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由于光纖通信技術是一門多學科交叉滲透的課程，涉及的內容相當廣泛。就我校的情況來說，本門課程總學時48個學時，實驗10個學時，由于教學學時的限制，不可能面面俱到地把所有光纖通信的內容都講到，因此教師選擇教學內容的隨意性較大，容易導致教學內容的片面性和不連續性，對于學生來說，也感覺課程的知識點過多，沒有連續性，不好掌握。而且本門課程涉及的物理知識較多，對一些基礎薄弱的學生來說，很難掌握，因此就會出現學習困難。學生對知識的掌握僅限于一些基本知識點，不清楚理論的實際工程意義，導致學生學完以后不知學了什么，不知學了有什么用的情況。在實驗內容方面，也存在著實驗硬件更新升級落后、實驗的設備陳舊、實驗項目單一、實驗內容老化等問題，教學內容已經嚴重落后于光纖通信技術的發展現狀。另外，采用實驗箱型的實驗方式在方便操作的同時卻無法讓學生深入了解光纖通信系統全貌。實踐教學很難達到培養學生動手能力的目的，導致學生普遍對實驗教學認識不足，嚴重影響了實驗教學質量和效果。

1.2課程內容選取理論性較強，工學結合教學體系尚未真正構建

傳統的教學方法是按照所選教材的順序按章講解，由于課程本身特點，公式多，表格多，圖形多，有些還需要教師在課堂上進行公式的推導，導致了學生感覺學習難度大，不易聽懂，課程氣氛沉悶，認為對實踐指導沒有意義。課堂講授理論性強，但不知道這些理論應該如何應用，工學結合課程教學體系尚未真正的構建。

1.3側重理論知識考核，過程與能力考核尚未得到足夠的重視

我校傳統的考核辦法是期末考試成績占70%，平時成績占30%。期末考試時，學生把大量的精力花費在記憶知識點，背公式上，而且不能反映學生的實際應用水平，由于期末考試所占比重最大，不能改變一考定終身的問題。雖然有平時成績，但不能全面反映學生的實際掌握知識的能力及水平。由于平時成績所占比重小，因此對平時成績里所含的實驗成績不重視，大部分學生對待實驗不重視，實驗報告也有抄襲現象。所以這種考核辦法不能反映學生的真實水平，也需要進一步改進。因此，本文針對教學中出現的以上問題進行了深入的研究。

2教學內容改革

結合本校的人才培養定位，為了培養應用型人才，在教學內容方面，既重視課程的理論性，更要強調課程的實用性。

2.1結合工程實際，重組課程內容

光纖課程的理論知識點較多，在理論課講授時，由于學時的限制，不可能面面俱到，都講深入也是不切實際的。因此在課程教學過程中要抓住重點、突破難點，做到詳略得當、主次分明。對于學生反映掌握比較困難的理論，可以適當地在課前進行一些知識的補充，也可以在上次課結束時，留一些預習任務。比如在講光源這一部分內容時，可以讓學生提前預習物理中光學這部分內容以及模擬電路里的相關內容，在課堂上再輔以補充，使學生接受新知識時就容易得多。還有在講解光纖導光原理這部分內容時，由于模式理論方法其中存在非常難懂的電磁理論知識，因此結合人才培養目標，果斷刪除這種分析方法，改用相對簡單的射線分析方法。

2.2及時將光纖通信新知識、新技術補充到教學內容中

由于光纖通信技術發展速度極快，現有的光纖通信教材中提到的新技術，比如光放大技術、光波分復用技術、光孤子通信和相干光通信等在實際中已經應用的比較成熟。而新出現的新技術并沒有提及，因此適當增加新技術、新理論的課時，使學生更多的最新技術發展的動態。

2.3重視實際工程案例、實際工程操作的講解

比如光纜敷設、光纖熔接、光纖通信系統設計等教學內容都安排了適當的課時，通過實驗或視頻的形式給學生展示出來。既與實際聯系緊密，又增加學生的興趣，為將來的工作打下一個良好的基礎。

3教學方法的改革

現在的教學方法主要有這么幾種，課堂的板書講授法、多媒體授課、實驗演示法等。板書講授法是傳統的教學方法，優點是思路清晰、框架清楚、重點突出，學生容易筆記，思路清楚，精神集中；缺點是形式單一、信息量小、不生動直觀。多媒體教學可彌補板書里存在的問題，多媒體教學方法信息量大，能動態的顯示一些復雜不易理解的內容，一些動態軟件的引入，更是可以使抽象的知識和理論形象生動化，學生學起來更容易懂，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學生很容易疲勞。實驗演示方法最直觀，最容易接受，也能激發學生的學習熱情。但由于實驗條件的限制，不能全程采用。這幾種教學方法各有優缺點，我們不能只是單一地采用某一種教學方法，而是應該把它們結合起來。針對不同的教學內容采用不同的教學形式，目的能達到使學生對學習充滿興趣，學習更加輕松，容易接受，更能很好地掌握所學知識并運用到實際工作中。目前《光纖通信技術》課程內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、光纖通信網絡及新技術。這幾部分內容各有特點，因此在教學時應該根據不同教學的內容采用不同的教學方法。（1）光纖傳輸原理及特性這部分內容理論性很強，涉及到很多物理知識、數學知識，內容抽象，還存在很多公式推導，學生學起來很困難，不感興趣。在講授這部分內容時以板書形式為主，清晰明了，輔以多媒體課件，把書中一些圖片由靜止變動態，把枯燥的知識變得生動形象。（2）光纖器件這部分內容比較直觀，更接近于實際應用，因此教學方法不采用板書講授。這部分內容以多媒體講授為主，輔以實物展示。把不同的光纖器件帶進課堂，給同學們展示，學生非常感興趣。在多媒體課件上向學生展示它們的應用情況，效果很好。由于實踐條件的限制，這部分內容的操作要靠校外實訓基地提供的幫助，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）光纖通信系統這部分內容主要是設計思想和實際應用，采用的辦法是采用仿真軟件和實驗箱操作結合的方式，這部分內容可以安排在實驗室。采用仿真軟件，可以使學生對整個系統的應用有更深刻的認識，可以提高學生的綜合應用能力。通過實驗，可以增強學生的動手操作能力，加深印象。（4）光纖通信網絡及新技術這部分內容也是有一定難度的，在講授這部分內容時，一是理論性強，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的同步復用和映射方法這一節，內容非常抽象，不好理解，在講授時通過多媒體的動態演示使學生思路清晰，并且通過舉大家日常非常熟悉的貨車拉貨的例子，引導學生理解，由淺入深。二是這部分內容更新非常快，我們采取的方法是：老師對目前的新技術、新成果進行大量的材料收集，以多媒體的形式向學生展示；另外為了激勵學生的學習熱情，讓學生通過網絡自己收集這部分內容的材料，課上和同學們一起分享并說出自己的見解。通過這種形式，既可以讓學生獨立思考，增加獨立解決問題的能力，又能形成很好的教學互動。

4考核方式的改革

針對傳統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成：平時成績20%（包括平時出勤情況、課堂參與情況）、實驗成績30%（實驗報告+實驗論文）、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，提高實驗成績的比重。其中實驗成績這部分內容，學生不能只交一個實驗報告了事，還要有仿真作業成績，并且通過實驗論文讓學生寫出對實驗結果的分析及現象總結，實驗過程中出現了什么問題，是如何解決的，有沒有改進的辦法。我們設置的小論文是開放性的題目，比如可以寫對整個光纖通信技術某項新技術的認識、發展動態，也可以設計一個小型實際項目的光纖通信系統。通過這些措施，希望能全面的反映學生的綜合水平，激發學生的學習熱情。

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1 微課的定義

“微型視頻網絡課程”簡稱為“微課”，它是以微型教學視頻為主要載體，針對某個學科的知識點（ 如重點、難點、疑點、考點等） 或教學環節（ 如學習活動、主題、實驗、任務等） 而設計開發的一種情景化、支持多種學習方式的在線視頻課程資源。

2 傳統教學模式存在的問題

2.1理論教學抽象

在理論課教學中，全憑教師的講解和自己的理解去學習理論，這樣導致學生上課不知教師所云，最終什么都沒有掌握。如驗光技術課程中的檢影驗光，學生對于檢影的內容完全沒有任何認知，講的再好的理論課也只是學生大腦中想象的畫面，每個人理解的內容和想象的情景完全不同，這樣導致技能訓練的時候完全需要重新進行學習，即浪費精力也浪費時間。

