張竹嫻，劉光燦，黃飛江，周曉霞

(長沙學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院，湖南 長沙 410022)

基于MIMPS教學(xué)法的“光纖通信原理”實(shí)踐教學(xué)模式探索

張竹嫻，劉光燦，黃飛江，周曉霞

(長沙學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院，湖南 長沙 410022)

“光纖通信原理”是通信工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，由于理論枯燥、專業(yè)性較強(qiáng)，學(xué)生在實(shí)踐學(xué)習(xí)中不喜歡開動(dòng)腦筋.借鑒了MIMPS教學(xué)法，探索革新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模塊化，從而增加實(shí)驗(yàn)課程的創(chuàng)新性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣.

實(shí)踐教學(xué)；光纖通信原理；MIMPS教學(xué)法

通信工程專業(yè)光纖通信類教學(xué)主要包含光纖通信原理、光傳輸、光接入三個(gè)方向的課程，隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，光纖通信類教學(xué)是通信工程專業(yè)非常重要的專業(yè)課，其中“光纖通信原理”這門課程是理論基礎(chǔ).該門課程的特點(diǎn)是：理論非?？菰?，而實(shí)踐內(nèi)容很多，在實(shí)際教學(xué)中經(jīng)常是老師在講臺(tái)上講的口干舌燥，而學(xué)生卻是一知半解.因此該類課程的教學(xué)法應(yīng)突出理論結(jié)合實(shí)際，增加實(shí)踐教學(xué)比重，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)理論.本文通過研究中興通訊MIMPS教學(xué)法的教學(xué)模式，結(jié)合“光纖通信原理”課程的實(shí)際需要，提煉出具有應(yīng)用型教學(xué)特色的長沙學(xué)院光纖通信實(shí)踐教學(xué)模塊，每個(gè)模塊難易結(jié)合，既有依托理論知識(shí)驗(yàn)證性部分，也有需要?jiǎng)?chuàng)新、發(fā)散思維的綜合性部分.各個(gè)層次的學(xué)生都能在次模式中學(xué)到知識(shí)，受到了學(xué)生的好評(píng).

1 MIMPS教學(xué)法設(shè)計(jì)思路

“MIMPS”教學(xué)法是中興通訊NC教育管理中心設(shè)計(jì)出的針對(duì)通訊知識(shí)的模塊化、域化的特點(diǎn)的面向通訊行業(yè)需求的專業(yè)教學(xué)法.MIMPS代表了NC通訊教育的5個(gè)核心思想，以模塊化的內(nèi)容構(gòu)架，分層-交織的內(nèi)容組織形式為基礎(chǔ)，在教學(xué)過程中：以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)力，圍繞研究型實(shí)訓(xùn)的核心，輔以自我評(píng)價(jià)的推動(dòng)力，最終實(shí)現(xiàn)提升學(xué)員技能水平，培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)的目的.該教學(xué)法的主要思路是將理論知識(shí)、實(shí)訓(xùn)實(shí)踐內(nèi)容整合成模塊，每門課程中多個(gè)模塊在內(nèi)容上相對(duì)獨(dú)立，所要求的能力上循序遞進(jìn)，而每個(gè)模塊中解決問題的需要，基礎(chǔ)理論是交織在模塊間，不同模塊的基礎(chǔ)理論會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，逐漸完整，逐漸加深的交織型組織形態(tài).在一個(gè)模塊內(nèi)，設(shè)置了多個(gè)任務(wù)，這些任務(wù)是在實(shí)際工作案例中提煉出來的，具有普遍性、代表性、指導(dǎo)性的案例[1,2].本論文依托長沙學(xué)院現(xiàn)有“光纖通信原理”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和內(nèi)容，借鑒MIMPS的教學(xué)法思想，提煉出適合應(yīng)用型本科發(fā)展需要的實(shí)驗(yàn)?zāi)K.

2 “光纖通信原理”實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀

市場上的通信技術(shù)更新?lián)Q代非?？?，然而大多數(shù)先進(jìn)快速的通信方式都是以光纖通信為主，可以說“光纖通信原理”是以后課程的學(xué)習(xí)及工作中的基礎(chǔ)，非常重要，而學(xué)生又常常忽視.

目前“光纖通信原理”實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)為8學(xué)時(shí)，2學(xué)時(shí)一次課程.對(duì)比其他通信工程的專業(yè)課，該門課程實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)偏少，內(nèi)容偏容易，學(xué)生只需要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的步驟按部就班，就能得出最終結(jié)果，由于原理一知半解，相對(duì)于結(jié)果的認(rèn)知也就一知半解，甚至于有的學(xué)生做完了實(shí)驗(yàn)仍然不知道為什么，很多實(shí)驗(yàn)報(bào)告中“實(shí)驗(yàn)心得”一部分的敘述都是：“很容易就出結(jié)果、做的很順利”等等，沒有實(shí)質(zhì)性的體會(huì)，更談不上通過實(shí)踐理解深化理論.

原有的實(shí)踐課程分為四個(gè)小實(shí)驗(yàn)：半導(dǎo)體激光器P-I特性測試實(shí)驗(yàn)(以下稱實(shí)驗(yàn)一)、光電探測器特性測試實(shí)驗(yàn)(以下稱實(shí)驗(yàn)二)、位同步信號(hào)提取及碼速率變換實(shí)驗(yàn)(以下稱實(shí)驗(yàn)三)及波分復(fù)用器插入損耗和光串?dāng)_測試實(shí)驗(yàn)(以下稱實(shí)驗(yàn)四).實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二主要是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，步驟簡單，沒有分散性的步驟，對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生們沒有發(fā)散性；實(shí)驗(yàn)三和實(shí)驗(yàn)四為綜合性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以有自己的思考，但空間有限.綜上所述，目前實(shí)驗(yàn)內(nèi)容雖然緊貼理論知識(shí)，相對(duì)于日新月異的通信技術(shù)更新，創(chuàng)新性和開放性不足，學(xué)生很難從實(shí)驗(yàn)課程中得到啟發(fā)與提升.

