光學前沿技術匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇光學前沿技術范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

據國外媒體報道，科學家已經成功研制出可用于醫學檢測的牽引光束。研究人員表示，盡管光處理技術自從20世紀70年代就已經存在，但這是首次利用光束把物體引向光源，只不做這是在微觀水平上實現的。

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

約翰尼斯·開普勒在觀察遠離太陽的彗尾時，首次確定這種輻射力。近幾年研究人員已經意識到，雖然大部分光學領域都是這種情況，但是在這種力發生逆轉時，也存在一個參數空間。由圣安德魯斯大學醫學院的托馬斯-西斯馬博士和科學儀器研究所的奧托·比爾佐伯哈迪博士及帕維爾-澤馬恩科教授負責的這個科研組稱，他們現在已經證實有關這一概念的第一項試驗完成，并證實它在生物醫學光子學以及其他學科有很多應用途徑。該科研組發射激光，令其穿過透鏡，然后利用一面鏡子把光束反射回來。反射光對入射光產生干擾。

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

在過去的10年間，光線分級（optical fractionation）一直被認為是光學處理技術最有希望的一種生物醫學應用途徑，它能夠分揀出巨大分子、細胞器官或者細胞。科學家確定，在特定環境下——在這項試驗中是物體被牽引光束的力場束縛住，固體物質會重新排列，形成的新結構會令光束變得更強。

篇（2）

1前言

高職教育就是要培養過硬的實踐技能，培養一技之長，實現就業零過渡。通信事業日新月異，《光纖通信》作為通信專業主干課程，近年來也得到了長足發展，培養學生操作能力，掌握光纖技能對于培養高級應用型通信人才有十分重要的意義。光纖通信實踐教學中使用的光纖熔接機和OTDR（光是域反射計）等儀器設備都比較昂貴，技術又更新很快。一般院校不會配置很多，這些設備相對學生數量而言是遠遠不夠的，那么人均學生實踐時間就更少了。使用虛擬實驗輔助實踐教學可以提高設備使用效率，實現更好的教學效果。

2虛擬實驗

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

3結論

學生在虛擬平臺上練習，掌握后再使用設備操作，虛擬實驗與真實實驗相結合，可以提高實驗教學的效果，提高效率。光纖虛擬實驗不僅每年輔助完成學院通信及相關專業的實驗、實訓和光纖技能鑒定，同時也是我院省級精品課《光纖通信精品課程》中的一部分。經過多年的使用感受如下：1．變相增加設備數量，節省資金2．有助于培養學生的實驗技能，提高學生興趣3．有利于學生快速熟悉操作步驟和注意事項，規范動作。4．可以減少學生分組實驗等待的時間，更有效地利用設備5．減少設備使用損耗，節省維護費用6．光纜現場的施工教學場景如果用Vr（虛擬現實）實現，效果更佳。

參考文獻

[1]陳傳波，張立峰，陳平南一個遠程虛擬實驗教學平臺的研究[J].華中科技大學學報，2002,12(30):12-14

[2]李凌云.基于三層體系結構的網絡虛擬實驗系統的設計與開發[D].浙江師范大學,2006

篇（3）

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

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

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

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

“光纖通信”作為通信工程、光電信息工程、電子信息工程專業的核心課程，主要講述了光纖通信的基本概念、傳輸理論、系統組成、新技術等內容。[1]該課程具有涉及內容廣、基礎理論深、知識更新快等特點。為了進一步提高“光纖通信”課程的教學質量，開設了光纖通信實驗課和光纖通信系統課程設計，加強了學生對理論知識的理解，培養了實際動手能力和創新能力。

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

一、MATLAB仿真軟件的應用

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

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

在光纖傳輸原理章節中，對于波動理論，一般是通過求解麥克斯韋方程組來導出波動方程，分析電磁場的分布性質，最后獲得光纖的傳輸特性。公式推導過程繁雜，涉及的電磁場與數學知識較多，學生理解困難。因此，在課堂教學中除了引入多媒體的輔助教學手段外，還可以借助MATLAB仿真軟件，幫助學生理解多模和單模光纖的模場分布。

