光纖通信課程理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索

蔡汪洋

摘 要： 本文從光纖通信課程的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)方面對(duì)光纖通信課程的教學(xué)方法進(jìn)行了探討。通過(guò)采用生動(dòng)有趣的多媒體教學(xué)，將實(shí)驗(yàn)箱和仿真軟件相結(jié)合以豐富實(shí)驗(yàn)手段，不斷跟進(jìn)新技術(shù)的發(fā)展，使課程教學(xué)內(nèi)容更符合學(xué)生的需要，以期更好地培養(yǎng)適合社會(huì)發(fā)展的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。

關(guān)鍵詞： 光纖通信 教學(xué)改革 實(shí)踐教學(xué)

1.引言

自上個(gè)世紀(jì)光纖通信技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，光纖通信技術(shù)已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，是現(xiàn)代信息社會(huì)的神經(jīng)系統(tǒng)，具有高速率、大容量、傳輸信號(hào)質(zhì)量高、損耗低、原材料豐富、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)[1]，已成為當(dāng)今最主要的有線通信方式，在長(zhǎng)途骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)中都有廣泛的應(yīng)用。而社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，使通信業(yè)務(wù)的種類(lèi)越來(lái)越多，信息容量日益劇增，光纖通信技術(shù)隨之迅速發(fā)展。如今“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略的提出，更極大地推動(dòng)了國(guó)內(nèi)光纖通信市場(chǎng)需求和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，為光纖通信產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。因此，光纖通信專(zhuān)業(yè)的人才需求必定激增。通信工程專(zhuān)業(yè)的教育工作者如何培養(yǎng)光纖通信技術(shù)人才以適應(yīng)社會(huì)的需求是我們要解決的問(wèn)題。

光纖通信課程是通信工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)必修課程。該課程具有理論深，知識(shí)更新快，與工程實(shí)際結(jié)合緊密等特點(diǎn)。因其涵蓋的知識(shí)面廣，理論抽象，學(xué)生普遍反應(yīng)課程內(nèi)容較難。如何幫助學(xué)生理解抽象難懂的知識(shí)點(diǎn)，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，如何增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，都是在教學(xué)過(guò)程中經(jīng)常思考的問(wèn)題。筆者根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從理論教學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段等方面對(duì)光纖通信課程的教學(xué)進(jìn)行了探討。

2.理論教學(xué)探索

光纖通信課程的主要內(nèi)容包括光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成、光纖的傳輸理論、光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、光放大器、光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)及光纖通信系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、光波分復(fù)用系統(tǒng)等[1]。我校的通信工程專(zhuān)業(yè)結(jié)合本專(zhuān)業(yè)特色，將《光纖通信原理》定為專(zhuān)業(yè)必修課。該課程包括理論與實(shí)驗(yàn)兩大部分，授課總學(xué)時(shí)共40學(xué)時(shí)，其中理論講授34學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課6學(xué)時(shí)，課堂教學(xué)內(nèi)容多，學(xué)時(shí)短。在34個(gè)學(xué)時(shí)里，要將整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的原理及以上各個(gè)知識(shí)點(diǎn)都講透徹是不現(xiàn)實(shí)的，所以要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，課堂上把握重點(diǎn)內(nèi)容，課下要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，加深對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)的理解。

光纖通信課程的內(nèi)容與其他通信工程的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課結(jié)合緊密，比如光在光纖中的傳輸模式部分，涉及電磁場(chǎng)與電磁波里的波動(dòng)光學(xué)理論；光發(fā)送機(jī)的線路編碼在通信原理中有詳細(xì)的介紹；而光接收機(jī)的噪聲及靈敏度的計(jì)算則涉及概率論與隨機(jī)過(guò)程的知識(shí)等。這些基礎(chǔ)課開(kāi)設(shè)在大一大二，不少學(xué)生因?yàn)橹暗膶?zhuān)業(yè)課沒(méi)有學(xué)好，在學(xué)習(xí)這些內(nèi)容的時(shí)候會(huì)感覺(jué)比較困難。所以在講解這些部分的時(shí)候，要先將涉及的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行回顧，再講授新課，效果會(huì)更好。在此同時(shí)，要求學(xué)生在課后將相關(guān)聯(lián)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)。

