Utilizing Open Source Tools for Online Teaching and Learning

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出版者:
作者:Chao, Lee
出品人:
页数:344
译者:
出版时间:
价格:1274.00
装帧:
isbn号码:9781605663760
丛书系列:
图书标签:
  • 在线教学
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具体描述

好的,这是一份基于您提供的书名,但不包含《Utilizing Open Source Tools for Online Teaching and Learning》内容的图书简介,内容详实且力求自然流畅。 --- 《数字孪生:从概念构建到工业落地实践》 本书简介 在第四次工业革命的浪潮中,一项革命性的技术——数字孪生(Digital Twin)——正以前所未有的速度渗透到工程、制造、城市规划乃至医疗健康等多个领域。它不再仅仅是一个科幻概念,而是连接物理世界与数字世界的关键桥梁,是实现智能决策、优化性能和预测未来状态的核心引擎。 《数字孪生:从概念构建到工业落地实践》 是一本深度聚焦于数字孪生技术体系构建、核心模型开发与跨行业实际应用的权威著作。本书旨在为工程师、系统架构师、项目管理者以及决策者提供一套全面、系统且可操作的理论框架和实践指南,帮助他们理解数字孪生如何从基础建模阶段演进至复杂的、全生命周期的工业级应用。 本书的结构设计充分考虑了读者的知识深度和实践需求,从宏观的理论基础到微观的技术实现,层层递进,确保读者不仅知其然,更能知其所以然。 --- 第一部分:数字孪生理论基石与架构解构 本部分为理解数字孪生的理论前提和基础框架奠定坚实的基础。我们将剖析数字孪生超越传统仿真模型的本质差异,探讨其在信息物理系统(CPS)中的核心地位。 第一章:数字孪生的起源与演进: 回溯数字孪生概念的学术渊源,从NASA的“配对实体”到当前工业界广泛接受的“物理实体、虚拟模型、连接机制”三要素模型。深入分析数字孪生与传统仿真、虚拟现实(VR/AR)之间的关键区别,明确其在实时性、双向交互性上的核心价值。 第二章:支撑体系架构解析: 详细阐述一个健壮的数字孪生系统所需依赖的关键技术层级。这包括: 数据采集层: 传感器技术、物联网(IoT)网关及其数据预处理。 模型构建与管理层: 几何建模、物理建模(如有限元分析FEA、计算流体力学CFD)与行为逻辑建模的集成方法。 连接与同步层: 探讨数据同步机制、延迟补偿算法以及状态映射的关键技术。 服务与应用层: 如何通过数字孪生平台提供分析、优化、诊断和预测服务。 第三章:本体论与语义互操作性: 强调数字孪生系统在不同尺度和领域间实现有效通信的必要性。本书将探讨如何利用知识图谱和本体论(Ontology)来标准化描述物理资产的属性、关系和行为,确保模型之间的高效语义互操作。 第二部分:核心建模技术与数据驱动 数字孪生的“灵魂”在于其虚拟模型的精度和实时性。本部分聚焦于构建高保真虚拟模型所需的前沿建模技术,并探讨数据在驱动模型迭代中的关键作用。 第四章:多物理场集成建模方法: 探讨如何将结构力学、热力学、流体力学等多个物理域的模型进行有效耦合。重点介绍多尺度建模技术,如何从微观材料属性过渡到宏观系统行为的预测。 第五章:基于机器学习的孪生校准与增强: 传统的物理模型往往计算量大、参数确定困难。本章介绍如何结合高保真物理模型与数据驱动的机器学习算法(如神经网络、高斯过程回归)。探讨“混合孪生”(Hybrid Twin)的构建思路,利用实时数据对模型参数进行在线校准和漂移补偿,以提升预测精度。 第六章:时空数据管理与可视化: 讲解处理海量、高频、多源异构时序数据的策略。内容涵盖时态数据库(Time-Series Databases)的选择、数据压缩与流式处理技术,以及如何利用先进的可视化手段(如沉浸式环境、交互式3D界面)来直观展示复杂的孪生状态。 第三部分:工业落地实践与应用案例 理论最终需要回归实践。本书的后半部分将深入分析数字孪生在关键工业领域中的具体落地路径、挑战与成功经验。 第七章:智能制造与生产线优化: 聚焦于离散和流程工业中的应用。探讨如何构建制造单元级的数字孪生,用于实时监控设备健康(PHM)、预测性维护(PdM)、工艺流程的瓶颈分析和柔性生产线的快速重构与验证。 第八章:基础设施与智慧城市: 探讨城市级数字孪生(Urban Digital Twin)的构建挑战,特别是如何集成交通流、能源网和环境监测数据。分析其在灾害应急响应、基础设施生命周期管理(如桥梁、隧道)中的应用模式。 第九章:航空航天与复杂系统的全生命周期管理: 以高价值资产(如飞机发动机、大型风力发电机)为例,阐述数字孪生如何贯穿“设计-制造-运行-维护-退役”全过程,实现持续的设计反馈和基于状态的决策制定。 第十章:安全性、伦理与未来展望: 探讨数字孪生系统面临的独特安全挑战(如数据篡改、模型攻击)。讨论数据主权、隐私保护在跨组织孪生应用中的伦理考量,并展望边缘计算、联邦学习等前沿技术如何进一步赋能下一代数字孪生系统。 --- 本书特色 1. 强调实践性: 每一章节均配备了具体的工业案例分析和可参考的技术选型建议。 2. 跨学科整合: 不仅关注工程建模,更深入探讨了数据科学、信息架构和系统工程的交叉融合。 3. 面向未来: 紧密追踪国际标准组织(如DMTF、IEEE)在数字孪生领域的最新进展,确保内容的先进性。 《数字孪生:从概念构建到工业落地实践》 是技术人员从理论迈向工业实践的宝贵参考书,也是企业数字化转型战略规划的必备工具。阅读本书,您将掌握构建和部署下一代智能系统的核心能力。

