歇尔埃克的《数学黑洞》一文，此文曾被连载在《参考消息》199

3年3月14日—17日的报纸上.然而遗憾的是，连这位著名的大数学家米老师也

不能给出一个让人信服的证明.但令人振奋的是，9年后的2002年，我国北京师

范大学附属中学的王雪琴老师却给出了一个巧妙的、简洁的证明.有兴趣的读者

可以去研读文[1].问题3：（角谷猜想）任取一个自然数，如果它是偶数，我们就把它除以2，如果它是奇数，我们就把它乘3再加上1.在这样一个变换下，我们就得到了一

个新的自然数.如果反复使用这个变换，我们就会得到一串自然数.或迟或早，你

总会掉到4→2→1这个循环中，或者说，你总会得到1.分析：这个问题大约是在二十世纪五十年代被提出来的.在西方它常被称为

西拉古斯(Syracuse)猜想，因为据说这个问题首先是在美国的西拉古斯大学被研

究的；而在东方，这个问题由将它带到日本的日本数学家角谷静夫的名字命名，被称作角谷猜想.角谷静夫在谈到这个猜想的历史时讲：“一个月里，耶鲁大学的所有人都着

力于解决这个问题，毫无结果。同样的事情好象也在芝加哥大学发生了.有人猜

想，这个问题是苏联克格勃（前苏联特工组织——作者注）的阴谋，目的是要阻

碍美国数学的发展。不过我对克格勃有如此远大的数学眼光表示怀疑.这种形式

如此简单，解决起来却又如此困难的问题，实在是可遇而不可求.”

比如说我们先取5，首先我们得到3×5+1=16，然后是16÷2=8，接下去是4，2和1，由1我们又得到4，于是我们就陷在4→2→1这个循环中了.再举个例子，最开始的数取7，我们就会得到下面的序列：

7→22→11→34→17→52→26→13→40→20→10→5→16→8→4→2→1这次复杂

了一点，但是我们最终还是陷在4→2→1这个循环中.随便取一个其他的自然数，对它进行这一系列的变换，或迟或早，你总会掉到4→2→1这个循环中，或者说，你总会得到1.已经有人用计算机对所有小于100×250=***400的自

然数进行验算，无一例外.那么，是否对于所有的自然数都是如此呢？这看起来

是个多么简单的问题啊！但读者朋友们可千万别小看这个“简单”得连小学二、三年级学生都能看懂的问题，要想证明它却是非常之难！二十多年前，有人向伟

大的匈牙利数论学家保尔·厄尔多斯(Paul Erdos)介绍了这个问题，并且问他怎

么看待现代数学对这个问题无能为力的现象，厄尔多斯回答说：“数学还没有准

备好来回答这样的问题.”

这种神奇的力量不知来自何方，是否可解释为一个很大的或很小的输入，最

终都能得到一个稳定的输出，使一个无限的宇宙缩小为一个可控制的有限的宇宙

呢.多么有趣的数字黑洞呀！

这里给读者提供一个QBASIC小程序，用来快速验证角谷猜想。

REM──验证角谷猜想──

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

问题4：（2004年全国初中数学联赛CASIO杯武汉选拔赛试题）重排任一个

三位数三个数位上的数字（三个数字不完全相同），得到一个最大的数和一个最

小的数，它们的差构成另一个三位数（允许百位数字为零）。再重复以上过程，问重复2003次后所得的数是多少？证明你的结论.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.这显然是一个三位数的数字“黑洞”问题，这个“黑洞”就是495.所以原问题的答案是495.简证：任取一个三位数nabca、b、c为0到9的数字，不妨设a≤b≤c.因为a、b、c不完全相同，所以两个等号不可能同时取到.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证毕.问题5：（卡布列卡猜想）印度数学家卡布列卡在研究数学问题时发现一个有趣的现象：用不完全相同的四个数字组成一个四位数，将组成这个四位数的四个数字重新排序，组成一个最大的数和一个最小的数，并用最大的数减去最小的数，对减得的差再重复上述操作，差如果不够四位数时，用零补位。不断地做下去，最后变成了一个固定不变的数：6174.卡布列卡做过大量的试验，结果不论从任何满足条件的四位数开始，最后总能变成6174.因此，卡布列卡风趣地把6174叫做卡布列卡常数.分析：例如，我们从4231开始，首先把4231重新排列成4321和1234，两数相减得3087；再把3087重新排列成8730和0378，两数相减得8352；再把8352重新排列成8532和2358，相减得6174；再把6174重新排列成7641和1467，两数相减仍然得6174.4231：4321-1234=30873087：8730-0378=8352；

