黃永清,陳 雪,李 蔚,夏京星,顧畹儀

(北京郵電大學(xué)信息光電子學(xué)與光通信教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100876)

本文從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)環(huán)節(jié)上,對(duì)“光纖通信”課程的教學(xué)進(jìn)行了深入的探討,提出了加強(qiáng)理論,豐富實(shí)踐,拓展視野,激勵(lì)創(chuàng)新的教學(xué)基本理念,以培養(yǎng)具有高素質(zhì)和創(chuàng)新能力的人才[1,2]。

1 課程的培養(yǎng)定位和培養(yǎng)要求

“光纖通信”是通信工程專(zhuān)業(yè)的主干專(zhuān)業(yè)課程,以培養(yǎng)和提高本科大學(xué)生的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和科研能力為基本目標(biāo)。我們提出的培養(yǎng)要求是:通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生較為全面地掌握光纖通信的基本概念、基本理論和關(guān)鍵技術(shù),理解和掌握光纖通信系統(tǒng)的性能分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,了解現(xiàn)代光纖通信新技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況。為進(jìn)一步研究光纖通信網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)的技術(shù)打下必要的基礎(chǔ)。具體就是應(yīng)掌握:①光纖的傳輸理論和分析方法;②半導(dǎo)體光源、半導(dǎo)體光電檢測(cè)器及無(wú)源光器件的工作原理及特性;③光端機(jī)的基本組成及各部件功能;④光纖通信系統(tǒng)的組成和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法;⑤光網(wǎng)絡(luò)及光纖通信新技術(shù)的基本原理;⑥光纖通信系統(tǒng)的基本測(cè)量原理和方法。

由于光纖通信技術(shù)涉及的知識(shí)面非常廣泛,諸如光學(xué)、電磁場(chǎng)理論、半導(dǎo)體物理、數(shù)字電路和模擬電路、通信原理和電子測(cè)量等課程在學(xué)習(xí)的過(guò)程中均有所體現(xiàn),故在學(xué)習(xí)本課程之前學(xué)生應(yīng)先修大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)物理方法、電磁場(chǎng)理論、微波技術(shù)、通信原理等課程,為本課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

從“光纖通信”課程培養(yǎng)定位和要求可以看到,課程要求學(xué)生掌握的光纖通信的基本理論、基本概念和基本分析方法。同時(shí),學(xué)生可通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)光纖通信的理論有較為深刻的感性認(rèn)識(shí),對(duì)光纖通信領(lǐng)域的發(fā)展前沿有一定的了解,并能結(jié)合所學(xué)過(guò)的知識(shí)開(kāi)展創(chuàng)新的研究。

2 課程理論教學(xué)的探索

光纖通信涉及的知識(shí)面非常廣泛,蘊(yùn)含著較深的理論基礎(chǔ),主要有光纖光學(xué)理論、半導(dǎo)體光電子理論、集成光學(xué)理論、數(shù)字電路和模擬電路理論、通信系統(tǒng)理論和網(wǎng)絡(luò)理論等等。整個(gè)理論體系中很多定理都伴隨嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明和復(fù)雜的概念,而且很多概念也很抽象,這給教學(xué)帶來(lái)相當(dāng)?shù)碾y度。

在“光纖通信”課程的教材編寫(xiě)和教學(xué)上我們綜合考慮了與其它相關(guān)課程的銜接問(wèn)題,比如“高等數(shù)學(xué)”、“大學(xué)物理”、“電磁場(chǎng)理論”和“通信原理”等課程;充分考慮如何做到和先修課程的融會(huì)貫通。

在教材的編寫(xiě)中強(qiáng)調(diào)基本原理、基本概念和基本理論,注重理論和工程應(yīng)用、理論和實(shí)踐的相結(jié)合。教材全面介紹了光纖通信中光纖、光電子器件、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和光纖通信新技術(shù)等豐富的知識(shí)。在光纖、半導(dǎo)體器件、光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)、光纖通信系統(tǒng)的介紹中貫穿系統(tǒng)如何構(gòu)成和性能如何提高的主線,實(shí)現(xiàn)了理論上的系統(tǒng)性、技術(shù)上的時(shí)新性和應(yīng)用上的實(shí)用性。

