光纤通信课程实践教学体系探索

摘要：光纤通信是以光波为载频， 以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。本文结合光纤通信课程理论知识，对如何建设课程的实践教学体系，从体系结构、教学内容、教学方法、考核方式多方面，探索出一套成熟、系统、可行性强的实施方案，加强了学生实践能力的培养，适应社会的需求。

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.

[7] 董光辉，乔世坤，刘楠. “光纤通信”课程实验的探索与实践. 中国电力教育，2012（231）， 103-104，123.

作者简介：姓名： 朱一群 性别：女 学历：博士 出生年月： 1977.12 籍贯：安徽黄山；民族：汉职称： 讲师研究方向：网络安全与光通信工作单位：上海电机学院