基于MIMPS教學法的“光纖通信原理”實踐教學模式探索

張竹嫻，劉光燦，黃飛江，周曉霞

(長沙學院電子信息與電氣工程學院，湖南 長沙 410022)

基于MIMPS教學法的“光纖通信原理”實踐教學模式探索

張竹嫻，劉光燦，黃飛江，周曉霞

(長沙學院電子信息與電氣工程學院，湖南 長沙 410022)

“光纖通信原理”是通信工程專業(yè)的專業(yè)基礎課，由于理論枯燥、專業(yè)性較強，學生在實踐學習中不喜歡開動腦筋.借鑒了MIMPS教學法，探索革新實驗項目，將實驗項目模塊化，從而增加實驗課程的創(chuàng)新性，提高學生的學習樂趣.

實踐教學；光纖通信原理；MIMPS教學法

通信工程專業(yè)光纖通信類教學主要包含光纖通信原理、光傳輸、光接入三個方向的課程，隨著光纖通信技術的發(fā)展，光纖通信類教學是通信工程專業(yè)非常重要的專業(yè)課，其中“光纖通信原理”這門課程是理論基礎.該門課程的特點是：理論非常枯燥，而實踐內容很多，在實際教學中經常是老師在講臺上講的口干舌燥，而學生卻是一知半解.因此該類課程的教學法應突出理論結合實際，增加實踐教學比重，在實踐中學習理論.本文通過研究中興通訊MIMPS教學法的教學模式，結合“光纖通信原理”課程的實際需要，提煉出具有應用型教學特色的長沙學院光纖通信實踐教學模塊，每個模塊難易結合，既有依托理論知識驗證性部分，也有需要創(chuàng)新、發(fā)散思維的綜合性部分.各個層次的學生都能在次模式中學到知識，受到了學生的好評.

1 MIMPS教學法設計思路

“MIMPS”教學法是中興通訊NC教育管理中心設計出的針對通訊知識的模塊化、域化的特點的面向通訊行業(yè)需求的專業(yè)教學法.MIMPS代表了NC通訊教育的5個核心思想，以模塊化的內容構架，分層-交織的內容組織形式為基礎，在教學過程中：以任務為驅動力，圍繞研究型實訓的核心，輔以自我評價的推動力，最終實現(xiàn)提升學員技能水平，培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)的目的.該教學法的主要思路是將理論知識、實訓實踐內容整合成模塊，每門課程中多個模塊在內容上相對獨立，所要求的能力上循序遞進，而每個模塊中解決問題的需要，基礎理論是交織在模塊間，不同模塊的基礎理論會重復出現(xiàn)，逐漸完整，逐漸加深的交織型組織形態(tài).在一個模塊內，設置了多個任務，這些任務是在實際工作案例中提煉出來的，具有普遍性、代表性、指導性的案例[1,2].本論文依托長沙學院現(xiàn)有“光纖通信原理”實驗平臺和內容，借鑒MIMPS的教學法思想，提煉出適合應用型本科發(fā)展需要的實驗模塊.

2 “光纖通信原理”實踐教學的現(xiàn)狀

市場上的通信技術更新?lián)Q代非常快，然而大多數(shù)先進快速的通信方式都是以光纖通信為主，可以說“光纖通信原理”是以后課程的學習及工作中的基礎，非常重要，而學生又常常忽視.

目前“光纖通信原理”實踐教學學時為8學時，2學時一次課程.對比其他通信工程的專業(yè)課，該門課程實驗學時偏少，內容偏容易，學生只需要按照實驗指導書中的步驟按部就班，就能得出最終結果，由于原理一知半解，相對于結果的認知也就一知半解，甚至于有的學生做完了實驗仍然不知道為什么，很多實驗報告中“實驗心得”一部分的敘述都是：“很容易就出結果、做的很順利”等等，沒有實質性的體會，更談不上通過實踐理解深化理論.

