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专题：总体设计
专 业：机械工程
班 别：机自041
学 号：2
学生姓名：
指导教师：
完成时间： 2019年3月31日
学生宿舍地源热泵供热系统设计
----总体设计
1、选题的依据及意义：
1.依据：
进入90年代后，我国的居住环境和工业生产环境都已广泛地应用热水供应装置，热水供应装置已成为现代学校居住必备。90年代中期，由于大中城市电力供应紧张，供电部门开始重视需求管理及削峰填谷，热泵供热技术提到了议事日程。近年来，由于能源结构的变化，促进了地源热泵供热机组的快速发展。
随着生产和科技的不断发展，人类对地源热泵供热技术也进行了1系列的改进，同时也在积极研究环保、节能的地源热泵供热产品和技术，现在利用成熟的电子技术来进行综合的控制，并和太阳能结合更注意能源的综合利用、节能、保护环境及趋向自然的舒适环境必然是今后发展的主题。
2.意义：
地源热泵技术，是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性，，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热，向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷。同时，它还可供应生活用水，可谓1举3得，是1种有效地利用能源的方式。通常根据热泵的热源(heat source)和热汇(heat sink)(冷源)的不同，主要分成3类：
空气源热泵系统 ( air-source heat pump) ASHP
水源热泵系统 (water- source heat pump) WSHP
地源热泵系统 (ground- source heat pump)GSHP
平时还有人把热泵系统按照1次和2次介质的不同，分别叫做：
空气---水热泵系统
水 --- 空气热泵系统
水 --- 水热泵系统
空气---空气热泵系统
这些都是把热源、热汇以及空调系统的传递介质也包括进来分类形成的。
为了和国际标准接轨，我们还是应该依照国际惯例来命名。在1997年由美国的ASHRAE(美国采暖、制冷与空调工程师学会)统1了标准术语，无论是WSHP、GSHP都叫做GSHP--地源热泵系统。
另外，为了让我们在学习和讨论中更方便，介绍1些地源热泵室外能量交换系统的概念：
土壤埋管系统----土壤换热器(水平埋管、竖直埋管)
地下水系统
地表水系统
这些都是地源热泵的热源或热汇形式。(具体参见下图)
图。1。1土壤换热器(水平埋管)图
图。1。2土壤换热器(竖直埋管)图
图。1。3 地表水系统图
图。1。4 地下水系统图
2、国内外研究现状及发展趋势
1。 地源热泵的发展历史
地源热泵是1种先进的技术，它高效、节能、环保，有利于可持续发展。这项技术最先开始于192019年，瑞士Zoelly提出了“地热源热泵”的概念。1946年美国开始对地源热泵进行系统研究，在俄勒冈州建成第1个地源热泵系统，运行很成功，由此掀起了地源热泵系统在美国的商用。1985年美国安装地源热泵14000台，1997年则安装了45000台，目前已安装了400000台以上的地源热泵，并且以每年10%的速度递长。1998年美国商用建筑的地源热泵空调系统已经占到空调保有量的19%以上，其中在新建筑里面占30%。在欧洲国家里更多的是利用浅层地热资源，来供热或者取暖。上个世纪70年代以来，随着能源和环境问题的逐渐变得严重，在各个方面节能也被更多的考虑，以可再生的地热源为能源的地源热泵又引起了人们的重视。尤其是近年来，随着能源和环境问题的日益突出，地源热泵的研究和应用发展迅速，国内外的很多高校和研究机构相继开展了理论和实际应用方面的研究。随着研究的深入，我们的地源热泵研究工作者在全国范围内举行了各种交流探讨会。中国制冷学会第2专业委员会主办了“全国余热制冷与热泵技术学术会议”;1988年中科院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”;中国能源研究会地热专业委员会于1994年9月6日至8日在北京召开了第4次全国地热能开发利用研讨会;从90年代开始，每届全国暖通制冷学术年会上都有“热泵应用”的专题;2019年6月19～23日，中美地源热泵技术交流会在北京召开，会议介绍了地源热泵技术，国外的应用状况和在中国的推广;山东建筑工程学院地源热泵研究所与山东建筑学会热能动力专业委员会联合发起并承办“国际地源热泵新技术报告会”于2019年3月17日在山东建筑工程学院举行，加强了国内外地源热泵先进技术的交流。
2.地源热泵在中国的发展现状及前景：
目前在中国，地下水热泵系统已开始广泛使用，而土壤源热泵系统尚处于研究机构工程摸索和研究阶段。
从有关调查来看，地下水热泵工程真正成功的并不多。原因在于要实现100%的回灌，并回灌到同1含水层，不污染地下水，且能长时间稳定运行，并不容易做到。同时，还出现了大量不进行回灌的热泵工程，更有甚者，出现了直接利用地下水通入风机盘管内进行空调。这样做，1则污染水体，2则浪费水资源。
鉴于国内的国情和地源热泵系统自身的特点，我们对其各自的前景作1分析。随着地下水热泵工程技术改进和规范化，由于其突出的节能和保护大气环境的功能，还是存在着巨大的潜在的市场。水平埋管土壤源热泵，虽然占地面积大，但靠地表换热可以自然恢复地温，在年排热量和吸热量不平衡的地区应用比较有优势。而垂直埋管土壤源热泵，随着专业安装队伍的发展，钻孔设备的完善，势必会使造价大幅度降低，无疑会成为今后最有竞争力空调方式。
3、本课题研究方案：
本课题属于设计改造现有热水系统，学校宿舍的热水供应系统。在改造中应该充分考虑到：
1、 学生的定时供热，需要的功率及系统响应时间问题。
2、 属于改造系统，要和现有的系统相结合。
3、 考虑到成本问题，造价是否合理。
4、 在使用过程中维护的费用及技术的要求是否合理。
