發(fā)布時(shí)間：2023-03-07 15:04:59
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的光電信息技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：光電傳感器，光電檢控技術(shù)，應(yīng)用
0.引言
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和信息時(shí)代的到來(lái)，作為現(xiàn)代信息技術(shù)三大支柱技術(shù)之一的傳感器技術(shù)，已然成為監(jiān)測(cè)和控制領(lǐng)域獲取物理信息的重要手段，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)著極其重要的地位。比如，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，工廠的自動(dòng)流水生產(chǎn)線，全自動(dòng)加工設(shè)備，許多智能化的檢測(cè)儀器設(shè)備，都大量地采用了各種各樣的傳感器；在礦產(chǎn)資源、海洋開發(fā)、生命科學(xué)、生物工程等領(lǐng)域傳感器的應(yīng)用也是無(wú)處不在?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有傳感器這個(gè)載體，任何先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)要實(shí)現(xiàn)這樣那樣的功能是不可能的。
1.光電傳感器及測(cè)控技術(shù)簡(jiǎn)介
1.1基本概念
光電傳感器是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，是一種將光信號(hào)（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。論文參考網(wǎng)。光電傳感器是在各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器，它一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。
按光電元件(光學(xué)測(cè)控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類,即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān))式光電傳感器。其中，模擬式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流，它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系，主要包括有透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻檔)三大類型；脈沖(開關(guān))式光電傳感器中，光電元件接收的光信號(hào)是斷續(xù)變化的，因此光電元件處于開關(guān)工作狀態(tài)，它輸出的光電流通常只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的脈沖形式的信號(hào)，多用于光電計(jì)數(shù)和光電式轉(zhuǎn)速測(cè)量等場(chǎng)合。
光電檢測(cè)技術(shù)：是利用光電傳感器實(shí)現(xiàn)各類檢測(cè)。它將被測(cè)量的量轉(zhuǎn)化成光通量，再轉(zhuǎn)化成電量，并綜合利用信息傳送和處理技術(shù)，完成在線和自動(dòng)測(cè)量。它具有高精度、高速度、遠(yuǎn)距離和大量程、非接觸式檢測(cè)、壽命長(zhǎng)、數(shù)字化和智能化的特點(diǎn)。
1.2光電傳感器工作原理
主要是把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，其物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。它是由于物體吸收到光子能量后產(chǎn)生的電效應(yīng)，通常把光電效應(yīng)分為三類：
1.2.1外光電效應(yīng)
在光線作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)?；谠撔?yīng)的光電器件有光電管、光電倍增管等。
1.2.2內(nèi)光電效應(yīng)
在光線作用下能使物體電阻率改變的稱為內(nèi)光電效應(yīng)，又稱光電導(dǎo)效應(yīng)?；谠撔?yīng)的光電器件有光敏電阻、光敏晶體管等。
1.2.3半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)
在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的稱為半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光電池。
1.3光電傳感器特點(diǎn)
1.3.1 檢測(cè)距離長(zhǎng)。
1.3.2 對(duì)檢測(cè)物體的限制少
由于以檢測(cè)物體的遮光和反射為檢測(cè)原理，所以都可以對(duì)金屬、玻璃、塑料、液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。
1.3.3 響應(yīng)時(shí)間短
光本身為高速，并且傳感器的電路全都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間短。
1.3.4 分辨率高
能夠通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)上，或通過(guò)構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率，也可進(jìn)行微小物體檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。
1.3.5可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)
可以無(wú)須機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，因此不會(huì)對(duì)傳感器和檢測(cè)物體造成損傷，因此，傳感器能長(zhǎng)期使用。
1.3.6可實(shí)現(xiàn)顏色辨別
通過(guò)檢測(cè)物體形成的光的反射率和吸收率，根據(jù)被投光的光線波長(zhǎng)和檢測(cè)物體的顏色組合而有所差異。利用這個(gè)特性，可對(duì)檢測(cè)物體進(jìn)行顏色的檢測(cè)。
1.3.7便于調(diào)整
在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。
2.光電傳感器的研究應(yīng)用
光電傳感器可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等；也可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。論文參考網(wǎng)。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置中獲得廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁(yè)。本文就光電傳感器最常見的應(yīng)用實(shí)例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明。
2.1 在煙塵濁度監(jiān)測(cè)儀上的應(yīng)用
防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一。為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對(duì)煙塵源進(jìn)行監(jiān)測(cè)、自動(dòng)顯示和超標(biāo)報(bào)警。煙道里的煙塵濁度是用通過(guò)光在煙道里傳輸過(guò)程中的變化大小來(lái)檢測(cè)的。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達(dá)光檢測(cè)器的光減少，因而光檢測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。
2.2 光電池在光電檢測(cè)和自動(dòng)控制方面的應(yīng)用
光電池作為光電探測(cè)使用時(shí)，其基本原理與光敏二極管相同，但它們的基本結(jié)構(gòu)和制造工藝不完全相同。由于光電池工作時(shí)不需要外加電壓；光電轉(zhuǎn)換效率高，光譜范圍寬，頻率特性好，噪聲低等，它已廣泛地用于光電讀出、光電耦合、光柵測(cè)距、激光準(zhǔn)直、電影還音、紫外光監(jiān)視器和燃?xì)廨啓C(jī)的熄火保護(hù)裝置等。
2.3 CCD圖像傳感器（電荷耦合器件）的應(yīng)用
CCD傳感器應(yīng)用時(shí)是將不同光源與透鏡、鏡頭、光導(dǎo)纖維、濾光鏡及反射鏡等各種光學(xué)元件結(jié)合，應(yīng)用了光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)相結(jié)合的高新技術(shù)，作為一種非常有效的非接觸檢測(cè)方法，CCD被廣泛用于在線檢測(cè)尺寸、位移、速度、定位和自動(dòng)調(diào)焦等方面。
2.3.1 利用CCD測(cè)量幾何量，CCD誕生后，首先在工業(yè)檢測(cè)中制成測(cè)量長(zhǎng)度的光電傳感器，物體通過(guò)物鏡在CCD光敏元上造成影像，CCD輸出的脈沖表征測(cè)量工件的尺寸或缺陷。
2.3.2 用于傳真技術(shù)，文字、圖象識(shí)別。例如用CCD識(shí)別集成電路焊點(diǎn)圖案，代替光點(diǎn)穿孔機(jī)的作用。論文參考網(wǎng)。
2.3.3 自動(dòng)流水線裝置，機(jī)床、自動(dòng)售貨機(jī)、自動(dòng)監(jiān)視裝置、指紋機(jī)。
2.3.4 CCD固態(tài)圖像傳感器作為攝像機(jī)或像敏器件，取代攝像裝置的光學(xué)掃描系統(tǒng)（電子束掃描），與其它攝像器件相比，尺寸小、價(jià)廉、工作電壓低、功耗小，且不需要高壓。
2.3.5 M2A攝影膠囊（Mouthanus）,由發(fā)光二極管做光源，CCD做攝像機(jī)，每秒鐘兩次快門，信號(hào)發(fā)射到存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器取下后接入計(jì)算機(jī)將圖像進(jìn)行下載。
2.3.6 CCD是數(shù)碼相機(jī)的電子眼，它革新了攝影術(shù)，現(xiàn)在光可以被電子化地記錄下來(lái)，取代了膠片。這一數(shù)字形式極大地方便了對(duì)圖像的處理和發(fā)送，”諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)稱贊說(shuō)，“無(wú)論是我們大海中深邃之地，還是宇宙中的遙遠(yuǎn)之處，它都能給我們帶來(lái)水晶般清晰的影像。”
2009年10月6日，瑞典皇家科學(xué)院在斯德哥爾摩宣布，將2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予華人科學(xué)家高錕以及兩名美國(guó)科學(xué)家韋拉德-博伊爾(Willard Boyle)和喬治-史密斯(George Smith)，以獎(jiǎng)勵(lì)他們?cè)诠饫w和半導(dǎo)體領(lǐng)域上的開創(chuàng)性研究。高錕的獲獎(jiǎng)理由為——“在光學(xué)通信領(lǐng)域光在光纖中傳輸方面所取得的開創(chuàng)性成就”。兩位美國(guó)科學(xué)家的獲獎(jiǎng)理由為——“發(fā)明了一種成像半導(dǎo)體電路，即CCD(電荷耦合器件)傳感器”。
3.結(jié)束語(yǔ)
光電傳感器及檢控技術(shù)兩者間的有效結(jié)合，提高了工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、軍用器械等等領(lǐng)域的生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本?？梢灶A(yù)見，隨著信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，光電傳感器、微/ 納米光電測(cè)控技術(shù)等在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中將繼續(xù)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
【參考文獻(xiàn)】
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論文摘要：光電子器件和部件廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離大容量光纖通信、光存儲(chǔ)、光顯示、光互聯(lián)、光信息處理、激光加工、激光醫(yī)療和軍事武器裝備，預(yù)期還會(huì)在未來(lái)的光計(jì)算中發(fā)揮重要作用。本文將介紹國(guó)內(nèi)外光電子技術(shù)及光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
如果說(shuō)微電子技術(shù)推動(dòng)了以計(jì)算機(jī)、因特網(wǎng)、光纖通信等為代表的信息技術(shù)的高速發(fā)展，改變了人們的生活方式，使得知識(shí)經(jīng)濟(jì)初見端倪，那么隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，光電子技術(shù)將起到越來(lái)越重要的作用。美國(guó)商務(wù)部指出：“90年代，全世界的光子產(chǎn)業(yè)以比微電子產(chǎn)業(yè)高得多的速度發(fā)展，誰(shuí)在光電子產(chǎn)業(yè)方面取得主動(dòng)權(quán)，誰(shuí)就將在21世紀(jì)的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評(píng)論：“21世紀(jì)具有代表意義的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，第一是光電子產(chǎn)業(yè)，第二是信息通信產(chǎn)業(yè)，第三是健康和福利產(chǎn)業(yè)……”，可以斷言，光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動(dòng)人類科學(xué)技術(shù)的革命。
1世界光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)初人們的預(yù)料，光纖已經(jīng)成為通信網(wǎng)的重要傳輸媒介，現(xiàn)在世界上大約有60%的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸，到20世紀(jì)末將達(dá)到85%，但從目前光纖通信的整體水平來(lái)看，仍處于初級(jí)階段，光纖通信的巨大潛力還沒(méi)有完全開發(fā)出來(lái)。目前，各種新技術(shù)層出不窮，密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM，在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術(shù)（EDFA，可將光信號(hào)直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優(yōu)點(diǎn)）已取得突破性進(jìn)展并得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在DWDM系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中，光電技術(shù)的比例將從過(guò)去比重不到10%達(dá)到90%。一種全新的、無(wú)需進(jìn)行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器技術(shù)的進(jìn)展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統(tǒng)上首次使用，給全球的通信業(yè)帶來(lái)蓬勃生機(jī)。為此提供支撐的就是半導(dǎo)體光電子器件和部件。光電子器件和技術(shù)已形成一個(gè)快速增長(zhǎng)的、巨大的光電子產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著越來(lái)越大的作用。美國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會(huì)估計(jì)，到2003年，光電子產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達(dá)2000億美元。
Internet應(yīng)用的飛速增長(zhǎng)對(duì)電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來(lái)越高的需求，為滿足需求的增長(zhǎng)，人們可以鋪設(shè)更多的光纖，或靠提高單路光的信息運(yùn)載量（現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設(shè)備）。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù)，增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)（光波分復(fù)用的實(shí)驗(yàn)記錄已經(jīng)達(dá)到2.64Tbps）。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運(yùn)用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。無(wú)限戰(zhàn)略公司的報(bào)告指出：“信號(hào)傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場(chǎng)1999年達(dá)到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號(hào)放大用激光器1999年市場(chǎng)份額達(dá)到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號(hào)放大用激光器銷售額達(dá)2.9億美元，比去年增長(zhǎng)121%。整個(gè)激光器市場(chǎng)的份額1999年達(dá)18億美元，預(yù)期2003年將達(dá)到30億美元”。美國(guó)通信工業(yè)研究公司（CIR）的研究預(yù)測(cè)，北美市場(chǎng)光電子部件的市場(chǎng)規(guī)模將由目前的28億美元增長(zhǎng)到2003年的61億美元，約每年增長(zhǎng)18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報(bào)告稱雖然10年內(nèi)全光通信還不會(huì)全面商業(yè)化，但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場(chǎng)主流，報(bào)告也指出盡管光學(xué)部件市場(chǎng)被大公司所占據(jù)，但仍有創(chuàng)新性公司進(jìn)入的可能。
2我國(guó)的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)
近10年來(lái)我國(guó)光電子技術(shù)研究在國(guó)家“863”計(jì)劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，在很多領(lǐng)域同國(guó)外先進(jìn)國(guó)家只有兩三年的距離，個(gè)別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位。國(guó)內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)（如激光器、探測(cè)器、光收發(fā)模塊、EDFA、無(wú)源光器件）等已經(jīng)占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)較大的市場(chǎng)份額，初步具備同國(guó)外大公司競(jìng)爭(zhēng)的能力，在毫無(wú)市場(chǎng)保護(hù)的情況下，靠自己的力量爭(zhēng)得了一席之地，市場(chǎng)營(yíng)銷逐年有較大的增長(zhǎng)，個(gè)別產(chǎn)品還取得國(guó)際市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績(jī)。我國(guó)相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白，打破國(guó)外產(chǎn)品在市場(chǎng)上的壟斷地位，同時(shí)爭(zhēng)取進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。
摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件，國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)40%的份額。我國(guó)也是目前國(guó)際上少數(shù)幾個(gè)有能力研制PIC和OEIC的國(guó)家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國(guó)產(chǎn)器件，國(guó)產(chǎn)1.55μmDFB激光器戰(zhàn)勝了國(guó)外器件，占領(lǐng)了100%的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。
但是，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在我國(guó)光電子技術(shù)發(fā)展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲(chǔ)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵部分，但在整個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備成本中所占的比重較小，其產(chǎn)值較低，目前科研開發(fā)主要處于跟蹤和小批量生產(chǎn)階段，光電子產(chǎn)業(yè)所需的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)目前還未有實(shí)質(zhì)突破；國(guó)內(nèi)研究生產(chǎn)的光電器件和部件有相當(dāng)部分還未能滿足整機(jī)和系統(tǒng)的要求，導(dǎo)致國(guó)外器件占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)相當(dāng)多的份額；在機(jī)制上仍未擺脫科研、生產(chǎn)、市場(chǎng)相互脫離的狀況。
關(guān)鍵詞：光纖通信；理論教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)
中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）08-0167-03
當(dāng)代信息高速公路的骨干網(wǎng)絡(luò)是由光纖通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，若沒(méi)有光纖的發(fā)明及相關(guān)有源和無(wú)源光纖器件的發(fā)明和發(fā)展，當(dāng)今的高速信息網(wǎng)絡(luò)是無(wú)法想象的。但是當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展得益于微電子學(xué)、光電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信工程等多門學(xué)科的快速發(fā)展及它們之間的交叉融合。因此，要想成為一名信息技術(shù)領(lǐng)域的電子信息工程師、計(jì)算機(jī)工程師或通信工程師，除了需要掌握本專業(yè)的課程知識(shí)以外，也應(yīng)該熟悉現(xiàn)代信息技g的其他相關(guān)主要知識(shí)，比如光纖通信網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)器件等。本文從光纖通信技術(shù)的研究?jī)?nèi)容、應(yīng)用及發(fā)展等方面說(shuō)明其在電子信息工程專業(yè)教育中的重要性，并研討電子信息工程專業(yè)中的光纖通信課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。
一、光纖通信技術(shù)簡(jiǎn)介
1960年，美國(guó)人梅曼（Maiman）發(fā)明了第一臺(tái)紅寶石激光器[1]，給光通信帶來(lái)了新的希望。和普通光相比，激光具有波譜寬度窄，方向性極好，亮度極高，以及頻率和相位較一致的良好特性。激光是一種高度相干光，它的特性和無(wú)線電波相似，是一種理想的光載波。繼紅寶石激光器之后，氦―氖（He-Ne）激光器、二氧化碳（CO2）激光器先后出現(xiàn)，并投入實(shí)際應(yīng)用。激光器的發(fā)明和應(yīng)用，使沉睡了80年的光通信進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。
1966年，英籍華裔學(xué)者高錕（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）發(fā)表了關(guān)于傳輸介質(zhì)新概念的論文，指出了利用光纖（Optical Fiber）進(jìn)行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，奠定了現(xiàn)代光通信――光纖通信的基礎(chǔ)[2]。在以后的10年中，波長(zhǎng)為1.55μm的光纖損耗：1979年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986年是0.154 dB/km，接近了光纖最低損耗的理論極限。1970年，作為光纖通信用的光源也取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。1977年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制的半導(dǎo)體激光器壽命達(dá)到10萬(wàn)小時(shí)（約11.4年），外推壽命達(dá)到100萬(wàn)小時(shí)，完全滿足實(shí)用化的要求。由于光纖和半導(dǎo)體激光器的技術(shù)進(jìn)步，使1970年成為光纖通信發(fā)展的一個(gè)重要里程碑之年。在今后的幾十年中，光纖通信網(wǎng)絡(luò)的逐步商用化帶動(dòng)了相關(guān)信息產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃發(fā)展[3]。
由于在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或波導(dǎo)管的損耗低得多[4]，因此相對(duì)于電纜通信或微波通信，光纖通信具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，可見光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)中的重要地位，因此，光纖通信技術(shù)這門課程不僅是光學(xué)工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程[5]，也應(yīng)該作為電子信息工程專業(yè)的專業(yè)選修課程來(lái)開設(shè)。
二、光纖通信課程教學(xué)研究
（一）光纖通信課程的理論教學(xué)
電子信息工程專業(yè)的光纖通信課程的理論知識(shí)可以分為四個(gè)相互關(guān)聯(lián)的層次和內(nèi)容，它們分別是：第一部分，光纖技術(shù)的基礎(chǔ)；第二部分，光纖通信器件技術(shù)基礎(chǔ)；第三部分，光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)；第四部分，光纖與光纖通信系統(tǒng)測(cè)量。這四個(gè)部分的關(guān)系層層遞進(jìn)，逐漸深入。理論學(xué)時(shí)總共32學(xué)時(shí)。
第一部分，光纖技術(shù)的基礎(chǔ)?？梢韵戎v解光纖通信技術(shù)的一些概念性和歷史性的知識(shí)，比如：電信技術(shù)的發(fā)展，光通信的必要性及技術(shù)基礎(chǔ)，光纖通信技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀與未來(lái)。此處，可詳細(xì)介紹人類對(duì)光通信探索的歷史及現(xiàn)代光纖通信技術(shù)從學(xué)術(shù)研究到商業(yè)應(yīng)用的發(fā)展里程，并附帶介紹微波通信的發(fā)展里程，然后通過(guò)比較使用光波進(jìn)行通信和使用微波進(jìn)行通信的優(yōu)缺點(diǎn)及使用光纖材料和使用同軸電纜進(jìn)行通信的優(yōu)缺點(diǎn)，讓學(xué)生了解光纖通信的巨大優(yōu)勢(shì)。然后可以簡(jiǎn)單介紹光纖傳輸?shù)幕A(chǔ)理論――電磁場(chǎng)與電磁波理論中的一些基本概念和現(xiàn)象，重點(diǎn)介紹麥克斯韋方程。最后介紹光纖的模式理論、光纖的結(jié)構(gòu)和類型、光纖的傳輸特性、光纖制造技術(shù)與光纜等知識(shí)。其中，光纖傳輸特性包括光纖的損耗特性和色散特性，這是該部分的重點(diǎn)知識(shí)?？傊?，筆者認(rèn)為，第一部分內(nèi)容的講解方法和手段是非常重要的，不宜講得深?yuàn)W，而應(yīng)該結(jié)合動(dòng)畫或者視頻講解光纖的傳光原理，使學(xué)生易于接受，才能提高學(xué)生對(duì)這門課程的興趣，從而繼續(xù)學(xué)習(xí)往后部分的相對(duì)枯燥的知識(shí)。該部分學(xué)時(shí)安排為6H。
第二部分，光纖通信器件技術(shù)基礎(chǔ)。這部分講述光纖通信系統(tǒng)中的有源和無(wú)源光通信器件，這些器件是構(gòu)成一個(gè)完成的光纖通信系統(tǒng)必不可少的部件，學(xué)好這部分內(nèi)容有利于理解后面學(xué)習(xí)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容。這部分內(nèi)容包括：基本光纖器件、光學(xué)濾波器、光纖放大器和半導(dǎo)體光電子器件?；竟饫w器件包括分波/合波器、光纖活動(dòng)連接器、光隔離器、環(huán)形器和衰減器等；光學(xué)濾波器的內(nèi)容包括Fabry-Perot濾波器、介質(zhì)膜濾波器、HiBi光纖Sagnac濾波器、Mach-Zender型濾波器、光纖光柵等；光纖放大器的內(nèi)容包括：摻餌光纖放大器（EDFA）、光纖Raman放大器等。半導(dǎo)體光電子器件的內(nèi)容包括：普通的半導(dǎo)體激光器（LD）和發(fā)光二極管（LED）、FP型雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光器、動(dòng)態(tài)單縱模激光器、半導(dǎo)體光放大器（OSA）、PN結(jié)光電二極管、PIN光電二極管、APD雪崩光電二極管等。對(duì)于每一個(gè)光纖器件，講解內(nèi)容包括這些光纖器件的結(jié)構(gòu)、工作原理、具體參數(shù)、應(yīng)用場(chǎng)合等，應(yīng)結(jié)合動(dòng)畫或者視頻講解，甚至如果有條件的話，可以在課題上帶上一些體積很小的光纖器件實(shí)物給學(xué)生講解，比如光纖活動(dòng)連接器、LD、LED、光纖光柵、PIN光電二極管價(jià)格便宜、體積小的光纖器件。該部分學(xué)時(shí)安排為10H。
第三部分，光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。這部分是本門課程的核心和精華部分，包括光纖傳輸系統(tǒng)、光纖通信網(wǎng)、全光網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展三大部分。其中，光纖傳輸系統(tǒng)的內(nèi)容包含：光纖傳輸系統(tǒng)的基本組成、光發(fā)送機(jī)組件、光接收機(jī)組件、光放大噪聲及其級(jí)聯(lián)、色散調(diào)節(jié)技術(shù)、光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光纖傳輸系統(tǒng)性能評(píng)估。光通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容包含：通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分類、準(zhǔn)同步數(shù)字系統(tǒng)（PDH）、同步數(shù)字系統(tǒng)（SDH）、異步傳輸模式（ATM）、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、光纖通信網(wǎng)的管理/保護(hù)/恢復(fù)。全光網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展的內(nèi)容包含：通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程、全光網(wǎng)絡(luò)中的傳輸技術(shù)（WDM、OTDM、OCDMA和分組交換技術(shù)）、無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（G-PON、E-PON、WDM-PON）、光傳送網(wǎng)（G.709OTN）、自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)、全光網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理、全光網(wǎng)的安全問(wèn)題。對(duì)于每一種光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，講解內(nèi)容包括這些光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能、應(yīng)用場(chǎng)合等，應(yīng)盡量使用PPT的圖片、動(dòng)畫進(jìn)行講解，PPT上要盡量避免文字上描述。該部分學(xué)時(shí)安排為12H。
第四部分，光纖與光纖通信系統(tǒng)測(cè)量。該部分主要介紹光纖通信工程實(shí)施、檢測(cè)中一些常用的設(shè)備和儀器，在本門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中都要使用到這些設(shè)備，是培養(yǎng)光纖通信工程師的基礎(chǔ)技能知識(shí)部分。該部分的內(nèi)容包括：光功率計(jì)的使用、光纖幾何參數(shù)的測(cè)量、光纖衰減測(cè)量、光纖色散測(cè)量、光纖偏正特性測(cè)量、光纖的機(jī)械特性和強(qiáng)度測(cè)量、光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）的使用；光接收機(jī)靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)量、光纖通信系統(tǒng)誤碼率和功率代價(jià)的測(cè)量、眼圖及其測(cè)量、光譜分析儀、光纖通信系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。其中，重點(diǎn)講解光功率計(jì)、OTDR、眼圖示波器、光譜分析儀等儀器設(shè)備的功能和使用方法。該部分學(xué)時(shí)安排為4H。
（二）光纖通信課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)
對(duì)于電子信息工程本科專業(yè)而言，畢竟培養(yǎng)的學(xué)生不屬于光學(xué)工程或光電子技術(shù)領(lǐng)域的人才，而且電子信息工程專業(yè)本身都有很多屬于自己專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程及課程設(shè)計(jì)，因此，筆者認(rèn)為光纖通信技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)根據(jù)該專業(yè)學(xué)生的理論基礎(chǔ)和將來(lái)他們最可能需要的工程能力而設(shè)置。因而，筆者建議光纖通信課程的總學(xué)時(shí)設(shè)置為48學(xué)時(shí)，理論教學(xué)學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，7個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)學(xué)時(shí)為16學(xué)r。
根據(jù)筆者10年來(lái)給電子信息工程專業(yè)本科學(xué)生講授這門課的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為具體的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置如下。
1.插入法測(cè)光纖的平均損耗系數(shù)。采用插入法測(cè)量待測(cè)光纖在1310nm和1550nm處的平均損耗系數(shù)。掌握插入法測(cè)量光纖損耗系數(shù)的原理，熟悉光纖多用表的使用方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。
2.光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）測(cè)光纖鏈路特性。用光時(shí)域反射計(jì)測(cè)量光纖鏈路的平均損耗、接頭損耗、光纖長(zhǎng)度和故障點(diǎn)位置。了解光時(shí)域反射計(jì)工作原理及操作方法，學(xué)習(xí)用光時(shí)域反射計(jì)測(cè)量光纖平均損耗、接頭損耗、光纖長(zhǎng)度和故障點(diǎn)位置。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。
3.光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及其誤碼率測(cè)量構(gòu)建1310nm/1550nm光纖波分復(fù)用系統(tǒng)并測(cè)試其誤碼率，了解光波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)組成熟悉誤碼、誤碼率的概念及其測(cè)量方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。
4.數(shù)字光纖通信系統(tǒng)信號(hào)眼圖測(cè)試。構(gòu)建數(shù)字光纖通信系統(tǒng)并且用數(shù)字示波器觀測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)眼圖，并從眼圖中確定數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的性能。了解眼圖產(chǎn)生的基礎(chǔ)，根據(jù)眼圖測(cè)量數(shù)字通信系統(tǒng)性能的原理；學(xué)習(xí)通過(guò)數(shù)字示波器調(diào)試、觀測(cè)眼圖；掌握判別眼圖質(zhì)量的指標(biāo)；熟練使用數(shù)字示波器和誤碼儀。學(xué)時(shí)設(shè)置為3個(gè)課時(shí)。
5.光纖切割與焊接技術(shù)演示實(shí)驗(yàn)。利用全自動(dòng)熔接機(jī)向?qū)W生演示光纖熔接的全過(guò)程，了解光纖的結(jié)構(gòu)和光纖電弧放電焊接原理；了解全自動(dòng)焊接光纖的過(guò)程和使用方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。
6.光纖光柵光譜特性測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。測(cè)量光環(huán)行器的插入損耗、隔離度、方向性、回波損耗參數(shù)；利用PC光譜儀、光環(huán)行器和光纖光柵設(shè)計(jì)光纖光柵光譜特性的測(cè)試系統(tǒng)；了解光環(huán)行器的工作原理和主要功能；了解光環(huán)行器性能參數(shù)的測(cè)試原理；了解光纖光柵的光譜特性；學(xué)習(xí)PC光譜儀的使用方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為3個(gè)課時(shí)。
7.光帶通濾波器的設(shè)計(jì)。測(cè)量光耦合器的插入損耗、分光比和附加損耗等參數(shù)；利用光耦合器或者光環(huán)行器和光纖光柵設(shè)計(jì)光帶通濾波器。了解2X2光耦合器的工作原理，了解光耦合器各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。
通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)課程，能夠使電子信息工程本科學(xué)生對(duì)光纖通信系統(tǒng)的基本器件、基本測(cè)量系統(tǒng)等有一個(gè)比較感觀的認(rèn)識(shí)，而且能夠更加深刻地掌握它們工作的基本原理和基本特性，為將來(lái)在具體的工程設(shè)計(jì)及進(jìn)一步深造中奠定基礎(chǔ)。
三、結(jié)束語(yǔ)
光纖通信技術(shù)在國(guó)家的信息產(chǎn)業(yè)、國(guó)防工業(yè)中具有舉足輕重的地位，電子信息技術(shù)與光學(xué)信息技術(shù)的結(jié)合也越來(lái)越緊密。對(duì)于當(dāng)今的電子信息工程專業(yè)的學(xué)生而言，除了需要掌握本專業(yè)牢固的知識(shí)和技能以外，了解和掌握光纖通信技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)也是必不可缺的。本文通過(guò)對(duì)電子信息工程專業(yè)特點(diǎn)和光纖通信課程內(nèi)容的分析，討論了該門課程與該專業(yè)的內(nèi)在聯(lián)系，分析其重要性，并根據(jù)筆者10年來(lái)在重慶理工大學(xué)電子信息工程專業(yè)講授該門課程的經(jīng)驗(yàn)，提出了本門課程在電子信息工程專業(yè)中的理論及實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)方法及課程設(shè)置等方面的一些意見和建議。
參考文獻(xiàn)：
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[3]曲鵬.光纖通信技術(shù)的應(yīng)用及展望[J].硅谷，2014，7（24）：2-2.
