《光纖通信》教學(xué)方法的思考和探討

馮進(jìn)玫 王艷營 郭繼坤

黑龍江科技學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150027

《光纖通信》教學(xué)方法的思考和探討

馮進(jìn)玫 王艷營 郭繼坤

黑龍江科技學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150027

根據(jù)光纖通信課程的特點(diǎn) ,結(jié)合多年的教學(xué)與科研工作經(jīng)驗(yàn)對教學(xué)方法進(jìn)行了思考和探討，提出在光纖通信課程教學(xué)中要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，注重學(xué)思結(jié)合,采用“教、學(xué)、做”一體的思想,將課堂講授與實(shí)踐相結(jié)合，加大實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)的力度，使課程教學(xué)內(nèi)容更加貼近學(xué)生全面發(fā)展的需要，更加反映學(xué)科前沿和科技發(fā)展的新成果。

光纖通信；實(shí)踐；學(xué)科前沿

在面對新技術(shù)革命性挑戰(zhàn)的時(shí)代，通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，光纖通信早已遍及世界各地，成為現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要支柱。在當(dāng)今的信息社會中，除了光纖通信系統(tǒng)，沒有其它途徑能夠滿足人們對帶寬日益增長的需求。光纖通信是通信工程專業(yè)的一門專業(yè)課程，教好這門課程可以為學(xué)生畢業(yè)后從事電信業(yè)打下扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。要教好這門課應(yīng)堅(jiān)持以學(xué)生為根本，從當(dāng)前的本科教學(xué)實(shí)際出發(fā)，由淺入深、循序漸進(jìn)地講授光纖通信的基礎(chǔ)理論和先進(jìn)技術(shù)。在理論教學(xué)中，采用實(shí)物展示、借助多媒體及視頻等現(xiàn)代化教學(xué)手段來鞏固和加深學(xué)生對知識的認(rèn)識和理解。同時(shí)要注重課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)相配合，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)統(tǒng)一，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生動手能力和綜合素質(zhì)。由于光纖通信課程的獨(dú)特性，在教學(xué)中首先要激發(fā)學(xué)生對光纖通信課程的濃厚興趣，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿和科技發(fā)展的新成果；豐富教學(xué)手段，注重講授與實(shí)踐相結(jié)合，貫徹“教、學(xué)、做”一體的思想，在實(shí)踐環(huán)節(jié)有意識的培養(yǎng)學(xué)生對相關(guān)科目的全面發(fā)展。

1、激發(fā)學(xué)生對光纖通信課程的濃厚興趣

偉大的科學(xué)家愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師”。 興趣可以激發(fā)人的創(chuàng)造熱情、好奇心和求知欲。讓學(xué)生對光纖通信產(chǎn)生濃厚的興趣是教學(xué)的關(guān)鍵，一旦學(xué)生有了興趣就會主動去求知、去探索、去實(shí)踐，并在求知、探索、實(shí)踐中產(chǎn)生愉快的情緒和體驗(yàn)。在課程安排上，我會在第一次課中強(qiáng)調(diào)課程的重要性，讓同學(xué)們了解光纖與我們的生活息息相關(guān)，每當(dāng)人們打電話，看電視，用傳真機(jī)發(fā)送文件，在商場里刷卡購物，用提款機(jī)取錢或在萬維網(wǎng)上沖浪，都是在使用光纖通信技術(shù)。從生活中找到光纖的各種應(yīng)用，使學(xué)生覺得光纖通信并不陌生，我們隨時(shí)隨地都在使用光纖，光纖的重要性是顯而易見的，并帶光纖及裸光纖的實(shí)物，讓同學(xué)們看到傳說中的只有頭發(fā)絲細(xì)的光纖，以此增加學(xué)生對光纖通信的濃厚興趣，有學(xué)好這門課的愿望。在講解光纖通信系統(tǒng)的鏈路結(jié)構(gòu)時(shí)，借助多媒體顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，使同學(xué)們看到光纖是光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)之間的強(qiáng)大鏈路，具有強(qiáng)大的運(yùn)載信息能力，并強(qiáng)調(diào)目前除了光纖通信系統(tǒng)，沒有其它途徑能夠滿足人們對帶寬日益增長的需求，光纖通信技術(shù)決定了接入、傳輸、信令、交換和聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，在現(xiàn)代電信系統(tǒng)中的每個(gè)方面都起著關(guān)鍵性的作用，可以說沒有光纖就沒有現(xiàn)代電信。

