基于虚拟仿真技术的控制工程基础实践教学改革和创新能力培养
《过程控制基础》课程的教学改革与创新
《过程控制基础》课程的教学改革与创新【摘要】本文主要介绍了针对《过程控制基础》课程的教学改革与创新。
在课程背景介绍中，详细分析了课程的现状和存在的问题。
在重点讨论了课程目标的重新设定、教学方法的创新、课程内容的更新、评估方式的改革以及实践教学环节的加强。
通过成果展示展示了教学改革的成果，并对未来的发展进行了展望。
通过对《过程控制基础》课程的教学改革与创新，旨在提升教学的质量，激发学生的学习兴趣，培养学生的实践能力和创新精神，为其未来的发展和就业打下良好的基础。
【关键词】过程控制基础课程、教学改革、创新、课程目标、教学方法、课程内容、评估方式、实践教学、成果展示、未来展望1. 引言1.1 课程背景介绍《过程控制基础》课程是一门重要的工程专业课程，主要旨在帮助学生掌握过程控制的基本理论和实践技能，为其将来的工程实践奠定基础。
随着社会的发展和工程技术的不断更新，传统的教学模式已经不能完全满足学生的需求。
教学改革与创新成为当下的重要课题。
在过去的教学过程中，我们发现学生对于过程控制基础的理解有所欠缺，缺乏实践操作的机会，对于课程的学习兴趣不高。
我们迫切需要对课程进行改革与创新，以提高教学质量，激发学生学习的热情。
通过本次教学改革与创新，我们将重新设定课程目标，更新教学方法和课程内容，改革评估方式，加强实践教学环节，从而使学生能够更深入地理解过程控制基础的知识，并将其运用到实际工程实践中去。
希望通过我们的努力，能够为学生提供更优质的教学服务，培养出更多优秀的工程人才。
2. 正文2.1 课程目标的重新设定在进行《过程控制基础》课程的教学改革与创新中，首先我们需要重新设定课程目标。
传统的课程目标可能只局限于传授基本原理和知识，而新的课程目标应该更加注重培养学生的实践能力和创新思维。
我们重新设定了《过程控制基础》课程的目标为：培养学生掌握过程控制的基本理论和技术，具备解决实际问题和创新应用的能力。
为了达到新设定的课程目标，我们将在教学过程中注重理论与实践的结合，通过案例分析、项目实践等方式让学生更好地理解和运用所学知识。
虚拟仿真软件在机械专业教学中的应用实践
龙源期刊网 虚拟仿真软件在机械专业教学中的应用实践作者：华剑徐小兵来源：《大学教育》2020年第02期[摘要]该研究结合新工科建设和工程教育专业认证工程的背景，提出了将虚拟仿真软件用于机械专业教学的方法。
总体介绍了机械行业虚拟仿真软件的种类、特点、功能以及适用的课程，详细阐述了SolidWorks、Ansvs、Adams和Matlab这四种软件在机械原理、机械设计、机械控制工程基础等课程的应用、实践表明，将上述软件用于机械专业学生的培养，有助于提高学生的创新能力和解决复杂工程问题的能力。
[关键词]机械专业;虚拟仿真软件;创新能力;教学[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2020） 02-0014-03近年来，随工程教育中“新工科”建设的快速开展和工程教育专业认证工作的不断推进，国内各高校在机械工程专业的教学中越来越强调对学生科技创新能力和解决复杂T程问题能力的培养[l]。
要培养上述能力，离不开科学的实践教学体系和完善的校内外实验基地建设[2]。
但目前大多普通本科高校的机械专业实践教学面临如下困难：一是资金、场地和实验人员有限，不能满足培养方案对实践教学所占学时、学分比例以及实验室软硬件建设的要求。
二是考虑到对企业管理、安全生产、经济效益等方面的影响，机械制造企业对学生实习实践的接纳程度逐年下降。
三是由于教学组织、教学手段和教学方法的原因，部分实践环节的现场教学，对提高学生能力的作用有限。
四是实验设备使用频繁，需要定期维护及检修，出故障的概率较高，不利于实践教学的顺利开展。
