时间：2023-03-14 14:48:01
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关键词 多学科 跨大学科平台 研究生培养
在我国研究生规模化教育的背景下，提高研究生教育质量，培养高层次创新人才是深化研究生教育改革的核心问题。当今，不同学科的交叉融合成为优势学科的发展点、新兴学科的生长点、重大创新的突破点，同时也是人才培养的制高点。构建跨大学科的科研平台，探索跨学科研究生培养新模式成为解决高层次创新型人才培养核心问题的重要途径。
1.跨大学科的科研平台构建的必要性
随着研究生招生规模持续增长和研究生培养的多样化发展，跨学科、跨专业研究生的培养质量和创新能力成为高校关注的重要问题，而科研平台是支撑学科建设、布局研究领域、整合科技资源、聚集科研人才、争取重大项目、培育重大成果、促进合作交流的基础，也是高层次人才培养的关键，科研平台水平是高校教学、科学研究、人才培养、学科建设和管理水平的重要标志。围绕着创新能力提升、高层次人才培养的核心任务，进行科研平台的整体谋划和布局调整，以跨学科大平台的概念进行平台构建成为必要。重庆邮电大学适时进行了科研大平台的谋篇布局和规划发展，其中光电科研大平台是跨学科大平台中的典型实例。
2.工理结合的光电科研大平台
光电科研大平台包括中央与地方共建光电器件及系统科研和能力提升平台、微电子工程重点实验室、中地共建光信息材料实验室、中地共建射频技术平台，其整体统一在光电信息感测与传输技术重庆市科委重点实验室下，是整合光电工程学院、数理学院等多个学院的科研能力，共同构成的覆盖光电产业链上中下游的光电科研大平台，平台示意图如图1所示。平台支撑电子科学技术、光学工程、理论物理、生物医学工程等多学科的发展，并对信息与通信工程、控制科学与工程等学科的形成有力辐射。大平台学科涉及面广，学科交叉明显，为跨学科的应用型、复合型、创新型高层次人才提供了支撑。
3.光电科研大平台的研究生培养方向与内容
本跨学科科研平台主要在光电感测材料、光电感测器件与技术、光电信息传输体制与系统三个方向进行研究和高层次人才培养。三个方向彼此关系密切，有机结合，支撑了电子科学技术、光学工程、理论物理、生物医学工程等多学科的发展和高层次人才培养。
①光电信息材料的理论与技术
光电信息理论与技术体系的形成是光电感测技术应用的重要支撑，是发展新兴战略性产业的物质基础和技术关键。关于光电信息材料的理论与技术的研究近年来在国际国内都十分活跃。本研究方向以信息技术领域的新型功能材料为主要研究对象，以材料的计算机模拟、设计和仿真为主要研究方法，为新型光电信息材料，特别是新型光电传感材料的研发和改进提供理论指导，并在光电功能转化、光纤放大器、生物荧光探针等技术方面进行探索。本方向的研究能够有力支持理论物理专业、电子科学与技术中物理电子学专业的研究生培养。
②光电感测技术与器件
本方向主要对光电感测机理与技术、光电感测器件的设计与工艺技术进行研发。在光电感测机理方面，在光电信息材料理论与技术研究的基础上，针对位移、振动、角速率、光谱、光热、气体痕量分析、生命体征信息等感测对象，对其感测机理进行探索，对惯性传感、光纤传感、温度传感、光敏传感、气敏传感以及MEMS传感等单元感测技术进行探讨，对感知器件及系统的设计提出新的方案。在光电感测器件的设计与工艺技术方面，根据光电器件的基础理论及关键工艺技术，结合感测信息对象的需求，开展MOEMS传感器、角速率传感器、振动传感器、温度传感器、气敏传感器等器件及系统的设计与加工工艺技术研究，以此为基础，研究感测片上微系统、光电混合微系统集成等工艺，为光电信息的传输与系统设计提供依托。本方向是电子科学与技术、光学工程研究生培养的重要方面。
③光电信息传输体制与系统
光电信息传输的目的是将光电器件感知检测到的信息传送至上层应用，是感知层与应用层之间的连接纽带，负责总体数据传输和数据控制，提供传输连接服务和数据传输服务。在研究方向一光电材料理论探索和研究方向二光电感测器件设计的支撑下，结合国内外的技术发展和技术趋势，本研究方向重点面向智慧医疗应用，主要攻克体征信号处理、信息传输体制与标准、微系统结构与应用集成等方面的技术难题，形成智慧医疗与健康信息服务领域完整的自主知识产权，形成基于光电感测与传输的共性技术体系，为光电技术的工程化应用提供支撑。本方向是电子科学与技术、生物医学工程、通信与信息工程研究生培养重要依托。
4.基于跨学科科研大平台的研究生培养导师团队建设
学校在研究生培养过程中长期坚持导师团队的管理方式。基于跨学科科研大平台的研究生培养首先必须构建具备多学科学术背景、学术经历和研究领域的教学科研团队。在光电大平台基础上，所涉学院密切合作，形成了一支高素质的学缘结构、学历结构、学科结构合理的导师团队。团队拥有研究生导师30余名，重庆市学术技术带头人1名，重庆市巴渝学者1名，拥有智慧医疗系统与核心技术重庆高校创新团队，同时集成电路设计团队获得中国侨界创新团队贡献奖。团队具有指导电子科学与技术、光学工程、理论物理、生物信息工程、信息与通信工程等多学科研究生的多年经验，为跨学科研究生师生团队培养模式的具体实施提供了人才保障。
5.人才培养成效
近5年来，本平台在其他高校挂靠招收博士研究生3人，授予博士学位人数2人。累计招收硕士研究生已达到600余人，授予硕士学位人数超过400人，有20余名硕士生获得重庆市优秀硕士学位论文。在“挑战杯”等科技竞赛中上百人次获奖。同时，注重研究生创新实践能力的培养和提高，健全了研究生培养保障体系和质量监控制度，保障了人才培养的质量。
参考文献：
关键词：中国特色基层型大学；应用物理学专业；人才培养模式；应用型人才；理工交融
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）53-0194-02
应用物理学专业是荆楚理工学院新办的本科专业之一，2012年我校提出了“建设中国特色基层型大学[1]”的办学定位，根据学校的总体定位和社会、企业对应用物理学专业人才的需求，我们对应用物理学专业的培养模式进行了改革，同时对人才培养方案进行了修订。在硬件和软件资源都不太丰富的情况下，地方高校如何培养出较高水平的、符合社会需要的毕业生呢？除了最大限度地整合、优化、利用资源外，人才培养模式的创新也是一个重要的环节，除了要吸收一流院校应用物理学专业的先进培养模式外，还要结合自己的实际情况，体现自身的办学特色。首先专业方向上不能求多，国内很多院校的应用物理学专业都设置了几个专业方向，例如有光电、材料、电子等方向，而我校在有限的师资力量和实验设施的情况下，选择光电信息技术作为专业培养方向，集中精力办好一个专业方向。其次培养模式要体现实用性，要密切与企业结合，争取定单式培养，要将企业的需求融入到培养模式当中来，让学生毕业后有一技之长，到企业后能马上从事相关工作。通过到武汉光谷信息园、荆门东光电子厂等企业调研和论证，并查阅参考了潘懋元教授的“高等学校分类理论”、“应用型本科院校人才培养的理论与实践研究”、“高等教育大众化理论体系”等相关资料[2]，并且根据我校“中国特色基层型大学”的理论与实践，依托学校的工科优势和社会对应用物理学专业人才的需求，最终确定了“夯实基础，理工融合，突出应用”的复合型应用人才培养模式。
一、应用物理学专业人才的培养定位与培养目标
我校最初设置应用物理学专业时，专业定位主要是面向物电方向，学生就业面窄，专业没有特色，不能顺应时展的需求，通过到沿海和周边城市进行调研，发现目前我国光电产业每年以20%的速度增长，约占全球市场的5%，从业人员需求达20万人，其中研发和制造方面的人员需求将达到3万人左右，湖北地区也将占到可观的份额，但目前研发人才奇缺，复合光电专业的高层次物理类人才将会有较高的就业率。近年来，武汉“中国光谷”的光电子信息产业基地，极大地带动了太阳能光伏产业、光电子产业以及相关产业的迅速发展，此类高级专业技术人才将大受青睐，因此将原来的专业定位改为培养光电方面的高级应用型人才。本专业开设光电信息技术方向，直接对接企业在信息显示与光电技术产业高速发展形势下对人才的需要，体现了“理工交融[1]”和融入区域社会经济发展的培养理念。修订后的培养目标：培养适应社会与经济发展需要，德、智、体全面发展，具有系统、扎实的数学和物理学基础，掌握光电子信息的基础理论和实践技能，能在光纤通信、光电信息获取及处理等领域从事研究、开发及维护等方面工作，具有较强综合能力的高级应用型人才。
二、应用物理学专业人才培养方案的修订
人才培养的核心在于制订科学合理的人才培养方案，培养方案是专业开展各项教学活动的主要依据，是实现人才培养目标的根本依据。因此，围绕新的培养目标制定完善的人才培养方案是必须解决的首要问题。专业重新定位以后，我专业积极申报了《地方院校应用物理学专业人才培养模式研究》、《应用物理学专业人才培养模式改革研究》课题，项目组在仔细调研国内高校应用物理学专业人才培养现状、人才培养模式及相应专业培养计划[3]的基础上，结合应用物理学专业在21世纪经济、科技、社会发展中的地位和作用，对应用物理学专业人才培养方案进行了较大的修订。课程体系设置的原则是：开放课程体系，整合同类课程，平台与模块结合，突出专业教学，体现全球化视野[3]。其中通识课为校一级课程，即人文课程和工程类基础课。学科基础课为院一级课程，强调专业理论素质的培养。专业方向课是根据学生意愿和专业所在行业的实际需要，灵活设置不同方向的课程模块。上述三方面课程的比例为4∶3.5∶2.5，其中实践课与理论课的比例为4∶6，且实践教学课程不少于45周。在具体设置课程时优选教学内容，整合重组学科基础课，研究课程之间的衔接，横向贯通理论教学与实践教学之间的联系。修订后的培养方案加大了实践教学比例，降低了基础课程的课时量，加开了光电方向限选课，以满足应用型人才培养的实际需要。培养方案对课程采用了模块式的设置，整个课程体系分为4个模块，每一个模块可以看成一个课程群。
第一个模块由思想政治教育课和基础文化素质教育课构成，其中包括了基本原理、思想和中国特色社会主义理论体系概论、大学英语、计算机基础和体育等课程，培养学生良好的思想素质，增强英语、计算机应用能力，促进学生身心全面发展。
第二个模块由学科基础课和专业主干课构成，其中包括高等数学、普通物理、四大力学、数字电子技术、模拟电子技术、信号与系统、物理实验、电子技术实验等课程，让学生掌握物理、电子方面的基本知识，为学生以后的学习打下了坚实的基础。
第三个模块由专业限选课构成，其中包括光电子技术、光电探测与信号处理、激光原理及技术的课程，这部分课程也是培养方案的特色，是培养目标在培养方案中的体现，该模块紧紧依托光电行业背景，培养学生分析、解决问题的能力，为学生以后从事光电方面的工作奠定基础。
第四个模块由专业拓展选修课构成，该模块包含了光电前沿、智能通讯等方面的课程，拓宽学生的知识面，为学生的就业打好理论基础。
这四个模块各成系统、相互牵连、层层递进，紧密结合专业培养目标和定位，科学合理地构成了应用物理学光电方向课程体系。目前该方案已经实施，效果明显。
三、应用物理学专业人才培养途径上的创新
为提高人才培养质量，我们在学生的培养途径上进行了积极的探索，采取了相应的措施，制定了相关的制度。这些制度的实施，极大地提高了学生的综合素质。
1.本科生导师制度[4]。为了更好地提高办学质量，增强学生的学习兴趣，实现学生的跟踪培养，我院组织了一支高素质的本科生导师队伍，队伍中的人员由教授、博士和重点大学的硕士组成。从大学二年级开始由学生自主选择导师，每个导师根据学生的具体情况，实施个性化指导，不仅指导学生进行科学研究，撰写毕业论文和参加各种科技竞赛，还要不断地和学生进行思想交流，引导学生身心健康发展。本科生导师制的实施，大大提高了学生实践创新能力，充分尊重和发展了学生的个性。
2.开展物理创新实验竞赛活动，提升学生综合素质。我院每年举办一次物理创新实验竞赛活动，并成立了物理创新实验兴趣小组，建立了物理创新实验室，指派经验丰富的实验教师对学生进行指导，开展物理创新实验。该项措施不仅培养了学生的动手操作、撰写论文、相互交流与协作等能力，也开拓了学生的视野，丰富了学生的知识，提高了学生的综合素质。通过活动的开展，我院学生取得了喜人的成绩，去年获得了四项国家发明专利，两项湖北省大学生科研成果奖及湖北省物理创新实验竞赛三等奖等奖项。
3.校企合作，促进就业。依托荆门市周边企业，大力推进校企合作。去年我们与荆门天合源电子有限公司签订了校企合作协议，通过引进来的方式，聘请企业的高水平工程师、核心技术人才和一线操作工人到我院讲学，讲授专业知识，交流工作经验，传授操作技能，使学生的学习与社会的需求接轨。这种方式，丰富了学生的知识，提高了学生的操作技能，更实践了我校“中国特色基层型大学[1]”的办学定位，达到了服务基层、服务社会的目的。
4.鼓励学生继续深造，提升办学水平。学院把学生考研作为一项常规的工作来抓，每学年选派优秀的教师对考研的学生进行辅导，并安排专门的教室让学生安心学习。每学期举办一次考研座谈会，邀请已经考上和正在攻读硕士的毕业生与在校生进行交流，传授他们的学习经验。通过这种方式一部分成绩优秀的学生脱颖而出，走上了更高的台阶。我专业近三年研究生录取比例直线上升，今年更是达到了学生总人数的30%，其中有五名同学被一本院校录取，成绩喜人。
5.加大实验室建设投入，提高办学质量。我们积极申报校级实验室建设项目，争取购买一批光电子信息方面实验仪器，加强学生动手操作能力，为学生就业打好实践基础。今年学校总共投入120万元为我专业添置了新实验仪器，丰富了实验教学，提高了办学水平。
我校应用物理学专业人才培养模式改革中的一些思考和做法，在人才培养实践中取得了初步成效。如何在地方本科高校向应用技术大学转型的新形势下，真正实现“夯实基础，理工融合，突出应用”的复合型应用人才培养模式还需要在实践中进一步探索。
参考文献：
[1]吴麟章.中国特色基层型大学的理论与实践探索[J].荆楚理工学院学报，2011，（8）：5-9.