2、豐富教學(xué)手段

軟件等教學(xué)方式有機(jī)地結(jié)合起來。

2.1 實(shí)物展示

為了提高學(xué)生對光纖器件的認(rèn)識、掌握、熟悉器件的類型、特性、參數(shù)及用途，盡量給學(xué)生展示器件的實(shí)物，沒有實(shí)物的也要通過網(wǎng)絡(luò)下載器件的實(shí)物圖，讓同學(xué)們對器件有直觀的認(rèn)識。

2.2 FLASH動畫和圖片

教學(xué)中大量使用FLASH動畫和圖片可以增加描述的生動形象性，使教學(xué)圖文并茂，吸引學(xué)生的注意力，加深學(xué)習(xí)印象。FLASH動畫演示能夠使原來教材中的一些圖片由靜態(tài)變動態(tài) ，把枯燥的知識和生動的情景有機(jī)結(jié)合起來。教師可以自己制作FLASH動畫，也可以從網(wǎng)上下載其他老師制作的優(yōu)質(zhì)的FLASH動畫。 在每講授完一個(gè)器件后，都要要求學(xué)生課后上網(wǎng)了解市場上所賣的器件的型號、特性及報(bào)價(jià)，了解該器件的市場動向。

光纖的設(shè)備比較昂貴，學(xué)校的資源有限，有些實(shí)驗(yàn)條件不具備，可以共享其它學(xué)校的資源，將其他學(xué)校錄制的實(shí)驗(yàn)過程放給同學(xué)們看，通過放錄像演示實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程，演示的同時(shí)教師配以講解，同學(xué)們雖然沒有親身做實(shí)驗(yàn)，但卻有身臨其境的感覺。

2.3 例題、案例、典型應(yīng)用

在理論教學(xué)中，通過例題、案例、典型應(yīng)用等方法突出重點(diǎn)內(nèi)容，加深對理論的理解，鍛煉學(xué)生的思維能力及運(yùn)用概念解決問題的能力；通過綜合實(shí)例，全面提升學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力。

2.4 知識結(jié)構(gòu)圖

對每一章的總結(jié)要運(yùn)用知識結(jié)構(gòu)圖對內(nèi)容進(jìn)行梳理，使重點(diǎn)內(nèi)容及知識點(diǎn)之間的相互關(guān)系更加清晰，這樣有利于學(xué)生知識系統(tǒng)的形成。

2.5 雙語教學(xué)

光纖通信技術(shù)的發(fā)展很快，要跟上發(fā)展的速度就要具有一定的外語能力，以便及時(shí)跟蹤該學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域的最新研究成果和學(xué)術(shù)前沿，所以在教學(xué)中要加強(qiáng)雙語教學(xué)，對涉及的專業(yè)詞匯要滲透給學(xué)生。通過雙語教學(xué)，可使學(xué)生初步具備閱讀專業(yè)英文版教材、外文期刊等資料的能力，為進(jìn)一步深造或走向社會打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

2.6 仿真軟件

Optisystem軟件是光通信系統(tǒng)與放大器設(shè)計(jì)軟件，該軟件可以幫助用戶規(guī)劃、測試和模擬幾乎傳輸層所有的光纖系統(tǒng)，包括局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，也提供了從組件到系統(tǒng)各個(gè)層面的傳輸層光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和規(guī)劃，并仿真出分析結(jié)果和應(yīng)用[1]。

由于學(xué)時(shí)有限，可以引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)該軟件，運(yùn)用該軟件完成一些課程設(shè)計(jì)任務(wù)，如WDM/TDM或 CATV網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)；SONET/ SDH設(shè)計(jì)；發(fā)送端、通道、放大器和接收器設(shè)計(jì)；誤碼率估算以及對不同接收模式的系統(tǒng)性能估算；放大器系統(tǒng)的誤碼率以及鏈路預(yù)算估計(jì)等。在教學(xué)中將現(xiàn)代化手段與傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，優(yōu)勢互補(bǔ)、互相滲透有利于更好地幫助學(xué)生理解掌握基本知識，培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和綜合實(shí)踐能力。

充分利用學(xué)?，F(xiàn)有的資源及其他學(xué)校共享的資源，采用豐富的教學(xué)手段，將黑板板書形式、多媒體、FLASH演示、播放錄像、仿真

3、課堂講授與實(shí)踐相結(jié)合

本著“教、學(xué)、做”一體的思想，我院對通信工程專業(yè)的學(xué)生加大了實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐的學(xué)時(shí)，開設(shè)了6學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)、一周的光纖通信工程實(shí)踐及一周的通信網(wǎng)工程實(shí)踐課程，這些課程與課堂講授相結(jié)合，理論聯(lián)系實(shí)踐，強(qiáng)化學(xué)生的參與意識，使學(xué)生積極思維，提高動手操作能力。

