第20卷 第4期
1999年应 用 光 学
V o l.20,N o.4
1999
文章编号:100222082(1999)0420001204
信息交换与光子学3
朱京平 孙利群 唐天同
(西安交通大学电信学院,陕西西安710049)
摘要:本文回顾了光子学在光切换与路由选择中的应用,综述了光开关近年的发展。
关键词:光开关;信息切换;路由选择;光子学
中图分类号:TN91117;O572?31 文献标识码:A
随着知识经济时代的到来,信息量,信息传递速度和控制复杂度急速增长,这无疑对传输、信息切换与路由选择系统提出了革命性的要求。目前,光子器件与光学系统在测量、通讯、电信、图形识别、信号处理、光计算等领域的应用正在不断增加。在传输领域中,光缆取代电缆取得了巨大的成功,于是,人们对能否将光子学用于信息切换或路由选择系统产生了极大兴趣。本文首先分析电子技术在信息处理中的作用及其局限性和光子技术在信息高速公路中可能发挥的作用,分析近20年来光子技术在几个不同领域的发展贡献和问题。
1 信息领域光子学的应用状况
111 现代电子技术与光子学
目前,是电子学而非光子学技术占据信息处理的主导地位。电子学在信息处理方面有巨大影响的同时,也确实存在严重的通信限制。今后,虽然微电子技术仍会是信息技术的主要支柱,但光子技术在未来信息高技术领域中将占据极为重要的地位,甚至会成为推动信息技术革命的生力军。
当前逻辑信息处理均依赖于电子间相互作用,并且相互作用器件常用电子来设计,加之光子并不相互作用,因而连最好的光学逻辑门也几乎是全电操作,这只是简单的光激发电子器件。现代数字通信中巨大的信息流量需要极高速的处理技术,电子计算机运算速度的大幅度提高将希望于光子互连开关技术。由于光互连延迟将由光子的传播速度决定,因此可将计算机运算速度至少提高三个量级,达到皮秒水平,接近电子逻辑开关速度的极限,单机运算速度可达每秒1000亿次。
在信息传输时,由于电子在回路中的传输受到电荷存储、串音、回路分布参数延迟效应的局限,速度难以突破纳秒,因而承受不了更高速率信息流的传输。光无论在自由空间还是在波导回路中均能保持光速传播,因而在高速度运行的信息系统接口部分,用光子作为信息的载体就会大大提高信息系统容量的承受度。另一方面,带宽是信息高速公路的
收稿日期:1998-12-31
基金项目:西安交通大学科研基金、教改基金资助项目
作者简介:朱京平(1967-),山西省忻州人,西安交通大学电信学院讲师,在职博士,主要从事光电子技术、导波光学、集成光学、光纤通信、光传感等研究。
关键,电子频带非常有限,当考虑1015量级的光频时,它便显得更小,而几乎无限的光谱为工程师们提供了一个新的用武之地。由于现有通信系统用户大都沿用以往的电子系统,并且电子技术仍有很多优势,因此现在的任务是如何开发光学技术提供的优势以及怎样将它们与电子技术提供的优势结合起来,形成一个最优化设计以提供最大功率、最灵活性的通信网络。与简单光通信相比,它所需的一切就是建立一种与定义好的接口能很好配合的插入式传输替代系统。
112 光通信与电信交换
早在80年代初期,光纤就由于综合了信号失真极低、衰减度极小、体积小、轻便耐用、价格低廉和耦合度强等优势,成为最优越的传输介质,被广泛应用于城市间通信、越洋通信、城市区域网与局域网(M AN S和LNA S)等不同方面。光放大器使现有传输系统的潜力得到真正的扩展。光孤子传输技术是未来克服光脉冲码型展宽、防止信号互扰的一项重要技术。
光学如今已进入电信领域,并引发了一场酝酿已久的数字革命,旨在采用全数字化的传输和交换网络,使得从发送器到接收器均为数字业务。它起源于ISDN(综合服务数字网)的引入,最初是全电的。数字技术的极大灵活性与超大容量激发了许多新型电信服务的开展,新业务大大增加了控制的复杂性,使基本数据流量迅速增加,这对新的数字传输介质及开关系统研究产生了巨大压力,使有关光交换网络的研究急迫起来。随着廉价传输带宽光纤的广泛采用,通过应用密集波分复用,可使现有连接多波长信号源与接收器的每一光缆所传输的信息量扩展为设计量的10倍到100倍。这一结果促成了B2ISDN (宽带综合服务数字网)概念的诞生,并在美国及欧洲盛行。ISDN中使用A TM(异步传输方式)处理大容量问题。
数字系统可使各种多媒体业务数据能在同一网络上传输。近两年,美国的信息高速公路发展迅速,国际互连网已进入千家万户,各种电信业务大大扩展,将多种明显不同的通信业务综合在一个单一网络中,实现多媒体传送,于是原有的线路交换被分组交换所取代。分组交换过程中,数据被压缩(即打包)来实现信号发送。打包的每一数据包都包含源地址和目的地址码及后继包有关信息在内的报头,数以百万计的数据包可以同时通过同一条线路,按报头信息由一个分组交换走向另一个分组交换。到目的地后通过解压(打开邮包)来与其它机器对话。这一进展不仅使光纤中产生的数据流速度不断升级,而且它们传输的通信业务本质大多数也要改变,在这种新的制式中开关自己拾取到达的数据包,读取目的码,弄清用何种方式送到何处,结果M b it s的业务量中控制负荷急剧增加,同时M b it s数目也迅速增加。美国建立了SON ET S(同步光学网)草案,用STM(同步传输方式)解决这一问题。目前,线路速度已达51M b it s(简写为M bp s)(SON ETO C9)至214Gb it s(SON ETO C48)。
在空间开关方面,平面集成光学实现了单电控2×2交点开关,并将这种器件经复合实现了16×16点阵开关。128×128非阻塞式单模开关阵列、硅基光开关正在研究中。声光开关是近几年研究的另一焦点,它具有实时、并行、多路等优势,在实现多功能、大容量、实时开关方面具有独特优势。电控半导体激光放大器阵列等也能构成空间开关。
波长选择复用网络是以波长为尺度来实现复用网络的,其路由选择可通过将每一波源或探测器与一单一波长或指定波段建立联系来实现,它比导波空间开关更适用于大规模网络,这种路由选择方法在电学范筹内没有相应模型。目前,声光可调滤波器已发展成为一种高性能的、可用于密集波分复用系统中波长选择光开关和波长路由选择器件。
总之,以上各因素尤其是光通信的巨大成功激起了对光开关研究的兴趣,光学系统可以提供巨大的数据量,但关健问题是如何
与实际网络配合以及怎样实现有效控制。113 光计算
光计算出现于20世纪60年代初或更早一些时侯。人们在探索相关光学系统固有傅立叶变换可能性时实现了卷积和相关等操作。这些操作能高速处理庞大光学系统中以成像方式出现的数据,具有模拟内涵,但常碰到适用范围和信噪比问题,限制了其用途。
80年代初,人们用非线性光学方法得到了基本的数字处理函数与(AND)、或(O R)、与非(NAND)、或非(NO R)等。由于在光学成像中,一个透镜原理上能对大量并行二维器件阵列组成的信道成像,这导致了“未来高速计算机将采用大量并行数字光学处理使其处理速度远大于电子计算机”的预言。之后,许多主要的研究和开发程序都致力于探索这种可能性。事实上,这一预言建立在数字量的简单假设基础上,而忽略了执行过程中潜在的大量实际问题。如若光信号大小的模拟量标志着数字态,那么贯穿一个复杂多信道系统的光功率大小控制必须相当严密,但3dB 插入损耗却难以避免。在A T&T贝尔实验室提出并已讨论过用一个双光路信号系统的对称SEED方法解决这一问题。另外,还存在光触发型光逻辑器件问题、高精度光学成像系统问题等。