借助于计算机性能的提高、网络技术的发展以及机械工程仿真软件的推广，虚拟仿真实验为解决机械专业实践教学的上述问题提供了有效手段。
虚拟仿真教学已在能源动力工程等专业[3]、机械原理、机械设计[4-6]等课程的实践教学中得到了广泛应用，对现场实践教学形成了有益补充，并成了机械工程教育中的热点。
长江大学机械设计制造及其自动化专业是湖北省品牌专业、教育部特色专业，于2012年人选教育部卓越工程师教育培养计划。
基于虚拟仿真技术的“原子物理学”教学改革与创新
基于虚拟仿真技术的“原子物理学”教学改革与创新
郭泽平;魏代会
【期刊名称】《教育教学论坛》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】基于虚拟仿真技术的“原子物理学”教学改革与探索将为高校人才培养目标及创新型人才的培养提供新的教学模式,并且符合物理学学科建设的目标和发展方向。
以国家级虚拟仿真一流课程标准为指导,推动信息技术与教育教学深度融合。
将“原子物理学”课程内容与虚拟仿真技术相结合,生动形象地呈现相关物理原理、物理图像、实验过程和物理意义,加深学生对原子物理学知识的理解,建立物理学专业特色鲜明的原子物理学知识教学新模式。
【总页数】4页(P97-100)
【作者】郭泽平;魏代会
【作者单位】广西师范大学物理科学与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】G642.0
【相关文献】
1.原子物理学教学改革和学生创新能力培养的研究
2.基于虚拟仿真技术的控制工程基础实践教学改革和创新能力培养
3.基于虚拟仿真技术的爆轰物理学课程可视化教学方法研究
4.基于虚拟仿真技术的发展心理学实验教学改革——以儿童虚拟养育实验教学为例
5.基于虚拟仿真技术的“工程制图与识图”教学改革与探讨
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国家级虚拟仿真实验教学项目建设与思考
国家级虚拟仿真实验教学项目建设与思考1. 引言1.1 背景介绍随着科技的不断进步，传统的实验教学方法已经不能完全满足教育教学的需求。
传统实验教学存在实验器材昂贵、实验条件受限、安全隐患大等问题，给教师和学生带来了很大的困扰。
而虚拟仿真实验教学项目的出现，可以有效解决这些问题。
通过虚拟仿真技术，学生可以在虚拟环境中进行实验操作，不仅可以节约成本，提高实验效率，还可以有效降低实验风险，提高实验安全性。
虚拟仿真实验教学项目建设也可以提高学生的学习兴趣和参与度。
通过生动逼真的虚拟场景和交互式实验操作，学生更容易理解和掌握实验内容，从而提高学习效果。
虚拟仿真实验还可以打破时间和空间的限制，让学生随时随地都能进行实验操作，为教学提供了更大的便利。
虚拟仿真实验教学项目建设在国家级教育体系中具有重要意义，可以推动教育教学方式的创新和提高教学质量，有助于培养学生的实践能力和创新精神。
加强虚拟仿真实验教学项目建设，不仅是教育教学改革的需要，也是推动教育现代化发展的重要举措。
1.2 问题提出虚拟仿真实验教学项目在我国教育领域日益受到重视，国家级虚拟仿真实验教学项目的建设也逐渐成为教育改革的重要方向。
在建设过程中，我们也面临着一些问题和挑战。
虚拟仿真实验教学项目的建设需要耗费大量的资金和人力资源，而有些学校或地区可能无法承担这样的成本。
虚拟仿真技术的更新换代较快，项目建设需要不断跟进技术发展，并及时更新设备和内容，这也增加了建设的难度和成本。
虚拟仿真实验教学项目的内容设计和教学方法也需要不断改进和完善，以确保项目能够真正起到教学效果。
如何有效解决这些问题，提高项目的建设质量和效果，成为当前国家级虚拟仿真实验教学项目建设中亟待解决的问题。
通过对这些问题进行深入分析和思考，我们可以找到更好的解决方案，推动国家级虚拟仿真实验教学项目的持续发展和进步。
