《光纤通信》课程教学改革与实践

骆 文,张庆堂 (武汉工程大学理学院,湖北武汉430070)

光纤通信是现代通信网的三大支柱之一 (其余两大支柱分别是卫星通信和无线电通信)。近年来,光纤通信发展迅速,深刻地改变了电信网的面貌,成为现代信息社会最坚实的基础[1]。

《光纤通信》是为光信息专业学生开设的专业课程,集中了材料、通信、电子、固体物理、量子力学等众多学科内容,具有涉及内容广、理论基础深、知识更新快、理论与实际联系紧密等特点。在开设光纤通信这门课程时,需要根据该课程的特点,合理安排课程内容,既抓住重点,又要更新相关知识点,使内容不至于太陈旧,以便跟上新技术的发展进程。因此,对 《光纤通信》课程教学进行改革势在必行。笔者结合教学实践,对 《光纤通信》课程的教学改革进行探讨。

1 理论教学改革

《光纤通信》课程应分为4大块:光纤传输理论、光器件、光纤通信系统、光纤通信新技术。这几部分内容各有特点,在教学时可根据不同教学内容采用不同的教学方法和手段,以便让学生更容易接受并掌握知识。

光纤传输理论涉及到较多的电磁场和电磁波方面的知识,内容抽象、公式复杂,如光在光纤中传输的波动原理,其公式推导非常繁琐抽象,致使学生理解起来非常困难。这就需要教师具备很深厚的物理与数学功底,在课前做好充分的知识储备,精心备课,才能够在讲授时得心应手。建议在教学过程中引入计算机辅助教学,如采用Matlab软件将其中的数学推导及分析过程简化,使相应分析以实体形象具体地展现给学生;同时将教材中的一些图形制作成Flash动画,使学生能够理解其中抽象的理论知识。

光器件部分主要涉及光纤通信中使用的光开关及其阵列、组合型光无源器件、光纤光栅、光纤激光器、光纤放大器、全光波长变换器、MEMS器件、光电集成器件等。因而对光器件部分的讲授应尽量采取理论联系实际的教学方式。由于经费紧张,在实验室没有购买上述相关光器件的情况下,可以通过多媒体手段向学生展示各类光器件的外观及应用情况,以弥补学生没有感性认识的缺憾。此外,在教学过程中应着重介绍这些光器件的近期研发现状及未来发展趋势。

近年来,光纤通信的发展日新月异,其新技术层出不穷,如果教师只局限于书本上的内容,就无法拓展学生的知识眼界。因此,建议在教学过程中采用如下方式:①将搜集到的光纤通信新技术资料以多媒体方式向学生讲授和展示,使学生对该部分内容有具体的了解。②将学生分成若干小组,每个小组收集不同的光纤通信新技术内容,然后每个小组选派一个代表,由这些代表向全班同学介绍其 “研究”成果。这种方法可以培养学生的团队精神、激发学生自主学习的意识。

2 实验教学改革

《光纤通信》实验是课堂理论教学的重要补充,其内容的选取既要与相关理论紧密联系,又要便于进行演示实验或学生实验,使学生通过实验牢固掌握相关理论知识。

首先,应适当开设一些验证型实验,通过验证型实验使学生牢固掌握理论知识和熟悉使用基本的常用仪器,为进行综合型实验打下坚实的基础。其次,应鼓励有兴趣的学生利用现有实验室资源进行设计型实验。如利用光纤通信实验箱上的CPLD模块进行二次开发,这样可以提高学生参与实验的积极性,进一步锻炼学生的动手能力。此外,在实验教学中应使用光纤通信系统仿真软件进行仿真实验。随着信息科学的迅速发展,用于研发、测试的仪器更新速度加快,技术含量提高,仪器价格越来越昂贵,采用光纤通信系统仿真实验可以在一定程度上弥补仪器设备的不足[2]。在仿真实验中,学生可以随意调整仿真波形的幅度、频率和相位,随意添加噪声的大小等,对大到整个传输系统、小到一个器件进行优化设计和性能仿真,直观地模拟信息在光纤通信中传输的整个过程。采用仿真实验便于学生观察和学习,有利于培养学生的动手能力和创新思维。

3 考试方式改革

目前 《光纤通信》课程考试主要通过理论考试确定学生的学科成绩。针对这种重理论轻实践的不良状况,因而要加大实验成绩的比重,让实验成绩 (操作技能+实验报告)占学生期末总成绩的20%。此外,传统理论考试中计算题型多而综合分析题型少,因而在强调考核基本概念和基本原理的同时,加大综合分析题型的比重。这样在试卷中各种题型权值配置比较合理,能够科学客观地反映学生的学习水平。

4 结 语

针对 《光纤通信》课程教学,在理论和实验教学以及考试方式上提出了相关改革措施,通过优化教学方法和创设多样化的实践环境,对提高学生分析和解决问题的能力、培养学生的创新意识有重要作用。教学实践表明,《光纤通信》课程教学改革与实践受到学生欢迎,效果良好。

[1]王辉.光纤通信 [M].北京:电子工业出版社,2004.

[2]李环.通信系统仿真设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2009.