光纤通信课程论文范文

时间:2023-12-06 20:24:22

光纤通信课程论文

光纤通信课程论文篇1

关键词:光纤通讯 教学改革 课程设置

中图分类号:G642         文献标识码:A        文章编号:1674-2117(2014)14-00-02

 近年来,我国信息技术飞速发展,带来了信息科技与技术高速发展的时代。信息科技产业发展的重点是光纤通信技术,它是一门飞速发展的技术学科。为了适应信息科技飞速发展和通信行业对人才需求的变化,我国许多高等学府都设立了光电信息通信类的专业。这些专业都以光信息科学技术为核心。光信息科学是一门综合性很强的学科,它包括光子技术、电子技术、通信技术和信息技术等。

光纤是大量信息传输的重要媒介和人们实现信息获取的重要途径。因此,在其专业课程的设置中,专业的核心主干课程应为光纤类课程,它既是专业类课程也是学科上的特色课程。我国高等学府对光纤传输的物理基础和光纤技术的应用进行全面的阐述并都设置了光纤类学科的课程。但是,由于光纤类学科课程在教学内容、课程设置上与社会所需人才培养上存在着一些问题,致使此类学科的改革刻不容缓。

1 光纤类学科课程体系的构建

当今社会经济、政治都发生了深刻的变化以及科技飞速的发展导致光电通信行业对人才的需求越来越多样化。多样化的人才需求促使我国的高等教育要实行改革,要向基础化和综合化的方向不断地发展。在人才培养上要加强专业基础理论的设置、扩宽专业口径的学习和素质教育。要实现宽口径、厚基础、强素质、广适应的信息人才的培养[1]。

1.1 光纤光学是获取信息的物理基础

专业的基础学科是培养过程中传授学科的基础知识,是高等教育的基本工作。在人才培养的过程中高等学府设置基础课程“光纤光学”,为学生提供宽厚的光导纤维的基础理论知识,讨论传输的模式理论、模耦合理论和光纤的传输特性。在这门专业基础课程的教学中,我们要着重强调基本理论的讲解。基本理论是整个学科的基础,在讲解上要尽量运用实例进行分析,这样才能让学生更加透彻地了解基本概念。理论是应用的基础,只有理论牢固,才能更好地学习以后的光纤技术应用的课程。

1.2 光纤通信和光纤传感是光纤技术的应用

光纤技术从信息领域的角度考察,主要是设计两个方面的内容,即信息的传输和采集。信息的传输是属于光纤通信技术,而信息的采集则是属于光纤传感技术。为了紧跟信息技术的发展,高等学府在教学设计和教学内容的设置上,应随着光纤信息技术的发展而发生变化。在课程设置上应有正确的定位,要通过光纤的基本原理和光器件原理对通讯网络进行阐述和讲解,使学生能够掌握光纤通信的基本原理。只有在原理的基础上方能够对信息的传播和采集有深刻的理解。总之在课程的设置上要把握研究光信息科学发展的基本规律与技术专业人才培养的机制,要以科学的方法为基础,更要把握国内外光纤类学科设置的现状、问题以及趋势,调整光纤类课程的结构体系,建立起基础性强、可操作性强的光纤类学科课程体系[2]。

2 教学课程内容的组织和融合

光纤通讯的人才是具有创新思维和创新能力的高素质、高能力的复合型人才。在光纤系列课程的设置上要针对以上特点并根据光电信息专业人才所需的知识、技术和能力从整体的高度打破传统的教学模式和课程体系,根据行业所需的人才设置光纤类学科课程,进而将其具体化。此外,还应该解决原来各课程中对单一对象和知识进行整合的问题,避免其内容的重复化,重新建立课程结构体系和内容,将教学的内容有机的结合,使其更加丰富。

2.1 理论教学内容的设置

由于光信息科学的发展有着自身的规律,在光纤通讯的课程的设置上要符合这一规律。在课程设置上要将光纤结构知识模块化,只有将其具体的模块化才能更加清晰地进行课程设置,具体分为以下模块:光纤传输理论模块、光纤特性模块、光纤器模块、光纤通信原理模块、光纤通信技术模块、光纤传感原理模块和光纤传感应用模块。见表1。

通过对光纤光学、光纤通讯原理与技术、光纤传感测试技术等三个课程的教学内容进行重新的组织和编排,使这三个课程相辅相成,形成一体。在对各个课程体系安排的同时要对每个课程的侧重点进行明显的突出,使其做到特点鲜明、协调统一。

2.2 实验教学内容的设置

现代人才的培养不仅要强调基础知识、对其创新意识和动手能力都有着一定的要求。实践教学过程已经成为理工科培养人才的重要环节。光信息学科是一门理论与技术相结合的新型学科,对于教学内容的设置上既要有理论知识,同时也要重视实验教学项目。在实验课程的设置上,好的实验仪器是必不可少的,如应配备光纤熔接机、光时域反射仪、光纤信息及传感实验系统等[3]。

(1)光纤基础操作实验。光纤基础实验是学生要掌握的基本实验内容。在实操时要在一定程度上能操作整个实验,这是这个学科实操的重点。基本操作实验是指:光纤数值孔径的性质和测量实验;管线传输耗损性质与测量实验、光源与光纤耦合方法实验、光纤可调衰减器特性实验、光纤隔离器特性及参数实验、半导体激光器和发光二极管特性测试实验、模拟信号光纤传输实验、数字信号光纤传输实验等基础的实验项目。这些实验都是本学科的基础,对学生了解光纤的基础知识有着重要的帮助,应将其内容设置到教学的课程中,要求学生能够掌握。

(2)特种光纤及模式功率分布传感原理实验、光纤分束器参数及MZ干涉仪原理实验、光纤传感的压力测量实验等。这里技术光纤技术实验的内容都为必修的实验内容。

在实验的操作中学校要给学生提供方便,对仪器的操作教师都应尽量地进行实际的指导,并对实验室进行全面开放,帮助学生进行仿真模拟实验。还可以根据学生的特点和兴趣点,选择一些实验项目或者以组单位自己搭建实验系统,这样不仅能够提高高校仪器是使用率,更重要的是培养学生做实验的兴趣和提升学生实际操作的能力[4]。

综上所述,光纤通讯是一个综合性强的学科,对理论和实际操作的能力都有着一定的要求。我们在该学科的设置上要符合光信息科学发展的基本规律,还要结合光信息科学与技术专业人才培养的机制。更要把握我国光纤教学现状以及问题,根据实际情况,构建适合光纤类课程的结构体系。在整个课程的设置方面要强调基础、突出应用。要将理论基础与实践教学相融合,同时教学改革思路也要遵循该原则对整个课程进行设置。要加强实验环节,要运用多种教学手段进行创新教育,使学生对原理知识理解的同时,努力提高对应用环节的操作,培养其动手的能力,使其学以致用。同时要有特色的教学内容,让学生对光纤通讯技术产生兴趣,把枯燥的知识变得有趣,使其适应社会的需求。

参考文献:

[1]敖,马春波,朱勇,敖发良.光纤通信课程教学改革探讨[J].广西教育,2012(11):37-38.