關(guān)鍵詞：第一課堂；第二課堂；創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)；人才培養(yǎng)
作者簡(jiǎn)介：田（1976-），男，湖南益陽(yáng)人，湖南理工學(xué)院物理與電子學(xué)院，副教授；周峰（1986-），男，湖南常德人，湖南理工學(xué)院物理與電子學(xué)院，助教。（湖南 岳陽(yáng) 414006）
基金項(xiàng)目：本文系湖南理工學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2012B06）的研究成果。
中圖分類號(hào)：G643 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）14-0038-02
2010年《教育部關(guān)于大力推進(jìn)高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和大學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)工作的意見》中指出大學(xué)生是最具創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)潛力的群體之一。[1]在高等學(xué)校開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，積極鼓勵(lì)高校學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)，是教育系統(tǒng)深入學(xué)習(xí)實(shí)踐科學(xué)發(fā)展觀、服務(wù)于創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)的重大戰(zhàn)略舉措；是深化高等教育教學(xué)改革、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要途徑；是落實(shí)以創(chuàng)業(yè)帶動(dòng)就業(yè)、促進(jìn)高校畢業(yè)生充分就業(yè)的重要措施。[2]
高校作為人才培養(yǎng)和科學(xué)研究的基地，擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新人才的重任。長(zhǎng)期以來(lái)，主要是通過(guò)課堂傳授與被動(dòng)吸收知識(shí)、通過(guò)固定實(shí)驗(yàn)的模仿與驗(yàn)證來(lái)鍛煉實(shí)踐能力，因此對(duì)學(xué)生和教師的創(chuàng)新意識(shí)沒(méi)有起到最大的激發(fā)與促進(jìn)作用。[2，3]高校作為學(xué)校教育和社會(huì)工作之間的紐帶，“學(xué)而優(yōu)則仕”的觀念已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)在的大學(xué)生。2013年我國(guó)大學(xué)畢業(yè)生達(dá)到700萬(wàn)人，受國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)和市場(chǎng)需求等因素的影響，就業(yè)形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力應(yīng)成為大學(xué)越來(lái)越重要的任務(wù)之一。[4，5]
“兩堂”結(jié)合是將第一課堂和第二課堂結(jié)合，學(xué)生在第一課堂中獲得的豐富的基礎(chǔ)知識(shí)通過(guò)第二課堂的延伸和補(bǔ)充使之得到升華，來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生“雙創(chuàng)”能力的全面提升。[6-8]本文結(jié)合在電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和光電信息科學(xué)與工程專業(yè)在人才培養(yǎng)上的一些實(shí)踐對(duì)“兩堂”結(jié)合下的“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了初步探討。
一、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)教育的相關(guān)性
近十年，各高校除了對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)外，如何提高他們的創(chuàng)業(yè)能力也越來(lái)越受到各高校的重視。清華大學(xué)、南開大學(xué)、浙江大學(xué)等著名高校都相繼成立創(chuàng)業(yè)研究中心，研究創(chuàng)業(yè)理論和實(shí)踐，培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)精神和創(chuàng)業(yè)意識(shí)。創(chuàng)新是一個(gè)從新思想的產(chǎn)生到新知識(shí)、新技術(shù)、新產(chǎn)品或服務(wù)的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和設(shè)計(jì)制作的過(guò)程。創(chuàng)業(yè)是一個(gè)發(fā)現(xiàn)和捕捉機(jī)會(huì)并由此創(chuàng)造新產(chǎn)品或服務(wù)和實(shí)現(xiàn)其潛在價(jià)值的過(guò)程。創(chuàng)新注重價(jià)值發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)業(yè)注重價(jià)值實(shí)現(xiàn)。[9]創(chuàng)業(yè)與創(chuàng)新有著必然的聯(lián)系，創(chuàng)新是創(chuàng)業(yè)活動(dòng)的前提和基礎(chǔ)，是創(chuàng)業(yè)活動(dòng)最核心的要素和最本質(zhì)的特征，是創(chuàng)業(yè)的靈魂和關(guān)鍵，也是創(chuàng)業(yè)可持續(xù)性的保障。創(chuàng)業(yè)基于創(chuàng)新，創(chuàng)業(yè)推進(jìn)創(chuàng)新。端正“雙創(chuàng)”教育觀念，就是要認(rèn)識(shí)創(chuàng)新教育與創(chuàng)業(yè)教育是一個(gè)辨證統(tǒng)一體，兩者相互融合、相輔相成、相互促進(jìn)、相互制約。
1.創(chuàng)新是創(chuàng)業(yè)活動(dòng)的前提和基礎(chǔ)
創(chuàng)業(yè)者所從事的各項(xiàng)創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)都屬于創(chuàng)業(yè)范疇，這些活動(dòng)建立在創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上，只有通過(guò)認(rèn)真、扎實(shí)學(xué)習(xí)創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)中所需的各項(xiàng)知識(shí)，并積極主動(dòng)、充分調(diào)動(dòng)知識(shí)儲(chǔ)備，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新意識(shí)，服務(wù)于創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，創(chuàng)業(yè)才會(huì)取得相應(yīng)的成果。沒(méi)有新的技術(shù)、制度、管理等創(chuàng)新活動(dòng)，創(chuàng)業(yè)活動(dòng)很難產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益，創(chuàng)業(yè)也就是“曇花一現(xiàn)”。創(chuàng)業(yè)需要高潛質(zhì)的創(chuàng)新，任何不是基于創(chuàng)新基礎(chǔ)的“創(chuàng)業(yè)”都不是真正意義上的“創(chuàng)業(yè)”。
2.創(chuàng)業(yè)推動(dòng)和促進(jìn)創(chuàng)新活動(dòng)
創(chuàng)新的一個(gè)重要目的就是使創(chuàng)新成果走向社會(huì)、走向?qū)嵺`，通過(guò)創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)來(lái)檢驗(yàn)創(chuàng)新成果。創(chuàng)業(yè)作為檢驗(yàn)創(chuàng)新成果的方法之一，創(chuàng)新成果的正確、優(yōu)劣與否都可以通過(guò)創(chuàng)業(yè)活動(dòng)體現(xiàn)，反之，創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)中體現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題又推動(dòng)和促進(jìn)了創(chuàng)新活動(dòng)，使創(chuàng)新成果更趨于合理和成熟。當(dāng)然，并不是所有的創(chuàng)新活動(dòng)都適合創(chuàng)業(yè)，創(chuàng)新也不一定導(dǎo)致必然的創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，同時(shí)創(chuàng)業(yè)活動(dòng)也不等于創(chuàng)新，沒(méi)有創(chuàng)新的創(chuàng)業(yè)也就不會(huì)推動(dòng)創(chuàng)新。
二、“兩堂”結(jié)合下的“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)
“兩堂”結(jié)合是將第一課堂和第二課堂結(jié)合。第一課堂主要是學(xué)生在以專業(yè)為主的教學(xué)計(jì)劃課程之內(nèi)的一切教學(xué)活動(dòng)，即課堂教學(xué)的所有活動(dòng)；第二課堂是指相對(duì)于第一課堂而言的具有素質(zhì)教育內(nèi)涵的學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)，即學(xué)生在規(guī)定的教學(xué)計(jì)劃課程之外自愿參加、有組織地進(jìn)行的各類活動(dòng)。第二課堂的內(nèi)容主要包括科技創(chuàng)新類、培訓(xùn)講座類、競(jìng)賽類、實(shí)踐類、社團(tuán)類等?！皟商谩苯Y(jié)合下的“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)是第一課堂獲得的豐富的基礎(chǔ)知識(shí)通過(guò)第二課堂的延伸和補(bǔ)充使之得到升華，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的全面提升。培養(yǎng)具有創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)意識(shí)與能力的大學(xué)生，需要第一課堂和第二課堂緊密結(jié)合。
1.優(yōu)化第一課堂教學(xué)，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力
針對(duì)第一課堂教學(xué)中的必修和選修理論課程，遵從“厚基礎(chǔ)、寬方向”方針，精選本專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課程作為核心基礎(chǔ)課程。在核心基礎(chǔ)課程的授課上挑選具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的高職稱、高學(xué)歷教師擔(dān)任教學(xué)，在核心基礎(chǔ)課程在學(xué)分和課時(shí)的安排上多次組織相關(guān)教師討論，以充分保證教學(xué)質(zhì)量的要求。在專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)上，教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)格精選，力求教學(xué)內(nèi)容跟上科技發(fā)展的步伐、反映最新技術(shù)的前沿，同時(shí)避免多門課程中教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)。
強(qiáng)化第一課堂的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，采取“步步推進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式來(lái)加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐技能培養(yǎng)。所謂“步步推進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣”，是指對(duì)整個(gè)大學(xué)四年的實(shí)踐教學(xué)通過(guò)分階段訓(xùn)練，不同階段中不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間相互銜接，逐步實(shí)現(xiàn)由基礎(chǔ)到專業(yè)、由驗(yàn)證到綜合設(shè)計(jì)、由單一課程到多課程聯(lián)合的實(shí)踐培養(yǎng)目標(biāo)。比如大學(xué)第一年和大學(xué)第二年通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、基本技能實(shí)驗(yàn)和工藝實(shí)訓(xùn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本技能的培訓(xùn)。在大學(xué)第三年，實(shí)踐教學(xué)主要以實(shí)踐綜合設(shè)計(jì)為主。如：光電信息科學(xué)與工程專業(yè)在大學(xué)第五學(xué)期進(jìn)行電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)，該課程主要是讓學(xué)生通過(guò)綜合利用模擬電子線路、數(shù)字電子線路和單片機(jī)等知識(shí)設(shè)計(jì)制作智能型的電子產(chǎn)品；在大學(xué)第六學(xué)期進(jìn)行光電信息技術(shù)綜合設(shè)計(jì)，該課程主要是讓學(xué)生通過(guò)綜合利用光電技術(shù)、激光技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等知識(shí)設(shè)計(jì)制作光電信息類產(chǎn)品。大四階段通過(guò)去企業(yè)實(shí)習(xí)，了解企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)和管理，而后再通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的綜合訓(xùn)練對(duì)實(shí)踐技能進(jìn)一步鞏固和提升。在實(shí)踐教學(xué)中，除了突出創(chuàng)新外，還和實(shí)際產(chǎn)品緊密結(jié)合，兩個(gè)綜合設(shè)計(jì)都是制作與專業(yè)知識(shí)直接聯(lián)系的相關(guān)產(chǎn)品，同時(shí)實(shí)踐制作和理論模擬相結(jié)合，通過(guò)相關(guān)的軟件對(duì)電子和光電的綜合設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真以提高產(chǎn)品性能。
2.加強(qiáng)第二課堂和第一課堂的銜接，培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)意識(shí)
“兩堂”的結(jié)合首先是模糊第一課堂和第二課堂教學(xué)內(nèi)容，將原來(lái)是第二課堂的部分內(nèi)容引入第一課堂。如對(duì)一些最新理論和先進(jìn)技術(shù)及其進(jìn)展等相關(guān)知識(shí)，許多高校特別是一些教學(xué)型高校沒(méi)有明確的培養(yǎng)要求，多是通過(guò)講座、社團(tuán)、培訓(xùn)等活動(dòng)對(duì)部分同學(xué)進(jìn)行訓(xùn)練。或者是部分教師在相關(guān)課程中，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容給學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。其缺陷：一是講授效果與教師的研究方向和能力緊密相關(guān)；二是學(xué)生的收益面較少；三是講授內(nèi)容分散于各課程中。結(jié)合教師的科學(xué)研究方向和興趣，以課程的形式通過(guò)講座給學(xué)生開設(shè)，這樣學(xué)生能系統(tǒng)地感受到相關(guān)方向的研究熱點(diǎn)和進(jìn)展。在創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練中，通過(guò)加強(qiáng)校企聯(lián)合、舉辦創(chuàng)業(yè)大賽、邀請(qǐng)企業(yè)家來(lái)校進(jìn)行創(chuàng)業(yè)和就業(yè)指導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)、提供相關(guān)創(chuàng)業(yè)技能和考證服務(wù)等措施培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)精神和創(chuàng)業(yè)意識(shí)。
3.改變“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)考核評(píng)價(jià)
