时间：2022-04-07 10:34:34
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摘要本文展望了21世纪微电子技术的发展趋势。认为：21世纪初的微电子技术仍将以硅基CMOS电路为主流工艺，但将突破目前所谓的物理“限制”，继续快速发展；集成电路将逐步发展成为集成系统；微电子技术将与其它技术结合形成一系列新的增长点，例如微机电系统（MEMS）、DNA芯片等。具体地讲，SOC设计技术、超微细光刻技术、虚拟工厂技术、铜互连及低K互连绝缘介质、高K栅绝缘介质和栅工程技术、SOI技术等将在近几年内得到快速发展。21世纪将是我国微电子产业的黄金时代。
关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片
1引言
综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。
50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（siliconage）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。
在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基CMOS电路为主流工艺；系统芯片（SystemOnAChip，SOC）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNAChip等。
221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺
微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。
自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE．Moore1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。
现在，0．18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。
21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。
目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。
随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，SiO2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀，SOI、GeSi／Si等与硅基工艺兼容的新型电路，低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。
3量子电子器件（QED）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域
在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术，可称之为“scalingdown”，与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面：
(1)量子电子器件（QED—QuantumElectronDevice）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αF），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。
因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。
(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。
量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。
以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管（CNT）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件，更难以集成。
目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。
QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。
4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点
在集成电路（IC）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（Cell－Lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代（即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒传输数据位数）。
正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（SystemOnAChip，简称SOC）概念。
系统芯片（SOC）与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。
SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（Top－Down）的。很多研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。
对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。
（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（FunctionalPartitionTheory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。
（2）IP模块库问题。IP模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（Fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（Chipless）的公司,专门销售IP模块。
（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术（gluelogictechnologies）和IP模块综合分析及其实现技术等。
微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，SOC技术已经崭露头角，21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。
在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（GlueLogic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。
5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点
微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是MEMS（微机电系统）技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。
微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。
MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。
MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年，全世界MEMS的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。
目前，MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。
当前MEMS系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有：MEMS建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；MEMS的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。
微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。
采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。
DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段，该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，DNA芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。
目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。
6结语
在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。
回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！
0引言
光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术［1］。它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示［2］。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的［3］。然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号，同时提高检测系统输出信号的信噪比。
1光电检测电路的基本构成
光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱，而且光探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中，因此，要对这样的微弱信号进行处理，一般都要先进行预处理，以将大部分噪声滤除掉，并将微弱信号放大到后续处理器所要求的电压幅度。这样，就需要通过前置放大电路、滤波电路和主放大电路来输出幅度合适、并已滤除掉大部分噪声的待检测信号。其光电检测模块的组成框图如图1所示。
2光电二极管的工作模式与等效模型
2．1光电二极管的工作模式
光电二极管一般有两种模式工作：零偏置工作和反偏置工作，图2所示是光电二极管的两种模式的偏置电路。图中，在光伏模式时，光电二极管可非常精确的线性工作；而在光导模式时，光电二极管可实现较高的切换速度，但要牺牲一定的线性。事实上，在反偏置条件下，即使无光照，仍有一个很小的电流(叫做暗电流或无照电流1。而在零偏置时则没有暗电流，这时二极管的噪声基本上是分路电阻的热噪声；在反偏置时，由于导电产生的散粒噪声成为附加的噪声源。因此，在设计光电二极管电路的过程中，通常是针对光伏或光导两种模式之一进行最优化设计，而不是对两种模式都进行最优化设计［4］。
