《光纖通信》課程實(shí)驗(yàn)的互動式教學(xué)初探

摘要: 為了提高目前《光纖通信》課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，本文作者在《視頻光纖傳輸》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用互動式教學(xué)方法，同時(shí)利用多媒體教學(xué)手段進(jìn)行了教學(xué)改革初探，結(jié)果提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，加深了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解。由此可以看出互動式教學(xué)方法在實(shí)驗(yàn)課程中的必要性。

關(guān)鍵詞: 《光纖通信》課程實(shí)驗(yàn)《視頻光纖傳輸》互動式教學(xué)多媒體教學(xué)

光纖通信是通信技術(shù)新的重要發(fā)展方向，與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比具有信息容量大、抗電磁干擾、保密性好等明顯的優(yōu)勢。上世紀(jì)90年代中后期以后，我國的光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展，目前其已經(jīng)成為社會信息基礎(chǔ)設(shè)施中不可缺少的一部分，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

光纖通信這一高新技術(shù)的發(fā)展，不僅需要通信領(lǐng)域的專業(yè)人士，而且需要大批光學(xué)和光電子領(lǐng)域的技術(shù)人員共同奮斗，因此，近年來我國許多高校的通信相關(guān)專業(yè)都陸續(xù)開設(shè)了光纖通信課程[1，2]。我校的光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為適應(yīng)市場需求，結(jié)合本專業(yè)的特色，將《光纖通信》設(shè)立為專業(yè)必修課程，課程涵蓋理論與實(shí)驗(yàn)兩大部分?！豆饫w通信》是一門技術(shù)性較強(qiáng)的課程，開設(shè)實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)光纖通信系統(tǒng)的基本原理、基本概念、基本技術(shù)和基本分析設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上親自動手，掌握光纖通信系統(tǒng)的基本組成和設(shè)計(jì)原理。實(shí)用化的光纖通信設(shè)備造價(jià)高昂，一般高校無法實(shí)現(xiàn)其基本配置，多數(shù)高校采用實(shí)驗(yàn)室適用的光纖通信實(shí)驗(yàn)箱作為主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備。我校選用了眾友科技有限公司設(shè)計(jì)研發(fā)的ZY12OFCom23BH1型光纖通信實(shí)驗(yàn)箱，該實(shí)驗(yàn)箱融合了當(dāng)今的光通信技術(shù)發(fā)展的新技術(shù)和新器件，為學(xué)生理解光纖通信系統(tǒng)提供了較好的實(shí)驗(yàn)平臺。

盡管采用光纖通信實(shí)驗(yàn)箱是目前解決開設(shè)《光纖通信》課程實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)方案，但是筆者經(jīng)過多年的實(shí)踐教學(xué)發(fā)現(xiàn)，以實(shí)驗(yàn)箱作為主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備存在封裝性強(qiáng)，不利于學(xué)生深入理解光纖通信系統(tǒng)組成與設(shè)計(jì)的弊病，有時(shí)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)完成后還不清楚系統(tǒng)的基本原理。為此，筆者在實(shí)驗(yàn)中采用多媒體教學(xué)手段，以互動式教學(xué)形式為主，進(jìn)行了教學(xué)試驗(yàn)。筆者以《視頻光纖傳輸》實(shí)驗(yàn)為例，講述了具體教學(xué)過程，希望為國內(nèi)同行提供一種新的《光纖通信》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以彌補(bǔ)目前實(shí)驗(yàn)箱的教學(xué)缺憾，提高教學(xué)效果。

作為課程初期的一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，《視頻光纖傳輸》的主要實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲寣W(xué)生了解光纖通信系統(tǒng)的應(yīng)用，并通過合理選取核心器件搭建能夠傳輸視頻的光纖系統(tǒng)。筆者將整個(gè)課程分為兩個(gè)階段，即基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段和提高實(shí)驗(yàn)階段。其中，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段為實(shí)驗(yàn)講義中的基本內(nèi)容，而提高實(shí)驗(yàn)階段則需要發(fā)揮學(xué)生主觀能動性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。

1.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段

課程首先展示學(xué)生熟悉的兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域——電話和MSN聊天(見圖1)。筆者通過明確這兩個(gè)應(yīng)用是在光纖通信系統(tǒng)中完成的，激發(fā)學(xué)生搭建系統(tǒng)的興趣，進(jìn)而提出本實(shí)驗(yàn)的目的和任務(wù)。

