林巨中国海洋大学海洋声学课程体系建设课件

中国海洋大学海洋声学技术专业方向课程体系建设林巨中国海洋大学海洋技术系2014.11.30武汉信息科学与工程学院是中国海洋大学历史最悠久的学院之一。其建立可以追溯至1930年国立青岛大学理学院物理系，在源远流长的历史进程中，先后有蒋德寿、王淦昌、王普、郭贻诚、束星北、周北屏、杨有樊等学术名家在此任教。信息科学与工程学院各一级学科与博、硕士点对海洋技术本科专业的支撑一级学科本科专业博士点物理学一级学科光学工程一级学科信息与通信工程一级学科计算机科学与技术一级学科海洋探测技术地图学与地理信息系统计算机应用技术海洋技术海洋技术专业-历史沿革1959年水声物理海洋物理系1967-1970年暂停招生1979年海洋物理1984-1992年海洋物理、物理物理系1993-1998年物理物理系1999年海洋技术物理系2008年海洋技术(国家级特色专业)海洋技术系声学教研室+海洋遥感研究所教研室设置海洋声学海洋光学海洋遥感海洋信息教职工中博士学位：85%国外留学经历：60%博导：7人硕导：21人海洋技术专业方向原有单一的海洋物理方向海洋声学技术方向所属一级学科：海洋科学类所属二级学科：海洋技术海洋光学与激光探测技术方向海洋遥感与GIS技术方向本专业的毕业生应具有：扎实的数学和物理基础；较全面的海洋科学基础知识；较好地掌握电子技术、计算机技术和信号处理技术；掌握海洋声学、海洋光学、海洋遥感和海洋信息等现代海洋探测技术基本技能和信息处理技术；具有一定的海洋高新技术开发研究的能力；能够从事海洋科学研究、海洋探测技术研发、海洋环境监测、海洋资源保护、海洋工程及其相关领域从事科研、教学、管理等方面工作；复合型高级专门人才。培养目标毕业生应获得以下几方面的知识和能力：掌握数学、物理的基本理论和知识；掌握与海洋探测技术相关联的基本理论和基本知识，掌握海洋声学、海洋光学、海洋遥感和海洋信息技术的基本理论和方法，具有从事海洋探测和海洋监测技术工作的基本能力；掌握电子技术、计算机应用技术等方面的基本知识与技能；了解海洋科学、应用物理学、测控技术与仪器等相近专业的一般原理和知识；具有一定的实验操作、实验、实验结果处理及分析、撰写、参与学术交流的能力。培养规格课程体系设置原则以海洋技术人才培养目标为基本依据和最终目的，并作为设计总纲贯穿于课程结构目标和各门课程目标之中。培养什么人才如何培养人才指导思想遵循“宽口径、厚基础、强能力、高素质、重特色”的人才培养思路以培养“研究型复合应用人才”为导向建立以能力培养为主线，多层次、多模块、相互衔接、科学系统的课程体系以学生发展为根本需求满足国家和社会需求体现学科知识发展前沿需求三需求：专业课与基础课平衡理论课程体系与实践课程体系平衡必修课与选修课平衡课堂内与课堂外平衡四平衡：基础知识与前沿研究有机结合经典学说与现代理论有机结合通识教育于专业教育有机结合三结合：课程设置与学分要求项目准予毕业公共基础教育层面通识教育层面学科基础教育层面专业基础教育层面工作技能教育层面要求学分(2011版)169.57983724.521要求学分(2013版)16179(18/12)83420.519.5培养介绍高等微积分(96+96)大学物理Ⅰ(64+48+64)电路分析基础(64)大学计算机基础(32/32)C程序设计VisualBasic程序设计Fortran程序设计(32/32)信号与系统(64)声学基础(80)线性代数(48)概率统计(64)电磁场与电磁波(48)理论力学(48)量子力学(48)热力学与统计物理(48)模拟电子技术基础(64/48)数字电子技术基础(64/48)C++程序设计(32/32)数据结构与算法分析(48/32)计算机网络管理(16/16)数字信号处理(48/16)数值计算方法(48/16)水声学原理(64/16)声学测量(32)水声换能器(32)数学物理方法(96)特殊函