一般来说，在光电精密测量中，被测信号都比较微弱，因此，暗电流的影响一般都非常明显。本设计由于所讨论的待检测信号也是十分微弱的信号，所以，尽量避免噪声干扰是首要任务，所以，设计时采用光伏模式。
2．2光电二极管的等效电路模型
工作于光伏方式下的光电二极管的工作模型如图3所示，它包含一个被辐射光激发的电流源、一个理想的二极管、结电容和寄生串联及并联电阻。图中，IL为二极管的漏电流；ISC为二极管的电流；RPD为寄生电阻；CPD为光电二极管的寄生电容；ePD为噪声源；Rs为串联电阻。
由于工作于该光伏方式下的光电二极管上没有压降，故为零偏置。在这种方式中，影响电路性能的关键寄生元件为CPD和RPD，它们将影响光检测电路的频率稳定性和噪声性能。CPD是由光电二极管的P型和N型材料间的耗尽层宽度产生的。耗尽层越窄，结电容的值越大。相反，较宽的耗尽层(如PIN光电二极管)会表现出较宽的频谱响应。硅二极管结电容的数值范围大约在20或25pF到几千pF以上。而光电二极管的寄生电阻RPD(也称作"分流"电阻或"暗"电阻)，则与光电二极管的偏置有关。
与光伏电压方式相反，光导方式中的光电二极管则有一个反向偏置电压加至光传感元件的两端。当此电压加至光检测器件时，耗尽层的宽度会增加，从而大幅度地减小寄生电容CPD的值。寄生电容值的减小有利于高速工作，然而，线性度和失调误差尚未最优化。这个问题的折衷设计将增加二极管的漏电流IL和线性误差。
3电路设计
3．1主放大器设计
众多需要检浏的微弱光信号通常都是通过各种传感器来进行非电量的转换，从而使检测对象转变为电量(电流或电压)。由于所测对象本身为微弱量，同时受各种不同传感器灵敏度的限制，因而所得到的电量自然是小信号，一般不能直接用于采样处理。本设计中的光电二极管前置放大电路主要起到电流转电压的作用，但后续电路一般为A／D转换电路，所需电压幅值一般为2V。然而，即使是这样，而输出的电压信号一般还需要继续放大几百倍，因此还需应用主放大电路。其典型放大电路如图4所示。
该主放大器的放大倍数为A=l＋R2/R3，其中R2为反馈电阻。为了后续电路的正常工作，设计时需要设定合理的R2和R1值，以便得到所需幅值的输出电压。即有
3．2滤波器设计
为使电路设计简洁并具有良好的信噪比,设计时还需要用带通滤波器对信号进行处理。为保证测量的精确性，本设计在前置放大电路之后加人二阶带通滤波电路，以除去有用信号频带以外的噪声，包括环境噪声及由前置放大器引人的噪声。这里采用的有源带通滤波器可选通某一频段内的信号，而抑制该频段以外的信号。该滤波器的幅频特性如图5所示。图5中，f1、f2分别为上下限截止频率，f0为中心频率，其频带宽度为：
B=f2-f1=f0/Q
式中，Q为品质因数，Q值越大，则随着频率的变化，增益衰减越快。这是因为中心频率一定时，Q值越大，所通过的频带越窄，滤波器的选择性好。
有源滤波器是一种含有半导体三极管、集成运算放大器等有源器件的滤波电路。这种滤波器相对于无源滤波器的特点是体积小、重量轻、价格低、结构牢固、可以集成。由于运算放大器具有输人阻抗高、输出阻抗低、高的开环增益和良好的稳定性，且构成简单而且性能优良。本设计选用了去处放大器来进行设计。
本设计选用了去处放大器来进行设计。
图6所示的二阶带通滤波器是一种二阶压控电压源(VCVS)带通滤波器，其滤波电路采用有源滤波器完成，并由二阶压控电压源(VCVS)低通滤波器和二阶压控电压源高通滤波器串接组成带通滤波器。
对于第一部分，即低通滤波器，系统要求的低通截止频率为fc，其传递函数为：
第二部分为高通滤波器，系统要求的高通截止频率为fc，其传递函数如下：
4完整的检测电路设计
本光电检测系统设计的完整电路如图7所示。为方便表示，电路中的R2、R3即为前面等效电路模型中的RT、RF。前级部分由光电转换二极管与前级放大器组成，这也是光电检测电路的核心部分，其器件选用高性能低噪声运算放大器来实现电路匹配并将光电流转换成电压信号，以实现数倍的放大。然而，虽然前级放大倍数可以设计得很大，但由于反馈电阻会引入热噪声而限制电路的信噪比，因此前级信号不能无限放大。
5结束语
本文研究了光电检测系统的原理和设计方法。通过从经济和实用的角度对相关的光电转换器件和前置放大器进行了选择和电路设计，从而确定了关键元器件的参数。实际使用证明：该设计可以满足一般光电检测场合的需要。
按照学校党委和学生工作处关于深入学习实践科学发展观活动的部署与要求，根据《*信息工程学院开展深入学习实践科学发展观活动的实施方案》和学生工作处《*信息工程学院学生党员深入学习实践科学发展观活动实施方案》，结合我院学生党员实际，特制定本方案。
一、指导思想和目标要求
我院学生党员的学习实践活动以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，全面贯彻党的十七大精神，高举中国特色社会主义伟大旗帜，紧紧围绕紧紧围绕“办有特色的高水平的人民满意的高等教育，实现建设特色鲜明的教学研究型信息工程大学”的目标，按照“党员干部受教育、科学发展上水平、师生员工得实惠”的总体要求，深入开展学习实践科学发展观活动。
针对学生的全面健康发展需要，组织学生党员认真学习科学发展观的基本理论，准确把握科学发展观的重大意义、科学内涵、精神实质和根本要求，充分发挥党员的先锋模范作用，坚持正面教育为主，突出实践特色，将学习实践活动与理想信念教育、学生党建、学风建设、文明修身等各项工作相结合，与学生的社会实践、科技创新活动相结合，与促进大学生成长成才相结合，与增强学生就业竞争力相结合，引导广大学生党员讲党性、重品行、做表率，知行统一，立志成才，积极为学校的科学发展建言献策，为创建优良学风、培养高素质优秀人才、推动和谐校园的建设和高水平大学建设作贡献。
通过学习实践活动，使学生党员的政治理论水平高于普通学生，遵纪守法观念好于普通学生，服务奉献意识强于普通学生，学习创新能力优于普通学生，充分体现学生党员的先进性和先锋模范作用。
二、大学生党员开展学习实践活动需要解决的重点问题
（1）通过学习实践活动，切实加强学生党员的党性修养，进一步明确努力方向，增强志愿服务、提高综合素质和保持学生党员先进性的自觉意识。
（2）解决学生党员发挥先锋模范带头作用不够的问题，进一步优化基层学生党组织设置，发挥学生党支部在学生党建和思想政治工作中的作用，创新党支部活动方式，完善学生党员经常性教育长效机制，增强学生党支部的凝聚力、创造力和战斗力，更好地发挥战斗堡垒作用。
（3）解决部分学生学习动力不足的问题，促进学风建设上新台阶。
（4）开展多种形式的科技创新活动，全面提高学生的创新能力和综合素质。
三、对象范围
学习实践科学发展观活动的对象范围是学院全体研究生党员和本科生党员。以学生党支部为活动单位，以学生党员为重点，带动入党积极分子、全体团员和广大学生积极参加学习实践科学发展观活动。
四、活动内容、时间安排和方法步骤
根据学校统一安排，本次学习实践活动历时半年，从2009年3月下旬开始，到8月下旬结束，分三个阶段进行。
第一阶段：学习调研（2009年3月下旬至5月上旬）
各支部要精心组织学生党员，采取个人自学、集中培训、专题辅导、集体讨论等形式，对学校、学院《实施方案》规定的材料进行认真的学习，并组织好以下各项活动：
1、学院成立学生党员学习实践活动工作小组，并制定实施方案。
组长：彭勇
成员：朱正华徐俊朱竞羽毕务忠代芯姜宇忠卓文君
王楠
2、认真开好动员大会，为学习实践活动开好头。
学院在3月31日下午召开学生党员和入党积极分子大会，学院党总支书记张斌兵同志作动员，对学生党员参加学习实践活动进行思想发动和全面部署。使全体学生党员明确开展学习实践科学发展观活动的指导思想、目标要求、基本原则和具体安排。
4月1日下午4：00召开全体学生党支部书记会，传达学院深入学习实践科学发展观活动第一阶段的具体安排。进一步明确要求，保证学习实践活动的效果。
3、将学习内容抓紧抓实。
以学生党支部为单位，采取集中学习和个人自学相结合的方式，组织全体学生党员认真学习学习党的十七大精神、等中共中央领导同志关于科学发展观的一系列重要论述。以十七大报告、《邓小平论科学发展》、《科学发展观重要论述摘编》等为主要学习内容，4月底之前，各支部组织全体党员进行一次集中学习讨论、参加全院党员的集中学习、自学时间不少于每周6小时。要严肃学习纪律，建立学习考勤制度，保证参学率。以科学发展观为主题，普通党员要做到参加一次动员大会，参加一次辅导报告会，参加一次专题组织生活会，参加一次主题研讨活动，为学校（院）发展提一条建议的“五个一”基本要求。
4、以丰富多彩的主体活动为载体，强化学习实践活动的效果。
（1）学院以学生党员为骨干组织广大学生开展一次以“学习实践科学发展观，红色记忆革命情怀”为内容的主题教育活动，以知识竞赛为活动形式。
（2）学院以党支部为单位，组织学生党员开展科学发展观之“寓科学于乐”、生活中的科学常识等系列活动，通过举办生活科学知识讲座，开展生活科学常识竞赛活跃校园内的科技氛围，引导大学生学以致用、用中求学。
（3）组织全体学生开展“安全意识进宿舍”活动。在学院分团委设立安全保卫部，并在各班学生中推选出安全保卫委员，制定相应的制度和职责，并邀请学校保卫处进行安全防范意识、安全保卫责任及法制宣传等方面的培训，旨在进一步提高学生的安全保卫意识，让学生知法、懂法、守法，让学生的安全、财产等到更好的保护，真正让学生受益。
5、开展支部讨论。
各支部统一布置学生党员根据中央相关文件和有关精神，围绕科学发展观，结合大学生培养现状，积极展开深入讨论。讨论题目如下：
科学发展观与高等教育改革
科学发展观与人才培养模式改革
科学发展观与办学特色和优势
科学发展观与大学生党员成长
科学发展观与大学生择业、就业、创业
科学发展观与家庭经济困难学生资助
6、深入调研。
在深入学习的过程中，以学生党支部为单位，组织学生党员深入广大同学中开展一次调研活动。调研以“坚持科学发展，加强学风建设，促进学风根本转变”为主题，围绕学校和学院在基层党组织建设、思想政治教育、学风建设等方面内容展开，在深入实际调查研究后实事求是地撰写出调研报告，并于4月30日之前以学生党支部为单位提交调研报告报学院党总支。
第二阶段：分析检查（2009年5月中旬至6月中旬）
1、学生支部在继续抓好学生党员学习的同时，要认真梳理同学和老师提出的意见，认真进行分析检查。
2、在分析检查的基础上学生支部安排学生党员在本支部范围内开展相互谈心、交心、沟通思想的活动。要根据同学和老师提出的意见和建议对照党员的要求，查找自身存在的问题和不足，明确自己在校风、学风和班风建设方面所承担的责任及努力的方向。
3、开展优良学风、班风创建活动。学生党支部要通过丰富多彩的活动，引导学生党员和广大学生将学习实践活动与创优良学风校风紧密结合起来，排查我校学生学风建设中存在的突出问题，有力解决好学风不正和校园不文明行为的问题。
4、支部组织专题组织生活会，开展批评和自我批评。
5、在本支部覆盖范围，组织部分非党员同学对支部工作，党员个人进行民主评议。
6、举行学生党员献爱心、义务劳动日活动。
7、毕业生党支部组织全体学生参加以“感激留给老师、关心留给同学、文明留给母校”为主题的文明离校活动。发挥学生党员联系宿舍制度的作用，及时发现并协助处理“特殊群体”中存在的不稳定因素。
第三阶段：整改落实（2009年6月下旬至8月下旬）
1、党支部组织党员按照要求参加学校、学院学习实践活动满意度测评。
2、做好工作总结。
学习实践基本完成时，各学生党支部要认真总结开展学习实践活动的有效方式和经验，撰写工作总结，并上报学院党总支。
3、暑假期间组织学生党员开展访问社区、访问农村活动，进一步深化对科学发展观的认识。
五、工作要求
1．学院成立学习实践活动领导小组，负责活动规划、组织协调。各学生党支部要高度重视学习实践活动，不走过场，不流于形式，确保活动取得实效。学习活动要做到时间、地点、人员、笔记“四落实”。
2．各党支部要根据学院党总支总体安排，针对不同特点创造性地设计活动方案，全面推进，开展行之有效的学习实践活动。