多模光纖中，存在更多的高階模式。根據LP模的特征方程，得到階躍型折射率光纖的模場分布。如第一個高次模LP11模的二維、三維模場分布如圖1（c）、（f）所示。從圖1可以看出，當歸一化頻率V=5時，LP11模有兩個對稱的主瓣，不存在旁瓣現象。

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

二、OPTISYSTEM仿真軟件的應用

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

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

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

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

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

又如，用OPTISYSTEM軟件設計搭建單模光纖通信系統，如圖3（a）所示。傳輸速率是40Gbit/s，傳輸距離是60km。信源使用的是偽隨機碼發生器，它將數據流發送到非歸零（NRZ）碼電脈沖發生器。經NRZ調制的電信號具有緊湊的頻譜特性，經過馬赫曾德爾調制器（MZM）后轉換成光信號送往光纖信道。為了減小光纖傳輸損耗和色散的影響，在光纖鏈路上添加了摻鉺光纖放大器。接收端經過光纖信道傳輸過來的光信號接入PIN光電檢測器，轉化為電信號后送入低通貝塞爾濾波器。

為了觀測光信號的波形，在光纖通信系統中設置了觀察儀器：光譜儀、光時域信號觀察儀及誤碼率分析儀。對系統中的器件參數設置后進行系統仿真，得到調制后的光信號時域波形和頻譜，如圖3（b）、（c）所示。

這些光器件都可以在OPTISYSTEM軟件的器件庫中選取，并根據需要對每個器件設定參數來獲得較好的系統性能。因此，通過用OPTISYSTEM軟件設計分析，可以了解光通信系統各個器件節點處的波形和頻譜特點，簡單直觀、形象生動。教師可以根據教學大綱設置相應的實驗項目，讓學生課后學習OPTISYSTEM軟件，并引導學生根據實驗內容建立相應的系統模型進行仿真實驗分析。

三、結束語

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

參考文獻：

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

[2]王文珍.光纖通信實踐教學探索[J].中國電力教育，2013，（1）：134.

[3]周雪芳，王天樞.仿真軟件在《光纖通信》實驗教學中的應用研究[J].實驗科學與技術，2011，9（5）：53-56.

篇（4）

關鍵詞： 教學做一體化；光纖通信；教學模式；專業技能

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

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

0引言

“教學做一體化”教學模式是現代高等職業教育的一種有效方式。“教、學、做”一體化的教學模式既發揮了教師的主導作用，又充分體現了學生的認知主體作用。整個教學進程中，教師有時處于中心地位，以便起主導作用，但更多時是幫助者、引導者、參與者，學生有時處于傳遞―接受的學習狀態，但更多時候是進行主動思考、探索、建構知識、發現問題、分析問題的過程。采取觀察、記錄、討論、作業、考試、技能測試多種評價方式相結合，真正將考核評價貫穿于整個教學過程中，使得學生每一節課都有成就感，激勵其不斷探索進步。教師所提供的知識不再是教師傳授的內容，而是學生主動建構的素材，用不用、用多少，根據學生已有的知識結構和做的過程中需要而定。設備、儀器不再是專供教師傳授知識的手段、工具，而是進行創設情景、進行合作學習、主動探索的工具。通過“教學做一體化”教學模式可以提高教師的實踐水平，也可提高職院校的辦學質量。

1光纖通信技術“教學做一體化”教學模式研究內容

光纖通信技術“教學做一體化”教學模式研究內容是為了提高高職高專學生的學習效率和實踐技能而提出的。《光纖通信技術》是通信專業主干課程之一，它是一門理論知識與實踐技能并重的專業課，光纖通信技術理論知識系統已趨完善。光纖通信技術已深入到各行各業，光纖到戶已走進祖國大地的各個角落。光纖與光纜隨處可見，為我們提供了廣闊的實習現場；精密的光纖儀器可快速熔接光纖和測試光纖，為學生展現了高科技新產品的無窮魅力；光纖的廣泛應用大大激發了學生的學習興趣。通信專業就業的基本工種主要有：光纖敷設、光纖測試、光纖維護，是通信技術專業學生就業的主題市場，因此學習光纖通信知識，掌握光纖技能有著十分重要的意義。對于高職高專學生采用“教學做”一體化教學模式是行之有效的教學方法。通信技術專業光纖通信技術“教學做”一體化教學模式研究課題組多年來一直嘗試這一教學模式，不斷積累教學經驗，不斷改進教學方法，不斷提高教學手段是《光纖通信技術》課程成為深受學生歡迎的課程之一，同時成為教學質量高，教學效果好的院級示范課程。2009年獲得陜西省省級精品課程。

