电子科学技术导论精选(九篇)
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第1篇：电子科学技术导论范文
关键词：职业教育 电子电工 技术
职业教育是社会发展的产物，是人类文明发展的产物，也可以说是人自身发展的产物，而且是发展到某个特殊时期的产物。职业教育受益于社会，社会也可受益于职业教育，促进社会发展是职业教育的应有之义和神圣职责。《电工电子技术基础》是中职学校工科类专业必修的一门专业基础课，通过这门课程的学习，学生具有一定的电子技术知识和能力，为以后学习专业课打下坚实的基础。
一、培养目标
以终身教育、素质教育、个性教育为基点，培养德、智、体全面发展，知识、能力、素质协调发展，能独立地分析和解决问题，适应“电气工程及自动化”领域的各项工作，并在计算机应用技术方面有专长的宽厚型、复合型具有创新能力的中级技术工人。毕业实习使学生了解工厂供配电、生产组织和管理、电气控制设备的安装、调试、维修等工作的过程。也可使学生直接参与无线电厂、研究所等企业的生产、科研实践活动，使学生了解电子装置设备的安装、调试及开发、研制过程。在实习中注意运用所学知识观察、分析有关的工程实际问题。
二、电子发展
今天，以电子和计算机技术为特征的新技术又在延伸人类的智力功能。正是电磁规律在能源、信息、控制等领域的技术应用，描绘出现代化社会的蓝图，形成新技术革命的主流。它冲激着社会生产和生活的每一个角落，不仅大幅度地提高了社会生产力，创造出丰富的物质财富，而且改变着人们的生活方式、社会行为、教育训练、思维方法，促进了社会的精神文明。电工正在与现代科学技术相汇合，继续发挥社会支柱的作用。
（1）电子设备现状与发展： 2010年全球半导体制造设备销售总额达到395.4亿美元，恢复到历史最高水平。各个地区的设备支出都呈现了两位数甚至三位数百分比的增长，增长最快的是中国大陆和韩国。2010年中国内地半导体设备市场为22.4亿美元，预计2011年为26.4亿美元。按此增长率推算，到2015年，我国半导体设备市场规模将达到300亿元人民币。
（2）电工新技术：我们已在准备进入21世纪。21世纪，人类期望着进入一个持续协调发展的新时代，我国将以无愧于我们这个伟大民族的新姿态屹立于世界之林。整个进程中，科技的进步与发展有着特别重要的意义。
（3）电工技术基础理论包括了交流电路理论，磁路理论，电机与变压器理论，电能传输理论，电工材料理论，电介质理论，气体放电理论等都发展成为系统的科学知识。20世纪50年代以来，计算机技术、电子技术以及工程控制论等一系列新兴的科学技术理论蓬勃发展，基础科学、应用科学和技术开发之间的知识结构更加紧密，各门学科与专业之间互相渗透，互相交叉，使科学技术和社会生产形成一个既深入分化又高度综合的庞大复杂的整体，同时也促进了电工理论的发展。
三、重要意义
（1）教育的重要性在于学会思考，而不是题目、学科的累加。
由于现在高职高专进行教学改革，《电工电子技术》课程学时数在减少，而基础内容又很多，学时有限，我们只能精选基础内容，大大删减细节问题的定量分析计算，使学生够用，但是也要达到教学的要求。在学习过程中“渔”比“鱼”对我们更难也更重要。
（2）在教学方法上，摒弃灌输式，实行目标讨论式和启发式。通过这样的目标讨论和启发，引发了学生的兴趣，有比较的对象让学生能够有话可说、有问题可提。电工电子技术是20世纪最有影响的科学技术之一，教师如果适时、合理地从中摘取几片花絮，无疑会为寂静的课堂带来几分生动，为学生跃跃欲试的求知欲望增添几分兴致。
（3）经历、观察，并强迫自己分析不同的问题，帮助我们学会思考。搜索积累的知识，联系需要解决的问题，思考其中的关键因素，寻找新的方法。
四、总结
电工电子技术不管是对生活还是对科技都有非常重要的作用，生活上离不开它，数字电视、手机、自动导航、自动倒车，这些在以前都是没有的，现在都变成寻常百姓的日用品了，在其他的领域也有非常重要的作用。他很大程度上的改变了我们的生活和科技，影响着我们日常身边的一切，在我们身边每天无处不在无处不见。新课导入就是一节课的开头，一个新知识的起点。在课堂教学中起着从旧知识到新知识的过渡作用，是教师充分发挥其教学艺术水平的最佳时机。教师要努力提高自身素质和教学基本功，通过精心设计、别具一格、引人入胜的新课导入方法，最大限度地调动学生学习的积极性，引发强烈的求知欲，把提高课堂教学效率落到实处。新课导入的方法很多，不管用哪种方法，只要能够紧紧抓住学生的思维，引发学生的共鸣，就是成功的开始。同时还应注意多种导入方法交错使用，使每节课都有新意，都有亮点。
参考文献
第2篇：电子科学技术导论范文
关键词：量子力学；教学探讨；能力提高
1 引言
生产力的发展客观需要，推动人们探索微观世界的奥妙，掐指算来，量子概念的诞生已经超过整整100年。但随着科技日新月异的发展，可以毫不夸张地说，没有量子物理，就没有人们今天的生活方式。量子物理的应用已经渗透到现代化生产的许多方面，如半导体材料与器件，磁性材料与器件，原子能技术、激光技术等等。《量子力学》课程的学习已成为国内高等理工科院校“应用物理”“电子科学与技术”“光信息科学与技术”等专业的必修学科基础课。通过该课程的学习，培养学生辩证唯物主义世界观，独立分析问题和解决问题的科学素养，并为“固体电子导论”“光电子学”等后续课程的学习打下良好的基础。
2 对《量子力学》课程的探讨
《量子力学》涵盖了基础物理、数学物理方法、概率论、线性代数、矩阵等多个学科领域的内容，特别是基本概念、规律与方法与经典物理截然不同，不能凭借我们所熟悉的经典概念去证明。这些现状导致学生在该课程学习中感觉到难度更大。传统的课堂教学容易陷入纯粹的数学推导而忽略物理情景的建立。
种种现象表明，现存的“单纯授课式”教学方式不符合本课程的教学规律，无法实现其预定的教学目标，必须在各方面加以充分改进。目前，国内外对《量子力学》课程的教学方法已经作了大量的尝试和研究，提出了多种教学方法，如开发生动的多媒体课件、课堂分组讨论、模块化教学等。如何让学生在偏微分方程为主线的教学体系中，理解抽象的量子物理基本框架，并激发和保持学生的学习兴趣，是任课教师需要探索和实践的重要课题，值得花力气去研究。此外，随着时代的发展，量子物理所带来的新技术又层出不穷，大量前言研究成果脱颖而出，如量子通信，量子纠缠，量子密码等。如何将这些最近量子应用技术融入到日常课堂教学中，无疑对教师的教学能力、教学方法和综合素质以及学生的课程学习方式等都提出了更高要求。
问题既是学习的起源，也是选择知识的依据，又是掌握知识的手段，因此在教学实践的基础上，可以尝试以“问题导向”作为切入口，将案例教学、视频教学、科研成果等融入《量子力学》的教学过程，克服抽象的物理图景给学生带来的困扰，增强学生利用所学知识解释现实、分析问题、解决问题的能力，培养学生主动思考和实践创新能力，进而提高教学效果。鼓励学生根据自己的兴趣与基础，在教师的指导下进行专题研究，用现有的专业实验室条件，针对课程理论知识带着问题和专业的实践应用问题，在科研实践中加深知识的理解和运用，逐步提高其创新能力。
3 《量子力学》课程问题导向型教学实施建议
3.1 学习状态的调查与分析
量子力学可谓无处不数学，因此需要以无记名答卷调查和课间交谈方式，对学生的之前数学物理知识基础，学习兴趣等进行统计和分析，从而为制定合适的教学计划、选取恰当的教学内容和教学方式打下基础。如果没有对具体问题进行严格的数学推导，就无法真正深刻理解基本原理，量子物理的实际应用也就更无从谈起。课程系统学习之前，教师应该把知识点中可能运用到的数学知识梳理后作为参考资料发给学生，便于学生在平时练习中使用。
3.2 建立“问题为导向的交互式教学模式”
第3篇：电子科学技术导论范文
关键词：电气自动化发展现状前景展望
Abstract: with the development of science and technology, the progress of the society, electrical automation system in real life are getting more and more widely used. Understand the system function, understand the current use, analysis of electrical automation system of the future trend, to further make it become social development, science and technology progress and the improvement of people's living standard has certain significance.
