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光信息之當代生活
21世紀是信息化的時代,也是光學的時代,光所傳遞的信息無處不在,那么什么是光信息呢?你在使用雙筒望遠鏡看演唱會的時候,你在用數碼相機拍攝照片的時候,你在用DVD機看電影的時候,你就已經在不知不覺中和光信息打交道了。讓我們看一下DVD機是如何播放視頻的吧。當你按下DVD機上的“播放”鍵時,激光器發出的激光被聚焦到光盤上。光盤上有許多微小的凹槽,存儲著各種信息。光盤一轉動,凹槽就會反射激光,凹槽的深淺改變了光探測器檢測到的信號大小,這些信號被轉換成電信號后,通過DVD機送到喇叭或耳機、顯示器或電視屏幕中,你就聽到了美妙音樂,看見了豐富多彩的畫面。不要小看這個過程啊,其實它已經包含了“光信息科學與技術”的各個方面:有光的產生——激光器,有光信息的存儲——光盤,有光信息的傳輸——透鏡系統,有光信息的檢測——光傳感器,有光信息的處理——光電轉換,還有光信息的顯示——液晶屏幕。
光信息之前沿科技
光信息科學與技術的研究與發展不僅影響目前老百姓的生活,也影響著未來社會的進步與創新。該學科在高科技領域中也發揮著重要的作用,例如機器人視覺系統。
最近幾十年,隨著人工智能等學科的發展,機器人的研制也不斷取得新的突破,如今的機器人,只要你編好程序,它幾乎無所不能。但是在機器人視覺的研制上,人們卻碰到了瓶頸——你要想讓機器人舉起成百上千斤的重物或許并不難,但是要想讓一個鋼鐵零件組合起來的“機器”像人一樣看到這個世界,并對眼前發生的事情做出反應,談何容易?
在國外,曾有公司花費十年時間秘密研制出一個機器人,這個機器人身上背著電腦等儀器,靠著它們,機器人能在公司大堂里隨意行走,而不會碰到桌椅和盆栽,甚至可以自由地上下樓梯。在國內,上海某大學研制的機器人,則可以通過拍攝前方照片,返回到機器人本身的方式,讓機器人對路線做出判斷。如果這樣的技術成熟,便可以使機器人在一條彎曲無規則的道路上行進自如,這也是未來發展無人駕駛汽車的一個前奏。
光信息之課堂內外
【關鍵詞】光信息科學與技術專業 畢業設計 能力培養
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006-9682(2011)10-0083-01
重慶郵電大學于2001年設立光信息科學與技術專業,多年來為社會培養了一大批光信息技術人才。用人單位對光信息科學與技術專業本科畢業生的要求更趨于全面,不僅要求具有扎實的專業理論知識,而且要求具有更好的動手能力、創新能力、適應能力以及與人合作的能力。畢業設計作為本科教學中至關重要的最后一個環節,要求學生在教師的指導下,將本科階段所學的知識、理論、技能進行綜合應用,將理論和實踐進行充分結合,完成一個獨立的設計或實現一個完整的實驗項目,真正實現知識向現實成果的轉化。可以說,畢業設計是一扇窗口,其成果是對一個學校本科教學質量的全面綜合檢驗,同時也是用人單位選拔人才的重要依據之一。[1]因此,如何針對畢業設計中存在的問題采取措施提高本科畢業設計質量已成為新時代高等教育的一個重要課題。
一、目前光信息科學與技術專業畢業設計存在的問題
1.學習主動性不夠
部分學生認為畢業設計的好壞與就業無關,在思想上沒有給予足夠的重視;缺乏主動學習、自主獲取知識、廣泛汲取百家觀點并形成自己觀點的意識。同時,隨著就業壓力的日益增大,部分學生利用相對自由的校內畢業設計時間找工作、準備公務員考試或者研究生復試,在時間上很難保證畢業設計工作的深入開展。
2.學生綜合素質不高
學生專業知識學得不扎實,鍛煉機會相對較少,撰寫畢業論文時,由于專業知識不精、能力缺乏造成設計沒有深度和新意,只是照搬別人的觀點,更有甚者連基本寫作格式都不懂,寫出的文章內容不連貫,邏輯混亂。部分學生不知道在哪里查找專業文獻,看到外文文獻就喊頭疼,稍有新知識就感到無從下手,在文獻檢索、外文翻譯、學習能力、寫作及語言表達等方面素質的欠缺,限制了學生創新思維的發展,學生分析問題、解決問題的能力薄弱。
3.選題與實際結合不緊密