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

通過“教學做一體化”教學模式在光纖通信技術課程中的研究與應用總結出我院教學做一體化”教學模式的成功經驗在通信專業乃至電子信息系起到示范作用。

2研究的條件與環境

光纖通信技術“教學做一體化”教學模式研究與探討，在我院進行研究與探索有著得天獨厚的有利條件。首先，我們擁有高質量的教學團隊；三位研究者有豐富的光纖理論知識和很高的實踐技能。作為教學團隊，先后開發了省級精品課；2009年，獲得學院組織的光纖說課比賽團體一等獎。團隊意識好，協作能力強，齊心協力共闖難關。

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

根據高職高專通信技術專業《光纖通信技術》課程教學大綱，認真組織教學工作。在課題研究期間，課程組老師對通信技術三年制高職學生371505班、371506班和381301班進行為期一學期的光纖通信技術教學工作；對五年制高職學生051519班、051520班和051521班三個班進行為期一年的課程教學工作。我們嚴格按照教學計劃，對學生進行理論教學、實踐教學、實訓教學。通過互聯網、電化教室、實訓教室和普通教室等各種場所；通過啟發式、講授式、提問式等教學手段對學生進行光纖知識的傳授，取得了良好的教學效果和學習成績。三年制高職學生371505班、371506班和381301班考試成績超過85分，五年制高職學生051519班、051520班和051521班考試成績超過80分。《光纖通信技術》課程起到了骨干與示范作用。

3光纖通信技術“教學做一體化”教學模式研究與探討取得的成果

3.1 為學生獲得高職畢業證在研究期間，高職高專三年制06、07和08級四個教學班；高職高專五年制04、05級五個教學班。培養學生400余人，全部通過課程考試，優良率超過80%。

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

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

3.4 借助網絡平臺在全國各地通過網絡可以學習陜西省省級精品課《光纖通信技術》，在院內完成了全套教材三十九個PPT課件（涵蓋了研究任務中的十二個教學場景），采用多媒體全程教學。

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

3.6 組織光纖技能競賽2007/2008學年第二學期，學院組織學生技能大賽，通信專業舉辦了首屆高職學生“光纖接續技能比賽”320名學生報名參加預賽，32名學生參加復賽，10名學生參加決賽并獲獎，受到學院教務處領導的好評。2009/2010學年第二學期，學院組織第二屆學生技能大賽，通信專業再次舉辦了高職學生“光纖接續技能競賽”。22名學生參加決賽并獲一、二、三等獎。

3.7 為校企合作工學結合，探索方法田國棟副教授、王超講師、張華實驗師于2008年9月和10月兩次到神華集團神朔公司參加通信職工光纖接續技能培訓和第八屆神華集團職工技能比武電務類裁判工作，取得圓滿成功。2009年6月，中國鐵通陜西省分公司崔振山高級工程師、中鐵電氣化工程局西安通號公司穆林選工程師先后兩次來學院為學生講學，向學生傳授光纖網絡知識施工技能，激發了學生的學習熱情。通過校企合作、工學結合實現學院與企業雙贏。

3.8 教學工作促進教學研究，并將研究成果撰寫論文在研究期間，我們按照研究進度正常進行，在課堂教學、實踐教學、校外實習以及指導學生動手能力訓練中，及時總結教學經驗，撰寫教學論文四篇，發表在中國科技核心期刊《現代電子技術》和《鐵路計算機應用》上。