全光同步开关面临的另一问题是,虽然基于光学读写光盘的数据库存贮器已处于先进发展阶段,达到了众所周知的CD2ROM型系统发展水平,但众多实用目标中没有一种光存贮器形式可以做F IFO缓冲区。用光纤作为延迟线的存贮器(5n s m)或许可以在二进制下用2×2耦合开关建立可变延迟,但在某些地方使用时,开关形式比电子开关更复杂。
总之,如果光学能够制造成一个数字式微机,那么它也一定能建立一个数字开关,这是因为两种技术有如此之多的共同点。不幸的是,没有电子学的话,光学无法制成这样一台微机。
由数字全光计算机研究激起的争论,已将注意力全集中在光逻辑器件和电子逻辑器件二者的缺陷上,同时还突出了光学的自由光学和导波互连能力。另外,光计算机研究中隐含了最令人感兴趣的自由空间成像互连问题,这引起了对光电I O元件阵列间集成自由空间成像光定位输出能力的极大兴趣。但还有许多问题没有解决,其中最重要的是开关问题尚末解决。
目前,硅基光电子研究剧热,世界范围内均希望其能获得极高的等效数字计算速率,从而成为数字电子处理的最终产品。
2 实用开关与光开关前景
在早期光开关研究中,光学界认为用光开关很容易开断信道,具有极大带宽。比如,一个铌酸锂(L i N bO3)结点能传送几十Gb it s的数据,并且在短时间(1n s)内复位。由此组成的结点阵列每信道提供数据速率相差不大,复位时间虽受电驱动和串音因素影响,但尚能在100n s内复位。
一根光纤传送的212Gb it s的数据流一般包含30000门基本数率为64kb it s的电话信道。开关这么多路电路意味着将高速信道分解成组成基元(8位字节),将它们按不同顺序重组,再将它们重新定向到不同载体以传送到不同目的地,于是开关函数比简单地从A地到B地传送212Gb it s的数据复杂得多。特别是开关的复位时间和传输带宽一样重要,因为一个1000位间隔的复位要么意味着巨大的数据损耗,要么意味着较长的缓冲时间。现在对高速度数据服务的要求不高,广泛应用的开关服务常为2M b it s(欧洲)或115M b it s(美国)。
实际开关存在许多特定要求,如能在整个工作时间内将整个传输系统交换业务通断,以保持、修改或反应变化着的负载模式。
波分网路已研制出来并广泛用于光开关。光子学更引人注意的地方是其“开关”是真正的数据传输,因而理想状况下不同的终
端之间能通过开关体以不同速率、不同语言对话,这与以往趋向刚性结构的通信方式形成强烈对比。
另一个研究领域是用光谱进行路由选择,包括光谱展宽及CDM A技术的应用。CDM A在分立数码脉冲进入传输网前对其进行编码,唯一地确定其目的码。这里,近乎无限的光谱可能实现许多新用途。
由于光子互连延迟将由光子的传播速度决定,所以光子互连技术可以使信息处理速度大大提高;又由于光具有的相干性以及光在空间可并行及交叉传输的特性,因而它将会大大促进计算机实时并行处理技术的发展。采用光互连技术,人们可以把全息存储、光学变换等光学技术引入到电子计算机的信息处理过程中,大大拓展电子计算机的功能。
在英国,近60个主交换中心向一大批小型交换中心传送信号,美国的规模略大一些。随着波分复用器和光放大器的出现,人们希望用单根光纤能传送100个波长信道,且每一信道是一个独立的载体,或称它为该信道自身的缆线。于是一条主干光纤可以认为由50到100根沿其长度铺设的缆线构成,因而我们研究这么多物理上独立的载体时,没有必要将每一目标加到每一载体上混合传送,更没有必要将单一主结点目标群所有业务传送到一根或很少几根物理载体中去。在信号到达目的节点之前不再需要各主要节点间复杂的时间开关,可以实现高速网络。简而言之,网络的主要部分变成了“硬”导线,并且高速开关不再提出更高的要求,仅需在本地节点(即以用户适合的速度执行所有复杂呼叫处理的那个地方)建立分立的信道开关,也就是说先进的数字式交叉互联开关之间仅需一个运行良好的光学开关函数。
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PHOT ON I C S W ITCH
ZHU J ing2p ing,SU N L i2qun,TAN G T ian2tong
(X ian J iao tong U n iversity,X ian710049,Ch ina)
Abstract:In th is paper,the app licai on s of pho ton ics in op tical s w itch ing and w avelength rou ting are review ed,and the recen t advances of pho ton ic s w itch are described.
Keywords:op tical s w itch;telecomm un icati on s w itch ing;w avelength rou ting;pho ton ics
《可爱的廊坊》――图文并茂 教学设计 廊坊市第十三中学谢桂英 一、教材分析 《图文处理》是初中信息技术教材（上册）第七课中的内容，教学对象是初一年级学生。在生活、学习和工作中，经常要处理一些图文信息，这就需要借助工具，Word就是最常用的图文处理软件。本课以“可爱的廊坊”为活动任务，介绍在Word 中如何输入文字、插入图片、编排和输出图文，并由此来表现Word处理信息的优势，同时培养学生整体美的意识。 新的教育理念告诉我们，学生的需要就是我们教学的动力，基于此点，我才设计了这一课时，目的在于进一步让学生掌握图片在文档中的作用，同时培养学生的自我创新能力，激发其热爱家乡的情感，并且使学生受到美的教育。因此这节课是基于网络环境下整合美术教育、信息技术教育和思想品德教育的教学提高课。 单就内容而言，对已掌握了一定操作技能的初一年级学生来说输入文字并不难，而且也是学生非常感兴趣的东西，重难点知识让学生根据文字内容插入图片并修饰，达到美化的效果。 这一课共三课时，通过制作《可爱的廊坊》宣传板报，让学生认识图文处理重要性。 本节课为第二课时，在搜索到文档后，为文档插入图片。 二、教学目标 认知目标： 1．了解Word处理信息的优势； 2．学会使用Word来处理文本和图片信息，制作、编辑和输出文档。 3．了解图片的作用以及它在表达信息方面的特点、优势； 4．能够插入与修饰图片 能力目标：培养学生如何获取信息、处理信息和应用信息的能力。 培养学生自我探索、自主学习的能力和自我创新、团体协作的能力。 情感目标：让学生自我展示、自我激励，体验成功，在不断尝试中激发求知欲，在不断摸索中陶冶情操。 三、教学重点与难点 重点：通过网络环境下的研究性学习活动,掌握在文档中插入图片的方法及对图片的修饰。 难点：对自己设计板面丰富内涵的理解、体验与表现。 四、教法阐述