2.2實踐教學籠統

傳統教學模式中實訓教學一般都是教師進行技能演示，學生聽后自主練習。由于眼視光技術專業課程多數為重操作過程的實訓課程，在實訓課程講授中，學生看完演示自己完全無從下手，不知道如何去做。并且傳統的演示過程中不能夠針對每個學生的具體問題進行講解，只能是整體講解，針對學生在實訓中遇到的問題不能有針對性的進行輔導，對于善于問題的學生來講問題還不是很大，但是對于不善于與教師溝通的學生來講基本就不能掌握相應技能。

3 微課在眼視光技術專業教學過程中的應用

3.1微課應用的條件

現在大學生幾乎人人都有智能手機，90%都有自己的個人電腦，學生很大一部分時間都是話費在了手機和電腦上，如果學生將花費在手機和電腦上的時間三分之一用于學習，將會產生非常好的學習效果。但是事實情況確實現在學生能夠獲得的有效并且能夠吸引的學生的課程資源有限。微課便實現教學資源碎片化，讓學生隨時有空花點時間就能夠通過智能終端完成相應知識的學習。

3.2微課在理論教學中的作用

眼視光技術專業課程中，有很多知識點相對抽象，但又是必須要掌握的內容。將微課應用到理論教學中之后，教師提前制作好相應的微課視頻，共享給學生，學生在課前通過微課視頻進行學習，將較為重要的理論知識點在大腦中形成一定的認知，并在微課中加入相應的思考題，引導學生在課前完成相應的資料查閱。這樣在課堂上教師就不再需要進行詳細的理論講述，只需要引導學生進行理解，并對學生在理解過程中出現的問題進行相應的解答。課后，教師還可以將學生的疑難點制作成微課，再次共享給學生，實現課后鞏固。通過這種微課的利用，很好的提升了學生的學習興趣，同時又培養了學生自主學習、分析問題、解決問題的能力和創新能力。

3.3微課在實訓課程中的應用

眼視光技術專業實訓操作重點是操作的過程是否規范，需要將每一個操作細節都正確的完成，就會產生很多操作過程的分支，學生對于這些分支往往都不知所措，不知道出現相應的結果之后該如何操作。針對這一實訓特點，我們特別制作了問題導向性微課，例如在驗光過程中，將球鏡的精確、柱鏡的精確等主覺驗光過程分別制作成相應的操作視頻，并在出現每一種結果的時候出現提示選項，學生可以根據自己實際操作過程中出現的相應問題選擇對應的結果繼續向后進行，這樣學生就可以很好的結合微課視頻完成自己的操作，實現每一個人都是不一樣的學習過程和操作方法，最終實現了學生個性化的教學需求。

3.4微課有效利用了學生碎片化時間

微課由于時間短，學生能夠隨時隨地的使用自己智能終端進行學習，當自己對相應問題產生疑惑時，直接調用相應的教學視頻進行學習，把學習碎片化，真正實現無時無刻不在學習。同時也可以隨時將自己在微課學習過程中的問題反饋給老師，與老師實現良好的互動需求。

4 微課應用于教學過程中的挑戰

4.1專職教師需要掌握更多信息技術

微課的制作除了需要專業知識外，還需要借助先進的計算機技術，但這卻是我們缺乏的，有時我們設計好的一個微課教學視頻卻苦于沒有好的計算機處理技術而不能實現。這就要求專業教師未來不僅需要學習好專業知識，還得很好的掌握相的計算機應用技能。

4.2需要花費大量的時間成本

每一個微課的制作都需要教師針對學生的學習情況專門制作，同時需要有較好的設計思路，能夠個性化的滿足較多學生的需求，這就需要教師花費更多時間在微課的制作和改進上，只有這樣才能不斷的提高微課的制作水平和制作質量，達到預期的教學效果。

綜上所述，微課在眼視光技術專業教學過程中起到了改變傳統教學模式的作用，提升了學生主動學習的能力，實現學生自主學習，強化學生解決問題和分析問題的能力，并且能夠讓學生的實訓操作訓練更有針對性。與此同時，微課時代的到來，也對專業教師提出了更高的要求，需要教師花費更多的時間和精力去完成好相應的微課教學任務，實現教學質量穩步提升，達到為社會培養有用之才的目的。

參考文獻：

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基金項目：本文系上海市教委重點課程資助項目（項目編號：滬教委高（2011）48號）的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）28-0147-02

光纖通信是以光波為載波，以光導纖維作為傳輸媒質的一種信息傳輸方式。該技術因具有傳輸容量大、中繼距離長等優良傳輸特性，被廣泛應用于電力傳輸網、通信網和接入網等領域。

“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、系統組成、新技術等內容。[1]該課程具有涉及內容廣、基礎理論深、知識更新快等特點。為了進一步提高“光纖通信”課程的教學質量，開設了光纖通信實驗課和光纖通信系統課程設計，加強了學生對理論知識的理解，培養了實際動手能力和創新能力。

傳統的實驗教學一般都是安排學生在硬件實驗箱上實現。此類實驗基本為驗證性實驗，只需根據實驗指導書進行簡單操作，無法調動學生的實驗興趣，也限制了對學生創新能力的培養。此外，光通信器件成本較高，需要及時維護，且隨著科技的進步，新的理論和技術迅速產生與發展，需要投入充足的設備經費，不斷更新實驗設備。[2]因此，實踐教學部分除了利用光纖通信實驗箱開設固定的驗證性實驗外，還可利用仿真軟件MATLAB和OPTISYSTEM構建光纖通信系統模型，以提高學生的實驗效率，有效地節省實驗教學成本。[3-6]

一、MATLAB仿真軟件的應用

由于“光纖通信”課程概念繁多，物理規律較為抽象，特別是其中的一些光學現象和規律缺乏細致的數學推導，為學生學習該課程帶來了諸多困難。因此，在“光纖通信”課程教學中可以適當地使用MATLAB仿真軟件所提供的可視化界面，使學生獲得對光學物理現象的感性認識，縮小理論與實際的差距，提高學習效率和效果。

MATLAB是Mathworks公司推出的一套高效數值計算和可視化軟件。它集數值分析、矩陣計算、信號處理和圖形顯示于一體，具有編程方式自由、簡單易學等特點，已廣泛應用于工程計算和系統仿真等開發環境。利用MATLAB軟件不但可以擺脫繁雜的大規模計算，而且還可以使學生自己動手進行編程，加深對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來直觀地對實驗結果進行計算和分析，大大節省了時間，提高了實驗效率。

在光纖傳輸原理章節中，對于波動理論，一般是通過求解麥克斯韋方程組來導出波動方程，分析電磁場的分布性質，最后獲得光纖的傳輸特性。公式推導過程繁雜，涉及的電磁場與數學知識較多，學生理解困難。因此，在課堂教學中除了引入多媒體的輔助教學手段外，還可以借助MATLAB仿真軟件，幫助學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，當歸一化頻率V=5時，LP11模有兩個對稱的主瓣，不存在旁瓣現象。

在“光纖通信”課程教學中，引入MATLAB仿真，能夠進一步加深對抽象概念的理解。通過仿真，學生弄清了數學公式和物理概念之間的內在聯系，使理論教學中枯燥的概念可視化，極大地調動了學習主動性和趣味性，有效地提高了教學質量。同時，在編程過程中，學生通過查詢文獻資料和相互討論，較好地培養了團隊合作精神，提高了創新能力。

二、OPTISYSTEM仿真軟件的應用

系統實驗有助于培養學生對理論知識的綜合運用。針對實驗箱可供開設的綜合性、系統性實驗項目較少的情況，可以利用OPTISYSTEM仿真軟件對光學器件和通信系統進行建模。通過仿真軟件對實際操作過程進行模擬，以獲得數據加以分析。

OPTISYSTEM是OPTIWAVE公司開發的一套光通信系統模擬軟件。它可以幫助用戶規劃、測試和模擬傳輸層的各種類型的光通信網絡，包括局域網、城域網和廣域網；同時提供了從組件、器件到系統各個層面的光通信系統設計和規劃，如TDM/WDM、SDH、光孤子通信等，并利用優化功能仿真計算系統的各項性能參數，通過數據分析和圖形顯示來獲得最佳系統性能。