在兩堂結(jié)合的“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)模式下，培養(yǎng)人才的考核方式和評(píng)價(jià)體系需要相應(yīng)調(diào)整。從兩方面來(lái)改變“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)考核評(píng)價(jià)。
（1）考核方式多樣化。通過(guò)對(duì)第一課堂和第二課堂課程的考核方式進(jìn)行改革，實(shí)現(xiàn)考核方式多樣化。核心基礎(chǔ)課程通過(guò)考試進(jìn)行考核，專業(yè)課程通過(guò)考試和考查相結(jié)合的方式考核。在考查中，不同課程的考核方式不同，如專業(yè)技術(shù)性強(qiáng)的課程采取設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)物制作等方式來(lái)代替考試；對(duì)于研究性課程采用主題綜述論文、分組答辯的形式進(jìn)行考核。
（2）評(píng)價(jià)體系多元化。對(duì)于“雙創(chuàng)”學(xué)生，要對(duì)不同的成績(jī)賦予不同的權(quán)重，對(duì)不同第一課堂課程成績(jī)和第二課堂課程成績(jī)同樣賦予不同的權(quán)重。同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)教師的考核，以充分調(diào)動(dòng)教師的積極性和創(chuàng)造性，為“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)服務(wù)。
第一課堂和第二課堂結(jié)合，并在“兩堂”之中融合創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)教育，將學(xué)生的知識(shí)獲取和能力培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)，有助于改變學(xué)生培養(yǎng)與社會(huì)需求的不匹配、學(xué)生的知識(shí)和能力不匹配等一些高等教育的現(xiàn)狀，也必將進(jìn)一步增強(qiáng)大學(xué)的社會(huì)責(zé)任感和使命感。
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【關(guān)鍵詞】 電子數(shù)據(jù)通信 網(wǎng)絡(luò)資源管理 應(yīng)用分析
隨著數(shù)據(jù)通信企業(yè)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的人工管理方法和手段也遠(yuǎn)遠(yuǎn)的不能滿足現(xiàn)有模式的管理和發(fā)展的需要，所以，為了實(shí)現(xiàn)科學(xué)規(guī)范的現(xiàn)代化管理數(shù)據(jù)，通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的使用也越來(lái)越受到人們的重視。不過(guò)從我國(guó)現(xiàn)今的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)中看，還存在著一定的不足之處，因此，我們也要在實(shí)踐的過(guò)程中，不斷地對(duì)其進(jìn)行完善和改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的高效化、科學(xué)化管理模式 。
一、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)及理論分析
1、相關(guān)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理理論。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)就是在信息網(wǎng)絡(luò)資源管理的角度去分析，以自身實(shí)際的發(fā)展條件為依據(jù)，從而對(duì)整個(gè)社會(huì)中的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行信息整合處理，使數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源的信息能夠正常的傳輸，并安全可靠。而在我國(guó)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理的發(fā)展過(guò)程中，企業(yè)也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)通信中存在的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)處理進(jìn)行有效的控制，從而保證數(shù)據(jù)通信企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，進(jìn)而有利于數(shù)據(jù)通信企業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展。因?yàn)椋壳皵?shù)據(jù)通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)資源管理還沒(méi)有明確的系統(tǒng)管理要求，所以，在不同的國(guó)家和地區(qū)，對(duì)其的認(rèn)識(shí)和理解的程度也不相同。因此，這也就成為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)中的阻礙。
2、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的科學(xué)研究水平也在不斷提高，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)也在不斷更新。其中，通信資源管理系統(tǒng)的主體框架就包括：網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器，主機(jī)終端模式，網(wǎng)絡(luò)客戶服務(wù)端等。這些不同的應(yīng)用模式在實(shí)際的操作使用中都與企業(yè)中的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息整合，并與系統(tǒng)中正常運(yùn)行的數(shù)據(jù)有十分緊密的聯(lián)系。所以，在使用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)時(shí)，一定要嚴(yán)格要求其使用性能，并合理選擇ASP、NET技術(shù)與MS、SQL、SERVER技術(shù)。
二、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析。目前，我國(guó)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理包括三大類數(shù)據(jù)通信專網(wǎng)：固定語(yǔ)音通信、寬帶互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)專線等，而網(wǎng)絡(luò)資源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也為星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它的核心設(shè)計(jì)理念就是負(fù)責(zé)企業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息交換，匯聚層設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)及管理接入層設(shè)備數(shù)據(jù)信息，路由器，接入層設(shè)備與傳輸資源系統(tǒng)為客戶端設(shè)備與匯聚機(jī)房設(shè)備中的數(shù)據(jù)進(jìn)行通信控制。而從整體數(shù)據(jù)的信息網(wǎng)絡(luò)中分析，通信網(wǎng)資源管理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就包括：數(shù)據(jù)通信設(shè)備和相關(guān)的信息傳輸設(shè)備，而通信設(shè)備中的光電纜類資源則包括：電信號(hào)的傳輸設(shè)備，連接光電纜的系統(tǒng)設(shè)備。并且，數(shù)據(jù)通信資源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也可分為三個(gè)模塊，包括：傳輸數(shù)據(jù)資源管理模塊、數(shù)據(jù)信息管理模塊和客戶端資源管理模塊，并且，在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理中，它的使用可在現(xiàn)實(shí)工作中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)機(jī)房數(shù)據(jù)設(shè)備資源與設(shè)備連接情況的管理，從而有效的降低數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的管理難度，提高工作人員的管理效率。
2、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理念。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有一獨(dú)立的形式為概念理論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它是數(shù)據(jù)庫(kù)中DBMS的獨(dú)立支持系統(tǒng)，它可以認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)世界與現(xiàn)實(shí)世界發(fā)展的媒介，它可以充分的反應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界的環(huán)境，包括：信息實(shí)體與信息實(shí)體之間的聯(lián)系性。同時(shí)，這種聯(lián)系性也有利于數(shù)據(jù)信息向網(wǎng)絡(luò)資源信息的模型轉(zhuǎn)變，如：其中的網(wǎng)狀、層次、關(guān)系等。這種概念性的設(shè)計(jì)在使用的過(guò)程中，方便用戶理解，方便與不熟悉電腦網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的客戶進(jìn)行意見的交換，從而使更多的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)用戶參與到資源管理系統(tǒng)當(dāng)中，有效地提高其使用的效率。
3、數(shù)據(jù)通信資源的邏輯管理設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源的設(shè)備主要包括：ERP編碼器、設(shè)備的名稱、型號(hào)、生產(chǎn)地、軟硬件的編碼、設(shè)備的配置信息、入網(wǎng)時(shí)間、機(jī)房的編碼號(hào)等。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的端口信息包括：端口的編碼、名稱、ERP的編碼及類型。還有傳輸設(shè)備的端口信息包括：傳輸端口的名稱、編碼、所屬設(shè)備的ERP編碼及類型等。
結(jié)語(yǔ)：總之，我國(guó)目前的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)在發(fā)展中勢(shì)頭良好，有利于企業(yè)對(duì)其數(shù)據(jù)信息的管理與應(yīng)用。并且，在使用的過(guò)程中，還有利于對(duì)數(shù)據(jù)通信信息的采集與處理，從而達(dá)到數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)資源信息共享的效果。雖然，在使用的過(guò)程中還存在不足，但是，在實(shí)踐的過(guò)程中，我們依然對(duì)其不斷完善，從而使其在使用的過(guò)程中，更加的穩(wěn)定，創(chuàng)新能力更強(qiáng)。
參 考 文 獻(xiàn)
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信息、生物、新材料三大前沿領(lǐng)域
信息、生物、新材料是21世紀(jì)前30年發(fā)展最快、最熱門的三大領(lǐng)域，它們集結(jié)了當(dāng)今世界最強(qiáng)勢(shì)的研究力量。但在這些關(guān)系未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域中，我國(guó)許多核心技術(shù)仍依賴追蹤、模仿和引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，原始創(chuàng)新能力明顯不足。
從更寬的視野來(lái)看，不僅僅是這三個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展需要高揚(yáng)“自主創(chuàng)新”的信心與勇氣。實(shí)際上，整個(gè)中國(guó)科技正面臨著前所未有的發(fā)展壓力：對(duì)外要適應(yīng)國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)的緊迫形勢(shì)，對(duì)內(nèi)要滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中的重大戰(zhàn)略性需求。而原始創(chuàng)新能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的薄弱，已成為當(dāng)前和未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)影響我國(guó)整體競(jìng)爭(zhēng)力的極大障礙。
面向未來(lái)15年的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》即將，科技部等有關(guān)部門正在著手制定科技“十一五規(guī)劃”——關(guān)于中國(guó)科技“未來(lái)”的探討與關(guān)注，在最近一年多來(lái)達(dá)到了前所未有的程度。就是在這樣帶著幾分焦灼、幾分期待、幾分信心的探討氛圍中，“自主創(chuàng)新”成為人們關(guān)于中國(guó)科技發(fā)展的共識(shí)。
帶著這個(gè)共識(shí)，再來(lái)看中國(guó)科技發(fā)展面臨的“壓力”，在很大程度上已經(jīng)變成了未來(lái)發(fā)展的重大機(jī)遇。未來(lái)10年，中國(guó)在這三大領(lǐng)域中最有可能實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)群究竟有哪些？有限的科技經(jīng)費(fèi)究竟應(yīng)當(dāng)投入到哪些突破口？
下一代移動(dòng)通信技術(shù)
移動(dòng)通信是人類社會(huì)發(fā)展中的一大奇跡。2004年12月，全球（蜂窩）移動(dòng)通信用戶總數(shù)已達(dá)17億以上，超過(guò)已有百年發(fā)展歷史的固定通信用戶數(shù)。過(guò)去10年，移動(dòng)通信技術(shù)完成了由第一代模擬通信技術(shù)向第二代數(shù)字通信技術(shù)的過(guò)渡，當(dāng)前正處于由其巔峰狀態(tài)向第三代（3G）移動(dòng)通信技術(shù)過(guò)渡的進(jìn)程中。
目前，世界發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入力量進(jìn)行第三代及下一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和產(chǎn)品的開發(fā)。
——3G移動(dòng)通信：國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU－T）批準(zhǔn)為3G的三大標(biāo)準(zhǔn)分別是歐洲的WCDMA，美國(guó)高通公司的CDMA2000和中國(guó)大唐電信的TD－SCDMA。3G已在全球30多個(gè)國(guó)家開始商用。
——增強(qiáng)型3G（Enhanced3G）：為了克服3G技術(shù)不能很好支持流媒體等業(yè)務(wù)的不足，國(guó)際電信聯(lián)盟已在制定增強(qiáng)型3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。專家預(yù)測(cè)，增強(qiáng)型3G技術(shù)將進(jìn)入商用。
——4G（或Beyond3G）：下一代移動(dòng)通信即所謂超3G（以下統(tǒng)稱Beyond3G）技術(shù)的研究是國(guó)際上的熱點(diǎn)。Beyond3G具有更高的速率與更好的頻譜利用率。歐盟、日本、韓國(guó)等國(guó)家已開始4G框架的研究，預(yù)期Beyond3G技術(shù)可望在2010年后開始商用。
中國(guó)移動(dòng)用戶總數(shù)已達(dá)3.34億，居世界第一，總體技術(shù)水平與國(guó)際同步，處于由第二代向第三代的過(guò)渡時(shí)期。我國(guó)3G移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)具備了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的能力，我國(guó)大唐電信2000年5月提出的TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)已成為國(guó)際電信聯(lián)盟正式采納的三大標(biāo)準(zhǔn)之一。此外，在國(guó)家“863”計(jì)劃的支持下，開展了Beyond3G技術(shù)的研究，預(yù)期該技術(shù)可望在2010年后開始商用。
