依托實踐基地的光纖通信課程教學改革與實踐

馮進玫?張洪全?王艷營?劉建霞

摘要：根據光纖通信課程的特點及黑龍江科技大學通信工程實踐基地的實踐環境，提出光纖通信課程的教學改革模式，采用“教、學、做”一體的思想，將課堂講授與實踐相結合，教學實踐與實踐基地相結合，加大實驗、實踐和課程設計的力度，使課程的教學內容更有利于全面發展和培養學生創新能力、工程實踐能力。

關鍵詞：實踐基地；光纖通信；教學改革；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0132-01

光纖是通信網中的主流傳輸介質，光纖通信早已成為現代通信網的主要支柱，我國在光傳輸線路的投資占整個通信網投資的比重越來越大，每年各種大大小小的光纖線路工程無計其數，這就需要大批光纖通信人才。針對通信人才需求，光纖通信課程應在注重理論教學的基礎上，加強學生創新能力和工程實踐能力的培養。只有同時具備扎實理論基礎和較強實踐能力的學生才能在人才競爭中脫穎而出，因此，在光纖通信課程教學中，必須加強課堂講授與實踐的結合，重視實踐環節。由于光纖通信設備昂貴、實驗內容廣及大多數實驗是驗證性實驗，所以很多高校開設的光纖通信實驗不能很好地鍛煉學生的動手能力，這與市場對高素質通信專業人才的需求相距甚遠。本文提出充分利用光纖通信工程實踐基地和光傳輸網絡工程實踐基地的設備，依托實踐基地將光纖通信的課堂講授與實踐相結合的教學改革模式。在“教、學、做”一體的理論思想指導下，有意識加強實踐環節，培養學生對知識的全面掌握，加強學生實踐能力、創新能力和設計能力，以滿足光纖通信發展需求和人才需求，并對電子與信息工程學院（以下簡稱“我院”）實踐基地的光纖通信工程實踐及光傳輸網絡工程實踐在教學改革中所起的作用進行了探討。

一、教學模式的設計與創新

“光纖通信”是通信工程專業的重要專業課程，其基本任務是綜合運用數學、物理及光學知識，系統學習光纖通信系統的原理、結構、組成、設計及測試，在掌握光纖通信系統的基本知識的基礎上，學習光通信網中的SDH光傳送網和WDM光傳送網以及全光傳送網。在當今信息社會中，在新技術層出不窮的時代中，光導纖維及其應用技術，特別是光纖通信所處地位的重要性是顯而易見的。該課程的理論性和實踐性很強，要培養學生具有較高的理論基礎和實際動手能力，就必須改變教學理念，依托實踐平臺將理論教學與實踐教學有機結合起來。

1.課程教學的理念

“光纖通信”課程應以人才需求為導向，培養實踐能力為目的，本著“教、學、做”一體的思想，在教學上加大實驗和實踐學時，強化學生的參與意識，使學生積極思考，提高動手操作能力，較好地解決學生在學習該課程中理論和實踐相脫節的問題。在實踐教學中以提高學生綜合素質為目的，打破各門課程孤立教學的傳統，將多門課程的知識融合起來。

2.教學內容組織安排

本著理論教學與實踐教學相結合的原則，“光纖通信”課程作為專業必修課開設了40學時的理論教學，6學時的實驗，1周的光纖通信工程實踐，1周的光傳輸網絡工程實踐及1周的課程設計。光纖通信課程的后續課為光纜通信工程，是一門18學時的選修課，以光纜線路工程的施工、維護及故障排除為主的工程實用性較強的課程。

理論教學內容主要包括課堂講授、實驗、及課程設計。光纖通信的技術在現代電信系統中起著關鍵性的作用，因此光纖通信的理論教學內容除了介紹光纖通信系統各個組成部分的基本知識外，還要側重SDH傳輸原理的講授。實驗課程主要是配合課堂講授的知識點來安排實驗內容，其目的是鞏固知識點及加深對課程內容的理解。實驗課程可開設光纖通信原理實驗系統信號發生器實驗、光發送系統實驗及光接收系統實驗。課程設計是在理論教學的最后一周開設的，首先讓學生學習Optisystem軟件的使用，選擇一個自己感興趣的設計題目，然后根據設計題目查閱資料，提出設計方案，最后利用Optisystem軟件完成課程設計任務。課程設計給學生提供了一個展示創新精神和創新能力的平臺，培養了學生自主學習的能力，使其更好地理解和掌握基本理論知識。

實踐教學內容分為光纖通信工程實踐和光傳輸網絡工程實踐2個部分，利用我院的實踐基地設備開設課程。本著理論教學服務于實踐教學，實踐教學鞏固和加強理論基礎知識的掌握，讓學生在學中做，做中學，邊學邊做中掌握技能并鞏固知識的教學理念，通過實踐基地開設的工程實踐課程來深化光纖通信課程的教學改革。