在OPTISYSTEM系統仿真實驗中，學生可以通過調整參數，對一個光學元器件甚至整個通信系統進行優化設計，直觀地模擬整個光纖通信系統的傳輸過程。利用仿真軟件進行系統性能分析，有利于引導學生對復雜系統進行探索，提高學生對系統性能的全面認識。

例如，波分復用（WDM）系統是現行光纖通信系統的主要架構形式，利用波分復用技術可以實現大容量、長距離的網絡傳輸。但是由于傳統實驗箱的限制，WDM系統難以通過硬件平臺來構建。因此，可以通過OPTISYSTEM軟件來搭建WDM系統，并進行系統性能分析。

WDM系統實驗在OPTISYSTEM仿真平臺上完成。要求學生使用光傳輸系統仿真軟件，搭建8信道的WDM系統，如圖2（a）所示。該系統由波分復用器（WDM）、摻鉺光纖放大器（EDFA）、光纖鏈路、解復用器（WDM Demux）和光接收機等光學器件組成。學生自行設計和搭建系統，配置波分復用、解復用、調制器等參數，并利用虛擬光譜分析儀來觀察8通道波分復用系統的頻譜、誤碼率等特性，如圖2（b）、（c）所示。學生通過調整各模塊的參數、搭建系統模型和分析仿真結果，鞏固了EDFA、波分復用/解復用等方面的理論知識，也為今后對實際WDM系統規劃打下了堅實的基礎。

又如，用OPTISYSTEM軟件設計搭建單模光纖通信系統，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碼發生器，它將數據流發送到非歸零（NRZ）碼電脈沖發生器。經NRZ調制的電信號具有緊湊的頻譜特性，經過馬赫曾德爾調制器（MZM）后轉換成光信號送往光纖信道。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。接收端經過光纖信道傳輸過來的光信號接入PIN光電檢測器，轉化為電信號后送入低通貝塞爾濾波器。

為了觀測光信號的波形，在光纖通信系統中設置了觀察儀器：光譜儀、光時域信號觀察儀及誤碼率分析儀。對系統中的器件參數設置后進行系統仿真，得到調制后的光信號時域波形和頻譜，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，并根據需要對每個器件設定參數來獲得較好的系統性能。因此，通過用OPTISYSTEM軟件設計分析，可以了解光通信系統各個器件節點處的波形和頻譜特點，簡單直觀、形象生動。教師可以根據教學大綱設置相應的實驗項目，讓學生課后學習OPTISYSTEM軟件，并引導學生根據實驗內容建立相應的系統模型進行仿真實驗分析。

三、結束語

運用MATLAB/OPTISYSTEM仿真軟件進行實驗教學，很好地彌補了缺少硬件實驗器件所帶來的不足，豐富了實驗教學內容；同時節省了實驗課堂教學時間，加深了學生對系統理論知識的理解和應用。通過對“光纖通信”實驗教學手段和內容的改革，學生對實驗的積極性和創造性得到了普遍提高，實驗教學效果和質量也得到了明顯提升。

參考文獻：

[1]劉增基.光纖通信[M].第2版.西安：西安電子科技大學出版社，2008.

[2]王文珍.光纖通信實踐教學探索[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》實驗教學中的應用研究[J].實驗科學與技術，2011，9（5）：53-56.

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足跡是犯罪現場重要的物證之一，可以為法醫提供DNA檢材，一般可以用眼睛直接看到，但血液數量較少或背景表面色調較深時，血足跡與背景反差微弱，其形態特征反映不清楚，尤其是深色的紡織物，具有很強的滲透性，較難發現，有必要對發現和顯現黑色紡織物上的血足跡進行研究。本文研究新型熒光試劑JY-Fluorescent顯現潛血足跡技術，純棉、棉麻、真絲、化纖、毛料紡織物上眼睛難以識別的潛血足跡，血跡形態得以重現，結合其它方法進一步分析鑒定，為犯罪場景重建提供依據。

1 實驗材料

JY-Fluorescent熒光試劑（北京警察學院研制）、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；精細噴霧器；顯影盤；長波紫光燈；照相機。

2 實驗內容

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。

遺留時間分別為1天、2天、4天、7天、14天、30天，把樣本儲存于干燥的紙箱中儲存，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，呈現透明溶液，裝入棕色瓶中，避光保存。

2.4 實驗程序和方法

（1）把配制好的JY-Fluorescent工作液裝入精細噴霧器中；把清洗液盛入另一個精細噴霧器中。

（2）使用JY-Fluorescent工作液處理檢材，使用精細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；酒精揮發后，使用長波紫光燈照射。

（4）如果效果不理想，重復上述程序2～3次，直到顯現出滿意的特征圖像。

（5）使用照相機拍照記錄下來。

3 實驗結果

（1）使用精細噴霧器在黑色純棉、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個足跡全部顯現出來。（如表1圖1）

4 結論

（1）使用JY-Fluorescent可以增強和顯現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增強和顯現的潛血足跡效果較好，顯現率高。

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一、技術訓練課型的理解與思考

技術訓練課型是指在一個相對單一的技術情境中，學生需要反復訓練與應用而獲得技術操作能力的一類課。美國著名教育家杜威的實用主義教育理論是技術訓練課型的理論指導，學徒制的學習方式是技術訓練課型的先驅。

技術訓練課型是以技術習得與技術應用為主要目標，培養學生獲得職業行動能力的工具性知識與技能，同時強調師徒傳承、熟能生巧。該課型的教學重視技術的示范、模仿和應用，主要運用于技能類課程教學中。學生不斷解決生產實踐中的技能點，逐步實現新手向熟手、能手的轉變。它的主要特征有：首先，要重視教師示范；其次，在教師示范之后學生要進行模仿，并加以練習；最后，學生學會運用是課程的最終結果。示范、模仿、運用，環環相扣，缺一不可，而技能的掌握正是技術訓練課型的目的及意義。

二、廣告設計專業色彩教學中技術訓練課型的運用意義

中等職業學校廣告設計專業的色彩教學設置主要是根據社會需要，以就業為導向，為培養廣告設計應用人才而設置，它不僅是專業基礎課，也是技術訓練課。色彩基礎教學的實踐操作性較強，教學的直觀性與參與性要求教師不僅要有專業的色彩學理論知識，還必須具備較強的示范能力。教師在教授時應結合課程專業重點難點講清講明，用準確規范、生動形象的語言講解色彩課程的大量實例，提高學生的理解能力。在理解的基礎上進行示范繪畫教育，把色彩課程的技術知識展示給學生，詳細講解實際色彩繪畫中應注意的重點難點，例如，不同物體之間的質感表現、干濕畫法的區別、油畫技法、水粉技法、水彩技法等。教師言傳身教，學生模仿練習并從練習中總結經驗、突破難點、掌握技法、鞏固練習，才能逐漸掌握色彩的繪畫要領。實際教學中要理論與實際運用相結合、訓練與專業特點相結合，既有針對性又有實用性，技術訓練課型的運用在色彩教學中是不可或缺的。

三、技術訓練課型運用于廣告設計專業色彩教學中的實例教學

以靜物水粉畫寫生花卉組合教學為例，從實例中分析技術訓練課型在實際色彩教學中的應用。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、干濕結合畫法等。靜物水粉畫寫生有相對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合、色彩的銜接、用筆表現等，因此適宜應用技術訓練課型。生理和心理定向教學階段教師通過展示不同繪畫技法的繪畫成品，讓學生從視覺觸覺多角度體會干濕畫法的不同表現魅力，引導學生思考不同繪畫表現的具體技法，明確課程目標。

1.講解示范和模仿練習教學階段

由教師示范寫生步驟，學生模仿教師的繪畫技法，并應用于實際繪畫中。第一步，作畫前先整體觀察對象，確定構圖取景。根據其大小比例，布局在畫紙上。第二步，確定色調鋪大調子。顏色可畫得稀薄一些，以便最后作調整時覆蓋。第三步，局部刻畫細節處理，筆觸質感的表現，花卉繪畫技能。例如，花的色彩可分紅、黃兩大色調，從整體比較顏色的區別，區別包括色相的不同、冷暖和純度的不同，以及受光所產生的明度不同等等，才能使主體部分的色彩豐富多彩。用筆要根據花形與結構特征，但不要太細碎，而應先概括地將顏色鋪滿，再進行局部刻畫。最后，整體調整，完成作品。作畫過程中，時時需要退遠看畫面的整體效果，不斷作修改調整。