Beyond3G技術(shù)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)具有十分重要的意義。德爾菲專家調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，我國(guó)研發(fā)水平比領(lǐng)先國(guó)家落后5年左右，通過(guò)自主開發(fā)或聯(lián)合開發(fā)，在未來(lái)5年可能形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。以華為、中興為代表的一批高技術(shù)通信設(shè)備制造業(yè)公司，在第三代移動(dòng)通信設(shè)備（3G）等研發(fā)方面緊跟國(guó)際前沿，打破了國(guó)外公司對(duì)高技術(shù)通信設(shè)備的壟斷，開始參與國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)的制定，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，具備了參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的能力，具備實(shí)現(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展的契機(jī)。
中國(guó)下一代網(wǎng)絡(luò)體系
下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）泛指以IP為核心，同時(shí)可以支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的因特網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和固定電話通信網(wǎng)絡(luò)的融合網(wǎng)絡(luò)。
世界各國(guó)和國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)化組織都在積極開展下一代網(wǎng)絡(luò)的研究開發(fā)工作。國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門（ITU－T）、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）、互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）、第三代伙伴組織計(jì)劃（3GPP）等，都在致力于下一代網(wǎng)絡(luò)體系的研究。目前，美國(guó)、日本、韓國(guó)、新加坡以及歐盟都已啟動(dòng)了下一代互聯(lián)網(wǎng)研究計(jì)劃，全面開展各項(xiàng)核心技術(shù)的研究和開發(fā)。
我國(guó)在下一代網(wǎng)絡(luò)的研究方面已取得了較大進(jìn)展?！熬盼濉逼陂g，863計(jì)劃建成了“中國(guó)高速信息示范網(wǎng)”（CAINONET）、國(guó)家自然科學(xué)基金委支持的“中國(guó)高速互連研究試驗(yàn)網(wǎng)NSFCNET”等重大項(xiàng)目，目前已開始基于NGN的軟交換技術(shù)在移動(dòng)和多媒體通信中的應(yīng)用研究。中興、華為等企業(yè)還推出了基于軟交換的NGN解決方案；在下一代互聯(lián)網(wǎng)研究上，中興、港灣網(wǎng)絡(luò)等推出的高端路由交換機(jī)，可應(yīng)用于國(guó)家骨干IP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以及大中型寬帶IP城域網(wǎng)核心骨干和匯聚。國(guó)內(nèi)公司還開始自行設(shè)計(jì)高端分組交換定制ASIC芯片。我國(guó)已成為少數(shù)幾個(gè)能夠提供全系列數(shù)據(jù)通信設(shè)備的國(guó)家之一。
下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)促進(jìn)我國(guó)高新技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)改造和提升我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)具有舉足輕重的作用，對(duì)國(guó)家安全至關(guān)重要。從總體上看，我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)跟隨國(guó)外發(fā)展，在技術(shù)選擇上缺乏系統(tǒng)研究，走過(guò)一些彎路，至今與國(guó)外仍存在較大差距。無(wú)論網(wǎng)絡(luò)用戶規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品都尚有很大的發(fā)展空間。從全局著眼，應(yīng)不失時(shí)機(jī)地開展中國(guó)下一代網(wǎng)絡(luò)體系的研究、應(yīng)用試驗(yàn)、關(guān)鍵技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。不能像第一代互聯(lián)網(wǎng)那樣，技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)都是外國(guó)的，給國(guó)家安全造成隱患。
納米級(jí)芯片技術(shù)
當(dāng)前，集成電路的發(fā)展仍遵循“摩爾定律”，即其集成度和產(chǎn)品性能每18個(gè)月增加一倍，按照器件特征尺寸縮小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化的途徑繼續(xù)發(fā)展。
自上世紀(jì)90年代以來(lái)，全球集成電路制造技術(shù)升級(jí)換代速度加快。當(dāng)前國(guó)際上CMOS集成電路大規(guī)模生產(chǎn)的主流技術(shù)是130nm，英特爾等部分技術(shù)先進(jìn)的芯片制造公司已在用90nm進(jìn)行高性能芯片生產(chǎn)。2005年，美國(guó)AMD公司已開始量產(chǎn)90nm的高性能芯片，國(guó)際上對(duì)65nm技術(shù)的開發(fā)也已成功。伴隨130nm到90nm技術(shù)的升級(jí)，考慮到擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和降低成本，大多數(shù)公司將使用12英寸替代8英寸硅基片，這也必將帶來(lái)半導(dǎo)體設(shè)備的大量更新。
近年來(lái)我國(guó)一些先進(jìn)集成電路制造公司的崛起，使國(guó)內(nèi)集成電路制造工藝技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距有了顯著的縮小，但整體水平仍與先進(jìn)國(guó)家相差2～3代。目前，我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)公司年設(shè)計(jì)能力已超過(guò)500種，主流設(shè)計(jì)水平達(dá)到180nm，130nm技術(shù)正在開發(fā)中，90nm技術(shù)的研發(fā)也開始著手進(jìn)行。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，我國(guó)集成電路已初步形成由十多家芯片生產(chǎn)骨干企業(yè)、十多家重點(diǎn)封裝廠、二十多家初具規(guī)模的設(shè)計(jì)公司、若干家關(guān)鍵材料及專用設(shè)備儀器制造廠組成的產(chǎn)業(yè)群體，設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝三業(yè)并舉的蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)。以中科院計(jì)算所為代表的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在CPU研發(fā)方面所取得的新進(jìn)展，標(biāo)志著我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)能力，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距進(jìn)一步縮小。目前我國(guó)芯片業(yè)大多集中在低端的交通、通信、銀行、信息管理、石油、勞動(dòng)保障、身份識(shí)別、防偽等領(lǐng)域，IC卡芯片所占比重一直占據(jù)芯片總體市場(chǎng)的20％左右。
世界第一顆0.13微米工藝TD－SCDMA3G手機(jī)核心芯片10月9日在重慶問(wèn)世
今后的IC是納米制造技術(shù)的時(shí)代，而納米級(jí)芯片技術(shù)是我國(guó)趕超國(guó)際的關(guān)鍵，它的成功將會(huì)是我國(guó)IC工業(yè)發(fā)展史上的重要里程碑和持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力，專家認(rèn)為應(yīng)優(yōu)先發(fā)展。
中文信息處理技術(shù)
包括漢字和少數(shù)民族文字在內(nèi)的中文信息處理技術(shù)，是漢語(yǔ)言學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的融合，是一門與語(yǔ)言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、信息論、聲學(xué)、自動(dòng)化技術(shù)等多種學(xué)科相聯(lián)系的邊緣交叉性學(xué)科。
隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，中文信息處理技術(shù)已滲透到社會(huì)生活的各個(gè)方面。1994年，微軟開始進(jìn)入中文軟件市場(chǎng)，微軟的WORD把國(guó)產(chǎn)WPS擠出了市場(chǎng)，繼而Windows中文版又把國(guó)產(chǎn)中文之星擠垮。微軟憑借其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)地位，使國(guó)產(chǎn)的中文信息處理軟件舉步維艱。中文版的Windows、Office等占據(jù)了大部分的中文軟件市場(chǎng)，使中文信息處理逐漸喪失了其特殊地位。
經(jīng)過(guò)二三十年的努力，我國(guó)的中文信息處理，包括中文的編碼、字型、輸入、顯示、輸出等的基本處理技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化，目前正在逐漸擺脫“字處理”階段，處于向更高級(jí)階段快速發(fā)展的時(shí)期。包括中文的文字識(shí)別機(jī)和手寫文字識(shí)別、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)言理解和智能接口等技術(shù)的研究已獲得進(jìn)展。中文的全文檢索、內(nèi)容管理、智能搜索、中文和其他文字之間的機(jī)器翻譯等技術(shù)也正在開發(fā)、研制，并取得了較大進(jìn)展，涌現(xiàn)了聯(lián)想、方正、四通、漢王、華建等公司。
隨著中國(guó)加入WTO與世界各國(guó)交流的逐漸擴(kuò)大以及網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的來(lái)臨，中文信息處理技術(shù)越發(fā)顯得重要，其自動(dòng)化水平的提高，將大大促進(jìn)我國(guó)科技、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，同時(shí)使中華民族的文化在信息時(shí)代得到新的發(fā)展。未來(lái)無(wú)疑應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)中文信息處理技術(shù)的研發(fā)投入與政策傾斜。
人類功能基因組學(xué)研究
20世紀(jì)末啟動(dòng)的人類基因組計(jì)劃被公認(rèn)為生命科學(xué)發(fā)展史上的里程碑，其規(guī)模和意義超過(guò)了曼哈頓原子彈計(jì)劃和阿波羅登月計(jì)劃。隨著人類基因組、水稻基因組以及其他重要微生物等50多種生物基因組全序列測(cè)定工作的完成，國(guó)際基因組研究進(jìn)入到功能基因組學(xué)新階段。
功能基因組學(xué)已成為21世紀(jì)國(guó)際研究的前沿，代表基因分析的新階段。它是利用結(jié)構(gòu)基因組所提供的信息和產(chǎn)物，發(fā)展和應(yīng)用新的實(shí)驗(yàn)手段，通過(guò)在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能，使生物學(xué)研究從對(duì)單一基因或蛋白質(zhì)的研究轉(zhuǎn)向多個(gè)基因或蛋白質(zhì)同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，是在基因組靜態(tài)的堿基序列弄清楚之后轉(zhuǎn)入對(duì)基因組動(dòng)態(tài)的生物學(xué)功能學(xué)研究。從1997年迄今已發(fā)表的有關(guān)功能基因組學(xué)的論文數(shù)以千計(jì)，其中不少發(fā)表在《細(xì)胞》《自然》《科學(xué)》等國(guó)際著名刊物上。
目前功能基因組研究的重點(diǎn)集中在四個(gè)方面：一是基因測(cè)序技術(shù)研究。預(yù)計(jì)今后幾年內(nèi)，測(cè)序技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，特別是有一些重要的改進(jìn)將直接用于功能基因組的研究；二是單核苷多態(tài)性（SNP）以及在此基礎(chǔ)上建立的SNP單體型研究；三是基因組有序表達(dá)的規(guī)律研究。主要包括基因的深入鑒定、基因表達(dá)與轉(zhuǎn)錄組研究、蛋白和蛋白質(zhì)組研究、代謝網(wǎng)絡(luò)和代謝分子研究、基因表達(dá)調(diào)控研究等；四是計(jì)算生物學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)研究。
近幾年來(lái)，在國(guó)家“863”計(jì)劃、國(guó)家重大科技專項(xiàng)等的資助下，我國(guó)功能基因組學(xué)研究取得了一系列進(jìn)展。中華民族占世界人口的1／5，有豐富的遺傳疾病家系資源，這是我國(guó)發(fā)展功能基因組研究的有利因素。“十五”期間，我國(guó)參與國(guó)際蛋白質(zhì)組計(jì)劃、國(guó)際人類基因組單體型圖計(jì)劃，高質(zhì)量按時(shí)完成了項(xiàng)目中所承擔(dān)的21號(hào)染色體區(qū)域的任務(wù)，建立并完善了中華民族基因組和重要疾病相關(guān)基因SNPs及其單倍型的數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，在國(guó)際一流雜志上發(fā)表了一批高水平學(xué)術(shù)論文，申報(bào)了一批國(guó)家專利，收集、保存了一批寶貴的遺傳資源，并初步建立了遺傳資源收集網(wǎng)絡(luò)和資源信息庫(kù)的采集管理系統(tǒng)，組建了一批國(guó)家級(jí)基地，培養(yǎng)了一支隊(duì)伍，建立了一批技術(shù)平臺(tái)。但總體而言，我國(guó)在功能基因組研究及應(yīng)用方面的原始創(chuàng)新成果數(shù)量較少，還不能為醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供足夠的知識(shí)和產(chǎn)品。
未來(lái)研究重點(diǎn)包括：
——功能基因組研究。重點(diǎn)開展植物功能基因組研究、人類功能基因組研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因組研究；
——蛋白質(zhì)組學(xué)研究。蛋白質(zhì)組學(xué)是一個(gè)新生領(lǐng)域，目前還處于初期發(fā)展階段，仍有許多困難有待克服。我國(guó)應(yīng)選擇具有特色的領(lǐng)域開展研究；
——生物信息技術(shù)。我國(guó)的研究重點(diǎn)應(yīng)集中在生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建、生物信息的開發(fā)、加工、利用及生物信息并行處理方面；
——生物芯片技術(shù)及產(chǎn)品。通過(guò)微加工技術(shù)和微電子技術(shù)在固體芯片表面構(gòu)建的微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞、蛋白質(zhì)、DNA以及其他生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的檢測(cè)。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、生化反應(yīng)芯片和樣品制備芯片等。生物芯片的主要特點(diǎn)是高通量、微型化和自動(dòng)化。我國(guó)生物芯片研究緊跟國(guó)際前沿，它將對(duì)我國(guó)生命科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)診斷、新藥篩選具有革命性的推動(dòng)作用，也將對(duì)我國(guó)人口素質(zhì)、農(nóng)業(yè)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等作出巨大的貢獻(xiàn)。
