光纖通信原理“多方位、多層次”的實驗教學模式

龔樹鳳 覃亞麗 徐春燕

[摘 要] 通過分析光纖通信實驗教學的改革背景，從教學內容、教學方法、實驗平臺以及考核等角度出發，探索了光纖通信原理“多方位、多層次”的實驗教學模式。實踐表明，多層次的實驗教學內容，軟/硬件和網絡教學平臺的融合，以及借助課程視頻、課堂互動、全程實驗考核等方式，提高了學生的積極性、創新能力和實踐動手能力，有效改善了實驗課程的教學效果。

[關鍵詞] 光纖通信;實驗教學;教學方法;實驗平臺

[基金項目] 浙江工業大學2017年度創新性實驗項目（PX-44171047）

[作者簡介] 龔樹鳳（1985—），女，河北唐山人，博士，浙江工業大學講師，主要從事陣列信號處理、信號檢測、光纖通信研究。

[中圖分類號] TN929.11-4;G642 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）34-0371-02 ? ?[收稿日期] 2020-03-15

光纖通信作為通信和電子類專業的主干必修課，是一門融合了通信原理、電磁場與電磁波、模擬/數字電子技術等理論的多學科交叉課程。近幾年，隨著光纖通信的快速發展，光纖通信行業對同時具備理論知識和實用技術的人才需求日益增長，對高校的本科教學質量提出了更高的要求。為了進一步提高浙江工業大學學生的實踐動手能力，培養學生的創新能力，激勵學生的自主探索興趣，開發學生的探索研究潛能[1]，我校對“光纖通信”課程的實驗教學內容、方法、手段、實驗考核與管理等進行了“多方位、多層次”的改革與探索。

一、“光纖通信”實驗教學現狀

我校“光纖通信”實驗課程以RZ8644型實驗箱為平臺，一方面結合“光纖通信”理論課程的教學，一方面讓學生動手實驗，對實驗平臺的模塊進行二次開發，來增強學生對理論知識的理解及應用能力。從近幾年的教學效果來看，學生基本掌握一定的操作技能，具備一定的應用能力，但仍舊存在不足。實驗箱作為主要實驗設備存在封裝性強，不利學生深入理解光纖通信系統組成與設計的弊病;目前安排8學時實驗，學生僅能完成2個基礎型、3個綜合型和1個設計型實驗，未能充分利用實驗箱資源;教學手段單一化，以教師先講原理為主，然后學生按照實驗指導書“插跳線，看波形”“照本宣科”地來進行操作，缺乏互動思考。學生處于被動地位，難以充分調動學生積極創造性，阻礙了實踐應用能力的提高。

二、教學改革方法和措施

（一）多層次實驗內容的建設

“光纖通信”是一門理論性和實踐性都較強的課程，尤其實踐教學對于學生的動手能力、創新能力和開拓能力等培養具有極重要的作用[2]。為了能夠綜合運用所學知識解決、分析問題，突出課程實踐特色，最初設置8學時課內實驗，如表1所示。

考慮到對人才的需求，我校在原有實驗內容基礎上，遵循“基礎型、基礎綜合型、綜合設計型、探索創新型”的多層次實踐教學設計思想[3-5]，使學生能夠綜合運用所學理論和方法，對實驗內容進行了改進，增設了表2中的選做實驗。學生可根據自身能力來選擇相應實驗。從而，必做和選做實驗的結合，加強構建了“基礎型、基礎綜合型、綜合設計型、探索創新型”的多層次實踐教學體系。

（二）教學方法的研究與改革

針對原實驗的教學僅采用PPT和板書講解，學生在實驗過程中反映有些問題不夠形象，導致實驗效率低的問題，改進了原有教學方法。通過拍攝短視頻，將實驗箱的具體介紹、實驗儀器的使用以及選做的內容、注意事項、重/難點等提前發布到網絡教學平臺，讓學生提前了解實驗及儀器設備，加強預習，以提高學生的實驗效率。同時，為了進一步提高學生的實踐能動性，課堂積極性，積極做到“用理論指導實踐，用實踐檢驗理論”[6]，要求學生在預習實驗時要提出若干問題，同學和教師在實驗過程中互相解答。

（三）多方位平臺的建設與改革

考慮到硬件資源內容有限，引入光通信仿真軟件Optisystem[7]，利用其豐富的組件庫和良好的圖形界面，實現器件級到系統級的仿真，開設了一系列現有硬件資源難以實現或者成本過高的光纖通信實驗，比如光纖非線性、8波分的DWDM系統、EDFA增益的優化等仿真實驗，利用軟件內的各觀察儀器對各模塊或器件進行測試演示，深化學生對通信系統及各組件的理解。

同時，為了實現硬件資源和軟件資源的共享，利用網絡教學平臺建設了光纖通信網絡課程，將實驗的軟/硬件平臺實驗相關內容等各PPT、視頻資源均發布在該網絡平臺上，供學生查詢、學習。從而形成一套集硬件平臺、軟件平臺和網絡平臺相融合的多方位平臺體系，服務指導學生實驗，提高學生積極性和實驗效率，增強學生的實驗興趣和實踐動手能力。

（四）全程實驗考核

為了檢驗學生的預習效果，實驗過程中，實驗教師會針對每一個學生進行相關問題的提問，對學生當場的實驗操作進行打分，實驗結束后再根據學生提交的實驗報告，并考慮選做實驗情況，給出最終的實驗考核成績。通過實驗前、實驗中和實驗后考核的結合，較好地做到全程性考核，充分體現過程評價與目標考核相結合的原則，可以比較客觀、全面地評價學生成績，同時可督導學生平時的學習。

三、結語

課題組教師從課程實驗內容、教學方法、實驗平臺以及考核模式的建設等幾方面入手，遵循“多方位、多層次”的實驗體系建設思想，注重實驗內容與教學內容的科學化，注重實驗內容與學生能力的匹配度，加大實驗教學多媒體視頻、課件的制作力度，加強軟件、硬件平臺和網絡平臺的建設，積極改進實驗考核模式，突出本課程重實踐、強能力的培養特色。實踐表明，通過實驗課程的一系列改革，提高了學生的實驗質量和學習興趣，增強了學生對光纖通信系統的理解，取得了較好的教學效果。

參考文獻

[1]何寶民.以培養學員創新能力為主線大力加強實驗教學改革[J].實驗技術與管理，2009，26（4）：13-14.

[2]周建華，邱琪，周曉軍.《光纖通信》實驗教學改革探討[J].電子科技大學學報：社科版，2003，5（2）：89-91.

[3]籍亞玲，吳成東，張偉宏，等.四層次實驗教學體系的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2009，26（4）：141-143.

[4]張淑娥，李永倩，楊再旺.“光纖通信原理”精品課程實驗建設探究[J].實驗技術與管理，2010，27（5）：165-169.

[5]李永倩，張淑娥.“光纖通信原理”課程實驗教學內容研究[J].中國電力教育，2010（6）：129-130.

[6]程敏熙，趙芝孟，顏巧瑩.簡論高等學校理論教學與實踐教學的關系[J].實驗技術與管理，2001，18（2）：186-189.

[7]王秋光，張亞林，胡彩云，等.Optisystem仿真在光纖通信實驗教學中的應用[J].實驗室科學，2015，18（1）：26-29.