2.技術應用教學階段

學生運用在上一階段所習得的技能，通過臨摹練習掌握技能，完成一幅花卉組合水粉畫寫生。通過不斷練習熟練掌握水粉干濕畫法的技法，在之后的風景寫生課學習時能靈活運用干濕畫法表現。

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針對光纖通信的課程特點，本文利用OPTISYSTEM仿真件，基于正交頻分復用技術，構建光纖通信系統模型。通過OPTISYSTEM軟件對發射機、電光調制、光纖信道、光電檢測和接收機等模塊進行仿真分析，有效地提高了學生的實驗效率，節省了教學成本。

一、OPTISYSTEM仿真軟件簡介

OPTISYSTEM是OPTIWAVE公司開發的一套光通信系統模擬軟件。在OPTISYSTEM系統仿真實驗中，學生可以通過調整光學元器件參數，對通信系統進行優化設計，直觀地模擬整個光纖通信系統的傳輸過程。利用仿真軟件進行系統性能分析，有利于引導學生對復雜系統進行探索，提高學生對系統性能的全面認識。本文利用該軟件搭建基于相干檢測光正交頻分復用系統，并對光譜、星座圖等進行比較分析。

二、光OFDM系統仿真模型

相較無線通信領域，OFDM技術在光通信中的研究相對較晚。直到2005年，Jolley等人提出將無線通信的OFDM技術應用到高速光纖傳輸領域，人們才開始考慮將OFDM技術用于光通信，即光正交頻分復用系統。

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結合了相干光檢測和OFDM技術優勢，可有效利用光譜資源實現大容量、長距離傳輸。CO-OFDM系統框圖如圖1所示。

相干檢測光正交頻分復用系統可分為五個功能模塊：RF-OFDM發射機；電光調制模塊；光信道；光電檢測模塊；RF-OFDM接收機。各模塊具體性能如下：

（1）RF-OFDM發射機：如圖2所示，將二進制高速比特率數據進行QAM星座調制，并通過串并（S/P）變換成N個低速比特率并行數據。再對復數數據作IFFT變換，并通過并/串轉換將N路并行載波變為串行數據作為一個OFDM符號。然后，利用模數轉換（DAC），將符號變為模擬信號，即得到射頻OFDM信號。

（2）電光調制模塊：如圖3所示，將射頻電域OFDM信號，利用電光調制模塊轉換為光信號進行傳輸。使用一對并行的雙臂馬赫曾德爾調制器構成光學I/Q調制器，由電域放大器來控制下臂的輸入信號相位偏移。

（3）光信道：如圖4所示，通過電光調制模塊將射頻電域OFDM信號轉換為光信號后，形成的光信號在單模光纖中進行傳輸，傳輸過程中為了延長傳輸距離以及增強信號的質量，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系統中，光電檢測模塊采用相干檢測技術將光信號轉換為電信號輸出。使用兩對平衡的PIN光電檢測器構成檢測器，通過用90°光混頻和兩個平衡檢測器得到射頻基帶OFDM信號I/Q元件。

（5）RF-OFDM接收機：如圖6所示，從射頻信號解調出的OFDM基帶信號經模數變換（ADC）后變為數字串行信號。該信號通過串/并（S/P）轉換器被轉換為并行信號。利用OFDM解調器件，對所得的并行數據做快速傅立葉變換（FFT），并利用并/串（P/S）轉換器變為串行信號。通過QAM星座解調，恢復成二進制數據信號輸出。

三、仿真結果分析

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，產生的干擾也會增加。

光纖的長度會影響到最終的傳輸質量，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無法正常顯示。

分別取不同比特率進行傳輸，輸出端星座圖如圖9所示。可以發現，色散對系統的影響程度與傳輸速率有關，傳輸速率越大，色散對系統的影響程度也越大。

通過用OPTISYSTEM軟件設計分析，可以了解光通信系統各個器件節點處的波形和頻譜特點，簡單直觀、形象生動。教師可以根據教學大綱設置相應的實驗項目，讓學生課后學習OPTISYSTEM軟件，并引導學生根據實驗內容建立相應的系統模型進行仿真實驗分析。

四、結束語

運用OPTISYSTEM仿真軟件進行實驗教學，很好地彌補了缺少硬件實驗器件所帶來的不足，豐富了實驗教學內容；同時，節省了實驗課堂教學時間，加深了學生對系統理論知識的理解和提高了他們的知識運用能力。通過對“光纖通信”實驗教學手段的改革，引入了新的技術，提高了學生對實驗教學的積極性，提升了實驗教學的質量。

篇7

目前發光材料已成為了當今世界最重要的功能材料之一。由于發光材料的種類繁多，分類方法各異，隨著材料科學的發展，許多新的具有發光特性的新材料不斷出現，因此發光材料的研究內容非常龐雜，其教材內容應該做到內容精練，注重基礎，兼?前沿。目前，《發光學與發光材料》這門課程可選擇的優秀教材較少，同時現有的教材偏重點各有不同，要根據各個學校的專業特色及創新型人才的培養目標具體加以選擇。同時，光電材料領域具有新材料不斷涌現，知識更新飛快的特點，這也給教材選擇帶來很大的難度，往往對于發光原理講解比較深入的教材，在內容的新穎性和前沿性上就比較欠缺。

1.2 教學模式和教學方法陳舊

目前，發光學與發光材料課程的教學過程由于受傳統教學思想束縛，在教學方法上教師主要運用多媒體教學手段，以講授法、演示法講授理論知識，教師仍居于主導地位。這種傳統的教學模式，雖然能有助于學生跟著教師的講解、演示學習理論知識，但忽視了學生的認知主體作用，學生是被動地接受教學，不利于培養學生的實踐能力和創新能力。根據現在大學生的培養目標，要求教學內容涉及面要廣，而且教學內容要新，并能與實際生產生活中的問題相結合，這一教育理念也應當反映到發光學與發光材料課程的教學內容和教材建設中來。這就要求教師突破傳統，建立現代教學理念，應用現代教育手段實現高素質高級人才培養目標。

2 《發光學與發光材料》課程教學方法優化與創新

2.1 教材建設

教材是進行教學活動的基本工具，教材質量的優劣在一定程度上會影響教學質量的好壞。教材建設工作是高等院校的一項基本建設工作，是進一步深化教學改革、鞏固教學改革成果、提高教學質量、培養高級創新型人才的重要部分。針對發光學與發光材料教材選擇問題，需要選擇一種內容較新且比較全面的教材作為主要參考教材，同時使發光學與發光材料課程內容體系呈現多樣化趨勢，如2O12年電子科技大學出版社的《發光原理與發光材料》。同時，還可以提供4-6種中外文參考書目，供學生自學，以加深理解，并擴大知識面。各學校還可以根據自身特色，自編教材 ，從而課程內容可以有其各自的特點和創新之處。同時教材內容應及時結合科研項目，補充本領域的前沿技術，使基礎知識與科技發展互相補充，這種理論結合前沿和實際的多元教材體系對培養學生的興趣和思考能力很有幫助，可以讓材料專業學生了解和認識該類材料，并培養他們在發光材料方面的創新能力，對照明、光電轉換器件、光學檢測和傳感領域儲備創新型人才的培養具有非常重要的意義。

2.2 改進教學方法和手段

篇8

《信息論》是本校電子科學與工程學院電路與系統專業碩士研究生（學術型）的專業必修理論課程，也是一般高等院校通信與信息工程、計算機科學與技術、電子科學與技術等一級學科下相關專業的本科生、研究生的主修專業課程[1-5]。通過對本課程的學習，使學生掌握有關信息論的基本理論以及編碼的理論、實現原理和具體應用。雖然人們在本科生的《信息論》教學改革方面做了一定的工作[6-9]，但其改革內容不符合電路與系統學科特點，更不符合研究生教學需要。筆者結合本學院學生基礎、學校政策及本人近年來的教學實踐，在學校研究生教學改革項目支持下，開展了本門課程的教學改革與實踐。

