光纖通信課程實(shí)踐教學(xué)體系探索

摘要：光纖通信是以光波為載頻， 以光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)的一種通信方式。本文結(jié)合光纖通信課程理論知識(shí)，對(duì)如何建設(shè)課程的實(shí)踐教學(xué)體系，從體系結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式多方面，探索出一套成熟、系統(tǒng)、可行性強(qiáng)的實(shí)施方案，加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，適應(yīng)社會(huì)的需求。

關(guān)鍵詞： 光纖通信；實(shí)踐教學(xué)；OptiSystem；SDH

TN929.11-4

一、“光纖通信”實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀與問(wèn)題

光纖通信課程[1-4]是適應(yīng)當(dāng)代通信技術(shù)發(fā)展應(yīng)用所開(kāi)設(shè)的，是通信工程專業(yè)的專業(yè)必修課程，具有很強(qiáng)的專業(yè)實(shí)用性和實(shí)踐性。隨著社會(huì)技術(shù)發(fā)展和企業(yè)對(duì)從業(yè)人員的專業(yè)能力提出了更高的要求，傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)[5-7]內(nèi)容和方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代企業(yè)對(duì)學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)的要求。結(jié)合我校“技術(shù)立校，應(yīng)用為本”的辦學(xué)方針，本文結(jié)合在光纖通信課程中的教學(xué)和科研以及當(dāng)前學(xué)生的就業(yè)現(xiàn)狀，進(jìn)行一系列的實(shí)踐教學(xué)改革和探索，從實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、成績(jī)考核等方面進(jìn)行相關(guān)探討和研究。

二、“光纖通信”實(shí)踐教學(xué)改革思路與舉措

（一）改革思路

光纖通信實(shí)踐教學(xué)主要由光纖通信實(shí)驗(yàn)、光纖通信課程設(shè)計(jì)、光纖通信設(shè)備應(yīng)用實(shí)踐三大模塊構(gòu)成。每個(gè)模塊側(cè)重點(diǎn)各有不同，三大塊模塊一起構(gòu)成了與理論知識(shí)緊密聯(lián)系，貼合光纖通信實(shí)際應(yīng)用，以應(yīng)用為基礎(chǔ)，提高學(xué)生實(shí)踐能力的實(shí)踐教學(xué)體系。

1.光纖通信實(shí)驗(yàn)與理論內(nèi)容緊密聯(lián)系，進(jìn)一步鞏固了理論內(nèi)容。

光纖通信實(shí)驗(yàn)課程是結(jié)合理論課程《光纖通信》安排的實(shí)踐課程，教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)本課程的教學(xué)和實(shí)踐，進(jìn)一步鞏固和加深光纖通信原理理論知識(shí)的理解，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)驗(yàn)證光纖通信原理的能力，理論與實(shí)踐密切結(jié)合，相輔相成。實(shí)驗(yàn)著眼于提高學(xué)生的動(dòng)手能力，要求學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，能正確使用儀器設(shè)備，掌握測(cè)試原理；掌握光纖器件和光纖系統(tǒng)的工作原理；提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

目前，光纖通信實(shí)驗(yàn)課程課時(shí)是16課時(shí)，主要在光纖通信實(shí)驗(yàn)箱上來(lái)完成。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置中，側(cè)重對(duì)光纖通信及光器件的基本原理、光纖傳輸系統(tǒng)構(gòu)成及性能指標(biāo)等進(jìn)行實(shí)踐操作。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從光源P-I曲線，到光纖通信傳輸系統(tǒng)構(gòu)建，由局部到系統(tǒng)，層次分明，重點(diǎn)突出，注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的鞏固和理解。

2.光纖通信課程設(shè)計(jì)著重培養(yǎng)光纖通信的軟件設(shè)計(jì)能力

光纖通信課程設(shè)計(jì)是在完成光纖通信實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)上開(kāi)展的，是進(jìn)一步實(shí)踐后續(xù)課程，主要訓(xùn)練學(xué)生在一種通用光纖通信軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)（如OptiSystem）上進(jìn)行光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力，培養(yǎng)學(xué)生光器件設(shè)計(jì)和各類光網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及分析能力，培養(yǎng)利用設(shè)計(jì)軟件工具對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)和分析、完成的能力，進(jìn)一步提高和深化學(xué)生對(duì)光纖通信的實(shí)踐能力。

課程設(shè)計(jì)提供8個(gè)以上設(shè)計(jì)題目，設(shè)計(jì)課題有光纖器件的分析、系統(tǒng)構(gòu)建、系統(tǒng)優(yōu)化，內(nèi)容分布廣泛，層次分明。整個(gè)設(shè)計(jì)流程按照課題分析、設(shè)計(jì)方案論證、設(shè)計(jì)調(diào)試、撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告、答辯五個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行。

