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光纤通信课程论文(合集7篇)

时间:2022-05-07 23:39:52
光纤通信课程论文

光纤通信课程论文第1篇

本课程安排在大学三年级第二学期进行,而这个阶段学生大部分时间和精力主要放在准备考研或者开始联系实习单位上,学习时间和精力得不到保证。同时考虑该学期时所有专业课几乎基本学完,光通信原理课程中部分专业知识已在之前开设的不同专业课程中有所涉及,尽管在不同专业课中强调的学习重点不同,但毕竟和其他课程还是存在一定的交集。因此在这种状态下,只依靠课堂将光通信的知识全面而系统地讲授给学生是比较困难的,学生听到学过的内容就会自然而然开小差,这对未学习的知识也会产生消极的影响,从而影响整天的教学效果。

2教材选用方面

目前,该课程的上课讲义主要是根据清华大学袁国良老师编写的《光通信原理》,再结合其他通信类的参考书编写而成。该书对光通信原理的介绍虽比较系统,但是书中很多章节存在混乱的现象。如第三章介绍光纤的基本特性,但在第五章中再次介绍光纤温度特性和机械特性。光电检测器件也存在类似的现象,在第四章中介绍光电检测器的工作原理和主要要求以及光电检测器的工作特性,而第五章再次介绍光电检测器件,虽然两章节中介绍内容并不重复,但是这样授课过程中学生会觉得有些乱。虽然在实际课堂上已将内容调整并对其内容进行了扩充,但是毕竟没有配套的讲义,学生学起来还是有些不方便。与此同时,光纤通信领域科技发展日新月异,这本书缺少该学科最新的研究方向和前沿热点问题的介绍,如蓝光信息存储技术和白光照明等目前的热点问题。这显然很难引起学生的学习兴趣和热情。

3课程改革举措

结合学校2012版培养计划,根据我校光信息科学与技术专业学生的特点和人才培养目标,该课程的现行教学体系和内容应做必要调整,教学方法和教学手段上也要进行必要的改革,从而保证课程教学质量的有效提高。

3.1整合课程内容,调整课程结构

首先以形象的图像介绍整个光通信系统的组成部分,让学生了解光通信的系统结构。其次简单介绍光通信系统组成的每个部分,先讲解光通信中的主要有源和无源的光器件,光纤的组成和传输原理,然后把通信的光端机、光调制等基本内容尽可能地缩小课时快速介绍完毕,这样可以尽量避免与其他课程的重复,从而让学生产生新鲜感。然后重点集中讨论数字光通信系统,阐述如何设计光缆线路损耗预算和怎样考虑光缆线路中的各种类型的噪声源,多向学生介绍电信、数据通信方面的新发展、新思路,以开阔学生的眼界。这些改革为我们完成基本的教学任务提供了保障。同时鉴于袁老师课本中存在的章节混乱的情况,我们拟调整课程结构。课程的新结构首先从光通信的整体出发,从宏观上使学生了解光通信整体的基本知识和要求,把握零件和整体的关系。从简易的连接入手,到复杂网络为课程重点,把握各种光通信的特点,为培养学生应用能力奠定良好基础。

3.2分层实践教学,构建实践平台

光纤通信原理课程是一门理论性及实践性很强的课程,随着光纤通信与实际应用的结合越来越密切,仅仅在课堂上讲授基本的理论知识远远不能满足实际需求,必须加强和改进光纤通信课程的实践环境教学内容,突出本课程重实践、强能力的培养特色。实验建设和实验教学的重视和完善,有利于培养和提高通信工程类大学本科生的应用能力、创新能力和科研能力。首先,实践教学过程中采用了分层次的实践教学模式,根据学生理论知识学习情况及动手能力分组分层进行教学。动手能力一般的学生完成基础实验训练,动手能力较强的学生增加综合设计型、创新型实验教学内容,逐步构建了“基础型、综合设计型、创新型”的三级式分层次实践教学体系。其次在学校的相应经费支持下,鼓励学生根据所学内容搭建小型的光通信系统,让学生自己动手操作整个光通信系统的组成并了解实现通信需要注意的事项,如光纤损耗对中继距离的影响设计,色散对中继距离的影响等主要影响光通信性能的因素,让学生在动手操作中寻找评价光通信性能的指标等内容。这样充分调动了学生的积极性,不仅巩固了所学知识,还培养了学生的动手操作能力、观察能力及分析解决问题的能力,有效地提高光纤通信原理课程的教学效果。

3.3探索新的评价体系,改革考试模式

学生学习评价的目的是促进学生知识、技能以及情感、态度、价值观等方面的发展。发掘学生多方面的潜能,了解学生发展的需要和发展优势,增强学习的自信心。评价还要客观、全面地反映教学的实际情况,为改进教学提供真实、可靠依据的作用。结合学校2012版培养计划,根据我校光信息科学与技术专业学生的特点和人才培养目标,主要从以下几个方面,探索新的有利于学生个性发展的评价体系:(1)丰富评价内容。改变过去只重视知识,忽视综合素质和个性发展的评价。应从知识、能力、过程、方法、情感、态度、价值观等方面进行综合评价。在考试试题的内容上减少死记硬背的题目,增加实际操作技能、实验技能的考察。(2)改变评价方法。改变过去那种考试、测验的单一评价方法。可采用观察法、调查法、报告法(提供相关学习参考资料,让学生撰写笔记或学习报告)。(3)增加操作性和实验性评价比重。在“光纤通信”的实验课评价体系中我们要注重学生操作过程和规范性的评定。测验考试评价应增加考核学生的应用知识分析、解决实际问题的能力和创造性思维能力的权重。

4结语

光纤通信课程论文第2篇

本课程内容分为:光通信基本理论、光纤通信基本原理、光纤通信新技术特征等三大部分.主要内容为:绪论、光纤发展、光波导理论与光纤特性、光缆及工程应用、光发送与接收、光无源器件、光放大器、光纤通信系统与设计等.采用的教学方法以课堂教学为主,辅以实习实训等.授课对象为我校本科专业自动化、通信工程、电子信息工程等专业,授课理论学时54,实习实训18,各教学环节学时分配从近4年的教学看,大家普遍认为该课程理论较难、实训操作难、而且理论与实训结合较少.导致大学生们对该课程缺乏学习的主动性、积极性,不利于专业技能人才的培养.作者根据近4年的经验和学生获取该课程的知识、技能的效果,从课程的教学内容、教学方法、手段及见习实训等几个方面提出教研教改的意见.

