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一、引言

光纖通信是以光波為載波，以光纖作為傳輸介質(zhì)的一種有線類信息傳輸方式。因其擁有巨大的帶寬、極低的衰減、抗電磁干擾等特性而成為信息社會(huì)最重要的通信傳輸手段[1]。對于光纖通信這門學(xué)科而言，知識交叉性非常強(qiáng)，包括了物理、化學(xué)、通信、電子等各方面知識。另一方面，相對其他通信系統(tǒng)而言，由于光纖通信的起步較晚，其學(xué)科前沿性較強(qiáng)，還有許多不成熟的技術(shù)有待進(jìn)一步開發(fā)，所以，其知識更新較快。《光纖通信》作為本科院校通信類專業(yè)的必修科目，其教學(xué)必須要兼顧光纖通信技術(shù)的學(xué)科交叉性大、更新度快等特點(diǎn)，以區(qū)別其他學(xué)科對學(xué)生進(jìn)行有效地教學(xué)[2]。采用“理論”與“實(shí)驗(yàn)”相結(jié)合是大部分應(yīng)用型學(xué)科的基本教學(xué)方式。對于《光纖通信》這門課程而言，理論較深?yuàn)W、繁雜，而且實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴、更新性大，大部分高校無法向所有學(xué)生提供所有實(shí)驗(yàn)單元。鑒于以上分析，提出采用增設(shè)課堂演示性實(shí)驗(yàn)來克服上述傳統(tǒng)教學(xué)上的不足。采用課堂演示性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚩朔?a href="http://www.dias-ktv.com/lunwen/txxlw/gqtxlw/201401/565773.html" target="_blank">光纖通信》課程理論過于抽象的缺點(diǎn)。

二、《光纖通信》教學(xué)現(xiàn)狀分析

《光纖通信》是通信工程學(xué)科較重要的專業(yè)課，旨在培養(yǎng)具有光纖通信理論和一定實(shí)踐能力的大學(xué)畢業(yè)生。該課程主要講述了光纖的傳輸理論、光纖通信系統(tǒng)的組成與工作原理、光網(wǎng)的組成原理與結(jié)構(gòu)以及當(dāng)前光纖通信的一些新技術(shù)[3]。其知識內(nèi)容涵蓋了物理、化學(xué)、通信、計(jì)算機(jī)、電子等各個(gè)學(xué)科，需要學(xué)生掌握良好的專業(yè)基礎(chǔ)才能為該門課程的學(xué)習(xí)打好必要的基礎(chǔ)?，F(xiàn)今大部分高校該課程均為32課時(shí)（理論28學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)）或者48課時(shí)（理論44學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)）。對于教授該門課程理論的高校教師來說，在規(guī)定課時(shí)內(nèi)如何能更充分地表達(dá)自己的教學(xué)思路，更生動(dòng)形象地開展教學(xué)，如何讓學(xué)生更形象、更直觀地理解所講授內(nèi)容，歷來是探討的熱點(diǎn)。此外，光纖通信技術(shù)是一門面向應(yīng)用的通信技術(shù)，就業(yè)單位非常注重學(xué)生的動(dòng)手能力與工程經(jīng)驗(yàn)，因此，如何能夠讓學(xué)生對光通信器件與測量儀器有個(gè)更直觀的認(rèn)識也是該門課程教學(xué)的一個(gè)重要目標(biāo)。

三、基于課堂演示性實(shí)驗(yàn)的光纖通信教學(xué)

目前《光纖通信》課程教學(xué)普遍采用理論課與實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合的方式，但是兩者結(jié)合不夠密切且出現(xiàn)理論過于繁雜、實(shí)驗(yàn)課時(shí)嚴(yán)重不足的現(xiàn)象，造成學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，甚至很多學(xué)生反映：理論太過抽象，無法在課堂上及時(shí)理解與消化；實(shí)驗(yàn)課時(shí)太少，不能對整個(gè)光通信系統(tǒng)進(jìn)行整體認(rèn)識。為了解決該問題，本章提出了基于課堂演示性實(shí)驗(yàn)來彌補(bǔ)理論課過于抽象與實(shí)驗(yàn)課時(shí)嚴(yán)重不足的缺點(diǎn)。

