《光纤通信》课程教学改革的探讨

周　玲



《光纤通信》课程教学改革的探讨

周玲

（湖南科技学院 电子与信息工程学院，湖南 永州 425199）

《光纤通信》课程是通信工程类专业的一门专业必修课程。结合地方性二本院校的实际情况，提出了对该课程的教学内容、教学方法和教学手段进行改革的措施。最主要的是将optisystem软件平台引入到教学中，通过改革，调动了学生学习的积极性，提高了教学效果。

光纤通信；教学改革；optisystem

1　引　言

“十二五”期间，在我国实施宽带战略的大背景下，光纤通信的作用是举足轻重的。光纤通信是通信工程方向的一门专业必修课，同时也是光电信息工程、电子工程等方向的专业选修课[1]。从内容上看，该课程以通信原理、物理光学和电磁场等相关知识为基础，主要讲述光纤通信的基本概念、系统组成及其关键技术与应用，通过该课程的学习掌握光纤通信的基本概念和关键技术，了解光纤通信的未来与发展，为毕业后从事光纤通信领域的专业技术工作或继续深造打下坚实的理论基础[2]。

然而，该课程专业知识更新速度快，现有教材的内容很难追踪最新发展成果，并且理论知识较深，概念术语较多，涉及到的数学知识和数学公式较多，学生学习积极性不高[3]；同时只能利用模块化实验箱进行简单的单个模块的验证，缺乏设计型和综合型实验[4]。不管是理论教学还是实验教学都存在与实际的工程应用结合不紧密，学生难以学以致用，不利于提高学生的分析能力、动手能力和创新能力[5]。基于以上分析，“光纤通信”的教学改革势在必行。文中从地方二本院校的实际情况出发，对光纤通信的教学改革方案开展广泛调研并深入思考，提出了一系列教学改革的思路和方法。

2　教学模式探讨

2.1课程内容设计

光纤通信作为一门新兴技术，它的发展日新月异，现有的任何一本教材都不能很全面地体现它的内容及发展，同时我校是一所地处永州的二本院校，学生整体水平不是很高，因此对教材的选择和授课知识点的取舍是很关键的。学院选用的教材是清华大学出版社袁国良主编的《光纤通信简明教程》，该教材深入浅出地从五个方面阐述了光纤通信：1）光纤传输理论；2）光纤通信系统的组成及各部件功能；3）光纤通信系统与工程；4）光纤通信关键技术；5）光纤通信的新发展[6]。本教材共10个章节，在章节讲述中要注意突出重点，不要面面俱到，同时还需根据学生的理解程度微调教学进度。在光纤传输理论中第二章节光纤通信的物理基础很多知识在大学物理中学过，但记忆不深，为了让学生更快更准确地理解后续知识，将所需的知识点精简地给学生疏通一遍能达到事半功倍的效果。传统的光纤通信课程的授课重点是光纤传输理论的理解、系统组成及各部分功能以及光纤通信的关键技术，但教材上的知识更新速度赶不上光纤通信实际发展的步伐，因此，在教学过程中也要与时俱进。鼓励学生通过网络关注光纤通信的最新动态并适当的将实际工程应用内容引入到课堂上。

2.2教学方法探讨

教师在课堂上应灵活采用各种教学手段，优化教学方法，调动学生的积极性，让学生主动参与课堂的教学，同时活跃课堂气氛。

光纤通信的知识点较多，我们不能采用传统的“填鸭式”教学方法，在教学中多采用“问题式”、“启发式”教学方法，例如在讲解光纤的导光原理时，首先提出问题，同时可以通过演示高中物理的“水导光”实验启发学生思考。其次，在教学中，“讨论法”是必不可少的，例如在讲解光纤新技术的教学过程中，教材上的知识点滞后于目前的发展，让学生通过查阅文献和网页搜索等方式，针对目前的一些热点技术采用分组讨论的方式，不仅能让学生自己动手制作ppt，还能让学生真正参与到课堂中。学生认为效果不错。

