引論：我們?yōu)槟砹?3篇光學(xué)前沿技術(shù)范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
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由于光纖通信技術(shù)是一門多學(xué)科交叉滲透的課程，涉及的內(nèi)容相當(dāng)廣泛。就我校的情況來說，本門課程總學(xué)時(shí)48個(gè)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)10個(gè)學(xué)時(shí)，由于教學(xué)學(xué)時(shí)的限制，不可能面面俱到地把所有光纖通信的內(nèi)容都講到，因此教師選擇教學(xué)內(nèi)容的隨意性較大，容易導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容的片面性和不連續(xù)性，對(duì)于學(xué)生來說，也感覺課程的知識(shí)點(diǎn)過多，沒有連續(xù)性，不好掌握。而且本門課程涉及的物理知識(shí)較多，對(duì)一些基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生來說，很難掌握，因此就會(huì)出現(xiàn)學(xué)習(xí)困難。學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握僅限于一些基本知識(shí)點(diǎn)，不清楚理論的實(shí)際工程意義，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)完以后不知學(xué)了什么，不知學(xué)了有什么用的情況。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面，也存在著實(shí)驗(yàn)硬件更新升級(jí)落后、實(shí)驗(yàn)的設(shè)備陳舊、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容老化等問題，教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)嚴(yán)重落后于光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。另外，采用實(shí)驗(yàn)箱型的實(shí)驗(yàn)方式在方便操作的同時(shí)卻無法讓學(xué)生深入了解光纖通信系統(tǒng)全貌。實(shí)踐教學(xué)很難達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的目的，導(dǎo)致學(xué)生普遍對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)認(rèn)識(shí)不足，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效果。
1.2課程內(nèi)容選取理論性較強(qiáng)，工學(xué)結(jié)合教學(xué)體系尚未真正構(gòu)建
傳統(tǒng)的教學(xué)方法是按照所選教材的順序按章講解，由于課程本身特點(diǎn)，公式多，表格多，圖形多，有些還需要教師在課堂上進(jìn)行公式的推導(dǎo)，導(dǎo)致了學(xué)生感覺學(xué)習(xí)難度大，不易聽懂，課程氣氛沉悶，認(rèn)為對(duì)實(shí)踐指導(dǎo)沒有意義。課堂講授理論性強(qiáng)，但不知道這些理論應(yīng)該如何應(yīng)用，工學(xué)結(jié)合課程教學(xué)體系尚未真正的構(gòu)建。
1.3側(cè)重理論知識(shí)考核，過程與能力考核尚未得到足夠的重視
我校傳統(tǒng)的考核辦法是期末考試成績占70%，平時(shí)成績占30%。期末考試時(shí)，學(xué)生把大量的精力花費(fèi)在記憶知識(shí)點(diǎn)，背公式上，而且不能反映學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用水平，由于期末考試所占比重最大，不能改變一考定終身的問題。雖然有平時(shí)成績，但不能全面反映學(xué)生的實(shí)際掌握知識(shí)的能力及水平。由于平時(shí)成績所占比重小，因此對(duì)平時(shí)成績里所含的實(shí)驗(yàn)成績不重視，大部分學(xué)生對(duì)待實(shí)驗(yàn)不重視，實(shí)驗(yàn)報(bào)告也有抄襲現(xiàn)象。所以這種考核辦法不能反映學(xué)生的真實(shí)水平，也需要進(jìn)一步改進(jìn)。因此，本文針對(duì)教學(xué)中出現(xiàn)的以上問題進(jìn)行了深入的研究。
2教學(xué)內(nèi)容改革
結(jié)合本校的人才培養(yǎng)定位，為了培養(yǎng)應(yīng)用型人才，在教學(xué)內(nèi)容方面，既重視課程的理論性，更要強(qiáng)調(diào)課程的實(shí)用性。
2.1結(jié)合工程實(shí)際，重組課程內(nèi)容
光纖課程的理論知識(shí)點(diǎn)較多，在理論課講授時(shí)，由于學(xué)時(shí)的限制，不可能面面俱到，都講深入也是不切實(shí)際的。因此在課程教學(xué)過程中要抓住重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，做到詳略得當(dāng)、主次分明。對(duì)于學(xué)生反映掌握比較困難的理論，可以適當(dāng)?shù)卦谡n前進(jìn)行一些知識(shí)的補(bǔ)充，也可以在上次課結(jié)束時(shí)，留一些預(yù)習(xí)任務(wù)。比如在講光源這一部分內(nèi)容時(shí)，可以讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)物理中光學(xué)這部分內(nèi)容以及模擬電路里的相關(guān)內(nèi)容，在課堂上再輔以補(bǔ)充，使學(xué)生接受新知識(shí)時(shí)就容易得多。還有在講解光纖導(dǎo)光原理這部分內(nèi)容時(shí)，由于模式理論方法其中存在非常難懂的電磁理論知識(shí)，因此結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)，果斷刪除這種分析方法，改用相對(duì)簡單的射線分析方法。
2.2及時(shí)將光纖通信新知識(shí)、新技術(shù)補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中
由于光纖通信技術(shù)發(fā)展速度極快，現(xiàn)有的光纖通信教材中提到的新技術(shù)，比如光放大技術(shù)、光波分復(fù)用技術(shù)、光孤子通信和相干光通信等在實(shí)際中已經(jīng)應(yīng)用的比較成熟。而新出現(xiàn)的新技術(shù)并沒有提及，因此適當(dāng)增加新技術(shù)、新理論的課時(shí)，使學(xué)生更多的最新技術(shù)發(fā)展的動(dòng)態(tài)。
2.3重視實(shí)際工程案例、實(shí)際工程操作的講解
比如光纜敷設(shè)、光纖熔接、光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)等教學(xué)內(nèi)容都安排了適當(dāng)?shù)恼n時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)或視頻的形式給學(xué)生展示出來。既與實(shí)際聯(lián)系緊密，又增加學(xué)生的興趣，為將來的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
3教學(xué)方法的改革
現(xiàn)在的教學(xué)方法主要有這么幾種，課堂的板書講授法、多媒體授課、實(shí)驗(yàn)演示法等。板書講授法是傳統(tǒng)的教學(xué)方法，優(yōu)點(diǎn)是思路清晰、框架清楚、重點(diǎn)突出，學(xué)生容易筆記，思路清楚，精神集中；缺點(diǎn)是形式單一、信息量小、不生動(dòng)直觀。多媒體教學(xué)可彌補(bǔ)板書里存在的問題，多媒體教學(xué)方法信息量大，能動(dòng)態(tài)的顯示一些復(fù)雜不易理解的內(nèi)容，一些動(dòng)態(tài)軟件的引入，更是可以使抽象的知識(shí)和理論形象生動(dòng)化，學(xué)生學(xué)起來更容易懂，更加感興趣。但由于信息量太大，講授速度偏快，如果只使用多媒體教學(xué)學(xué)生很容易疲勞。實(shí)驗(yàn)演示方法最直觀，最容易接受，也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。但由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，不能全程采用。這幾種教學(xué)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，我們不能只是單一地采用某一種教學(xué)方法，而是應(yīng)該把它們結(jié)合起來。針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)形式，目的能達(dá)到使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)充滿興趣，學(xué)習(xí)更加輕松，容易接受，更能很好地掌握所學(xué)知識(shí)并運(yùn)用到實(shí)際工作中。目前《光纖通信技術(shù)》課程內(nèi)容主要有這么幾部分：光纖傳輸原理及特性、光纖器件、光纖通信系統(tǒng)、光纖通信網(wǎng)絡(luò)及新技術(shù)。這幾部分內(nèi)容各有特點(diǎn)，因此在教學(xué)時(shí)應(yīng)該根據(jù)不同教學(xué)的內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法。（1）光纖傳輸原理及特性這部分內(nèi)容理論性很強(qiáng)，涉及到很多物理知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)，內(nèi)容抽象，還存在很多公式推導(dǎo)，學(xué)生學(xué)起來很困難，不感興趣。在講授這部分內(nèi)容時(shí)以板書形式為主，清晰明了，輔以多媒體課件，把書中一些圖片由靜止變動(dòng)態(tài)，把枯燥的知識(shí)變得生動(dòng)形象。（2）光纖器件這部分內(nèi)容比較直觀，更接近于實(shí)際應(yīng)用，因此教學(xué)方法不采用板書講授。這部分內(nèi)容以多媒體講授為主，輔以實(shí)物展示。把不同的光纖器件帶進(jìn)課堂，給同學(xué)們展示，學(xué)生非常感興趣。在多媒體課件上向?qū)W生展示它們的應(yīng)用情況，效果很好。由于實(shí)踐條件的限制，這部分內(nèi)容的操作要靠校外實(shí)訓(xùn)基地提供的幫助，把合作單位的器件拿到課堂，并請工程師來講解，收到很好地效果。（3）光纖通信系統(tǒng)這部分內(nèi)容主要是設(shè)計(jì)思想和實(shí)際應(yīng)用，采用的辦法是采用仿真軟件和實(shí)驗(yàn)箱操作結(jié)合的方式，這部分內(nèi)容可以安排在實(shí)驗(yàn)室。采用仿真軟件，可以使學(xué)生對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用有更深刻的認(rèn)識(shí)，可以提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。通過實(shí)驗(yàn)，可以增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，加深印象。（4）光纖通信網(wǎng)絡(luò)及新技術(shù)這部分內(nèi)容也是有一定難度的，在講授這部分內(nèi)容時(shí)，一是理論性強(qiáng)，不好理解，講授方法采用多媒體為主，輔以形象舉例法。比如SDH的同步復(fù)用和映射方法這一節(jié)，內(nèi)容非常抽象，不好理解，在講授時(shí)通過多媒體的動(dòng)態(tài)演示使學(xué)生思路清晰，并且通過舉大家日常非常熟悉的貨車?yán)浀睦?，引?dǎo)學(xué)生理解，由淺入深。二是這部分內(nèi)容更新非?？?，我們采取的方法是：老師對(duì)目前的新技術(shù)、新成果進(jìn)行大量的材料收集，以多媒體的形式向?qū)W生展示；另外為了激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)自己收集這部分內(nèi)容的材料，課上和同學(xué)們一起分享并說出自己的見解。通過這種形式，既可以讓學(xué)生獨(dú)立思考，增加獨(dú)立解決問題的能力，又能形成很好的教學(xué)互動(dòng)。
4考核方式的改革
針對(duì)傳統(tǒng)考核辦法存在的不足，我們采取了這樣的嘗試辦法。成績的組成由這幾部分構(gòu)成：平時(shí)成績20%（包括平時(shí)出勤情況、課堂參與情況）、實(shí)驗(yàn)成績30%（實(shí)驗(yàn)報(bào)告+實(shí)驗(yàn)論文）、小論文10%、期末考試成績40%。在這幾部分中降低期末考試的比重，提高實(shí)驗(yàn)成績的比重。其中實(shí)驗(yàn)成績這部分內(nèi)容，學(xué)生不能只交一個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告了事，還要有仿真作業(yè)成績，并且通過實(shí)驗(yàn)論文讓學(xué)生寫出對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析及現(xiàn)象總結(jié)，實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)了什么問題，是如何解決的，有沒有改進(jìn)的辦法。我們設(shè)置的小論文是開放性的題目，比如可以寫對(duì)整個(gè)光纖通信技術(shù)某項(xiàng)新技術(shù)的認(rèn)識(shí)、發(fā)展動(dòng)態(tài)，也可以設(shè)計(jì)一個(gè)小型實(shí)際項(xiàng)目的光纖通信系統(tǒng)。通過這些措施，希望能全面的反映學(xué)生的綜合水平，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
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1 微課的定義
“微型視頻網(wǎng)絡(luò)課程”簡稱為“微課”，它是以微型教學(xué)視頻為主要載體，針對(duì)某個(gè)學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)（ 如重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)等） 或教學(xué)環(huán)節(jié)（ 如學(xué)習(xí)活動(dòng)、主題、實(shí)驗(yàn)、任務(wù)等） 而設(shè)計(jì)開發(fā)的一種情景化、支持多種學(xué)習(xí)方式的在線視頻課程資源。
2 傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題
2.1理論教學(xué)抽象
在理論課教學(xué)中，全憑教師的講解和自己的理解去學(xué)習(xí)理論，這樣導(dǎo)致學(xué)生上課不知教師所云，最終什么都沒有掌握。如驗(yàn)光技術(shù)課程中的檢影驗(yàn)光，學(xué)生對(duì)于檢影的內(nèi)容完全沒有任何認(rèn)知，講的再好的理論課也只是學(xué)生大腦中想象的畫面，每個(gè)人理解的內(nèi)容和想象的情景完全不同，這樣導(dǎo)致技能訓(xùn)練的時(shí)候完全需要重新進(jìn)行學(xué)習(xí)，即浪費(fèi)精力也浪費(fèi)時(shí)間。
2.2實(shí)踐教學(xué)籠統(tǒng)
傳統(tǒng)教學(xué)模式中實(shí)訓(xùn)教學(xué)一般都是教師進(jìn)行技能演示，學(xué)生聽后自主練習(xí)。由于眼視光技術(shù)專業(yè)課程多數(shù)為重操作過程的實(shí)訓(xùn)課程，在實(shí)訓(xùn)課程講授中，學(xué)生看完演示自己完全無從下手，不知道如何去做。并且傳統(tǒng)的演示過程中不能夠針對(duì)每個(gè)學(xué)生的具體問題進(jìn)行講解，只能是整體講解，針對(duì)學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中遇到的問題不能有針對(duì)性的進(jìn)行輔導(dǎo)，對(duì)于善于問題的學(xué)生來講問題還不是很大，但是對(duì)于不善于與教師溝通的學(xué)生來講基本就不能掌握相應(yīng)技能。
3 微課在眼視光技術(shù)專業(yè)教學(xué)過程中的應(yīng)用
3.1微課應(yīng)用的條件
現(xiàn)在大學(xué)生幾乎人人都有智能手機(jī)，90%都有自己的個(gè)人電腦，學(xué)生很大一部分時(shí)間都是話費(fèi)在了手機(jī)和電腦上，如果學(xué)生將花費(fèi)在手機(jī)和電腦上的時(shí)間三分之一用于學(xué)習(xí)，將會(huì)產(chǎn)生非常好的學(xué)習(xí)效果。但是事實(shí)情況確實(shí)現(xiàn)在學(xué)生能夠獲得的有效并且能夠吸引的學(xué)生的課程資源有限。微課便實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源碎片化，讓學(xué)生隨時(shí)有空花點(diǎn)時(shí)間就能夠通過智能終端完成相應(yīng)知識(shí)的學(xué)習(xí)。
3.2微課在理論教學(xué)中的作用
眼視光技術(shù)專業(yè)課程中，有很多知識(shí)點(diǎn)相對(duì)抽象，但又是必須要掌握的內(nèi)容。將微課應(yīng)用到理論教學(xué)中之后，教師提前制作好相應(yīng)的微課視頻，共享給學(xué)生，學(xué)生在課前通過微課視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)，將較為重要的理論知識(shí)點(diǎn)在大腦中形成一定的認(rèn)知，并在微課中加入相應(yīng)的思考題，引導(dǎo)學(xué)生在課前完成相應(yīng)的資料查閱。這樣在課堂上教師就不再需要進(jìn)行詳細(xì)的理論講述，只需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理解，并對(duì)學(xué)生在理解過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行相應(yīng)的解答。課后，教師還可以將學(xué)生的疑難點(diǎn)制作成微課，再次共享給學(xué)生，實(shí)現(xiàn)課后鞏固。通過這種微課的利用，很好的提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)又培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。
