序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇光學(xué)前沿技術(shù)范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

據(jù)國外媒體報道，科學(xué)家已經(jīng)成功研制出可用于醫(yī)學(xué)檢測的牽引光束。研究人員表示，盡管光處理技術(shù)自從20世紀(jì)70年代就已經(jīng)存在，但這是首次利用光束把物體引向光源，只不做這是在微觀水平上實(shí)現(xiàn)的。

《星際迷航》和其他影片中顯示，牽引光束是一種利用光束牽引飛船和其他大型物體的方法。英國圣安德魯斯大學(xué)和捷克斯洛伐克科學(xué)儀器研究所（ISI）的科研組表示，他們制成的激光已經(jīng)能讓漂在水里的小球體移動。改變光的偏振方式，可以改變球體移動的方向。他們還發(fā)現(xiàn)，在特定大小時，這些球體在移動期間會自動整整齊齊地排成一行，在光的影響下跳躍前進(jìn)。這種技術(shù)有望促使更加有效的醫(yī)療檢測方法誕生，例如血樣檢查。通常情況下，當(dāng)物質(zhì)和光接觸時，固體物質(zhì)會被光束推開，并被光子流帶走。

約翰尼斯·開普勒在觀察遠(yuǎn)離太陽的彗尾時，首次確定這種輻射力。近幾年研究人員已經(jīng)意識到，雖然大部分光學(xué)領(lǐng)域都是這種情況，但是在這種力發(fā)生逆轉(zhuǎn)時，也存在一個參數(shù)空間。由圣安德魯斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的托馬斯-西斯馬博士和科學(xué)儀器研究所的奧托·比爾佐伯哈迪博士及帕維爾-澤馬恩科教授負(fù)責(zé)的這個科研組稱，他們現(xiàn)在已經(jīng)證實(shí)有關(guān)這一概念的第一項(xiàng)試驗(yàn)完成，并證實(shí)它在生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)以及其他學(xué)科有很多應(yīng)用途徑。該科研組發(fā)射激光，令其穿過透鏡，然后利用一面鏡子把光束反射回來。反射光對入射光產(chǎn)生干擾。

與此同時，科學(xué)家讓聚苯乙烯球懸浮在水里，位于激光束必經(jīng)之路上。光束促使小球垂直排成一排，任何拉力或者推力會導(dǎo)致小球向左或者向右移動。西斯馬說：“由于光學(xué)和聲學(xué)粒子處理存在相似之處，因此我們期望這個概念將會成為光子學(xué)領(lǐng)域以外的學(xué)科的未來研究的靈感來源。”澤馬恩科說：“整個科研組已經(jīng)用很多年研究光釋放的粒子的不同結(jié)構(gòu)。在這種競爭激烈的環(huán)境下我們的研究成果能夠得到普遍認(rèn)可，這令我感到很驕傲，我希望進(jìn)行更多新實(shí)驗(yàn)，看到更多新應(yīng)用。這是個激動人心的時刻?！?/p>

在過去的10年間，光線分級（optical fractionation）一直被認(rèn)為是光學(xué)處理技術(shù)最有希望的一種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用途徑，它能夠分揀出巨大分子、細(xì)胞器官或者細(xì)胞?？茖W(xué)家確定，在特定環(huán)境下——在這項(xiàng)試驗(yàn)中是物體被牽引光束的力場束縛住，固體物質(zhì)會重新排列，形成的新結(jié)構(gòu)會令光束變得更強(qiáng)。

篇（2）

1前言

高職教育就是要培養(yǎng)過硬的實(shí)踐技能，培養(yǎng)一技之長，實(shí)現(xiàn)就業(yè)零過渡。通信事業(yè)日新月異，《光纖通信》作為通信專業(yè)主干課程，近年來也得到了長足發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生操作能力，掌握光纖技能對于培養(yǎng)高級應(yīng)用型通信人才有十分重要的意義。光纖通信實(shí)踐教學(xué)中使用的光纖熔接機(jī)和OTDR（光是域反射計）等儀器設(shè)備都比較昂貴，技術(shù)又更新很快。一般院校不會配置很多，這些設(shè)備相對學(xué)生數(shù)量而言是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，那么人均學(xué)生實(shí)踐時間就更少了。使用虛擬實(shí)驗(yàn)輔助實(shí)踐教學(xué)可以提高設(shè)備使用效率，實(shí)現(xiàn)更好的教學(xué)效果。

2虛擬實(shí)驗(yàn)

虛擬實(shí)驗(yàn)是通過利用計算機(jī)輸入操作，在計算機(jī)上用各種設(shè)備模擬虛擬的儀器代替實(shí)際操作中的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，再按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康模砗退鑼?shí)驗(yàn)儀器組裝成一套虛擬的完整的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并在此系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和完成實(shí)驗(yàn)[1]。我們選用了Flash制作矢量圖和動畫、用Javascript腳本實(shí)現(xiàn)交互，dw編輯網(wǎng)頁。制作好的課件安裝在服務(wù)器，學(xué)生在機(jī)房里可以通過網(wǎng)頁進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)操作虛擬儀器，完成實(shí)驗(yàn)[2][3]。建立基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)驗(yàn)室，用虛擬實(shí)驗(yàn)配合實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅可以降低實(shí)驗(yàn)成本，還可以提高學(xué)生的動手能力和教學(xué)效果。以下以光纖的熔接課程為例，具體過程如下：所需設(shè)備，工具，材料：光纜熔接機(jī)，光纖切割刀，光纖剝線鉗，酒精泵，脫脂棉（或無塵紙）第一步：去涂覆層——光纖開剝?nèi)サ敉扛矊影ㄈサ舳瓮扛矊?尼龍)和一次涂覆層(硅樹脂)。去掉二次涂覆層可使用光纖剝線鉗等工具。一次涂覆層和光纖結(jié)合得較牢固，采用機(jī)械方法剝離很困難，也容易損壞光纖，所以采用浸透無水酒精或丙酮的紗布（棉球）多次擦拭的方法，如果涂覆層去除不干凈會影響光纖切割時端面效果。剝除光纖涂敷層長度大約35mm—50mm。圖1光纖熔接課程主界面圖2光纖熔接過程第二步：光纖切割光纖的接續(xù)，其關(guān)鍵在于光纖端面的制備。光纖端面平滑，沒有毛刺或缺陷，熔接機(jī)很容易接受確認(rèn)，并能做出合格的接頭，若光纖端面不合格，熔接機(jī)會拒絕工作，或者接頭損耗很大。切割光纖時，使用端面切割刀要做到切割長度準(zhǔn)、動作快、用力巧，確保光纖是被拉斷的；取出光纖時，確保端面不碰傷，要避免光纖碰到任何物體。使用切割刀切割光纖時，約保留16mm左右。切割機(jī)價格昂貴，要嚴(yán)格按照規(guī)程來操作。第三步：光纖接續(xù)熔接前光纖的處理對熔接損失值有直接影響，因此熔接前必須留意光纖端面是否切割良好、V型槽是否干凈。纖熔接機(jī)能自動推定光纖端面位置，自動對芯熔接，通過垂直和水平攝像機(jī)畫面，可以從兩個方向觀察光纖的對芯和熔接情況。熔接完成后，熔接機(jī)通過圖像根據(jù)芯軸偏差和傾斜角度估算出熔接損耗，然后在屏幕上顯示出來。光纖接續(xù)虛擬實(shí)驗(yàn)的三種模式：1.演示模式：按操作步驟演示，并配有語音和文字講解和操作注意事項(xiàng)；2.手把手教學(xué)：學(xué)生按步驟操作，點(diǎn)擊提示時可以單步演示；3.操作模式：學(xué)生按步驟操作，沒有講解提示，如果操作錯誤或操作位置不正確則會提示錯誤信息。比如光纖切割時長度不規(guī)范時會提示：“切割長度不規(guī)范應(yīng)該是16mm左右，請注意V型槽上的刻度！”直到光纖放置到正確位置。

