光纤通信实验教学的改革与实践

黄洪旭

摘 要： 本文从光纤通信实验课程的实际情况出发，对光纤通信实验教学进行分析和研究。从实施情况看，需要将实验成绩、实验管理和实验手段结合起来，从而取得较好的教学效果。

关键词： 光纤通信 实验教学 实验管理 教学方法 成绩考核

1.引言

《光纤通信》是高等学校电子信息工程、通信工程等专业的专业必修课程，其目的是培养具有光纤通信理论和一定操作能力的技术人才。该课程主要讲述光纤的传输理论、光纤通信系统的组成及工作原理、光纤通信的新技术等。由于光纤通信以光为载体实现信息的传输，区别于传统以电信号为载体的有线通信技术，为了让学生更好地理解光纤通信的教学内容，并为以后从事相关技术工作奠定一定的基础，通常在开设理论课的同时，也会开一定课时的实验教学课程。下面我就《光纤通信》实验教学，对教学中的一些问题进行研究和探讨。

2.光纤通信实验系统介绍

我校采用的光纤通信实验系统为RC-GT-Ⅲ（+）型光纤通信实验系统。其系统含1310nm和1550nm两大模块，相当于一个实验箱上有两个光端机，可以独立做两个波长的光纤通信实验。整个实验箱系统包含的模块如下：

（1）信源/信宿模块。

包括模拟信号源、固定速率数字信号源、电话接口、视频接口、计算机接口、眼图模块。

（2）编译码模块。

包括PCM编译码模块、CMI编译码模块、HDB3编译码模块各两个。

（3）时分复用/解复用模块。

包括固定速率和变速率时分复用解复用模块。

（4）光发送/接收模块。

包括1310nm和1550nm两个波长的光发送和接收模块。

（5）辅助和二次开发模块。

辅助模块包括电源、时钟模块，可以基于CPLD/FPGA进行二次开发。

该实验系统所需配套的其他设备包括20MHz通用示波器、功率计、光纤活动连接器（光纤跳线）、FC-FC型WDM波分复用器、衰减器、误码测试仪等。

3.实验内容的确定

《光纤通信》实验课实验内容是根据本学院开课情况和实验室条件确定的。

（1）开课情况。

学院通信工程和电子信息工程开通《光纤通信》理论和实验课。通信工程专业该课程为必修课，实验课时为16课时，共8次课，电子信息工程专业该课程为8课时，4次课。开展实验课教学时，以24～30人左右为一组同时进行一次实验。

（2）实验室条件。

光纤通信系统实验箱16套及一些配套的仪器。没有计算机，也没有多媒体。

（3）实验内容的确定。

要让学生熟悉光纤通信的整个流程，同时熟悉各模块组成的原理。从实验指导书提供的29个实验中，我们确定通信工程专业和电子信息工程专业各自的实验内容，如表1所示。

表1 光纤通信实验课选取的实验内容

固定速率时分复用解复用实验演示通信中的信源部分及多路的合一和分离；光纤通信线路码实验演示通信中的编码过程；P-I特性曲线实验则让学生理解激光器的工作原理和调制特性；数字模拟电光光电转换实验则让学生掌握光纤通信的整个传输过程。对通信工程专业来说，眼图观测实验观察整个系统传输性能；波分复用实验演示波分复用在光纤的应用过程；综合性光纤通信实验将电话语音、WDM在一起完成的综合性光纤通信实验。

4.实验教学的开展

我校光纤通信课程安排在大三下学期和大四上学期。这个时候学生不是考虑考研就是考虑工作，学习态度远不如低年级。实验中必须考虑这个问题。经过几年探索，笔者将实验教学、实验管理和成绩考核综合起来实施取得了较好的教学效果。

（1）将平时实验纳入实验成绩考核范围，并占据60%以上的比重。

传统实验考核方式里，学生成绩主要通过实验报告、实验考试或者二者兼顾进行评定。平时实验成绩的比重不大，一般用来规范学生是否到课。由于平时实验做得好坏对总成绩没有什么影响，导致多数学生平时实验时候态度随意。

针对这种情况，笔者将平时实验的成绩考核比重增加到实验总成绩的60%以上。通信工程8个实验每个实验8分，共计64分，实验报告每个实验4分共32分，另外4分作为平时综合表现优异的特殊加分，总计100分。电子信息工程4个实验，每个实验15分，共计60分。实验报告每个实验8分，共计32分，剩余8分根据学生表现进行加分。

自从平时实验成绩比重增加后，学生实验态度明显有了好转。

（2）将平时成绩适度量化，严格实验管理。

传统实验过程，教师对学生实验介入很少。学生到实验室后随机选择实验箱，随机进行组合开展实验，随意搬动实验设备。结果，实验室秩序混乱，实验设备容易损坏，实验效果不佳。

针对这种情况，笔者采取了一系列措施进行规范。首先是学生定组、定位、定箱。学生第一次实验时完成自动组合和实验箱选择后，其组别、位置和实验箱就固定下来。这样实现学生和实验箱的绑定管理。学生需要对实验箱及其他相关设备承担起一定的保管责任。造成实验箱损坏的同学视情况扣除一定的实验成绩。

其次要求学生遵守实验室规范。实验过程中如设备问题需要换实验箱，需要别组同学完成之后接手，并且人动箱不动。学生实验完成后将实验器材收拾如初，经老师检查后方能离开。

再次，每个实验都需要老师检查后通过才能完成，教师根据学生实验情况给予实验成绩。

（3）实验教学以图解、问题引导和答疑、提问考察等方式促使学生做好实验。

实验前将实验模块和连线图画到黑板上对实验进行讲解。这样学生对整个实验情况有直观印象，节省学生按照书上实验步骤连线所用的时间。讲解中除了对实验中的注意事项进行提醒外，还设置问题引导学生做实验时思考，从而让学生加深对实验内容的理解，实验中和学生互动答疑。最后检查学生实验并进行成绩评定时，用提问考查学生实验认真情况。

采用上述措施后，实验情况大大改善。首先，学生做实验有了动力，实验态度认真，实验效果显著；其次，实验秩序井然，实验氛围浓厚；再次，实验设备性能保存良好，实验有了保障。几年下来16台实验箱12台可以做实验，保证了实验所需，好于其他专业课的实验箱。

当然，代价也是有的，那就是教师付出额外精力和时间。

5.结语

经过几年探索，将实验成绩、实验管理和实验教学综合起来开展教学，能够取得较好的教学效果。虽然取得了一定的成效，但仍然存在诸多需要改善的地方。首先，改善实验条件，如增加电脑和多媒体设备，延长实验室开放时间。其次，开发一些设计型和创新型实验，增强学生动手能力和创新能力。最后，对实验进行考试，防止部分学生浑水摸鱼。

参考文献：

[1]周建华，邱琪，周晓军.《光纤通信》实验教学改革探讨.电子科技大学学报（社科版），2003（02）：89-91+100.

[2]龙青云等.光纤通信实验教学存在的问题及其对策.韶关学院学报，2007（09）.

[3]王文珍.光纤通信实践教学探索.中国电力教育，2013（01）：134+147.

[4]曹雪，李新营.《光纤通信》实验教学的优化探讨.实验科学与技术，2013（01）：97-99.