時間：2023-03-14 14:48:01
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關鍵詞 多學科 跨大學科平臺 研究生培養(yǎng)
在我國研究生規(guī)模化教育的背景下，提高研究生教育質量，培養(yǎng)高層次創(chuàng)新人才是深化研究生教育改革的核心問題。當今，不同學科的交叉融合成為優(yōu)勢學科的發(fā)展點、新興學科的生長點、重大創(chuàng)新的突破點，同時也是人才培養(yǎng)的制高點。構建跨大學科的科研平臺，探索跨學科研究生培養(yǎng)新模式成為解決高層次創(chuàng)新型人才培養(yǎng)核心問題的重要途徑。
1.跨大學科的科研平臺構建的必要性
隨著研究生招生規(guī)模持續(xù)增長和研究生培養(yǎng)的多樣化發(fā)展，跨學科、跨專業(yè)研究生的培養(yǎng)質量和創(chuàng)新能力成為高校關注的重要問題，而科研平臺是支撐學科建設、布局研究領域、整合科技資源、聚集科研人才、爭取重大項目、培育重大成果、促進合作交流的基礎，也是高層次人才培養(yǎng)的關鍵，科研平臺水平是高校教學、科學研究、人才培養(yǎng)、學科建設和管理水平的重要標志。圍繞著創(chuàng)新能力提升、高層次人才培養(yǎng)的核心任務，進行科研平臺的整體謀劃和布局調整，以跨學科大平臺的概念進行平臺構建成為必要。重慶郵電大學適時進行了科研大平臺的謀篇布局和規(guī)劃發(fā)展，其中光電科研大平臺是跨學科大平臺中的典型實例。
2.工理結合的光電科研大平臺
光電科研大平臺包括中央與地方共建光電器件及系統(tǒng)科研和能力提升平臺、微電子工程重點實驗室、中地共建光信息材料實驗室、中地共建射頻技術平臺，其整體統(tǒng)一在光電信息感測與傳輸技術重慶市科委重點實驗室下，是整合光電工程學院、數(shù)理學院等多個學院的科研能力，共同構成的覆蓋光電產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的光電科研大平臺，平臺示意圖如圖1所示。平臺支撐電子科學技術、光學工程、理論物理、生物醫(yī)學工程等多學科的發(fā)展，并對信息與通信工程、控制科學與工程等學科的形成有力輻射。大平臺學科涉及面廣，學科交叉明顯，為跨學科的應用型、復合型、創(chuàng)新型高層次人才提供了支撐。
3.光電科研大平臺的研究生培養(yǎng)方向與內容
本跨學科科研平臺主要在光電感測材料、光電感測器件與技術、光電信息傳輸體制與系統(tǒng)三個方向進行研究和高層次人才培養(yǎng)。三個方向彼此關系密切，有機結合，支撐了電子科學技術、光學工程、理論物理、生物醫(yī)學工程等多學科的發(fā)展和高層次人才培養(yǎng)。
①光電信息材料的理論與技術
光電信息理論與技術體系的形成是光電感測技術應用的重要支撐，是發(fā)展新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的物質基礎和技術關鍵。關于光電信息材料的理論與技術的研究近年來在國際國內都十分活躍。本研究方向以信息技術領域的新型功能材料為主要研究對象，以材料的計算機模擬、設計和仿真為主要研究方法，為新型光電信息材料，特別是新型光電傳感材料的研發(fā)和改進提供理論指導，并在光電功能轉化、光纖放大器、生物熒光探針等技術方面進行探索。本方向的研究能夠有力支持理論物理專業(yè)、電子科學與技術中物理電子學專業(yè)的研究生培養(yǎng)。
②光電感測技術與器件
本方向主要對光電感測機理與技術、光電感測器件的設計與工藝技術進行研發(fā)。在光電感測機理方面，在光電信息材料理論與技術研究的基礎上，針對位移、振動、角速率、光譜、光熱、氣體痕量分析、生命體征信息等感測對象，對其感測機理進行探索，對慣性傳感、光纖傳感、溫度傳感、光敏傳感、氣敏傳感以及MEMS傳感等單元感測技術進行探討，對感知器件及系統(tǒng)的設計提出新的方案。在光電感測器件的設計與工藝技術方面，根據(jù)光電器件的基礎理論及關鍵工藝技術，結合感測信息對象的需求，開展MOEMS傳感器、角速率傳感器、振動傳感器、溫度傳感器、氣敏傳感器等器件及系統(tǒng)的設計與加工工藝技術研究，以此為基礎，研究感測片上微系統(tǒng)、光電混合微系統(tǒng)集成等工藝，為光電信息的傳輸與系統(tǒng)設計提供依托。本方向是電子科學與技術、光學工程研究生培養(yǎng)的重要方面。
③光電信息傳輸體制與系統(tǒng)
光電信息傳輸?shù)哪康氖菍⒐怆娖骷兄獧z測到的信息傳送至上層應用，是感知層與應用層之間的連接紐帶，負責總體數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)控制，提供傳輸連接服務和數(shù)據(jù)傳輸服務。在研究方向一光電材料理論探索和研究方向二光電感測器件設計的支撐下，結合國內外的技術發(fā)展和技術趨勢，本研究方向重點面向智慧醫(yī)療應用，主要攻克體征信號處理、信息傳輸體制與標準、微系統(tǒng)結構與應用集成等方面的技術難題，形成智慧醫(yī)療與健康信息服務領域完整的自主知識產(chǎn)權，形成基于光電感測與傳輸?shù)墓残约夹g體系，為光電技術的工程化應用提供支撐。本方向是電子科學與技術、生物醫(yī)學工程、通信與信息工程研究生培養(yǎng)重要依托。
4.基于跨學科科研大平臺的研究生培養(yǎng)導師團隊建設
學校在研究生培養(yǎng)過程中長期堅持導師團隊的管理方式。基于跨學科科研大平臺的研究生培養(yǎng)首先必須構建具備多學科學術背景、學術經(jīng)歷和研究領域的教學科研團隊。在光電大平臺基礎上，所涉學院密切合作，形成了一支高素質的學緣結構、學歷結構、學科結構合理的導師團隊。團隊擁有研究生導師30余名，重慶市學術技術帶頭人1名，重慶市巴渝學者1名，擁有智慧醫(yī)療系統(tǒng)與核心技術重慶高校創(chuàng)新團隊，同時集成電路設計團隊獲得中國僑界創(chuàng)新團隊貢獻獎。團隊具有指導電子科學與技術、光學工程、理論物理、生物信息工程、信息與通信工程等多學科研究生的多年經(jīng)驗，為跨學科研究生師生團隊培養(yǎng)模式的具體實施提供了人才保障。
5.人才培養(yǎng)成效
近5年來，本平臺在其他高校掛靠招收博士研究生3人，授予博士學位人數(shù)2人。累計招收碩士研究生已達到600余人，授予碩士學位人數(shù)超過400人，有20余名碩士生獲得重慶市優(yōu)秀碩士學位論文。在“挑戰(zhàn)杯”等科技競賽中上百人次獲獎。同時，注重研究生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)和提高，健全了研究生培養(yǎng)保障體系和質量監(jiān)控制度，保障了人才培養(yǎng)的質量。
參考文獻：
關鍵詞：中國特色基層型大學；應用物理學專業(yè)；人才培養(yǎng)模式；應用型人才；理工交融
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）53-0194-02
應用物理學專業(yè)是荊楚理工學院新辦的本科專業(yè)之一，2012年我校提出了“建設中國特色基層型大學[1]”的辦學定位，根據(jù)學校的總體定位和社會、企業(yè)對應用物理學專業(yè)人才的需求，我們對應用物理學專業(yè)的培養(yǎng)模式進行了改革，同時對人才培養(yǎng)方案進行了修訂。在硬件和軟件資源都不太豐富的情況下，地方高校如何培養(yǎng)出較高水平的、符合社會需要的畢業(yè)生呢？除了最大限度地整合、優(yōu)化、利用資源外，人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新也是一個重要的環(huán)節(jié)，除了要吸收一流院校應用物理學專業(yè)的先進培養(yǎng)模式外，還要結合自己的實際情況，體現(xiàn)自身的辦學特色。首先專業(yè)方向上不能求多，國內很多院校的應用物理學專業(yè)都設置了幾個專業(yè)方向，例如有光電、材料、電子等方向，而我校在有限的師資力量和實驗設施的情況下，選擇光電信息技術作為專業(yè)培養(yǎng)方向，集中精力辦好一個專業(yè)方向。其次培養(yǎng)模式要體現(xiàn)實用性，要密切與企業(yè)結合，爭取定單式培養(yǎng)，要將企業(yè)的需求融入到培養(yǎng)模式當中來，讓學生畢業(yè)后有一技之長，到企業(yè)后能馬上從事相關工作。通過到武漢光谷信息園、荊門東光電子廠等企業(yè)調研和論證，并查閱參考了潘懋元教授的“高等學校分類理論”、“應用型本科院校人才培養(yǎng)的理論與實踐研究”、“高等教育大眾化理論體系”等相關資料[2]，并且根據(jù)我校“中國特色基層型大學”的理論與實踐，依托學校的工科優(yōu)勢和社會對應用物理學專業(yè)人才的需求，最終確定了“夯實基礎，理工融合，突出應用”的復合型應用人才培養(yǎng)模式。
一、應用物理學專業(yè)人才的培養(yǎng)定位與培養(yǎng)目標
我校最初設置應用物理學專業(yè)時，專業(yè)定位主要是面向物電方向，學生就業(yè)面窄，專業(yè)沒有特色，不能順應時展的需求，通過到沿海和周邊城市進行調研，發(fā)現(xiàn)目前我國光電產(chǎn)業(yè)每年以20%的速度增長，約占全球市場的5%，從業(yè)人員需求達20萬人，其中研發(fā)和制造方面的人員需求將達到3萬人左右，湖北地區(qū)也將占到可觀的份額，但目前研發(fā)人才奇缺，復合光電專業(yè)的高層次物理類人才將會有較高的就業(yè)率。近年來，武漢“中國光谷”的光電子信息產(chǎn)業(yè)基地，極大地帶動了太陽能光伏產(chǎn)業(yè)、光電子產(chǎn)業(yè)以及相關產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，此類高級專業(yè)技術人才將大受青睞，因此將原來的專業(yè)定位改為培養(yǎng)光電方面的高級應用型人才。本專業(yè)開設光電信息技術方向，直接對接企業(yè)在信息顯示與光電技術產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展形勢下對人才的需要，體現(xiàn)了“理工交融[1]”和融入?yún)^(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的培養(yǎng)理念。修訂后的培養(yǎng)目標：培養(yǎng)適應社會與經(jīng)濟發(fā)展需要，德、智、體全面發(fā)展，具有系統(tǒng)、扎實的數(shù)學和物理學基礎，掌握光電子信息的基礎理論和實踐技能，能在光纖通信、光電信息獲取及處理等領域從事研究、開發(fā)及維護等方面工作，具有較強綜合能力的高級應用型人才。
二、應用物理學專業(yè)人才培養(yǎng)方案的修訂
人才培養(yǎng)的核心在于制訂科學合理的人才培養(yǎng)方案，培養(yǎng)方案是專業(yè)開展各項教學活動的主要依據(jù)，是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的根本依據(jù)。因此，圍繞新的培養(yǎng)目標制定完善的人才培養(yǎng)方案是必須解決的首要問題。專業(yè)重新定位以后，我專業(yè)積極申報了《地方院校應用物理學專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究》、《應用物理學專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革研究》課題，項目組在仔細調研國內高校應用物理學專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀、人才培養(yǎng)模式及相應專業(yè)培養(yǎng)計劃[3]的基礎上，結合應用物理學專業(yè)在21世紀經(jīng)濟、科技、社會發(fā)展中的地位和作用，對應用物理學專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行了較大的修訂。課程體系設置的原則是：開放課程體系，整合同類課程，平臺與模塊結合，突出專業(yè)教學，體現(xiàn)全球化視野[3]。其中通識課為校一級課程，即人文課程和工程類基礎課。學科基礎課為院一級課程，強調專業(yè)理論素質的培養(yǎng)。專業(yè)方向課是根據(jù)學生意愿和專業(yè)所在行業(yè)的實際需要，靈活設置不同方向的課程模塊。上述三方面課程的比例為4∶3.5∶2.5，其中實踐課與理論課的比例為4∶6，且實踐教學課程不少于45周。在具體設置課程時優(yōu)選教學內容，整合重組學科基礎課，研究課程之間的銜接，橫向貫通理論教學與實踐教學之間的聯(lián)系。修訂后的培養(yǎng)方案加大了實踐教學比例，降低了基礎課程的課時量，加開了光電方向限選課，以滿足應用型人才培養(yǎng)的實際需要。培養(yǎng)方案對課程采用了模塊式的設置，整個課程體系分為4個模塊，每一個模塊可以看成一個課程群。
第一個模塊由思想政治教育課和基礎文化素質教育課構成，其中包括了基本原理、思想和中國特色社會主義理論體系概論、大學英語、計算機基礎和體育等課程，培養(yǎng)學生良好的思想素質，增強英語、計算機應用能力，促進學生身心全面發(fā)展。
第二個模塊由學科基礎課和專業(yè)主干課構成，其中包括高等數(shù)學、普通物理、四大力學、數(shù)字電子技術、模擬電子技術、信號與系統(tǒng)、物理實驗、電子技術實驗等課程，讓學生掌握物理、電子方面的基本知識，為學生以后的學習打下了堅實的基礎。
第三個模塊由專業(yè)限選課構成，其中包括光電子技術、光電探測與信號處理、激光原理及技術的課程，這部分課程也是培養(yǎng)方案的特色，是培養(yǎng)目標在培養(yǎng)方案中的體現(xiàn)，該模塊緊緊依托光電行業(yè)背景，培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力，為學生以后從事光電方面的工作奠定基礎。
第四個模塊由專業(yè)拓展選修課構成，該模塊包含了光電前沿、智能通訊等方面的課程，拓寬學生的知識面，為學生的就業(yè)打好理論基礎。
這四個模塊各成系統(tǒng)、相互牽連、層層遞進，緊密結合專業(yè)培養(yǎng)目標和定位，科學合理地構成了應用物理學光電方向課程體系。目前該方案已經(jīng)實施，效果明顯。
三、應用物理學專業(yè)人才培養(yǎng)途徑上的創(chuàng)新
為提高人才培養(yǎng)質量，我們在學生的培養(yǎng)途徑上進行了積極的探索，采取了相應的措施，制定了相關的制度。這些制度的實施，極大地提高了學生的綜合素質。
1.本科生導師制度[4]。為了更好地提高辦學質量，增強學生的學習興趣，實現(xiàn)學生的跟蹤培養(yǎng)，我院組織了一支高素質的本科生導師隊伍，隊伍中的人員由教授、博士和重點大學的碩士組成。從大學二年級開始由學生自主選擇導師，每個導師根據(jù)學生的具體情況，實施個性化指導，不僅指導學生進行科學研究，撰寫畢業(yè)論文和參加各種科技競賽，還要不斷地和學生進行思想交流，引導學生身心健康發(fā)展。本科生導師制的實施，大大提高了學生實踐創(chuàng)新能力，充分尊重和發(fā)展了學生的個性。
2.開展物理創(chuàng)新實驗競賽活動，提升學生綜合素質。我院每年舉辦一次物理創(chuàng)新實驗競賽活動，并成立了物理創(chuàng)新實驗興趣小組，建立了物理創(chuàng)新實驗室，指派經(jīng)驗豐富的實驗教師對學生進行指導，開展物理創(chuàng)新實驗。該項措施不僅培養(yǎng)了學生的動手操作、撰寫論文、相互交流與協(xié)作等能力，也開拓了學生的視野，豐富了學生的知識，提高了學生的綜合素質。通過活動的開展，我院學生取得了喜人的成績，去年獲得了四項國家發(fā)明專利，兩項湖北省大學生科研成果獎及湖北省物理創(chuàng)新實驗競賽三等獎等獎項。
3.校企合作，促進就業(yè)。依托荊門市周邊企業(yè)，大力推進校企合作。去年我們與荊門天合源電子有限公司簽訂了校企合作協(xié)議，通過引進來的方式，聘請企業(yè)的高水平工程師、核心技術人才和一線操作工人到我院講學，講授專業(yè)知識，交流工作經(jīng)驗，傳授操作技能，使學生的學習與社會的需求接軌。這種方式，豐富了學生的知識，提高了學生的操作技能，更實踐了我校“中國特色基層型大學[1]”的辦學定位，達到了服務基層、服務社會的目的。
4.鼓勵學生繼續(xù)深造，提升辦學水平。學院把學生考研作為一項常規(guī)的工作來抓，每學年選派優(yōu)秀的教師對考研的學生進行輔導，并安排專門的教室讓學生安心學習。每學期舉辦一次考研座談會，邀請已經(jīng)考上和正在攻讀碩士的畢業(yè)生與在校生進行交流，傳授他們的學習經(jīng)驗。通過這種方式一部分成績優(yōu)秀的學生脫穎而出，走上了更高的臺階。我專業(yè)近三年研究生錄取比例直線上升，今年更是達到了學生總人數(shù)的30%，其中有五名同學被一本院校錄取，成績喜人。
5.加大實驗室建設投入，提高辦學質量。我們積極申報校級實驗室建設項目，爭取購買一批光電子信息方面實驗儀器，加強學生動手操作能力，為學生就業(yè)打好實踐基礎。今年學校總共投入120萬元為我專業(yè)添置了新實驗儀器，豐富了實驗教學，提高了辦學水平。
我校應用物理學專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革中的一些思考和做法，在人才培養(yǎng)實踐中取得了初步成效。如何在地方本科高校向應用技術大學轉型的新形勢下，真正實現(xiàn)“夯實基礎，理工融合，突出應用”的復合型應用人才培養(yǎng)模式還需要在實踐中進一步探索。
參考文獻：
[1]吳麟章.中國特色基層型大學的理論與實踐探索[J].荊楚理工學院學報，2011，（8）：5-9.