本教學部一共9個專職教師,而每屆的畢業生數量則在120人以上,由于學生數量與教師數量不成比例,通常一位教師要帶8位甚至更多的學生。教學計劃中要求每位學生獨立完成一個畢業設計題目,每年教師都要出大量的題目,要做到均來自于實際的科研項目是不可能的。因此,部分選題重理論、輕技能,涉及的實際問題較少。即便是選題來源于工程實際,教師提供詳細的任務書和設計指導書,明確設計要求,給定大致的設計方案,學生對教師給定的有關設計條件理解不夠深人,畢業設計只是在預定條件下的一次練習,與工程實際不能很好的結合起來,不利于學生整體素質和創新能力的培養。
二、提高畢業設計質量的措施
1.合理選題
選題階段是整個畢業設計過程的關鍵,課題選擇是否合適是畢業設計工作能否順利完成的先決條件。因此,提出畢業設計題目是指導教師開始畢業設計的第一項重要工作。指導教師應該緊密結合專業培養方向,提出的課題應該具有一定的理論深度,難易適中,盡可能聯系工程應用、生產實際和科學研究,[2]并對題目進行詳細的說明,如題目的類型、研究內容、實現方法、學生必須具備的專業知識和參考書目等,然后經院學術委員會審查后公布在網上。選題一定要公開、實行雙向選擇,為了避免多個學生選報同一個題目,要求每個學生填報三個選題志愿,最終由指導教師及全體教師權衡后進行分配。學生和老師的雙向選擇,最大限度的提高了選題的公正度和滿意度。
2.認真開題
選好題目后,指導教師下達課題任務。學生收到任務書后,開始查閱教師指定的參考資料,在深入消化的基礎上,提出設計方案或設計思路,并進行全面細致的論證,撰寫開題報告。針對課題任務,指導教師應引導學生利用所學知識多角度思考,尋求解決問題的不同方法,鼓勵學生不固守現有的概念,積極探索創新。認真做好開題工作,不僅可以激發學生的主觀能動性,而且能夠及時發現問題和不足,提高了畢業設計的質量和效率。
3.悉心指導
指導教師應幫助學生樹立正確的學習態度,把畢業設計工作放在重要位置。整個畢業設計期間,老師與學生應有定期的見面會,老師要詢問檢查學生畢業設計的具體進展情況,學生要向老師匯報自己的做法和存在的困難,教師針對學生存在的問題給予具體指導,及時指出學生沒有發現的不正確、不嚴密的地方,以及如何克服和改正錯誤的方法和途徑。要善于啟發學生獨立思考,啟發學生善于發現問題,鼓勵學生敢于發表自己的見解,開展相互討論和交流,并能針對一些重點問題進行深入鉆研。加強對學生畢業論文撰寫能力的培養,雖然各高校較詳細地規定了畢業設計論文的格式,但學生由于缺乏科技論文寫作方面的訓練,寫出的畢業設計論文在中英文摘要、結論撰寫、整體結構、專業術語運用等方面存在著較多問題,這就要求指導教師在畢業設計過程中有針對性的進行輔導,提高學生的科技論文寫作能力。
摘要:結合三峽大學光電信息科學與工程專業建設的研究與實踐,從專業定位與培養方向、教學內容與方法改革、實踐教學、教學改革
>> “大交通”背景下光電信息科學與工程專業建設改革探索 基于光電信息科學與工程專業大學物理教學的探索 基于光電產業需求的光電信息科學與工程專業的改革與實踐 基于就業為導向的光電信息專業融合式教學改革的分析與研究 光電信息科學與工程專業創新型人才培養體系的探索與實踐 地方高校應用型光電信息科學與工程專業人才培養的探索 面向應用型人才培養的光電信息科學與工程專業課程體系建設研究 光電信息工程專業實習教學改革的探索與實踐 以就業為導向的光電信息專業融合式教學改革探索 光電信息類本科專業實踐教學改革與體系建設 電子信息科學與技術專業校企合作辦學教學改革的探索 電子信息科學與技術專業建設與改革研究與實踐 電子信息科學與技術專業核心課程體系改革與研究 電子信息科學與技術專業(車聯網工程方向)導論課程教學研究和實踐 新生研討課“光電信息技術漫談與應用”教學改革和實踐 光電信息類“電磁場與電磁波”課程教學改革探討 信息與計算科學專業圖論教學改革研究 信息與計算科學專業實踐教學改革研究 材料科學與工程專業電子信息材料課程教學改革研究 光信息科學與技術專業多維實踐教學模式的探索與研究 常見問題解答 當前所在位置:.
