光纖通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐

黃洪旭

摘 要： 本文從光纖通信實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)光纖通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行分析和研究。從實(shí)施情況看，需要將實(shí)驗(yàn)成績、實(shí)驗(yàn)管理和實(shí)驗(yàn)手段結(jié)合起來，從而取得較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： 光纖通信 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 實(shí)驗(yàn)管理 教學(xué)方法 成績考核

1.引言

《光纖通信》是高等學(xué)校電子信息工程、通信工程等專業(yè)的專業(yè)必修課程，其目的是培養(yǎng)具有光纖通信理論和一定操作能力的技術(shù)人才。該課程主要講述光纖的傳輸理論、光纖通信系統(tǒng)的組成及工作原理、光纖通信的新技術(shù)等。由于光纖通信以光為載體實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，區(qū)別于傳統(tǒng)以電信號(hào)為載體的有線通信技術(shù)，為了讓學(xué)生更好地理解光纖通信的教學(xué)內(nèi)容，并為以后從事相關(guān)技術(shù)工作奠定一定的基礎(chǔ)，通常在開設(shè)理論課的同時(shí)，也會(huì)開一定課時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程。下面我就《光纖通信》實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)教學(xué)中的一些問題進(jìn)行研究和探討。

2.光纖通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹

我校采用的光纖通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為RC-GT-Ⅲ（+）型光纖通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。其系統(tǒng)含1310nm和1550nm兩大模塊，相當(dāng)于一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱上有兩個(gè)光端機(jī)，可以獨(dú)立做兩個(gè)波長的光纖通信實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)箱系統(tǒng)包含的模塊如下：

（1）信源/信宿模塊。

包括模擬信號(hào)源、固定速率數(shù)字信號(hào)源、電話接口、視頻接口、計(jì)算機(jī)接口、眼圖模塊。

（2）編譯碼模塊。

包括PCM編譯碼模塊、CMI編譯碼模塊、HDB3編譯碼模塊各兩個(gè)。

（3）時(shí)分復(fù)用/解復(fù)用模塊。

包括固定速率和變速率時(shí)分復(fù)用解復(fù)用模塊。

（4）光發(fā)送/接收模塊。

包括1310nm和1550nm兩個(gè)波長的光發(fā)送和接收模塊。

（5）輔助和二次開發(fā)模塊。

輔助模塊包括電源、時(shí)鐘模塊，可以基于CPLD/FPGA進(jìn)行二次開發(fā)。

該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需配套的其他設(shè)備包括20MHz通用示波器、功率計(jì)、光纖活動(dòng)連接器（光纖跳線）、FC-FC型WDM波分復(fù)用器、衰減器、誤碼測(cè)試儀等。

3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的確定

《光纖通信》實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是根據(jù)本學(xué)院開課情況和實(shí)驗(yàn)室條件確定的。

（1）開課情況。

學(xué)院通信工程和電子信息工程開通《光纖通信》理論和實(shí)驗(yàn)課。通信工程專業(yè)該課程為必修課，實(shí)驗(yàn)課時(shí)為16課時(shí)，共8次課，電子信息工程專業(yè)該課程為8課時(shí)，4次課。開展實(shí)驗(yàn)課教學(xué)時(shí)，以24～30人左右為一組同時(shí)進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)。

（2）實(shí)驗(yàn)室條件。

光纖通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱16套及一些配套的儀器。沒有計(jì)算機(jī)，也沒有多媒體。

（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的確定。

要讓學(xué)生熟悉光纖通信的整個(gè)流程，同時(shí)熟悉各模塊組成的原理。從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書提供的29個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們確定通信工程專業(yè)和電子信息工程專業(yè)各自的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如表1所示。

表1 光纖通信實(shí)驗(yàn)課選取的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

固定速率時(shí)分復(fù)用解復(fù)用實(shí)驗(yàn)演示通信中的信源部分及多路的合一和分離；光纖通信線路碼實(shí)驗(yàn)演示通信中的編碼過程；P-I特性曲線實(shí)驗(yàn)則讓學(xué)生理解激光器的工作原理和調(diào)制特性；數(shù)字模擬電光光電轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)則讓學(xué)生掌握光纖通信的整個(gè)傳輸過程。對(duì)通信工程專業(yè)來說，眼圖觀測(cè)實(shí)驗(yàn)觀察整個(gè)系統(tǒng)傳輸性能；波分復(fù)用實(shí)驗(yàn)演示波分復(fù)用在光纖的應(yīng)用過程；綜合性光纖通信實(shí)驗(yàn)將電話語音、WDM在一起完成的綜合性光纖通信實(shí)驗(yàn)。

4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展

我校光纖通信課程安排在大三下學(xué)期和大四上學(xué)期。這個(gè)時(shí)候?qū)W生不是考慮考研就是考慮工作，學(xué)習(xí)態(tài)度遠(yuǎn)不如低年級(jí)。實(shí)驗(yàn)中必須考慮這個(gè)問題。經(jīng)過幾年探索，筆者將實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)管理和成績考核綜合起來實(shí)施取得了較好的教學(xué)效果。