3.3微課在實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用
眼視光技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)操作重點(diǎn)是操作的過程是否規(guī)范，需要將每一個(gè)操作細(xì)節(jié)都正確的完成，就會(huì)產(chǎn)生很多操作過程的分支，學(xué)生對(duì)于這些分支往往都不知所措，不知道出現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)果之后該如何操作。針對(duì)這一實(shí)訓(xùn)特點(diǎn)，我們特別制作了問題導(dǎo)向性微課，例如在驗(yàn)光過程中，將球鏡的精確、柱鏡的精確等主覺驗(yàn)光過程分別制作成相應(yīng)的操作視頻，并在出現(xiàn)每一種結(jié)果的時(shí)候出現(xiàn)提示選項(xiàng)，學(xué)生可以根據(jù)自己實(shí)際操作過程中出現(xiàn)的相應(yīng)問題選擇對(duì)應(yīng)的結(jié)果繼續(xù)向后進(jìn)行，這樣學(xué)生就可以很好的結(jié)合微課視頻完成自己的操作，實(shí)現(xiàn)每一個(gè)人都是不一樣的學(xué)習(xí)過程和操作方法，最終實(shí)現(xiàn)了學(xué)生個(gè)性化的教學(xué)需求。
3.4微課有效利用了學(xué)生碎片化時(shí)間
微課由于時(shí)間短，學(xué)生能夠隨時(shí)隨地的使用自己智能終端進(jìn)行學(xué)習(xí)，當(dāng)自己對(duì)相應(yīng)問題產(chǎn)生疑惑時(shí)，直接調(diào)用相應(yīng)的教學(xué)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)，把學(xué)習(xí)碎片化，真正實(shí)現(xiàn)無時(shí)無刻不在學(xué)習(xí)。同時(shí)也可以隨時(shí)將自己在微課學(xué)習(xí)過程中的問題反饋給老師，與老師實(shí)現(xiàn)良好的互動(dòng)需求。
4 微課應(yīng)用于教學(xué)過程中的挑戰(zhàn)
4.1專職教師需要掌握更多信息技術(shù)
微課的制作除了需要專業(yè)知識(shí)外，還需要借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，但這卻是我們?nèi)狈Φ?，有時(shí)我們設(shè)計(jì)好的一個(gè)微課教學(xué)視頻卻苦于沒有好的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)而不能實(shí)現(xiàn)。這就要求專業(yè)教師未來不僅需要學(xué)習(xí)好專業(yè)知識(shí)，還得很好的掌握相的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能。
4.2需要花費(fèi)大量的時(shí)間成本
每一個(gè)微課的制作都需要教師針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況專門制作，同時(shí)需要有較好的設(shè)計(jì)思路，能夠個(gè)性化的滿足較多學(xué)生的需求，這就需要教師花費(fèi)更多時(shí)間在微課的制作和改進(jìn)上，只有這樣才能不斷的提高微課的制作水平和制作質(zhì)量，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。
綜上所述，微課在眼視光技術(shù)專業(yè)教學(xué)過程中起到了改變傳統(tǒng)教學(xué)模式的作用，提升了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生解決問題和分析問題的能力，并且能夠讓學(xué)生的實(shí)訓(xùn)操作訓(xùn)練更有針對(duì)性。與此同時(shí)，微課時(shí)代的到來，也對(duì)專業(yè)教師提出了更高的要求，需要教師花費(fèi)更多的時(shí)間和精力去完成好相應(yīng)的微課教學(xué)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提升，達(dá)到為社會(huì)培養(yǎng)有用之才的目的。
參考文獻(xiàn)：
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基金項(xiàng)目：本文系上海市教委重點(diǎn)課程資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：滬教委高（2011）48號(hào)）的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）28-0147-02
光纖通信是以光波為載波，以光導(dǎo)纖維作為傳輸媒質(zhì)的一種信息傳輸方式。該技術(shù)因具有傳輸容量大、中繼距離長等優(yōu)良傳輸特性，被廣泛應(yīng)用于電力傳輸網(wǎng)、通信網(wǎng)和接入網(wǎng)等領(lǐng)域。
“光纖通信”作為通信工程、光電信息工程、電子信息工程專業(yè)的核心課程，主要講述了光纖通信的基本概念、傳輸理論、系統(tǒng)組成、新技術(shù)等內(nèi)容。[1]該課程具有涉及內(nèi)容廣、基礎(chǔ)理論深、知識(shí)更新快等特點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高“光纖通信”課程的教學(xué)質(zhì)量，開設(shè)了光纖通信實(shí)驗(yàn)課和光纖通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)了實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般都是安排學(xué)生在硬件實(shí)驗(yàn)箱上實(shí)現(xiàn)。此類實(shí)驗(yàn)基本為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，只需根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行簡單操作，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，也限制了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。此外，光通信器件成本較高，需要及時(shí)維護(hù)，且隨著科技的進(jìn)步，新的理論和技術(shù)迅速產(chǎn)生與發(fā)展，需要投入充足的設(shè)備經(jīng)費(fèi)，不斷更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備。[2]因此，實(shí)踐教學(xué)部分除了利用光纖通信實(shí)驗(yàn)箱開設(shè)固定的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，還可利用仿真軟件MATLAB和OPTISYSTEM構(gòu)建光纖通信系統(tǒng)模型，以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率，有效地節(jié)省實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本。[3-6]
一、MATLAB仿真軟件的應(yīng)用
由于“光纖通信”課程概念繁多，物理規(guī)律較為抽象，特別是其中的一些光學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律缺乏細(xì)致的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，為學(xué)生學(xué)習(xí)該課程帶來了諸多困難。因此，在“光纖通信”課程教學(xué)中可以適當(dāng)?shù)厥褂肕ATLAB仿真軟件所提供的可視化界面，使學(xué)生獲得對(duì)光學(xué)物理現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)，縮小理論與實(shí)際的差距，提高學(xué)習(xí)效率和效果。
MATLAB是Mathworks公司推出的一套高效數(shù)值計(jì)算和可視化軟件。它集數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體，具有編程方式自由、簡單易學(xué)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工程計(jì)算和系統(tǒng)仿真等開發(fā)環(huán)境。利用MATLAB軟件不但可以擺脫繁雜的大規(guī)模計(jì)算，而且還可以使學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行編程，加深對(duì)光纖通信基本理論的理解。在編程過程中，可以通過改變仿真參數(shù)來直觀地對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和分析，大大節(jié)省了時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)效率。
在光纖傳輸原理章節(jié)中，對(duì)于波動(dòng)理論，一般是通過求解麥克斯韋方程組來導(dǎo)出波動(dòng)方程，分析電磁場的分布性質(zhì)，最后獲得光纖的傳輸特性。公式推導(dǎo)過程繁雜，涉及的電磁場與數(shù)學(xué)知識(shí)較多，學(xué)生理解困難。因此，在課堂教學(xué)中除了引入多媒體的輔助教學(xué)手段外，還可以借助MATLAB仿真軟件，幫助學(xué)生理解多模和單模光纖的模場分布。
多模光纖中，存在更多的高階模式。根據(jù)LP模的特征方程，得到階躍型折射率光纖的模場分布。如第一個(gè)高次模LP11模的二維、三維模場分布如圖1（c）、（f）所示。從圖1可以看出，當(dāng)歸一化頻率V=5時(shí)，LP11模有兩個(gè)對(duì)稱的主瓣，不存在旁瓣現(xiàn)象。
在“光纖通信”課程教學(xué)中，引入MATLAB仿真，能夠進(jìn)一步加深對(duì)抽象概念的理解。通過仿真，學(xué)生弄清了數(shù)學(xué)公式和物理概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，使理論教學(xué)中枯燥的概念可視化，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)主動(dòng)性和趣味性，有效地提高了教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，在編程過程中，學(xué)生通過查詢文獻(xiàn)資料和相互討論，較好地培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，提高了創(chuàng)新能力。
二、OPTISYSTEM仿真軟件的應(yīng)用
系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的綜合運(yùn)用。針對(duì)實(shí)驗(yàn)箱可供開設(shè)的綜合性、系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少的情況，可以利用OPTISYSTEM仿真軟件對(duì)光學(xué)器件和通信系統(tǒng)進(jìn)行建模。通過仿真軟件對(duì)實(shí)際操作過程進(jìn)行模擬，以獲得數(shù)據(jù)加以分析。
OPTISYSTEM是OPTIWAVE公司開發(fā)的一套光通信系統(tǒng)模擬軟件。它可以幫助用戶規(guī)劃、測試和模擬傳輸層的各種類型的光通信網(wǎng)絡(luò)，包括局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)；同時(shí)提供了從組件、器件到系統(tǒng)各個(gè)層面的光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和規(guī)劃，如TDM/WDM、SDH、光孤子通信等，并利用優(yōu)化功能仿真計(jì)算系統(tǒng)的各項(xiàng)性能參數(shù)，通過數(shù)據(jù)分析和圖形顯示來獲得最佳系統(tǒng)性能。
在OPTISYSTEM系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以通過調(diào)整參數(shù)，對(duì)一個(gè)光學(xué)元器件甚至整個(gè)通信系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，直觀地模擬整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的傳輸過程。利用仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)性能分析，有利于引導(dǎo)學(xué)生對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行探索，提高學(xué)生對(duì)系統(tǒng)性能的全面認(rèn)識(shí)。
例如，波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)是現(xiàn)行光纖通信系統(tǒng)的主要架構(gòu)形式，利用波分復(fù)用技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大容量、長距離的網(wǎng)絡(luò)傳輸。但是由于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱的限制，WDM系統(tǒng)難以通過硬件平臺(tái)來構(gòu)建。因此，可以通過OPTISYSTEM軟件來搭建WDM系統(tǒng)，并進(jìn)行系統(tǒng)性能分析。
WDM系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在OPTISYSTEM仿真平臺(tái)上完成。要求學(xué)生使用光傳輸系統(tǒng)仿真軟件，搭建8信道的WDM系統(tǒng)，如圖2（a）所示。該系統(tǒng)由波分復(fù)用器（WDM）、摻鉺光纖放大器（EDFA）、光纖鏈路、解復(fù)用器（WDM Demux）和光接收機(jī)等光學(xué)器件組成。學(xué)生自行設(shè)計(jì)和搭建系統(tǒng)，配置波分復(fù)用、解復(fù)用、調(diào)制器等參數(shù)，并利用虛擬光譜分析儀來觀察8通道波分復(fù)用系統(tǒng)的頻譜、誤碼率等特性，如圖2（b）、（c）所示。學(xué)生通過調(diào)整各模塊的參數(shù)、搭建系統(tǒng)模型和分析仿真結(jié)果，鞏固了EDFA、波分復(fù)用/解復(fù)用等方面的理論知識(shí)，也為今后對(duì)實(shí)際WDM系統(tǒng)規(guī)劃打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
又如，用OPTISYSTEM軟件設(shè)計(jì)搭建單模光纖通信系統(tǒng)，如圖3（a）所示。傳輸速率是40Gbit/s，傳輸距離是60km。信源使用的是偽隨機(jī)碼發(fā)生器，它將數(shù)據(jù)流發(fā)送到非歸零（NRZ）碼電脈沖發(fā)生器。經(jīng)NRZ調(diào)制的電信號(hào)具有緊湊的頻譜特性，經(jīng)過馬赫曾德爾調(diào)制器（MZM）后轉(zhuǎn)換成光信號(hào)送往光纖信道。為了減小光纖傳輸損耗和色散的影響，在光纖鏈路上添加了摻鉺光纖放大器。接收端經(jīng)過光纖信道傳輸過來的光信號(hào)接入PIN光電檢測器，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后送入低通貝塞爾濾波器。
為了觀測光信號(hào)的波形，在光纖通信系統(tǒng)中設(shè)置了觀察儀器：光譜儀、光時(shí)域信號(hào)觀察儀及誤碼率分析儀。對(duì)系統(tǒng)中的器件參數(shù)設(shè)置后進(jìn)行系統(tǒng)仿真，得到調(diào)制后的光信號(hào)時(shí)域波形和頻譜，如圖3（b）、（c）所示。
這些光器件都可以在OPTISYSTEM軟件的器件庫中選取，并根據(jù)需要對(duì)每個(gè)器件設(shè)定參數(shù)來獲得較好的系統(tǒng)性能。因此，通過用OPTISYSTEM軟件設(shè)計(jì)分析，可以了解光通信系統(tǒng)各個(gè)器件節(jié)點(diǎn)處的波形和頻譜特點(diǎn)，簡單直觀、形象生動(dòng)。教師可以根據(jù)教學(xué)大綱設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生課后學(xué)習(xí)OPTISYSTEM軟件，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建立相應(yīng)的系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析。
三、結(jié)束語
運(yùn)用MATLAB/OPTISYSTEM仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，很好地彌補(bǔ)了缺少硬件實(shí)驗(yàn)器件所帶來的不足，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容；同時(shí)節(jié)省了實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)時(shí)間，加深了學(xué)生對(duì)系統(tǒng)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用。通過對(duì)“光纖通信”實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和內(nèi)容的改革，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性和創(chuàng)造性得到了普遍提高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和質(zhì)量也得到了明顯提升。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉增基.光纖通信[M].第2版.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.