在教學(xué)中,強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)推導(dǎo)與物理概念的結(jié)合。既注重理論分析的嚴(yán)謹(jǐn)性,又在一些理論分析難度較大的內(nèi)容上,結(jié)合物理意義以簡(jiǎn)化分析,以有助于提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。突出“光纖通信”課程理論性和系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn),使學(xué)生掌握其中的概念及基本理論。并在此基礎(chǔ)上結(jié)合光纖通信發(fā)展的趨勢(shì)和前沿課題的典型問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生正確的思維方法和分析問(wèn)題的能力。以期在打下本專(zhuān)業(yè)堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)的同時(shí)對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)科知識(shí)體系有全面的了解,使學(xué)生學(xué)會(huì)用已有的數(shù)學(xué)、物理等相關(guān)知識(shí)去進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的理論研究和實(shí)踐探索,并能夠有所創(chuàng)新。

3 課程實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施

在“光纖通信”的實(shí)踐教學(xué)中,我們采用了學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)、教師演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、前沿課題研究等教學(xué)方式[3,4]。

我們從光纖通信測(cè)量的理論入手,首先進(jìn)行測(cè)量理論的教學(xué),內(nèi)容主要涵蓋了光纖通信測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、光纖測(cè)量、光有源器件的測(cè)量、光無(wú)源器件的測(cè)量、光纖通信端機(jī)和系統(tǒng)的測(cè)量等。教學(xué)中配有17學(xué)時(shí)的有關(guān)光纖通信測(cè)量的理論和實(shí)驗(yàn)安排,其中配有6個(gè)必做的測(cè)量實(shí)驗(yàn)和2個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋了光纖、半導(dǎo)體有源器件、光無(wú)源器件和光纖通信系統(tǒng)等性能的基本性能測(cè)量。這些實(shí)踐不僅豐富了學(xué)生的課堂教學(xué),并提高了其感性認(rèn)識(shí)。

我們還與科研和學(xué)科相結(jié)合,充分利用現(xiàn)有條件安排了學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在完成了課堂理論教學(xué)和必做實(shí)驗(yàn)后,基本掌握了光纖通信測(cè)量方法,具備了進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。安排的實(shí)驗(yàn)包括“摻鉺光纖放大器性能測(cè)量”、“波分復(fù)用器性能測(cè)量”、“高速半導(dǎo)體光探測(cè)器性能測(cè)量”和“光纖通信系統(tǒng)性能測(cè)量”等。要求學(xué)生自己熟悉測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)量?jī)x器要求和設(shè)計(jì)測(cè)試系統(tǒng),并最后自主完成測(cè)量的實(shí)驗(yàn)。

在前沿課題研究教學(xué)中,教師會(huì)有針對(duì)性的結(jié)合本學(xué)科的前沿給學(xué)生出一些小課題,要求寫(xiě)出小科研論文,輔之以光纖通信測(cè)量實(shí)驗(yàn)和科研參觀,使學(xué)生對(duì)光纖通信的前沿有一定的了解。

4 結(jié)語(yǔ)

“光纖通信”是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程,在教學(xué)過(guò)程中,做到理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)并重,才能培養(yǎng)學(xué)生具有較好的分析、解決問(wèn)題的能力及應(yīng)用、創(chuàng)新的能力,使之成為知識(shí)面寬,實(shí)踐能力強(qiáng)和具有創(chuàng)新能力的高級(jí)技術(shù)人才。

[1] 李黎明,陳葉玲.論在理論教學(xué)中對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)[J].武漢:湖北教育學(xué)院學(xué)報(bào),2005,(11):105-107

[2] 鄭家茂,潘曉卉.理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、自主研學(xué)、網(wǎng)絡(luò)助學(xué)“四位一體”教學(xué)模式的構(gòu)建[J].北京:中國(guó)大學(xué)教學(xué),2008,(12):4-7

[3] 徐娟,徐鳴亞.淺談“信息論與編碼理論”課程理論與教學(xué)實(shí)踐[J].廣州:廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2003,(3)增刊:126-128

[4] 張放平.強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)推動(dòng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].北京:中國(guó)高等教育,2007,(17):29-31