4繼續研究的思路

4.1 進一步完善教學資源《光纖通信》課程在教學實踐過程中，始終致力于教學資源的不斷豐富和完善。其中實訓設備力求與企業發展同步（均有入網許可證）；多媒體課件實現對教學內容的全覆蓋，實驗、實訓、專題講座、技能大賽、定崗實習的圖像、視頻資料涉及教學的各個環節；日常練習、考察測試、技能鑒定題庫已成系統，整體教學資源猶如知識的海洋，學生可以在其中自由遨游，各取所需。

4.2 采用立體化教學方式在教學實現過程中，以多媒體講授為基礎，以實驗、實訓教學為支撐，以網絡資源、教學資源庫依托的自學課堂來輔助，以職業技能競賽和專題講座方式的進階課堂來提高；以現場教學和頂崗實習方式的企業課堂來升華。

4.3 光纖設備與企業共享光纖設備儀表科技含量高、價格昂貴、更新換代很快。學院的光纖設備與企業共享，校企合作實現雙贏。

4.4 學院教師到現場，企業專家進課堂高職學院專任教師只有走下講臺、走出學校、走進現場才能成為名副其實的“雙師型”教師。《光纖通信》課題組三名教師走出學校，走進企業，收獲頗多。現場技術能手的高超技藝令人嘆服。我們將定期邀請現場技術能手進行光纜接續，還要長期聘請企業高級管理人員任兼課教師。

4.5 充分利用互連網網上新資源通信技術發展日新月異，先進技術、先進設備層出不窮。因此，經常探索光纖新技術，光纖新知識，光纖新設備，光纖新線路，光纖新規劃。不斷更新教學內容，補充教材，更新設備，更新觀念。

5結束語

《光纖通信》課程教學做一體化教學方式研究與探討在我院有得天獨厚的條件，人力資源、設備資源在我院、在電子信息系、在通信技術專業都起到了骨干和示范作用。對于通信專業的發展起到了促進作用；對于其它課程的建設起到了引導作用。我們也清醒地看到光纖通信技術飛速發展，我院良好的實驗設備也會落伍和過期，因此我們需要進一步利用網絡資源；進一步利用社會資源；進一步利用企業資源，使光纖通信處在高職高專學院的前沿。我們相信，有學院領導的支持；有電子信息系的關心與幫助；有科研處領導的關心與支持，我們的教學水平、科研水平會得到進一步的提高。

參考文獻：

[1]李峰.淺談光纖通信的優越性[J].山西建筑，2004，（22）.

[2]田國棟．光纖通信技術[M]．西安：西安電子科技大學出版社，2008.

[3]劉增基等．光纖通信[M]．西安：西安電子科技大學出版社，2001.

[4]徐寶強等．光纖通信及網絡技術[M]．北京：北京航空航天大學出版社，1999.

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[6]粟小玲，朱春祥.光纖色散對光纖通信系統中繼距離主要影響分析[J].信息通信，2008，（02）.

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

1 課程介紹

《光纖通信技術與設備》課程是光纖通信專業的專業核心課程之一，主要給學生建立光纖通信的基本概念、基本理論和基本分析方法。該課程教師通過加強與企業的聯系，及時了解企業對人才在知識、能力等方面的需求變化，適時調整課程具體的教學內容。考慮到學生的接受能力以及實際工作崗位需求，經過學術委員會開會討論，人才培養方案修訂，課時數由原來的78課時調整成72課時，理論課時54，實踐課時18。

2 課堂氣氛沉悶的主要原因

作為實現教學目標、保證教學質量的方式、手段與途徑，高校教學方法引起了國內外學者的關注與研究[1]。所謂教學方法就是圍繞著一定的教學目標，依據教學內容和學生身心發展的特點以及手段條件因素，設計教學要采用的策略、方法和組合[2]。在新一輪教學改革的促進下，職業教育正由注重知識的傳授向注重能力的培養轉變，課堂教學中也要求教師要改變過去的教學模式，營造一種輕松、活躍的教學氣氛。課堂教學氣氛，又稱班級社會氣氛、課堂教學心理氣氛。課堂教學心理氣氛是在課堂教學中，教育者、受教育者和教育情境相互作用的結果，是教師在科學的教學思想指導下，通過行之有效的調節方式引導的結果[3]。教師在授課過程中發現課堂氣氛沉悶，教學效果差，針對這些問題，與學生在課下進行了交流，原因大致有四個方面，現羅列出來，并進行了分析。