信息技术课堂教学模式、方法探索 “信息技术课堂教学模式、方法探索”旨在研究性如何通过使用合适的教学模式和方法转变学生学习方式，让学生在主动、积极的学习环境中，激发好奇心和创造力，培养学生自主意识、责任意识、合作意识、发展意识及创新意识，培养一定的科研能力；同时让教师树立“以人为本、扬个性、和谐发展”的教育理念，培育新型师生关系，从根本上改变传统的教学方法。 信息技术教学模式、方法实践自学一般来说，信息技术课的课型为两类：一是理论课，二是实践课（上机实习课）。但是我认识还存在着第三种课型，即实践项目课。教师应该根据《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》中提出的“上机课时不应少于总学时的70％”的要求，根据对学生学习技能的规律研究，在教学设备不断完善的条件下，力争将每堂信息技术课都上成理论实践结合的课型，即将学生带入微机教室中上课，达到每人一机，边学理论边实践操作，技法传授和技法训练相结合，手脑并用，教练合一。这样理论实践当堂结合，并当堂转化为技能，教学效果较好。实践项目课的课型，可以说是目前较科学、应用频率较多的课型。实践项目课的课型如何具体操作？经过研究、探索和网上讨论交流，总结出六环节课堂教学模式，该教学模式是上好实践项目课课堂教学的较理想模式。 1、情境创设
好的开头是成功的一半。导课时，教师应当用最有效的方法、最短的时间吸引学生的注意力。“兴趣是最好的老师”，导课的艺术性具体表现在如何激发学生的学习兴趣上。教师要注意采用各种形式，激发学生兴趣和求知欲，沟通师生感情，使学生愿学、乐学，主动地去学。因此，教师要精心设计导课的形式、容和语言，甚至导课时的情感和动作。例如，教学“电子的使用”一节，为了激发学生学习“电子”的兴趣，可以简单介绍“马拉松”长跑比赛来历的故事，然后问学生现在什么最快，学生多想到特快专递，教师这时介绍是“电子”最快。当学生们听说几秒钟之就可以收到“电子”时，顿时感到惊讶并立即产生亲手试试的欲望。这样，导课就算成功了。 导课时间一般不超过5分钟。 建构主义教学论认为，人的认识不是被动的接受的，而是通过自己的经验主动建构的。“复杂的学习领域应针对学习者先前的经验和学习者的兴趣，只有这样，才能激发学习者的学习积极性，学习才可能是主动的。”因此对于课堂教学来说，架构与学生经验、兴趣相关的学习情境并引导其进入情境非常重要，这关系着学生在本节课中的学习品质，对学生科学学习方法的养成也很关键。例如，在创设“美化工作表”这一课的情境时考虑到这一部分知识点多且杂，部分知识点与Word排版类似，容易使操作熟练的学生感觉没兴趣、不熟练的学生又跟不上等特点，从学生的角度出发，以学生本班的成绩表为操作样本，贴近学生的生活，以组为单位，形成组合作、
生物信息学课后习题及答案 （由10级生技一、二班课代表整理） 一、绪论 1.你认为，什么是生物信息学？ 采用信息科学技术，借助数学、生物学的理论、方法，对各种生物信息（包括核酸、蛋 白质等）的收集、加工、储存、分析、解释的一门学科。2.你认为生物信息学有什么用？对你的生活、研究有影响吗？（1）主要用于： 在基因组分析方面：生物序列相似性比较及其数据库搜索、基因预测、基因组进化和分 子进化、蛋白质结构预测等 在医药方面：新药物设计、基因芯片疾病快速诊断、流行病学研究：SARS 、人类基因组计划、基因组计划：基因芯片。 （2）指导研究和实验方案，减少操作性实验的量；验证实验结果；为实验结果提供更多的支持数据等材料。 3.人类基因组计划与生物信息学有什么关系？ 人类基因组计划的实施，促进了测序技术的迅猛发展，从而使实验数据和可利用信息急剧增加，信息的管理和分析成为基因组计划的一项重要的工作 。而这些数据信息的管理、分析、解释和使用促使了生物信息学的产生和迅速发展。 4简述人类基因组研究计划的历程。 通过国际合作，用15年时间（1990-2005）至少投入30亿美元，构建详细的人类基因组遗传图和物理图，确定人类DNA 的全部核苷酸序列，定位约10万基因，并对其他生物进行类似研究。 1990，人类基因组计划正式启动。 1996，完成人类基因组计划的遗传作图，启动模式生物基因组计划。 1998完成人类基因组计划的物理作图，开始人类基因组的大规模测序。Celera 公司加入，与公共领域竞争启动水稻基因组计划。 1999，第五届国际公共领域人类基因组测序会议，加快测序速度。 2000，Celera 公司宣布完成果蝇基因组测序，国际公共领域宣布完成第一个植物基因组——拟南芥全基因组的测序工作。 2001，人类基因组“中国卷”的绘制工作宣告完成。 2003，中、美、日、德、法、英等6国科学家宣布人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的.目标全部实现。2004，人类基因组完成图公布。 2.我国自主知识产权的主要基因组测序计划有哪些？水稻（2002），家鸡（2004），家蚕（2007），家猪（2012），大熊猫（2010） 2．第一章 、管路敷设技术通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行 高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
物理学院2011级光学专业研究生 《光电子学与光子学原理及应用》考题 1．简答题 1.1 受抑全内反射有什么特点？ (5分) 1.2 解释下图中的现象。(5分) 1.3 本征半导体、n 型半导体和p 型半导体的Fermi 能级以什么特点？? (5分) 1.4 下图是一个LD 的输出谱，解释三个谱变化的物理含义。 (5分) 1.5 下面的雪崩光电二极管中有什么特点？吸收和倍增发生在什么区域? (5分) 2．计算题 2.1 假设一个光源辐射的频率谱有一个中心频率ν0和谱宽?ν。以波长来衡量， 这个频率谱有一个中心波长λ0和谱宽?λ。显然，λ0 = c/ν0。因为?λ << λ0、?ν << ν0，利用λ = c/ν，证明：谱宽?λ和相干长度l c 满足： c 2000λννλνλ?=?=?，λλ?=?=20t c l c
对于He-Ne 激光器，λ0 = 632.8nm ，?ν ≈1.5GHz ，计算?λ。(15分) 2.2 一个介质平板波导中间薄层是一个厚度为0.2μm 的GaAs ，它夹在两个AlGaAs 层之间。GaAs 和AlGaAs 的折射率分别为 3.66和3.40。假设折射率随波长变化不是很大。截止波长是多少？(大于截止波长时波导中只能传播单模)。如果波长为870nm 的辐射(对应于带隙辐射)在GaAs 层传播，消逝波向AlGaAs 层的贯穿深度是多少？这个辐射的模场直径是多少？(15分) 2.3 内量子效率ηint 给出在正向偏置下电子空穴复合中辐射复合并引起光子发射的比例。非辐射跃迁中，电子和空穴通过复合中心复合并发射声子。由定义， nr r r int 111)(τττη+=+=非辐射复合速率辐射复合速率总复合速率辐射复合速率 τr 是少数载流子在辐射复合前的平均寿命，τnr 是少数载流子通过复合中心复合前的平均寿命。 总电流I 是由总复合速率决定的，而每秒发射的光子数(Φph )是由辐射复合速率决定的。所以，内量子效率ηint 又可以写为： e I h P e I //op(int)ph int νη=Φ==每秒损失的总载流子每秒发射的光子 其中，P op(int)是内部产生的光功率(还没有出腔外)。 对一个在850nm 发射的特定的AlGaAs LED ，τr =50ns ，τnr =100ns 。在100mA 的电流下，内部产生的光功率是多少？(15分) 2.4 一个InGaAsP-InP 激光二极管的光学腔长为200μm ，峰值辐射在1550nm 处，InGaAsP 的折射率为4。假设光学增益带宽不依赖于泵浦电流并取为2nm 。问： （1）对应于峰值辐射的模数是多少？ （2）腔模之间的间隔是多少？ （3）在这个腔中有多少模式？ （4）这个光学腔两端（InGaAsP 的晶面）的反射系数和反射率是多少？(15分) 2.5 一个商用的InGaAs pin 光电二极管的响应度曲线如下图。它的暗电流为5nA 。 (1) 在1.55μm 波长下，导致二倍暗电流的光电流的光功率是多少？在1.55μm 处，光电探测器的量子效率是多少？ (2) 在1.3μm 波长下，如果入射光功率相同，光电流是多少？在1.3μm 处，光电探测器的量子效率是多少？ (15分)
