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超宽带(UWB,Ultra Wide Band)无线技术在无线电通信、雷达、跟踪、精确定位、成像、武器控制等众多领域具有广阔的应用前景,因此被认为是未来几年电信热门技术之一。1990年,美国国防部首先定义了“超宽带”概念,超宽带无线通信开始得到美国军方和政府部门的重视。2002年4月,美国FCC通过了超宽带技术的商用许可,超宽带无线通信在民用领域开始受到普遍关注。目前“超宽带”的定义只是针对信号频谱的相对带宽(或绝对带宽)而言,没有界定的时域波形特征。因此,有多种方式产生超宽带信号。其中,最典型的方法是利用纳秒级的窄脉冲(又称为冲激脉冲)的频谱特性来实现[1]。
超宽带无线电是对基于正弦载波的常规无线电的一次突破。几十年来,无线通信都是以正弦载波为信息载体,而超宽带无线通信则以纳秒级的窄脉冲作为信息载体。其信号产生、调制解调、信号隐蔽性、系统处理增益等方面,具有独特的优势,尤其是能够在密集的多径环境下实现高速传输。由于脉冲持续时间很短,多径分量在时域上不易重叠,多径分辨能力高,通过先进的多径分离技术或瑞克接收机,可以充分利用多径分量。
目前,典型的超宽带无线通信调制方式以TH-PPM、TH-PAM为主,本论文中,介绍超宽带无线通信中的调制技术,主要讨论TH-PPM、TH-PAM的基本原理,并且对比调制技术的优缺点,性能的好坏,并进行动态的仿真,从仿真图中较清楚的研究调制方式,从而得出正确的结论,细致的研究超宽带无线通信中的调制技术。
关键字:超宽带 调制方式 PPM调制 PAM调制 OFDM调制
2 概述
2.1 总述
近几年来,超宽带短距离无线通信引起了全球通信技术领域极大的重视。超宽带通信技术以其传输速率高、抗多径干扰能力强等优点成为短距离无线通信极具竞争力和发展前景的技术之一。FCC(美国通信委员会) 对超宽带系统的最新定义是:相对带宽(在- 10dB 点处) (fH - fL)/fc > 20 %(fH ,fL ,fc分别为带宽的高端频率、低端频率和中心频率) 或者总带宽BW> 500MHz。[1]它与现有的无线电系统比较,在花费更小的制造成本的条件下,能够做到更高的数据传输速率(100~500MbPs) 、更强的抗干扰能力(处理增益50dB 以上) ,同时具有极好的抗多径性能和十分精确的定位能力(精度在cm 以内) 。
2.2 UWB基本原理
发射超宽带(UWB) 信号最常用和最传统的方法是发射一种时域上很短(占空比低达0. 5 %) 的冲激脉冲。这种传输技术称为“冲击无线电( IR) ”.UWB - IR 又被称为基带无载波无线电,因为它不像传统通信系统中使用正弦波把信号调制到更高的载频上,而是用基带信号直接驱动天线输出的[6];由信息数据对脉冲进行调制,同时,为了形成所产生信号的频谱而用伪随即序列对数据符号进行编码。因此冲击脉冲和调制技术就是超宽带的两大关键所在。
2.2.1 脉冲信号
从本质上讲,产生脉冲宽度为纳秒级的信号源是UWB 技术的前提条件。目前产生脉冲信号源的方法有两类: ①光电方法,基本原理是利用光导开关导通瞬间的陡峭上升沿获得脉冲信号。由于作为激发源的激光脉冲信号可以有很陡的前沿,所以得到的脉冲宽度可达到皮秒(10 - 12 ) 量级。另外,由于光导开关是采用集成方法制成的,可以获得很好的一致性,因此是最有发展前景的一种方法。②电子方法,利用微波双极性晶体管雪崩特性,在雪崩导通瞬间,电流呈“雪崩”式迅速增长,从而获得具有陡峭前沿的波形,成形后得到极短脉冲。在电路设计中,采用多个晶体管串行级联,使用并行同步触发的方式,加快了雪崩过程,从而达到进一步降低脉冲宽度的目的[7]。
冲激脉冲通常采用单周期高斯脉冲,典型的单周期高斯脉冲的时域和频域数学模型分别表示为:
(2-1)
(2-2)
单周期脉冲的宽度在纳秒级(0. 1~1. 5ns) ,重复周期为25~1000ns ,具有很宽的频谱,如图2-1 所示。实际通信中使用的是一长串的脉冲,由于时域中信号的周期性造成了频谱的离散化,周期性的单脉冲序列频谱中出现了强烈的能量尖峰。这些尖峰将会对信号构成干扰,通过数据信息和伪随机码来进行编码P调制,改变脉冲与脉冲间的时间间隔,可以降低频谱的尖峰幅度[2]。
图2-1 单周期脉冲的时间域和频率域的表示
2.2.2 UWB的调制技术
超宽带系统中信息数据对脉冲的调制方法可以有多种。脉冲位置调制( PPM) 和脉冲幅度调制(PAM) 是UWB 最常用的两种调制方式。通常UWB信号模型为:
(2-3)
其中,w ( t) 表示发送的单周期脉冲, dj , tj 分别表示单脉冲的幅度和时延。
a PAM- UWB
PAM是一种通过改变那些基于需传输数据的传输脉冲幅度的调制技术。在PAM调制系统中,一系列的脉冲幅度被用来代表需要传输的数据。任何形状的脉冲都是通过其幅度调制使传输数据在{ - 1 , + 1}之间变化(对于双极性信号) 或在M 个值之间变化(对于M 元PAM) 。增加传输脉冲所占的带宽或减少脉冲重复频率,都可以增加一个固定平均功率谱密度的UWB 系统所能达到的吞吐量和传输距离,可以看出这一效果与增加传输功率的峰值的效果是相似的。[8]
采用脉冲幅度调制(PAM)的超宽带信号波形如下:[4]
(2-4)
其中, dj 是信息序列, Tf 是脉冲重复周期。根据dj 的不同取值, 可将PAM调制方式分为以下三种:
(1) OOK(发送数据为1 ,UWB 信号的幅度为1 ;发送数据为0 ,UWB 信号的幅度为0) ;
(2)PPAM(发送数据为1 ,UWB 信号的幅度为β1 ;发送数据为0 ,UWB 信号的幅度为β2) ;
(3)BPSK(发送数据为1 ,UWB 信号的幅度为1 ;发送数据为0 ,UWB 信号的幅度为- 1) 。
对于这三种方式,在超宽带的PAM调制方式中多采用BPSK方式。
b PPM- UWB
脉冲位置调制(PPM) 又称时间调制(TM) ,是用每个脉冲出现的位置落后或超前某一标准或特定时刻来表示某个特定信息的[3]。二进制PPM 是超宽带无线通信系统经常使用的一种调制方法,相对其它调制方法来说也是较早使用的一种方法。采用PPM的一个重要原因是它能够使用零相差的相关接收机来接收检测信号,而这种接收机有着非常好的性能。采用脉冲位置调制( PPM) 的超宽带信号波形如下:
(2-5)
其中, dj 取0 或1 ,δ为调制因子, 与脉冲宽度Tm (1/Tf ) 是一个数量级。当发送数据为1 时脉冲就会相应滞后一个时延δ。
图2-2 给出了上述四种调制方法的信号波形图,对这四种调制方式给出了一个比较直观的描述。
除了这些对脉冲的调制方法外,用伪随机码或伪随机噪声(PN) 对数据符号进行编码以得到所产生信号的频谱时,根据编码的不同即扩频和多址技术不同,超宽带系统又被分为跳时的超宽带系统(TH - UWB) 、直扩的超宽带系统(DS - UWB) 、跳频的超宽带系统(FH - UWB) 和基带多载波超宽带系统(MC - UWB) 等[9]。
图2-2 不同调制方式的信号波形[4]
2.3 UWB 技术特点
由于UWB 与传统通信系统相比,工作原理迥异,因此UWB 具有如下传统通信系统无法比拟的技术特点[4]:
(1)系统容量大。香农公式给出C = Blog2 (1 +S/N) 可以看出,带宽增加使信道容量的升高远远大于信号功率上升所带来的效应,这一点也正是提出超宽带技术的理论机理。超宽带无线电系统用户数量大大高于3G系统。
(2)高速的数据传输。UWB 系统使用上GHz 的超宽频带,根据香农信道容量公式,即使把发送信号功率密度控制得很低,也可以实现高的信息速率。一般情况下,其最大数据传输速度可以达到几百Mbps~1Gbps。
(3)多径分辨能力强。UWB 由于其极高的工作频率和极低的占空比而具有很高的分辨率,窄脉冲的多径信号在时间上不易重叠,很容易分离出多径分量,所以能充分利用发射信号的能量。实验表明,对常规无线电信号多径衰落深达10~30dB 的多径环境,UWB 信号的衰落最多不到5dB。
(4)隐蔽性好。因为UWB 的频谱非常宽,能量密度非常低,因此信息传输安全性高。另一方面,由于能量密度低,UWB 设备对于其他设备的干扰就非常低。
(5)定位精确。冲激脉冲具有很高的定位精度,采用超宽带无线电通信,可在室内和地下进行精确定位,而GPS 定位系统只能工作在GPS 定位卫星的可视范围之内。与GPS 提供绝对地理位置不同,超短脉冲定位器可以给出相对位置, 其定位精度可达厘米级。
(6)抗干扰能力强。UWB 扩频处理增益主要取决于脉冲的占空比和发送每个比特所用的脉冲数。UWB 的占空比一般为0. 01~0. 001 ,具有比其它扩频系统高得多的处理增益,抗干扰能力强。一般来说,UWB 抗干扰处理增益在50dB 以上。
(7)低成本和低功耗。UWB 无线通信系统接收机没有本振、功放、锁相环( PLL) 、压控振荡器(VCO) 、混频器等, 因而结构简单,设备成本将很低。由于UWB 信号无需载波,而是使用间歇的脉冲来发送数据,脉冲持续时间很短,一般在0. 20ns~1. 5ns之间,有很低的占空因数,所以它只需要很低的电源功率。一般UWB 系统只需要50~70mW 的电源,是蓝牙技术的十分之一[10]。尽管如此,UWB 在技术上面临一定的挑战, 还有诸多技术的问题有待研究解决,比如需要更好地理解UWB 传播信道的特点,建立信道模型,解决多径传播;需要进一步研究高速脉冲信号的生成、处理等技术;研究新的调制技术,进一步降低收发结构的复杂度等。
2.4 UWB发射机和接收机组成框图
2.4.1 UWB发射机组成框图
UWB发射机直接发送纳秒级脉冲来传输数据而不需使用载波电路。所以,UWB发射机比现有的无线发射设备要简单得多。TH-UWB发射机组成框图如图2-3所示[5]。
图2-3 UWB发射机组成框图
调制后的数据与伪码产生器生成的伪码一起送入可编程延迟电路,可编程延迟电路产生的时延控制脉冲信号发生器的发送时刻,脉冲信号发生器输出的UWB信号由天线辐射出去。脉冲信号产生电路的一个关键部分是天线,它的作用相当于一个滤波器。
2.4.2 UWB接收机组成框图
TH-UWB接收机采用相关接收方式,接收机框图如图4所示。图4中虚线内的部分是相关器。它由乘法器、积分器和取样/保持电路三部分组成[5]。
接收机与发射机类似,两者的区别在于接收机的基带信号处理器从取样/保持电路中解调数据,基带信号处理器的输出控制可编程时延电路,为可编程时延电路提供定时跟踪信号,保证相关器正确解调出数据。
图2-4 UWB接收机组成框图
2.5 UWB 技术的应用前景
UWB 系统在很低的功率谱密度的情况下,UWB具有巨大的数据传输速率优势,最大可以提供高达1000Mbps 以上的传输速率,使UWB 同其它短距离无线通信系统的技术优势非常明显,如表1 所示。现有的各种无线解决方案(例如802. 11 ,Bluetooth等) 的速率均低于100Mbit/s ,UWB 则在10m 左右的范围之内打破了这一限制,UWB 的应用将使人们可以摆脱更多线缆的牵绊,通信因而变得更为方便[6]。
2.6 结束语
无线通信已经迅速渗入我们的生活当中,对容量不断增长的要求需要一种不对现有的通信系统造成影响的新的无线通信方案,超宽带脉冲无线电系统正好满足了这一要求。UWB 技术对于无线短距离的高速数据通信是非常有竞争力的,随着研究的深入,凭借多方面的优势,它将在很多领域占有一席之地。特别是短距离传输的后3G领域,UWB 将有广阔的发展空间[8]。
表1 几种短距离无线通信比较
IEEE802. 11a
Bluetooth
UWB
工作频率
2. 4GHz
2. 402~2. 48GHz
3. 1~10. 6GHz
传输速率
54Mbps
小于1Mbps
大于480Mbps
通信距离
10m~100m
10m
小于10m
发射功率
1 瓦以上
1 毫瓦~100毫瓦
1 毫瓦以下
容量空间
80kbps/m2
30kbps/m2
1000kbps/m2
应用范围
无线局域网
家庭和办公室互连
近距离多媒体
终端类型
笔记本、台式电脑、掌上电脑、因特网网关
笔记本、移动电话、掌上电脑、移动设备
无线电视、DVD , 高速因特网网关
3 MATLAB 软件工具介绍
3.1 MATLAB语言的概述
MATLAB是一种科学计算软件,适用于工程应用各领域的分析设计与复杂计算,它使用方便,输入简捷,运算高效且内容丰富,很容易由用户自行扩展。因此,它已成为大学教学和科学研究中最常用且必不可少的工具。
MATLAB是“矩阵实验室”(MATrix LABoratoy)的缩写,它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言,着重针对科学计算、工程计算和绘图的需求。与其他计算机语言相比,其特点是简洁和智能化,适应科技专业人员的思维方式和书写习惯,使得编程和调试效率大大提高。它用解释方式工作,键入程序立即得出结果,人机交互性能好,为科技人员所乐于接受。特别是它可适应多种平台,并且随计算机硬、软件的更新而用时升级。因而,MATLAB语言是数值计算用得最频繁的电子信息类学科工具。它大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。
3.2 MATLAB的历史