数(24)微机技术与应用（64/16）传感器原理与技术(32/32)单片机原理与技术(32/16)海洋探测与数据处理(48/16)声纳信号处理(48/8)水声技术(48)通信技术基础(32)数字图像处理(32/16)海洋测绘(32/16)海洋声学技术模块培养方案介绍课程体系-海洋声学技术模块实践环节大学物理实验、两层次计算机课程实践、电子课程配套实验、电子技能实训、电子仿真实验与设计、LabVIEW虚拟仪器设计、金工实习、专业理论课程实践、海上实习、声学基础实验、水声专业实验、开放实验Ⅰ、开放实验Ⅱ、创新创业教育、海洋技术综合实习、毕业论文综合素养专业教育讲座、通识教育课程、科学讲座、科技文献阅读、科技文献综述海洋科学基础知识海洋技术概论、海洋学Ⅱ、海洋探测与数据处理、声学海洋学数学物理方法本课程是海洋技术专业的基础理论课程，以数学物理中的偏微分方程定解问的建立和求解为核心，讲授复变函数和数学物理方程基本概念与理论。大学物理Ⅰ本课程是海洋技术专业的基础理论课程，系统地讲授力学、热学、电磁学、波动光学和近代物理的基本概念和规律，为学生学习专业知识和近代科学技术打下必要的物理基础。海洋学Ⅱ本课程是海洋技术专业的学科基础主干课程，通过讲授以物理海洋学为核心和纽带的有关海洋各学科最基本的现象、过程、概念、理论以及观测手段、研究方法、研究成果及应用的最新进展，使学生较全面认识海洋。信号与系统本课程是海洋技术专业的学科基础课程，讲授基本的信号分析理论和方法，线性非时变系统的各种描述方法及其时域和变换域的分析方法，为学生进一步学习信号处理、网络理论、通信理论等课程打下良好的基础。课程体系-核心课程基础课：课程体系-核心课程专业课：声学基础本课程是海洋声学技术课程模块的专业基础主干课程，系统地讲授声学基础理论和弹性体振动理论，分析理想流体介质中小振幅波辐射、传播等基本规律和简单弹性体振动规律，介绍声学在某些应用领域的前沿知识。水声学原理本课程是海洋声学技术课程模块的一门重要专业基础课，重点介绍水声物理的基础知识，侧重水声物理基础，讲授海水介质声学特性、不同海洋环境中的声传播现象、规律及机理和水声目标声学特性。声学测量本课程是培养声学测量技能的基础课程，介绍声学测量基础理论知识，讲授声学测量仪器和相关专门技术，尤其是水声计量测试方面的有关技术和方法。海洋探测与数据处理本课程是海洋技术专业的专业基础课程，重点介绍海洋研究中的各种常用探测技术和方法，讲授时空序列数据处理的基本原理，以及各种海洋观测数据的基本处理方法和技巧。声学基础实验本课程通过围绕声信号发射、接收、处理分析等各个环节设置相关基础实验，培养学生对声压、灵敏度、指向性等概念的感性认识，掌握必要的声学测量实际操作知识和技能，并训练学生对声学实验结果进行简单分析的能力。水声专业实验本课程通过设置一系列提高型、综合性水声实验，使学生掌握水声实验仪器的基本使用方法，掌握水声实验数据的处理及分析方法，熟悉海洋声学研究中使用的基本设备及典型现象的观测与测量方法。水声学原理绪论水声学的发展与应用；声纳及其工作方式；声纳参数；声纳方程及其应用第一章声学基础知识声波的辐射；声波的反射和透射；声波的接收。第二章海洋的声学特性海水中的声速；海水中的声吸收；海底和海面的声学特性。第三章海洋中的声传播理论波动方程的波动解；波动方程的射线解；分层介质中的射线声学。第四章典型传播条件下的声场表面声道中的声场；波动解和射线解的平滑平均处理方法。第五章声波在目标上的反射和散射标强度的定义、特征和实验测量方法，具有一定对称结构散射体的散射声场。第六章海洋中的混响体积混响、海面混响和海底混响的计算方法，海水中气泡的声学特性。第七章海洋中的噪声海洋环境噪声，舰船和鱼雷的辐射噪声，舰船、潜艇和鱼雷的自噪声。