光通信實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與探索

孫春艷

摘 要： 光通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要首先做好前期的調(diào)研分析工作，其次選擇較符合搭建實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境，再次制定各專(zhuān)業(yè)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，最后制定有效的考核手段。通過(guò)積極調(diào)研，采取學(xué)生易接受的教學(xué)手段，進(jìn)而使實(shí)驗(yàn)室建設(shè)科學(xué)發(fā)展，也為其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞： 光通信實(shí)驗(yàn)室 建設(shè) 調(diào)研

21世紀(jì)，由于因特網(wǎng)等業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)在對(duì)于大容量（超高速和超長(zhǎng)距離）的光通信技術(shù)更為迫切的需求。光通信已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，是人們生活必需的通信方式。光通信原理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，讓學(xué)生具體了解光通信原理。光通信原理實(shí)驗(yàn)是光電信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)課程體系中的一項(xiàng)。在光通信原理課程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其重要組成部分，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是強(qiáng)化理論教學(xué)效果的有效手段。光通信原理實(shí)驗(yàn)是專(zhuān)業(yè)教學(xué)的有力保障和必要條件，而且專(zhuān)業(yè)教師可以通過(guò)此實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究教學(xué)內(nèi)容和反思教學(xué)方法。因此實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是一項(xiàng)非常重要的工作。下面我們將從幾個(gè)部分闡述如何建立光通信實(shí)驗(yàn)室。

1.調(diào)研

1.1現(xiàn)狀

本院光信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)自2011年招生以來(lái)[1]，每年招生前景不錯(cuò)，此專(zhuān)業(yè)社會(huì)需求較大，學(xué)生就業(yè)前景較好。本實(shí)驗(yàn)室為專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)，大三下學(xué)期才投入使用，由于目前該專(zhuān)業(yè)辦學(xué)時(shí)間短，相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)備缺口很大，不利于專(zhuān)業(yè)發(fā)展，因此在很大程度上會(huì)影響到本專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。為響應(yīng)學(xué)校培養(yǎng)“地方性、應(yīng)用性”的目標(biāo)，加快該專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)等設(shè)施建設(shè)勢(shì)在必行[2，3]。

在建立實(shí)驗(yàn)室之前，本院組織專(zhuān)業(yè)教師到兄弟院校（如：安徽師范大學(xué)等）調(diào)查其開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)的情況及設(shè)備購(gòu)置情況，組織專(zhuān)業(yè)教師到北京杏林等公司參觀最新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)器材。并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)其他院校光通信實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)設(shè)情況進(jìn)行了查詢(xún)與研究。

1.2交流

由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室有限，我們專(zhuān)業(yè)與通信專(zhuān)業(yè)共用一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，因此在購(gòu)置器材之前，與相關(guān)院領(lǐng)導(dǎo)和教師進(jìn)行交流，征求該實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)內(nèi)容的意見(jiàn)與建議，通信類(lèi)主要要求開(kāi)設(shè)信號(hào)等方面的研究，我們專(zhuān)業(yè)主要注重的是光等方面的研究。這些意見(jiàn)和建議為實(shí)驗(yàn)室儀器購(gòu)置方案設(shè)計(jì)提供方向性的依據(jù)。

通過(guò)與學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行交流，明確了學(xué)院對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的規(guī)模及目標(biāo)要求，為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案的設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)與可實(shí)現(xiàn)性依據(jù)。

1.3定位

定位是專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基本前提。首先根據(jù)本實(shí)驗(yàn)課程來(lái)定位，本實(shí)驗(yàn)課程主要目的是增加學(xué)生對(duì)實(shí)際光通信原理的認(rèn)識(shí)，了解該系統(tǒng)的三個(gè)基本組成部分：光發(fā)射、光接收和傳輸光路，再學(xué)習(xí)SDH同步復(fù)用體系與異步電復(fù)用技術(shù)，最后學(xué)習(xí)光放大的物理知識(shí)，學(xué)習(xí)光路復(fù)用技術(shù)，掌握光纖通信系統(tǒng)的基本組成、工作原理及一些基本通信方法。理論與實(shí)際相聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，還可進(jìn)一步設(shè)計(jì)有關(guān)光通信方面的電路。