2光纤通信课程理论教学

针对同学们反映本课程中难懂的理论知识、课前我补充了一些基础知识.比如光波导理论、高等数学、光电子技术、电磁学等知识在该课程中要用到的重要理论.列出一些参考书目供学有余力的同学选读,比如杨祥林编著的《光纤通信系统》,北京邮电大学出版社出版的顾畹仪编著《光纤通信系统》教材.我们采用多种方法分析一些抽象概念,逐步阐述.例如,光纤传输的波动理论是光纤通信理论中的一个重要内容,通常采用的方法就是波动方程和电磁场表达式求解,其过程繁杂,同学们很难将推导出的理论结果和实际上的物理意义对应.因此在该部分的教学中采用先引入并重点讲解波导、导波等概念的方法,然后解释传输模式,不同的模式对应不同的传播角,产生不同的离散模式是由于光波在芯区和包层分界面上发生反射时产生相位移动引起的,在理解概念的基础上,再运用特征方程理论推导出结论.充分利用多媒体的优势,多媒体PPT教学与传统教学模式相结合,以便提高教学质量.结合该学科的实际,作者制作了适合实际情况的PPT课件,课件的教学效果良好,比如在讲解数字光纤通信系统组成的时候,结合PPT课件图,直观、形象生动的看出了系统由光发射机、光纤光缆、中继器与光接收机等基本单元组成.此外还包括一些互连与光信号处理器件,如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器、分插复用器ADM等.

3光纤通信实训教学环节

本课程的实训环节除了安排常规的8个实验,模拟信号电—光、光—电转换传输实验、数字信号电—光、光—电转换传输实验、光发送、接收模块实验、光纤无源器件特性测试实验、数字光发送接口指标测试实验、光纤传输特性测量实验波分复用(WDM)光纤通信系统实验等.另外,笔者引入了OpticSimu仿真实训软件,该软件恰好可以克服以上硬件实验平台的不足,可以方便地配置各种光纤通信系统和网络,形象地得到仿真实验结果,配置各种光纤通信系统和光网络,仿真其传输性能,方便、形象地获得系统和网络中各点的光谱、波形、眼图、光信噪比和接收灵敏度.软件界面如图2所示.图3是利用原子功能器件搭建的光分插复用器(OADM)和光交叉连接(OXC)结构.运用OADM和OXC,构建WDM光网络,并对其进行传输性能仿真,为光网络的设计和规划提供参考.

4结束语

光纤通信课程论文第3篇

关键词:光纤通信;理论教学;实验教学

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)08-0167-03

当代信息高速公路的骨干网络是由光纤通信网络构成的,若没有光纤的发明及相关有源和无源光纤器件的发明和发展,当今的高速信息网络是无法想象的。但是当今信息产业的高速发展得益于微电子学、光电子学、计算机技术及通信工程等多门学科的快速发展及它们之间的交叉融合。因此,要想成为一名信息技术领域的电子信息工程师、计算机工程师或通信工程师,除了需要掌握本专业的课程知识以外,也应该熟悉现代信息技g的其他相关主要知识,比如光纤通信网络及其相关器件等。本文从光纤通信技术的研究内容、应用及发展等方面说明其在电子信息工程专业教育中的重要性,并研讨电子信息工程专业中的光纤通信课程的理论和实验教学方法。

一、光纤通信技术简介

1960年,美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器[1],给光通信带来了新的希望。和普通光相比,激光具有波谱宽度窄,方向性极好,亮度极高,以及频率和相位较一致的良好特性。激光是一种高度相干光,它的特性和无线电波相似,是一种理想的光载波。继红宝石激光器之后,氦―氖(He-Ne)激光器、二氧化碳(CO2)激光器先后出现,并投入实际应用。激光器的发明和应用,使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。

1966年,英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文,指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径,奠定了现代光通信――光纤通信的基础[2]。在以后的10年中,波长为1.55μm的光纤损耗:1979年是0.20 dB/km,1984年是0.157 dB/km,1986年是0.154 dB/km,接近了光纤最低损耗的理论极限。1970年,作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展。1977年,贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时(约11.4年),外推寿命达到100万小时,完全满足实用化的要求。由于光纤和半导体激光器的技术进步,使1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑之年。在今后的几十年中,光纤通信网络的逐步商用化带动了相关信息产业链的蓬勃发展[3]。

由于在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多[4],因此相对于电缆通信或微波通信,光纤通信具有许多独特的优点。综上所述,可见光纤通信技术在现代信息产业技术中的重要地位,因此,光纤通信技术这门课程不仅是光学工程专业的基础必修课程[5],也应该作为电子信息工程专业的专业选修课程来开设。

二、光纤通信课程教学研究

(一)光纤通信课程的理论教学

电子信息工程专业的光纤通信课程的理论知识可以分为四个相互关联的层次和内容,它们分别是:第一部分,光纤技术的基础;第二部分,光纤通信器件技术基础;第三部分,光纤通信系统和网络;第四部分,光纤与光纤通信系统测量。这四个部分的关系层层递进,逐渐深入。理论学时总共32学时。

第一部分,光纤技术的基础。可以先讲解光纤通信技术的一些概念性和历史性的知识,比如:电信技术的发展,光通信的必要性及技术基础,光纤通信技术的历史、现状与未来。此处,可详细介绍人类对光通信探索的历史及现代光纤通信技术从学术研究到商业应用的发展里程,并附带介绍微波通信的发展里程,然后通过比较使用光波进行通信和使用微波进行通信的优缺点及使用光纤材料和使用同轴电缆进行通信的优缺点,让学生了解光纤通信的巨大优势。然后可以简单介绍光纤传输的基础理论――电磁场与电磁波理论中的一些基本概念和现象,重点介绍麦克斯韦方程。最后介绍光纤的模式理论、光纤的结构和类型、光纤的传输特性、光纤制造技术与光缆等知识。其中,光纤传输特性包括光纤的损耗特性和色散特性,这是该部分的重点知识。总之,笔者认为,第一部分内容的讲解方法和手段是非常重要的,不宜讲得深奥,而应该结合动画或者视频讲解光纤的传光原理,使学生易于接受,才能提高学生对这门课程的兴趣,从而继续学习往后部分的相对枯燥的知识。该部分学时安排为6H。

第二部分,光纤通信器件技术基础。这部分讲述光纤通信系统中的有源和无源光通信器件,这些器件是构成一个完成的光纤通信系统必不可少的部件,学好这部分内容有利于理解后面学习的光纤通信网络的内容。这部分内容包括:基本光纤器件、光学滤波器、光纤放大器和半导体光电子器件。基本光纤器件包括分波/合波器、光纤活动连接器、光隔离器、环形器和衰减器等;光学滤波器的内容包括Fabry-Perot滤波器、介质膜滤波器、HiBi光纤Sagnac滤波器、Mach-Zender型滤波器、光纤光栅等;光纤放大器的内容包括:掺饵光纤放大器(EDFA)、光纤Raman放大器等。半导体光电子器件的内容包括:普通的半导体激光器(LD)和发光二极管(LED)、FP型双异质结构激光器、动态单纵模激光器、半导体光放大器(OSA)、PN结光电二极管、PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管等。对于每一个光纤器件,讲解内容包括这些光纤器件的结构、工作原理、具体参数、应用场合等,应结合动画或者视频讲解,甚至如果有条件的话,可以在课题上带上一些体积很小的光纤器件实物给学生讲解,比如光纤活动连接器、LD、LED、光纤光栅、PIN光电二极管价格便宜、体积小的光纤器件。该部分学时安排为10H。