3、对于集中学习活动，要严格考勤制度，切实履行请假手续，并及做好补课、补学工作。无论是集中学习和自学都要认真做好学习笔记，撰写心得体会。
4．各党支部和学院新闻中心，要加强宣传工作，通过各种形式营造学习实践活动的浓厚氛围。学院将建立宣传信息上报、通报制度。
5．总结经验，系统提升。各党支部要按照学习实践科学发展观活动的目标要求及时做好分阶段和整体活动情况的总结工作，巩固学生党建制度成果。各学生党支部总结报学院党总支。
在2011年8月13日~8月20日于土耳其伊斯坦布尔举行的第三十届国际无线电科学联盟理事会上，中国电子学会成功申办第三十一届国际无线电科学联盟大会，并将于2014年在北京举行，这是有着近百年历史的、国际无线电领域最权威的科学大会首次在中国举办。
受中国科协委托和批准，中国电子学会代表中国申办第三十一届国际无线电科学联盟大会，中国电子学会URSI中国委员会主席吴健，中国电子学会副秘书长、URSI中国委员会秘书长林润华，URSI中国委员会各学术委员会主席、副主席及青年科学家等30多位代表参加了此次申办过程。参与本次申办联盟大会的国家城市还有加拿大蒙特利尔及日本东京。
中国电子学会URSI中国委员会主席吴健在理事会上做申办陈述报告，加拿大及日本两国也分别派代表做陈述报告。各国陈述报告后，理事会进行了紧张的投票环节。最终，中国北京以高票击败日本东京和加拿大蒙特利尔，顺利成为2014年URSI GASS的举办城市。在场各国家代表均报以热烈掌声祝贺中国取得此次会议的承办权。
此次成功申办是在中国科协的指导下，中国电子学会URSI中国委员会近20多年来不懈努力的结果。自1982年作为国家学会会员加入国际无线电科学联盟（URSI）以来，中国电子学会曾组团参加过历届国际无线电科学联盟大会，提交联盟大会申办报告共6次，但均落选。
国际无线电科学联盟 (URSI)作为直属国科联理事会(ICSU )的科学组织之一， 拥有42个正式会员，在国际无线电科学界具有崇高的科学地位和社会影响。中国电子学会受科协委托代表中国参加到该组织。
由国际无线电科学联盟主办的第三十届国际无线电科学联盟大会也同期召开。大会聚集了来自世界上42个国家和地区的约1400位无线电科学领域的著名学者、产业界知名人士、专业高层技术代表和青年科学家，与会者就世界国际无线电科学领域的发展与进步等议题进行了深入探讨。
本次国际无线电科学联盟大会还设有多场学术委员会报告及张贴论文展示环节，内容涉及电磁计量、无线通信系统与信号处理、电子学与光子学、电磁噪音与电磁干扰、电波传播、电离层电波遥感、等离子体波、射电天文学、生物医疗电磁学、雷达遥感、光学遥感等多个领域。各分会场学术气氛浓厚，来自无线电科学领域的专家及学者就相关领域问题进行了激烈的讨论，取得了很好的效果。大会期间，理事会还向对无线电科学领域做出突出贡献的青年颁发了青年科学家奖，中国有6位青年学者获此殊荣。
通过参加第三十届国际无线电科学联盟理事会和联盟大会，中国电子学会URSI各委员会了解了国际无线电领域的研究方向和最新成果，探讨了该领域的具体科研项目，促进了专门方向的国际合作与交流。第三十一届国际无线电科学联盟大会在北京的举行将为中国无线电领域与国际社会的交流与合作搭建更大更广的平台。
[摘要]电子学档是评价学生学业成就的重要工具之一，在阐述电子学档应用现状的基础上。引入绩效评价思想，设计、开发了基于绩效评价思想的基于因特网的电子学档系统E-portfolio。该系统以学生发展为本，倡导发展性评价与总结性评价相结合的原则，创建了一个全方位的网上评价社区。
[关键词]电子学档；绩效；评价；因特网；系统开发
档案袋是学生作品有目的的集合体，用来展示学生在一个或多个领域中的努力、进步和成就，、随着因特网技术与应用的迅速发展，电子学档应运而生，它允许开发者以多种媒体形式收集、组织档案袋内容(音频、视频、图形、文本)，基于标准的档案袋采用数据库或超链接将标准(或目标)、典型作业和自我反思之间的关系清晰地呈现出来。基于网络的电子学档则是利用网络和数据库技术，在一定学习目的之下，学习者对于学习过程中关于学习目的、学习活动、学习进步、学习成果等情况的记录，以及学生或他人关于学习过程和学习结果的反思及评价的集合体，其要素包括目标、读者、体现能力的证据、测评的标准和反思等。
一、电子学档及其应用现状
电子学档是随着信息技术(特别是网络和多媒体技术)的发展和应用出现的。国内外有关电子学档的研究与应用已初见成效，例如美国的Helen C．Barrett博士等人所做的研究，国内华南师范大学、上海师范大学、北京师范大学、华东师范大学等高校的专家学者都对电子学档做过相关的研究与应用。近年来，电子学档的实践研究比理论探索更为迅速，特别是在与中小学相结合的项目中可见一斑。
1．研究视角
电子学档应用的最终目的是作为评价的辅助工具。例如，华南师大所开展的一系列实验，并将其与学习管理联系起来。也有学者将电子学档作为教学软件的一员，即作为一种认知]：具。另外，也有专家利用电子学档的管理功能，在有关师资培训的网络课程设计中尝试应用学生电子进行模块设计，提供了一种新的设计框架。
2．功能模块
从已有的电子学档系统来看，其功能模块主要包括：作品提交、自评信息、互评信息、反思信息、展示网络日志、网络学习记录等。根据适用的对象不同，其功能模块也有所差异。但总体来说，形式较为单一，缺乏学校自身的特色，并且在模块的设计、对话的运用以及界面的设计上，设计者大多是从教师或家长的角度出发的，而不是从学习者的角度来设计的。因此，在某种程度上缺乏生动性和灵活性。
3．应用形式
从电子学档的应用形式上，可以分成以下四个层次。第一层次是单一的电子学档，诸如各种多媒体的、基于网页的个人作品或主页式的电子学档，这是目前应用较广的一种形式，也是比较容易实现的；第二层次是嵌入到大型管理系统或电子学档集里，国外许多中小学乃至大学都在使用这种电子学档集进行学习者电子文档的集成、展示、上传、评价等；第三个层次是多种媒体组合下的电子学档制作系统，类似于目前教学机构所使用的多媒体集成，这种系统能记录学习情况，并作出统计及分析，定期向老师、学生家长提供学习进度报告，协助监督学生学习过程；第四个层次就是一种集成化的多用户电子学档系统，展现学习者对学习历程和学习绩效的反思、评价和管理。
4．应用领域
从当前电子学档的应用来看，电子学档可用于信息化学习、个人发展、学习管理、学习交流、教学评价、信息技术教学等等，而主流应用莫过于教学评价的应用。目前，网络学习是电子学档应用最广的一个领域，即应用于中小学教学的混合学习(Blended-leaming)中。
综上所述，目前众多的研究者和应用者只是将电子学档作为一种评估手段，仅仅局限于“使用”阶段，并未真正将其融入学习者的学习过程，也未能提升为一种学习理念。因此，有些学者提出，要将学习、使用电子学档看成是一种信息技术环境下的新型学习和培训，真正做到“学会学习”。
二、绩效评价思想的引入
在信息化教育中，教学形式是以学生为中心的，学牛承担着自我学习的责任，他们的角色由被动的接受者转变为主动的知识建构者，并将最终培养成为具有处理信息能力的、独立的终身学习者。要达到这个目的，必然要对学生成长的各个阶段，每个阶段的各个不同时期，每个时期的不同活动制订切实可行的评价标准，绩效评价就为信息化教育注入了新的生机。
绩效是相对于一个人的工作而言的，即按照其工作性质，员工完成工作的结果或改造职务的结果。换句话说，就是指组织成员对组织的贡献，或对组织所具有的价值。绩效是结果、能力、态度、勤奋以及人际关系的综合体现，它不仅被广泛地应用于企业培训行业，同时也逐渐渗透到教育领域。网络环境下基于绩效的学习评价是运用系统方法，以学生为中心来研究其学习的背景、手段、方法，从而寻求适合学生的学习方式，考察学生学习质量，并根据评价的结果形成绩效改进方案从而促进学生的学习。
网络环境下基于绩效的学习评价主要由三方面的内容组成：
1．学生的学业成就评价
学业成就主要指学生在知识和能力方面的学习成绩。这和传统的学习评价内容相似，是定量评价的一部分。
2．学生的个性心理品质评价
当前，全球范围内将形成学生良好的个性心理品质这一日标提高到了前所未有的高度。对学生个性心理品质的评价主要是对学生的学习态度和学习兴趣，以及在学习过程中克服困难、持之以恒的品质的评价。对该项内容的评价主要采用定性评价。
3．学生的表现性评价
绩效评价主要是通过成果展示，进行“展示表现”为主的评价方式。信息技术环境下，“以学习者为中心”的教学方式强调学生是认知的主体，强调学习者与学习环境的交互作用。因此，通过与环境、学习伙伴、教师和家长的相互作用，从学习态度、相互交流、资源的利用等维度上进行质的评价。
由此可见，信息化教育中的学习评价不仅仅是一种量化的评价，更多的是质的评价。这为电子学档的设计提供了很好的导向作用，即在电子档案袋的设计过程中，不仅要关注学生的学业成就，更要关注学生的个性心理品质，而网上社区型的超越传统档案袋的电子学档则可以在这方面发挥重要作用。
三、网上电子学档的设计
以绩效评价思想为理念，以系统理论为指导，借鉴当前电子学档应用的成功做法和经验教训，笔者设计和实现了基于绩效的电子学档系统，也称为“电子成长记录袋”，简称E-portfolio。由于该系统的使用对象是中小学学生，系统在模块设计上应当针对他们的生理和心理特点，符合他们的兴趣爱好，激发他们积极参与的热情，在界面设计也尽量使用明快的色调和活泼的风格。系统的主界面如图1所示。
1．系统结构设计
在进行E-portfolio系统结构设计时，综合考虑需 求的各个方面，选择最为合理的系统结构。根据学校对系统安全性和交互性要求高、专业性强、数据处理量大以及长远规划的特点，系统采用基于B／S(浏览器朋艮务器)模式，开发技术采用ASP＋SQL，测试版采用ACESS数据库技术。ASP属于ActiveX技术中的Server端技术，在Server端自动产生和执行动态、交互式、高效率的站点服务器应用程序。由于ASP传送给用户浏览器的是程序的执行结果，从而可以保证网络的安全性，同时对客户端没有特殊的要求，而且维护相对简单，且支持跨平台。
2．模块结构设计
该E-porttblio系统的用户主要有四类：学生、教师、家长和系统管理员。根据用户的不同，系统所呈现的功能模块也有所不同，下面陈列了该系统设计的主要模块。
(1)公共模块
陔模块下设资料库、休闲所、艺术廊、读书室、动态新闻等栏目。
资料库包括：中华美德(记录及同学中的美德小故事，网络中的美德故事或视频)、大千世界(教育类的视频及文章)、总结交流(同学自己的学习经验及总结)、学生网页(学生自己根据系统提供的模板制作的网上家园)；
休闲所包括：八面来风(聊天室)、游戏地带(学生flash游戏)；
艺术廊是由学生的一些小作品组成，是学生展示才华和魅力的场所；
读书室则向学生推荐优秀书籍，并提供相关的读书资料。
(2)用户模块
学生、家长和教师通过主界面的登陆窗口分别进入到各自的界面，执行各自的功能。
学生用户：个人资料、通讯录、悄悄话、成绩档案(学生自己只能查看，每学期一份)、作品展示(在生活窍门、大千世界、学生网页、游戏地带、成功舞台等栏目中)、天天成长(同学的话、老师的话、家长的话、成长历程、不足回收站、打算小日历)；
教师用户：教师的个人资料、悄悄话、班级学生的通讯录、学生的成绩档案管理(任教学科成绩、本班素质发展水平报告单、本班综合评价表)、作品展示管理(中华美德、生活窍门、大干世界、学生网页、游戏地带、成功舞台)和天天成长管理(同学的话、老师的话、家长的话、成长历程、不足回收站、打算小日历)；
家长后台管理：个人资料修改、悄悄话、子女的成绩档案(子女素质发展水平报告单、子女综合评价表)、查看作品展示、天天成长管理。
(3)系统管理员模块
系统管理员执行的功能主要包括：系统信息管理、管理员管理、教师管理、班级管理、设置科目管理、信息审核管理、通知公告、读书室管理以及网站数据管理。
E―portfolio。系统的功能结构如图2所示。
3．功能特点
由整个系统的架构可以看出，该系统主要有以下几个方面的功能与特色。