[2]苗逢春.信息及通讯技术与课程教学整合的国际趋势与借鉴[J].基础教育课程,2012(08):9-14.

[3]胡昌奎,杨应平,黎敏,刘辛,易迎彦.光电信息类专业光纤系列课程教学内容与课程体系的改革[J].高等理科教育,2008(02):16-18.

光纤通信课程论文篇2

关键词 光纤通信;教学改革;OptiSystem仿真

中图分类号:TP391.9 文献标识码:B

文章编号:1671-489X(2013)24-0104-02

1 引言

光纤通信课程是高等工科院校通信工程专业的一门主要专业必修课,其基本理论是某些交叉学科的生长点和新兴边缘学科发展的基础,具有理论基础深、知识更新快、理论与实际联系紧密等特点。

随着光纤通信技术的迅猛发展,目前在教学过程中暴露出一些问题:1)现有实验设备不生动,仅是对基本原理的简单验证;2)光纤通信设备价格昂贵,引进或建设专业实验室难度较大;3)专业课知识更新速度快,课本及现有设备难于反映最新的发展成果;4)学生难于验证、实践对知识的构想。

基于以上原因,本课程的教学改革立足于将OptiSystem仿真技术融入光纤通信的教学中。

2 理论教学探索

光纤通信课程以培养和提高本科生的应用能力、创新能力和科研能力为基本目标。培养要求是:使学生较全面地掌握光纤通信的基本概念、基本理论和关键技术,理解和掌握光纤通信系统的性能分析和系统设计方法,了解现代光纤通信新技术的发展及应用情况。

根据培养目标和培养要求,该课程设置的教学内容包括:1)光纤传输理论;2)半导体光器件、光无源器件及光放大器的工作原理及特性;3)光端机的基本组成及各部件功能;4)光纤通信系统的组成和系统设计方法;5)光传输网及光纤通信新技术的基本原理及应用。

光纤通信的整个理论教学体系中,很多定理都伴随严格的数学证明和复杂的概念,并且很多概念比较抽象。比如:光在光纤中传输的波动光学理论,涉及电磁场与电磁波的知识,其公式推导繁琐抽象,致使学生理解起来比较困难。针对这一类问题,教师在备课时不仅需要精心设计教学内容,将重点、难点和抽象不容易理解的内容提炼出来,而且要根据这些知识点的特征采用恰当的教学方法和教学手段,比如采用传统黑板教学方式和技术相对成熟的多媒体教学方式相结合。实践证明,这样的教学方式已经取得比较满意的教学效果,并且在该课程组教师的共同努力下,与课程配套的多媒体网络课件在中北大学及全国多媒体课件大赛上获奖。

为进一步提高学生学习效率,在课堂教学中融入OptiSystem仿真技术。OptiSystem作为一款功能强大的光通信系统模拟软件,提供从元件到系统水平在传输层光通信系统的设计和预研,同时呈现可视化的分析结果。如光纤的非线性效应“四波混频FWM”,采用图1所示仿真原理图给学生讲解,两路光信号(波长分别为1540 nm和1540.5 nm)经过75千米单模光纤(SMF-28)传输,传输前后信号的光谱分别如图2和图3所示。图3显示,在1539.5 nm和1541 nm波长处出现新的频率成份,直观地表达了四波混频的概念:光纤中不同波长的光波相互作用,导致在其他波长上产生所谓混频产物或边带的新光波的现象。

另外,光纤的自相位调制、互相位调制、拉曼散射等非线性效应,掺铒光纤放大器(EDFA)的增益平坦特性,波分复用系统等相对抽象难理解的知识点,也采用了演示仿真原理图并对比波形的授课形式,具体程序不一一举出。

课程结束后,调查显示:绝大多数(83.26%)学生对课堂教学中融入OptiSystem仿真做出了积极评价,一致反映利用仿真技术把抽象的问题具体化,能够激发学习兴趣,从而优化课堂教学效果。

3 实验教学改革

实验教学是课堂理论教学的重要补充,是培养学生科学实践能力的重要环节。目前,中北大学开设的光纤通信实验项目分为基础型和综合设计型两类,实验室现有设备仅能满足固定功能的实验,不容易升级改进,不能充分体现光纤通信的优势。因此,实验教学改革是在现有实验项目的基础上,利用OptiSystem仿真平台,增加了创新型仿真实验内容(包括光发射机设计、光接收机设计、光纤色散特性及补偿设计、EDFA增益优化设计和40 G单模光纤的单信道传输系统设计),逐步构建“基础型、综合设计型、创新型”的分层次实践教学体系。

创新型仿真实验项目改革在具体实施的过程中,要求学生根据题目的难易程度独立或合作完成,并完成详细的实验报告,包括设计思路、设计框图、选用模块和参数设置的原因,仿真结果及实验现象分析并得出结论等内容。

关于仿真实验项目的改革已经实施两届,通过和学生的交流以及对实验报告的统计分析,结果显示:

1)增设的创新型仿真实验项目吸引的学生数量逐年增加(09级学生比08级学生增加30%);

2)学生在设计实验的过程中,如何选用模块并设置参数都与理论知识紧密结合,这样促进了理论与实践的有效结合;

3)与硬件实验相比较,仿真过程更具体,仿真结果更生动,实验效果得到明显改善;

4)学生敢于验证自己的构想,弥补了硬件设备的不足。

4 结束语

通过积极实行教学改革,在光纤通信课程理论和实验教学方面都取得一定成效。课堂教学方面,由于一些抽象难理解的知识点融入了仿真演示,提高了学生的学习积极性,明显改善了课堂教学效果;实验教学方面,融入仿真技术后,不仅提高了学生综合应用所学知识和独立设计的能力,而且极大地促进了光纤通信的基础理论研究,为学生走向工作岗位前进行工程素质的培养提供了理想手段,还能有效节省教学投资费用。

参考文献

[1]骆文.《光纤通信》课程教学改革与实践[J].长江大学学报:自然科学版,2010(6):368-369.

[2]黄永清,顾畹仪,等.光纤通信课程的教学改革[J].电气电子教学学报,2010(12):12-13.

[3]杨祥林,等.光纤通信系统[M].北京:国防工业出版社,2009.

[4]黄震,等.光纤通信教学实践与总结[J].教学研究,2011(5):58-59.