此實(shí)驗(yàn)室還可提供教師科研研究使用。因此，實(shí)驗(yàn)室的功能定位為：學(xué)生實(shí)驗(yàn)室和教師教科研究室兩種功能。

1.4目標(biāo)

（1）通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的建設(shè)，學(xué)生能夠全面而深入地了解本專(zhuān)業(yè)的核心知識(shí)和技術(shù)，更能滿(mǎn)足社會(huì)和企業(yè)的實(shí)際需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)與企業(yè)需求的鏈接。

（2）通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的建設(shè)，能夠促進(jìn)本專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的改革，提高實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出率。既能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，又能開(kāi)展以設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性為特色的實(shí)驗(yàn)。

（3）通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的建設(shè)，為學(xué)生的科技創(chuàng)新活動(dòng)和老師科研提供良好的硬件條件，帶動(dòng)本專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的發(fā)展，加強(qiáng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)踐技能的培養(yǎng)，進(jìn)而提高畢業(yè)生就業(yè)率。

2.環(huán)境

由于光通信實(shí)驗(yàn)室研究的是與光有關(guān)的通信[4]，我們會(huì)用到很多與光有關(guān)的器件，因此實(shí)驗(yàn)室要求防潮、防塵、擋光等。根據(jù)以上考慮，本實(shí)驗(yàn)室有以下要求：

2.1一間寬敞明亮的房間，配有深色窗簾，擋光效果要好，還要有黑板和投影儀等。

2.2本實(shí)驗(yàn)室主要負(fù)責(zé)光通信實(shí)驗(yàn)和光纖通信實(shí)驗(yàn)方面的教學(xué)，面向大三6-8個(gè)班級(jí)的學(xué)生開(kāi)課；光電信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的光通信實(shí)驗(yàn)為36課時(shí)，通信專(zhuān)業(yè)的光纖通信實(shí)驗(yàn)課為18課時(shí)；每個(gè)班級(jí)30-50人，每次實(shí)驗(yàn)每個(gè)班級(jí)分成兩大組，由于實(shí)驗(yàn)人數(shù)較多，因此室內(nèi)共放置25張實(shí)驗(yàn)桌，每張實(shí)驗(yàn)桌配有對(duì)應(yīng)的電腦。

2.3墻上懸掛相關(guān)的制度，并貼有2-3幅有關(guān)實(shí)驗(yàn)的名言名句，營(yíng)造物理實(shí)驗(yàn)的文化氛圍。

2.4配置空調(diào)，以控制房間的溫度和濕度，使得實(shí)驗(yàn)中心環(huán)境更加優(yōu)越。

3.內(nèi)容

本實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成以下三塊：

（1）本實(shí)驗(yàn)室每年承擔(dān)大三6個(gè)班約300名學(xué)生的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，光通信原理實(shí)際所需實(shí)驗(yàn)有12個(gè)，共36個(gè)學(xué)時(shí)；其中9個(gè)必修實(shí)驗(yàn)，共27個(gè)學(xué)時(shí)；9個(gè)選修實(shí)驗(yàn)，每次從中挑選3個(gè)實(shí)驗(yàn)，共9個(gè)學(xué)時(shí)。本實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)包括：數(shù)字調(diào)制原理實(shí)驗(yàn)、光纖耦合端面處理與觀察實(shí)驗(yàn)、光纖耦合及其效率測(cè)量、半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管的P-I特性曲線(xiàn)及其調(diào)制信號(hào)的波形、半導(dǎo)體激光器發(fā)光原理、光纖通信中激光光源工作原理、圖像信號(hào)在光纖系統(tǒng)中的傳輸過(guò)程等。頻譜特性、時(shí)間特性、電特性、都是光電探測(cè)器的重要參數(shù)，了解和掌握這些重要參數(shù)的概念、特性和測(cè)試方法是光電專(zhuān)業(yè)本科生必備的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