[2]潘懋元.中国高等教育大众化的理论与政策[M].广东高等教育出版，2008，（12）.
我院在1991年建校之初开设的电子信息工程（通信方向）这个专业方向，目前已培养了成千上万的移动通信人才。但是随着我国通信产业发展势头迅猛。固话市场已没落了，移动市场更新换代在加速行进中，1G设备早已惨遭淘汰，2G用户早已普及，3G＼4G如雨后春笋。我校移动通信教学内容和体系已经落后市场对移动人才的需求。为了有效应对移动市场的需求，学校的移动通信的课程也要进行相应的改革。
改革之初，《移动通信》课程的教学现状如表1：
从上表可见，移动通信课程从上面六个方面都有不同程度的欠缺。尤其是以下两点：
一是实践教学所占比重不足，实验室设备比较简陋，学生也没有实习场所。
二是不能充分利用网络资源教学，可用教学软件太少，不能满足教学需求。
通过一年的教学改革，已取得的教学成果总结如下：
一是授课过程中，注重几代移动通信系统的关联和继承发展性，注重移动通信的网络结构和全程全网概型的建立。例如属于3G主流标准之一的cdma2000就是2G标准的之一的IS-95 CDMA平滑过渡而来。另一个3G标准WCDMA也是在2G标准GSM及2.5G标准GPRS的核心网的基础上，更换基站设备得到的。所以2G依然是讲课的重点，蜂窝式的网络结构依然是难点。有些教科书中把调制方式和均衡技术列为重点内容，我们在授课当中，把这部分给略去，因为在通信原理这门课中已经讲过。另外有些书把无线局域网列为主要内容，我觉得要根据课时适当介绍一到两次课就行了。所以选择教科书是非常重要的。在多媒体教学中，制作一些FLASH的动画有助于学生对重点难点内容的理解。我们制作了很多教学动画，如网络结构，信道组成等等，使教学生动形象，很受学生的欢迎。
二是考核方式的多样化：如在授课过程中，指导同学们对3G、4G的发展，基站的建立及未来的移动发展等感兴趣的知识为内容，查阅文献资料写成小论文作为考试成绩的一部分。另外用TD-SCDMA仿真软件建立移动通信网，用MATLAB仿真同频干扰等作为考试成绩的一部分。
三是充分利用网络资源，构建课程资源的网络平台。重视优质教学资源和网络信息资源的利用，把现代信息技术作为提高教学质量的重要手段，不断推进教学资源的共建共享，提高优质教学资源的使用效率，扩大受益面。可以建一个具有解答问题、提供更深更广的3G系统知识和技术，反映学生要求等功能的课程资源网络平台。一方面能对教学起到辅助作用，以适应教学课时减少、学生学习能力差异的需要，较好地解决学时与教学量、深与浅的矛盾；另一方面又有利于形成一个动态的教学反馈机制，以达到建立最优的教学模式的目的。
四是实践环节：我校引人了华为的商用机作为3G的核心网，组建的现代化的3G实验室。09届的学生已经在这个实验室进行了为期两周的课程设计。另外，我们已经着手与本地的电信运营商的代维商合作，让学生们能在现场进行观摩学习，了解通信机房，基站的运行设备与现场技术人员交流。另外，学生利用假期到生源所在地的通信企业实习，为以后的工作和进一步的深造打下坚实的基础。
总结：通过这一年的教学改革，目前的教学现状是：
学生的教学评价良好。
参考文献：
[1].啜钢；王文博；齐兆群；孙卓；；移动通信精品课程教学改革实践与探讨[J]；北京邮电大学学报（社会科学版）；2009年04期
8月8日―8月12日
会议名称:2009中国数字电视与网络发展高峰论坛
会议地址:内蒙古满洲里市
会议简介:会议将邀请国家广电总局、工业和信息化部相关部门领导介绍行业政策,邀请中国电子学会有线电视综合信息技术分会委员、中国新闻技术工作者联合会多媒体专业委员会委员,以及各级广电局、电视台、有线网络公司、监测台等单位的主管领导和技术骨干,宽带网络运营商、节目和内容制作公司、技术与设备研发、生产单位的高层领导、权威专家做专题演讲,参与互动交流,为数字电视产业链的各方提供交流平台。
会议组委会:
通信地址:北京复外大街2号广电总局科技委
电话:010-86091903:
传真:010-86093784
联系人:白 华 13910158661 010-86091903
E-mail:
黄 英 13661317698
E-mail:huang.省略
8月19日―8月20日
会议名称:第六届中国国际手机科技展览会
会议地址:深圳会展中心
会议简介:会议将有移动终端厂商、手机设计供应商、芯片制造商、OEM/ODM/EMS厂商、解决方案供应商、移动通信软硬件及各类设备供应商、模块与硬件平台厂商、配套产品供应商参加,就行业最新的产品与技术进行全方位展示。
会议组委会:
地址:深圳市福田区红荔西路7002号
第一世界广场A座9E
电话:0755-82969652
电子邮箱:zhongrui6688@163.省略
企业报名
电 话:021-51801336―810/814/815
传 真:021-58954223
E-mail:bp@u2ipo.省略
8月23日―8月24日
会议名称:三网融合2009中国峰会
会议地址:北京京都信苑饭店
会议简介:会议研讨的主题为“直面金融危机 振兴产业经济”。会议将专门出版《“三网融合”论文集》,特邀相关领域的专家撰文并广泛向社会各界征集优秀论文,探讨“三网融合”的政策、管理、技术及业务的融合方向,为振兴我国信息产业、文化产业建言献策,优秀论文还将在《广播电视学刊》、《北京邮电大学学报》发表。
会议组委会:
报名热线:13488818588
宋苑 010-63356730转607songyuan@sarft.省略
赞助联系:
马可 010-63356730/6731转614
13810179220make@sarft.省略
8月26日―8月27日
会议名称:第五届数字新媒体高峰论坛
会议地址:北京皇家大饭店举办
会议简介:本届论坛将结合今年广电的发展方向,围绕“CMMB/网络电视IPTV/新电视”的三大展会亮点,就新媒体与三网融合、地面数字电视推广、CMMB手持电视新进展、直播卫星电视的发展几大主题展开深入交流和探讨,展示最新发展成果。
会议组委会:
电话:010-86091499 13911870115
邮箱:songying@abrs.省略
8月26日―8月29日
会议名称:第十八届北京国际广播电影电视设备展览会 (BIRTV2009)
会议地址:北京中国国际展览中心
会议简介:此次展会将展出广播、电视专业音视频设备、制作设备、发射设备、有线电视、灯光、网络多媒体、计算机、测试设备、数字电视、高清晰度电视、宽带技术、INTERNET技术和产品、转播车、电影制作和放映设备等。
会议组委会:
咨询电话:+86-10-86092783
+86-10-86093207
传 真:+86-10-86093790
电子邮件:
地 址:北京市西城区复兴门外北滨河路甲二号
8月27日―8月29日
会议名称:2009年中国(成都)电子展览会
会议地址:成都世纪成新国际会展中心
会议简介:展会邀请各类新型电子元器件、军品类元器件、集成电路、电子工具、材料、电子基础装备、电子测量仪器及自动测试系统、电磁兼容测试设备与仪器、计算机通讯网络测试设备与仪器等厂商参展。
会议组委会:
咨询热线:13651058877
电 话:010-51661100转8020
传 真:010-51661100转8011
联系人:王青山 先生
QQ:704442086
cefcddzz.blog.省略/
E-mail: wangqs@51zhan.省略
8月31日―9月2日
会议名称:第15届华南国际电子生产设备暨微电子工业展览会
会议地址:深圳会展中心
会议简介:展会分为测试测量板块、电子元器件板块、电子工业分包服务板块等三大板块上百种产品,展示国内最新电子及微电子产品以及技术。
会议组委会:
联系地址:上海市淮海中路775号新华联大厦8楼励展博览集团上海分公司
电话:021―51535100
传真:021―51535248
电子邮箱:mike.省略
网址:hhtp://events.省略
联系人:邓萌
9月展会一览
9月6日―9月9日
会议名称:第11届中国国际光电博览会
会议地址:深圳会展中心
会议简介:总展出面积70000。届时,三大专业展会――光通信传感与激光红外展;精密光学展;LED展同期展出,将汇聚超过2100家国内外光电企业亮相,展示当前世界光电产业最新产品与技术。
会议组委会:
联系地址:深圳市南山区海德三道海岸城东座607室
电话:0755-86290901 86290817
传真:0755-86290951
电子邮箱:
网址:省略/2008/index.省略
上海联络处涂小华小姐
上海市闵行区颛桥镇中春路2666号#201108
电话:86-21-6442-9709
传真:86-21-6442-9708
E-mail: teema@huanhsin.省略
厦门联络处许玮英小姐
厦门市仙岳路860号台商会馆12楼
电话 :86-592-553-8821
传真:86-592-556-9880
E-mail: anan@xmpsxh.省略.省略.tw
台中办事处梁士润先生
台中市40767工业区一路70号8楼
电话:886-4-2350-3278
传真:886-4-2350-3225
E-mail:teema.central@msa.省略
高雄办事处许顺德先生
高雄市80247苓雅区四维四路3号11楼之1
电话:886-7-331-8724
传真:886-7-335-5352
E-mail:teema.south@msa.省略
东京办事处蔡蕙如小姐
108-0073日本国东京都港区三田1-2-18、TTDビル3
电话:81-3-5419-3860
传真:81-3-3455-5079
E-mail: tsai@itri-tokyo.省略
网址:省略
联系人:姜 骥
9月19日―9月21日
会议名称:第二届中国西安国际数字科技博览会
会议地址:西安曲江国际会展中心(B1/B2/B3馆)
会议简介:将设置数字产品馆及数字应用馆两个主题馆,组织高尖端的高新科技成果、3G通讯技术(服务)、数字及IT产品展销与体验等展览展示、主题会议论坛、数字娱乐活动等内容为主要组织形式,突出本届“数博会”国际化、专业化、精品化、前瞻化的特点和优势。为参展商提供交流、交易的平台。
会议组委会:
联系地址:西安西部文化产业博览会有限公司
电话:0086-029-62885794 62885717
传真:0086-029-62885714 62885868 62885744
9月21日―9月23日
会议名称:2009年欧洲光通讯展(ECOC 09)
会议地址:奥地利 维也纳
会议简介:ECOC是欧洲规模最大的光纤通讯展会,将吸引全球超过400家的厂商前来参展。该展每年都会结合欧洲光电通讯研讨会以扩大展会规模及行业影响力,此研讨会在过去的10多年里,总共发表了4000多篇关于光电通讯产业的研究报告。同时,参展者更能够率先见到业界最新开发的产品。无源器件 / 光纤、光缆 / 有源器件 / 数据通信设备 / 测试仪器仪表 / 光纤生产设备 / 光网络及系统 /光学薄膜 / 网关及路由设备 / 光源 等光通讯及其周边产品将一一亮相会展。
会议组委会(国内机构):
联系地址:深圳市福田区振中路玮鹏花园7栋 14H-I14A
电话:0755-83985667-845
传真:0755-83985345
电子邮箱:jimhuang@acemarketing.省略/
网址: 省略
联系人:黄静/Jim移动电话15999517924
9月14日―9月15日武汉
9月17日―9月18日东莞
9月22日―9月23日成都
会议名称:第十四届国际集成电路研讨会暨展览会(IIC-China 2009)
会议地址:
•武汉会场―武汉科技会展中心
•东莞会场―广东现代国际展览中心3A展区
•成都会场―成都香格里拉大酒店巴蜀郡会议厅
会议简介:IIC-China 将于9月同时在武汉、东莞、成都三地顺日拉开会展大幕。ADI、Altium、Cyan、Micrel、Numonyx、Linear 、TI 及 HDMI 等全球领先厂商悉数到场,在展会上您可以了解到光电产业前瞻思想,掌握最新技术并采购优质产品,让您的企业持续领先!