(1)全方位的评价体系
该系统采用三位一体的评价方式，即教师、家长和伙伴共同参与评价，构成立体互动的评价方式。家长通过系统可以看到孩子公开的信息，使其对孩子的学业成就、身体、心理发展有一个全方位的了解，并可以将自己的意见反馈给教师和学生本人；学习伙伴可以通过对话的形式对作品、个人计划、学习情况提出意见，供参考；教师不仅看到了学生本人的成长历程，同时从家长、学生反馈的数据中获取大量有用的信息，为制订学生的下一个学习计划打下基础。全方位的评价不仅体现在评价的参与者上，而且还体现在评价的方式上。该系统不仅从横向、纵向两个维度全面记录着学生的学习成绩，同时也记载着学生的身体发育情况，使学生看到自己正在茁壮成长，并且对于学生的兴趣、爱好及其他的心理发展状况通过作品、作业和言论的方式记录在案，加强质的评价。
(2)记录成长功能
该电子学档要求学习者随时对自身的学习情况、心理以及日常行为进行反思，而且这种反思和评价贯穿整个学习的始终，电子学档可记录学习者的点点滴滴；同时，利用系统平台的记录功能记录和体现学习者在整个学习期间的阶段性成果，有助于教师进一步掌握学习者的整体情况。
(3)互动反思
该系统记录了每一位学生的所有记录，同时，教师、家长和学习伙伴可传送悄悄话，使每位学生看到自己成长历程的同时，也能够了解身边的亲人、老师和朋友是怎样评价他的，做到人性化和情境化的融合。系统还提供了不足回收站，让学生指出自己需要进一步努力的地方，并以此督促改进。
(4)辅助功能
八面来风、读书室以及个人资料的管理等为学生提供了丰富多彩的网络社区生活，这既可以增加同学间的交流，又可以丰富学生的业余生活，发展其兴趣爱好，为整个系统增添了无穷色彩。
四、网上电子学档的意义
该学习成长记录袋是在目前基础教育改革的背景下开发的，其使用对象是各中小学校。该系统不仅能多层面、多角度地评价学生的成长记录，为客观形象地反映学生各方面的进步、成熟提供了很好的平台，而且还增强了学生的自信心，提高了学生自我评价、自我反思的能力。同时，也为学生、教师和家长提供了交流、互动的舞台，增强学生的自我管理能力，并进一步地促进家校合作。
1．促进学生的转变性发展
在传统的教学中，评价只是作为区分等级和测定能力的工具，而在新课改背景下，学习是让学生进入主动探求知识的过程。因此，面对不同的问题情境，不存在单一的评价标准。初中阶段的学生，正处于转型期，除了学习成绩外，学生的身体发展、心理发展都至关重要，这关乎青少年的身心健康发展。学生由自己的成长记录袋当中看到自己生理、心理和成绩的健康成长，才能促使其建立“挑战性”的新起点。
2．用“对话”实现评价的基本活动
所谓对话，即主体之间通过互动进行意义的重构，而不仅仅是语意―亡的交流，更不是权威的征服。在这个社区里，学习者可以通过网络上传自己的作品、发表言论，对自己的作品和资料拥有修改权，这种有意义的超越时空的对学习者的身心健康的发展具有很大的意义。
3．利用评价的多元性实现自我反思
评价的多元性表现在不仅是教师评价学生，还有家长、其他同学的参与。E―portfolio在提供个人隐私保密的同时，学习者均能看到其他人公开的作品和评价，促使其进行自我反思。对任何人的评价都必须建立在学习者的自我反思的基础上，最终才能实现自我意义的建构。因此，通过师评、互评、自评等能使学习者积极参与其中。
4．建立一个开放的学习评价社区
E―portfolio。不仅能提供一个评价学习成就的场所，更重要的是为学生创设了一个学习评价的社区，是学习者展示自己，反省自己，重新树立形象的平台，也为家长、教师、学校以及学生提供了一很好的交流平台，促使家校的进一步合作。
摘要：基于微电子学概论课程的特点，介绍了微电子学概论课程多媒体课件的设计方法与过程，从教学实际出发，精心组合多媒体中的各要素，实现课件最优化，为学生的自助式学习提供一个具有交互式功能的多媒体课件系统。
关键词：微电子学概论；多媒体；交互式
随着信息技术的飞速发展，传统的教学方式已经很难适应现代教育的需要，将多媒体技术应用到教学过程是弥补传统教学教育方式的诸多不足，提高教学效果的有效手段。多媒体课件是开展计算机辅助教学的一种基本的教学软件，其设计方法直接影响到课件的开发质量和课堂教学的实际效果。
微电子学概论课程的主要内容包括了微电子技术的发展历史、半导体物理和器件物理基础、集成电路基础、集成电路制造工艺、集成电路及系统芯片（SOC）设计方法学及设计技术、微机电系统（MEMS）技术、封装技术、微电子技术发展的一些基本规律等，是一门与实际联系很紧密，形象化教学素材十分丰富的课程，将这门课程开发转化为多媒体CAI课件对提高教学效果、教学质量非常有益。
一、多媒体课件设计的指导思想
现代教育观念强调素质与能力的培养，重视学生在教学活动中的自主活动，要求将学生作为教学的主体。为此，应该把“以学生为主体，以教师为主导”作为多媒体课件设计的指导思想，把它设计成助学式的并且具有交互功能的课件[1]。此外，多媒体课件必须既符合相关课程的特点，又符合一般教学规律，且利用多媒体计算机辅助教学的多种技术手段进行设计和制作。对于微电子学概论课程，多媒体CAI课件应该满足以下基本特点：
1.微电子学概论课程中的版图技术、制造工艺、器件、封装等内容均需要演示较为复杂的图形或过程。因此，需要充分利用多媒体技术，将图像、动画、音频、文字、视频等进行合理的处理，做到图文并茂，形象生动，以有助于提高教学质量。
2.多媒体CAI课件应当有丰富的信息资源，便于扩大学生的知识面。在传统的教学中，信息来源非常有限，且缺乏灵活性、方便性和交互性；随着信息技术的发展，教师可以通过更多的渠道获得文字、图像、音频、动画、视频，甚至三维虚拟现实等多方位信息用于多媒体课件制作，使教学内容更丰富，教学方法灵活多样[2]。
3.微电子学是一门发展很快的学科，所以多媒体课件需要及时更新。由于受到教材限制，传统教学方式所覆盖的教学内容、教学深度和广度都十分有限。而多媒体技术可采用硬盘、光盘等存放教学内容，易于从互联网获取更新的信息，具有强大的可扩展性，便于教学内容的及时更新，这是传统教材所远远不能达到的[2]。
二、多媒体课件的设计制作
多媒体CAI课件制作的基本过程是：首先，用相应的计算机软件对文字、图形、图像、音频和动画等各种素材进行采集或制作。其次，根据教学大纲的要求，把教学内容编写成脚本，设计好计算机每一屏幕所要呈现的教学内容，并且把教学信息链接成网状的、非线性的教学程序。最后，用多媒体素材编辑合成软件将各种教学信息素材连接成完整的多媒体应用系统[1]。
目前市面上可用于多媒体应用程序创作的软件工具非常多，Authorware是一款交互式多媒体应用程序创作工具，它能够很好的支持多种格式的多媒体文件，并能够把这些多媒体文件集成到一起，起到丰富课堂内容优化课堂结构的作用[3]。通过Authorware实现微电子制造过程真实情景的再现和元器件内部载流子运动的模拟，有利于培养学生的探索、创造能力。
（一）素材的采集及制作
多媒体素材的采集和制作是CAI课件设计制作的前提。采集即收集各种相关材料如视频、音频、彩色照片等，而制作则是将多媒体素材转换为计算机所能识别形式的过程。
多媒体课件需要大量各种各样的素材，如声音、视频、图形图像、动画等等；对于微电子学概论课程而言，可有制造工艺流程录像以及版图层、封装结构、器件结构等各种各样的图形及动画。因此，素材的收集及制作需要大量的时间和各种各样的渠道，在平时应注意收集归类，以便日后方便使用。对于文本、图片资料可以用扫描仪等设备将书本内容直接扫描即可；但是对于制造工艺流程录像，则需要通过互联网获得；而一些演示器件内部载流子运动过程的动画，则需要亲自制作。但是，直接扫描和互联网得到的数据一般是非常原始的，必须经过处理过程才能用于多媒体制作。部分素材则需要采用专门软件进行设计制作，才能更好地满足多媒体课件系统的需要[2]。
（二）脚本的设计
多媒体课件软件脚本的设计应建立在对学生的学习心理和学习方式充分了解的基础上。对教学方式的描述，教学内容取舍的决定应具有很强的针对性，做到重点突出、中心明确、层次分明，并注重启发学生的思维，引导学生应用所学知识去创造性地分析问题、解决问题。因此，多媒体课件软件脚本的创作一般由教学实践经验比较丰富的教师来支持完成[2]。
（三）多媒体应用系统设计
一个助学式的并具有交互功能的多媒体课件应形成一个完整的系统，该系统在功能上应包括课件演示、动画演示、习题系统和课件管理等部分，并具有一个与之密切相关的多媒体文件集合。在完成多媒体课件素材的采集及制作和脚本的设计后，采用多媒体素材编辑合成软件将各种教学信息素材连接成完整的多媒体应用系统，使学生能够通过网络进行学习、作业以及答疑解惑。
三、多媒体教学课件设计总结
一个良好的多媒体课件要能够发挥教师的引导作用，充分发挥学生的主观能动性，要以学生为中心，让学生自己思考，通过丰富的课件内容去感知知识的内涵。此外，一个成功的多媒体课件更离不开教师的精心设计，使教学情境环环相扣，引导学生积极的思考，最终达到掌握知识，应用所学知识去分析问题、解决问题的目的。
多媒体课件虽然种类繁多，但其目标始终是为教学服务，优化课堂教学结构，提高课堂教学效率，既要有利于教师的教，又要有利于学生的学。因此制作多媒体课件要根据课堂教学的特点遵循教学性原则、控制性原则、简约性原则、科学性原则和艺术性原则等基本原则。
四、结束语
多媒体教学提供了一种学生主动参与、师生互动、协同学习的良好环境，运用多媒体教学，具有传统教学手段不可比拟的优势。在微电子学概论课程中采用多媒体CAI教学，既节省了很多板书和作图时间，又可以借助动画、视频等多媒体技术直观地表现课程的重点、难点，使学生易于理解和记忆，取得良好的教学效果。
摘要：本文介绍了我院在教学改革中引入电子学习系统平台作为教学手段的扩充，充分体现了以教师为主导，学生为主体的现代教学理念。实践表明，扩大了课堂和实验教学效果，学生的认知能力和创新能力得到了明显的提高。
关键词：认知能力；创新能力；电子学习系统；建构主义
现代教育的目标是培养具有认知能力和创新能力的高素质专门人才，传统的教学模式已经不能满足要求，因此，必须在教学实践中引入新的教学理念和方法。与此同时，科学技术的发展也带动了教育信息化的发展，使得先进的信息技术能与革新的教育理念和优质教学内容相整合，产生更加适合高素质人才能力培养的教学模式和效果。
1建构主义理论与现行教学方法融合
现行教学方法以教师为中心，充分发挥了教师“授业”的作用，“授业”的依据是明确的教学目标，但此模式没有注重培养学生思考和探索的兴趣与能力。建构主义理论则侧重于使学生主动完成意义建构，教师的角色转变为学习的辅导者，学生的自主性和学习兴趣能得到培养，但对于有重要意义的教学目标及目标指导者教师的作用没有得到应有的重视。探索将现行教学方法与建构主义学习理论相结合，形成充分发挥教师的主导作用和确立学生的主体地位，培养认知能力和创新能力的现代教学理念。
计算机教学尤需注重能力培养。计算机知识更新快，新技术不断涌现。如仍依传统“填鸭”式教学，在有限的课时内既要讲授相对稳定的基础理论，又要讲解新知识、新技术，是无法获得良好的教学效果的。因此，教师在课堂教学时应使学生掌握课程知识整体框架，并有选择地讲解重点和难点，然后引导学生利用计算机和网络等进行自主学习和协作学习。
在教学理念上，要明确教师的主导作用和学生的主体地位；在教学方法上，要对传统的教学手段进行扩充。将先进的信息技术与教学内容相整合，形成具有支撑环境、学习工具和系统管理的教学平台，以及内容丰富、便于使用和共建共享的教育资源库。
现在正在兴起的电子学习系统(e-Learning)就是这种教学理念和方法的一种实践。电子学习系统成为学习知识、培养认知和创新能力的平台，它能最大限度突破课堂教学时空限制，将有限的课堂教学与自主和协同学习相结合，随时随地满足师生的教学需求，让学生在学习过程中
巩固课堂教学效果、探究新的知识，自觉发现、分析和解决问题，学习知识和培养自己能力。
2电子学习系统