光纤通信课程论文篇3

关键词:光纤通信;实践教学;教学效果

作者简介:王文珍(1977-),女,山东烟台人,中南民族大学电子与信息工程学院,讲师。(湖北 武汉 430074)

中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)01-0134-01

光纤通信是以光波为载波,以光纤为传输介质的一种信息传输方式。光纤通信系统因其巨大的带宽、优良的传输特性已成为信息社会最重要的通信传输手段。[1]“光纤通信技术”是电子信息、通信工程、光电子等专业的重要专业课,培养具有光纤通信理论和一定实际操作能力的人才,也成为相关专业越来越迫切的任务。[2]该课程主要讲述了光纤的传输理论、光纤通信系统的组成及工作原理、光纤通信的新技术等。为了进一步提高“光纤通信原理”课程的教学质量,开设了光纤通信实验课,使学生进一步消化课堂上学到的理论知识,加深学生对光纤通信系统工作原理的理解,并为以后从事实践技术工作奠定基础。[3]

在教学过程中,理论部分采用引入主动式的教学方法,使学生积极主动地参与教学活动,保持与前沿知识同步,实践教学部分除了利用光纤通信实验系统开出的固定的基础实验之外,还通过光纤通信仿真软件OptiSystem,对实验设备无法满足的实验进行仿真验证,取得了满意的教学效果。

一、光纤通信实验系统介绍

光纤通信实验系统由光无源器件实验平台、模拟图像传输系统、计算机数据传输系统、光终端机、电终端机以及误码测试模块、OTDR功能等几大部分组成。系统布局如图1所示。

光无源器件主要由两个波分复用器,一个分路器,一个衰减器,两个连接器和多根尾纤,用这些器件可以构成单芯双向光纤通信系统以及波分复用光纤通信系统等。

模拟传输系统把来自摄像头的视频基带信号进行适当地处理,送入光发送模块。经过光纤传输,进入光接收模块进行视频基带处理后,由监视器显示来自发端的视频信号。模拟传输系统主要由图像传输(收/发)模块组成。

计算机数据传输系统是一个双向双工的不对称信道。它把来自计算机1的数据经过数字光纤信道,发送到计算机2。计算机2可把数据通过直通信道,传送到计算机1。

光终端把来自电终端的信号经过线路接口电路(HDB3编译码)后,进行扰码(解扰)、光纤线路编码(CMI/5B6B编译码),然后进入光收发模块,经过光纤之后,可以通过光无源器件,传输到对端。

电终端首先把各路基带信号复接为E1标准的群路电信号,通过光终端发送电路变换为光信号,然后经光纤传输到接收端,在接收端再经光终端的光检测电路变换为电信号,送入电终端分路处理。

在实验系统中,系统的组成、功能电路、信息流程与实际光纤通信系统在技术上保持基本一致。学生通过实验能够较全面地掌握光纤通信的系统组成、基本原理、关键技术以及主要技术指标的测量方法。这对学生理解与掌握光纤通信理论和技术,提高实验教学质量具有重要意义。

以5B6B码型变换的实验为例,该实验的主要目的是让学生熟悉5B6B线路码型的编码、译码的基本原理。图2给出了示波器的观察结果:(a)是编码输入数据的波形;(b)发送分组指示的波形;(c)编码输出数据的波形;(d)是接收译码输出数据的波形。两信号完全同步,但存在时延。

二、软件仿真

对实验设备无法满足的实验,利用软件仿真的方式,可以比较直观形象地掌握各个参数对光纤线路或通信系统的性能影响,弥补试验设备的局限性,拓宽学生的视野和知识面。鉴于复杂光通信系统和网络研发和工程规划的需要,学习通信工程专业的学生在大学专业课程学习过程中,辅修一些软件分析和设计光通信系统的知识也是非常必要的。光通信系统的软件辅助分析设计工具在行业中已发展多年,相关软件产品品种较多。其中商业化应用较为成功的是由加拿大OptiWave生产的OptiSystem软件,OptiSystem是一款光通信系统模拟软件包,它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身,从长距离通信系统到LANS和MANS都能使用的一个基于实际光纤通信系统模型的系统级模拟器。

OptiSystem开启,图形用户界面如图3所示。

创建一个由外调制激光器所组成的光发送器模型。如图4所示。OptiSystem提供了多种观察仿真结果的途径,通过展开Component Library下的Visualizer Library菜单,可以浏览后处理仿真结果。可视化根据输入信号的不同分为电可视化和光可视化。在时域中利用示波器(图5(a))观察电信号,在频域内用光谱分析仪观察光信号的光谱(图5(b)),在时域内用光纤观测仪观察光信号(图5(c))。

三、结论

本文结合光纤通信技术的特点,对实验系统从实验箱和仿真软件两个方面进行了论述。学生通过在实验箱上测试,把理论和实践联系起来,能更好地理解整个光纤传输过程、掌握光纤相关理论及具体性能测试。而且,实验系统具有扩充功能,能和计算机连接,实现图像传输及图像处理等功能。同时对实验设备无法满足的实验,利用软件仿真的方式,可以比较直观形象地掌握各个参数对光纤线路或通信系统的性能影响,拓宽学生的视野和知识面。

参考文献:

[1]邓大鹏.光纤通信原理[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[2]李萍,邹念育,杨轶.光纤通信实验教学改革与实践[J].实验室科学,2010,(6):35-36.

光纤通信课程论文篇4

 

“剪刀差”原是指工农业产品交换时,工业产品价格高于价值,农产品价格低于价值所出出现的差额,因用图表表示呈剪刀张开形态而得名。由此可见,“剪刀差” 的存在,势必对弱势一方存在更多的不利因素,影响其进一步的发展。在高等教育快速发展的今天,高校本科生的光纤通信教学同样存在诸多“剪刀差”。

 

一、光纤通信教学剪刀差典型表现

 

光纤通信作为一门应用型课程,对学生的实践操作能力要求较高,但一般的教学中存在着注重理论教学轻视实验实践环节,形成剪刀差之一;在实践教学中,实验教学硬件设施与光纤通信理论发展速度不相称,此为剪刀差现象之二。

 

1.重理课论轻实践课的剪刀差

 

目前高校中,光纤通信课程一般为48-64学时不等,但是实践课一般为12学时,也有部分高校将实践课设置为24学时(总学时为64学时),可见实践课在总教学中所占比例为三分之一至四分之一之间,中国矿业大学光纤课程为48学时,实习课为4学时,远低于最低的12学时。重视理论课轻视实践课,不仅影响教学目标的实现,也与培养高素质技能型人才的课程目标不相符合。

 

2.实验教学硬件设施落后光纤发展

 

在工科院校“光纤通信”教学实践过程中,一个最突出的问题就是随着光纤通信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。另外,采用封装性强、集成化程度试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。

 

二、改进举措

 