会议组委会:
IIC-China查询热线
Justin Chan
justin@globalsources.省略
电话: (86-21)2327 0199
台湾 Pauling Yang
pyang@globalsources.省略
电话:(82-2) 3473 9200 分机2011
新加坡Perry Tan
perrytan@globalsources.省略
电话:(972-50) 574 6205
日本Sumio Ishige
sumioi@globalsources.省略
电话:(1-435) 676 8788
9月22日―9月25日
会议名称:阿根廷国际通讯设备技术展览会
会议地址:布宜诺斯艾利斯
会议简介:参展预计公司200家,展地规模1万平米,专业观众2.8万人次。展品范围包括:信息通信服务;信息通信交换、传输技术与设备;通信终端设备及配套产品;电信增值业务;下一代网络、网络电视、网络游戏、互动娱乐产品及服务;数码技术及产品;计算机硬件设备与软件产品;数据通信与网络技术及相关产品;通信电源、仪器仪表、通信机房用品、办公自动化设备;信息家电;通信电子元器件;通信终端配件;其它信息通信配套产品、消费电子产品等。
会议组委会(国内机构):
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（蚌埠学院 数学与物理系，安徽 蚌埠 233030）
基金项目：基金项目：专业结构调整服务地方发展计划（2013zytz077）、校级大学物理团队项目（2013jyxmo5）、蚌埠学院2015年院级科研项目（2015ZR17）、蚌埠学院2012年院级重点教研项目（JYLZ1205）
摘 要：较化学检测法等传统环境污染检测方法，光学测量方法以其无可比拟的优势广泛应用于环境污染物的检测及监测，近几十年来发展迅速，并具有广泛的应用前景。随着激光技术和计算机技术的发展，光学测量方法也随之变革。例如激光光谱对特定气体的检测（LASAIR系统），紫外差分光学吸收光谱仪（DOAS系统）和傅里叶变换红外干涉仪（FTIR系统）等，都为这一变革提供有力的佐证。论文介绍光学显微镜检测方法，光学分析方法以及光电检测技术，重点分析光学显微镜检测方法在环境监测中的应用、光学分析方法在水质检测领域的应用、光电检测技术在环境监测中的应用，光学测量方法的最新发展方向。
关键词 ：光学显微镜；光电检测技术；光谱学分析法；DOAS系统；FTIR系统；LASAIR系统
中图分类号：O439文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）08-0005-04
随着现代科技的不断更新与物质生活的高度发达，环境污染物的排放量日益增多，人们在享受着丰富物质生活的同时，也受到了环境污染带来的冲击，例如酸雨的侵害，雾霾天气的影响，全球变暖导致的海平面上升等问题。传统的检测方法（如化学法），由于用时长、花费高、操作复杂，需要各个部门相互协作，甚至在检测时都可能会产生环境污染物，越来越受到抵制。而光学测量方法在环境检测方面，更能有效地避免这些弊端的产生。
在环境中，对于水质，有关部门主要通过对水质采样、化验、分析的方法实现对水质的监控。对于水体富营养化的这种情况，有关部门通过光学显微镜直接对水体进行观查即可。而对于重金属污染过的水源，往往光学显微镜很难直接观测出来，还要通过物理或化学的方法使重金属沉积，沉淀或“染色”，才有可能观察到。但是这种方法用时长，不利于及时了解水污染的情况，而且在使重金属沉淀的方法中，有可能又会产生新的污染物，样品处理又带来了困难。由于光学显微镜很难实现对空气的检测，所以在环境监测中用处并不大。这时人们联想到，也可以通过光的其他特性来实现对环境的实时的监控。而光电检测技术（如外光谱法，激光光谱法等），人们可以直接检测环境中的污染物，无需费时费力，既能实时地反映出污染物的量和浓度，又不会产生附加污染物，且在环境监测中实用性很强。光电检测技术利用光的光谱特性，可以在受污染的水中使用，也可以在工厂的排气烟囱中使用，甚至可以专一地检测某种气体，例如，甲烷气体，二氧化碳气体，含硫化合物气体等[1]。
1 光学显微镜检测方法在环境监测中的应用
在现实生活中，我们最易受到水污染带来的侵害，水体富营养化一直是我们关注的重大问题，而光学显微镜在这方面的检测应用极其广泛。环境保护部门在水污染地需要将水质进行抽样、化验、分析、观察，这时就要用到光学显微镜[2]。
1.1 细菌、霉菌检测
水体细菌含量是人们辨别水质是否利于饮用的重要标准，如人们会对水中的大肠杆菌群检测做一个革兰氏染色镜检。
1.2 生物群落检测
浮游植物是水域的初级生产者，繁殖速度很快。水体富营养化会促进其繁殖能力，从而影响水质的饮用安全。对浮游植物的检测，离不开光学显微镜。光学显微镜直接对水质进行观察监测，每过一段时间，镜检跟踪浮游植物的群落状况，以判断水体是否富营养化。
1.3 特殊物质检测
石棉纤维被动物体吸入肺部后，容易沉着在肺泡内，影响动物体的呼吸，对动物体的健康影响很大。在用光学显微镜检测时，必须用高倍镜才能观察到石棉纤维，因此，对光学显微镜的分辨率要求比较高。为确定肝癌细胞的使用量，需要用光学显微镜镜检肝癌细胞的复苏状况。
二噁英（Dioxin），是某些有害物燃烧后产生的脂溶性物质，不能被生物分解，具有很强的危害性。利用离体肝癌细胞的EROD与二噁英的复合毒性效应是生物学中的一种检测方法。环境监测部门也利用这种方法对环境中的石棉尘（石棉纤维）进行监测。
在受污染的水体中，培养鱼（一般选择生长速度快的青鱼）的受精卵，在鱼卵孵化过程中，使用光学显微镜监测受精卵的孵出率，并观察胚胎发育过程中畸形胎所占比重。
1.4 环境毒性测试
根据所知的生物学，单细胞藻类有很强的繁殖能力。可以在水体中培养藻类，用光学显微镜观察，监测藻类世代的生长情况和藻类种群的变化情况，判断水体中是否存在急性的毒性物质[3]。
2 光学分析方法在水质检测领域的应用
物质在吸收光波后，会在某一波段有一个吸收峰，通过分析这个波段，就可以得出该物质的光谱特性，光学分析方法就是在此研究基础上找到的一种测量方法[4]。反应灵敏度高，检测速度快的优点是人们在采用这种光学测量方法时首要的考虑因素。某些光学分析方法，人们往往既不需要像传统检测方法一样去使用试剂，又不需要花费太多的精力去维护相关的仪器设备。近几十年来，光学分析方法随着科技的脚步，在水质检测方面也跨上了一个新的台阶[5]。
2.1 比色分析法
比色分析法是指利用物质与物质之间的化学反应，获得深颜色的溶液后，通过比较前后溶液的颜色深浅度来测量所含物质浓度的方法[6]。比色分析法主要用于水质中，有色重金属离子的浓度检测。但是，有些重金属离子却是无色的，例如一价铜离子溶液，这时可以根据其易被氧化的化学特性，将一价铜离子溶液氧化成蓝色的二价铜离子溶液。比色分析法可分为目视比色分析法和光电比色分析法，两种方法的测量原理均为朗伯－比尔（Lambert-Beer）定律。但是，目视比色分析法中，人的主观判断会影响未知量的测量，因此目视比色分析法准确度不高。而采用分光光度法的光电比色分析法，弥补了主观判断造成的失误，未知量的准确度和灵敏度得到了提高。
通过了解，可以看出，使用比色分析法时，必须建立在显色反应的基础上，因此对溶液离子的化学性质要求比较高。人们可以采取目测的手段，也可以采用与离子反射或吸收波长相对应的单色光源进行检测，还可以使用与高速计算机联接的摄像头进行图像综合对比分析。利用显色剂的不同反应，比色分析法可被广泛地应用在水质监测方面以及测定受污染水质中的各类污染物浓度。
2.2 紫外光谱分析法
紫外光具有波长短，能量大，透过力强的特点，利用这一特点，人们可以通过紫外光谱区进行检测。有机分子在紫外光谱区的吸收较强（其实就是高能量脉冲杀死了有机活性物质），因此适用于检测水体有机污染物。紫外光谱分析法，分为单波长法，经过多年探索研究后，发展为双波长法，循序渐进到如今比较全面的全光谱法。对单波长法进行改进的双波长法，在测量时，无需参比溶液即可消除混浊度的影响。全光谱法是在光谱分析仪的基础上研究出的一种对待测溶液比较全面的检测方法，包含了吸光度在全紫外光谱区所有有机污染物。
2.3 间接测定法
水质中，对重金属离子的浓度还有一种间接检测方法荧光分析法[7]。顾名思义，荧光分析法就是获取重金属离子的荧光图像，再通过计算机编程处理，由此间接地测量出重金属离子的浓度。在这一过程中，需要用到与重金属离子相匹配的试剂。
2.4 直接测定法
直接测定法省去了间接测定法中匹配试剂的过程，检测速度有所提高，但是却要满足物质本身就发射荧光（如叶绿素、水中有机物等）这一苛刻条件。不管是间接测定法还是直接测定法，都无法忽略光源的重要作用。尤其是在直接测定中，要求光源的发射光波长与物质的吸收光波长一致。激光光源由于其得天独厚的优点（单色性好、能量集中），受到了研究人员的高度关注，激光诱导荧光技术就是采用激光作为光源的荧光检测技术。目前，激光光源在直接测定法中几乎已经取代了传统光源的检测地位。
3 光电检测技术在环境监测中的应用
虽然光学显微镜在水体污染的监测中可谓崭露头角，但在空气污染物的监测中却显得捉襟见肘。空气污染物通常指以气态形式进入大气层来物质（主要是人为污染，例如含硫化合物，二氧化碳气体等等），其对人体或生态系统具有很不好的效应，例如酸雨，雾霾等等。随着光学的发展，光电检测技术逐步应用到现实生活中，尤其在环境监测中，以其独特的优势获得了人们的青睐。
3.1 光电检测技术的原理
光电检测是指利用各类光电传感器，将被测量的物理信息转换成光信息，再通过A/D转换器转换成电信号，再综合利用信息传输技术和计算机编程处理技术，完成信息获取。当光照射到物体表面时，使物体发射电子、或电导率发生变化、或产生光电动势等。这种因光照而引起物体特性发生变化的现象称为光电效应光电检测系统以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，对载有待测物体信号的光信息进行处理，即通过光电检测器件接收光信息并转换为电信号。由输入电路、放大滤波等电路提取待测物的信息，再经过A/D转换器输入计算机运算和处理，最后提取出待测物体的几何量或物理量等所需信息（如图1的光电检测系统）。
3.2 光电检测系统在环境检测中的应用
光与物质的相互作用，改变了物质的某些物理特性。利用这种特性，制作的光电检测系统可以分为两大类：使用能覆盖宽光谱区的宽带光源的监测系统；使用激光或窄光谱光源，因而只能覆盖窄光谱区的监测系统[8-9]。在宽带监测系统中，傅里叶变换红外干涉仪（FTIR）或紫外差分光学吸收光谱仪（Uv-DOAs，又名DOAs系统）测系统可同时监测未知混合物中的多种化合物。通常这些化合物是包含在宽谱带内的，宽带监测系统能“观察到多种化合物的存在，但分辨率不高，不能将这些化合物从复杂混合物中直接区分开来”。但是，当宽带监测系统的分辨率低于欲观察的光谱线中的精细结构时，就不能观察到真正的吸收峰，且会限制对气体浓度值的检测。