浅谈信息技术与课堂教学 摘要：在所有课程当中，信息技术课的教学方法应该算是最灵活多样的了。作为一名21世纪的信息技术教师，生活在网络时代的我们，如何上好信息技术课，如何在教学培养学生的信息素养是一门技术，更是一门艺术。 关键词：信息技术教学方法信息素养 中小学信息技术课程指导纲要中指出：中小学信息技术课程的主要任务是：培养学生对信息技术的兴趣和意识，让学生了解和掌握信息技术基本知识和技能，了解信息技术的发展及其应用对人类日常生活和科学技术的深刻影响。通过信息技术课程使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力，教育学生正确认识和理解与信息技术相关的文化、伦理和社会等问题，负责任地使用信息技术；培养学生良好的信息素养，把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段，为适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础。 作为一名21世纪的信息技术教师，生活在网络时代的我们，如何上好信息技术课，如何在教学培养学生的信息素养是一门技术，更是一门艺术。 一、信息技术教师要明确教育观念 1、高新技术时代需要的人才是能熟练运用当代信息技术获取识别信息、加工处理信息、创造传播信息，在信息技术所创的全新环境中掌握独立自主学习的方法，能快速适应迅速变化的信息环境、遵守网络信息时代道德规范的复合型人才，即具有高级信息读写能力的人才。如何培养学生的信息读写能力，提高信息技术课的教学质量已成为中学信息技术课教学的一个值得研究的课题。 2、学习当今“流行”的知识，让信息技术贴近学生的生活和学习实际，以激发学生的学习动机。选择了具有广泛适用价值的信息技术知识技能和蕴含着信息技术的基本思想和方法的内容，有意识地培养学生的终生学习能力，让学生真正了解其在学习生活中的作用。 3、根除“副科”观念。
收稿日期：２００５—１２—０６ 作者简介：罗燕，广东工业大学图书馆馆员，计算机专业工程硕士；孙友松，广东工业大学副校长、教授、博士生导师。 （广州／５１０００６） 进入２１世纪以后，由于通讯技术和计算机网络技术的不断突破，因特网的普及和Ｅ－Ｌｅａｒｎｉｎｇ（数字化或网络化学习）的发展，信息技术不仅已成为人类拓展能力的创造性工具，而且极大地拓展教育的时空界限，提高了人们工作、学习的效率和能动性。先进的技术使教育资源得到充分共享成为可能，学习的选择性和公平性大大提高。同时，信息交互手段的使用，使个体化的学习、因需学习以及因材施教得以实现；信息化更能为教育理念的实现提供技术保障。远程教育、终生教育、学习社会化也成为教育信息化发展的方向。 国际教育技术界在总结近１０年网络教育实践经验的基础上，重新给ＢｌｅｎｄｉｎｇＬｅａｒｎｉｎｇ（混合式学习）或 ＢｌｅｎｄｅｄＬｅａｒｎｉｎｇ（结合式学习）赋予新的含义，即各种 学习方式的结合。例如运用视听媒体（录音录像）、幻灯投影的学习方式或是计算机辅助学习方式与传统学习方式相结合，自主学习方式与协作学习方式相结合等。实质上，所谓ＢｌｅｎｄｉｎｇＬｅａｒｎｉｎｇ就是要把传统学习方式的优势和Ｅ－Ｌｅａｒｎｉｎｇ的优势结合起来。 由于教育思想、教学观念是一切教育理论、教学方法策略、教学设计和教学实践形成与发展的基础，对教育技术的应用有指引的作用，所以当代教育技术发展的各个方面包括教育技术的理论基础与应用、教学设计的理论与方法以及教改试验等等在内都将受到当时的教育思想、教学观念的影响。 信息技术在教学中的应用自２０世纪６０年代以来，大致经历了计算机辅助教学（ＣＡＩ）、计算机辅助学习 （ＣＡＬ）、信息技术与课程整合（ＩＩＴＣ）三种模式。 一、计算机辅助教学模式 计算机辅助教学（ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｓｓｉｓｔｅｄｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，即ＣＡＩ）是信息技术教育应用的第一种模式，该模式主要是让计算机扮演导师的角色，只讲计算机教育，还没提出信息技术教育的概念。 自１９５９年美国ＩＢＭ公司成功研制第一个ＣＡＩ系统以来，至２０世纪８０年代中后期，随着ＣＡＩ技术的发展，ＣＡＩ课件越来越多地被应用于课堂教学。从程序式教学发展为后来的智能导师系统。ＣＡＩ课件制作越来越精美，功能越来越强大。其主要特征是利用计算机的快速运算、图形动画和仿真等功能辅助教师解决教学中的某些重点、难点。 由于这一时期的教育思想主要是受行为主义学习理论的影响，而行为主义学习理论主要包括接近原则（反应必须在刺激之后立即出现）、重复原则（重复练习能加强学习和促进记忆）、反馈与强化原则（与反应正确性有关的信息可以促进学习）、提示及其衰减原则（在减少提示的情况下，朝着期望的反应引导学生，从而完成学习）等，是早期计算机辅助教学和ＣＡＩ课件设计的理论基础。它所提供的课件设计原则指导了ＣＡＩ软件的设计开发，形成了ＣＡＩ软件开发的主要模式（即基于框面的、小步骤的分支式程序设计模式）。基于这种模式的课件，其功能主要有知识介绍、操作练习、单元测验、资料查询、演示说明等，但内容上只是对传统教学方式的简单替代，并没有突破教师讲、学生听的传递式教学，课件教学模式单一 基于信息技术的三种教学模式 罗 燕 孙友松 摘 要：信息技术在教学中的应用自２０世纪６０年代以来，大致经历了计算机辅助教学（ＣＡＩ）、计算机辅助学习 （ＣＡＬ）、信息技术与课程整合（ＩＩＴＣ）三种教育模式。当代教育技术在教育中的发展应用受到所处的时代的教育思想、教育观念的影响，本文探讨了这三种教育模式产生的背景及其优缺点。随着通讯技术与计算机网络技术的发展，基于信息技术的教育模式在多媒体化、网络化、智能化以及因材施教、交互能力等方面不断得到完善。 关键词：信息技术；教育理论；多元化；教育模式 ２００６年第２期 高教探索 ＨｉｇｈｅｒＥｄｕｃａｔｉｏｎＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ７８??