2. 正文2.1 国家级虚拟仿真实验教学项目概述国家级虚拟仿真实验教学项目是利用虚拟现实技术和仿真模拟技术，将实验场景数字化，让学生通过计算机等设备进行虚拟实验操作，达到教学目的的一种教学方式。
国家级虚拟仿真实验教学项目建设与思考
国家级虚拟仿真实验教学项目建设与思考随着信息技术的发展和普及，虚拟仿真实验教学在教育领域的应用越来越普遍。
国家级虚拟仿真实验教学项目的建设不仅可以提高教学质量，提升学生的实践能力和创新能力，还可以促进教育教学和科技创新。
本文将就国家级虚拟仿真实验教学项目的建设与思考进行讨论。
首先，国家级虚拟仿真实验教学项目应该注重多学科融合。
随着知识的不断积累和学科交叉的加深，单一学科的教学模式已经不能满足学生全面发展的需求。
国家级虚拟仿真实验教学项目应该突破学科界限，将不同学科的知识和技能融合在一起，为学生提供跨学科综合实践的机会。
这不仅可以培养学生的综合能力，还可以促进学科之间的交流和互动，推动教学和科技创新。
其次，国家级虚拟仿真实验教学项目应该注重实践性教学。
虚拟仿真实验是一种模拟实验，可以在虚拟环境中进行各种实验操作和数据处理，帮助学生掌握实践技能和解决实际问题的能力。
国家级虚拟仿真实验教学项目应该注重培养学生的实践能力和创新能力，让学生在实验中体验到科学研究的魅力，激发他们对科学问题的兴趣和热情。
再次，国家级虚拟仿真实验教学项目应该注重教学资源的共享和开放。
虚拟仿真实验教学项目需要大量的教学资源和技术支持，而这些资源和技术往往需要大量的投入。
为了更好地推动虚拟仿真实验教学项目的建设，国家级教育部门应该加大对虚拟仿真实验教学项目的资金支持和政策扶持，鼓励高校和科研机构之间的合作，促进教学资源的共享和开放，为全国各地的学生提供优质的虚拟仿真实验教学服务。
最后，国家级虚拟仿真实验教学项目应该注重评估和持续改进。
虚拟仿真实验教学项目的建设是一个长期的过程，需要不断地评估和改进。
国家级教育部门应该建立健全的评估体系和监督机制，定期对虚拟仿真实验教学项目进行评估和监测，及时发现和解决存在的问题。
同时，国家级教育部门应该鼓励高校和科研机构开展虚拟仿真实验教学项目的研究和实践，总结经验和教训，不断改进虚拟仿真实验教学项目的内容和方法，提高教学质量和效果。
做中学、学中创软件工程实践创新能力培养
在每个阶段完成后，学生需要提交相应的阶段性 成果，以供老师评估和指导。
最终成果提交
学生完成整个项目后，需要提交最终成果，包括 项目报告、演示文稿、程序代码等。
老师对项目进行评估和总结
评估方式
老师根据学生的阶段性成果和最终成果，以及学生在项目中的表现，进行综合评估。
项目总结
在项目结束后，老师组织学生进行项目总结，回顾整个项目的实施过程和成果，总结经验和教训。
引导学生主动学习
激发学生学习兴趣
通过引导学生主动学习，能够激发学生的学习兴趣，增强学生的 学习动力，提高学生的学习效果。
培养学生的自主学习能力
学生通过自主学习，能够更好地掌握知识，提高自我学习能力，增 强自信心。
提供学习资源
教师应该为学生提供丰富的学习资源，包括教材、参考书籍、网上 资源等，以便学生能够更好地学习和理解知识。
02
做中学、学中创的培 养方式
基于项目的实践教学
实践教学的重要性
基于项目的实践教学能够让学 生在实际操作中学习理论知识 ，加深对理论知识的理解，同
时提高实际操作能力。
项目的选择
项目的选择应该与课程内容紧密相 关，难度适中，具有实际应用价值 ，以便学生能够充分理解和应用所 学知识。
实践环节的设计
实践环节应该包括需求分析、设计 、编程、测试等多个环节，以便学 生能够全面了解和掌握软件开发的 全过程。
提高个人发展潜力
实践创新能力能够增强学生的自我学习和自我发展能力，提高他们的个人发展潜 力。
培养创新思维和实践能力
创新思维培养
通过实践创新活动，可以培养学生的创新思维，让他们在面 对问题时能够提出新的解决方案。