（2）有一部分實(shí)驗(yàn)是選做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣選做非本專(zhuān)業(yè)特色實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以修完相關(guān)課程后再走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，這樣可以加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

（3）還有一部分是二次開(kāi)發(fā)模塊，這塊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用來(lái)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。

在這三塊內(nèi)容要求下，對(duì)于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安排，由本院領(lǐng)導(dǎo)邀請(qǐng)專(zhuān)家組提出總體構(gòu)思方案，再根據(jù)每塊內(nèi)容分專(zhuān)題小組，每小組由專(zhuān)業(yè)教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱及實(shí)驗(yàn)教材。

4.考核

4.1具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)（平時(shí)成績(jī)）：

（1）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)（20%）

看懂教材、明確目的、寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告。預(yù)習(xí)報(bào)告要求：

①寫(xiě)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、主要原理、公式（包括式中各量意義）、光路圖及關(guān)鍵步驟。

②畫(huà)好原始數(shù)據(jù)表格，單獨(dú)用一張實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙。

③上課教師要檢查預(yù)習(xí)情況，記錄預(yù)習(xí)分。

（2）實(shí)驗(yàn)操作（40%）

閱讀資料、調(diào)整儀器、觀察現(xiàn)象、獲取數(shù)據(jù)、儀器還原。

①重視實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒆黠L(fēng)培養(yǎng)。珍惜獨(dú)立操作的機(jī)會(huì)，完成基本內(nèi)容，爭(zhēng)取做實(shí)驗(yàn)提高內(nèi)容。教師在評(píng)分上予以鼓勵(lì)。

②強(qiáng)調(diào)記錄數(shù)據(jù)時(shí)不得用鉛筆，只有數(shù)據(jù)正確、儀器還原、教師簽字后該實(shí)驗(yàn)才有效。

③提倡研究問(wèn)題，注意安全操作。

（3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告（40%）

①實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

②報(bào)告內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)題目、目的要求、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟、原始數(shù)據(jù)、正式數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理、結(jié)果表示、分析討論、回答思考題、實(shí)驗(yàn)體會(huì)等?；蛘咛峤恍≌撐牡取?/p>

③交報(bào)告的時(shí)間、地點(diǎn)：一周內(nèi)交給課代表然后下次上課前統(tǒng)一交給任課教師。逾期未交報(bào)告，酌減報(bào)告分，一個(gè)月不交，按無(wú)報(bào)告處理。

4.2期末考試：根據(jù)需要可采取筆試、操作考試、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等形式（選擇一種或兩種）。

4.3學(xué)期總評(píng)：平時(shí)成績(jī)與期末考試各占50%。

學(xué)生成績(jī)的考核是衡量學(xué)習(xí)效果的有力手段，平時(shí)成績(jī)?cè)诳偪己酥姓嫉谋戎貫?0%，在總評(píng)中比重較大，不讓一紙定成績(jī)，因此這種方法較能客觀公正反映學(xué)生成績(jī)，有效考核學(xué)生平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)，促使學(xué)生嚴(yán)格要求自己，主動(dòng)學(xué)習(xí)。

5.總結(jié)

光通信實(shí)驗(yàn)課程是我院大三下學(xué)期，高年級(jí)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課，它體現(xiàn)了光通信理論知識(shí)的具體應(yīng)用。做好光通信實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與探索工作是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要保障和必要條件，也是完成課程教學(xué)和強(qiáng)化理論教學(xué)效果的基礎(chǔ)與前提，而且在人才培養(yǎng)方面起著至關(guān)重要的作用。

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