当前位置: 简表范文网 > 专题范文 > 公文范文 >

光纤通信课程教学研究

| 来源:网友投稿

[摘要]光纤通信课程是一门系统介绍光纤通信理论和技术的课程,在通信工程等专业的学习中占有重要地位。文章结合教学实践,针对存在的问题,详细分析了出现问题的原因并提出了具体的解决方法和措施,经过几年的教学实践,取得了很好的效果。

[关键词]光纤通信,教学,实践环节,Multisim。

[中图分类号]TN929.11[文献标识码]A[文章编号]1005-4634(2008)03-0240-03

0引言

光纤通信是20世纪70年代问世的新技术,它以光波作为信息载体,采用光导纤维作为传输介质,具有巨大的可用带宽和极低的损耗。近年来,光纤通信技术得到了飞速发展和广泛应用,目前光纤不但已经取代电缆成为有线信道最主要的传输方式而且仍在以惊人的速度向更高阶段发展,高水平的光纤通信技术不断涌现,如波分复用技术(WDM)、相干光通信(COFC)技术、光纤放大器和光孤子通信等。可以说,以光纤通信为主的光通信技术已经深刻地改变了人们的生活,成为未来通信技术发展的一个重要方向。

1该课程的内容和任务

光纤通信课程是一门系统介绍光纤通信理论和技术的课程,内容包括光纤传光基本原理、光纤波导中的模式场分布、光发射器、光检测器以及光纤通信系统的构成。通过这门课程的学习,可以使学生掌握光纤通信技术的基本原理、光纤通信系统的基本构成以及系统设计方法,了解光纤通信技术的实际应用和最新发展方向,为从事本专业研究与应用打下良好的基础。光纤通信课程的授课对象为本科通信工程、光电子等专业,授课学时为60学时,另有10学时实验和两周的课程设计。

光纤通信课程设计是给学生提供一个理论联系实际的机会,引导学生利用所学的专业知识来解决实际问题,在此基础上进一步加深对课堂知识的理解与印证。另外,课程设计给学生提供了一个了解本专业知识实际应用和发展方向的机会,可以激发学生的学习兴趣。

2目前存在的问题

从这几年光纤通信课程的教学实践来看,学生普遍反映这门课比较难学,一些概念知其然不知其所以然。笔者分析,原因有如下几个方面:

1)学生的基础理论知识不够扎实。例如研究光纤中的模式场分布通常是在圆柱坐标系下用分离变量法解给定边界条件下的亥姆霍兹方程来完成,这个过程中用到二阶常微分方程和贝塞尔方程的求解知识以及不同介质中电磁波的传播理论,要求学生有较好的数学功底和电磁波方面的知识,如果基础知识不够扎实这部分的学习就会出现困难;

2)部分学生空间想象能力缺乏。这门课程的理论比较抽象,学生难以理解不同模式的光波到底是如何在光纤中分布和传输的。这是因为光纤中电磁场分布是一个三维空间结构,必须要有很好的空间想象能力才能将推导出来的数学结论和空间场分布对应起来;

3)学生的实践能力比较弱。学生的实际动手操作能力较差,不能将所学理论知识和实际应用结合起来。虽然学到了一些理论知识,但是不知道这些知识用在何处、如何运用。笔者分析出现这种问题的主要原因存在于实践教学环节中:实践环节的总量不够;实践环节的内容和实际技术应用脱节。

3解决办法

针对教学中出现的上述问题,结合几年来的教学经验,笔者组织任课教师进行了认真讨论,分析了出现问题的原因,并采取了以下措施。

3.1课堂理论教学

首先,针对学生反映比较难懂的理论、有计划地复习和补充一些前导知识。例如场论、高等数学、电磁场理论、导波光学等知识都是在光纤通信课程中要用到的重要理论,笔者采用学生课前预习和教师课堂复习的形式来回顾这些知识,这样应用起来学生就能更容易理解和接受。对于难以理解的概念采用多种不同的分析方法,由浅入深,逐步阐述,先简单介绍理论的大致脉络,然后再用严格的理论推导证明其内容。例如,光纤中的模式场分布是光纤通信理论中的一个重要内容,通常采用的方法就是用分离变量法解给定边界条件下的亥姆霍兹方程,这样的确可以得到光场分布的精确数学表达式,但是其过程繁琐复杂,而且学生难以将推导出的理论结论和实际物理意义对应起来。所以在这一部分的教学当中采用几何光学与导波光学相结合的方法,首先阐明不同的传输模式实际上对应的是不同的传播角,而产生不同的离散模式的原因是光波在芯区和包层分界面上发生反射时会产生相位移动,这个相位移动恰恰就依赖于传播角的大小,在理解概念的基础上再运用电磁场理论推导出严格的数学结论。这样循序渐进,使学生更容易理解和接受概念;