3結(jié)論

學(xué)生在虛擬平臺上練習(xí)，掌握后再使用設(shè)備操作，虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，可以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，提高效率。光纖虛擬實(shí)驗(yàn)不僅每年輔助完成學(xué)院通信及相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)和光纖技能鑒定，同時也是我院省級精品課《光纖通信精品課程》中的一部分。經(jīng)過多年的使用感受如下：1．變相增加設(shè)備數(shù)量，節(jié)省資金2．有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，提高學(xué)生興趣3．有利于學(xué)生快速熟悉操作步驟和注意事項(xiàng)，規(guī)范動作。4．可以減少學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)等待的時間，更有效地利用設(shè)備5．減少設(shè)備使用損耗，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用6．光纜現(xiàn)場的施工教學(xué)場景如果用Vr（虛擬現(xiàn)實(shí)）實(shí)現(xiàn)，效果更佳。

參考文獻(xiàn)

[1]陳傳波，張立峰，陳平南一個遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報，2002,12(30):12-14

[2]李凌云.基于三層體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[D].浙江師范大學(xué),2006

篇（3）

作者簡介：陳琳（1978-），女，江蘇常州人，上海電力學(xué)院電子與信息工程學(xué)院，副教授；朱武（1969-），男，湖北隨州人，上海電力學(xué)院電子與信息工程學(xué)院，教授。（上海 200090）

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：滬教委高（2011）48號）的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)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(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，加強(qiáng)了學(xué)生對理論知識的理解，培養(yǎng)了實(shí)際動手能力和創(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)動學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，也限制了對學(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)生獲得對光學(xué)物理現(xiàn)象的感性認(rèn)識，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)值計算和可視化軟件。它集數(shù)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(xué)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工程計算和系統(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)模計算，而且還可以使學(xué)生自己動手進(jìn)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(shù)來直觀地對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行計算和分析，大大節(jié)省了時間，提高了實(shí)驗(yàn)效率。

在光纖傳輸原理章節(jié)中，對于波動理論，一般是通過求解麥克斯韋方程組來導(dǎo)出波動方程，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，LP11模有兩個對稱的主瓣，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)動了學(xué)習(xí)主動性和趣味性，有效地提高了教學(xué)質(zhì)量。同時，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)生對理論知識的綜合運(yùn)用。針對實(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仿真軟件對光學(xué)器件和通信系統(tǒng)進(jìn)行建模。通過仿真軟件對實(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)；同時提供了從組件、器件到系統(tǒng)各個層面的光通信系統(tǒng)設(shè)計和規(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)，對一個光學(xué)元器件甚至整個通信系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，直觀地模擬整個光纖通信系統(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)生對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行探索，提高學(xué)生對系統(tǒng)性能的全面認(rèn)識。

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，也為今后對實(shí)際WDM系統(tǒng)規(guī)劃打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

又如，用OPTISYSTEM軟件設(shè)計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接入PIN光電檢測器，轉(zhuǎn)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(tǒng)中設(shè)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(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(jù)需要對每個器件設(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)計分析，可以了解光通信系統(tǒng)各個器件節(jié)點(diǎn)處的波形和頻譜特點(diǎn)，簡單直觀、形象生動。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；同時節(jié)省了實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)時間，加深了學(xué)生對系統(tǒng)理論知識的理解和應(yīng)用。通過對“光纖通信”實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和內(nèi)容的改革，學(xué)生對實(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）

關(guān)鍵詞： 教學(xué)做一體化；光纖通信；教學(xué)模式；專業(yè)技能

Key words: integrated teaching learning；optical fiber communication；teaching；professional skills

中圖分類號：G42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2010）35-0228-02

0引言

“教學(xué)做一體化”教學(xué)模式是現(xiàn)代高等職業(yè)教育的一種有效方式。“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)模式既發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用，又充分體現(xiàn)了學(xué)生的認(rèn)知主體作用。整個教學(xué)進(jìn)程中，教師有時處于中心地位，以便起主導(dǎo)作用，但更多時是幫助者、引導(dǎo)者、參與者，學(xué)生有時處于傳遞―接受的學(xué)習(xí)狀態(tài)，但更多時候是進(jìn)行主動思考、探索、建構(gòu)知識、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的過程。采取觀察、記錄、討論、作業(yè)、考試、技能測試多種評價方式相結(jié)合，真正將考核評價貫穿于整個教學(xué)過程中，使得學(xué)生每一節(jié)課都有成就感，激勵其不斷探索進(jìn)步。教師所提供的知識不再是教師傳授的內(nèi)容，而是學(xué)生主動建構(gòu)的素材，用不用、用多少，根據(jù)學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)和做的過程中需要而定。設(shè)備、儀器不再是專供教師傳授知識的手段、工具，而是進(jìn)行創(chuàng)設(shè)情景、進(jìn)行合作學(xué)習(xí)、主動探索的工具。通過“教學(xué)做一體化”教學(xué)模式可以提高教師的實(shí)踐水平，也可提高職院校的辦學(xué)質(zhì)量。

1光纖通信技術(shù)“教學(xué)做一體化”教學(xué)模式研究內(nèi)容

光纖通信技術(shù)“教學(xué)做一體化”教學(xué)模式研究內(nèi)容是為了提高高職高專學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和實(shí)踐技能而提出的?！豆饫w通信技術(shù)》是通信專業(yè)主干課程之一，它是一門理論知識與實(shí)踐技能并重的專業(yè)課，光纖通信技術(shù)理論知識系統(tǒng)已趨完善。光纖通信技術(shù)已深入到各行各業(yè)，光纖到戶已走進(jìn)祖國大地的各個角落。光纖與光纜隨處可見，為我們提供了廣闊的實(shí)習(xí)現(xiàn)場；精密的光纖儀器可快速熔接光纖和測試光纖，為學(xué)生展現(xiàn)了高科技新產(chǎn)品的無窮魅力；光纖的廣泛應(yīng)用大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通信專業(yè)就業(yè)的基本工種主要有：光纖敷設(shè)、光纖測試、光纖維護(hù)，是通信技術(shù)專業(yè)學(xué)生就業(yè)的主題市場，因此學(xué)習(xí)光纖通信知識，掌握光纖技能有著十分重要的意義。對于高職高專學(xué)生采用“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式是行之有效的教學(xué)方法。通信技術(shù)專業(yè)光纖通信技術(shù)“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式研究課題組多年來一直嘗試這一教學(xué)模式，不斷積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，不斷提高教學(xué)手段是《光纖通信技術(shù)》課程成為深受學(xué)生歡迎的課程之一，同時成為教學(xué)質(zhì)量高，教學(xué)效果好的院級示范課程。2009年獲得陜西省省級精品課程。

《光纖通信技術(shù)》課程教學(xué)做一體化教學(xué)模式研究與探討主要內(nèi)容是如下表：使用21世紀(jì)高職教材由田國棟主編，西安電子科技大學(xué)出版社出版，如表1。