5、 运行的安全及噪音处理问题。
6、 废物的处理及环保问题。
4、本课题研究的内容：
广西工学院北区5#的热水供应改装。
1、该大楼空调工程包括：
1-6层的热水供应，所有宿舍。
2、设计参数：
每层有14个房间，每间8人，共6层。
3、柳州地区基本气象参数：
根据物候报告，5月1号到10月1号之间为高温区很少用热水，寒假期间不用热水
4、本课题具体研究内容：
(1)、循环水换热器的计算
(2)、土壤热泵系统(GCHP)的土壤换热器设计
地下埋管换热器是地源热泵系统的关键组成部分，是土壤源热泵系统设计的核心内容，其选择的形式是否合理，设计的是否正确，关系到整个地源热泵系统能否满足要求和正常使用。
地下埋管换热器设计主要包括地下热交换器形式及管材选择，管径、管长及竖井数目、间距确定，管道阻力计算及水泵选型等
(3)、布置型式
目前地源热泵地下埋管换热器主要有两种布置型式，即水平埋管和垂直埋管。选择方式主要取决于场地大小、当地土壤类型以及挖掘成本，如果场地足够大且无坚硬岩石，则水平式较经济;如果场地面积有限时则采用垂直式布置，很多场合下这是唯1的选择。
尽管水平布置通常是浅层埋管，初投资1般会便宜些，但它的换热性能比竖埋管小很多，并且往往受可利用土地面积的限制，故1般采用垂直埋管布置方式。
3。1 水平埋管
水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟2层双管、单沟2层4管、单沟2层6管等形式，由于多层埋管的下层管处于1个较稳定的温度场，换热效率好于单层，而且占地面积较少，因此应用多层管的较多。(单层管最佳深度1。2～2。0m，双层管1。6～2。4m)
近年来国外又新开发了两种水平埋管形式，1种是扁平曲线状管，另1种是螺旋状管。它们的优点是使地沟长度缩短，而可埋设的管子长度增加。
3。2 垂直埋管
根据埋管形式的不同，1般有单U 形管，双U 形管，套管式管，小直径螺旋盘管和大直径螺旋盘管，立式柱状管、蜘蛛状管等形式;按埋设深度不同分为浅埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)。
1)U 形管型：是在钻孔的管井内安装U 形管，1般管井直径为100～150mm，井深10~200m，U 形管径1般在φ50mm 以下
2)套管式换热器：的外管直径1般为100～200mm，内管为φ15～φ25mm。其换热效率较U 形管提高16。7%。缺点：⑴下管比较困难，初投资比U 形管高。⑵在套管端部与内管进、出水连接处不好处理，易泄漏，因此适用于深度≤30m 的竖埋直管，对中埋采用此种形式宜慎重。
(4)、地下埋管系统环路方式：串联方式和并联方式
串联方式的优点是：①1个回路具有单1流通通路，管内积存的空气容易排出;
②串联方式1般需采用较大直径的管子，因此对于单位长度埋管换热量来讲，串联方式换热性能略高于
其缺点是：①串联方式需采用较大管径的管子，因而成本较高;
②由于系统管径大，在冬季气温低地区，系统内需充注的防冻液(如乙醇水溶液)多;
③安装劳动成本增大;
④管路系统不能太长，否则系统阻力损失太大。
并联方式的优点是：①由于可用较小管径的管子，因此成本较串联方式低;
②所需防冻液少;
③安装劳动成本低。
其缺点是：①设计安装中必须特别注意确保管内流体流速较高，以充分排出空气;
②各并联管道的长度尽量1致(偏差应≤10%)，以保证每个并联同的流量;
③确保每个并联回路的进口与出口有相同的压力，使用较大管径的管子做集箱，可达到此目的。
从国内外工程实践来看，中、深埋管采用并联方式者居多;浅埋管采用串联方式的多
(5)土壤换热器的埋管材料回路有相
5。1 管材选择
1般来讲，1旦将地下埋管系统换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换，因此地下的管材应首先要保证其具有良好的化学稳定性、耐腐性
⑶ 为了强化地下埋管的换热，国外有的提出采用薄壁(0。5mm)的不锈钢钢管，但目前实际应用不多。
5。2 管件与连接
⑴热熔联接(承接联接和对接联接，对于小管径常采用)
⑵电熔联结
(6)、埋管管长与埋管间距的确定
地下热交换器长度的确定除了已确定的系统布置和管材外，还需要有当地的土壤技术资料，如地下温度、传热系数等(可以通过热响应实验测得)。
6。1 水平埋管：确定管沟数目及间距
埋管管长的估算：利用管材“换热能力”，即单位埋管管长的换热量。水平埋管单位管材“换热能力”在20～40W/m(管长)左右，;设计时可取换热能力的下限值，即20 W/m。
单沟单管埋管总长具体计算公式如下：
其中L ——埋管总长，m
1 Q ——冬季从土壤取出的热量，Kw，
分母“20”是每m 管长冬季从土壤取出的热量，W/m
光学之芒,灿烂辉煌。在光学的领域里,他头顶着太多的“光环”,却没有丝毫松懈,肩负着无限重任,但始终沉着、坚毅。他渊博宽厚,抱定赤子之心,十余载春秋献身中国光学领域,他就是首都师范大学物理系研究员、系科研副主任张岩。
九天揽月鸿鹄志 步步为营创辉煌
在通往科学高峰的路上,张教授一路前行,品尝着希望与困难,交融着荣耀与汗水,深造期间,他用不懈的努力换来了中国光学科技前沿领域的重大突破。读研期间,他同导师刘树田教授一起在国内率先开展光学分数傅立叶变换的研究。为利用光学分数傅立叶变换进行信息处理铺平了道路。在中科院物理所攻读博士学位期间,开拓了分数傅立叶变换在光学信息处理领域中的应用,被评价是国内在现代光学技术科学领域研究工作中的优秀成果具有国际先进水平。
1999-2001年,他获得日本学术振兴会博士后基金资助,在日本山形大学工学部从事生物成像研究,被应用在实际的仪器上。2001-2002年,他在香港理工大学电子工程系从事光纤气体传感器研究。其研究内容被收录在《光纤传感技术新进展》一书中,已出版发行。2002-2003年,他在德国洪堡基金的资助下在德国斯图加特大学应用光学研究所任洪堡研究员,从事数字全息重建算法的研究,提出了利用相位恢复算法来进行数字全息重建的新方案,引起了同行的重视和肯定。这部分内容作为美国Nova Science出版社的新书《New Developments in Lasers and Electro-Optics Research》中的一章,已经出版发行。
