“光纤通信”课程实践教学和考核方式改革

钟东洲，王玉青

(五邑大学信息工程学院，广东江门529020)

本文从普通高校的教学现状和教学定位出发，讨论了“光纤通信”课程的实践教学和考核方式，提出启发性和互动性相结合的教学模式，以及强化实践、分阶段考核和培养创新能力的教学理念。

1 课程教学定位和教学现状

我校的“光纤通信”课程体系定位为理论与实践并重，将课程分为八大模块：光纤通信概述，光纤结构与光波导原理，光缆工程技术，光发送与接收，光无源器件，光放大器，光纤通信系统与设计和光纤通信新技术［1］。在学习该课程之前，学生必须具备“光纤光学理论”、“半导体光电子学理论”、“通信原理”、“电磁场与微波技术”和“网络理论”等基础课程知识，但需要通过大量动手实验才能掌握其要领。然而，目前二本高校的通信工程专业大多数并未开设“光纤光学原理”、“半导体光电子学理论”等光学课程。我校由于经费有限，对“光纤通信”的实验设备投入不足，大部分实验器材还停留在第一代光纤通信技术的水平，其它的二本普通高校也可能存在类似情况。

教师如何充分地表达自己的教学思路，生动形象地开展教学，以及如何让学生形象和直观地理解所讲授内容，历来都是该课程教学探讨的热点［2-4］。此外，对于光纤通信系统的规划设计和光网络的探索研究，都会遇到学生难以理解的新知识点和冗长繁杂的计算。

2 实践教学模式和考核方式改革

1)启发式和互动式教学相结合

教师在课堂上应注重展开互动式教学，有针对性地提出一些启发性的问题，让学生思考，进行讨论。例如，在讲授“光纤通信”中的半导体激光器时，教师可以先要求学生完成“半导体激光器的技术特点及应用”调查报告，然后针对半导体激光器的技术向学生提出问题，并进行讨论。最后，教师对讨论结果进行总结。

2)课堂讲解和仿真演示相结合

由于“光纤通信”的实验器件和设备比较昂贵，二本高校还不具备相关的条件。为了加深“光纤通信”技术的理解，教师在相关的理论讲解后，可进行相应的仿真演示，使学生在较短时间内掌握要领。例如，针对“光纤通信”中的16信道40Gb/s的波分复用系统，教师对如图1所示系统的工作原理、结构特点和关键技术要点分析完后，可利用Optisystem软件进行仿真演示。

图1 波分复用系统

其仿真结构图如图2所示，仿真结果如图3所示。图3(a)给出了16路光载波信号通过波分复用器后的功率频谱分布，图3(b)给出了复用后的光载波信号经过光纤传输和光放大后的功率频谱分布。通过比较，学生很容易理解光纤的群速度色散效应对光脉冲传输的影响。

3)实验和仿真设计相结合

图2 16信道40Gb/s的波分复用系统仿真图

图3 16路光载波信号的频谱功率分布

我们采用现有的实验条件和仿真设计相结合的模式给学生提供演示实验。例如，学生通过“数字信号源及其光纤传输实验”、“HDB3编译码及其光纤传输实验”、“电话语音光传输系统实验”和“图像光纤传输实验”等实验，可以了解光纤通信的基本原理。然而，由于实验箱中光纤非常短，光纤的非线性效应和色散效应、光信号的衰减对光脉冲的传输影响都不能体现。而且，现有实验设备不能用来观察光纤通信中的新技术，如波长转换和光孤子通信技术等。为此，我们采用仿真设计相关课题来弥补实验的不足。具体实施如下：①任课教师列出若干个与上述相关子课题后，把每一个子课题分配给课题小组(每小组3人);②要求每一小组成员用Matlab仿真软件或用Optical System仿真软件来完成分配的课题;③任课教师对完成分配的课题结进行评价，并要求学生对设计结果以论文形式进行总结。

4)注重创新能力的培养

为了提高学生的创新能力，教师可以开设一些综合型设计性实验和课题。在实验过程中，要求学生查阅相关文献资料并对资料中的技术要点和难点进行讨论。使学生对现有的光纤通信应用和发展有更加全面的认识。以提高他们综合分析和运用知识的能力。

3 四环节过程管理

为规范实验教学管理过程，使实验教学资源得到很好地利用，确保实验教学质量的提高和教学秩序的稳定，我们提出了四环节过程管理方法。

1)预习—教师在实验课程教学前布置实验项目。学生根据实验内容，通过查阅相关资料、文献，掌握光纤通信实验原理和测试方法。自己拟定实验步骤、撰写预习报告。

2)实验仿真—整个实验过程中最重要的环节。在整个实验仿真过程中，指导教师要求学生3人一组，自己动手，自主分析问题并解决问题。

3)报告撰写—撰写的实验报告要求做到实事求是、严格规范和一丝不苟。

4)成绩考核—不同层次的实验采用不同考核方式。基础实验主要从实验预习、实验操作和实验报告三个方面进行考核，分别按 0.2，0.5，0.3 的权重记入成绩。对设计型、综合型和系统型实验，按实验选题、实验方案设计、实验报告或小论文和答辩等方式综合考核。

［1］韩一石，强则煊，许国良，许鸥.现代光纤通信技术［M］.北京：科学出版社，2010

［2］黄永清，陈雪，李蔚，夏京星，顾畹仪.“光纤通信”课程教学改革［J］.南京：电气电子教学学报，2010，(32)，12-13

［3］陈琳，施正一，朱武，杨俊杰.“光纤通信”课程实验教学改革和研究［J］.南京：电气电子教学学报，2012，(34)，73-77

［4］周雪芳，王天枢.仿真软件在《光纤通信》实验教学中的应用研究［J］.成都：实验科学与技术，2011，(9)，54-56