通過“教學(xué)做一體化”教學(xué)模式在光纖通信技術(shù)課程中的研究與應(yīng)用總結(jié)出我院教學(xué)做一體化”教學(xué)模式的成功經(jīng)驗(yàn)在通信專業(yè)乃至電子信息系起到示范作用。

2研究的條件與環(huán)境

光纖通信技術(shù)“教學(xué)做一體化”教學(xué)模式研究與探討，在我院進(jìn)行研究與探索有著得天獨(dú)厚的有利條件。首先，我們擁有高質(zhì)量的教學(xué)團(tuán)隊(duì)；三位研究者有豐富的光纖理論知識和很高的實(shí)踐技能。作為教學(xué)團(tuán)隊(duì)，先后開發(fā)了省級精品課；2009年，獲得學(xué)院組織的光纖說課比賽團(tuán)體一等獎。團(tuán)隊(duì)意識好，協(xié)作能力強(qiáng)，齊心協(xié)力共闖難關(guān)。

我們擁有兩個校外光纖實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)基地，一個校內(nèi)光纖演練教室，兩個電化教學(xué)教室，擁有OTDR、光纖熔接機(jī)、臺式光源、光功率計、光纖多用表等十幾臺光纖通信儀表；光纖切割刀、光纖切割機(jī)、光纜接頭盒、光纖連接器等上百種光纖工具；還擁有十幾盤光纖與光纜，總長度超過100km。學(xué)院的政策引導(dǎo)與支持，激發(fā)了教師的科研積極性，高職高專學(xué)生獲取專業(yè)技能證書也對科研工作起到促進(jìn)作用。

根據(jù)高職高專通信技術(shù)專業(yè)《光纖通信技術(shù)》課程教學(xué)大綱，認(rèn)真組織教學(xué)工作。在課題研究期間，課程組老師對通信技術(shù)三年制高職學(xué)生371505班、371506班和381301班進(jìn)行為期一學(xué)期的光纖通信技術(shù)教學(xué)工作；對五年制高職學(xué)生051519班、051520班和051521班三個班進(jìn)行為期一年的課程教學(xué)工作。我們嚴(yán)格按照教學(xué)計劃，對學(xué)生進(jìn)行理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)。通過互聯(lián)網(wǎng)、電化教室、實(shí)訓(xùn)教室和普通教室等各種場所；通過啟發(fā)式、講授式、提問式等教學(xué)手段對學(xué)生進(jìn)行光纖知識的傳授，取得了良好的教學(xué)效果和學(xué)習(xí)成績。三年制高職學(xué)生371505班、371506班和381301班考試成績超過85分，五年制高職學(xué)生051519班、051520班和051521班考試成績超過80分?！豆饫w通信技術(shù)》課程起到了骨干與示范作用。

3光纖通信技術(shù)“教學(xué)做一體化”教學(xué)模式研究與探討取得的成果

3.1 為學(xué)生獲得高職畢業(yè)證在研究期間，高職高專三年制06、07和08級四個教學(xué)班；高職高專五年制04、05級五個教學(xué)班。培養(yǎng)學(xué)生400余人，全部通過課程考試，優(yōu)良率超過80%。

3.2 為學(xué)生獲得高、中級技能證2009年度參加西安市職業(yè)技能考核；2010年209人參加西安市職業(yè)技能考核，188人獲得四級證書，獲證率89.8%。

3.3 提高教師的專業(yè)技能2008/200年第一學(xué)期，學(xué)院組織教師技能大賽，通信專業(yè)舉辦了首屆教師 “光纖接續(xù)技能比賽”14名教師報名參加比賽，7名教師分獲一、二、三等獎。

3.4 借助網(wǎng)絡(luò)平臺在全國各地通過網(wǎng)絡(luò)可以學(xué)習(xí)陜西省省級精品課《光纖通信技術(shù)》，在院內(nèi)完成了全套教材三十九個PPT課件（涵蓋了研究任務(wù)中的十二個教學(xué)場景），采用多媒體全程教學(xué)。

3.5 開展科技活動，普及光纖知識2010年4月，電子信息系在全院開展科技活動月，光纖通信技術(shù)課程組率先參加，取得了優(yōu)異成績。

3.6 組織光纖技能競賽2007/2008學(xué)年第二學(xué)期，學(xué)院組織學(xué)生技能大賽，通信專業(yè)舉辦了首屆高職學(xué)生“光纖接續(xù)技能比賽”320名學(xué)生報名參加預(yù)賽，32名學(xué)生參加復(fù)賽，10名學(xué)生參加決賽并獲獎，受到學(xué)院教務(wù)處領(lǐng)導(dǎo)的好評。2009/2010學(xué)年第二學(xué)期，學(xué)院組織第二屆學(xué)生技能大賽，通信專業(yè)再次舉辦了高職學(xué)生“光纖接續(xù)技能競賽”。22名學(xué)生參加決賽并獲一、二、三等獎。

3.7 為校企合作工學(xué)結(jié)合，探索方法田國棟副教授、王超講師、張華實(shí)驗(yàn)師于2008年9月和10月兩次到神華集團(tuán)神朔公司參加通信職工光纖接續(xù)技能培訓(xùn)和第八屆神華集團(tuán)職工技能比武電務(wù)類裁判工作，取得圓滿成功。2009年6月，中國鐵通陜西省分公司崔振山高級工程師、中鐵電氣化工程局西安通號公司穆林選工程師先后兩次來學(xué)院為學(xué)生講學(xué)，向?qū)W生傳授光纖網(wǎng)絡(luò)知識施工技能，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。通過校企合作、工學(xué)結(jié)合實(shí)現(xiàn)學(xué)院與企業(yè)雙贏。

3.8 教學(xué)工作促進(jìn)教學(xué)研究，并將研究成果撰寫論文在研究期間，我們按照研究進(jìn)度正常進(jìn)行，在課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、校外實(shí)習(xí)以及指導(dǎo)學(xué)生動手能力訓(xùn)練中，及時總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，撰寫教學(xué)論文四篇，發(fā)表在中國科技核心期刊《現(xiàn)代電子技術(shù)》和《鐵路計算機(jī)應(yīng)用》上。

4繼續(xù)研究的思路

4.1 進(jìn)一步完善教學(xué)資源《光纖通信》課程在教學(xué)實(shí)踐過程中，始終致力于教學(xué)資源的不斷豐富和完善。其中實(shí)訓(xùn)設(shè)備力求與企業(yè)發(fā)展同步（均有入網(wǎng)許可證）；多媒體課件實(shí)現(xiàn)對教學(xué)內(nèi)容的全覆蓋，實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、專題講座、技能大賽、定崗實(shí)習(xí)的圖像、視頻資料涉及教學(xué)的各個環(huán)節(jié)；日常練習(xí)、考察測試、技能鑒定題庫已成系統(tǒng)，整體教學(xué)資源猶如知識的海洋，學(xué)生可以在其中自由遨游，各取所需。

4.2 采用立體化教學(xué)方式在教學(xué)實(shí)現(xiàn)過程中，以多媒體講授為基礎(chǔ)，以實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)為支撐，以網(wǎng)絡(luò)資源、教學(xué)資源庫依托的自學(xué)課堂來輔助，以職業(yè)技能競賽和專題講座方式的進(jìn)階課堂來提高；以現(xiàn)場教學(xué)和頂崗實(shí)習(xí)方式的企業(yè)課堂來升華。