根据光线通信课程本身的特点,首先从课堂教学、实验与实践教学的内容上进行重新的选择与确定;其次创设良好的实验环境,来进一步缩小光纤通信教学现状与其发展要求之间的“剪刀差”。

 

1、“两结合”,注重课堂教学实效性 。

 

“两结合”是指教材基础知识教学与实践教学的结合以及科研与课堂教学的结合课堂教学的时效性首先体现在教学内容选择上。要根据光纤通课程和学生的特点,在重点突出基本基础知识的同时,注重与实践的结合,促使学生从知识型向能力型转变,养成正确的思维方法及分析解决问题的能力,为创造能力的养成打下坚实基础。

 

课堂教学以“系统如何构成和性能如何提高为主线”,结合通信发展趋势和前沿研究的典型问题让学生讨论探究。这就要求光纤通信的课堂教学不仅要注重科研与教学的有效融合,更应注重课上与课下教学的融合,积极构建课后学习研究与探讨的教学平台。这样不仅促使学生的学习变被动为主动,更可以有效的丰富教学与学习内容,及时把握光纤通信最新的发展方向和发展动态,进一步提高教学的时效性。

 

2、“两建设”,保障实验教学落到实处

 

“两建设”指的是光纤通信实验教学设备的建设和实验教学内容建设,其中实验教学设备建设是将实验教学落到实处的保障。

 

众所周知,由于光纤通信设备价格昂贵,引进或建设专业实验室难度较大,因此在实验教学中,可模仿中北大学的实验教学改革模式:实验教学在改革现有的实验项目的基础上。利用OptiSystem仿真平台,增加了创新型仿真实验内容(包括发射机设计、光接收机设计、光纤色散特性及补偿设计、 EDEA增益优化设计和40G单模光纤的单信号道传输系统设计),逐步构建“基础型、综合设计型、创新型”的分层次实践教学体系。

 

构建OptiSystem仿真实验教学平台,不仅有效缓解实验室建设的资金问题,改善了实验教学条件,更重要的是,在融入仿真技术后,不仅会提高学生综合应用所学知识和独立设计的能力,并会极大的促进光纤通信课堂教学的时效性,有助于课程教学质量的提升。

 

三、结束语

 

虽然学校类型以及培养目标的不同,其教学内容也会有所不同,但光纤通信课程的性质决定了它是一门理论性和实践性都很强的课程,因此在教学中要不断探索和改进,结合培养目标,不断提升学生的实践能力和创新能力!

 

光纤通信课程论文篇5

关键词信息技术;光纤通信系统;课程整合

信息技术已经渗透到人们生活和学习的方方面面,对教育也产生着深刻的影响,高职院校的教与学将产生重大的变革。我国信息技术与学科课程整合的研究已经开展十余年,但大多数为理论研究,结合具体课程教学的实践应用较少。张景中指出:“只有深入到具体学科中去,才能发掘出真正的需求,才能认识到学科教学的规律和学生认识的特点,进而找到整合的模式、方法和技术手段[1]。”如何将信息技术与学科课程的整合落到实处,推动教学模式改革,激发学生的主动性、积极性与创造性,持续提高课程教学质量和教学效果,培养高校专业人才的创新精神与实践能力,本文将进行深入探讨。

1光纤通信系统课程现状分析

《光纤通信系统》课程是高职院校通信技术专业的核心课程,开设的目的是使学生掌握光纤通信设备的安装与维护管理知识和技能,培养学生光纤通信设备的日常维护能力和综合应用能力,使学生能适应光纤通信系统的安装和维护岗位的工作要求。高职教育目的在于培养适应经济发展、满足企业需求的高素质技术型、创新型的技术技能人才。进行课程设置时,《光纤通信系统》课程坚持以实践为主、理论够用的原则,摒弃了原理推导的理论知识。

1.1传统教学方式以教师为主体,学生缺乏主动性

传统的《光纤通信系统》课程教学方法以传授知识为中心,教学过程中以教师讲授为主,学生处于被动接受状态。理论课堂上,教师利用教学PPT结合板书上课,课堂气氛沉闷,学生趴倒一片的现象比比皆是。教师也尝试采用不同的教学方法,学生当时听懂了,但是过后就忘,记忆不深刻。实践课堂上,由于光纤通信设备昂贵,受经费限制,实际可供学生使用的设备台套数严重缺乏。普遍采用的教学手段是学生围成一圈观看教师演示,然后轮流实践。教师演示时,仅有站在前面的学生能清楚看到整个操作过程,站在后面的同学只能听见却看不见。整节课中教师一直处于忙碌状态,不停地重复演示和讲解。学生的实践操作只是停留在简单地模仿,掌握单个技能都有困难,创新更无从谈起。

1.2原有课程资源单一,学生缺乏创造性

教材是传统的《光纤通信系统》课程的主要资源。当教师会扩充一些教材以外的内容,学生来不及记笔记,听得糊里糊涂。有时候老师也会布置学生课外查阅资料,但是学生基础薄弱,不知如何从的网络“大海”中去其糟粕,取其精华。1.3原有评价方式注重结果,学生缺少积极性传统的《光纤通信系统》课程采用结果性评价方式,由平时考勤加期末理论考试、操作考试组成。期末试卷由任课教师自己出卷,具有片面性。学生基本上在考前突击,通过死记硬背来应付考试。整门课学完以后,绝大部分同学对课程一知半解,只记住了几个名词。传统的光纤通信系统课程中忽视了学生的主体地位,全方位的课程变革迫在眉睫。信息技术与学科课程的整合就是通过将信息技术有效地融合于各学科的教学过程来营造一种新型教学环境,实现一种既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的以“自主、探究、合作”为特征的教与学方式,从而把学生的主动性、积极性、创造性较充分地发挥出来,使传统的以教师为中心的课堂教学结构发生根本性变革,从而使学生的创新精神与实践能力的培养真正落到实处[2]。

2信息技术与学科课程整合实践

信息技术与《光纤通信系统》课程整合实践主要体现在课程目标能力化、任务实施项目化、课程资源数字化、教学手段现代化、考核方式过程化五个方面。

2.1课程目标能力化

在社会信息化的视野下,确定以提高学生能力为重点的课程目标,并将数字化内容与该目标联系起来。让学生参与到课程目标的确定中来,使得课程目标符合学习者的意愿。以行业和岗位需求为导向,有效地融合“知识、技能、态度、素质”能力四个要素,学生具备光纤通信系统组建、维护能力和职业综合能力,形成一定的学习能力和项目实现能力,以及提高学生综合运用专业知识技能的素质,培养学生诚实、守信、合作、敬业等优良品质。