在1980年前后,美国的Cleve Moler博士在New Mexico大学讲授线性代数课程时,发现应用其他高级语言编程极为不便,便构思并开发了MATLAB(MATrix LABoratory,矩阵实验室),它是集命令翻译、科学计算于一身的一套交互式软件系统,经过在该大学进行了几次的试用之后,于1984年推出了该软件的正式版本。它是以著名的线性代数软件包LINPACK和特征计算软件包EISPACK中的子程序为基础发展而成的一种开放型程序设计语言,其基本的数据单元是一个维数不加限制的矩阵,这就允许用户可以根据数值计算问题的复杂程序,对问题进行分段甚至逐句编程处理,显然这与C、FORTRAN等传统高级语言完全不同。在MATLAB下,矩阵的运算变得异常的容易,后来的版本中又增添了丰富多彩的图形图像处理及多媒体功能,使得MATLAB的应用范围越来越广泛,Moler博士等一批数学家与软件专家组建了名为MathWorks的软件开发公司,专门扩展并改进MATLAB。
为了准确地把一个控制系统的复杂模型输入给计算机,然后对之进行进一步的分析与仿真,1990年MathWorks软件公司为MATLAB提供了新的控制系统模型图形输入与仿真工具,并定名为SIMULAB,该工具很快在控制界得致函广泛的使用。但因其名字与著名的软件SIMULA类似,所以在1992年正式改名为SIMULINK。此软件有两个明显的功能:仿真与连接,亦即可以利用鼠标在模型窗口上画出所需的控制系统模型,然后利用该软件提供的功能来对系统直接进行仿真。很明显,这种做法使得一个很复杂系统的输入变得相当容易。SIMULINK的出现,更使得MATLAB的控制系统的仿真与其在CAD中的应用打开了崭新的局面。
3.3 MATLAB语言的特点
MATLAB语言有以下特点。
(1) 起点高
每个变量代表一个矩阵,以矩阵运算见长。当前的科学计算中,几乎无处不用矩阵运算,这使它的优势得到了充分的体现。
(2) 人机界面适合科技人员
MATLAB的语言规则与笔算式相似。MATLAB的程序与科技人员的书写习惯相近,因此,易写易读,易于在科技人员之间交流。矩阵的行列数无需定义。MATLAB不必有阶数定义,输入数据的行列数就决定了它的阶数。键入算式立即得到结果,无需编译。MATLAB是以解释方式工作的,即它对每条语句解释后立即执行,若有错误也立即做出反应,便于编程者立即改正。这些都大大减轻了编程和调试的工作量。
(3) 强大而简易的做图功能
能根据输入数据自动确定坐标绘图,能规定多种坐标系,(极坐标系、对数坐标系等),能绘制三维坐标中的曲线和曲面,可设置不同颜色、线型、视角等。如果数据齐全,通常只需一条命令即可出图。
(4) 智能化程度高
绘图时自动选择坐标,大大方便了用户;做数值积分时自动按精度选择步长;自动检测和显示程序错误的能力强,易于调试。
(5) 功能丰富,可扩展性强
MATLAB软件包括基本部分和专业扩展两大部分。
基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分等等。可以充分满足大学理工科学生的计算需要。
扩展部分称为工具箱。它实际上是用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集,用于解决某一方面的专门问题,或实现某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图像处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等工具箱,并且向公式推导、系统仿真和实时运行等领域发展。
MATLAB的核心内容在于它的基本部分,所有的工具箱子程序都是用它的基本语句编写的。
3.4 MATLAB仿真
通过利用所学的理论知识,建立一个完整、准确的需求说明,清楚、准确地提出仿真试验所要解决的问题。
对所提出的仿真系统给出详细定义,明确系统中的模块、系统构成、模块之间的相互关系,系统的输入输出、边界条件以及系统的约束条件,并明确仿真所要达到的目标。
根据仿真系统分析的结果,确定系统中的参数、变量及其互之间的关系,并以数学形式将这些关系描述出来,从而构成仿真系统的数学模型。数学建模是系统仿真中最关键的一步,所建立的数学模型必须尽可能准确地反映所关心的真实系统的特性,而又不能过于复杂,以免降低模型的效率,增加不必要的计算过程,即建模需要根据求解问题的要求,在模型的近似程度与复杂程度之间折中。电子与通信系统的数学模型通常以方框图形式或数学方程形式来表达。
根据建立的数学模型所需要的数据元素,收集与模型系统有关的数据。根据数学模型建立系统的计算机仿真模型,收集数据,确定其中各子模块的结构,输入输出接口,输入输出的数据表达形式,数据的存储方式等。然后编制相应的程序流程,用MATLAB语言实现。
仿真模型验证的目的是确定计算机仿真模型是否准确表达了数学模型。仿真模型验证通常的方法是将数学模型的解析结果(或理论结果)与仿真所得到的数值结果相比较来完成的;或通过已知的系统输入输出结果,对比在相同条件下的系统仿真结果来验证仿真模型的正确性。
根据仿真试验设计的方案,让计算机执行计算,并在执行计算的过程中了解仿真模型对于各种不同输入信号以及不同参数和仿真机制下的输出,得出试验数据,从而预测系统在实际环境中的运行情况。
对仿真模型的运行阶段所产生的数据进行分析,其目的是从运行阶段所产生的数据中找出系统运行规律,对仿真系统的性能做出评价,为系统方案的最终决策提供辅助支持。对仿真结果进行分析,对仿真数据的可靠性、一致性、置信度等做出判定,最终将仿真结果以曲线、图表和文字等形式形成论文。
4 超宽带无线的调制技术
发射超宽带(UWB)信号最常用和最传统的方法是发射时域上很短的脉冲。这种传输技术称为“冲激无线电”(Impulse Radio,简写为IR)。信息数据符号对脉冲进行调制,其调制方式可以有多种。脉冲位置调制(PPM)和脉冲幅度调制(PAM)是最常用的两种调制方式。除了要对脉冲进行调制外,为了形成所产生的信号的频谱,还要用伪随机码或伪随机噪声(PN)对数据符号进行编码。一般是,编码后的数据符号引起脉冲在时间轴上的偏移,这就是所谓的跳时超宽带(TH-UWB,Time-Hopping UWB)。直接序列扩谱(DS-SS)就是编码后的数据符号对基本脉冲的幅度进行调制,这在冲激无线电(IR)中被称为直接序列超宽带(DS-UWB,Direct-Sequence UWB),这种调制方式似乎非常有吸引力[1]。
对于超宽带信号,也可以通过很高的数据速率来产生而根本不需要具备脉冲的特性。只要UWB定义所要求的相对带宽或最小带宽在整个传输过程中得到满足,那么,靠发射高速率数据而不是窄脉冲所产生的具有UWB射频带宽的系统,就不应该被排除在UWB系统之外。诸如正交频分复用(OFDM),在数据速率适当的情况下也可产生UWB信号。因此,OFDM也是一种超宽带的调制方式。
本文主要讨论TH-UWB、DS-UWB和OFDM调制方式。
4.1 PPM-TH-UWB 调制方式
4.1.1 跳时超宽带信号的产生
在结合了二进制PPM的TH-UWB(二进制PPM-TH-UWB或者PPM-TH-UWB)中,UWB信号的产生可以系统地描述如下(参见图4-1描绘的发射链路) [1]。
SHAPE \* MERGEFORMAT
图4-1 PPM-TH-UWB信号的发射方案
给定待发射的二进制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…),其速率Rb=1/Tb (b/s),图4-1中的第一个模块使每个比特重复Ns次,产生一个二进制序列:
(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=
(...,a0,a1,…aj,aj+1,…)=a
新的比特速率Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。这个模块引入了冗余,其实是一种被称为重复码的(Ns,1)分组编码器。一般术语上称为信道编码。
第二个模块是传输编码器,就是应用整数值码序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)和二进制序列a=(…,a0,a1,…,aj,aj+1,…),产生一个新序列d,序列d的一般元素表达式如下:
dj=cjTc+aj (4-1)
式中,Tc和 是常量,对所有的cj满足条件cjTc+ <Ts,通常 <Tc。
这里的d是一个实数值序列,而a是二进制序列,c是整数值序列.现在我们遵循最常用的方法,假定c是企业界随机码序列,它的元素cj是整数,且满足
0 cj Nh-1。 码序列c可能为周期序列,其周期表示为Np。两种特殊情况值得讨论。第一种,码是非周期的,即 ;第二种是Np=Ns,这是最常用的一种,这时的编码周期与二进制码重复的次数相等。我们必须牢记:传输编码扮演了码分多址编码和发射信号的频谱形成双重角色[1]。
实数值序列d输入到第三个模块,即PPM调制模块,产生了一个速率为Rp=Ns/Tb=1/Ts(脉冲/s)的单位脉冲(Dirac pulses ) 序列。这些脉冲在时间轴上的位置为 ,因此脉冲位置在jTs基础上偏移了dj,脉冲的发生时间也可表示为( )。注意是码序列对c信号引入了TH位移,也正因为此,c被称为TH码。还要注意一点就是由PPM调制引起的位移 ,通常比TH码引起的位移cjTc小得多,即: ,cj=0除外。Tc称为码片时间(chip time)。
最后一个模块是脉冲形成滤波器,其冲激响应为。必须保证脉冲形成滤波器输出的脉冲序列不能有任何的重叠。
以上所有系统级联以后的输出信号 可表示如下:
(4-2)
比特间隔或比特持续时间,也即用于传输一个比特的时间Tb,可表示为:Tb=NsTs。在式(4-2)中,cjTc定义了脉冲的随机性或者说是相对于Ts整数倍时刻的抖动。如果用随机TH抖动 来表示由TH编码cjTc引起的时间上的位移,并假定 在0和 之间分布,则可得到:
(4-3)
正如前面提到的, 通常远大于 。这两个量的整体效果是产生一个分布在0和 之间的时间随机位移量,用 表示这个时间随机位移,可得发射信号的如下表达式:
(4-4)
更一般性地概括式(4-2)所表示的信号,其思想是:对于信息比特“0”和“1”,可以发射两个不同的脉冲波形 和 来分别表示。上面分析的PPM调制的例子,引入了 这个时间位移量,它的值根据它所代表的比特而有所不同,其实是上述思想的特殊例子,其中的 是 位移以后的波形。一种更一般的表达式:
(4-5)
当将 设置为- 时,式(4-5)也表示了PAM和TH-UWB的结合,即PAM-TH-UWB模型[1]。
4.1.2 PPM-TH-UWB的发射链路 系统模型如图4-2所示
SHAPE \* MERGEFORMAT
图4-2 PPM-TH-UWB 发射器的系统模型
图4-2中的第一个模块表示二进制源。这个模块的输出是发射到物理信道的二进制流。第二个模块表示重复码编码器。二进制流的每一个比特都被重复次。第三个模块仿真TH编码和二进PPM。这里考虑伪随机TH码。最后一个模块是脉冲形成。这个模块的冲激响应表示要发射的UWB信号的基本脉冲波形[1]。
4.1.3 PPM-TH-UWB 仿真结果及其分析
图(4-3)显示了参数设置如下时所产生的UWB信号
以dBm为单位的平均发射功率Pow, 信号的抽样频率fc, 由二进制源产生的比特数numbits, 平均脉冲重复时间Ts(单位为秒),每个比特映射的脉冲数Ns, 码片时间Tc(秒), 跳时码的码元最大值Nh和周期Np,冲激响应持续时间Tm, 脉冲波形形成因子tau(秒), PPM时移dPPM(秒)。
Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=3e-9, Ns=5,
Tc=1e-9, Nh=3, Np=5, Tm=0.5e-9, tau=0.25e-9,
dPPM=0.5e-9
由图4-3中可以看到输出序列的前五个脉冲在其对应时隙的中间位置,而后五个脉冲则在其对应时隙的起始位置。
图4-3 PPM-TH-UWB 发射机产生的信号
图4-4 PPM-TH-UWB的幅度谱
由图4-4可以看出,TH编码和PPM调制都对幅度谱的高斯形状产生扭曲。PPM-TH-UWB信号的幅度谱将完全包含在无TH编码和无PPM调制的幅度谱包络中,这是因为以同样的形状和同样的平均功率传输等间隔脉冲的结果。
4.2 PAM-DS-UWB调制方式
4.2.1 直接序列超宽带信号的产生
直接序列扩谱(DS-SS)是一种著名的数字调制方式。这里,我们先回顾DS-SS的基本原理,并把主要精力放在它在UWB的延伸方面。
具有UWB特性的信号可以通过下面的过程产生:首先,用伪随机码或二进制PN码序列对要发射的二进制进行编码;其次,对一串窄脉冲进行幅度调制。这一过程可以看做是目前使用DS-SS系统的一种极端方式,此时脉冲在时域上是具有典型时间的奈奎斯特型脉冲或方波。让脉冲宽度远远小于切普间隔,很容易得到DS-SS-UWB的解析表达式。在传统的DS-SS系统中,RF发射信号是对载波进行幅度调制后得到的,通常使用二进制相移键控BPSK方式。而在DS-UWB中,如果没有专门的要求,这一过程可省略。[1]
更详细地,上述信号可以通过如下过程产生(见图所示发射链路)。
SHAPE \* MERGEFORMAT 图4-5 PAM-DS-UWB 信号的发射方案
假定待发射的二进制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…),其速率为Rb=1/Tb (b/s),图4-5中的第一个系统将每个比特重复Ns次,得到序列:(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=a*,其速率为Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。与TH方式相似,系统引入的冗余相当于一个参数为(Ns,1)的重复码编码器。
第二个系统将a*序列转换成只含有正值和负值元素的序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…),转换公式为:( ).