[2]潘懋元.中國高等教育大眾化的理論與政策[M].廣東高等教育出版，2008，（12）.
我院在1991年建校之初開設的電子信息工程（通信方向）這個專業(yè)方向，目前已培養(yǎng)了成千上萬的移動通信人才。但是隨著我國通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭迅猛。固話市場已沒落了，移動市場更新?lián)Q代在加速行進中，1G設備早已慘遭淘汰，2G用戶早已普及，3G＼4G如雨后春筍。我校移動通信教學內容和體系已經(jīng)落后市場對移動人才的需求。為了有效應對移動市場的需求，學校的移動通信的課程也要進行相應的改革。
改革之初，《移動通信》課程的教學現(xiàn)狀如表1：
從上表可見，移動通信課程從上面六個方面都有不同程度的欠缺。尤其是以下兩點：
一是實踐教學所占比重不足，實驗室設備比較簡陋，學生也沒有實習場所。
二是不能充分利用網(wǎng)絡資源教學，可用教學軟件太少，不能滿足教學需求。
通過一年的教學改革，已取得的教學成果總結如下：
一是授課過程中，注重幾代移動通信系統(tǒng)的關聯(lián)和繼承發(fā)展性，注重移動通信的網(wǎng)絡結構和全程全網(wǎng)概型的建立。例如屬于3G主流標準之一的cdma2000就是2G標準的之一的IS-95 CDMA平滑過渡而來。另一個3G標準WCDMA也是在2G標準GSM及2.5G標準GPRS的核心網(wǎng)的基礎上，更換基站設備得到的。所以2G依然是講課的重點，蜂窩式的網(wǎng)絡結構依然是難點。有些教科書中把調制方式和均衡技術列為重點內容，我們在授課當中，把這部分給略去，因為在通信原理這門課中已經(jīng)講過。另外有些書把無線局域網(wǎng)列為主要內容，我覺得要根據(jù)課時適當介紹一到兩次課就行了。所以選擇教科書是非常重要的。在多媒體教學中，制作一些FLASH的動畫有助于學生對重點難點內容的理解。我們制作了很多教學動畫，如網(wǎng)絡結構，信道組成等等，使教學生動形象，很受學生的歡迎。
二是考核方式的多樣化：如在授課過程中，指導同學們對3G、4G的發(fā)展，基站的建立及未來的移動發(fā)展等感興趣的知識為內容，查閱文獻資料寫成小論文作為考試成績的一部分。另外用TD-SCDMA仿真軟件建立移動通信網(wǎng)，用MATLAB仿真同頻干擾等作為考試成績的一部分。
三是充分利用網(wǎng)絡資源，構建課程資源的網(wǎng)絡平臺。重視優(yōu)質教學資源和網(wǎng)絡信息資源的利用，把現(xiàn)代信息技術作為提高教學質量的重要手段，不斷推進教學資源的共建共享，提高優(yōu)質教學資源的使用效率，擴大受益面。可以建一個具有解答問題、提供更深更廣的3G系統(tǒng)知識和技術，反映學生要求等功能的課程資源網(wǎng)絡平臺。一方面能對教學起到輔助作用，以適應教學課時減少、學生學習能力差異的需要，較好地解決學時與教學量、深與淺的矛盾；另一方面又有利于形成一個動態(tài)的教學反饋機制，以達到建立最優(yōu)的教學模式的目的。
四是實踐環(huán)節(jié)：我校引人了華為的商用機作為3G的核心網(wǎng)，組建的現(xiàn)代化的3G實驗室。09屆的學生已經(jīng)在這個實驗室進行了為期兩周的課程設計。另外，我們已經(jīng)著手與本地的電信運營商的代維商合作，讓學生們能在現(xiàn)場進行觀摩學習，了解通信機房，基站的運行設備與現(xiàn)場技術人員交流。另外，學生利用假期到生源所在地的通信企業(yè)實習，為以后的工作和進一步的深造打下堅實的基礎。
總結：通過這一年的教學改革，目前的教學現(xiàn)狀是：
學生的教學評價良好。
參考文獻：
[1].啜鋼；王文博；齊兆群；孫卓；；移動通信精品課程教學改革實踐與探討[J]；北京郵電大學學報（社會科學版）；2009年04期
8月8日―8月12日
會議名稱:2009中國數(shù)字電視與網(wǎng)絡發(fā)展高峰論壇
會議地址:內蒙古滿洲里市
會議簡介:會議將邀請國家廣電總局、工業(yè)和信息化部相關部門領導介紹行業(yè)政策,邀請中國電子學會有線電視綜合信息技術分會委員、中國新聞技術工作者聯(lián)合會多媒體專業(yè)委員會委員,以及各級廣電局、電視臺、有線網(wǎng)絡公司、監(jiān)測臺等單位的主管領導和技術骨干,寬帶網(wǎng)絡運營商、節(jié)目和內容制作公司、技術與設備研發(fā)、生產(chǎn)單位的高層領導、權威專家做專題演講,參與互動交流,為數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)鏈的各方提供交流平臺。
會議組委會:
通信地址:北京復外大街2號廣電總局科技委
電話:010-86091903:
傳真:010-86093784
聯(lián)系人:白 華 13910158661 010-86091903
E-mail:
黃 英 13661317698
E-mail:huang.省略
8月19日―8月20日
會議名稱:第六屆中國國際手機科技展覽會
會議地址:深圳會展中心
會議簡介:會議將有移動終端廠商、手機設計供應商、芯片制造商、OEM/ODM/EMS廠商、解決方案供應商、移動通信軟硬件及各類設備供應商、模塊與硬件平臺廠商、配套產(chǎn)品供應商參加,就行業(yè)最新的產(chǎn)品與技術進行全方位展示。
會議組委會:
地址:深圳市福田區(qū)紅荔西路7002號
第一世界廣場A座9E
電話:0755-82969652
電子郵箱:zhongrui6688@163.省略
企業(yè)報名
電 話:021-51801336―810/814/815
傳 真:021-58954223
E-mail:bp@u2ipo.省略
8月23日―8月24日
會議名稱:三網(wǎng)融合2009中國峰會
會議地址:北京京都信苑飯店
會議簡介:會議研討的主題為“直面金融危機 振興產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟”。會議將專門出版《“三網(wǎng)融合”論文集》,特邀相關領域的專家撰文并廣泛向社會各界征集優(yōu)秀論文,探討“三網(wǎng)融合”的政策、管理、技術及業(yè)務的融合方向,為振興我國信息產(chǎn)業(yè)、文化產(chǎn)業(yè)建言獻策,優(yōu)秀論文還將在《廣播電視學刊》、《北京郵電大學學報》發(fā)表。
會議組委會:
報名熱線:13488818588
宋苑 010-63356730轉607songyuan@sarft.省略
贊助聯(lián)系:
馬可 010-63356730/6731轉614
13810179220make@sarft.省略
8月26日―8月27日
會議名稱:第五屆數(shù)字新媒體高峰論壇
會議地址:北京皇家大飯店舉辦
會議簡介:本屆論壇將結合今年廣電的發(fā)展方向,圍繞“CMMB/網(wǎng)絡電視IPTV/新電視”的三大展會亮點,就新媒體與三網(wǎng)融合、地面數(shù)字電視推廣、CMMB手持電視新進展、直播衛(wèi)星電視的發(fā)展幾大主題展開深入交流和探討,展示最新發(fā)展成果。
會議組委會:
電話:010-86091499 13911870115
郵箱:songying@abrs.省略
8月26日―8月29日
會議名稱:第十八屆北京國際廣播電影電視設備展覽會 (BIRTV2009)
會議地址:北京中國國際展覽中心
會議簡介:此次展會將展出廣播、電視專業(yè)音視頻設備、制作設備、發(fā)射設備、有線電視、燈光、網(wǎng)絡多媒體、計算機、測試設備、數(shù)字電視、高清晰度電視、寬帶技術、INTERNET技術和產(chǎn)品、轉播車、電影制作和放映設備等。
會議組委會:
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8月27日―8月29日
會議名稱:2009年中國(成都)電子展覽會
會議地址:成都世紀成新國際會展中心
會議簡介:展會邀請各類新型電子元器件、軍品類元器件、集成電路、電子工具、材料、電子基礎裝備、電子測量儀器及自動測試系統(tǒng)、電磁兼容測試設備與儀器、計算機通訊網(wǎng)絡測試設備與儀器等廠商參展。
會議組委會:
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聯(lián)系人:王青山 先生
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8月31日―9月2日
會議名稱:第15屆華南國際電子生產(chǎn)設備暨微電子工業(yè)展覽會
會議地址:深圳會展中心
會議簡介:展會分為測試測量板塊、電子元器件板塊、電子工業(yè)分包服務板塊等三大板塊上百種產(chǎn)品,展示國內最新電子及微電子產(chǎn)品以及技術。
會議組委會:
聯(lián)系地址:上海市淮海中路775號新華聯(lián)大廈8樓勵展博覽集團上海分公司
電話:021―51535100
傳真:021―51535248
電子郵箱:mike.省略
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聯(lián)系人:鄧萌
9月展會一覽
9月6日―9月9日
會議名稱:第11屆中國國際光電博覽會
會議地址:深圳會展中心
會議簡介:總展出面積70000。屆時,三大專業(yè)展會――光通信傳感與激光紅外展;精密光學展;LED展同期展出,將匯聚超過2100家國內外光電企業(yè)亮相,展示當前世界光電產(chǎn)業(yè)最新產(chǎn)品與技術。
會議組委會:
聯(lián)系地址:深圳市南山區(qū)海德三道海岸城東座607室
電話:0755-86290901 86290817
傳真:0755-86290951
電子郵箱:
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上海聯(lián)絡處涂小華小姐
上海市閔行區(qū)顓橋鎮(zhèn)中春路2666號#201108
電話:86-21-6442-9709
傳真:86-21-6442-9708
E-mail: teema@huanhsin.省略
廈門聯(lián)絡處許瑋英小姐
廈門市仙岳路860號臺商會館12樓
電話 :86-592-553-8821
傳真:86-592-556-9880
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臺中辦事處梁士潤先生
臺中市40767工業(yè)區(qū)一路70號8樓
電話:886-4-2350-3278
傳真:886-4-2350-3225
E-mail:teema.central@msa.省略
高雄辦事處許順德先生
高雄市80247苓雅區(qū)四維四路3號11樓之1
電話:886-7-331-8724
傳真:886-7-335-5352
E-mail:teema.south@msa.省略
東京辦事處蔡蕙如小姐
108-0073日本國東京都港區(qū)三田1-2-18、TTDビル3
電話:81-3-5419-3860
傳真:81-3-3455-5079
E-mail: tsai@itri-tokyo.省略
網(wǎng)址:省略
聯(lián)系人:姜 驥
9月19日―9月21日
會議名稱:第二屆中國西安國際數(shù)字科技博覽會
會議地址:西安曲江國際會展中心(B1/B2/B3館)
會議簡介:將設置數(shù)字產(chǎn)品館及數(shù)字應用館兩個主題館,組織高尖端的高新科技成果、3G通訊技術(服務)、數(shù)字及IT產(chǎn)品展銷與體驗等展覽展示、主題會議論壇、數(shù)字娛樂活動等內容為主要組織形式,突出本屆“數(shù)博會”國際化、專業(yè)化、精品化、前瞻化的特點和優(yōu)勢。為參展商提供交流、交易的平臺。
會議組委會:
聯(lián)系地址:西安西部文化產(chǎn)業(yè)博覽會有限公司
電話:0086-029-62885794 62885717
傳真:0086-029-62885714 62885868 62885744
9月21日―9月23日
會議名稱:2009年歐洲光通訊展(ECOC 09)
會議地址:奧地利 維也納
會議簡介:ECOC是歐洲規(guī)模最大的光纖通訊展會,將吸引全球超過400家的廠商前來參展。該展每年都會結合歐洲光電通訊研討會以擴大展會規(guī)模及行業(yè)影響力,此研討會在過去的10多年里,總共發(fā)表了4000多篇關于光電通訊產(chǎn)業(yè)的研究報告。同時,參展者更能夠率先見到業(yè)界最新開發(fā)的產(chǎn)品。無源器件 / 光纖、光纜 / 有源器件 / 數(shù)據(jù)通信設備 / 測試儀器儀表 / 光纖生產(chǎn)設備 / 光網(wǎng)絡及系統(tǒng) /光學薄膜 / 網(wǎng)關及路由設備 / 光源 等光通訊及其周邊產(chǎn)品將一一亮相會展。
會議組委會(國內機構):
聯(lián)系地址:深圳市福田區(qū)振中路瑋鵬花園7棟 14H-I14A
電話:0755-83985667-845
傳真:0755-83985345
電子郵箱:jimhuang@acemarketing.省略/
網(wǎng)址: 省略
聯(lián)系人:黃靜/Jim移動電話15999517924
9月14日―9月15日武漢
9月17日―9月18日東莞
9月22日―9月23日成都
會議名稱:第十四屆國際集成電路研討會暨展覽會(IIC-China 2009)
會議地址:
•武漢會場―武漢科技會展中心
•東莞會場―廣東現(xiàn)代國際展覽中心3A展區(qū)
•成都會場―成都香格里拉大酒店巴蜀郡會議廳
會議簡介:IIC-China 將于9月同時在武漢、東莞、成都三地順日拉開會展大幕。ADI、Altium、Cyan、Micrel、Numonyx、Linear 、TI 及 HDMI 等全球領先廠商悉數(shù)到場,在展會上您可以了解到光電產(chǎn)業(yè)前瞻思想,掌握最新技術并采購優(yōu)質產(chǎn)品,讓您的企業(yè)持續(xù)領先!