2.3教学手段探讨

多媒体教学已经成为现代教学的热点，并有逐步替代传统板书教学模式的趋势。但作者认为不能过分依赖多媒体，特别是在讲述或推导重点或难点时，用传统的板书方式辅助教学效果应更好，同时便于学生理解。光纤通信的理论教学涉及不少复杂抽象的数学知识，例如关于光纤的波动光学理论中涉及电磁场与微波理论，公式的推导十分繁琐且概念抽象，在这里作者利用Flash小工具展现光在光纤中的传播过程。光纤根据折射率的不同分为阶跃型光纤和渐变型光纤，光在这两种光纤中的传播路径是不相同的，通过Flash小工具学生可以更形象地观察它们的光路的区别，其Flash截图如图1所示。我们可以采用先让学生仔细观察Flash视频并提出问题让其思考“光在这种两种光纤中传输的光路有什么不同？为什么会有这种现象？”，然后在根据理论知识进行必要的推导与学生一起讨论，这种采用“启发式”、“对比式”与“讨论式”的教学方法与多媒体的教学手段相结合的方式激发学生的兴趣，课堂教学效果更好。

OptiSystem是一款实用的的光通讯系统模拟软件包[7]，它能快速便捷地对不同光网络进行设计和检测，同时能利用各种虚拟观测设备进行分析，操作简单、结果直观。我们可以将optisystem软件引入到教学中，让学生对教材上的内容有更直观的理解。例如在讲解波分复用技术时，教材上给出定义：在一根光纤中同时传输两种或多种不同波长的光波信号的技术称为波分复用技术[6]。其实从定义和教材给出的系统框图学生并不能完全理解波分复用技术，这里可以借助软件平台搭建一个波分复用系统，并且通过软件平台自带的功率谱分析仪（波分复用系统的信道功率谱如图2所示）和眼图分析仪（图3展示了对应信道的眼图）让学生学会判断分析系统性能并思考。同时也可利用软件平台开设一定的实验，软件平台灵活性大，实验室投资小，可进行一定的综合设计实验（光发射端机、光接收端机、波分复用系统、光码分复用系统OCDM等等），提高学生的动手能力。

（a）多模阶跃型光纤

（b）多模渐变型光纤

图1.光在光纤中的传播

图2. 信道的功率谱

图3. 眼图

3　结束语

本文首先分析了光纤通信课程的现状和存在问题，然后结合湖南科技学院电子与信息工程学院的实际情况，对光纤通信的教学改革方案开展广泛调研并深入思考，提出了一系列教学改革的思路和方法。特别是将光纤通信技术的optisystem仿真融合到课堂理论教学和实验教学中，把学生从枯燥复杂的理论计算引入到直观生动的仿真界面上来。在利用optisystem仿真平台进行设计过程中，既可以检验并巩固学生的理论知识，同时更好地提高学生的动手及实践能力。目前各大高校正在广泛推行这种信息技术化教学方式，但是教学改革要经过长期的探索和逐步完善，在以后的理论和实验教学中还有待仔细探讨和研究，以便进一步提高教学效果和质量。

[1]耿敏明,张振荣.光纤通信课程教学改革探索[J].大众科技, 2014,16(7):158-159.

[2]黄永清,顾畹仪.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]管爱红.光纤通信教学中的策略探讨[J].科技信息,2007,(19):78-80.

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

[5]徐文云.实验与仿真在光纤通信教学改革中的应用研究[J]重庆邮电大学学报(社会科学版),2007:183-186.

[6]袁国良,李元元.光纤通信简明教程[M]清华大学出版社, 2006.

[7]李向莉.浅谈Optisystem仿真在光纤通信教学中的应用[J].科教文汇(中旬刊),2014,(23):66-67.

（责任编校：宫彦军）

2015－05－26

湖南科技学院教学改革研究项目（项目编号XKYJ2013012）；湖南科技学院电路与系统重点学科建设项目资助。

周玲（1981－），女，湖南汨罗人，讲师，硕士研究生，主要从事非线性混沌系统和忆阻研究。

G642.0

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1673-2219（2015）10-0039-02