第三部分,光纤通信系统和网络。这部分是本门课程的核心和精华部分,包括光纤传输系统、光纤通信网、全光网技术及其发展三大部分。其中,光纤传输系统的内容包含:光纤传输系统的基本组成、光发送机组件、光接收机组件、光放大噪声及其级联、色散调节技术、光纤传输系统设计、光纤传输系统性能评估。光通信网络的内容包含:通信网的拓扑结构和分类、准同步数字系统(PDH)、同步数字系统(SDH)、异步传输模式(ATM)、互联网协议、光纤通信网的管理/保护/恢复。全光网技术及其发展的内容包含:通信网络的发展过程、全光网络中的传输技术(WDM、OTDM、OCDMA和分组交换技术)、无源光网络(G-PON、E-PON、WDM-PON)、光传送网(G.709OTN)、自动交换光网络、全光网的网络管理、全光网的安全问题。对于每一种光纤网络技术,讲解内容包括这些光纤网络结构、功能、应用场合等,应尽量使用PPT的图片、动画进行讲解,PPT上要尽量避免文字上描述。该部分学时安排为12H。

第四部分,光纤与光纤通信系统测量。该部分主要介绍光纤通信工程实施、检测中一些常用的设备和仪器,在本门课程的实验教学中都要使用到这些设备,是培养光纤通信工程师的基础技能知识部分。该部分的内容包括:光功率计的使用、光纤几何参数的测量、光纤衰减测量、光纤色散测量、光纤偏正特性测量、光纤的机械特性和强度测量、光时域反射计(OTDR)的使用;光接收机灵敏度和动态范围的测量、光纤通信系统误码率和功率代价的测量、眼图及其测量、光谱分析仪、光纤通信系统的在线监测技术。其中,重点讲解光功率计、OTDR、眼图示波器、光谱分析仪等仪器设备的功能和使用方法。该部分学时安排为4H。

(二)光纤通信课程的实验教学

对于电子信息工程本科专业而言,毕竟培养的学生不属于光学工程或光电子技术领域的人才,而且电子信息工程专业本身都有很多属于自己专业的实验课程及课程设计,因此,笔者认为光纤通信技术课程的实验教学应根据该专业学生的理论基础和将来他们最可能需要的工程能力而设置。因而,笔者建议光纤通信课程的总学时设置为48学时,理论教学学时为32学时,7个实验的教学学时为16学r。

根据笔者10年来给电子信息工程专业本科学生讲授这门课的经验,认为具体的实验课程设置如下。

1.插入法测光纤的平均损耗系数。采用插入法测量待测光纤在1310nm和1550nm处的平均损耗系数。掌握插入法测量光纤损耗系数的原理,熟悉光纤多用表的使用方法。学时设置为2个课时。

2.光时域反射计(OTDR)测光纤链路特性。用光时域反射计测量光纤链路的平均损耗、接头损耗、光纤长度和故障点位置。了解光时域反射计工作原理及操作方法,学习用光时域反射计测量光纤平均损耗、接头损耗、光纤长度和故障点位置。学时设置为2个课时。

3.光波分复用(WDM)系统实验及其误码率测量构建1310nm/1550nm光纤波分复用系统并测试其误码率,了解光波分复用传输系统的工作原理和系统组成熟悉误码、误码率的概念及其测量方法。学时设置为2个课时。

4.数字光纤通信系统信号眼图测试。构建数字光纤通信系统并且用数字示波器观测系统的信号眼图,并从眼图中确定数字光纤通信系统的性能。了解眼图产生的基础,根据眼图测量数字通信系统性能的原理;学习通过数字示波器调试、观测眼图;掌握判别眼图质量的指标;熟练使用数字示波器和误码仪。学时设置为3个课时。

5.光纤切割与焊接技术演示实验。利用全自动熔接机向学生演示光纤熔接的全过程,了解光纤的结构和光纤电弧放电焊接原理;了解全自动焊接光纤的过程和使用方法。学时设置为2个课时。

6.光纤光栅光谱特性测试系统的设计实验。测量光环行器的插入损耗、隔离度、方向性、回波损耗参数;利用PC光谱仪、光环行器和光纤光栅设计光纤光栅光谱特性的测试系统;了解光环行器的工作原理和主要功能;了解光环行器性能参数的测试原理;了解光纤光栅的光谱特性;学习PC光谱仪的使用方法。学时设置为3个课时。

7.光带通滤波器的设计。测量光耦合器的插入损耗、分光比和附加损耗等参数;利用光耦合器或者光环行器和光纤光栅设计光带通滤波器。了解2X2光耦合器的工作原理,了解光耦合器各项参数的测试方法。学时设置为2个课时。

通过以上实验课程,能够使电子信息工程本科学生对光纤通信系统的基本器件、基本测量系统等有一个比较感观的认识,而且能够更加深刻地掌握它们工作的基本原理和基本特性,为将来在具体的工程设计及进一步深造中奠定基础。

三、结束语

光纤通信技术在国家的信息产业、国防工业中具有举足轻重的地位,电子信息技术与光学信息技术的结合也越来越紧密。对于当今的电子信息工程专业的学生而言,除了需要掌握本专业牢固的知识和技能以外,了解和掌握光纤通信技术的基础知识和相关的技术发展趋势也是必不可缺的。本文通过对电子信息工程专业特点和光纤通信课程内容的分析,讨论了该门课程与该专业的内在联系,分析其重要性,并根据笔者10年来在重庆理工大学电子信息工程专业讲授该门课程的经验,提出了本门课程在电子信息工程专业中的理论及实验的教学内容、教学重点、教学方法及课程设置等方面的一些意见和建议。

参考文献:

[1]高D.激光技术应用现状与分析[J].物理通报,2007,(11):50-52.

[2]龙泉.光通信发展的回顾与展望电信网技术[J].2008,(2):30-32.

[3]曲鹏.光纤通信技术的应用及展望[J].硅谷,2014,7(24):2-2.