实践能力提升
国家级虚拟仿真实验教学项目建设与思考
国家级虚拟仿真实验教学项目建设与思考随着信息技术的发展和教育改革的深入，虚拟仿真实验教学成为了教学改革的重要方向之一。
国家级虚拟仿真实验教学项目建设，对于提高教学质量、培养学生创新能力和实践能力具有重要意义。
本文将从国家级虚拟仿真实验教学项目的建设现状和意义、建设思路和方法以及未来发展趋势等方面进行探讨与分析。
虚拟仿真实验教学是利用计算机技术、多媒体技术和网络技术，对传统实验教学进行模拟仿真，使学生可以在虚拟环境中进行实验操作，达到实验效果。
目前，我国的虚拟仿真实验教学项目建设已经取得了一定的成效，一些高校和科研机构建设了一批国家级虚拟仿真实验教学项目，这些项目在化学、物理、生物、计算机等领域均取得了显著的成果。
这些项目不仅为学生提供了更多的实践机会，丰富了实验教学资源，而且提高了学生的实验操作技能和实验设计能力，促进了学生的创新能力培养。
国家级虚拟仿真实验教学项目的建设具有重要的意义。
国家级虚拟仿真实验教学项目建设能够推动高等教育教学改革，提高教育教学水平。
通过虚拟仿真实验教学，学生可以在模拟环境中进行实验操作，不仅可以降低实验教学的费用，减少安全风险，而且可以突破时间和空间的限制，帮助学生更好地理解和掌握实验技能。
国家级虚拟仿真实验教学项目建设有利于提高学生的综合素质和创新能力。
通过虚拟仿真实验教学，学生可以在更加丰富多样的实验环境中进行操作，培养学生的实践能力和创新思维，提高学生的综合素质和创新能力。
国家级虚拟仿真实验教学项目建设对于促进学科交叉和学生跨专业学习具有重要意义。
通过虚拟仿真实验教学，学生可以在跨学科的实验环境中进行操作，拓宽了学生的学科视野，促进了学科之间的融合和交叉，有利于学生跨专业学习和综合能力培养。
国家级虚拟仿真实验教学项目的建设需要遵循一定的思路和方法。
要明确建设目标和定位。
在建设国家级虚拟仿真实验教学项目时，需要明确项目的定位和目标，明确项目的服务对象和服务范围，统筹规划项目的建设内容和资源配置。
虚拟仿真实践教学改革(3篇)
第1篇摘要：随着我国教育事业的不断发展，实践教学在高等教育中的地位日益凸显。
虚拟仿真实践教学作为一种新兴的实践教学方式，具有广阔的应用前景。
本文分析了虚拟仿真实践教学改革的必要性和可行性，提出了虚拟仿真实践教学改革的策略和措施，以期为我国高等教育实践教学改革提供参考。
一、引言实践教学是高等教育的重要组成部分，是培养学生创新能力和实践能力的重要途径。
近年来，随着科技的飞速发展，虚拟仿真技术逐渐应用于实践教学领域，为实践教学改革提供了新的思路和手段。
虚拟仿真实践教学具有以下优势：①降低实验成本；②提高实验安全性；③拓展实验范围；④提高实验效率。
因此，开展虚拟仿真实践教学改革具有重要的现实意义。
二、虚拟仿真实践教学改革的必要性1. 提高实践教学效果传统的实践教学方式存在诸多弊端，如实验设备昂贵、实验条件有限、实验安全性低等。
虚拟仿真实践教学可以克服这些弊端，提高实践教学效果。
2. 满足人才培养需求随着我国经济社会的发展，企业对人才的需求越来越高，对人才的实践能力和创新能力提出了更高的要求。
虚拟仿真实践教学可以培养学生的实践能力和创新能力，满足人才培养需求。
3. 促进实践教学改革虚拟仿真实践教学可以推动实践教学改革，优化实践教学体系，提高实践教学质量。
三、虚拟仿真实践教学改革的可行性1. 技术支持虚拟仿真技术已经取得了长足的发展，可以为虚拟仿真实践教学提供技术支持。
2. 政策支持我国政府高度重视虚拟仿真实践教学改革，出台了一系列政策支持虚拟仿真实践教学的发展。
3. 社会需求企业对虚拟仿真实践教学的需求不断增长，为虚拟仿真实践教学改革提供了广阔的市场空间。
四、虚拟仿真实践教学改革的策略和措施1. 构建虚拟仿真实践教学体系（1）优化课程设置：根据专业特点和人才培养目标，设置虚拟仿真实践教学课程，确保实践教学与理论教学相结合。