一、課程特點

1.需要堅實的數學基礎。該課程存在大量的公式推導與證明，與概率論、隨機過程、近世代數等數學知識密切相關。若無扎實的數學基礎，學生無法看懂推導過程，更無法從根本上理解信息論的數學意義及物理含義。

2.學生學習興趣不高。由于電子專業碩士研究生的數學基礎僅限于本科生學過的概率論與隨機過程，對近世代數的了解幾乎為零。學生面對繁雜、抽象的理論問題時，無法宏觀地理解和把握，致使學生無法提高學習興趣。

3.課程聯系實際困難。課程抽象概念多、定理證明多，與實際應用有一定距離，且與其他課程聯系較少。多數學生在學習過程中覺得內容枯燥、難度大，而且與將來就業方向聯系較少。

鑒于以上問題，為了激發學生學習的積極性和主動性，促進學生更好地掌握本門課程，筆者從課程的教學內容、教學方法與考核方式三方面入手，提出了教學改革的相應措施。

二、教學內容改革――三個強化

1.強化離散信息論的基礎作用。信息論的主要內容是信源概念、信息度量方式及三個香農基本定理，相應的內容又分別面向連續信源與離散信源。二者的區別在于，連續信源/信道及相應的定理一般需要結合隨機過程知識來學習，而離散信源/信道及相應的定理是建立在概率論、線性代數的基礎上。從推導過程和公式形式來看，二者具有內在的統一性。這可從連續信源信息熵的推導過程看出：將連續信源進行離散化，變為離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。因此筆者重點強化了對離散信源、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容。這對學生進一步掌握連續信源、信道及相關問題奠定了基礎。

2.強化信息論的現實物理意義。筆者從課程本源出發，讓學生理解公式或定理蘊含的深刻物理含義，使理論結果可視化，概念直觀化。例如，在講解離散信源的極值性定理時，可提煉出如下物理含義：第一層含義是，當信源各取值的概率相等時，人們對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，對于具有不同數量事件的兩個信源，若二者同時滿足等概率分布，則預測數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.強化教學案例的實用性。在本次教學改革中，共自創或搜集教學案例11例，每個教學案例都與教材內容有關，將晦澀難懂的理論內容變為鮮活的例子，讓學生去感受和體會案例中蘊含的問題，從而為更好地理解教學內容奠定基礎。以引入的六個視頻教學案例為例，該案例以美國國家航天局發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。通過這部分教學案例的學習，學生深刻地認識到了信息論的價值與實踐意義。

三、教學方法改革――三個聯系

1.聯系計算機仿真。筆者鼓勵學生應用MATLAB中SIMULINK工具設計具體的通信系統模型，如基于開關鍵控或正交頻分復用的射頻通信系統。讓學生看到實驗現象的同時，更加深刻地體會信息的傳遞過程，了解信源、信宿、信道的構成，學習信源編碼、信道編碼、加密、信道譯碼、信源譯碼等信息處理過程，加強學生對信道容量、信息傳輸速率、誤碼率等概念的把握。筆者督促學生將上述問題作為課程設計的作業，使其結合信息論所學的知識，提煉出相關問題、建立模型，加以認真分析解決;再將提煉問題和解決問題的過程以及結論進行匯總，撰寫成研究報告。這既鞏固了學生的基礎知識，又鍛煉了學生運用計算機進行建模和仿真的能力。

2.聯系工程實際。由于研究生日常的工作大多在實驗室從事工程項目的研究或開發工作，若能將這些工作與信息論知識聯系到一起，無論對信息論的學習還是科研都將起到促進作用。筆者首先開展了調查研究工作，統計了各個學生從事科研項目的情況，然后讓學生結合課程知識，從信息獲取、處理、傳輸、存儲的角度去解釋。例如，在講述信息不增性原理時，筆者結合溫度傳感器的設計問題：將大氣環境溫度看成連續信源，將傳感器系統看作信道，將顯示終端看作信宿。因此，設計該系統的關鍵問題――如何設計傳感器才能最大化地得到信息而不丟失信息？學生帶著這個問題去思考，就可以真正地體會傳感器中信息傳遞過程。

3.聯系科學前沿。為鼓勵學生大膽創新，筆者嘗試將科學前沿技術引入信息論課程，例如，室內、外可見光通信技術。筆者結合自己近年來從事可見光通信研究的經歷，向學生講授了可見光通信系統的設計、研制、實驗測試等一系列過程;然后結合信息論課程所學的知識，將其與研制的可見光通信系統聯系在一起。筆者也鼓勵學生探索與信息論相關的科學前沿問題，開展課堂討論與課下交流。讓學生查詢保密學、光學信息論等方面的文獻，詳細閱讀并做總結。然后，切實提出自己的想法，再予以驗證，從而將學生所學知識真正地和科學前沿結合在一起。

四、考核方式改革――三個引入

該課程原來采取任課教師命題、紙質考試方式。其弊端在于，教師命題規律和出題形式規定，學生只要做一遍往年考試題目，就可得到較高的分數。雖然這種考核形式能在一定程度上反映出學生的知識水平，但卻無法體現其學術水平和實踐能力。為此，筆者在考核方式上做了三個引入的變化。

1.引入隨堂能力測驗。隨堂能力測驗是考查學生運用所學信息論知識分析解決實際問題的能力。由于采取隨堂考試形式，因此，對學生課堂學習效率和前期積累提出了較高的要求。例如，在學習香農公式時，筆者考查了學生運用香農公式計算射頻通信所需帶寬的問題;在學習無失真的信源編碼時，筆者考查了應用霍夫曼編碼對離散信源進行編碼的能力。該測驗在總成績中占10%的比例，從而激勵學生很好地利用課堂來學習知識。

2.引入學術論文加分。提升學術水平是研究生教學的任務之一。筆者針對信息論教學中每章的重點問題，均設置開放性的論題供學生選擇，讓其查閱文獻、資料，進行認真的設計、理論推導、計算機仿真、現場實驗，并將其總結成文，然后以學術論文的形式提交。筆者根據學生在文中闡述的觀點、論證的嚴密性、結論的正確性與普遍性等方面予以考核。學術論文在總成績中占20%的比例，是本次教學改革的重點。

3.引入上機考試。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，考試題目重復率高、知識點考查單一，這給學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隨機抽題考試。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、計算、綜合）。在本校計算機學院協助下，建成了信息論上機考試系統，學生登陸系統后，按照教師設定的題目數量和難度，隨機抽取試題。上機考試的在總成績中占據70%的比例，也是這次教學改革的重點。該考核方式經試運行后，效果良好。

五、結語

筆者根據電路與系統專業信息論課程的特點以及目前教學中存在的問題，從教學內容、教學方法及考核方式三個方面提出了相應的改革措施。通過本次的教學實踐證明，采取的這些措施有效地改善了課程教學效果，提高了學生的學習積極性、知識掌握程度和應用知識解決實際問題的能力。

參考文獻：

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[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，人們迎來了信息時代，人類社會也逐漸步入到全方位的信息時代中，新興很多科學技術，并得到了迅速發展，被人們廣泛應用到人類生活之中。攝影測量經過數字攝影測量階段、解析攝影測量階段以及模擬攝影測量階段這三個階段。在攝影測量技術發展期間，從遙感數據源到遙感平臺、遙感器、遙感數據處理、遙感理論基礎探討等，都產生了很大變化。下面，筆者就對攝影測量與遙感當前發展中面臨的問題進行分析。

1攝影測量與遙感發展中存在的問題

1.1遙感技術發展存在的問題

當前形勢下，遙感技術主要被應用到環境保護、城市規劃、土地利用、荒漠化監測、災害監測、環境預報、海洋監測、天氣預報等行業和領域中，遙感技術為社會發展帶來了很大的經濟效益。特別是航天遙感技術的提出和發展，航天遙感技術對衛星遙感進行充分利用，進而獲取各種需要的信息，可以說，航天遙感技術是當前最為有效的方法。

目前，在遙感技術的應用上，還存在一些問題：譬如說過分重視對表面現象的反饋，忽視了內里的規律分析、定量分析等。同時，遙感技術應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作用的發揮，多種遙感技術的一體化綜合應用有助于獲取更加準確的數據資料，提高測量質量。比如說：遙感技術應用到水質的監測中時，進行數據分析多為定性分析，很少進行定量分析;且監測精度不高，存在明顯的經驗、半經驗算法;另外，在監測的數據參數上，主要為透明度、渾濁度、懸浮沉積物、葉綠素等，參數過少，而且監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攝影測量發展存在的問題

