《光纖通信》課程教學(xué)改革的探討

周　玲

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《光纖通信》課程教學(xué)改革的探討

周玲

（湖南科技學(xué)院 電子與信息工程學(xué)院，湖南 永州 425199）

《光纖通信》課程是通信工程類專業(yè)的一門專業(yè)必修課程。結(jié)合地方性二本院校的實(shí)際情況，提出了對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行改革的措施。最主要的是將optisystem軟件平臺(tái)引入到教學(xué)中，通過改革，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了教學(xué)效果。

光纖通信；教學(xué)改革；optisystem

1　引　言

“十二五”期間，在我國實(shí)施寬帶戰(zhàn)略的大背景下，光纖通信的作用是舉足輕重的。光纖通信是通信工程方向的一門專業(yè)必修課，同時(shí)也是光電信息工程、電子工程等方向的專業(yè)選修課[1]。從內(nèi)容上看，該課程以通信原理、物理光學(xué)和電磁場(chǎng)等相關(guān)知識(shí)為基礎(chǔ)，主要講述光纖通信的基本概念、系統(tǒng)組成及其關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用，通過該課程的學(xué)習(xí)掌握光纖通信的基本概念和關(guān)鍵技術(shù)，了解光纖通信的未來與發(fā)展，為畢業(yè)后從事光纖通信領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)工作或繼續(xù)深造打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)[2]。

然而，該課程專業(yè)知識(shí)更新速度快，現(xiàn)有教材的內(nèi)容很難追蹤最新發(fā)展成果，并且理論知識(shí)較深，概念術(shù)語較多，涉及到的數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)公式較多，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高[3]；同時(shí)只能利用模塊化實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行簡(jiǎn)單的單個(gè)模塊的驗(yàn)證，缺乏設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn)[4]。不管是理論教學(xué)還是實(shí)驗(yàn)教學(xué)都存在與實(shí)際的工程應(yīng)用結(jié)合不緊密，學(xué)生難以學(xué)以致用，不利于提高學(xué)生的分析能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力[5]。基于以上分析，“光纖通信”的教學(xué)改革勢(shì)在必行。文中從地方二本院校的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)光纖通信的教學(xué)改革方案開展廣泛調(diào)研并深入思考，提出了一系列教學(xué)改革的思路和方法。

2　教學(xué)模式探討

2.1課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

光纖通信作為一門新興技術(shù)，它的發(fā)展日新月異，現(xiàn)有的任何一本教材都不能很全面地體現(xiàn)它的內(nèi)容及發(fā)展，同時(shí)我校是一所地處永州的二本院校，學(xué)生整體水平不是很高，因此對(duì)教材的選擇和授課知識(shí)點(diǎn)的取舍是很關(guān)鍵的。學(xué)院選用的教材是清華大學(xué)出版社袁國良主編的《光纖通信簡(jiǎn)明教程》，該教材深入淺出地從五個(gè)方面闡述了光纖通信：1）光纖傳輸理論；2）光纖通信系統(tǒng)的組成及各部件功能；3）光纖通信系統(tǒng)與工程；4）光纖通信關(guān)鍵技術(shù)；5）光纖通信的新發(fā)展[6]。本教材共10個(gè)章節(jié)，在章節(jié)講述中要注意突出重點(diǎn)，不要面面俱到，同時(shí)還需根據(jù)學(xué)生的理解程度微調(diào)教學(xué)進(jìn)度。在光纖傳輸理論中第二章節(jié)光纖通信的物理基礎(chǔ)很多知識(shí)在大學(xué)物理中學(xué)過，但記憶不深，為了讓學(xué)生更快更準(zhǔn)確地理解后續(xù)知識(shí)，將所需的知識(shí)點(diǎn)精簡(jiǎn)地給學(xué)生疏通一遍能達(dá)到事半功倍的效果。傳統(tǒng)的光纖通信課程的授課重點(diǎn)是光纖傳輸理論的理解、系統(tǒng)組成及各部分功能以及光纖通信的關(guān)鍵技術(shù)，但教材上的知識(shí)更新速度趕不上光纖通信實(shí)際發(fā)展的步伐，因此，在教學(xué)過程中也要與時(shí)俱進(jìn)。鼓勵(lì)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)關(guān)注光纖通信的最新動(dòng)態(tài)并適當(dāng)?shù)膶?shí)際工程應(yīng)用內(nèi)容引入到課堂上。

2.2教學(xué)方法探討

教師在課堂上應(yīng)靈活采用各種教學(xué)手段，優(yōu)化教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生主動(dòng)參與課堂的教學(xué)，同時(shí)活躍課堂氣氛。

光纖通信的知識(shí)點(diǎn)較多，我們不能采用傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法，在教學(xué)中多采用“問題式”、“啟發(fā)式”教學(xué)方法，例如在講解光纖的導(dǎo)光原理時(shí)，首先提出問題，同時(shí)可以通過演示高中物理的“水導(dǎo)光”實(shí)驗(yàn)啟發(fā)學(xué)生思考。其次，在教學(xué)中，“討論法”是必不可少的，例如在講解光纖新技術(shù)的教學(xué)過程中，教材上的知識(shí)點(diǎn)滯后于目前的發(fā)展，讓學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)和網(wǎng)頁搜索等方式，針對(duì)目前的一些熱點(diǎn)技術(shù)采用分組討論的方式，不僅能讓學(xué)生自己動(dòng)手制作ppt，還能讓學(xué)生真正參與到課堂中。學(xué)生認(rèn)為效果不錯(cuò)。