[2]王文珍.光纖通信實(shí)踐教學(xué)探索[J].中國電力教育，2013，（1）：134.
[3]周雪芳，王天樞.仿真軟件在《光纖通信》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011，9（5）：53-56.
篇4
足跡是犯罪現(xiàn)場重要的物證之一，可以為法醫(yī)提供DNA檢材，一般可以用眼睛直接看到，但血液數(shù)量較少或背景表面色調(diào)較深時(shí)，血足跡與背景反差微弱，其形態(tài)特征反映不清楚，尤其是深色的紡織物，具有很強(qiáng)的滲透性，較難發(fā)現(xiàn)，有必要對(duì)發(fā)現(xiàn)和顯現(xiàn)黑色紡織物上的血足跡進(jìn)行研究。本文研究新型熒光試劑JY-Fluorescent顯現(xiàn)潛血足跡技術(shù)，純棉、棉麻、真絲、化纖、毛料紡織物上眼睛難以識(shí)別的潛血足跡，血跡形態(tài)得以重現(xiàn)，結(jié)合其它方法進(jìn)一步分析鑒定，為犯罪場景重建提供依據(jù)。
1 實(shí)驗(yàn)材料
JY-Fluorescent熒光試劑（北京警察學(xué)院研制）、無水乙醇（北京化工廠）、正四丁基碘化銨、兔血、脫脂棉、黑色純棉、棉麻、真絲、化纖、毛料紡織物；燒杯；磁棒；精細(xì)噴霧器；顯影盤；長波紫光燈；照相機(jī)。
2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
2.1 樣本的制備
捺印前，使用酒精脫脂棉擦凈鞋底，按照一定的程序在黑色純棉、棉麻、真絲、化纖、毛料紡織物上捺印。
要求鞋底按壓在浸有血液的脫脂棉上，連續(xù)5次在黑色純棉、棉麻、真絲、化纖、毛料紡織物上面捺印，血跡量從大到小順序。
遺留時(shí)間分別為1天、2天、4天、7天、14天、30天，把樣本儲(chǔ)存于干燥的紙箱中儲(chǔ)存，以備使用。
2.2 JY-Fluorescent工作液配制
JY-Fluorescent 1 g；無水乙醇1000 ml。
把Y-Fluorescent 1 g加入盛有1000 m l無水乙醇容積為2000mL的燒杯中，使用磁棒攪拌，溶解充分，形成淺灰色透明溶液，避光保存。
2.3 清洗液配制
清洗液：正四丁基碘化銨2 g；無水乙醇1000 ml。
把正四丁基碘化銨2 g加入盛有1000 ml無水乙醇容積為2000 ml的燒杯中，使用磁棒攪拌，溶解充分，呈現(xiàn)透明溶液，裝入棕色瓶中，避光保存。
2.4 實(shí)驗(yàn)程序和方法
（1）把配制好的JY-Fluorescent工作液裝入精細(xì)噴霧器中；把清洗液盛入另一個(gè)精細(xì)噴霧器中。
（2）使用JY-Fluorescent工作液處理檢材，使用精細(xì)噴霧器在留有血潛手印的上述五種檢材表面均勻地噴涂JY-Fluorescent工作液，反復(fù)噴涂2～3次。
（3）把清洗液盛入顯影盤中，使用清洗液清洗檢材，把樣本表面多余的JY-Fluorescent工作液殘液清洗干凈；酒精揮發(fā)后，使用長波紫光燈照射。
（4）如果效果不理想，重復(fù)上述程序2～3次，直到顯現(xiàn)出滿意的特征圖像。
（5）使用照相機(jī)拍照記錄下來。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
（1）使用精細(xì)噴霧器在黑色純棉、棉麻、真絲、化纖、毛料紡織物上噴涂JY-Fluorescent工作液后，樣本表面有亮色膜。
（2）使用無水乙醇正四丁基碘化銨清洗液清洗多余殘液后，在紫外燈照射下，黑色純棉、棉麻、真絲、化纖、毛料紡織物潛血足跡呈現(xiàn)出亮白色熒光特征圖像。
（3）黑色純棉、棉麻、真絲、化纖、毛料紡織物上熒光圖像不消失，可以長期保存。
（4）使用JY-Fluorescent工作液處理的150個(gè)足跡全部顯現(xiàn)出來。（如表1圖1）
4 結(jié)論
（1）使用JY-Fluorescent可以增強(qiáng)和顯現(xiàn)出黑色紡織物表面的潛血足跡，為亮白色熒光，特征突出，容易拍照固定。
（2）使用JY-Fluorescent增強(qiáng)和顯現(xiàn)的潛血足跡效果較好，顯現(xiàn)率高。
篇5
一、技術(shù)訓(xùn)練課型的理解與思考
技術(shù)訓(xùn)練課型是指在一個(gè)相對(duì)單一的技術(shù)情境中，學(xué)生需要反復(fù)訓(xùn)練與應(yīng)用而獲得技術(shù)操作能力的一類課。美國著名教育家杜威的實(shí)用主義教育理論是技術(shù)訓(xùn)練課型的理論指導(dǎo)，學(xué)徒制的學(xué)習(xí)方式是技術(shù)訓(xùn)練課型的先驅(qū)。
技術(shù)訓(xùn)練課型是以技術(shù)習(xí)得與技術(shù)應(yīng)用為主要目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生獲得職業(yè)行動(dòng)能力的工具性知識(shí)與技能，同時(shí)強(qiáng)調(diào)師徒傳承、熟能生巧。該課型的教學(xué)重視技術(shù)的示范、模仿和應(yīng)用，主要運(yùn)用于技能類課程教學(xué)中。學(xué)生不斷解決生產(chǎn)實(shí)踐中的技能點(diǎn)，逐步實(shí)現(xiàn)新手向熟手、能手的轉(zhuǎn)變。它的主要特征有：首先，要重視教師示范；其次，在教師示范之后學(xué)生要進(jìn)行模仿，并加以練習(xí)；最后，學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用是課程的最終結(jié)果。示范、模仿、運(yùn)用，環(huán)環(huán)相扣，缺一不可，而技能的掌握正是技術(shù)訓(xùn)練課型的目的及意義。
二、廣告設(shè)計(jì)專業(yè)色彩教學(xué)中技術(shù)訓(xùn)練課型的運(yùn)用意義
中等職業(yè)學(xué)校廣告設(shè)計(jì)專業(yè)的色彩教學(xué)設(shè)置主要是根據(jù)社會(huì)需要，以就業(yè)為導(dǎo)向，為培養(yǎng)廣告設(shè)計(jì)應(yīng)用人才而設(shè)置，它不僅是專業(yè)基礎(chǔ)課，也是技術(shù)訓(xùn)練課。色彩基礎(chǔ)教學(xué)的實(shí)踐操作性較強(qiáng)，教學(xué)的直觀性與參與性要求教師不僅要有專業(yè)的色彩學(xué)理論知識(shí)，還必須具備較強(qiáng)的示范能力。教師在教授時(shí)應(yīng)結(jié)合課程專業(yè)重點(diǎn)難點(diǎn)講清講明，用準(zhǔn)確規(guī)范、生動(dòng)形象的語言講解色彩課程的大量實(shí)例，提高學(xué)生的理解能力。在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行示范繪畫教育，把色彩課程的技術(shù)知識(shí)展示給學(xué)生，詳細(xì)講解實(shí)際色彩繪畫中應(yīng)注意的重點(diǎn)難點(diǎn)，例如，不同物體之間的質(zhì)感表現(xiàn)、干濕畫法的區(qū)別、油畫技法、水粉技法、水彩技法等。教師言傳身教，學(xué)生模仿練習(xí)并從練習(xí)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、突破難點(diǎn)、掌握技法、鞏固練習(xí)，才能逐漸掌握色彩的繪畫要領(lǐng)。實(shí)際教學(xué)中要理論與實(shí)際運(yùn)用相結(jié)合、訓(xùn)練與專業(yè)特點(diǎn)相結(jié)合，既有針對(duì)性又有實(shí)用性，技術(shù)訓(xùn)練課型的運(yùn)用在色彩教學(xué)中是不可或缺的。
三、技術(shù)訓(xùn)練課型運(yùn)用于廣告設(shè)計(jì)專業(yè)色彩教學(xué)中的實(shí)例教學(xué)
以靜物水粉畫寫生花卉組合教學(xué)為例，從實(shí)例中分析技術(shù)訓(xùn)練課型在實(shí)際色彩教學(xué)中的應(yīng)用。水粉畫的繪畫技法有許多，例如：平涂、疊色、刮色、水漬利用、干畫法、濕畫法、干濕結(jié)合畫法等。靜物水粉畫寫生有相對(duì)固定的著色方法步驟和技法，在繪畫技法上重視干濕畫法的結(jié)合、色彩的銜接、用筆表現(xiàn)等，因此適宜應(yīng)用技術(shù)訓(xùn)練課型。生理和心理定向教學(xué)階段教師通過展示不同繪畫技法的繪畫成品，讓學(xué)生從視覺觸覺多角度體會(huì)干濕畫法的不同表現(xiàn)魅力，引導(dǎo)學(xué)生思考不同繪畫表現(xiàn)的具體技法，明確課程目標(biāo)。
1.講解示范和模仿練習(xí)教學(xué)階段
由教師示范寫生步驟，學(xué)生模仿教師的繪畫技法，并應(yīng)用于實(shí)際繪畫中。第一步，作畫前先整體觀察對(duì)象，確定構(gòu)圖取景。根據(jù)其大小比例，布局在畫紙上。第二步，確定色調(diào)鋪大調(diào)子。顏色可畫得稀薄一些，以便最后作調(diào)整時(shí)覆蓋。第三步，局部刻畫細(xì)節(jié)處理，筆觸質(zhì)感的表現(xiàn)，花卉繪畫技能。例如，花的色彩可分紅、黃兩大色調(diào)，從整體比較顏色的區(qū)別，區(qū)別包括色相的不同、冷暖和純度的不同，以及受光所產(chǎn)生的明度不同等等，才能使主體部分的色彩豐富多彩。用筆要根據(jù)花形與結(jié)構(gòu)特征，但不要太細(xì)碎，而應(yīng)先概括地將顏色鋪滿，再進(jìn)行局部刻畫。最后，整體調(diào)整，完成作品。作畫過程中，時(shí)時(shí)需要退遠(yuǎn)看畫面的整體效果，不斷作修改調(diào)整。
2.技術(shù)應(yīng)用教學(xué)階段
學(xué)生運(yùn)用在上一階段所習(xí)得的技能，通過臨摹練習(xí)掌握技能，完成一幅花卉組合水粉畫寫生。通過不斷練習(xí)熟練掌握水粉干濕畫法的技法，在之后的風(fēng)景寫生課學(xué)習(xí)時(shí)能靈活運(yùn)用干濕畫法表現(xiàn)。
篇6
針對(duì)光纖通信的課程特點(diǎn)，本文利用OPTISYSTEM仿真件，基于正交頻分復(fù)用技術(shù)，構(gòu)建光纖通信系統(tǒng)模型。通過OPTISYSTEM軟件對(duì)發(fā)射機(jī)、電光調(diào)制、光纖信道、光電檢測和接收機(jī)等模塊進(jìn)行仿真分析，有效地提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率，節(jié)省了教學(xué)成本。
一、OPTISYSTEM仿真軟件簡介
OPTISYSTEM是OPTIWAVE公司開發(fā)的一套光通信系統(tǒng)模擬軟件。在OPTISYSTEM系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以通過調(diào)整光學(xué)元器件參數(shù)，對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，直觀地模擬整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的傳輸過程。利用仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)性能分析，有利于引導(dǎo)學(xué)生對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行探索，提高學(xué)生對(duì)系統(tǒng)性能的全面認(rèn)識(shí)。本文利用該軟件搭建基于相干檢測光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)，并對(duì)光譜、星座圖等進(jìn)行比較分析。
二、光OFDM系統(tǒng)仿真模型
相較無線通信領(lǐng)域，OFDM技術(shù)在光通信中的研究相對(duì)較晚。直到2005年，Jolley等人提出將無線通信的OFDM技術(shù)應(yīng)用到高速光纖傳輸領(lǐng)域，人們才開始考慮將OFDM技術(shù)用于光通信，即光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)。
光OFDM可以分為直接檢測光OFDM和相干檢測光OFDM兩種。相干檢測光OFDM結(jié)合了相干光檢測和OFDM技術(shù)優(yōu)勢，可有效利用光譜資源實(shí)現(xiàn)大容量、長距離傳輸。CO-OFDM系統(tǒng)框圖如圖1所示。