发射编码器将一个由 1组成、周期为Np的二进制码序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)应用到序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…),产生一个新序列d=a·c,其组成元素dj=ajcj。通常假定Np等于Ns,更具一般性的假定是Np等于Ns的整数倍。注意,序列d的元素值为 1,这一点与序列a相同,其速率为Rc=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。
序列d进入第三个系统——PAM调制器,产生一个速率为Rp=Ns/Tb=1/Ts (脉冲/s)的单位脉冲(Dirac脉冲 )序列,其位置在jTs处[6]。
调制器输出的信号进入冲洲响应为p(t)的脉冲形成滤波器。在传统的DS-SS系统中,冲激响应p(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲。而在DS-UWB系统中,与TH方式相似,p(t)是持续时间远小于Ts的脉冲。
以上系统级联后的输出信号可以表示为
(4-6)
注意,与TH方式相似,比特间隔或比特持续时间,即传输一个比特所用的时间是Tb=NsTs。
输出的波形显然是一个PAM波形。很容易知道,由于没有时移而且脉冲以规则的时间间隔出现,计算式(4-6)所示信号的PSD要比计算式(4-2)所示信号的PSD更容易。
上述方式的一种变形是使用PPM调制器代替PAM调制器,得到的信号可表示为:
(4-7)
注意到在式(4-7)中,由于码的伪随机特性,编码会起到白化频谱的作用。
4.2.2 PAM-DS-UWB 发射链路 其系统模型如图4-6所示.
SHAPE \* MERGEFORMAT
图4-6 PAM-DS-UWB 发射机系统模型
图4-6中的前两个模块分别表示二进制源和重复码编码器。第三个模块是在重复码编码器的输出端实现DS编码和二进制PAM调制。我们考虑伪随机DS码,分配给一般用户的是长度为NP的二进制码序列。最后一个模块是脉冲形成器[1]。
4.2.3 PAM-DS-UWB 仿真结果及其分析
图4- 7 由PAM-DS-UWB发射机产生的信号
图(4-7)显示了参数设置如下时所产生的UWB信号
以dBm为单位的平均发射功率Pow, 信号的抽样频率fc, 由二进制源产生的比特数numbits, 平均脉冲重复时间Ts(单位为秒),每个比特映射的脉冲数Ns, 码片时间Tc(秒), 跳时码的码元最大值Nh和周期Np,冲激响应持续时间Tm, 脉冲波形形成因子tau(秒), PPM时移dPPM(秒)。
Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=2e-9,
Ns=10, Np=10, Tm=0.5e-9,
tau=0.25e-9,
这个信号由两组脉冲序列组成,每组包含10个脉冲,每组映射信息源的一个比特。从图4-7中可以看出每二组的10个脉冲与第一组的10个脉冲在极性上是相反的。
图4-8 PAM-DS-UWB的幅度谱
由图4-8可以看出,幅度谱的包络具有基本脉冲的傅氏变换的形状,即高斯形状。且Np(信号每比特发射脉冲数)值越大,图形分布越宽,即幅度峰值越小。
4.3 OFDM调制技术
4.3.1 概述
多频带(MB)方式与本章前两节分析研究的IR原理不同。根据2002年,FCC公布的UWB定义,带宽超过500MHz的信号都是UWB信号。因此,按照FCC规定的频带范围3.1~10.6GHz,将此7.5 GHz的带宽分割成最小带宽为500MHz的若干个频带。为了尽量减小同窄带通信系统的相互干扰,UWB采用较小的功率,于是UWB信号对于窄带通信系统来说相当于热噪声,并不被窄带通信系统的接收机检测到,也可以避免特定频带上的非人为干扰[1]。
在每个子频带内可以使用不同的数据调制类型,并不一定要用IR方式,正确的频谱带宽可以通过合适的比特速率实现。应用最广泛的是众所周知的正交频分复用(OFDM)。
4.3.2 多频段OFDM-UWB信号产生
一个已调的OFDM信号由调制在不同载波频率 上的同个并行发射的信号组成。这些载波等间隔地位于频域上,其间隔为 。OFDM调制器输入的二进制序列每K比特编为一组,以产生具有N个符号的数据块{ },这里假定 是L个可能的取值中的一个,K=N1bL。最后,每个符号调制一个不同的载波。为了并行传输数据块的N个符号,不同的调制载波信号在频率上必须正交[8]。
所有调制器使用相同的矩形波,其持续时间为T:
(4-8)
如果符号 在星座图中的点用 表示,OFDM信号中有N个符号的数据块的表达式如下[1]:
(4-9)
而相应的复包络是
(4-10)
其中 ,S(t)是周期为T0的周期函数。
式(4-9)中OFDM信号的数字变换相当于传输式(4-10)中复数包络的抽样值,也就是说传输序列可表示如下:
(4-11)
tc是抽样周期。
仿真OFDM调制信号,考虑的是OFDM各个载波使用QPSK调制的情况。仿真整个发射链路,产生式(4-9)的信号。
4.3.3 OFDM仿真结果及其分析 要发射的总比特数numbits; 调制信号的中心频率fp; 抽样频率fc; 每个符号在其相应载波上的传输时间T0; 循环前缀的持续时间TP;保护间隔时间TG, 矩形脉冲响应的幅度为A, OFDM系统的子载波数N。
(1) numbits=8; fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;
TP=60.6e-9; TG=70.1e-9; A=1; N=4;
图4-9 OFDM-UWB信号
图4-10 OFDM-UWB幅度谱
图4-10中的幅度谱由子载波的幅度谱叠加而成。
(2)numbits=8; fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;
TP=0; TG=50e-9; A=1; N=2;
图4-11 OFDM-UWB信号图
图4-11 OFDM-UWB信号幅度谱
对比以上两图,可以看出,在同样的时间里为了传输更多的符号,是以增加带宽为代价的,也就是增加子载波的数量。
4.4 总结
通过一系列的仿真,我们可以得出以下结论:PAM、PPM两种调制方法主要是为了进行信息数据符号对脉冲的调制,而信号中的伪随机TH码和DS码主要是为了产生信号的频谱,使信号的功率谱密度在采用伪随机码调制后变得更加平滑,不能干扰到其它已经存在的窄带系统[9]。
OFDM具有良好的抗多径干扰性能,通过频率的合理选择,能够同现存的窄带系统和开放频段的通信系统具有很好的共存性,同传统的超宽带系统相比有很大的优势[11]。
5 性能分析及应用前景
5.1 脉位调制(PPM)和脉幅调制(PAM)
脉位调制(PPM)是一种利用脉冲位置承载数据信息的调制方式。按照采用的离散数据符号的状态数可以分为二进制PPM(2PPM)和多进制(MPPM)。在这种调制方式中,一个脉冲重复周期内脉冲可能出现的位置有2个或M个,脉冲位置与符号状态一一对应。根据相邻脉位之间距离与脉冲宽度之间关系,又可分为部分重叠的PPM和正交PPM(OPPM)。在部分重叠的PPM中,为保证系统传输可靠性,通常选择相邻脉位互为脉冲自相关函数的负峰值点,从而使相邻符号的欧氏距离最大化。在OPPM中,通常以脉冲宽度为间隔确定脉冲位置。接收机利用相关器在相应位置进行相干检测。鉴于UWB系统的复杂度和功率限制,实际应用中,常用的调制方式为2PPM或2OPPM[3]。
PPM的优点在于:它仅需要根据数据符号控制脉冲位置,不需要进行脉冲幅度和极性的控制,便于以较低的复杂度实现调制与解调。因此,PPM是UWB系统广泛采用的调制方式。但是,由于PPM信号为单极性,其辐射谱中往往存在幅度较高的离散谱线。对此超宽带信号的幅度谱仿真也证明了这一点。如果不对这些谱线进行抑制,将很难满足FCC对辐射谱的要求[10]。
脉幅调制(PAM)是数据通信系统最为常用的调制方式之一。在UWB系统中,考虑到实现复杂度和功率有效性,不宜采用多进制PAM(MPAM)。UWB系统常用的PAM有两种方式:开关键控(OOK)和二进制相移键控(BPSK)。前者可以采用非相干检测降低接收机复杂度,而后者采用相干检测可以更好地保证传输可靠性[3]。
当发射能量相同时,使用二进制PAM调制的信号可以比使用二进制PPM调制的信号获得更好的性能。
5.2 OFDM调制
OFDM有很多优点:能够提供较大的系统容量,具有较强的抗多径干扰、抗频率选择性衰落和频率扩散能力,适应多径和移动信道传播条件,能够适应不同设计需求,灵活分配数据容量和功率,可提供灵活的高速和变速综合数据传输可以实现较高的安全传输性能,允许数据在复数的高速的射频上被编码。由于OFDM技术的良好性能使得它在无线通信系统中得到了广泛的应用[12]。
OFDM技术是将频道资源分成若干个子信道,每个子信带再采用一定的调制技术,提高频率利用率。OFDM可与PPM、PAM等结合使用,将会有性能更好的调制技术出现。
5.3 UWB的应用前景
超宽带技术在通信、雷达和无线定位等领域都将有广阔的应用前景。近年来,人们对超宽带技术深入的研究使超宽带技术在系统理论、功率放大器、脉冲的产生与接收、同步、集成电路等方面取得了重大进步,尤其是在超宽带无线产生领域的技术进步,使超宽带通信成为无线网络的重要组成部分成为可能。
相对于传统的窄带无线通信系统,超宽带无线产生系统具有诸多优点和潜力,使超宽带无线产生成为中短距无线网络的理想接入技术。根据产生速率不同,挤兑超宽带无线传输系统也具有不同的特点和应用领域。
利用超宽带技术可以提供高数据率传输的能力与定位功能,可以设计依赖定位信息优化网络资源管理的WPAN或WLAN,并应用于多媒体传输、计算机通信和家庭娱乐等领域。
利用脉冲超宽带信号对障碍物的良好穿透特性与精确测距功能,可以设计既具有通信功能也具有定位功能的超宽带脉冲无线通信与定位系统。该系统包括传输距离远(通信速率低)、颁布式移动定位、便携、超低成本、超低功耗、定位可靠性和精度高等特点。因而可以广泛用于传感器网络、消防、公共安全、库存盘点、人员监护与救生等重要领域。利用超宽带脉冲信号低截获概率、保密性高和体积小的优点,该系统还可以应用与侦察、情报收集、伤员救护、武器制导等军事领域[8]。
超宽带信号具有很低的辐射功率,而这样的辐射功率分布在某些方面GHz的频率范围内,功率谱密度极低,类似白噪声频谱,具有低干扰、低截获概率特性;同时由于使用窄脉冲为信号载体并采用跳时扩频,接收端必须已知发射端扩频码的条件下才能解调出发射数据来,加上它对多径干扰具有很好的鲁棒特性,非常适合在军事保密通信的应用。非常低的辐射功率可以避免过量的电磁波对人体的伤害[7]。
结论
超宽带无线通信技术是目前发展的热门技术。它以其自身的优点,被研究人员广泛关注。超宽带无线电技术大体包括基带脉冲传输方式和带通载波调制传输的方式两大类。脉冲传输的特点是把信息调制在离散脉冲信号上发射,而带通载波调制传输的特点则是把信息调制在正弦载波上发射。本论文是以采用基带脉冲传输技术的经典超宽带无线电通信系统为基础进行研究的。
为了更好地了解超宽带通信系统,本文先概括地介绍了超宽带无线通信的基础知识。接着将仿真的基本工具MATLAB的使用说明简单介绍。然后,重点介绍超宽带通信的调制方式,主要包括对TH-PPM、DS-PAM和OFDM调制方式的介绍,并通过仿真图像加以对比,说明调制方式的优缺点。
常采用不同的调制方案,对系统传输速率、搞多径干扰能力有很大影响。对它们进行分析比较,对系统调制信号的设计具有一定的参考意义。通常,在一个通信系统中,应用何种调制方式不仅要看调制方式本身性能,还要根据系统总的设计加以考虑。
参考文献
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0引言
会计假设亦称会计假定,对某些未被认识的会计现象,根据客观的正常情况或趋势所作的合乎情理的判断和估计,从而形成会计信息系统赖以存在的构成会计思想基础的公理或假定。依据这些假设,会计核算的范围、内容与期间能得以界定,会计人员也能确定收集加工会计信息的程序和方法。现代国际公认的四大假设即会计主体假设、持续经营假设、会计分期假设、货币计量假设。