激光监测系统由于分辨率高，扫描光谱范围窄，所以检测灵敏度相当高，但是激光监测系统发出的波长必须与被检测化合物吸收谱线的光波长相匹配。由于激光监测系统发出的激光波长是单色的，扫描波段被限制在极窄的范围内，一般情况下只能对应的检测出一种化合物。若检测的是混合物，则需要另加对应的监测装置。在目前的环境监测中，宽带监测系统和激光监测系统，这两种类型的监测装置都有其应用。例如，FTIR监测系统，它可提供对企业事故中泄漏出的某些有害化合物进行检测。这时对所有的可能的有害化合物来说，检测灵敏度就不如检测范围重要。但如果要连续实时监测从污染源（如烟囱向大气层中排放污染物，汽车尾气排放的污染气体时）释放出的有害气体，则监测装置抗其他化合物干扰的能力和高检测灵敏度就是重要因素了，这时，激光监测系统就成为了理想的监测系统。激光雷达像其它激光监测系统一样，能检测的样品不多，但它具有空间分辨力，是迄今为止，唯一能提供空间信息技术的检测系统，因此，探索污染物的发源地，激光雷达系统是最好的检测系统。诸如高空大气层中臭氧的消耗情况，可以使用激光雷达系统进行计算机模拟绘图。使用激光雷达系统提供大气层中空气分子成分分布的垂直剖面图，可以对大气传输和扩散过程有更透彻的了解。
DOAS系统可以测量多种化合物，如含氮化合物、甲醛、酚、苯、甲苯、二甲苯[10]。它的工作原理是根据光的反射定律，光源发射的光波经过某些物质后，经吸收的光波与光源光波一起被反射镜反射回来，利用计算机高速运算的能力分析光波的差异性，故而称作差分光学吸收光谱技术。调取吸收光谱数据库中已知数据，与吸收光谱数据相比较，从而分析物质中存在的化合物种类。
LASAIR系统是激光技术与计算机技术相结合的高新技术[11-12]，利用激光的单色性和计算机的高速运算能力，提高了检测效率。可调二极管激光吸收光谱分析仪发射出的激光光波长，足以满足吸收峰在中红外区（320um的范围内）的物质检测，适合大多数的工业环境监测。可调二极管激光吸收光谱仪，已在全球范围内有毒有害气体的检测上发挥了重要作用。LASAIR能测量的气体分子包括NOx、HF、HCI、HI、NH3、C2H2、COx、H2S、CH4。但是，由于每种气体对光波的吸收峰值不尽相同，必须要使用发射对应吸收峰值波长的激光光源。
4 结束语
随着时代而发展的光纤通讯和光电子信息技术被应用于环境监测中，尤其是具有体积小、寿命长和光电转换效率高的近红外二极管激光器[13-14]，目前已经迅速商品化，成为了检测空气污染物质的最合适光源。而调谐二极管激光吸收技术利用分子的吸收光谱单一分立吸收线这一原理，可以采样到被检测气体的每种光学信息。当激光通过被检测气体时，光电磁波会被吸收和散射而衰减。利用被测量物质分子的吸收能力远远高于物质分子对光的散射能力，我们可以忽略掉物质分子散射的这一衰弱影响。经过近30年的发展，调谐二极管激光吸收技术日益成熟，被广泛的应用在空气污染物质的检测和监测中。随着光谱学分析技术和激光技术的完美结合，特别是在近些年来，制作半导体材料和器件的工艺长足进步的情形下，激光光谱学分析技术在环境监测方面的应用越来越成熟。
红外半导体激光器可以在常温下工作，取代了传统光源的地位[15]。研究结果表明，红外半导体激光器的发射波长与很多环境污染气体的吸收波长相同。由于红外半导体激光器具有谱线窄、单频、功率大、工作可靠的优点，也为制作高质量，高水准的气体检测仪打下了坚实重要的基础。根据其对环境的抗干扰能力强，经常不需要标定，可直接安装在管道上检测等实用性的特点，被大量使用在工业生产过程中检测污染气体方面。
从光学显微镜早期在环境监测中的应用（主要在水质检测方面），到后来应用光学分析方法监测环境，直到现在人们又通过光的其他特性发明了各式各样的监测仪器，如：激光监测仪（DOAS系统），傅里叶变换红外干涉仪（FTIR监测系统）。可以说，光学测量方法是随着光学的发展而发展变化的。随着量子力学的发展，人们对光的认识不仅仅只是停留在了光谱层面上，而且也通过实验验证了人们对光的本质的假设。人们相信，现在我们所知的光学只是其冰山一角，光学测量方法也会随着光学的发展而日新月异。
参考文献：
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（13）石媛，陈宪伟.环境监测技术的应用现状及发展趋势研究[J].科技与业，2012，32（24）：162-165.
1.科学设置教学体系，优化课程内容。
卓越通信工程师的培养离不开科学的教学体系和完善的教学内容。卓越通信工程师培养的教学体系结构可参考辽宁工业大学（以下简称我校）现有的通信工程专业教学体系结构，如图1所示，并适当调整体系内容，优化课程内容。其中《基础教育必修》是通识教育，主要培养学生具有一定的数学、物理、外语、计算机知识能力，培养学生成为德智体美全面发展的人。在基础教育必修课程中，适当加大了计算机基础知识学时比例，为下一阶段的专业学习打好基础。《学科技术基础必修》是关于学科基础知识的课程体系设置，其中包括电路与电子学知识领域，计算机知识领域，信号与系统知识领域，电磁场知识领域的课程。在这些课程设置中，适当加大了电路与电子学课程学时比例及实验学时比例，增加了计算机类课程学时比例。教学方法也从说教，改为学生边学边做，或实际电路实现，或用仿真软件实现等，改变了学生以往被动学习的状况，提高了学生自主学习的能力。《学科技术基础任选》课程设置是关于学科基础拓展知识部分，课程设置时，增设了嵌入式技术开发，传感器原理，C语言，MATLAB程序设计等。扩大了学生学科基础应用知识范围，加强了学科基础应用能力既实践应用能力的培养。《专业成组选修》设置了符合当今通信技术发展需求的课程。如《现代交换原理》，并优化其课程内容。讲述现代通信网的交换原理，既电路交换，分组交换。电路交换主要以程控数字电话交换原理为例，分组交换主要讲述了以IP分组交换为代表的交换原理，符合当今电信网的发展。《光纤通信》，讲述通信网主要传输技术，是目前宽带通信发展的主要传输手段。计算机网络与通信课程讲述TCP/IP协议，路由设置等，符合通信向IP数据通信发展要求。《专业任选》开设了通信前沿技术课程，如无线通信新技术。将来还可以开设智能光网络，TD-LTE下一代移动通信技术等。开拓学生专业视野，跟踪通信前沿技术，适应通信事业对人才培养的需求。《实践环节》设置，除了课程的实验之外，设置了系列实习，课程设计及毕业设计。如：计算机实习，让学生掌握计算机硬件组成和软件编程；电子实习，培训学生电工电子基本技能；生产实习，使学生掌握通信电子产品制造调试；模拟电子技术基础课设，完成模拟电子技术基础理论综合设计；数字电子技术基础课设，进行数字电子技术基础理论综合设计；数字系统综合设计，通过CPLD/FPGA进行数字系统设计；高频电子线路课程设计，进行高频电路综合设计；单片机与接口技术课设，让学生进行单片机技术综合设计；通信综合设计，进行专业综合设计；最后17周的毕业设计。实践环节的设置，体现了“做中学”培养模式。通过增加实验课程内容，加大课程设计学时比例、内容深度，保质保量完成毕业设计，并依托我校现有的综合网络平台，再增加校内通信网络技术实训内容，使学生经历通信设备使用、操作、维护的工程实践，具备行业基本实践技能，对卓越通信工程师的培养打下坚实的基础。
2.加强考核体系。
加强对学生的考核力度，细化考核指标。考核学生的工作态度，基本理论掌握情况，实际操作技能，专业实践成果，综合能力素质及团队协作精神等。做到“做了，就有所收获”。基础课程的考核，可分为平时主观能动性的表现，课内实验成绩，期末试卷成绩，总评得到总分数。课程设计的考核，考核设计内容的准确性、完善性、课程设计论文的规范性。实习、实训的考核，考核基本操作技能，考核对相关知识掌握的程度，考核理论指导实践、应用于实践的能力。毕业设计的考核，考核学生综合运用知识的能力，考核设计内容的正确性、实践性和可行性，分析设计成果的经济效益。
3.鼓励学生进行自主创新活动。
卓越通信工程师的培养，一方面要保证学校及外部环境对学生提供的良好的教育环境，高的教育水平。同时另一方面也离不开学生自己主观能动性的积极发挥。只有将所学的知识，前人的经验历练成自己所得，才能再创造出新的成果，新的事物才会诞生，科技才会进步。正因如此，通信工程专业组建了“青苹果创新乐园”。学生在这里可以充分发挥自己的聪明才智，进行通信系统的小设计，小制作和小发明。多年来，我校通信工程专业学生都积极参与校，省乃至全国的一些竞赛，如全国大学生电子设计大赛，全国大学生“挑战杯”设计大赛，及全国“蓝桥杯”软硬件设计大赛等，并多次获得较好成绩。所以鼓励更多的学生参与到各类创新活动中来，充分发挥每个学生潜能，锻炼每个学生能力，培养个性发展，无疑是卓越通信工程师培养的可靠保证。
二、卓越通信工程师校外企业联合培养模式的探索与创新
高等学校要培养卓越通信工程师，一定要建立与企业联合培养的新模式，依靠企业工程师和学校指导教师共同指导、联合培养，为学生计划培养目标，设定出切实可行的培养方案，同时共同组织实施培养过程。在校外企业培养过程中，依托企业生产平台，使学生深入到生产实践中去，进入到行业产业链的各个环节，进行诸如通信工程建设的勘测、设计、施工、运营、管理、设备维护，通信产品的设计、研发、调试等。累计半年到一年的时间，完成工程实践学习。
1.认识实习阶段
学生在这阶段要调查通信行业情况，技术发展需求，感受企业文化和工作，形成工程概念，培养初步的工程师素质。
2.专业实习阶段
：实践教学环节由企业工程师和学校教师共同指导学生的方式。学生在通信相关企业实习，课程与内容着力发挥企业的技术和设施优势，让学生参与产品的开发、设计、研制和生产。或经历现代通信网络的开通、调试、运行、维护和工程建设的系统化、工程化训练，使学生具备坚实的工程实践基础，具有设计开发或解决实际问题的能力。
3.毕业设计
以企业中技术难题为毕业设计题目，利用企业实习基地，学校企业双方负责学生完成毕业设计。
三、卓越通信工程师人才培养平台的建设
卓越通信工程师人才培养离不开培养平台的建设。信息学院依托学校的支持，为通信工程专业卓越通信工程师人才培养提供了电路基础理论课程系列实验室，如模拟电路实验室、数字电路实验室、通信电子线路实验室。计算机系列课程机房，可进行C语言程序设计开发、JAVA语言程序设计开发、VC++语言程序设计开发。嵌入式技术系列开发实验室，嵌入式开发实验室，单片机技术实验室，EDA技术开发实验室。信号处理技术系列实验室，如图像处理实验室，DSP技术实验室。通信技术实验室，如光纤通信实验室，现代交换实验室，综合网络平台。还提供了大学生创新实验室，提供了通信电子产品研发所需的各种仪器仪表。通过这些实验开发平台，学生可以沿着某一技术方向进行系统的学习，深入的研究，开展创新活动。正因为如此，通信工程专业的学生多次在省、全国电子设计大赛，挑战杯大赛，全国信息技术大赛中取得了优异的成绩。