一、名词解释(31个) 1.生物信息学:广义：应用信息科学的方法和技术，研究生物体系和生物过程 息的存贮、信息的涵和信息的传递，研究和分析生物体细胞、组织、器官的生理、病理、药理过程中的各种生物信息，或者也可以说成是生命科学中的信息科学。狭义：应用信息科学的理论、方法和技术，管理、分析和利用生物分子数据。 2.二级数据库：对原始生物分子数据进行整理、分类的结果，是在一级数据库、 实验数据和理论分析的基础上针对特定的应用目标而建立的。 3.多序列比对：研究的是多个序列的共性。序列的多重比对可用来搜索基因组 序列的功能区域，也可用于研究一组蛋白质之间的进化关系。 4.系统发育分析：是研究物种进化和系统分类的一种方法，其常用一种类似树 状分支的图形来概括各种（类）生物之间的亲缘关系，这种树状分支的图形称为系统发育树。 5.直系同源：如果由于进化压力来维持特定模体的话，模体中的组成蛋白应该 是进化保守的并且在其他物种中具有直系同源性。 指的是不同物种之间的同源性，例如蛋白质的同源性，DNA序列的同源性。（来自百度） 6.旁系（并系）同源：是那些在一定物种中的来源于基因复制的蛋白，可能会 进化出新的与原来有关的功能。用来描述在同一物种由于基因复制而分离的同源基因。（来自百度） 7.FASTA序列格式：将一个DNA或者蛋白质序列表示为一个带有一些标记的 核苷酸或氨基酸字符串。 8.开放阅读框（ORF）：是结构基因的正常核苷酸序列，从起始密码子到终止 密码子的阅读框可编码完整的多肽链，其间不存在使翻译中断的终止密码子。（来自百度） 9.结构域：大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区 域，折叠得较为紧密，各行其功能，称为结构域。 10.空位罚分：序列比对分析时为了反映核酸或氨基酸的插入或缺失等而插入空 位并进行罚分，以控制空位插入的合理性。（来自百度） 11.表达序列标签：通过从cDNA文库中随机挑选的克隆进行测序所获得的部分 cDNA的3’或5’端序列。（来自文献） 12.Gene Ontology 协会： 13.HMM 隐马尔可夫模型：将核苷酸序列看成一个随机序列，DNA序列的编 码部分与非编码部分在核苷酸的选用频率上对应着不同的Markov模型。14.一级数据库：数据库中的数据直接来源于实验获得的原始数据，只经过简单 的归类整理和注释 15.序列一致性：指同源DNA顺序的同一碱基位置的相同的碱基成员, 或者蛋 白质的同一氨基酸位置的相同的氨基酸成员, 可用百分比表示。 16.序列相似性：指同源蛋白质的氨基酸序列中一致性氨基酸和可取代氨基酸所 占的比例。 17.Blastn：是核酸序列到核酸库中的一种查询。库中存在的每条已知序列都将 同所查序列作一对一地核酸序列比对。（来自百度） 18.Blastp：是蛋白序列到蛋白库中的一种查询。库中存在的每条已知序列将逐 一地同每条所查序列作一对一的序列比对。（来自百度）
国际光学与光子学会SPIE简介 SPIE成立于1955年，致力于推动以光为基础的技术，服务了超过170个国家。SPIE 每年组织或赞助近25个大型技术论坛、展览以及培训项目，范围遍及北美、欧洲、亚洲及澳洲。 1957年，出版了第一期SPIE报刊，举办了第一届国家技术研讨会。 1960年，SPIE报刊刊登了第一组技术论文。 1963年，SPIE举办了第一届研讨班形式的会议并出版了第一批会议记录。 1973年，总部从Redondo Beach迁往加州的Palos V erdes。 1975年，协会收入达到50万美元，实现了财政自给。 1977年，成立了协会金牌奖。总部迁往华盛顿Bellingham。 1995年，举办了成立40周年庆典。合作赞助了在西安举办的国际传感器应用与电子器件展览会。 2000年，SPIE会员Zhores I. Alferov因在半导体异质结构和高速光电子学方面的贡献获得诺物理学奖。 2003年，SPIE数字图书馆启动，提供了期刊和会议纪要的七万篇文献。 现在的光学和光电子学大都围绕信息光学展开研究。在集成光信息处理方面，有光计算、光学互连、衍射光学等前沿领域；在成像方面，较热门的技术有光学计算机断层成像和三维共焦成像系统；在光学传感器方面，人们越来越关注三维传感技术；新一代的全息术和光学信息处理技术也亟待开发。同时，信息光学的材料和装置也成为了热门领域。更加偏向应用领域的还有人机接口与显示技术。当然还有很多基础理论问题，如非线性光学、超快光学现象、散射、位相共轭等。 Statement of Purpose SPIE is an international society advancing an interdisciplinary approach to the science and application of light. About the Society SPIE is the international society for optics and photonics founded in 1955 to advance light-based technologies. Serving approximately 180,000 constituents from more than 170 countries, the Society advances emerging technologies through interdisciplinary information exchange, continuing education, publications, patent precedent, and career and professional growth. SPIE annually organizes and sponsors approximately 25 major technical forums, exhibitions, and education programs in North America, Europe, Asia, and the South Pacific. In 2010, the Society provided more than $2.3 million in support of scholarships, grants, and other education programs around the world.