Keywords: electrical automation development present situation prospect
中图分类号： TU855文献标识码：A 文章编号：
一 电气工程及其自动化发展历史的阐述
电气工程是研究电磁现象、规律及其应用的科学技术，是以电工科学中的理论和方法为基础而形成的工程技术。包括电力系统及其自动化、电器与电机及其控制技术、高电压与绝缘技术、电工新技术、电力电子技术等多个领域。
电气工程的定义本已经十分宽泛，但是随着科学技术的飞速发展，21世纪的电气工程概念已经远远超出上述定义的范畴，斯坦福大学（Stanford University）的一位教授曾指出：“今天的电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。”目前电气工程技术在航天、化工、汽车、制造、用电设备及计算机控制等领域的应用是很普遍的。
由此可见，它已成为是现代科技领域中的核心学科之一，更是当今高新技术领域中不可或缺的关键学科。当年正是电力电子技术的巨大进步才推动了以计算机网络为基础的信息时代的到来，并改变人类的生活工作模式。 可以说，电气工程学科是一个国家最重要的命门学科，电力技术水平在很大程度上决定了这个国家的工业发展与经济发展。
二、电气自动化的发展现状
1 平台开放式发展。
(1)IEC61131 国际标准使得编程接口标准化。
现阶段,世界上众多PLC厂商生产的近四百种PLC 产品,在编程语言和表达方式上迥异。 为了使 IEC61131 标准 适用于不同的 PLC 产品,又能为 PLC 制造厂商所接受和支持,IEC61131-3 规定了二大类编 程语言即文本化编程语言和图形化编程语言。
前者包括指令清单语言(IL)和结构化文本语言 (ST);后者则有梯形图语言(LD)和功能块图语言(FBD)。在标准的文本中没有把顺序功能图 (SFC)单独列入编程语言,而是将它在公用元素中予以规范。不论在文本化语言中,或者在图 形化语言中,都可以运用 SFC 的概念、句法和语法。结构化的编程方式使得程序更易管理, 也提高了代码的使用效率,缩短了程序编程的周期。
(2)Windows 正成为事实上的工控标准平台。
微软的技术如 Windows NT、Windows CE 和 Internet Explore 已经正在成为工业控制 的标准平台、语言和规范。PC 和网络技术已经在商业和企业管理中得到普及。在工业自动 化领域,基于 PC 的人机界面已经成为主流,基于 PC 的控制系统以其灵活性和易于集成的特 点正在被更多的用户所采纳。
2 现场总线和分布式控制系统的应用。
随着 DCS 在企业实践中的应用,其缺点日益突出。主要表现在:(1)DCS 是一种数字-模拟混合系统,DCS 现场仪表仍为传统模拟仪表,可靠性差, 安装维护成本高;(2)互换性差,各大厂商之间没有统一的协议标准,使用与维修困难;(3)价格昂贵。信息技术的飞速发展推动了自动化系统结构的变革,逐步形成了以网络集成自动化系统为基础的信息系统,于是,现场总线技术应运而生。现场总线控制系统在设计更具目的性, 它是工厂底层设备之间的通信网络,为底层设备信息及生产过程信息集成提供了通信平台。对于不同的间隔可以有不同的功能,这样可以根据间隔的不同情况进行设计。工厂底层应用 现场总线技术实现从管理层到自动化底层的数据存取,现场总线的介质访问控制方式可满足 工业控制网络的要求。和 DCS 相比,除了具有节省安装费用、节约材料、可靠性高、组态灵 活等优点外,还可以节省大量控制电缆,节约投资和安装维护工作量,从而降低成本。
3IT技术与电气自动化。
PC、客户机/服务器体系结构、以网和 Internet 技术引发了电 气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和IT平台的融合,电子商务的普及将加速着这一过程。信息技术对工业世界的渗透来自于两个独立的方向:一是从管理层纵向的渗透。企业的业务数据处理系统要对当前生产过程的数据进行实时的存取;另一方面信息技术横向扩展到自动化的设备、机器和系统中。信息技术已渗透到产品所有的层面,不仅包括传感器和执行器,而且包括控制器和仪表。Internet/Intranet 技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据,也可以对当前生产过程的动态画面进行监控,在第一时间了解最全面和准确的生产信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用,将对未来的自动化产品,如人机界面和设备维护系统的设计产生直接的影响。信息技术革命的原动力是微电子和微处理器的发展,随着微电子和微处理器技术应用的增加,原本定义明确的设备界线,如PLC、控制设备和控制系统变的模糊了。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。软件的重要性在不断提高。
三、电气自动化的发展策略
1.采用统一的系统开发平台。
统一的系统开发平台应当可以支持一个逢动化项目周期中 的设计、实施和测试、调试和开机、运行及维护等各个阶段和环节,这样可以大大降低从设 计到完成的时间和费用。 统一的系统开发平台还应满足用户另一个重要需求即开发平立于最终的运行平台。根据项目的特点和最终用户的需求决定将统一的运行代码不载到硬件 PLC、基于 WindowsNT 的软件 PLC、嵌入式 NT 系统还是基于WindowsCE 的控制系统中。在这方面,基于 PC 的自动化产品满足了以上需求。
2.通用的网络结构。
一个成功的自动化系统离不开通用的网络结构。任何企业的网络结 构对于设备控制、监督系统、企业管理系统之间的数据通讯畅通无阻必须予以保证。数据添 加和整理工作结束后,要对中心管理机和其他通讯管理机进行网络通讯配置,以便系统能够 协调工作,传送正确数据。虚拟现实技术和视频处理技术的应用,将对未来的自动化产品产生 直接的影响。
3.标准化的程序接口。