教学内容总学时课堂教学学时理论讲授实践环节绪论44第一章声学基础1010第二章海洋的声学特性44第三章海洋中的声传播理论14104第四章典型传播条件下的声场14104第五章声波在目标上的反射和散射16124第六章海洋中的混响88第七章海洋中的噪声1064合计806416“水声学原理”课程教学学时分配表CW脉冲的波动声传播理论仿真研究任意声速剖面条件下的声线绘制程序设计深海声道条件下频散方程的数值解设计和组织室外水声湖上实验“水声学原理”课程实践项目海洋探测与数据处理绪论海洋探测技术和方法的发展历史和趋势第一章海洋观测技术概述海洋资料分类；各种海洋探测技术的基本方法和优缺点。第二章数据预处理和分析海洋探测数据预处理的基本原则、分析方法、图示方法和质量检验方法第三章时间序列分析方法Fourier分析、调和分析和谱分析的基本原理及其应用；海洋数据分析中的回归分析、滤波方法基本原理及其相关滤波器设计。第四章数据的空间场分析方法客观分析方法和经验正交函数分析方法的基本原理及其在实际海洋观测数据中应用。第五章海洋观测数据处理实例各种海洋观测数据处理的实例分析SeaTechnology，CompassPublications,Inc.IEEEJournalofOceanicEngineering,InstituteofElectricalandElectronicsEngineers.JournalofOceanicandAtmosphericTechnology,AmericanMeteorologicalSociety.《海洋探测与数据处理》课程教学学时分配表教学内容总学时课堂教学学时理论讲授实践环节绪论44第一章海洋观测技术概述66第二章数据预处理和分析16124第三章时间序列分析方法22148第四章数据的空间场分析方法664第五章海洋观测数据处理实例66合计644816海洋观测数据初步处理及统计与相关分析海洋观测数据图示方法及差异性分析海洋观测数据内插及拟合处理海洋观测数据谱分析“海洋探测与数据处理”课程实践项目MATLAB软件编程实践信号的采集、通信与简单分析声信号处理波束成形及线列阵数据分析海洋环境噪声和鱼类噪声分析用比较法校准水听器声场分布及自由场条件的测量水声换能器指向性测量用声级计测量声音的频谱特性声级计的使用及环境噪声测量公路交通噪声测量振动测量分析声波在粗糙液－液界面上的散射研究正弦起伏海底界面的声透射基于子空间相交的长线阵目标方位估计方法研究一种复杂海洋环境声场算法的初步研究内波的哈密顿处理方法混浊海水声衰减初步研究鱼目标强度的模型研究水下目标强度测量脉冲声管法测量水声材料声速和衰减海上声学实验结果处理、海洋环境噪声谱分析用脉冲声信号测量海底反射损失火花源、BOOMER声源谱特性测量海底沉积层介质参数测量水听器自由场互易校准“声学基础实验”“水声专业实验”海洋声学教学实验室一瞥海上实习海洋水文要素观测海面气象要素观测海洋化学要素观测海洋生物要素观测海洋地质常规要素调查专业拓展实习主要内容来自于SRDP项目的海上验证，相关专业理论课程中的实践内容，《开放实验》自主设计的相关实验内容海上验证。水声数字通信海上实验的设计及实现水声法测定声源深度青岛近海海洋环境噪声分析东方红船体辐射噪声频谱分析栈桥海域海洋环境噪声分析近海海底地貌测量基于LabVIEW水声信号接收与处理声速剖面测量位变率法测目标速度浅海区域风、热、流对海水表面盐度的影响海上实习海上实习存在问题部分课程教学内容老化，理论课与实践课内容衔接不好，难以激发学生学习激情。专业理论课程与对应的实验课程安排在不同学期，导致学生难以及时应用所学理论知识开展相关实验。青年教师教学经验不足，投入不够。实验课时偏少，且实验课中的提高型、创新型实验项目偏少，不利于学生的动手、创新能力培养。选修课数目较多，学生在选课中的自由度较以往培养方案有所提高，但学生选课往往以满足学分要求为前提，造成选修课尤其是专业选修课选课人数偏低，不利于学生的个性化培养。大多数学生还停留在被动学习阶段，主动学习意愿十分薄弱。