[3]劉雁,藍嵐翎,謝世偉,等.光信息科學與技術專業課程體系的優化與實踐[J].中國電力教育,2011,(7):87-88.
考生信息:李雨(化名),理科考生,考分585分,不想學理學專業,不想就讀醫學類相關專業,院校暫定電子科技大學,專業暫定為通信類。
這是一張考生的信息搜集表。筆者發現,李雨的高考分差(注:高考分差=高考成績一所在省相應批次控制分數線)為585-518=67分,按理說李雨的高考成績已經相當不錯了,他可以選擇院校和專業的余地較大,為何他又偏偏對電子科技大學的通信類專業感興趣呢?難道是李雨真的對電子科技大學惰有獨鐘嗎?如果果真是對電子科技大學情有獨鐘,按照李雨的分數報考電子科技大學應該是非常有把握的,那他也犯不著來找“家長俱樂部”的老師啊?
帶著這一系列的疑問,筆者跟李雨和其父母進行了一次長聊。原來,他之所以最初選定電子科技大學的通信類專業,是聽周圍的大人們說該校的這個專業非常好找工作,而且該校的通信類專業實力很強,但他又對其他院校和專業知之甚少,不知道自己的選擇是對還是錯,于是又來到“家長俱樂部。尋求專家的意見。
清晰的設計流程
從與李雨及其父母的交談中了解到,李雨對提前批次錄取的相關院校和專業不感興趣,因此志愿設計中不考慮提前批次錄取的院校和專業。
在專業意向方面,除了理學專業和醫學類專業自己的確是不喜歡外,其他專業都還是可以接受的。當筆者問起,為何不選擇走出四川到外面看看時,李雨一臉茫然地告訴筆者:就是不了解外省的高校啊!不知道自己的分數能上哪些院校,所以到現在腦子里就只有電子科大。“外省的高校很多啊,你有沒有大致的院校范圍,比如某個城市或者地域范圍?”筆者試著引導他。“當然有啊,廣州、江蘇、上海,我當然想去這些地方啊!”“我也想去廈門大學,但估計不行!”李雨又小聲嘀咕道。根據李雨的描述以及分數情況,筆者為他整理近三年來,部分一本院校在四川的錄取情況:
考慮到李雨未來有出國和繼續深造的打算以及較高的分數優勢,筆者在整理院校信息時,首選了“985工程”院校。
在為李雨梳理院校的過程中,筆者再次詢問了他的專業意向。李雨告訴筆者,除了醫學和研究型相關專業外,其他專業都可以接受。由于四川的一本批次實行的是平行志愿。按照“沖、穩、保”的原則,筆者為他選擇的院校如下:
A志愿:廈門大學(專業志愿為:電氣信息類、電子信息科學類、建筑學、城市規劃、機械類、環境科學類,服從專業調劑);中山大學(專業志愿為:電子信息科學類、城市規劃、電子信息科學與技術、光信息科學與技術、環境科學類、生物科學類,服從專業調劑)。
選擇理由:廈門大學與中山大學地處經濟發達的廈門和廣州,并且這兩所院校歷史悠久,綜合實力較強,對外交流非常頻繁,這對考生以后的出國和繼續深造非常有幫助。
B志愿:東南大學(專業志愿為:自動化、電氣工程及其自動化、電子科學與技術、土建類、交通運輸類、測繪類,服從專業調劑)。
選擇理由:該校地處南京,是一所百年名校,其自動化、土建類等專業是該校的特色專業,專業實力很強。
C志愿:華中科技大學(專業志愿為:電子科學與技術、通信工程、電子信息工程、光信息科學與技術、電氣工程及其自動化,服從專業調劑)。