成功的自动化系统的另一个重要因素在于标准化的程序接口。基 于 Microsoft 的标准和技术,如 Windows2000、OPC、ActiveX 和 WindowsCE,减少了工程 时间和费用,方便了自动化系统和办公系统的数据交换与共享。 在与企业的 MES 系统、ERP 系统连接时,基于PC平台的自动化解决方案意义非同寻常。使用 WindowsNT/Windows2000 作为操作系统,使用 TCP/IP 作为办公环境的通讯标准,PC 可以在自动控制和管理平台之间建 立一种最好的接口。标准化的程序接口还保证了不同厂家的软硬件产品的交换,不需担心它们之间的通讯问题。
四 结语
电气自动化系统的发展趋势应该是分散、开放并具备信息化特征的。真正做到电气自动化系统的不断提升，未来的发展趋势中，我国还需要保证稳定的健康发展，认识不足并不断的通过高新科技的学习，巩固基础能力，发挥创新精神，才能开创出和谐的发展局面，为电气自动化的发展提供更多的贡献。
参考文献
[1] 谭涛.现场总线及其所组成的控制系统[J].能源研究与管理.2010(2)
第4篇：电子科学技术导论范文
我校于2016年首次参加 iGEM，也是重庆市第一所、全军唯一一所参赛的医科大学。我校临床医学专业 21 名本科生组成参赛队伍，在微生物学教研室教师指导下，历时一年，完成了参赛项目“外源基因敲入乳酸乳球菌快速筛选系统”，一举斩获金奖，受到参赛各队及评委的好评。本文结合我校 iGEM参赛过程，就如何开展备赛工作、大赛对医学院校本科生创新能力培养的启示进行了思考。
1 iGEM 简介
1.1 iGEM 的起源和发展
iGEM是合成生物学领域的顶级国际性大学生学术竞赛，而合成生物学是 21 世纪初兴起的一门新兴学科，强调“设计”和“重设计”，试图设计、构建、完善人工生物模块及系统，实现对复杂生物系统的操纵和测量，在疫苗生产、新药研发、生物制造、生物能源、环境修复、生物传感器等多个领域具有极好的应用前景。
iGEM起源于 2003 年麻省理工学院的合成生物学课程，2004 年发展成为一个有 5 支队伍参加的暑期竞赛，2005 年发展为国际竞赛并更名为 iGEM，之后参赛队伍逐年增加。2006年亚洲队伍开始参赛，2007 年北京大学、清华大学、中国科学技术大学等高校参赛。到 2016 年，iGEM已成为世界上最前沿和最具影响力的生物学竞赛，共有来自五大洲三十多个国家、地区的 283 支队伍参加比赛，包括哈佛、耶鲁、剑桥、牛津、帝国理工等世界一流大学，以及我国的北京大学、清华大学、中国科学技术大学、复旦大学、浙江大学等高校代表队。iGEM汇集了来自世界各地的精彩纷呈、创意迭出的参赛项目，既充满了奇思妙想又展现出巨大的应用前景。作为合成生物学领域的顶级赛事，iGEM受到学术界和工业界的广泛关注与积极宣传，《Na-ture》《Science》《Economists》等国际顶级杂志以及 BBC 等媒体都对其做过专题报道。不仅如此，竞赛中展示的众多研究成果都会提交到麻省理工学院的 iGEM组委会，供全球科学家共享。
1.2 iGEM 竞赛形式
iGEM涉及生物学、化学、物理学、信息学等学科，是以合成生物学为核心多学科交叉的国际级科技竞赛，其理念在于鼓励大学生积极创新，用创新去改变世界。通过竞赛搭建学科间交流的平台，回答合成生物学的核心问题。大赛每年举行一次，各参赛院校在每年年初组建队伍，自行选定课题并进行验证，于第四季度赴美国波士顿参加总决赛。参赛队伍根据课题类型分为 Energy、Environment、Foundational Advance、Food and Nutri-tion、New Application 等 8 组。备赛过程中学生为主导自由选题，指导教师给予相关建议，大赛组委会对参赛项目没有明确限定，各队利用课余时间合作完成相应的实验，同时，组委会每年都会提供详尽的时间进度表。
iGEM是一项综合比赛，充分锻炼了参赛队员的创新能力、团队协作能力。大赛包括实验项目、实践推广、数学建模、合作交流、网页制作、部件递交、现场答辩、海报展示 8 个模块，需要参赛队伍具备实验设计、数学建模、网页设计等综合技能。参赛队伍在前期必须完成实验室验证、数学建模、部件递交、实践推广、利用网络展示研究结果等规定任务。赴美比赛期间还必须完成海报展示、现场答辩工作，在组委会指定大厅展示项目海报，并对前来提问的裁判进行讲解汇报。在此基础上，进行现场答辩，先用英语汇报 20 分钟，包括研究背景、实验项目、数学建模、实践推广、研究展望等内容，汇报结束后全体队员上台进行答辩，回答评委提问。大赛奖项分为金奖、银奖、铜奖、小组奖、最佳单项奖以及全球最佳大奖，其中金奖、银奖、铜奖评定侧重于参赛项目的完成度，由组委会按具体评判标准评定。
1.3 iGEM 参赛意义
iGEM是对传统教育的有益补充，采取学生自主选题、导师提供实验室和指导意见的“学生主导、导师把关”模式，为本科生提供了一个在课外进行自主探索的平台，使其不但可以将学到的知识运用到实际科研工作中，而且对科学思维、自主学习、人际交往、团队协作、跨学科交流等能力进行了全面锻炼。
2 iGEM 参赛过程
2.1 队伍组建高素质的队员和领队是参加竞赛活动的关键。我校第一次参加 iGEM竞赛，由基础部微生物学教研室负责备赛工作，并联合外语教研室共同实施，确立了以饶贤才教授、胡晓梅教授、胡启文副教授、王竞讲师等为主的指导教师团队。鉴于很多学生对 iGEM不熟悉，微生物学教研室胡启文副教授先后组织 3次演讲，让学员知道 iGEM是什么、做什么、怎么做。在此基础上，通过校园网、海报等方式进行队员招募宣传，全校学生都可以通过网络报名，根据个人简历进行第一轮筛选，随后进行面试选拔。面试环节指导教师采取谈话交流形式，通过学生自我介绍和回答问题，综合考察其参赛动机、学习态度、时间安排、个人能力等情况，在寒假前确定了 21 名本科生为参赛队员，并组建了我校第一支 iGEM参赛队伍，命名为“TMMU- China”。