其次,探索教学手段的改革,充分发挥多媒体教学的直观、生动、信息量大的优势,采用传统教学和多媒体教学相结合的方式来提高教学质量。根据教学大纲的要求,结合本学科的实际情况,笔者以张明德教授编写的《光纤通信原理与系统》为基础,制作了适合实际情况的教学课件,在阐述基本原理、基本方法的同时强调理论与工程实际相结合,介绍专业领域的新技术与新成就。经过连续四年的使用和修改完善,这套课件的教学效果良好;

另外,为了使抽象的理论教学变得更直观,更易于接收,也为了使学生初步了解一些本专业科学研究的方法,笔者引入了Virtual Photonics公司的Photonic Transmission Design Suite(PTDS)和Multisim等仿真软件。在讲授数字光纤通信部分时,定时提取电路是接收机中一个重要的组成部分,但是几乎所有的教材中对于这一部分只是给出了一个组成框图和简单的描述,并没有相应的电路,学生就不容易理解。笔者使用Multisim软件设计了一个定时提取电路,仿真的结果可以清楚地看到信号是如何在电路中得到处理以及各个点上信号的波形,如图1和图2所示。通过课件和仿真工具软件的使用,不但使原先枯燥的课堂教学变得更加生动,还可以使学生更容易地理解课本中的概念,初步了解和学会运用本专业实际工作中使用的一些工具软件和分析手段,为将来尽快的适应实际工作需要打下坚实的基础。

3.2实践教学环节

针对实践环节存在的问题,笔者也做了相应的调整。对于实践内容总量不足的情况,在新教学计划中已经进行了修改,增加了实践环节学时,把从前一周的课程设计增加为两周,同时增加了四学时的实验。这样就使学生有更多的参加实践的机会,也可以使老师有条件制定内容更充实、与实际结合更紧密的设计题目。

针对实践环节内容与实际应用脱节的情况,在总结前几届教学经验的基础上,笔者对旧的课程设计教学大纲进行了如下三个方面大的调整:

1)修改了课程设计内容。将原先单一频率正弦波或方波信号的光纤传输系统设计改为宽带视频信号的传输系统设计,增强了设计内容的实用性和趣味性,提高了学生参与的积极性和思考的主动性;

2)增加了光路设计的工作量。根据当前光通信技术的发展和实际应用,取消了原有的LED发射系统设计,全部改为LD光纤传输系统设计,整个设计当中既包括光发送部分又包括光检测内容,可以使学生从一个设计当中领会到完整的光纤通信系统的构成、工作原理以及设计方法;

3)增加了电路设计的内容。改变原先的直接模拟信号强度调制为模拟信号脉冲频率调制(PFM),这样就使得设计内容更贴近实际应用。电路部分还增加了电路Multisim仿真和印刷电路板(PCB)的Protel设计部分,以弥补光学专业学生电路设计能力方面的欠缺,提高学生毕业之后的社会竞争力。PFM调制电路及其multisim仿真结果如图3、图4所示。

新的课程设计不但增加了设计的内容,加大了设计的难度,而且增强了设计的实用性和趣味性,将书本中的理论知识和专业实际应用更加紧密地结合起来,可以提高学生参与的积极性和主动性,通过设计实践,可以使学生更好的理解光纤通信系统的理论知识,提高运用所学解决实际问题的能力,增强专业综合能力和社会竞争力。

4结束语

采用新的教学方法和实践内容把复杂的问题变得容易了,把枯燥的问题变得生动了,真正调动起了学生的学习积极性,使学生由先前的畏惧、排斥这门课到喜欢、愿意学习这门课,由被动学习变为主动学习。笔者在光纤通信课程教学实践方面进行的改革,经过近三年的运行,取得了不错的效果。

参考文献

1张明德,孙小菡.光纤通信原理与系统[M].南京:东南大学出版社,1996:22-51.

2贾新章.Orcad/PSpice 9实用教程[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000:127-135.

3郑步生.Multisim 2001电路设计及仿真[M].北京:电子工业出版社,2002:96-121.

4陈才和.光纤通信[M].北京:电子工业出版社,2004:255-289.