光纤通信课程论文第4篇

关键词:光纤通信;通信工程专业;教学方法

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)45-0082-02

光纤通信由于其具有频带宽、通信容量大、损耗低、中继距离长、抗电磁干扰等优点,已成为现在通信网的支柱。伴随着现在通信技术的发展,光纤通信深刻改变着现代人们的生活方式和生活内容。目前,光纤通信已经成为最主要的有线信道传输方式。光纤通信课程作为通信类、电子类专业开设的一门多学科交叉渗透的专业课,综合了材料、通信、光学和半导体光电子等众多学科内容,其具有内容覆盖面广、基础理论深、知识更新快等特点。而在光纤通信课程的教学过程中,由于其课程本身的特点,使得教与学的难度比较大。加之部分学生基础理论知识不足,使得学生对这门课程的很多概念理解不够,对该门课程的学习感到无从下手。因此,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,跟上新技术的发展进程。针对光纤通信课程目前面临教与学双向的压力,对本课程的教学改革势在必行。作者通过结合自身教学实践,就当前光纤通信课程教学中存在的一些问题谈谈自己的看法,提出一些尝试性的改革方案,希望对光纤通信课程的教学改革提供帮助。

一、光纤通信教学过程中存在的主要问题

光纤通信课程是一门多学科交叉渗透的专业课,其内容综合了通信、光波导和半导体光电子等相关的理论知识。本课程对本科生的培养要求是:通过对光纤通信的基本原理、光端机、光无源器件以及光网络进行阐述和讲解,使学生掌握光纤通信的基本概念,熟悉光有源器件、光无源器件的工作原理、特性以及光纤通信网基本设计方法,了解光纤通信技术实际应用和最新研究进展。经研究表明目前各专业光纤通信课程在授课过程中,普遍存在一下几个方面的问题:

1.课程设置有一定缺陷。针对通信工程专业的学生,由于数学、物理基础相对薄弱,对课程的学习存在一定的难度。而且光纤通信课程本身与物理、材料、半导体光电子、光刻等技术知识联系密切,很多的知识点都是建立在大量理论物理和数学模型的基础上。如果学生对这些课程没有一定的涉猎,对一些基本器件,如半导体器件、光检测器等没有一定的物理概念的理解或者接触。那学生对光纤通信这门课程的学习将会比较困难。此外,对于通信、电子类专业,对于物理学科不重视,只学过普通物理的课程,导致学生对物理概念的理解以及物理模型的分析能力相对薄弱,造成学生在听课或学习时感觉内容过于抽象,对一些概念和公式理解很模糊,难以真正理解理论知识,往往知其然不知其所以然。

2.教学形式以及教学模式陈旧。光纤通信是一门应用十分广泛的应用学科。但是在目前的教学过程中,教师更多的照本宣科,按书上的内容进行每一章节的讲解,在不自觉中,学生就以为光纤通信就是一门理论课程和讲解器件原理的课程,而忘记了光纤通信课程的实际应用,导致学生更多地认为这是一门与物理、数学相关的课程,特别是对于光纤传导模式内容,学生更多的认为学习的重点是如何求解方程,而不是一门应用类的课程,导致学生认为本课程对于实践指导的意义不大。同时,教材的更新无法和光纤通信发展的实际情况吻合,造成教材的内容过于老化,使得学生对整门课程的学习感觉乏味、枯燥,无法提高对课程的学习兴趣。

3.教学内容设置有缺陷。光纤通信课程是一门交叉学科,涉及的内容很广泛。一般来讲,由于课程教学学时的限制,不可能把所有关于光纤通信的内容以及光纤器件全部囊括。这就导致在教学内容的选择方面存在一定的随意性和盲目性,教师往往根据自身对课程的理解来讲解,或完全依附于所选教材,导致教学的片面性、重点不突出。而对于学生来说,感觉课程的知识点过于零散和繁琐,没有连贯性。

4.教学方法不科学。由于光纤通信课程涉及内容广泛,信息量大,使得教师在授课时主要将注意力放在课堂讲授和板书上。学生在上课过程中的普遍反应是缺乏课堂活力,感觉课程比较枯燥。由于课堂讲授的理论性很强,使得学生不能将所学理论知识和实际应用结合起来,虽然学到了一些理论知识,但不知道这些知识用在何处、如何运用。另外,光纤通信的考试方法比较传统,无法全面涵盖课程的核心内容。

针对教学中出现的上述问题,本文针对教学中出现的上述问题进行了系统深入的研究,提出一个比较合理的课程设置方案,而且提出一个教学模式的改革方案。

二、光纤通信课程教学改革的探索

针对目前光纤通信课程教学过程中出现的问题,结合通信工程专业的学生以及光纤通信这门学科本身的特点,我们主要从优化课程设置、优化教学方法、科研促进课程深化改革以及改进考核体系这四个方面进行考虑,具体的讨论内容如下:

1.优化课程设置。光纤通信课程的应用范围非常广泛,很多专业都开设了光纤通信课程,但不同专业对光纤通信的要求是不一样的,同时各专业掌握的基础知识也差别很大。考虑到光纤通信对材料、物理、数学的要求相对较高,而光纤通信又是一门与通信息息相关的学科,因此学生在学习光纤通信课程之前,应具备一定程度的数学物理通讯基础,使得学生在学习光纤通信课程是有一定通信背景以及数理知识。此外,由于通信工程专业是一门实用性很强的专业,我们培养的学生应该从事通信、电子类的工作,因此也需要开设一些专业课程(如移动通信、现代通信网概论、光网络技术等)来强化光纤通信的运用。

2.优化教学方法,激发学习热情。光纤通信是一门交叉学科,涉及学科知识比较多。因此,教学方法的优化要从理论教学和实践教学两方面来考虑。

理论是学好一门课的基础,对学生充分掌握理解系统、器件本身的特性以及应用具有重要作用。对于学生反映比较难懂的理论,有计划地复习和补充一些前导知识进行理论铺垫。例如信息光学、高等数学、导波光学等知识都是本课程中要用到的重要理论。同时课堂内容的讲授要特别注重思路,对于难以理解的概念采用不同的分析方法,由浅入深,由宏观到微观,先通过介绍器件的理论模型架构,再用严格的理论分析推导,说明器件工作原理、特性以及应用。由于课时的限制,想要把所有的理论内容都讲深讲透是不切实际的。因此,根据专业需要在课堂讲授时,要抓住重点、突破难点,做到主次分明,以点盖面,每次课只讲一个重点内容。不需要所有内容都要面面俱到,在有限的时间内让学生获得最有价值、最重要的信息。在课堂教学中主要采用板书和多媒体相结合的授课方式。传统的板书教学模式使得教学内容框架清晰、重点突出,方便理解,学生有充分的时间整理笔记,思路清晰。其缺点是信息量小、形式古板,内容缺乏生动性和形象性。因此可适时、适当、适度地引入多媒体辅助教学,其优点是有利于提高教学质量和效果,增加上课的趣味性,而且能加快教学速度,减少教学难度,加深理解教材的深度。例如在课件中,插入一些图片、动画、影音等多媒体文件,除了可以帮助学生能够形象直观地理解专业知识、增强教学效果外,还可以增加上课的趣味性,活跃课堂气氛,提高学生学习的兴趣。

实践教学主要从课堂实践、课后团体实践等方面进行加强。通过课堂演示、课堂讨论,强化学习效果,激发学生的思考和探索。例如借助光学仿真软件,在课堂上直接演示光纤色散对光传输线路的影响,通过改变光纤长度来说明光纤色散对光信号传输特性的影响。另外开设实验课,可以借助光学模拟软件以及光纤通信实验设备来进行光纤连接以及光学传输系统特性的操作实验,加深学生对光纤通信系统的理解,提高学生学习的积极性,让学生知道所学知识有什么用,怎么用。