2.2 队伍培训我校是国内参赛队伍中唯一一所独立医科大学，队员均来自临床医学专业，合成生物学专业知识比较欠缺。如何让一支新的队伍变得团结且具有战斗力、如何为队员补充专业知识，成为培训的首要问题。一是学习专业基础知识。指导教师提供合成生物学和 iGEM相关资料，要求队员在寒假期间进行大量阅读，并且通读《合成生物学导论》；指导教师建立 QQ 群，每周布置特定任务，队员完成后在群内交流并上传自己的读书笔记等。二是举办专题讲座。由指导教师和校内相关领域教师组织合成生物学讲座，介绍国内外合成生物学最新进展。三是学习相关操作技术。2016 年 3—4 月队员开始接受 PCR、WB等专业技术培训，同时加强文献阅读，每周开会讨论课题思路并进行调研实践。此外，根据每位队员的特长进行分工分组，分为实验组、建模组、网页组和社会活动组等 5 个小组，邀请相关人员开展针对性培训。
2.3 竞赛项目在前期调研、头脑风暴基础上，参赛团队先后对二十多个项目进行评估讨论，最终确定了一个既有创新性和科学性又能在几个月时间内完成的项目。我校参赛项目定位为底盘生物。在合成生物学中，一个活的生命体或者细胞就是底盘生物，比如大肠杆菌、酵母菌、小球藻等，以此为基础，将其他的一些“元素”加到这种底盘生物上，使之呈现出多种性能。我校参赛项目是改造乳酸乳球菌，通过系统设计将其变为一个更优秀的底盘生物，为以后人们对乳酸乳球菌进行改造提供便利。一是加工出一株通用工程菌及基因工程工具包，将携带有目的基因的质粒通过第一次单交换同源重组整合到基因组中，并通过第二次同源重组诱导质粒切粒的方式，将目的基因敲入基因组中。二是为解决抗生素问题，引入食品安全级的筛选标记“nisin”，并引入可以完整编码半乳糖苷酶的 LacZ 基因，结合基因同源重组，建立了可以直接通过视觉进行筛选的“蓝白斑筛选系统”。三是为使乳酸乳球菌系统更加完善，进行了系列优化，实现了表面展示降钙素和沙门伤寒菌多糖抗原 Vi，进一步验证了设计系统。这种工程菌在适当培养基上是蓝色，当其他元素成功导入后，就会变成白色，这种差别肉眼可见，一目了然，且无任何抗生素耐药基因残留，为研究者提供了一种有用而高效的基因组快速整合筛选系统。
2.4 交流活动iGEM参赛需要的不仅仅是课题，还需要将自己的成果推广出去、与别的队伍合作交流。我校举办了到重庆市图书馆演讲、校运动会宣传活动，设计了合成生物学涂色本等。同时，我们与国防科技大学、四川大学、电子科技大学、南京大学等高校代表队进行了深入交流，在队伍建设、课题进展、数学建模等方面进行了合作，并先后参加了西南联盟 iGEM团队交流会（四川大学、电子科技大学等 5 支队伍参加）和第三届中国地区 iGEM交流会（北京大学、中山大学等 28 支队伍参加），各参赛队伍分享参赛项目，与会专家重点对项目设计、研究方法、项目进展、科学问题等提出针对性意见和建议。我们也主动邀请国防科技大学、南京大学等高校的 4 支队伍来我校交流，相互介绍课题进展，完善参赛课题。
3 iGEM 对本科生创新能力培养的启示
创新能力是指人们在创新活动中表现出来的潜能，包括创新意识、创新精神、创新性人格等要素。iGEM作为一项国际性大学生学术竞赛，对提升本科生创新能力、培养创新性人才发挥了重要作用。因此，可以以 iGEM为载体，进一步完善本科生创新教育体系。
3.1 创新本科生科研竞赛形式坚持“科教融合、协同育人”理念，将 iGEM培训纳入本科生第二课堂，使之成为一项系统化、长期的科研训练活动；借鉴其竞赛形式，构建科研项目、实践推广、海报展示、现场答辩等多环节一体化科研训练模式，并以此为基础，组织本科生参加国内外学术竞赛。
3.2 搭建本科生学术交流平台开设合成生物学、专业文献阅读等选修课程，加强本科生专业理论知识和操作技能学习；举办科研学术讲座，定期邀请校内外专家讲学；建立信息交流网站，定期组织本科生学术报告会，培养学生科研兴趣；建设 iGEM创新实验室，为学生深入开展合成生物学领域的科研训练提供平台，为竞赛成果转化应用提供资源支持。
第5篇：电子科学技术导论范文
关键词：CDMA、通信系统、Simulink系统仿真
Abstract: code division multiple access technology is CDMA mobile communication system commonly used one of the technology, and is the mainstream technical one. This paper first to CDMA system principle detailed paper; And then the code division multiple access technology are introduced, and giving a its main advantage of and the problems existing in the; And then expounds the code division multiple access technology theory basis, spread spectrum communication principle, and draw the code division multiple access (cdma) system of communication block diagram; Finally the paper m sequence spread spectrum communication system diagram design principle and the code division multiple access (CDMA) communication system simulation model, and the simulation software Simulink to CDMA communication system is simulated, obtained the received signal wave figures of the time. CDMA communication system simulation to prove the validity of the model.