（1）將平時(shí)實(shí)驗(yàn)納入實(shí)驗(yàn)成績考核范圍，并占據(jù)60%以上的比重。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考核方式里，學(xué)生成績主要通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)考試或者二者兼顧進(jìn)行評(píng)定。平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績的比重不大，一般用來規(guī)范學(xué)生是否到課。由于平時(shí)實(shí)驗(yàn)做得好壞對(duì)總成績沒有什么影響，導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生平時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)候態(tài)度隨意。

針對(duì)這種情況，筆者將平時(shí)實(shí)驗(yàn)的成績考核比重增加到實(shí)驗(yàn)總成績的60%以上。通信工程8個(gè)實(shí)驗(yàn)每個(gè)實(shí)驗(yàn)8分，共計(jì)64分，實(shí)驗(yàn)報(bào)告每個(gè)實(shí)驗(yàn)4分共32分，另外4分作為平時(shí)綜合表現(xiàn)優(yōu)異的特殊加分，總計(jì)100分。電子信息工程4個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)15分，共計(jì)60分。實(shí)驗(yàn)報(bào)告每個(gè)實(shí)驗(yàn)8分，共計(jì)32分，剩余8分根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)進(jìn)行加分。

自從平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績比重增加后，學(xué)生實(shí)驗(yàn)態(tài)度明顯有了好轉(zhuǎn)。

（2）將平時(shí)成績適度量化，嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)管理。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過程，教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)介入很少。學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室后隨機(jī)選擇實(shí)驗(yàn)箱，隨機(jī)進(jìn)行組合開展實(shí)驗(yàn)，隨意搬動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。結(jié)果，實(shí)驗(yàn)室秩序混亂，實(shí)驗(yàn)設(shè)備容易損壞，實(shí)驗(yàn)效果不佳。

針對(duì)這種情況，筆者采取了一系列措施進(jìn)行規(guī)范。首先是學(xué)生定組、定位、定箱。學(xué)生第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)完成自動(dòng)組合和實(shí)驗(yàn)箱選擇后，其組別、位置和實(shí)驗(yàn)箱就固定下來。這樣實(shí)現(xiàn)學(xué)生和實(shí)驗(yàn)箱的綁定管理。學(xué)生需要對(duì)實(shí)驗(yàn)箱及其他相關(guān)設(shè)備承擔(dān)起一定的保管責(zé)任。造成實(shí)驗(yàn)箱損壞的同學(xué)視情況扣除一定的實(shí)驗(yàn)成績。

其次要求學(xué)生遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)范。實(shí)驗(yàn)過程中如設(shè)備問題需要換實(shí)驗(yàn)箱，需要?jiǎng)e組同學(xué)完成之后接手，并且人動(dòng)箱不動(dòng)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成后將實(shí)驗(yàn)器材收拾如初，經(jīng)老師檢查后方能離開。

再次，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都需要老師檢查后通過才能完成，教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況給予實(shí)驗(yàn)成績。

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)以圖解、問題引導(dǎo)和答疑、提問考察等方式促使學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)前將實(shí)驗(yàn)?zāi)K和連線圖畫到黑板上對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解。這樣學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)情況有直觀印象，節(jié)省學(xué)生按照書上實(shí)驗(yàn)步驟連線所用的時(shí)間。講解中除了對(duì)實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)進(jìn)行提醒外，還設(shè)置問題引導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)思考，從而讓學(xué)生加深對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解，實(shí)驗(yàn)中和學(xué)生互動(dòng)答疑。最后檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行成績?cè)u(píng)定時(shí)，用提問考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)認(rèn)真情況。

采用上述措施后，實(shí)驗(yàn)情況大大改善。首先，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)有了動(dòng)力，實(shí)驗(yàn)態(tài)度認(rèn)真，實(shí)驗(yàn)效果顯著；其次，實(shí)驗(yàn)秩序井然，實(shí)驗(yàn)氛圍濃厚；再次，實(shí)驗(yàn)設(shè)備性能保存良好，實(shí)驗(yàn)有了保障。幾年下來16臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱12臺(tái)可以做實(shí)驗(yàn)，保證了實(shí)驗(yàn)所需，好于其他專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)箱。

當(dāng)然，代價(jià)也是有的，那就是教師付出額外精力和時(shí)間。

5.結(jié)語

經(jīng)過幾年探索，將實(shí)驗(yàn)成績、實(shí)驗(yàn)管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合起來開展教學(xué)，能夠取得較好的教學(xué)效果。雖然取得了一定的成效，但仍然存在諸多需要改善的地方。首先，改善實(shí)驗(yàn)條件，如增加電腦和多媒體設(shè)備，延長實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間。其次，開發(fā)一些設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。最后，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考試，防止部分學(xué)生渾水摸魚。

參考文獻(xiàn)：

[1]周建華，邱琪，周曉軍.《光纖通信》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討.電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)（社科版），2003（02）：89-91+100.

[2]龍青云等.光纖通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題及其對(duì)策.韶關(guān)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007（09）.

[3]王文珍.光纖通信實(shí)踐教學(xué)探索.中國電力教育，2013（01）：134+147.

[4]曹雪，李新營.《光纖通信》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化探討.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013（01）：97-99.