電子信息工程專業(yè)的光纖通信課程教學(xué)方法探析

孟曉兵

摘 要： 光纖通信課程是電子信息工程專業(yè)的一門必修課，涉及到的知識點(diǎn)較多，學(xué)生理解起來比較困難，需要教師采用科學(xué)合理的教學(xué)方法，幫助學(xué)生更加深入的理解知識內(nèi)涵，確保學(xué)生能夠掌握光纖通信技術(shù)要點(diǎn)，以便于后續(xù)教學(xué)工作的順利開展。本文將對光纖通信課程的發(fā)展歷程加以探析，并著重論述電子信息工程專業(yè)中光纖通信課程的有效教學(xué)方法，以期大幅度提高教學(xué)質(zhì)量，從而促進(jìn)學(xué)生理論知識和實(shí)踐能力的協(xié)調(diào)全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 電子信息工程專業(yè)；光纖通信課程；教學(xué)方法

引言：光纖通信課程是計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子學(xué)、通信工程等多門學(xué)科融合而成的綜合性課程，對學(xué)生的專業(yè)知識水平和實(shí)踐能力水平都提出了較高的要求，如果學(xué)生對光纖通信課程的重視度不足，沒有學(xué)好相關(guān)知識內(nèi)容，那么他們的基礎(chǔ)就會不牢靠，在學(xué)習(xí)其他課程時也會遇到各種各樣的阻礙，之于學(xué)生綜合素質(zhì)能力的發(fā)展是極為不利的。為了保證學(xué)生能夠獲得良好的就業(yè)前景，必須大力實(shí)施光纖通信課程的改革，教師應(yīng)運(yùn)用多樣化的教學(xué)方法來降低教學(xué)難度，以獲得更加理想的教學(xué)效果。

一、光纖通信技術(shù)簡介

光通信技術(shù)誕生于19世紀(jì)80年代，在誕生初期沒有得到人們的關(guān)注，這種情況直到第一臺紅寶石激光器研發(fā)出來以后才得到轉(zhuǎn)變，人們認(rèn)識到了光通信具有的重大優(yōu)勢，真正將對光通信的研究提上了日程，隨后在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改良，進(jìn)而發(fā)明了其他類型的激光器，為通信事業(yè)的發(fā)展拉開了全新的篇章。與激光相比，以光纖為傳輸介質(zhì)產(chǎn)生的損耗較低，使用壽命得到了極大的延長，更為符合通信工程的實(shí)際需求，光纖通信在市場中占有的比重也越來越大，其給運(yùn)營商帶來的利益十分的可觀。經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展，光纖通信技術(shù)已經(jīng)在通信工程中占據(jù)了主導(dǎo)地位，越來越多的專家和學(xué)者投身于光纖通信技術(shù)的研究之中，高校也專門開設(shè)了光纖通信課程，無不說明光纖通信技術(shù)具有著廣闊的發(fā)展前景，學(xué)好該門技術(shù)對學(xué)生的就業(yè)必然大有助益。

二、光纖通信課程的教學(xué)策略

光纖通信課程可以分為理論和實(shí)驗(yàn)兩個部分，每個部分包含的教學(xué)內(nèi)容有所不同，采用的教學(xué)方法也要具有差異性，下面將對光纖通信課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)要點(diǎn)加以闡述。

1、光纖通信課程的理論教學(xué)

一般來說，理論課程在整個光纖通信課程的教學(xué)中大致要占32課時，具體要講述四個方面的內(nèi)容，按照由淺入深、層層遞進(jìn)的方式進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，以提高教學(xué)效率，達(dá)到溫故而知新的效果。

（1）光纖通信技術(shù)的基礎(chǔ)

光纖通信技術(shù)的基礎(chǔ)知識需要講解6個課時，主要是介紹光纖通信技術(shù)的發(fā)展史、應(yīng)用現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，教師要將這部分內(nèi)容講的妙趣橫生，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這樣學(xué)生才能以飽滿的熱情投入到接下來的課程學(xué)習(xí)中。可以借助多媒體設(shè)備來播放各個時期的光纖通信技術(shù)產(chǎn)品，將各種傳輸介質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，最終得出光纖通信技術(shù)得以廣為應(yīng)用的原因所在。其中，麥克斯韋方程應(yīng)作為此階段教學(xué)的重點(diǎn)，要從電磁場和電磁波的理論延伸到對麥克斯韋方程的介紹上，力爭將光纖通信技術(shù)的基礎(chǔ)知識講的淺顯易懂，增加學(xué)生對技術(shù)的了解程度，為下一階段的教學(xué)打好基礎(chǔ)。

（2）光纖通信器件技術(shù)基礎(chǔ)

光纖通信器件有基本光纖器件、光學(xué)濾波器、光纖放大器和半導(dǎo)體光電子器件，在每個類別下還包含著多種器件，學(xué)生要掌握的知識有每種光纖器件的名稱、結(jié)構(gòu)、原理、參數(shù)，還要對光纖器件的應(yīng)用范圍予以明確。鑒于這部分知識比較龐雜，學(xué)生需要記憶的內(nèi)容較多，教師可以將教學(xué)內(nèi)容制作成動畫和視頻，在課堂上進(jìn)行演示，不僅能夠活躍課堂氛圍，還能夠牢牢吸引學(xué)生的課堂注意力，給予學(xué)生感官上的刺激，大大加深了學(xué)生對光纖器件的印象。光纖通信器件的講解通常需要8課時左右。