（2）制定实践教学大纲：明确虚拟仿真实践教学的目标、内容、方法和评价标准。
（3）开发虚拟仿真教学资源：利用虚拟仿真技术，开发丰富的教学资源，如虚拟实验、虚拟实训、虚拟仿真实验等。
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基于虚拟仿真技术的控制工程基础实践教学改革和创新能力培养
作者：宋强师会超
来源：《中国教育技术装备》2018年第16期
摘要针对控制工程基础实践教学中存在的问题，详细阐述在控制工程基础课程教学方法、教学手段、教学内容、实验教学、考核方式等方面的教学改革探索与实践。
分别采用仿真软件MATLAB、Simulink、LabVIEW等建立控制工程基础各章的仿真模型，建设虚拟实验室，利用计算机来进行辅助控制系统教学实验。
这样既节省了实验设备和资金，又创造出一个适于个体教学、因材施教、启发思维的、灵活机动的学习环境，并能够充分调动学生的积极性。
同时进行创新能力和创新思维培养，收到不错的应用效果，值得借鉴和推广。
关键词教学改革；虚拟仿真技术；控制工程基础；MATLAB；Simulink；LabVIEW
中图分类号：TP391.9 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2018）16-0038-03
1 前言
控制工程基础相对于机械电子工程有三个特点：概念抽象，与数学联系紧密，实践性强。
很多学生往往注重理论学习而轻视实践结果，往往只会纸上谈兵而缺乏工程实践能力。
控制工程基础课程是机械大类等专业的专业基础课，与前期所学的高等数学、工程数学、电工学、电路联系紧密，历来存在知识面广、学时少、课程紧、难度较大、理论性强等问题，学生抱怨较多，有控制工程基础“难于上青天”之说。
安阳工学院新的办学思路和培养机制是向应用型本科院校转变。
应用型是高等教育发展到一定阶段的必然结果与必然取向，尤其是高等教育大众化和普及化到来时。
整个高等教育已从学术型和研究型慢慢过渡到应用型，“用”是应用型的核心，学以致用是其本质，掌握知识与能力是“用”的基础，社会实践是“用”的对象，满足社会需求、推动社会进步，是“用”的目的。
2 控制工程基础课程实践教学存在的不足
以安阳工学院机械工程学院为例，控制工程基础课程实践教学存在以下不足。
1）实验设备明显老化。
所用的自动控制原理实验箱购置于2007年，老化严重，实验内容和设备已经远远跟不上社会发展。
2）实验内容老化。
学生对于控制参数不知如何调整，在设备面前茫然无措，而且很容易损坏电器电路，不能达到实验目的。
3）验证性实验过多，不能培养学生的实践能力。
所使用的实验设备为模拟电路工具箱，学生实验只是连接封装的模型，由示波器观察实验结果。
实验内容包含典型环节模拟、二阶系统时间响应、典型环节频率特性以及控制系统分析，这些实验均以验证性为主，延展性不足，无法达到锻炼动手能力的目的，对于学生理解帮助不大。
4）目前高校多采用放录像的形式让学生进行相应的实验学习，学生只能初步了解实验内容。
这种实验方式应用在控制工程基础教学中，对培养本科生应用能力和工程实践能力是极为不利的，与国家要求的本科素质培养也有一定的差距。
5）课堂教学是以教师讲课为主的知识传授，方式比较单一。
目前控制工程基础课程计划学时设置为54学时（其中6学时为实验），简单以教师授课效果来评价极为不公平。
所导致的结果，一方面，学生的学习兴趣大大减弱，影响学生对基本知识的掌握；另一方面，教师讲授过于死板，课堂教授缺乏活力，难以调动学生的积极性。
6）考试基本上以笔试为主，期末考试占80%，平时成绩占20%，略显僵化与片面。
对于一门工程背景极强的课程而言，考核方式应该丰富多彩，不能简单以考试结束。
3 基于虚拟仿真技术的控制工程基础课程实践教学改革