會議組委會:
IIC-China查詢熱線
Justin Chan
justin@globalsources.省略
電話: (86-21)2327 0199
臺灣 Pauling Yang
pyang@globalsources.省略
電話:(82-2) 3473 9200 分機2011
新加坡Perry Tan
perrytan@globalsources.省略
電話:(972-50) 574 6205
日本Sumio Ishige
sumioi@globalsources.省略
電話:(1-435) 676 8788
9月22日―9月25日
會議名稱:阿根廷國際通訊設備技術展覽會
會議地址:布宜諾斯艾利斯
會議簡介:參展預計公司200家,展地規(guī)模1萬平米,專業(yè)觀眾2.8萬人次。展品范圍包括:信息通信服務;信息通信交換、傳輸技術與設備;通信終端設備及配套產(chǎn)品;電信增值業(yè)務;下一代網(wǎng)絡、網(wǎng)絡電視、網(wǎng)絡游戲、互動娛樂產(chǎn)品及服務;數(shù)碼技術及產(chǎn)品;計算機硬件設備與軟件產(chǎn)品;數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡技術及相關產(chǎn)品;通信電源、儀器儀表、通信機房用品、辦公自動化設備;信息家電;通信電子元器件;通信終端配件;其它信息通信配套產(chǎn)品、消費電子產(chǎn)品等。
會議組委會(國內機構):
聯(lián)系地址:北京市朝陽區(qū)慈云寺一號院東區(qū)國際公寓
電話:86-10-85912831/2861
傳真:86-10-859122857
網(wǎng)址:省略
聯(lián)系人:張冬華 手機電話:13801391767 Msn:summer_zdh@hotmail.省略
（蚌埠學院 數(shù)學與物理系，安徽 蚌埠 233030）
基金項目：基金項目：專業(yè)結構調整服務地方發(fā)展計劃（2013zytz077）、校級大學物理團隊項目（2013jyxmo5）、蚌埠學院2015年院級科研項目（2015ZR17）、蚌埠學院2012年院級重點教研項目（JYLZ1205）
摘 要：較化學檢測法等傳統(tǒng)環(huán)境污染檢測方法，光學測量方法以其無可比擬的優(yōu)勢廣泛應用于環(huán)境污染物的檢測及監(jiān)測，近幾十年來發(fā)展迅速，并具有廣泛的應用前景。隨著激光技術和計算機技術的發(fā)展，光學測量方法也隨之變革。例如激光光譜對特定氣體的檢測（LASAIR系統(tǒng)），紫外差分光學吸收光譜儀（DOAS系統(tǒng)）和傅里葉變換紅外干涉儀（FTIR系統(tǒng)）等，都為這一變革提供有力的佐證。論文介紹光學顯微鏡檢測方法，光學分析方法以及光電檢測技術，重點分析光學顯微鏡檢測方法在環(huán)境監(jiān)測中的應用、光學分析方法在水質檢測領域的應用、光電檢測技術在環(huán)境監(jiān)測中的應用，光學測量方法的最新發(fā)展方向。
關鍵詞 ：光學顯微鏡；光電檢測技術；光譜學分析法；DOAS系統(tǒng)；FTIR系統(tǒng)；LASAIR系統(tǒng)
中圖分類號：O439文獻標識碼：A文章編號：1673-260X（2015）08-0005-04
隨著現(xiàn)代科技的不斷更新與物質生活的高度發(fā)達，環(huán)境污染物的排放量日益增多，人們在享受著豐富物質生活的同時，也受到了環(huán)境污染帶來的沖擊，例如酸雨的侵害，霧霾天氣的影響，全球變暖導致的海平面上升等問題。傳統(tǒng)的檢測方法（如化學法），由于用時長、花費高、操作復雜，需要各個部門相互協(xié)作，甚至在檢測時都可能會產(chǎn)生環(huán)境污染物，越來越受到抵制。而光學測量方法在環(huán)境檢測方面，更能有效地避免這些弊端的產(chǎn)生。
在環(huán)境中，對于水質，有關部門主要通過對水質采樣、化驗、分析的方法實現(xiàn)對水質的監(jiān)控。對于水體富營養(yǎng)化的這種情況，有關部門通過光學顯微鏡直接對水體進行觀查即可。而對于重金屬污染過的水源，往往光學顯微鏡很難直接觀測出來，還要通過物理或化學的方法使重金屬沉積，沉淀或“染色”，才有可能觀察到。但是這種方法用時長，不利于及時了解水污染的情況，而且在使重金屬沉淀的方法中，有可能又會產(chǎn)生新的污染物，樣品處理又帶來了困難。由于光學顯微鏡很難實現(xiàn)對空氣的檢測，所以在環(huán)境監(jiān)測中用處并不大。這時人們聯(lián)想到，也可以通過光的其他特性來實現(xiàn)對環(huán)境的實時的監(jiān)控。而光電檢測技術（如外光譜法，激光光譜法等），人們可以直接檢測環(huán)境中的污染物，無需費時費力，既能實時地反映出污染物的量和濃度，又不會產(chǎn)生附加污染物，且在環(huán)境監(jiān)測中實用性很強。光電檢測技術利用光的光譜特性，可以在受污染的水中使用，也可以在工廠的排氣煙囪中使用，甚至可以專一地檢測某種氣體，例如，甲烷氣體，二氧化碳氣體，含硫化合物氣體等[1]。
1 光學顯微鏡檢測方法在環(huán)境監(jiān)測中的應用
在現(xiàn)實生活中，我們最易受到水污染帶來的侵害，水體富營養(yǎng)化一直是我們關注的重大問題，而光學顯微鏡在這方面的檢測應用極其廣泛。環(huán)境保護部門在水污染地需要將水質進行抽樣、化驗、分析、觀察，這時就要用到光學顯微鏡[2]。
1.1 細菌、霉菌檢測
水體細菌含量是人們辨別水質是否利于飲用的重要標準，如人們會對水中的大腸桿菌群檢測做一個革蘭氏染色鏡檢。
1.2 生物群落檢測
浮游植物是水域的初級生產(chǎn)者，繁殖速度很快。水體富營養(yǎng)化會促進其繁殖能力，從而影響水質的飲用安全。對浮游植物的檢測，離不開光學顯微鏡。光學顯微鏡直接對水質進行觀察監(jiān)測，每過一段時間，鏡檢跟蹤浮游植物的群落狀況，以判斷水體是否富營養(yǎng)化。
1.3 特殊物質檢測
石棉纖維被動物體吸入肺部后，容易沉著在肺泡內，影響動物體的呼吸，對動物體的健康影響很大。在用光學顯微鏡檢測時，必須用高倍鏡才能觀察到石棉纖維，因此，對光學顯微鏡的分辨率要求比較高。為確定肝癌細胞的使用量，需要用光學顯微鏡鏡檢肝癌細胞的復蘇狀況。
二噁英（Dioxin），是某些有害物燃燒后產(chǎn)生的脂溶性物質，不能被生物分解，具有很強的危害性。利用離體肝癌細胞的EROD與二噁英的復合毒性效應是生物學中的一種檢測方法。環(huán)境監(jiān)測部門也利用這種方法對環(huán)境中的石棉塵（石棉纖維）進行監(jiān)測。
在受污染的水體中，培養(yǎng)魚（一般選擇生長速度快的青魚）的受精卵，在魚卵孵化過程中，使用光學顯微鏡監(jiān)測受精卵的孵出率，并觀察胚胎發(fā)育過程中畸形胎所占比重。
1.4 環(huán)境毒性測試
根據(jù)所知的生物學，單細胞藻類有很強的繁殖能力。可以在水體中培養(yǎng)藻類，用光學顯微鏡觀察，監(jiān)測藻類世代的生長情況和藻類種群的變化情況，判斷水體中是否存在急性的毒性物質[3]。
2 光學分析方法在水質檢測領域的應用
物質在吸收光波后，會在某一波段有一個吸收峰，通過分析這個波段，就可以得出該物質的光譜特性，光學分析方法就是在此研究基礎上找到的一種測量方法[4]。反應靈敏度高，檢測速度快的優(yōu)點是人們在采用這種光學測量方法時首要的考慮因素。某些光學分析方法，人們往往既不需要像傳統(tǒng)檢測方法一樣去使用試劑，又不需要花費太多的精力去維護相關的儀器設備。近幾十年來，光學分析方法隨著科技的腳步，在水質檢測方面也跨上了一個新的臺階[5]。
2.1 比色分析法
比色分析法是指利用物質與物質之間的化學反應，獲得深顏色的溶液后，通過比較前后溶液的顏色深淺度來測量所含物質濃度的方法[6]。比色分析法主要用于水質中，有色重金屬離子的濃度檢測。但是，有些重金屬離子卻是無色的，例如一價銅離子溶液，這時可以根據(jù)其易被氧化的化學特性，將一價銅離子溶液氧化成藍色的二價銅離子溶液。比色分析法可分為目視比色分析法和光電比色分析法，兩種方法的測量原理均為朗伯－比爾（Lambert-Beer）定律。但是，目視比色分析法中，人的主觀判斷會影響未知量的測量，因此目視比色分析法準確度不高。而采用分光光度法的光電比色分析法，彌補了主觀判斷造成的失誤，未知量的準確度和靈敏度得到了提高。
通過了解，可以看出，使用比色分析法時，必須建立在顯色反應的基礎上，因此對溶液離子的化學性質要求比較高。人們可以采取目測的手段，也可以采用與離子反射或吸收波長相對應的單色光源進行檢測，還可以使用與高速計算機聯(lián)接的攝像頭進行圖像綜合對比分析。利用顯色劑的不同反應，比色分析法可被廣泛地應用在水質監(jiān)測方面以及測定受污染水質中的各類污染物濃度。
2.2 紫外光譜分析法
紫外光具有波長短，能量大，透過力強的特點，利用這一特點，人們可以通過紫外光譜區(qū)進行檢測。有機分子在紫外光譜區(qū)的吸收較強（其實就是高能量脈沖殺死了有機活性物質），因此適用于檢測水體有機污染物。紫外光譜分析法，分為單波長法，經(jīng)過多年探索研究后，發(fā)展為雙波長法，循序漸進到如今比較全面的全光譜法。對單波長法進行改進的雙波長法，在測量時，無需參比溶液即可消除混濁度的影響。全光譜法是在光譜分析儀的基礎上研究出的一種對待測溶液比較全面的檢測方法，包含了吸光度在全紫外光譜區(qū)所有有機污染物。
2.3 間接測定法
水質中，對重金屬離子的濃度還有一種間接檢測方法熒光分析法[7]。顧名思義，熒光分析法就是獲取重金屬離子的熒光圖像，再通過計算機編程處理，由此間接地測量出重金屬離子的濃度。在這一過程中，需要用到與重金屬離子相匹配的試劑。
2.4 直接測定法
直接測定法省去了間接測定法中匹配試劑的過程，檢測速度有所提高，但是卻要滿足物質本身就發(fā)射熒光（如葉綠素、水中有機物等）這一苛刻條件。不管是間接測定法還是直接測定法，都無法忽略光源的重要作用。尤其是在直接測定中，要求光源的發(fā)射光波長與物質的吸收光波長一致。激光光源由于其得天獨厚的優(yōu)點（單色性好、能量集中），受到了研究人員的高度關注，激光誘導熒光技術就是采用激光作為光源的熒光檢測技術。目前，激光光源在直接測定法中幾乎已經(jīng)取代了傳統(tǒng)光源的檢測地位。
3 光電檢測技術在環(huán)境監(jiān)測中的應用
雖然光學顯微鏡在水體污染的監(jiān)測中可謂嶄露頭角，但在空氣污染物的監(jiān)測中卻顯得捉襟見肘。空氣污染物通常指以氣態(tài)形式進入大氣層來物質（主要是人為污染，例如含硫化合物，二氧化碳氣體等等），其對人體或生態(tài)系統(tǒng)具有很不好的效應，例如酸雨，霧霾等等。隨著光學的發(fā)展，光電檢測技術逐步應用到現(xiàn)實生活中，尤其在環(huán)境監(jiān)測中，以其獨特的優(yōu)勢獲得了人們的青睞。
3.1 光電檢測技術的原理
光電檢測是指利用各類光電傳感器，將被測量的物理信息轉換成光信息，再通過A/D轉換器轉換成電信號，再綜合利用信息傳輸技術和計算機編程處理技術，完成信息獲取。當光照射到物體表面時，使物體發(fā)射電子、或電導率發(fā)生變化、或產(chǎn)生光電動勢等。這種因光照而引起物體特性發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為光電效應光電檢測系統(tǒng)以激光、紅外、光纖等現(xiàn)代光電器件為基礎，對載有待測物體信號的光信息進行處理，即通過光電檢測器件接收光信息并轉換為電信號。由輸入電路、放大濾波等電路提取待測物的信息，再經(jīng)過A/D轉換器輸入計算機運算和處理，最后提取出待測物體的幾何量或物理量等所需信息（如圖1的光電檢測系統(tǒng)）。
3.2 光電檢測系統(tǒng)在環(huán)境檢測中的應用
光與物質的相互作用，改變了物質的某些物理特性。利用這種特性，制作的光電檢測系統(tǒng)可以分為兩大類：使用能覆蓋寬光譜區(qū)的寬帶光源的監(jiān)測系統(tǒng)；使用激光或窄光譜光源，因而只能覆蓋窄光譜區(qū)的監(jiān)測系統(tǒng)[8-9]。在寬帶監(jiān)測系統(tǒng)中，傅里葉變換紅外干涉儀（FTIR）或紫外差分光學吸收光譜儀（Uv-DOAs，又名DOAs系統(tǒng)）測系統(tǒng)可同時監(jiān)測未知混合物中的多種化合物。通常這些化合物是包含在寬譜帶內的，寬帶監(jiān)測系統(tǒng)能“觀察到多種化合物的存在，但分辨率不高，不能將這些化合物從復雜混合物中直接區(qū)分開來”。但是，當寬帶監(jiān)測系統(tǒng)的分辨率低于欲觀察的光譜線中的精細結構時，就不能觀察到真正的吸收峰，且會限制對氣體濃度值的檢測。