Keywords: CDMA, communication system, Simulink system simulation
中图分类号: TN929.5 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着社会的不断发展和科学技术的不断进步，现如今世界已经进入信息时代。通信的不断发展和完善给人们带来了更多的快捷和方便。本文首先对CDMA系统原理详细做了阐述；然后对码分多址技术进行了介绍，并列出其主要优点与存在的问题；随后详细阐述了码分多址技术的理论基础、扩展频谱通信原理、并且画出了码分多址通信系统的框图；最后采用基于MATLAB6.5仿真工具箱SIMULINK，并且结合m序列扩频原理和通信系统框图设计了码分多址通信系统仿真模型，得到了接收信号的时间波形图。CDMA通信系统仿真模型的正确性得以证明。
CDMA系统的理论基础
2.1 扩展频谱通信原理
扩频是用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一种传输方式，频带的扩展由独立于信息的扩频码来实现，与所传信息数据无关，在接收端用同步接收实现解扩和数据恢复。根据香农定理即，能够得出给定的信息传输速率，然后用不同的带宽与信噪比的组合来传输。这也就是扩频通信系统的原理，把信道带宽扩展许多倍从而可以得到信噪比上的好处，增强系统的抗干扰能力。扩频通信系统框图如图1所示。
图1 典型的扩频通信系统模型
在扩频通信系统中，信源编码可减小信息的冗余度，提高信道的传输效率。信道编码增加信息在信道传输中的冗余度，使其具有检错或纠错能力提高信道传输质量。调制使经信道编码后的符号能在适当的频段传输。扩频和解扩是为了提高系统的抗干扰能力而进行的信号频谱展宽和还原。
码分多址系统应用扩频通信原理，在发送端，将要传输的信息通过与伪随机码序列进行调制，使其频谱展宽，即“扩频”；在接收端，用与发送端相同的码序列进行“反扩展”，将宽带信号恢复成窄带信号，即“解扩”。窄带干扰信号由于与伪随机序列不相关，在接收端被扩展，从而使进入信号频带内的干扰信号功率大大降低，增加解调器输入端的信噪比。
2.2 CDMA系统的扩频方式和重要参数
在CDMA码分多址系统中广泛应用直接序列扩频方式，其抗干扰能力较强，采用高速码率的伪随机码在发送端进行扩频，在接收端用相同的码序列进行解扩，然后把展宽的扩频信号还原成原始信息。扩频增益和干扰容限是CDMA扩频通信的两个重要参数。
（1）扩频增益
扩频增益一般用来评价扩频系统抗干扰能力的优劣，指的是接收机相关器输出信噪比和接收机相关器的输入信噪比之比。式中和分别指的是接收机相关器的输入、输出端信号功率，和分别指的是相关器的输入、输出端干扰功率，W是系统的扩频带宽，是基带信号的信息速率。
（2）干扰容限
干扰容限一般用来表示扩频系统在干扰环境下的工作性能，公式是 。
式中是输出信噪比，是系统损耗，G是扩频增益。并且如果干扰功率超过信号功率M（dB）时，系统将无法正常工作。
2.3 伪随机码序列
伪随机序列的自相关和互相关特性是码分多址系统中的研究重点。自相关函数用来表示信号与其延迟时间T以后的相似性，公式是，对于二进制而且周期为P的序列，归一化后计算得到的互相关系数是 。A为位移前后两个码元序列相同码元的数目，D为位移前后两个码元不同码元的数目。
互相关函数是指两个不同码序列之间的相关性，公式是，对于二进制周期为P的序列，归一化之后计算得到的互相关系数是，如果M是某编码码组的集合，则对于码组，都可以满足，那么此时把M称为正交编码，其任意两个码组均互不相关，保持正交。
狭义伪随机序列指的是凡自相关系数具有下列形式的码序列：
，其中为序列与初始序列的相位差。
广义伪随机序列指的是凡自相关系数具有下列形式的码序列：
。
伪随机序列主要用于扩频调制。由0和1组成的伪随机序列，用来模拟伪随机信号波形。用+1代替码序列中1，用-1代替码序列中的0，得到码序列和波形的对应关系，这样码序列的模2加和信号波形相乘是等效的。需满足目标接收端，能识别并同步产生此序列；对于非目标接收端而言，该序列是不可识别的。利用线性反馈移位寄存器或PN模块可以产生这样的伪随机序列。本CDMA仿真模型中的伪随机序列主要采用四级m序列。
2.4m序列
m序列为由n级线性移位寄存器产生的周期为的码序列，为最长线性反馈移位寄存器序列的简称。周期为的m序列可以提供个扩频地址码。M序列能够扩展频谱、区分通过多址接入方式使用同一传输频带的不同用户的信号。应用MATLAB函数编程的方法可以产生m序列，方法主要有以下两种。
（1）移位寄存器加反馈生成m序列
m序列产生器，由线形反馈移位寄存器构成，式中为1表示连接，为0表示断开，加法器用的是模2加法。线形反馈逻辑式为：
反馈移位寄存器原理框图如图2所示。
图2 反馈移位寄存器原理框图
通过选择不同的生成多项式，可以找出相关性较好的m序列组。
（2）应用伪随机序列产生器产生四级m序列
图3是产生m序列的仿真模型，利用示波器观察产生的m序列波形。
图3 产生m序列的仿真模型
2.5 SIMULINK仿真简介
本文采用的是SIMULINK仿真，其所有的模块在每个时间步长上同时执行，被称为时间流的仿真。SIMULINK应用包括建模和仿真两部分。建模即指从SIMULINK标准模块子库或MATLAB其它工具包模块库中选择所需模块，并复制到用户的模型窗口中，经过连线和设置模块参数等构成用户自己的仿真模型的过程。通信模块的创建和仿真，一般是在SIMULINK工作窗口内利用COMMLIB库中的通信模块构筑用户设计的通信模型，然后再利用SIMULINK工作窗有的菜单选项进行仿真。当一个动态模型包含许多环节时，往往把系统按功能分块，每一块建立一个子系统。本文采用“自底向上”的设计方式，先完成每个部分的底层设计，封装为子系统后，再用其搭建出一个总体框图。
CDMA通信系统仿真模型
CDMA仿真模型参数设置：仿真时间设置为10s，求解器输出为可变步长离散型模式。图4所示为基带信号源以及信号源通过CDMA传输系统后在接收端所接收到的解调信号的时域坡形图。 从图中可以看出，通过CDMA通信传输系统后的解调信号与信号源的时域波形除了在幅度上有所增大以外，其余各参数都相同。能够获得基于Simulink方法的CDMA仿真模型，符合CDMA传输系统。从频谱中可以看出，频谱图完全相同，同时通过计算误码率可得，误码率为 0.00000001。原因是在仿真模型中没有引入信道噪声，随着信道噪声的引入，将会产生误码，使其误码率增大。
CDMA通信系统的仿真模型接收信号的时间波形图如图4所示。
图4 CDMA通信系统仿真模型接收信号的时间波形图
结语
CDMA码分多址技术是移动通信系统常用的技术之一，且是主流技术之一。本文首先对CDMA系统原理详细做了阐述；然后对码分多址技术进行了介绍，并列出其主要优点与存在的问题；随后详细阐述了码分多址技术的理论基础、扩展频谱通信原理、并且画出了码分多址通信系统的框图；最后采用基于MATLAB6.5仿真工具箱SIMULINK，并且结合m序列扩频原理和通信系统框图设计了码分多址通信系统仿真模型。在仿真过程中对信道信噪比设置不同数值，从而获取了码分多址仿真系统误码率和信道信噪比之间的关系图，并且分析多址干扰独立加入AWGN噪声时对误码率的影响。
参考文献：
[1] 李贺冰，袁杰萍，孔俊霞. SIMULINK通信仿真教程[M]. 北京：国防工业出版社，2006.5.
[2] 窦中兆，雷湘. CDMA无线通信原理[M]. 北京：清华大学出版社，2004，2.
[3] 徐明远，邵玉斌. MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，2005.6.
[4] John G Proakis. Digital Communications.4th ed[M]. 北京：电子工业出版社，2003.