1.通信综合平台的建设给卓越通信工程师人才培养提供了有力的实训、实验、设计开发平台。
通信综合平台是采用电信级的设备组建成综合的通信网络，其中包括了数字电话交换设备，SDH光网络设备，IP数据通信设备，VOIP软交换设备，宽带接入DSLAM设备。通过此综合通信平台，可进行相关通信知识教学、开放实验教学、综合网络实训，新业务开发、新信号传输模式研究等。数字电话交换设备,可进行交换机的物理配置、局数据配置、交换局开局、设备安装调试等系统实训。SDH光网络设备，可进行光纤损耗、色散的测量，SDH光电口参数的测试。工程项目实训如：业务配置（时隙配置），通道保护配置，复用段保护配置。ADM站的组网设计。IP数据网络，可以完成局域网创建，路由网络的OSPF配置，广域网互联，网络交换和路由设计实训，IPv6基础实训等。VoIP网络可实现语音网关基本应用、拨号策略配置、语音服务器配置，实现端到端的VoIP电话网络。宽带接入技术可以完成宽带接入技术开发及组网实训。由于此平台涵括了电信的基本业务，实施范围广，为卓越通信工程师人才培养的实践教学、实训技能训练、创新开发提供了很好的应用平台。
2.企业实习基地的建设。
我校通信工程专业先后与中国移动锦州分公司、中国联通锦州分公司、中国电信锦州分公司分别建立了校企合作教学基地，为卓越通信工程师人才培养创造了工程实践、实习的有利环境。我们已经连续多年带领通信工程专业高年级学生到锦州移动、锦州联通，锦州电信实习。聆听企业总经理关于企业发展战略报告，移动全网（CMNET网络、WLAN网络、GPON网络、IMS网络）技术讲座，移动全业务（集团专线业务，家客业务，车务通业务）讲座，通信工程建设规范及监理系列讲座。TD-SCDMA无线网络路测实习，掌握了无线网络优化的方法和经验，将校内的理论学习和工程实践有机地结合起来。TD-SCDMA交换机房实习，掌握了移动交换的基本原理。联通WCDMA设备机房实习，通过网管主要数据配置学习，明确了目前3GWCDMAR4版本的技术，同时了解了4GR5版本的关键技术。固话NGN通信网机房设备参观，网管数据配置练习，掌握了程控数字电话机与NGN软交换技术的异同。了解了电信城域光网络发展状况，学习了IPoverSDH，IPoverDWDM技术。通过企业实习基地的建设，启用校企联合培养模式，对卓越通信工程师的培养提供了坚实的技术支撑。
四、卓越通信工程师人才培养师资队伍建设
实现卓越通信工程师人才培养目标，使学生毕业后切实达到国家通用标准和通信行业标准的要求，卓越通信工程师人才培养离不开一支高素质，高水平，高能力的师资队伍。由校内工程实际经验较丰富的教师担任主要专业课程，由科研能力强的教师负责课程设计，生产实习，通信综合设计等实践环节。或直接聘请通信科研院所，行业企业工程师作为兼职教师到学校授课。并分期分批地选派青年教师参与企业工作，获取企业工作经验，建立工程教育中“教师—工程师”有机结合的新机制，建立“双师型”师资队伍。我校本科教学为实现卓越工程师培养模式，不断提高整体师资水平，以具有多年丰富科研经验的老教师为核心，建立科研团队，带领中、青年教师、学生参与科研活动。以年轻博士、实践能力强的教师为主，组建大学生创新团队，带领学生参加全国大学生电子设计大赛，全国大学生信息技术大赛，“挑战杯”技术大赛等。派送教师参加辽宁省高教委组织的“卓越工程师”系列技术培训。派送缺乏企业经验的教师到行业企业实习，如电信网络运营商锦州联通、锦州移动等，参与实际电信网络的运营、维护及工程建设，掌握现代通信网络知识，提高工程实践能力，跟踪通信前沿技术。鼓励教师广泛开展横向科研，与企业合作，参与企业生产活动，拓宽技术视野，提高自身科研能力。要想火车跑得快，全靠车头带。打铁还需自身硬。一支强有力的师资队伍无疑是卓越工程师培养的坚强后盾和可靠保证。卓越通信工程师的培养，依靠学院强有力的师资队伍，依靠学校给予的财力、物力支持，依靠行业企业提供的工程实践、生产平台，定会收到丰硕的成果。
五、结论
关键词：光纤传感；军队人才培养；课程建设与改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）09-0065-04
一、引言
光纤传感技术是一门基础理论与工程应用紧密结合、理论与实践能力并重的系统学科，既要求学员有扎实的光学、电学基础，又要求学员能够摆脱课本的束缚、根据实际工程应用灵活运用已学到的知识。为适应这一形势，2006年以来，我们针对技术类本科生、军事指挥类本科生、硕士研究生和博士研究生的不同特点和未来适应部队工作的不同要求，建立了光纤传感技术系列课程。
作为一门应用学科，“学以致用”是光纤传感技术系列课程的特色之一。为此，课程建设非常注重学员对课程知识的实践应用能力培养，在教学实践中，结合课程特点和授课对象的学习特点，大力推进教学方法与手段的研究改革，在多层次一体化课程体系建设、教学方法与手段改革、创新人才培养、教师队伍建设等方面取得了较大成绩，下面分别进行介绍。
二、光纤传感技术多层次一体化课程建设
我校早在上世纪90年代就开设了《光纤传感技术》课程，并作为光纤传感专业研究生的必修专业基础课，为培养光纤传感技术人才起到了不可替代的作用。然而随着光纤传感技术在现代化信息战争中的应用越来越广泛，部队对光纤传感专业的人才数量和质量要求越来越高。我校原有的只针对研究生展开的《光纤传感技术》课程已经远远不能适应培养部队所需人才的紧迫要求。从2004年开始我院开始酝酿对光纤传感技术课程进行深入改革，将授课对象拓展到全校本科生和本院研究生，并从2006年开始实行。经过6年多的系统建设，最终建立起了完备的多层次光纤传感系列课程。
由于本科生和研究生、本专业和非本专业学员、技术类和军事指挥类学员的知识基础和应用方向差异太大，如何科学划分课程层次、清晰明确课程内容、准确定位课程目标是光纤传感系列课程建设的重点和难点。
在广泛调研军队需求、不同类别学员的知识积累和兴趣及国内外学校同专业的课程设置基础上，我们建立起了分别面向本科生和研究生、技术类和军事指挥类、本院专业和全校学员的光纤传感系列课程。新增了技术类《光纤传感技术》、军事指挥类《光纤传感技术》，面向全校本科生专题研讨课《基于虚拟仪器的光纤传感技术》三门课程，原有针对研究生的《光纤传感技术》则改为《光纤传感系统》[1，2]。
（一）建立起针对本院技术类本科生的《光纤传感技术》课程内容体系，以“扎实广泛的技术基础为核心，典型的系统应用为亮点”
考虑到授课学员在学习本课程之前已经在《光纤通信》、《光电检测技术》等课程中对光纤和光纤器件等有初步了解，在本课程中首先介绍光纤传感技术的概念和内涵，然后针对光纤传感系统的特点，介绍光纤、光纤器件、光纤传感原理和光纤传感信号解调原理。这四部分内容涵盖了强度型、偏振型、波长型、相位型和分布式光纤传感的系统构成、传感原理和关键技术，为光纤传感基础知识，具有信息量大、知识点多、覆盖范围广泛的特点；最后以2-3种典型的光纤传感系统为例，向学员示范在系统中如何对基础知识进行灵活应用，启发学员根据学到的基础知识来分析理解新型光纤传感系统。
（二）研究生的《光纤传感系统》课程以“系统应用技术为核心，系统设计为亮点”
与原有的研究生《光纤传感技术》相比，新的课程内容和标准进行了大幅度的改革，突出“系统应用”，大幅度削减了光纤传感基础知识，而是以四大类典型光纤传感系统为授课重点。课程中的四大类典型光纤传感系统选取了目前应用最为广泛或技术难度较高的光纤水听器系统、光纤陀螺系统、分布式光纤传感系统和光纤光栅传感系统，针对每一类对其应用背景、系统组成、系统指标和关键技术进行详细分析，构建课本知识到实际工程应用的技术桥梁。在讲解完每一类典型光纤传感系统后，特别设计了光纤传感系统设计环节，要求学员以分组的形式，根据特定应用背景设计出光纤传感系统，阐明系统特色和关键技术。
课程调整所面临的最大难题在于：学习本课程的研究生既包括本校本专业的学员，也包括来自于外院和外校的本科非光信息专业的学员。对于前者，通过本科生阶段的《光纤传感技术》学习已经具备了良好的基础，在新课程学习中应尽量避免内容重复；对于后者，直接学习典型光纤传感系统中的关键技术存在一定难度，需要对光纤传感基础知识进行介绍。为此，在研究生的《光纤传感系统》课程中，首先设定了3个课时对光纤传感基础知识进行回顾和总结，并点明各部分基础知识所涉及的参考书。同时由于使用了与本科生《光纤传感技术》课程同一系列的教材，为解决学员基础参差不齐的难题提供了有效的解决办法，而面向全校的《基于虚拟仪器的光纤传感技术》则为毕业于本校其他专业的研究生学员提供了学习本课程的基础。
（三）军事指挥类本科生的《光纤传感技术》课程以“完善学员知识结构为重点，突出军事应用特色为亮点”，为学员提供装备相关知识基础
课程针对军事指挥类本科学员培训的主要目标，将军事指挥类本科生《光纤传感技术》课程的主要任务确定为拓展军事指挥类学员的知识面，完善知识结构，了解最新军用传感器技术，一方面可以充分发挥我军现有装备的作战效能，另一方面可以掌握外军作战手段，有效克敌制胜。课程简化了基础知识部分内容，扩充了典型光纤传感部分，特别是注重光纤水听器、光纤陀螺和分布式光纤传感器在军事中的应用，并拓展光纤水听器在声纳系统应用中的相关知识，让学员在进行工作岗位后可以更快的掌握相关装备的使用和维护。
（四）面向研究生的《虚拟光纤传感技术》以“引导学员自主学习为核心，激发学员独立思考为亮点”
课程以光纤传感技术中相干检测技术为背景，以虚拟仪器技术为手段，通过一个具体实例为研讨对象，让学员一边学习新知识，一边动手做实验，一边学会自主学习。课程首先在学员高中已经具备的光学知识基础上讲解干涉型光纤传感的基本内容，然后引导学员自习LabVIEW虚拟仪器语言，通过研讨学习心得让学员掌握LabVIEW基本知识，最后要求学员利用所学知识和工具完成光纤传感中一个典型信号处理问题。整个课程以学员自己动手动脑为主，精选了一门易学好用的虚拟仪器语言LabVIEW，使学员可以在四到五次课的时间内学会，并结合光纤传感技术系列课程的建设成果，让学员可以在课程上针对典型的干涉型光纤传感系统进行信号处理实验，一方面提升了学员的学习的积极性，另一方面加强了学员的自信心，并为学员以后的创新实践奠定了基础。
三、教学方法与手段改革
在教学过程中，在教学方法和教学手段上也进行了一系列的改革，使用了大量的新技术、新手段、和新的教学方式。主要体现在以下几个方面：