2.1 專業基礎薄弱

光纖通信專業招收的學生，高中的數學和物理基礎不是很好，對原子能級的基本概念不是很清楚，對半導體PN結的形成原理掌握得不是很好，二進制數和十進制數的轉換原理不清楚。因此在課堂教學中要對相關高中知識進行補充。與學生進行交流，在確認學生在聽懂了前面的內容之后再進行后面的教學，因為知識講究一個邏輯性，前面的內容學生沒有搞懂，再講后面的內容，學生也無法掌握。

2.2 注意力不集中

課程的上課時間是每周三下午的5、6節課，學生狀態不好，大部分學生在聽課過程中容易困倦。教師在上課的過程中要走下講臺，調動學生的學習積極性。要注意課程紀律的把控，遇到有睡覺的同學要進行提醒。

2.3 電子設備干擾

電子設備的普及導致部分學生帶手機和PAD上課，干擾了部分學生的聽課效果。學生帶手機進課堂，無法集中精力學習。手機對學生有著不同程度的負面影響。學生的自制力較差，一旦帶了手機就控制不住自己。學生在上課期間QQ聊天、玩游戲、發短信息所帶來的聲響將直接影響教師授課的質量。經過實際調研，學生很少用手機軟件來進行學習。手機更多的是用于同學之間聯系、上網閑聊、玩游戲、聽音樂等。因此，教師要把課上得精彩，與學生進行互動，讓學生跟著教師的節奏走，這樣學生無暇去玩手機。

2.4 成績評定標準模糊

學生對平時成績的構成不清楚，覺得聽與不聽一個樣，只要來到班級點名點到就能拿到平時成績。學生來到課程只是湊個人數，并不關心教師的教學內容。因此，要細化平時成績，將課堂提問納入平時成績。積極回答問題的同學會得到更高的平時成績。

3 課堂氣氛活躍方法

針對課堂氣氛沉悶的原因，對授課過程做了相應的調整。在教學方法上，堅持以“學生為本位”、以“能力為核心”的職業教育理念，通過實施多種教學方法，教學效果有了改進，學生的聽課積極性得到了提高。下面結合實際教學中的部分案例，談下如何改善課堂教學。

3.1 溝通情感法

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

3.2 挑起矛盾法

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

3.3 激勵競爭法

每個學生都有著較強的好勝心和進取心，他們渴望自己的閃光點能夠在同學、教師面前展露出來。根據這種心理，把課堂當作賽場，引進競爭機制，可以激發他們濃厚的興趣。具體實施的方式是多樣的，如對學生解答、練習等情況進行打分評比，對優勝者或優勝組予以語言表揚、平時成績加分、實物（紀念品）獎勵等。

以下是結合《光纖通信技術與設備》課堂教學實例。

（1）教學內容：復結學習過的內容。

（2）教學過程：①在幻燈片上顯示出：“為了慶祝新年的到來，該節課最后設置有獎問答，5個問題全答對者可以獲得教師送出的神秘紀念品。”②逐次顯示出5個問題。第一，光纖通信的概念？第二，光纖的結構和分類？第三，光與物質的作用方式？第四，我們學過的無源光器件有哪些？（說出5種）第五，SDH網元有哪些？③選出一位成績較好的，預計5個問題能夠全部回答上來的同學回答問題。

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

4 結語

教無定法，無論采用什么方法，其目的都在于激發學生的學習興趣，點燃他們智慧的火花，讓他們積極地、主動地學習。當然，各種方法并不是孤立的，而是相互聯系的。在實際的教學中應當是隨機應變的靈活運用各種方法。盲目的、隨心所欲的、游離于教學內容之外的方法，教學效果將適得其反。

