（三）课程不断自我完善
嵌入式系统的发展迅速，本课程讲义的知识要与前沿技术相结合，及时反映当前嵌入式系统的发展状况，为学生提供更新的知识。
同时，在教学的过程当中也会发现一些不足，包括讲义内容、实验框架等各方面，需要做出及时的更正。
课程能够自我完善的另一个有效的方法是，在每次的课程结束，教师都会向学生收集意见和建议，集思广益，根据学生的反馈结果对课程讲义、实验框架、教学方法、课时安排等作出相应的调整。
嵌入式课程作为一门新兴的学科，前人的经验比较少，要想取得进步还需要与其他进行嵌入式系统研究的教师保持联系，互相借鉴成功的案例，避免重复的工作，力求让课程精品化，满足学生的学习要求。
四、结论
针对本课程的具体特点，教师在教学中应该注意教学方法，注意理论知识和实践动手的配合，使学生对嵌入式系统有一个全面的了解，培养学生的动手能力、运用嵌入式方法解决问题的能力。同时要结合实际的应用状况，让学生开阔视野，培养学生学习嵌入式系统的兴趣和信心。
应采用多种教学手段，寻找适合学生的教学模式，将知识形象生动地呈现给学生，引导学生的学习方向，从而达到教学目的。同时，在教学过程中，应不断地完善课程的各个方面，精益求精，实现提高教学质量的目的。
参考文献
［1］戴胜华.嵌入式系统.北京：中国铁道出版社，2008.
光纤理论若干教学难点的启发式类比教学方法研究
陈根祥
（北京交通大学电子信息工程学院，100044）
摘要：本文对光纤理论教学中的若干难点问题的启发式类比教学方法进行了研究，提出了在把握事物本质的基础上，多侧面、多角度地进行研究式类比教学的一些具体方法。这些方法不仅有助于学生深刻理解和掌握光纤理论中有关难点问题的物理本质，对于培养学生科学的思维方法、提高研究能力，以及知识的贯通与凝练也是非常有益的，是光纤理论研究式教学方法的重要组成部分。
关键词：光纤理论 模式理论 光纤通信 类比方法 研究式教学
一、引言
作为光纤和通信光电子器件技术领域的一门专业基础理论课程，“光纤技术基础”对于学生进一步从事光纤通信系统和网络、网络全光化、通信光电子器件等领域的工作和学习具有非常重要的基础性意义，是一门基础性、理论性、应用性和前沿性高度融合，发展十分迅速的非常规专业基础课程。课程的“教”和“学”均存在一定的难度，而且可供借鉴的教学成果和经验非常有限。为了提高教学质量，在课程教学内容体系结构和研究式教学方法等方面均需要在教学实践中进行大量的研究与探索。
从光纤诞生之日起，光纤领域的研究、发展与创新就一直是以应用数学、基础物理、材料科学和光电子技术为基础的，是一门各种知识高度综合并正在迅速发展的新型基础性学科。在“光纤技术基础”的教学过程中涉及大量学生接触较少，甚至完全没有接触过的数理基础知识。课程的这一特点要求在教学过程中必须根据学生已有的数理基础和专业知识水平，采用启发式类比教学方法，使学生能够多侧面、多角度地领会和掌握有关难点问题的物理本质。
本文对光纤理论教学中的若干难点问题的启发式类比教学方法进行了初步探索，提出了一些行之有效的具体方法。在突破教学难点的同时，这些方法对于培养学生的创新思维和自主研究能力也是十分有益的。
二、导模分立特性的类比教学方法
光波导内传导模式的分立特性和模式下标的含义常常是学生难于理解的问题之一，尤其是对于略为复杂的光波导结构中的导模。即使是在最简单的一维均匀平面光波导结构中，导模的分立特性也不能直观地看出。采用恰当的类比方法进行教学不仅可以使学生充分理解导模的分立特性和模式下标的意义，而且可以让学生认识到这事实上是自然界所有波动问题的一个共同规律，即所有空间局域化的波动现象都是分立的。
1.与法布里－泊罗（FP）腔的类比
首先可以让学生考虑一个最简单的一维波动问题，即由两个反射镜组成的FP结构中光波的稳定存在形态。学生很容易根据已有的物理知识得出结论，即波在腔内往返一周的光程应当是波长的整数倍或传输相移应为2π的整数倍，电磁波频率满足ωm＝2mπc/L。由此得出能够稳定存在于FP腔内的光波只能是那些满足相干加强条件的电磁场形态，而这些形态是分立的，每一形态是一个由整数m确定的FP模式。
