光纖通信原理“多方位、多層次”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

龔樹鳳 覃亞麗 徐春燕

[摘 要] 通過分析光纖通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革背景，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)平臺以及考核等角度出發(fā)，探索了光纖通信原理“多方位、多層次”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。實(shí)踐表明，多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，軟/硬件和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的融合，以及借助課程視頻、課堂互動、全程實(shí)驗(yàn)考核等方式，提高了學(xué)生的積極性、創(chuàng)新能力和實(shí)踐動手能力，有效改善了實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 光纖通信;實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)方法;實(shí)驗(yàn)平臺

[基金項(xiàng)目] 浙江工業(yè)大學(xué)2017年度創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（PX-44171047）

[作者簡介] 龔樹鳳（1985—），女，河北唐山人，博士，浙江工業(yè)大學(xué)講師，主要從事陣列信號處理、信號檢測、光纖通信研究。

[中圖分類號] TN929.11-4;G642 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）34-0371-02 ? ?[收稿日期] 2020-03-15

光纖通信作為通信和電子類專業(yè)的主干必修課，是一門融合了通信原理、電磁場與電磁波、模擬/數(shù)字電子技術(shù)等理論的多學(xué)科交叉課程。近幾年，隨著光纖通信的快速發(fā)展，光纖通信行業(yè)對同時具備理論知識和實(shí)用技術(shù)的人才需求日益增長，對高校的本科教學(xué)質(zhì)量提出了更高的要求。為了進(jìn)一步提高浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)生的實(shí)踐動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，激勵學(xué)生的自主探索興趣，開發(fā)學(xué)生的探索研究潛能[1]，我校對“光纖通信”課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法、手段、實(shí)驗(yàn)考核與管理等進(jìn)行了“多方位、多層次”的改革與探索。

一、“光纖通信”實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

我?！肮饫w通信”實(shí)驗(yàn)課程以RZ8644型實(shí)驗(yàn)箱為平臺，一方面結(jié)合“光纖通信”理論課程的教學(xué)，一方面讓學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)平臺的模塊進(jìn)行二次開發(fā)，來增強(qiáng)學(xué)生對理論知識的理解及應(yīng)用能力。從近幾年的教學(xué)效果來看，學(xué)生基本掌握一定的操作技能，具備一定的應(yīng)用能力，但仍舊存在不足。實(shí)驗(yàn)箱作為主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備存在封裝性強(qiáng)，不利學(xué)生深入理解光纖通信系統(tǒng)組成與設(shè)計的弊病;目前安排8學(xué)時實(shí)驗(yàn)，學(xué)生僅能完成2個基礎(chǔ)型、3個綜合型和1個設(shè)計型實(shí)驗(yàn)，未能充分利用實(shí)驗(yàn)箱資源;教學(xué)手段單一化，以教師先講原理為主，然后學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書“插跳線，看波形”“照本宣科”地來進(jìn)行操作，缺乏互動思考。學(xué)生處于被動地位，難以充分調(diào)動學(xué)生積極創(chuàng)造性，阻礙了實(shí)踐應(yīng)用能力的提高。

二、教學(xué)改革方法和措施

（一）多層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的建設(shè)

“光纖通信”是一門理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程，尤其實(shí)踐教學(xué)對于學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力和開拓能力等培養(yǎng)具有極重要的作用[2]。為了能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決、分析問題，突出課程實(shí)踐特色，最初設(shè)置8學(xué)時課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，如表1所示。

考慮到對人才的需求，我校在原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)上，遵循“基礎(chǔ)型、基礎(chǔ)綜合型、綜合設(shè)計型、探索創(chuàng)新型”的多層次實(shí)踐教學(xué)設(shè)計思想[3-5]，使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用所學(xué)理論和方法，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了改進(jìn)，增設(shè)了表2中的選做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可根據(jù)自身能力來選擇相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。從而，必做和選做實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，加強(qiáng)構(gòu)建了“基礎(chǔ)型、基礎(chǔ)綜合型、綜合設(shè)計型、探索創(chuàng)新型”的多層次實(shí)踐教學(xué)體系。

（二）教學(xué)方法的研究與改革

針對原實(shí)驗(yàn)的教學(xué)僅采用PPT和板書講解，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中反映有些問題不夠形象，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效率低的問題，改進(jìn)了原有教學(xué)方法。通過拍攝短視頻，將實(shí)驗(yàn)箱的具體介紹、實(shí)驗(yàn)儀器的使用以及選做的內(nèi)容、注意事項(xiàng)、重/難點(diǎn)等提前發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，讓學(xué)生提前了解實(shí)驗(yàn)及儀器設(shè)備，加強(qiáng)預(yù)習(xí)，以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率。同時，為了進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐能動性，課堂積極性，積極做到“用理論指導(dǎo)實(shí)踐，用實(shí)踐檢驗(yàn)理論”[6]，要求學(xué)生在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)時要提出若干問題，同學(xué)和教師在實(shí)驗(yàn)過程中互相解答。

（三）多方位平臺的建設(shè)與改革

考慮到硬件資源內(nèi)容有限，引入光通信仿真軟件Optisystem[7]，利用其豐富的組件庫和良好的圖形界面，實(shí)現(xiàn)器件級到系統(tǒng)級的仿真，開設(shè)了一系列現(xiàn)有硬件資源難以實(shí)現(xiàn)或者成本過高的光纖通信實(shí)驗(yàn)，比如光纖非線性、8波分的DWDM系統(tǒng)、EDFA增益的優(yōu)化等仿真實(shí)驗(yàn)，利用軟件內(nèi)的各觀察儀器對各模塊或器件進(jìn)行測試演示，深化學(xué)生對通信系統(tǒng)及各組件的理解。

同時，為了實(shí)現(xiàn)硬件資源和軟件資源的共享，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)了光纖通信網(wǎng)絡(luò)課程，將實(shí)驗(yàn)的軟/硬件平臺實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容等各PPT、視頻資源均發(fā)布在該網(wǎng)絡(luò)平臺上，供學(xué)生查詢、學(xué)習(xí)。從而形成一套集硬件平臺、軟件平臺和網(wǎng)絡(luò)平臺相融合的多方位平臺體系，服務(wù)指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生積極性和實(shí)驗(yàn)效率，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和實(shí)踐動手能力。

（四）全程實(shí)驗(yàn)考核

為了檢驗(yàn)學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)教師會針對每一個學(xué)生進(jìn)行相關(guān)問題的提問，對學(xué)生當(dāng)場的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行打分，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報告，并考慮選做實(shí)驗(yàn)情況，給出最終的實(shí)驗(yàn)考核成績。通過實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中和實(shí)驗(yàn)后考核的結(jié)合，較好地做到全程性考核，充分體現(xiàn)過程評價與目標(biāo)考核相結(jié)合的原則，可以比較客觀、全面地評價學(xué)生成績，同時可督導(dǎo)學(xué)生平時的學(xué)習(xí)。

三、結(jié)語

課題組教師從課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)平臺以及考核模式的建設(shè)等幾方面入手，遵循“多方位、多層次”的實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)思想，注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)化，注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)生能力的匹配度，加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)多媒體視頻、課件的制作力度，加強(qiáng)軟件、硬件平臺和網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)，積極改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核模式，突出本課程重實(shí)踐、強(qiáng)能力的培養(yǎng)特色。實(shí)踐表明，通過實(shí)驗(yàn)課程的一系列改革，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生對光纖通信系統(tǒng)的理解，取得了較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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