專家認(rèn)為，我國(guó)人類功能基因組學(xué)研究的研發(fā)水平比領(lǐng)先國(guó)家落后5年左右，若能高度重視，充分利用我國(guó)已有的技術(shù)和資源優(yōu)勢(shì)，未來(lái)10年我國(guó)可能實(shí)現(xiàn)人類功能基因組學(xué)研究的跨越發(fā)展。
蛋白質(zhì)組學(xué)研究
隨著被譽(yù)為解讀人類生命“天書”的人類基因組計(jì)劃的成功實(shí)施，生命科學(xué)的戰(zhàn)略重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到以闡明人類基因組整體功能為目標(biāo)的功能基因組學(xué)上。蛋白質(zhì)作為生命活動(dòng)的“執(zhí)行者”，自然成為新的研究焦點(diǎn)。以研究一種細(xì)胞、組織或完整生物體所擁有的全套蛋白質(zhì)為特征的蛋白質(zhì)組學(xué)自然就成為功能基因組學(xué)中的“中流砥柱”，構(gòu)成了功能基因組學(xué)研究的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。
目前蛋白質(zhì)組學(xué)的主要內(nèi)容是建立和發(fā)展蛋白質(zhì)組研究技術(shù)方法，進(jìn)行蛋白質(zhì)組分析。為了保證分析過(guò)程的精確性和重復(fù)性，大規(guī)模樣品處理機(jī)器人也被應(yīng)用到該領(lǐng)域。整個(gè)研究過(guò)程包括樣品處理、蛋白質(zhì)的分離、蛋白質(zhì)豐度分析、蛋白質(zhì)鑒定等步驟。
附圖
自1995年蛋白質(zhì)組一詞問(wèn)世到現(xiàn)在，蛋白質(zhì)組學(xué)研究得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。我國(guó)的蛋白質(zhì)組研究也在迅速開展，并取得了許多有意義的成果，中國(guó)科學(xué)家已經(jīng)在重大疾病如肝癌，比較蛋白質(zhì)組學(xué)的研究等方面取得了重要成就，在“973”計(jì)劃的資助下，我國(guó)已經(jīng)開始了二維電泳蛋白組分離研究、圖像分析技術(shù)和蛋白質(zhì)組鑒定質(zhì)譜技術(shù)研究等。
如何抓住國(guó)際上蛋白質(zhì)組學(xué)研究剛剛啟動(dòng)的時(shí)機(jī)，迅速地進(jìn)入到蛋白質(zhì)組學(xué)研究的國(guó)際前沿，是擺在我國(guó)生命科學(xué)研究發(fā)展方向上的一個(gè)重要課題。
目前我國(guó)在該領(lǐng)域的研發(fā)基礎(chǔ)較好，只比先進(jìn)國(guó)家落后5年左右。蛋白質(zhì)組學(xué)屬科學(xué)前沿，專家建議結(jié)合我國(guó)現(xiàn)行的基因組研究及其他有我國(guó)特色或優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域開展研究，不要重復(fù)或追隨國(guó)際已有的工作，而應(yīng)走自己的路，未來(lái)10年內(nèi)有可能取得重大科學(xué)突破。
生物制藥技術(shù)
生物制藥被稱為生物技術(shù)的“第一次浪潮”，其誘人前景引起了全世界各國(guó)政府、科技界、企業(yè)界的高度關(guān)注。
在過(guò)去的30年間，全球生物技術(shù)取得了令人矚目的成就。據(jù)美國(guó)著名咨詢機(jī)構(gòu)安永公司2004年和2005年發(fā)表的第十八和第十九次全球生物技術(shù)年度報(bào)告分析，2003年全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)營(yíng)收達(dá)410億美元。目前已有190余種生物技術(shù)產(chǎn)品獲準(zhǔn)上市，激發(fā)起投資者對(duì)生物技術(shù)股與融資的興趣。
近20年來(lái)，我國(guó)醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，據(jù)《中國(guó)生物技術(shù)發(fā)展報(bào)告2004》統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已有25種基因工程藥物和基因工程疫苗，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的上市藥物達(dá)9種，重組人ω－干擾素噴鼻劑2003年4月獲得國(guó)家臨床研究批文，可用于較大規(guī)模高危人群的預(yù)防。但總體上與世界先進(jìn)水平相比還存在很大的差距，醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)品的銷售收入僅占醫(yī)藥工業(yè)總銷售額的7.5％左右。
為加快我國(guó)生物制藥技術(shù)的發(fā)展，今后的研究開發(fā)重點(diǎn)是：
——生物技術(shù)藥物（包括疫苗）及制備技術(shù)。圍繞危害人民健康的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和腫瘤等重大疾病和疑難病癥的防治與診斷，應(yīng)用基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程和酶工程等技術(shù)，開發(fā)單克隆抗體、基因工程藥物、反義藥物、基因治療藥物、可溶性蛋白質(zhì)藥物和基因工程疫苗，拓寬醫(yī)藥新產(chǎn)品領(lǐng)域；
——高通量篩選技術(shù)。目前，國(guó)外許多制藥公司已把高通量篩選作為發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的主要手段。典型的高通量篩選模式為每次篩選1000個(gè)化合物，而超高通量篩選可每天篩選10萬(wàn)多個(gè)化合物。隨著分析容量的增大，分析檢測(cè)技術(shù)、液體處理及自動(dòng)化、連續(xù)流動(dòng)以及信息處理將成為未來(lái)高通量篩選技術(shù)研究的重點(diǎn)；
——天然藥物原料制備。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)人類患有3萬(wàn)多種疾病，其中1／3靠對(duì)癥治療，極少數(shù)人能夠治愈，而大多數(shù)人缺乏有效的治療藥物。以往多用合成藥物，隨著科技的進(jìn)步，人們自我保健意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)天然藥物的追求與日俱增。當(dāng)前世界各國(guó)都在加強(qiáng)天然藥物的研發(fā)。
生物信息學(xué)研究
在生命科學(xué)的研究中，以計(jì)算機(jī)為工具對(duì)生物信息進(jìn)行儲(chǔ)存、檢索和分析，對(duì)基因組研究相關(guān)生物信息獲取、加工、儲(chǔ)存、分配、分析和解釋——上世紀(jì)80年代一經(jīng)產(chǎn)生，生物信息學(xué)就得到了迅猛發(fā)展。其研究一方面是對(duì)海量數(shù)據(jù)的收集、整理與服務(wù)；另一方面是利用這些數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律。
具體地講，生物信息學(xué)是把基因組DNA序列信息分析作為源頭，找到基因組序列中代表蛋白質(zhì)和RNA基因的編碼區(qū)；同時(shí)，闡明基因組中大量存在的非編碼區(qū)的信息實(shí)質(zhì)，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語(yǔ)言規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，歸納、整理與基因組遺傳信息釋放及其調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄譜和蛋白質(zhì)譜的數(shù)據(jù)，從而認(rèn)識(shí)代謝、發(fā)育、分化、進(jìn)化的規(guī)律。另外生物信息學(xué)還利用基因組中編碼區(qū)的信息進(jìn)行蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的模擬和蛋白質(zhì)功能的預(yù)測(cè)，并將此類信息與生物體和生命過(guò)程的生理生化信息相結(jié)合，闡明其分子機(jī)理，最終進(jìn)行蛋白質(zhì)、核酸的分子設(shè)計(jì)、藥物設(shè)計(jì)和個(gè)體化的醫(yī)療保健設(shè)計(jì)。
生物信息學(xué)的發(fā)展已經(jīng)將基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)計(jì)算與模擬以及藥物設(shè)計(jì)有機(jī)地連接在一起，它將導(dǎo)致生物學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多種科學(xué)文化的融合，造就一批新的交叉學(xué)科。
科學(xué)家們普遍相信，本世紀(jì)最初的若干年是人類基因組研究取得輝煌成果的時(shí)代，也是生物信息學(xué)蓬勃發(fā)展的時(shí)代。據(jù)預(yù)測(cè)，到2005年生物信息的全球市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)到400億美元。
我國(guó)生物信息學(xué)研究起步較早。20世紀(jì)80年代末，國(guó)內(nèi)學(xué)者就在《自然》上報(bào)道了免疫球蛋白基因超家族計(jì)算機(jī)分析的工作。目前，多家大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)也相繼成立了生物信息中心或研究所，各種原始數(shù)據(jù)庫(kù)、鏡像數(shù)據(jù)庫(kù)和二級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)也已經(jīng)逐步建立，同時(shí)我國(guó)還建立了相關(guān)的工作站和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際主要基因組數(shù)據(jù)庫(kù)及研究中心的網(wǎng)絡(luò)連接，開發(fā)了用于核酸、蛋白結(jié)構(gòu)、功能分析的計(jì)算工具以及蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、并行化的高通量基因拼接和基于群論方法開發(fā)的基因預(yù)測(cè)等多種軟件。中國(guó)學(xué)者還運(yùn)用自主開發(fā)的電腦克隆程序，開展了大規(guī)模EST數(shù)據(jù)分析，建立了一系列基因組序列分析新算法和新技術(shù)，并在國(guó)內(nèi)外著名科學(xué)雜志上發(fā)表了一系列論文，取得了引人注目的進(jìn)展，尤其在人類基因組基因數(shù)目的預(yù)測(cè)上獲得了與目前的實(shí)驗(yàn)事實(shí)相當(dāng)吻合的結(jié)果，在國(guó)際上獲得普遍認(rèn)可。
農(nóng)作物新品種培育技術(shù)
最近幾年，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生的巨大影響，已引起各國(guó)政府和科學(xué)家的高度重視。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域研究中最活躍的是育種技術(shù)——應(yīng)用現(xiàn)代分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行品種改良，創(chuàng)造更加適合人類需要的新物種，獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲害新品種。這使得新品種層出不窮，品種在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)中的貢獻(xiàn)率將由現(xiàn)在的30％提高到50％。國(guó)際水稻研究所已經(jīng)培育出每公頃7500公斤的超級(jí)水稻，非洲培育出增產(chǎn)10倍的超級(jí)木薯。
我國(guó)該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和高技術(shù)研究取得了一批創(chuàng)新成果：如植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)、細(xì)胞培育技術(shù)、秈稻的全基因組測(cè)序、花粉管通道轉(zhuǎn)基因方法等，使研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種成為現(xiàn)實(shí)和可能。目前，已培育出畝產(chǎn)達(dá)到807.4公斤的超級(jí)雜交稻；2004年轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植面積已占全國(guó)棉花種植面積的50％左右；利用細(xì)胞工程技術(shù)培育的抗白粉病、赤霉病和黃矮病等小麥新品種已累計(jì)推廣1100多萬(wàn)畝；植物組織培養(yǎng)和快繁脫毒技術(shù)在馬鈴薯、甘蔗、花卉生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用。
專家認(rèn)為，我國(guó)農(nóng)作物新品種培育的研發(fā)基礎(chǔ)較好，整體科研技術(shù)與國(guó)外處于同等水平，只要充分利用資源，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，很可能在該領(lǐng)域取得突破。
納米材料與納米技術(shù)
納米科技是上世紀(jì)末才逐步發(fā)展起來(lái)的新興科學(xué)領(lǐng)域，它的迅猛發(fā)展將在21世紀(jì)促使幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生一場(chǎng)革命性的變化。納米材料是未來(lái)社會(huì)發(fā)展極為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，許多科技新領(lǐng)域的突破迫切需要納米材料和納米科技支撐，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升也急需納米材料和技術(shù)的支持。
近年來(lái)，科技強(qiáng)國(guó)在該領(lǐng)域均取得了相當(dāng)重要的進(jìn)展。
在納米材料的制備與合成方面，美國(guó)科學(xué)家利用超高密度晶格和電路制作的新方法，獲得直徑8nm、線寬16nm的鉑納米線；法國(guó)科學(xué)家利用粉末冶金制成了具有完美彈塑性的純納米晶體銅，實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)過(guò)程中的形狀、尺寸、生長(zhǎng)模式和排序的原位、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；德國(guó)科學(xué)家巧妙地利用交流電介電泳技術(shù)，將金屬與半導(dǎo)體單壁碳納米管成功分離；日本用單層碳納米管與有機(jī)熔鹽制成高度導(dǎo)電的聚合物納米管復(fù)合材料。
在納米生物醫(yī)學(xué)器件方面，科學(xué)家用特定的蛋白質(zhì)或化合物取代用硅納米線制成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極用以診斷前列腺癌、直腸癌等疾病，成百倍地提高了診斷的靈敏度。另外，納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用、納米電子學(xué)、納米加工、納米器件等方面也有新進(jìn)展。與此同時(shí)，國(guó)外大企業(yè)紛紛介入，推動(dòng)了納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。
當(dāng)前納米材料研究的趨勢(shì)是，由隨機(jī)合成過(guò)渡到可控合成；由納米單元的制備，通過(guò)集成和組裝制備具有納米結(jié)構(gòu)的宏觀試樣；由性能的隨機(jī)探索發(fā)展到按照應(yīng)用的需要制備具有特殊性能的納米材料。
納米材料和技術(shù)很可能在以下四個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用上有所突破：一是IT產(chǎn)業(yè)（芯片、網(wǎng)絡(luò)通訊和納米器件）；二是在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用納米生物傳感的早期診斷和治療，到2010年將給人類帶來(lái)新的福音；三是在顯示和照明領(lǐng)域的應(yīng)用已有新的進(jìn)展，納米光纖、納米微電極等已產(chǎn)生極大影響；四是納米材料技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合，在基因修復(fù)和標(biāo)記各種蛋白酶等方面蘊(yùn)育新的突破，預(yù)計(jì)2010年納米技術(shù)對(duì)國(guó)際GDP的貢獻(xiàn)將超過(guò)2萬(wàn)億美元。
我國(guó)納米材料研究起步較早，基礎(chǔ)較好，整體科研水平與先進(jìn)國(guó)家相比處于同等水平，部分技術(shù)落后5年左右。目前有300多個(gè)從事納米材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用的研究單位，并在納米材料研究上取得了一批重要成果，引起了國(guó)際上的廣泛關(guān)注。據(jù)英國(guó)有關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)提供的調(diào)查顯示，我國(guó)納米專利申請(qǐng)件數(shù)排名世界第三位。
