《光纖通信》課程多媒體教學(xué)的研究與探索

摘要: 《光纖通信》是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)一門(mén)比較重要的專(zhuān)業(yè)課。本文作者在《光纖通信》教學(xué)過(guò)程中采用多媒體技術(shù)，充分發(fā)揮多媒體的視聽(tīng)優(yōu)勢(shì)，大大增加了教學(xué)的信息量，解決了傳統(tǒng)授課中某些關(guān)鍵概念很難講清楚的瓶頸問(wèn)題。多媒體教學(xué)使得學(xué)生提高了學(xué)習(xí)光纖通信技術(shù)的興趣，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞: 《光纖通信》多媒體教學(xué)教學(xué)研究

一、引言

目前，隨著信息技術(shù)和現(xiàn)代教育技術(shù)的進(jìn)步，以多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的信息化技術(shù)正極大地改變著我們的思維方式與教學(xué)方式，促使教育越來(lái)越走向網(wǎng)絡(luò)化、國(guó)際化和個(gè)性化。與傳統(tǒng)的教學(xué)相比，多媒體信息具有圖、文、聲并茂及動(dòng)畫(huà)效果的特點(diǎn)，將其引入教學(xué)過(guò)程，作為輔助教學(xué)手段，可使抽象的內(nèi)容形象化，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方式在直觀性、立體感及動(dòng)態(tài)效果方面的不足，能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;同時(shí)還能增大課堂教學(xué)容量，提高教學(xué)質(zhì)量。其中，F(xiàn)lash在多媒體教學(xué)課件的制作中扮演著重要的角色。與其它軟件相比，用Flash制作動(dòng)畫(huà)，效果多樣，形象逼真，圖像可任意放大或縮小，不易失真，圖像和聲音配合緊密[1]。

《光纖通信》是我校工程學(xué)院電子系電子信息工程、通信工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課，總學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，26學(xué)時(shí)課堂理論教學(xué)，6學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。主要講授光纖通信基本概念;幾何光學(xué)方法和波動(dòng)理論分析光纖的傳輸原理;光纖色散、光纖損耗及光纖非線性光學(xué)效應(yīng);通信用的光器件;光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī);數(shù)字光纖通信系統(tǒng);光纖通信新技術(shù)(光纖放大器、光波分復(fù)用)。筆者結(jié)合《光纖通信》Flash多媒體課件，介紹在教學(xué)過(guò)程中的一些體會(huì)。

二、利用多媒體課件增大教學(xué)信息量

多媒體課件的載體，除文字外，還有聲音、圖像與圖形、動(dòng)畫(huà)與視頻等多種媒體。在課件的制作中充分運(yùn)用這些媒體，可有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方式中的信息量不足、內(nèi)容陳舊、手段落后等缺陷。例如，本課程第一章在介紹光纖發(fā)展史的時(shí)候，我們充分利用美國(guó)康寧公司網(wǎng)站[2]等網(wǎng)上資源制作flash課件，使以往教學(xué)過(guò)程中枯燥無(wú)味的光纖發(fā)展史生動(dòng)清晰地展示在學(xué)生面前，極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)光纖通信技術(shù)的興趣。圖1展示了本課件中介紹光纖發(fā)展史的一頁(yè)，該頁(yè)來(lái)自美國(guó)康寧公司網(wǎng)站。又如，在第二章介紹光纖的結(jié)構(gòu)之前，給學(xué)生展示光纖的照片，讓學(xué)生對(duì)光纖有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。圖2就是課件中的光纖照片。

圖1光纖的發(fā)展史

圖2光纖的照片

三、發(fā)揮多媒體的視聽(tīng)優(yōu)勢(shì)提高教學(xué)效果

教育心理學(xué)研究表明:在人獲取的外界信息中，83%來(lái)自視覺(jué)，11%來(lái)自聽(tīng)覺(jué)，35%來(lái)自嗅覺(jué)，1.5%來(lái)自觸覺(jué)，1%來(lái)自味覺(jué)[3]。顯然，視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)是獲取信息最可取的方法。因此在課件的設(shè)計(jì)中，教師發(fā)揮多媒體的視覺(jué)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)動(dòng)靜的配合、色彩的和諧調(diào)配、突出概念的特征等方法，可使枯燥的內(nèi)容變得生動(dòng)、活潑、吸引學(xué)生的注意力，從而提高教學(xué)效果。

例如，光源發(fā)光機(jī)理中能級(jí)躍遷這一小節(jié)有自發(fā)輻射、受激輻射和光吸收這三個(gè)概念。處于低能級(jí)E₁上的粒子，在一個(gè)能量為hv=E₂-E₁的外來(lái)光子作用下，粒子吸收外來(lái)光子的能量，從低能級(jí)E₁躍遷到高能級(jí)E₂，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為光吸收。處于激發(fā)態(tài)的粒子是不穩(wěn)定的，在沒(méi)有外界刺激的條件下，也會(huì)自發(fā)的從高能級(jí)E₂躍遷到低能級(jí)E₁，同時(shí)發(fā)射出一個(gè)能量為hv=E₂-E₁的光子，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為自發(fā)輻射。處于高能級(jí)E₂上的粒子，在一個(gè)能量為hv=E₂-E₁的外來(lái)光子刺激下，粒子吸收外來(lái)光子的能量，從高能級(jí)E₂躍遷到低能級(jí)E₁，同時(shí)輻射出一個(gè)能量為hv=E₂-E₁的光子，這個(gè)過(guò)程是在外界條件刺激下產(chǎn)生的，因而稱(chēng)為受激輻射。這三個(gè)概念分別定義了光與物質(zhì)相互作用的三個(gè)過(guò)程，是光源發(fā)光的物理基礎(chǔ)。用傳統(tǒng)的方法來(lái)講授這些內(nèi)容時(shí)，學(xué)生可能只得到抽象的概念，如果將這三個(gè)過(guò)程做成多媒體動(dòng)畫(huà)，在課堂上演示，則既能讓學(xué)生易于理解，又能減輕教師講授的難度，可謂一舉兩得。圖3是其中“受激輻射”動(dòng)畫(huà)演示過(guò)程的截圖。

