《光纖通信》課程教學改革與實踐

駱 文,張慶堂 (武漢工程大學理學院,湖北武漢430070)

光纖通信是現代通信網的三大支柱之一 (其余兩大支柱分別是衛星通信和無線電通信)。近年來,光纖通信發展迅速,深刻地改變了電信網的面貌,成為現代信息社會最堅實的基礎[1]。

《光纖通信》是為光信息專業學生開設的專業課程,集中了材料、通信、電子、固體物理、量子力學等眾多學科內容,具有涉及內容廣、理論基礎深、知識更新快、理論與實際聯系緊密等特點。在開設光纖通信這門課程時,需要根據該課程的特點,合理安排課程內容,既抓住重點,又要更新相關知識點,使內容不至于太陳舊,以便跟上新技術的發展進程。因此,對 《光纖通信》課程教學進行改革勢在必行。筆者結合教學實踐,對 《光纖通信》課程的教學改革進行探討。

1 理論教學改革

《光纖通信》課程應分為4大塊:光纖傳輸理論、光器件、光纖通信系統、光纖通信新技術。這幾部分內容各有特點,在教學時可根據不同教學內容采用不同的教學方法和手段,以便讓學生更容易接受并掌握知識。

光纖傳輸理論涉及到較多的電磁場和電磁波方面的知識,內容抽象、公式復雜,如光在光纖中傳輸的波動原理,其公式推導非常繁瑣抽象,致使學生理解起來非常困難。這就需要教師具備很深厚的物理與數學功底,在課前做好充分的知識儲備,精心備課,才能夠在講授時得心應手。建議在教學過程中引入計算機輔助教學,如采用Matlab軟件將其中的數學推導及分析過程簡化,使相應分析以實體形象具體地展現給學生;同時將教材中的一些圖形制作成Flash動畫,使學生能夠理解其中抽象的理論知識。

光器件部分主要涉及光纖通信中使用的光開關及其陣列、組合型光無源器件、光纖光柵、光纖激光器、光纖放大器、全光波長變換器、MEMS器件、光電集成器件等。因而對光器件部分的講授應盡量采取理論聯系實際的教學方式。由于經費緊張,在實驗室沒有購買上述相關光器件的情況下,可以通過多媒體手段向學生展示各類光器件的外觀及應用情況,以彌補學生沒有感性認識的缺憾。此外,在教學過程中應著重介紹這些光器件的近期研發現狀及未來發展趨勢。

近年來,光纖通信的發展日新月異,其新技術層出不窮,如果教師只局限于書本上的內容,就無法拓展學生的知識眼界。因此,建議在教學過程中采用如下方式:①將搜集到的光纖通信新技術資料以多媒體方式向學生講授和展示,使學生對該部分內容有具體的了解。②將學生分成若干小組,每個小組收集不同的光纖通信新技術內容,然后每個小組選派一個代表,由這些代表向全班同學介紹其 “研究”成果。這種方法可以培養學生的團隊精神、激發學生自主學習的意識。

2 實驗教學改革

《光纖通信》實驗是課堂理論教學的重要補充,其內容的選取既要與相關理論緊密聯系,又要便于進行演示實驗或學生實驗,使學生通過實驗牢固掌握相關理論知識。

首先,應適當開設一些驗證型實驗,通過驗證型實驗使學生牢固掌握理論知識和熟悉使用基本的常用儀器,為進行綜合型實驗打下堅實的基礎。其次,應鼓勵有興趣的學生利用現有實驗室資源進行設計型實驗。如利用光纖通信實驗箱上的CPLD模塊進行二次開發,這樣可以提高學生參與實驗的積極性,進一步鍛煉學生的動手能力。此外,在實驗教學中應使用光纖通信系統仿真軟件進行仿真實驗。隨著信息科學的迅速發展,用于研發、測試的儀器更新速度加快,技術含量提高,儀器價格越來越昂貴,采用光纖通信系統仿真實驗可以在一定程度上彌補儀器設備的不足[2]。在仿真實驗中,學生可以隨意調整仿真波形的幅度、頻率和相位,隨意添加噪聲的大小等,對大到整個傳輸系統、小到一個器件進行優化設計和性能仿真,直觀地模擬信息在光纖通信中傳輸的整個過程。采用仿真實驗便于學生觀察和學習,有利于培養學生的動手能力和創新思維。

3 考試方式改革

目前 《光纖通信》課程考試主要通過理論考試確定學生的學科成績。針對這種重理論輕實踐的不良狀況,因而要加大實驗成績的比重,讓實驗成績 (操作技能+實驗報告)占學生期末總成績的20%。此外,傳統理論考試中計算題型多而綜合分析題型少,因而在強調考核基本概念和基本原理的同時,加大綜合分析題型的比重。這樣在試卷中各種題型權值配置比較合理,能夠科學客觀地反映學生的學習水平。

4 結 語

針對 《光纖通信》課程教學,在理論和實驗教學以及考試方式上提出了相關改革措施,通過優化教學方法和創設多樣化的實踐環境,對提高學生分析和解決問題的能力、培養學生的創新意識有重要作用。教學實踐表明,《光纖通信》課程教學改革與實踐受到學生歡迎,效果良好。

[1]王輝.光纖通信 [M].北京:電子工業出版社,2004.

[2]李環.通信系統仿真設計與應用[M].北京:電子工業出版社,2009.