1新经济时代会计假设面临的挑战
科学技术的发展使企业所面临的经济环境发生了很大的变化:企业之间越来越多地通过网络来进行贸易和各种经济信息的交换;企业内部,也更多地依靠Intranet来进行信息的沟通和管理。会计所需处理的数据及其处理的过程,愈来愈多地以电子形式直接存在于网络之中,使传统的手工计算技术以及理论与方法体系受到了挑战。作为会计实务与理论基石的会计假设,在信息时代的经济环境下需要与时俱进。
1.1会计主体假设
会计主体假设强调的是会计为之服务的特定实体,这个组织实体从空间上界定了会计工作的具体核算范围。
随着信息技术的迅猛发展,尤其是网络技术的出现,企业之间的联系越来越方便、紧密,多个企业可以组成联合体,成立网络公司,有效地向市场提供商品和服务,以解决单个企业不能完成的市场功能。这类公司分合迅速,协作方式多样,所以,强调单个的、独立的企业实体的传统会计假设已不能适应计算机网络上各独立法人企业组成的临时联合体的新形式。
现代企业的社会成本,社会绩效考核及人力资源等信息延伸到了企业的外部,企业的生产经营活动不仅仅为了经济增长,还肩负着社会责任,企业的会计核算内容随之扩大。
近年来世界各国纷纷出现了企业兼并浪潮,企业的规模不断扩大,再加上跨国公司的增多,使得企业的空间范围在无限地延伸和扩展。合并财务报表业务的出现,实质上是对不同会计主体的会计信息进行调整、归集和合并,体现出一个更大范围、更高层次主体的财务状况,也从某种程度上拓展了原有的会计主体理论。
1.2持续经营假设
持续经营假设假定企业将长期地以现时的形式和目标不断经营下去,体现了企业所有者和经营者的目的和愿望,旨在解决企业的资产计价和费用分配等问题。然而在新经济时代,该假设也存有很大的局限性。
科技的迅速发展,市场需求的千变万化,高新技术企业不断产生,但是研究和开发适合市场的产品的成功率很低,企业的经营面临很大的风险,倒闭、清算的威胁不言而喻。加之并购潮流的涌现,使得企业持续经营的静态观受到了挑战。
现代网络公司、虚拟企业作为存在于计算机网络之中的临时性联合体,其完全可以根据市场需要适时介入、退出和转换,一旦完成某项交易立即解散,具有随时性和随机性。这对相对稳定的持续经营假设提出了挑战。
1.3会计分期假设
会计分期的目的是为了及时提供会计信息,满足企业内部和外部决策的需要。而会计分期所强调的时间段落划分会受到信息提供的成本,企业对会计信息的多层次多元化需求等诸多因素的影响。
电子信息,其信息成本与手工会计环境比是极其低廉的。信息成本与会计循环次数成反比,从信息成本角度讲,会计电算化的到来已为缩短会计期间、提高信息的及时性提供了可能,这为投资者和管理者带来了福音。
投资者可以及时地了解企业的经营状况,适时地对投资做出反应,避免由于获取信息时间上的不对称而减少收益。管理者通过从静态走向动态的财务管理系统,任何时候都可以从网络上获得最新的财务报告,对企业风险进行监控。
传统会计分期假设的权责发生制原则和配比原则,采用“应计”、“递延”、“预提”、“待摊”等特殊程序来处理应付和预付款项,预提和待摊费用,其中包括许多人为“估计”的成分,带有很大的武断性。成为引起会计信息失真的制度原因,这是会计分期假设固有的缺陷,在新经济时代仍将继续受到挑战。
1.4货币计量假设
货币作为会计计量的尺度,是商品经济发展到.一定阶段的产物。货币计量只是会计计量史上的一个阶段,本身也存有缺陷,随着新经济时代的到来,其局限性越来越多地表现出来了。
网络技术的飞速发展,国际间资本流动的加快,使得资本市场交易更活跃,资本决策可以在瞬间完成,各种现实货币之间的汇率变动更为频繁,加剧了会计主体所面临的货币风险,冲击了币值不变这一假设。电子货币的出现将对以某种纸币作为主要计量手段的传统方式产生重大影响,企业之间的交易不再使用看得见、摸得着的钞票和单证作为交易媒介。这一现象也引发了货币革命和支付革命。
知识经济的到来,单纯用货币计量提供的会计信息,越来越不能满足信息使用者的需求。在现代电子商务中,诸如创新能力、客户满意度、市场占有率、虚拟企业创建速度等表现企业竞争力方面的指标更能代表一个企业未来的获利能力,而它们却又不能在报表上用货币表示。
2新经济时代会计假设
通过对上述新经济时代下会计假设面临的挑战的分析,我们更能感觉到会计假设与时代环境相关的密切性,随着经济环境不断向前发展,会计假设也需要不断发展改进。
2.1会计主体假设的改进
如今信息技术的先进性造就的网上公司突破了会计主体原有的空间范围,因为网上公司属于虚拟公司,并以人力资源和知识资本为主要资产,会计主体由此扩展为企业实主体和虚主体。基于此,会计主体假设应由过去强调单个绝对实体的信息使用观转向信息时代的相对主体信息使用观,使其成为一个开放性的主体假设。相应地,可将会计主体假设定义为“经济利益联合体”以适应形势的不断变化。只要是为了共同的经济利益而相互协调的联合体,不管他由多少个部门或多少个独立的企业组成,都可以将其视为一个会计主体。这一定义以经济利益的高度统一性作为衡量和判断会计主体的标准,对“虚”的空间主体的“网络公司”或“实”的企业或企业间的兼并、破产及母子集团均可加以界定。
2.2持续经营假设的改进
许多学者提议由破产清算假设替代持续经营假设,这种提法并不是最合适的。具体原因有两个方面:会计核算要以企业持续的正常的经营活动为前提,这样,企业才能够按原定的用途去使用现有的资产,按过去和现在承诺的条件去清偿各种债务;持续经营是对企业经营过程的描述,是一个无限的时间段概念,而破产是对某一时刻企业经营过程的描述,意味着一个企业持续经营的终止。虚拟企业、网络公司虽然也要在企业契约到期或中途解散,但其设立的初衷是为了生存和发展,并不是为了破产。
尽管相对破产清算假设而言,持续经营假设存在一些可取性,但从现代企业组织形式的特点出发,持续经营假设还有待进一步改善。对于生产经营比较稳定的企业,可以继续使用持续经营假设;对于稳定性差的企业或经营期短的企业,可以用“项目经营假设”来替代持续经营假设,这种假设可理解为:经济利益联合体,从开始组建到实现其经营目标为止为其存续期间,以利于一些业务和收益、费用等的处理,同时也避免跨期摊配等调整事项;对于网络公司,可以以“暂时性假设”来替代持续经营假设,以适应网络公变化迅速的特征。
2.3会计分期假设的改进
新经济时代,计算机强大的运算能力以及网络迅速的传输功能,克服了会计数据搜集和处理的障碍。每一时点的会计报告使会计分期的时间间隔可以趋向于无穷小,而各个时点的报告连在一起可以反映一个企业连续经营过程的全貌,而且信息使用者也可以通过互联网在线查阅财务会计信息。这种即时财务会计报告的存在性,使得有些学者提出了交易期假设的建议。
交易期假设其自身存有一些局限性,从理论上看,即期财务报告似乎可行,但做进一步分析,就会发现即期财务报告有其固有的缺陷。首先,会计原始信息虽然可以在线录入,由计算机进行分布和集中处理,并生成报表,但还是有许多重要的原始信息的搜集、审核、确认工作需要会计人员完成。其次,在即期财务报告系统下,企业的一切信息包括商业秘密将公布于众,这些信息有利于满足信息使用者的要求,但也被竞争对手所利用,危害企业的利益。相对于即期财务报告系统而言,定期报告系统只提供会计结果,不反映数据流程,则没有这种弊端。再次,企业的财务会计报告需经注册会计师鉴定,其信息的完整性、真实性、公允性才能予以保证。在即时报告时,要做到及时鉴定,目前尚不可能。最后,网络系统还有其不安全隐患。
对于会计分期假设是否应以交易期来替代,要具体问题具体分析。我们知道,知识经济时代,科技的迅速发展引发了虚拟企业的盛行,而虚拟企业中有短期项目合作,中长期项目和较大项目合作,战略性合作。在短期项目合作下,此类企业生命周期极短,参与方交易完成后即进行利益分配。虚拟企业本身平时不需要进行会计核算,无需考虑持续经营,更无需考虑会计分期了。至于中长期和战略性合作项目,其持续时间往往超过一年,有的甚至几十年,采用交易期作为报告期间,其弊端显而易见。此外,同行业不同企业的交易更加不一致,信息使用者无法对企业的财务状况和赢利能力进行比较分析,也无法正确选择投资对象。即使同一企业不同项目的交易期也不一致,同样也不利于管理者进行财务管理和业绩评价。
通过分析,比较好的处理是:原来的会计分期假设涵义仍将继续保留,但对于一些完成交易后即行解散的临时性组织即实施短期项目合作的网络企业可以不对其进行分期,而直接把交易期作为报表报告期;而对于实施中长期和较大项目合作、战略性合作的企业可以适当地缩短会计期间,如以旬为单位进行分期,提供旬报。这样既克服了即时报告的缺陷,又满足了及时性的要求。
2.4货币计量假设的改进
会计计量手段不应仅仅局限于货币,而应实现多元化。会计的最终目的是全面系统地反映企业的财务状况和经营成果,提供对决策有用的信息。货币仅仅可以反映能予以计价和量化的事项,但现代企业中还存在大量不能通过量化和计价揭示的事项,它可以运用非货币性指标和定性而非定量指标来予以反映,诸如有关人力资源价值,知识资本和信息价值等方面的信息,如果能在现行财务报表之外增加,将会大大提高财务报告的有用性。
随着知识创新和技术进步,电子商务中电子货币的运用不断扩大,国际交往中货币收支,资本流动的管理要渐渐地接受“币值变动”,以丰富会计假设的内涵。
关键词:产学研;土木工程专业;应用型;创新人才;毕业设计
随着经济全球化的发展及知识经济时代的到来,创新成为推动社会科技进步与经济不断发展的决定性力量[1]。城市经济的发展、建筑工程的规模逐渐扩大及其形式功能的日新月异则要求土木工程技术也不断地发展与创新,同时也要求高校土木工程专业[2]培养大量应用型创新高等工程技术人才。毕业设计论文作为土木工程本科专业中最后的一个理论性与实践性综合的教学环节,其目的是培养学生独立分析与解决工程技术问题,最终使学生符合应用型创新工程人才的基本要求。因此,毕业设计[3,4]论文必须具有综合知识、能力与创新相结合的特点。企业、高校与科研院所[5]之间通过生产、教学和科研紧密结合,在课程教学与实践过程中有机结合企业生产实践与科研创新,可以较好地培养学生综合素质、能力以及创新能力。同时,使学生在实际毕业设计论文过程中,提升科学研究能力与团队合作精神,增强设计与参与生产实践的事业心和责任感[6],在更好地运用综合专业知识提升毕业设计质量的同时,达到应用型创新人才的培养目标。
1创新土木工程毕业设计模式
产学研有机结合土木工程毕业设计论文的创新,就是在毕业设计与研究论文中,实现毕业设计[7]、教学与土木工程实践相结合的创新模式,提升土木工程专业学生的实践能力。土木工程产学研项目中,结合科研创新与生产实践来优化课程教学,培养土木工程学生的实习实践能力,有助于全面培养有能力的土木工程专业学生。在具体的土木工程毕业设计创新模式之中,可以优化开展实施产学研合作,有效建立健全当前土木工程教育中产学研结合教育课程评价[8]及调控机制,改变传统的土木工程教育模式。同时,也有助于实现企业、高校以及研究机构间的优势资源互补,优化培养应用型土木工程专业创新人才。
2基于产学研土木工程毕业设计的意义
利用产学研机制与应用型创新人才培养目标进行创新性土木本科毕业设计论文的选题,从工程实际与学术问题的联合创新出发,丰富与扩展课题的研究目标,将产学研科研或工程项目转化为创新型的实验项目、依据工程实际与实验模型培养学生的动手能力、扩展创新能力。同时,创新性土木本科毕业设计过程中,也可以提升学生的论文写作能力,优化学生力学模型计算能力,培养技术学术交流,扩展学生思维,具有重要创新意义。基于产学研的课程实践与毕业设计工作,能够优化提高土木工程产学研合作水平和效率,实现共赢,共同发展。创新模式,搭建土木工程产学研平台,优化服务,能够优化推进企业与高校、科研院合作,提高合作层次,有效实践产学研合作,提升土木工程毕业设计质量,发挥积极影响。而且,在土木工程专业中,其毕业设计与实际工程密切相关,使其与产学研相结合,有助于培养学生的实践能力与创新能力,也可以提升毕业设计质量,具有重要意义。
3基于产学研土木工程毕业设计创新的实现措施
3.1完善产学研结合体系