4.3 光纖設(shè)備與企業(yè)共享光纖設(shè)備儀表科技含量高、價格昂貴、更新?lián)Q代很快。學(xué)院的光纖設(shè)備與企業(yè)共享，校企合作實(shí)現(xiàn)雙贏。

4.4 學(xué)院教師到現(xiàn)場，企業(yè)專家進(jìn)課堂高職學(xué)院專任教師只有走下講臺、走出學(xué)校、走進(jìn)現(xiàn)場才能成為名副其實(shí)的“雙師型”教師?！豆饫w通信》課題組三名教師走出學(xué)校，走進(jìn)企業(yè)，收獲頗多?，F(xiàn)場技術(shù)能手的高超技藝令人嘆服。我們將定期邀請現(xiàn)場技術(shù)能手進(jìn)行光纜接續(xù)，還要長期聘請企業(yè)高級管理人員任兼課教師。

4.5 充分利用互連網(wǎng)網(wǎng)上新資源通信技術(shù)發(fā)展日新月異，先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備層出不窮。因此，經(jīng)常探索光纖新技術(shù)，光纖新知識，光纖新設(shè)備，光纖新線路，光纖新規(guī)劃。不斷更新教學(xué)內(nèi)容，補(bǔ)充教材，更新設(shè)備，更新觀念。

5結(jié)束語

《光纖通信》課程教學(xué)做一體化教學(xué)方式研究與探討在我院有得天獨(dú)厚的條件，人力資源、設(shè)備資源在我院、在電子信息系、在通信技術(shù)專業(yè)都起到了骨干和示范作用。對于通信專業(yè)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用；對于其它課程的建設(shè)起到了引導(dǎo)作用。我們也清醒地看到光纖通信技術(shù)飛速發(fā)展，我院良好的實(shí)驗(yàn)設(shè)備也會落伍和過期，因此我們需要進(jìn)一步利用網(wǎng)絡(luò)資源；進(jìn)一步利用社會資源；進(jìn)一步利用企業(yè)資源，使光纖通信處在高職高專學(xué)院的前沿。我們相信，有學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的支持；有電子信息系的關(guān)心與幫助；有科研處領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心與支持，我們的教學(xué)水平、科研水平會得到進(jìn)一步的提高。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉增基等．光纖通信[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.

[4]徐寶強(qiáng)等．光纖通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999.

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篇（5）

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（a）-0109-02

1 課程介紹

《光纖通信技術(shù)與設(shè)備》課程是光纖通信專業(yè)的專業(yè)核心課程之一，主要給學(xué)生建立光纖通信的基本概念、基本理論和基本分析方法。該課程教師通過加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系，及時了解企業(yè)對人才在知識、能力等方面的需求變化，適時調(diào)整課程具體的教學(xué)內(nèi)容?？紤]到學(xué)生的接受能力以及實(shí)際工作崗位需求，經(jīng)過學(xué)術(shù)委員會開會討論，人才培養(yǎng)方案修訂，課時數(shù)由原來的78課時調(diào)整成72課時，理論課時54，實(shí)踐課時18。

2 課堂氣氛沉悶的主要原因

作為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)、保證教學(xué)質(zhì)量的方式、手段與途徑，高校教學(xué)方法引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注與研究[1]。所謂教學(xué)方法就是圍繞著一定的教學(xué)目標(biāo)，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生身心發(fā)展的特點(diǎn)以及手段條件因素，設(shè)計教學(xué)要采用的策略、方法和組合[2]。在新一輪教學(xué)改革的促進(jìn)下，職業(yè)教育正由注重知識的傳授向注重能力的培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，課堂教學(xué)中也要求教師要改變過去的教學(xué)模式，營造一種輕松、活躍的教學(xué)氣氛。課堂教學(xué)氣氛，又稱班級社會氣氛、課堂教學(xué)心理氣氛。課堂教學(xué)心理氣氛是在課堂教學(xué)中，教育者、受教育者和教育情境相互作用的結(jié)果，是教師在科學(xué)的教學(xué)思想指導(dǎo)下，通過行之有效的調(diào)節(jié)方式引導(dǎo)的結(jié)果[3]。教師在授課過程中發(fā)現(xiàn)課堂氣氛沉悶，教學(xué)效果差，針對這些問題，與學(xué)生在課下進(jìn)行了交流，原因大致有四個方面，現(xiàn)羅列出來，并進(jìn)行了分析。

2.1 專業(yè)基礎(chǔ)薄弱

光纖通信專業(yè)招收的學(xué)生，高中的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)不是很好，對原子能級的基本概念不是很清楚，對半導(dǎo)體PN結(jié)的形成原理掌握得不是很好，二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換原理不清楚。因此在課堂教學(xué)中要對相關(guān)高中知識進(jìn)行補(bǔ)充。與學(xué)生進(jìn)行交流，在確認(rèn)學(xué)生在聽懂了前面的內(nèi)容之后再進(jìn)行后面的教學(xué)，因?yàn)橹R講究一個邏輯性，前面的內(nèi)容學(xué)生沒有搞懂，再講后面的內(nèi)容，學(xué)生也無法掌握。

2.2 注意力不集中

課程的上課時間是每周三下午的5、6節(jié)課，學(xué)生狀態(tài)不好，大部分學(xué)生在聽課過程中容易困倦。教師在上課的過程中要走下講臺，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。要注意課程紀(jì)律的把控，遇到有睡覺的同學(xué)要進(jìn)行提醒。

2.3 電子設(shè)備干擾

電子設(shè)備的普及導(dǎo)致部分學(xué)生帶手機(jī)和PAD上課，干擾了部分學(xué)生的聽課效果。學(xué)生帶手機(jī)進(jìn)課堂，無法集中精力學(xué)習(xí)。手機(jī)對學(xué)生有著不同程度的負(fù)面影響。學(xué)生的自制力較差，一旦帶了手機(jī)就控制不住自己。學(xué)生在上課期間QQ聊天、玩游戲、發(fā)短信息所帶來的聲響將直接影響教師授課的質(zhì)量。經(jīng)過實(shí)際調(diào)研，學(xué)生很少用手機(jī)軟件來進(jìn)行學(xué)習(xí)。手機(jī)更多的是用于同學(xué)之間聯(lián)系、上網(wǎng)閑聊、玩游戲、聽音樂等。因此，教師要把課上得精彩，與學(xué)生進(jìn)行互動，讓學(xué)生跟著教師的節(jié)奏走，這樣學(xué)生無暇去玩手機(jī)。

2.4 成績評定標(biāo)準(zhǔn)模糊

學(xué)生對平時成績的構(gòu)成不清楚，覺得聽與不聽一個樣，只要來到班級點(diǎn)名點(diǎn)到就能拿到平時成績。學(xué)生來到課程只是湊個人數(shù)，并不關(guān)心教師的教學(xué)內(nèi)容。因此，要細(xì)化平時成績，將課堂提問納入平時成績。積極回答問題的同學(xué)會得到更高的平時成績。

3 課堂氣氛活躍方法

針對課堂氣氛沉悶的原因，對授課過程做了相應(yīng)的調(diào)整。在教學(xué)方法上，堅持以“學(xué)生為本位”、以“能力為核心”的職業(yè)教育理念，通過實(shí)施多種教學(xué)方法，教學(xué)效果有了改進(jìn)，學(xué)生的聽課積極性得到了提高。下面結(jié)合實(shí)際教學(xué)中的部分案例，談下如何改善課堂教學(xué)。