選擇理由:該校的電子科學與技術、通信工程、電氣工程及其自動化等相關專業為該校的特色專業,專業實力較強。
D志愿:電子科技大學(專業志愿為:通信工程、電子信息工程、電子科學與技術、微電子學、電氣工程及其自動化、電子科學與技術,服從專業調劑)
選擇理由:該校為“985工程”院校,其通信類相關專業實力很強,在行業內口碑很好。
E志愿:四川大學(專業志愿:電氣信息類、電子信息科學類、光信息科學與技術、高分子材料與工程、熱能與動力工程、水利類,服從專業調劑)。
選擇理由:該校為“985工程”的百年名校,且從該校近年來的錄取分差來看,遠遠低于考生的高考分差,因此將該校作為志愿的保底院校,應該是比較有把握的。
為了最大限度增加被錄取的幾率,各所院校都要求考生“服從專業調劑”。
在A志愿的選擇中,最終筆者和考生一起確定了中山大學。其理由是該校的醫學類專業實力很強,而且在其《招生章程》中明確規定:該校醫學類專業只錄取有專業志愿的考生,李雨的專業志愿沒有填報醫學類相關專業,因此醫學相關專業就不可能錄取李雨,這就最大化地避免了李雨與醫學類相關專業不期而遇。而廈門大學的醫學相關專業剛剛成立不久,考生對該校的醫學專業不太熟悉,報考的考生可能會比較少。以李雨的高考成績如果投檔到廈門大學,就很有可能被專業調劑。綜合以上情況,最終A志愿確定為中山大學。
1實驗設備和教學現狀分析
我校從2000年開始物理學(光信息科學與技術方向)本科專業招生,2005年正式開辦光信息科學與技術本科專業(屬電子信息類專業),2006年組建光信息技術實驗室,2012年更名為光電信息科學與工程專業,是湖北省高等學校戰略性新興(支柱)產業人才培養計劃本科項目。近幾年來,實驗室在中央財政支持地方高校發展專項資金、地方政府及學校大力支持下,投入1000萬元建設資金,在科研平臺、科學研究等方面都取得了較大進展。主要表現在:
(1)科研平臺建設初見成效,建有湖北省電工電子教學示范實驗中心、湖北省光電信息技術虛擬仿真實驗教學中心、孝感市集成光電子器件研發中心、孝感市大禹電氣校企合作研發中心等平臺。
(2)科學研究形成穩定且有特色的研究方向:光電材料與器件、光信息與光纖通信技術、激光與物質相互作用。
(3)實驗室組織專任教師和教輔人員多次修訂實驗教學大綱、實驗指導書,優化實驗課程體系,實驗教學質量穩步提高。目前我校光電技術實驗教學也面臨著不少困難:
(1)實驗教學手段比較單一,學生缺乏自主學習的平臺。
(2)光電信息技術實驗設備操作復雜,學生使用后設備損壞率較高,設備維護和維修成本較高。
(3)實驗教學內容相對滯后,教師的科研和實驗教學內容聯系不大。
(4)驗證性實驗較多、設計類實驗和創新性實驗相對較少,特別是和學生就業聯系比較緊的應用性實驗較少,難以激發學生的學習興趣。
(5)實驗教學人員的考核、激勵和培訓制度不夠完善,他們的積極性不高,而且不少專職實驗人員想通過攻讀博士學位轉為教學崗位,也對實驗教學人員隊伍穩定性產生了負面的影響。
2實驗教學改革建議
2.1改革與創新實驗教學方法