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读后感

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用户评价

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这本书给我最大的启发在于它彻底颠覆了我对“优质教育资源”的传统定义。在过去,我们往往将注意力集中在那些价格不菲、界面光鲜的商业平台身上,而这本书则带领我们深入探索了社区驱动的创新力量。作者对于如何“定制化”开源软件以满足特定学科(比如需要大量可视化模拟的科学教学)的需求,给出了令人耳目一新的解决方案。其中关于“构建自托管的学术资源库”那一章,内容详实且步骤清晰,它不仅仅是教会你如何安装软件,更重要的是指导你如何构建一个符合学术规范和长期维护需求的数字资产管理系统。这种“由内而外”的赋能,其价值远超购买现成软件的短期便利。它培养的是一种解决问题的思维模式,一种相信可以通过协作和共享来克服技术障碍的信念。整本书传递出一种强烈的信号:教育的未来,掌握在那些愿意动手、乐于分享的实践者手中,而这本书,正是点燃这种实践精神的火种。

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阅读这本书的过程,就像是与一位经验丰富的技术导师进行了一场深入的交流。其叙述的节奏和深度拿捏得恰到好处,既没有让非技术背景的读者望而却步,又保证了专业人士能够从中挖掘出值得深思的优化点。最让我印象深刻的是,作者在讨论如何利用开源工具进行“异步协作”和“个性化反馈”时所展现出的洞察力。他不仅罗列了工具A和工具B,更重要的是,他深入探讨了这些工具背后的“教学理念”是如何通过技术手段得以实现的。比如,如何通过定制化的数据收集模块,精准捕捉学生的学习瓶颈,并自动触发相应的补充材料推送。这已经远远超出了传统工具的使用说明范畴,它触及了教育技术设计的核心——即技术如何服务于更深层次的学习目标。全书的论证结构严谨而富有逻辑,章节间的过渡自然流畅,使得原本看似分散的工具知识点最终汇集成一个有机的、可执行的整体教学生态系统。这种对技术与教育学交汇点的敏锐捕捉,是这本书最宝贵的财富。

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坦白说,当我翻开这本书时,我原本预期会看到一堆枯燥的技术文档的堆砌,但出乎意料的是,作者成功地为这些开源解决方案注入了一种人文关怀的色彩。他没有将工具视为目的,而是将其描绘成实现更优质、更公平教育的桥梁。书中探讨的许多策略,比如如何使用免费的音视频编辑工具来提升课程内容的制作水准,或者如何搭建一个轻量级的社区论坛来促进师生间的情感联结,都充满了对一线教师工作负荷的理解。这种理解体现在每一个细节中——例如,他会考虑到在资源受限的环境下,如何选择对带宽要求最低但功能依然强大的解决方案。读完之后,我感觉自己手中的“数字教具箱”瞬间丰富了许多,而且这些工具都带有“可自我掌控”的属性,这极大地增强了我的教学自主权。它所倡导的不仅仅是“使用”开源,更是“参与”和“贡献”开源社区的精神,这对于重塑教育工作者对数字工具的认知具有深远影响。

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这本书的结构设计非常巧妙,它采取了一种由浅入深的螺旋上升模式。开篇部分对开源生态的哲学进行了简要但有力的阐述,为后续的技术探讨奠定了坚实的理论基础。紧接着,作者便迅速进入到具体的应用场景分析,比如“如何利用开源版本控制系统管理教学大纲的迭代更新”这样的高级应用。这种将高阶概念与日常教学任务相结合的写法,非常适合那些有一定技术基础,但渴望将开源理念融入日常工作流的专业人士。我特别欣赏其中关于“数据互操作性”的讨论,作者详细说明了如何避免被单一商业平台锁定,确保教学数据可以自由迁移和共享。这种前瞻性的视角,让这本书不仅适用于当前的教学环境,更能为未来的教育技术发展趋势提供一种审慎的指南。文字风格上,它保持了一种严谨的学术基调,但行文间又穿插着富有启发性的案例分析,使得即便是严肃的技术讨论读起来也毫不费力。

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这部作品展现了一种极强的实用主义精神,它不拘泥于晦涩的理论阐述,而是直接将读者带入到解决实际问题的操作层面。作者似乎深谙当前教育界面临的数字化转型困境,并以一种近乎“手把手教学”的姿态,引导我们如何驾驭那些功能强大却往往令人生畏的开源资源。我特别欣赏其中对于特定工具链条的深度剖析,它没有停留在泛泛而谈的“推荐列表”上,而是深入到配置、集成乃至故障排除的细节。例如,关于如何利用某个LMS(学习管理系统)的特定插件来实现更具交互性的测验设计,书中给出的步骤清晰得如同精密仪器的操作手册,即便是初次接触这些技术的教育工作者也能迅速上手。这种对操作层面的执着,使得这本书超越了一般的“入门指南”,更像是一本“实战手册”或“工具箱钥匙”。它强调的是效率和可定制性,鼓励读者摆脱商业软件的束缚,构建真正符合自己教学需求的数字学习环境。对于那些预算有限但又追求高质量教学体验的机构或个人而言,这本书无疑提供了一张详尽的路线图,让开源的力量真正转化为触手可及的教学效能。

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