3.光纖通信設(shè)備實(shí)踐與通信行業(yè)緊密貼合，增強(qiáng)對(duì)光纖通信設(shè)備的實(shí)踐操作應(yīng)用能力

隨著光纖通信的發(fā)展，光同步網(wǎng)（SDH）網(wǎng)絡(luò)在寬帶網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用。光纖通信課程引進(jìn)中興通信的光纖傳輸平臺(tái)，開(kāi)設(shè)專門(mén)的光纖通信工程實(shí)踐訓(xùn)練課程，通過(guò)中興工程師和專業(yè)教師共同授課的方法，在光纖通信實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深層次加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)。

光纖通信工程實(shí)踐訓(xùn)練內(nèi)容包括SDH光傳輸設(shè)備實(shí)踐，實(shí)踐設(shè)置貼合通信行業(yè)實(shí)際應(yīng)用，加深學(xué)生對(duì)光通信設(shè)備的構(gòu)成和原理的理解和認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)光通信設(shè)備的連接、設(shè)置、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)能力，提高學(xué)生對(duì)大型光通信設(shè)備實(shí)踐操作能力。

（二）具體實(shí)施舉措

在光纖通信三大模塊的實(shí)踐教學(xué)中，要求學(xué)生通過(guò)每個(gè)模塊的實(shí)踐過(guò)程，進(jìn)行詳細(xì)的學(xué)習(xí)、觀察、體驗(yàn)、思考，使得理論和實(shí)踐能夠緊密結(jié)合。在設(shè)置實(shí)踐項(xiàng)目過(guò)程中，突出重點(diǎn)，結(jié)合課程內(nèi)容，盡量充實(shí)安排實(shí)踐內(nèi)容。在學(xué)生的實(shí)踐過(guò)程中，要求學(xué)生能夠綜合運(yùn)用了所學(xué)的理論知識(shí)，提高實(shí)踐技能，熟悉完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，掌握大型設(shè)備的配置和調(diào)試過(guò)程，對(duì)于今后從事相關(guān)領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和維護(hù)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

1.光纖通信實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和課程內(nèi)容緊密結(jié)合，并且從基礎(chǔ)驗(yàn)證、綜合性、設(shè)計(jì)性三方面進(jìn)行了設(shè)置，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括微機(jī)、光功率計(jì)、光纖、光無(wú)源器件、示波器、數(shù)字萬(wàn)用表、圖像顯示器、電源模塊、信號(hào)源模塊、光發(fā)送模塊、光接收模塊、電話接口模塊、誤碼模塊、圖像接口模塊、PCM 編譯碼模塊、CMI編譯碼模塊、HDB3編譯碼模塊、CPLD下載模塊等組成，可以應(yīng)用不同的模塊來(lái)組成不同的光纖通信系統(tǒng)，如：模擬光纖通信系統(tǒng)、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)、光波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)、圖像光纖傳輸系統(tǒng)等。

在實(shí)驗(yàn)講授教學(xué)過(guò)程中，采取結(jié)合課程內(nèi)容，回顧相關(guān)理論知識(shí)的教學(xué)方法，介紹實(shí)驗(yàn)原理，講解實(shí)驗(yàn)步驟，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如：在實(shí)驗(yàn)“半導(dǎo)體光源P-I特性曲線測(cè)試”中，首先帶領(lǐng)學(xué)生回顧理論課中講解的公式兩種光源LED和LD的工作原理及其區(qū)別，回顧P-I曲線的表現(xiàn)有何區(qū)別，并介紹兩種光源的特性，進(jìn)一步回顧半導(dǎo)體光源閾值電流Ith的概念和物理意義。并指導(dǎo)學(xué)生完成相應(yīng)的測(cè)試工作。這樣講解之后，學(xué)生既鞏固了理論知識(shí)又明確了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)對(duì)比加深了對(duì)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)原理的掌握。

2.光纖通信課程設(shè)計(jì)主要充分通過(guò)光纖通信系統(tǒng)仿真軟件，如Optisystem，使得學(xué)生能夠模擬仿真光纖元器件及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和整個(gè)過(guò)程。在系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以隨意調(diào)整波形參數(shù)等，對(duì)一個(gè)光學(xué)元器件甚至整個(gè)通信系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能仿真，直觀地模擬信息在光纖通信系統(tǒng)中的整個(gè)傳輸過(guò)程。要求學(xué)生能夠分析原理，設(shè)計(jì)軟件流程，能夠搭建整個(gè)過(guò)程，并通過(guò)光譜儀等儀器器件對(duì)結(jié)果進(jìn)行觀察和分析。

如設(shè)計(jì)“PIN光電二極管的噪聲分析”，要求學(xué)生首先分析影響光接收機(jī)性能的主要因素，即接收機(jī)內(nèi)的各種噪聲源。并能分析計(jì)算接收機(jī)中的放大器本身電阻產(chǎn)生的熱噪聲和放大器的晶體管引入的散粒噪聲。要求學(xué)生完成設(shè)計(jì)整個(gè)軟件流程，并搭建實(shí)現(xiàn)，如圖1所示。要求學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)模擬得到定量的分析和計(jì)算，觀察熱噪聲和散粒噪聲對(duì)最終傳輸?shù)男盘?hào)質(zhì)量的影響，觀測(cè)不同噪聲對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能的影響程度的大小。