充分發揮以“學生為主體,教師為引導”的教學原則,利用我校虛擬仿真中心的資源,學生通過仿真課件進行自主學習,掌握實驗原理、步驟和注意事項等,改變以前學生實驗預習流于形式的不利狀況,大幅度降低學生誤操作的概率,從而提高設備的完好率。另一方面,教師可以建立網絡教學平臺,實現師生在線交流、答疑,學生提前預約實驗、實驗報告的提交和評價。這種虛擬交互平臺既可以滿足學生多層次的學習需求,又可以減輕實驗教師的負擔。此外,光電信息技術實驗中光學、光通信系統、光電子器件設計軟件如ZEMAX、OptiSystem、Optiwave(Rsoft)一方面可作為光電信息技術創新設計實驗和本科畢業設計平臺,另一方面還可對工程中出現的問題進行仿真分析,減少實驗和研究工作的盲目性,為學生畢業后進入相關領域和深造打下良好的基礎。圖1是采用Rsoft設計由兩個直波導與一個直徑為3.4μm環構成單環形諧振器,從圖中可以看出能量98%從第2個波導耦合輸出,實現下載(Drop)功能。
2.2優化實驗教學資源配置
及時補充和更新儀器設備,實驗教學內容與時俱進,滿足新世紀光電信息人才培養的要求。充分利用好現有的儀器,開足實驗項目,引導教師二次開發和利用損壞的儀器,提高設備利用率和師生的動手能力。與企業進行產學研合作,吸引社會資金援建實驗室,目前我校與湖北華中光電科技有限公司共建有“光電圖像處理實驗室”,與深圳迪斯聲學股份有限公司共建有“應用電子技術”實驗室。這些實驗室不僅可以為專業實驗課程提供服務,而且還可以為大學生創新創業訓練項目、大學生“挑戰杯”、大學生“光電設計大賽”提供設備和場地,同時教師也可以進實驗室進行科學研究,實現學校和企業的資源共享。此外,學院與深圳眾恒源照明、深圳迪斯科技、湖北華中光電等公司簽訂校企合作協議,與惠州雷士照明、中國南玻集團、昆山啟佳通訊、昆山仁寶集團、南京群志光電等20多家公司建立良好的合作關系,為學生自主擇業和就業創造了良好的條件。
2.3加強實驗教學和科研的互動
充分發揮科研對實驗教學的帶動作用,學院對科研課題和取得的技術成果轉化為實驗教學內容的教師給予一定的政策和資金支持[8]。學生從大一下學期開始,根據我院三個特色研究方向,自愿進入相關老師的科研實驗室,圍繞項目或自選課題進行科技查新、文獻閱讀與翻譯,同時在責任導師的指導下開展科學實驗研究。通過定期參加研究小組舉辦的學術交流活動,鍛煉學生的表達與演講能力。實踐證明,教學和科研的互動,不但可以將新的研究方法和成果引入到實驗教學中,還可以激發學生的學習興趣,開闊學生的視野,提高他們分析、解決實際問題的能力。近幾年來,通過實施科研創新實驗項目,我院本科生獲全國大學生電子設計大賽一等獎、“挑戰杯”大學生科技作品二等獎各1項。
2.4進一步完善實驗課程體系
根據我院現有的實驗條件、師資,在充分考慮實驗內容基礎性、操作性、先進性和趣味性的原則下,確立光電信息技術實驗的主要內容為激光技術實驗、光通信與光纖技術實驗、光電探測與控制實驗以及光電材料與器件實驗四個部分。體現了光電信息技術實驗中信息的產生、傳輸、處理、接收和應用的整個過程,遵循了由理論驗證到應用設計循序漸進的原則。建立以專業為基礎,應用提高、綜合設計、研究創新的實驗課程體系,合理安排驗證性、設計類和創新性實驗的比例。優化驗證類實驗對原理的體現,加大對設計類實驗思考的力度,強化綜合類實驗學生動手能力。
2.5培養一支高水平實驗教學隊伍