3.1 溝通情感法

課堂上教師的感情主要流露在語言、神態(tài)、手勢等方面。?？茖W(xué)生可以說是高考中的失敗者，本身就帶有高中階段的一些不良學(xué)習(xí)習(xí)慣，如果教師一味地批評，會導(dǎo)致學(xué)生的逆反心理，更加不愿意學(xué)習(xí)，進(jìn)而放棄自己，沉迷于網(wǎng)絡(luò)和游戲。有經(jīng)驗(yàn)的教師都很注意滿懷激情，進(jìn)入角色，帶動課堂氣氛。同時教師要幽默風(fēng)趣，在教學(xué)的過程中穿插一些知識典故、笑話和時事新聞，也能吸引學(xué)生的注意力。此外，利用課前時間或課后時間和學(xué)生交談，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)。教師采用簡短的攻心戰(zhàn)術(shù)，以加深感情溝通。一般來說，學(xué)生喜歡一位教師，就會喜歡這位教師所講授的內(nèi)容。反之，如果學(xué)生不喜歡授課教師，他很難從心理上接受課堂教學(xué)內(nèi)容。所以與學(xué)生的溝通交流比課堂上的說教更有用處，因?yàn)樵谛５膶W(xué)生是大學(xué)生，已經(jīng)成年，有著自己的獨(dú)立思維，喜歡平等的交流，不喜歡居高臨下的說教。教師與學(xué)生要打成一片，成為朋友，這樣更有利于課堂教學(xué)的開展。

3.2 挑起矛盾法

矛盾是打開學(xué)生思維大門的鑰匙。有了矛盾，才能激發(fā)學(xué)生思考的興趣。這里所說的矛盾，通俗地說就是學(xué)習(xí)中的疑惑和不解。對這些疑惑和不解，教師要根據(jù)學(xué)生的解開能力一層一層地逐步挑起，也可由學(xué)生自己挑起，教師再有選擇地交給學(xué)生。這好比平靜的水面投入一顆石子，學(xué)生思考、爭辯、究底的興趣被激發(fā)起來了。

3.3 激勵競爭法

每個學(xué)生都有著較強(qiáng)的好勝心和進(jìn)取心，他們渴望自己的閃光點(diǎn)能夠在同學(xué)、教師面前展露出來。根據(jù)這種心理，把課堂當(dāng)作賽場，引進(jìn)競爭機(jī)制，可以激發(fā)他們濃厚的興趣。具體實(shí)施的方式是多樣的，如對學(xué)生解答、練習(xí)等情況進(jìn)行打分評比，對優(yōu)勝者或優(yōu)勝組予以語言表揚(yáng)、平時成績加分、實(shí)物（紀(jì)念品）獎勵等。

以下是結(jié)合《光纖通信技術(shù)與設(shè)備》課堂教學(xué)實(shí)例。

（1）教學(xué)內(nèi)容：復(fù)結(jié)學(xué)習(xí)過的內(nèi)容。

（2）教學(xué)過程：①在幻燈片上顯示出：“為了慶祝新年的到來，該節(jié)課最后設(shè)置有獎問答，5個問題全答對者可以獲得教師送出的神秘紀(jì)念品?！雹谥鸫物@示出5個問題。第一，光纖通信的概念？第二，光纖的結(jié)構(gòu)和分類？第三，光與物質(zhì)的作用方式？第四，我們學(xué)過的無源光器件有哪些？（說出5種）第五，SDH網(wǎng)元有哪些？③選出一位成績較好的，預(yù)計5個問題能夠全部回答上來的同學(xué)回答問題。

（3）教學(xué)效果：同學(xué)們的情緒被調(diào)動起來，為了保證紀(jì)念品能正常送出，教師最后選擇了一位平時學(xué)習(xí)比較認(rèn)真的同學(xué)回答問題。第一、第二個問題難度一般，所以學(xué)生迅速回答出來，第三個問題有點(diǎn)難度，學(xué)生采取了場外求助，在另一位同學(xué)的幫助下也回答上來了，第四個問題，每位同學(xué)至少可以說出一種無源光器件，因此在全班的提示下也回答上來了。最后一個問題比較簡單，全班同學(xué)都回答上來了，在送出紀(jì)念品的那一刻，全班的課堂氣氛達(dá)到，獲得了良好的教學(xué)效果。

4 結(jié)語

教無定法，無論采用什么方法，其目的都在于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，點(diǎn)燃他們智慧的火花，讓他們積極地、主動地學(xué)習(xí)。當(dāng)然，各種方法并不是孤立的，而是相互聯(lián)系的。在實(shí)際的教學(xué)中應(yīng)當(dāng)是隨機(jī)應(yīng)變的靈活運(yùn)用各種方法。盲目的、隨心所欲的、游離于教學(xué)內(nèi)容之外的方法，教學(xué)效果將適得其反。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）05-0257-02

針對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)，對通信系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，直觀地模擬整個光纖通信系統(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)生對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行探索，提高學(xué)生對系統(tǒng)性能的全面認(rèn)識。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個低速比特率并行數(shù)據(jù)。再對復(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OFDM符號。然后，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換（DAC），將符號變?yōu)槟M信號，即得到射頻OFDM信號。

（2）電光調(diào)制模塊：如圖3所示，將射頻電域OFDM信號，利用電光調(diào)制模塊轉(zhuǎn)換為光信號進(jìn)行傳輸。使用一對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信號轉(zhuǎn)換為光信號后，形成的光信號在單模光纖中進(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)將光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出。使用兩對平衡的PIN光電檢測器構(gòu)成檢測器，通過用90°光混頻和兩個平衡檢測器得到射頻基帶OFDM信號I/Q元件。

（5）RF-OFDM接收機(jī)：如圖6所示，從射頻信號解調(diào)出的OFDM基帶信號經(jīng)模數(shù)變換（ADC）后變?yōu)閿?shù)字串行信號。該信號通過串/并（S/P）轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換為并行信號。利用OFDM解調(diào)器件，對所得的并行數(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?。通過QAM星座解調(diào)，恢復(fù)成二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號輸出。

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)生的干擾也會增加。

光纖的長度會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?？梢园l(fā)現(xiàn)，色散對系統(tǒng)的影響程度與傳輸速率有關(guān)，傳輸速率越大，色散對系統(tǒng)的影響程度也越大。

通過用OPTISYSTEM軟件設(shè)計分析，可以了解光通信系統(tǒng)各個器件節(jié)點(diǎn)處的波形和頻譜特點(diǎn)，簡單直觀、形象生動。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，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)時間，加深了學(xué)生對系統(tǒng)理論知識的理解和提高了他們的知識運(yùn)用能力。通過對“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。

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“國字頭”的科研成果

中科院專館今年的主題為“科技改變生活，智能引領(lǐng)未來”，圍繞智能制造、生命健康、人工智能三大展示領(lǐng)域，從全院研究機(jī)構(gòu)的重大科技突破和成果中遴選精品參展。