2003年,他进入首都师范大学物理系工作,先后获得了北京市科技新星计划,北京市留学人员择优资助等人才项目的资助。作为北京市“太赫兹波谱与成像”创新团队的核心成员,主要从事太赫兹波谱与成像,太赫兹波段表面等离子光学和微纳光电子器件设计研究。他提出的多波长成像方法得到了美国Rice大学太赫兹研究者Mittleman的认可,被评价为不仅可以有效地增加成像范围,还可以提高信噪比。多篇论文被太赫兹领域的虚拟期刊收录。并于2007年和2009年分别到美国伦斯特理工大学和德国康斯坦茨大学进行访问研究。
欢声震地 惊退万人赢战绩
欧阳征标早年在国际上首次提出了静电混合型自由电子激光器的概念。他主持了包括国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金重点项目等在内的10项课题研究，发表学术论文100多篇，被SCI收录30余篇，被EI收录近60篇，申请发明专利近30项，获美国发明专利授权1项、中国发明专利授权12项、中国实用新型发明专利授权1项。
1988年6月，欧阳征标到深圳大学任教，现任深圳大学太赫兹技术研究中心副主任、固态光子实验室主任等职，长期从事光子晶体的理论及相关光子器件的开发研究。
近年来，在光子晶体研究领域，他提出了一系列新型的光子晶体全光逻辑门和全光半加器等逻辑光路；他还提出了一类光子晶体磁光环行器、单TM模工作的磁性材料Bragg光纤结构、宽禁带全角度反射器结构以及正入射情况下超窄频带、超窄角度单偏振滤波器结构等。他发现了光子晶体谐振腔的模式分类特性和复周期光子晶体中的密集多通道滤波特性。他提出的二维FIBONACCI光子晶体的概念，从理论和实验上证实了该光子晶体存在较大的光子禁带。
在太赫兹领域，他提出一种高灵敏度太赫兹摄像头，获得美国发明专利授权。他提出的几种宽调谐范围窄带连续波太赫兹发生器，曾获得德国洪堡基金。他还曾获得过机电部科技进步二等奖一项。“短波长光子晶体三维谐振腔”获深圳市科学技术协会2000年学术年会优秀论文奖；“一种复合型光子晶体微谐振腔”获深圳市2005科技年会优秀论文奖。在深圳大学工作期间，他曾获深圳大学学术创新奖二等奖1次、三等奖4次，深圳大学先进工作者、深圳市优秀班主任、深圳市优秀教师称号，入选美国“马库斯科学与工程名人录”、“马库斯亚洲名人录”、“马库斯世界名人录”。他指导的硕士研究生刘强和毛德鹏获美国大学全额奖学金，分别赴Old Dominion University和Iowa State University攻读博士学位，其硕士论文被评为广东省优秀硕士论文。
1948年刘正东教授生于南昌，1982年他以优异的成绩考入江西师院，毕业后到南京大学进修，后再赴北京大学物理系、美国纽约州立大学布法罗分校做访问学者。1988年他被晋升为副教授，由省教委批准为理论物理硕士生导师。1992年从美国回国后刘正东即晋升为正教授并获得国务院特殊津贴。他组织并申报了光学硕士点并获得国务院学位办批准，成为了当时江西仅有的两个物理类理论物理、光学硕士点的负责人。
1994年12月，浙江大学通过各种努力，第一次破例从地方大学引进人才。1995年他被批准为理论物理博士生导师，由他组织并领衔申报的光学博士点获得了批准。刘正东还历任浙江大学光学与应用技术研究所所长、浙江大学专业技术职务评审组成员、浙江大学“211工程”重点建设学科工作委员会委员。四校合并后他任浙江大学学部(理学学部)学位委员会委员、浙江大学学科学位委员会委员(物理学科、光学工程学科)，浙江省重点学科“光学学科”带头人，两届浙江省物理学会副理事长。
刘正东以身作责，每天上班，来的最早的是他，走的最晚的也是他。长期的辛勤研究累垮了他的身体。2000年下半年，从香港回浙江大学不久，刘正东被检查出患了肺癌。
这次诊断使他的生死观、价值观有了脱胎换骨变化，他以平静坦然的心态直面病后的种种打击和痛苦，积极配合各种治疗，加强身体锻炼。在治疗的时候，刘正东仍然没有放弃工作，忘记学生，他常常一边输液，一边看学生的论文。在各方的努力下，刘正东的病情终于得以好转。2002年他获得香港包氏奖到美国密西西比州立大学做访问教授。
2003年刘正东被南昌大学引进，兼任南昌大学近代物理研究所所长，他领衔申报的江西省“光学工程”一级硕士点和江西省光学重点学科成功，并由他担任学科带头人。刘正东参与申报的材料物理一级学科博士点获得成功，他参与《半导体照明技术》国家教育部创新团队也获得了成功。
来到南昌大学，刘正东没有向学校提出任何要求，他只是用自己申请的科研基金简单装修布置了一下办公室。从刘正东来到南昌大学以后，他所在的教学楼开始亮了起来。在学生心目中，刘正东是治学严谨，为人亲切的导师。
这些年刘正东主持国家自然基金项目6项，国家863子项目2项，省部级项目多项。在PHYS REV、CHIN PHYSLETT、《物理学报》等国内外权威学术刊物一百八十多篇。由他培养的博士硕士有近三十名。
测控技术与仪器专业主要课程 精密机械与仪器设计、精密机械制造工程、模拟电子技术基础、数字电子技术基础，微型计算机原理与应用、控制工程基础、信号分析与处理、精密测控与系统等。
测控技术与仪器专业主干学科：光学工程、仪器科学与技术。
测控技术与仪器专业主要实践性环节：包括军训、金工、电工、电子实习，认识实习，生产实习，社会实践，课程设计，毕业设计(论文)等。
测控技术与仪器专业培养要求 毕业生应获得以下几方面的知识和能力：
1. 具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力;
2. 较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括机械学、电工电子学、光学、传感器技术、测量与控制、市场经济及企业管理等基础知识;