3.1 實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)課程安排了3個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別是光纖通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)信號發(fā)生器實(shí)驗(yàn)、光發(fā)送系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及光接收系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。通過這3個(gè)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生學(xué)習(xí)了光纖通信原理的電路組成、發(fā)送端的產(chǎn)生方法、光源的發(fā)光特性、光發(fā)送所完成的電光變換原理、模擬光發(fā)送和數(shù)字光發(fā)送的區(qū)別、光檢測器的光電變換原理、光接收機(jī)電路的功能及光接收機(jī)的動態(tài)范圍。

3.2 光纖通信工程實(shí)踐

光纖通信的前續(xù)課程是通信原理和電磁場與電磁波。在光纖通信實(shí)踐課程中，帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)通信的工作原理，通過電話交換呼叫處理通信系統(tǒng)綜合實(shí)踐和光纖通信圖像傳輸實(shí)踐來引入光纖通信系統(tǒng)，讓同學(xué)們對光纖通信有直觀的認(rèn)識，掌握發(fā)送方向信號的基本流程和接收方向的基本流程。實(shí)踐使用的設(shè)備是南京捷輝科技有限公司與南京郵電大學(xué)聯(lián)合研制的“JH5002型光纖通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”，除了兩個(gè)綜合實(shí)踐外還有一些針對系統(tǒng)中的各個(gè)模塊進(jìn)行的實(shí)踐，對于各個(gè)模塊的實(shí)踐內(nèi)容，要狠抓基本功，強(qiáng)化動手能力。讓同學(xué)不僅僅是完成實(shí)踐內(nèi)容，更要擴(kuò)展知識面，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)踐學(xué)到更多的知識，比如實(shí)驗(yàn)箱上使用的芯片主要是是Altera 公司生產(chǎn)的，利用了FPGA技術(shù)。前續(xù)課程學(xué)習(xí)了FPGA課程，引導(dǎo)學(xué)生用VHDL語言編程實(shí)現(xiàn)各個(gè)通信模塊的功能，并設(shè)計(jì)電路外圍電路。試驗(yàn)箱雖然是驗(yàn)證性的，但可以引導(dǎo)學(xué)生思考要是自己制作一個(gè)這樣的試驗(yàn)箱，要如何設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造性思維，引導(dǎo)學(xué)生潛能發(fā)揮。使對硬件感興趣的同學(xué)從中獲得收益，拓寬知識面。每門課程并不是孤立的，借助實(shí)踐的橋梁使同學(xué)們對多門課程融會貫通，達(dá)到提高能力的目的。

3.3 通信工程實(shí)踐

我院的通信工程實(shí)踐基地投資 200多萬元，引進(jìn)了中興通信的ZXJ10和華為公司的 C＆C08 系統(tǒng)，兩種設(shè)備是大容量的綜合網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)。針對光纖通信課程的工程實(shí)踐主要是利用華為公司的SDH 155/622光傳輸設(shè)備，實(shí)踐內(nèi)容是作SDH光傳輸設(shè)備組網(wǎng)配置。采用多ADM技術(shù)，根據(jù)不同的配置需求，可以同時(shí)提供E1、Ethernet等多種接口，讓學(xué)生自主完成對網(wǎng)元業(yè)務(wù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)修改、監(jiān)視等來達(dá)到用戶管理的目的。實(shí)現(xiàn) SDH單向通道保護(hù)環(huán)、雙向通道保護(hù)環(huán)、二纖復(fù)用段環(huán)保護(hù)、以太網(wǎng)互聯(lián)等配置及性能測試，通過實(shí)踐，學(xué)生綜合應(yīng)用了光纖通信的組網(wǎng)配置及誤碼、功率測試技術(shù)[2]。

實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐課程能激發(fā)學(xué)生的參與意識，提高學(xué)生對光纖通信的興趣，發(fā)展動手和設(shè)計(jì)能力，對理論教學(xué)起到了事半功倍的成效。在學(xué)生大四的時(shí)候可以組織、安排學(xué)生參加校外實(shí)習(xí)，參與到現(xiàn)場工程中，擴(kuò)展學(xué)生的眼界，了解工程實(shí)踐。

4 總結(jié)

隨著光纖通信技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，對光纖通信人才的需要也越來越大，這就要求高校能夠培養(yǎng)出具有良好光纖通信技術(shù)基礎(chǔ)的應(yīng)用型人才。本文根據(jù)光纖通信課程的特點(diǎn)，社會的需求，結(jié)合教學(xué)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對課程的教學(xué)方法進(jìn)行了探討。

[1] 許志軍,韋軍,冉彥中.基于DWDM技術(shù)的仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理 ,2010.8：88～90

[2] 錢勝,王天樞,周雪芳. “光纖通信”課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)探[J].中國電力教育 ,2011.14:118～119

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.149