光纤通信原理“多方位、多层次”的实验教学模式

龚树凤 覃亚丽 徐春燕

[摘 要] 通过分析光纤通信实验教学的改革背景，从教学内容、教学方法、实验平台以及考核等角度出发，探索了光纤通信原理“多方位、多层次”的实验教学模式。实践表明，多层次的实验教学内容，软/硬件和网络教学平台的融合，以及借助课程视频、课堂互动、全程实验考核等方式，提高了学生的积极性、创新能力和实践动手能力，有效改善了实验课程的教学效果。

[關键词] 光纤通信;实验教学;教学方法;实验平台

[基金项目] 浙江工业大学2017年度创新性实验项目（PX-44171047）

[作者简介] 龚树凤（1985—），女，河北唐山人，博士，浙江工业大学讲师，主要从事阵列信号处理、信号检测、光纤通信研究。

[中图分类号] TN929.11-4;G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）34-0371-02    [收稿日期] 2020-03-15

光纤通信作为通信和电子类专业的主干必修课，是一门融合了通信原理、电磁场与电磁波、模拟/数字电子技术等理论的多学科交叉课程。近几年，随着光纤通信的快速发展，光纤通信行业对同时具备理论知识和实用技术的人才需求日益增长，对高校的本科教学质量提出了更高的要求。为了进一步提高浙江工业大学学生的实践动手能力，培养学生的创新能力，激励学生的自主探索兴趣，开发学生的探索研究潜能[1]，我校对“光纤通信”课程的实验教学内容、方法、手段、实验考核与管理等进行了“多方位、多层次”的改革与探索。

一、“光纤通信”实验教学现状

我校“光纤通信”实验课程以RZ8644型实验箱为平台，一方面结合“光纤通信”理论课程的教学，一方面让学生动手实验，对实验平台的模块进行二次开发，来增强学生对理论知识的理解及应用能力。从近几年的教学效果来看，学生基本掌握一定的操作技能，具备一定的应用能力，但仍旧存在不足。实验箱作为主要实验设备存在封装性强，不利学生深入理解光纤通信系统组成与设计的弊病;目前安排8学时实验，学生仅能完成2个基础型、3个综合型和1个设计型实验，未能充分利用实验箱资源;教学手段单一化，以教师先讲原理为主，然后学生按照实验指导书“插跳线，看波形”“照本宣科”地来进行操作，缺乏互动思考。学生处于被动地位，难以充分调动学生积极创造性，阻碍了实践应用能力的提高。

二、教学改革方法和措施

（一）多层次实验内容的建设

“光纤通信”是一门理论性和实践性都较强的课程，尤其实践教学对于学生的动手能力、创新能力和开拓能力等培养具有极重要的作用[2]。为了能够综合运用所学知识解决、分析问题，突出课程实践特色，最初设置8学时课内实验，如表1所示。

考虑到对人才的需求，我校在原有实验内容基础上，遵循“基础型、基础综合型、综合设计型、探索创新型”的多层次实践教学设计思想[3-5]，使学生能够综合运用所学理论和方法，对实验内容进行了改进，增设了表2中的选做实验。学生可根据自身能力来选择相应实验。从而，必做和选做实验的结合，加强构建了“基础型、基础综合型、综合设计型、探索创新型”的多层次实践教学体系。

（二）教学方法的研究与改革

针对原实验的教学仅采用PPT和板书讲解，学生在实验过程中反映有些问题不够形象，导致实验效率低的问题，改进了原有教学方法。通过拍摄短视频，将实验箱的具体介绍、实验仪器的使用以及选做的内容、注意事项、重/难点等提前发布到网络教学平台，让学生提前了解实验及仪器设备，加强预习，以提高学生的实验效率。同时，为了进一步提高学生的实践能动性，课堂积极性，积极做到“用理论指导实践，用实践检验理论”[6]，要求学生在预习实验时要提出若干问题，同学和教师在实验过程中互相解答。

（三）多方位平台的建设与改革

考虑到硬件资源内容有限，引入光通信仿真软件Optisystem[7]，利用其丰富的组件库和良好的图形界面，实现器件级到系统级的仿真，开设了一系列现有硬件资源难以实现或者成本过高的光纤通信实验，比如光纤非线性、8波分的DWDM系统、EDFA增益的优化等仿真实验，利用软件内的各观察仪器对各模块或器件进行测试演示，深化学生对通信系统及各组件的理解。

同时，为了实现硬件资源和软件资源的共享，利用网络教学平台建设了光纤通信网络课程，将实验的软/硬件平台实验相关内容等各PPT、视频资源均发布在该网络平台上，供学生查询、学习。从而形成一套集硬件平台、软件平台和网络平台相融合的多方位平台体系，服务指导学生实验，提高学生积极性和实验效率，增强学生的实验兴趣和实践动手能力。

（四）全程实验考核

为了检验学生的预习效果，实验过程中，实验教师会针对每一个学生进行相关问题的提问，对学生当场的实验操作进行打分，实验结束后再根据学生提交的实验报告，并考虑选做实验情况，给出最终的实验考核成绩。通过实验前、实验中和实验后考核的结合，较好地做到全程性考核，充分体现过程评价与目标考核相结合的原则，可以比较客观、全面地评价学生成绩，同时可督导学生平时的学习。

三、结语

课题组教师从课程实验内容、教学方法、实验平台以及考核模式的建设等几方面入手，遵循“多方位、多层次”的实验体系建设思想，注重实验内容与教学内容的科学化，注重实验内容与学生能力的匹配度，加大实验教学多媒体视频、课件的制作力度，加强软件、硬件平台和网络平台的建设，积极改进实验考核模式，突出本课程重实践、强能力的培养特色。实践表明，通过实验课程的一系列改革，提高了学生的实验质量和学习兴趣，增强了学生对光纤通信系统的理解，取得了较好的教学效果。

参考文献

[1]何宝民.以培养学员创新能力为主线大力加强实验教学改革[J].实验技术与管理，2009，26（4）：13-14.

[2]周建华，邱琪，周晓军.《光纤通信》实验教学改革探讨[J].电子科技大学学报：社科版，2003，5（2）：89-91.

[3]籍亚玲，吴成东，张伟宏，等.四层次实验教学体系的探索与实践[J].实验技术与管理，2009，26（4）：141-143.

[4]张淑娥，李永倩，杨再旺.“光纤通信原理”精品课程实验建设探究[J].实验技术与管理，2010，27（5）：165-169.

[5]李永倩，张淑娥.“光纤通信原理”课程实验教学内容研究[J].中国电力教育，2010（6）：129-130.

[6]程敏熙，赵芝孟，颜巧莹.简论高等学校理论教学与实践教学的关系[J].实验技术与管理，2001，18（2）：186-189.

[7]王秋光，张亚林，胡彩云，等.Optisystem仿真在光纤通信实验教学中的应用[J].实验室科学，2015，18（1）：26-29.