2.3教學(xué)手段探討

多媒體教學(xué)已經(jīng)成為現(xiàn)代教學(xué)的熱點(diǎn)，并有逐步替代傳統(tǒng)板書教學(xué)模式的趨勢(shì)。但作者認(rèn)為不能過分依賴多媒體，特別是在講述或推導(dǎo)重點(diǎn)或難點(diǎn)時(shí)，用傳統(tǒng)的板書方式輔助教學(xué)效果應(yīng)更好，同時(shí)便于學(xué)生理解。光纖通信的理論教學(xué)涉及不少復(fù)雜抽象的數(shù)學(xué)知識(shí)，例如關(guān)于光纖的波動(dòng)光學(xué)理論中涉及電磁場(chǎng)與微波理論，公式的推導(dǎo)十分繁瑣且概念抽象，在這里作者利用Flash小工具展現(xiàn)光在光纖中的傳播過程。光纖根據(jù)折射率的不同分為階躍型光纖和漸變型光纖，光在這兩種光纖中的傳播路徑是不相同的，通過Flash小工具學(xué)生可以更形象地觀察它們的光路的區(qū)別，其Flash截圖如圖1所示。我們可以采用先讓學(xué)生仔細(xì)觀察Flash視頻并提出問題讓其思考“光在這種兩種光纖中傳輸?shù)墓饴酚惺裁床煌繛槭裁磿?huì)有這種現(xiàn)象？”，然后在根據(jù)理論知識(shí)進(jìn)行必要的推導(dǎo)與學(xué)生一起討論，這種采用“啟發(fā)式”、“對(duì)比式”與“討論式”的教學(xué)方法與多媒體的教學(xué)手段相結(jié)合的方式激發(fā)學(xué)生的興趣，課堂教學(xué)效果更好。

OptiSystem是一款實(shí)用的的光通訊系統(tǒng)模擬軟件包[7]，它能快速便捷地對(duì)不同光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)和檢測(cè)，同時(shí)能利用各種虛擬觀測(cè)設(shè)備進(jìn)行分析，操作簡(jiǎn)單、結(jié)果直觀。我們可以將optisystem軟件引入到教學(xué)中，讓學(xué)生對(duì)教材上的內(nèi)容有更直觀的理解。例如在講解波分復(fù)用技術(shù)時(shí)，教材上給出定義：在一根光纖中同時(shí)傳輸兩種或多種不同波長(zhǎng)的光波信號(hào)的技術(shù)稱為波分復(fù)用技術(shù)[6]。其實(shí)從定義和教材給出的系統(tǒng)框圖學(xué)生并不能完全理解波分復(fù)用技術(shù)，這里可以借助軟件平臺(tái)搭建一個(gè)波分復(fù)用系統(tǒng)，并且通過軟件平臺(tái)自帶的功率譜分析儀（波分復(fù)用系統(tǒng)的信道功率譜如圖2所示）和眼圖分析儀（圖3展示了對(duì)應(yīng)信道的眼圖）讓學(xué)生學(xué)會(huì)判斷分析系統(tǒng)性能并思考。同時(shí)也可利用軟件平臺(tái)開設(shè)一定的實(shí)驗(yàn)，軟件平臺(tái)靈活性大，實(shí)驗(yàn)室投資小，可進(jìn)行一定的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（光發(fā)射端機(jī)、光接收端機(jī)、波分復(fù)用系統(tǒng)、光碼分復(fù)用系統(tǒng)OCDM等等），提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

（a）多模階躍型光纖

（b）多模漸變型光纖

圖1.光在光纖中的傳播

圖2. 信道的功率譜

圖3. 眼圖

3　結(jié)束語

本文首先分析了光纖通信課程的現(xiàn)狀和存在問題，然后結(jié)合湖南科技學(xué)院電子與信息工程學(xué)院的實(shí)際情況，對(duì)光纖通信的教學(xué)改革方案開展廣泛調(diào)研并深入思考，提出了一系列教學(xué)改革的思路和方法。特別是將光纖通信技術(shù)的optisystem仿真融合到課堂理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，把學(xué)生從枯燥復(fù)雜的理論計(jì)算引入到直觀生動(dòng)的仿真界面上來。在利用optisystem仿真平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，既可以檢驗(yàn)并鞏固學(xué)生的理論知識(shí)，同時(shí)更好地提高學(xué)生的動(dòng)手及實(shí)踐能力。目前各大高校正在廣泛推行這種信息技術(shù)化教學(xué)方式，但是教學(xué)改革要經(jīng)過長(zhǎng)期的探索和逐步完善，在以后的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還有待仔細(xì)探討和研究，以便進(jìn)一步提高教學(xué)效果和質(zhì)量。

[1]耿敏明,張振榮.光纖通信課程教學(xué)改革探索[J].大眾科技, 2014,16(7):158-159.

[2]黃永清,顧畹儀.光纖通信課程的教學(xué)改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2010,(12): 12-13.

[3]管愛紅.光纖通信教學(xué)中的策略探討[J].科技信息,2007,(19):78-80.

[4]黃震等.光纖通信教學(xué)實(shí)踐與總結(jié)[J].教學(xué)研究, 2011,(5):58-59.

[5]徐文云.實(shí)驗(yàn)與仿真在光纖通信教學(xué)改革中的應(yīng)用研究[J]重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2007:183-186.

[6]袁國良,李元元.光纖通信簡(jiǎn)明教程[M]清華大學(xué)出版社, 2006.

[7]李向莉.淺談Optisystem仿真在光纖通信教學(xué)中的應(yīng)用[J].科教文匯(中旬刊),2014,(23):66-67.

（責(zé)任編校：宮彥軍）

2015－05－26

湖南科技學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)XKYJ2013012）；湖南科技學(xué)院電路與系統(tǒng)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目資助。

周玲（1981－），女，湖南汨羅人，講師，碩士研究生，主要從事非線性混沌系統(tǒng)和憶阻研究。

G642.0

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1673-2219（2015）10-0039-02