激光監(jiān)測系統(tǒng)由于分辨率高，掃描光譜范圍窄，所以檢測靈敏度相當高，但是激光監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出的波長必須與被檢測化合物吸收譜線的光波長相匹配。由于激光監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出的激光波長是單色的，掃描波段被限制在極窄的范圍內，一般情況下只能對應的檢測出一種化合物。若檢測的是混合物，則需要另加對應的監(jiān)測裝置。在目前的環(huán)境監(jiān)測中，寬帶監(jiān)測系統(tǒng)和激光監(jiān)測系統(tǒng)，這兩種類型的監(jiān)測裝置都有其應用。例如，F(xiàn)TIR監(jiān)測系統(tǒng)，它可提供對企業(yè)事故中泄漏出的某些有害化合物進行檢測。這時對所有的可能的有害化合物來說，檢測靈敏度就不如檢測范圍重要。但如果要連續(xù)實時監(jiān)測從污染源（如煙囪向大氣層中排放污染物，汽車尾氣排放的污染氣體時）釋放出的有害氣體，則監(jiān)測裝置抗其他化合物干擾的能力和高檢測靈敏度就是重要因素了，這時，激光監(jiān)測系統(tǒng)就成為了理想的監(jiān)測系統(tǒng)。激光雷達像其它激光監(jiān)測系統(tǒng)一樣，能檢測的樣品不多，但它具有空間分辨力，是迄今為止，唯一能提供空間信息技術的檢測系統(tǒng)，因此，探索污染物的發(fā)源地，激光雷達系統(tǒng)是最好的檢測系統(tǒng)。諸如高空大氣層中臭氧的消耗情況，可以使用激光雷達系統(tǒng)進行計算機模擬繪圖。使用激光雷達系統(tǒng)提供大氣層中空氣分子成分分布的垂直剖面圖，可以對大氣傳輸和擴散過程有更透徹的了解。
DOAS系統(tǒng)可以測量多種化合物，如含氮化合物、甲醛、酚、苯、甲苯、二甲苯[10]。它的工作原理是根據(jù)光的反射定律，光源發(fā)射的光波經(jīng)過某些物質后，經(jīng)吸收的光波與光源光波一起被反射鏡反射回來，利用計算機高速運算的能力分析光波的差異性，故而稱作差分光學吸收光譜技術。調取吸收光譜數(shù)據(jù)庫中已知數(shù)據(jù)，與吸收光譜數(shù)據(jù)相比較，從而分析物質中存在的化合物種類。
LASAIR系統(tǒng)是激光技術與計算機技術相結合的高新技術[11-12]，利用激光的單色性和計算機的高速運算能力，提高了檢測效率。可調二極管激光吸收光譜分析儀發(fā)射出的激光光波長，足以滿足吸收峰在中紅外區(qū)（320um的范圍內）的物質檢測，適合大多數(shù)的工業(yè)環(huán)境監(jiān)測。可調二極管激光吸收光譜儀，已在全球范圍內有毒有害氣體的檢測上發(fā)揮了重要作用。LASAIR能測量的氣體分子包括NOx、HF、HCI、HI、NH3、C2H2、COx、H2S、CH4。但是，由于每種氣體對光波的吸收峰值不盡相同，必須要使用發(fā)射對應吸收峰值波長的激光光源。
4 結束語
隨著時代而發(fā)展的光纖通訊和光電子信息技術被應用于環(huán)境監(jiān)測中，尤其是具有體積小、壽命長和光電轉換效率高的近紅外二極管激光器[13-14]，目前已經(jīng)迅速商品化，成為了檢測空氣污染物質的最合適光源。而調諧二極管激光吸收技術利用分子的吸收光譜單一分立吸收線這一原理，可以采樣到被檢測氣體的每種光學信息。當激光通過被檢測氣體時，光電磁波會被吸收和散射而衰減。利用被測量物質分子的吸收能力遠遠高于物質分子對光的散射能力，我們可以忽略掉物質分子散射的這一衰弱影響。經(jīng)過近30年的發(fā)展，調諧二極管激光吸收技術日益成熟，被廣泛的應用在空氣污染物質的檢測和監(jiān)測中。隨著光譜學分析技術和激光技術的完美結合，特別是在近些年來，制作半導體材料和器件的工藝長足進步的情形下，激光光譜學分析技術在環(huán)境監(jiān)測方面的應用越來越成熟。
紅外半導體激光器可以在常溫下工作，取代了傳統(tǒng)光源的地位[15]。研究結果表明，紅外半導體激光器的發(fā)射波長與很多環(huán)境污染氣體的吸收波長相同。由于紅外半導體激光器具有譜線窄、單頻、功率大、工作可靠的優(yōu)點，也為制作高質量，高水準的氣體檢測儀打下了堅實重要的基礎。根據(jù)其對環(huán)境的抗干擾能力強，經(jīng)常不需要標定，可直接安裝在管道上檢測等實用性的特點，被大量使用在工業(yè)生產(chǎn)過程中檢測污染氣體方面。
從光學顯微鏡早期在環(huán)境監(jiān)測中的應用（主要在水質檢測方面），到后來應用光學分析方法監(jiān)測環(huán)境，直到現(xiàn)在人們又通過光的其他特性發(fā)明了各式各樣的監(jiān)測儀器，如：激光監(jiān)測儀（DOAS系統(tǒng)），傅里葉變換紅外干涉儀（FTIR監(jiān)測系統(tǒng)）。可以說，光學測量方法是隨著光學的發(fā)展而發(fā)展變化的。隨著量子力學的發(fā)展，人們對光的認識不僅僅只是停留在了光譜層面上，而且也通過實驗驗證了人們對光的本質的假設。人們相信，現(xiàn)在我們所知的光學只是其冰山一角，光學測量方法也會隨著光學的發(fā)展而日新月異。
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1.科學設置教學體系，優(yōu)化課程內容。
卓越通信工程師的培養(yǎng)離不開科學的教學體系和完善的教學內容。卓越通信工程師培養(yǎng)的教學體系結構可參考遼寧工業(yè)大學（以下簡稱我校）現(xiàn)有的通信工程專業(yè)教學體系結構，如圖1所示，并適當調整體系內容，優(yōu)化課程內容。其中《基礎教育必修》是通識教育，主要培養(yǎng)學生具有一定的數(shù)學、物理、外語、計算機知識能力，培養(yǎng)學生成為德智體美全面發(fā)展的人。在基礎教育必修課程中，適當加大了計算機基礎知識學時比例，為下一階段的專業(yè)學習打好基礎。《學科技術基礎必修》是關于學科基礎知識的課程體系設置，其中包括電路與電子學知識領域，計算機知識領域，信號與系統(tǒng)知識領域，電磁場知識領域的課程。在這些課程設置中，適當加大了電路與電子學課程學時比例及實驗學時比例，增加了計算機類課程學時比例。教學方法也從說教，改為學生邊學邊做，或實際電路實現(xiàn)，或用仿真軟件實現(xiàn)等，改變了學生以往被動學習的狀況，提高了學生自主學習的能力。《學科技術基礎任選》課程設置是關于學科基礎拓展知識部分，課程設置時，增設了嵌入式技術開發(fā)，傳感器原理，C語言，MATLAB程序設計等。擴大了學生學科基礎應用知識范圍，加強了學科基礎應用能力既實踐應用能力的培養(yǎng)。《專業(yè)成組選修》設置了符合當今通信技術發(fā)展需求的課程。如《現(xiàn)代交換原理》，并優(yōu)化其課程內容。講述現(xiàn)代通信網(wǎng)的交換原理，既電路交換，分組交換。電路交換主要以程控數(shù)字電話交換原理為例，分組交換主要講述了以IP分組交換為代表的交換原理，符合當今電信網(wǎng)的發(fā)展。《光纖通信》，講述通信網(wǎng)主要傳輸技術，是目前寬帶通信發(fā)展的主要傳輸手段。計算機網(wǎng)絡與通信課程講述TCP/IP協(xié)議，路由設置等，符合通信向IP數(shù)據(jù)通信發(fā)展要求。《專業(yè)任選》開設了通信前沿技術課程，如無線通信新技術。將來還可以開設智能光網(wǎng)絡，TD-LTE下一代移動通信技術等。開拓學生專業(yè)視野，跟蹤通信前沿技術，適應通信事業(yè)對人才培養(yǎng)的需求。《實踐環(huán)節(jié)》設置，除了課程的實驗之外，設置了系列實習，課程設計及畢業(yè)設計。如：計算機實習，讓學生掌握計算機硬件組成和軟件編程；電子實習，培訓學生電工電子基本技能；生產(chǎn)實習，使學生掌握通信電子產(chǎn)品制造調試；模擬電子技術基礎課設，完成模擬電子技術基礎理論綜合設計；數(shù)字電子技術基礎課設，進行數(shù)字電子技術基礎理論綜合設計；數(shù)字系統(tǒng)綜合設計，通過CPLD/FPGA進行數(shù)字系統(tǒng)設計；高頻電子線路課程設計，進行高頻電路綜合設計；單片機與接口技術課設，讓學生進行單片機技術綜合設計；通信綜合設計，進行專業(yè)綜合設計；最后17周的畢業(yè)設計。實踐環(huán)節(jié)的設置，體現(xiàn)了“做中學”培養(yǎng)模式。通過增加實驗課程內容，加大課程設計學時比例、內容深度，保質保量完成畢業(yè)設計，并依托我校現(xiàn)有的綜合網(wǎng)絡平臺，再增加校內通信網(wǎng)絡技術實訓內容，使學生經(jīng)歷通信設備使用、操作、維護的工程實踐，具備行業(yè)基本實踐技能，對卓越通信工程師的培養(yǎng)打下堅實的基礎。
2.加強考核體系。
加強對學生的考核力度，細化考核指標。考核學生的工作態(tài)度，基本理論掌握情況，實際操作技能，專業(yè)實踐成果，綜合能力素質及團隊協(xié)作精神等。做到“做了，就有所收獲”。基礎課程的考核，可分為平時主觀能動性的表現(xiàn)，課內實驗成績，期末試卷成績，總評得到總分數(shù)。課程設計的考核，考核設計內容的準確性、完善性、課程設計論文的規(guī)范性。實習、實訓的考核，考核基本操作技能，考核對相關知識掌握的程度，考核理論指導實踐、應用于實踐的能力。畢業(yè)設計的考核，考核學生綜合運用知識的能力，考核設計內容的正確性、實踐性和可行性，分析設計成果的經(jīng)濟效益。
3.鼓勵學生進行自主創(chuàng)新活動。
卓越通信工程師的培養(yǎng)，一方面要保證學校及外部環(huán)境對學生提供的良好的教育環(huán)境，高的教育水平。同時另一方面也離不開學生自己主觀能動性的積極發(fā)揮。只有將所學的知識，前人的經(jīng)驗歷練成自己所得，才能再創(chuàng)造出新的成果，新的事物才會誕生，科技才會進步。正因如此，通信工程專業(yè)組建了“青蘋果創(chuàng)新樂園”。學生在這里可以充分發(fā)揮自己的聰明才智，進行通信系統(tǒng)的小設計，小制作和小發(fā)明。多年來，我校通信工程專業(yè)學生都積極參與校，省乃至全國的一些競賽，如全國大學生電子設計大賽，全國大學生“挑戰(zhàn)杯”設計大賽，及全國“藍橋杯”軟硬件設計大賽等，并多次獲得較好成績。所以鼓勵更多的學生參與到各類創(chuàng)新活動中來，充分發(fā)揮每個學生潛能，鍛煉每個學生能力，培養(yǎng)個性發(fā)展，無疑是卓越通信工程師培養(yǎng)的可靠保證。
二、卓越通信工程師校外企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)模式的探索與創(chuàng)新
高等學校要培養(yǎng)卓越通信工程師，一定要建立與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)的新模式，依靠企業(yè)工程師和學校指導教師共同指導、聯(lián)合培養(yǎng)，為學生計劃培養(yǎng)目標，設定出切實可行的培養(yǎng)方案，同時共同組織實施培養(yǎng)過程。在校外企業(yè)培養(yǎng)過程中，依托企業(yè)生產(chǎn)平臺，使學生深入到生產(chǎn)實踐中去，進入到行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，進行諸如通信工程建設的勘測、設計、施工、運營、管理、設備維護，通信產(chǎn)品的設計、研發(fā)、調試等。累計半年到一年的時間，完成工程實踐學習。
1.認識實習階段
學生在這階段要調查通信行業(yè)情況，技術發(fā)展需求，感受企業(yè)文化和工作，形成工程概念，培養(yǎng)初步的工程師素質。
2.專業(yè)實習階段
：實踐教學環(huán)節(jié)由企業(yè)工程師和學校教師共同指導學生的方式。學生在通信相關企業(yè)實習，課程與內容著力發(fā)揮企業(yè)的技術和設施優(yōu)勢，讓學生參與產(chǎn)品的開發(fā)、設計、研制和生產(chǎn)。或經(jīng)歷現(xiàn)代通信網(wǎng)絡的開通、調試、運行、維護和工程建設的系統(tǒng)化、工程化訓練，使學生具備堅實的工程實踐基礎，具有設計開發(fā)或解決實際問題的能力。
3.畢業(yè)設計
以企業(yè)中技術難題為畢業(yè)設計題目，利用企業(yè)實習基地，學校企業(yè)雙方負責學生完成畢業(yè)設計。
三、卓越通信工程師人才培養(yǎng)平臺的建設
卓越通信工程師人才培養(yǎng)離不開培養(yǎng)平臺的建設。信息學院依托學校的支持，為通信工程專業(yè)卓越通信工程師人才培養(yǎng)提供了電路基礎理論課程系列實驗室，如模擬電路實驗室、數(shù)字電路實驗室、通信電子線路實驗室。計算機系列課程機房，可進行C語言程序設計開發(fā)、JAVA語言程序設計開發(fā)、VC++語言程序設計開發(fā)。嵌入式技術系列開發(fā)實驗室，嵌入式開發(fā)實驗室，單片機技術實驗室，EDA技術開發(fā)實驗室。信號處理技術系列實驗室，如圖像處理實驗室，DSP技術實驗室。通信技術實驗室，如光纖通信實驗室，現(xiàn)代交換實驗室，綜合網(wǎng)絡平臺。還提供了大學生創(chuàng)新實驗室，提供了通信電子產(chǎn)品研發(fā)所需的各種儀器儀表。通過這些實驗開發(fā)平臺，學生可以沿著某一技術方向進行系統(tǒng)的學習，深入的研究，開展創(chuàng)新活動。正因為如此，通信工程專業(yè)的學生多次在省、全國電子設計大賽，挑戰(zhàn)杯大賽，全國信息技術大賽中取得了優(yōu)異的成績。
1.通信綜合平臺的建設給卓越通信工程師人才培養(yǎng)提供了有力的實訓、實驗、設計開發(fā)平臺。