3科研促进课程的深化改革。光纤通信技术由于发展迅速快,专业知识更新快,新技术更新快,导致教材内容相对滞后。教材中现有的新技术主要包括光波分复用技术、光交换技术、光孤子技术和相干光通信、光接入网等,这些技术中有的已经相当的成熟,而且很多技术还在不断更新,同时很多新出现的技术还没有涉及到。为了让学生了解光纤通信技术发展的最近前沿,可以尝试将将最近的科技进展融入到教学方法和教学环节中,课堂上针对不同的教学内容引入最新的研究成果,一方面可以以丰富教学形式,加深学生对相关教学内容的理解,另一方面可以为学生打开一扇科研的窗口,充分发挥学生的创新能力,鼓励和引导探索式、研究式的学习,相应的以科研推动光纤通信精品课程建设。

4改革考核体系。闭卷考试一直是考察学生对所学知识的掌握程度的唯一方式。而这种方式往往易造成学生死记硬背,扼杀学生学习的主动性以及创造性。光纤通信课程的考核方式应当根据课程本身的特点以及教学要求加以重新设置,既要体现学生对基本知识的掌握能力,还要突出学生的实践能力与创新能力。因此在成绩考核方面应当包括基础知识考核、实践能力考核、创新能力考核等方面。基础知识考核可通过学生对每堂课课后习题作业的完成情况来考察;实践能力主要考核学生对光纤系统组建、光纤熔接、光纤损耗测量等实验情况的考察;创新能力考核可通过只提出对于光纤系统的总体要求(传输容量、带宽、响应度等),要求学生通过模拟软件以及试验箱进行相关的仿真实验,同时对仿真过程中出现的问题进行分析,提出改进问题的方法,解决问题。

光纤通信课程论文第5篇

关键词:光纤通信;课程教学;教学改革

作者简介:翟凤潇(1979-),男,河南永城人,郑州轻工业学院物理电子工程学院,讲师;郝蕴琦(1985-),女,河南扶沟人,郑州轻工业学院物理与电子工程学院,讲师。(河南 郑州 450002)

基金项目:本文系郑州轻工业学院第十批教改项目的研究成果。

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)05-0144-02

自从英(美)籍华人科学家高锟提出光纤用于通信领域之后,光纤通信技术以其独特的特点和优势得到了前所未有的快速发展。[1]我国光通信设备产业近年来—直保持较高增长速度,成为中国发展最快的产业之一。现在部级的电信网骨干主要采用光纤通信系统,而光纤通信技术已深入到社会生活的各个层面,成为现代社会重要的关键基础设施。特别是2013年8月17日,国务院印发了“宽带中国”战略及实施方案的通知,必将对我国光纤通信技术发展起到了巨大的推动作用,也会对光纤通信人才培养产生影响。由于光纤通信技术在社会生活中占据的重要地位,因此“光纤通信”课程近年来一直作为国内外高校通信、电子学科的重点专业课程及相关专业的选修课程。这门课程系统主要介绍了光纤通信理论和技术。课程要求是通过这门课程的学习,可以使学生掌握光纤通信技术的基本原理、光纤通信系统的基本构成以及系统设计方法,了解光纤通信技术的实际应用和最新发展方向,为学生毕业后能够从事光纤数字通信设备的操作、维护、设计、施工或继续深造打下良好的基础。“光纤通信”作为一门应用性很强的课程,在实际课程教学中存在诸多问题。关于“光纤通信”课程理论与实践教学改革成为各高校研究的问题。[2-5]本文将从教学现状及存在的主要问题出发,对该课程的教学改革进行探讨。

一、“光纤通信”课程存在的问题

作为电子科学技术专业一门主要专业课,其特点是光纤通信科学技术发展迅速,新理论和新技术不断产生和发展。这需要及时更新教学实验内容、改革教学方法。由于种种原因,“光纤通信”这门课程在实际教学过程中存在诸多问题,主要表现在以下方面:

第一,从授课方面来看在传统的教学模式下,一般都是按照教材的自然顺序按部就班地进行讲解,由于本课程公式多、表格多、图形多,并且在课堂授课中,教师需在黑板上做大量的数学分析推导,课堂教学中过多的公式推导、证明导致课堂气氛沉闷,教学效果不佳。另外,课程成绩考核方式比较单一。目前“光纤通信”原理课程的考核多采取传统闭卷考试方式,考试内容以理论知识为主,导致学生的学习方法呆板,习惯死记硬背,表现出综合应用知识能力比较欠缺,不能充分反映出学生对课程知识进行融会贯通、创新思维解决实际问题的能力。以上原因都极大打击了学生学习的积极性。

第二,实践性教学环节欠缺。在工科院校“光纤通信”教学实践的过程中,实践教学环节向来是一个短板。随着光纤通信的新理论和新技术不断产生和发展,实验硬件更新升级落后、实验设备陈旧、实验项目单一、实验内容老化等原因,教学内容已经落后于光纤通信技术的发展。另外,采用封装性强、集成化程度实验箱型的实验方式在方便操作的同时却无法让学生深入了解光纤通信系统全貌。实践教学很难达到培养学生动手能力的目的,导致学生普遍对实验教学认识不足,严重影响了实验教学质量和效果。

第三,由于光纤通信技术涉及的物理基础知识较多如场论、光学原理、通信技术、激光技术等。故在学习本课程之前,学生应先修这些课程。但是由于这些课程本身都有比较深的难度,所以不少学生很难全面掌握。例如研究光纤中的模式分布通常是在圆柱坐标系下用分离变量法解给定边界条件下的亥姆霍兹方程来完成,要求学生有较好的数学功底和电磁波方面的知识,如果基础知识不够扎实这部分的学习就会出现困难。学生对知识的掌握仅仅限于简单地背结论、公式,做计算题。学生不了解理论的工程应用意义,不具体分析问题,导致学生对课程认识不足,出现不知道学了有什么用的现象,这些问题会使得学生逐步失去对这门课程的兴趣。

二、“光纤通信”课程的教学改革思路

鉴于教学现状和存在的问题,对“光纤通信”课程的教学内容和体系改革非常重要。下面将从教学内容、教学方法以及实验领域进行改革探索,在教学过程中培养学生的创新能力,为学生圆满完成学业打下坚实的基础。