原有的實踐課程分為四個小實驗：半導體激光器P-I特性測試實驗(以下稱實驗一)、光電探測器特性測試實驗(以下稱實驗二)、位同步信號提取及碼速率變換實驗(以下稱實驗三)及波分復用器插入損耗和光串擾測試實驗(以下稱實驗四).實驗一和實驗二主要是驗證性的實驗，步驟簡單，沒有分散性的步驟，對于學有余力的學生們沒有發(fā)散性；實驗三和實驗四為綜合性實驗，學生可以有自己的思考，但空間有限.綜上所述，目前實驗內容雖然緊貼理論知識，相對于日新月異的通信技術更新，創(chuàng)新性和開放性不足，學生很難從實驗課程中得到啟發(fā)與提升.

3 課程改革思路

光纖通信是現(xiàn)代通信技術的重要部分，學好光纖通信，即需要強大的理論知識，也需要勤動手勤動腦.而光纖通信實驗設備面臨的問題較多，要么就是設備過于簡單(插拔式實驗箱)，要么就是太貴(例如中興的SDH光傳輸設備)，不能滿足大批量學生的實驗要求.因此，如何綜合利用有限的資源，為大多數(shù)學生創(chuàng)造實驗條件，成為了此次課程改革的出發(fā)點.

借鑒MIMPS教學法，將實驗模塊化，每個模塊有一個主要的知識點，圍繞這個知識點，鞏固整個理論知識的學習，是此次改革的中心思想.由于學生水平層次不同，為了充分調動每個學生的積極性，每個模塊的設計都分為三個階段，第一階段一般為驗證性的實驗，學生可以很容易掌握；第二階段為綜合性實驗，大部分學生稍動腦筋都可以完成；第三階段為創(chuàng)新性實驗，學生一般需要利用課外時間，小組討論，協(xié)同合作才可以完成.這三個階段滿足了不同學生的學習欲望，可以很好的實現(xiàn)實踐課程的啟蒙功能.

4 基于MIMPS實踐教學法的實驗模塊設計

目前已修改“光纖通信原理”實驗部分教學計劃，將實驗部分單獨開課并將課時提高到16課時，預計分為4個模塊開課，每個模塊4個課時[3].每次課時中綜合各個理論知識點，搭配驗證性、綜合性及設計性實驗，供不同學習要求的學生進行選擇，做到大部分學生能完成實驗的同時，在課程中添加自己的思維、發(fā)現(xiàn)樂趣.

利用現(xiàn)有教學條件與資源，綜合最新的光纖通信技術，結合MIMPS教學法，引入多元實踐、開放式教學模式，整合現(xiàn)有實踐課程，開發(fā)出四個具有代表性的實驗模塊如下：

4.1模塊一：光纖基本知識、光功率計的使用及設計

實驗目的：通過實物光纖，了解光纖的基本知識，了解光的特性，并能夠測量光的屬性，以及光纖作為傳輸媒介的一些具體參數(shù)及測量指標.

實驗內容：第一階為熟悉光纖的使用特性，用光功率計完成半導體激光器特性測試實驗 ；第二階為光纖耦合效率與衰減系數(shù)測量，主要學會光纖耦合效率的測量方法；第三階為了解光功率計的測量方法，設計一個簡單的光功率計，可以通過使用MATLAB、LABVIEW等軟件設計，也可以通過購買元器件設計一個簡單的光功率計.

思考部分：光纖脆弱易斷，實際工程中采取了哪些措施保障光纖通信的穩(wěn)定性？光纖一般有哪幾種接口？實驗室的幾個不同的光功率計，誤差可達10%，是什么影響了光功率計的精度？

4.2模塊二：光傳輸基本知識、SDH數(shù)字同步技術

實驗目的：在學習完光傳輸同步部分的理論知識后，通過幾個實驗，使學生了解幾種光傳輸同步技術的基本原理，并通過中興通訊股份有限公司(以下稱中興公司)的SDH光傳輸設備，實習SDH光纖傳輸?shù)脑O置.在完成以上固定內容后，學生可結合現(xiàn)有設備，學習光傳輸網絡的治愈及復用等知識.

實驗內容：第一階為位同步信號提取實驗，第二階為設計三個網元的SDH傳輸網絡，第三階為帶分支的SDH網絡的設置及自愈網設置.