作為科研領(lǐng)域的“國家隊(duì)”，中科院今年帶來265項(xiàng)科技成果，實(shí)用化量子通信技術(shù)、高靈敏度低噪聲CMOS圖像傳感器、3.0T MRI 核磁共振、液態(tài)金屬任意表面電子電路噴墨印刷技術(shù)、糖尿病無創(chuàng)檢測儀、阿爾茨海默病新藥GIBH130、摩擦電汽車尾氣過濾器、木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)原理合成生物航空燃油、康復(fù)用下肢外骨骼機(jī)器人、深海富鈷結(jié)殼采樣機(jī)、水下滑翔機(jī)……其中，不少成果達(dá)到國際領(lǐng)先水準(zhǔn)，多項(xiàng)成果打破了技術(shù)壟斷。

作為世界各國競相研發(fā)的新一代信息安全技術(shù)，量子通信在國防、政務(wù)、金融等信息安全領(lǐng)域具有十分重要的實(shí)用價值和戰(zhàn)略意義。本次參展的實(shí)用化量子通信技術(shù)，其研發(fā)公司是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)發(fā)起組建的產(chǎn)業(yè)化實(shí)體――科大國盾量子技術(shù)股份有限公司，原始創(chuàng)新來源于中國科大國家自然科學(xué)一等獎團(tuán)隊(duì)。通過持續(xù)自主創(chuàng)新，該公司已成長為我國最大的量子通信設(shè)備制造商和量子信息系統(tǒng)服務(wù)提供商。

在中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所（以下稱“中科院長春光機(jī)所”）展位，最為引人注目的是高靈敏度、低噪聲CMOS圖像傳感器、長焦變焦高清攝像頭以及“鎮(zhèn)館之寶”――世界上最大面積的中階梯光柵。CMOS圖像傳感器是重要的光學(xué)元件，參展的高性能CMOS圖像傳感器中，GSENSE 5130專為廣電、VR、3D掃描和高端應(yīng)用而設(shè)計，GSENSE 2020可滿足高速、低噪聲、高靈敏度、高動態(tài)范圍需求，長焦變焦高清攝像頭可實(shí)現(xiàn)3公里外對人臉清晰成像，H6A高性能CMOS相機(jī)內(nèi)嵌圖像處理算法，極大提高了用戶體驗(yàn)。

光柵是光譜分析儀器分光系統(tǒng)的核心器件，利用中階梯光柵制作的光譜儀器具有體積小、高色散、高分辨率等特點(diǎn)，代表了先進(jìn)光譜技術(shù)的發(fā)展趨勢。中科院長春光機(jī)所知識產(chǎn)權(quán)與成果轉(zhuǎn)化處處長褚明輝介紹，“同時將光柵做大和做精是世界性難題，大面積高精度中階梯光柵已經(jīng)成為制約我國相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的短板，中科院長春光機(jī)所獲得‘國家重大科研裝備研制項(xiàng)目’支持，開展大型高精度衍射光柵刻劃系統(tǒng)的研制工作，歷時八年艱苦攻關(guān)，今年11月剛剛驗(yàn)收，成果就是這塊面積達(dá)400mm×500mm的世界上面積最大中階梯光柵，是完全的自主創(chuàng)新?！?/p>

中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（以下稱“深圳先進(jìn)院”）展出的是中國首臺擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的、具有國際頂尖水平的磁共振臨床用全身影像系統(tǒng)，以及首臺擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的3T磁共振臨床用全身影像系統(tǒng)，該系統(tǒng)在MRI相關(guān)多項(xiàng)重大核心技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破，打破跨國公司的壟斷。在高級臨床應(yīng)用方面，開發(fā)的高場磁共振快速成像序列、心臟實(shí)時高分辨成像、腦動脈血管壁與斑塊成像、磁共振溫度成像、非增強(qiáng)外周動脈血管成像等均達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

對接企業(yè)真實(shí)需求

高交會開幕論壇上，中國科學(xué)院、中國工程院院士路甬祥表示，大學(xué)與研究機(jī)構(gòu)仍是創(chuàng)新傳播基礎(chǔ)知識與前沿技術(shù)的重要基地，國家實(shí)驗(yàn)室、大科學(xué)裝置、工業(yè)技術(shù)中心、重大科技工程、大數(shù)據(jù)、云計算、創(chuàng)新型企業(yè)和研發(fā)組織等是牽引推動國家創(chuàng)新能力提升的重要平臺和強(qiáng)大引擎，應(yīng)當(dāng)建設(shè)協(xié)同高校、充滿活力的創(chuàng)新體系。

科研院所最不缺的就是尖端的科技創(chuàng)新成果，在高交會展示出來，去對接實(shí)實(shí)在在的產(chǎn)業(yè)需求、技術(shù)升級，這也是中科院布展的初衷。

中科院深圳先進(jìn)院2006年成立當(dāng)年就決定參加高交會，機(jī)器人、新材料等實(shí)體項(xiàng)目吸引了不少企業(yè)。此后十年，該院諸多階段性創(chuàng)新成果不斷亮相高交會，展出項(xiàng)目近千項(xiàng)，累計接待企業(yè)近兩千家，約10%轉(zhuǎn)化為合作意向和深度對接。

承擔(dān)過“兩彈一星”、“載人航天工程”等多項(xiàng)國家重大工程項(xiàng)目的中科院長春光機(jī)所以“推介成熟科技成果、展示高端技術(shù)、打造長光品牌”為宗旨參加此次展會。現(xiàn)代制造業(yè)很多高端精密檢測設(shè)備依賴進(jìn)口，而這一領(lǐng)域正是中科院長春光機(jī)所的優(yōu)勢所在。深入調(diào)研市場后，中科院長春光機(jī)所與國內(nèi)相關(guān)重點(diǎn)企業(yè)聯(lián)手，有針對性研發(fā)，陸續(xù)打破了相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)口壟斷。與此同時，該所還結(jié)合振興東北老工業(yè)基地的戰(zhàn)略，深入了解地方企業(yè)需求，全面進(jìn)入民營市場?！白龀晒D(zhuǎn)化最重要的就是面向市場，直接與企業(yè)對接，高交會為我們提供了很好的展示平臺?！?褚明輝說。

科研與資本共舞

促進(jìn)科研院所成果轉(zhuǎn)化，促進(jìn)院所與企業(yè)交流，讓科技與資本共舞是高交會焦點(diǎn)。開幕論壇上，美國國家科學(xué)院院士、歐洲物理獎、美國物理學(xué)會巴克萊獎、富蘭克林獎得主張首晟與聽眾分享經(jīng)驗(yàn)――美國高?？茖W(xué)前沿與市場、投資如何緊密結(jié)合：“我們這個時代最需要是科學(xué)的創(chuàng)新，科學(xué)的創(chuàng)新需要投資緊密結(jié)合，在斯坦福大學(xué)經(jīng)常有這樣的機(jī)會，讓科學(xué)前沿和投資真正緊密結(jié)合，使科學(xué)家的發(fā)明盡早進(jìn)入市場?！?/p>

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關(guān)鍵詞：

信息論；研究生教學(xué)；教學(xué)改革

《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、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)等一級學(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，對近世代數(shù)的了解幾乎為零。學(xué)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(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，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，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(shù)量事件的兩個信源，若二者同時滿足等概率分布，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)識到了信息論的價值與實(shí)踐意義。