（3）光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)

光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)是光纖通信課程的核心，需要學(xué)生明確三個重要內(nèi)容，即光纖傳輸系統(tǒng)、光纖通信網(wǎng)和全光網(wǎng)技術(shù)，同樣的，每項(xiàng)技術(shù)中都包含有若干個知識點(diǎn)。首先，在光纖傳輸系統(tǒng)的講解中，需要掌握光纖傳輸系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，了解各個器件的工作原理，學(xué)會設(shè)計(jì)系統(tǒng)并能夠?qū)ο到y(tǒng)性能進(jìn)行準(zhǔn)確的評估。其次，光纖通信網(wǎng)的教學(xué)中，對于通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、傳輸模式以及網(wǎng)絡(luò)的管理、保護(hù)、恢復(fù)都應(yīng)加以細(xì)致的解讀。最后，全光網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)中需要涵蓋各種光網(wǎng)絡(luò)的管理和安全問題，采用PPT進(jìn)行輔助教學(xué)，用圖形圖像來替代文字，教學(xué)效果將會得到進(jìn)一步的加強(qiáng)，這一環(huán)節(jié)總共占14課時。

（4）光纖與光纖通信系統(tǒng)測量

這是理論教學(xué)的最后一個部分，剩余的4個課時全部用來講述光纖通信工程實(shí)施過程中常用的儀器和設(shè)施，這些設(shè)備中的大多數(shù)都會在接下來的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有著重要的應(yīng)用，會讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)教學(xué)有個大致的認(rèn)識，學(xué)會各種檢測儀器的使用方法，為實(shí)驗(yàn)做好充分的準(zhǔn)備，這樣在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時就不會感到手足無措了。

2、光纖通信課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

光纖通信課程中共設(shè)置7個實(shí)驗(yàn)，占16學(xué)時，目的在于增加學(xué)生對光纖通信系統(tǒng)器件和系統(tǒng)運(yùn)行原理的認(rèn)識，為學(xué)生自主設(shè)計(jì)光纖通信系統(tǒng)創(chuàng)造有利的條件，實(shí)驗(yàn)課程的具體安排如下所示：

（1）插入法測光纖的平均損耗系數(shù)（2課時）。采用插入法測量待測光纖在1310nm和1550nm處的平均損耗系數(shù)，掌握插入法測量光纖損耗系數(shù)的原理，熟悉光纖多用表的使用方法。

（2）光時域反射計(jì)（OTDR）測光纖鏈路特性（2課時）。光時域反射計(jì)是比較常用的實(shí)驗(yàn)器件，需要對其工作原理和使用要點(diǎn)加以熟悉，能夠準(zhǔn)確操作儀器進(jìn)行光纖鏈路的測量，確定光纖的平均損耗、接頭損耗、光纖長度和故障點(diǎn)位置。

（3）光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及其誤碼率測量（2課時）。構(gòu)建1310nm/1550nm光纖波分復(fù)用系統(tǒng)并測試其誤碼率，了解光波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)組成熟悉誤碼、誤碼率的概念及其測量方法。

（4）數(shù)字光纖通信系統(tǒng)信號眼圖測試（3課時）。本實(shí)驗(yàn)需要使用數(shù)字示波器和誤碼儀，應(yīng)明確數(shù)字光纖通信系統(tǒng)信號眼圖的產(chǎn)生原理，能夠通過眼圖來得出系統(tǒng)性能，其中眼圖是借助數(shù)字示波器來觀察的，需要對該器件進(jìn)行不斷的調(diào)試，以得到最佳的眼圖質(zhì)量。

（5）光纖切割與焊接技術(shù)演示實(shí)驗(yàn)（2課時）。全自動熔接機(jī)使用之前，教師要先講解光纖的結(jié)構(gòu)和光纖電弧放電焊接原理，并給學(xué)生進(jìn)行演示，再讓學(xué)生自己操作，直到學(xué)生能夠用該設(shè)備進(jìn)行光纖熔接為止。

（6）光纖光柵光譜特性測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（3課時）。實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備為PC光譜儀和光環(huán)行器，學(xué)生應(yīng)能夠明確設(shè)備和器件的功能，對其進(jìn)行正確的使用，藉此來構(gòu)建測試系統(tǒng)，對光纖光柵的光譜特性進(jìn)行測試，最終得到光環(huán)行器的各項(xiàng)損耗數(shù)據(jù)。

（7）光帶通濾波器的設(shè)計(jì)（2課時）。測量光耦合器的插入損耗、分光比和附加損耗等參數(shù)；利用光耦合器或者光環(huán)行器和光纖光柵設(shè)計(jì)光帶通濾波器。了解2X2光耦合器的工作原理，了解光耦合器各項(xiàng)參數(shù)的測試方法。

總而言之，光纖通信技術(shù)在各個領(lǐng)域中起到了至關(guān)重要的作用，其發(fā)展前景不可限量，國家急需大批的相關(guān)專業(yè)人才，作為電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，不僅要了解光纖通信技術(shù)的發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢，更要具備較高的知識水平和技術(shù)水平，這樣才能在步入工作崗位以后出色的完成工作任務(wù)，為我國通信事業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展貢獻(xiàn)出最大的智慧和力量?！?/p>

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