明確任務(wù)后，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用理論知識選擇系統(tǒng)核心器件，圖2所示即為通過電子課件展示出的需要搭建的系統(tǒng)原理圖。對于發(fā)送端的器件選擇包括信源、調(diào)制器和載波源。

第一步，筆者提問:請大家考慮信源該如何選擇呢?信源的功能是把原始信號轉(zhuǎn)換成電信號，今天我們的任務(wù)是傳輸視頻，信源的作用就是采集視頻流，大家想，我們應(yīng)該選用什么設(shè)備作為信源呢?學(xué)生說出CCD、數(shù)碼相機(jī)、攝像頭等設(shè)備，于是筆者在實(shí)驗(yàn)配件箱中選擇了小攝像頭。第二步，筆者提問:調(diào)制器有兩種——模擬調(diào)制器和數(shù)字調(diào)制器。大家知不知道小攝像頭采集到的視頻流，不經(jīng)過任何處理，是模擬信號還是數(shù)字信號呢?學(xué)生根據(jù)已有知識回答:是模擬信號，于是筆者確定了選用模擬調(diào)制器。第三步，筆者提問:光纖通信系統(tǒng)中常用的載波源有哪些呢，在本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選擇哪種呢?盡管學(xué)生知道LD和LED是系統(tǒng)常用載波源，但是出于性能的考慮，認(rèn)為應(yīng)該選擇LD。這時(shí)筆者引導(dǎo):LD的各項(xiàng)指標(biāo)確實(shí)優(yōu)于LED，但最好的是否是最適合的呢?想想我們這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的大小，需要傳輸?shù)木嚯x，等等。這時(shí)，學(xué)生理解了在該實(shí)驗(yàn)任務(wù)下選擇LED是更恰當(dāng)?shù)?。由此完成了發(fā)送端的器件選擇。在接收端筆者也進(jìn)行了同樣的互動式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的選擇。完成器件選擇任務(wù)后，筆者在課件上展示本實(shí)驗(yàn)要用到的傳輸模塊(見圖3)，開始實(shí)驗(yàn)。

2.提高實(shí)驗(yàn)階段

為了考查學(xué)生對系統(tǒng)搭建的掌握情況，筆者又提出了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)要求:利用現(xiàn)有的設(shè)備，讓圖像傳輸在更遠(yuǎn)距離實(shí)現(xiàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)在實(shí)驗(yàn)講義中沒有，學(xué)生只有真正理解了前述實(shí)驗(yàn)原理，才能完成這一任務(wù)。

在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段，視頻傳輸由于是在同一臺實(shí)驗(yàn)箱上完成的，因此傳輸距離有限。根據(jù)筆者提出的要求，學(xué)生經(jīng)過分組討論后，得出了結(jié)論:將兩臺實(shí)驗(yàn)箱聯(lián)用。學(xué)生一致認(rèn)為可行，于是進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。由于有了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段的搭建經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生多數(shù)可以順利搭建系統(tǒng)，完成視頻傳輸實(shí)驗(yàn)。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到系統(tǒng)搭建都是學(xué)生獨(dú)立完成的，學(xué)生一方面加強(qiáng)了對視頻傳輸系統(tǒng)的理解，另一方面激發(fā)了探索欲，進(jìn)而增強(qiáng)了掌握本門課程的信心。

通過對比試驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)本方法與直接給出實(shí)驗(yàn)步驟的傳統(tǒng)教學(xué)方法相比有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢:(1)學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性明顯提高;(2)學(xué)生在理論課堂上學(xué)習(xí)的基本理論得到了鞏固和應(yīng)用;(3)學(xué)生對如何選擇器件、搭建光纖視頻傳輸系統(tǒng)有更深入的理解。

總之，互動式教學(xué)在《光纖通信》課程實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮了很好的作用，極大地彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)呆板，學(xué)生只關(guān)注結(jié)果而不重視過程、對系統(tǒng)原理無法深入了解等問題。再配合多媒體教學(xué)手段，學(xué)生能清晰明了地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

參考文獻(xiàn):

[1]劉增基，周洋溢，胡遼林，周綺麗.光纖通信[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

[2]陳才和.光纖通信[M].北京:電子工業(yè)出版社，2004.

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目資助(No.jg09084)