光纤通信实验教学改革探析

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  【摘要】 针对光纤通信技术高速发展给人才培养及其课程教学提出的适应性要求,结合中南民族大学通信与电子信息类专业光通信方向的教改实践,对课程的实践教学方法进行了探索。在现有光纤通信实验基础上,作好基础实验,加深学生对基本概念的理解,增设仿真实验和创新性实验,开拓学生视野和知识面。实践证明,这种改进型的实验教学方式可以使学生能够更好地掌握光纤通信的基本概念,提高学生的实际动手能力,激发学生的创新能力,为学生之后从事相关专业领域的工作与学习打下了良好的基础。
  【关键词】 光纤通信 实践教学 软件仿真
  《光纤通信》是通信与电子信息类专业最重要的专业主干课程之一[1],主要讲述了光纤通信的基本概念、传输理论、系统组成、新技术等内容[2]。该门课程具有理论性强、知识面广、抽象概念多的特点[3]。为了提高教学质量,很多高校开设出相应的实验课程,使得学生能够进一步消化课堂上所学的理论知识。
  经过多年对光纤通信课程的讲授,我们对实践教学进行了一定的探索与研究,通过设计不同层次的实践教学内容,加深学生对光纤通信相关知识的理解,提高学生的学习积极性,培养学生的实际动手能力和创新能力,并取得了满意的教学效果。
  一、以验证性实验为基础,加深学生对基本概念的理解
  光纤通信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。在教学中,以光纤通信的基础理论为重心,按照由浅入深、由简单到综合的原则精心设计与优化实验教学。验证性实验主要是以模块化的实验箱为平台,学生利用相关测试点完成数据记录与波形观测并结合原理进行分析验证相关内容。我们学校的实验箱平台主要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、OTDR功能等几大部分组成。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一致,并在此基础上增设特殊的测试环境。
  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。
  二、引入仿真性实验,开阔学生的视野和知识面
  经过几年的教学实践发现,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。实验尽管可以获得正确的实验结果,学生并没有真正理解系统的结构和工作原理。且对学生的实践与创新能力培养效果有限。
  随着科技的进步,新的理论和技术迅速产生与发展,需要不断更新实验设备。考虑到实验建设资金限制和光通信器件成本较高等因素,对现有实验设备无法满足的实验,我们可以利用软件仿真的方式,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,开阔学生的视野和知识面。
  因此,实践教学部分我们还可利用仿真软件构建光纤通信系统模型,以提高学生的实验效率,有效地节省实验教学成本。
  实验中我们引入了加拿大OptiWave生产的OptiSystem软件。利用OptiSystem软件,在硬件资源不足的情况下,使学生对传统光纤通信系统和现代光纤通信系统的理论、传输体制、系统组成,系统设计等知识有一个全面的了解。包括光网络的组成,网络拓扑,光接入网技术,光传送网技术,光交换网技术,全光网络技术等。同时学生也可系统学习光交换,全光网络,相关光通信技术及网络的新技术及发展趋势等。利用仿真软件进行系统性能分析,有利于引导学生对复杂系统进行探索,提高学生对系统性能的全面认识。
  三、总结
  通过不断的探索与研究,我们逐步建立了一套完整的包含验证、仿真以及设计等多种不同层次实验内容的光纤通信课程实践教学体系。在实践教学中,我们针对学生接受知识的能力因材施教;坚持理论与实践相结合、仿真平台与硬件平台相结合、验证性实验与开放性设计相结合;培养学生整体思考问题、分析问题、解决问题的能力。实践证明,通过这些教学活动的开展,学生能够更好地掌握光纤通信的基本概念,对光纤通信系统的认识进一步加深,学生的视野和知识面得到了拓展;同时学生的主观能动性得到了很好的发挥,动手能力得到了锻炼,综合运用知识的能力以及创新意识得到了有效提高,为学生之后从事相关专业领域的工作与学习打下了良好的基础。
  参 考 文 献
  [1] 邓大鹏.光纤通信原理 [M].北京 : 人民邮电出版社 ,2006:5-6.
  [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.
  [3] 李书旗 ,朱昌平 ,陈小刚.光纤通信实验教学的改革与探索 [J].中国电力教育 ,2010,(36):132-133.
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