《光纖通信》課程實驗的互動式教學初探

摘要: 為了提高目前《光纖通信》課程實驗的教學效果，本文作者在《視頻光纖傳輸》實驗教學中采用互動式教學方法，同時利用多媒體教學手段進行了教學改革初探，結果提高了學生的實驗興趣，加深了學生對實驗的理解。由此可以看出互動式教學方法在實驗課程中的必要性。

關鍵詞: 《光纖通信》課程實驗《視頻光纖傳輸》互動式教學多媒體教學

光纖通信是通信技術新的重要發展方向，與傳統的通信技術相比具有信息容量大、抗電磁干擾、保密性好等明顯的優勢。上世紀90年代中后期以后，我國的光纖通信技術迅速發展，目前其已經成為社會信息基礎設施中不可缺少的一部分，廣泛應用于各個領域。

光纖通信這一高新技術的發展，不僅需要通信領域的專業人士，而且需要大批光學和光電子領域的技術人員共同奮斗，因此，近年來我國許多高校的通信相關專業都陸續開設了光纖通信課程[1，2]。我校的光信息科學與技術專業為適應市場需求，結合本專業的特色，將《光纖通信》設立為專業必修課程，課程涵蓋理論與實驗兩大部分。《光纖通信》是一門技術性較強的課程，開設實驗的目的是讓學生在系統學習光纖通信系統的基本原理、基本概念、基本技術和基本分析設計方法的基礎上親自動手，掌握光纖通信系統的基本組成和設計原理。實用化的光纖通信設備造價高昂，一般高校無法實現其基本配置，多數高校采用實驗室適用的光纖通信實驗箱作為主要實驗設備。我校選用了眾友科技有限公司設計研發的ZY12OFCom23BH1型光纖通信實驗箱，該實驗箱融合了當今的光通信技術發展的新技術和新器件，為學生理解光纖通信系統提供了較好的實驗平臺。

盡管采用光纖通信實驗箱是目前解決開設《光纖通信》課程實驗的最優方案，但是筆者經過多年的實踐教學發現，以實驗箱作為主要實驗設備存在封裝性強，不利于學生深入理解光纖通信系統組成與設計的弊病，有時學生在實驗完成后還不清楚系統的基本原理。為此，筆者在實驗中采用多媒體教學手段，以互動式教學形式為主，進行了教學試驗。筆者以《視頻光纖傳輸》實驗為例，講述了具體教學過程，希望為國內同行提供一種新的《光纖通信》課程實驗教學模式，以彌補目前實驗箱的教學缺憾，提高教學效果。

作為課程初期的一個基礎實驗，《視頻光纖傳輸》的主要實驗目的是讓學生了解光纖通信系統的應用，并通過合理選取核心器件搭建能夠傳輸視頻的光纖系統。筆者將整個課程分為兩個階段，即基礎實驗階段和提高實驗階段。其中，基礎實驗階段為實驗講義中的基本內容，而提高實驗階段則需要發揮學生主觀能動性設計實驗步驟。

1.基礎實驗階段

課程首先展示學生熟悉的兩個應用領域——電話和MSN聊天(見圖1)。筆者通過明確這兩個應用是在光纖通信系統中完成的，激發學生搭建系統的興趣，進而提出本實驗的目的和任務。

明確任務后，引導學生運用理論知識選擇系統核心器件，圖2所示即為通過電子課件展示出的需要搭建的系統原理圖。對于發送端的器件選擇包括信源、調制器和載波源。

第一步，筆者提問:請大家考慮信源該如何選擇呢?信源的功能是把原始信號轉換成電信號，今天我們的任務是傳輸視頻，信源的作用就是采集視頻流，大家想，我們應該選用什么設備作為信源呢?學生說出CCD、數碼相機、攝像頭等設備，于是筆者在實驗配件箱中選擇了小攝像頭。第二步，筆者提問:調制器有兩種——模擬調制器和數字調制器。大家知不知道小攝像頭采集到的視頻流，不經過任何處理，是模擬信號還是數字信號呢?學生根據已有知識回答:是模擬信號，于是筆者確定了選用模擬調制器。第三步，筆者提問:光纖通信系統中常用的載波源有哪些呢，在本實驗中應該選擇哪種呢?盡管學生知道LD和LED是系統常用載波源，但是出于性能的考慮，認為應該選擇LD。這時筆者引導:LD的各項指標確實優于LED，但最好的是否是最適合的呢?想想我們這個實驗需要傳輸的數據量的大小，需要傳輸的距離，等等。這時，學生理解了在該實驗任務下選擇LED是更恰當的。由此完成了發送端的器件選擇。在接收端筆者也進行了同樣的互動式教學，引導學生進行正確的選擇。完成器件選擇任務后，筆者在課件上展示本實驗要用到的傳輸模塊(見圖3)，開始實驗。

2.提高實驗階段

為了考查學生對系統搭建的掌握情況，筆者又提出了進一步的實驗要求:利用現有的設備，讓圖像傳輸在更遠距離實現。這個實驗任務在實驗講義中沒有，學生只有真正理解了前述實驗原理，才能完成這一任務。

在基礎實驗階段，視頻傳輸由于是在同一臺實驗箱上完成的，因此傳輸距離有限。根據筆者提出的要求，學生經過分組討論后，得出了結論:將兩臺實驗箱聯用。學生一致認為可行，于是進行了實驗驗證。由于有了基礎實驗階段的搭建經驗，學生多數可以順利搭建系統，完成視頻傳輸實驗。

在這個實驗環節中，從實驗設計到系統搭建都是學生獨立完成的，學生一方面加強了對視頻傳輸系統的理解，另一方面激發了探索欲，進而增強了掌握本門課程的信心。

通過對比試驗，筆者發現本方法與直接給出實驗步驟的傳統教學方法相比有以下幾點優勢:(1)學生實驗積極性明顯提高;(2)學生在理論課堂上學習的基本理論得到了鞏固和應用;(3)學生對如何選擇器件、搭建光纖視頻傳輸系統有更深入的理解。

總之，互動式教學在《光纖通信》課程實驗中發揮了很好的作用，極大地彌補了實驗環節呆板，學生只關注結果而不重視過程、對系統原理無法深入了解等問題。再配合多媒體教學手段，學生能清晰明了地完成實驗任務，達到實驗目的。

參考文獻:

[1]劉增基，周洋溢，胡遼林，周綺麗.光纖通信[M].西安:西安電子科技大學出版社，2005.

[2]陳才和.光纖通信[M].北京:電子工業出版社，2004.

華南農業大學教學改革項目資助(No.jg09084)