2.2任务实施项目化

基于课程目标,以职业需求为导向,在专业人才需求调研和专业建设改革的基础上,对光纤通信设备维护岗位的任务和职业能力进行分析分解,进行职业化教学设计,按职业典型工作过程划分实践项目,设置光纤通信系统认知、SDH传输系统组建、波分传输系统组建、传输系统维护与管理四个项目。课程项目完全模拟企业的真实工作情景,即以某公司传输网运行中开局的工作过程来序化教学内容,贯穿了传输系统的设计、建设、开局到维护全过程。每个项目由若干任务组成,任务设计从最基本的实用系统出发,从实际问题入手进行技能训练,从而引入相关知识和理论,使学生掌握分析问题与解决问题的基本方法,以完成工作任务作为学习结果。每个项目都安排了必做任务和拓展任务,拓展任务供学生选做进一步深入练习。随着教学过程的进行,任务难度逐渐提高,学生不断获得成就感,逐步成为教学过程中的主体。在任务实施过程中教师扮演组织者、引导者、协助者和激励者的角色,学生是具体实施者和执行者。教师引导学生不断发现问题、思考问题,协助学生小组共同完成项目任务,让学生在完成项目任务中学习知识和技能,学生的求知欲、责任心和团队协作意识都大大提高。

2.3课程资源数字化

数字化学习的关键是要把信息技术作为学习的认知工具[3]。在互联网+和大数据时代,现代信息技术为课程资源的建设拓宽了开发途径。我们在已有教学PPT的基础上,开发微课、三维动画模型、任务导入视频、操作视频、试题库等数字化课程资源,依托于微信公众号、QQ群、精品资源共享课平台等营造共享的学习环境,促使课程走向共享和开放。(1)微课是按照教学标准和实践环节的要求,利用视频拍摄技术,记录教师在课堂内绕某个知识点或者教学环节展开的精彩教学过程[4]。课程中的重点内容非常适合制作成文字、声音、图像结合的微课,例如光纤导光原理、光纤器件工作原理、光发送机组成、光接收机组成、SDH帧结构、传输系统时钟、网络保护机制分析等等,这些内容都具有内容较少、相互独立的特性,可以拍摄成10分钟左右的微课,供学生在课后利用零散的时间学习。(2)三维动画是随计算机软硬件技术的发展而形成的新兴信息技术,其过程首先由设计师在一个虚拟的三维世界中按照原物的形状尺寸建立模型或设计场景,再确定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其他动画参数,最后为模型加上材质、打上灯光,将无法重现的镜头通过三维动画来模拟完成[5]。在整合实践中,三维动画用于突破《光纤通信系统》课程教学中的难点。该课程涵盖了十余种光纤器件,它们体积较小,却内部结构精密,有着各自独特的性能参数。每一个光纤器件都是光纤通信系统这栋“高楼大厦”中不可缺少的“螺丝钉”,光纤器件性能参数的细微变化将影响光纤通信系统整体性能。这部分内容一直是课程的难点,仅通过实物展示学生很难理解光纤器件的内部结构以及性能参数的作用,容易相互混淆,造成使用时器件损坏,且频繁出错。通过制作光纤器件三维动画模型,将内部结构直观地展现在学生跟前。我们还增加了互动环节,学生通过选择不同的参数,不同的效果将立即呈现出来。(3)视频泛指将一系列静态影像以电信号的方式加以捕捉、纪录、处理、储存、传送与重现的各种技术。本实践开发了任务导入视频和操作视频。任务导入视频是利用多媒体制作软件,拍摄项目任务的情景视频,创设形象生动的工作情景,用于导入项目任务,让学生跟随主角,去探索和解决实际问题,激发学生的学习兴趣,促进学生对知识的理解和掌握。学生通过手机终端的微信公众号、精品资源共享平台进入教师事先设计好的情景,对任务进行探究。操作视频是将所有的实践操作任务拍摄成视频,加上语音讲解和文字说明,学生可以反复播放,观看操作细节。对于易错的操作步骤,利用摄像机镜头的拉近功能,进行特写拍摄,并辅以恰当的音乐,引起学生重视,减少实际操作时的错误率,提高了学习效率。学生在观看过程中,对于不理解技术解释和操作环节可以选择暂停或重播。(4)试题库是按照一定的教育测量理论,在计算机系统中实现的某个学科题目的集合,除了具有录入存储试题的功能外,还具备查询功能、智能组卷、分析反馈等功能。通过组织多名课程组教师按照知识点划分来建立课程试题库,融合理论知识和实践操作两部分内容。每个知识点开发出三十道以上试题,可以随机组合成十余套测验卷,供学生及时预习、复习、查漏补缺。若某道题学生在练习时做错,后台将推送不少于三题相应知识点的测验题,便于学生透彻理解知识点,实现个性化学习。教师可以根据测验题的统计分析结果,了解学生对知识点的掌握情况,有针对性地进行强化指导。

2.4教学手段现代化

课程重视教学手段现代化的理论研究与实践运用,特别是在实践上如何卓有成效地推进信息化教学手段的现代化进程。(1)开发精品资源共享平台,集教学中心、学习中心和考试中心于一体。教师将课程标准、授课计划、PPT课件、微课、三维动画模型、操作视频库、知识点资料库等优秀的教学资源至于教学中心,学生通过学习中心了解课程目标、项目任务,观看任务导入视频、微课、三维动画、操作视频。试题库至于考试中心,学生通过考试中心进行按知识点分类的自由练习、进阶练习、进阶模拟考、错题集和课程考试。进阶练习设置课前测、课堂测、课后测多个关卡。每个关卡若有错题,第二天将在后台推送若干题同一知识点的试题,直至全部正确。完成所有关卡后,方可通关,给学生一种闯关的体验。(2)开发仿真实验系统,降低实验设备成本。只需要在一台计算机上安装仿真软件,学生可完成课程中绝大部分的操作任务,实验成本低,解决了该课程三十多年来台套数不足的问题,学生可以得到充分的训练。(3)利用随机抽取软件,配以美妙的音乐,活跃课堂气氛,同时又可以完成对学生出勤情况的考查。(4)充分利用电子教室、微信公众号、QQ群、网络论坛等网络信息资源,扩大师生的交互空间,使教学从单一媒体向多种媒体转变,学生单独学习向合作学习转变。

2.5考核方式过程化

实施教学评价过程化,重点评价学生的职业能力。结合仿真软件中学生的完成记录、精品资源共享平台提供的学习进度监测和测试题统计分析、多媒体教室监控设备全程录下的学生训练过程等多个方面,从平时表现、实践操作、项目完成和职业规范等多个因素进行评价,注重评价学生动手能力和实践中分析问题、解决问题能力的考核。