三、教學(xué)方法改革———三個聯(lián)系

1.聯(lián)系計算機(jī)仿真。筆者鼓勵學(xué)生應(yīng)用MATLAB中SIMULINK工具設(shè)計具體的通信系統(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，更加深刻地體會信息的傳遞過程，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)計的作業(yè)，使其結(jié)合信息論所學(xué)的知識，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，撰寫成研究報告。這既鞏固了學(xué)生的基礎(chǔ)知識，又鍛煉了學(xué)生運(yùn)用計算機(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聯(lián)系到一起，無論對信息論的學(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)計了各個學(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，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(jié)合溫度傳感器的設(shè)計問題：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)計該系統(tǒng)的關(guān)鍵問題———如何設(shè)計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(lián)系科學(xué)前沿。為鼓勵學(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、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，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)知識真正地和科學(xué)前沿結(jié)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(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，筆者考查了學(xué)生運(yùn)用香農(nóng)公式計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，筆者考查了應(yīng)用霍夫曼編碼對離散信源進(jìn)行編碼的能力。該測驗(yàn)在總成績中占10%的比例，從而激勵學(xué)生很好地利用課堂來學(xué)習(xí)知識。

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、理論推導(dǎo)、計算機(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、計算、綜合）。在本校計算機(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、知識掌握程度和應(yīng)用知識解決實(shí)際問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

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篇（9）

[中圖分類號] P217 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-7-199-1

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(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、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、海洋監(jiān)測、天氣預(yù)報等行業(yè)和領(lǐng)域中，遙感技術(shù)為社會發(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，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，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，伴隨著我國自動控制技術(shù)以及計算機(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)儀器上搬到了計算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了對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、第三方軟件等都會對DOM質(zhì)量產(chǎn)生影響。

2推動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)的自動化程度。

2.1遙感自動定位技術(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，遙感自動定位技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)更新和實(shí)時測圖等作業(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，并且擁有高度自動化。

2.3構(gòu)建完善的遙感監(jiān)測指標(biāo)體系

為推動遙感技術(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)，推動社會經(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問題，需要各部門、單位的聯(lián)動，全力推動遙感技術(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）

中圖分類號：S852．72＋3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0439－8114（2011）08－1647-03

Detection of the Glucose Level in Mature Oocyst of Drug Sensitive or Resistant Eimeria tenella Strains

MA Li－nong1，CHEN Zhang－liu2，YU Liang－bin3

（1．School of Applied Chemistry and Biological Technology，Shenzhen Polytechnic，Shenzhen 518055，Guangdong，China；

2． Department of Animal Medicine，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China；

3． School of biochemical engineering，Huanggang Polytechnic，Huanggang 438000，Hubei，China）

Abstract： A method employing the oil of vitriol and phenol testing neutral sugars to detect the level of glucose in mature oocyst of Eimeria tenella was established． The level of glucose in mature oocyst of 9 different stains in E. tenella （including sensitive stain and drug－resistant stains）were detected． The results were as follows， the level of glucose in mature oocyst of sensitive strain was low； the level of glucose in mature oocyst of the drug－resistant strains was high（P＜0．01， showed significant correlation）． Thus， the stains of E. tenella with different drug sensitivity were related with the level of glucose in mature oocyst． The level of glucose in mature oocyst could be used as one of the indicators to anticoccidial drug sensitivity of E. tenella．

Key words： Eimeria tenella； the drug－sensitive strain； the drug－resistant strain； the level of glucose

雞球蟲病是嚴(yán)重危害禽類生長發(fā)育，造成嚴(yán)重環(huán)境污染的一種疾病。集約化養(yǎng)雞場是球蟲病高發(fā)場所，目前防治雞球蟲病主要依賴于抗球蟲藥，但研究證實(shí)，雞球蟲幾乎對所有使用過的抗球蟲藥都產(chǎn)生了耐藥性。事實(shí)表明，任何一種抗球蟲藥在使用一定時間后，都會引起雞球蟲的耐藥性，隨著雞球蟲耐藥性的產(chǎn)生，導(dǎo)致抗球蟲藥使用的年限縮短，防治失敗或效果不佳，引起臨床或亞臨床球蟲病，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。耐藥性已成為雞球蟲病防治中最嚴(yán)重的問題之一［1］。尋找方便快捷檢測雞球蟲耐藥性的方法，有利于及時選用敏感藥物，及時停用耐藥性嚴(yán)重的藥物，對減少雞球蟲病造成的損失具有現(xiàn)實(shí)意義［2］。為此，筆者一直在尋找方便快捷的檢測雞球蟲耐藥性的方法，曾對柔嫩艾美耳球蟲敏感株和耐藥株的子孢子膜脂流動性進(jìn)行過比較檢測，也對敏感株與抗藥株的ATP酶活性進(jìn)行過比較檢測［3，4］；本次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)柔嫩艾美耳球蟲敏感株與耐藥株成熟卵囊中的葡萄糖含量存在顯著差異，似乎也可以作為判別柔嫩艾美耳球蟲是否對抗球蟲藥物產(chǎn)生耐藥性的檢測指標(biāo)之一，且尚未見國內(nèi)的相關(guān)報道，現(xiàn)將試驗(yàn)過程及結(jié)果報道如下。

1材料與方法

1．1材料

藥物：地克珠利，0．2％飲水劑，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)獸藥廠生產(chǎn)；百球清（甲基三嗪酮），2．5％飲水劑，德國拜耳公司（中國四川）生產(chǎn)；馬杜霉素銨鹽，90．0％原粉，河南三寶（集團(tuán)）中聯(lián)發(fā)酵廠生產(chǎn)；鹽霉素鈉鹽，10％預(yù)混劑，廣州朝陽獸藥廠生產(chǎn)。以上藥物用于抗藥蟲株的實(shí)驗(yàn)室誘導(dǎo)和野外分離株抗藥性的檢測。葡萄糖、甘露醇、硫酸等試劑均為分析純。

蟲株：以柔嫩艾美耳球蟲作為研究對象，用受試抗球蟲藥，運(yùn)用不同的方法分別對敏感株（表1中編號1）進(jìn)行試驗(yàn)性誘導(dǎo)，最終形成表1中的2、3、6、9號誘導(dǎo)耐藥性蟲株，各抗藥蟲株的誘導(dǎo)方法將另詳細(xì)報道。對野外采集分離得到的蟲株進(jìn)行上述4種抗球蟲藥物的耐藥性檢測，最終定出9株測試蟲株，其中敏感株1株，誘導(dǎo)耐藥株4株，野外耐藥株4株，并將各蟲株的編號、名稱及其主要特征歸納于表1。

主要儀器：水浴振蕩器，HZS－H型，哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司；ACE破碎乳化機(jī)（轉(zhuǎn)速18 000rpm），AM－6型，日本精機(jī)制作所；超聲波細(xì)胞破碎儀，500 Sonic Dismembrator，F(xiàn)isher Scientific公司；島津UV－5001分光光度計，日本島津株式會社；高速冷凍離心機(jī)，德國Hettich公司。