參考文獻

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

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

一、OPTISYSTEM仿真軟件簡介

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

二、光OFDM系統仿真模型

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

光OFDM可以分為直接檢測光OFDM和相干檢測光OFDM兩種。相干檢測光OFDM結合了相干光檢測和OFDM技術優勢，可有效利用光譜資源實現大容量、長距離傳輸。CO-OFDM系統框圖如圖1所示。

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

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

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

（3）光信道：如圖4所示，通過電光調制模塊將射頻電域OFDM信號轉換為光信號后，形成的光信號在單模光纖中進行傳輸，傳輸過程中為了延長傳輸距離以及增強信號的質量，在光信道模塊加入光放大器和光濾波器。

（4）光電檢測模塊：如圖5所示，在CO-OFDM系統中，光電檢測模塊采用相干檢測技術將光信號轉換為電信號輸出。使用兩對平衡的PIN光電檢測器構成檢測器，通過用90°光混頻和兩個平衡檢測器得到射頻基帶OFDM信號I/Q元件。

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

三、仿真結果分析

CW激光器的相位噪聲可以由譜線寬度來描述。圖7（a）、（b）、（c）分別為譜線寬度為0MHz、0.15Mhz和15Mhz時激光器輸出的光譜圖。由圖7可知，隨著激光器的譜線寬度增加，產生的干擾也會增加。

光纖的長度會影響到最終的傳輸質量，因此，分別測試50KM、100KM、200KM、1000KM的情況。如圖8所示，在傳輸50km或100km后，沒有出現很明顯的星座模糊和偏移。而在傳輸1000km后，星座圖模糊不堪已經無法正常顯示。

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

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

四、結束語

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

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“國字頭”的科研成果

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

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

作為世界各國競相研發的新一代信息安全技術，量子通信在國防、政務、金融等信息安全領域具有十分重要的實用價值和戰略意義。本次參展的實用化量子通信技術，其研發公司是中國科學技術大學發起組建的產業化實體――科大國盾量子技術股份有限公司，原始創新來源于中國科大國家自然科學一等獎團隊。通過持續自主創新，該公司已成長為我國最大的量子通信設備制造商和量子信息系統服務提供商。

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

光柵是光譜分析儀器分光系統的核心器件，利用中階梯光柵制作的光譜儀器具有體積小、高色散、高分辨率等特點，代表了先進光譜技術的發展趨勢。中科院長春光機所知識產權與成果轉化處處長褚明輝介紹，“同時將光柵做大和做精是世界性難題，大面積高精度中階梯光柵已經成為制約我國相關領域技術發展的短板，中科院長春光機所獲得‘國家重大科研裝備研制項目’支持，開展大型高精度衍射光柵刻劃系統的研制工作，歷時八年艱苦攻關，今年11月剛剛驗收，成果就是這塊面積達400mm×500mm的世界上面積最大中階梯光柵，是完全的自主創新。”

中科院深圳先進技術研究院（以下稱“深圳先進院”）展出的是中國首臺擁有完全自主知識產權的、具有國際頂尖水平的磁共振臨床用全身影像系統，以及首臺擁有完全自主知識產權的3T磁共振臨床用全身影像系統，該系統在MRI相關多項重大核心技術上實現突破，打破跨國公司的壟斷。在高級臨床應用方面，開發的高場磁共振快速成像序列、心臟實時高分辨成像、腦動脈血管壁與斑塊成像、磁共振溫度成像、非增強外周動脈血管成像等均達到國際領先水平。

對接企業真實需求

高交會開幕論壇上，中國科學院、中國工程院院士路甬祥表示，大學與研究機構仍是創新傳播基礎知識與前沿技術的重要基地，國家實驗室、大科學裝置、工業技術中心、重大科技工程、大數據、云計算、創新型企業和研發組織等是牽引推動國家創新能力提升的重要平臺和強大引擎，應當建設協同高校、充滿活力的創新體系。

科研院所最不缺的就是尖端的科技創新成果，在高交會展示出來，去對接實實在在的產業需求、技術升級，這也是中科院布展的初衷。

中科院深圳先進院2006年成立當年就決定參加高交會，機器人、新材料等實體項目吸引了不少企業。此后十年，該院諸多階段性創新成果不斷亮相高交會，展出項目近千項，累計接待企業近兩千家，約10%轉化為合作意向和深度對接。