1.创新教学方法

在授课的过程中应摒弃传统教学方法缺点,充分利用计算机多媒体技术在现代教育中的优势。从教学目标出发选择教学内容,把握理论上的度,对课程进行准确定位,突出技术实质。根据不同的教学内容精心制作教学课件,在讲课程前言和绪论部分宜采用声情并茂的图文、视频展示,突出基本理论基本分析方法和知识的应用,让学生在首次接触该课程时,接触到一个开阔的视野,有生动的发展历史和鲜活的应用基础,而不是让其产生理论堆积的错觉。在讲授光源时,采用flas来演示受激辐射机理。在讲授光纤无源(有源)器件时,可以现场演示一些器件。根据课程内容,把课程涉及的知识分成若干主题,如“低损耗光纤研究现状及进展”、“掺Er光纤放大器”、“光无源器件及市场调查”、“基于光纤传感器的研究进展”、“光纤通信的发展趋势”等。把班级学生分成若干小组,每组负责一个主题,查阅相关文献资料。当讲授先关内容时,小组负责人把写出的调查研究报告,以ppt的形式进行报告。这不仅可以拓宽学生的视野,提高学生获取资料的能力,也极大的调动了学习的积极性。让学生参与到教学中来,充分发挥以教师为主导,以学生为主体的作用。这些教学方法学生参与度高,为学生以后的毕业设计以及研究生学习奠定了良好的基础。这些教学手段改变了以往课堂教学气氛沉闷的现象,刺激了学生求知、探索的兴趣和激情。

2.优化教学内容

在教学内容上既要重视课程的理论性,也要强调课程的工程实用性。光纤课程的理论较多,在理论课讲授时,面面俱到,都讲深入也是不切实际的。这就要求对课程教学过程中抓住重点、突破难点,做到详略得当、主次分明。对于学生反映掌握比较困难的理论,可以适当地在课前进行一些知识的补充。比如在理论推导中用到的一些高等数学知识、电磁场理论中的麦克斯韦方程、导波光学等。这些可以让学生课前预习,在课堂上教师进行回顾复习来达到巩固知识的目的,这样学生在学习新的课程内容就显得容易接受了。在教学中,既注重理论分析的严谨性,又在一些理论分析难度较大的内容上,结合物理意义以简化分析,以突出“光纤通信”课程理论性和系统性强的特点。适当增加新技术、新理论的课时,使学生更多了解最新技术发展动态。比如在分析光纤中传输模式时候,可以不必要去细致分析每一步的公式推导,只需把结论及其物理含义进行解释。由于公式中用到了贝塞尔函数,函数的解比较复杂,对于方程的解可以利用计算机完成,尤其是相关计算机软件比如matlab具有可视化功能,[6]由学生自己动手编程解方程和绘图,既可以降低教师在教学中的劳动量还可以加深学生对知识的掌握和理解。

3.加强实验教学项目及硬件建设

“光纤通信”原理课程是一门理论性及实践性很强的课程,因此必须加强和改进“光纤通信”课程的实践环境教学内容,突出本课程重实践、强能力的培养特色。实验建设和实验教学的重视和完善,有利于培养和提高通信工程类大学本科生的应用能力、创新能力和科研能力。

光纤通信技术发展十分迅速,这使得教学内容更新周期越来越短,结合工程实际越来越密切。光纤通信的实验教学环节随着学科的发展显得越来越重要。由于实验硬件建设需要投入的资金较多,许多院校在实验教学环节严重落后于光纤通信技术的快速发展。因此在实验硬件建设方面,亟待改善实验教学条件,加大经费投入。逐步开设多层次实验教学项目如基础性实验、综合性实验、设计性实验等。基础性实验以验证内容为主,例如采用大恒光电GCS-FIB光纤技术基础综合实验平台进行“数值孔径测量”、“光纤准直”等实验。综合性实验对学生综合知识提出更高要求,例如“自组光纤马赫-曾德干涉仪”要求学生对马赫-曾德干涉仪有深入的理解,同时要有较强的动手能力。创新性实验主要结合教师的科研项目以及大学生创新项目,有兴趣的学生可以进行此类研究性实验。考虑到实验建设资金限制,对于一些实验可以用软件模拟的方式进行验证,例如“光纤中模式的传输”、“光的偏振状态”可以采用matlab可视化模拟的方法验证,这些实验可以由学生参与程序的编写,提高学生对所学内容的理解。学生参加实验建设活动,可以在其课程成绩中给予体现,以提高学生参加的热情和积极性。

4.建立全面的评价体系

重理论,轻实践,重结果,轻过程是传统评价方式的特点。因此建立能够反映学习本课程情况的全面评价体系十分必要。建议提高学生学习过程的成绩比重,提高学生实验部分的成绩比重。在理论课成绩部分可以采用期末考试、主题报告、课堂讨论几项成绩的综合方法,这充分体现了学生的学习过程和学习效果。实验成绩采用包括基础实验、综合性实验和设计性实验以及模拟实验建设部分组成。对于设计性实验要有更高的要求,实验结果按照科技论文的形式撰写,为学生后期的毕业论文和研究生学习打下基础。总而言之,建立全面的考核评价体系有助于全面考查学生对课程的学习情况,激发学生学习的积极性。

三、结束语

“光纤通信”是一门多学科交叉的理论性和实践性都很强的课程,在教学过程中,做到理论教学和实践教学并重。通过这门课的学习使学生成为知识面宽,实践能力强和具有创新能力的技术人才,这需要在“光纤通信”课程的教学方法、教学内容、实践环节等方面进行改革和探索。

参考文献:

[1]白显东.光纤通信技术特点及未来发展趋势[J].电脑知识与技术,2012,(34).

[2]谭振建,王志明,洪梅.《光纤通信》课程体系的思考实践[J].南京工程学院学报(社会科学版),2006,(2).

[3]龙青云,左敬龙,肖明.基于大工程观的光纤通信实验教学改革探索[J].实验室研究与探索,2012,(8).

[4]耿涛,冉天纲.基于项目式的光纤通信实验教学改革[J].实验室科学,2011,(5).

光纤通信课程论文第6篇

关键词: 光纤通信;实践教学;OptiSystem;SDH

TN929.11-4

一、“光纤通信”实践教学现状与问题

光纤通信课程[1-4]是适应当代通信技术发展应用所开设的,是通信工程专业的专业必修课程,具有很强的专业实用性和实践性。随着社会技术发展和企业对从业人员的专业能力提出了更高的要求,传统的实践教学[5-7]内容和方法已经不能满足现代企业对学生专业能力培养的要求。结合我校“技术立校,应用为本”的办学方针,本文结合在光纤通信课程中的教学和科研以及当前学生的就业现状,进行一系列的实践教学改革和探索,从实践教学内容、教学方法、成绩考核等方面进行相关探讨和研究。

二、“光纤通信”实践教学改革思路与举措

(一)改革思路

光纤通信实践教学主要由光纤通信实验、光纤通信课程设计、光纤通信设备应用实践三大模块构成。每个模块侧重点各有不同,三大块模块一起构成了与理论知识紧密联系,贴合光纤通信实际应用,以应用为基础,提高学生实践能力的实践教学体系。