3信息技术与光纤通信系统课程整合实践的建议

整个课程完成后,学生的知识掌握情况、个人实践能力、职业素养都得到了不同程度的提高和锻炼。在实践过程中,我们也遇到了或多或少的问题,特此提出以下建议:(1)课程整合不停留在表面。花费了大量时间和精力建设的新型课程,不能仅仅用于公开课、教学比赛,流行于形式,而是要落到实处,实实在在地应用于教学,使所有教师和学生从中获益。(2)多媒体教学与传统板书相结合。有些教师为了追求信息技术的多样化,盲目大量使用信息技术,忽视了传统的板书,整节课下来黑板一尘不染。如光纤的归一化频率计算,课堂教学中就可以使用传统的板书,一步一步地讲解计算过程,用不同的颜色标出易错点,并安排课堂练习供学生消化和理解,课后再辅以简短的微课进行巩固和深化。(3)视频演示和现场演示相结合。操作视频常使用书面语讲解,有的学生本身对概念掌握欠佳,无法理解某个关键的词语,使得实践操作不能顺利进行。教师在课堂教学中要适时地进行现场演示,当即解决学生心中的疑惑。(4)网络交流与面对面交流相结合。我们要避免课堂上完全依赖于网络,没有师生互动,没有语言交流。课堂应注重面对面交流,教师和学生尽可能地利用一切机会进行面对面、一对一的交流。

4结语

本课题立足于教学一线实际,将信息技术与光纤通信系统课程整合,改变教师灌输、学生被动地接受的教学模式,建立以学生为主体的新型教学方式。实践过程中,我们要紧扣现代信息技术与课程整合研究的理论内涵,不断探索和创新,不断总结经验,以促进高职理论与实践教学高度融合,推动高职教育科学发展。

参考文献

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[2]何克抗.信息技术与课程深层次整合的理论与方法[J].电化教育研,2005(1):7-15.

[3]李克东.数字化学习——信息技术与课程整合的核心(上、下)[J].电化教育研究,2001:8-9.

[4]段俊毅,龙章勇.通信技术专业英语的信息化教学模式探讨[J].江苏科技信息,2015,(13):23-25.

[5]卓倪,陆春桃.信息化技术与高职体育课程教学整合的研究与建设[J].高教论坛,2015(1):113-116.

光纤通信课程论文篇6

关键词:光纤通信;工作过程;课程设计

作者简介:李云松(1975-),男,河南郑州人,郑州电力高等专科学校,讲师;郭雷岗(1983-),男,河南郑州人,郑州电力高等专科学校,助教。(河南 郑州 450004)

中图分类号:G712?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)31-0065-01

高职“光纤通信技术”课程理论知识深奥,内容涉及学科知识多,虽历经改革但始终难以引起学生的兴趣,学生缺少主动学习的热情,难以学以致用。究其原因主要是课程设置没有和企业的工作过程有机地结合起来,与社会的职业需求还没有建立起有机的联系,没有完全达到高等职业院校设定的人才培养目标,同时众多企业难以招到合适的在一线工作的高素质应用型人才。

本课题根据“基于能力培养,面向岗位群”的高职教育理念,坚持以职业综合能力为中心,以岗位(群)所必备的知识、能力和职业素质为依据,对“光纤通信技术”课程按照“人才培养目标确定—课程体系开发—学习领域构建—学习情境设计—评价体系建立”等阶段进行开发和设计,使整个课程开发过程构成一个有序的循环过程。

本课题的实施不仅使学生加深对理论知识的理解,锻炼学生的科学实践能力和创新能力,而且还能够提高学生自主学习的积极性,为以后的就业打下坚实的基础。

一、课程设置分析

近几年,电子信息工程技术专业教师调研了中国移动公司、中国电信公司、华为通信、中兴通信等多家通信技术企业,访谈了多个通信企业在岗职工和通信企业人力资源负责人,对通信技术服务人才需求进行预测分析,对本专业面向通信技术服务人才需求、专业定位、通信技术服务岗位群进行分析论证,从而确定通信设备安装、调测、维护等岗位的工作职责、工作任务、知识、职业能力和职业素质。

“光纤通信技术”课程的设置可以满足本专业就业的需要,考虑到学生已学过通信原理、电子技术基础、电工学等相关专业知识,接受新事物的能力强,学习光纤通信技术的相关知识并不困难,但一定要通过实践性教学活动才能培养对本学科的兴趣。通过实践教学和现场教学,构建学习领域,设置典型的工作任务,使学生获得工作技能,以满足企业需求。

二、课程教学体系设计

针对电子信息工程技术专业面向的通信设备安装、调试、运行维护和通信产品销售4个职业岗位构成的岗位群进行工作任务分析,解构学科体系,从职业情境中的典型工作任务归纳合并行动领域,再根据认知及职业成长规律递进重构,使之成为具有普适性的课程——学习领域。本学习领域课程构建通过完成源于职业岗位典型的工作任务,培养学生具有对光学元器件的电气特性和光传输线路及其设备维护等专业能力的同时,获得工作过程知识。

1.职业的选择与工作过程分析

电子信息工程技术专业培养目标是使学生掌握本专业必备的基础理论知识及工作技能,具有较强的光纤通信技术服务意识与创新意识,具有一定的分析综合能力和逻辑思维能力。以计算机为主要信息处理工具,运用光纤通信系统相关理论技术与实践技术,在生产现场解决实际问题,主要面向从事通信设备生产、安装、测试、监控、采购和运行维护的工作岗位。

通过对工作岗位的分析,发现学生首先应该熟悉光纤光缆技术、光有源器件、光无源器件,光传输技术、光网络技术的功能及应用等,知道每个设备及应用技术要注意的事项;其次是如何选用必要的通信元器件及传输网络对电路进行连接,测试电路的电气特征,完成传输控制系统的调试;最后与客户移交,进行总体的安装与调试,进入销售与售后服务维护环节。

2.制定行动领域

对工作过程进行详细分析,从中导出行动领域。每个工作过程涉及产品生产及应用信息,即要做什么,然后进行决策、计划,知道如何做,最后确定方案,进行实施,最终完成产品检测及评估。以光纤传输链路的组成与测试为例,首先对传输链路的图纸进行分析,熟知所需产品设备及测试工具的性能,制定详细的工作任务以及产品工艺需求,然后对信息传输链路装配、调试,达到性能完备。通过对每项工作的严格细致的分析,完成行动领域的构建。

3.构建学习领域

学习领域是工作任务和行动过程的主题单元,明确工作领域,设计工作任务,实现职业能力是学习领域构建的核心。“光纤通信技术”课程可以构建五个学习领域,分别是光缆系统工程、光传输链路组成与测试、光纤传输系统组建与测试、SDH设备应用、SDH接口测试及组网配置、光纤通信新技术应用。以光纤传输链路组成与测试为例进行学习领域的构建,如表1所示。