3. 掌握光、机、电、计算机相结合的当代测控技术和实验研究能力，具有现代测控系统与仪器的设计、开发能力;
4. 具有较强的外语应用能力;
5. 具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。
测控技术与仪器专业就业方向 本专业学生毕业后可在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的工作。
从事行业：
毕业后主要在仪器、电子技术、新能源等行业工作，大致如下：
1、仪器仪表/工业自动化;
2、电子技术/半导体/集成电路;
3、新能源;
4、计算机软件;
5、机械/设备/重工;
6、石油/化工/矿产/地质;
7、其他行业;
8、环保。
从事岗位：
毕业后主要从事仪表工程、硬件工程、电气工程等工作，大致如下：
1、仪表工程师;
2、硬件工程师;
3、销售工程师;
4、电气工程师;
5、嵌入式软件工程师;
6、区域销售经理;
7、技术支持工程师;
关键词：强化培训；光学工程；虚拟仪器
中图分类号：G642.2文献标识码：A文章编号：1671―1580（2014）01―0046―03
一、引言
硕士研究生教育是我国教育体系中培养高层次人才的重要环节，肩负着培养高素质、创新性人才的重任，对于提高我国综合实力和实现民族复兴有着至关重要的影响。我国硕士研究生教育经过几十年的发展，在教学观念、教学内容、教学方法和考核方式等方面有了长足进步，取得了斐然的成绩，培养了大批优秀专业人才。硕士研究生教育是由基础课程教学、课程考核、社会实践和学位论文等诸多环节组成的一个缜密、严谨的知识架构和体系，它直接服务于研究生培养目标。为了提升硕士研究生培养质量，各研究生培养单位采取优化顶层设计、深化教学内容改革、丰富教学方法和强化学位论文研究等多种手段。
国防科学技术大学为推进研究生培育机制创新，深化教学模式改革，促进拔尖创新人才培养启动了“硕士研究生强化培训计划”。计划以满足“拔尖创新人才成长需求，以夯实数理基础，培养实践技能，提升外语水平，拓展学术视野，强化创新能力”为主要着眼点，进行专题性强化培养，为拔尖创新人才脱颖而出奠定基础。本论文以主要面向光学工程专业硕士研究生的《虚拟光电仪器与综合实验》强化培训课程建设实践为例，从硕士研究生强化培训课程设立的必要性、教学内容选择和教学过程应注意问题等几个方面探索硕士研究生强化培训课程建设。
二、硕士研究生强化培训课程设立的必要性
多年来，国内研究生培养单位对硕士研究生课程教育进行了有益的创新和改革，在教学内容和教学模式方面取得了巨大的进步，但是仍然存在一些不足。首先，硕士研究生课程学习中知识性课程仍偏多，实践性课程偏少。我校光学工程一级学科硕士研究生培养方案中课程学习要求24个学分，其中实验课程仅3个学分，可选的课程也只有2门。这导致一般硕士研究生在专业实践能力上培训不足，在进入课题研究时，对专业研究所需的重要手段、实验仪器和实验技术掌握不够，致使部分研究生课题开展前期进展缓慢。其次，课程设置普遍性较强，针对性不够。近年来，国内研究生培养单位鼓励跨学科人才培养，硕士研究生的来源比本科生和博士生都要复杂，学生经历也千差万别。有些学生在本科阶段即经过了创新实践训练，动手能力较强，而有些学生则完全没有基础。跨专业报考学员对本专业知识了解较少，部分导师会要求学生选修部分本科生课程来弥补专业知识的缺失。面对不同知识结构和能力层次的生源，我们缺乏因材施教的教学内容和方案设计。第三，教学内容与前沿技术脱节。硕士研究生课程内容以基础专业知识为主，虽然有部分涉及学科前沿的800级课程，但多为介绍性质，而相应的研究手段、测试技术以及实验方法几乎没有涉及。硕士研究生了解和掌握的学科研究技术与实验室实际使用的技术存在较大差别。
产生以上不足的主要原因是：现有课程体系灵活性不足，培养方案与教学内容改革通常要求一定的稳定性，改革还具有一定的周期性，因此最新的学科发展成果不可能及时在教学中得到体现；其次，研究生进入课题后的研究方向比较分散，不是所有学员都对某方面技术感兴趣，组织开课比较困难；另外，最新的科学仪器和实验技术通常价格昂贵、数量有限，科研工作安排也非常繁重，科研人员一般不愿将其投入到教学中去。
但是我校硕士研究生的研究课题通常以教研室当前项目为依托，一般要应用到最新的实验仪器、测试手段和研究方法。而这些学员又没有得到培训，这就造成了课程学习与课题研究之间的脱节。学员需要较长时间，通过边干边学的形式逐步掌握。但是这种方法的不足是培训效率低，学员进入角色慢，加之硕士研究生课题研究时间有限，在掌握专门技术后用于真正课题研究的时间就不足了。我们调研了英国南安普顿大学的光电研究中心和加拿大渥太华大学的物理系对研究生的培养情况，发现他们研究生跨学科的现象较为普遍，但是不少跨学科研究生可以在较短的时间内进行独立研究，并取得较好的成绩，这与他们在研究生入学后的专题技术培训有关。他们采取的措施是针对研究生课题研究中可能用到的实验技术和科学仪器，结合前沿研究内容开展集中培训。该培训既可以让学员在短时间内对研究室的研究内容有一个深入了解，又可掌握最新的实验技术和科学仪器。学生在学习过程中不仅可以对以往知识进行复习整理，更重要的是可以学习如何将所学知识应用到实践中去解决问题，同时对知识的了解更加深刻，因此学生学习积极性很高。
三、硕士研究生强化培训课程教学内容的设计及案例分析
1.基础性