我國的攝影測量發展經歷了漫長的歷程，伴隨著我國自動控制技術以及計算機技術的不斷發展，在二十世紀末期，完成了全數字的自動測圖軟件研發和應用，由此，數字攝影測量技術得以迅速發展，數字攝影測量被普遍應用到測量工作之中。在進入到二十一世紀以后，科學技術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字化時代中。在數字攝影測量中，傳統的圖像處理從光學儀器上搬到了計算機上，實現了對傳感器空間方位的校正、地形起伏引起像點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應同名點作為糾正控制點，這種方法的精度不高，當前在圖像的匹配上依然主要依賴人工方式，而數字化的圖像匹配還有待進一步研究和發展。

另外，攝影測量技術中得數字正射影像圖（DOM）存在嚴重的圖像質量問題，外界環境的諸多因素都會直接影響到圖像的質量，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。實踐經驗表明：原始影像質量、DEM數據質量、攝影處理條件、拼接線、第三方軟件等都會對DOM質量產生影響。

2推動攝影測量與遙感技術發展的策略

近些年，在數據分析、信息服務、獲取和處理數據的過程中，攝影測量與遙感技術都得到了良好發展，獲取數據的裝備也得到了迅速發展，從本質上提升了數據處理系統的自動化程度。

2.1遙感自動定位技術的發展和應用

在攝影測量與遙感技術發展過程中，遙感自動定位技術具有十分重要的地位，不僅能夠對影響目標實際位置進行準確確定，更可以對影響屬性進行準確解譯。將GPS的空中三角測量作為前提和基礎，對慣性導航系統進行充分利用，由此形成了航空影響傳感器，航空影響傳感器將定點攝影成像實現，并且保證定點攝影成像的高精度。在衛星遙感這一前提和基礎下，精度可以實現米級，遙感自動定位技術能夠實現實時數據更新和實時測圖等作業的流程，進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用攝影測量

在工程勘察、人體重建、人臉重建、醫學重建、文物保護、工業測量以及土建筑重建等方面都均已普遍應用三維物體重建技術。三維物體重建技術通過手持量測的數碼相機實施操作，進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的數據。利用短基線多影響的數字攝影測量快速三維的重建技術，能夠從本質上將攝影測量無法兼顧遠景和變形問題進行解決，在實施的過程中，通過采取量測數碼相機手持拍攝這一種方式方法，使測量技術更加快速和簡單，并且擁有高度自動化。

2.3構建完善的遙感監測指標體系

為推動遙感技術定量化分析的應用于發展，必須建立起完善的遙控監測指標體系。比如說：在大氣環境的遙感監測中，借助這一指標體系進行后續的定量化分析，掌握大氣環境的變化情況，實現大氣環境監測的集成化發展。一是時間與空間數據的互為彌補和整合，便于相關人員掌握大氣環境;二是互為約束的遙感反演技術。隨著遙感技術和攝影測量技術應用日益廣泛，其不斷融合先進技術，為人類發展帶來更先進的監測技術，推動社會經濟發展和人類進步，而構建監測指標體系則是當前迫切需要解決的一個問題，需要各部門、單位的聯動，全力推動遙感技術的發展，實現遙感技術的變革。

3結語

綜上，雖然如今的攝影測量與遙感技術發展速度相對來說比較快，并且已經被應用到測繪工作中，逐漸實現了智能化發展和數字化發展。我國攝影測量與遙感存在設備種類單一以及生產效率低下等問題，這些問題和信息產業發展相違背，不能達到國際的標準水平。因此，我們要集中優勢力量，開展跨學科合作。

參考文獻

[1]克里斯蒂安?海普克，唐糧.攝影測量與遙感之發展趨勢和展望[J].地理信息世界，2011，09（02）.

篇10

近年來隨著中國經濟的迅猛發展，對于醫藥行業的人才需求與日俱增，但隨著社會競爭的日益激烈，對從業人員的要求也越來越高，培養出具有良好專業素質和自主創新能力的畢業生是醫學院校人才培養的目標，要做到與經濟發展接軌，與產業發展同步，高校教育的相關課程的一定要遵循科學性、系統性、先進性、發展性、平衡性和適用性原則，對課程教學的改革也勢在必行。

物理學在現代醫藥行業的發展中起到了積極的推動作用，醫藥物理學作為中醫院校高等教育中的一門傳統基礎課程，在培養學生嚴肅認真的科學作風和邏輯思維能力、分析計算能力、實驗技能能力、總結歸納能力等方面應起到重要作用。通過本課程的教學和實驗技能的訓練，可以使學生掌握本專業所必須具備的物理學的基本概念、基本規律和基本方法，訓練基本的實驗技能，為學習物理化學、化學分析、藥物分析等后續課程以及從事實際工作和科學研究準備必要的物理基礎。

物理課程作為醫藥類專業的基礎課程，一直具有理論性強，概念抽象，公式較多，對于高等數學知識有要求等特點，少數學生由于數學基礎不牢固，對該課程的認識不足，重視程度不夠，造成入門學習困難，難以抓住學習重點，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用。在學習過程中難以建立物理概念之間的縱向和橫向聯系，使得所學知識點成為整個物理知識體系中的“孤島”。并且由于傳統教學手段的限制，教學方式主要以課堂板書講授為主，對于某些抽象性內容無法形象生動地展現給學生，使得學生無法進行深入理解，學生的學習積極性和主動性沒有充分調動，普遍反應學習較為吃力，難以調動學生興趣，不及格率和其他課程相比偏高。

針對這些在教學中出現的情況，筆者認為必須開展相應的教學改革實踐，需要克服枯燥教材給學生帶來的壓力，調動學生的學習積極性，培養學生的學習興趣，在學習過程中注重探研過程和科學思想的鍛煉，可以采用“降低難度、加強探索、立足課堂、利用課外”的思路創造新的教學支撐條件，用有效的研究實踐手段克服教學中的困難，達到掌握知識、培養能力的目的，促進學生問題意識的培養，探索精神和創新能力的形成，合作意識、交際與表達能力的發展，科研程序與科研方法的鍛煉，以及個性與心理健康發展，科學態度與社會責任感培養。

二、教學內容的選擇

考慮到物理學課程作為醫藥學專業的一門重要基礎課程，根據教學大綱的要求，規定總學時為80學時，其中理論學時56學時，實驗學時24學時。理論課教學內容涵蓋流體力學、電磁學、波動學、波動光學以及近代物理學等章節的基本原理和典型的分析計算方法，為后續的物理化學，藥物分析等課程打好基礎。在理論課所開設的章節中可根據需要設計物理學實驗，在教學過程中讓學生提高動手能力及設計分析能力，體現物理學是一門實驗型學科的特點。

在理論教學和實驗教學中應采取不同的引導方式，理論課內容應講授最核心的知識點，例如流體力學中的泊努利方程，連續性方程；穩恒電流中的含源電路歐姆定律和基爾霍夫方程組；波動光學中的干涉、衍射原理等，對最具有遷移價值的學科基本原理進行闡述，對于物理學基本原理和基本定律在教學中可采用盡量淺顯生動的直觀講授，輔以視頻，建模等多媒體教學手段，力圖讓學生清楚地理解復雜的物理現象和相關規律，熟悉相關的定義和專用術語，強化基本概念的理解和記憶；在學生掌握基本理論的基礎上選用典型的例題，在課堂上進行深入分析講解和啟發式提問與討論，深化理論內容的理解，使學生更好地理解物理學研究中的理性精神，另外在具體例題的引入上，鼓勵學生從枯燥的理論知識出發，探索物理學知識在醫藥領域的具體應用，使所學知識能夠適用于解決相關醫藥專業問題，激發學生的學習熱情，拓寬學生的知識面，提升創新和動手能力。