相干檢測光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)可分為五個(gè)功能模塊：RF-OFDM發(fā)射機(jī)；電光調(diào)制模塊；光信道；光電檢測模塊；RF-OFDM接收機(jī)。各模塊具體性能如下：
（1）RF-OFDM發(fā)射機(jī)：如圖2所示，將二進(jìn)制高速比特率數(shù)據(jù)進(jìn)行QAM星座調(diào)制，并通過串并（S/P）變換成N個(gè)低速比特率并行數(shù)據(jù)。再對(duì)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)作IFFT變換，并通過并/串轉(zhuǎn)換將N路并行載波變?yōu)榇袛?shù)據(jù)作為一個(gè)OFDM符號(hào)。然后，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換（DAC），將符號(hào)變?yōu)槟M信號(hào)，即得到射頻OFDM信號(hào)。
（2）電光調(diào)制模塊：如圖3所示，將射頻電域OFDM信號(hào)，利用電光調(diào)制模塊轉(zhuǎn)換為光信號(hào)進(jìn)行傳輸。使用一對(duì)并行的雙臂馬赫曾德爾調(diào)制器構(gòu)成光學(xué)I/Q調(diào)制器，由電域放大器來控制下臂的輸入信號(hào)相位偏移。
（3）光信道：如圖4所示，通過電光調(diào)制模塊將射頻電域OFDM信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后，形成的光信號(hào)在單模光纖中進(jìn)行傳輸，傳輸過程中為了延長傳輸距離以及增強(qiáng)信號(hào)的質(zhì)量，在光信道模塊加入光放大器和光濾波器。
（4）光電檢測模塊：如圖5所示，在CO-OFDM系統(tǒng)中，光電檢測模塊采用相干檢測技術(shù)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。使用兩對(duì)平衡的PIN光電檢測器構(gòu)成檢測器，通過用90°光混頻和兩個(gè)平衡檢測器得到射頻基帶OFDM信號(hào)I/Q元件。
（5）RF-OFDM接收機(jī)：如圖6所示，從射頻信號(hào)解調(diào)出的OFDM基帶信號(hào)經(jīng)模數(shù)變換（ADC）后變?yōu)閿?shù)字串行信號(hào)。該信號(hào)通過串/并（S/P）轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換為并行信號(hào)。利用OFDM解調(diào)器件，對(duì)所得的并行數(shù)據(jù)做快速傅立葉變換（FFT），并利用并/串（P/S）轉(zhuǎn)換器變?yōu)榇行盘?hào)。通過QAM星座解調(diào)，恢復(fù)成二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)輸出。
三、仿真結(jié)果分析
CW激光器的相位噪聲可以由譜線寬度來描述。圖7（a）、（b）、（c）分別為譜線寬度為0MHz、0.15Mhz和15Mhz時(shí)激光器輸出的光譜圖。由圖7可知，隨著激光器的譜線寬度增加，產(chǎn)生的干擾也會(huì)增加。
光纖的長度會(huì)影響到最終的傳輸質(zhì)量，因此，分別測試50KM、100KM、200KM、1000KM的情況。如圖8所示，在傳輸50km或100km后，沒有出現(xiàn)很明顯的星座模糊和偏移。而在傳輸1000km后，星座圖模糊不堪已經(jīng)無法正常顯示。
分別取不同比特率進(jìn)行傳輸，輸出端星座圖如圖9所示。可以發(fā)現(xiàn)，色散對(duì)系統(tǒng)的影響程度與傳輸速率有關(guān)，傳輸速率越大，色散對(duì)系統(tǒng)的影響程度也越大。
通過用OPTISYSTEM軟件設(shè)計(jì)分析，可以了解光通信系統(tǒng)各個(gè)器件節(jié)點(diǎn)處的波形和頻譜特點(diǎn)，簡單直觀、形象生動(dòng)。教師可以根據(jù)教學(xué)大綱設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生課后學(xué)習(xí)OPTISYSTEM軟件，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建立相應(yīng)的系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析。
四、結(jié)束語
運(yùn)用OPTISYSTEM仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，很好地彌補(bǔ)了缺少硬件實(shí)驗(yàn)器件所帶來的不足，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容；同時(shí)，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)時(shí)間，加深了學(xué)生對(duì)系統(tǒng)理論知識(shí)的理解和提高了他們的知識(shí)運(yùn)用能力。通過對(duì)“光纖通信”實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的改革，引入了新的技術(shù)，提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。
篇7
目前發(fā)光材料已成為了當(dāng)今世界最重要的功能材料之一。由于發(fā)光材料的種類繁多，分類方法各異，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，許多新的具有發(fā)光特性的新材料不斷出現(xiàn)，因此發(fā)光材料的研究內(nèi)容非常龐雜，其教材內(nèi)容應(yīng)該做到內(nèi)容精練，注重基礎(chǔ)，兼?前沿。目前，《發(fā)光學(xué)與發(fā)光材料》這門課程可選擇的優(yōu)秀教材較少，同時(shí)現(xiàn)有的教材偏重點(diǎn)各有不同，要根據(jù)各個(gè)學(xué)校的專業(yè)特色及創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)具體加以選擇。同時(shí)，光電材料領(lǐng)域具有新材料不斷涌現(xiàn)，知識(shí)更新飛快的特點(diǎn)，這也給教材選擇帶來很大的難度，往往對(duì)于發(fā)光原理講解比較深入的教材，在內(nèi)容的新穎性和前沿性上就比較欠缺。
1.2 教學(xué)模式和教學(xué)方法陳舊
目前，發(fā)光學(xué)與發(fā)光材料課程的教學(xué)過程由于受傳統(tǒng)教學(xué)思想束縛，在教學(xué)方法上教師主要運(yùn)用多媒體教學(xué)手段，以講授法、演示法講授理論知識(shí)，教師仍居于主導(dǎo)地位。這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式，雖然能有助于學(xué)生跟著教師的講解、演示學(xué)習(xí)理論知識(shí)，但忽視了學(xué)生的認(rèn)知主體作用，學(xué)生是被動(dòng)地接受教學(xué)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。根據(jù)現(xiàn)在大學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，要求教學(xué)內(nèi)容涉及面要廣，而且教學(xué)內(nèi)容要新，并能與實(shí)際生產(chǎn)生活中的問題相結(jié)合，這一教育理念也應(yīng)當(dāng)反映到發(fā)光學(xué)與發(fā)光材料課程的教學(xué)內(nèi)容和教材建設(shè)中來。這就要求教師突破傳統(tǒng)，建立現(xiàn)代教學(xué)理念，應(yīng)用現(xiàn)代教育手段實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)高級(jí)人才培養(yǎng)目標(biāo)。
2 《發(fā)光學(xué)與發(fā)光材料》課程教學(xué)方法優(yōu)化與創(chuàng)新
2.1 教材建設(shè)
教材是進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的基本工具，教材質(zhì)量的優(yōu)劣在一定程度上會(huì)影響教學(xué)質(zhì)量的好壞。教材建設(shè)工作是高等院校的一項(xiàng)基本建設(shè)工作，是進(jìn)一步深化教學(xué)改革、鞏固教學(xué)改革成果、提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)高級(jí)創(chuàng)新型人才的重要部分。針對(duì)發(fā)光學(xué)與發(fā)光材料教材選擇問題，需要選擇一種內(nèi)容較新且比較全面的教材作為主要參考教材，同時(shí)使發(fā)光學(xué)與發(fā)光材料課程內(nèi)容體系呈現(xiàn)多樣化趨勢，如2O12年電子科技大學(xué)出版社的《發(fā)光原理與發(fā)光材料》。同時(shí)，還可以提供4-6種中外文參考書目，供學(xué)生自學(xué)，以加深理解，并擴(kuò)大知識(shí)面。各學(xué)校還可以根據(jù)自身特色，自編教材 ，從而課程內(nèi)容可以有其各自的特點(diǎn)和創(chuàng)新之處。同時(shí)教材內(nèi)容應(yīng)及時(shí)結(jié)合科研項(xiàng)目，補(bǔ)充本領(lǐng)域的前沿技術(shù)，使基礎(chǔ)知識(shí)與科技發(fā)展互相補(bǔ)充，這種理論結(jié)合前沿和實(shí)際的多元教材體系對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的興趣和思考能力很有幫助，可以讓材料專業(yè)學(xué)生了解和認(rèn)識(shí)該類材料，并培養(yǎng)他們在發(fā)光材料方面的創(chuàng)新能力，對(duì)照明、光電轉(zhuǎn)換器件、光學(xué)檢測和傳感領(lǐng)域儲(chǔ)備創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)具有非常重要的意義。
2.2 改進(jìn)教學(xué)方法和手段
篇8
《信息論》是本校電子科學(xué)與工程學(xué)院電路與系統(tǒng)專業(yè)碩士研究生（學(xué)術(shù)型）的專業(yè)必修理論課程，也是一般高等院校通信與信息工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)等一級(jí)學(xué)科下相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生的主修專業(yè)課程[1-5]。通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握有關(guān)信息論的基本理論以及編碼的理論、實(shí)現(xiàn)原理和具體應(yīng)用。雖然人們在本科生的《信息論》教學(xué)改革方面做了一定的工作[6-9]，但其改革內(nèi)容不符合電路與系統(tǒng)學(xué)科特點(diǎn)，更不符合研究生教學(xué)需要。筆者結(jié)合本學(xué)院學(xué)生基礎(chǔ)、學(xué)校政策及本人近年來的教學(xué)實(shí)踐，在學(xué)校研究生教學(xué)改革項(xiàng)目支持下，開展了本門課程的教學(xué)改革與實(shí)踐。
一、課程特點(diǎn)
1.需要堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。該課程存在大量的公式推導(dǎo)與證明，與概率論、隨機(jī)過程、近世代數(shù)等數(shù)學(xué)知識(shí)密切相關(guān)。若無扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，學(xué)生無法看懂推導(dǎo)過程，更無法從根本上理解信息論的數(shù)學(xué)意義及物理含義。