8352：8532-2358=6174；6174：7641-1467=6174.再比如对于3109，9310-0139=9171，9711-1179=8532，8532-2358 =6174。而6174这个数也会变成 6174，7641-1467=6174.这是一个四位数的数字“黑洞”问题，“黑洞”就是6174.前苏联作家高基莫夫在其所著的《数学的敏感》一书中，曾把它列作“没有揭开的秘密”。事实上，这里的证明方法完全类似于问题4的“简证”，只不过是讨论的情形多几种罢了.请读者自行证明，在此不再赘述.于是乎这个“卡布列卡猜想”在今天应该改名为“卡布列卡定理”了.有时候“黑洞”并不仅仅只有一个数，而是有好几个数，它们像走马灯一样兜圈子，但又仿佛孙悟空跌进了如来佛的手掌心。例如，对于五位数，已经发现

了两个“圈”，它们分别是{63954，61974，82962，75933}与{62964，71973，83952，74943}。有兴趣的读者不妨自己验证一下。

问题6：（神秘的9）对于任意一个两位以上的m位自然数，如果重新任意排列这些数字，构成另一个m位数，在这两个数中，用较大的数减去较小的数，得到一个差，把差的各个数位上的数字加起来，如果是m1位数，就再把它的m1个数字加起来，如此下去，最后得到的总是9。

例如任取七位数1879314，如果重新排列这些数字，任意构成一个七位数（例如3714819），在这两个数中，用较大的数减去较小的数得到的差1835505，把差的各个数位上的数加起来，得到一个两位数，就再把它的两个数字加起来，最后得到的是9。（如1+8+3+5+5+0+5=27，2+7=9）.又比如取两位数37，73-37=36，3+6=9.再比如取27位数***666777888999，有

***555666777888-***666777888999

=***888888888889，8×25+7+9=216，2+1+6=9.怎么样，服不服？不服你再用别的数字试一试？！这里又有怎样的玄机呢？ 简证：为表达的方便，下面以五位数为例给出一种证明思路.设nabcde，任意重排数字后得到的一个数是n’cedba.不妨设n＞n’，则 xabcdecedba10000a1000b100c10de10000c1000e100d10ba9999a990b9900c90d999e

91111a110b1100c10d111e

显然x是9的倍数.令x的数位上的数字之和是Sx，则Sx也是9的倍数.∵x最多是五位数，∴Sx9，18，27，36或45.而上述5个数的数位上的数字之和都为9.对于其他任意多位自然数的情形，证明思路完全相同，只是表达的不同而已.最后笔者要指出的是，上面这些形式上很简单的问题，要想理解它们真的很容易，所以每一个数学爱好者都可以来碰碰运气，试试是不是能证明它.不过在这里要提醒大家的是，象角谷猜想这样的问题，已经有无数的数学家和数学爱好者尝试过，其中不乏天才和世界上第一流的数学家，但他们都没有成功.如果你想在几小时之内就找到一个漂亮的“证明”，那几乎是异想天开，“白日做梦”.也许有的读者会说，假如有一个很大的正整数，经过演算结果得不到1怎么办？那确实是一个了不起的发现，你就等于是把角谷猜想推翻了！不过，最好还是不要急于在这些问题上花太多的时间，只有现在打下良好、坚实的基础，才能向这样的数学高峰攀登，也才有可能获得成功.参考文献：

1.王雪琴.一个数串猜想的证明.中学数学教学参考，2002，（1、2）.2.[美]米歇尔埃克.数学黑洞.参考消息，1993，（3月14日—17日）.3.陈星火.用计算机在局部范围内验证数学猜想.中学生数学，2001（11）.附录：作者简介

