光纖通信課程理論與實驗教學的探索

蔡汪洋

摘 要： 本文從光纖通信課程的特點出發，結合教學經驗，從理論教學和實驗教學兩個方面對光纖通信課程的教學方法進行了探討。通過采用生動有趣的多媒體教學，將實驗箱和仿真軟件相結合以豐富實驗手段，不斷跟進新技術的發展，使課程教學內容更符合學生的需要，以期更好地培養適合社會發展的專業技術人才。

關鍵詞： 光纖通信 教學改革 實踐教學

1.引言

自上個世紀光纖通信技術問世以來，光纖通信技術已成為現代通信的主要支柱之一，是現代信息社會的神經系統，具有高速率、大容量、傳輸信號質量高、損耗低、原材料豐富、抗電磁干擾等優點[1]，已成為當今最主要的有線通信方式，在長途骨干網、城域網、接入網中都有廣泛的應用。而社會和經濟的不斷發展，使通信業務的種類越來越多，信息容量日益劇增，光纖通信技術隨之迅速發展。如今“寬帶中國”戰略的提出，更極大地推動了國內光纖通信市場需求和產業規模的擴大，為光纖通信產業帶來新的發展機遇。因此，光纖通信專業的人才需求必定激增。通信工程專業的教育工作者如何培養光纖通信技術人才以適應社會的需求是我們要解決的問題。

光纖通信課程是通信工程專業一門重要的專業必修課程。該課程具有理論深，知識更新快，與工程實際結合緊密等特點。因其涵蓋的知識面廣，理論抽象，學生普遍反應課程內容較難。如何幫助學生理解抽象難懂的知識點，如何提高學生的學習積極性，如何增強學生的動手能力，都是在教學過程中經常思考的問題。筆者根據以往的教學經驗，從理論教學方法及實驗教學手段等方面對光纖通信課程的教學進行了探討。

2.理論教學探索

光纖通信課程的主要內容包括光纖通信系統的基本構成、光纖的傳輸理論、光發射機、光接收機、光放大器、光同步數字傳輸網及光纖通信系統的總體設計、光波分復用系統等[1]。我校的通信工程專業結合本專業特色，將《光纖通信原理》定為專業必修課。該課程包括理論與實驗兩大部分，授課總學時共40學時，其中理論講授34學時，實驗課6學時，課堂教學內容多，學時短。在34個學時里，要將整個光纖通信系統的原理及以上各個知識點都講透徹是不現實的，所以要充分調動學生自主學習的積極性，課堂上把握重點內容，課下要求學生自主學習相關內容，加深對課堂所學知識的理解。

光纖通信課程的內容與其他通信工程的專業基礎課結合緊密，比如光在光纖中的傳輸模式部分，涉及電磁場與電磁波里的波動光學理論；光發送機的線路編碼在通信原理中有詳細的介紹；而光接收機的噪聲及靈敏度的計算則涉及概率論與隨機過程的知識等。這些基礎課開設在大一大二，不少學生因為之前的專業課沒有學好，在學習這些內容的時候會感覺比較困難。所以在講解這些部分的時候，要先將涉及的基礎知識進行回顧，再講授新課，效果會更好。在此同時，要求學生在課后將相關聯的專業基礎課知識進行復習。

在教學手段方面，因為該課程理論性較深，學生學習起來感覺比較枯燥，所以需要采用生動有趣的多媒體教學手段幫助學生理解，提高學生上課的積極性。比如激光原理的能級的三種躍遷及法布里-珀羅諧振腔的理論等部分，我們采用動畫的方式演示。學生普遍反應：用動畫的方式展現，理解更容易，更直觀更有趣。

近些年，光纖通信技術迅速發展，新的理論和技術不斷產生。光纖通信課程教學中的知識更新較快，比如高級調制格式、全光網絡的發展及各種新器件的出現等。教師要時時跟進最新的研究進展，將這些新知識新技術介紹給學生。

3.實踐教學探索

我校的光纖通信課程開設有6學時的實驗課。我們的實驗采用光纖通信實驗箱作為實驗設備。開設有光纖線路接口碼型、偽SDH幀結構及其傳輸、模擬信號光纖傳輸實驗、數字信號光纖傳輸實驗等。這些實驗基本上都是驗證性實驗，主要為配合光纖通信課程的理論教學，幫助學生理解光纖通信系統原理。然而在實驗中發現，因為實驗箱封裝性強，不利于學生深入理解光纖通信系統的組成，學生在完成實驗后對系統的原理仍不是很清楚。并且用實驗箱實驗，學生不能對系統進行自主設計。實驗課應對“教”與“學”起到促進作用，利用實驗驗證和幫助理解書上的理論，并根據興趣自己設計實驗[2]。為解決這些問題，我們探索引入Opti System仿真技術進行光纖通信系統的實驗教學，與實驗箱的驗證性實驗一起，加深學生對整個光纖通信系統的理解，發揮學生的自主性，提高學生的動手能力。我們要求學生利用Opti System仿真軟件，對光發射機、光接收機及單模光纖通信系統進行設計仿真。在采用直接調制、間接調制這些不同的光源調制方式時，觀察調制前后的光信號時域波形與頻譜。觀察采用APD和PIN型光電檢測器時的信號眼圖，對誤碼率進行分析。因實驗課時有限，要求學生利用課外時間進行部分仿真實驗，以實驗作業的形式布置給學生。我們在課堂上，對學生的仿真結果進行分析，以直觀的方式展現分析結果。學生通過對一個完整的光纖通信系統進行設計仿真后，反應對系統的理解更深入。因此，加入Opti System仿真實驗，能激發學生的興趣，提高學生實驗的參與程度，進一步強化課堂理論教學的效果，將“教”與“學”更好地結合在一起。

4.結語

在光纖通信課程教學過程中，始終應以學生為第一位。我們在教學中采用的手段、方法，應激發學生的學習興趣，發展學生的思維，培養學生的創新精神。在理論教學中，要抓住重點，講透難點，對一些抽象難懂的知識點采用動畫、仿真演示等多種手段幫助學生理解。實驗課程部分應能提高學生對知識的綜合應用能力和獨立設計能力，通過教學，對學生的理論素養和工程素質進行綜合培養，為學生將來走向工作崗位打下良好的基礎。

參考文獻：

[1]顧畹儀，李國瑞.光纖通信系統（修訂版）[M].北京：北京郵電大學出版社，2006.

[2]劉冬，趙欣.淺談改善光纖通信教學效果的主要途徑[J].科技信息，2010（12）：109.