在教學過程中一定要將物理知識與醫藥學領域的應用相結合，讓學生了解學科之間的互相影響，轉變其認為物理學于醫藥專業無關的想法。例如講授流體運動學時，由于教材上所涉及的例題多為工程學上的應用，和醫藥領域的應用結合度不高，因此筆者在備課過程中通過研究多種醫藥物理學教材以及在互聯網上尋找與醫藥應用有關的流體運動學實例，在授課時首先向學生提問：研究流體在醫藥領域有什么作用？引導學生進行思考，將學生注意力集中到課堂上來；然后給學生提出流體運動研究的許多醫藥應用實例，如人體內部的血液流動，制藥行業的藥液在管道內的傳輸，廠房的換氣與通風，中藥制劑藥液里的雜質的分離等等諸多問題都牽涉到流體運動的知識。讓學生帶著問題去學習物理學規律，使他們了解物理學和醫藥學專業學科之間的滲透和影響，明確醫藥物理學在其專業學科中的定位以及物理學知識對醫藥科技發展所起到的重要促進作用，提高對物理學的學習興趣。

三、教學方式的改進

針對物理學課程基本原理、公式較多的特點，在教學過程中應避免中學填鴨式的教學模式，在教學中重視理解，力圖舉一反三，在公式原理的推導過程中要求學生建立在理解相關規律的基礎上，不提倡機械記憶原理和公式，充分考慮問題的復雜性和條件的多變性，鼓勵提示學生采用不同的方法解決同一問題，引導學生把握物理學科的思維方式和研究方法。

教師應樹立“學生為主體，教師為主導”的教學心態，講解原理、規律時多加設問、對比和思考，向學生提出一些靈活性的問題，引導學生進行思考和討論，將學生的注意力集中于課堂上來，調動學生的探研問題的積極性。

篇11

2009年,當選中國工程院醫藥衛生學部院士。

從電氣工程到生物芯片工程

――適應科技融合與創新的潮流

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畢業后,響應黨“到祖國最需要的地方去”的號召,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前的時光。金陽是位于四川和云南交界處的一個偏僻的小縣城。父親后來在西南政法大學工作。母親和姑姑都是醫生。1979年程京高中畢業,違背了他的母親,姑姑,和哥哥的期望,自作主張決定報考上海鐵道學院(現已合并到上海同濟大學)。1983年畢業后在鐵道部資陽內燃機廠,成為一名電氣工程專業的技術人員。開始在廠內以引進的羅馬尼亞的內燃機車圖紙為藍本,從事設計工作,主要任務是繪圖。資陽內燃機廠是位于成都和重慶之間的一個交通不太便利的小山城。資陽內燃機廠是一家三線工廠,現在和戚樹堰機車車輛研究所等企業聯合屬于“南車系統”。

年輕的程京不甘寂寞,希望能有一個能讓他充滿好奇、想象和激情的工作。1986年,機會出現了,他父親所在的西南政法大學按計劃要建立一個全新的司法鑒定中心,急需理工科人才。有強電專業學習背景的程京便成為了人選之一。在新單位上班以后,中心的負責人說:“你是學電的,我們這里買了一臺很貴的掃描電子顯微鏡,就由你來負責。” 于是,程京開始研究起電子顯微鏡的原理和操作使用,以及各種有關分析,鑒定方法。學校的學習環境比較好,為了適應工作需要,他還注意閱讀司法刑偵教科書,關注各種專業和非專業的報紙雜志,并且在英語上下了不少功夫。

1989年,機會又來了,程京以優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(University of Strathclyde)留學。從此,程京的命運旅程開始了徹底的轉變。

在該校,程京的導師布萊恩?凱迪(Brian Caddy)教授是國際著名刑事技術專家。布萊恩?凱迪為程京制定的從事司法化學研究“1年計劃”,程京只用了9個月就完成了。于是導師希望程京繼續攻讀博士學位,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,又學了1年的化學和儀器分析,這個課題就需要用分析化學的方式設計一套工作系統去解決生物學的問題,實現的過程需要做儀器的設計。雖然我以前也從沒做過這樣的事情,也感到沒有把握。但是這是技術發展的需要;如果你愿意賭,我就賭,咱們賭一把!”程京沒有辜負老師的厚望。1992年,從來沒有生物專業學習背景的程京拿到了我國第一個司法生物學博士學位。隨后,他又完成了細胞及分子生物學博士后的研究。

無獨有偶。1994年,機會再度出現。程京偶然看到美國賓夕法尼亞大學(University of Pennsylvania)醫學院刊登的一則招聘廣告,要求應聘人員“本科學工程,研究生學生物學,分子生物學更好,并愿意從事生物芯片研究”。作為上個世紀末生命科學領域中迅速崛起的一項高新技術,生物芯片主要是指通過微加工技術和微陣列點樣技術,在固體芯片表面構建的微型生物化學分析系統,以實現對細胞、蛋白質、DNA等的準確、快速、大信息量的檢測。

面對美國賓夕法尼亞大學看似奇特而又嚴苛的條件,程京覺得自己完全符合要求。這個位置好象是特意為他準備的一樣。在全球70多名應聘者中,他是以“perfect match”(完美契合)的條件進入了美國賓夕法尼亞大學。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,幸運地邁入蓬勃發展的生物芯片研究領域。

從電氣工程專業,到分子生物學、再到生物芯片工程。程京傳了一大圈,又回過來為醫學領域服務。從報考大學開始,經過曲折的道路,程京在不知不覺中還是進入了醫學領域。

回想起這段經歷,程京忍不住感慨地說:“這就是命,冥冥之中天注定。但是仔細分析,其中也隱含著真理。這也是諸多偶然性中的必然性。因為學科交叉正是當代科學發展的方向,會有更大的運用空間。”

程京自幼熱愛閱讀武俠小說,回顧自己將近十年的留學經歷,他覺得這個過程頗像是武俠小說中的情節,但凡武林高手,要練就一身絕技,不打通幾個重要的命脈,就練不到那個境界。在人生的“江湖”中,感悟和收獲也絕非三言兩語可以道盡。其中打拼的艱險也是預料中的事。經過刻苦努力,程京在生物芯片的開發領域又開始大放異彩。

1998年,身為美國納米基因(Nanogen)公司首席科學家,程京和他的團隊首次在國際上研究完成了集血液中細菌分離、胞解及雜交檢測為一體的芯片實驗室系統,這是世界上第一個厘米見方的超小型生物實驗室。該成果以《芯片實驗室》(Laboratory on a chip)為封面故事發表在《自然?生物技術》(Nature Biotechnology)上,并被《科學》雜志評選為當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、醫學診斷等方面外,還可應用于新藥開發、農業研究、航空航天、司法鑒定、食品衛生和環境監測等領域。因分析的對象和集成方式不同,生物芯片一般包括:基因芯片、蛋白質芯片、細胞芯片、組織芯片和芯片實驗室。

在20世紀科技史上,微電子芯片,作為計算機和許多家電的心臟,它豐富和改變了人類的經濟和文化生活;而生物芯片,人們預計它將改變生命科學的研究方式,進而影響到人類延續生命的方式。

這時的程京已經成為國際生物芯片領域的一顆耀眼的新星。但出國多年的程京卻覺得自己應跳出已有的成績,重新自我設計。他開始萌生了報效祖國的強烈愿望。

報效祖國――回國任教創辦企業

――創辦國家級研究中心

1997年,程京應邀參加了在北京召開的以生物芯片技術為主題的第80次“香山科學會議”。他的關于中國應自主發展生物芯片技術的重要性的發言引起了業界同行和主管單位的重視。此時的程京敏銳地注意到中國在科技重大領域重新布局的決心和能力,他開始關注國內生物行業的發展新動向。隱隱約約地感覺到報效祖國的時機來到了。

1998年,清華大學生物科學與技術系副主任、博士生導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作為自己回國的落腳點。

1999年3月,程京成為清華大學第一位“百名人才引進計劃”入選者,并受聘清華大學生命科學與工程研究院,擔任教授、博士生導師,清華大學生物芯片研究與開發中心主任。

從此開時,程京的名字就和中國生物芯片技術和產業的發展聯系在一起,同國家實踐科技進步戰略緊密地聯系在一起。“回國的時候,別人告訴我,你回清華大學當教授,一個月拿到的工資是900多元,實驗室是地下室,科研啟動費最多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,“我覺得清華大學的教授能過,我肯定也能過,而且在國外多年,我經濟條件上還是要好一點。”