密切协调土木工程教学与后期毕业设计间的联系,基于产学研创新模式,设置课程教学与生产实践,最终为毕业设计的选题、实习与设施打下基础,增强课程试验与毕业设计等与外部生产与科研创创新等因素之间的关系,提升毕业设计质量。考察学生的知识综合应用能力,解决工程中与企业科技生产中的实际问题,从而使学生能够更好的理解工程毕业设计题目,使其能够聚精会神地投入到毕业设计中,提升学生参加土木工程毕业设计的热情。
3.2提升土木工程专业产学研基地实力
高校院系加强与地方科研生产合作,建立完善土木工程专业的产学研基地,鼓励教师参与生产实践,提升其实践指导实力,为毕业设计与论文提升工程实际的支撑,激发土木工程学生在毕业设计中的潜在能力。通过土木工程专业产学研联合的课程教学实践与毕业设计,更深层次地让学生通过融入到土木工程设计实践中。
3.3提升选题水平
创新性毕业设计论文选题工作,必须要确保选题符合土木工程专业的实际特点,切合应用型创新人才的培养目标要求,保障土木工程毕业设计的选题深度可为学生所接受,一方面避免选题简单重复的陈旧题目,适应经济与社会发展的需要;另一方面避免在毕业设计中选题过深、题目过大而脱离生产实际的情况,确保学生切实完成毕业设计工作。
3.4提高毕业设计指导质量
院系在毕业设计指导中,应细化到具体教学指导单位,根据各专业学生毕业设计的专业特点,制定适合创新模式的毕业设计论文指导细则。指导教师在学生毕业设计中,能够积极引导学生去创新思维,建立学生对毕业设计的多元文化意识,培养土木学生的工作、人际交流能力。
3.5协调毕业设计考核环节
建立基于产学研的毕业设计分阶段考核方法,首先对指导教师要求其书面陈述毕业设计课题来源、选题依据、设计论文内容、难以程度及工作量等情况,由院系讨论与考核设计选题。在此基础上,增加创新学分与创新能力的评价标准,使学生更加有积极性地投入创新能力的培养,同时,激励教师培育基于产学研等的创新课程与毕业设计的实践,给予相应的政策支持。基于产学研的毕业设计论文实施过程,可以根据实际情况,适当的调节增加实践环节的考核,以保证毕业设计的质量提升。
4产学研创新毕业设计论文案例探索
盐城工学院土木工程学院依据江苏省特色专业和国家特色专业建设点,逐步推行创新教学与科技管理体制改革,努力提高科技水平,走产学研相结合的道路,积极为地方社会经济服务,承担了大量的企业科技开发项目。土木工程学院在基于产学研的教学与毕业设计改革上,利用校企协同育人平台,引入企业深度参与教学实践,开发了“企业文化、建筑工业化技术、施工安全管理、现代施工关键技术、建筑信息化技术、绿色建筑技术、建筑设备工程”等校企网络课程。进一步,加强教学方法改革,利用校企网络共享络课程,鼓励开展学生主动学习、研究性学习与合作性学习;对“土木工程测量、土木工程材料与工程结构测试技术训练”等课程实施以能力考核为主的考核方式改革,为切实完成实践课程培养目标与创新性毕业设计论文工作提供有力保障。学院教师团队目前承担的产学研项目,紧密结合土木工程教学与企业生产实践科技问题,为培养应用型创新人才进行卓有成效的探索。笔者所在的课题组,目前承担“深大基坑开挖施工对工程桩的影响及其检测关键技术研究”产学研项目,旨在结合教学与工程实践科技创新的同时,进行土木工程创新毕业设计与应用型创新人才的培养等探索工作。在教学中,针对盐城多河地区特点,分析深大基坑开挖的设计、施工与环境影响特点,将工程难点问题引入课堂与试验及实习实践。对深大基坑开挖回弹引起的桩基承载形状变化等问题,在“桩基工程”课程的设计与施工检测等课程中,进行针对性的分析,充分调动学生的学习兴趣,利用课程试验与产学研课题研究试验有机的结合,引导学生参与科研试验研究,为创新性毕业设计提供知识能力的积累。在此基础上,进行基于产学研的毕业设计论文工作,根据学生情况并结合项目特点,毕业设计选题有“先锋岛三期多面临河深大基坑的设计与施工”“盐城多河地区的基坑支护形式与插入深度研究”“深大基坑开挖条件下的工程桩承载力计算”“深大基坑开挖坑底回弹与桩基承载计算与检测”“临河高层建筑深大地下室基础设计与施工方案”等,创新了土木工程毕业设计论文的形式,并推动了工程生产实践与企业的技术创新等工作。
5结语
在土木工程教学、试验实践及毕业设计的各阶段,基于产学研联合研究项目改革教学方法与毕业设计选题及实施,促进土木工程本科毕业设计论文的创新与实践,使学生在毕业设计阶段直接接触到工程实例与企业技术创新实践,可有效保证学生完成土木工程专业的教育培养计划,培养学生的专业创新能力,为完成土木工程应用型创新人才的培养目标发挥重大作用。
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[关键词]毕业设计;经管专业;顶峰体验;过程管理
[中图分类号] G642.477 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)12-0012-03
毕业设计(论文)模式最初由前苏联引进。从1952年起,中国开始学习前苏联模式的高等教育改革,其中前苏联关于高等教育的环节:讲授、课堂讨论、习题、答疑、实验、实习、课程设计(论文)、毕业设计(论文)等是重要的学习内容之一。[1]
目前,国内高校从高职高专、独立学院(民办学院)到普通本科学校在大学生最后阶段基本都开展毕业设计(论文)课程。2004年,国家教育部办公厅《关于加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知》(以下简称“通知”),该通知中指出了高等学校开展毕业设计(论文)的重要意义及加强毕业设计(论文)的教学管理、指导教师管理及学风建设等意见。[2]但是早在2001年就有复旦大学的一项关于“本科毕业设计(论文)是否应该取消”的调查,结果有相当一部分学生认为应该取消。而关于毕业设计(论文)存废之争的激烈论辩,主要集中出现在2004年和2009年。[3]这两次论辩都是由某个特定事件引起的,网上辩论双方针对毕业设计(论文)的意义和缺点展开了激烈的讨论,但是关于其存或弃仍然是众说纷纭。[4]虽然本科毕业设计(论文)成果质量堪忧,但笔者认为,毕业设计(论文)的存在仍然具有重要意义。目前,毕业设计(论文)存在相当多的问题和不足,这是导致其质量下滑的重要原因。
一、毕业设计(论文)的重要意义以及存在的缺点和不足
早在1983年,王广生等就认为毕业设计(论文)不同于课堂教学,其所学的内容是书本上找不到的,是需要通过发挥主观能动性、运用创造性思维去探索和发现的。[5]刘继红认为,毕业设计(论文)是一项包括学习、探索、创新相结合的综合教学环节,是大学期间检验学生知识技能的手段,并且能为学生将来工作做准备[6];刘秀红认为,毕业设计(论文)是加强素质教育的重要环节,其培养了学生运用各方面知识分析问题、解决问题及自学的能力[7];肖翔认为毕业设计(论文)是理论与实践结合的一次重要机会,有助于提高学生的综合能力、创新思维能力,让学生掌握实践和创新技能。[8]
笔者认为,毕业设计(论文)本身就是一个小的系统,其包含系统内部及外部环境:系统内部是利益相关者(高校、教师、学生)之间的组合及连接,外部环境是系统所处的政治、经济、社会环境等。关于毕业设计(论文)的意义及不足可以从系统的角度出发来进行探讨。本文分别从外部环境角度、高校角度、教师角度、学生角度等四个视角分析毕业设计(论文)的重要意义及不足之处,并将其总结如表1所示。
鉴于毕业设计(论文)存在的问题,王宇提出“在从计划经济向社会主义市场经济过渡的过程中,毕业设计这个在计划经济体制下模仿前苏联的办学方式是否会有所变化,有待于进一步实践探索”。[14]美国作为众所周知的全球高等教育最发达的国家,在长期教育实践发展过程中,也经历了一系列的困境和反思,其与毕业设计(论文)类似的顶峰体验课程的开设和历次改革对我国的毕业设计培养模式的创新提供了思路和启示。
二、 借鉴美国顶峰体验经验构建毕业设计(论文)新模式
“capstone”(顶峰体验)一词最初是指建筑物上的“拱顶石”或者“压顶石”。当建筑物上放置“capstone”时,预示着工程的完结。因此,“capstone”引申为事业、工作等达到圆满时的顶点。在教育行业中,顶峰体验课程被认为是通往一段学业、研究行将结束时所提供的课程[15],它主要是针对大学准毕业生在大学阶段能够将所获得的知识进行应用的课程或者经历[16],其含义与“大四研讨会”无二。顶峰体验的形式不是固定不变的,它可以是一段实习经历、制作关于专业发展的报告、在校外发表的会议论文,等等。重要的是,我们要认识到顶峰体验课程的内容不是通用的,顶峰体验课程应该可以为学生提供系统化学科知识技能的实践活动,以使得他们在将来能够把知识应用于真实的环境。
自从我国开展广泛的教学改革以来,许多高校都进行了深入的研究和实践,而且有些在实践过程中也取得了较好的效果。教学改革源于在教学过程中的总结和反思。顶峰体验课程在美国作为一种教学体系的设置,在我国也得到了广泛的借鉴研究。顶峰体验课程在我国很多高校的文科类、工程类专业中有不少的研究借鉴,它还应用于实践教学、教学体系设置及毕业设计改革等方面。
由当前毕业设计(论文)的缺点和不足可以看出,毕业设计(论文)总体上存在忽视学生主体地位、课程目标和评价标准不一致以及忽视毕业设计(论文)后的跟踪反馈情况等问题。国内学者在针对毕业设计(论文)的过程管理方面也有不少的研究。桑玉军将全面质量管理理念融入毕业设计(论文)过程管理,提出构建毕业设计(论文)全面质量管理体系,并且在实践中取得了一定的成效。[17]施小平从全面质量管理理念出发,结合具体实践,探讨毕业设计(论文)全面质量管理的策略。[18]本文在借鉴顶峰体验课程管理的基础上,构建如图1所示的毕业设计(论文)全过程管理模式。
毕业设计(论文)全过程管理模式就是在课程目标的指引下,高校投入必要的资源(教师、财物、时间等),对毕业设计(论文)的整个过程进行全方位的监控和管理。毕业设计(论文)开始之前召开动员会,确定整个毕业设计(论文)流程,对指导教师进行培训和指导,根据学生主观能动性、个人兴趣爱好、将来职业发展方向等优化选题方案,对学生进行必要的计算机技能及写作方法论等方面的指导。在毕业设计(论文)进行过程中,学校毕业设计(论文)主管部门应加强监督管理,通过中期检查等手段获知毕业设计(论文)进展、师生信息沟通等方面的信息,有效调控毕业设计(论文)的时间、资源等方面的投入。在毕业设计(论文)最后的检验和评价阶段,毕业设计(论文)主管部门应通过与目标和标准的对比,科学合理的评分,及时总结经验,将整个流程中出现的问题和经验反馈到下个年度的毕业设计(论文)实践过程中。
[ 参 考 文 献 ]
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关键词 毕业设计(论文) 题目申报 选题模式 过程管理
中图分类号:G642 文献标识码:A
Thesis Reform of Electronic Information in Private Colleges
YAN Lihong
(School of Information Engineering, Xian Eurasia University, Xi'an, Shaanxi 710065)
Abstract Private-colleges face the employment pressure to reform the model of graduation design. Pay attention to the subject application, conversion topic mode, increase the process management, improve performance and, at the same time, the corresponding measures for the motivation, improving teachers' and students' subjective initiative and enthusiasm, to ensure the quality of the graduation design.
