通信工程專業光纖通信課程的教學改革研究

朱曉軍+季彥呈+曹娟+陳俊杰+朱友華

摘要：光纖通信課程是一門多學科交叉滲透的專業課，具有內容涉及門類廣、基礎理論深、知識更新快等特點。隨著通信技術的飛速發展，對于本科光纖通信課程的教學提出了更高的要求，本文深刻分析了光纖通信在當前教學工作中存在的問題，并就通信工程這個專業中光纖通信課程的教學模式提出了一些嘗試性的改革方案。

關鍵詞：光纖通信;通信工程專業;教學方法

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）45-0082-02

光纖通信由于其具有頻帶寬、通信容量大、損耗低、中繼距離長、抗電磁干擾等優點，已成為現在通信網的支柱。伴隨著現在通信技術的發展，光纖通信深刻改變著現代人們的生活方式和生活內容。目前，光纖通信已經成為最主要的有線信道傳輸方式。光纖通信課程作為通信類、電子類專業開設的一門多學科交叉滲透的專業課，綜合了材料、通信、光學和半導體光電子等眾多學科內容，其具有內容覆蓋面廣、基礎理論深、知識更新快等特點。而在光纖通信課程的教學過程中，由于其課程本身的特點，使得教與學的難度比較大。加之部分學生基礎理論知識不足，使得學生對這門課程的很多概念理解不夠，對該門課程的學習感到無從下手。因此，在開設光纖通信這門課程時，需要根據該課程的特點，合理安排課程內容，既抓住重點，又要更新相關知識點，跟上新技術的發展進程。針對光纖通信課程目前面臨教與學雙向的壓力，對本課程的教學改革勢在必行。作者通過結合自身教學實踐，就當前光纖通信課程教學中存在的一些問題談談自己的看法，提出一些嘗試性的改革方案，希望對光纖通信課程的教學改革提供幫助。

一、光纖通信教學過程中存在的主要問題

光纖通信課程是一門多學科交叉滲透的專業課，其內容綜合了通信、光波導和半導體光電子等相關的理論知識。本課程對本科生的培養要求是：通過對光纖通信的基本原理、光端機、光無源器件以及光網絡進行闡述和講解，使學生掌握光纖通信的基本概念，熟悉光有源器件、光無源器件的工作原理、特性以及光纖通信網基本設計方法，了解光纖通信技術實際應用和最新研究進展。經研究表明目前各專業光纖通信課程在授課過程中，普遍存在一下幾個方面的問題：

1.課程設置有一定缺陷。針對通信工程專業的學生，由于數學、物理基礎相對薄弱，對課程的學習存在一定的難度。而且光纖通信課程本身與物理、材料、半導體光電子、光刻等技術知識聯系密切，很多的知識點都是建立在大量理論物理和數學模型的基礎上。如果學生對這些課程沒有一定的涉獵，對一些基本器件，如半導體器件、光檢測器等沒有一定的物理概念的理解或者接觸。那學生對光纖通信這門課程的學習將會比較困難。此外，對于通信、電子類專業，對于物理學科不重視，只學過普通物理的課程，導致學生對物理概念的理解以及物理模型的分析能力相對薄弱，造成學生在聽課或學習時感覺內容過于抽象，對一些概念和公式理解很模糊，難以真正理解理論知識，往往知其然不知其所以然。

2.教學形式以及教學模式陳舊。光纖通信是一門應用十分廣泛的應用學科。但是在目前的教學過程中，教師更多的照本宣科，按書上的內容進行每一章節的講解，在不自覺中，學生就以為光纖通信就是一門理論課程和講解器件原理的課程，而忘記了光纖通信課程的實際應用，導致學生更多地認為這是一門與物理、數學相關的課程，特別是對于光纖傳導模式內容，學生更多的認為學習的重點是如何求解方程，而不是一門應用類的課程，導致學生認為本課程對于實踐指導的意義不大。同時，教材的更新無法和光纖通信發展的實際情況吻合，造成教材的內容過于老化，使得學生對整門課程的學習感覺乏味、枯燥，無法提高對課程的學習興趣。

3.教學內容設置有缺陷。光纖通信課程是一門交叉學科，涉及的內容很廣泛。一般來講，由于課程教學學時的限制，不可能把所有關于光纖通信的內容以及光纖器件全部囊括。這就導致在教學內容的選擇方面存在一定的隨意性和盲目性，教師往往根據自身對課程的理解來講解，或完全依附于所選教材，導致教學的片面性、重點不突出。而對于學生來說，感覺課程的知識點過于零散和繁瑣，沒有連貫性。

4.教學方法不科學。由于光纖通信課程涉及內容廣泛，信息量大，使得教師在授課時主要將注意力放在課堂講授和板書上。學生在上課過程中的普遍反應是缺乏課堂活力，感覺課程比較枯燥。由于課堂講授的理論性很強，使得學生不能將所學理論知識和實際應用結合起來，雖然學到了一些理論知識，但不知道這些知識用在何處、如何運用。另外，光纖通信的考試方法比較傳統，無法全面涵蓋課程的核心內容。

針對教學中出現的上述問題，本文針對教學中出現的上述問題進行了系統深入的研究，提出一個比較合理的課程設置方案，而且提出一個教學模式的改革方案。

二、光纖通信課程教學改革的探索

針對目前光纖通信課程教學過程中出現的問題，結合通信工程專業的學生以及光纖通信這門學科本身的特點，我們主要從優化課程設置、優化教學方法、科研促進課程深化改革以及改進考核體系這四個方面進行考慮，具體的討論內容如下：