通信綜合平臺是采用電信級的設備組建成綜合的通信網(wǎng)絡，其中包括了數(shù)字電話交換設備，SDH光網(wǎng)絡設備，IP數(shù)據(jù)通信設備，VOIP軟交換設備，寬帶接入DSLAM設備。通過此綜合通信平臺，可進行相關通信知識教學、開放實驗教學、綜合網(wǎng)絡實訓，新業(yè)務開發(fā)、新信號傳輸模式研究等。數(shù)字電話交換設備,可進行交換機的物理配置、局數(shù)據(jù)配置、交換局開局、設備安裝調試等系統(tǒng)實訓。SDH光網(wǎng)絡設備，可進行光纖損耗、色散的測量，SDH光電口參數(shù)的測試。工程項目實訓如：業(yè)務配置（時隙配置），通道保護配置，復用段保護配置。ADM站的組網(wǎng)設計。IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，可以完成局域網(wǎng)創(chuàng)建，路由網(wǎng)絡的OSPF配置，廣域網(wǎng)互聯(lián)，網(wǎng)絡交換和路由設計實訓，IPv6基礎實訓等。VoIP網(wǎng)絡可實現(xiàn)語音網(wǎng)關基本應用、撥號策略配置、語音服務器配置，實現(xiàn)端到端的VoIP電話網(wǎng)絡。寬帶接入技術可以完成寬帶接入技術開發(fā)及組網(wǎng)實訓。由于此平臺涵括了電信的基本業(yè)務，實施范圍廣，為卓越通信工程師人才培養(yǎng)的實踐教學、實訓技能訓練、創(chuàng)新開發(fā)提供了很好的應用平臺。
2.企業(yè)實習基地的建設。
我校通信工程專業(yè)先后與中國移動錦州分公司、中國聯(lián)通錦州分公司、中國電信錦州分公司分別建立了校企合作教學基地，為卓越通信工程師人才培養(yǎng)創(chuàng)造了工程實踐、實習的有利環(huán)境。我們已經(jīng)連續(xù)多年帶領通信工程專業(yè)高年級學生到錦州移動、錦州聯(lián)通，錦州電信實習。聆聽企業(yè)總經(jīng)理關于企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略報告，移動全網(wǎng)（CMNET網(wǎng)絡、WLAN網(wǎng)絡、GPON網(wǎng)絡、IMS網(wǎng)絡）技術講座，移動全業(yè)務（集團專線業(yè)務，家客業(yè)務，車務通業(yè)務）講座，通信工程建設規(guī)范及監(jiān)理系列講座。TD-SCDMA無線網(wǎng)絡路測實習，掌握了無線網(wǎng)絡優(yōu)化的方法和經(jīng)驗，將校內的理論學習和工程實踐有機地結合起來。TD-SCDMA交換機房實習，掌握了移動交換的基本原理。聯(lián)通WCDMA設備機房實習，通過網(wǎng)管主要數(shù)據(jù)配置學習，明確了目前3GWCDMAR4版本的技術，同時了解了4GR5版本的關鍵技術。固話NGN通信網(wǎng)機房設備參觀，網(wǎng)管數(shù)據(jù)配置練習，掌握了程控數(shù)字電話機與NGN軟交換技術的異同。了解了電信城域光網(wǎng)絡發(fā)展狀況，學習了IPoverSDH，IPoverDWDM技術。通過企業(yè)實習基地的建設，啟用校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，對卓越通信工程師的培養(yǎng)提供了堅實的技術支撐。
四、卓越通信工程師人才培養(yǎng)師資隊伍建設
實現(xiàn)卓越通信工程師人才培養(yǎng)目標，使學生畢業(yè)后切實達到國家通用標準和通信行業(yè)標準的要求，卓越通信工程師人才培養(yǎng)離不開一支高素質，高水平，高能力的師資隊伍。由校內工程實際經(jīng)驗較豐富的教師擔任主要專業(yè)課程，由科研能力強的教師負責課程設計，生產(chǎn)實習，通信綜合設計等實踐環(huán)節(jié)。或直接聘請通信科研院所，行業(yè)企業(yè)工程師作為兼職教師到學校授課。并分期分批地選派青年教師參與企業(yè)工作，獲取企業(yè)工作經(jīng)驗，建立工程教育中“教師—工程師”有機結合的新機制，建立“雙師型”師資隊伍。我校本科教學為實現(xiàn)卓越工程師培養(yǎng)模式，不斷提高整體師資水平，以具有多年豐富科研經(jīng)驗的老教師為核心，建立科研團隊，帶領中、青年教師、學生參與科研活動。以年輕博士、實踐能力強的教師為主，組建大學生創(chuàng)新團隊，帶領學生參加全國大學生電子設計大賽，全國大學生信息技術大賽，“挑戰(zhàn)杯”技術大賽等。派送教師參加遼寧省高教委組織的“卓越工程師”系列技術培訓。派送缺乏企業(yè)經(jīng)驗的教師到行業(yè)企業(yè)實習，如電信網(wǎng)絡運營商錦州聯(lián)通、錦州移動等，參與實際電信網(wǎng)絡的運營、維護及工程建設，掌握現(xiàn)代通信網(wǎng)絡知識，提高工程實踐能力，跟蹤通信前沿技術。鼓勵教師廣泛開展橫向科研，與企業(yè)合作，參與企業(yè)生產(chǎn)活動，拓寬技術視野，提高自身科研能力。要想火車跑得快，全靠車頭帶。打鐵還需自身硬。一支強有力的師資隊伍無疑是卓越工程師培養(yǎng)的堅強后盾和可靠保證。卓越通信工程師的培養(yǎng)，依靠學院強有力的師資隊伍，依靠學校給予的財力、物力支持，依靠行業(yè)企業(yè)提供的工程實踐、生產(chǎn)平臺，定會收到豐碩的成果。
五、結論
關鍵詞：光纖傳感；軍隊人才培養(yǎng)；課程建設與改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）09-0065-04
一、引言
光纖傳感技術是一門基礎理論與工程應用緊密結合、理論與實踐能力并重的系統(tǒng)學科，既要求學員有扎實的光學、電學基礎，又要求學員能夠擺脫課本的束縛、根據(jù)實際工程應用靈活運用已學到的知識。為適應這一形勢，2006年以來，我們針對技術類本科生、軍事指揮類本科生、碩士研究生和博士研究生的不同特點和未來適應部隊工作的不同要求，建立了光纖傳感技術系列課程。
作為一門應用學科，“學以致用”是光纖傳感技術系列課程的特色之一。為此，課程建設非常注重學員對課程知識的實踐應用能力培養(yǎng)，在教學實踐中，結合課程特點和授課對象的學習特點，大力推進教學方法與手段的研究改革，在多層次一體化課程體系建設、教學方法與手段改革、創(chuàng)新人才培養(yǎng)、教師隊伍建設等方面取得了較大成績，下面分別進行介紹。
二、光纖傳感技術多層次一體化課程建設
我校早在上世紀90年代就開設了《光纖傳感技術》課程，并作為光纖傳感專業(yè)研究生的必修專業(yè)基礎課，為培養(yǎng)光纖傳感技術人才起到了不可替代的作用。然而隨著光纖傳感技術在現(xiàn)代化信息戰(zhàn)爭中的應用越來越廣泛，部隊對光纖傳感專業(yè)的人才數(shù)量和質量要求越來越高。我校原有的只針對研究生展開的《光纖傳感技術》課程已經(jīng)遠遠不能適應培養(yǎng)部隊所需人才的緊迫要求。從2004年開始我院開始醞釀對光纖傳感技術課程進行深入改革，將授課對象拓展到全校本科生和本院研究生，并從2006年開始實行。經(jīng)過6年多的系統(tǒng)建設，最終建立起了完備的多層次光纖傳感系列課程。
由于本科生和研究生、本專業(yè)和非本專業(yè)學員、技術類和軍事指揮類學員的知識基礎和應用方向差異太大，如何科學劃分課程層次、清晰明確課程內容、準確定位課程目標是光纖傳感系列課程建設的重點和難點。
在廣泛調研軍隊需求、不同類別學員的知識積累和興趣及國內外學校同專業(yè)的課程設置基礎上，我們建立起了分別面向本科生和研究生、技術類和軍事指揮類、本院專業(yè)和全校學員的光纖傳感系列課程。新增了技術類《光纖傳感技術》、軍事指揮類《光纖傳感技術》，面向全校本科生專題研討課《基于虛擬儀器的光纖傳感技術》三門課程，原有針對研究生的《光纖傳感技術》則改為《光纖傳感系統(tǒng)》[1，2]。
（一）建立起針對本院技術類本科生的《光纖傳感技術》課程內容體系，以“扎實廣泛的技術基礎為核心，典型的系統(tǒng)應用為亮點”
考慮到授課學員在學習本課程之前已經(jīng)在《光纖通信》、《光電檢測技術》等課程中對光纖和光纖器件等有初步了解，在本課程中首先介紹光纖傳感技術的概念和內涵，然后針對光纖傳感系統(tǒng)的特點，介紹光纖、光纖器件、光纖傳感原理和光纖傳感信號解調原理。這四部分內容涵蓋了強度型、偏振型、波長型、相位型和分布式光纖傳感的系統(tǒng)構成、傳感原理和關鍵技術，為光纖傳感基礎知識，具有信息量大、知識點多、覆蓋范圍廣泛的特點；最后以2-3種典型的光纖傳感系統(tǒng)為例，向學員示范在系統(tǒng)中如何對基礎知識進行靈活應用，啟發(fā)學員根據(jù)學到的基礎知識來分析理解新型光纖傳感系統(tǒng)。
（二）研究生的《光纖傳感系統(tǒng)》課程以“系統(tǒng)應用技術為核心，系統(tǒng)設計為亮點”
與原有的研究生《光纖傳感技術》相比，新的課程內容和標準進行了大幅度的改革，突出“系統(tǒng)應用”，大幅度削減了光纖傳感基礎知識，而是以四大類典型光纖傳感系統(tǒng)為授課重點。課程中的四大類典型光纖傳感系統(tǒng)選取了目前應用最為廣泛或技術難度較高的光纖水聽器系統(tǒng)、光纖陀螺系統(tǒng)、分布式光纖傳感系統(tǒng)和光纖光柵傳感系統(tǒng)，針對每一類對其應用背景、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)指標和關鍵技術進行詳細分析，構建課本知識到實際工程應用的技術橋梁。在講解完每一類典型光纖傳感系統(tǒng)后，特別設計了光纖傳感系統(tǒng)設計環(huán)節(jié)，要求學員以分組的形式，根據(jù)特定應用背景設計出光纖傳感系統(tǒng)，闡明系統(tǒng)特色和關鍵技術。
課程調整所面臨的最大難題在于：學習本課程的研究生既包括本校本專業(yè)的學員，也包括來自于外院和外校的本科非光信息專業(yè)的學員。對于前者，通過本科生階段的《光纖傳感技術》學習已經(jīng)具備了良好的基礎，在新課程學習中應盡量避免內容重復；對于后者，直接學習典型光纖傳感系統(tǒng)中的關鍵技術存在一定難度，需要對光纖傳感基礎知識進行介紹。為此，在研究生的《光纖傳感系統(tǒng)》課程中，首先設定了3個課時對光纖傳感基礎知識進行回顧和總結，并點明各部分基礎知識所涉及的參考書。同時由于使用了與本科生《光纖傳感技術》課程同一系列的教材，為解決學員基礎參差不齊的難題提供了有效的解決辦法，而面向全校的《基于虛擬儀器的光纖傳感技術》則為畢業(yè)于本校其他專業(yè)的研究生學員提供了學習本課程的基礎。
（三）軍事指揮類本科生的《光纖傳感技術》課程以“完善學員知識結構為重點，突出軍事應用特色為亮點”，為學員提供裝備相關知識基礎
課程針對軍事指揮類本科學員培訓的主要目標，將軍事指揮類本科生《光纖傳感技術》課程的主要任務確定為拓展軍事指揮類學員的知識面，完善知識結構，了解最新軍用傳感器技術，一方面可以充分發(fā)揮我軍現(xiàn)有裝備的作戰(zhàn)效能，另一方面可以掌握外軍作戰(zhàn)手段，有效克敵制勝。課程簡化了基礎知識部分內容，擴充了典型光纖傳感部分，特別是注重光纖水聽器、光纖陀螺和分布式光纖傳感器在軍事中的應用，并拓展光纖水聽器在聲納系統(tǒng)應用中的相關知識，讓學員在進行工作崗位后可以更快的掌握相關裝備的使用和維護。
（四）面向研究生的《虛擬光纖傳感技術》以“引導學員自主學習為核心，激發(fā)學員獨立思考為亮點”
課程以光纖傳感技術中相干檢測技術為背景，以虛擬儀器技術為手段，通過一個具體實例為研討對象，讓學員一邊學習新知識，一邊動手做實驗，一邊學會自主學習。課程首先在學員高中已經(jīng)具備的光學知識基礎上講解干涉型光纖傳感的基本內容，然后引導學員自習LabVIEW虛擬儀器語言，通過研討學習心得讓學員掌握LabVIEW基本知識，最后要求學員利用所學知識和工具完成光纖傳感中一個典型信號處理問題。整個課程以學員自己動手動腦為主，精選了一門易學好用的虛擬儀器語言LabVIEW，使學員可以在四到五次課的時間內學會，并結合光纖傳感技術系列課程的建設成果，讓學員可以在課程上針對典型的干涉型光纖傳感系統(tǒng)進行信號處理實驗，一方面提升了學員的學習的積極性，另一方面加強了學員的自信心，并為學員以后的創(chuàng)新實踐奠定了基礎。
三、教學方法與手段改革
在教學過程中，在教學方法和教學手段上也進行了一系列的改革，使用了大量的新技術、新手段、和新的教學方式。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
（一）充分運用科研成果和虛擬儀器技術的特點，增加了大量的課堂演示實驗環(huán)節(jié)
在光纖傳感技術系列課程中引入堂演示實驗，對于加深學員對知識的理解效果最為明顯。在課程建設中，充分利用所在實驗室在光纖傳感技術研究上的優(yōu)勢，在每門課程講授中都加入了1～2個課堂演示實驗。
與專門的實驗課不同，課堂演示實驗的側重點在實驗效果上，通常都是完整的光纖系統(tǒng)，包括光源、光傳輸鏈路、光接收模塊、顯示模塊等等，并注重演示效果。以往的光纖系統(tǒng)雖然功能性明顯，但結構復雜。近年來，課題組所在的實驗室在光纖傳感系統(tǒng)的工程可靠性研究上投入了大量精力，一些便攜式高可靠性的光纖傳感集成模塊在科研項目中得到廣泛應用；這些科研成果的突破使得在課堂上演示一些復雜的光纖傳感系統(tǒng)實驗成為可能[5]。另一方面，由于虛擬儀器技術在光纖傳感技術中的廣泛應用，復雜的信號解調可以通過電腦直觀的顯示在課堂多媒體系統(tǒng)中，“所見即所得”的方式使得課堂演示實驗的效果非常直觀和可信。以研究生的《光纖傳感系統(tǒng)》課程為例，我們選取了光纖光柵應變系統(tǒng)作為課堂演示實驗內容。在硬件上，這套系統(tǒng)的光收發(fā)模塊為集成化的便攜式光纖光柵解調儀，采用法蘭盤對接可串接起多個光纖傳感陣列；而復雜的信號解調系統(tǒng)則全部通過虛擬儀器技術在電腦上軟件實現(xiàn)，解調結果直接顯示在電腦程序界面中。通過這套系統(tǒng)，我們完整地演示了光纖傳感器設計、光纖傳輸鏈路構成、復用光纖傳感網(wǎng)絡、和光纖傳感信號解調等多項知識內容，學員普遍反映通過這一演示實驗對光纖傳感系統(tǒng)有了清晰深刻的了解。