第6篇：电子科学技术导论范文
关键词：水利大坝；裂缝；转异诊断；小波分析，
中图分类号： TV698.2+31 文献标识码： A
一.前言
水库大坝的安全监测，首先应该设计科学的大坝安全监测网络系统，选择合适的测点定时定点对大坝坝体和周边地区进行监测，在洪涝季节，还应该加强人工的观察和巡查。对大坝安全监测进行科学的管理，及时对所测得的数据进行分析，及时发现大坝存在的安全隐患。
二.水利大坝裂缝安全监测的意义
经过大坝安全监测仪器人工巡查监测，根据相关的数据和资料，诊断的大坝安全与否的结果，影响着水库大坝的施工安全、周边地区的生命财产安全和生态安全，也对以后的设计提供了很好的借鉴，能够改进相关的安全监测设计、施工技术以及对大坝安全性的诊断，能够确保水库大坝安全性能的全面提高。
1.确保施工安全
水库大坝的安全监测是否合理到位，首先关系着水库大坝在施工过程中是否安全。科学、合理、有效的水库大坝安全监测，能够确保水库大坝施工整个过程的安全进行，能够确保水库大坝在施工过程中出现的实际性问题得到及时合理的解决，最终保障水库大坝的后期运行安全。
2.确保生态安全
水库大坝的安全监测关系着水库大坝的安全运行，也关系着水库大坝周边和下游地区生态环境的安全。水库大坝的安全能够确保周边生态环境的良好运行，避免地震、洪水、泥石流等地质灾害的发生，避免大气气候的异常导致的气象灾害，避免景观文物的损毁，避免巨大的生态经济损失。
3.改进设计方案
在水库大坝的安全监测过程中，通过总结实践中的经验，可以验证和完善水库大坝的设计参数，提高监测设计的科学有效性，并且能够在施工技术和安全分析诊断方面进行改进，从而完善大坝的安全监测。也能够在长期的实践和观察分析中，进一步预测大坝的未来状态，避免大坝存在重大的安全隐患。
三.水利大坝裂缝转异诊断中的小波分析方法
1.裂缝时效变形提取的小波分解方法
首先对裂缝的信号序列进行小波多层分解，滤除随机成分以及随着水位、温度而变化的高频部分，剩下的低频部分就代表着大坝观测时间序列的发展趋势，即为裂缝的时效变形。在小波分析中，低频部分则对应着最大尺度小波变换的低频系数；因为尺度的不同，时间的分辨率也会变得不一样，那么这时候测试的信号就会比开始表现得更加明显。下图1为小波分析方法的函数图。
四.水利大坝检测技术的现状
近年来，我国对水利大坝的检测进行的大量研究。通过大量试水利大坝检测验经验的积累，我国开发一些实用的检测方法。几十年来，我国逐渐从半损伤式检测法过渡到了无损失检测法。无损检测法主要包括对水利大坝局部的检测和对水利大坝整体进行检测两个主要内容。下面将对这两个方面进行简单的探讨。
1.水利大坝的局部检测
对水利大坝结构进行日常检测主要采用技术手段的是局部检测技术。局部检测技术是采用目视或专门的检测仪器对结构局部的损伤和缺陷状况进行检测。局部检测主要是检测水利大坝结构的材质状况与耐久性。通过x射线、渗透、磁粉、涡流以及超声波等检测技术来检测混凝土强度、混凝土的碳化深度、混凝土内部损伤情况、钢筋分布及保护层厚度、钢筋的腐蚀情况、氯离子含量等内容。近年来，随着科学技术的发展，远红外热象、核磁共振、全息摄影、层析成像、微波以及雷达等先进检测技术也逐渐应用到水利大坝的局部检测工作中。上图3为某小波分析方法来对水利大坝裂缝分析的曲线图。
2.水利大坝的整体检测
（1）整体检测的作用
水利大坝的整体检测能反映水利大坝的承载力以及正常使用状态，它克服了结构局部检测所存在的局限性。它主要通过对水利大坝结构进行静、动力试验等手段采集水利大坝结构的速度、加速度、位移、应力、应变等结构响应数据。再通过数学以及力学方法对响应数据进行科学的处理，然后通过技术人员的细致分析就能够得到水利大坝结构的整体状况以及局部的损伤状况。水利大坝结构整体的工作性能通过整体检测技术真实地反映出来，它能回答所有人最关注的水利大坝结构承载力的问题，从而能够较为准确的验证了水利大坝的设计过程以及施工管理过程能否达到标准的要求。
（2）整体检测采用的方法
通过施加可控荷载的对水利大坝进行试验，并由试验检测、收集水利大坝结构的应变量、应变分布和加速度等响应数据，据此来评估水利大坝结构的整体性能。水利大坝的整体检测试验可以分为静荷载试验以及动荷载试验。静载试验指的是施加静荷载于指定的位置对水利大坝的各项指标进行检测从而得出水利大坝整体的工作性能的试验。水利大坝的动载试验是指用某种方法引起水利大坝结构振动，测定其各项震动指标来判断其整体刚度的试验。水利大坝的动荷载试验不会妨碍交通的运行，是水利大坝结构整体检测中不可或缺的技术手段。左图4为通过小波分析方法分析的水利大坝裂缝时效变形曲线图。
五.裂缝预防与治理措施
1.优化混凝土成份的配比在施工前，进行原料试验工作，在保证质量的情况下，尽量降低水泥的用量，可以添加一些I级粉煤灰，合理控制水胶比，采用二级配来配拌粗骨科。事实上，加入适量的粉煤灰作用明显，可以改善混凝土的和易性，帮助散热，降低收缩，对增强抗腐蚀的作用明显。还可以在容易裂缝的位置添加一些斜筋，像孔洞的四周和转角处，这样可以让钢筋来承担更多的拉应力，减小混凝土的负荷从而有效的防治裂缝。在实际的工程结构的设计中还应注意降低对结构的约束，减小钢筋保护层的厚度值。
2.加强混凝土结构养护一般的工程在拆模后有美化措施，如铺草浇水，其实就是养护保湿。对混凝土的保养不仅可以预防裂缝的产生，而且对混凝土后期的稳定与安全也非常有利。因此应该足够重视对混凝土的养护。大部分的钢筋腐蚀是氧化反应，需要氧气和水的参与，我们可以加强混凝土的密实度和保护层厚度，喷涂防腐材料，阻止他们的侵入，预防氧化。这些对预防混凝土裂缝的产生有良好的功效。
3.避免混凝土基础不均匀沉陷 对于混凝土基础的沉陷，最有效的是保证地基的稳定与牢固，对松软的土质结构，施工前进行充分夯实。其次就是优化设计方案，减轻结构的重量，或通过施工的工序优化，改善混凝土的结构。但是不可过分依靠减轻结构重量，会削弱结构的稳定性。
4.加强施工管理首先管理要从技术抓起，技术含量是衡量工程质量的重要标准，在水利工程中混凝土浇筑施工过程对技术的把关也是举足轻重。其次，通过全面的质量管理，从治理为主转向预防为主、防治结合；从分散管理转向系统、集中的管理。
六.结束语
鉴于水利大坝半刚性基层裂缝是造成路面早期损坏的主要原因之一，从裂缝的类型入手，着重对裂缝产生的机理和内在原因进行了分析，并小波分析方法针对水利大坝裂缝转异进行诊断是有着十分重要的意义的。
参考文献：
[1]滕海文，江见鲸，霍达，基于小波变换的结构损伤诊断研究[J]．武汉理工大学学报，2011，28(10)：58__60．