3.光纖設(shè)備實(shí)踐要求在SDH課程知識(shí)基礎(chǔ)上，在行業(yè)大型設(shè)備中能夠根據(jù)理論知識(shí)進(jìn)行配置、調(diào)試，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這就要求學(xué)生對(duì)SDH的基礎(chǔ)知識(shí)、SDH網(wǎng)絡(luò)的自愈能力、SDH環(huán)型組網(wǎng)、通道層或者復(fù)用段層的自愈環(huán)等要理解透徹。我們以中興通信公司的SDH光傳輸設(shè)備為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使學(xué)生可以接觸到包括光傳輸、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和智能業(yè)務(wù)平臺(tái)等方面先進(jìn)的光通信技術(shù)。要求學(xué)生熟悉ZXMPS325傳輸設(shè)備的整機(jī)和單板硬件，并掌握SDH 的部分測(cè)試方法； 要求學(xué)生能夠基于網(wǎng)管E300軟件，自主完成對(duì)網(wǎng)元業(yè)務(wù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)修改和監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)SDH通道保護(hù)鏈和復(fù)用段保護(hù)等配置及性能測(cè)試。

如，對(duì)“二纖雙向通道保護(hù)的配置原理和實(shí)踐”，首先要求學(xué)生理解掌握SDH的復(fù)用結(jié)構(gòu)和過(guò)程，掌握二纖雙向通道保護(hù)的工作原理，要求學(xué)生能夠根據(jù)業(yè)務(wù)，分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析業(yè)務(wù)傳輸過(guò)程，掌握通道保護(hù)配置方法。如圖2所示：

三、“光纖通信”實(shí)踐教學(xué)考核與評(píng)價(jià)

目前，光纖通信實(shí)踐課程的三大模塊采用不同的考評(píng)機(jī)制，主要側(cè)重學(xué)生的實(shí)踐操作能力和過(guò)程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)實(shí)踐結(jié)果的分析能力，注重學(xué)生的創(chuàng)新能力。

在光纖通信實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，實(shí)驗(yàn)成績(jī)考評(píng)是由平時(shí)實(shí)踐操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告組成。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，注重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)結(jié)果的分析及現(xiàn)象總結(jié)、實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生問(wèn)題的解決辦法、對(duì)實(shí)驗(yàn)的新設(shè)想等。

課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的成績(jī)考評(píng)由課程設(shè)計(jì)過(guò)程、測(cè)試（獨(dú)立演示）課程設(shè)計(jì)結(jié)果、課程設(shè)計(jì)報(bào)告和答辯成績(jī)組成。教師根據(jù)學(xué)生實(shí)際操作情況給出過(guò)程成績(jī)，根據(jù)演示過(guò)程和結(jié)果，給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)結(jié)果成績(jī)；根據(jù)設(shè)計(jì)報(bào)告的內(nèi)容和格式規(guī)范，要求課程設(shè)計(jì)報(bào)告格式按照科技論文要求撰寫(xiě)，為學(xué)生將來(lái)做好畢業(yè)論文打下一定的基礎(chǔ)，并給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)；在答辯過(guò)程中，側(cè)重考查學(xué)生的思考和創(chuàng)新能力，以及對(duì)整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，并給出相應(yīng)的答辯成績(jī)。

光纖通信設(shè)備實(shí)踐訓(xùn)練的成績(jī)考評(píng)由實(shí)踐操作，答辯環(huán)節(jié)和實(shí)踐報(bào)告構(gòu)成。注重學(xué)生的實(shí)踐操作能力，對(duì)原理的理解能力，報(bào)告撰寫(xiě)的規(guī)范性。提高學(xué)生在實(shí)踐中理解理論知識(shí)的能力。

四、“光纖通信”實(shí)踐教學(xué)改革成效

通過(guò)對(duì)光纖通信的實(shí)踐體系的結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、考核方式進(jìn)行了一系列的改革，學(xué)生的實(shí)踐效果和質(zhì)量明顯得到了提升。在今后光纖通信的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，只有進(jìn)一步突出工程應(yīng)用實(shí)踐操作能力、強(qiáng)化創(chuàng)新培養(yǎng)特色，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高相關(guān)領(lǐng)域從業(yè)的綜合職業(yè)能力，才能達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)通信專業(yè)人才的目的。

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作者簡(jiǎn)介：姓名： 朱一群 性別：女 學(xué)歷：博士 出生年月： 1977.12 籍貫：安徽黃山；民族：漢職稱： 講師研究方向：網(wǎng)絡(luò)安全與光通信工作單位：上海電機(jī)學(xué)院