（一）課堂演示性實(shí)驗(yàn)的重要性

“百聞不如一見，百看不如一做”，做好演示實(shí)驗(yàn)，對提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和提高課堂效率都能起到事半功倍的效果。因此，作為一名大學(xué)教師，應(yīng)該盡一切可能，用演示實(shí)驗(yàn)在課堂上為學(xué)生展現(xiàn)出豐富多彩的科學(xué)現(xiàn)象和技術(shù)情景，幫助學(xué)生直觀、形象地理解光纖通信的技術(shù)規(guī)律，形成物理概念。演示實(shí)驗(yàn)是課程教學(xué)的重要手段之一，是體現(xiàn)具體與抽象相統(tǒng)一、實(shí)踐與理論相結(jié)合教學(xué)原則的主要方法。其重要性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1.演示性實(shí)驗(yàn)?zāi)苤庇^形象地為學(xué)生提供感性認(rèn)識，是學(xué)生形成物理概念、理解物理規(guī)律的重要途徑。大學(xué)生剛接觸光纖通信這門學(xué)科，沒有任何的工程經(jīng)驗(yàn)可言，對光通信系統(tǒng)的各類器件與系統(tǒng)沒有任何的感性認(rèn)識，想要從理論升華到實(shí)踐是一個(gè)長期的過程。只有借助大量的觀察才能經(jīng)過分析和推理、歸納和概括，上升到理性認(rèn)識階段，形成物理概念，導(dǎo)出物理規(guī)律。例如對于通信用激光器，一般其工作波長在紅外區(qū)域，其波長、功率、線寬都是學(xué)生們看不見、摸不著的，所以學(xué)生很難在自己的主觀世界對其有感性認(rèn)識，課堂上他們也許對其了解僅局限于一些零碎的半導(dǎo)體知識。可以在課堂教學(xué)上引入演示性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，在講解激光器原理的同時(shí)可以教同學(xué)們怎樣理解激光器的功率、線寬、波長等特性，通過物質(zhì)的性質(zhì)來理解該物質(zhì)是最好的方式，不僅能夠加深學(xué)生對該事物表象的認(rèn)識，更有助于對其物理本質(zhì)的理解。2.演示實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)使用儀器、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的示范。規(guī)范的演示實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣與基本實(shí)驗(yàn)技能?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊患?，一個(gè)不規(guī)范的操作將會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗，甚至損耗儀器，所以，教師規(guī)范的演示實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的規(guī)則典范。大學(xué)生具有很強(qiáng)的模仿性的心理特征，只要我們充分發(fā)揮榜樣的力量，通過長期的潛移默化、耳濡目染，就一定能培養(yǎng)出學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和修養(yǎng)。比如，在光纖通信中，跳線的接頭一般有平頭（PC、UPC）與斜頭（APC）之分，如果學(xué)生不注意實(shí)驗(yàn)規(guī)范，將平頭與斜頭通過法蘭頭連接，由于光路不通，通信光能量將在法蘭頭中幾乎耗盡，在輸出端接收到的光能量將微乎其微，嚴(yán)重的話甚至?xí)捎谛鳖^與平頭的不匹配擠壓造成接線頭的損壞。3.演示性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力與思維能力，引發(fā)他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的有效途徑。成功而生動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)，不僅有利于學(xué)生掌握光纖通信的專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和各種能力，而且還能培養(yǎng)學(xué)生的興趣和愛好，調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮非智力因素的能動(dòng)作用，激發(fā)他們樹立敢于攀登科學(xué)高峰的雄心壯志。年輕人總是有一顆“好奇”的心，成功的演示實(shí)驗(yàn)有助于激勵(lì)學(xué)生心中的好奇心，促發(fā)他們?nèi)ソ鉀Q疑問。例如介紹“耦合?！崩碚摰臅r(shí)候，如果我們單從麥克斯韋方程出發(fā)，盡管教師們花了九牛二虎之力對理論公式進(jìn)行盡心、完備的推導(dǎo)，但有些學(xué)生一見方程就暈，效果不甚理想。在課堂上可以拿“耦合器”做一個(gè)演示性實(shí)驗(yàn)，得出“當(dāng)兩根波導(dǎo)接觸得很近的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)光從一個(gè)波導(dǎo)耦合到另一上去”的結(jié)論，通過該實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的好奇心，激發(fā)他們自己去預(yù)習(xí)“耦合模”理論，下節(jié)課講解的時(shí)候就能起到事半功倍的效果。

（二）課堂演示性實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施方法

首先，做到課前精心設(shè)疑，找出切入點(diǎn)。課堂教學(xué)是在不斷地設(shè)疑、釋疑過程中進(jìn)行的。在教學(xué)過程中，教師要把握時(shí)機(jī)適時(shí)設(shè)疑，巧妙解疑，對于學(xué)好理論知識、培養(yǎng)能力、調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性很有好處。如講“光纖通信容量”一節(jié)，教師可以做一個(gè)對比實(shí)驗(yàn)：對基于光纖與電纜的點(diǎn)對點(diǎn)鏈路帶寬對比。然后提出問題：為什么光纖通信的通信帶寬要遠(yuǎn)大于電纜？這樣既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又自然導(dǎo)入新課。其次，完成從演示到概念的轉(zhuǎn)變。教師要引導(dǎo)學(xué)生把實(shí)驗(yàn)結(jié)果概念化，對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果，總結(jié)規(guī)律，形成概念，變成自己的東西。例如在分析“激光器光功率對通信鏈路信噪比的影響”的問題上，教師可以先做理論分析，然后通過演示性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對該問題作總結(jié)，形成學(xué)生們自己的概念。最后，教師要引導(dǎo)學(xué)生在驗(yàn)證規(guī)律、鞏固知識的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)新問題、新規(guī)律。教師在利用演示性實(shí)驗(yàn)提出問題、驗(yàn)證規(guī)律、鞏固總結(jié)后，還要鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新的問題、新的規(guī)律，鼓勵(lì)學(xué)生自己解決新問題的能力。

四、總結(jié)

針對傳統(tǒng)教學(xué)中理論課程枯燥與實(shí)驗(yàn)課時(shí)少的特點(diǎn)，提出了采用課堂演示性實(shí)驗(yàn)的方法來彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中的不足。本文立足于課堂演示性實(shí)驗(yàn)，提出了具體的實(shí)施方法與注意事項(xiàng)，并結(jié)合《光纖通信》課程具體的教學(xué)情況分析了課堂演示性實(shí)驗(yàn)對學(xué)生理論理解與實(shí)驗(yàn)操作上的影響。

本文作者:洪俊姚勝興方小勇工作單位:湖南工學(xué)院