强化培训课程虽然是一种专题培训，但目标是针对特定学生群体的能力培养，而不仅仅是教一些具体的技巧。同时为了扩大收益面，应尽量选择适合面更广的教学内容。我们在《虚拟光电仪器与综合实验》硕士研究生强化培训课程内容选择过程中，通过调研发现，虽然我们光学工程的学员在本科阶段都学习过c、fortran等编程语言，但不少学员从来没有利用这些语言解决一个实践问题。究其原因是因为这些语言与硬件结合困难，例如在实际工作中学员往往会选用单片机、DSP或FPGA来实现数据采集和设备控制，完成这一任务需经历硬件知识学习、电路制作及软件编程等几个阶段，同时要开发硬件，导致开发周期长，甚至会让部分学员望而却步。虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。LabVIEW是集成高效软件和模块化硬件的开发平台，可以充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强和开发时间短的优势。硕士研究生如果掌握了基于LabVIEW的虚拟仪器技术，配合必要的硬件模块，对于完成课题研究将会有很大帮助。因此，我们选择基于LabVIEW的虚拟仪器技术作为强化培训课程的基础内容，并以此为基础开展专业实验仪器和测量技术的教学工作。
2.实践性
在目前，我国研究生教育的教学方式主要以课堂授课为主，多认同性而缺乏创造性。分析原因，除了长期“单向灌输式”教育方式的惯性外，硬件制约也是非常重要的因素。一方面研究生专业方向多，实验仪器要求多样，使得配备实验设备困难。加之仪器设备更新速度较快，易使实验设备过时。另一方面，这些年硕士研究生招生规模不断扩大，使得实验条件更难满足需求，最终导致硕士研究生教学的实践性较差。《虚拟光电仪器与综合实验》强化培训课程的目的就是要培养硕士研究生的创新实践能力，为开展研究生课题研究奠定技术基础，因此非常重视实践性，要求每次课都有操作或练习内容。利用虚拟仪器技术的模块化硬件可以大大降低学生实践操作所需的成本，缩短实验的时间。在讲授数据采集技术时，我们购置了一批NI公司的MyDAQ多功能数据采集卡，并结合实验室已有数据采集设备，保证上课的学生都可以动手操作，甚至可以把设备带回去继续练习。在仪器控制与远程通讯教学过程中，我们为学员笔记本电脑配备了USB转RS232数据线，使学员不仅可以相互之间进行串口通讯，还可以带回实验室对光电仪器进行通讯和远程控制练习。
3.针对性
针对性是强化培训课程的重要指标。强化培训课程教授的内容应该是针对传统课题教学的薄弱环节、研究生创新实践能力方面的短板进行有益的加强。我校光学工程硕士研究生在计算机测试应用能力方面存在不足，一般学员只能利用计算机进行数值模拟或数据处理，但是不会用计算机进行信号采集、信号处理和设备控制。《虚拟光电仪器与综合实验》强化培训课程主要针对硕士研究生计算机测试应用能力不足，利用虚拟仪器技术，并结合典型光电测试系统开展信号采集、数据处理和仪器远程控制方面的培训。
4.前沿性
我国研究生教育非常注重前沿性，一方面要求课堂教学内容设计上与时俱进，另外开设专门课程介绍学科前沿技术。但是，一般课程教学以前沿技术理论介绍为主，对最新的实验仪器、测试手段和研究方法涉及较少。不少硕士研究生会感觉当前科技很先进，但是自己掌握的手段很落后，很难完成课题研究。其实，我校光学工程学科通过985和211项目的支持，已经建成了非常现代化的实验室，各种先进实验仪器已频繁地在科研中得以应用，《虚拟光电仪器与综合实验》强化培训课程的一项重要任务就是向学员介绍一些常用先进光电仪器的操作和应用。
四、《虚拟光电仪器与综合实验》研究生强化培训课程实施
1.招收确实需要的学员
强化培训课程是面向各个学科方向的有特定需求的学员开设的专题选修课，目的是提升他们的创新实践能力，尤其是在课题研究中所需的能力的提升。比如，生物学方面的学生希望采用光学的方法进行相关课题研究，这种强化培训课程对他们是十分有益的。因此，我们采取广泛宣传和导师推荐相结合的方式进行招生。我们通过宣传让学员和导师准确地知道本强化培训课程的定位和教学内容，学员根据自己能力提升或课题研究需要，并经导师同意后申请报名。通过这种形式，基本保证学员都是带着目的来学的，不要浪费学员自己的时间和宝贵的教学资源。
2.实践环节成为课程主题
强化培训课程是针对硕士研究生某方向能力的专题培训，目的是要在有限的时间内使学员的实践能力得以提升，并具备在后续课题研究中应用的能力，因此实践性尤为重要。《虚拟光电仪器与综合实验》课程的主要目的是使学员掌握光学工程相关研究中的数据采集、仪器控制、基本信号处理和简单控制反馈方法，因此每次课我们都安排了课堂练习。比如在数据采集教学过程中，我们配备了数据采集卡给学员，让他们在课堂上对实际信号进行采集；在仪器控制教学过程中，我们利用USB转RS232数据线，让学员实现相互之间的计算机通讯和与多种光电仪器进行数据通讯。最后我们还设计了光纤迈克尔逊干涉仪，要求学员利用学习的知识实现信号调制、数据采集、信号处理和报告生成完整过程，充分体验科研实践的全过程。
3.解决学员的实际问题，提高学员学习的积极性
虚拟仪器技术不仅具有强大的功能，而且具有巨大的灵活性，可以解决硕士研究生课题研究中的绝大部分问题。如果一门课程可以解决学员在实际工作中遇到的问题，将极大地提高学员的学习积极性，并能引发学员探索钻研的兴趣。因此，我们在开课初期就对学员征集科研过程中的工程问题，通过对问题的整理，我们提炼出典型案例，并给出初步解决方案，在课堂上进行分析，让学员知道哪些课程内容可以解决相应问题。比如，有学员提出多光路大功率激光泵浦的安全监测问题，我们设计了用NI6251对32路温度传感器进行同步采样，通过LabVIEW平台进行信号处理，并用电脑内部音频输出设备发出报警信号的方案。还有同学提出如何对飞秒激光器相位补偿单元进行控制的问题，结合系统的硬件条件我们提出了利用LabVIEW图像处理插件进行误差量解算，再通过多功能卡输出控制电平调整相位补偿单元的方案，学员对整个工作豁然开朗，明白了自己的核心工作应该在误差信号的解算上，其他问题通过虚拟仪器技术就可以完全解决。学员带着问题来学习，主动性会大幅增强，问题得到解决后成就感也较高，教学效果明显好于灌输式教学方法。
五、结束语
硕士研究生强化培训课程是研究生培养体系改革的重要创新探索，通过专题培训的方式可以对硕士研究生能力薄弱方面进行针对性训练，使研究生的创新实践能力得到全面提升。本文以《虚拟光电仪器与综合实验》硕士研究生强化培训课程的建设为例，探讨了硕士研究生强化培训课程建设应该重视的特点及在课程教学过程中应该把握的重点，为硕士研究生强化培训课程建设提供一定的参考。