1.光纤通信实验与理论内容紧密联系,进一步巩固了理论内容。

光纤通信实验课程是结合理论课程《光纤通信》安排的实践课程,教学目标是通过本课程的教学和实践,进一步巩固和加深光纤通信原理理论知识的理解,提高综合运用所学知识来验证光纤通信原理的能力,理论与实践密切结合,相辅相成。实验着眼于提高学生的动手能力,要求学生通过实验环节,能正确使用仪器设备,掌握测试原理;掌握光纤器件和光纤系统的工作原理;提高学生分析问题和解决问题的能力。

目前,光纤通信实验课程课时是16课时,主要在光纤通信实验箱上来完成。在实验内容设置中,侧重对光纤通信及光器件的基本原理、光纤传输系统构成及性能指标等进行实践操作。实验内容从光源P-I曲线,到光纤通信传输系统构建,由局部到系统,层次分明,重点突出,注重培养学生对理论知识的巩固和理解。

2.光纤通信课程设计着重培养光纤通信的软件设计能力

光纤通信课程设计是在完成光纤通信实验课程的基础上开展的,是进一步实践后续课程,主要训练学生在一种通用光纤通信软件设计平台(如OptiSystem)上进行光纤通信系统设计的能力,培养学生光器件设计和各类光网络构建及分析能力,培养利用设计软件工具对设计任务进行总体设计和分析、完成的能力,进一步提高和深化学生对光纤通信的实践能力。

课程设计提供8个以上设计题目,设计课题有光纤器件的分析、系统构建、系统优化,内容分布广泛,层次分明。整个设计流程按照课题分析、设计方案论证、设计调试、撰写课程设计报告、答辩五个环节进行。

3.光纤通信设备实践与通信行业紧密贴合,增强对光纤通信设备的实践操作应用能力

随着光纤通信的发展,光同步网(SDH)网络在宽带网络的建设中发挥着重要的作用。光纤通信课程引进中兴通信的光纤传输平台,开设专门的光纤通信工程实践训练课程,通过中兴工程师和专业教师共同授课的方法,在光纤通信实验和课程设计基础上,进一步深层次加强学生的实践能力培养。

光纤通信工程实践训练内容包括SDH光传输设备实践,实践设置贴合通信行业实际应用,加深学生对光通信设备的构成和原理的理解和认识,培养学生对光通信设备的连接、设置、调试、运行、维护能力,提高学生对大型光通信设备实践操作能力。

(二)具体实施举措

在光纤通信三大模块的实践教学中,要求学生通过每个模块的实践过程,进行详细的学习、观察、体验、思考,使得理论和实践能够紧密结合。在O置实践项目过程中,突出重点,结合课程内容,尽量充实安排实践内容。在学生的实践过程中,要求学生能够综合运用了所学的理论知识,提高实践技能,熟悉完整的系统设计和实现过程,掌握大型设备的配置和调试过程,对于今后从事相关领域的系统设计、开发和维护提供了宝贵的经验。

1.光纤通信实验内容和课程内容紧密结合,并且从基础验证、综合性、设计性三方面进行了设置,完成实验内容的优化。实验设备包括微机、光功率计、光纤、光无源器件、示波器、数字万用表、图像显示器、电源模块、信号源模块、光发送模块、光接收模块、电话接口模块、误码模块、图像接口模块、PCM 编译码模块、CMI编译码模块、HDB3编译码模块、CPLD下载模块等组成,可以应用不同的模块来组成不同的光纤通信系统,如:模拟光纤通信系统、数字光纤通信系统、光波分复用传输系统、图像光纤传输系统等。

在实验讲授教学过程中,采取结合课程内容,回顾相关理论知识的教学方法,介绍实验原理,讲解实验步骤,分析实验结果。如:在实验“半导体光源P-I特性曲线测试”中,首先带领学生回顾理论课中讲解的公式两种光源LED和LD的工作原理及其区别,回顾P-I曲线的表现有何区别,并介绍两种光源的特性,进一步回顾半导体光源阈值电流Ith的概念和物理意义。并指导学生完成相应的测试工作。这样讲解之后,学生既巩固了理论知识又明确了实验内容,通过对比加深了对理论知识和实验原理的掌握。

2.光纤通信课程设计主要充分通过光纤通信系统仿真软件,如Optisystem,使得学生能够模拟仿真光纤元器件及系统的设计和整个过程。在系统仿真实验中,学生可以随意调整波形参数等,对一个光学元器件甚至整个通信系统进行优化设计和性能仿真,直观地模拟信息在光纤通信系统中的整个传输过程。要求学生能够分析原理,设计软件流程,能够搭建整个过程,并通过光谱仪等仪器器件对结果进行观察和分析。

如设计“PIN光电二极管的噪声分析”,要求学生首先分析影响光接收机性能的主要因素,即接收机内的各种噪声源。并能分析计算接收机中的放大器本身电阻产生的热噪声和放大器的晶体管引入的散粒噪声。要求学生完成设计整个软件流程,并搭建实现,如图1所示。要求学生根据数据模拟得到定量的分析和计算,观察热噪声和散粒噪声对最终传输的信号质量的影响,观测不同噪声对整个系统性能的影响程度的大小。

3.光纤设备实践要求在SDH课程知识基础上,在行业大型设备中能够根据理论知识进行配置、调试,进行数据通信。这就要求学生对SDH的基础知识、SDH网络的自愈能力、SDH环型组网、通道层或者复用段层的自愈环等要理解透彻。我们以中兴通信公司的SDH光传输设备为实验平台,使学生可以接触到包括光传输、数据网络和智能业务平台等方面先进的光通信技术。要求学生熟悉ZXMPS325传输设备的整机和单板硬件,并掌握SDH 的部分测试方法; 要求学生能够基于网管E300软件,自主完成对网元业务的设置、数据修改和监视,实现SDH通道保护链和复用段保护等配置及性能测试。

如,对“二纤双向通道保护的配置原理和实践”,首先要求学生理解掌握SDH的复用结构和过程,掌握二纤双向通道保护的工作原理,要求学生能够根据业务,分析网络拓扑结构,分析I务传输过程,掌握通道保护配置方法。如图2所示:

三、“光纤通信”实践教学考核与评价

目前,光纤通信实践课程的三大模块采用不同的考评机制,主要侧重学生的实践操作能力和过程,强调学生对实践结果的分析能力,注重学生的创新能力。

在光纤通信实验的实践环节中,实验成绩考评是由平时实践操作和实验报告组成。在实验报告中,注重学生对实验及设计结果的分析及现象总结、实验中产生问题的解决办法、对实验的新设想等。

课程设计实践环节的成绩考评由课程设计过程、测试(独立演示)课程设计结果、课程设计报告和答辩成绩组成。教师根据学生实际操作情况给出过程成绩,根据演示过程和结果,给出相应的设计结果成绩;根据设计报告的内容和格式规范,要求课程设计报告格式按照科技论文要求撰写,为学生将来做好毕业论文打下一定的基础,并给出相应的设计报告成绩;在答辩过程中,侧重考查学生的思考和创新能力,以及对整体系统的设计能力,并给出相应的答辩成绩。

光纤通信设备实践训练的成绩考评由实践操作,答辩环节和实践报告构成。注重学生的实践操作能力,对原理的理解能力,报告撰写的规范性。提高学生在实践中理解理论知识的能力。

四、“光纤通信”实践教学改革成效

通过对光纤通信的实践体系的结构、教学内容、教学手段、考核方式进行了一系列的改革,学生的实践效果和质量明显得到了提升。在今后光纤通信的实践教学过程中,只有进一步突出工程应用实践操作能力、强化创新培养特色,不断提高学生的学习兴趣,激发学生的学习主动性,提高相关领域从业的综合职业能力,才能达到培养高素质通信专业人才的目的。

参考文献

[1] 《光纤通信》(第二版),张宝福等编著,西安电子科技大学出版社,2009.