（二）借鑒國外大學相關專業(yè)的教學模式，在考核中引入小型綜合設計環(huán)節(jié)，充分考察學員的綜合素質
課題組的兩位教員具有國外留學的經(jīng)歷，在課程建設中充分參考國外大學在光纖傳感技術課程的教學方法，在作業(yè)環(huán)節(jié)引入小型光纖傳感綜合設計內容，并將其作為課程考核評價標準的一部分，實現(xiàn)對學員綜合素質的培養(yǎng)和考核評價。
光纖傳感綜合設計參考了香港理工大學和英國南安普頓大學的教學經(jīng)驗，以對知識的綜合運用為主要考察目標。本科生光纖傳感技術采用適當?shù)木C合設計題目難度，重視對知識融會貫通和綜合應用能力的考察，一般在授課過程中只進行1次；研究生除了要求基礎知識綜合應用能力，更注重對實際工程應用系統(tǒng)的完整性和前沿問題的拓展性考察[6]，一般則開設2～3次。綜合設計作業(yè)由學員分組完成，小組內成員根據(jù)資料調研、方案設計、報告撰寫等工作內容的不同進行明確分工，并推選一位組員參加課堂專門設置答辯環(huán)節(jié)。
（三）針對授課內容的層次劃分和授課對象的學習特點，科學合理設置研討專題
研討式教學我校近年來大力推廣的教學方式之一。由于光纖傳感技術具有經(jīng)典與前沿相結合、理論與工程應用相結合的特點，在系列課程建設中，課題組在原有研究生《光纖傳感技術》的研討式專題內容基礎上，進行了深入的思考和大膽的拓展，將課程中的研討專題劃分為三大類：經(jīng)典理論知識的研討、前沿研究的研討和學位論文研究方法的研討。
經(jīng)典理論知識的研討要求學員在授課之前對相關內容進行預習，并在課堂上對全體學員講解自己對該問題的理解。如在進行“光纖干涉儀傳感系統(tǒng)”的授課時，要求學員預習時弄明白兩個問題：什么是隨機相位衰落？什么是偏振誘導信號衰落？進行研討時不要求學員對這兩個問題進行深入剖析，但要求學員用精煉的語言闡明問題的物理含義。學員普遍認為這種研討專題不是特別復雜，通過預習教材即可，但大部分學員會準備PPT課件，且自愿上講臺講述的學員一般在以往的學習過程中接觸過與該專題相關的研究工作，因此在其課件上還會加入自己以往的工作、自己對該問題的擴展認知及自己尚未弄明白的問題等。這種教學效果是在深入了解學員的知識積累基礎上，通過巧妙設置研討專題取得的。
前沿研究的研討要求學員進行大量的資料查閱，特別是光纖傳感前沿研究課題的查閱。對于某一個問題，由于課堂講授的時間受限或者教材中沒有系統(tǒng)的描述，對該問題的課堂講授可能不夠全面，在這種情況下，教師會提供相關信息，要求學員查閱該文獻并進行精讀，然后在課堂上進行研討。這種研討專題分為兩種：一種是教師提供明確的檢索信息，由學員查閱到該文獻后精度文獻，分析文獻的精華及不足；另一種則是教師提供所要解決的問題，由學員對該問題進行解讀，提煉關鍵檢索信息，進行檢索后，對檢索文獻進行初步分析，總結該問題的研究現(xiàn)狀。學員反映這種研討專題的難度稍大于第一種，但一般稍花時間都能解決。
學位論文研究方法的研討目的在于：無論是本科生還是研究生，在學習完相應的光纖傳感技術課程后馬上就要投入到學位論文工作中。通過對這類問題的研討，學員逐漸掌握了在未來從事學位論文研究中必須具備的研究方法，這類的研討主要培養(yǎng)學員的仿真計算能力和光纖傳感系統(tǒng)的設計能力。例如在講授完光纖光柵的基本理論之后，學員反映耦合模理論的公式很繁瑣，難以一眼看出其中的物理特性，為此，我們安排了相關理論的仿真計算研討，要求學員根據(jù)課堂講授的公式進行理論仿真，計算光纖光柵反射光譜，并繪制帶寬、反射率等關鍵參數(shù)隨著光柵參數(shù)的變化曲線。學員在課堂研討時要講述自己的關鍵參數(shù)設置和仿真結果。通過這種研討方式，學員對光纖光柵的反射譜特性建立了深入的了解，效果遠遠好于課堂直接講授相關結論。
根據(jù)光纖傳感課程層次劃分，不同的光纖傳感技術課程對三種研討專題的應用程度也不相同，本科生的光纖傳感技術課程以經(jīng)典理論知識的研討為主，并設置1～2次前沿研究的研討；研究生的光纖傳感技術課程則以前沿研究的研討專題和學位論文研究方法的研討專題為主，對特別重要的概念設置少量經(jīng)典理論知識的研討專題。
四、以光纖傳感技術課程為支撐的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)
光纖傳感技術的應用范圍極廣，一套實用的光纖傳感系統(tǒng)可以很龐大很復雜，也可以很小巧靈活。針對這一特點，課題組教師在學院本科生和研究生的各項教學活動中，積極開展與光纖傳感技術相關的各項活動。
針對本科生的光纖傳感技術系列課程，在授課結束后，在光電設計大賽、畢業(yè)設計等教學活動中開設了大量關于光纖傳感技術應用的課題，引起學員濃厚的興趣和廣泛的參與熱情。一方面，參與光纖傳感技術相關的本科畢業(yè)設計學員數(shù)量大幅度提高。以技術類本科畢業(yè)設計為例，2013、2014年參與光纖傳感技術相關課題的學生均達到光信息專業(yè)學員總數(shù)的50%以上。另一方面，學員完成課題的質量也得到大幅度提升，近年來有8名本科生獲得學校創(chuàng)新資助，從側面反映出光纖傳感技術課程教學效果的日漸提高。這些競賽成果也作為評價授課效果的標準之一，并將學員在課外延拓活動中的效果和意見及時反饋到教學過程中[3，4]。
針對研究生的光纖傳感技術系列課程，一方面鼓勵學員在課程學習的基礎上努力拓展研究深度，在光纖傳感研究領域不斷創(chuàng)新。在課題組所在實驗室所培養(yǎng)的研究生中，有3名研究生獲得學校創(chuàng)新資助，1名研究生獲得湖南省創(chuàng)新資助，其課題都是光纖傳感領域的研究重點和難點。此外還有5項研究生參與申請的光纖傳感技術相關專利；另一方面，鼓勵學員積極參與到與光纖傳感技術相關的科研項目中，在實際工程環(huán)境中對課程知識進行融會貫通。目前在光纖信息專業(yè)的畢業(yè)研究生中，參加過光纖傳感相關的湖上或海上試驗的學員達到95%以上，為其真正走向工作崗位后充分適應部隊對光纖傳感技術人才的需要積累了寶貴的經(jīng)驗。
五、高素質教師隊伍建設
作為教育的重要媒介，教師是活動中的主要因素。教員整體素質的高低，直接影響著教學質量的高低。因此，建立一支教學水平高、結構合理的高素質師資隊伍顯得尤為重要。
（一）從教學和科研兩個方面錘煉教師隊伍，使教師的教學水平和科研能力相互促進共同提高
科學研究是教師工作的重要組成部分，是提高教學水平的重要手段，也是提高自身素質的重要途徑。對于光纖傳感技術系列課程而言，學即能致用是其重要特點之一，教學和科研的相互促進作用尤為明顯。課題組全部教員均參加了多個重大科研項目。通過重大科研項目的歷練，教員的學術水平得到很大的提高，一方面教員接觸了學術前沿，開拓了學術視野，經(jīng)歷了科研實踐，在課堂教學中自然會將科研最新成果、專業(yè)發(fā)展動向帶進課堂，另一方面，教員在參與重大科研項目時對光纖傳感的技術內容有了更加深刻的認知，對于在課堂上清楚明白的講好各個知識點至關重要。同時，通過教學活動中對課程內容的反復推敲及與學員之間展開的研討交流，可以加深教員對技術環(huán)節(jié)的領悟，甚至激發(fā)教員的靈感。通過在科研和教學兩個方面同時錘煉，促進教師知識更新和自身進步，提高教師的創(chuàng)新能力和教學質量，將真正做到科研教學一體化。
（二）鼓勵教員進行對外交流，充分借鑒國內外同類專業(yè)課程的教學經(jīng)驗
課題組有兩名教員具有國（境）外留學經(jīng)歷，其他教員也多次參加國內外的學術活動和教學活動交流，在課程建設過程中充分利用了這一優(yōu)勢。在教員已經(jīng)帶回的國外大學教學經(jīng)驗的基礎上，鼓勵教員在回到學校后仍然定期與留學單位交流，及時獲取留學單位最新的課程設置和教學安排信息，并通過交流，不斷補充自身的不足，更新課程內容，豐富教學手段，提高自身教學水平。在對外學術活動交流中，有意識的了解其他院校同類專業(yè)課程的教學情況，對于感興趣的單位積極主動與對方聯(lián)系進行實際考察。活躍的對外交流活動極大地激發(fā)了教師的教學熱情，并不斷提高其教學水平。
（三）加強青年教師的教學技能培訓
目前，課題組教員是一支相對年輕化的隊伍，很多才剛剛博士畢業(yè)，青年教師充滿熱情，思想活躍，比較了解學員的思想，與學員進行交流方面具有優(yōu)勢。但是，他們大多沒有經(jīng)過系統(tǒng)的教學技能訓練，普遍缺乏教學經(jīng)驗。為了使青年教師盡快掌握教學技能，提高業(yè)務能力與水平，課題組指定認真負責、教學經(jīng)驗豐富的老教師擔當青年教師的導師，對青年教師實行“一對一”的“傳、幫、帶”指導，指導青年教師備課、編寫教案；采取措施督促教員投入足夠的精力。教員上崗前，必須經(jīng)過教研室、系所、學院三級試講，每次授課必須重新編寫教案、編寫課件、編制教學日歷；在教學過程中，教學指導委員會、督導組、院系領導經(jīng)常性聽查課，督促教學水平的提高。
通過從科研和教學兩方面錘煉教學隊伍，課題組教員自身水平得到了大大提高，多次在全軍和全校獲得教學優(yōu)秀獎，其中獲軍隊院校育才獎1人次，優(yōu)秀研究生導師獎3次，校本科“研究型”教學比賽三等獎1人次，校研究生教學優(yōu)秀三等獎1人次，教員在國內教學期刊上發(fā)表高水平教學論文10篇，課題組已經(jīng)成為了一支能獨立承擔授課任務的高水平教師隊伍。
參考文獻：
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明確辦學指導思想、辦學定位和人才培養(yǎng)目標是通信工程專業(yè)建設的首要目標。在專業(yè)建設上，受師資、教學條件的限制，專業(yè)發(fā)展方向上不可能面面俱到，因此考慮到地方經(jīng)濟發(fā)展對人才的需求和專業(yè)特點，通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標定位為：培養(yǎng)能夠掌握通信工程專業(yè)的基本理論、基本知識、基本技能的，具有通信系統(tǒng)開發(fā)、應用、維護和工程管理能力的，具有較強的實踐能力和創(chuàng)新精神的，能夠從事通信工程方面的教學、科研和應用開發(fā)工作的應用型工程技術人才和工程管理人才。在專業(yè)發(fā)展的方向上，把“通信網(wǎng)與交換”及“移動通信”作為專業(yè)建設方向的突破點。
二、通信工程專業(yè)建設的方案及策略
（一）重構課程體系，突出實踐創(chuàng)新與工程能力
培養(yǎng)緊密結合學校“培養(yǎng)具有社會主義覺悟，扎實理論基礎，較強實踐能力、創(chuàng)新精神的應用型高級工程技術人才和管理人才”的人才培養(yǎng)目標，突出專業(yè)能力、工程實踐能力、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)；通過修訂培養(yǎng)方案、優(yōu)化課程體系，科學合理設置理論教學、實踐教學和創(chuàng)新教育三個模塊，具有以下特點：科學設計課程體系，課程的設置既體現(xiàn)學科專業(yè)特點，也充分體現(xiàn)了本專業(yè)人才培養(yǎng)目標的要求；優(yōu)化課程內容，改革教學方法，加強學生“三個能力”，即學習能力、實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；加強實踐環(huán)節(jié)，完善實踐教學體系，增加工程實踐訓練及綜合性、設計性、創(chuàng)新性實驗、實習、課程設計和畢業(yè)設計等實踐教學環(huán)節(jié)學分比例；將創(chuàng)新教育納入教學體系，提高學生的創(chuàng)新意識和工程實踐能力。
（二）優(yōu)化教學內容，加強工程意識與工程應用能力
培養(yǎng)技術基礎課程。對原有課程陳舊內容進行刪減，對內容重復交叉的相關課程進行重新整合；壓縮理論教學學時，增加實驗教學比重，由原來的25%增加到35%。專業(yè)成組課程。《專業(yè)成組選修課》的設置是根據(jù)專業(yè)方向〈通信網(wǎng)絡與交換〉而設置的。《現(xiàn)代交換原理》主要講述了現(xiàn)代通信網(wǎng)的幾種交換方式，即電路交換，分組交換原理。電路交換主要以程控數(shù)字電話交換原理為例，分組交換原理主要講述了以IP分組交換為代表的交換原理，符合當今電信網(wǎng)的發(fā)展。《光纖通信》主要講述了通信網(wǎng)絡的主要傳輸技術，即講述了光纖通信系統(tǒng)，同時講述了SDH同步數(shù)字系列傳輸技術，配合綜合通信平成SDH光網(wǎng)絡的設計與實現(xiàn)。《計算機網(wǎng)絡與通信》主要配合當今通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢是IP通信，課程主要講述了TCP/IP協(xié)議，路由設置等，符合專業(yè)的發(fā)展要求。選修課程。對于學科技術基礎選修課，結合企業(yè)生產(chǎn)的需要，實施了專業(yè)選修課改革。專業(yè)選修課不是固定不變的，而是跟蹤通信前沿技術，不斷更新選修課的設置，如2013年開設了無線通信新技術。實驗課程。對于實踐性較強的專業(yè)課程實驗，采取獨立設課方式，如通信原理、高頻電子線路課程的實驗內容獨立設課；對原有陳舊、老化的實驗項目進行優(yōu)化整合，更新實驗內容，增加與工程實踐相關的實驗項目；增加綜合性、設計性實驗比例。