Key words thesis; subject application; topic mode; process management
毕业设计(论文)是一项衡量学生对四年来所学专业知识的一个综合性考察环节,是体现教师业务能力,学生知识运用能力的重要阶段。作为民办高校,对本科的毕业设计环节也予以了重视,但也只是照搬许多公办院校模式,结果没有凸现民办本科培养的特点,再加上就业压力大,使学生对毕业设计环节不够重视。针对这些问题,有必要从提高毕业生和辅导教师的工作积极性出发,对现有的毕业设计模式进行改革。
1 目前的现状
(1)题目申报;(2)选题;(3)动员大会;(4)见面。以上几点看似很全面,但在各个环节上却考虑不够全面。主要表现在:题目申报时部分内容不足以体现学生的应用能力;选题带有强制性在里面,没有考虑到学生的兴趣;动员大会没有起到动员目的而是走形式。总之,学生的积极性没有调动起来,教师的责任心也没有得到提高。鉴于以上现状,本文旨在各方面提出改革。
2 改进措施
合理利用民办院校有兼职教师的优势,发挥他们的实际工程应用能力,要求毕业设计具有专业性、实践性、可行性、创新性等方面的特点,学院制定积极有效的激励措施,提高学生和教师的积极性和主动性。
2.1 申报题目
电子信息类毕业设计的题目大体可分为三类:工程型、科研型和理论型。针对民办院校应用性的培养模式,对于纯理论型的题目应一律不许申报。其中题目申报类型可以包括:
(1)鉴于本校电子竞赛的优势,可以将大赛中的内容进行延伸由暑假已参加大赛的学生自主选题。(2)根据教师科研课题的分支,拟定题目。(3)对电子信息类专业还可以根据其自身专业的性质,加强学生对EDA技术的掌握和熟练应用,教师可以提供相应电子系统的设计和仿真的题目。
2.2 选题环节
(1)选题模式。据统计,目前许多高校的毕业设计环节都存在选题不当的现象。就选题模式来说,大部分高校主要采用以教师选题为主、学生选题为辅的传统选题方式。这种模式可以发挥教师的优势,但没有考虑学生的兴趣,脱离学生的主观愿望和客观实习条件,使学生不能或不愿积极主动地学习。因此,在选题环节,应充分体现学生为中心的原则,以充分调动学生积极性为前提。可以把教师所拟题目按类型分类,进而根据学生的兴趣让学生自己来选题。同时学生也可以根据平时授课过程中各教师的研究方向结合自己的特长,自选题目。(2)选题时间。尽早将题目告知学生让学生可以尽早了解设计内容。(3)选择原则。在以往选择过程中,有部分教师带8-12人,弊端很多,如教师管不过来,学生应付较多,论文质量很差等。因此,在选题时,每个教师最好控制在4个学生左右,最多6人。
2.3 管理措施
加强过程控制可以提高自觉性和主动性,杜绝抄袭。为了进一步加大毕业设计改革的力度,必须加大中间环节的督促与检查,增加相应的激励制度。主要表现在:
(1)加大对指导教师的监督与激励。目前学院对毕业设计的检查工作通常都是针对学生的,对指导教师的检查相对薄弱。要保证毕业设计质量,必须加大对指导教师的监督,包括:工作态度,责任心,与学生见面辅导的次数和学生对指导教师的评价等。在分院进行中期检查时应让辅导教师对所带学生的进度及存在问题及时给予综述和阐述,并将其存档,在毕业设计结束时将其作为评价教师工作量的一项重要指标,这样对教师的责任心和教学水平都是一种促进。
(2)加大对学生的监督与指导。毕业设计的主要参与者是学生,所以加大对学生的监督与指导是很关键的。首先学生应第一时间向指导教师提供其联系方式,包括电话、QQ、电子邮件等及时、快速地将设计中遇到的问题与老师进行探讨。同时,尽可能地保证见面辅导,将这两种方式结合起来使用才能更加适应当前毕业生的实际情况。通过对学生和教师进行问题探讨次数和提出问题质量进行记录和评价,可以提高并督促毕业生高度重视毕业设计,同时也可作为成绩评判的参考依据。
(3)提高平时成绩在毕业设计成绩中所占比例。重视并强调平时成绩的重要性可以大大提高学生对毕业设计的态度。
目前我院毕业设计成绩的评定是按照指导教师、评阅教师、软硬件验收和答辩小组等四部分组成,其比例分配是3:2:2:3。这样的组织方法基本上能够保证毕业设计结果的客观性和公正性,又能够对过程进行监控,分布还算合理,但仍然存在一个普遍性的问题,即对学生中期检查和指导教师中期或设计后期阶段所提交的学生设计过程中学习态度等方面没有被体现出来,而且作为电子信息类等工科学生来说,软硬件验收阶段很能反映出来学生平时的学习过程,其所占比例较小,这样的评分标准对工作态度的激励性是不足的。同时在执行时发现学生对此验收环节不够认真,有应付的想法,这些都应在成绩比例中有体现。
提高平时成绩和中期检查成绩的比例可以使毕业生养成定期总结和阶段性小结的良好的惯,能够及时发现学习过程中的问题,及时积极地予以反馈和改正。还能够有效与指导教师进行交流,方便教师及时调整阶段性目标和工作方法。这样可以有助于提高毕业设计的质量。同时还可以建立形式多样的成绩评价体系,来提高学生对其的重视度,如可以用学生在论文设计过程中发表的论文或产品等材料替代毕业设计(论文)。
3 总结
鉴于毕业生就业压力大,改革目前的毕业设计模式,重视题目申报环节,转换选题模式、加大过程管理,提高平时成绩的比例可以满足当前大学生大四毕业设计阶段的需要,通过检查辅导记录、教师综述及学生评价等手段提高教师的责任感。同时辅以相应的激励措施,增强教师和学生的主观能动性、积极性和责任心,使学生能够很好地处理毕业设计与就业之间的关系,保证本科毕业设计(论文)的质量。
参考文献
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高校毕业论文管理信息系统的研究,主要研究的对象是云南省曲靖师范学院,从曲靖师范学院的实际情况出发进行研究和开发,在对学院实际情况分析研究的前提下,采用软件工程方法对系统进行系统模型选择,结合ASP技术,以MicrosoftVisualStudio2005和SQLsevter2000作为开发工具,设计开发一个基于ASP的高校毕业论文管理信息系统。以实现毕业论文设计和论文撰写的管理信息化和网络化,减少师生在毕业设计中的工作量为目的,系统设计完成后管理员能对导师及学生进行相应的管理,导师选题后需经过管理员审核才能被学生选择。导师可通过网络提交自己的论文题目和资料,浏览已经选了论文题目的学生信息资料;学生可通过网络直接选老师在网络上的论文题目,在系统中完善自身资料,提交开题报告等功能;高校毕业论文管理信息系统的开发,主要是为了使高校毕业论文管理能快捷、方便的进行,以提高工作效率,最终减少师生工作量的目的,高校毕业论文管理系统的开发对改进教学管理,提高教学质量有着十分重要的意义。
1.国内外研究现状
随着教育产业化进程的逐步推进,许多高校走上了强强联合的道路,高校的规模不断的扩大,为合理的利用教学资源,加强教学管理工作,对学生进行网络化管理已经成为一种趋势。目前,很多高校都具备了相关的管理软件对学生的学籍、成绩等都采用了网络化管理技术,但毕业论文的管理大多采用单机管理模式。这种管理模式只能简单的完成论文的输入和输出工作,而毕业设计过程中如:出题、选题、资料交流论文检查等任务只能靠师生的手工操作来实现。
国外高校很早就开发了实现毕业论文管理网络化的系统,如英国诺丁汉大学很早就开发了专门的毕业论文管理系统用于实现毕业设计的网上双向选择,国内高校近几年也有了相关软件来实现毕业论文设计的网络化管理,但在服务范围、服务质量、机构设置等方面与国外高校相比都存在一定的差距,造成这种现状的原因是国外信息化建设起步早,网络应用及设计都更见成熟并具有稳定的技术队伍,网络发展稳定,而国内信息化的建设与国外相比就显得起步较晚,虽然发展迅猛,但由于缺乏像国外那样成熟的网络技术加上信息化发展时间较短。在实现校园管理信息化的进程中,国内各高校面临既要不断投资购建各种硬件、软件和网络,又要不断开发各类应用于教学、教务、科研、办公管理等应用系统的两大难题,在信息起步晚,技术队伍不稳定规模不大的背景下,国内高校经过发展虽然也初步形成了具有一定规模的信息化建设体系,但是由于整体信息化程度落后,信息化建设任务多而重、经费短缺,理论体系不完善等原因,导致国内高校教务管理系统仍然不完善。
2.高校毕业论文信息管理系统研究的主要内容
高校毕业论文管理信息系统的设计采用ASP的C#编程技术和SQLserver2000数据库工作平台结合Dreamweaver作为开发工具进行设计,本系统研究的最终目的是实现以下功能:
(1)学生:能实现选择自己的导师及毕业论文设计题目,浏览公告、修改信息、给导师留言等功能。
(2)导师:能够通过网站给学生毕业设计的课题,供学生选择;可以浏览本站的所有信息,可以给自己的学生、其他教师和管理员进行留言,并查收自己的留言。
(3)管理员:可以对学生、导师、通知等的基本信息进行修改、删除等的操作。
3.高校毕业论文信息管理系统功能介绍
系统的主要功能是通过几个功能模块来实现的。具体的设计过程如下:
(1)系统登录模块:将用户分为学生、教师和管理员三种不同的角色登录以实现用户权限的管理,加强系统的安全性及稳定性。
(2)学生模块:①查看通知②查看论文题目导师信息并进行选择③留言:提供学生和导师之间的相互留言。
(3)导师模块:①查看通知②提交论文题目③留言:提供学生和导师之间的相互留言。
(4)管理员模块:编辑、删除、添加用户,对老师论文题目进行审核,查看修改学生基本信息、导师基本信息、学生和导师之间的留言等,对系统进行全面管理。
4.毕业论文管理信息系统的设计
系统要具备易操作、美观、安全等特点,所以在对系统进行外观设计时,要充分考虑到网站的可视性及美观性,界面设计要力求达到层次分明、简单大气、兼顾美观、突出重点、有吸引力等特点。在系统的后台代码设计上要能够精炼,确保系统的稳定性及安全性。
4.1 系统登陆界面的设计
系统的登录界面能起到管理系统安全性的作用,高校毕业论文管理信息系统的用户名和用户密码保存在用户表中,本系统有三种权限学生用户:学生、导师和管理员。不同的用户在不同的角色选框中进行登陆,系统通过在用户表中加入power属性来判断用户的权限并进行身份验证,若用户名和密码都正确,系统将跳转到与角色相对应的页面,若用户或密码错误,则提示“您必须输入有效的用户名和密码的提示信息。”
4.2 系统主要界面设计
本系统的主要界面如下:
(1)学生选题界面:本界面主要包含我的信息、修改密码、修改资料、可选题目、帮助信息、打印本页、退出等选项,学生从登录界面正确登录后将跳转到本页面,学生在本界面可以根据自己的实际情况进行相应的操作,可进行修改个人的资料修改密码,查看可选题目及教师相关信息等操作。
(2)学生个人资料修改界面:本界面的提供学生的基本信息修改功能,学生可在本界面下对自己的功能进行修改和完善。
(3)教师提交选题界面:本界面主要功能是让教师通过本网站进行毕业论文题目及论文说明的,通过本界面提交毕业论文题目,在通过管理员审核后即可作为学生选题。
(4)系统功能设定界面:此界面是在管理员模块中的一个子模块,通过本界面的相关操作,可以实现对选题系统、添加课题、审核课题、学生注册等功能的开通和关闭操作、实现网站的分时处理,在相应时刻提供相应操作,减少了系统的开发加大了系统的安全性。
(5)审核题目界面:本界面罗列出各教师的相关毕业论文课题的相关信息,通过本界面可以知道老师的毕业论文所面向的专业、学生选择状态的信息,通过功能选项可实现对教师作废毕业论文的删除操作。
5.毕业论文管理系统的测试
由于条件限制,系统未能经过大规模访问及超大容量数据库测试,仅进行了小范围及叫嚣数据库测试。测试结果为基本测试:测试显示系统的用户功能全部实现,能够满足用户的各项要求。并发性测试:系统的并发性测试显示多用户同时登录时未出现不正常状态,服务器对不同用户请求进行分布处理,工作正常。容错性测试:系统对非法请求进行限制,对非法操作进行正确提示,限制非法用户访问页面。
关键词 毕业设计;毕业论文;应用型本科高校;环境工程;人才培养方案
中图分类号 G642.477
文献标识码 A
文章编号 1005-4634(2012)05-0033-03
毕业设计(论文)可以培养学生综合运用所学基础理论知识、专业技术解决问题的基本技能和素质,培养和提高学生综合分析问题与独立解决问题的能力。同时也是检验学生学识、能力、素质等方面实际状况、评价学校和教师教育教学质量的有效方式和手段,是很重要的教学环节。毕业设计(论文)是最重要的实践教学环节之一,是对大学生学习的总结、检验和巩固,重要性可想而知。目前很多高校都设立了环境工程专业,为我国环境工程及相关领域发展提供了较多的工程技术人员,这些高校毕业生也是我国环境工程技术领域的生力军;随着高校硕士研究生的扩招,不少毕业生进入硕士阶段进修,为后续科学研究提供人才支持。
近年来,由于扩招使新建本科院校学生整体素质下降、就业率较低、师资队伍薄弱,多重压力导致很多新建应用型本科院校中的环境工程专业毕业生毕业设计(论文)的质量有较大滑坡。下面针对目前新建应用型本科院校环境工程专业毕业生毕业设计(论文)中存在的问题进行全面解析,并在此基础上提出新建应用型本科院校环境工程专业毕业设计(论文)质量控制及评价机制的思路。
1 症结问题解析
1.1学校的管理问题
据调查,很多新建应用型本科院校毕业设计(论文)都较为灵活,可以进入相关的环境保护公司、市政设计(研究)院参与实际工程设计等或留在学校进行毕业设计(论文)。但是有些高校担心学生的设计(论文)质量,只允许毕业生进入乙级以上设计院,而不能进入环境保护公司特别是私企。目前环境工程专业学生的就业形势不容乐观,所以很多学生通过自己的努力或者人脉关系找到了环境保护公司,很多环境保护公司都是私企,但是这与学校的要求相抵触,很多学生只能隐瞒学校进入,这给学生造成了精神压力,影响了学生毕业设计(论文)的进度和质量。很多学校不是根据自身学校的层次、学生素质等灵活应对,管理制度过于死板。
很多高校对毕业设计(论文)的要求都表现的“头重脚轻”,即开始时对同学们提出较高的要求,到后面则是草草收场。特别是毕业答辩过程中,设计(论文)有无达到要求、格式是否规范、学生对设计(论文)的熟悉程度等不强烈要求,这种风气容易被下届的毕业生所“借鉴”,形成了一种恶性循环。
毕业设计(论文)的时间很短,一般为6~10周,再除去硕士研究生入学面试时间1~2周,剩下的时间内做出一个完整的毕业设计就不错了,更别说质量控制了。对于毕业论文就更不用说,由于实验时间很短导致数据非常缺乏,如果进行有关“活性污泥法污水处理”等方面的试验研究论文,有可能微生物还没有生长稳定,更别说进行详细的试验研究。以运用活性污泥法处理生活污水的试验研究为例,资料查询、方案设计、试验准备需要3~4周,活性污泥培养和驯化需要3~4周,以上这些时间都占据了6~8周,根本没时间进行真正的测试和研究。