2.學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。由于電子專業(yè)碩士研究生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)僅限于本科生學(xué)過的概率論與隨機(jī)過程，對(duì)近世代數(shù)的了解幾乎為零。學(xué)生面對(duì)繁雜、抽象的理論問題時(shí)，無法宏觀地理解和把握，致使學(xué)生無法提高學(xué)習(xí)興趣。
3.課程聯(lián)系實(shí)際困難。課程抽象概念多、定理證明多，與實(shí)際應(yīng)用有一定距離，且與其他課程聯(lián)系較少。多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中覺得內(nèi)容枯燥、難度大，而且與將來就業(yè)方向聯(lián)系較少。
鑒于以上問題，為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生更好地掌握本門課程，筆者從課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與考核方式三方面入手，提出了教學(xué)改革的相應(yīng)措施。
二、教學(xué)內(nèi)容改革――三個(gè)強(qiáng)化
1.強(qiáng)化離散信息論的基礎(chǔ)作用。信息論的主要內(nèi)容是信源概念、信息度量方式及三個(gè)香農(nóng)基本定理，相應(yīng)的內(nèi)容又分別面向連續(xù)信源與離散信源。二者的區(qū)別在于，連續(xù)信源/信道及相應(yīng)的定理一般需要結(jié)合隨機(jī)過程知識(shí)來學(xué)習(xí)，而離散信源/信道及相應(yīng)的定理是建立在概率論、線性代數(shù)的基礎(chǔ)上。從推導(dǎo)過程和公式形式來看，二者具有內(nèi)在的統(tǒng)一性。這可從連續(xù)信源信息熵的推導(dǎo)過程看出：將連續(xù)信源進(jìn)行離散化，變?yōu)殡x散信源后再利用離散信源信息熵的求解公式并求解極限得到。因此筆者重點(diǎn)強(qiáng)化了對(duì)離散信源、離散信道及其容量、無失真信源編碼定理、無失真的信源編碼的內(nèi)容。這對(duì)學(xué)生進(jìn)一步掌握連續(xù)信源、信道及相關(guān)問題奠定了基礎(chǔ)。
2.強(qiáng)化信息論的現(xiàn)實(shí)物理意義。筆者從課程本源出發(fā)，讓學(xué)生理解公式或定理蘊(yùn)含的深刻物理含義，使理論結(jié)果可視化，概念直觀化。例如，在講解離散信源的極值性定理時(shí)，可提煉出如下物理含義：第一層含義是，當(dāng)信源各取值的概率相等時(shí)，人們對(duì)信源取何值的不確定性最大，由于各信源服從等概率分布，信源的平均不確定性即為各事件的不確定性，因此信息熵也越大;第二層含義是，對(duì)于具有不同數(shù)量事件的兩個(gè)信源，若二者同時(shí)滿足等概率分布，則預(yù)測數(shù)量較多事件的信源的難度較大，因此該信源的信息熵也較大。
3.強(qiáng)化教學(xué)案例的實(shí)用性。在本次教學(xué)改革中，共自創(chuàng)或搜集教學(xué)案例11例，每個(gè)教學(xué)案例都與教材內(nèi)容有關(guān)，將晦澀難懂的理論內(nèi)容變?yōu)轷r活的例子，讓學(xué)生去感受和體會(huì)案例中蘊(yùn)含的問題，從而為更好地理解教學(xué)內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。以引入的六個(gè)視頻教學(xué)案例為例，該案例以美國國家航天局發(fā)射的新火星探測器為背景，講解了信息如何傳播、如何加密等問題。通過這部分教學(xué)案例的學(xué)習(xí)，學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)到了信息論的價(jià)值與實(shí)踐意義。
三、教學(xué)方法改革――三個(gè)聯(lián)系
1.聯(lián)系計(jì)算機(jī)仿真。筆者鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用MATLAB中SIMULINK工具設(shè)計(jì)具體的通信系統(tǒng)模型，如基于開關(guān)鍵控或正交頻分復(fù)用的射頻通信系統(tǒng)。讓學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的同時(shí)，更加深刻地體會(huì)信息的傳遞過程，了解信源、信宿、信道的構(gòu)成，學(xué)習(xí)信源編碼、信道編碼、加密、信道譯碼、信源譯碼等信息處理過程，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)信道容量、信息傳輸速率、誤碼率等概念的把握。筆者督促學(xué)生將上述問題作為課程設(shè)計(jì)的作業(yè)，使其結(jié)合信息論所學(xué)的知識(shí)，提煉出相關(guān)問題、建立模型，加以認(rèn)真分析解決;再將提煉問題和解決問題的過程以及結(jié)論進(jìn)行匯總，撰寫成研究報(bào)告。這既鞏固了學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，又鍛煉了學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模和仿真的能力。
2.聯(lián)系工程實(shí)際。由于研究生日常的工作大多在實(shí)驗(yàn)室從事工程項(xiàng)目的研究或開發(fā)工作，若能將這些工作與信息論知識(shí)聯(lián)系到一起，無論對(duì)信息論的學(xué)習(xí)還是科研都將起到促進(jìn)作用。筆者首先開展了調(diào)查研究工作，統(tǒng)計(jì)了各個(gè)學(xué)生從事科研項(xiàng)目的情況，然后讓學(xué)生結(jié)合課程知識(shí)，從信息獲取、處理、傳輸、存儲(chǔ)的角度去解釋。例如，在講述信息不增性原理時(shí)，筆者結(jié)合溫度傳感器的設(shè)計(jì)問題：將大氣環(huán)境溫度看成連續(xù)信源，將傳感器系統(tǒng)看作信道，將顯示終端看作信宿。因此，設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的關(guān)鍵問題――如何設(shè)計(jì)傳感器才能最大化地得到信息而不丟失信息？學(xué)生帶著這個(gè)問題去思考，就可以真正地體會(huì)傳感器中信息傳遞過程。
3.聯(lián)系科學(xué)前沿。為鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新，筆者嘗試將科學(xué)前沿技術(shù)引入信息論課程，例如，室內(nèi)、外可見光通信技術(shù)。筆者結(jié)合自己近年來從事可見光通信研究的經(jīng)歷，向?qū)W生講授了可見光通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研制、實(shí)驗(yàn)測試等一系列過程;然后結(jié)合信息論課程所學(xué)的知識(shí)，將其與研制的可見光通信系統(tǒng)聯(lián)系在一起。筆者也鼓勵(lì)學(xué)生探索與信息論相關(guān)的科學(xué)前沿問題，開展課堂討論與課下交流。讓學(xué)生查詢保密學(xué)、光學(xué)信息論等方面的文獻(xiàn)，詳細(xì)閱讀并做總結(jié)。然后，切實(shí)提出自己的想法，再予以驗(yàn)證，從而將學(xué)生所學(xué)知識(shí)真正地和科學(xué)前沿結(jié)合在一起。
四、考核方式改革――三個(gè)引入
該課程原來采取任課教師命題、紙質(zhì)考試方式。其弊端在于，教師命題規(guī)律和出題形式規(guī)定，學(xué)生只要做一遍往年考試題目，就可得到較高的分?jǐn)?shù)。雖然這種考核形式能在一定程度上反映出學(xué)生的知識(shí)水平，但卻無法體現(xiàn)其學(xué)術(shù)水平和實(shí)踐能力。為此，筆者在考核方式上做了三個(gè)引入的變化。
1.引入隨堂能力測驗(yàn)。隨堂能力測驗(yàn)是考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)信息論知識(shí)分析解決實(shí)際問題的能力。由于采取隨堂考試形式，因此，對(duì)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效率和前期積累提出了較高的要求。例如，在學(xué)習(xí)香農(nóng)公式時(shí)，筆者考查了學(xué)生運(yùn)用香農(nóng)公式計(jì)算射頻通信所需帶寬的問題;在學(xué)習(xí)無失真的信源編碼時(shí)，筆者考查了應(yīng)用霍夫曼編碼對(duì)離散信源進(jìn)行編碼的能力。該測驗(yàn)在總成績中占10%的比例，從而激勵(lì)學(xué)生很好地利用課堂來學(xué)習(xí)知識(shí)。
2.引入學(xué)術(shù)論文加分。提升學(xué)術(shù)水平是研究生教學(xué)的任務(wù)之一。筆者針對(duì)信息論教學(xué)中每章的重點(diǎn)問題，均設(shè)置開放性的論題供學(xué)生選擇，讓其查閱文獻(xiàn)、資料，進(jìn)行認(rèn)真的設(shè)計(jì)、理論推導(dǎo)、計(jì)算機(jī)仿真、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，并將其總結(jié)成文，然后以學(xué)術(shù)論文的形式提交。筆者根據(jù)學(xué)生在文中闡述的觀點(diǎn)、論證的嚴(yán)密性、結(jié)論的正確性與普遍性等方面予以考核。學(xué)術(shù)論文在總成績中占20%的比例，是本次教學(xué)改革的重點(diǎn)。
3.引入上機(jī)考試。往年的信息論期末考試中，題目是由任課老師自行擬定。由于種種原因，考試題目重復(fù)率高、知識(shí)點(diǎn)考查單一，這給學(xué)生突擊考試并取得好成績提供了可能。為此，筆者將期末教師出題測試改為上機(jī)隨機(jī)抽題考試。筆者建立了試題庫，題型包括：客觀題（選擇、判斷）、主觀題（概念、簡答、計(jì)算、綜合）。在本校計(jì)算機(jī)學(xué)院協(xié)助下，建成了信息論上機(jī)考試系統(tǒng)，學(xué)生登陸系統(tǒng)后，按照教師設(shè)定的題目數(shù)量和難度，隨機(jī)抽取試題。上機(jī)考試的在總成績中占據(jù)70%的比例，也是這次教學(xué)改革的重點(diǎn)。該考核方式經(jīng)試運(yùn)行后，效果良好。
五、結(jié)語
筆者根據(jù)電路與系統(tǒng)專業(yè)信息論課程的特點(diǎn)以及目前教學(xué)中存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式三個(gè)方面提出了相應(yīng)的改革措施。通過本次的教學(xué)實(shí)踐證明，采取的這些措施有效地改善了課程教學(xué)效果，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、知識(shí)掌握程度和應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳運(yùn).信息論與編碼[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.
[2]葉中行.信息論基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2002.
[3]李梅.信息論基礎(chǔ)教程（2版）[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2003.
[4]曹雪虹.信息論與編碼[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.
[5]吳偉陵.信息處理與編碼[M].北京：人民郵電出版社，2005.
[6]李迎春，等.《信息論與編碼》教學(xué)改革探討[J].科技信息，2010，（20）：18-20.