（三）改革教學方法，注重學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力綜合素質的培養(yǎng)
1.理論教學方法改革。基礎課程采用引導啟發(fā)式教學方法；專業(yè)課程根據(jù)課程的性質和特點，采用項目驅動和工程案例等教學方法；選修課程聘請企業(yè)高級技術人員講授有關新知識、新技術方面的專業(yè)知識，采用討論式和任務布置式教學方法。通過搭建網(wǎng)絡教學平臺，拓寬學生的專業(yè)知識面，加強教師與學生的溝通與交流。
2.考試方法改革。重要基礎課及專業(yè)主干課程采用“平時+期中+期末”的模式進行考核，通過題庫建設，實現(xiàn)教考分離，有利于提高學生的學習能力；應用性較強的專業(yè)課程根據(jù)實驗室條件分別采用“筆試+實驗技能測試”和“筆試+設計+答辯”的模式進行考核；選修課程采用與工程實踐相關的小論文和技能測試方式評定成績。
（四）重構實踐教學體系，改革實踐教學方法，強化實踐創(chuàng)新與工程應用能力培養(yǎng)
1.實驗教學方法改革。采用“仿真+操作”的實驗方法。學生先在計算機上利用相關軟件對實驗內容進行仿真，得到正確結果后，再到實驗設備上進行實際驗證；采用多媒體輔助的教學手段，加強計算機技術及網(wǎng)絡信息技術在實驗教學中的應用；積極開放實驗室，做到“時間開放、內容開放”，讓學生自主選擇和預約實驗時間和項目。
2.課程設計。針對課程內容，引入工程項目作為課程設計題目來源，加大工程實踐類題目所占比例；結合實驗室設備，對課程設計內容進行建模、仿真和數(shù)據(jù)分析；完成實物制作與調試，通過答辯的方式對課程設計進行考核。
3.畢業(yè)設計。指導教師由校內和外聘的企業(yè)高級工程技術人員組成；畢業(yè)設計題目主要由合作企業(yè)的實際工程項目和教師科研項目組成；部分學生的畢業(yè)設計在合作企業(yè)完成，由外聘教師和校內教師聯(lián)合指導，參與企業(yè)實際項目的研發(fā)。
4.生產(chǎn)實習和畢業(yè)實習。生產(chǎn)實習：依托錦州航星集團有限公司和遼工維森光電公司，將學生安排到企業(yè)，熟悉產(chǎn)品生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，將所學知識與生產(chǎn)實踐相結合，增強工程實踐意識，引導后續(xù)專業(yè)課程的學習。通過參與企業(yè)的生產(chǎn)，提高學生的實際動手能力。畢業(yè)實習：安排學生分批去聯(lián)通公司和移動公司及錦州航星集團，以企業(yè)研發(fā)項目和實際產(chǎn)品作為畢業(yè)設計題目來源，根據(jù)畢業(yè)設計題目和設計內容，組織學生有針對性地去企業(yè)進行調研和實習。
（五）構建大學生科技創(chuàng)新教育體系，進一步提升工程應用能力與創(chuàng)新精神
1.將創(chuàng)新學分納入教學體系。創(chuàng)新學分獲取途徑廣泛。通過參加開放性實驗項目、學科競賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目、教師的科研項目、發(fā)表學術論文、獲取資格認證等方式獲取創(chuàng)新學分，進一步提升學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。
2.建立大學生科技創(chuàng)新教育機制。根據(jù)專業(yè)制定的人才培養(yǎng)方案和規(guī)格，結合專業(yè)服務領域對專業(yè)人才的要求、專業(yè)特點以及生源質量的具體情況，科學合理地選擇各層次各類科技創(chuàng)新活動，構成本專業(yè)的課外科技創(chuàng)新教育機制。
3.搭建大學生科技創(chuàng)新平臺。以實驗室開放課題、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目和大學生科技競賽等為牽引，以培養(yǎng)學生應用能力和創(chuàng)新能力為目標，結合專業(yè)導師制與創(chuàng)新團隊搭建多層次、多形式的大學生創(chuàng)新平臺。
4.專業(yè)導師制。遴選具有一定工程背景的教師和企業(yè)技術人員作為本科生專業(yè)導師。吸納大三、大四專業(yè)排名前20%及具有專業(yè)特長的學生，因材施教，使部分學有余力的學生更深入地研究專業(yè)知識、提高工程實踐能力。
5.創(chuàng)新團隊。結合專業(yè)特點和企業(yè)發(fā)展需求，充分利用校企資源，外聘企業(yè)高級技術人員為校外指導教師，建立“通信工程”創(chuàng)新團隊。以項目為驅動，通過“小型授課”、“分組討論”等方式，在鞏固基礎課程的同時，加深專業(yè)知識學習，提高學生理論水平，擴展學生的知識面，提高學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。
6.大學生科技創(chuàng)新活動。實驗室開放項目。以工程實踐為背景，結合專業(yè)知識內容，設置多項開放性實驗課題，吸收學有余力的學生進行工程實際訓練，引導學生在實踐中學習通信工程領域的專業(yè)知識，系統(tǒng)掌握本專業(yè)領域必須的設計、計算、仿真、編程和調試操作的基本技能。基礎課程競賽。開展英語技能、數(shù)學建模、計算機能力、程序設計、電工電子等競賽活動，激發(fā)學生學習的積極性和主動性，掌握扎實的基礎理論知識，使學生具有較好的科技寫作、外語應用和計算機應用能力。專業(yè)技能競賽。開展EDA應用、數(shù)字信號處理、單片機應用、通信網(wǎng)絡設計與調試、嵌入式應用、軟件編程等競賽活動，將理論與實踐緊密結合，掌握扎實的專業(yè)理論知識，培養(yǎng)學生具有初步工程設計能力。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目。通過校級、省級、國家級創(chuàng)新項目的申報和實施，引導學生參與實際工程項目的全過程，接受實際的演練，培養(yǎng)學生所學知識和技能的綜合運用能力，提高學生的創(chuàng)新能力、實際動手能力和團隊協(xié)作精神。大學生科技競賽。積極組織學生參加國家級、省級的各類科技競賽，如全國大學生電子設計競賽、“挑戰(zhàn)杯”競賽、全國大學生“嵌入式”設計競賽，計算機能力競賽等，進一步提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。
（六）深化教學改革，提高中青年教師工程實踐能力
堅持年輕教師企業(yè)工程實踐能力的培養(yǎng)制度，逐步提高教師的工程實踐能力，側重考核教師在工程項目設計、產(chǎn)學合作和技術服務等方面的能力和成果。有計劃地組織中青年教師外出學習培訓，深入企業(yè)調研、實習，參與企業(yè)生產(chǎn)與實踐，豐富教師的實踐經(jīng)驗，提升教師的整體教學能力與科研水平；通過參加院校兩級舉辦的青年教師講課大賽和教師專業(yè)綜合能力競賽，進一步提升教師的理論授課水平和工程實踐指導能力；引進高水平的學科、學術帶頭人，鼓勵青年教師攻讀更高學歷，提高教師自身的理論水平和工程實踐能力；聘請企業(yè)的高級工程技術人員作為本專業(yè)的客座教授，提高本專業(yè)教學團隊整體的工程實踐教學能力。
（七）建立校企合作培養(yǎng)機制，產(chǎn)學對接，培養(yǎng)學生工程實踐能力
以學校為主體，根據(jù)專業(yè)發(fā)展方向，結合企業(yè)的人才需求，聯(lián)合建立學生的培養(yǎng)機制。聘請行業(yè)內資深專家和企業(yè)高級技術人員組成專業(yè)指導委員會，對專業(yè)培養(yǎng)目標、課程體系、課程內容設置、培養(yǎng)過程及人才培養(yǎng)質量標準等一系列問題進行分析和研究，共同制定專業(yè)建設規(guī)劃。根據(jù)本專業(yè)的特點，確定畢業(yè)生應具備的專業(yè)技能結構和要素，進行人才培養(yǎng)的“頂層設計”。
三、結束語
關鍵詞：地下管線；智能管理系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)；智慧城市。
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302(2012)04-0062-04
Intelligent management system of urban underground pipeline based on
Internet of Things
HUANG Lai-yuan LI Jun-hui LI Yuan-qiang WU Bin CHEN Wei
(Beijing Institute of Geology, Beijing,100120, China)
Abstract: Urban underground pipeline is like vessels on the human body, so it is the city's lifeline , which undertakes the tasks of carrying out a variety of city resources and information transferring. The normal operation of the city needs the rational distribution of blood vessels all over the body. Urbanization process in China began too late in the absence of planning and management of underground pipelines, so the underground pipeline ownership units scattered and the monitoring system of underground pipeline’ running is imperfect as many other issues .During urban construction, digging pipelines, pipeline leak aging and so on often happen, resulting in water break, power failure, gas stop, traffic disruption, communication disruption, which affect the urban operational quality and efficiency. Urban managers urgently need a means to administrate all underground pipeline networks together. Through intelligent management system, the spatial location of underground pipeline network, pipeline own life, pipeline load operation, the external effects and other information could be collected, which are stored in specialized databases. Professional analysis software can be used for analysis, then the maintenance of timely and reasonable measures for the treatment carried out. Underground pipeline intelligent management system can be achieved through the Internet of Things or through the pre-embedded sensors in the monitoring target. Management system is easy to access to the underground pipeline and the key parameters of the operation. The implementation of key technical issues in the urban underground pipeline intelligence management system is given in this paper.