[参考文献]
[1]陈述，龙云飞.本科生与研究生仪器分析实验能力的培养[J].当代教育理论与实践，2011（03）.
[2]王庆，蒋小满，张斌荣.地方综合性大学硕士研究生课程体系构建的思考与探索[J].当代教育论坛，2010（03）.
[3]林军，邓艳，王昆.对全日制专业学位研究生课程体系设置的思考[J].吉林省教育学院学报，2012（05）.
关键词 多学科 跨大学科平台 研究生培养
在我国研究生规模化教育的背景下，提高研究生教育质量，培养高层次创新人才是深化研究生教育改革的核心问题。当今，不同学科的交叉融合成为优势学科的发展点、新兴学科的生长点、重大创新的突破点，同时也是人才培养的制高点。构建跨大学科的科研平台，探索跨学科研究生培养新模式成为解决高层次创新型人才培养核心问题的重要途径。
1.跨大学科的科研平台构建的必要性
随着研究生招生规模持续增长和研究生培养的多样化发展，跨学科、跨专业研究生的培养质量和创新能力成为高校关注的重要问题，而科研平台是支撑学科建设、布局研究领域、整合科技资源、聚集科研人才、争取重大项目、培育重大成果、促进合作交流的基础，也是高层次人才培养的关键，科研平台水平是高校教学、科学研究、人才培养、学科建设和管理水平的重要标志。围绕着创新能力提升、高层次人才培养的核心任务，进行科研平台的整体谋划和布局调整，以跨学科大平台的概念进行平台构建成为必要。重庆邮电大学适时进行了科研大平台的谋篇布局和规划发展，其中光电科研大平台是跨学科大平台中的典型实例。
2.工理结合的光电科研大平台
光电科研大平台包括中央与地方共建光电器件及系统科研和能力提升平台、微电子工程重点实验室、中地共建光信息材料实验室、中地共建射频技术平台，其整体统一在光电信息感测与传输技术重庆市科委重点实验室下，是整合光电工程学院、数理学院等多个学院的科研能力，共同构成的覆盖光电产业链上中下游的光电科研大平台，平台示意图如图1所示。平台支撑电子科学技术、光学工程、理论物理、生物医学工程等多学科的发展，并对信息与通信工程、控制科学与工程等学科的形成有力辐射。大平台学科涉及面广，学科交叉明显，为跨学科的应用型、复合型、创新型高层次人才提供了支撑。
3.光电科研大平台的研究生培养方向与内容
本跨学科科研平台主要在光电感测材料、光电感测器件与技术、光电信息传输体制与系统三个方向进行研究和高层次人才培养。三个方向彼此关系密切，有机结合，支撑了电子科学技术、光学工程、理论物理、生物医学工程等多学科的发展和高层次人才培养。
①光电信息材料的理论与技术
光电信息理论与技术体系的形成是光电感测技术应用的重要支撑，是发展新兴战略性产业的物质基础和技术关键。关于光电信息材料的理论与技术的研究近年来在国际国内都十分活跃。本研究方向以信息技术领域的新型功能材料为主要研究对象，以材料的计算机模拟、设计和仿真为主要研究方法，为新型光电信息材料，特别是新型光电传感材料的研发和改进提供理论指导，并在光电功能转化、光纤放大器、生物荧光探针等技术方面进行探索。本方向的研究能够有力支持理论物理专业、电子科学与技术中物理电子学专业的研究生培养。
②光电感测技术与器件
本方向主要对光电感测机理与技术、光电感测器件的设计与工艺技术进行研发。在光电感测机理方面，在光电信息材料理论与技术研究的基础上，针对位移、振动、角速率、光谱、光热、气体痕量分析、生命体征信息等感测对象，对其感测机理进行探索，对惯性传感、光纤传感、温度传感、光敏传感、气敏传感以及MEMS传感等单元感测技术进行探讨，对感知器件及系统的设计提出新的方案。在光电感测器件的设计与工艺技术方面，根据光电器件的基础理论及关键工艺技术，结合感测信息对象的需求，开展MOEMS传感器、角速率传感器、振动传感器、温度传感器、气敏传感器等器件及系统的设计与加工工艺技术研究，以此为基础，研究感测片上微系统、光电混合微系统集成等工艺，为光电信息的传输与系统设计提供依托。本方向是电子科学与技术、光学工程研究生培养的重要方面。
③光电信息传输体制与系统
光电信息传输的目的是将光电器件感知检测到的信息传送至上层应用，是感知层与应用层之间的连接纽带，负责总体数据传输和数据控制，提供传输连接服务和数据传输服务。在研究方向一光电材料理论探索和研究方向二光电感测器件设计的支撑下，结合国内外的技术发展和技术趋势，本研究方向重点面向智慧医疗应用，主要攻克体征信号处理、信息传输体制与标准、微系统结构与应用集成等方面的技术难题，形成智慧医疗与健康信息服务领域完整的自主知识产权，形成基于光电感测与传输的共性技术体系，为光电技术的工程化应用提供支撑。本方向是电子科学与技术、生物医学工程、通信与信息工程研究生培养重要依托。
4.基于跨学科科研大平台的研究生培养导师团队建设
学校在研究生培养过程中长期坚持导师团队的管理方式。基于跨学科科研大平台的研究生培养首先必须构建具备多学科学术背景、学术经历和研究领域的教学科研团队。在光电大平台基础上，所涉学院密切合作，形成了一支高素质的学缘结构、学历结构、学科结构合理的导师团队。团队拥有研究生导师30余名，重庆市学术技术带头人1名，重庆市巴渝学者1名，拥有智慧医疗系统与核心技术重庆高校创新团队，同时集成电路设计团队获得中国侨界创新团队贡献奖。团队具有指导电子科学与技术、光学工程、理论物理、生物信息工程、信息与通信工程等多学科研究生的多年经验，为跨学科研究生师生团队培养模式的具体实施提供了人才保障。
5.人才培养成效
近5年来，本平台在其他高校挂靠招收博士研究生3人，授予博士学位人数2人。累计招收硕士研究生已达到600余人，授予硕士学位人数超过400人，有20余名硕士生获得重庆市优秀硕士学位论文。在“挑战杯”等科技竞赛中上百人次获奖。同时，注重研究生创新实践能力的培养和提高，健全了研究生培养保障体系和质量监控制度，保障了人才培养的质量。
参考文献：