（一）充分运用科研成果和虚拟仪器技术的特点，增加了大量的课堂演示实验环节
在光纤传感技术系列课程中引入堂演示实验，对于加深学员对知识的理解效果最为明显。在课程建设中，充分利用所在实验室在光纤传感技术研究上的优势，在每门课程讲授中都加入了1～2个课堂演示实验。
与专门的实验课不同，课堂演示实验的侧重点在实验效果上，通常都是完整的光纤系统，包括光源、光传输链路、光接收模块、显示模块等等，并注重演示效果。以往的光纤系统虽然功能性明显，但结构复杂。近年来，课题组所在的实验室在光纤传感系统的工程可靠性研究上投入了大量精力，一些便携式高可靠性的光纤传感集成模块在科研项目中得到广泛应用；这些科研成果的突破使得在课堂上演示一些复杂的光纤传感系统实验成为可能[5]。另一方面，由于虚拟仪器技术在光纤传感技术中的广泛应用，复杂的信号解调可以通过电脑直观的显示在课堂多媒体系统中，“所见即所得”的方式使得课堂演示实验的效果非常直观和可信。以研究生的《光纤传感系统》课程为例，我们选取了光纤光栅应变系统作为课堂演示实验内容。在硬件上，这套系统的光收发模块为集成化的便携式光纤光栅解调仪，采用法兰盘对接可串接起多个光纤传感阵列；而复杂的信号解调系统则全部通过虚拟仪器技术在电脑上软件实现，解调结果直接显示在电脑程序界面中。通过这套系统，我们完整地演示了光纤传感器设计、光纤传输链路构成、复用光纤传感网络、和光纤传感信号解调等多项知识内容，学员普遍反映通过这一演示实验对光纤传感系统有了清晰深刻的了解。
（二）借鉴国外大学相关专业的教学模式，在考核中引入小型综合设计环节，充分考察学员的综合素质
课题组的两位教员具有国外留学的经历，在课程建设中充分参考国外大学在光纤传感技术课程的教学方法，在作业环节引入小型光纤传感综合设计内容，并将其作为课程考核评价标准的一部分，实现对学员综合素质的培养和考核评价。
光纤传感综合设计参考了香港理工大学和英国南安普顿大学的教学经验，以对知识的综合运用为主要考察目标。本科生光纤传感技术采用适当的综合设计题目难度，重视对知识融会贯通和综合应用能力的考察，一般在授课过程中只进行1次；研究生除了要求基础知识综合应用能力，更注重对实际工程应用系统的完整性和前沿问题的拓展性考察[6]，一般则开设2～3次。综合设计作业由学员分组完成，小组内成员根据资料调研、方案设计、报告撰写等工作内容的不同进行明确分工，并推选一位组员参加课堂专门设置答辩环节。
（三）针对授课内容的层次划分和授课对象的学习特点，科学合理设置研讨专题
研讨式教学我校近年来大力推广的教学方式之一。由于光纤传感技术具有经典与前沿相结合、理论与工程应用相结合的特点，在系列课程建设中，课题组在原有研究生《光纤传感技术》的研讨式专题内容基础上，进行了深入的思考和大胆的拓展，将课程中的研讨专题划分为三大类：经典理论知识的研讨、前沿研究的研讨和学位论文研究方法的研讨。
经典理论知识的研讨要求学员在授课之前对相关内容进行预习，并在课堂上对全体学员讲解自己对该问题的理解。如在进行“光纤干涉仪传感系统”的授课时，要求学员预习时弄明白两个问题：什么是随机相位衰落？什么是偏振诱导信号衰落？进行研讨时不要求学员对这两个问题进行深入剖析，但要求学员用精炼的语言阐明问题的物理含义。学员普遍认为这种研讨专题不是特别复杂，通过预习教材即可，但大部分学员会准备PPT课件，且自愿上讲台讲述的学员一般在以往的学习过程中接触过与该专题相关的研究工作，因此在其课件上还会加入自己以往的工作、自己对该问题的扩展认知及自己尚未弄明白的问题等。这种教学效果是在深入了解学员的知识积累基础上，通过巧妙设置研讨专题取得的。
前沿研究的研讨要求学员进行大量的资料查阅，特别是光纤传感前沿研究课题的查阅。对于某一个问题，由于课堂讲授的时间受限或者教材中没有系统的描述，对该问题的课堂讲授可能不够全面，在这种情况下，教师会提供相关信息，要求学员查阅该文献并进行精读，然后在课堂上进行研讨。这种研讨专题分为两种：一种是教师提供明确的检索信息，由学员查阅到该文献后精度文献，分析文献的精华及不足；另一种则是教师提供所要解决的问题，由学员对该问题进行解读，提炼关键检索信息，进行检索后，对检索文献进行初步分析，总结该问题的研究现状。学员反映这种研讨专题的难度稍大于第一种，但一般稍花时间都能解决。
学位论文研究方法的研讨目的在于：无论是本科生还是研究生，在学习完相应的光纤传感技术课程后马上就要投入到学位论文工作中。通过对这类问题的研讨，学员逐渐掌握了在未来从事学位论文研究中必须具备的研究方法，这类的研讨主要培养学员的仿真计算能力和光纤传感系统的设计能力。例如在讲授完光纤光栅的基本理论之后，学员反映耦合模理论的公式很繁琐，难以一眼看出其中的物理特性，为此，我们安排了相关理论的仿真计算研讨，要求学员根据课堂讲授的公式进行理论仿真，计算光纤光栅反射光谱，并绘制带宽、反射率等关键参数随着光栅参数的变化曲线。学员在课堂研讨时要讲述自己的关键参数设置和仿真结果。通过这种研讨方式，学员对光纤光栅的反射谱特性建立了深入的了解，效果远远好于课堂直接讲授相关结论。
根据光纤传感课程层次划分，不同的光纤传感技术课程对三种研讨专题的应用程度也不相同，本科生的光纤传感技术课程以经典理论知识的研讨为主，并设置1～2次前沿研究的研讨；研究生的光纤传感技术课程则以前沿研究的研讨专题和学位论文研究方法的研讨专题为主，对特别重要的概念设置少量经典理论知识的研讨专题。
四、以光纤传感技术课程为支撑的创新型人才培养
光纤传感技术的应用范围极广，一套实用的光纤传感系统可以很庞大很复杂，也可以很小巧灵活。针对这一特点，课题组教师在学院本科生和研究生的各项教学活动中，积极开展与光纤传感技术相关的各项活动。
针对本科生的光纤传感技术系列课程，在授课结束后，在光电设计大赛、毕业设计等教学活动中开设了大量关于光纤传感技术应用的课题，引起学员浓厚的兴趣和广泛的参与热情。一方面，参与光纤传感技术相关的本科毕业设计学员数量大幅度提高。以技术类本科毕业设计为例，2013、2014年参与光纤传感技术相关课题的学生均达到光信息专业学员总数的50%以上。另一方面，学员完成课题的质量也得到大幅度提升，近年来有8名本科生获得学校创新资助，从侧面反映出光纤传感技术课程教学效果的日渐提高。这些竞赛成果也作为评价授课效果的标准之一，并将学员在课外延拓活动中的效果和意见及时反馈到教学过程中[3，4]。
针对研究生的光纤传感技术系列课程，一方面鼓励学员在课程学习的基础上努力拓展研究深度，在光纤传感研究领域不断创新。在课题组所在实验室所培养的研究生中，有3名研究生获得学校创新资助，1名研究生获得湖南省创新资助，其课题都是光纤传感领域的研究重点和难点。此外还有5项研究生参与申请的光纤传感技术相关专利；另一方面，鼓励学员积极参与到与光纤传感技术相关的科研项目中，在实际工程环境中对课程知识进行融会贯通。目前在光纤信息专业的毕业研究生中，参加过光纤传感相关的湖上或海上试验的学员达到95%以上，为其真正走向工作岗位后充分适应部队对光纤传感技术人才的需要积累了宝贵的经验。
五、高素质教师队伍建设
作为教育的重要媒介，教师是活动中的主要因素。教员整体素质的高低，直接影响着教学质量的高低。因此，建立一支教学水平高、结构合理的高素质师资队伍显得尤为重要。
（一）从教学和科研两个方面锤炼教师队伍，使教师的教学水平和科研能力相互促进共同提高
科学研究是教师工作的重要组成部分，是提高教学水平的重要手段，也是提高自身素质的重要途径。对于光纤传感技术系列课程而言，学即能致用是其重要特点之一，教学和科研的相互促进作用尤为明显。课题组全部教员均参加了多个重大科研项目。通过重大科研项目的历练，教员的学术水平得到很大的提高，一方面教员接触了学术前沿，开拓了学术视野，经历了科研实践，在课堂教学中自然会将科研最新成果、专业发展动向带进课堂，另一方面，教员在参与重大科研项目时对光纤传感的技术内容有了更加深刻的认知，对于在课堂上清楚明白的讲好各个知识点至关重要。同时，通过教学活动中对课程内容的反复推敲及与学员之间展开的研讨交流，可以加深教员对技术环节的领悟，甚至激发教员的灵感。通过在科研和教学两个方面同时锤炼，促进教师知识更新和自身进步，提高教师的创新能力和教学质量，将真正做到科研教学一体化。
（二）鼓励教员进行对外交流，充分借鉴国内外同类专业课程的教学经验
课题组有两名教员具有国（境）外留学经历，其他教员也多次参加国内外的学术活动和教学活动交流，在课程建设过程中充分利用了这一优势。在教员已经带回的国外大学教学经验的基础上，鼓励教员在回到学校后仍然定期与留学单位交流，及时获取留学单位最新的课程设置和教学安排信息，并通过交流，不断补充自身的不足，更新课程内容，丰富教学手段，提高自身教学水平。在对外学术活动交流中，有意识的了解其他院校同类专业课程的教学情况，对于感兴趣的单位积极主动与对方联系进行实际考察。活跃的对外交流活动极大地激发了教师的教学热情，并不断提高其教学水平。
（三）加强青年教师的教学技能培训
目前，课题组教员是一支相对年轻化的队伍，很多才刚刚博士毕业，青年教师充满热情，思想活跃，比较了解学员的思想，与学员进行交流方面具有优势。但是，他们大多没有经过系统的教学技能训练，普遍缺乏教学经验。为了使青年教师尽快掌握教学技能，提高业务能力与水平，课题组指定认真负责、教学经验丰富的老教师担当青年教师的导师，对青年教师实行“一对一”的“传、帮、带”指导，指导青年教师备课、编写教案；采取措施督促教员投入足够的精力。教员上岗前，必须经过教研室、系所、学院三级试讲，每次授课必须重新编写教案、编写课件、编制教学日历；在教学过程中，教学指导委员会、督导组、院系领导经常性听查课，督促教学水平的提高。
通过从科研和教学两方面锤炼教学队伍，课题组教员自身水平得到了大大提高，多次在全军和全校获得教学优秀奖，其中获军队院校育才奖1人次，优秀研究生导师奖3次，校本科“研究型”教学比赛三等奖1人次，校研究生教学优秀三等奖1人次，教员在国内教学期刊上发表高水平教学论文10篇，课题组已经成为了一支能独立承担授课任务的高水平教师队伍。
参考文献：
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[2]孟洲，姚琼，曹春燕，梁迅，张学亮.光纤信息技术本硕博系列课程体系研究与实践探索[J].高等教育研究学报，2012，35（1）：50-53.
[3]周建华，邱琪，周晓军，光纤通信实验教学改革探讨[J].电子科技大学学报社科版，2003，5（2）：89-91.
[4]胡昌奎，杨应平，黎敏，刘辛，易迎彦，光电信息类专业光纤系列课程教学内容与课程体系的改革[J].高等理科教育，2008，（2）：16-18.