浅谈信息技术课五环节课堂教学模式 伴随着新世纪钟声的敲响，人类已跨入了一个崭新的时代。初见端倪的知识经济浪潮向人们宣言，当今的社会是信息社会，获取信息、处理信息、使用信息的能力已成为现代人最基本的生存能力。课堂教学是学好每门课程的主渠道，是提高教学质量的关键。信息技术课以前称为微机课或电脑课，大多为校本课程，课堂教学随意性较大。既然现在被正式纳入必修课，则必须按课堂教学的要求和程序，使之规范化、程序化、科学化和艺术化，并且在教学实践中探索研究、总结、提炼出好模式。 信息技术课是一种理论与实践相结合的课型。教师应根据《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》中提出的“上机课时不应少于总学时70%”的要求，根据对学生学习技能规律的研究，在教学设备不断完善的条件下，力争将每堂信息技术课都上成理论实践结合的课型。将学生带入微机教室中上课，达到每人一机，边学理论边实践操作，技法传授和技法训练相结合，手脑并用，教练合一。这种理论实践当堂结合，并当堂转化为技能，教学效果较好。理论实践结合型课型，可以说是目前较科学，应用频率较高的课型。 理论实践结合型的课，如何具体操作，下面就这一课堂教学模式谈一些粗浅的看法。 一、激趣导课 好的开始是成功的一半。导课时，教师应当用最有效的方法，用最短的时间吸引学生的注意力。 “兴趣是最好的老师”，导课的艺术性具体表现在如何激发学生的学习兴趣上，教师要注意采用多种形式，激发学生兴趣和求知欲，沟通师生感情，使学生愿意学、乐学，主动地去学。因此，教师要精心设计导课的形式、内容和语言，甚至导课时的情感动作。 1、准备资源：光盘，网站和课件等资源，供学生使用。 2、创设情境：创设与当前学习主题相关的，尽可能真实的学习情境，引导学生带着真实的任务进入学习。在情境的作用下，生动直观的形象有效地激发学生联想，唤起学生已有的知识，经验，从而适应新知识，技能的学习。 3、常用的方法有：（1）直接导入法（2）设疑导入法（3）多媒体导入法（4）作品导入法（5）演示导入法 二、展示教学（学习）目标 信息技术课教学中采用最多的教学方法是任务驱动法。任务驱动法最主要的方式就是向学生提出明确的学习目标，驱动其为完成目标而努力。在激起学生学习兴趣后，展示当堂教学目标，利用兴趣和目标双重驱动令学生去奋发学习。 教学目标应当根据当堂课的教学内容及学生的知识基础和能力发展的实际
生物信息学中的机器学习方法 摘要：生物信息学是一门交叉学科，包含了生物信息的获取、管理、分析、解释和应用等方面，兴起于人类基因组计划。随着人类基因组计划的完成与深入，生物信息的研究工作由原来的计算生物学时代进入后基因组时代，后基因组时代中一个最重要的分支就是系统生物学。本文从信息科学的视角出发，详细论述了机器学习方法在计算生物学和系统生物学中的若干应用。 关键词：生物信息学；机器学习；序列比对；人类基因组；生物芯片 1.相关知识 1.1 生物信息学 生物信息学时生物学与计算机科学以及应用数学等学科相互交叉而形成的一门新兴学科。它综合运用生物学、计算机科学和数学等多方面知识与方法，来阐明和理解大量生物数据所包含的生物学意义，并应用于解决生命科学研究和生物技术相关产业中的各种问题。 生物信息学主要有三个组成部分：建立可以存放和管理大量生物信息学数据的数据库；研究开发可用于有效分析与挖掘生物学数据的方法、算法和软件工具；使用这些工具去分析和解释不同类型的生物学数据，包括DNA、RNA和蛋白质序列、蛋白质结构、基因表达以及生化途径等。 生物信息学这个术语从20世纪90年代开始使用，最初主要指的是DNA、RNA及蛋白质序列的数据管理和分析。自从20世纪60年代就有了序列分析的计算机工具，但是那时并未引起人们很大的关注，直到测序技术的发展使GenBank之类的数据库中存放的序列数量出现了迅猛的增长。现在该术语已扩展到几乎覆盖各种类型的生物学数据，如蛋白质结构、基因表达和蛋白质互作等。 目前的生物信息学研究，已从早期以数据库的建立和DNA序列分析为主的阶段，转移到后基因组学时代以比较基因组学（comparative genomics）、功能基因组学（functional genomics）和整合基因组学（integrative genomics）为中心的新阶段。生物信息学的研究领域也迅速扩大。生物信息学涉及生物学、计算机学、数学、统计学等多门学科，从事生物信息学研究的工作者或生物信息学家可以来自以上任何一个领域而侧重于生物信息学的不同方面。事实上，我们今天正需要具备各种背景知识、才能和研究思路的研究人员，集思广益
信息技术教学中存在的问题 信息技术课的教学目标不仅要使学生掌握信息技术基础知识和操作技能，更重要的是让学生将现代化信息技术运用到其它学科的学习中。中学信息技术课首先要让学生学会使用计算机，其次要让学生学以致用，将计算机技术用到对其它学科的学习之中。从而做到主动学习，科学学习，进而培养学生创新意识和创造能力。 初中的信息技术教育实施已有些年头，但仍未十分完善，这门课程在教学过程中尚未形成成熟的教学体系，学校在信息技术课的管理也未制度化。教师在教学过程中的教学策略也并不十分科学化。在初中信息技术教学中仍存在一些问题。 一、信息技术教学中存在的问题 1、学校和学生的忽视学校对于信息课的教学并不十分重视，转而狠抓数理化等主课，将学校的升学率摆在首位，不太重视学生信息技术的教育。信息技术是一门新兴的课程，并不像传统的语文、数学等学科受到家长和教师的重视。初中教学中经常会出现信息技术课时被其他课程占用的情况，不能够保证基本的课程教学。而且有关信息技术的管理制度不完全，管理尺度松弛，学校也缺少技术水平高的教师。 对学生来说，大部分学生对信息技术课没有提起足够的重视，更没有明确的认识。对于学数学生来说，计算机往往是一种娱乐工具。比如在网吧，多数学生都是聊天、看电视、玩游戏。真正用于学习的却很少，比如很少看到学生去网吧查资料，交流学习方法等。网吧如此，家庭计算机也不例外。许多个人计算机都是用来娱乐的，而其学习和工作的功能往往被忽略。受这样的社会环境和家庭环境影响，多数中学生都将计算机视作一种娱乐的工具，而信息技术课也便成为满足学生玩耍欲的课程。学生的心里只是想怎样能避开老师的目光，抓紧时间玩，而他们并没有从根本上认识到学习信息技术这一门课程的真正目的是什么。由于学生对这门课程并没有正确的理解和认识，从而对这门课程也没有足够的重视。 2、师资力量欠缺理念落后受人员编制或教育经费的问题，或是因为信息课时数少，又没有升学压力，学校对信息课的关注度不高，缺乏重视。学校的漠不关心使得信息老师缺少专业培训机会，有的甚至并没有娴熟掌握计算机应用软件方面的知识，或许仅仅只是会运用基本的电脑操作常识这样的师资是很难提升学生们的信息素养的。 新课程的推行过程中，一些教师不能够接受新型的教育理念，离真正认识素质教育的内涵还有一定的差距。这部分教师的教学理念还很传统，只注重学生的考试成绩和知识传授，并不能够促进学生创新能力和实践能力的培养。大多数教师缺少对信息技术课程的教学研究，没能找到创新的教学方法，依然按照教师讲课学生笔记的方式。这不能够发挥学生的主观能动性，使学生实践经验缺少，动手能力差。信息技术教学的实际和素质教育的标准还存在着很大的差距。 3、学生基础差异 在学生们的知识接受中，也是因人而异的。老师在课堂上统一演示完教学内容后， 布置给同学们作业任务，有些同学可以很快的、有想法地去操作。但也有些同学或许是上课没仔细听，或是操作能力不熟，要完成作业就有一定的困难。产生这种差异性的原因可能是，有些学生先前就已接触过计算机操作的部分知识，或是家中有电脑，接触尝试的机会多；而有些学生或许是初次接触，还处在陌生需磨合的阶段，接受能力明显就有些慢了。学生的基础水平不一样，认知能力不一，使得教师难以展开教学工作，导致了教师在教学任务中的