2.与矩形谐振腔的类比
在学习FP腔内电磁场模式的基础上，进一步启发学生考虑长、宽、高分别为Lx ，Ly和Lz的矩形谐振腔内电磁波的存在形态。启发学生进行思考的要点是波的矢量属性，一列波矢量为k的波可以分解为3个分别沿x，y，z方向上传输的波的迭加，即k＝kx ex＋ky ey＋kz ez 。
根据对FP腔的讨论，在三维矩形谐振腔内的稳定存在的电磁场形态也是分立的，应满足3个方向上的相干加强条件：kx＝2mπ/Lx，ky＝2nπ/Ly ，kz＝2lπ/Lz。但此时每一模式由3个谐振参数m，n，l（均为整数）共同描述。
通过上述两个例子，学生可以清楚地认识到：①对波进行空间局域化限制所得到的稳定波动形态都是分立的；②对波进行一维限制时，每一个模式由一个谐振参数m表征；③进行三维限制时，一个模式由3个谐振参数m，n，l共同表征。
上述概念的确立，可以使学生很自然地认识到：①一维平面光波导是对光场的一维限制，波导内的分立电磁场模式应由一个谐振参数m表征；②光纤的作用是对光场在横向上进行二维限制，因此，一个光纤模式应当由两个谐振参数m，n共同表征。
3.与原子内电子分立能级的类比
原子内电子运动的分立能级特性是学生最为熟悉的自然界具有分立特性的运动形态。应当启发学生认识到这种分立运动形态与光波导内电磁场模式的分立特性具有完全相同的物理本源。原子内电子运动的分立特性是由于物质的本质属性是其波动性，电子在库仑引力场作用下被束缚在原子核周围的运动事实上是对电子波的空间局域化，因而其运动形态必然是分立的。同时由于这种空间局域化是三维的，因此，电子的每一个空间运动形态由3个谐振参数n，l，m共同表征。在量子理论中这3个参数被称为电子运动的量子数，分别对应于电子运动的轨道量子数（电子层）、角动量量子数（电子亚层）和轨道取消量子数。
光波导内模式分立特性与原子内电子运动进行类比的主要教学目的是使学生认识到基础的自然哲学原理对于认识不同科学技术领域共同规律的重要意义；让学生在学习过程中注重知识的贯通与凝练，深刻认识事物的本质，培养学生探究科学问题的能力。
三、模式正交性、完备性与归一化问题的类比教学
正交性与完备性是光波导内电磁场模式的基本物理属性，是应用模式理论解决实际问题的根本出发点，也是光纤理论的重点教学内容之一。但是对模式正交性和完备性问题的学习需要具备一些较为艰深的数理基础知识，其教学存在一定的难度，尤其是模式的完备性问题。在学生不具备相关数理基础的情况下，应用恰当的启发式类比教学方法对于学生正确领会和灵活应用模式的正交性和完备性，针对具体技术问题选择正确的归一化方法是非常必要的。
从函数分析理论的角度来看，三维直角空间坐标系统与光波导中的电磁场模式系统的数学本质是相似的。而直角坐标系统是学生最为熟悉的完备正交归一化系统，以此为例对光波导模式的正交性、完备性和归一化问题进行启发式类比教学可以起到事半功倍的效果。
通过方程（1）与方程（2）及方程（3）与方程（4）的类比，学生可以体会到：①运用模式理论解决光波导理论中的各种问题与三维空间中的矢量分析问题之间存在惊人的相似。这种相似性来自二者所具有的共同数学本质。②可以将矢量理论中的一些分析方法、概念和思想应用于解决光波导有关技术问题。③正如可以根据所研究问题的特点选择适当的三维空间坐标系统（例如直角坐标系旋转、球坐标系和柱坐标系等）一样，在研究光波导问题时，也可根据最简单性原则选择恰当的电磁场模式系统进行分析。例如，在分析弱导光纤有关理论问题时，可以用矢量模，也可以用标量模。但显然用标量模进行研究可以使问题的复杂性大幅度降低。事实上，矢量模与标量模的关系类似于三维空间的坐标系旋转，只是选择了不同的坐标系，但对问题的分析变得简单了。