教学需求引发科学研究，科研成果促进和反哺教学改革。我们研发的电子学习系统是这种教学与科研互促的平台，目的是为了培养具有认知能力和创新能力的高素质专门人才。它为电子学习提供支持情景创设、信息整合、资源共享、交互协作的教学环境、工具、资源和管理，主要功能如下。
2.1网上电子学习平台
电子学习系统平台包括与教学相关的综合功能，多种学习方式有利于激发学生的学习兴趣，让学生有意识地锻炼自己的认知能力，推动他们进行更深更广的研究。多种教学手段能让教师更有效地进行备课、上课、作业、答疑、评测、考试和管理，学生是相应教学的实施对象。平台如图1所示。
2.2教育资源库共建共享
教育资源库能为学习者提供内容丰富，数量庞大的学习资源，包括课堂教学录像、课件、作业、试题、实验、案例等。除了课堂讲授的主题知识外，资源库还容纳了相关知识以及师生上传的资源。学习网站上的内容还能实时或及时更新，便于师生对新知识、新技术的理解和运用。
2.3丰富的协作交流手段
学习的过程也是讨论和交流的过程，不同观点的碰撞和辩论可以补充、修正和加深学生对问题的理解，并使学生能从多种角度看问题，有利于产生创新性思维。基于互联网的电子学习平台能为师生之间以及学生之间的互动沟通提供多种实时和非实时的交流手段，如聊天室、BBS、电子白板、网络电台、E-mail等。
相对于其他教学手段，电子学习系统较充分地体现了教师为主导，学生为主体的教育理念。在学习平台上教师主要任务有两个，其一，参与设计教学目标和知识框架；其二，引导学生解答在学习过程中出现的问题。学生则根据自身情况，在教师的指导下制定学习计划，选择学习策略，完成学习任务，评价学习结果，并据此对自己的学习过程进行调整。这样，以教师课堂教学为基础，通过使用电子学习平台，巩固和扩充学生课堂所学的知识、训练学生的认知能力，开拓学生的视野，激发学生的创新性思维。
3电子学习系统在计算机教学中的应用
我们以“微机系统与接口技术”课程及其课程群(如图2所示)为例来展示电子学习系统在计算机教学中的应用情况。“微机系统与接口技术”是应用微处理器和接口技术设计各种功能模块、组成微机系统的基础。因此，在教学中不仅要对微处理器、接口技术和微机系统进行介绍，还要注重它与课程群中其他课程的关联，以便学生能对微机系统乃至各种计算机系统形成整体的认识。该课程难点较多且不易理解，学生很容易产生畏难情绪；并且该课程又是一门实践性、系统性强的课程。教学实践和教学改革的需求促使我们研究开发并在计算机教学中全面引入电子学习系统。
3.1教学环节
在教学环节上主要使用的是教学支撑环境和课程开发工具。教学支撑环境能为学生提供与现实学习基本一致的情境，它是实际学习环境的仿真与扩展。课程开发工具主要用于教师进行课件制作等备课活动，以便提供图文声像并茂的网上课程；也为学生提供相应学习环境和工具。
(1) 课堂教学与自主学习
在进行课堂教学的同时，教师将教案、课件以及录像上传到电子学习资源库，学生可以通过网站点播和下载所需的学习内容；也可以自主选择与课堂学习主题密切相关的问题作为学习内容。学习策略也是多样的，有知识型、趣味型和研究型。比如，对于微处理器的学习，在课堂上主要讲解的是Intel公司的32位微处理器，对于新出现的多核处理器等只作了一些介绍。为了弥补不足，教师可以将更详细的资源上传到电子学习资源库，然后学生通过选择相应的学习策略来深入了解多核技术和并行编程、64位微处理器、AMD等公司的微处理器系列。而这些新技术、新产品可以随时在电子学习系统的资源库中更新和增加。
此外，教师可以根据教学效果、学生需求以及技术发展的情况，通过系统的多媒体教室开设专题大讲堂，学生可有选择地参加大讲堂学习自己感兴趣的新技术，扩大知识面。在学习期间学生还可以根据学习的效果，对学习计划和策略做出相应的调整。
(2) 作业评阅与辅导答疑
教师在系统平台上给学生布置作业，并规定提交时间，学生完成作业后提交给系统。教师可以进行网上评阅，而学生也能及时看到评阅结果。通过这种方式能加速课后作业的反馈，使教师和学生都能及时了解教学效果并对教学和学习进行调整。
学生在学习过程中会产生各种问题，若不能及时对这些问题予以解答，将会影响其对后续内容的理解。比如，如果学生不能很好的理解32位微处理器的几种工作模式，那么就会影响后面对中断、DMA等内容的学习。这时，学生可利用辅导答疑提问，教师可以在线回答，也可以由系统从资源库中查找相应或相近的答案反馈给学生，问答过程可反复进行。
(3) 自动组卷和在线考试
电子学习系统试卷库中的试卷可以利用相应的工具手工制作生成，也可以通过电子学习平台提供的组卷工具自动生成。通常情况下，根据考试目标我们只需要设置试卷的一些整体属性参数和题型结构参数，便可以快速组成一份满意的试卷。
目前，我们主要将在线考试用于学生的平时自测和阶段考试，经教务部门批准，也可推广到期终考试等。学生自测可以在课后任何时候进行，而阶段考试和期终考试则有规定的考试时间和地点。考试完成后，学生可以提交给系统等待教师批阅，批阅的结果也会及时反馈给学生；对于自动组卷生成的试卷可以对照标准答案自动评分。
在上述学习环节中，学生可以形成对概念的多角度理解，并与具体情境联系起来，形成背景性经验，这将有利于学生在面对具体问题时建构解决问题的思路和方法。
3.2实践环节
(1) 教学实验
除了学习理论知识和培养认知能力之外，我们还利用电子学习系统的虚拟实验室辅助实物实验来培养学生的动手能力和创新思维。在电子学习平台上设置的虚拟实验室，既能进行每个章节的专题实验，也能进行综合实验，它与实体实验室互为补充。
学生在实体实验室进行专题实验后，可以利用虚拟实验室对实验内容进行仿真，探究同一个问题可能存在的不同解决方案。综合实验涉及的知识点范围较大，设计需要的参数和要调试的硬件部件较多，程序也较复杂，在有限的时间里，学生往往无法完成设计的实验过程和得到理想的实验结果。将电子学习平台引入教学后，学生可以先在虚拟实验室中模拟实验过程，对程序进行初步的调试，然后再在实体实验台上进行操作，实验的效率得到很大提高。
(2) 科研实践
电子学习系统中计算机系统课程群的丰富教育资源激发了学生科研的兴趣，他们在教师引导下进行更深更广的研究活动。学生们积极参加学校大学生科研立项、学院大学生业余科研项目，以及微软创新杯等各种计算机仿真大赛、嵌入式大赛，均获得了优秀成绩。他们在毕业实践中都参与到教师的科研团队，写出有价值的毕业论文并获奖，有些本科生还被推荐成为免试研究生。
4.3教学效果
电子学习系统引入到计算机教学中是对现行教学手段的一个有力扩充，教学效果很好，大学生的科研也出现了更多成果。
(1) 教师与学生的知识结构发生了变化
教师角色的转变，对其自身素质和知识提出了更高的要求。教师如果只了解本课程的知识是不能满足要求的，一是需要从总体上把握专业知识结构以及本课程群中课程之间的联系，二是不断追踪本学科发展的前沿，这样才能从整体上对学生的学习研究加以引导。学生不再是了解知识点，而是以点带面，以面带全，以整体知识框架为基础，熟悉、掌握并进而探索新知识、新发展。
(2) 学生对课堂教学的兴趣明显提高
由于通过电子学习系统接触到了丰富的、直至前沿的学习资源，使学生更有兴趣探究问题和带着问题到课堂听课。学生对课堂教学兴趣的提高，促进了师生在课堂内外的互动，使得学习氛围更加浓厚。学生对教学的评价也由过去的“太枯燥，不知道要怎样应用学到的知识”转变成为“能结合现在实际应用和未来发展情况讲解课程内容，学以致用，课堂效率高”。
(3) 教学与科研相互促进
教学改革促进了科技创新，我们研发的一系列电子学习、网络远程教育国家及省部级项目都源自计算机教学改革；而这些科研成果又反过来促进了教学理念、结构、方式和手段的改进。电子学习系统的研制和引入促进了教师知识结构的变化，教师专业知识的深度和广度有了很大的扩展，教师在教学过程中更加注重基础与前沿的结合、理论与实践的结合，在教学方式上也更加注重用多种方式进行知识讲解与思维引导。
(4) 学生的知识、素质和能力得到较大提高
我们在2005年将电子学习系统引入到计算机系统课程群的教学中，三年多来的使用结果表明，该系统对提高学生的认知和创新能力有着积极的作用，并在有力促进了学生的科研活动。比如课程群老师指导的毕业设计，2006年在省级毕业论文评奖中，一等奖1人，三等奖1人，提名奖4人；而2007年获得的一、二、三等奖分别提高到2、3、4人，学士论文质量有了较大的提高。又如教师指导的智能垃圾箱及其监测系统设计、Smart Library System、Learn Language Assistant(微软2007嵌入式设计大赛中位列全球前200强)、盲人学习帮助器、Acme Rural Education System等项目都是优秀的本科生科研成果。
4结束语
实践表明，将电子学习系统应用于计算机教学活动，体现了教师为主导和学生为主体的教学理念，能让学生掌握系统的专业知识和了解知识的新发展，对培养学生的认知和创新能力有着积极的作用。
关键字：电子学籍/IC卡
从五指山野菜、菠萝，到近日的香蕉有毒事件，海南农产品屡遭一些失实报道的损害。为此，海南省农业有关部门近日表示，海南省的农产品马上会推行农产品“身份证”(条形码)制度，将农产品的产期、规格、售价、产地等信息编码上网，在网上可以查到该产品出自哪里，十分便于监督管理和电子商务的开展。
每年到了小学升中学的时候，总会有许多学生家长想利用各种关系来打破按区域就学的规定，把孩子的学籍转到自认为较好的学校去。这一现象将随着电子学籍的出台被改变。
电子学籍这一信息化手段的应用，有望从根本上制止屡禁不止的非正当途径择校问题。在北京市2007年的小学升初中工作中，第一次使用的学生电子学籍管理系统，就是对按照规定方式升学就位的学生建立学生电子学籍，中学录取后的学生电子档案，学校只有补充或修改内容的权力，而不能随意增加或者减少一个电子档案的内容，同时这份电子档案还将作为3年后学生中考报名的依据。这项工作的关键是要做好IC卡的信息提取和信息导入。学生的始发地是哪个学校，在IC卡里必须得到真实、明确的记录，然后，由学生所在的区县教委，根据就近划片的原则，将该学生导入合适的学校，如果学生拒绝按照导入的学校报到，其他的导入系统对该IC卡不能识别。所用的卡一旦被识别，该卡存储的当年入学信息立即被清空，这也就意味着每个学生只有一次刷卡机会。
对于实现公平教育而言，电子学籍IC卡的出现确实是一件简便快捷的好方法。随着银联卡、公交IC一卡通、通用病历等信息技术手段的应用，信息化已经不仅仅是技术问题，而是一种制度和观念的变革和更新。美国和加拿大早在上个世纪就开始实施社会保险号码唯一的办法，但是它的功能要远远超过我国现行的身份证。美国和加拿大的社会保险卡是公民的最基本的证件，相当于一个人的电子档案。每个公民出生都要到社会保险部门办理保险卡，每个公民终生只能有一个保险卡号(SSN)，它可以用于个人生活的所有领域，如医疗卫生、银行存取款、工作申请、移民申请、升学转学等等。而我国目前的身份证虽然有唯一的编号作为识别，但还没有电子档案的功能。
回头我们再来看这个电子学籍，它的功能可以逐步完善起来。也许未来，它应该能够从每个孩子上学的第一天起，到他参加工作为止，所有的教育记录都能够用一张小小的IC卡记录和保存。同时，这张卡还具备与教育相关的各类功能，例如报考、录用、参加各类等级考试等，相当于一个学生身份证。这个卡的内容还可以更丰富，比如对学生开放和优惠的场馆门检、寒暑假的火车票学生优惠卡等针对学生群的功能都整合起来，集中在一张卡上。
信息化给我们的生活带来越来越多的便利，未来，更多的社会行为，应该都能够整合成一卡通。这样，既能提高工作效率，也更能体现政府执政为民的精髓。
中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室成立于1987年。实验室面向国家战略需求和世界科技前沿，开展基础性、战略性、前瞻性的研究工作，致力于提高我国传感技术的自主创新能力和国际竞争力，推动我国传感技术的应用和产业的发展，为国民经济建设服务。
