基于MIMPS教学法的“光纤通信原理”实践教学模式探索

张竹娴，刘光灿，黄飞江，周晓霞

(长沙学院电子信息与电气工程学院，湖南 长沙 410022)

基于MIMPS教学法的“光纤通信原理”实践教学模式探索

张竹娴，刘光灿，黄飞江，周晓霞

(长沙学院电子信息与电气工程学院，湖南 长沙 410022)

“光纤通信原理”是通信工程专业的专业基础课，由于理论枯燥、专业性较强，学生在实践学习中不喜欢开动脑筋.借鉴了MIMPS教学法，探索革新实验项目，将实验项目模块化，从而增加实验课程的创新性，提高学生的学习乐趣.

实践教学；光纤通信原理；MIMPS教学法

通信工程专业光纤通信类教学主要包含光纤通信原理、光传输、光接入三个方向的课程，随着光纤通信技术的发展，光纤通信类教学是通信工程专业非常重要的专业课，其中“光纤通信原理”这门课程是理论基础.该门课程的特点是：理论非常枯燥，而实践内容很多，在实际教学中经常是老师在讲台上讲的口干舌燥，而学生却是一知半解.因此该类课程的教学法应突出理论结合实际，增加实践教学比重，在实践中学习理论.本文通过研究中兴通讯MIMPS教学法的教学模式，结合“光纤通信原理”课程的实际需要，提炼出具有应用型教学特色的长沙学院光纤通信实践教学模块，每个模块难易结合，既有依托理论知识验证性部分，也有需要创新、发散思维的综合性部分.各个层次的学生都能在次模式中学到知识，受到了学生的好评.

1 MIMPS教学法设计思路

“MIMPS”教学法是中兴通讯NC教育管理中心设计出的针对通讯知识的模块化、域化的特点的面向通讯行业需求的专业教学法.MIMPS代表了NC通讯教育的5个核心思想，以模块化的内容构架，分层-交织的内容组织形式为基础，在教学过程中：以任务为驱动力，围绕研究型实训的核心，辅以自我评价的推动力，最终实现提升学员技能水平，培养职业素养的目的.该教学法的主要思路是将理论知识、实训实践内容整合成模块，每门课程中多个模块在内容上相对独立，所要求的能力上循序递进，而每个模块中解决问题的需要，基础理论是交织在模块间，不同模块的基础理论会重复出现，逐渐完整，逐渐加深的交织型组织形态.在一个模块内，设置了多个任务，这些任务是在实际工作案例中提炼出来的，具有普遍性、代表性、指导性的案例[1,2].本论文依托长沙学院现有“光纤通信原理”实验平台和内容，借鉴MIMPS的教学法思想，提炼出适合应用型本科发展需要的实验模块.

2 “光纤通信原理”实践教学的现状

市场上的通信技术更新换代非常快，然而大多数先进快速的通信方式都是以光纤通信为主，可以说“光纤通信原理”是以后课程的学习及工作中的基础，非常重要，而学生又常常忽视.

目前“光纤通信原理”实践教学学时为8学时，2学时一次课程.对比其他通信工程的专业课，该门课程实验学时偏少，内容偏容易，学生只需要按照实验指导书中的步骤按部就班，就能得出最终结果，由于原理一知半解，相对于结果的认知也就一知半解，甚至于有的学生做完了实验仍然不知道为什么，很多实验报告中“实验心得”一部分的叙述都是：“很容易就出结果、做的很顺利”等等，没有实质性的体会，更谈不上通过实践理解深化理论.

原有的实践课程分为四个小实验：半导体激光器P-I特性测试实验(以下称实验一)、光电探测器特性测试实验(以下称实验二)、位同步信号提取及码速率变换实验(以下称实验三)及波分复用器插入损耗和光串扰测试实验(以下称实验四).实验一和实验二主要是验证性的实验，步骤简单，没有分散性的步骤，对于学有余力的学生们没有发散性；实验三和实验四为综合性实验，学生可以有自己的思考，但空间有限.综上所述，目前实验内容虽然紧贴理论知识，相对于日新月异的通信技术更新，创新性和开放性不足，学生很难从实验课程中得到启发与提升.

3 课程改革思路

光纤通信是现代通信技术的重要部分，学好光纤通信，即需要强大的理论知识，也需要勤动手勤动脑.而光纤通信实验设备面临的问题较多，要么就是设备过于简单(插拔式实验箱)，要么就是太贵(例如中兴的SDH光传输设备)，不能满足大批量学生的实验要求.因此，如何综合利用有限的资源，为大多数学生创造实验条件，成为了此次课程改革的出发点.

借鉴MIMPS教学法，将实验模块化，每个模块有一个主要的知识点，围绕这个知识点，巩固整个理论知识的学习，是此次改革的中心思想.由于学生水平层次不同，为了充分调动每个学生的积极性，每个模块的设计都分为三个阶段，第一阶段一般为验证性的实验，学生可以很容易掌握；第二阶段为综合性实验，大部分学生稍动脑筋都可以完成；第三阶段为创新性实验，学生一般需要利用课外时间，小组讨论，协同合作才可以完成.这三个阶段满足了不同学生的学习欲望，可以很好的实现实践课程的启蒙功能.