四、结语
本文对光纤理论教学中的若干难点问题的启发式类比教学方法进行了研究与探讨。结果表明，采用学生熟知的或较为简单的数学和物理模型进行启发式类比教学，不仅可以使学生对有关光纤理论问题的数学与物理本质有更为深刻的领会和理解，而且对学生在掌握问题数理本质的基础上，应用类比方法开展研究式学习，提高解决实际问题的能力等方面具有十分重要的作用，应当成为光纤理论研究式教学方法的重要组成部分。
“传感器原理及应用”课程研究性教学的探索与实践
史红梅，李长春
（北京交通大学机电学院，100044）
摘要：本文首先论述了笔者对于研究性教学内涵的研究，然后结合笔者在“传感器原理及应用”课程教学过程中实施的研究性教学介绍了一些体会和做法，以及对研究性教学效果的评价。通过实施研究性教学，提高了学生的实践能力，培养了学生的创新精神。
关键词：研究性教学 实践能力 创新精神
研究性教学是目前国际上普遍认同和实施的一种新的教学模式，具有重过程、重应用、重体验、重全员参与的特点，对于培养学生的学习能力、研究能力和创新能力具有积极的作用。“传感器原理及应用”是工科院校测控技术与仪器、自动化专业开设的一门重要的专业基础课程。传感器本身与许多学科有关，涉及的工作原理十分丰富。同时，它在各个领域都有广泛的应用。该课程是一门应用性和实践性很强的课程，非常适合开展研究性教学，通过加强实践环节的训练，着重培养学生的动手能力、应用能力和工程意识，使学生掌握一种解决实际问题的方法，为后续课程、毕业设计及将来参加实际工作奠定基础。
一、对研究性教学内涵的研究
多年来传统教育思想侧重于知识传承，把传承性教学置于中心地位，忽视对学生自主学习、自主探究能力的培养，而研究性教学则强调以学生为中心，在整个教学过程中教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用；利用情境、合作、案例等学习环节充分发挥学生的主动性、积极性。研究性教学不仅包括针对学生开展的探究性学习的各种教学活动，还包括学生的研究和创新活动，使学生有效地实现对所学知识的建构。以下几点为笔者对研究性教学的理解。
1.教师树立研究性教学理念
实施研究性教学，教师要实现3个转变：第一是教育教学观念的转变，要深刻理解研究性教学的重要意义，提高开展研究性教学的自觉性；第二是教学模式的转变，教师应树立“以人为本”的教学理念，在课堂教学中努力培养学生自我教育和自我学习的能力，做到传授知识不唯课本，评价学生不唯分数，真正发挥好自身的主导作用，切实达到在教学中提供信息、启发思路、补充知识、介绍方法、引导学生质疑、探究和创新；第三是实现由经验性到研究性转变，要不断提高自己的科研能力。
2.开展研究性课堂教学
课堂是研究性教学的重要场所，研究性教学从创设问题情境出发，激发学生的兴趣和探究激情，引导学生自主探究和体验知识的发生过程，还原原来的科学思维活动，通过师生互动、双向交流的形式，鼓励质疑和发表独立见解，培养大学生的创新思维和创新能力，这就是研究性课堂教学设计的精髓。
3.实施研究性实践教学
创新始于问题、源于实践，在研究性教学中要切实加强研究性实践教学，提高学生的实践能力。要改变按单门课程设置、以验证性为主的传统实验教学模式，实行实验室开放，增设设计性、综合性实验项目。
4.进行研究性教学评价
学生学业评价和教师教学绩效评价是研究性教学的重要环节之一。要改变传统的学生学业评价中“一考定全局”的终结性评价模式，实行形成性评价和终结性评价相结合、课内教学与课外自主学习相结合的全程评价。采用多样化的考试方式，学生的成绩构成要实行多元化，要将各种形式的平时考查成绩和期末考试成绩按照一定比例综合成为总成绩，要重视学生的创新与研究能力。
二、研究性教学的实践
围绕提高教学质量和培养学生的应用及创新能力，笔者这两年在“传感器原理及应用”课程中对研究性教学作了一些有益的探索和尝试。