林闯，男，1973年生，中共党员，数学教育专业本科

学历，中学一级教师，安徽省芜湖县大闸中学数学教师，数学教研组组长，芜湖县首批“教坛新星”、“骨干教师”。本人在紧张的教育教学工作之余，热心于解题研究和趣味数学研究工作。近年来成果颇丰，有关研究论文在省、市、县各级评比中屡屡获奖，并先后在《中学数学研究》（广

州）、《考试》、《学习方法报》、《初中生数学学习》、《中国

教育科研与实践》、《初中数语外辅导》、《时代数学学习》、《现代中学生》、《数学大世界》、《数理天地》、《中学教育

科研》、《中学生数学》、《初中数学教与学》等杂志发表教

育教学论文和解题研究文章20余篇。

联系方式：

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

第四篇：数字教学论文

题目

【内容摘要】 随着信息技术的发展在教育中的应用，数字化教学资源日益受到人们的青睐。它不仅可以传播大量的教学信息，而且还给学生以清晰明快的感受，有利于激发学生的兴趣，突出教学重难点，改变学生的学习方式，从而提高课堂教学效率，更好的完成教学过程。

【关键词】数字资源 兴趣 小学数学课堂 数学教学

随着计算机网络技术的迅速发展，网络作为一种新的教育媒介，已成为学生“自主学习、主动探究”的有力工具。作为教师应该充分发挥自己的主导作用，在网络环境下，通过各种有效的手段、方法来培养学生良好的网络学习习惯，使学生在新的学习环境中能更快、更积极的参与到教学活动中来。多媒体网络这一先进的教育技术手段，正深刻影响和改变小学数学教学。

《小学数学新课程标准》提出：学有用的数学，就是让学生从生活中发现数学，从生活中提出数学问题，运用生活知识分析、解决问题的能力，对这一过程就是要把生活呈现在课堂教学中来。随着“班班通”工程被广泛应用，它以形象生动的画面，言简意赅的解说，动听的音乐，达到了“要我学”到“我要学”的转变。

一、运用数字资源创设情境，激发学生的学习兴趣。

教育心理学研究表明：学习动机中最现实、最活跃的因素是认识的兴趣，人们在满怀兴趣的状态时所学的一切，常常掌握得迅速而又牢固。兴趣是一个人积极探究某种事物或爱好某种活动的倾向，积极的思维是建立在浓厚的学习兴趣和丰富的情感基础上的。正如爱因斯坦所说的：“兴趣是最好的老师”。

利用数字资源教学以其鲜明的图像、生动的形象、灵活多变的放映特点和媒体丰富的表现、交互功能引起学生的注意，新颖的手段最大的限度地展现学生的联想思维，丰富的资源最大限度地满足学生的需求，非常符合学生的心理特征，能够充分满足他们的心理需求，从而很好地激发了他们的学习兴趣。

例如：在讲《认识图形》一课时，我利用数字资源创设了如下情境：在优美的音乐声中，出示了各种图片，让他们从中找出不同类型的图形。这种鲜艳的色彩，生动逼真的动画，大大激发了学生的兴趣，也激发了他们的好奇心和求知欲。这样，课的一开始，就把学生的注意力吸引过来了，老师在教的过程中也能顺利进行，同时也提高了教学效率。

二、使用数字资源的直观性，化难为易，突破难点，改变学生的学习方式

数学本来就是一种抽象的教学，在传统的教学中，主要以口语交流为主，以模型、挂图、实物演示和板书为辅，学生在学习时，常常感到单调、枯燥、注意力容易分散，学习效果不佳。而数字资源教学集声音、图形、图像、视频和文字等于一体，产生出生动活泼的效果，有助于提高学生的学习兴趣和记忆能力。并具有形象具体，动静结合，声色兼备等独特功能，解决老师难以讲清，学生难以听懂的内容，从而有效的实现精讲，突出重点，突破难点。