國(guó)內(nèi)目前已建成100多條納米材料生產(chǎn)線，產(chǎn)品質(zhì)量大都達(dá)到或接近國(guó)際水平。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的差距一是在納米材料制備與合成方面尚處于粗放階段，缺乏應(yīng)用目標(biāo)的牽引，集成不夠；二是納米材料計(jì)量、測(cè)量和表征技術(shù)明顯落后于國(guó)外，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試樣和標(biāo)準(zhǔn)方法的建立重視不夠，對(duì)表征手段的建立投資不足；三是納米材料的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和開發(fā)研究出現(xiàn)脫節(jié)，納米材料研究缺乏針對(duì)性；四是學(xué)科交叉、技術(shù)集成不夠。
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信息技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變革
目前，信息技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變革，在信息器件向高速化、微型化、一體化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的同時(shí)，軟件和信息服務(wù)成為發(fā)展重點(diǎn)。大規(guī)模集成電路正快速向系統(tǒng)芯片發(fā)展；移動(dòng)通信技術(shù)正在向第三代、第四展，將提供更優(yōu)質(zhì)、更快速、更安全的服務(wù)，并帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益；電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三網(wǎng)融合趨勢(shì)進(jìn)一步加快，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)成為世界關(guān)注的重點(diǎn)；全球化的信息網(wǎng)絡(luò)將像電力、電話一樣為社會(huì)公眾提供各種信息服務(wù)，越來(lái)越深刻地改變著人們的學(xué)習(xí)、工作和生活方式，也將對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生重大影響。
微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展方興未艾，極有可能引發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)革命。
大顯神通的新材料
高性能結(jié)構(gòu)材料是具有高比強(qiáng)度、高比剛度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的材料，對(duì)支撐交通運(yùn)輸、能源動(dòng)力、電子信息、航空航天以及國(guó)家重大工程起著關(guān)鍵性作用。
新型功能材料是一大類具有特殊電、磁、光、聲、熱、力、化學(xué)以及生物功能的材料，是信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)和國(guó)防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料。當(dāng)前國(guó)際上功能材料及其應(yīng)用技術(shù)正面臨新的突破，諸如信息功能材料、超導(dǎo)材料、生物醫(yī)用材料、能源材料、生態(tài)環(huán)境材料及其材料的分子、原子設(shè)計(jì)正處于日新月異的發(fā)展之中。
本論文提出實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱重的總體方案，應(yīng)用功能設(shè)計(jì)理論，劃分出系統(tǒng)三個(gè)功能模塊,即稱重傳感器將機(jī)械量轉(zhuǎn)換成與其相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；稱重模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集并處理該電信號(hào)，將其送入放大器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器、濾波器、光電隔離器和安全線路作進(jìn)一步信號(hào)處理，將處理后的電信號(hào)通過(guò)MCS－51串行通訊送入外部控制單元；單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)設(shè)置，監(jiān)控自動(dòng)稱重平臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)，并且將其結(jié)果以數(shù)據(jù)形式輸出、保存。合理的硬件選擇和程序設(shè)計(jì)使該自動(dòng)稱重平臺(tái)具有測(cè)量精度高、可靠性高等特點(diǎn)。系統(tǒng)的軟件開發(fā)是以單片機(jī)操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用匯編語(yǔ)言開發(fā)控制主程序，設(shè)計(jì)監(jiān)控主程序。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)稱重，稱重模塊，帶式輸送機(jī)，自動(dòng)控制，串行通訊，智能化稱
重控制儀表
中圖分類號(hào)： TU232 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
自動(dòng)稱重平臺(tái)是一種用數(shù)字量顯示和輸出的工業(yè)上廣泛應(yīng)用的稱重計(jì)量裝置，它一般由稱重傳感器、稱重控制顯示儀、附屬機(jī)械設(shè)備以及計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等附件組成。由于它具有遠(yuǎn)距離測(cè)量、測(cè)量迅速準(zhǔn)確、使用方便、操作直觀等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、冶金、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造、軍事、商業(yè)等各個(gè)部門，是進(jìn)行自動(dòng)稱量、配料控制和生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的必不可少的重要技術(shù)工具，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善工作條件、提高工業(yè)自動(dòng)化水平具有主要意義。
為了滿足制造及其設(shè)備現(xiàn)代化管理的需求，越來(lái)越多的公司要求在利用機(jī)械設(shè)備的基礎(chǔ)上，從傳感器到計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)一套性能可靠的自動(dòng)稱重系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精度在 2％以內(nèi)，具有實(shí)時(shí)在線模擬、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警功能的高精度的自動(dòng)稱重系統(tǒng)。該系統(tǒng)精度高，操作界面清晰、友好，操作簡(jiǎn)單方便，不僅可以應(yīng)用于公司產(chǎn)品的自動(dòng)稱重，也可以用于其它各行各業(yè)的產(chǎn)品測(cè)量、檢測(cè)和監(jiān)控，是準(zhǔn)確計(jì)量行業(yè)中的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化操作的必要組成部分，也是我國(guó)計(jì)量行業(yè)中的一大進(jìn)步。
衡器是工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行稱重的主要計(jì)量工具，它是稱重系統(tǒng)的重要組成部分。德國(guó)的赫爾穆特.魏因貝格在《衡器的起源和未來(lái)》一文中提到，最早的衡器出現(xiàn)在公元前一千年中法老帝國(guó)時(shí)期的古代埃及，是等臂式天平，隨后古意大利出現(xiàn)了配有滑動(dòng)稱錘的杠桿。從羅馬紀(jì)元一直到中世紀(jì)，衡器的發(fā)展趨于平緩，直到14世紀(jì)出現(xiàn)了大型滑動(dòng)磅秤。這些遠(yuǎn)古時(shí)期的衡器已經(jīng)能完成一定的稱重功能。
隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，衡器也得到了快速發(fā)展。首先是傳統(tǒng)的機(jī)械式衡器進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了如液體靜力秤、“羅伯瓦爾稱重系統(tǒng)”、“貝蘭格原理”等技術(shù)和稱量理論。到了20世紀(jì)50年代，電子、晶體管、微處理器為這一時(shí)代新穎的物理測(cè)量原理的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。出現(xiàn)了電阻測(cè)力法、電動(dòng)力平衡、振弦測(cè)力裝置與陀螺測(cè)力裝置，而開始了機(jī)電式衡器的新紀(jì)元。
傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息社會(huì)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，傳感器是各種信息采集系統(tǒng)的首要部件?，F(xiàn)代微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)、新材料技術(shù)、激光與光纖技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展，為設(shè)計(jì)新型傳感器提供了技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。為了軍用與民用的目的，近年來(lái)，世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都研制了一些制造傳感器的新的測(cè)量原理、新型的敏感元件材料和新的制造技術(shù)與工藝技術(shù)。研制出了精細(xì)陶瓷、非晶半導(dǎo)體、形狀記憶合金、恒彈性合金、碳纖維以及鈦酸鉛為主要材料研制的新型傳感器，現(xiàn)代傳感器技術(shù)在衡器中的廣泛應(yīng)用為自動(dòng)稱重系統(tǒng)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。
傳感、通訊、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成現(xiàn)代化信息的三大基礎(chǔ)，80年代是個(gè)人計(jì)算機(jī)，90年代是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計(jì)21世紀(jì)第一個(gè)十年熱點(diǎn)很可能是傳感、執(zhí)行與檢測(cè)。傳感器的作用主要是獲取信息，是信息技術(shù)的源頭。在信息年代里，隨著各種系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和復(fù)雜性的增加，需要獲取的信息量愈來(lái)愈多，不僅對(duì)傳感器的精度、可靠性和響應(yīng)要求愈來(lái)愈高，還要求傳感器是標(biāo)準(zhǔn)輸出形式以便和系統(tǒng)聯(lián)結(jié)。顯然傳統(tǒng)的傳感器因其功能差，體積大，很難滿足要求。發(fā)展高性能、高精度的傳感器已成為必然。
稱重傳感器是這樣一種傳感器，它是能把所謂粘貼在鋼制柱形或圓柱形應(yīng)變體的周圍的電阻應(yīng)變片的應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化，并與負(fù)載按鈕相結(jié)合，它的計(jì)量結(jié)構(gòu)是當(dāng)荷重加于負(fù)載按鈕時(shí)，則其重量施加于應(yīng)變體，因此就產(chǎn)生與重量成比例的應(yīng)變，并使與應(yīng)變量相對(duì)應(yīng)的應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化，從而使通過(guò)應(yīng)變片的電流發(fā)生變化，將該電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并用數(shù)字來(lái)顯示該重量。
作為世界產(chǎn)業(yè)信息革命的代表技術(shù)之一的稱重傳感器技術(shù)，已成了各行各業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。下面，就國(guó)內(nèi)為在稱重傳感器的幾個(gè)方面的發(fā)展與現(xiàn)狀，談?wù)剛€(gè)人的看法。
彈性元件材料
彈性元件材料是稱重傳感器之本，其基本要求是彈性極限高，熱處理后應(yīng)有均勻穩(wěn)定的晶相組織，熱膨脹系數(shù)小，彈性滯后盡量小。在國(guó)外，美、英、德、日本等國(guó)小量程傳感器較多使用鋁、銅、欽合金，其中鋁合金牌號(hào)以2024－T6、2024－T81、2025－T351居多。而在大量程規(guī)格中則普遍使用中碳鎳镕鋼，如AISH304、SNCM8等，但在東歐各國(guó)則較普遍使用中碳镕錳硅鋼或彈簧鋼，如35SA等。我國(guó)在七八十年代，在大量程鋼制傳感器中，借鑒西方國(guó)家材料成份，在大部分傳感器制造企業(yè)中均采用了40A的合金結(jié)構(gòu)鋼。其特點(diǎn)是強(qiáng)度高、韌性與滲透性較好，蠕變很小，在850淬火，380℃回火狀態(tài)，韌性、滯后、穩(wěn)定性均較好。目前國(guó)內(nèi)原材料生產(chǎn)供貨一般以Lyl2一CZ居多，質(zhì)量較穩(wěn)定，價(jià)格亦較低，所以，作為傳感器生產(chǎn)廠家比較喜歡采用峨型并配以適當(dāng)消除內(nèi)應(yīng)力措施。
用于稱重傳感器的彈性元件材料一般為高彈性合金，其彈性模量E隨溫度變化而帶來(lái)明顯的溫度誤差，所以，最好能有一種彈性模量溫度系數(shù)較小且穩(wěn)定的材料。我國(guó)稱重傳感器用彈性元件材料是否需要采用恒彈性材料，而不需要進(jìn)行楊氏模量溫度補(bǔ)償，從成本及發(fā)展前景上值得推敲。
2）、應(yīng)變計(jì)
在稱重傳感器中起主導(dǎo)地位的電阻應(yīng)變式傳感器的另一關(guān)鍵敏感元件是電阻應(yīng)變計(jì)。一般電阻應(yīng)變計(jì)由敏感柵、基底、面膠、粘合刑與引線組成，分金屬絲式與箔式兩種。我國(guó)七十年代以前的電阻應(yīng)變式傳感器大多采用絲式應(yīng)變計(jì)。此類應(yīng)變計(jì)轉(zhuǎn)換元件是絲柵狀的電阻絲，缺點(diǎn)是電阻絲與彈性體表面結(jié)合不嚴(yán)，端線接頭極易損壞。七、八十年代以后，應(yīng)變計(jì)技術(shù)發(fā)生變革，由于光刻腐蝕工藝的成熟，箔式應(yīng)變計(jì)逐步在電阻式傳感器中占據(jù)主導(dǎo)地位。箔金屬材料一般為康銅、卡瑪合金、鎳镕錳硅合金等?；撞牧显趪?guó)外最早是以硝基纖維素紙基發(fā)展起來(lái)的。聚酰亞酸樹脂由于具有極好的韌性與柔性，延伸率高，耐溫性好曾風(fēng)糜一時(shí)，但由于其粘附性差，長(zhǎng)期穩(wěn)定性不理想，所以只適用于準(zhǔn)確度要求不高的場(chǎng)合。
3）、結(jié)構(gòu)形式
目前電阻應(yīng)變式結(jié)構(gòu)形式按敏感元件變形形式可分為拉壓式、彎曲式、剪切式。我國(guó)在七十年代以中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院為代表的拉壓型傳感器技術(shù)已經(jīng)成熟。其結(jié)構(gòu)分圓柱形與板孔柱式，特別是后者，主圓孔四周開4個(gè)小孔，應(yīng)力流線分布合理，輸出靈敏度高，具有良好的溫度均勻性，可制成拉壓兩用。在拉壓式傳感器中，日本大和公司的CC21型高精度搖柱壓式以其優(yōu)良的蠕變、溫度、防潮防爆特性，很適用于汽車衡、軌道衡等場(chǎng)合，其最大特點(diǎn)是安裝于秤臺(tái)一般毋需調(diào)整四角誤差。與此類傳感器相似的還有德國(guó)Philips公司PR6201系列傳感器，美國(guó)SENSORONICS公司的整體多柱式65088型傳感器 。彎曲式傳感器主要有扁環(huán)式、弓形、懸臂梁式，特別是八十年代形成批量規(guī)模生產(chǎn)的S型與平行梁式結(jié)構(gòu)。S型彎曲傳感器主要用于小型拉式測(cè)力稱重場(chǎng)合，其受力型式為開通孔，工作應(yīng)變計(jì)貼于孔壁。平行梁式傳感器由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工性能好，對(duì)作用力點(diǎn)不敏感等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于電子計(jì)價(jià)秤與電子臺(tái)秤上。此類傳感器在目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)批量最大，上海大和公司現(xiàn)已有年產(chǎn)10萬(wàn)臺(tái)的生產(chǎn)能力。剪切式傳感器在八十年代以來(lái)國(guó)內(nèi)外均較流行，其最大特點(diǎn)是外形低、抗內(nèi)向力強(qiáng)、加工簡(jiǎn)單。其結(jié)構(gòu)形式又可分為環(huán)裁剪切型、輪幅型、懸臂梁型、雙梁橋式、S型剪切式等.