Key Words: underground pipeline; intelligent management system; Internet of Things; smart city
0 引 言
城市地下管線是城市的“生命線”[1]，就像一個人身體上的血管，擔負著城市中各種資源和信息的傳輸任務，城市的正常運轉需要周身的“血管”[2]合理布局，統(tǒng)籌兼顧。
由于我國的城市化進程開始較晚，在城市的快速發(fā)展中，地下管線規(guī)劃和管理缺位，形成了地下管線權屬單位分散[2]，地下管線運行監(jiān)測體系不完善、地下管線資料不全和位置誤差較大的局面。在城市建設中，經(jīng)常出現(xiàn)挖損管線、管線老化泄露等情況，造成停水、停電、停氣、交通中斷、通訊中斷等事故，影響城市運行質量和效率。
城市管理者迫切需要通過一種手段，將城市中所有地下管網(wǎng)管理起來，通過智能管理體系，對地下管網(wǎng)的空間位置、管線自身壽命、管線負荷運行情況、外界對其影響情況等信息進行數(shù)據(jù)采集，然后存儲于專門的數(shù)據(jù)庫中，再運用專業(yè)分析軟件進行分析，以得出及時合理的處理維護措施，將城市地下管網(wǎng)事故消滅在萌芽階段，防患于未然。
由于城市主要管網(wǎng)位于地下，管線的空間位置信息可以通過施工資料獲得，但管線自身壽命、負荷運行情況、外界對其影響的情況等以及與地下管線健康運行有關的其他關鍵信息如何獲得？這在以前一直是一個比較難以解決的問題，而物聯(lián)網(wǎng)則可通過在監(jiān)測目標上預先嵌入RFID射頻反射傳感器，使其輕松獲得有關地下管線自身及運行情況的關鍵參數(shù)，從而解決城市地下管線智能管理體系中的一個個關鍵技術問題。基于物聯(lián)網(wǎng)技術的城市地下管線智能管理體系的日趨完善，可以把城市管理中樞和城市各功能模塊有機地結合起來，從而提高城市管理的水平，滿足城市規(guī)劃、建設和管理的需要，實現(xiàn)城市讓人類生活更美好的目標。
1 城市地下管線的建設和管理現(xiàn)狀
城市地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，是現(xiàn)代化城市高質量，高效率運轉的基本保證，被稱為城市的“生命線”。城市地下管線現(xiàn)狀的資料是城市規(guī)劃設計、建設和管理的重要基礎資料。
由于我國城市發(fā)展起步較晚，城市化進程在改革開放之后才開始加速，城市整體時間上和空間上規(guī)劃缺位等歷史原因，我國許多城市在規(guī)劃中對地下管線缺乏統(tǒng)一的、具有前瞻性的規(guī)劃，因而不得不經(jīng)常在城市中心區(qū) “開膛破肚”、交通干線上“拉拉鎖”；而城市地下管線施工中也缺乏標準的施工工藝和規(guī)范，管線鋪設質量較低，達不到設計服務年限；城市地下管線施工完成后，管線資料殘缺不全，有的資料精度不高或與現(xiàn)狀不符等問題，都給后續(xù)城市建設工作帶來不便；再有就是各種管線權屬單位分散，各自為政，對本單位管線以外的其它管線分布、類型和權屬等情況一知半解，從而影響地下管線規(guī)劃建設的科學性、整體性；另外，在工程建設過程中，挖斷、挖穿地下管線的事故時有發(fā)生，造成供水、供電、供氣、通訊等中斷，進而影響交通的正常運行和城市居民的正常生活。
隨著城市化進程的加速發(fā)展，地下空間的開發(fā)和利用越來越普遍。尤其是近年來，地下軌道交通設施的建設，使得地下空間的利用矛盾越來越突出，城市地下管網(wǎng)探測任務也越來越多，探測隊伍和探測人員不斷增多，采用的探測方法、技術要求和所提交的成果各不相同，給資料使用部門帶來很多不便，迫切需要建立一套城市地下管網(wǎng)的綜合智能管理體系。
2 城市地下管線建設和管理中的問題
2.1對城市地下管線建設和管理的認識不足
由于城市化進程起步較晚，我國不少城建相關部門對地下管線作為城市“生命線”的重要作用和地位認識不足，沒有深刻認識到地下管線鋪設、維護或者被損毀后所需要的時間成本、空間成本和經(jīng)濟成本。城市建設過程中經(jīng)常會出現(xiàn)管線改移、管線被挖損等事故，造成巨大的經(jīng)濟損失。
2.2缺乏必要的法律依據(jù)
近幾年來，國家主管部門相繼通過了《城市地下管線探測技術規(guī)程》、建設部通過了《城市地下管線工程檔案管理辦法》,各個地方也都出臺了適合地方的地下管線管理辦法，對地下管線的規(guī)劃、建設和管理起到了積極的指導和規(guī)范作用，但全國性關于地下管線從規(guī)劃、建設、竣工、檔案管理及綜合性管理系統(tǒng)的法規(guī)還沒有出臺,地下管線的規(guī)劃、建設作為城市規(guī)劃、建設系統(tǒng)中的先行性、基礎性工作的地位還沒有在法律層面確立。
2.3建設前缺乏統(tǒng)籌安排
由于我國城市化進程起步晚，對城市總體規(guī)劃尤其是地下管線的規(guī)劃重視不夠，可借鑒的經(jīng)驗較少，存在重地上、輕地下，重審批、輕監(jiān)管，重建設、輕養(yǎng)護的傾向，管線施工過程中經(jīng)常打架，臨時變更設計，新老管線疊加，存在很多潛在事故隱患。地下管線缺乏統(tǒng)一管理，管線種類繁多，產(chǎn)權投資分屬管理，規(guī)劃建設與資金投入不同期，各部門缺乏統(tǒng)一協(xié)調，造成重復開挖，經(jīng)常在道路上“拉拉鎖”，既影響道路使用壽命，又嚴重影響城市交通和居民的日常生活。
2.4建設施工和養(yǎng)護技術不規(guī)范[2]
地下管線建設中，施工技術的特殊性和竣工后管線的隱蔽性可能造成管線施工質量低,建成后維護困難。另外，我國城市地下管線由于管道自身損壞、腐蝕，漏水、漏氣現(xiàn)象嚴重 [3] 。據(jù)統(tǒng)計，我國城市單位管長、單位時間的漏水量為2.7 m3/(h?km),是瑞典的11倍，法國的8倍，美國的2.7倍。據(jù)2002年相關部門統(tǒng)計，我國的無效供水量達2536萬m3，我國熱力和燃氣管道腐蝕率達30%，因此，我國急需針對城市地下管線建設施工和養(yǎng)護技術進行規(guī)范，以加強地下管線的建設和維護工作。
2.5信息化管理水平有待提高[2]
我國城市地下管線管理系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)過了以下幾個發(fā)展階段:
首先是上個世紀七八十年代，市政管線的權屬部門和城建部門通過自己的檔案室，負責保管管線的竣工資料。隨著城市的發(fā)展，這種手工管理方式和紙質管線資料已經(jīng)開始難以適應城市發(fā)展的需求，矛盾日益尖銳[4]。
其次是上世紀80年代末至90年代初，城市改擴建工程大規(guī)模實施，為摸清城市地下管線情況，我國大部分城市開展了地下管線普查，并使用計算機輔助制圖技術（CAD）繪制管線分布圖，存儲地下管線的空間位置信息；使用FOXPRO等數(shù)據(jù)庫來存儲管理管線的功能、材質等屬性信息[5]。但是，這些管線的空間信息和自身屬性信息存儲于不同的介質和平臺，統(tǒng)一利用和管理不便，管線信息的更新也不能在同一平成。
之后，在90年代初到中期，地理信息系統(tǒng)軟件引入國內，并在一些行業(yè)廣泛應用，在地下管線管理領域開始出現(xiàn)基于GIS軟件的管理系統(tǒng)用于管線空間信息和屬性信息的管理。相關單位也開始使用國外的GIS軟件（Mapinfo、Arcinfo）來探索開發(fā)管線信息管理系統(tǒng)。同時，國產(chǎn)GIS軟件（如MAPGIS）開始出現(xiàn)，基于國產(chǎn)GIS軟件的地下管線信息管理系統(tǒng)也開發(fā)成功，城市地下管線信息管理系統(tǒng)的發(fā)展隨著地理信息系統(tǒng)的發(fā)展步入一個快速發(fā)展階段。
我國城市現(xiàn)階段的地下管線信息管理系統(tǒng)主要有以下幾個特點：
第一是傳統(tǒng)意義的地下管線信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是對地下管線的空間位置、自身材質、規(guī)格尺寸、運輸物質等信息進行存儲，以供主管單位或城建單位查閱。
第二是對管線空間位置的獲得，主要依賴于竣工資料，竣工資料缺失的，則采取管線普查的方式。由于探測技術的局限性，許多老舊管線的探測還有難度，如竣工資料已缺失的老舊污水、雨水管道、各種專用的塑料管道實際探測難度大，而且探測成果精度低。由于基礎數(shù)據(jù)的質量較低，也降低了信息管理系統(tǒng)在城市建設的指導作用。
第三是由于缺乏對地下管道、管線有關負荷運行情況和自身健康情況信息的獲得手段，傳統(tǒng)的地下管線信息管理系統(tǒng)無法對管線的維護保養(yǎng)提供基礎信息，因而無法對城市地下管線災害事故提供預警和應急決策信息。
3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的城市地下管線智能管理系統(tǒng)構想
3.1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的城市地下管線智能管理系統(tǒng)
物聯(lián)網(wǎng)是近幾年來社會廣泛關注的熱點技術。物聯(lián)網(wǎng)的概念是1999年提出的，英文名稱叫“The Internet of things（物物相連的互聯(lián)網(wǎng)）”，物聯(lián)網(wǎng)是指在互聯(lián)網(wǎng)基礎上整合傳感、通信和信息處理等技術，按約定的協(xié)議，把相關物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡[6]。
現(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)技術中的一個典型應用就是無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID），這是一種先進的非接觸式自動識別技術。目前，RFID已經(jīng)從研究階段走向實用化，其單項技術已經(jīng)趨于成熟。由于RFID具有無接觸和自動識別的強大技術優(yōu)勢，因而已經(jīng)被廣泛應用于倉儲物流管理、資產(chǎn)跟蹤、生產(chǎn)過程控制、移動車輛的自動識別、身份認證、智能交通、網(wǎng)絡家電控制等領域，并且應用領域仍在不斷擴大。
通過地下管線智能管理系統(tǒng)可以將埋于地下的各種處于地下的管線相關信息集中到一個綜合信息管理分析平臺上，為城市的規(guī)劃建設和管理決策、應急處置提供信息服務。
物聯(lián)網(wǎng)技術的核心是物物相聯(lián)，智能化相關、合作，利用物聯(lián)網(wǎng)技術的特點完全可以實現(xiàn)城市地下管線信息由獲取、傳輸?shù)椒治觥⒕C合應用的整個過程，這一過程的實現(xiàn)其實就是城市地下管線智能管理系統(tǒng)的實現(xiàn)。
3.2 智能管理系統(tǒng)的總體結構
城市地下管線智能管理系統(tǒng)主要由三個層次組成，分為為感知層、傳輸層、應用層[7] 。圖1所示是城市地下管線智能管理系統(tǒng)的結構示意圖。
感知層由各種類型的傳感器組成，可實時獲得地下管線的各種相關信息，包括空間位置、尺寸規(guī)格、材質、傳輸物質、傳輸狀態(tài)、腐蝕情況、泄露點位置、大小等管線自身健康情況信息。城市在新建管線和進行老舊管線的更新改造時，應逐步推進預先嵌入傳感器管道的使用或者管線智能傳感器的同步埋設。管線智能傳感器的主要功能應能實時收集管線運行中的工作狀態(tài)信息、管線的空間位置及自身屬性信息，并應能夠主動或被動提供給傳輸層設備。
傳輸層則主要通過有線網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡、無線射頻識別RFID等通訊手段，將感知層獲得的數(shù)據(jù)由現(xiàn)場實時傳輸?shù)礁邔哟蔚膯卧鬏攲又饕ü饫w網(wǎng)絡、網(wǎng)絡交換設備、光電轉換設備、路由器、防火墻、服務器等。
應用層是城市地下管線智能管理系統(tǒng)功能的集中體現(xiàn)，包含地下管線多參數(shù)三維顯示系統(tǒng)、地下管線輔助規(guī)劃設計CAD系統(tǒng)、地下管線事故應急指揮系統(tǒng)等。
其中，地下管線多參數(shù)三維顯示系統(tǒng)可以將城市地下空間的管線直觀地展現(xiàn)在電腦屏幕上[8]，并具備縱橫斷面的自動生成分析功能，可提供任意地點的橫斷面，確定管線在地下的空間位置，標示出管線的斷面尺寸、材料、高程、管線間的間距等屬性，正確反映管線與建筑物之間、管線與管線之間的空間關系；對一條管線，指定縱斷面作圖范圍，便可自動生成管線沿走向對于路面相對位置的縱斷面圖，并表示出沿線各管線點的位置與該管線點的橫斷面。同時，自動產(chǎn)生該管線縱斷面對應的屬性數(shù)據(jù)和線上各管線點的屬性數(shù)據(jù)。縱斷面分析也可用作管線施工監(jiān)理中的一項數(shù)據(jù)檢查工具，用以檢查在地下管線走向與坡度的耦合性。
利用地下管線輔助規(guī)劃設計CAD系統(tǒng)，可以根據(jù)國家有關管線工程的最小覆土深度、管線最小水平凈距、管線交叉時的最小垂直凈距等規(guī)定，在基礎地理信息數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀管線數(shù)據(jù)的基礎上，實現(xiàn)管線設計計算、分析、繪圖以及方案的比選優(yōu)化，包括地下管線緩沖區(qū)分析，地下管線垂直凈距設計分析，管線線路輔助設計，管線節(jié)點的輔助設計等。
在地下管線事故分析及應急指揮系統(tǒng)中，事故分析是管線智能管理系統(tǒng)中經(jīng)常用到而且較為復雜的功能。當管線在某一位置發(fā)生事故時,系統(tǒng)應能基于高密度的監(jiān)測傳感器，啟動網(wǎng)絡強大的搜索和分析能力, 快速確定事故點和事故點周圍需要緊急關閉的各種閥門，提供合理的處理方案，以便將事故損失降到最低。在事故分析和事故解決的過程中，系統(tǒng)應能提供輔助的交通管制等應急指揮功能。
應用層軟件主要提供各種通用的數(shù)據(jù)接口，在此之上，應當可以與城市其他領域的管理系統(tǒng)進行無縫銜接，如地質部門的城市地質信息可視化系統(tǒng)、交通管理部門的城市交通信息管理系統(tǒng)、智能樓宇系統(tǒng)等，最終作為“智慧城市”的一個重要子系統(tǒng)，為城市的規(guī)劃建設、突發(fā)事故應急決策提供服務。
3.3 地下管線智能管理系統(tǒng)的優(yōu)勢
在地下管線智能管理系統(tǒng)中，感知層通過預埋于管線自身或附近的各類傳感器，可實現(xiàn)對地下管線多維參數(shù)的獲取，同時，管線本身具備信息接收和傳達、反饋等智能要素。
地下管線智能管理系統(tǒng)具備強大的空間數(shù)據(jù)庫功能，可以將一個城市的基礎地理信息、各種管線空間信息、負荷運行信息及自身健康狀況信息等復雜的屬性信息一體化存儲，并實現(xiàn)信息實時動態(tài)更新。
通過地下管線智能管理系統(tǒng)的三維顯示功能和網(wǎng)絡功能，可以使一個城市的建設部門和管線權屬機構充分實現(xiàn)管線信息的共享，并進行各自的管理；相關部門也可以直觀地查看地下管線的復雜分布和相應的空間關系。
通過系統(tǒng)強大的空間分析能力、對地下管線多參數(shù)監(jiān)測分析功能和其它各種應用分析功能，可以及時對管線中所傳輸物質的運行狀態(tài)作出判斷；快速準確地對管線運行中的突發(fā)事故作出緊急處理；也可以輔助城市規(guī)劃部門科學地進行地下管線的規(guī)劃和設計；同時可以指導市政管理部門對管線進行預防性維護和科學管理，最終實現(xiàn)對城市地下管線的智能化管理。
4 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的地下管線管理應用
日本東京工業(yè)大學的Professor Akira Todoroki等在2004年通過試驗室試驗在地下污水管線中預置由玻璃纖維和碳黑/環(huán)氧樹脂復合材料制成的斷裂傳感器，然后通過互聯(lián)網(wǎng)與傳感器的結合監(jiān)測地下污水管道在地震后的破損位置，試驗取得了預期效果。當時的試驗主要是為了證明復合材料傳感器的可行性和有效性，但同時也證明了，通過網(wǎng)絡結合傳感器的這種對地下管線自身健康狀況的監(jiān)測手段是可行的。
圖2所示為地下污水管道破損監(jiān)測示意圖[9]。
圖2 地下污水管道破損監(jiān)測示意圖
德國威斯特伐利亞區(qū)瓦倫多夫市現(xiàn)在已經(jīng)使用大約5 500個RFID標簽來跟蹤該市205 km長的地下污水管道的維修狀況。德國威斯特伐利亞區(qū)瓦倫多夫市同時還將RFID系統(tǒng)應用在一家污水處理廠，用于監(jiān)測該廠1 500個閥門的檢修情況。
另外，在臺北市忠孝東路的施工改造過程中，地下管線也將加埋無線電射頻標識系統(tǒng)（RFID），以便在日后管線管理維護中，施工人員可以用雷達探測來獲取管線基本信息。
5 結 語
物聯(lián)網(wǎng)被稱作是計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息技術產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)技術的廣泛應用，必然對未來的城市規(guī)劃、建設、管理產(chǎn)生深刻的影響，對于建設“人文北京、科技北京、綠色北京”有著重要意義。
《北京市政府部門物聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展初步規(guī)劃》中已明確提出，要通過物聯(lián)網(wǎng)技術對城市運行管理領域的應用場景為城市水、電、燃氣、熱力等重點設施和地下管線實施監(jiān)控[10]。可以預見，根據(jù)城市化發(fā)展對地下管線信息管理的需求，以及城市信息化、數(shù)字化發(fā)展的趨勢，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的城市地下管線智能管理系統(tǒng)的建設勢在必行。
綜上所述，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的城市地下管線智能管理系統(tǒng)是解決現(xiàn)階段城市地下管線規(guī)劃、建設、管理、維護等較為可行和極有發(fā)展前景的綜合性技術手段。
參 考 文 獻
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[5]地下管線普查若干問題探討//中國城市規(guī)劃協(xié)會地下管線專業(yè)委員會2007年年會論文匯編[C].濟南:中國城市規(guī)劃協(xié)會地下管線專業(yè)委員會,2007.
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