我校的《光纤通信实验》主要以光纤通信实验箱为核心设备来开展。实验箱是学生从理论走向实践的重要实验平台,为学生了解光纤通信系统提供了保障。虽然实验箱便于实验教学,但本课题组通过教学实践发现,由于实验箱封装性强、集成化程度高,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。按照传统实验教学方法,无法达到专业培养目标,实验变成了一种简单的连线工作,尽管可以获得正确的实验结果,但在实验过程中,学生并没有真正理解系统的结构和工作原理。基于以上原因,本项目组将交互式教学方法运用于《光纤通信实验》的教学过程当中,通过互动的方式,启发引导学生自行选择实验核心器件、组建系统,以实现目标信号的传输。
　　
　　《光纤通信实验》交互式教学方法
　　
　　本文在《光纤通信实验》交互式教学方法的具体教学过程中大致可分为四个步骤:提出问题、设计确定方案、实验操作、扩展问题。
　　提出问题是在实验课程之前,以问题的形式引导学生思考本次实验的方案。该步骤是交互式方法能否顺利实施的重要保障,它有别与传统的实验课前预习。传统的实验课前预习目的是让学生通过阅读实验指导书掌握实验原理、熟悉实验步骤,是一种被动接受的过程。而本文的“提出问题”则是根据实验目的,任课教师设计相关问题,使得学生以问题为线索,通过已有理论知识,能够初步勾勒出实验课程中即将接触到的通信系统。可见,在这个步骤中,问题的设计是关键。
　　设计方案和确定方案是在实验课堂上,开始操作前进行的一步工作。这一步中学生是课堂的主角,下一步的实验方案是由学生来设计和确定的。教师根据第一个步骤中的问题,有目的的引导学生,为了目标信号的传输,选用怎样的设备、怎样的传输方式,并将可能出现的问题也同时提出来,让学生考虑解决的办法。在学生的讨论过程中,最终确定实验方案。在这个步骤中,教师需要有更加全面的专业知识,对学生提出的各种可能性都给予正确的引导。
　　同传统教学方法形式类似,在实验操作过程中,我们将具体实验步骤提供给学生。但是,由于前面两个步骤的工作,此时学生对于实验步骤会有很深入的理解和认同,因此实验过程不再是简单的线路连接,而变成了学生自己设计出的系统的具体实现,因此学生在实验过程中表现出了更大的兴趣和专注。
　　扩展问题是在学生实验完成之后。问题设计的出发点是要学生在掌握了本次实验之后,能够在类似环境下进行系统的设计、参数估算或者故障排查。扩展问题不局限于在实验箱实现,且没有唯一答案,应给予学生足够的独立思考空间。
　　
　　教学实践
　　
　　根据上述思路,本项目进行了具体的实验课程设计,现以《数据传输实验》为例进行介绍。
　　《数据传输实验》的主要内容是在单台实验箱上实现多种数据信号的的同时传输。通过实验,要求学生掌握多种数据传输的光纤系统组建基本理论和主要设备。
　　根据实验目的和内容,第一步骤,设计的问题主要有:光纤通信系统的核心设备有哪些?一根光纤中同时传输2路信号,需要采取怎样的方式?一根光纤中同时传输2路信号,系统需要增加什么设备……
　　第二步骤是设计和确定实验方案,教师首先在课堂上明确任务(即实验内容):通过实验箱同时传输语音和图像数据。进而提问,引导学生说出实验需要用到的核心设备,同时传输2路信号的具体方案。教师需要细化问题,针对每一种核心设备的选择和参数设置让学生展开讨论。例如,如何将语音信号转换为电信号?如何将图像信号转换为电信号?调制方式怎样选择才能与信号形式相匹配?哪些系统参数会影响信号质量……
　　第三步骤实验操作中,学生根据实验指导书中的步骤进行实验,但此时,实验箱对于学生不再是高度集成,不可了解的装置,而成为了一个个具体的设备。学生不再说类似“将拨码开关K35的值拨为1100”这样机械的话,取而代之的是“选择调制方式,应该是数字调制!”遇到信号传输质量不好的问题,学生也不再说“调节旋钮”了,而是说“再提高载波功率试试!” 显然,此时的实验箱已然是一个真正的光纤传输系统了。而学生也进入到了现场工程师的角色中,操作热情高涨。
　　实验任务完成之后,老师布置了课后任务:在距离10km的两个用户之间,设计一个点对点传输的视频电话系统,给出具体技术参数。这个问题是对实验内容的进一步扩展,需要学生考虑实际系统的损耗、色散等问题,为了获得理想的信号质量估算系统技术参数,如通信窗口、数据速率等,从而促使学生更深入的研究语音 图像传输系统的设计问题。
　　
　　总结
　　
　　通过教学实践环节,可以得出结论:《光纤通信实验》的交互式教学方法比传统教学方法具有更好的教学效果,学生实验兴趣提高,主动性增加,独立处理问题的意愿增强。通过扩展问题的考查,学生处理实际问题的综合能力得到了提高。