例如：在教学《垂直》一课时，由于学生刚刚接触几何，他们在理解上有很

多的困难，特别是很难理解“互相垂直”是什么意思，这是一个重点，也是一个难点。但这个知识点的理解对学生以后学习给三角形画高也有很大的影响。所以，在这里就需要借助课件，帮助学生深刻认识。在学生认识了相交的基础上，使用课件出示一组相交的直线，然后让学生观察两条直线相交成几个角？都是什么角？学生会很快发现两个锐角，两个钝角。然后课件演示，转动其中的一条直线，使其中的一个角成为直角，随时问：当其中的一个角成为直角时，其他三个角是什么角？学生很自然的推出也都是直角，这时可以引出“互相垂直”的概念，当两条直线相交成直角时，这两条直线叫做互相垂直。在这个过程中，利用数字资源进行了动态的模拟两条直线由相交关系到垂直关系，化静为动，变抽象为形象，有效地帮助学生认识了垂直，从而突破了这节课的难点，提高了教学效率，也培养了学生的空间想象能力。这一动态直观有效的降低了学生学习的难度。

三、运用数字资源有效的利用课堂时间，提高教学效率。

心理学研究表明：人类的认识活动是从感性认识逐渐上升到理性认识的，这是人类认识过程所遵循的一般规律。在教学过程中要想解决直接经验与间接经验，实际与理论间的矛盾，利用多媒体是一种行之有效的手段，可以把文字、图形、声音、动画、视频、图像等信息集于一体。

例如：在教学相遇问题时，首先让学生审题，用多媒体的动画功能演示出题目的意思，让学生更好的理解题意，观察与操作融为一体，从不同的角度丰富了学生的感性认识，扫清了学习障碍。课堂教学过程的中心，完成课时教学目的，这也往往是衡量一堂课成败的重要标准之一。提高教学效率，往往也提高了教学效果。多媒体可在较短的时间內提供大量的信息，调动学生的积极性和能动性丰富知识内容，扩大知识视野，提高教学效率。

四、合理利用数字资源，避免华而不实。

每种教学手段都存在其局限性和有效地使用范围，每种教学技术手段都有其自身的价值和存在的意义。黑板、粉笔、挂图、模型等传统的教学工具，在学校教学活动中同样具有独特的生命力。因此，在课堂教学中，可以根据不同的教学内容、教学要求，有针对性地选择多媒体。适当地引用多媒体辅助教学，避免华而不实。有的教师过分追求课堂全程效果，整节课从头至尾都在使用课件。更有甚者，只追求课件的“外在美”，忽视了重点、难点的解决，他们把课件做漂亮，而不知用课件解决了数学教学中的什么问题，辅助教学辅助何处；有的过分地追求“多媒体”，忽视对班级学生认知水平的研究。要改变这些现象，关键是要注重实效，把“是否体现了计算机这一先进的教学工具的优越性，是否有助于减轻教师和学生负担，提高课堂教学效益和效率。”放在首位。

总之，在数学教学中恰当选择和运用数字资源最佳作用点进行辅助教学，既培养学生浓厚的学习兴趣，又提高教学效果，还达到人人都能满足不同的学习需求，最大限度的开发潜能，倡导学生自主式学习，探索式学习的教学目的。而一线教师在平常的数学教学中多运用电教手段，提高教学水平，培养出更多的创新人才。

【参考文献】《小学教学新课程标准》

第五篇：数字农业论文

姓名：张文文

数字农业论文

学号：A10150323

学院：工程学院

班级:管理类1503

联系方式:***

物联网的应用及发展前景

关键词：物联网技术

网络结构 应用模式 应用领域

应用前景

摘要：物联网被称为信息技术的第三次革命性创新.本文主要介绍了物联网的概念、体系架构以及物联网的应用,并讨论了物联网的发展前景以及发展中面临的相关问题。

1.引言

物联网（IOT）是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。它有两层意思：其一，的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

2.物联网的关键技术 2.1.RFID RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。2.2.传感器技术

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其它装置或器官 2.3.无线传感网络（WSN）

无线传感网络（WSN）是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作感知，采集和处理网络覆盖区域中感知对象信息，它能够实现数据的采集的量化，处理融合和传输应用。2.4.RFID和WSN融合