相关推荐

热门文章

关于珍爱生命作文800字高中【精选推荐】

范文参**网最近发表了一篇名为《2022关于珍爱生命的作文800字高中【】》的范文,感觉写的不错,希望对您有帮助,重新整理了一下发到这里。在平日的学习、工作和生活里,大家都不可避免地要接触到作文吧。下面小编为大家整理了2022关于的作文800字高中【5

草房子第一章秃鹤心得感悟合集【精选推荐】

《草房子第一章秃鹤的心得感悟》是一篇好的范文,觉得有用就收藏了,这里给大家转摘到。草讲述了发生在20世纪60年代初江南水乡动人动情的童年故事。读完了草房子小说,你有着怎样的草房子读书?你是否在找正准备撰写“草房子第一章秃鹤的心得感悟”,下面小编收集了相关的素材,供大家写文参考!草房子第

共青团成立100周年作文600字(完整)

本页是最新发布的《2022共青团成立100周年作文600字【精选】》的详细范文参考文章,好的范文应该跟大家分享,这里给大家转摘到。共青团员是中国共产党的后备力量,也是党的生命力的源,理论上的成熟是****上成熟的基础,****上的清醒来源于理论上的坚定。下面是小编为大家带来的

2022百年奋斗谋复兴勇毅前行兴伟业学习心得体会范本合集

《2022百年奋斗谋复兴勇毅前行兴伟业学习心得体会范文》是一篇好的范文,觉得有用就收藏了,希望对网友有用。2022百年奋斗谋复兴勇毅前行兴伟业学习心得体会范文了不起的红色精神,值得永远待播与发扬下去!相信祖国将会更加强大,更加繁荣富强。下面是小编为您推荐2022百年奋斗谋复兴勇毅前

2022年度关于端正态度作文初三(精选文档)

《2022关于端正态度的作文初三【精选】》是一篇好的范文,觉得有用就收藏了,看完如果觉得有帮助请记得(CTRL+D)收藏本页。在生活、工作和中,大家都不可避免地要接触到作文吧,作文是通过文字来表达一个主题意义的记叙方法。下面小编为大家整理了2022关于端正的作文初三【精选】的相关内容,以供参

2022清明网上祭英烈活动心得感悟经典范本10篇600字

本页是最新发布的《清明网上祭英烈活动心得感悟经典范文10篇600字》的详细范文参考文章,觉得有用就收藏了,希望大家能有所收获。清明祭心得感悟经典范文10篇600字说到清明节这个大家熟悉的节日,大家一定都是去祭拜祖先!但是可曾想过在清明节这天来祭奠我们的英烈们呢?下面是小编为您推荐

2022年度《公民节约用水行为规范》倡议书范本

最近发表了一篇名为《2022《公民节约用水行为规范》倡议书范文【五篇】》的范文,感觉很有用处,看完如果觉得有帮助请记得(CTRL+D)收藏本页。虽然人类已浪费了许多,但是人类们已经感觉到水的可贵而开始保护起来。在此大家一起杜绝浪费水之源,保护水资源吧。下面小编在这里为大家精心整理了几篇20

2022年大学生档案自我鉴定300字10篇

2022年普通大学生个人社会实践实习报告精选服务社会做好思想准备和业务准备,公司内部电脑系统都是统一英文系统,就要求自己以职场……[详细]2022年党员思想汇报例文两篇【完整版】所以在以后的学习和生活中,经历过苦难的中国,工作以及生活中,特别是通过学习党章党纪……[详细]企业员工服务意识培训心得体会

关于学习主题讲话稿范本10篇(2022年)

本页是最新发布的《2022年关于学习主题讲话稿范文10篇》的详细范文参考文章,觉得有用就收藏了,希望大家能有所收获。讲话稿是一个统称,涵盖面较大。它的适用范围,主要是各种会议和一些较庄重、隆重的场合。下面是小编收集整理的2022年关于主题讲话稿,大家一起来看看吧。2022年关于学习主题讲话

2022年争先创优演讲稿最新10篇(完整文档)

《争先创优演讲稿最新10篇》是一篇好的范文,觉得有用就收藏了,这里给大家转摘到。演讲稿具有宣传、鼓动、教育和欣赏等作用,它可以把演讲者的观点、主张与思想感情传达给听众以及读者,使他们信服并在思想感情上产生共鸣。下面小编给大家带来关于争先创优演讲稿,希望会对大家的与有所帮助。争先创优演讲稿1

2022全国中小学生安全教育日心得体会三篇

最近发表了一篇名为《2022全国中小学生安全教育日心得体会三篇》的范文,感觉写的不错,希望对您有帮助,重新编辑了一下发到。2022全国中小学生日心得体会三篇为贯彻落实珍爱,安全第一为主题的中小学安全日教育活动,我校领导高度重视,紧紧围绕安全日安全教育这一主线,在师生中开展了丰富多

2022年爱细节作文600字初中范本

《2022爱的细节作文600字初中范文【】》是一篇好的范文,觉得应该跟大家分享,希望对网友有用。爱是冬日的一缕阳光,使饥寒交迫的人感到人间的温暖;爱是一场洒落在久旱的土地上的甘霖,使濒临绝境的人重新看到生活的希望;爱是一首飘落在夜空里的歌谣,使孤苦无依的人获得心灵的慰藉。下面小编为大家整理了20