中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室立于1987年，实验室面向国家战略需求和世界科技前沿，开展基础性、战略性、前瞻性的研究工作，具有电子学、信息技术、生物技术、化学、材料科学等多学科交叉的综合优势，在微纳传感器及微系统的研究中获得巨大进展，取得了突出成绩，逐步形成了以基于微纳加工技术的微传感器和微系统为主要创新方向的研究特点，并已成为国内外广泛认可、具有一定国际影响力和较强竞争力的传感技术研究基地，同时形成了具有一流人才与完整学术梯队以及先进仪器设备与科研条件的国家级研究基地。
传感技术国家重点实验室侧重进行传感器的新原理、新方法、新技术、新器件、新系统的研究，实现传感器的微型化、集成化、智能化和网络化。
实验室自建立以来得到了迅速发展，先后承担和完成了“973”、“863”、国家自然科学基金、重大专项、国家科技攻关等一批国家级科研项目，在新型传感器和微系统研究领域取得了一批有特色、高水平的创新性研究成果，如电场传感器及系统、SPR生化分析仪、生物传感器及系统、气体传感器及系统、微流控芯片系统、集成气象传感器、高精度压力传感器、微惯性传感器等，具有雄厚的研究基础和技术攻关与自主创新能力。
实验室现有面积4000多平方米，其中1000平方米超净间，拥有一条完整的微电子机械系统（MEMS）加工工艺线，具有先进的工艺和测试设备，形成了一整套加工工艺规范，具备各种微结构器件的加工能力，并提供传感器及系统的设计、加工、封装等服务。
电场传感器
实验室研制出多种新型电场传感器，电场传感器在雷电预警、智能电网、气象预报、工业静电测量等领域具有广泛的应用前景。
高精度谐振式压力传感器
实验室研制出电磁激励、电磁感应检测的硅微机械谐振式压力传感器，可广泛应用于工业控制压力测试、大飞机气压高度计、天气预报气压检测、压力校验仪等。
抗高过载微惯性传感器
实验室研制出扭摆式抗过载微型加速度计和电磁式振动环微机械陀螺仪，抗过载冲击大于10000g，主要应用于惯性制导及惯性测量系统。
气象传感器
实验室研制出温度、湿度、压力单片集成传感器和固态仿生集成风速传感器芯片，主要应用于探空气象参数监测。
水污染监测传感器及系统
实验室研制总磷传感器、COD（化学耗氧量）传感器、磷酸盐传感器，用于水环境与水污染实时现场在线监测。
气体传感器
实验室研制出MEMS半导体金属氧化物气体传感器和固态电解质气体传感器，用于乙醇、CO、氨气等微化品和有毒有害气体检测。
微流控芯片系统(uTAS)
实验室研制出集成样品血样预处理芯片、集成光纤电泳芯片、微泵等微流控芯片系统，主要应用于疾病检测、食品安全等领域。
低成本手持式生化检测仪
实验室研制出手持式生化多参数检测仪和糖化血红蛋白检测仪，适用于个人、家庭、农村、社区便捷、廉价的预测和诊断。
SPR（表面等离子体谐振）生化分析系统
实验室研制出便携式、电化学联用、高通量等具有自主知识产权的系列SPR生化分析仪，可广泛应用于药物筛选、环境检测和食品安全检测等领域。
集成光波导生化检测仪
实验室研制出具有自主知识产权案的集成光波导生化检测仪，可开发出面向众多应用需求的低成本、便携式、快速检测装置。
离子迁移率谱仪（IMS）
实验室研制出离子迁移率谱仪（IMS），可实现对胺类、农药、神经药物、化学战剂等物质的检测，应用于痕量物质实时现场快速监测。
摘 要：英语口语表达能力是大学生和用人单位关注的主要英语应用能力之一。能否流利顺畅地用英语进行交流与大学生毕业后待遇和前途发展直接相关。但是，目前大学生的英语口语表达能力普遍欠缺。本研究在分析学生口语表达能力缺乏原因的基础上，提出基于电子学档的大学英语口语翻转课堂教学模式。这个模式可以充分利用计算机互联网技术，增强学生的口语输出量，提高口语表达能力。
关键词：电子学档；口语；翻转课堂
一、引言
大学英语课程是大学生们比较重视的公共基础课。但是由于长期以来的应试教育思想的影响，大学英语教学很难彻底摆脱应试教育模式，学生英语应用能力的提高并不乐观。其原因主要归结于大学英语大班制教学，学生课堂口语表达机会少，无法有效激发学生的积极性和以四级为导向的教学模式。针对此，笔者提出电子学档下的大学英语口语翻转课堂教学模式。
电子学档，顾名思义，就是电子化的档案袋，这是一种形象的表达法。利用电子学档，学生可以根据一定的标准有意识地选择、展示并收集自己的电子作品，还可以对自己的学习过程和学习成果自主进行评价与反思。电子学档的使用，使得学生的学习呈现出个性化、分布式的特点。国外目前对电子文档的研究主要是理论和应用研究且相对成熟。在国内，随着教学的改革和推进，对电子学档的相关研究和应用也逐渐发展起来，并得到了一定的进展。王佑镁（2009）进行了系统的电子学档的设计与应用研究；北京科技大学的李晓东（2014）对电子学档应用于课堂教学进行了实证研究。但是针对核心课程的基于电子学档的研究还是较少，研究空间较大。本研究拟在基于电子学档云平台上进行大学英语口语翻转课堂研究。
二、翻转课堂
“翻转课堂”起源于美国，是一种新兴的教学模式，依托现代化的教育技术。我国教育界的研究者们在几年前就对此给予关注。不少学者对“翻转课堂”进行了相关的探索、研究与实践。
如果以“翻转课堂”作为关键词在期刊论文库进行检索，笔者发现，近几年与“翻转课堂”相关的论文多达五百多篇。早在2013年，南京大学的梁乐明和张金磊就较为系统地对“翻转课堂”进行过研究。梁乐明认为翻转课堂的设计要以“微课程”为主要样本，而“微课程”的设计要结合相应的新型组织管理模式。张金磊进一步完善了翻转课堂的教学模型，夯实了翻转课堂的理论基础。虽然不少学者对此进行了相关的研究，但对此的实证研究还处于初级阶段，在国内将翻转课堂应用于英语口语教学实践为数不多。国外教学研究中，翻转课堂更多地是与教学实践相结合，研究信息技术在教学中的整合效果。课外活动主要为学习者学习提供所需的音频和视频等资料，而课内活动则涉及到学生之间，师生之间交互的学习活动。
三、基于电子学档的大学英语口语翻转课堂教学模式
由于受课堂规模限制，学生在大学英语课上用英语交流的机会很少，导致学生对英语口语能力表达缺乏自信心，因此基于电子学档的口语教学模式的提出能有效增加学生的口语表达的时间和提高口语表达的兴趣和自信心。
（一）电子学档的构建
本研究在云环境下，构建电子学档系统，包含两类空间，私有空间和公共空间。私有空间是为每个学生单独建立的操作空间。学生拥有自己的账号，有一定量的存储空间，学生可以保存各种口语学习资料。也可以将自己的口语作业，作品，反思报告等提交给教师查看，同时可以自我评价。公共空间是所有学生共享的操作环境。公共空间为学生搭建了一个公共的学习平台，教师可以上传班级需要的学习资料，每个学生都可以访问公共空间上的学习资料。
教师利用电子学档的公共空间，给学生共享关于英语口语的入门和进阶的相关音频和视频，学生可以由易到难，从掌握发音、跟读、模仿到自由表达，不断提高自主学习能力和目标语言运用能力。教师课上预留项目式口语作业任务，同时在电子学档的公共空间共享相关资源。学生在课下，通过个体或团队合作的方式完成项目，学生可经多次练习，将最优秀的项目成果提交到电子学档上，教师依此做出评估并给学生反馈。代表性的项目式的成果可以在课堂上共享，教师对此做出点评，学生可以相互学习，取长补短。目前微课程是翻转课堂成功的关键，因此本研究在微课程的选择上注重资料的系统性。微课程资料可以是文字的，音频的或视频的，但是内容上应该是系统化的，如：口语语音作业模块，教师上传发音规则音频或视频，学生自学后完成口语作业。
（二）评估手段
大学英语是一门综合基础课，不单独设口语n。虽然有听说课时，但由于课时量少，班级容量大，口语课的课堂效果不理想。大学生哑巴英语的现象很普遍。因此，充分利用网络技术和资源提高口语的输出量才能让学生克服讲英语时的紧张感，增强自信。适当的评价手段也是本教学模式的保障。因此，学生除了提交每次的口语作业之外，学生还可在期中，期末分别提交电子学档，内容包括：学习成果，评价标准，自我反思等。档案袋作为诊断工具记录学生的口语技能训练情况，这有利于学生自主学习能力的培养。
四、结束语
大学英语教学目前遭遇教学效果的瓶颈。我们大学英语教师要大胆的改变教学模式，与中学英语教学模式区分。大学英语教学方向不应该是以四，六级为方向，应该是建立在市场对人才能力需求上的。培养学生的口语表达能力，使其毕业后能直接用英语进行交流是目前大学毕业生的英语需求。但是，由于缺乏英语语境和输出机会，大学生英语口语输出量极度缺乏，因此，大学英语教师应该顺应时代潮流，运用计算机网络技术改变教学思路和方法。目前，在互联网+时代，教师也要大胆创新，改善教学方法，提高教学效果。作为大学教育的主体，高校也应适应互联网教育的潮流，优化学院的计算机网络设备，扩大互联网连接渠道，为师生提供强大的技术保障。
摘要：为了克服常规教学方法的不足，提高机械电子学课程教学质量，在该课程教学过程中引入了MATLAB仿真技术，对基于MATLAB的课程教学方法与教学内容进行了分析，并以某型炮弹制导控制系统阻尼回路的设计为例，进行了MATLAB仿真技术的教学应用研究。实际应用表明，采用MATLAB仿真技术，可以有效解决机械电子学课程教学中的难点问题，为该课程的教学提供一种全新的途径和方法。
关键词：机械电子学；MATLAB；教学；仿真技术
引言：
机械电子学兴起于上个世纪80年代，是一门交叉性学科，随着现代科技发展逐渐形成的。机械电子学知识量大，并且机电融合，内容更新快，对实践的要求十分高，所以学生在学习过程中不仅要熟悉掌握各个专业知识和关键技术，还要去理解机械电子学的精髓，掌握机电一体化的理论实践方法，以便能够很好地运用这些技术。但在实际教学过程中发现，由于各种原因，学生对信息、控制及系统论方面知识比较欠缺，并且由于硬件教学条件的限制，许多机电实验无法正常进行，这给《机械电子学》课程的教学形成了一定的阻碍。
MATLAB作为工程领域最为流行的仿真软件之一，已被广泛应用于信号处理、电路设计与仿真、控制、机械、管理等领域，其提供的图形界面仿真手段――Simulink，使得机电系统的建模与仿真效率得到大大提高[2-3]。本文就MATLAB在《机械电子学》课程教学中的应用做一些探讨。
一、课程研究内容及难点
机械电子学是一个综合的概念，包含了技术和产品两方面的内容，首先是机电一体化技术，其次是机电一体化产品。机电一体化的原理、技术、设计理论和方法，构成了机械电子学的研究内容。
机电一体化技术是以系统论、控制论和信息论为理论基础和方法论，在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术等现代高新技术群体基础上发展起来的一种高新技术。概括起来，机电一体化共性关键技术主要有六项：机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术，其基本体系结构如图1所示[4]。机电一体化产品是富含高新技术的技术密集型产品。机电一体化为机械产品注入了新的技术，把计算机和电子器件的传感检测、信息处理、自动控制等功能融合到机械装置中去，从而获得了过去只靠一种技术而无法实现的功能和效果，在功能、性能、质量和效率等方面都有高水平的发展。机电一体化技术应用系统工程的观点和方法来分析、研究机电一体化产品或系统，综合应用各种现代高新技术进行产品设计和开发，通过各种技术的有机结合，实现产品内部各组成部分的合理配置和外部的整体性能最佳。因此，机电一体化产品表现出整体结构最佳化、系统控制智能化和操作性能柔性化。
机电系统静态和动态设计是课程的核心内容，要求学生能够从系统设计的角度分析机械系统和微机控制系统的元部件特性，掌握机电系统稳态和动态设计的分析方法。但是，动态系统设计涉及到的知识既有系统论和控制论方面内容，又有诸如系统动态参数整定等实践性非常强的内容，学习难度相当大。鉴于此，在该课程的教学实践中，笔者以计算机为工具，借助于MATLAB仿真技术，充分利用其强大的优化设计及仿真分析能力，把该课程中抽象内容形象、直观地表达出来，取得了良好的效果。
二、基于MATLAB的教学方法