本設(shè)計(jì)所研究的高精度，小量程稱量系統(tǒng)就是集機(jī)電于一體的現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)在線稱重、較稱、去皮、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、查詢、實(shí)時(shí)模擬、掉電保護(hù)等功能。從而為工廠實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，便于將產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)自動(dòng)化、生產(chǎn)管理自動(dòng)化和車間制造自動(dòng)化三者有機(jī)結(jié)合,對(duì)加強(qiáng)企業(yè)管理、提高技術(shù)水平、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力、解決供收雙方因計(jì)量問(wèn)題帶來(lái)的矛盾具有重要作用。同時(shí)，也是對(duì)提高我國(guó)計(jì)量科技水平，加速現(xiàn)代化進(jìn)程做貢獻(xiàn)。
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關(guān)鍵詞：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)；教學(xué)模式；實(shí)踐教學(xué)
中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2016）09-0096-03
引言
“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”是高校計(jì)算機(jī)專業(yè)中一門重要的專業(yè)課程，其教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生熟練掌握面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用面向?qū)ο蟮乃枷虢鉀Q和處理實(shí)際問(wèn)題的能力。課程設(shè)置的目的符合應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)“培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用軟件人才及產(chǎn)業(yè)急需的軟件工程高級(jí)管理人才”的培養(yǎng)目標(biāo)[1]，其在整個(gè)專業(yè)教學(xué)體系中占據(jù)非常重要的地位。
傳統(tǒng)的“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程教學(xué)模式以教師講授、學(xué)生被動(dòng)接受為主，不但割裂了面向?qū)ο蠛诵闹R(shí)單元之間的內(nèi)在聯(lián)系，而且重理論、輕實(shí)踐，使得學(xué)生在遇到具體問(wèn)題時(shí)，往往不能分析、設(shè)計(jì)出符合面向?qū)ο缶幊趟枷氲慕鉀Q方案，在應(yīng)聘時(shí)無(wú)法達(dá)到用人單位的要求。因此，基于就業(yè)導(dǎo)向和追求實(shí)用的心理，教師必須將面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，以激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，從而提高教學(xué)質(zhì)量。[2]本文從就業(yè)角度重新定位該課程，研究了以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向、以實(shí)踐為核心的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不斷提高課程的教學(xué)質(zhì)量。
從就業(yè)需求出發(fā)進(jìn)行課程的定位
計(jì)算機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展不僅加快了社會(huì)信息技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的發(fā)展速度，而且提高了就業(yè)市場(chǎng)對(duì)求職人員的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)的要求。在提升學(xué)生就業(yè)率以及培養(yǎng)應(yīng)用型計(jì)算機(jī)人才的背景下，計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)應(yīng)從就業(yè)需求出發(fā)，在要求學(xué)生掌握必要的理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，從而達(dá)到提高學(xué)生實(shí)踐能力和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的目的。[3]為此，教師要認(rèn)清當(dāng)前軟件人才的培養(yǎng)與企業(yè)用人需求之間的差距，從就業(yè)需求的角度重新審視“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”的課程定位，合理組織、安排和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，以保證教授給學(xué)生的知識(shí)能滿足企業(yè)的要求。
目前，很多高校為了提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，不僅開展了校內(nèi)實(shí)踐、操作比賽，還積極與企業(yè)聯(lián)合，設(shè)置校外實(shí)習(xí)基地，作為專業(yè)課的教師也要從教學(xué)上積極配合，對(duì)課程重新定位，盡量在教學(xué)中引入實(shí)際工作環(huán)境下的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，更好地培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。大量實(shí)踐研究表明，以就業(yè)為導(dǎo)向進(jìn)行課程定位，不僅能有效調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，而且也有助于他們樹立正確的學(xué)習(xí)觀，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，使其終身受益。
引入軟件設(shè)計(jì)模式，從行業(yè)需求組織教學(xué)內(nèi)容
找到解決問(wèn)題的算法并用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)是計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的主要過(guò)程，它離不開軟件設(shè)計(jì)模式這一重要概念，隨著面向?qū)ο蠹夹g(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，軟件設(shè)計(jì)模式已成為軟件開發(fā)人員必須掌握的設(shè)計(jì)思想和開發(fā)技能。軟件設(shè)計(jì)模式是一套經(jīng)過(guò)分類編目后被反復(fù)使用的面向?qū)ο蟮拇a設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)[4]，它反映了軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中以“重用”為重點(diǎn)的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，能夠構(gòu)造出結(jié)構(gòu)良好的程序，有效提高代碼的可重用性和可維護(hù)性。
“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程核心內(nèi)容――封裝性、繼承性和多態(tài)性本身就蘊(yùn)含著設(shè)計(jì)模式的思想，同時(shí)也是設(shè)計(jì)模式的靈活應(yīng)用和體現(xiàn)。因此，在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)，從設(shè)計(jì)模式的角度分析封裝性、繼承性和多態(tài)性這些基本的面向?qū)ο蠛诵牡母拍?，讓學(xué)生不只從單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的層面理解這些概念，還要明白這些面向?qū)ο蟮闹匾匦允侨绾误w現(xiàn)先進(jìn)的設(shè)計(jì)模式特色的，這樣不僅有利于學(xué)生對(duì)面向?qū)ο蟮乃枷胗幸粋€(gè)全面、整體的把握，而且也有利于培養(yǎng)他們?cè)趯?shí)踐過(guò)程中對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，提高其專業(yè)素質(zhì)。
初學(xué)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生為解決具體問(wèn)題而設(shè)計(jì)出的程序多由簡(jiǎn)單的變量和功能堆砌而成，體現(xiàn)不了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想。教師可分別用基本的面向?qū)ο蠓椒ㄅc引入設(shè)計(jì)模式后的程序進(jìn)行對(duì)比講解，詳細(xì)分析后讓學(xué)生明白：未融入設(shè)計(jì)模式的程序設(shè)計(jì)方法雖然也能解決問(wèn)題，但程序的可復(fù)用程度低、缺乏靈活性，后續(xù)的變更和功能擴(kuò)展比較困難；而引入設(shè)計(jì)模式，代碼的復(fù)用性和擴(kuò)展性就很好。因此，教師在分析、講解實(shí)例程序時(shí)，不僅要從設(shè)計(jì)語(yǔ)言的語(yǔ)法和邏輯上進(jìn)行分析，而且要挖掘?qū)嵗澈箅[含的設(shè)計(jì)模式和思想。
以實(shí)踐教學(xué)模式提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力
1.構(gòu)建“層次化、模塊化、漸進(jìn)式”的實(shí)踐教學(xué)體系
對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)踐課程體系的不斷整合，以專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，實(shí)施“以項(xiàng)目實(shí)踐為核心、學(xué)生為主體、學(xué)用合一”的實(shí)踐教學(xué)模式，實(shí)踐內(nèi)容由低到高依次分為基礎(chǔ)訓(xùn)練、綜合應(yīng)用訓(xùn)練、研究創(chuàng)新訓(xùn)練三個(gè)層次，實(shí)現(xiàn)了不同階段理論和實(shí)踐的有機(jī)的結(jié)合，這樣不僅滿足“實(shí)踐―認(rèn)識(shí)―再實(shí)踐―再認(rèn)識(shí)”的認(rèn)識(shí)論規(guī)律，也符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)和要求。
2.改革教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法
在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生常會(huì)感覺(jué)面向?qū)ο蟮膬?nèi)容抽象，難以理解，因此，教師要向?qū)W生明確面向?qū)ο蟮乃枷氲慕⒁驖u進(jìn)，教師要注意教學(xué)方法，對(duì)于基本的理論知識(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題來(lái)講授，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，具體可從以下幾方面著手。
①采用案例教學(xué)，將知識(shí)與生活中具體的內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)。案例教學(xué)法是在計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中非常有用的一種教學(xué)方法。對(duì)課程中的某些內(nèi)容，精選一些合適、有趣的實(shí)例，注意將例題與實(shí)際生活聯(lián)系起來(lái)，先讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，再講解抽象的概念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
②通過(guò)分析開源軟件領(lǐng)悟面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想。許多開源軟件本身就是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的經(jīng)典范例，學(xué)生在教師的引導(dǎo)和輔助下，積極主動(dòng)思考，從開源軟件中獲得啟示，領(lǐng)悟面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想的真諦。教師從知識(shí)傳授者變?yōu)閱l(fā)者和引導(dǎo)者，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。例如，Java工具包包含了附有源代碼的豐富實(shí)例，在教學(xué)中可以讓學(xué)生自己分析。對(duì)于面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)能力掌握得較好的學(xué)生，教師可以鼓勵(lì)其根據(jù)自己的興趣向開源軟件社區(qū)中貢獻(xiàn)代碼，與高手交流、協(xié)作。
③注重抽象思維和技術(shù)的鍛煉。抽象思維和技術(shù)是人類理解和解決復(fù)雜問(wèn)題最重要的工具之一，從抽象角度分析和理解面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)技術(shù)的主要特性，也是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的原則之一。利用抽象技術(shù)，通過(guò)層次分類方法自上而下地對(duì)復(fù)雜問(wèn)題逐步求精和模塊化，可以適當(dāng)引入統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML）的符號(hào)與圖形表示方法，以簡(jiǎn)潔、直觀的方式表達(dá)面向?qū)ο笏枷搿?/p>
④以任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)可以引導(dǎo)學(xué)生把學(xué)習(xí)的面向?qū)ο笾R(shí)和思想靈活融入具體的實(shí)踐項(xiàng)目中去，體會(huì)基于面向?qū)ο笏枷氲拇a設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)軟件穩(wěn)定性、擴(kuò)展性和可維護(hù)性的影響。在教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)置具有真實(shí)背景的項(xiàng)目由學(xué)生分組協(xié)作完成。教師要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、積極探索的積極性，同時(shí)通過(guò)小組協(xié)作，從合作伙伴的反饋信息中形成對(duì)問(wèn)題的再認(rèn)識(shí)也有助于構(gòu)建相互學(xué)習(xí)、共同提高的機(jī)制。
此外，積極鼓勵(lì)學(xué)生使用多種開發(fā)工具完成實(shí)驗(yàn)，這樣不僅有利于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)各種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的理解，而且理論知識(shí)與編程實(shí)踐的結(jié)合能夠提高學(xué)生利用所學(xué)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法分析等專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力[5]，使其更好地適應(yīng)就業(yè)市場(chǎng)的需求。
3.發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢(shì)，建立課程教學(xué)網(wǎng)站
互聯(lián)網(wǎng)上有豐富的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)學(xué)習(xí)資源值得我們借鑒和學(xué)習(xí)，尤其是一些專門針對(duì)就業(yè)培訓(xùn)的免費(fèi)資源。為了有效整合這些資源，筆者通過(guò)開發(fā)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站延伸課堂教學(xué)內(nèi)容，以彌補(bǔ)課堂教學(xué)與就業(yè)實(shí)踐的差距，把課堂上的教學(xué)難點(diǎn)、重點(diǎn)和未講授的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)展現(xiàn)給學(xué)生。借助學(xué)習(xí)網(wǎng)站，學(xué)生不僅可以便捷地獲取網(wǎng)絡(luò)上的各種學(xué)習(xí)資源和職業(yè)培訓(xùn)資料，還可以與教師互動(dòng)交流，解除疑惑，這些專業(yè)知識(shí)拓展信息對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)、完成相應(yīng)的實(shí)踐項(xiàng)目和提高從業(yè)素質(zhì)有很大的幫助，并且讓教學(xué)形式更加多元化，激發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)地鍛煉自身的能力以適應(yīng)未來(lái)行業(yè)的專業(yè)需求。
結(jié)束語(yǔ)
“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用面向?qū)ο蟮乃枷虢鉀Q和處理實(shí)際問(wèn)題能力的核心專業(yè)課程?，F(xiàn)階段，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)已經(jīng)不能滿足應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的要求，計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的教學(xué)模式需要不斷改進(jìn)，才能滿足培養(yǎng)企業(yè)、行業(yè)、社會(huì)發(fā)展的需求。以就業(yè)為導(dǎo)向，將“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程的教學(xué)定位于學(xué)生的實(shí)踐操作與應(yīng)用能力的培養(yǎng)，不但能讓學(xué)生以實(shí)踐的方式更好地理解和應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)，而且可以幫助他們達(dá)到就業(yè)市場(chǎng)對(duì)應(yīng)用型人才的實(shí)踐應(yīng)用能力的要求。因此，我們充分利用互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代先進(jìn)的教學(xué)方法和手段，給學(xué)生創(chuàng)造多樣化、彈性化的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，注重程序設(shè)計(jì)實(shí)踐與抽象的面向?qū)ο罄碚摰挠行ЫY(jié)合，強(qiáng)化課程知識(shí)的使用性，突出教學(xué)的針對(duì)性，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。
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