4 基于MIMPS实践教学法的实验模块设计

目前已修改“光纤通信原理”实验部分教学计划，将实验部分单独开课并将课时提高到16课时，预计分为4个模块开课，每个模块4个课时[3].每次课时中综合各个理论知识点，搭配验证性、综合性及设计性实验，供不同学习要求的学生进行选择，做到大部分学生能完成实验的同时，在课程中添加自己的思维、发现乐趣.

利用现有教学条件与资源，综合最新的光纤通信技术，结合MIMPS教学法，引入多元实践、开放式教学模式，整合现有实践课程，开发出四个具有代表性的实验模块如下：

4.1模块一：光纤基本知识、光功率计的使用及设计

实验目的：通过实物光纤，了解光纤的基本知识，了解光的特性，并能够测量光的属性，以及光纤作为传输媒介的一些具体参数及测量指标.

实验内容：第一阶为熟悉光纤的使用特性，用光功率计完成半导体激光器特性测试实验 ；第二阶为光纤耦合效率与衰减系数测量，主要学会光纤耦合效率的测量方法；第三阶为了解光功率计的测量方法，设计一个简单的光功率计，可以通过使用MATLAB、LABVIEW等软件设计，也可以通过购买元器件设计一个简单的光功率计.

思考部分：光纤脆弱易断，实际工程中采取了哪些措施保障光纤通信的稳定性？光纤一般有哪几种接口？实验室的几个不同的光功率计，误差可达10%，是什么影响了光功率计的精度？

4.2模块二：光传输基本知识、SDH数字同步技术

实验目的：在学习完光传输同步部分的理论知识后，通过几个实验，使学生了解几种光传输同步技术的基本原理，并通过中兴通讯股份有限公司(以下称中兴公司)的SDH光传输设备，实习SDH光纤传输的设置.在完成以上固定内容后，学生可结合现有设备，学习光传输网络的治愈及复用等知识.

实验内容：第一阶为位同步信号提取实验，第二阶为设计三个网元的SDH传输网络，第三阶为带分支的SDH网络的设置及自愈网设置.

思考部分：光传输同步的关键技术是什么？自愈网是否真的就可以自己愈合？如何用最少的资源实现SDH网络的自愈功能？

4.3模块三：光接入基本知识、PON接入技术

实验目的：在学习完光接入的理论知识后，通过几个实验，使学生了解光接入的基本原理及参数设置，并通过中兴公司的PON接入设备，实习EPON光纤入户的基本操作.在完成以上两项固定内容后，学生可结合现有设备，通过设置不同参数，完成光接入设计.

实验内容：第一阶为光波分复用插入损耗实验；第二阶为EPON光接入设置实验；第三阶为设置数据业务、组播业务、VOIP业务等.

思考部分：比起传统的铜线接入方式，光接入有哪些现实意义？根据模块一学到的光纤基本知识，光接入方式需要注意哪些问题？光接入的主要参数有哪些？现有的光接入设备有什么地方需要改进？

4.4模块四：综合开发

实验目的：通过现有的实验设备：光学实验设备、光纤通信实验箱、中兴公司光传输设备，设计一套完整的光纤通信传输系统.

实验内容：第一阶为实现光纤通信实验箱的电话传输功能，第二阶为利用光学实验设备制造光信号并连接至光纤通信实验箱进行码速率变化，并用示波器显示最终结果；第三阶为利用制造的光信号，连接至实验室的中兴公司的SDH光传输设备并通过EPON接入设备接入指定电脑，实现完整的光纤通信传输系统.

思考部分：如何避免光信号的干扰？光纤通信传输系统如何实现高效传输？

5 总结

本文通过引入MIMPS教学法，改革了“光纤通信原理”课程的实验部分，首先增加了实验课时，然后分模块改革了实验内容，最后根据模块的主要知识点，设计了思考问题.每个模块分三个阶段，难易结合，教学效果显著.此种方式培养了学生分析问题和解决问题的能力，激发了学生的创新意识，提高了学生的团结协作能力[2]，通过项目驱动，带动学生多走进实验室，实现了实验设备的最大利用率，促进实验室的开放.

[1]赖慧芳.《应用光学》课程教学范式改革浅析[J].教育科学,2013,(8):82-83.

[2]程远东.“通信电子线路”课程任务驱动教学模式探索[J].中国电力教育,2010,(30):63-64.

[3]刘光灿,张刚林,黄飞江,等.新建本科院校通信工程实验室建设的研究[J].实验技术与管理,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

长沙学院教学改革研究项目“光纤通信类课程实践教学模式研究”、“基于职业素质视角的应用型本科通信人才培养研究”.

张竹娴(1984— )，女，湖南衡阳人，长沙学院电子信息与电气工程学院讲师，硕士.研究方向：电子信息与通信工程.

(作者本人校对)