3.豐富教學方法

豐富教學方法是提高教學效果的關鍵。在本課程教學中，充分利用學校現有的實踐基地及實踐設備優勢，以工程實踐的項目課程為主體，理論教學為實踐教學打好理論基礎為中心，針對光纖通信課程的不同教學內容和教學階段，采用多種教學方法。將傳統的板書教學與光學器件的實物展示、工作原理的FLASH演示、多媒體、現場實際操作的錄像、Optisystem軟件仿真等教學方式結合起來。通過加大工程實踐課程的學時，豐富工程實踐課程的實踐內容，在提高動手能力的基礎上，加強理論與實踐的結合，并注重多門課程的融合。[1]

二、光纖通信工程實踐

光纖通信工程實踐是針對光纖通信系統的工作原理及各個組成部分的基本知識，采用南京捷輝科技有限公司與南京郵電大學聯合研制的“JH5002型光纖通信原理綜合實驗系統”進行電終端和光終端的實踐項目，使學生熟悉光纖系統中的各個模塊工作原理、光纖通信的基本技術，鞏固理論知識并強化動手能力。[1]

光纖通信的理論教學重點是光纖通信的工作原理，工程實踐對此知識點安排了兩個綜合實踐內容，分別是電話交換呼叫處理通信系統綜合實踐和光纖通信圖像傳輸實踐。這兩個實踐讓同學們更好地掌握光纖通信的傳輸原理，了解光信號發送與接收的基本過程。除了兩個綜合實踐外還有一些針對系統中的各個模塊進行的實踐，如：E1幀成形及其傳輸實踐、AMI/HDB3終端接口實踐、加擾和解擾碼實踐、接收定時恢復電路實踐及同步數據接口實踐等。對于各個模塊的實踐內容，要讓同學們在鞏固、復習各個模塊的工作原理的基礎上強化動手能力，并通過實踐平臺擴展知識面，引導學生通過實踐學到更多的知識。實踐設備里的幾個硬件模塊均采用了FPGA技術，使用的是Altera 公司生產的芯片。對于動手能力較強的同學，不僅僅讓他們完成實踐內容，還要掌握各個模塊的設計思想，根據各個模塊的功能設計硬件電路，用VHDL語言編程實現其功能，這也要求學生能較好地掌握硬件編程語言——VHDL語言。雖然JH5002型設備提供的一些針對模塊的實踐內容是驗證性的，但通過指導學生設計一個類似功能的模塊，借鑒原有設備的設計思想，鼓勵學生創新思維，發揮潛能。通過實踐增強學生對硬件設計的興趣，擴寬知識面，達到對多門課程融會貫通的目的。

三、光傳輸網絡工程實踐

學校為加強通信專業的發展，投資200多萬元引進了兩套大容量的綜合網絡交換系統，中興通信的ZXJ10系統和華為公司的C&C08系統。[2]利用華為公司的SDH設備Optix155/622（Metro 2050）和Optix155/622H（Metro 1000），為光纖通信課程建立了光傳輸網絡工程實踐基地。針對SDH傳輸原理進行實踐項目訓練，使學生了解SDH設備，熟練掌握SDH設備管理軟件及如何應用此設備進行SDH的各種組網配置。

SDH傳輸機制目前在線使用量已經超過90%，是主要的光網絡傳輸模式。光傳輸網絡工程實踐采用3臺華為公司的SDH Opitx 155/622H光網絡設備。實踐內容首先對SDH設備硬件及SDH設備管理軟件進行總體介紹，然后在光傳輸實踐平臺上開設實踐項目。實踐項目有：SDH光電口測試實踐；SDH點對點組網配置實踐；SDH鏈形組網配置實踐；SDH環形組網配置實踐；SDH組網ET1配置實踐；HDB3碼形觀察實踐；ODF配線架設置實踐；E1接口/電話機信號雙向傳輸實踐；二纖單向和二纖雙向通道保護環實踐。

實踐能激發學生的學習興趣、參與意識，提高動手和設計能力，對理論教學起到事半功倍的效果。

四、總結

光纖通信已經遍及世界各地，其應用領域越來越廣，對光纖通信人才的需要也越來越大，這就要求高校能夠培養出具有扎實理論基礎和較強實踐能力的光纖通信人才。本文根據光纖通信課程的特點、學校現有資源，提出理論教學與實踐相結合，加大實踐力度，注重培養實踐能力和綜合能力的教學改革方法，并依托實踐基地對光纖通信課程的教學方法進行了探討。

參考文獻：

[1]馮進玫，王艷營，郭繼坤.“光纖通信”教學方法的思考和探討[J].中國科技信息，2012，（8）.

[2]李志軍，馬鳴霄，陳麗娟.依托實訓基地的程控交換課程教學改革[J].實驗室研究與探索，2011，（8）.

（責任編輯：王意琴）