思考部分：光傳輸同步的關鍵技術是什么？自愈網是否真的就可以自己愈合？如何用最少的資源實現(xiàn)SDH網絡的自愈功能？

4.3模塊三：光接入基本知識、PON接入技術

實驗目的：在學習完光接入的理論知識后，通過幾個實驗，使學生了解光接入的基本原理及參數(shù)設置，并通過中興公司的PON接入設備，實習EPON光纖入戶的基本操作.在完成以上兩項固定內容后，學生可結合現(xiàn)有設備，通過設置不同參數(shù)，完成光接入設計.

實驗內容：第一階為光波分復用插入損耗實驗；第二階為EPON光接入設置實驗；第三階為設置數(shù)據(jù)業(yè)務、組播業(yè)務、VOIP業(yè)務等.

思考部分：比起傳統(tǒng)的銅線接入方式，光接入有哪些現(xiàn)實意義？根據(jù)模塊一學到的光纖基本知識，光接入方式需要注意哪些問題？光接入的主要參數(shù)有哪些？現(xiàn)有的光接入設備有什么地方需要改進？

4.4模塊四：綜合開發(fā)

實驗目的：通過現(xiàn)有的實驗設備：光學實驗設備、光纖通信實驗箱、中興公司光傳輸設備，設計一套完整的光纖通信傳輸系統(tǒng).

實驗內容：第一階為實現(xiàn)光纖通信實驗箱的電話傳輸功能，第二階為利用光學實驗設備制造光信號并連接至光纖通信實驗箱進行碼速率變化，并用示波器顯示最終結果；第三階為利用制造的光信號，連接至實驗室的中興公司的SDH光傳輸設備并通過EPON接入設備接入指定電腦，實現(xiàn)完整的光纖通信傳輸系統(tǒng).

思考部分：如何避免光信號的干擾？光纖通信傳輸系統(tǒng)如何實現(xiàn)高效傳輸？

5 總結

本文通過引入MIMPS教學法，改革了“光纖通信原理”課程的實驗部分，首先增加了實驗課時，然后分模塊改革了實驗內容，最后根據(jù)模塊的主要知識點，設計了思考問題.每個模塊分三個階段，難易結合，教學效果顯著.此種方式培養(yǎng)了學生分析問題和解決問題的能力，激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識，提高了學生的團結協(xié)作能力[2]，通過項目驅動，帶動學生多走進實驗室，實現(xiàn)了實驗設備的最大利用率，促進實驗室的開放.

[1]賴慧芳.《應用光學》課程教學范式改革淺析[J].教育科學,2013,(8):82-83.

[2]程遠東.“通信電子線路”課程任務驅動教學模式探索[J].中國電力教育,2010,(30):63-64.

[3]劉光燦,張剛林,黃飛江,等.新建本科院校通信工程實驗室建設的研究[J].實驗技術與管理,2014,(3):203-206.

ExplorationofPracticalTeachingModeof“FiberCommunicationPrinciple”BasedonMIMPSTeachingMethod

ZHANG Zhuxian, LIU Guangcan, HUANG Feijiang, ZHOU Xiaoxia

(Department of Electronic Information and Electrical Engineering, Changsha University，Changsha Hunan 410022，China)

“The principle of optical fiber communication” is the basic course of communication engineering .Because of its dull and strong theory, students do not like to think hard in practical learning. The paper uses the MIMPS teaching method, trying to reform the experimental project and make it modular. As a result, the method increases the creativity of the experimental courses and improves the students' learning interesting.

practice teaching; optical fiber communication principle; MIMPS teaching method

G424

A

1008-4681(2017)05-0122-03

2017-09-02

長沙學院教學改革研究項目“光纖通信類課程實踐教學模式研究”、“基于職業(yè)素質視角的應用型本科通信人才培養(yǎng)研究”.

張竹嫻(1984— )，女，湖南衡陽人，長沙學院電子信息與電氣工程學院講師，碩士.研究方向：電子信息與通信工程.

(作者本人校對)