朱家华，2011年“国家优秀自费留学生奖学金”获得者。1983年出生，2006年获扬州大学应用化学工科学士学位，2009年获南京工业大学化学工程硕士学位。同年起于美国拉马尔大学攻读化学工程博士学位。博士期间主攻先进纳米聚合物复合材料的制备、表征以及在能源储存和环境保护方面的应用。目前已在Macromolecules、Chemical Communication等SCI期刊40余篇。参与《半导体纳米技术百科全书》等书籍的编写工作。多次在国际会议上介绍研究成果并作口头报告。
获得自费生奖学金对我是一项崇高的荣誉。在国外攻读博士学位期间，遇到了种种的困难，包括语言障碍、仪器操作、撰写论文等，但是在导师的指导、家人的关爱和朋友的帮助下，克服了所有的难题。在此特别感谢所有帮助过我的人，尤其要感谢祖国的支持与培养。——白振华
白振华，2011年“国家优秀自费留学生奖学金”获奖者。1983年出生，2005年获内蒙古大学电子科学与技术专业学士学位，2008年获河北工业大学微电子学与固体电子学专业硕士学位，2012年获日本神户大学光学工程专业博士学位。毕业后在新加坡南洋理工大学进行1年博士后研究，目前在美国艾奥瓦州立大学继续研究工作。研究方向为开发高效的可见及红外光区域荧光纳米材料，应用于激光及生物成像方面。留学期间，在国际知名学术期刊上发表文章13篇，其中7篇为第一作者。
在美国留学的5年，是学业充实的5年，也是充满艰辛和坎坷的5年。能够获得自费生奖学金，我十分感激国家对海外学子的殷切关怀。它不仅是对我们学业成就的一种肯定，更激励着我们今后在科研的道路上披荆斩棘，有朝一日运用自己所学为祖国的繁荣发展添砖加瓦。——盛
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盛，2011年“国家优秀自费留学生奖学金”获得者。1985年出生，2007年于南京大学化学化工学院获得理学学士学位，分别于2010年、2012年获美国加州大学洛杉矶分校化学与生化系硕士、博士学位。研究方向为锰超氧化物歧化酶的结构与机理，铜锌超氧化物歧化酶的沉淀机理以及其诱发肌萎缩性侧索硬化症的原因。留学期间，研究成果发表在Proc. Nat. Acad. Sci.，J. Am. Chem. Soc.等国际学术期刊。
论文摘要:生物医学工程(biomedical engineering,bme)是一门生物、医学和工程多学科交叉的边缘科学，它是用现代科学技术的理论和方法，研究新材料、新技术、新仪器设备 ，用于防病、治病、保护人民健康，提高医学水平的一门新兴学科。
本文就其目前发展情况进行分析讨论。
生物医学工程在国际上做为一个学科出现，始于20世纪50年代，特别是随着宇航技术的进步、人类实现了登月计划以来，生物医学工程有了快速的发展。在我国，生物医学工程做为一个专门学科起步于20世纪70年代，中国医学科学院、中国协和医科大学原院校长、我国著名的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物 医学工程专业的创建、1980年中国生物医学工程学会的成立，有力地推进了我国生物医学工程的发展。目前，我国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构，从事着生物医学的科研 教学工作，在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。
一、显微镜的发明
“解剖”一词由希腊语“anatomia”转译而来，其意思是用刀剖割，肉眼观察研究人体结构。17世纪lee wenhock发明了光学显微镜，推动了解剖学向微观层次发展，使人们不但可以了解人体大体解剖的变化，而且可以进一步观察研究其细胞 形态结构的变化。随着光学显微镜的出现，医学领域相继诞生了细胞学、组织学、细胞病理 学，从而将医学研究提高到细胞形态学水平。
普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平，难以分辨病毒及细胞的超微细结构、核结构、dna等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜，使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体，研究细胞的超微结构。光学显微镜和电子显微镜的发明都是医学工程研究的成果，它们对推动医学的发展起了重要作用。
二、影像学诊断飞跃进步
影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域之一。
50年代x光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法，而今天由于x线ct技术的出现和应用，使影像学诊断水平发生了飞跃，从而极大地提高了临床诊断水平。即计算机体断层 摄影(computed tomography ct),即是利用计算机技术处理人体组织器官的切面显像。x线ct片提供给医生的信息量，远远大于普通x线照片观察所得的信息。目前，螺旋ct(spiral ct 或helicalet ct)已经问世，能快速扫描和重建图像，在临床应用中取代了多数传统的ct，提高了诊断准确率。
医学工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(mri)，它不仅 可分辨病理解剖结构形态的变化，还能做到早期识别组织生化功能变化的信息，显示某些疾病在早期价段的改变，有利于临床早期诊断。可以认为mri工程的进步，促进了医学诊断学向功能与形态相结合的方向发展，向超快速成像、准实时动态mri、mra、fmri、mrs发展。根据核医学示踪，利用正电子发射核素(18f，11c，13n)的原理，创造 的正电子发射体层摄影(pet)，是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体把pet列为十大医学生物技术的榜首。pet问世不过30年历史，但它已显示出对肿瘤学、心脏病学、神经病学、器官移植，新药开发等研究领域的重要价值。影像学诊断水平的不断提高，与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。