RFID侧重于识别，能够实现对目标的标识和管理，同时RFID系统具有读写距离有限、抗干扰性差、实现成本较高的不足；WSN侧重于组网，实现数据的传递，具有部署简单，实现成本低廉等优点，但一般WSN并不具有节点标识功能。RFID与WSN的结合存在很大的契机。

3物联网的网络结构

最底层是传感器网络层，即以传感器、RFID以及各种手机、PDA等机器终端为主，完成对底层信息的全面感知和采集功能；

第二层是传输网络层，即通过现有的互联网、广电网络、无线通信网等网络，实现数据的汇聚和传输功能；

第三层是中间件层，通过构建中间件来屏蔽各类传输网络的差异性，为上层应用提供统一的数据调用接口，同时对传输网络层汇聚上来的信息进行理解、推理和决策；

最上层是应用和服务层，即通过对调用数据的处理和解决方案来管理和控制手机、PC等终端设备，实现人们所需要的应用服务；或者与行业专业技术深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化。

4.物联网的应用模式

根据其实质用途可以归结为两种基本应用模式：

对象的智能标签。通过NFC、二维码、RFID等技术标识特定的对象，用于区分对象个体，例如在生活中我们使用的各种智能卡，条码标签的基本用途就是用来获得对象的识别信息；此外通过智能标签还可以用于获得对象物品所包含的扩展信息，例如智能卡上的金额余额，二维码中所包含的网址和名称等。对象的智能控制。物联网基于云计算平台和智能网络，可以依据传感器网络用获取的数据进行决策，改变对象的行为进行控制和反馈。例如根据光线的强弱调整路灯的亮度，根据车辆的流量自动调整红绿灯间隔等。

5.物联网的应用领域

物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

5.1.智能交通 目前的智能交通系统（ITS，Intelligent Transport System）主要包括以下几个方面：先进的交通信息服务系统、先进的交通管理系统、先进的公共交通系统、先进的车辆控制系统、先进的运载工具操作辅助系统、先进的交通基础设施技术状况感知系统、货运管理系统、电子收费系统和紧急救援系统。

5.2智能物流

5.2.1 智能物流是将RFID技术、数据通信传输技术、控制技术及计算机技术等应用在物流配送系统中，帮助实现物品跟踪与信息共享，提高物流企业的运行效率，实现可视化供应链管理，提升物流信息化程度。其中，RFID作为前端的自动识别和数据采集技术，被应用在物流的零售、存储、运输、配送／分销和生产等各主要作业环节，是实现智能物流的重点。

（1）提高物流基础设施的信息化和自动化水平

通过将RFID标签放置在货柜、集装箱、车辆等物流基础设施内，在物流企业仓库内部、出入库口、物流关卡等安装RFID读写器，实现物品自动化出入库、盘点、交接环节中的RFID信息采集，达到对物品库存的透明化管理。通过RFID技术与物流运输设备的结合，可以进行物流基础设施信息化的升级，提高其信息化和自动化水平。

（2）促进物流功能的整合 通过RFID技术整合物流系统的功能，提升原系统效率。RFID有助于实现物流系统内部多个业务环节之间的信息共享和自动化，整合多个业务功能，从而有效提升系统的整体运作效率。

（3）提高物流市场流通效率，规范物流市场秩序

RFID技术能够快速、准确地采集相关数据，保证企业及供应链内数据信息的及时性、可靠性、有效性和安全性，实现对各类数据信息的全程监管，改善诸多领域（如粮食物流、应急物流、食品安全）缺乏有效监管的现状。此外，将RFID与传感器技术及无线通信技术相结合，还能够实现对重要物品（如危险品、药品）的在途监控，便于进行管理和监督。

5.2.2 智能物流的发展重点：

（1）货运集装箱追踪与管理

实时记录箱、货、流信息，开关箱时间和地理位置信息，实现集装箱物流信息的全程实时在线监控。

（2）货运车辆的跟踪与管理

为道路货运车辆贴上RFID标签，标签中记录车牌号、运输起讫地点、运输线路、车辆所属运输企业、货物基本信息等。

（3）配送中心管理

在货品包装箱外加贴RFID标签，并在配送中心收货处、仓库入口／出口处等地安装固定RFID读写器，在搬运设备上安装移动RFID读写器，以及配合使用手持读写器，实现对配送中心货物的出入库管理。

