依托實(shí)踐基地的光纖通信課程教學(xué)改革與實(shí)踐

馮進(jìn)玫?張洪全?王艷營?劉建霞

摘要：根據(jù)光纖通信課程的特點(diǎn)及黑龍江科技大學(xué)通信工程實(shí)踐基地的實(shí)踐環(huán)境，提出光纖通信課程的教學(xué)改革模式，采用“教、學(xué)、做”一體的思想，將課堂講授與實(shí)踐相結(jié)合，教學(xué)實(shí)踐與實(shí)踐基地相結(jié)合，加大實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐和課程設(shè)計(jì)的力度，使課程的教學(xué)內(nèi)容更有利于全面發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐基地；光纖通信；教學(xué)改革；創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）11-0132-01

光纖是通信網(wǎng)中的主流傳輸介質(zhì)，光纖通信早已成為現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要支柱，我國在光傳輸線路的投資占整個(gè)通信網(wǎng)投資的比重越來越大，每年各種大大小小的光纖線路工程無計(jì)其數(shù)，這就需要大批光纖通信人才。針對通信人才需求，光纖通信課程應(yīng)在注重理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。只有同時(shí)具備扎實(shí)理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)實(shí)踐能力的學(xué)生才能在人才競爭中脫穎而出，因此，在光纖通信課程教學(xué)中，必須加強(qiáng)課堂講授與實(shí)踐的結(jié)合，重視實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于光纖通信設(shè)備昂貴、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容廣及大多數(shù)實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，所以很多高校開設(shè)的光纖通信實(shí)驗(yàn)不能很好地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，這與市場對高素質(zhì)通信專業(yè)人才的需求相距甚遠(yuǎn)。本文提出充分利用光纖通信工程實(shí)踐基地和光傳輸網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)踐基地的設(shè)備，依托實(shí)踐基地將光纖通信的課堂講授與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)改革模式。在“教、學(xué)、做”一體的理論思想指導(dǎo)下，有意識(shí)加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生對知識(shí)的全面掌握，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和設(shè)計(jì)能力，以滿足光纖通信發(fā)展需求和人才需求，并對電子與信息工程學(xué)院（以下簡稱“我院”）實(shí)踐基地的光纖通信工程實(shí)踐及光傳輸網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)踐在教學(xué)改革中所起的作用進(jìn)行了探討。

一、教學(xué)模式的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新

“光纖通信”是通信工程專業(yè)的重要專業(yè)課程，其基本任務(wù)是綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理及光學(xué)知識(shí)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)光纖通信系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)、組成、設(shè)計(jì)及測試，在掌握光纖通信系統(tǒng)的基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)光通信網(wǎng)中的SDH光傳送網(wǎng)和WDM光傳送網(wǎng)以及全光傳送網(wǎng)。在當(dāng)今信息社會(huì)中，在新技術(shù)層出不窮的時(shí)代中，光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用技術(shù)，特別是光纖通信所處地位的重要性是顯而易見的。該課程的理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)，要培養(yǎng)學(xué)生具有較高的理論基礎(chǔ)和實(shí)際動(dòng)手能力，就必須改變教學(xué)理念，依托實(shí)踐平臺(tái)將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來。

1.課程教學(xué)的理念

“光纖通信”課程應(yīng)以人才需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)實(shí)踐能力為目的，本著“教、學(xué)、做”一體的思想，在教學(xué)上加大實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐學(xué)時(shí)，強(qiáng)化學(xué)生的參與意識(shí)，使學(xué)生積極思考，提高動(dòng)手操作能力，較好地解決學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程中理論和實(shí)踐相脫節(jié)的問題。在實(shí)踐教學(xué)中以提高學(xué)生綜合素質(zhì)為目的，打破各門課程孤立教學(xué)的傳統(tǒng)，將多門課程的知識(shí)融合起來。

2.教學(xué)內(nèi)容組織安排

本著理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的原則，“光纖通信”課程作為專業(yè)必修課開設(shè)了40學(xué)時(shí)的理論教學(xué)，6學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，1周的光纖通信工程實(shí)踐，1周的光傳輸網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)踐及1周的課程設(shè)計(jì)。光纖通信課程的后續(xù)課為光纜通信工程，是一門18學(xué)時(shí)的選修課，以光纜線路工程的施工、維護(hù)及故障排除為主的工程實(shí)用性較強(qiáng)的課程。