篇9
近些年來，人們迎來了信息時(shí)代，人類社會(huì)也逐漸步入到全方位的信息時(shí)代中，新興很多科學(xué)技術(shù)，并得到了迅速發(fā)展，被人們廣泛應(yīng)用到人類生活之中。攝影測量經(jīng)過數(shù)字?jǐn)z影測量階段、解析攝影測量階段以及模擬攝影測量階段這三個(gè)階段。在攝影測量技術(shù)發(fā)展期間，從遙感數(shù)據(jù)源到遙感平臺(tái)、遙感器、遙感數(shù)據(jù)處理、遙感理論基礎(chǔ)探討等，都產(chǎn)生了很大變化。下面，筆者就對(duì)攝影測量與遙感當(dāng)前發(fā)展中面臨的問題進(jìn)行分析。
1攝影測量與遙感發(fā)展中存在的問題
1.1遙感技術(shù)發(fā)展存在的問題
當(dāng)前形勢下，遙感技術(shù)主要被應(yīng)用到環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃、土地利用、荒漠化監(jiān)測、災(zāi)害監(jiān)測、環(huán)境預(yù)報(bào)、海洋監(jiān)測、天氣預(yù)報(bào)等行業(yè)和領(lǐng)域中，遙感技術(shù)為社會(huì)發(fā)展帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益。特別是航天遙感技術(shù)的提出和發(fā)展，航天遙感技術(shù)對(duì)衛(wèi)星遙感進(jìn)行充分利用，進(jìn)而獲取各種需要的信息，可以說，航天遙感技術(shù)是當(dāng)前最為有效的方法。
目前，在遙感技術(shù)的應(yīng)用上，還存在一些問題：譬如說過分重視對(duì)表面現(xiàn)象的反饋，忽視了內(nèi)里的規(guī)律分析、定量分析等。同時(shí)，遙感技術(shù)應(yīng)用中還存在過分單一的問題，這在一定程度上影響了遙感技術(shù)作用的發(fā)揮，多種遙感技術(shù)的一體化綜合應(yīng)用有助于獲取更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料，提高測量質(zhì)量。比如說：遙感技術(shù)應(yīng)用到水質(zhì)的監(jiān)測中時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析多為定性分析，很少進(jìn)行定量分析;且監(jiān)測精度不高，存在明顯的經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)算法;另外，在監(jiān)測的數(shù)據(jù)參數(shù)上，主要為透明度、渾濁度、懸浮沉積物、葉綠素等，參數(shù)過少，而且監(jiān)測的波段范圍也不大，主要集中在可見光和近紅外波段范圍。
1.2攝影測量發(fā)展存在的問題
我國的攝影測量發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷程，伴隨著我國自動(dòng)控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在二十世紀(jì)末期，完成了全數(shù)字的自動(dòng)測圖軟件研發(fā)和應(yīng)用，由此，數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)得以迅速發(fā)展，數(shù)字?jǐn)z影測量被普遍應(yīng)用到測量工作之中。在進(jìn)入到二十一世紀(jì)以后，科學(xué)技術(shù)的不斷提升為攝影測量提供了幫助，使攝影測量也步入到數(shù)字化時(shí)代中。在數(shù)字?jǐn)z影測量中，傳統(tǒng)的圖像處理從光學(xué)儀器上搬到了計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器空間方位的校正、地形起伏引起像點(diǎn)位移的糾正以及圖像鑲嵌等功能。目前，在攝影測量圖像的處理方面，還存在圖像匹配、不依賴DEM的正射糾正等問題。譬如說：在圖像匹配上，在地形圖上取影像與地形圖上對(duì)應(yīng)同名點(diǎn)作為糾正控制點(diǎn)，這種方法的精度不高，當(dāng)前在圖像的匹配上依然主要依賴人工方式，而數(shù)字化的圖像匹配還有待進(jìn)一步研究和發(fā)展。
另外，攝影測量技術(shù)中得數(shù)字正射影像圖（DOM）存在嚴(yán)重的圖像質(zhì)量問題，外界環(huán)境的諸多因素都會(huì)直接影響到圖像的質(zhì)量，影響攝影測量的精度。譬如：清晰度差、紋理不清晰、重要地物缺失等。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：原始影像質(zhì)量、DEM數(shù)據(jù)質(zhì)量、攝影處理?xiàng)l件、拼接線、第三方軟件等都會(huì)對(duì)DOM質(zhì)量產(chǎn)生影響。
2推動(dòng)攝影測量與遙感技術(shù)發(fā)展的策略
近些年，在數(shù)據(jù)分析、信息服務(wù)、獲取和處理數(shù)據(jù)的過程中，攝影測量與遙感技術(shù)都得到了良好發(fā)展，獲取數(shù)據(jù)的裝備也得到了迅速發(fā)展，從本質(zhì)上提升了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。
2.1遙感自動(dòng)定位技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用
在攝影測量與遙感技術(shù)發(fā)展過程中，遙感自動(dòng)定位技術(shù)具有十分重要的地位，不僅能夠?qū)τ绊懩繕?biāo)實(shí)際位置進(jìn)行準(zhǔn)確確定，更可以對(duì)影響屬性進(jìn)行準(zhǔn)確解譯。將GPS的空中三角測量作為前提和基礎(chǔ)，對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行充分利用，由此形成了航空影響傳感器，航空影響傳感器將定點(diǎn)攝影成像實(shí)現(xiàn)，并且保證定點(diǎn)攝影成像的高精度。在衛(wèi)星遙感這一前提和基礎(chǔ)下，精度可以實(shí)現(xiàn)米級(jí)，遙感自動(dòng)定位技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新和實(shí)時(shí)測圖等作業(yè)的流程，進(jìn)而將野外像控測量工作量減少。
2.2在三維模型表面重建中應(yīng)用攝影測量
在工程勘察、人體重建、人臉重建、醫(yī)學(xué)重建、文物保護(hù)、工業(yè)測量以及土建筑重建等方面都均已普遍應(yīng)用三維物體重建技術(shù)。三維物體重建技術(shù)通過手持量測的數(shù)碼相機(jī)實(shí)施操作，進(jìn)而能夠得到多度重疊以及短基線的圖片，通過立體匹配的渠道獲取模型點(diǎn)的數(shù)據(jù)。利用短基線多影響的數(shù)字?jǐn)z影測量快速三維的重建技術(shù)，能夠從本質(zhì)上將攝影測量無法兼顧遠(yuǎn)景和變形問題進(jìn)行解決，在實(shí)施的過程中，通過采取量測數(shù)碼相機(jī)手持拍攝這一種方式方法，使測量技術(shù)更加快速和簡單，并且擁有高度自動(dòng)化。
2.3構(gòu)建完善的遙感監(jiān)測指標(biāo)體系
為推動(dòng)遙感技術(shù)定量化分析的應(yīng)用于發(fā)展，必須建立起完善的遙控監(jiān)測指標(biāo)體系。比如說：在大氣環(huán)境的遙感監(jiān)測中，借助這一指標(biāo)體系進(jìn)行后續(xù)的定量化分析，掌握大氣環(huán)境的變化情況，實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境監(jiān)測的集成化發(fā)展。一是時(shí)間與空間數(shù)據(jù)的互為彌補(bǔ)和整合，便于相關(guān)人員掌握大氣環(huán)境;二是互為約束的遙感反演技術(shù)。隨著遙感技術(shù)和攝影測量技術(shù)應(yīng)用日益廣泛，其不斷融合先進(jìn)技術(shù)，為人類發(fā)展帶來更先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類進(jìn)步，而構(gòu)建監(jiān)測指標(biāo)體系則是當(dāng)前迫切需要解決的一個(gè)問題，需要各部門、單位的聯(lián)動(dòng)，全力推動(dòng)遙感技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)遙感技術(shù)的變革。
3結(jié)語
綜上，雖然如今的攝影測量與遙感技術(shù)發(fā)展速度相對(duì)來說比較快，并且已經(jīng)被應(yīng)用到測繪工作中，逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化發(fā)展和數(shù)字化發(fā)展。我國攝影測量與遙感存在設(shè)備種類單一以及生產(chǎn)效率低下等問題，這些問題和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展相違背，不能達(dá)到國際的標(biāo)準(zhǔn)水平。因此，我們要集中優(yōu)勢力量，開展跨學(xué)科合作。
參考文獻(xiàn)
[1]克里斯蒂安?海普克，唐糧.攝影測量與遙感之發(fā)展趨勢和展望[J].地理信息世界，2011，09（02）.
篇10
近年來隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，對(duì)于醫(yī)藥行業(yè)的人才需求與日俱增，但隨著社會(huì)競爭的日益激烈，對(duì)從業(yè)人員的要求也越來越高，培養(yǎng)出具有良好專業(yè)素質(zhì)和自主創(chuàng)新能力的畢業(yè)生是醫(yī)學(xué)院校人才培養(yǎng)的目標(biāo)，要做到與經(jīng)濟(jì)發(fā)展接軌，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展同步，高校教育的相關(guān)課程的一定要遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、先進(jìn)性、發(fā)展性、平衡性和適用性原則，對(duì)課程教學(xué)的改革也勢在必行。
物理學(xué)在現(xiàn)代醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展中起到了積極的推動(dòng)作用，醫(yī)藥物理學(xué)作為中醫(yī)院校高等教育中的一門傳統(tǒng)基礎(chǔ)課程，在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和邏輯思維能力、分析計(jì)算能力、實(shí)驗(yàn)技能能力、總結(jié)歸納能力等方面應(yīng)起到重要作用。通過本課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，可以使學(xué)生掌握本專業(yè)所必須具備的物理學(xué)的基本概念、基本規(guī)律和基本方法，訓(xùn)練基本的實(shí)驗(yàn)技能，為學(xué)習(xí)物理化學(xué)、化學(xué)分析、藥物分析等后續(xù)課程以及從事實(shí)際工作和科學(xué)研究準(zhǔn)備必要的物理基礎(chǔ)。
物理課程作為醫(yī)藥類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，一直具有理論性強(qiáng)，概念抽象，公式較多，對(duì)于高等數(shù)學(xué)知識(shí)有要求等特點(diǎn)，少數(shù)學(xué)生由于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不牢固，對(duì)該課程的認(rèn)識(shí)不足，重視程度不夠，造成入門學(xué)習(xí)困難，難以抓住學(xué)習(xí)重點(diǎn)，不清楚哪些理論、公式是重要的，哪些需要熟練記憶和靈活運(yùn)用。在學(xué)習(xí)過程中難以建立物理概念之間的縱向和橫向聯(lián)系，使得所學(xué)知識(shí)點(diǎn)成為整個(gè)物理知識(shí)體系中的“孤島”。并且由于傳統(tǒng)教學(xué)手段的限制，教學(xué)方式主要以課堂板書講授為主，對(duì)于某些抽象性內(nèi)容無法形象生動(dòng)地展現(xiàn)給學(xué)生，使得學(xué)生無法進(jìn)行深入理解，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性沒有充分調(diào)動(dòng)，普遍反應(yīng)學(xué)習(xí)較為吃力，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣，不及格率和其他課程相比偏高。
針對(duì)這些在教學(xué)中出現(xiàn)的情況，筆者認(rèn)為必須開展相應(yīng)的教學(xué)改革實(shí)踐，需要克服枯燥教材給學(xué)生帶來的壓力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在學(xué)習(xí)過程中注重探研過程和科學(xué)思想的鍛煉，可以采用“降低難度、加強(qiáng)探索、立足課堂、利用課外”的思路創(chuàng)造新的教學(xué)支撐條件，用有效的研究實(shí)踐手段克服教學(xué)中的困難，達(dá)到掌握知識(shí)、培養(yǎng)能力的目的，促進(jìn)學(xué)生問題意識(shí)的培養(yǎng)，探索精神和創(chuàng)新能力的形成，合作意識(shí)、交際與表達(dá)能力的發(fā)展，科研程序與科研方法的鍛煉，以及個(gè)性與心理健康發(fā)展，科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感培養(yǎng)。
二、教學(xué)內(nèi)容的選擇