在《机械电子学》课程的整个教学环节中，需要涉及机械传动系统、执行元件以及控制系统等多个用于实现机电有机结合的功能模块，如何将这些不同系统、模块的共性表达出来，是帮助学生理解、消化并建立学习主线，是实现各个章节知识串联的一个重要环节。MATLAB工具可以实现该功能，通过采用该软件对不同类型的系统进行仿真和特性分析，不仅使学生对机电系统特性有了直观的认识，而且帮助学生掌握了一门有用的学习工具，为以后的学习和工作奠定一个良好的基础。
在教学过程中，可以通过MATLAB/Simulink实现机电系统动态仿真功能，解决学生对系统动态特性的理解只是停留在公式这一难题；可以通过调节模型参数，研究延迟力矩和积分控制器的效果，让学生对控制以及一些典型的调节手段有了更为直观的认识；还可以利用提供的大量机械模块的仿真工具包，通过这些工具，可以方便地对一些常见的机械元、部件进行特性分析，如液压元件、齿轮传动系统等，并能随时改变约束条件和连接方式，及时观察所设机构在变参数下运行时的工作特性。
综上所述，基于MATLAB建成一个能够模拟实际系统问题的虚拟实验室，从而加深学生对知识的认识和理解，掌握其基本分析方法。
三、基于MATLAB的教学内容
基于MATLAB的教学内容主要包括五个方面：
1.利用MATLAB分析系统时间响应。在完成系统间响应求解方法的讲解以及系统时域指标的讨论后，将利用MATLAB提供的函数系统在不同输入作用下的时间响应，并在单位阶跃响应的基础上，求取系统时域性能指标。在MATLAB中，可以采用impulse函数、step函数、lsim函数对线性连续系统的时间响应进行仿真计算。其中，impulse函数用于生成单位脉冲响应，step函数用于生成单位阶跃响应，lsim函数用于生成对任意输入的时间响应。在求出系统的单位阶跃响应以后，根据系统性能指标的定义，分析系统上升时间、峰值时间、最大超调量和调整时间等性能指标。
2.利用MATLAB分析系统频率特性。Nyquist图和Bode图是系统频率特性的两种重要的图形表示形式，也是对系统进行频率特性分析的重要工具。MATLAB提供了绘制系统频率特性极坐标图的nyquist函数和绘制对数坐标图的bode函数，通过这些函数不仅可以得到系统的频率特性图，而且还可以得到系统的幅频特性、相频特性、实频特性和虚频特性，从而通过计算得到系统的频域特征量。
3.利用MATLAB分析系统的稳定性。在MATLAB中，如果已知系统的特征方程，应用roots函数可以直接求出系统的特征根。根据特征根的分布情况，判定系统是否稳定。通过MATLAB提供的margin函数，求出系统的幅值裕度、相位裕度、幅值穿越频率和相位穿越频率，从而直接分析系统是否稳定以及系统的相对稳定性。
4.利用MATLAB设计系统校正。通过MATLAB进一步讨论系统校正的设计问题，所采用的设计方法仍然是基于Bode图的频率分析方法。教学过程中，设定某单位反馈控制系统可以通过调整增益满足稳态性能指标要求，但相位裕度过小，不满足相对稳定性要求，从而通过采用超前校正环节进行校正。
5.利用MATLAB分析线性离散系统。与可用于线性连续系统分析和设计的函数对应，MATLAB提供了用于线性离散系统分析和设计的函数。教学中，采用c2dm函数和d2cm函数实现系统模型变换。其中，采用c2dm函数将线性连续系统模型转换为线性离散系统模型，d2cm函数将线性离散系统模型转换为线性连续系统模型。另外，利用dstep函数、dimpulse函数和dlsim函数对线性离散系统的时间响应进行仿真计算[5]。
四、教学案例分析
利用MATLAB进行某型炮弹制导控制系统阻尼回路的仿真设计，是《机械电子学》课程教学中采用的经典案例之一。
对于轴对称弹体，俯仰通道和偏航通道结构相同，因此在制导控制系统设计时常以俯仰通道为例进行控制系统设计。控制系统的内回路是阻尼回路，阻尼回路主要由舵机环节、弹体环节和校正网络三部分组成。阻尼回路的结构框图如图2所示。
特征点选择与5.2.3节相同，特征点处的弹体传递函数为：
从弹体传递函数可以看出，在特征点T1处原弹体阻尼为0.1，属于严重欠阻尼，因此将特征点处阻尼回路的期望阻尼设置为0.8。
校正网络设计主要是对阻尼回路传递函数系数
弹体开环传递函数Bode图如图4、图5所示，由图可知在增加阻尼回路前，弹体已经是稳定的，在增加阻尼回路滞后，弹体保持较好的稳定性，弹体带宽变小，因此弹体振荡得到抑制。MATLAB仿真结果表明，阻尼回路明显改善了弹体动态特性。
五、结束语
通过上述研究可以得出，在《机械电子学》教学过程中采用MATLAB软件可以有效地完善课程教学内容，实现了理论教学与实践教学的有机结合，不仅对加强学生的理论学习有较大的帮助，而且也提高了学生对所学知识的运用能力和分析问题、解决实践中问题的能力。
摘 要虚拟仿真实验系统从学生，教师，实验管理员三方面对实验过程全面控制，满足了对学生基础理论的认知、专业技术的掌握和综合设计能力的要求。
【关键词】虚拟仿真实验系统 管理系统 多样性
近几年，教育部一直在提出并让高校贯彻执行教学资源的先进性和创新性理念，这是适应当前社会的高速发展对人才提出的综合要求。如今，高等院校在教育理念上一直在摸索和发展中前进，但光有深刻的理论基础尚且不够，创新性需要在实践中才能得到体现和应用。尤其工科是一门实践性非常强的专业，要求毕业生在工作岗位上有很强的动手实践能力。在以往的实践中，学生的实践大部分是局限于在实验室展开。这种传统的实践模式存在以下几个弊端，一是高校资金短缺，实验室无法满足日益扩招的学生数量，这样从教学资源配置上无法很好的满足学生的需求；二是对理论知识学习不深刻的同学直接进入实验室进行操作实验，很容易因为误操作而损坏仪器仪表，直接造成了资源的浪费；三是一些高危险和能源型的会造成污染的实验也无法在实际的实验室中操作完成。近年来，高等学校逐渐的大规模引入了虚拟仿真实验系统，并且也形成了学科体系。
1 传统仿真软件的特点
在使用虚拟仿真实验系统之前，高校工科专业近些年也在一直使用一些仿真软件作为对课堂和实践教学的补充，以电子专业为例，常用到的一些电路软件有EWB、Multisim，主要用于电子电路的功能仿真；还有由欧洲DesignSoft Kft.公司研发的Tina Pro软件，主要用于模拟及数字电路的仿真分析；美国Wake Forest大学基于SPICE开发的CircuitMaker软件，主要用于电子电路仿真实验；英国Labcenter electronics公司出版的Proteus软件不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。这些软件在很长一段时间里对教师和学生起到了很好的辅助作用，但在使用的过程中，也发现了一些弊端。一是这些国外的软件都是针对企业，工程使用开发，而不是针对学校的学生实验开发，很多软件的功能在基础学习中无法使用，没有针对性。二是国外的这些仿真软件更新换代太快，各门课程需不断的购买正版软件这对于学校和学生都不太现实，但是用下载的盗版软件又存在使用过程中有时软件不稳定的情况，对于一些电路的仿真和参数的分析会造成波动及误差。三是这些仿真软件的界面都是英文，对于英语基础较差或者是学生没有学习专业英语之前，是存在一定困难，从而造成了学生对软件的畏惧情绪。四是人机界面比较单一，没有配套的知识辅助资料和实验过程指导，教师要在很多学生中进行巡回指导，工作量大，效率低。
2 虚拟仿真实验系统的应用
2.1 虚拟仿真实验系统的特点
虚拟仿真实验系统是以计算机作为控制中心，采用多媒体技术手段在计算机上虚拟实验环境，软件构建逻辑结构模型，再和硬件相结合，构成虚拟系统。并利用互联网形成网络化虚拟系统在计算机人机界面上完成实验。该系统由课程实验仿真平台和实验管理系统构成，这也是和传统使用的仿真软件的最大区别之处。该系统引入了实验管理系统，也就是说，该系统搭建的平台可以针对学生，教师和实验管理员分别使用，每个学生，教师，实验管理员都有属于自己的管理账号。学生登录账号可以选课，可以提前预习实验要求，获取实验信息，并进行虚拟实验，最后提交实验报告和查询成绩接收实验结果反馈。而教师登录账号可以布置新实验，并提供一些实验案例和提出实验要求，还可以在线指导学生实验，对学生实验作出批改，实时与学生进行交流。实验管理人员登录账号可以添加和查看实验室，对学生和老师的考勤进行管理，对整个系统进行维护，做好后勤保障工作。这种基于网络的流程化管理完成了对实验过程的全面控制，大大的提高了效率。
2.2 虚拟仿真实验系统的发展
虚拟仿真实验系统充分的降低了实验实践成本，搭建了一座从理论到实践的桥梁，使得实验过程安全可靠。通过网络化的实验管理系统，突破了空间和时间的限制，打造了生动直观的教学环境，提高了师生的互动性。虚拟仿真实验系统是在课堂，实验室，传统仿真软件，企业实践四种环节的基础上汲取经验弥补不足发展而来的。该系统连同以上四个学习环节可以优化组合，发挥最大优势。比如原理性概念性的理论知识可以结合课件或动画的形式在课堂完成，基本操作型的实验可以通过传统仿真软件验证后在实验室操作来锻炼学生的动手能力。创新性的，开发性的实验可通过虚拟仿真实验系统完成，学生可以反复设置参数，反复调试验证，反复的进行修正直到最后满意的结果，这个过程极大的减少了资源的消耗，降低了实验的成本。
3 虚拟仿真实验系统在电子学科的应用
3.1 虚拟仿真实验系统的建设
全国信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委员会在虚拟仿真实验教学系统的开发方面制定了一系列的规范和标准草案，为各高校学科资源的共享应用奠定了基础。一个虚拟仿真实验系统的建设是集成了多门学科资源的，在这个方面，我们国家像北京邮电大学等高校潜心研究开发出了结合高校学科专业特点的虚拟仿真系统，建立了信息电子类课程的虚拟仿真实验平台。通过该平台提供的仪器设备可进行几百个电路、电子、信息的典型实验项目，充分的满足了高校学生的基础需求。另外，把一些前言的科研项目渗入到虚拟仿真实验范围，丰富了实验内容，开拓了学生视野，充分的满足了高校学生的深层次拓展要求，有利于培养创新性的人才。
3.2 虚拟仿真实验系统在电路中的应用举例
以北京邮电大学开发的虚拟仿真实验系统为例分析，仿真平台模拟真实实验中用到的器材和设备，而且该仿真平台是中文界面，学生用起来直观方便。该实验平台提供了二十二种典型电路实验，在实际中，可以根据学科专业特点需要选取其中的典型性实验。下面以戴维南定理的验证与认识电路为例进行说明。该定理比较抽象，对其中的电路分析结果学生课堂难于掌握，通过虚拟仿真实验系统的流程化学习系统，学生可以轻松的对定理作出深刻理解。如图1所示，在界面的主器材库选取相应的器材设备，在右面的实验台搭建电路，完全模拟真实化的实验环境。如图2所示，是教师登录后的界面，教师可以在这个系统里对所有学生的实验进行批改，设置，操作。如图3所示，是学生登录后的界面，学生可以对老师提前选好的一些实验进行操作。
4 小结
虚拟仿真实验系统为电子类专业的学生提供了多样的可选择实验项目，利用虚拟技术实现了理论与实践的密切结合，拓展了理论的深度和广度，在综合设计和创新方面，为学生提供了一个良好的平台。
摘 要 本文通过对高职毕业生面临的供需偏差进行了归因分析，并在分析的基础之上提出构建高职机械电子学专业项目驱动课程体系的必要性。提出高职机机械电子学专业项目课程的教学内容和课程体系的构建方案以及措施。
关键词 机械电子学 项目驱动课程 课程群
1研究背景
2012、2013、2014、2015连续这四年以来，高职机械电子学专业的毕业生的工作与所学专业的相关性均低于全国其他高职专业的平均水平。换句话来说就是近四年来的高职机械电子学专业的毕业生在毕业之后大部分人从事着与学校所学专业几乎无关的工作。因此，高等机械电子学专业的人才供给与市场需求之间还存在很大的偏差。分析出现这种偏差的原因，在很大程度上是因为高职院校机械电子学专业的课程设置已经不能适应当今的经济发展与社会需求了。所以各个高职学院的机械电子学专业要根据目前的市场和社会需求、重新确定专业定位，全面的整合教学内容， 选择能够提升学生就业潜力的课程内容。
2高职机械电子学专业教学内容的选择与课程体系的构建
2.1选取专业课程内容的方法与原则