1.2毕业生自身问题
毕业生自身对毕业设计(论文)的重视不够,造成这些问题的根源很多,比如长期以来某些新建应用型本科院校、老师对毕业设计(论文)质量控制不力使学生产生麻痹思想,学生对知识的接受和掌握程度不佳,存在较为严重的知识缺漏问题等。
毕业生对毕业设计(论文)不重视表现在以下几个方面:(1)表格图形没有表头和图名,表格不是三线表;(2)格式和拼写草率,如pH值写成PH值,mg/L或mg·L-1写成mg/l,上标下标缺失和混淆;(3)设计图纸从网上下载,或者论文数据源自网络而非自己亲自实验所得,或从网上直接下载综述性论文代替论文(设计)。
1.3指导老师责任心不强
一般来说毕业设计(论文)进行时间为10周左右(视各个院校具体课程设置情况、教学周长短等情况各异),由于师资缺乏,每个教师指导学生数量较多,再加上繁重的教学任务和科研任务以及教学过程中繁多的琐事,使有些指导老师对分配给自己指导的学生的任务实施、进程等过程不闻不问,或无心过问,任由学生自己设计(试验),也不对毕业设计(论文)进行过程控制和终端控制等质量控制,导致毕业设计(论文)质量低,缺乏师生间的互动。有些指导老师对学生剽窃得到的成果采取默许的态度,助长了学生的剽窃风气;另外,有些老师要求不严格,将毕业论文软化,如忽视进行试验研究才能写毕业论文的要求,私自默许学生撰写综述性论文。
此外,有些老师责任心不强表现在相关设计参数不合实际,却不加查阅,反而随意估写。如某老师在对学生的毕业设计任务书进行编写时错误的将水设计中的重要参数COD定为500~600mg/L,众所周知,我国城市污水的水质COD一般低于200mg/L,北方城市又略低于南方城市。某些指导老师对毕业设计(论文)来源不明的资料和数据不进行批评,任其发展。也有一些老师由于工程经验(科研工作经验)缺乏,对毕业设计(论文)不能进行有效的指导。
1.4师资缺乏导致供需不平衡
环境工程专业目前较为热门的方向有环境监测、环境影响评价、大气污染控制工程、污染水体生态修复工程、土壤污染修复等领域,也是目前国内较为缺乏相应工程技术专业人才的领域,但是目前这些领域的师资非常缺乏,导致多数新建应用型本科院校目前环境工程专业的毕业设计仍然停留在以水污染控制工程为主、辅以少量的大气污染控制工程领域和教师的科学研究课题等,没有真正培养出社会所需要的专门人才。而国内对水污染控制领域的人才量需求不大,导致环境工程专业毕业生就业困难,这就造成供需之间的失调。
2 质量控制及评价机制探讨
提高毕业设计(论文)水平是关系到新建应用型本科院校办学质量、人才培养方案实施和学生素质的大事,笔者根据多年的经验提出如下几点建议,希望对新建应用型本科院校毕业设计(论文)质量提高能有所帮助和借鉴。
2.1更新学校层面毕业设计(论文)管理理念
改变传统观念,打破新建应用型本科院校毕业生必须以设计为主、论文为辅的思路,针对专业特点和就业需要,选择毕业设计或毕业论文。据不完全统计,环境工程专业35%~50%的毕业生可能进入较好的高校(科研所)进行深造,所以科学研究方法是非常重要的,也为攻读硕士研究生做准备。另外,很多学生会进入污水处理厂,那么污水处理厂的运行管理知识是其必须的,所以建议学校因人而异,不能搞“一刀切”,全部搞毕业设计,否定毕业论文的作用。有的毕业生考取硕士研究生,则可选择跟着指导老师进行简单的实验科学研究,有的学生毕业后拟进入工矿企业从事环境保护工作,为积累工作经验可进入某些工矿企业进行现场作业练习。这就需要指导老师的配合,根据学生的具体情况合理的分配毕业设计(论文)题目。
高校应该多给青年教师或低学历、低文凭且经验不足的教师提供工程设计经验、运行管理经验及科研经验等学习提高的机会,使其有能力指导好毕业生的设计(论文)。
有些高校的课时量要求较高,使很多没有指导能力的老师加入到毕业生指导的行列,所以高校的课时量问题需要妥善安排。尽可能提高毕业设计(论文)的时间,保证设计(研究)充足的实践,建议毕业设计时间应该为12~15周。
最后,建议提高对毕业设计(论文)过程的资金投入,因为对工科专业学生来说,一个优秀的毕业设计(论文)离不开充足的经费、良好的实验设施和实验条件、充足的设计资料等。很多指导老师因为没有足够的经费而不得不放弃很多该做的测试,更有老师直接放弃所有的研究,这也是有些毕业生的毕业论文是综述性论文的主要原因之一。
2.2加强毕业设计(论文)指导教师能力的提升
很多新建应用型本科院校由于升本时间很短,师资队伍很薄弱,很多指导老师没有接触过工程实例,对很多设计图纸的画法、比例、管线布置、标高等概念非常模糊。此外,近些年来,很多新建应用型本科院校迎接教育部教学水平评估对教师学历的需要,提高了对博士学位人员的引进力度。而这些博士学位指导老师经验更为缺乏,特别对于跨学科攻读的硕士、博士来说,可能他们擅长之处就是科学研究,而不是工程设计。所以这些老师应该加强学习,提高知识的更新速度和工程素质。所以对于一些工程类高校来说,培养指导老师的过程控制是非常重要的。对于指导毕业设计(论文)的老师来说,应根据学生的水平、爱好,设计适合的研究内容,这无疑也能提高指导老师的指导水平和毕业设计(论文)的质量,发挥其知识层次的优势。
另一方面,指导老师的责任心也是影响毕业设计(论文)质量的关键因素之一。经常检查学生毕业设计(论文)的进展,并及时解决学生设计过程中出现的疑难问题,保证毕业论文顺利进行,这是对学生负责、对自己负责、对社会负责。为此,新建应用型本科院校必须加强毕业设计(论文)质量标准及评价方案的制定和实施工作。
2.3严格毕业生管理和要求
近些年来,新建应用型本科院校考虑到毕业生的就业压力大,为提高毕业生就业率而让学生把大量的时间和精力花费在求职和单位面试上,更有毕业生以求职、面试为由做一些与毕业设计(论文)无关的事情,而降低了对毕业生毕业设计(论文)的要求。表面上看这只是短期现象,但很多高校却没有发觉它的负链式反应。这种现象会一届一届呈负链式反应下去,即“恶性循环”,这必将废掉人才培养的目标,使毕业生的就业压力越来越大。
提高毕业设计(论文)的要求,表面上看牺牲了毕业生的求职时间或实习时间,但是提高了毕业生的学习质量,促进高校教学质量呈良性循环发展。最主要的是,要使毕业生明白毕业设计(论文)过程是对整个大学所学知识的一个全面总结,是对自身分析问题、解决问题、理论联系实际能力的培养过程,要建立起学习上的整体和长远目标,从思想上提高对毕业设计(论文)的重视程度。
2.4做好答辩工作,提高毕业设计(论文)的质量控制机制
答辩过程是对指导教师创新能力和创新成果的检测过程。因此应认真组织好答辩工作,规范答辩过程,科学、合理、公正地考核毕业生的毕业设计(论文)的质量,确保答辩过程的严肃性、成绩评定的合理性和评价结果的公正性。避免不管毕业设计(论文)好坏与否,毕业生同样毕业,指导老师仍然指导下一届毕业设计(论文)的现象。对于毕业设计(论文)不能达标的毕业生和指导老师都必须给予相应处罚,如:毕业生进行二次答辩或延迟答辩或推迟毕业,取消指导老师下一年指导毕业生设计(论文)等工作。提高毕业设计(论文)的二次答辩或推迟毕业的几率,提高毕业设计(论文)的质量,严格控制毕业答辩的“走过场”行为。
2.5提高毕业设计(论文)的评价机制
目前,毕业设计(论文)的评价包括指导老师评价、评阅老师评价和答辩小组评价等三个评价结果的综合,其中指导老师评价是最主要的部分,占60%左右,评阅老师和答辩小组各占20%。这种评价机制会因为某些老师的水平、责任心等问题而导致毕业设计(论文)评价结果的失真。应该改变这种评价机制,提高答辩小组评价分值比例,因为答辩小组是多名教师共同审阅下的结果,能比较全面的代表毕业设计(论文)的质量。另外,新建应用型本科院校虽然对毕业设计(论文)成绩等级进行规定,如:优秀不超过20%,良好不超过40%,但是由于指导老师评定份额较大以及对自己指导学生的偏袒使毕业设计(论文)成绩偏高,优秀在50%以上,最差的成绩也是良好以上。
总之,新建应用型本科院校毕业生毕业设计(论文)质量受多方面因素影响,必须通过多方面努力方能促进毕业设计(论文)质量的提高。这对为我国输送合格的环境工程高级工程技术人员至关重要,必须引起广泛的重视。
关键词: B/S结构;毕业论文;信息化;;Access
毕业设计是高校教学的重要组成部分,培养大学生综合运用所学基本理论、基本知识、基本技能分析和解决学科内某一实际问题的能力,使学生的科研能力得到一次完整的综合性训练。在提高学生综合运用知识、培养分析与解决问题能力方面有着重要作用,是完成专
业培养目标的重要实践教学环节。但当前不少高等院校在毕业设计(论文)这一环节的管理主要还是采取传统人工管理模式,在资料整理、资源共享、选题、论文撰写及指导、格式检查等诸多方面存在管理成本高、效率低、效果差等系列问题。而且传统毕业设计中的毕业论文管理没有合适的交流平台,都是教师和学生单向沟通。
1 系统的体系结构及开发环境
当前高校毕业生毕业设计环节与毕业生实习、找工作等环节相互交织,导致他们与指导教师之间经常存在时间和空间上的冲突。根据上述情况,本文将设计基于B/S结构的毕业论文信息管理系统,其优势在于基于B/S结构的系统能够通过Internet实现网上操作,打破时间和地域空间的限制,克服传统管理方式下指导教师与学生必须见面交流或打电话交流等存在的不足。该信息化系统主要完成对毕业生选题的管理、教师指导课题至最终给出论文成绩过程的管理以及管理员对学生和教师信息的管理等。
该信息化系统采用B/S三层体系结构:表示层、应用层和数据层,如图1所示。
图1 系统三层体系结构图
其中表示层提供应用程序的用户界面,即客户端浏览器,用户通过浏览器访问本系统;应用层实现业务功能,是系统的核心部分,这一层为表示层提供功能调用,同时它又通过调用数据层所提供的功能来访问数据库;数据层位于底层,以为接口,主要处理应用层对数据的请求。数据层可以对数据库中存放的数据进行插入、修改和删除等操作。
该信息化系统运用 3.5+CSS+C#技术,以Visual Web Developer 2008为开发平台,基于B/S结构,使用IIS构架Web站点,以Access为后台数据库,通过访问数据库。
2 系统需求分析
根据毕业设计进行的过程,毕业论文信息管理系统主要分为三个模块:管理员,教师和学生。该信息化系统工作流程如图2所示。
图2 系统工作流程图
管理员首先在登录界面登录系统,通过系统的身份验证后,进入管理员界面进行操作。管理员主要进行公告公布,对用户进行添加、删除、密码修改等操作。同时可以查看系统各类数据,提取及整理数据,将结果向上级报告。
学生用户与教师用户的功能相对应,先选报指导教师和相应课题。如果该学生未被所选报的指导教师选择,可改选其他指导教师。若被指导教师选择为所指导的学生,将不能再改报其他指导教师。选报指导教师成功的学生可以在该指导教师的课题方向中做出选择,指导教师可以根据选报学生的具体情况确定该学生的选题,或指定该学生做某方向的课题。课题选定后学生方可进行毕业论文的相关工作,撰写论文后上传论文,并查看指导教师的点评,重新修改论文以及重新上传论文。论文通过后,学生可以通过毕业论文信息管理系统查看自己的论文成绩。
该信息化系统实现了毕业论文选题过程中的双向选择。学生可以选择指导教师并选择其提供的课题,同时指导教师也可以根据学生情况及课题的被选择情况选择合适的学生及其课题。使学生的论文选报工作灵活、高效。同时要求教师有较高的教学及论文指导水平,否则可能面临没有学生选报的尴尬处境。这也是教学改革中的一个重大进步。
3 系统的实现
3.1 系统功能设计
根据系统需求分析,在整个系统中用户登录模块首先进行身份(管理员、教师和学生)验证。当身份验证成功后,分别进入不同的模块进行相应操作,具体的功能模块图如图3所示。
图3 功能模块图
3.2 数据库设计
该信息化系统的功能就是在进入毕业论文信息管理系统后,教师指导学生进行毕业设计。系统数据库主要包含学生表、教师表、管理员表、系统公告表和系统状态表等。数据库主要约束关系如图4所示。
图4 数据库约束关系图
3.3 功能实现
3.3.1 登录功能
首先用户通过登录界面选择相应的身份进行登录,把用户输入的用户名和密码与数据库中存储的用户名和密码相比较,如果正确无误则进入相应身份的操作页面,如果错误,将进行提示。
本系统主要分三类用户类型,将三类用户登录界面合而为一实现,只需选择不同的用户类型即可。实现代码如下:
if
(Roles.FindUsersInRole(DropDownList1.SelectedValue.ToString().Trim(),user_no.Text.Trim()).Length>0)
{ RegisterStartupScript("","alert('登录成功!')");//清空文本框
Session["logid"] = user_no.Text.Trim();
Session["Roler"] =DropDownList1.SelectedValue;
if (Session["Roler"] =="管理员")
Response.Redirect("ManagerMain.aspx",false);
if (Session["Roler"] == "指导老师")
Response.Redirect("TMain.aspx", false);
if (Session["Roler"] == "毕业生")
Response.Redirect("SMain.aspx", false);
user_pass.Text = user_no.Text = "";
}
3.3.2 管理员功能的实现
管理员界面的功能包括公告、学生用户管理、教师用户管理、分组管理等。
导航菜单是一个系统的导航图,用户能快速、熟练地使用系统中的各个功能就必须要有一个清晰的导航菜单。导航菜单使用C#、CSS、图片等技术实现,能够点击展开或收缩。并在右侧显示相应内容,便于操作。
3.3.3 教师功能实现
教师界面包括查看系统公告、学生信息、学生选报情况等,教师在此界面下可以对学生进行选择等操作,修改密码、课题方向和添加个人信息等。
3.3.4 学生功能实现
学生主界面包括查看教师信息,课题选择、论文提交、查看点评、成绩查询、修改密码等功能。
4 总结
基于B/S结构的毕业论文信息管理系统实现了网上选题、网上指导学生进行毕业设计等工作,使得学生可以在任意地点、任意时间进行选题。同时实现了教师与学生的双向选择,既提高选题质量和效率,确保选题的公平、公正、合理,也为指导教师和学生顺利高效地完成毕业论文整个工作提供了便利的平台。■
参考文献
[1]聂强,邹赛,刘忠利.基于信息平台整合对高职院校毕业设计过程监控信息化研究[J].西南师范大学学报:自然科学版,2011,36(4):142-146.