表1 学习领域的构建

工作领域 工作任务 职业能力 学习领域

术 光无源器件的连接和电平调整 知道光连接器、光衰减器和光纤

跳线器的各种特性 光纤传输链路组成与测试

掌握光连接器、光衰减器和光纤

跳线器的应用方法

波分复用系统的性能测试、电平调整 掌握WDM器件的各种特性

WDM器件的的使用与测试

波分复用系统的链路的建立及系统电平测试、调整方法

电终端的认识 电终端接口、仪器仪表的使用

用户电话接口功能、信令

光端机的认识 光终端机重要指标及指标测量方法

熟悉光端机的组成原理、性能指标

其他电机 局间电话交换系统的建立与测试

局间电话交换、信令处理过程测试

4.学习领域目标的实现

光纤通信课程论文篇7

关键词:光电子;课程体系;实验与实训;课程设计

中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1002-2589(2015)12-0207-02

引言

光电子技术专业具有“理”“工”结合的特色,理论及实验教学课程的设置亦通常遵循“理论”与“应用”并重的原则。然而,随着近年来本科生就业形势日趋严峻,以“工程应用”为目标的实训类实验课程受到追捧,并在各高校尤其是地方高校得到广泛开展。时逢黑龙江大学本科教学计划修订,我们抓住此契机,对本专业的传统实验课程体系进行了修订与建设。通过增设“实训与实践课程设计”,实现了“专业基础实验”与本科“毕业设计”的有效连接。修订后的实验课程具有如下特色,(1)“并”――将“专业基础实验”中的部分实验进行了合并与精简,为“实训类”课程的开设在时间和空间上提供必要保证;(2)“增”――增设6门实训类课程设计,覆盖光学设计、光纤应用和光电设计三大领域;(3)“精”――采用“分组集中”模式,在短期内对学生所参与的实训类课程进行高强度培训,强化其对应的专业设计技能水平;(4)“连”――形成“专业基础实验”,“实训与实践课程设计”,“本科毕业设计”三者的有效衔接,互为支撑;(5)“活”――课程设置灵活,必修与选修结合,不增加学生课业负担。

一、实验实训课程体系建设方案

实验实训课程体系建设的核心是增设“实训与实践课程设计”,实现“专业基础实验”与“毕业设计”间有效过渡。建设的宗旨是“总学时不变”。为此,一方面精简了“基础实验”,另一方面则采用必修课程与选修课程相结合的方式,限定“课程设计”的学时数,整体上不增加学生的课业负担。建设的目标是“基础实验”“课程设计”与“毕业设计”三者递进式结合,“一体两翼”,提升学生专业知识与技能水平。

1.专业基础实验修订

原有专业实验包含基础实验(物理光学、激光原理和激光技术实验)、应用实验(光电器件和光纤通信实验)、综合设计性实验(半导体光源驱动电路设计与测试实验、光学高反射金属膜的获取实验),共计20小项,66学时。该实验内容已执行10余年,面临内容陈旧、仪器设备老化、可操行性低等问题,且占用了大量课程资源,已无法满足新时期本科实验教学的要求。

基于此,我们对原有的实验内容进行精简与合并(见图1),具体操作方法如下:(1)合并激光原理与激光器件实验,将设备老旧、无法保证开设的“氦氖激光器模式的测量分析”“激光器谐振腔调整实验”删除,实验数目降为4,学时数减少为8;(2)由于原有光通信实验系统已损坏,无法维修,遂将“光纤通信实验”内容调整为“光纤测试实验”,侧重于普通单模/多模光纤的切割、熔接、损耗和断点测试等,实验数目为4,学时数为8;(3)保留“物理光学”和“光电器件实验”,增设“应用光学实验”,为后续实训课程奠定基础,实验数目为8,学时调整为16学时;(4)删除“综合设计实验”,将原有内容转至实训实践类课程设计中。综上,修订后的“专业基础实验”共含16小项,总计32学时,节省课程资源共计34学时。

2.实训与实践类课程设计

在原有实验教学计划中,实训与实践是弱项(仅有“光学系统设计”和“光网络认证工程师”),远不能体现专业特色。为满足实验教学及学生技能水平强化的需求。在新的教学计划中,增设了“实训与实践”课程模块,共计40学时。如图2所示,该模块共包含“光学设计模块”、“光纤应用模块”和“光电设计模块”三部分。

具体地,在“光学设计模块”中,保留了原有的“光学系统设计”,将原有实验中的“镀膜工艺”扩充为“光学设计与镀膜”,增设了“高等光学仿真”课程,与“光学系统设计”课程互为补充,强化学生的仿真设计能力。将原有“半导体光源驱动设计与测试实验”扩充为“光电系统电路设计”模块,系统地开设从光源、光放大器、到光接收器的电路设计课程。

强化专业特色,增设“光纤应用模块”。首先,利用专业先进的磨抛光纤设备、光纤拉锥设备开设“光纤制备与加工”课程设计,增强学生的设备使用能力。进而,升级原有“光纤传感实验”为“光纤传感实训”,结合专业现有光纤工程应用中心,强化实训与实践的结合。最后,考虑光通信领域的快速更新与高成本,将原有光通信实验改为以仿真为基础的“光通信专业仿真设计”课程,令学生可在短期内快速地掌握光通信系统的基本组成,熟悉关键光通信设备的性能,了解分析及优化系统性能的基本方法。

上述三个模块分别覆盖了仿真设计、光学加工、工程实训三大方面,学生通过“进阶式”学习,可完成从理论到实践的知识积累与转变。“实训与实践”课程在实施方法上,实行必修与选修相结合的方式。为取得相关课程学分,学生需至少完成1门必修课程(“光通信仿真设计”或“光电系统电路设计”,均20学时),并完成1-2门选修课程(10-20学时)。可见,“实训与实践”类课程为学生提供了大量课程设计与工程实训的机会,其专业技能水平必可得到一定程度地增强。同时,所增加的40学时与专业基础实验所节省的34学时基本相当,学生的课业负担没有增加。

二、实验实训课程对毕业设计的支撑

毕业设计是检验理工类本科生学业综合水平的有效体现方式。本专业依据自身专业特点与实验室建制情况,多年来已形成四个较稳定的毕业设计研究方向,即光纤传感与通信,超快激光,表面等离子体共振传感器和光电检测。因此,“专业基础实验”和“实训与实践课程”在建设上亦需服务于上述研究方向。具体如图3所示,针对“光纤传感与通信”方向,以“光纤测试实验”为基础,以“光纤制备加工”“光纤传感实训”“光纤通信仿真”为进阶,为开展较为深入的“光纤传感”和“光纤通信”的毕业设计研究奠定深厚理论和实践基础。类似地,在其他三个研究方向中,基础实验、仿真设计实验、“实训与实践”课程设计均称为相关毕业设计内容的前期基础。

通过“专业基础实验”“实训与实践课程”和“毕业设计”三者前后有序的配合,使得光电子专业本科生可以从二年级至四年级不间断地得到实验及实训课程的训练,理论与实践的融合能力得到提升,专业的技能水平得到强化,毕业设计内容的深度和广度得到不断拓展,真正成为满足光电行业需求,有理论、有技能的合格本科毕业生。

三、结论

通过精简原有“专业基础实验”,节省了大量课程资源;通过引入“实训与实践课程设计”,有效改善了当前高等教育中理论与实践知识脱节的难题。“实训与实践课程设计”的开设保证了本科生实验实践课程的三年连贯性学习,实现了“基础实验”与“毕业设计”的有效连接,可显著提升本科生毕业设计的质量,强化学生的专业知识与技能水平。

参考文献:

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[3]方琳.构建实践型实验实训中心培养应用型高级技术人才[J].实验室研究与探索,2007,26(1):145-147.