（4）航空集装设备及行李追踪

通过使用RFID电子标签和读写设备，机场可以建立起自动管理行李的新流程，用以追踪旅客行李，保证其安全流动，同时缩短行李处理时间，提升行李标签的识别率。

5.3 环境监测

物联网技术中有传感器和通信技术，它能大大提高我们获取各个事物信息的能力，提高环境监测过程中的信息传送、信息采集以及实时监控水平，增加人对于环境的监测能力，甚至未来可能会增强人类对于环境的调控能力。

5.3.1.物联网如今在环境监测中的应用

(1)大气污染监测

如今我国城市空气质量堪忧，尤其是一些大中型城市，一些由重型工业发展而来以及人口持续增多的城市大气污染都相对严重。其中就有人们熟知的PM2.5，而物联网技术就能够有效的应用到大气污染的监测过程中，监测空气中可吸入颗粒物的含量，空气中有毒有害物质的含量，甚至能够监测大气中的氧气含量、二氧化碳含量、氮气含量等等。并且通过实时传输就能够把监测器上的相关数据传输到气象控制中心，再传输给电视台新闻中心等告知民众。我国在城市空气质量监测的物联网应用上确实已经有一个完善的体系。

(2)水污染监测

在河流河道水质监测中，水库水质监测中，污水处理质量监测中都已经进行了物联网技术的应用。通过传感器监测水质中含有的各种污染物含量，气体含量，有毒有害物质含量；而后传送到中央控制系统中，计算机自动进行比对分析判断水质情况和水质安全情况，所有的数据都会自动进行储存备案，一旦发现问题自动报警，而且人也能够对系统进行干预，人为进行实时的监测观察。

(3)海洋污染监测

我国的海洋污染物联网系统建设还处于初期阶段，但是很多国家都很早就对海洋污染监测的物联网系统建设进行着研究。海洋污染物联网系统建设能够监测一个国家海洋的水质情况，污染物情况，能够在发生一些人为灾害或者自然灾害时及时的发现、及时处理。比如能够在发生核污染时及时发现污染物是否达到国家的近海，在发生轮船原油泄漏时也能够及时的判断原有泄露的污染情况并及时的作出处理，控制污染。所以说海洋环境监测也有着极高的必要性。(4)生态环境监测

生态环境的物联网监测系统其实是一个较为宽泛的系统概念，但也已经逐步的被应用，一般来说这样的一个检测系统不仅仅包括以上提及的几个已经投入使用的环境监测系统，它还包括视频监控系统，生态环境的中的生物、动物生存情况的监测等等一系列的监控。最终汇集到中央控制系统中。生态环境的物联网监测应用主要是在一些自然保护区，沙漠绿植研究，生态恶化监测中逐步被应用。5.4医疗健康

5.4.1医用传感器和生物医学传感器研制：包括新型医学传感技术的研制；小型化、微型化医用传感器研制；医用传感器的模块化设计；医用多传感器融合技术；综合运用数字信号处理、模式识别、分布式计算等技术，实现对多模医学信息自动分析综合，实现初步自动决策和评估。

5.4.2高安全可靠性：针对物联网医疗器械特殊的使用环境和对象，综合质量管理、风险评估、人机功效等手段，研究医疗器械的可靠性、安全性。

5.4.3大规模数据分析及智能决策：研究基于云计算的大规模医疗数据分析方法及网络系统；基于专家数据库诊断、治疗智能决策系统；基于多模信息融合的医疗决策推理机；复杂医疗事件的实时分析方法

5.5.食品溯源

综合利用网络技术、无线传输技术，实现短信、二维码、POS机等多终端追溯农产品质量。当农产品出现质量问题时，政府可及时调度产品下架处理，实现宏观调控；消费者可采取法律手段，维护自身权益。高运输效率，尽量避免无效运输。