理論教學(xué)內(nèi)容主要包括課堂講授、實(shí)驗(yàn)、及課程設(shè)計(jì)。光纖通信的技術(shù)在現(xiàn)代電信系統(tǒng)中起著關(guān)鍵性的作用，因此光纖通信的理論教學(xué)內(nèi)容除了介紹光纖通信系統(tǒng)各個(gè)組成部分的基本知識(shí)外，還要側(cè)重SDH傳輸原理的講授。實(shí)驗(yàn)課程主要是配合課堂講授的知識(shí)點(diǎn)來安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，其目的是鞏固知識(shí)點(diǎn)及加深對課程內(nèi)容的理解。實(shí)驗(yàn)課程可開設(shè)光纖通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)信號(hào)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)。課程設(shè)計(jì)是在理論教學(xué)的最后一周開設(shè)的，首先讓學(xué)生學(xué)習(xí)Optisystem軟件的使用，選擇一個(gè)自己感興趣的設(shè)計(jì)題目，然后根據(jù)設(shè)計(jì)題目查閱資料，提出設(shè)計(jì)方案，最后利用Optisystem軟件完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)。課程設(shè)計(jì)給學(xué)生提供了一個(gè)展示創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的平臺(tái)，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，使其更好地理解和掌握基本理論知識(shí)。

實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容分為光纖通信工程實(shí)踐和光傳輸網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)踐2個(gè)部分，利用我院的實(shí)踐基地設(shè)備開設(shè)課程。本著理論教學(xué)服務(wù)于實(shí)踐教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)鞏固和加強(qiáng)理論基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，讓學(xué)生在學(xué)中做，做中學(xué)，邊學(xué)邊做中掌握技能并鞏固知識(shí)的教學(xué)理念，通過實(shí)踐基地開設(shè)的工程實(shí)踐課程來深化光纖通信課程的教學(xué)改革。

3.豐富教學(xué)方法

豐富教學(xué)方法是提高教學(xué)效果的關(guān)鍵。在本課程教學(xué)中，充分利用學(xué)?，F(xiàn)有的實(shí)踐基地及實(shí)踐設(shè)備優(yōu)勢，以工程實(shí)踐的項(xiàng)目課程為主體，理論教學(xué)為實(shí)踐教學(xué)打好理論基礎(chǔ)為中心，針對光纖通信課程的不同教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)階段，采用多種教學(xué)方法。將傳統(tǒng)的板書教學(xué)與光學(xué)器件的實(shí)物展示、工作原理的FLASH演示、多媒體、現(xiàn)場實(shí)際操作的錄像、Optisystem軟件仿真等教學(xué)方式結(jié)合起來。通過加大工程實(shí)踐課程的學(xué)時(shí)，豐富工程實(shí)踐課程的實(shí)踐內(nèi)容，在提高動(dòng)手能力的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合，并注重多門課程的融合。[1]

二、光纖通信工程實(shí)踐

光纖通信工程實(shí)踐是針對光纖通信系統(tǒng)的工作原理及各個(gè)組成部分的基本知識(shí)，采用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)”進(jìn)行電終端和光終端的實(shí)踐項(xiàng)目，使學(xué)生熟悉光纖系統(tǒng)中的各個(gè)模塊工作原理、光纖通信的基本技術(shù)，鞏固理論知識(shí)并強(qiáng)化動(dòng)手能力。[1]