[2]洪建峰.基于Web的毕业论文指导交流系统设计与应用――以上海电视大学毕业论文为例[J].中国教育信息化,2011(13):49-51.
[3]刘芳,牟廉明.基于UML的毕业论文管理系统的设计与实现[J].内江师范学院学报,2009,24(8):55-58.
关键词:本科生毕业论文(设计);课程设置体系;学科前沿;团队
作者简介:李春先(1977-),女,湖北黄冈人,长沙理工大学物理与电子科学学院,讲师;王成志(1974-),男,山东潍坊人,长沙理工大学物理与电子科学学院,讲师。(湖南 长沙 410114)
基金项目:本文系湖南省教改课题“探索物理学专业本科毕业论文(设计)教学新模式,培养创新型人才”(批准号:湘教通[2011]308号)的研究成果。
中图分类号:G642.477 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)07-0177-02
本科毕业论文(设计)(以下简称“毕业论文”)是学生在系统学习完本专业的基础课后,按照科学的思维方法和规范化的研究进程,系统完成一项具有综合性和创新性的科研活动。它是本科教育的最后一个环节,其目的是总结、消化在校期间的学习成果,使学生能够初步掌握运用所学知识分析问题和解决问题的方法以及学会科学研究的基本程序,培养学生的科学研究能力和创新实践能力。毕业论文要求具有一定的创见性,能够较好地解决学科领域中不太复杂的问题,立论要科学,观点要创新,论据要翔实严密。由此可见,毕业论文是本科教育中很重要的一个实践环节,但近年来高校本科毕业论文的质量受到诸多因素的影响,出现了一定的下滑,并引起了学术界关于毕业论文是否有必要存在的争议。因此分析影响本科毕业论文质量的因素,探索提高毕业论文质量的有效方法与措施,确保毕业论文的质量,应是当前高校教学研究工作中的重要课题之一。[1]近几年,毕业论文课题组把毕业论文的改革与课程设置体系的改革有机地结合起来,对如何提高本科毕业论文质量进行了有益探索,取得了较好的效果。近几届本科毕业论文的质量显著提高,在学校检查中名列前茅,并且取得了一系列学术成果,本科生以第一作者分别在《物理学报》[2-5]等权威期刊上发表多篇学术论文。这些成果不仅为学生进一步科学研究奠定了基础,同时也说明只要改革得当,研究的质量会显著提高,产生高水平的成果是可能的。以物理学专业为例,下面对提高毕业论文质量的做法和体会进行阐述。
一、 改革课程设置体系,大力开设前沿选修课是提高毕业论文质量的前提
根据教师科研方向,把教师划分为六个科研团队:分子器件科研团队、光电信息物理科研团队、凝聚态物理科研团队、空间物理科研团队、量子光学和量子信息科研团队、电子信息技术科研团队。在传统必修基础课的基础上,大力增加前沿选修课,规定每个科研团队开展1~2门具有前沿性且与科研相结合的选修课,例如“石墨烯分子器件物理基础”、“光电检测技术”、“太阳能电池”、“光信息处理”、“凝聚态物理前沿专题”、“空间物理现象的物理基础”、“量子光学导论”、“量子信息基础”、“电子设计和制作”等选修课,一般为48个课时。由于选修课具有新颖性和前沿性,因此深受学生的欢迎。
对于这些选修课,在教学方法上与传统基础课不同,采取讨论和探索式教学的方式,手段灵活多样,不拘一格。针对物理课概念性强的特点,在讨论中加深了对课程内容的理解和基本方法的掌握,形成了“勤于思考,乐于探讨”的学术氛围。在课堂上教师只讲解要点,其他内容和相关问题留给学生。把学生分成几个组,给予每组相应的内容和问题,几个人一组通过查找文献完成给定的任务,然后教师要求学生在课堂上展示自己的答案。另外,课程的内容和要求要与该课程的相关科研手段和方法匹配,这样学生不但学到了基础知识和基本技能,而且学到了与该课程相关的科研方法和手段,为今后的毕业论文奠定了基础。因此,在该前沿方向中选择一些问题作为本科毕业论文题目,不但具有可行性、前沿性、新颖性和专业性,而且有利于锻炼学生利用知识解决问题的能力以及创新能力,这正是毕业论文的目的所在。
二、选题是提高毕业论文的基础
选题就是指导教师确定毕业论文的研究内容。一个好的选题,要充分锻炼学生利用本专业知识理论解决问题的能力以及创新能力。选题是毕业论文的第一个环节,也是毕业论文的基础。课题组可从以下几个方面进行选题:
第一,与本专业相结合,即在本专业范围内选题。
第二,与科研结合,与学科前沿结合,做到选题新颖。将本学科的前沿、热点问题融于毕业论文之中,把科研中遇到的问题转化为毕业论文的课题。只有题目新,才能有创新的空间,只有内容新,才能有新的结果和结论。从学生选题来看,学生对科研型题目的选择热情逐年增高,使得这些题目具有较好的需求基础。特别是计划考研的学生很愿意接受一次科研训练,从而为以后从事科研工作提供一定的基础。
第三,可行性。选题难度要适中,既要考虑学生的学识水平,又要考虑学生潜能的最大发挥。前沿选修课为学生提供了一定的基础,只要选题得当,本科生同样能对学科前沿问题进行深入研究。例如,量子相干态两个正交分量在相空间的几何表示是椭圆,但教材和文献上没有给出系统的证明,但是只要理解了《量子光学基础》的一些定义和物理意义就可以利用学过的数学知识给出完整的证明。
第四,实行双向选择。指导教师把题目放在网上,实行双向选择。在过去,选题方式一般由教师给学生单方面定题,学生缺乏主动性,限制了学生的主观能动性,学生对导师的研究方向和进行的课题缺乏了解,在选题方面存在被动接受的情况;在选题过程中,留给学生选题的时间过少,普遍存在着“指导教师报题随意、学生选题盲目”等问题。目前教师把题目、内容和要求详细显示在网络上,给出足够的时间让学生选。在选题的过程中,师生可以通过网络充分交流使学生对课题有充分的了解。在教学网络上学生确定题目,然后出题教师与选定该题目的学生进行面试或者交流,双方满意即可确定指导和被指导的关系。这样既避免了选题的盲目性,也有利于因材施教。
三、指导方式是提高毕业论文质量的关键
为了加强对毕业论文的指导可实行团队指导。如前所述,有六个科研团队,研究方向相同的学生归到相应的团队内,实行分类指导和团队指导。团队内的资源共同利用,学生统一管理,集体答疑,定期对学生毕业论文进行答疑和检查,了解和解决学生遇到的困难,提出每一阶段的要求和任务,确保论文的质量和进度。共同组织针对选题的学术讲座、学术交流会和论文写作交流会,组团可大大提高指导效率,节约成本。指导教师之间密切协作,充分利用了教师资源,大大提高了指导效率,节约了资源。团队内的学生各有所长,共同讨论问题,发现对方的长处,取长补短,还可以培养学生团队合作的精神。
四、学院和教研室强有力的管理与监管是提高毕业论文质量的保障
根据学校的有关精神,实行学院、教研室两级管理,学院制定制度和措施,教研室负责具体执行。
1.成立院毕业论文领导小组及答辩领导小组
院毕业论文领导小组负责全院毕业论文工作的领导和指导,包括拟订毕业论文工作计划、向全院教师布置毕业论文任务、选配毕业论文指导教师、组织毕业论文题目的审定并报学校审批。
2.物理学专业教研室成立毕业论文指导小组
毕业论文指导小组负责毕业论文的具体工作,包括组织毕业论文题目审查、确定毕业论文指导教师,并报院审核;组织学生选题;组织毕业论文指导教师向学生下达任务书;负责毕业论文进行过程的管理、检查并及时整理有关材料;设立毕业论文答辩小组,具体负责各组的论文审查、论文答辩。
3.课题实行两级审评制度,严把课题关
物理学教研室组织指导毕业论文丰富的教师对所报题目进行审批,不符合学校和学院要求的题目要撤掉,或者通知出题者进行修改,直到满足要求为止。教研室把评审符合要求的题目汇总,交给学院毕业论文指导小组评审,检查是否有不符合要求的课题,合格的课题方可进入选题系统供学生选择。
4.对毕业论文的各个环节进行检查和监控
组织指导教师开会,明确指导教师的任务。指导教师需提出论文应达到的目的与要求;介绍主要参考文献;指导学生制订论文撰写计划;检查学生论文撰写的进度质量,并给予及时指导帮助;指导学生修改论文初稿;审阅毕业论文并提出论文答辩资格及给出成绩评定建议;参加论文答辩;撰写指导总结。在论文指导过程中,指导教师应注重对学生勤奋、严谨、求实的科学态度和勇于创新的精神的培养。教研室在整个毕业论文期间担负着管理和监督的职责,应进行严格管理,组织毕业论文中期检查或抽查,并对检查工作进行认真总结。
五、结束语
近几年采取把毕业论文的改革和课程设置体系的改革有机结合、把科研前沿融入毕业论文中、团队指导、强有力的行政监管等措施对如何提高毕业论文进行了初步改革和探索,取得了较好的效果,学生和教师的积极性提高了,论文质量大幅提高,学生的创造性得到了增强,不仅使本科生取得了一系列学术成果,发表了一些有价值的学术论文,而且得到了学校主管部门与学生的一致好评。
参考文献:
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