2.1.1选择不同的课程模式来安排专业课程
在课程安排中可采用“以专业化生产过程为课程安排主线”、“围绕生产项目组织课堂教学和实训”以及“以职业实践为导向安排课程”等不同的模式来安排专业课程内容、在教学过程中采用案例式或者实例式教学。
2.1.2在课程选择过程中遵循实用原则
在课程选择过程中要安排好“描述性知识”和“程序性知识”这两部分的教学内容。“描述性知识”主要用来说明事物的各种性质、特征以及状态，通常用来区别和辨别事务。“程序性知识”是只能借助某种具体的作业形式间接推论其存在的知识。“描述性知识”用来解决“是什么”的问题而“程序性知识”解决“为什么”的问题。
2.1.3要改变课程内容选择的标准
高职机械电子学专业的课程选择要从原来力求单一学科知识的完整性逐渐向诸多相关学科知识的综合性转变。例如《机械设计基础》这本教材的课程内容可综合机械原理、机械设计、接口技术、机械工程材料等内容，在课程实施过程中按机械设计的过程组合上述内容的教学。
2.2专业课程内容综合模式
2.2.1综合基础专业课程
高职机械电子学专业的课程包含了机械制造、电子技术、计算机技术等模块的基础知识。传统高职机械电子学专业的课程安排中每个模块的基础知识都要由几门相关专业基础课程来完成。具体分析这些相关专业的教材，会发现其具有将这些课程综合的条件。例如机械制造技术这个模块的基础知识一般由机械制图、计算机基础、计算机绘图、机械设计基础、公差配合与技术测量、电工学及工业电子学、工程力学、机械原理、等课程组成。基础专业课程综合中可将计算机基础和计算机绘图这两门课程综合；将机械原理、机械设计基础以及机械制图这三门课程综合。
2.2.2综合核心技术课程
高职机械电子学专业在新的就业形势下要做到针对职业岗位安排教学内容。核心技术课程的课程内容安排要以核心技术为主线紧密的结合起来，综合为一门新的技术课程。由核心技术组合的课程不仅包含基础含理论知识，也包括理论与实践相结合的教学内容，具体如何组合就要根据各个高职院校的具体情况而定。例如：数控机床操作这个岗位是所有机械制造企业比较重要的岗位之一，以数控机床操作为核心技术可供综合的课程有：机械材料基础知识、零部件加工及装配工艺、计算机编程设计。如果高职学生能够认真学完这一综合课程之后，在企业的生产实践环节进行练习操作，毕业之后就能胜任数控机床的编程以及操作工作。
2.2.3综合核心技术与支撑技术课程
核心技术是专业技术的核心，而支撑核心技术的支撑技术普遍属于专业基础。如果将核心技术与支撑技术以及其他的相关课程综合，打破高职机械电子学专业传统的三段式课程设置，形成一种新的课程设置模式，或许会为高职院校学生的培养提供新的方向。目前国内外有不少学者在探讨打破基础课、专业基础课以专业课这三段式的传统课程结构的可能性以及利弊。许多学者主张将专业课与专业基础课综合起来，形成基础课和专业课的模式。这种综合核心技术与支撑技术课程模式的教学能够使学生投入更多时间学习专业课。
3实施高职机械电子学专业课程建设的措施
3.1重视课程的个体差异， 实行开放式教学
在机械电子学专业的课程安排中选择应用性、操作性以及技术性强专业课程，在专业课程的教学计划中针对市场需求的某种能力进行有目的的培养，根据培养目的组合课程模式。这样高职院校毕业生就能够满足社会上的职业需求，从事与所学专业相关的职业。
3.2 在教学过程中要严格控制教学质量
由机械电子学产业界、机械电子学专家、学校的管理层、相应专业的教师等编写机械电子学课程大纲，然后由专业任课教师根据课程大纲实施教学。在教学过程中，要有完整的严格的教学管理制度来保证教学质量。
3.3实施措施控制课堂教学质量
各高职院校要加强对专业课教学质量的监督和评估。建立一套适合本院校的、有理论依据的、具体可行的评价机制，并通过考试等各项措施及时反馈专业课的教学质量信息。
3.4积极发挥教师在专业课程建设中的作用
在高职机械电子学专业课程的建设中，不仅要有效发挥教师队伍的带头作用，而且要培养大量的能够把理论知识与实践过程结合起来的教师队伍，鼓励他们积极投入到课程建设和课程改革中。
摘要：本文针对工科非电专业留学生特点，从实验内容、教学方法与手段入手，对留学生电工电子学实验课程的教学改革进行了探讨。实践表明，所采用方法有助于提升留学生学习热情，强化其对相关基础课程的掌握，具有一定借鉴意义。
关键词：留学生；电工电子学实验；教学改革；实验技能
随着我国石油企业海外项目的不断拓展，资源国企业及我国海外企业都迫切需要掌握石油开发、运输等技术的国际化人才。中国石油大学（北京）为了顺应高等教育向国际化发展趋势，提高综合办学实力，从1997年开始，陆续招收了来自中亚、中东、南美等50多个国家和地区的留学生。目前在校留学生人数达800多人，生源涵盖了本、硕、博各个层次。因此，设立针对提高留学生教学质量的课程教学改革也势在必行。
电工电子学实验是工科非电专业学生继大学物理实验之后的又一门实验课程，是培养学生掌握基本实验技能，提高动手能力和科技创新能力的基础。留学生是高校教学中一个特殊的受教群体，提高留学生实验教学质量，培养留学生的实践能力，对提高我校国际化办学规模和提升学校知名度都是至关重要的。作者在多年的留学生教学实践中，通过在教学内容、教学方法及教学手段等方面的不断探索和改革，取得了良好的效果，希望这些教学经验和体会对提高留学生的实践水平具有借鉴意义。
一、强化基础，参差兼顾，以突出留学生特点为主优化实验内容
我校与国内外石油公司合作，以联合培养模式招收的留学生大多来自石油资源丰富的国家，受教育的程度及个人学习能力参差不齐，实践动手能力也与中国学生相差甚远。例如，第一次使用万用表时，教师不需要给中国学生讲解，但对留学生却不然，需要详细讲解和演示万用表的使用方法。这种生源质量的差异，决定了对留学生的实验要求不能过高，应该以强化基础知识和基本技能训练为主，降低实验难度，选择相对简单、趣味性高、实用性强的实验内容，来激发留学生的学习兴趣。而对少数基础扎实、能力较强的留学生，则可以采取与中国学生使用相同教材，并视其能力和素质，适当增加一些综合设计性实验的培养方式，从而使不同水平的留学生都能找到适合自身状况的学习点。
二、分组合作，以优带差，充分发挥留学生之间语言沟通无障碍的优势
近年来，我校招收的留学生多数来自哈萨克斯坦、土库曼斯坦等俄语系国家，教学语言成为留学生课堂教学的主要困难。尽管这些学生在选择进入专业学习之前，要在预科班学习一年汉语，但即便如此，多数留学生的汉语水平也仅限于简单的日常对话和交流，完全理解和掌握老师所讲的内容或专业术语还存在困难。而多数专业课教师俄语基础薄弱，只能采用汉语进行授课。语言障碍给留学生在理论课上对关键知识点的理解带来困难，同时也制约了实验技能的提高。为了克服语言交流问题，在实验教学中，我们通常把留学生分成若干小组，每组确保有一位汉语语言表达及领悟能力较好的学生。老师在课堂上讲解完实验原理和实验内容后，先重点辅导各组中语言能力较好的学生，一旦该学生掌握了实验过程和方法，便可作为老师的助手，代替老师在小组中用他们自己的语言帮同学辅导，发挥助教的作用。该方法不仅可以在师生之间搭起语言桥梁，解决师生间的沟通障碍，也缓解了课堂上老师被学生频繁招呼的现象。
三、积极探索，改变模式，借助现代化教学手段提高留学生实验教学质量
受各方面因素的影响，留学生缺乏基本的实践能力，实验时经常不知从何入手。针对这种情况，我们采取了“仪器操作训练、接线能力训练、测试分析训练”三个单元训练法，从夯实基础入手，循序渐进，逐级强化，达到培养和提高留学生实验技能和素质的目的。课上课下注重与留学生沟通和交流，课程结束前，让留学生根据自身学习和对知识掌握的情况，填写对该实验课程现有教学模式及实验内容等方面的建议。通过信息反馈，可帮助教师及时改进教学方法和教学手段，进一步加强师生之间的互动交流。
在具体实施“三个单元训练法”时，我们主要采取以下措施：
“仪器操作训练”单元。熟练使用电子仪器设备是完成实验过程的重要基础。在这个单元中会安排一次课的时间对仪器设备进行讲解和强化训练，并采取多种教学手段帮助留学生加深理解和掌握。例如，在介绍数字示波器使用时，首先要求学生登录学校课程网络教学平台，观看示波器使用视频，让留学生先对示波器操作有个直观的了解。随后在课堂讲解时，让学生将示波器的界面显示语言设置成自己的母语文字（如俄语、英语或其他语言文字），再对照老师的中文讲解慢慢消化吸收，这样学生便很快地掌握了示波器的基本功能和使用方法。
“接线能力训练”单元。实验初期，留学生的电路接线能力普遍较差，很简单的电路在他们看来都觉得很复杂。不能正确连接实验电路，就无法完成后续的参数测量。最初我们采用教师先演示实验，然后让学生自己动手接线的授课方式。这种方式的弊端是学生每接一根线都要先跑到演示台前看一次，不仅实验效果不好、效率低下，而且还影响课堂秩序。后来，我们将现代化的多媒体技术融入课堂，把电路接线过程做成动画，让学生跟着动画提示连接电路，既直观有趣，又提高了实验效率。经过几次训练，多数学生都能够脱离动画提示，独立完成实验电路的连接，效果立竿见影。
“测试分析训练”单元。该单元是培养实验技能的重点和难点。在这个训练单元中学生不仅要理解实验原理，正确使用仪器仪表并掌握不同参数的测量方法，同时，在实验中可能还会遇到各种故障或实际问题。为此，我们采取了以下教学手段。
1.课堂讲解实验原理时，充分利用电子电路仿真软件，通过电路仿真过程让学生对实验原理有更深层的理解，对实验结果产生一个直观的印象。例如，在做单级共射放大电路实验时，采用Multisim仿真软件，让学生观察工作点变化对放大电路的影响；通过改变工作点位置，使三极管工作在不同区域，观察各区域中放大电路输出波形的特点，从而使学生充分理解和掌握失真波形产生的原因及改善方法，把抽象的问题通过直观的方式显示出来，更便于留学生对知识的理解。
2.由于部分留学生理论知识掌握不足，课前又没有预习的习惯，所以实验课上许多留学生都不清楚实验该从何做起，该怎样用测量数据验证实验结论。针对这种情况，我们采用“课上提出问题讲解实验原理观察仿真结果根据动画提示测量参数课上互动、讨论并验证提出的问题”的授课程序，使学生通过分析实验结果彻底克服理论知识掌握不足的弊病。例如，在做直流电路基本定律实验时，老师先提出基尔霍夫电流、电压定律的概念，让学生根据动画提示测出电压、电流值，然后通过互动与学生讨论实验过程中出现的各种问题及解决办法，用测量数据反推并验证基尔霍夫电流、电压定律。通过这种方法，留学生不仅掌握了实验测量及分析的方法，而且很容易就理解了理论课上未搞清楚的基本概念。
3.为兼顾部分动手能力较差的学生，让大多数留学生跟上授课节奏，在做比较复杂、实验步骤相对烦琐的实验时，老师会把实验分成多个单元，等每个学生都完成该单元的测量之后，再进行下一个单元，以避免挫伤个别留学生的自信心而失去对实验课的兴趣。
4.充分利用网络教学平台，把每个实验的操作过程和仪器设备使用做成动画或视频，增强真实感和临场操作感。以形象直观的方式，把用语言难以表达清楚的问题，通过动画或视频表现出来，帮助留学生理解和记忆。
四、因材施教，层次教学，有效利用开放实验室培养留学生实践创新能力
有些留学生思维活跃，善于思考，想法较多，且对电子学方面的知识非常感兴趣。针对这部分学生，可以在他们掌握了基本实验方法后，鼓励他们进入开放实验室，实施分层次教学。在开放实验室轻松自由的学习环境中，学生可以继续做课上没有完成的实验，也可以根据个人爱好，尝试一些设计性的实验。另外，在开放实验室还备有焊接工具及一些小电子产品的套件，例如小音箱、电子门铃等。学生可以自行焊接组装这些小电子产品。这样不仅可以激发留学生的学习热情和求知欲望，同时也可以让他们意识到自己所学知识对将来职业发展的重要性。在整个开放环节，完全以留学生自主学习为主，充分发挥他们的主观能动性，对提高留学生的实践能力起到了很好的促进作用。
五、结束语
留学生教学质量是决定高校国际竞争力的重要因素之一，如何提高留学生实验课教学水平是广大教育同行所面临的共性问题。针对我校留学生特点，本文探讨了留学生电工电子实验课教学方面的一些有效措施，仅供广大教育同行参考。