[2]吴中如．水工建筑物安全监控理论及其应用[M]．高等教育出版社，2011．
[3]胡昌华，张军波，夏军，张伟．基于MATLAB的系统分析与设计一小波分析[M]．西安电子科技大学出版社，2010．
第7篇：电子科学技术导论范文
关键词：热力学与统计物理学；国家精品课程；统计热力学体系
“热力学与统计物理学”（简称“热统”）是我国高等院校本科物理专业的一门必修课程，是研究物质有关热现象（即宏观过程）规律的理论物理课，也是普通物理“热学”的后续课。内蒙古大学“热统”教学组在20多年教学实践中，不断更新教育观念，探索课程教学体系的改革，逐步建立了以微观理论为主线的教学体系，建设了首门“热统”国家精品课程（2004年）——“统计热力学”，陆续出版了配套教材[1]和学习辅导书[2]。
一、关于“热统”教学体系的思考
关于热现象的理论包括两部分，即宏观理论——“热力学”和微观理论——“统计物理学”。我国目前的“热统”课程由早年设置的 “热力学”和“统计物理学”两门课程合并而成，一直沿袭“热”、“统”相对独立的“一分为二”教学体系[3-5]。教学内容安排大体以学科发展历史和认识层次为序，由唯象到唯理，由宏观到微观。这种体系十分成熟，在多年教学实践中获得很大成功。随着科学技术和人类现代文明的飞速发展，人们认识世界的条件、增长知识的方式和获取信息的渠道发生了质的变化：昔日深奥难解的名词，今天已可闻之于街巷；诸多科学概念的理解，逐渐变得不很困难。在这种知识氛围和学习环境下，从中学到大学的物理教学内容均在不断地改革和深化。同时，现代科学成就在高新技术中的广泛应用向21世纪人才培养提出更高的要求。这一切，催动着大学物理课程改革的进程，也激发起我们对传统体系的思考。
从“热物理”系列课程改革现状来看，一方面，普通物理“热学”课程的内容已进行了必要的深化和后延，原有“热统”课程与现行“热学”课程内容出现较多重复。仅以汪志诚著《热力学 · 统计物理》[5]和秦允豪著《热学》[6]为例，二者内容重叠约为1/3。过多重复造成学习时间与精力的浪费，甚至引发学生的厌学情绪，使学习效益降低。另一方面，飞速发展的高新技术拉近了基础理论与应用技术的距离，就热物理而言，无论实际工作中的应用，还是继续深造时的基础，都对“热统”课程教学提出更高的要求。增加课程的统计物理比重，深化微观理论的系统理解势在必然。此外，改革开放以来，我国高等教育从学制到专业及课程设置均有较大幅度的变动，“热统”课教学时数多次削减（1208672、64），课堂教学的信息量和效益问题变得更加突出。面对这种形势，各校对“热统”课程的内容进行了不断的改革，逐步增加统计物理比重，努力减少和避免与“热学”的重复。然而，由于没有触动“一分为二”的体系，大量的简单重复难以避免，“热力学”内容仍然偏多，实际教学中统计物理的系统性难以保证。
针对上述问题，我们从体系结构着眼，对“热统”课程进行了较大力度的改革[1]。我们的改革思路是：打通“热物理”宏观与微观理论的壁垒，融二者为一体，削减学时、充实内容，有效地避免与普通物理的简单重复，提高教学效益；以微观理论为主导，确保统计物理体系的完整性与系统性，增加课程的先进性与适用性。在上述思想指导下，构建了“热统”课程的“统计热力学”体系。新体系从根本上解决了热物理课程中理论物理与普通物理之间层次交叠、内容重复的问题；大幅增加统计物理比重，使其理论及应用内容在总学时中占到3/4以上。
二、统计热力学体系的特色
统计热力学教学体系的主要特色是：热物理学以微观理论为框架；微观理论以系综理论为主线；系综理论以量子论为基础。体系知识结构框如上图所示。
1．以微观理论为框架，融微观与宏观一体
“统计热力学”以微观理论——统计物理为主导，建立了从微观到宏观、完整自恰的理论体系。
在传统的“一分为二”体系下，学生往往将过多精力用于热力学计算，不能很好地理解统计物理的理论体系，容易将热现象的宏观和微观理论割裂开来。本体系从微观理论出发，用统计物理理论导出热力学基本定律，讨论体系热力学性质，给出统计物理概念与宏观现象的对应，融热现象的微观、宏观理论于一体，结束了两种理论割裂的传统教学格局，提高了认识层次。同时，使理论物理与普通物理的分工更趋合理，便于解决传统体系难以避免的“热统”与“热学”过多重复问题。
本体系按照统计物理学的知识框架，将主要知识点划分为孤立系、封闭系和开放系等三个模块（参见上图）。各块均首先给出相应的统计分布，进而引入热力学势（特性函数），导出热力学基本定律，再用微观和宏观理论相结合的方法研究具体系统的热力学性质。例如：在孤立系一章，从等概率基本假设出发，引入统计物理的熵，导出热力学第一、第二定律，进而研究理想气体的平衡性质。在讨论封闭系时，从正则分布出发，引入热力学势——自由能，给出均匀系热力学基本微分式，进而导出麦克斯韦关系，介绍用热力学理论研究均匀物质宏观性质的方法，再具体讨论电、磁介质热力学、焦-汤效应等典型实例。同时用正则分布研究近独立子系构成的体系，导出麦-玻分布，介绍最概然法；进一步导出能均分定理，介绍运用统计理论研究半导体缺陷、负温度、理想和非理想气体等问题的方法。对于开放系，首先导出巨正则分布，再引入巨势，给出描述开放系的热力学微分式，研究多元复相系的平衡性质，讨论相变和化学热力学问题；用量子统计理论导出热力学第三定律，讨论低温化学反应的性质。另一方面，考虑全同性原理，用巨正则分布导出玻色、费密两种量子统计分布，给出它们的准经典极限——麦-玻统计分布，并运用获得的量子统计分布分别讨论电子气、半导体载流子、光子系的统计性质和玻色—爱因斯坦凝聚等应用实例。
2．以系综理论为主线，完善统计物理体系
与国内现流行体系不同，“统计热力学”的统计物理以“系综理论”为基础，具有更强的系统性。
现流行体系为便于学生理解，大多先避开系综理论，讲解统计物理中常用的分布和计算方法，如近独立粒子的最概然分布、玻耳兹曼统计、玻色统计和费米统计及其应用等，而在课程的最后介绍系综理论有关知识[5]。这种体系除内容不可避免地出现重复外，还在一定程度上牺牲了统计物理的系统性。在实际教学中，为了阐明有关分布和统计法，往往不可避免地运用如等概率假设、配分函数、巨配分函数等系综理论的基本概念，难免出现生吞活剥、“消化不良”的弊端。从体系实施现状来看，不少院校因学时有限，在热力学和基本统计方法的教学之后，对系综理论的介绍只能一带而过，学生难以完整掌握统计物理理论。