光纖通信的理論教學(xué)重點(diǎn)是光纖通信的工作原理，工程實(shí)踐對此知識(shí)點(diǎn)安排了兩個(gè)綜合實(shí)踐內(nèi)容，分別是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。這兩個(gè)實(shí)踐讓同學(xué)們更好地掌握光纖通信的傳輸原理，了解光信號(hào)發(fā)送與接收的基本過程。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，如：E1幀成形及其傳輸實(shí)踐、AMI/HDB3終端接口實(shí)踐、加擾和解擾碼實(shí)踐、接收定時(shí)恢復(fù)電路實(shí)踐及同步數(shù)據(jù)接口實(shí)踐等。對于各個(gè)模塊的實(shí)踐內(nèi)容，要讓同學(xué)們在鞏固、復(fù)習(xí)各個(gè)模塊的工作原理的基礎(chǔ)上強(qiáng)化動(dòng)手能力，并通過實(shí)踐平臺(tái)擴(kuò)展知識(shí)面，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)踐學(xué)到更多的知識(shí)。實(shí)踐設(shè)備里的幾個(gè)硬件模塊均采用了FPGA技術(shù)，使用的是Altera 公司生產(chǎn)的芯片。對于動(dòng)手能力較強(qiáng)的同學(xué)，不僅僅讓他們完成實(shí)踐內(nèi)容，還要掌握各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)思想，根據(jù)各個(gè)模塊的功能設(shè)計(jì)硬件電路，用VHDL語言編程實(shí)現(xiàn)其功能，這也要求學(xué)生能較好地掌握硬件編程語言——VHDL語言。雖然JH5002型設(shè)備提供的一些針對模塊的實(shí)踐內(nèi)容是驗(yàn)證性的，但通過指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)類似功能的模塊，借鑒原有設(shè)備的設(shè)計(jì)思想，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新思維，發(fā)揮潛能。通過實(shí)踐增強(qiáng)學(xué)生對硬件設(shè)計(jì)的興趣，擴(kuò)寬知識(shí)面，達(dá)到對多門課程融會(huì)貫通的目的。

三、光傳輸網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)踐

學(xué)校為加強(qiáng)通信專業(yè)的發(fā)展，投資200多萬元引進(jìn)了兩套大容量的綜合網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)，中興通信的ZXJ10系統(tǒng)和華為公司的C&C08系統(tǒng)。[2]利用華為公司的SDH設(shè)備Optix155/622（Metro 2050）和Optix155/622H（Metro 1000），為光纖通信課程建立了光傳輸網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)踐基地。針對SDH傳輸原理進(jìn)行實(shí)踐項(xiàng)目訓(xùn)練，使學(xué)生了解SDH設(shè)備，熟練掌握SDH設(shè)備管理軟件及如何應(yīng)用此設(shè)備進(jìn)行SDH的各種組網(wǎng)配置。

SDH傳輸機(jī)制目前在線使用量已經(jīng)超過90%，是主要的光網(wǎng)絡(luò)傳輸模式。光傳輸網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)踐采用3臺(tái)華為公司的SDH Opitx 155/622H光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。實(shí)踐內(nèi)容首先對SDH設(shè)備硬件及SDH設(shè)備管理軟件進(jìn)行總體介紹，然后在光傳輸實(shí)踐平臺(tái)上開設(shè)實(shí)踐項(xiàng)目。實(shí)踐項(xiàng)目有：SDH光電口測試實(shí)踐；SDH點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)配置實(shí)踐；SDH鏈形組網(wǎng)配置實(shí)踐；SDH環(huán)形組網(wǎng)配置實(shí)踐；SDH組網(wǎng)ET1配置實(shí)踐；HDB3碼形觀察實(shí)踐；ODF配線架設(shè)置實(shí)踐；E1接口/電話機(jī)信號(hào)雙向傳輸實(shí)踐；二纖單向和二纖雙向通道保護(hù)環(huán)實(shí)踐。

實(shí)踐能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、參與意識(shí)，提高動(dòng)手和設(shè)計(jì)能力，對理論教學(xué)起到事半功倍的效果。

四、總結(jié)

光纖通信已經(jīng)遍及世界各地，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，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)出具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)實(shí)踐能力的光纖通信人才。本文根據(jù)光纖通信課程的特點(diǎn)、學(xué)?，F(xiàn)有資源，提出理論教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，加大實(shí)踐力度，注重培養(yǎng)實(shí)踐能力和綜合能力的教學(xué)改革方法，并依托實(shí)踐基地對光纖通信課程的教學(xué)方法進(jìn)行了探討。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮進(jìn)玫，王艷營，郭繼坤.“光纖通信”教學(xué)方法的思考和探討[J].中國科技信息，2012，（8）.

[2]李志軍，馬鳴霄，陳麗娟.依托實(shí)訓(xùn)基地的程控交換課程教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，（8）.

（責(zé)任編輯：王意琴）