几种常见的信息技术教学模式 信息技术课程的教学模式很多，常见的有如下几种： 任务驱动法教学 任务驱动就是在学习过程中，学生在教师的引导帮助下，围绕一个个典型的任务展开教学活动，它要求创建真实的教学环境，使学生带着真实的任务在探索中学习。在完成任务的过程中，培养学生分析问题、解决问题以及用计算机处理信息的能力。 任务驱动设计要有综合性和可操作性，应避免抽象或完全理论化的任务出现，使教师和学生都围绕如何完成一个实际任务来进行，只有这样，学生才会积极主动去探索。如在教PowerPoint插入背景、声音一课时，把教学任务融于一张音乐贺卡上。把事先准备好的音乐贺卡展示给学生，这样学生头脑中就有初步的印象，接着再分析贺卡的结构：哪些部分是艺术字，哪些部分是普通字，哪些地方是剪贴画，哪些地方是文件中的图片，哪些是文本框，哪些是自选图形，哪些地方还须再进一步地完善，电脑中的音乐、背景又该如何放到贺卡中来。通过分析，学生对本节课的任务就有了直观的认识，这时，我们再讲各部分的具体操作方法，讲时以点拨为主，将探究的主动权交给学生。这样教学，使学生在完成任务的过程中潜移默化地培养了他们的兴趣、综合能力和审美观点。 小组合作形式教学 自古以来就有人提倡合作学习的观点，三人行，必有我师焉、三个臭皮匠，顶个诸葛亮，其中表示自己的力量是单薄的，须重视小组间每位成员的力量与智慧。随着新一轮课改的开始，合作学习受到相当的重视，改变原有的单纯接受式、灌输式的学习方式，建立和形成旨在充分调动、发挥学生主体性的探究式学习方式，形成教师为主导，学生为主体的学习方式，那么怎样开展小组合作形式的教学呢？ 首先是要合理分组，就是把学生从性别、兴趣、能力水平等方面进行搭配，形成合作小组，就是要选好组长。要选择一个有责任心的人担任组长，这一点非常关键。因为组长肩负着分配本小组工作，协调小组成员、指导帮助小组成员的作用。另外是要选好适合开展小组合作学习的教学内容。有些课，如《网络与道德》这一课采用小组讨论的教学方式，那样效果可能更好一些。这一课是在多媒体教室里进行的，避开了机房。因为这一课比较适合用小组讨论的教学方式，而小组讨论的教学如果在机房进行，比较难以控制，座位也安排不好。这样讨论的时候气氛会好一点。谈起网络，不同层次的人总是有说不完的话题。学生眼里的网络世界和成人的是不相同的。这就为教学的展开提供了很多精彩的话题。在这一课中，联系实际举了一些案例，如中学生的网友约会，少年黑客，网吧里的案件等，把这些案例解剖成一个个小问题，让学生去讨论，发表自己的见解。在讨论中让同学们去理解《全国青少年文明网络公约》。 简而言之，小组合作的教学方式不是适用于每一堂课的，我们在采用小组合作教学时更应该考虑的是这一堂课的教学内容与采用的小组合作学习的教学方 法是否匹配，是否还有更适合的教学方式。 分层次教学信息技术上机辅导教学，其目的是巩固所学理论知识的前提下，充分调动和发挥学生的学习积极性和主动性，激发、锻炼并提高学生的创造性思维，发展学生的动手和实践能力。而在教学过程中引入分层次教学手段，将学生分为好、中、差三个层次，符合学生身心发展的需求，有利于学生的全面发展和个性发展，教学目标分层次，能充分调动学生的积极性和主动性，让所有学
计算机信息技术在教学中的应用 河北围场天卉中学张新杰 摘要：在近、现代历史上，信息技术的每一项进步，都对教育产生巨大影响。一方面是传统教育面临着严峻的挑战，另一方面，也为教育进一步发展创造了良好的机遇。信息时代的到来，使世界各国对发展信息技术在教育中的应用，都给与了前所未有的关注，以其技术发展极快的特点，使原来可望而不可及的手段或比较理想的教学方式变得可能了。然而，现实的情况并非象人们想像的那么乐观，这是因为许多教师在课堂教学中不能有效地运用这一新技术的手段和方法来实现高效率的课堂教学，究其原因是相当复杂的，但其中最主要的原因是信息技术与课堂教学未能形成有机的整体。因此，要改变这一状况，必须采取一些必要的步骤，使信息技术在课堂教学中发挥重要作用。 关键词：现代教育技术；主动性；学生；老师；学习兴趣 一、现代教育技术的概念和特点 教育技术是对学习过程和学习资源进行设计、开发、利用、管理和评价的理论和实践。现代教育技术就是运用现代教育理论和现代信息技术，通过对教学过程和教学资源的设计、开发、利用、评价和管理，以实现教学优化的理论和实践。现代教育技术具有以下特点：重点和立足点是学生的学习，充分体现学生的主体地位。因此，它的研究对象是学习过程和学习资源；它的研究内容包括“学习过程”和“学习资源”的设计、开发、利用、管理和评价五个方面；体现了理论与实践的双重属性；教育技术是先进教育思想与先进的教学技术相结合的产物，现代教育技术伴随着现代科学技术和现代教育思想的发展而不断更新和丰富着自己的内涵。 二、计算机信息技术在教学中应用的必要性 多媒体教学是现代教育采用的最先进的教学手段。对于传统教学中，难以表达、学生难以理解的抽象内容、复杂的变化过程、细微的结构等，多媒体通过动画模拟、局部放大、过程演示等手段都能予以解决，它打破了“粉笔加黑板，教师一言堂”的传统教学方法，不但在教学中起到事半功倍的效果，而且有利于提高学生的学习兴趣和分析、解决问题的能力，大大提高了教学效率和质量。 （一）、多媒体的运用，使课程的导入形式变得多样，易于激发学生学习的兴趣教育家乌申斯基说：“没有任何兴趣，而被迫进行的学习，会扼杀学生掌握知识的意愿。”教学中激发学生的兴趣，吸引学生的注意力，可以借助计算机多媒体的运用。教师在教学中根据课文内容，利用多媒体展示、播放一些相关的图片、动画、视频、音频等，这些直观形象、富有吸引力的感性材料，往往能调动了学生学习的积极性。如在讲授《月亮上的足迹》一课时，首先把人类登月的历程，人类对太空探索的过程通过画面展示在学生的眼前，加上教师的讲解，学生对科学的热爱与探索精神一下子被激发起来，学习积极性也被调动起来。 （二）、多媒体的运用，增强教学的直观性，帮助学生理解教学内容 实践证明，教具或者实物比语言更有说服力和真切感。在信息技术教学过程中，教师如果能