考慮到物理學(xué)課程作為醫(yī)藥學(xué)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，根據(jù)教學(xué)大綱的要求，規(guī)定總學(xué)時(shí)為80學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)56學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)24學(xué)時(shí)。理論課教學(xué)內(nèi)容涵蓋流體力學(xué)、電磁學(xué)、波動(dòng)學(xué)、波動(dòng)光學(xué)以及近代物理學(xué)等章節(jié)的基本原理和典型的分析計(jì)算方法，為后續(xù)的物理化學(xué)，藥物分析等課程打好基礎(chǔ)。在理論課所開設(shè)的章節(jié)中可根據(jù)需要設(shè)計(jì)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)過程中讓學(xué)生提高動(dòng)手能力及設(shè)計(jì)分析能力，體現(xiàn)物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)型學(xué)科的特點(diǎn)。
在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)采取不同的引導(dǎo)方式，理論課內(nèi)容應(yīng)講授最核心的知識(shí)點(diǎn)，例如流體力學(xué)中的泊努利方程，連續(xù)性方程；穩(wěn)恒電流中的含源電路歐姆定律和基爾霍夫方程組；波動(dòng)光學(xué)中的干涉、衍射原理等，對(duì)最具有遷移價(jià)值的學(xué)科基本原理進(jìn)行闡述，對(duì)于物理學(xué)基本原理和基本定律在教學(xué)中可采用盡量淺顯生動(dòng)的直觀講授，輔以視頻，建模等多媒體教學(xué)手段，力圖讓學(xué)生清楚地理解復(fù)雜的物理現(xiàn)象和相關(guān)規(guī)律，熟悉相關(guān)的定義和專用術(shù)語，強(qiáng)化基本概念的理解和記憶；在學(xué)生掌握基本理論的基礎(chǔ)上選用典型的例題，在課堂上進(jìn)行深入分析講解和啟發(fā)式提問與討論，深化理論內(nèi)容的理解，使學(xué)生更好地理解物理學(xué)研究中的理性精神，另外在具體例題的引入上，鼓勵(lì)學(xué)生從枯燥的理論知識(shí)出發(fā)，探索物理學(xué)知識(shí)在醫(yī)藥領(lǐng)域的具體應(yīng)用，使所學(xué)知識(shí)能夠適用于解決相關(guān)醫(yī)藥專業(yè)問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提升創(chuàng)新和動(dòng)手能力。
在教學(xué)過程中一定要將物理知識(shí)與醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用相結(jié)合，讓學(xué)生了解學(xué)科之間的互相影響，轉(zhuǎn)變其認(rèn)為物理學(xué)于醫(yī)藥專業(yè)無關(guān)的想法。例如講授流體運(yùn)動(dòng)學(xué)時(shí)，由于教材上所涉及的例題多為工程學(xué)上的應(yīng)用，和醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)合度不高，因此筆者在備課過程中通過研究多種醫(yī)藥物理學(xué)教材以及在互聯(lián)網(wǎng)上尋找與醫(yī)藥應(yīng)用有關(guān)的流體運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)例，在授課時(shí)首先向?qū)W生提問：研究流體在醫(yī)藥領(lǐng)域有什么作用？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，將學(xué)生注意力集中到課堂上來；然后給學(xué)生提出流體運(yùn)動(dòng)研究的許多醫(yī)藥應(yīng)用實(shí)例，如人體內(nèi)部的血液流動(dòng)，制藥行業(yè)的藥液在管道內(nèi)的傳輸，廠房的換氣與通風(fēng)，中藥制劑藥液里的雜質(zhì)的分離等等諸多問題都牽涉到流體運(yùn)動(dòng)的知識(shí)。讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)物理學(xué)規(guī)律，使他們了解物理學(xué)和醫(yī)藥學(xué)專業(yè)學(xué)科之間的滲透和影響，明確醫(yī)藥物理學(xué)在其專業(yè)學(xué)科中的定位以及物理學(xué)知識(shí)對(duì)醫(yī)藥科技發(fā)展所起到的重要促進(jìn)作用，提高對(duì)物理學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。
三、教學(xué)方式的改進(jìn)
針對(duì)物理學(xué)課程基本原理、公式較多的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中應(yīng)避免中學(xué)填鴨式的教學(xué)模式，在教學(xué)中重視理解，力圖舉一反三，在公式原理的推導(dǎo)過程中要求學(xué)生建立在理解相關(guān)規(guī)律的基礎(chǔ)上，不提倡機(jī)械記憶原理和公式，充分考慮問題的復(fù)雜性和條件的多變性，鼓勵(lì)提示學(xué)生采用不同的方法解決同一問題，引導(dǎo)學(xué)生把握物理學(xué)科的思維方式和研究方法。
教師應(yīng)樹立“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)心態(tài)，講解原理、規(guī)律時(shí)多加設(shè)問、對(duì)比和思考，向?qū)W生提出一些靈活性的問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論，將學(xué)生的注意力集中于課堂上來，調(diào)動(dòng)學(xué)生的探研問題的積極性。
篇11
2009年,當(dāng)選中國工程院醫(yī)藥衛(wèi)生學(xué)部院士。
從電氣工程到生物芯片工程
――適應(yīng)科技融合與創(chuàng)新的潮流
程京院士安徽安慶市人,1963年7月生于北京。父親從西南政法大學(xué)畢業(yè)后,響應(yīng)黨“到祖國最需要的地方去”的號(hào)召,來到了四川涼山彝族自治州金陽縣,程京在這里度過了念大學(xué)前的時(shí)光。金陽是位于四川和云南交界處的一個(gè)偏僻的小縣城。父親后來在西南政法大學(xué)工作。母親和姑姑都是醫(yī)生。1979年程京高中畢業(yè),違背了他的母親,姑姑,和哥哥的期望,自作主張決定報(bào)考上海鐵道學(xué)院(現(xiàn)已合并到上海同濟(jì)大學(xué))。1983年畢業(yè)后在鐵道部資陽內(nèi)燃機(jī)廠,成為一名電氣工程專業(yè)的技術(shù)人員。開始在廠內(nèi)以引進(jìn)的羅馬尼亞的內(nèi)燃機(jī)車圖紙為藍(lán)本,從事設(shè)計(jì)工作,主要任務(wù)是繪圖。資陽內(nèi)燃機(jī)廠是位于成都和重慶之間的一個(gè)交通不太便利的小山城。資陽內(nèi)燃機(jī)廠是一家三線工廠,現(xiàn)在和戚樹堰機(jī)車車輛研究所等企業(yè)聯(lián)合屬于“南車系統(tǒng)”。
年輕的程京不甘寂寞,希望能有一個(gè)能讓他充滿好奇、想象和激情的工作。1986年,機(jī)會(huì)出現(xiàn)了,他父親所在的西南政法大學(xué)按計(jì)劃要建立一個(gè)全新的司法鑒定中心,急需理工科人才。有強(qiáng)電專業(yè)學(xué)習(xí)背景的程京便成為了人選之一。在新單位上班以后,中心的負(fù)責(zé)人說:“你是學(xué)電的,我們這里買了一臺(tái)很貴的掃描電子顯微鏡,就由你來負(fù)責(zé)?！?于是,程京開始研究起電子顯微鏡的原理和操作使用,以及各種有關(guān)分析,鑒定方法。學(xué)校的學(xué)習(xí)環(huán)境比較好,為了適應(yīng)工作需要,他還注意閱讀司法刑偵教科書,關(guān)注各種專業(yè)和非專業(yè)的報(bào)紙雜志,并且在英語上下了不少功夫。
1989年,機(jī)會(huì)又來了,程京以優(yōu)異的成績通過了考試,被國家教委送到英國斯特萊斯克萊德大學(xué)(University of Strathclyde)留學(xué)。從此,程京的命運(yùn)旅程開始了徹底的轉(zhuǎn)變。
在該校,程京的導(dǎo)師布萊恩?凱迪(Brian Caddy)教授是國際著名刑事技術(shù)專家。布萊恩?凱迪為程京制定的從事司法化學(xué)研究“1年計(jì)劃”,程京只用了9個(gè)月就完成了。于是導(dǎo)師希望程京繼續(xù)攻讀博士學(xué)位,并完成“DNA指紋鑒定新策略”的博士課題。布萊恩?凱迪說:“我觀察了你1年,你有工程的背景,又學(xué)了1年的化學(xué)和儀器分析,這個(gè)課題就需要用分析化學(xué)的方式設(shè)計(jì)一套工作系統(tǒng)去解決生物學(xué)的問題,實(shí)現(xiàn)的過程需要做儀器的設(shè)計(jì)。雖然我以前也從沒做過這樣的事情,也感到?jīng)]有把握。但是這是技術(shù)發(fā)展的需要;如果你愿意賭,我就賭,咱們賭一把!”程京沒有辜負(fù)老師的厚望。1992年,從來沒有生物專業(yè)學(xué)習(xí)背景的程京拿到了我國第一個(gè)司法生物學(xué)博士學(xué)位。隨后,他又完成了細(xì)胞及分子生物學(xué)博士后的研究。
無獨(dú)有偶。1994年,機(jī)會(huì)再度出現(xiàn)。程京偶然看到美國賓夕法尼亞大學(xué)(University of Pennsylvania)醫(yī)學(xué)院刊登的一則招聘廣告,要求應(yīng)聘人員“本科學(xué)工程,研究生學(xué)生物學(xué),分子生物學(xué)更好,并愿意從事生物芯片研究”。作為上個(gè)世紀(jì)末生命科學(xué)領(lǐng)域中迅速崛起的一項(xiàng)高新技術(shù),生物芯片主要是指通過微加工技術(shù)和微陣列點(diǎn)樣技術(shù),在固體芯片表面構(gòu)建的微型生物化學(xué)分析系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞、蛋白質(zhì)、DNA等的準(zhǔn)確、快速、大信息量的檢測。
面對(duì)美國賓夕法尼亞大學(xué)看似奇特而又嚴(yán)苛的條件,程京覺得自己完全符合要求。這個(gè)位置好象是特意為他準(zhǔn)備的一樣。在全球70多名應(yīng)聘者中,他是以“perfect match”(完美契合)的條件進(jìn)入了美國賓夕法尼亞大學(xué)。于是程京開始師從生物芯片開拓者彼得?威爾丁(彼得?威爾丁)教授,幸運(yùn)地邁入蓬勃發(fā)展的生物芯片研究領(lǐng)域。
從電氣工程專業(yè),到分子生物學(xué)、再到生物芯片工程。程京傳了一大圈,又回過來為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域服務(wù)。從報(bào)考大學(xué)開始,經(jīng)過曲折的道路,程京在不知不覺中還是進(jìn)入了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
回想起這段經(jīng)歷,程京忍不住感慨地說:“這就是命,冥冥之中天注定。但是仔細(xì)分析,其中也隱含著真理。這也是諸多偶然性中的必然性。因?yàn)閷W(xué)科交叉正是當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的方向,會(huì)有更大的運(yùn)用空間?！?/p>
程京自幼熱愛閱讀武俠小說,回顧自己將近十年的留學(xué)經(jīng)歷,他覺得這個(gè)過程頗像是武俠小說中的情節(jié),但凡武林高手,要練就一身絕技,不打通幾個(gè)重要的命脈,就練不到那個(gè)境界。在人生的“江湖”中,感悟和收獲也絕非三言兩語可以道盡。其中打拼的艱險(xiǎn)也是預(yù)料中的事。經(jīng)過刻苦努力,程京在生物芯片的開發(fā)領(lǐng)域又開始大放異彩。
1998年,身為美國納米基因(Nanogen)公司首席科學(xué)家,程京和他的團(tuán)隊(duì)首次在國際上研究完成了集血液中細(xì)菌分離、胞解及雜交檢測為一體的芯片實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng),這是世界上第一個(gè)厘米見方的超小型生物實(shí)驗(yàn)室。該成果以《芯片實(shí)驗(yàn)室》(Laboratory on a chip)為封面故事發(fā)表在《自然?生物技術(shù)》(Nature Biotechnology)上,并被《科學(xué)》雜志評(píng)選為當(dāng)年世界十大科技突破之一。
生物芯片的用途非常廣泛,除用于人類基因研究、醫(yī)學(xué)診斷等方面外,還可應(yīng)用于新藥開發(fā)、農(nóng)業(yè)研究、航空航天、司法鑒定、食品衛(wèi)生和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。因分析的對(duì)象和集成方式不同,生物芯片一般包括:基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、細(xì)胞芯片、組織芯片和芯片實(shí)驗(yàn)室。
在20世紀(jì)科技史上,微電子芯片,作為計(jì)算機(jī)和許多家電的心臟,它豐富和改變了人類的經(jīng)濟(jì)和文化生活;而生物芯片,人們預(yù)計(jì)它將改變生命科學(xué)的研究方式,進(jìn)而影響到人類延續(xù)生命的方式。
這時(shí)的程京已經(jīng)成為國際生物芯片領(lǐng)域的一顆耀眼的新星。但出國多年的程京卻覺得自己應(yīng)跳出已有的成績,重新自我設(shè)計(jì)。他開始萌生了報(bào)效祖國的強(qiáng)烈愿望。
報(bào)效祖國――回國任教創(chuàng)辦企業(yè)
――創(chuàng)辦國家級(jí)研究中心
1997年,程京應(yīng)邀參加了在北京召開的以生物芯片技術(shù)為主題的第80次“香山科學(xué)會(huì)議”。他的關(guān)于中國應(yīng)自主發(fā)展生物芯片技術(shù)的重要性的發(fā)言引起了業(yè)界同行和主管單位的重視。此時(shí)的程京敏銳地注意到中國在科技重大領(lǐng)域重新布局的決心和能力,他開始關(guān)注國內(nèi)生物行業(yè)的發(fā)展新動(dòng)向。隱隱約約地感覺到報(bào)效祖國的時(shí)機(jī)來到了。
1998年,清華大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)系副主任、博士生導(dǎo)師周玉祥教授在美國與程京一席長談,讓一直希望回國的程京最終鎖定清華大學(xué)作為自己回國的落腳點(diǎn)。