1．2測定樣本的處理

1．2．1卵囊的繁殖與分離卵囊的繁殖采用14日齡無球蟲感染的粵黃雞雛雞進(jìn)行，分次收集雞盲腸中的卵囊進(jìn)行分離純化，獲取純凈敏感株卵囊。具體胰蛋白酶消化法：將收集的盲腸及內(nèi)容物盡量剪碎后，置于ACE破碎乳化機(jī)的盛杯中， 10 000 r／min勻漿5 min，將盲腸組織充分打碎，倒入燒杯中，用1 mol／L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至pH值8．0，加入0．5％～1．0％胰蛋白酶，在39℃水浴條件下消化20 min，使卵囊完全分散游離出來，然后依次用200、300、400、500目篩過濾，濾液以3 000 r／min離心10 min，棄上清，反復(fù)洗滌幾次，充分洗去胰蛋白酶，向沉淀中加入適量的1．1 mol/L（比重為1．12）蔗糖溶液，混勻，2 500 r／min離心10 min，浮集于離心管上層的白色塞狀物即為卵囊，用小鐵絲網(wǎng)將卵囊撈于裝有0．5 mol/L蔗糖溶液的離心管中，2 500 r／min，離心10 min，反復(fù)3～4次，除去比重較小的雜質(zhì)，然后加入5％次氯酸鈉溶液，4℃下作用10 min，用清水離心洗去次氯酸鈉，最后將含有卵囊的清水以3 000 r／min，離心10 min，棄掉上清，沉淀即為純凈的未孢子化卵囊。將卵囊移入2．5％重鉻酸鉀液中，28～30℃下恒溫通氣培養(yǎng)2～3 d，使卵囊孢子化，即為成熟卵囊。將孢子化成熟卵囊置于4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

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1．2．2成熟卵囊勻漿的制備將各蟲株孢子化成熟卵囊分別用雙蒸水通過多次離心的方法徹底洗凈后，移至0．2 mL塑料離心管中，經(jīng)多次高速離心15 000 r／min，10 min，棄去上清，將各管的卵囊沉淀調(diào)至同一刻度后，分別置入2 mL塑料離心管中，用超聲波細(xì)胞破碎儀將成熟卵囊破碎至勻漿。邊破碎邊用光學(xué)顯微鏡觀察，待整個離心管中找不到完整的卵囊、孢子囊和子孢子，才停止破碎。然后將勻漿液高速離心15 000 r／min，10 min，分離出上清至另一干凈離心管中，放入－20℃冰柜中，冷凍保存?zhèn)溆谩?/p>

1．2．3葡萄糖的測定方法參照方福德等［5］對葡萄糖的測定方法，采用的比色測定中性糖的硫酸－酚法。此方法是最為普通而簡單的中性糖檢測方法，能檢測5 μg／mL的葡萄糖含量。

1）葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定。分別準(zhǔn)確稱取3份葡萄糖，配制成5、10、20、40、80、160、320 μg／mL 7個不同濃度梯度，分別經(jīng)上述操作，用島津UV－5001分光光度計進(jìn)行比色測定。將490 nm處測得的葡萄糖吸光值（x）與相應(yīng)的葡萄糖濃度（）用直線回歸，求得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程和相關(guān)系數(shù)。見表2和圖1。

2）樣品中葡萄糖含量的測定。將各樣品從－20℃冰柜中取出，待其升至室溫后，分別將每一蟲株的孢子化卵囊勻漿上清液取0．5 mL于1．5 mL塑料離心管中，加入500 mg／mL的三氯醋酸50 μL沉淀蛋白質(zhì)，再經(jīng)15 000 r／min高速離心10 min。吸取上清液0．3 mL于10 mL玻璃離心管中，再分別加入0．5 mL 5％（W／V）酚的水溶液，在混旋器上充分混合后，直接向混合液的表面加入1．8 mL濃硫酸，立即在混旋器上，以較高轉(zhuǎn)速劇烈振搖30 s。然后，室溫放置30 min后，即可在島津UV－5001分光光度計上進(jìn)行比色測定，記錄每個樣品在490 nm處的吸光值。將其代入直線回歸方程中，求得不同蟲株孢子化卵囊的葡萄糖含量，列入表3，并做統(tǒng)計分析，將結(jié)果進(jìn)行分析比較。

2結(jié)果與分析

2．1葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定結(jié)果

根據(jù)表2中的批次1的方程，將測得的對應(yīng)濃度的葡萄糖吸光值繪制成標(biāo)準(zhǔn)曲線圖。見圖1。在葡萄糖比色測定中，其濃度在5～320 μg／mL范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。有資料顯示［6］，雞球蟲孢子化卵囊和子孢子中葡萄糖含量同樣高（300 μmol／L），同時還存在較高濃度的甘露醇（10 mmol／L，即

10 000 μmol／L）。為了弄清甘露醇是否會對葡萄糖的測定有影響，試驗(yàn)采用同樣的方法對甘露醇進(jìn)行了測定，結(jié)果證明甘露醇用此法呈現(xiàn)無變色反應(yīng)。因此，用這一方法測定柔嫩艾美耳球蟲不同蟲株成熟卵囊中的葡萄糖含量時，可以排除甘露醇的干擾。

2．2敏感株與各種耐藥株孢子化成熟卵囊中葡萄糖含量的比較

經(jīng)過分別對9株參試蟲株柔嫩艾美耳球蟲敏感株和各種耐藥株孢子化成熟卵囊中葡萄糖含量的測定，并經(jīng)統(tǒng)計分析，結(jié)果見表3。從表3可見，敏感株孢子化成熟卵囊中的葡萄糖含量顯著低于各種耐藥株成熟卵囊中的葡萄糖含量，經(jīng)統(tǒng)計分析，耐藥株與敏感株差異極顯著（P＜0．01），因此，敏感株與耐藥株成熟卵囊之間葡萄糖含量存在極顯著的差異。而在各耐藥株之間，無論是實(shí)驗(yàn)室誘導(dǎo)耐藥株，還是野外耐藥株，它們之間成熟卵囊中的葡萄糖含量無顯著差異（P＞0．05）。這一結(jié)果表明了柔嫩艾美耳球蟲成熟卵囊中的葡萄糖含量增高與耐藥性有著直接聯(lián)系，同時也為解釋敏感蟲株總是比耐藥蟲株容易喪失活力提供了一個理論依據(jù)。

3小結(jié)與討論

1）本文應(yīng)用紫外可見分光光度計，以葡萄糖試劑為對照品測定了9株柔嫩艾美耳球蟲敏感株與耐藥株成熟卵囊中的葡萄糖含量，方法簡便，結(jié)果可靠。

2）各球蟲耐藥株成熟卵囊中的葡萄糖含量與敏感株相比顯著增高，這可能與耐藥蟲株在對抗藥物作用時需消耗大量能量有關(guān)，換言之，球蟲敏感株的成熟卵囊中的葡萄糖含量較低，因而在對抗球蟲藥物作用時很容易被殺死。至于耐藥株的成熟卵囊中葡萄糖含量升高的機(jī)理還有待進(jìn)一步探索。

3）對于柔嫩艾美耳球蟲卵囊中的葡萄糖含量有資料［6］顯示為300 μmol／L，當(dāng)將其與本文劃為同一單位時，其含量僅只有0．3 μmol／mL，但文獻(xiàn)中并未說明測定的方法，而用本方法測定的柔嫩艾美耳球蟲成熟卵囊中的葡萄糖含量遠(yuǎn)比資料中顯示的要高，卻能區(qū)分柔嫩艾美耳球蟲敏感株和耐藥株成熟卵囊之間葡萄糖含量的差異。

4）葡萄糖是自然界分布最廣且最為重要的一種單糖，屬中性糖之一。葡萄糖在生物學(xué)領(lǐng)域具有重要地位，是所有動物生命活動中不可缺少的物質(zhì)，是所有活細(xì)胞的能量來源和新陳代謝中間產(chǎn)物。而對雞球蟲這類原生動物體內(nèi)的葡萄糖代謝的機(jī)理還知之甚少。

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