明确办学指导思想、办学定位和人才培养目标是通信工程专业建设的首要目标。在专业建设上，受师资、教学条件的限制，专业发展方向上不可能面面俱到，因此考虑到地方经济发展对人才的需求和专业特点，通信工程专业人才培养的目标定位为：培养能够掌握通信工程专业的基本理论、基本知识、基本技能的，具有通信系统开发、应用、维护和工程管理能力的，具有较强的实践能力和创新精神的，能够从事通信工程方面的教学、科研和应用开发工作的应用型工程技术人才和工程管理人才。在专业发展的方向上，把“通信网与交换”及“移动通信”作为专业建设方向的突破点。
二、通信工程专业建设的方案及策略
（一）重构课程体系，突出实践创新与工程能力
培养紧密结合学校“培养具有社会主义觉悟，扎实理论基础，较强实践能力、创新精神的应用型高级工程技术人才和管理人才”的人才培养目标，突出专业能力、工程实践能力、创新意识的培养；通过修订培养方案、优化课程体系，科学合理设置理论教学、实践教学和创新教育三个模块，具有以下特点：科学设计课程体系，课程的设置既体现学科专业特点，也充分体现了本专业人才培养目标的要求；优化课程内容，改革教学方法，加强学生“三个能力”，即学习能力、实践能力、创新能力的培养；加强实践环节，完善实践教学体系，增加工程实践训练及综合性、设计性、创新性实验、实习、课程设计和毕业设计等实践教学环节学分比例；将创新教育纳入教学体系，提高学生的创新意识和工程实践能力。
（二）优化教学内容，加强工程意识与工程应用能力
培养技术基础课程。对原有课程陈旧内容进行删减，对内容重复交叉的相关课程进行重新整合；压缩理论教学学时，增加实验教学比重，由原来的25%增加到35%。专业成组课程。《专业成组选修课》的设置是根据专业方向〈通信网络与交换〉而设置的。《现代交换原理》主要讲述了现代通信网的几种交换方式，即电路交换，分组交换原理。电路交换主要以程控数字电话交换原理为例，分组交换原理主要讲述了以IP分组交换为代表的交换原理，符合当今电信网的发展。《光纤通信》主要讲述了通信网络的主要传输技术，即讲述了光纤通信系统，同时讲述了SDH同步数字系列传输技术，配合综合通信平成SDH光网络的设计与实现。《计算机网络与通信》主要配合当今通信网的发展趋势是IP通信，课程主要讲述了TCP/IP协议，路由设置等，符合专业的发展要求。选修课程。对于学科技术基础选修课，结合企业生产的需要，实施了专业选修课改革。专业选修课不是固定不变的，而是跟踪通信前沿技术，不断更新选修课的设置，如2013年开设了无线通信新技术。实验课程。对于实践性较强的专业课程实验，采取独立设课方式，如通信原理、高频电子线路课程的实验内容独立设课；对原有陈旧、老化的实验项目进行优化整合，更新实验内容，增加与工程实践相关的实验项目；增加综合性、设计性实验比例。
（三）改革教学方法，注重学生创新创业能力综合素质的培养
1.理论教学方法改革。基础课程采用引导启发式教学方法；专业课程根据课程的性质和特点，采用项目驱动和工程案例等教学方法；选修课程聘请企业高级技术人员讲授有关新知识、新技术方面的专业知识，采用讨论式和任务布置式教学方法。通过搭建网络教学平台，拓宽学生的专业知识面，加强教师与学生的沟通与交流。
2.考试方法改革。重要基础课及专业主干课程采用“平时+期中+期末”的模式进行考核，通过题库建设，实现教考分离，有利于提高学生的学习能力；应用性较强的专业课程根据实验室条件分别采用“笔试+实验技能测试”和“笔试+设计+答辩”的模式进行考核；选修课程采用与工程实践相关的小论文和技能测试方式评定成绩。
（四）重构实践教学体系，改革实践教学方法，强化实践创新与工程应用能力培养
1.实验教学方法改革。采用“仿真+操作”的实验方法。学生先在计算机上利用相关软件对实验内容进行仿真，得到正确结果后，再到实验设备上进行实际验证；采用多媒体辅助的教学手段，加强计算机技术及网络信息技术在实验教学中的应用；积极开放实验室，做到“时间开放、内容开放”，让学生自主选择和预约实验时间和项目。
2.课程设计。针对课程内容，引入工程项目作为课程设计题目来源，加大工程实践类题目所占比例；结合实验室设备，对课程设计内容进行建模、仿真和数据分析；完成实物制作与调试，通过答辩的方式对课程设计进行考核。
3.毕业设计。指导教师由校内和外聘的企业高级工程技术人员组成；毕业设计题目主要由合作企业的实际工程项目和教师科研项目组成；部分学生的毕业设计在合作企业完成，由外聘教师和校内教师联合指导，参与企业实际项目的研发。
4.生产实习和毕业实习。生产实习：依托锦州航星集团有限公司和辽工维森光电公司，将学生安排到企业，熟悉产品生产的各个环节，将所学知识与生产实践相结合，增强工程实践意识，引导后续专业课程的学习。通过参与企业的生产，提高学生的实际动手能力。毕业实习：安排学生分批去联通公司和移动公司及锦州航星集团，以企业研发项目和实际产品作为毕业设计题目来源，根据毕业设计题目和设计内容，组织学生有针对性地去企业进行调研和实习。
（五）构建大学生科技创新教育体系，进一步提升工程应用能力与创新精神
1.将创新学分纳入教学体系。创新学分获取途径广泛。通过参加开放性实验项目、学科竞赛、大学生创新创业训练项目、教师的科研项目、发表学术论文、获取资格认证等方式获取创新学分，进一步提升学生的创新精神和创新能力。
2.建立大学生科技创新教育机制。根据专业制定的人才培养方案和规格，结合专业服务领域对专业人才的要求、专业特点以及生源质量的具体情况，科学合理地选择各层次各类科技创新活动，构成本专业的课外科技创新教育机制。
3.搭建大学生科技创新平台。以实验室开放课题、大学生创新创业训练项目和大学生科技竞赛等为牵引，以培养学生应用能力和创新能力为目标，结合专业导师制与创新团队搭建多层次、多形式的大学生创新平台。
4.专业导师制。遴选具有一定工程背景的教师和企业技术人员作为本科生专业导师。吸纳大三、大四专业排名前20%及具有专业特长的学生，因材施教，使部分学有余力的学生更深入地研究专业知识、提高工程实践能力。
5.创新团队。结合专业特点和企业发展需求，充分利用校企资源，外聘企业高级技术人员为校外指导教师，建立“通信工程”创新团队。以项目为驱动，通过“小型授课”、“分组讨论”等方式，在巩固基础课程的同时，加深专业知识学习，提高学生理论水平，扩展学生的知识面，提高学生的工程实践能力和创新能力。
6.大学生科技创新活动。实验室开放项目。以工程实践为背景，结合专业知识内容，设置多项开放性实验课题，吸收学有余力的学生进行工程实际训练，引导学生在实践中学习通信工程领域的专业知识，系统掌握本专业领域必须的设计、计算、仿真、编程和调试操作的基本技能。基础课程竞赛。开展英语技能、数学建模、计算机能力、程序设计、电工电子等竞赛活动，激发学生学习的积极性和主动性，掌握扎实的基础理论知识，使学生具有较好的科技写作、外语应用和计算机应用能力。专业技能竞赛。开展EDA应用、数字信号处理、单片机应用、通信网络设计与调试、嵌入式应用、软件编程等竞赛活动，将理论与实践紧密结合，掌握扎实的专业理论知识，培养学生具有初步工程设计能力。创新创业训练项目。通过校级、省级、国家级创新项目的申报和实施，引导学生参与实际工程项目的全过程，接受实际的演练，培养学生所学知识和技能的综合运用能力，提高学生的创新能力、实际动手能力和团队协作精神。大学生科技竞赛。积极组织学生参加国家级、省级的各类科技竞赛，如全国大学生电子设计竞赛、“挑战杯”竞赛、全国大学生“嵌入式”设计竞赛，计算机能力竞赛等，进一步提高学生的实践能力和创新能力。
（六）深化教学改革，提高中青年教师工程实践能力
坚持年轻教师企业工程实践能力的培养制度，逐步提高教师的工程实践能力，侧重考核教师在工程项目设计、产学合作和技术服务等方面的能力和成果。有计划地组织中青年教师外出学习培训，深入企业调研、实习，参与企业生产与实践，丰富教师的实践经验，提升教师的整体教学能力与科研水平；通过参加院校两级举办的青年教师讲课大赛和教师专业综合能力竞赛，进一步提升教师的理论授课水平和工程实践指导能力；引进高水平的学科、学术带头人，鼓励青年教师攻读更高学历，提高教师自身的理论水平和工程实践能力；聘请企业的高级工程技术人员作为本专业的客座教授，提高本专业教学团队整体的工程实践教学能力。
（七）建立校企合作培养机制，产学对接，培养学生工程实践能力
以学校为主体，根据专业发展方向，结合企业的人才需求，联合建立学生的培养机制。聘请行业内资深专家和企业高级技术人员组成专业指导委员会，对专业培养目标、课程体系、课程内容设置、培养过程及人才培养质量标准等一系列问题进行分析和研究，共同制定专业建设规划。根据本专业的特点，确定毕业生应具备的专业技能结构和要素，进行人才培养的“顶层设计”。
三、结束语
关键词：地下管线；智能管理系统；物联网；智慧城市。
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：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
城市地下管线是城市的“生命线”[1]，就像一个人身体上的血管，担负着城市中各种资源和信息的传输任务，城市的正常运转需要周身的“血管”[2]合理布局，统筹兼顾。
由于我国的城市化进程开始较晚，在城市的快速发展中，地下管线规划和管理缺位，形成了地下管线权属单位分散[2]，地下管线运行监测体系不完善、地下管线资料不全和位置误差较大的局面。在城市建设中，经常出现挖损管线、管线老化泄露等情况，造成停水、停电、停气、交通中断、通讯中断等事故，影响城市运行质量和效率。
城市管理者迫切需要通过一种手段，将城市中所有地下管网管理起来，通过智能管理体系，对地下管网的空间位置、管线自身寿命、管线负荷运行情况、外界对其影响情况等信息进行数据采集，然后存储于专门的数据库中，再运用专业分析软件进行分析，以得出及时合理的处理维护措施，将城市地下管网事故消灭在萌芽阶段，防患于未然。
由于城市主要管网位于地下，管线的空间位置信息可以通过施工资料获得，但管线自身寿命、负荷运行情况、外界对其影响的情况等以及与地下管线健康运行有关的其他关键信息如何获得？这在以前一直是一个比较难以解决的问题，而物联网则可通过在监测目标上预先嵌入RFID射频反射传感器，使其轻松获得有关地下管线自身及运行情况的关键参数，从而解决城市地下管线智能管理体系中的一个个关键技术问题。基于物联网技术的城市地下管线智能管理体系的日趋完善，可以把城市管理中枢和城市各功能模块有机地结合起来，从而提高城市管理的水平，满足城市规划、建设和管理的需要，实现城市让人类生活更美好的目标。
1 城市地下管线的建设和管理现状
城市地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是现代化城市高质量，高效率运转的基本保证，被称为城市的“生命线”。城市地下管线现状的资料是城市规划设计、建设和管理的重要基础资料。
由于我国城市发展起步较晚，城市化进程在改革开放之后才开始加速，城市整体时间上和空间上规划缺位等历史原因，我国许多城市在规划中对地下管线缺乏统一的、具有前瞻性的规划，因而不得不经常在城市中心区 “开膛破肚”、交通干线上“拉拉锁”；而城市地下管线施工中也缺乏标准的施工工艺和规范，管线铺设质量较低，达不到设计服务年限；城市地下管线施工完成后，管线资料残缺不全，有的资料精度不高或与现状不符等问题，都给后续城市建设工作带来不便；再有就是各种管线权属单位分散，各自为政，对本单位管线以外的其它管线分布、类型和权属等情况一知半解，从而影响地下管线规划建设的科学性、整体性；另外，在工程建设过程中，挖断、挖穿地下管线的事故时有发生，造成供水、供电、供气、通讯等中断，进而影响交通的正常运行和城市居民的正常生活。
随着城市化进程的加速发展，地下空间的开发和利用越来越普遍。尤其是近年来，地下轨道交通设施的建设，使得地下空间的利用矛盾越来越突出，城市地下管网探测任务也越来越多，探测队伍和探测人员不断增多，采用的探测方法、技术要求和所提交的成果各不相同，给资料使用部门带来很多不便，迫切需要建立一套城市地下管网的综合智能管理体系。
2 城市地下管线建设和管理中的问题
2.1对城市地下管线建设和管理的认识不足
由于城市化进程起步较晚，我国不少城建相关部门对地下管线作为城市“生命线”的重要作用和地位认识不足，没有深刻认识到地下管线铺设、维护或者被损毁后所需要的时间成本、空间成本和经济成本。城市建设过程中经常会出现管线改移、管线被挖损等事故，造成巨大的经济损失。