信息技术教学中常用的教学方法有哪些 根据对平时教学的总结,归纳出信息技术教学中行之有效的教学法:讲授教学法、示范教学法、同步教学法、探索教学法、任务教学法等。 一、讲授教学法 讲授教学法就是教师对知识进行系统地讲解。它虽是一种传统的教学方法,却同样适合新兴的信息技术教学。这种教学方法主要运用于信息技术常识性的知识教学。如教学计算机的发展史、计算机的原理、计算机的组成等。这种教学方法也同样适用于计算机操作性知识的原理讲解和操作步骤的讲解,如讲文件的复制粘贴。 二、示范教学法 示范教学法就是教师操作,学生从教师的示范性操作中学习操作的步骤和方法。这种教学方法主要用于操作性较强的学科教学,如自然实验、科技制作、运动技巧等。这种教学方法在信息技术学科教学中也是一种重要而且非常有效的教学方法。其应用主要有两方面:一方面是指操作姿势的示范,如:操作计算机的坐姿、操作键盘的指法、操作鼠标的指法;另一面方面是指计算机软件的使用方法和操作步骤的示范。如:讲windows操作基础时,讲文件夹的创建,其操作步骤为:1.进入到指定位置;2.文件—新建—文件夹;3.转换输入法;4.把鼠标移到新建文件夹,点右键,选重命名;5.输入文件夹的名字;6.确定。教师可以借助计算机投影仪或网络教学系统进行一步一步地演示。 这种教学法能够很直观地让学生从教师的示范操作中学到操作方法,从而完成学习任务。 三、同步教学法 同步教学法就是学生与老师同步进行操作,学生在同步操作的过程中掌握所学知识和操作内容。这种教学方法也主要用于操作性较强的学科教学,如自然实验、科技制作等。而这种教学方法在信息技术学科的教学中有着更重要的作用和新的含义。此教学法有两种应用模式。 第一种教学模式为,教师在教师机上操作(边操作边讲解),通过计算机投影仪展示给学生看,学生则跟着教师的操作和讲解一步一步地操作,直到完成整个操作过程。这种教学模式在信息技术教学中应用很广。如讲文件的保存,这是讲windows基础操中的重点兼难点之一,教师在讲这个内容时,让学生同教师一起操作,边操作边向学生讲解保存位置、文件名、文件类型等在保存中最为关键的地方,如果带着学生反复操作,还可轻松地向学生讲清楚“保存”与“另存为”的区别与联系。这种教学模式必须要求计算机教室装有计算机投影仪,这对有条件的学校来说,采用这种教学模式进行教学效果非常好。 另一种教学模式为教师面对全体学生的操作进行指导。首先教师讲解或演示一遍,使学生有一个初步印象,然后学生在教师的指导和讲解下同时进行同样的操作,一步一步直到完成整个操作过程。这种教学模式适用于更为广泛的学校,因为应用这种教学模式进行信息技术教学,教师不需要计算机投影仪,但这种方法教师比较累。教师在教学讲解时,除了讲解具体功能及作用外,由于学生没有直观的视觉参照,还要强调每一步操作鼠标所指向和点击的具体位置,为了让每一位学生都能完成操作,教师要找好参照物或说清楚具体方位,也可让相邻同学互相帮助找。这样,其教学效果与第一种教学模式完全一样,还会营造一种良好的学习氛围。 四、探索式教学法 探索式教学法就是针对某一特殊的教学内容,教师先进行简单提示或不作讲解,只是给学生一个任务,让其自己完成,让学生在完成任务的过程中探索知识,完成学生任务。这种方法最好在学生有一定计算机基础的情况下使用。学生在探索过程中,教师应起好引导作用,多鼓励学生去探索和发现解决问题的方法,多给学生创造一些探索和解决问题的条件,多帮助和开导后进生的思路,使探索过程顺利地进行下去。探索式教学方法多用于趣味性强、有一定的难度而难度又不是很大的教学内容。 五、任务式教学法 任务式教学法就是教师根据教学内容进度,结合学生学习的实际情况,给每节课制定出切合实际的任务,让学生通过学习和努力在本堂课里完成教师规定的任务。任务式教学法是一种信息技术学科性比较强的教学方法。此教学法多用于信息技术操作方面的内容的教学,其核心在于任务的确定。任务定得太多太难,学生无法完成,任务定得太少或太容易,则造成时间浪费,它是教学成败的关键。 任务式教学针对不同的教学内容,其任务的含义和完成方式不完全一样。任务在含义上有以下几种:一种是操作数量上的任务;一种是操作速度上的任务;一种是操作质量上的任务。完成任务的方式主要有:一种是全体同学都按同样的要求完成任务。这主要是指教师在讲信息技术的一些基础操作时,要求所有学生都必须掌握的内容,如:窗口的使用,创建文件夹,保存和打开文件等;另一种是根据
浅谈生物信息学在生物方面的应用 生物信息学（bioinformaLics）是以核酸和蛋白质等生物大分子数据库及其相关的图书、文献、资料为主要对象，以数学、信息学、计算机科学为主要手段，对浩如烟海的原始数据和原始资料进行存储、管理、注释、加工，使之成为具有明确生物意义的生物信息。并通过对生物信息的查询、搜索、比较、分析，从中获得基因的编码、凋控、遗传、突变等知识；研究核酸和蛋白质等生物大分子的结构、功能及其相互关系；研究它们在生物体内的物质代谢、能量转移、信息传导等生命活动中的作用机制。 从生物信息学研究的具体内容上看，生物信息学可以用于序列分类、相似性搜索、DNA 序列编码区识别、分子结构与功能预测、进化过程的构建等方面的计算工具已成为变态反应研究工作的重要组成部分。针对核酸序列的分析就是在核酸序列中寻找过敏原基因，找出基因的位置和功能位点的位置，以及标记已知的序列模式等过程。针对蛋白质序列的分析，可以预测出蛋白质的许多物理特性，包括等电点分子量、酶切特性、疏水性、电荷分布等以及蛋白质二级结构预测，三维结构预测等。 生物信息学中的主要方法有：序列比对，结构比对，蛋白质结构的预测，构造分子进化树，聚类等。基因芯片是基因表达谱数据的重要来源。目前生物信息学在基因芯片中的应用主要体现在三个方面。 1、确定芯片检测目标。利用生物信息学方法，查询生物分子信息数据库，取得相应的序列数据，通过序列比对，找出特征序列，作为芯片设计的参照序列。 2、芯片设计。主要包括两个方面，即探针的设计和探针在芯片上的布局，必须根据具体的芯片功能、芯片制备技术采用不同的设计方法。 3、实验数据管理与分析。对基因芯片杂交图像处理，给出实验结果，并运用生物信息学方法对实验进行可靠性分析，得到基因序列变异结果或基因表达分析结果。尽可能将实验结果及分析结果存放在数据库中，将基因芯片数据与公共数据库进行链接，利用数据挖掘方法，揭示各种数据之间的关系。 生物信息学在人类基因组计划中也具有重要的作用。 大规模测序是基因组研究的最基本任务，它的每一个环节都与信息分析紧密相关。目前，从测序仪的光密度采样与分析、碱基读出、载体标识与去除、拼接与组装、填补序列间隙，到重复序列标识、读框预测和基因标注的每一步都是紧密依赖基因组信息学的软件和数据库的。特别是拼接和填补序列间隙更需要把实验设计和信息分析时刻联系在一起．拼接与组装中的难点是处理重复序列，这在含有约30％重复序列的人类基因组中显得尤其突出。 人类基因组的工作草图即将完成，因此发现新基因就成了当务之急。使用基因组信息学的方法通过超大规模计算是发现新基因的重要手段，可以说大部分新基因是靠理论方法预测出来的。比如啤酒酵母完整基因组（约1300万bp）所包含6千多个基因，大约60％是通过信息分析得到的。 当人类基因找到之后，自然要解决的问题是：不同人种间基因有什么差别；正常人和病人基因又有什么差别。”这就是通常所说的SNPs（单核苷酸多态性）。构建SNPs及其相关数据库是基因组研究走向应用的重要步骤。1998年国际已开展了以EST为主发现新Spps 的研究。在我国开展中华民族SNPs研究也是至重要的。总之，生物信息学不仅将赋予人们各种基础研究的重要成果，也会带来巨大的经济效益和社会效益。在未来的几年中DNA 序列数据将以意想不到的速度增长，这更离不开利用生物信息学进行各类数据的分析和解释，研制有效利用和管理数据新工具。生物信息学在功能基因组学同样具有重要的应用目前应用最多的是同源序列比较、模式识别以及蛋白结构预测。所谓同源序列，是指从某一共同祖先经趋异进化而形成的不同序列。利用数据库搜索找出未知核酸或蛋白的同源序列，是序列分析的基础[lol。如利用BLASTn和BLASTx两种软件分别进行核苷酸和氨基