在教學(xué)手段方面，因?yàn)樵撜n程理論性較深，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)感覺(jué)比較枯燥，所以需要采用生動(dòng)有趣的多媒體教學(xué)手段幫助學(xué)生理解，提高學(xué)生上課的積極性。比如激光原理的能級(jí)的三種躍遷及法布里-珀羅諧振腔的理論等部分，我們采用動(dòng)畫(huà)的方式演示。學(xué)生普遍反應(yīng)：用動(dòng)畫(huà)的方式展現(xiàn)，理解更容易，更直觀更有趣。

近些年，光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展，新的理論和技術(shù)不斷產(chǎn)生。光纖通信課程教學(xué)中的知識(shí)更新較快，比如高級(jí)調(diào)制格式、全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及各種新器件的出現(xiàn)等。教師要時(shí)時(shí)跟進(jìn)最新的研究進(jìn)展，將這些新知識(shí)新技術(shù)介紹給學(xué)生。

3.實(shí)踐教學(xué)探索

我校的光纖通信課程開(kāi)設(shè)有6學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課。我們的實(shí)驗(yàn)采用光纖通信實(shí)驗(yàn)箱作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備。開(kāi)設(shè)有光纖線路接口碼型、偽SDH幀結(jié)構(gòu)及其傳輸、模擬信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)、數(shù)字信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)基本上都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，主要為配合光纖通信課程的理論教學(xué)，幫助學(xué)生理解光纖通信系統(tǒng)原理。然而在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)箱封裝性強(qiáng)，不利于學(xué)生深入理解光纖通信系統(tǒng)的組成，學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后對(duì)系統(tǒng)的原理仍不是很清楚。并且用實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自主設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)課應(yīng)對(duì)“教”與“學(xué)”起到促進(jìn)作用，利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和幫助理解書(shū)上的理論，并根據(jù)興趣自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)[2]。為解決這些問(wèn)題，我們探索引入Opti System仿真技術(shù)進(jìn)行光纖通信系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，與實(shí)驗(yàn)箱的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一起，加深學(xué)生對(duì)整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的理解，發(fā)揮學(xué)生的自主性，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。我們要求學(xué)生利用Opti System仿真軟件，對(duì)光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)及單模光纖通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真。在采用直接調(diào)制、間接調(diào)制這些不同的光源調(diào)制方式時(shí)，觀察調(diào)制前后的光信號(hào)時(shí)域波形與頻譜。觀察采用APD和PIN型光電檢測(cè)器時(shí)的信號(hào)眼圖，對(duì)誤碼率進(jìn)行分析。因?qū)嶒?yàn)課時(shí)有限，要求學(xué)生利用課外時(shí)間進(jìn)行部分仿真實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)作業(yè)的形式布置給學(xué)生。我們?cè)谡n堂上，對(duì)學(xué)生的仿真結(jié)果進(jìn)行分析，以直觀的方式展現(xiàn)分析結(jié)果。學(xué)生通過(guò)對(duì)一個(gè)完整的光纖通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真后，反應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的理解更深入。因此，加入Opti System仿真實(shí)驗(yàn)，能激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的參與程度，進(jìn)一步強(qiáng)化課堂理論教學(xué)的效果，將“教”與“學(xué)”更好地結(jié)合在一起。

4.結(jié)語(yǔ)

在光纖通信課程教學(xué)過(guò)程中，始終應(yīng)以學(xué)生為第一位。我們?cè)诮虒W(xué)中采用的手段、方法，應(yīng)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)展學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。在理論教學(xué)中，要抓住重點(diǎn)，講透難點(diǎn)，對(duì)一些抽象難懂的知識(shí)點(diǎn)采用動(dòng)畫(huà)、仿真演示等多種手段幫助學(xué)生理解。實(shí)驗(yàn)課程部分應(yīng)能提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，通過(guò)教學(xué)，對(duì)學(xué)生的理論素養(yǎng)和工程素質(zhì)進(jìn)行綜合培養(yǎng)，為學(xué)生將來(lái)走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧畹儀，李國(guó)瑞.光纖通信系統(tǒng)（修訂版）[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006.

[2]劉冬，趙欣.淺談改善光纖通信教學(xué)效果的主要途徑[J].科技信息，2010（12）：109.