结合MATLAB软件进行仿真教学，可以很好地克服传统模拟实验的局限，对于控制工程基础的理论教学有很大的促进作用，对于提高学生的实践能力和创新能力也有一定的帮助作用。
1）引入车辆实例，结合车辆知识，让控制“活”起来，加入MATLAB仿真技术，让课程“动”起来，这样做会提升学生的兴趣。
2）一方面，教学应从机械电子工程领域向无人机、飞行器特色转变，安阳工学院机械工程学院新开飞行器机械工程本科专业，这是一个比较陌生的行业；另一方面，加强综合性控制实验，通过这些实验来改变学生的被动局面，培养联系飞行器实际的独立工作和创新能力。
3）引入问题驱动式翻转课堂教学环节，教师提供与课程相关的实际工程问题，让学生分组进行讨论，指定一名学生主讲讨论结果，其他学生辅助讲解，提交报告。
这对学生掌握理论知识和培养解决问题的能力很有好处。
4）尝试考核方式多种多样，考试成绩+团队虚拟实验成绩+个人虚拟实验成绩+习题成绩+课堂讨论成绩。
教学改革已经在实际课堂教学中有所体现，并取得很好的教学效果。
这些举措显著提升了学生的积极性，明显改善了课堂氛围，解放了课堂教学对学生思维的束缚。
4 基于多种仿真软件的虚拟仿真技术
基于MATLAB软件的虚拟仿真技术首先应用MATLAB应用软件进行虚拟仿真（图1、图2、图3），这种方式易扩展、方案灵活，唯一不足的是需要M文件编程。
基于LabVIEW软件的虚拟仿真技术下面利用LabVIEW仿真软件对转子实验台转动加速度进行仿真（图4、图5）。
程序的第一步是完成系统的初始化，在这个步骤中如果程序发生错误，系统就会立刻停止；无误的话，程序会继续运行下去。
第二步是设定USBDAQ8设备的采样参数，发送采样命令。
需要配置的参数主要有采样长度和采样频率，如果输入错误，就会停止运行，否则程序会一直循环运行下去，除非通过开关按钮才能停止它的运行。
前两个程序运行无误，就会进入获取采样数据程序，程序无误就开始进入对采集到的数据进行分析处理及数据输出环节，否则程序会自动停止运行。
另外，在这个总体程序框图上方有个100毫秒的延迟程序。
基于Simulink软件的虚拟仿真技术已知一单位反馈系统的开环传递函数是：
要求系统的静态速度误差系数Kv≥50 s-1，γ≥40°，wc≥10 rad/s。
试应用MATLAB Simulink进行滞后—超前校正。
Simulink是可以用于连续、离散以及混合的线性、非线性控制系统建模、仿真和分析的软件包，并为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，很适合于控制系统的仿真。
仿真后得到的结果如图6和图7所示。
由Simulink仿真得到的图形可以看出原系统的阶跃响应并不理想，其响应的速度慢，而且超调量明显过大，因此要将此系统串联滞后—超前校正来改善其性能指标。
5 结束语
采用MATLAB、LabVIEW、Simulink软件分别进行控制工程基础课程在各个领域内仿真，普遍反映虚拟仿真技术的运用激发了学生的兴趣、扩展了教学实例，实践教学效果不错。
为此开发基于MATLAB、LabVIEW的虚拟实验平台，方便地满足理论教学的各种要求，而且可以根据需要开发出不同实验。
无论内涵还是外延，都大大拓展了传统实验的范畴，既节省了实验资金，又因材施教、启发思维，灵活机动地创造了学习环境，并能够充分调动学生的积极性，培养了创新能力和创新思维，收到不错的应用效果，值得借鉴和推广。
参考文献
[1]孟令雅.自动控制理论教学漫谈[J].电气电子教学学报，2006（1）：48-50.
[2]宋小娜，乔文生，孙帅.机械控制工程虚拟实验平台的开发研究[J].机械工程与自动化，2008（5）：54-56.
[3]鲍雅萍.机械专业电类课程教学改革与探索[J].青年与社会：中外教育研究，2009（1）：72-73.
[4]王晓梅.《控制工程基础》课程教学的改革探索[J].教育教学论坛，2012（6）：25-26.。