5.6智能家居

5.6..1 基于楼宇对讲系统技术的智能家居系统 由于楼宇保安对讲系统产业化成熟，并使单纯的楼宇对讲系统向家庭自动化系统过渡，产品基于楼宇对讲系统技术(系统结构和传输系统)，在各户室内分机增添功能终端设备(防盗、防火、照明、家用电器等)，通过与房地产企业之间的合作进行销售。国内有实力的对讲厂家，都致力于智能家居系统应用及推广，如：冠林推出的AH8000数字家居系统。AH8000系统室内终端是集成可视对讲功能、安防功能、门禁功能、信息功能、多媒体功能、电器控制功能、IP电话功能为一体的网络控制产品;采用最先进的数字通讯技术，对住宅内的照明，火灾，安防，煤气感应，远程抄表，数码家电等器具进行集中控制;同时可通过因特网用电脑，电话，手机对相关设备进行远程控制。该产品已被列为国家康居示范工程选用产品。

5.6.2 基于现场总线技术的家庭自动化系统

基于现场总线技术的智能家居系统技术含量高、功能强，实施容易，多与工程配套，销售多采用跟装修公司和设计师合作的方式。智能灯光控制系统大都采用总线技术，如ABB、奇胜、索博等。ABBpriOn系列房间控制解决方案是目前国内集成家用电器设备功能最多的房屋控制解决方案。它将采光、照明、采暖、温度和家电等多种房间控制需求集成到一个控制面板上进行操作。控制面板采用3.5英寸彩色触摸显示屏，可以直观显示多种家用电气设备的工作状态。用户只要在简洁美观的壁挂式面板上通过点击按钮就可以完成各项复杂操作;同时，用户可以通过prion系列对建筑物内的每一个房间的相关设备进行逐一设定与控制。该方案荣获《时尚家居》“2010最时尚家居用品”大奖。

5.6..3 基于智能手机的智能家居系统

基于智能手机的智能家居系统属新兴产业技术，利用人们随身携带的智能手机与中央控制器进行会话，并在中央控制器的控制下，通过相应的硬件和执行机构，实现对家电的远程控制和家庭内部状况的实时监测。“Android@Home”正是属于此类产品。这类产品的销售模式目前尚不明朗，笔者认为根据消费类电子产品的特点，销售方式应该会以跟装修公司和设计师合作为主。

6.物联网领域的前景及机遇和挑战

6.1物联网应用前景和发展展望：物联网的发展代表了整个社会信息化的发展方向。就产业来说，长期的发展目标是 实现人与人之间无缝的联系和沟通。这个目标发展到现在，已经基本实现了。那么今后向什么方向发展？2009 年开始，以“物联网”、“智能地球”为代表的信息化概念在全球范围内出 现，为通信产业未来的发展指明了方向。在全球金融危机后期的大背景下，物联网的本质是行业信息化，各国政府大力推动物联网发展的动力在于寻找新的经济增长点和创造就业。在这样的大背景下，在全球范围内，运营商 成为了物联网的重要推动者。运营商将在物联网的发展中获得巨大的利益，同时带领整个通 信产业，朝一个更深入的方向发展。6.2物联网规模化发展面临三大挑战

从整个物联网的发展情况来看，我们认为物联网仍然处在一个规模成长前夜的阶段。要实现规模化的发展，仍面临着一系列的瓶颈，需要解决一系列的问题。这些问题概括总结起来就是横向欠缺整合，纵向亟待深入。与之相对应的还有第三个问题，就是伴随物联网进一步的发展和规模化，将会对通信网络产生压力，并且产生一系列的新问题，需要对整个基础 网络针对物联网进行优化。6.3总结来说，物联网的规模化发展，面临的三大挑战是：

第一，需要实现物联网横向的整合，打造社会公共的物联网基础架构。并在标准化、规 范化的基础上，形成真正的物联网产业联盟。

第二，需要促进物联网在各个行业的纵深发展。应抓住新的关键技术、政府示范项目以 及新的商业模式等契机，实现重点行业的突破，并由点带面，促进整个物联网向各个行业的 纵深发展。

第三，基础网络优化。通信产业界形成共识，就是物联网的规模化发展，将对基础网络产生一系列优化的需求。比如为了满足庞大的物的数量，要对号码优化；为了满足物的低功 耗、低移动的影响，要对无线资源进行优化等。