2.2缺乏必要的法律依据
近几年来，国家主管部门相继通过了《城市地下管线探测技术规程》、建设部通过了《城市地下管线工程档案管理办法》,各个地方也都出台了适合地方的地下管线管理办法，对地下管线的规划、建设和管理起到了积极的指导和规范作用，但全国性关于地下管线从规划、建设、竣工、档案管理及综合性管理系统的法规还没有出台,地下管线的规划、建设作为城市规划、建设系统中的先行性、基础性工作的地位还没有在法律层面确立。
2.3建设前缺乏统筹安排
由于我国城市化进程起步晚，对城市总体规划尤其是地下管线的规划重视不够，可借鉴的经验较少，存在重地上、轻地下，重审批、轻监管，重建设、轻养护的倾向，管线施工过程中经常打架，临时变更设计，新老管线叠加，存在很多潜在事故隐患。地下管线缺乏统一管理，管线种类繁多，产权投资分属管理，规划建设与资金投入不同期，各部门缺乏统一协调，造成重复开挖，经常在道路上“拉拉锁”，既影响道路使用寿命，又严重影响城市交通和居民的日常生活。
2.4建设施工和养护技术不规范[2]
地下管线建设中，施工技术的特殊性和竣工后管线的隐蔽性可能造成管线施工质量低,建成后维护困难。另外，我国城市地下管线由于管道自身损坏、腐蚀，漏水、漏气现象严重 [3] 。据统计，我国城市单位管长、单位时间的漏水量为2.7 m3/(h・km),是瑞典的11倍，法国的8倍，美国的2.7倍。据2002年相关部门统计，我国的无效供水量达2536万m3，我国热力和燃气管道腐蚀率达30%，因此，我国急需针对城市地下管线建设施工和养护技术进行规范，以加强地下管线的建设和维护工作。
2.5信息化管理水平有待提高[2]
我国城市地下管线管理系统的发展经过了以下几个发展阶段:
首先是上个世纪七八十年代，市政管线的权属部门和城建部门通过自己的档案室，负责保管管线的竣工资料。随着城市的发展，这种手工管理方式和纸质管线资料已经开始难以适应城市发展的需求，矛盾日益尖锐[4]。
其次是上世纪80年代末至90年代初，城市改扩建工程大规模实施，为摸清城市地下管线情况，我国大部分城市开展了地下管线普查，并使用计算机辅助制图技术（CAD）绘制管线分布图，存储地下管线的空间位置信息；使用FOXPRO等数据库来存储管理管线的功能、材质等属性信息[5]。但是，这些管线的空间信息和自身属性信息存储于不同的介质和平台，统一利用和管理不便，管线信息的更新也不能在同一平成。
之后，在90年代初到中期，地理信息系统软件引入国内，并在一些行业广泛应用，在地下管线管理领域开始出现基于GIS软件的管理系统用于管线空间信息和属性信息的管理。相关单位也开始使用国外的GIS软件（Mapinfo、Arcinfo）来探索开发管线信息管理系统。同时，国产GIS软件（如MAPGIS）开始出现，基于国产GIS软件的地下管线信息管理系统也开发成功，城市地下管线信息管理系统的发展随着地理信息系统的发展步入一个快速发展阶段。
我国城市现阶段的地下管线信息管理系统主要有以下几个特点：
第一是传统意义的地下管线信息管理系统，该系统主要是对地下管线的空间位置、自身材质、规格尺寸、运输物质等信息进行存储，以供主管单位或城建单位查阅。
第二是对管线空间位置的获得，主要依赖于竣工资料，竣工资料缺失的，则采取管线普查的方式。由于探测技术的局限性，许多老旧管线的探测还有难度，如竣工资料已缺失的老旧污水、雨水管道、各种专用的塑料管道实际探测难度大，而且探测成果精度低。由于基础数据的质量较低，也降低了信息管理系统在城市建设的指导作用。
第三是由于缺乏对地下管道、管线有关负荷运行情况和自身健康情况信息的获得手段，传统的地下管线信息管理系统无法对管线的维护保养提供基础信息，因而无法对城市地下管线灾害事故提供预警和应急决策信息。
3 基于物联网技术的城市地下管线智能管理系统构想
3.1 基于物联网技术的城市地下管线智能管理系统
物联网是近几年来社会广泛关注的热点技术。物联网的概念是1999年提出的，英文名称叫“The Internet of things（物物相连的互联网）”，物联网是指在互联网基础上整合传感、通信和信息处理等技术，按约定的协议，把相关物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[6]。
现阶段，物联网技术中的一个典型应用就是无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID），这是一种先进的非接触式自动识别技术。目前，RFID已经从研究阶段走向实用化，其单项技术已经趋于成熟。由于RFID具有无接触和自动识别的强大技术优势，因而已经被广泛应用于仓储物流管理、资产跟踪、生产过程控制、移动车辆的自动识别、身份认证、智能交通、网络家电控制等领域，并且应用领域仍在不断扩大。
通过地下管线智能管理系统可以将埋于地下的各种处于地下的管线相关信息集中到一个综合信息管理分析平台上，为城市的规划建设和管理决策、应急处置提供信息服务。
物联网技术的核心是物物相联，智能化相关、合作，利用物联网技术的特点完全可以实现城市地下管线信息由获取、传输到分析、综合应用的整个过程，这一过程的实现其实就是城市地下管线智能管理系统的实现。
3.2 智能管理系统的总体结构
城市地下管线智能管理系统主要由三个层次组成，分为为感知层、传输层、应用层[7] 。图1所示是城市地下管线智能管理系统的结构示意图。
感知层由各种类型的传感器组成，可实时获得地下管线的各种相关信息，包括空间位置、尺寸规格、材质、传输物质、传输状态、腐蚀情况、泄露点位置、大小等管线自身健康情况信息。城市在新建管线和进行老旧管线的更新改造时，应逐步推进预先嵌入传感器管道的使用或者管线智能传感器的同步埋设。管线智能传感器的主要功能应能实时收集管线运行中的工作状态信息、管线的空间位置及自身属性信息，并应能够主动或被动提供给传输层设备。
传输层则主要通过有线网络、无线网络、无线射频识别RFID等通讯手段，将感知层获得的数据由现场实时传输到更高层次的单元。传输层主要包括光纤网络、网络交换设备、光电转换设备、路由器、防火墙、服务器等。
应用层是城市地下管线智能管理系统功能的集中体现，包含地下管线多参数三维显示系统、地下管线辅助规划设计CAD系统、地下管线事故应急指挥系统等。
其中，地下管线多参数三维显示系统可以将城市地下空间的管线直观地展现在电脑屏幕上[8]，并具备纵横断面的自动生成分析功能，可提供任意地点的横断面，确定管线在地下的空间位置，标示出管线的断面尺寸、材料、高程、管线间的间距等属性，正确反映管线与建筑物之间、管线与管线之间的空间关系；对一条管线，指定纵断面作图范围，便可自动生成管线沿走向对于路面相对位置的纵断面图，并表示出沿线各管线点的位置与该管线点的横断面。同时，自动产生该管线纵断面对应的属性数据和线上各管线点的属性数据。纵断面分析也可用作管线施工监理中的一项数据检查工具，用以检查在地下管线走向与坡度的耦合性。
利用地下管线辅助规划设计CAD系统，可以根据国家有关管线工程的最小覆土深度、管线最小水平净距、管线交叉时的最小垂直净距等规定，在基础地理信息数据和现状管线数据的基础上，实现管线设计计算、分析、绘图以及方案的比选优化，包括地下管线缓冲区分析，地下管线垂直净距设计分析，管线线路辅助设计，管线节点的辅助设计等。
在地下管线事故分析及应急指挥系统中，事故分析是管线智能管理系统中经常用到而且较为复杂的功能。当管线在某一位置发生事故时,系统应能基于高密度的监测传感器，启动网络强大的搜索和分析能力, 快速确定事故点和事故点周围需要紧急关闭的各种阀门，提供合理的处理方案，以便将事故损失降到最低。在事故分析和事故解决的过程中，系统应能提供辅助的交通管制等应急指挥功能。
应用层软件主要提供各种通用的数据接口，在此之上，应当可以与城市其他领域的管理系统进行无缝衔接，如地质部门的城市地质信息可视化系统、交通管理部门的城市交通信息管理系统、智能楼宇系统等，最终作为“智慧城市”的一个重要子系统，为城市的规划建设、突发事故应急决策提供服务。
3.3 地下管线智能管理系统的优势
在地下管线智能管理系统中，感知层通过预埋于管线自身或附近的各类传感器，可实现对地下管线多维参数的获取，同时，管线本身具备信息接收和传达、反馈等智能要素。
地下管线智能管理系统具备强大的空间数据库功能，可以将一个城市的基础地理信息、各种管线空间信息、负荷运行信息及自身健康状况信息等复杂的属性信息一体化存储，并实现信息实时动态更新。
通过地下管线智能管理系统的三维显示功能和网络功能，可以使一个城市的建设部门和管线权属机构充分实现管线信息的共享，并进行各自的管理；相关部门也可以直观地查看地下管线的复杂分布和相应的空间关系。
通过系统强大的空间分析能力、对地下管线多参数监测分析功能和其它各种应用分析功能，可以及时对管线中所传输物质的运行状态作出判断；快速准确地对管线运行中的突发事故作出紧急处理；也可以辅助城市规划部门科学地进行地下管线的规划和设计；同时可以指导市政管理部门对管线进行预防性维护和科学管理，最终实现对城市地下管线的智能化管理。
4 基于物联网技术的地下管线管理应用
日本东京工业大学的Professor Akira Todoroki等在2004年通过试验室试验在地下污水管线中预置由玻璃纤维和碳黑/环氧树脂复合材料制成的断裂传感器，然后通过互联网与传感器的结合监测地下污水管道在地震后的破损位置，试验取得了预期效果。当时的试验主要是为了证明复合材料传感器的可行性和有效性，但同时也证明了，通过网络结合传感器的这种对地下管线自身健康状况的监测手段是可行的。
图2所示为地下污水管道破损监测示意图[9]。
图2 地下污水管道破损监测示意图
德国威斯特伐利亚区瓦伦多夫市现在已经使用大约5 500个RFID标签来跟踪该市205 km长的地下污水管道的维修状况。德国威斯特伐利亚区瓦伦多夫市同时还将RFID系统应用在一家污水处理厂，用于监测该厂1 500个阀门的检修情况。
另外，在台北市忠孝东路的施工改造过程中，地下管线也将加埋无线电射频标识系统（RFID），以便在日后管线管理维护中，施工人员可以用雷达探测来获取管线基本信息。
5 结 语
物联网被称作是计算机、互联网之后，世界信息技术产业的第三次浪潮，物联网技术的广泛应用，必然对未来的城市规划、建设、管理产生深刻的影响，对于建设“人文北京、科技北京、绿色北京”有着重要意义。
《北京市政府部门物联网应用发展初步规划》中已明确提出，要通过物联网技术对城市运行管理领域的应用场景为城市水、电、燃气、热力等重点设施和地下管线实施监控[10]。可以预见，根据城市化发展对地下管线信息管理的需求，以及城市信息化、数字化发展的趋势，基于物联网技术的城市地下管线智能管理系统的建设势在必行。
综上所述，基于物联网技术的城市地下管线智能管理系统是解决现阶段城市地下管线规划、建设、管理、维护等较为可行和极有发展前景的综合性技术手段。
参 考 文 献
[1]建设部.（CJJ 61―2003）.城市地下管线探测技术规程[S] .北京：中国建筑工业出版社,2003.
[2]洪立波.积极推进城市地下管线信息化建设[C]//中国城市规划协会地下管线专业委员会2007年年会论文汇编.济南:中国城市规划协会地下管线专业委员会,2007.
[3]施革雄.建立地下管线信息管理系统，加强城市地下空间规划管理 [J].新金华,2003(4):1-6.
[4]地下管线管理的难题及探讨//中国城市规划协会地下管线专业委员会2007年年会论文汇编[C].济南:中国城市规划协会地下管线专业委员会,2007.
[5]地下管线普查若干问题探讨//中国城市规划协会地下管线专业委员会2007年年会论文汇编[C].济南:中国城市规划协会地下管线专业委员会,2007.
[6] 国际电信联盟(ITU).ITU互联网报告2005:物联网[R].2005.
[7] 物联网在煤炭行业的应用[N/OL].RFID射频快报,2010-08-31[2012-01-05]. 省略.
[8] 李.基于RFID/GIS的市政管线资源管理系统的研究与实现[J].测绘与空间地理信息,2009,32(3):66-69.
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