1999年,中國生物醫藥行業跨躍式發展的藍圖已經初露端倪。國家科學技術部起草了《醫藥生物技術“十五”及2015年規劃》。規劃所列15個關鍵技術項目中,就有8個項目(基因組學技術、重大疾病相關基因的分離和功能研究、基因藥物工程、基因治療技術、生物信息學技術、組合生物合成技術、新型診斷技術、蛋白質組學和生物芯片技術)要使用生物芯片。生物芯片技術被單列,作為一個專門項目進行規劃。國家科技攻關計劃、自然科學基金、火炬計劃等科學技術和產業發展計劃,都把生物技術和生物技術產業列為優先發展的對象,力爭在功能基因組和生物芯片的研究開發中獲得一批有重要商業價值的專利,以保障中國生物技術產業發展的空間。

這樣的宏觀背景為程京進一步研發生物芯片奠定了堅實的基礎。2000年2月29日,在“國務院辦公廳第十次科技講座”上,程京做了主題為《生物芯片――下個世紀革命性的技術》的報告。程京在報告中建議:“中國應加大在生物芯片研發方面的投資力度,實施強強結合,盡快建立國家級的生物芯片工程研究中心,以迅速研究開發出一批具有我國自主知識產權的專門技術,積極參與到國際競爭的行列中去。”此建議引起了國家對生物芯片技術的高度重視。中國生物芯片發展的列車開始提速。

2000年9月30日,以北京清華大學企業集團為主要發起人,聯合北京協和醫藥科技開發總公司、武漢華中科技大產業集團有限公司和北京四環科技開發公司共同組建了博奧生物有限公司。原國家計委批準以博奧為依托,建立生物芯片北京國家工程研究中心,由程京擔任主任。

經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家國內投資公司1.365億元創業投資。此外,憑借強大的科研能力,博奧還以8項生物芯片專利技術國外使用權入股一家位于美國加州的生物芯片公司,占其15%的股權。

經業內人士評估,認為博奧公司產權結構清晰,是著眼于全球定位布局建立的高科技企業。

急國家之所急

2003年4月,博奧第一個以生物芯片為基礎的產品EcoScan掃描儀問世。當時正是SARS爆發的前1個月。隨后國內的疫情迅猛發展。當時的博奧人已經意識到生物芯片在戰勝這場災難中的重要性。他們急國家之所急,成立了SARS病毒檢測基因芯片研發項目組,并與國家疾病預防控制中心病毒疾病控制研究所聯系,建立了合作研究關系,SARS病毒檢測基因芯片研發項目正式啟動。只用了7天時間,4月26日凌晨1點43分,項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,對404例臨床樣品(血液、痰液、糞便等)進行了檢測和分析。當制止住SARS疫情蔓延的時候,博奧生物芯片檢測的結果已經成了某些檢測的標準。

雖然只是小范圍試用,但作為一種新興的前沿技術,生物芯片在我國第一次投入臨床應用就開始提供權威的結論。

程京說:“雖然SARS影響了企業的正常行為,但這也成為我們大練兵的機會,既是困難,也是機遇。當時的情形雖然看起來有些悲壯,但經過這次洗禮,公司和中心內部上下取得了高度的一致,國家和部門領導對企業作出了高度評價,公司的產品也得到了市場的檢驗。”

隨后,博奧獲得了第一張國家醫療器械證書、第一項生物芯片外國專利授權,推出世界第一張全基因組家蠶芯片,轉錄因子活性譜芯片、細胞活力電旋轉檢測芯片、遺傳性耳聾檢測基因芯片……。

走國際化道路

在生物芯片的發展過程中,開疆拓土的國際化競爭是博奧不得不面對的一場硬仗。

經過9年多的努力,博奧開發出包括系列生物芯片及相關試劑盒、儀器設備、化學材料、軟件和數據庫在內的60多項產品,另有10項左右的產品正在開發過程之中。在此期間,博奧走過了從啟動生物芯片技術研究到開始使其成果邁向產業化之路。員工由最初的幾個人發展到400多人,人員結構也從最初清一色的科研人員,向研發、銷售、管理人員均衡發展的方向調整。在博奧的人才隊伍中,有相當一部分是歸國留學生,他們都有在國外公司和大學任職的經歷,既具備國際化的科學研究和管理經驗,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)開始關注中國市場,并且還通過種種關系主動找上門來探索合作的可能性。昂飛公司創建于1992年,是全球生物芯片行業的先驅,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議,這被看作是博奧融入全球市場的重要一步。雙方技術、專利、市場共享,并打算共建行業標準,博奧將在其微陣列服務項目中為昂飛公司提供全線基因芯片產品的服務。

接著昂飛要求博奧開發專門讀取昂飛基因芯片的個人掃描儀。經過3個多月的努力,博奧的第一臺樣機便出爐了。按照昂飛公司的經驗一般需要六七個月甚至1年的開發時間。但是博奧為了趕進度,員工們春節連家都顧不上回。程京說,博奧能有這樣的速度,不僅僅是因為中國人聰明,更重要的是大家肯吃苦,有緊迫感:“我們已經落后別人很多了,只有快馬加鞭。”

當博奧的主管國際市場開發的副總裁孫英豪帶著產品到達昂飛公司時,對方所有高層都圍在一起觀看,經過1天多的各項測試,認為比較滿意。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1微米,這就要求機械加工能力、光學能力、數據處理的軟件系統都要跟得上。

這一年,博奧生物的銷售收入達到2600萬元,而在3年前,僅為16萬元。

重視知識產權保護,參與標準制訂

在生物、醫藥等行業,產業標準大多是由歐美國家制定。由于沒有參加產業標準的制訂不僅使我們缺少在行業內的話語權,更重要的是常常使我們處于受制于人的被動狀態。在具體實踐中,“產業標準”的缺失將會給生物制藥這個極其強調創新的產業形成嚴重的拖累。

據統計,2005年全球生物芯片的產值約為23億美元左右,其中美國市場產值約為15.8 億美元。預計2010年全球生物芯片市場產值將達到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中長期居于主導地位,美國的很多著名生物芯片企業在全球市場中也扮演了技術、產品、專利和標準等全方位的特殊角色。

而在國內的科研領域,科研人員、管理人員最開始是單純強調發表文章,到后來開始注重專利保護,再到今天,大家已經意識到必須占領一個新的制高點――制定標準。

博奧人清醒地意識到這一點,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個行業標準經過國家食品藥品監督管理局審定通過。

走過9年多的建設發展歷程,博奧已基本建成了集技術創新、成果轉化、綜合服務、人才培養于一體,具有國際先進水平的生物芯片研究、開發和產業化基地。建立起了包括基因、蛋白質、細胞和組織“四位一體”的系統化生物芯片技術服務平臺,研制開發出了生物芯片、配套儀器設備、試劑耗材、軟件數據庫等4個系列60余項具有自主知識產權和較強國際競爭力的產品。博奧生物以市場為導向,成功地探索出了一條“中心+公司”的企業化運行模式,基本具備了持續的技術創新能力和成果轉化能力,走上了良性循環的發展軌道。2009年博奧公司的銷售收入首次突破億元大關并全面盈利。

不斷創新

由博奧開發出多種與生物芯片相關的儀器,其性能指標已在國際處于領先地位;研制的晶芯 LuxScan 10K系列芯片掃描儀不僅獲得了歐盟CE認證和國家醫療器械注冊證書。

博奧的HLA基因芯片分型服務曾先后3次在國際大型HLA DNA分型測試中達到100%的準確率。

博奧的HLA分型實驗室成為中國第一家擁有實驗室國家認可委員會和ISO17025認證的HLA分型檢測實驗室,目前,中華骨髓庫已采用該技術并將其作為HLA分型入庫的主要方法之一,打破了國外的壟斷。以程京為技術帶頭人的博奧研發團隊,利用自主創新技術,研制開發的“系統化生物芯片和相關儀器設備的研制及應用”項目于2007年獲得國家技術發明獎二等獎。

目前國內5大生物芯片研究中心都使用了博奧生產的儀器。成立近10年來,博奧生物已在相關領域申請專利127項,其中申請國際專利75項,已獲得授權的國際專利為34項,已獲得授權的國內專利達到77項,這樣的成績,不僅在國內同行中居于絕對領先地位,也為我國生物芯片產業的國際化,全球化作出了貢獻。