1999年3月,程京成為清華大學(xué)第一位“百名人才引進(jìn)計(jì)劃”入選者,并受聘清華大學(xué)生命科學(xué)與工程研究院,擔(dān)任教授、博士生導(dǎo)師,清華大學(xué)生物芯片研究與開發(fā)中心主任。
從此開時(shí),程京的名字就和中國生物芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展聯(lián)系在一起,同國家實(shí)踐科技進(jìn)步戰(zhàn)略緊密地聯(lián)系在一起?！盎貒臅r(shí)候,別人告訴我,你回清華大學(xué)當(dāng)教授,一個(gè)月拿到的工資是900多元,實(shí)驗(yàn)室是地下室,科研啟動(dòng)費(fèi)最多30萬美元。生活和工作條件與美國相比,都很懸殊。”程京回憶著說道,“我覺得清華大學(xué)的教授能過,我肯定也能過,而且在國外多年,我經(jīng)濟(jì)條件上還是要好一點(diǎn)?！?/p>
1999年,中國生物醫(yī)藥行業(yè)跨躍式發(fā)展的藍(lán)圖已經(jīng)初露端倪。國家科學(xué)技術(shù)部起草了《醫(yī)藥生物技術(shù)“十五”及2015年規(guī)劃》。規(guī)劃所列15個(gè)關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目中,就有8個(gè)項(xiàng)目(基因組學(xué)技術(shù)、重大疾病相關(guān)基因的分離和功能研究、基因藥物工程、基因治療技術(shù)、生物信息學(xué)技術(shù)、組合生物合成技術(shù)、新型診斷技術(shù)、蛋白質(zhì)組學(xué)和生物芯片技術(shù))要使用生物芯片。生物芯片技術(shù)被單列,作為一個(gè)專門項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃。國家科技攻關(guān)計(jì)劃、自然科學(xué)基金、火炬計(jì)劃等科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃,都把生物技術(shù)和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)列為優(yōu)先發(fā)展的對(duì)象,力爭在功能基因組和生物芯片的研究開發(fā)中獲得一批有重要商業(yè)價(jià)值的專利,以保障中國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的空間。
這樣的宏觀背景為程京進(jìn)一步研發(fā)生物芯片奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2000年2月29日,在“國務(wù)院辦公廳第十次科技講座”上,程京做了主題為《生物芯片――下個(gè)世紀(jì)革命性的技術(shù)》的報(bào)告。程京在報(bào)告中建議:“中國應(yīng)加大在生物芯片研發(fā)方面的投資力度,實(shí)施強(qiáng)強(qiáng)結(jié)合,盡快建立國家級(jí)的生物芯片工程研究中心,以迅速研究開發(fā)出一批具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專門技術(shù),積極參與到國際競爭的行列中去?！贝私ㄗh引起了國家對(duì)生物芯片技術(shù)的高度重視。中國生物芯片發(fā)展的列車開始提速。
2000年9月30日,以北京清華大學(xué)企業(yè)集團(tuán)為主要發(fā)起人,聯(lián)合北京協(xié)和醫(yī)藥科技開發(fā)總公司、武漢華中科技大產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司和北京四環(huán)科技開發(fā)公司共同組建了博奧生物有限公司。原國家計(jì)委批準(zhǔn)以博奧為依托,建立生物芯片北京國家工程研究中心,由程京擔(dān)任主任。
經(jīng)2001年、2002年兩次重組后,博奧的注冊資本增至3.765億元,其中包括首鋼股份等6家國內(nèi)投資公司1.365億元?jiǎng)?chuàng)業(yè)投資。此外,憑借強(qiáng)大的科研能力,博奧還以8項(xiàng)生物芯片專利技術(shù)國外使用權(quán)入股一家位于美國加州的生物芯片公司,占其15%的股權(quán)。
經(jīng)業(yè)內(nèi)人士評(píng)估,認(rèn)為博奧公司產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)清晰,是著眼于全球定位布局建立的高科技企業(yè)。
急國家之所急
2003年4月,博奧第一個(gè)以生物芯片為基礎(chǔ)的產(chǎn)品EcoScan掃描儀問世。當(dāng)時(shí)正是SARS爆發(fā)的前1個(gè)月。隨后國內(nèi)的疫情迅猛發(fā)展。當(dāng)時(shí)的博奧人已經(jīng)意識(shí)到生物芯片在戰(zhàn)勝這場災(zāi)難中的重要性。他們急國家之所急,成立了SARS病毒檢測基因芯片研發(fā)項(xiàng)目組,并與國家疾病預(yù)防控制中心病毒疾病控制研究所聯(lián)系,建立了合作研究關(guān)系,SARS病毒檢測基因芯片研發(fā)項(xiàng)目正式啟動(dòng)。只用了7天時(shí)間,4月26日凌晨1點(diǎn)43分,項(xiàng)目組研制出了專門用于SARS病毒檢測的基因芯片。
5月,博奧的研究人員帶著他們的最新成果來到了SARS戰(zhàn)斗的前線,參與了北京市SARS疑似患者的檢測與甄別工作。在1周內(nèi),對(duì)404例臨床樣品(血液、痰液、糞便等)進(jìn)行了檢測和分析。當(dāng)制止住SARS疫情蔓延的時(shí)候,博奧生物芯片檢測的結(jié)果已經(jīng)成了某些檢測的標(biāo)準(zhǔn)。
雖然只是小范圍試用,但作為一種新興的前沿技術(shù),生物芯片在我國第一次投入臨床應(yīng)用就開始提供權(quán)威的結(jié)論。
程京說:“雖然SARS影響了企業(yè)的正常行為,但這也成為我們大練兵的機(jī)會(huì),既是困難,也是機(jī)遇。當(dāng)時(shí)的情形雖然看起來有些悲壯,但經(jīng)過這次洗禮,公司和中心內(nèi)部上下取得了高度的一致,國家和部門領(lǐng)導(dǎo)對(duì)企業(yè)作出了高度評(píng)價(jià),公司的產(chǎn)品也得到了市場的檢驗(yàn)?！?/p>
隨后,博奧獲得了第一張國家醫(yī)療器械證書、第一項(xiàng)生物芯片外國專利授權(quán),推出世界第一張全基因組家蠶芯片,轉(zhuǎn)錄因子活性譜芯片、細(xì)胞活力電旋轉(zhuǎn)檢測芯片、遺傳性耳聾檢測基因芯片……。
走國際化道路
在生物芯片的發(fā)展過程中,開疆拓土的國際化競爭是博奧不得不面對(duì)的一場硬仗。
經(jīng)過9年多的努力,博奧開發(fā)出包括系列生物芯片及相關(guān)試劑盒、儀器設(shè)備、化學(xué)材料、軟件和數(shù)據(jù)庫在內(nèi)的60多項(xiàng)產(chǎn)品,另有10項(xiàng)左右的產(chǎn)品正在開發(fā)過程之中。在此期間,博奧走過了從啟動(dòng)生物芯片技術(shù)研究到開始使其成果邁向產(chǎn)業(yè)化之路。員工由最初的幾個(gè)人發(fā)展到400多人,人員結(jié)構(gòu)也從最初清一色的科研人員,向研發(fā)、銷售、管理人員均衡發(fā)展的方向調(diào)整。在博奧的人才隊(duì)伍中,有相當(dāng)一部分是歸國留學(xué)生,他們都有在國外公司和大學(xué)任職的經(jīng)歷,既具備國際化的科學(xué)研究和管理經(jīng)驗(yàn),又了解中國市場和文化。
2005年,世界著名生物芯片公司昂飛(Affymetrix)開始關(guān)注中國市場,并且還通過種種關(guān)系主動(dòng)找上門來探索合作的可能性。昂飛公司創(chuàng)建于1992年,是全球生物芯片行業(yè)的先驅(qū),占有30%的全球生物芯片市場份額。
不久,博奧和昂飛簽署了合作協(xié)議,這被看作是博奧融入全球市場的重要一步。雙方技術(shù)、專利、市場共享,并打算共建行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),博奧將在其微陣列服務(wù)項(xiàng)目中為昂飛公司提供全線基因芯片產(chǎn)品的服務(wù)。
接著昂飛要求博奧開發(fā)專門讀取昂飛基因芯片的個(gè)人掃描儀。經(jīng)過3個(gè)多月的努力,博奧的第一臺(tái)樣機(jī)便出爐了。按照昂飛公司的經(jīng)驗(yàn)一般需要六七個(gè)月甚至1年的開發(fā)時(shí)間。但是博奧為了趕進(jìn)度,員工們春節(jié)連家都顧不上回。程京說,博奧能有這樣的速度,不僅僅是因?yàn)橹袊寺斆?更重要的是大家肯吃苦,有緊迫感:“我們已經(jīng)落后別人很多了,只有快馬加鞭。”
當(dāng)博奧的主管國際市場開發(fā)的副總裁孫英豪帶著產(chǎn)品到達(dá)昂飛公司時(shí),對(duì)方所有高層都圍在一起觀看,經(jīng)過1天多的各項(xiàng)測試,認(rèn)為比較滿意。第一炮終于打響了。
從此雙方開展了深入的合作。以前博奧的掃描儀可以讀到5微米,但讀昂飛芯片的掃描儀,分辨率高達(dá)1微米,這就要求機(jī)械加工能力、光學(xué)能力、數(shù)據(jù)處理的軟件系統(tǒng)都要跟得上。
這一年,博奧生物的銷售收入達(dá)到2600萬元,而在3年前,僅為16萬元。
重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù),參與標(biāo)準(zhǔn)制訂
在生物、醫(yī)藥等行業(yè),產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大多是由歐美國家制定。由于沒有參加產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制訂不僅使我們?nèi)鄙僭谛袠I(yè)內(nèi)的話語權(quán),更重要的是常常使我們處于受制于人的被動(dòng)狀態(tài)。在具體實(shí)踐中,“產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”的缺失將會(huì)給生物制藥這個(gè)極其強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)形成嚴(yán)重的拖累。
據(jù)統(tǒng)計(jì),2005年全球生物芯片的產(chǎn)值約為23億美元左右,其中美國市場產(chǎn)值約為15.8 億美元。預(yù)計(jì)2010年全球生物芯片市場產(chǎn)值將達(dá)到42億美元,年平均增長率約為14.1%。由于美國在全球生物芯片研發(fā)中長期居于主導(dǎo)地位,美國的很多著名生物芯片企業(yè)在全球市場中也扮演了技術(shù)、產(chǎn)品、專利和標(biāo)準(zhǔn)等全方位的特殊角色。
而在國內(nèi)的科研領(lǐng)域,科研人員、管理人員最開始是單純強(qiáng)調(diào)發(fā)表文章,到后來開始注重專利保護(hù),再到今天,大家已經(jīng)意識(shí)到必須占領(lǐng)一個(gè)新的制高點(diǎn)――制定標(biāo)準(zhǔn)。
博奧人清醒地意識(shí)到這一點(diǎn),并走在了前列。2009年12月30日,由博奧作為主要起草人所起草的生物芯片基本術(shù)語、生物芯片用醛基基片、體外診斷用DNA微陣列芯片、激光共聚焦掃描儀等5個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過國家食品藥品監(jiān)督管理局審定通過。
走過9年多的建設(shè)發(fā)展歷程,博奧已基本建成了集技術(shù)創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化、綜合服務(wù)、人才培養(yǎng)于一體,具有國際先進(jìn)水平的生物芯片研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化基地。建立起了包括基因、蛋白質(zhì)、細(xì)胞和組織“四位一體”的系統(tǒng)化生物芯片技術(shù)服務(wù)平臺(tái),研制開發(fā)出了生物芯片、配套儀器設(shè)備、試劑耗材、軟件數(shù)據(jù)庫等4個(gè)系列60余項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和較強(qiáng)國際競爭力的產(chǎn)品。博奧生物以市場為導(dǎo)向,成功地探索出了一條“中心+公司”的企業(yè)化運(yùn)行模式,基本具備了持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新能力和成果轉(zhuǎn)化能力,走上了良性循環(huán)的發(fā)展軌道。2009年博奧公司的銷售收入首次突破億元大關(guān)并全面盈利。
不斷創(chuàng)新
由博奧開發(fā)出多種與生物芯片相關(guān)的儀器,其性能指標(biāo)已在國際處于領(lǐng)先地位;研制的晶芯 LuxScan 10K系列芯片掃描儀不僅獲得了歐盟CE認(rèn)證和國家醫(yī)療器械注冊證書。
博奧的HLA基因芯片分型服務(wù)曾先后3次在國際大型HLA DNA分型測試中達(dá)到100%的準(zhǔn)確率。
博奧的HLA分型實(shí)驗(yàn)室成為中國第一家擁有實(shí)驗(yàn)室國家認(rèn)可委員會(huì)和ISO17025認(rèn)證的HLA分型檢測實(shí)驗(yàn)室,目前,中華骨髓庫已采用該技術(shù)并將其作為HLA分型入庫的主要方法之一,打破了國外的壟斷。以程京為技術(shù)帶頭人的博奧研發(fā)團(tuán)隊(duì),利用自主創(chuàng)新技術(shù),研制開發(fā)的“系統(tǒng)化生物芯片和相關(guān)儀器設(shè)備的研制及應(yīng)用”項(xiàng)目于2007年獲得國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
目前國內(nèi)5大生物芯片研究中心都使用了博奧生產(chǎn)的儀器。成立近10年來,博奧生物已在相關(guān)領(lǐng)域申請專利127項(xiàng),其中申請國際專利75項(xiàng),已獲得授權(quán)的國際專利為34項(xiàng),已獲得授權(quán)的國內(nèi)專利達(dá)到77項(xiàng),這樣的成績,不僅在國內(nèi)同行中居于絕對(duì)領(lǐng)先地位,也為我國生物芯片產(chǎn)業(yè)的國際化,全球化作出了貢獻(xiàn)。