[2] 顾婉仪, 李国瑞. 光纤通信[M].北京: 人民邮电出版社,2006.

[3] 方志豪, 朱秋萍. 光纤通信[M].武汉: 武汉大学出版社,2004.

[4] 《光纤通信》(第五版).[美]Joseph C.Palais著,电子工业出版社.

[5] 李书旗, 朱昌平, 陈小刚. 光纤通信实验教学的改革与探索. 中国电力教育,2010, (36):132-133.

[6] 唐修连. 光纤通信综合实验手册. 南京; 中国人民理工大学, 2004.

光纤通信课程论文第7篇

虽然“光纤通信”课程是一门理论与实践相结合的课程[4],但是基础理论的掌握对以后实践起着极其重要的作用。可以说基础理论的广度和深度直接影响以后从事实用型工作还是创造型研究。“光纤通信”总学时为92学时,其中基础理论占56学时,实验教学为36学时,最后设置了两周课程设计内容。理论教学内容主要包括光纤传输理论、通信用光器件、光端机、数字光纤通信系统、模拟光纤通信系统、光纤通信新技术和光纤通信网络等。实验教学主要包括以光纤端面处理与熔接实验、单模光纤结构设计光纤光缆的识别与使用、光纤损耗系数和事件点参数测量、光发送机的参数测试、光纤电话传输实验、光纤视频传输实验、波分复用光纤传输实验和掺铒光纤放大器实验为代表的十二个题目。本课程最后一个教学环节为课程设计,主要是针对所学内容进行选择性深入学习和研究,并独立设计完成指定题目。

二、“光纤通信”课程理论教学方法与实践

1.理论教学过程中的理论分析应从简单递进难度。例如,我们在教学实践过程中学习光纤中的光传输理论时,先讨论学生较熟悉的几何光学法的全反射传输理论,再分析光在光纤中遵循的电磁理论,提出麦克斯韦方程组,并进行严格推导和详细讨论。

2.教学中应适当展开课堂讨论。对于一些较简单并有一定重复性的内容,可以采取课堂讨论的教学模式。由于,光纤制造和光缆制作工艺相对简单易懂,制造过程和方法有很多种。因此,对以上内容进行课堂讨论形式教学。预先把学生分成几组,每组选择2~3个题目,之后收集资料、制作PPT、充分备课。课堂上每组选出1~2个学生,上讲台利用15~25分钟的时间对特定题目进行讲解,讲完后其他成员可以提问,相互讨论。通过以上教学环节,本是一些繁杂的内容从不同讲解者的不同风格再现出来,课堂气氛积极活跃,讲授内容丰富多彩。同时讲解者完成了选题目、制作PPT及备课讲课等全过程,这对即将毕业的学生是一个展现自己、锻炼自己的好机会。

3.教学过程中适当展示实际器件或相关案例。光纤通信是一门要求理论与实践相结合的课程。除了规定的实验课外,在理论教学过程中应该注意理论与实际相结合。在理论教学过程中,涉及一些实际光学元件和设备时,比如,连接器、耦合器、光纤光栅和激光器等,课堂上尽量展示实物及说明书,并说明其在通信网络中的具置和作用。不仅可以活跃课堂气氛,还可以巩固教学内容,留下深刻印象。比如,设计光纤分类和工艺等内容时,我们尽量引入许多国内外的著名企业并展示其相关光纤产品。我国已拥有长飞、亨通、烽火、富通、中天、永鼎、通光、汇源等光缆企业及特发、成康、北康、侯马、富春江、天虹、宏安、华伦、华达、华新、港龙、通鼎、西古、法尔胜等一大批骨干企业。2006年,国内市场光缆总量达2000万芯公里,出口光缆470万芯公里,总产销2470万芯公里以上。2000~2012年,我国光纤需求量增加了整整24倍,年增长率达30%。2006年中国光纤需求量仅占全球的25%左右,至2012年,这一市场份额已超过了50%。光缆总体技术水平已达国际先进水平,主要企业的主要产品指标领先国际先进水平,产品种类规格基本齐全(海底越洋光缆尚差)[5]。

4.概念与其背景相联系。每一学科与每一门课程都具有相应的概念和理论。其中一些现象的发现、一些概念的提出有其历史背景和条件。在光通信,特别是光孤子通信属于这一类,孤子这个名词首先是在流体力学中提出的,其概念可以追溯到1844年英国工程师SocttRussel在《波动论》中记录的一段于1834年8月在爱丁堡一戈拉斯高运河上的一次经历。讲授该内容时,我们抓住其独特的历史,回顾一下当年的发现,活跃课堂气氛,形象准确地理解概念。

5.理论分析与科研成果相联系。在教学实践中应用科技论文,可以使学生对教学内容掌握得更好,同时对科技论文的查阅、内容格式和写作等进一步了解,对以后毕业论文,乃至科研工作有一定的引导作用。对科技论文的选取要注意以下几点:文章的主题符合课程相关内容;科技论文的难度要适当;科技论文作者及其单位在行业有一定的影响力;最后,科技论文内容为该领域研究热点[2]。比如,讲授完光纤结构、制造工艺和传输理论之后,组织学生学进延(烽火通信科技有限公司)的《S-C-L三波段传输新型单模光纤的设计和研究》和专利《一种新型低色散光纤》[3]。通过分析科技论文巩固所学知识,进一步理解提出问题、解决问题,并把成果撰写成科技论文或申请专利的整体过程,提升学生的科学素养,培养学生综合能力。

6.实验、课程设计和仿真模拟。在实践教学环节,我们针对性地开设了12个典型实验。除此之外,结合理论与实践,设置了计算机仿真的课程设计内容。仿真是利用模型复现实际系统中发生的本质过程,并通过对系统模型的实验研究存在的或设计中的系统[6]。很多情况下,因受到实验条件限制,光纤通信中经实际操作,用实验结果证实和分析的内容有限。此时,我们可以学习和利用仿真技术,主要是利用一些光纤通信领域功能较强的模拟软件设计光纤通信器件和光纤通信系统。对光纤通信网络的模拟,参数调整和结果分析加深对实际通信网络的了解,分析其存在的问题,提出解决方案。

三、结语