1.優化課程設置。光纖通信課程的應用范圍非常廣泛，很多專業都開設了光纖通信課程，但不同專業對光纖通信的要求是不一樣的，同時各專業掌握的基礎知識也差別很大。考慮到光纖通信對材料、物理、數學的要求相對較高，而光纖通信又是一門與通信息息相關的學科，因此學生在學習光纖通信課程之前，應具備一定程度的數學物理通訊基礎，使得學生在學習光纖通信課程是有一定通信背景以及數理知識。此外，由于通信工程專業是一門實用性很強的專業，我們培養的學生應該從事通信、電子類的工作，因此也需要開設一些專業課程（如移動通信、現代通信網概論、光網絡技術等）來強化光纖通信的運用。

2.優化教學方法，激發學習熱情。光纖通信是一門交叉學科，涉及學科知識比較多。因此，教學方法的優化要從理論教學和實踐教學兩方面來考慮。

理論是學好一門課的基礎，對學生充分掌握理解系統、器件本身的特性以及應用具有重要作用。對于學生反映比較難懂的理論，有計劃地復習和補充一些前導知識進行理論鋪墊。例如信息光學、高等數學、導波光學等知識都是本課程中要用到的重要理論。同時課堂內容的講授要特別注重思路，對于難以理解的概念采用不同的分析方法，由淺入深，由宏觀到微觀，先通過介紹器件的理論模型架構，再用嚴格的理論分析推導，說明器件工作原理、特性以及應用。由于課時的限制，想要把所有的理論內容都講深講透是不切實際的。因此，根據專業需要在課堂講授時，要抓住重點、突破難點，做到主次分明，以點蓋面，每次課只講一個重點內容。不需要所有內容都要面面俱到，在有限的時間內讓學生獲得最有價值、最重要的信息。在課堂教學中主要采用板書和多媒體相結合的授課方式。傳統的板書教學模式使得教學內容框架清晰、重點突出，方便理解，學生有充分的時間整理筆記，思路清晰。其缺點是信息量小、形式古板，內容缺乏生動性和形象性。因此可適時、適當、適度地引入多媒體輔助教學，其優點是有利于提高教學質量和效果，增加上課的趣味性，而且能加快教學速度，減少教學難度，加深理解教材的深度。例如在課件中，插入一些圖片、動畫、影音等多媒體文件，除了可以幫助學生能夠形象直觀地理解專業知識、增強教學效果外，還可以增加上課的趣味性，活躍課堂氣氛，提高學生學習的興趣。

實踐教學主要從課堂實踐、課后團體實踐等方面進行加強。通過課堂演示、課堂討論，強化學習效果，激發學生的思考和探索。例如借助光學仿真軟件，在課堂上直接演示光纖色散對光傳輸線路的影響，通過改變光纖長度來說明光纖色散對光信號傳輸特性的影響。另外開設實驗課，可以借助光學模擬軟件以及光纖通信實驗設備來進行光纖連接以及光學傳輸系統特性的操作實驗，加深學生對光纖通信系統的理解，提高學生學習的積極性，讓學生知道所學知識有什么用，怎么用。

3科研促進課程的深化改革。光纖通信技術由于發展迅速快，專業知識更新快，新技術更新快，導致教材內容相對滯后。教材中現有的新技術主要包括光波分復用技術、光交換技術、光孤子技術和相干光通信、光接入網等，這些技術中有的已經相當的成熟，而且很多技術還在不斷更新，同時很多新出現的技術還沒有涉及到。為了讓學生了解光纖通信技術發展的最近前沿，可以嘗試將將最近的科技進展融入到教學方法和教學環節中，課堂上針對不同的教學內容引入最新的研究成果，一方面可以以豐富教學形式，加深學生對相關教學內容的理解，另一方面可以為學生打開一扇科研的窗口，充分發揮學生的創新能力，鼓勵和引導探索式、研究式的學習，相應的以科研推動光纖通信精品課程建設。

4改革考核體系。閉卷考試一直是考察學生對所學知識的掌握程度的唯一方式。而這種方式往往易造成學生死記硬背，扼殺學生學習的主動性以及創造性。光纖通信課程的考核方式應當根據課程本身的特點以及教學要求加以重新設置，既要體現學生對基本知識的掌握能力，還要突出學生的實踐能力與創新能力。因此在成績考核方面應當包括基礎知識考核、實踐能力考核、創新能力考核等方面。基礎知識考核可通過學生對每堂課課后習題作業的完成情況來考察;實踐能力主要考核學生對光纖系統組建、光纖熔接、光纖損耗測量等實驗情況的考察;創新能力考核可通過只提出對于光纖系統的總體要求（傳輸容量、帶寬、響應度等），要求學生通過模擬軟件以及試驗箱進行相關的仿真實驗，同時對仿真過程中出現的問題進行分析，提出改進問題的方法，解決問題。

三、結論

針對通信工程專業光纖通信課程教學中遇到的一系列問題，本文探索了一些新的教學方法和模式，旨在調動學生的學習積極性，增加學生的學習趣味性，由乏味、排斥到新穎、喜歡。同時希望能更進一步激勵學生的探索精神、創新能力，提高學生分析問題、解決問題的能力，為將來的學習和工作打下良好的基礎。