APD雪崩光電二極管的雪崩現(xiàn)象是一個(gè)教學(xué)重點(diǎn)。雪崩現(xiàn)象可以這樣給學(xué)生解釋:當(dāng)PN結(jié)上加較高的反向電壓時(shí)，耗盡層電壓很強(qiáng)，其中的載流子得到加速，獲得很大的動(dòng)能。它們與半導(dǎo)體晶格碰撞，將束縛在價(jià)帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶，這樣就產(chǎn)生了新的電子-空穴對(duì)，這種現(xiàn)象叫碰撞電離。碰撞電離的反復(fù)循環(huán)使得耗盡層中的載流子數(shù)急劇增加，電流也增大，這就是雪崩現(xiàn)象。如果這樣平鋪直述地講給學(xué)生聽(tīng)，恐怕大多數(shù)學(xué)生無(wú)法理解雪崩現(xiàn)象。其主要原因有兩個(gè)，其一，雪崩光電二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，各個(gè)部分的功能和作用不易掌握;其二，碰撞電離這個(gè)物理概念不易理解。我們采用Flash動(dòng)畫(huà)的形式，將整個(gè)雪崩現(xiàn)象的過(guò)程在課堂上演示，使雪崩光電二極管的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度分布狀況，以及碰撞電離的過(guò)程等知識(shí)點(diǎn)易于被學(xué)生理解和掌握。

四、多媒體課件設(shè)計(jì)與應(yīng)用中注意的問(wèn)題

多媒體課件作為教學(xué)輔助手段引入課堂教學(xué)，使教學(xué)模式、內(nèi)容和形式、課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)以至教育思想和觀念都發(fā)生了重大的變化。但如若設(shè)計(jì)、使用不合理，就不能收到預(yù)期的效果，甚至有可能適得其反。因此，多媒體課件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

1.多媒體課件要緊扣教學(xué)大綱。課件制作的目的主要用于教學(xué)。因此，課件的設(shè)計(jì)應(yīng)該緊扣教學(xué)大綱，選題恰當(dāng)，做到突出重點(diǎn)、分散難點(diǎn)、深入淺出，使學(xué)生易于接受。我們的選題基本是按照目前運(yùn)用的電子信息工程和通信工程專(zhuān)業(yè)光纖通信教學(xué)大綱進(jìn)行的，主要包括光纖結(jié)構(gòu)和特性，光源和光發(fā)射機(jī)，光檢測(cè)器和光接收機(jī)，以及光纖通信系統(tǒng)及新技術(shù)等幾個(gè)部分。因此，在制作課件前要找出每一部分的重點(diǎn)，進(jìn)行解析，針對(duì)學(xué)生的實(shí)際情況，把難點(diǎn)進(jìn)行分散，啟發(fā)學(xué)生積極思維，使學(xué)生易于理解。

2.多媒體課件設(shè)計(jì)要科學(xué)規(guī)范。首先應(yīng)該內(nèi)容正確，術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)，概念清楚。語(yǔ)言文字運(yùn)用要簡(jiǎn)潔、規(guī)范。對(duì)問(wèn)題的闡述，應(yīng)該準(zhǔn)確，邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，具有科學(xué)性。

3.多媒體課件的版面設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)潔大方[4]。表現(xiàn)形式在突出主要特征的前提下，要富有特色，力求避免使用過(guò)于新奇的背景或陪襯轉(zhuǎn)移學(xué)生的注意力，導(dǎo)致喧賓奪主。

4.課件的界面持續(xù)與轉(zhuǎn)換時(shí)間要適當(dāng)。課件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，基本上代替了板書(shū)，要使學(xué)生在課堂上邊看、邊聽(tīng)、邊記，就要求課件的界面持續(xù)與轉(zhuǎn)換時(shí)間要適當(dāng)。倘若節(jié)奏太快，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的思路跟不上、不連續(xù)，久而久之，則會(huì)挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，影響教學(xué)效果。

五、結(jié)語(yǔ)

《光纖通信》多媒體課件已經(jīng)應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，取得了較好的教學(xué)效果。我們認(rèn)為，注重課件制作期腳本內(nèi)容的選材，設(shè)計(jì)思想與學(xué)習(xí)心理相結(jié)合，界面與動(dòng)畫(huà)的構(gòu)思創(chuàng)意與認(rèn)知規(guī)律相結(jié)合，方可使課件的內(nèi)容與形式達(dá)到完善的結(jié)合。應(yīng)用課件需注意根據(jù)課堂環(huán)境，因地制宜地發(fā)揮其作用。

參考文獻(xiàn):

[1]畢靖，張琨，成曉靜.Flash CS3中文版從入門(mén)到精通[M].北京:電子工業(yè)出版社，2008.

[2]http://www.corning.com/index.aspx.

[3]楊玉珍，劉紅云.《電力電子技術(shù)》多媒體課件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2003，(5).

[4]王春恒，王青.用Flash MX制作物理課件的研究與探索[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004，(6).