[4]周玉松,曹慧.整合实验实训中心培养技能创新型人才[J].实验室研究与探索,2014,33(1):199-202.

光纤通信课程论文篇8

关键词:虚拟实验教学;光通信技术;教学改革

中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1002-2589(2015)15-0212-02

光通信技术是当今信息技术领域的前沿与支撑技术之一。2013年,国务院颁布“宽带中国”计划,进一步提升了光通信技术在国家发展战略中的地位。简言之,光通信技术是光纤技术与通信技术的综合体,它具有高速、大容量的优点,但亦存在高成本、高复杂度和多学科交叉的特点。这成为该门课程实践教学开展的主要困难。而且,对于省属地方高等院校,同时面临生源基数大、实验教学经费短缺、设备更新缓慢等难题,使得该问题更加凸显。为缓解这一问题所带来的影响,基于专业光通信仿真软件,引入虚拟实验教学时必然趋势。

一、虚拟实验教学改革的背景与意义

作者所在的黑龙江大学电子工程学院,《光通信技术》实验需为两个本科专业(光电子技术系和通信工程系)学生(约180人/年)提供课程资源。原有《光通信技术》包含“光纤低损耗熔接”“光纤纤芯分布测量”“光纤微弯损耗测量”“光时域分布反射测量”和“可视光通信传输系统演示”5个基础专业实验,仅能覆盖《光纤技术》和《光通信技术》两门专业必修课程的实验教学任务,学生缺乏对“光电子器件”应用的认知。而且,光纤与光通信技术是本专业最重要的两个研究方向之一,是专业学生就业与求学的主要支撑技术。近10年来,光通信技术在“光传输”“光交换”“光接入”和“可见光电力线通信”等领域高速发展。然而,现有实验教学设备多购置于2001年,部分已陈旧、老化。与此同时,面临教学经费不足,设备台套数有限,仪器价格昂贵,由于普通高校扩招导致生源剧增的双重压力,对应的实验内容无法得到更新,课程讲授内容与实验教学脱节,学生学习兴趣低下。

图1 原有专业基础实验方案

与之相比,专业仿真软件具有价格低廉,覆盖领域广,专业性强,灵活性、操作性好等系列优点,可实现光放大器设计,光电转换器件测试,多光通信系统实时在线模拟等功能,与本专业光纤技术、光电器件与检测、光通信技术课程内容吻合。鉴于此,将虚拟实验与原有的专业实验相结合,以专业实验为基础,虚拟实验为进阶,二者相互补充、取长补短,将可有效缓解专业实验教学中所面临的困难。

二、虚拟实验教学改革的具体实施方法

(一)方案设计与实验室建设

1.保留原有的“光纤低损耗熔接”“光纤纤芯分布测量”“光纤微弯损耗测量”作为基础实验,删除“光时域分布反射测量”和“可视光通信传输系统演示”两个实验,节省6学时的课程资源。

2.开设“光通信仿真设计”课程设计,以虚拟实验教学方式提高学生对于“光通信系统架构”“光纤放大器设计”“光电子器件工作特性”的掌握能力。课程设计采用机房集中教学模式,包含“光发射机/光接收机的实现”,“误码率与质量因子评价”“色散补偿特性测试”“光放大器性能优化”“格式生成与转换”五个模块,共计32学时。其中,讲授学时8学时,实验学时24学时,第一、二模块为必选,后三个模块至少任选其一。

3.将原有机房进行升级与改造,新购置计算机50台套,服务器1台套,投影教学设备1台套。更新原有网络布线与系统,实现教师与学生互动能力,提升学生间的交互学习能力,改善学生个人的实验学习平台环境。购置专业光通信仿真软件OptiSystem(12.0版)1套,可同时满足30人在线仿真需求。

图2 虚拟实验设计方案

(二)虚拟实验教学实施方法

在实际的教学过程中,该门课程对于光电子技术专业学生(年均60人)为必修课程,分成2个教学班级循环教学;对于通信工程专业学生为选修课程,根据以往统计,选修课程人员约60―80人,亦分成2个教学班级循环教学。除讲授8学时外,学生需在2周内完成24实验学时,教学资源采用开放模式提供,学生可自行安排学习时间,学时计算由智能管理系统完成。教学模式除课上教学、实验外,还包括师生在线交流与在线答疑。课程考试采用报告模式提交,3人一组,需分工明确,格式统一,数据与分析清楚有效。

图3 虚拟实验教学的实施与执行

三、效果与评价

对于通信工程专业,该门课程设置在第六学期,需学习前期的光纤基础实验。对于光电子技术专业,该门课程设置在第七学期。作为中间环节,他是专业实验的进阶,同时作为本科毕业设计的前期训练,起到承上启下作用。运行一年来,效果显著。主要体现在:(1)增加了实验教学资源,缓解了实验设备台套数少的困难,提升了学生的实践实训能力;(2)完成了课堂教学与实验教学的完整对接,教学内容与深度得到进一步提升;(3)激发学生学习兴趣,为教师的科学研究提供有效辅助。截至2014年12月,已有11名专业学生参与到教师的科研团队中,并在光通信设计领域发表EI检索科研论文3篇,申报发明专利1项,获授权实用新型专利2项,获批省级、校级创新创业课题2项。

四、结论

针对省属高等院校理工科实验教学的实际情况,以“光通信技术”课程为例,引入了虚拟教学环节,有效弥补了原有专业基础实验教学在内容更新、基础设备受限等方面的不足。虚拟实验教学作为专业实验的进阶,可有效提升本科学生毕业设计的质量,成为二者间连接的纽带,承上启下。此外,虚拟实验教学还具有投入低、见效快的特点,它应作为一种重点的教学模式在今后的理工科实验教学课程中得到广泛推广。

参考文献:

[1]曲伟,邱成军,刘明亮,等.电工电子实验教学中心实践教学体系建设与实践[J].实验室研究与探索,2010,29(7):216-218,224

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