我们多年采用系综理论为主线的教学实践表明，“统计分布”与“系综”的“分割”是不必要的。本体系首先引入“系综”概念，将整个“统计热力学”的基础建立在系综理论之上，从一个基本假设——等概率假设（微正则系综）入手，渐次导出各种宏观条件下的系综分布，建立配分函数、巨配分函数等基本概念，给出相应的热力学势和热力学基本微分公式；同时，顺畅地导出如最概然分布、玻耳兹曼统计、玻色统计和费米统计法等常用分布和计算方法，并用于实际问题。在教学过程中，力求循序渐进地阐明统计物理的基本理论，使学生准确、清晰地掌握统计物理的基本概念，对热物理理论有完整系统的理解，能够全面、灵活地运用，为进一步学习更高深的知识和了解物理学的最新成果奠定扎实的基础。
3. 以量子理论为基础，认识微观运动本质
为使学生准确认识微观运动本质，“统计热力学”将系综理论建立在量子论的基础上，而经典统计则作为量子统计的极限给出。
传统体系多从经典统计入手，然后进入量子统计。我们教学实践的体会是，物理学历史上由经典论到量子论的认识过程没有必要在统计物理教学中重演。通过现设“普通物理学”课程的学习，学生已理解微观运动遵从量子力学规律，并具备了一定的量子论知识基础，在量子论基础上建立统计物理理论顺理成章。事实上，微观运动的正确描述须用量子理论，而量子统计与经典统计就统计规律性而言并无本质区别，经典统计只是量子统计的极限情形而已。以量子论为基础构建统计物理体系，更有利于学生尽快认识事物的本质，迅速进入对前沿科学的学习。
三、关于体系的兼容性——几个共同关注的问题
“统计热力学”以系综理论为主线，以量子论为基础,大幅提高统计物理比重，适当地增加了课程深度。在课时缩减，招生规模扩大的形势下,实施上述改革更有一定风险和难度。另一方面，新体系能否与流行体系兼容，也是国内同行普遍关注，需要在优化改革方案过程中解决的问题。为化解难度，提高兼容性，在体系建立和教学实践中，我们着力解决了以下几个问题：
问题之一：量子理论与系综理论理解困难问题。如前所述，学习本体系前应具备一定的量子论知识。目前国内物理专业的“热统”课程多排在“量子力学”之前。这就不可避免地出现了“前量子力学”困难。为解决这一问题，我们在课程引论中安排了量子论基本知识的讲授，介绍量子态、能级、简并、全同性、对应关系等概念。如此处理，再结合普通物理“原子物理学”中学到的量子力学初步知识，学生就能够较好地接受“量子统计”有关概念。此外，我们将“量子态”和“量子统计法”两个初学者较难理解的概念做分散处理：分别在第1章引入“系综”概念之前和第6章巨正则系综概念之后讲授，既分散了难点，又使概念和运用衔接紧密，有利于及时消化。
系综理论是统计物理中最核心、最抽象的内容，也是统计物理教学的难点。国内流行体系将系综理论与常用统计分布及计算方法分离，安排在课程最后集中单独介绍。我们实践的体会是，这种处理将多个难点（三种系综及相应热力学关系）集中，增加了学生的理解困难；加之系综概念孤立于基本统计方法和应用之外，更显抽象枯燥。学生学后或觉不知所云，或难纵观全局，终致应用乏力。鉴于此，我们遵循由表及里、由浅入深、循序渐进、层层推进的认识规律，将系综的基本概念和三个系综分散在七章中穿插讲授、逐步深入，并及时运用理论对相应系统的性质加以讨论。这样做，可分散认知难点，并及时结合应用，实现宏观微观的交错，避免枯燥无味的困惑，既保证了热物理理论的系统性和完整性，又解决了系综理论为主线的教学困难。
问题之二：关于最概然法与麦-玻统计问题。最概然（可几）法与麦克斯韦-玻尔兹曼（麦-玻）统计法，是统计物理中应用较广的两个方法。采用系综理论为主线的教学体系，是否会影响这两种方法的学习和运用？这也是国内同仁关注的问题之一。在新体系课程改革和教材编写中，对这两部分内容均给予充分的注意。在第三章（封闭系）导出正则分布和相应热力学公式之后，用两种方法导出麦-玻分布：一是作为近独立子系的平均分布，由正则分布导出；二是从微正则系综出发，用最概然法导出。同时还由麦-玻分布给出热力学公式，并讨论几种分布之间的关系，给出分布的应用实例。实践表明，这种处理模式能全面深化学生对最概然法与麦-玻分布的理解，以致在应用中得心应手；还能强化对系综理论和统计物理体系的理解。
问题之三：热力学基本方法掌握问题。热力学作为一种可靠的宏观理论，从基本定律出发，通过严格的数学推演，系统地给出热力学函数之间的有机联系，将其用于实际问题。深入理解热力学定律的主要推论和热力学关系，熟悉它们的应用，掌握热力学演绎推理方法，是“热统”课程不可或缺的内容。“统计热力学”体系以微观理论为框架组织教学，是否会削弱学生在热力学理论的理解和应用方面的训练？对这个问题，国内同行关注有加，各见仁智，也是我们在课程改革中始终注意的问题。我们的处理模式是：打通热物理宏观与微观理论的壁垒，针对不同宏观条件，在相应章节给出各种系综分布，然后导出热力学公式，并插入相应的热力学理论训练内容，确保足够篇幅讨论平衡态的热力学性质。例如：在建立封闭系的正则系综理论后，插入“均匀物质热力学性质”一章，集中讲授麦克斯韦关系、基本热力学函数和关系、特性函数等概念，介绍热力学基本方法和对典型实例的应用。建立开放系的巨正则系综理论后，又集中介绍与之相关的相平衡、化学平衡等问题的宏观理论。事实上，热物理的微观和宏观理论相得益彰、不可分割。在学习运用统计物理研究宏观过程的规律时，势必也会反复地运用热力学函数、公式和相应方法，使学习者得到相应训练。此外，再提供一定数量的习题，辅之以课外练习，以达到“学而时习之”的效果。这样，新体系虽然大量削减纯粹“热力学”内容，并未削弱对热力学理论的理解和方法的训练，相反可使其得到加强和升华。
内蒙古大学“热统”教学组近20年的课程改革和教学实践证明，用“统计热力学”体系组织本科物理专业“热统”课教学是可行的。采用同样的体系和教材，适当取舍内容，在应用物理和电子科学技术专业组织2学分“统计物理”教学，亦取得一定的经验，其效果令人欣慰。毋庸置疑，笔者主张统计热力学体系，丝毫无意否定“热统分治”的传统教学体系。两种体系，各有千秋，互补互鉴。究竟采用何种体系组织教学，还应视培养目标、师资力量、学生状况等，因地制宜地选择。
参考文献：
[1] 梁希侠，班士良. 统计热力学[M]. 呼和浩特：内蒙古大学出版社，2000.
梁希侠，班士良. 统计热力学(第二版)[M]. 北京：科学出版社，2008.
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[3] 王竹溪. 热力学简程[M]. 北京：高等教育出版社，1964.
[4] 王竹溪. 统计物理学导论[M]. 北京：高等教育出版社，1965.