承擔過“兩彈一星”、“載人航天工程”等多項國家重大工程項目的中科院長春光機所以“推介成熟科技成果、展示高端技術、打造長光品牌”為宗旨參加此次展會。現代制造業很多高端精密檢測設備依賴進口，而這一領域正是中科院長春光機所的優勢所在。深入調研市場后，中科院長春光機所與國內相關重點企業聯手，有針對性研發，陸續打破了相關領域的進口壟斷。與此同時，該所還結合振興東北老工業基地的戰略，深入了解地方企業需求，全面進入民營市場。“做成果轉化最重要的就是面向市場，直接與企業對接，高交會為我們提供了很好的展示平臺。” 褚明輝說。

科研與資本共舞

促進科研院所成果轉化，促進院所與企業交流，讓科技與資本共舞是高交會焦點。開幕論壇上，美國國家科學院院士、歐洲物理獎、美國物理學會巴克萊獎、富蘭克林獎得主張首晟與聽眾分享經驗――美國高校科學前沿與市場、投資如何緊密結合：“我們這個時代最需要是科學的創新，科學的創新需要投資緊密結合，在斯坦福大學經常有這樣的機會，讓科學前沿和投資真正緊密結合，使科學家的發明盡早進入市場。”

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關鍵詞：

信息論；研究生教學；教學改革

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

一、課程特點

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

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

3.課程聯系實際困難。課程抽象概念多、定理證明多，與實際應用有一定距離，且與其他課程聯系較少。多數學生在學習過程中覺得內容枯燥、難度大，而且與將來就業方向聯系較少。鑒于以上問題，為了激發學生學習的積極性和主動性，促進學生更好地掌握本門課程，筆者從課程的教學內容、教學方法與考核方式三方面入手，提出了教學改革的相應措施。

二、教學內容改革———三個強化

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

2.強化信息論的現實物理意義。筆者從課程本源出發，讓學生理解公式或定理蘊含的深刻物理含義，使理論結果可視化，概念直觀化。例如，在講解離散信源的極值性定理時，可提煉出如下物理含義：第一層含義是，當信源各取值的概率相等時，人們對信源取何值的不確定性最大，由于各信源服從等概率分布，信源的平均不確定性即為各事件的不確定性，因此信息熵也越大；第二層含義是，對于具有不同數量事件的兩個信源，若二者同時滿足等概率分布，則預測數量較多事件的信源的難度較大，因此該信源的信息熵也較大。

3.強化教學案例的實用性。在本次教學改革中，共自創或搜集教學案例11例，每個教學案例都與教材內容有關，將晦澀難懂的理論內容變為鮮活的例子，讓學生去感受和體會案例中蘊含的問題，從而為更好地理解教學內容奠定基礎。以引入的六個視頻教學案例為例，該案例以美國國家航天局發射的新火星探測器為背景，講解了信息如何傳播、如何加密等問題。通過這部分教學案例的學習，學生深刻地認識到了信息論的價值與實踐意義。

三、教學方法改革———三個聯系

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

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

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

四、考核方式改革———三個引入

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

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

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

3.引入上機考試。往年的信息論期末考試中，題目是由任課老師自行擬定。由于種種原因，考試題目重復率高、知識點考查單一，這給學生突擊考試并取得好成績提供了可能。為此，筆者將期末教師出題測試改為上機隨機抽題考試。筆者建立了試題庫，題型包括：客觀題（選擇、判斷）、主觀題（概念、簡答、計算、綜合）。在本校計算機學院協助下，建成了信息論上機考試系統，學生登陸系統后，按照教師設定的題目數量和難度，隨機抽取試題。上機考試的在總成績中占據70%的比例，也是這次教學改革的重點。該考核方式經試運行后，效果良好。