三、介入医学问世
介入医学是一种微创伤的诊疗技术。dotter和judkin(1964 年)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人，他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行扩张治疗取得成功。1967年margulis首先使用过介入放射学，这是医学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年 gruenzing成功地进行了首例冠状动脉球囊扩张术获得成功以后，介入性诊疗技术由于其创伤小、患者痛苦少，安全有效而倍受临床欢迎。20世纪80年代随着生物医学工程的发展，高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造 影(dsa)、射频消融技术以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相继问世，使介入性诊疗技术发生了飞速进步，临床应用范围不断扩大，从心血管、脑血管、非血管管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证，并使诊疗效果明显提高，患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视为与药物诊疗、手术诊疗并列的临床三大诊疗技术之一，也有人把介入诊疗技术称之为20世纪发展起来的临床医学新领域--介入医学。
四、人工器官的应用
当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时，现代临床医疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能，人们称这种装置为人工器官(artificial organ)。如20世纪50年代以前，风湿性心脏瓣膜病的治疗，除了应用抗风湿药物、强心药物对症治疗外，对病损的瓣膜很难修复改善，不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技术，在心脏停跳状态下切开心脏，进行更换人工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修补，使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科之所以能达到今天这样的水平，主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工血管等新材料、新技术的结果。
肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良，而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病晚期患者的生命，肾病治疗学也因此有了很大进步。
现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速，除上述人工器官外，人工关节、人工心脏起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用，使千千万万的患者恢复了健康。可以说，人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外，其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。
此外，放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程医疗技术等先进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果，综上可见，20世纪生物医学工程的发展，显著提高了医学诊断和治疗水平，有力地推动着医学科学的进步。
五、生物医学工程展望
纵观医学新技术诞生和发展的 历史，从伦琴发现x线到今天x射线诊疗技术的发展，从朗兹万发现超声波到今天b超诊断的广泛应用，从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天mri的问世，从赫斯费尔德发明ct到今天ct成像系统的应用，都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的医学新技术。
（一）各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化，远程医疗信息网络化，诊疗用机器人将被广泛应用。
（二）介入性微创，无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技术，纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。
（三）医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着pet的问世和应用，形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊查系统将在21世纪问世。
（四）生物材料和组织工程将有较大发展，生物机械结合型、生物型人工器官将有新突破，人工器官将在临床医疗中广泛应用。
（五）材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展，植入型药物长效缓释材料，药物贴覆透入材料，促上皮、组织生长可降解材料，可逆抗生育绝育材料、生物止血材料将有新突破。