五、結語

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

參考文獻：

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篇（9）

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

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

1攝影測量與遙感發展中存在的問題

1.1遙感技術發展存在的問題

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

目前，在遙感技術的應用上，還存在一些問題：譬如說過分重視對表面現象的反饋，忽視了內里的規律分析、定量分析等。同時，遙感技術應用中還存在過分單一的問題，這在一定程度上影響了遙感技術作用的發揮，多種遙感技術的一體化綜合應用有助于獲取更加準確的數據資料，提高測量質量。比如說：遙感技術應用到水質的監測中時，進行數據分析多為定性分析，很少進行定量分析;且監測精度不高，存在明顯的經驗、半經驗算法;另外，在監測的數據參數上，主要為透明度、渾濁度、懸浮沉積物、葉綠素等，參數過少，而且監測的波段范圍也不大，主要集中在可見光和近紅外波段范圍。

1.2攝影測量發展存在的問題

我國的攝影測量發展經歷了漫長的歷程，伴隨著我國自動控制技術以及計算機技術的不斷發展，在二十世紀末期，完成了全數字的自動測圖軟件研發和應用，由此，數字攝影測量技術得以迅速發展，數字攝影測量被普遍應用到測量工作之中。在進入到二十一世紀以后，科學技術的不斷提升為攝影測量提供了幫助，使攝影測量也步入到數字化時代中。在數字攝影測量中，傳統的圖像處理從光學儀器上搬到了計算機上，實現了對傳感器空間方位的校正、地形起伏引起像點位移的糾正以及圖像鑲嵌等功能。目前，在攝影測量圖像的處理方面，還存在圖像匹配、不依賴DEM的正射糾正等問題。譬如說：在圖像匹配上，在地形圖上取影像與地形圖上對應同名點作為糾正控制點，這種方法的精度不高，當前在圖像的匹配上依然主要依賴人工方式，而數字化的圖像匹配還有待進一步研究和發展。

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

2推動攝影測量與遙感技術發展的策略

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

2.1遙感自動定位技術的發展和應用

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

2.2在三維模型表面重建中應用攝影測量

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

2.3構建完善的遙感監測指標體系

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

3結語

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

參考文獻

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

篇（10）

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1材料與方法

1．1材料

藥物：地克珠利，0．2％飲水劑，華南農業大學實驗獸藥廠生產；百球清（甲基三嗪酮），2．5％飲水劑，德國拜耳公司（中國四川）生產；馬杜霉素銨鹽，90．0％原粉，河南三寶（集團）中聯發酵廠生產；鹽霉素鈉鹽，10％預混劑，廣州朝陽獸藥廠生產。以上藥物用于抗藥蟲株的實驗室誘導和野外分離株抗藥性的檢測。葡萄糖、甘露醇、硫酸等試劑均為分析純。

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

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

1．2測定樣本的處理

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

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

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

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

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

2結果與分析

2．1葡萄糖標準曲線的測定結果

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

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

2．2敏感株與各種耐藥株孢子化成熟卵囊中葡萄糖含量的比較

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

3小結與討論

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

2）各球蟲耐藥株成熟卵囊中的葡萄糖含量與敏感株相比顯著增高，這可能與耐藥蟲株在對抗藥物作用時需消耗大量能量有關，換言之，球蟲敏感株的成熟卵囊中的葡萄糖含量較低，因而在對抗球蟲藥物作用時很容易被殺死。至于耐藥株的成熟卵囊中葡萄糖含量升高的機理還有待進一步探索。

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

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

參考文獻：

［1］ 張會中，張潤輪．雞球蟲的耐藥性與應對措施［J］ ．養禽與禽病防治，2010（3）：26－31．

［2］ 吉爾格力，李偉奇，何南生． 雞球蟲抗藥性的特點及其對策［J］．中國畜牧獸醫，2009，36（7）：191－193．

［3］ 馬立農，陳杖榴． 柔嫩艾美耳球蟲敏感株和耐藥株子孢子膜脂流動性的檢測［J］． 西北農業學報，2010，19（8）：16－21．

［4］ 馬立農，陳杖榴． 對柔嫩艾美耳球蟲敏感株與抗藥株ATP酶活性的檢測［J］． 西北農業學報，2006，15（4）：89－92．