3 課程改革思路

光纖通信是現(xiàn)代通信技術(shù)的重要部分，學(xué)好光纖通信，即需要強(qiáng)大的理論知識(shí)，也需要勤動(dòng)手勤動(dòng)腦.而光纖通信實(shí)驗(yàn)設(shè)備面臨的問題較多，要么就是設(shè)備過于簡單(插拔式實(shí)驗(yàn)箱)，要么就是太貴(例如中興的SDH光傳輸設(shè)備)，不能滿足大批量學(xué)生的實(shí)驗(yàn)要求.因此，如何綜合利用有限的資源，為大多數(shù)學(xué)生創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件，成為了此次課程改革的出發(fā)點(diǎn).

借鑒MIMPS教學(xué)法，將實(shí)驗(yàn)?zāi)K化，每個(gè)模塊有一個(gè)主要的知識(shí)點(diǎn)，圍繞這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，鞏固整個(gè)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，是此次改革的中心思想.由于學(xué)生水平層次不同，為了充分調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生的積極性，每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)都分為三個(gè)階段，第一階段一般為驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以很容易掌握；第二階段為綜合性實(shí)驗(yàn)，大部分學(xué)生稍動(dòng)腦筋都可以完成；第三階段為創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生一般需要利用課外時(shí)間，小組討論，協(xié)同合作才可以完成.這三個(gè)階段滿足了不同學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，可以很好的實(shí)現(xiàn)實(shí)踐課程的啟蒙功能.

4 基于MIMPS實(shí)踐教學(xué)法的實(shí)驗(yàn)?zāi)K設(shè)計(jì)

目前已修改“光纖通信原理”實(shí)驗(yàn)部分教學(xué)計(jì)劃，將實(shí)驗(yàn)部分單獨(dú)開課并將課時(shí)提高到16課時(shí)，預(yù)計(jì)分為4個(gè)模塊開課，每個(gè)模塊4個(gè)課時(shí)[3].每次課時(shí)中綜合各個(gè)理論知識(shí)點(diǎn)，搭配驗(yàn)證性、綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，供不同學(xué)習(xí)要求的學(xué)生進(jìn)行選擇，做到大部分學(xué)生能完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，在課程中添加自己的思維、發(fā)現(xiàn)樂趣.

利用現(xiàn)有教學(xué)條件與資源，綜合最新的光纖通信技術(shù)，結(jié)合MIMPS教學(xué)法，引入多元實(shí)踐、開放式教學(xué)模式，整合現(xiàn)有實(shí)踐課程，開發(fā)出四個(gè)具有代表性的實(shí)驗(yàn)?zāi)K如下：

4.1模塊一：光纖基本知識(shí)、光功率計(jì)的使用及設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)物光纖，了解光纖的基本知識(shí)，了解光的特性，并能夠測量光的屬性，以及光纖作為傳輸媒介的一些具體參數(shù)及測量指標(biāo).

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：第一階為熟悉光纖的使用特性，用光功率計(jì)完成半導(dǎo)體激光器特性測試實(shí)驗(yàn) ；第二階為光纖耦合效率與衰減系數(shù)測量，主要學(xué)會(huì)光纖耦合效率的測量方法；第三階為了解光功率計(jì)的測量方法，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的光功率計(jì)，可以通過使用MATLAB、LABVIEW等軟件設(shè)計(jì)，也可以通過購買元器件設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的光功率計(jì).

思考部分：光纖脆弱易斷，實(shí)際工程中采取了哪些措施保障光纖通信的穩(wěn)定性？光纖一般有哪幾種接口？實(shí)驗(yàn)室的幾個(gè)不同的光功率計(jì)，誤差可達(dá)10%，是什么影響了光功率計(jì)的精度？

4.2模塊二：光傳輸基本知識(shí)、SDH數(shù)字同步技術(shù)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸趯W(xué)習(xí)完光傳輸同步部分的理論知識(shí)后，通過幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解幾種光傳輸同步技術(shù)的基本原理，并通過中興通訊股份有限公司(以下稱中興公司)的SDH光傳輸設(shè)備，實(shí)習(xí)SDH光纖傳輸?shù)脑O(shè)置.在完成以上固定內(nèi)容后，學(xué)生可結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，學(xué)習(xí)光傳輸網(wǎng)絡(luò)的治愈及復(fù)用等知識(shí).

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：第一階為位同步信號(hào)提取實(shí)驗(yàn)，第二階為設(shè)計(jì)三個(gè)網(wǎng)元的SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)，第三階為帶分支的SDH網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置及自愈網(wǎng)設(shè)置.

思考部分：光傳輸同步的關(guān)鍵技術(shù)是什么？自愈網(wǎng)是否真的就可以自己愈合？如何用最少的資源實(shí)現(xiàn)SDH網(wǎng)絡(luò)的自愈功能？

4.3模塊三：光接入基本知識(shí)、PON接入技術(shù)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸趯W(xué)習(xí)完光接入的理論知識(shí)后，通過幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解光接入的基本原理及參數(shù)設(shè)置，并通過中興公司的PON接入設(shè)備，實(shí)習(xí)EPON光纖入戶的基本操作.在完成以上兩項(xiàng)固定內(nèi)容后，學(xué)生可結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，通過設(shè)置不同參數(shù)，完成光接入設(shè)計(jì).

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：第一階為光波分復(fù)用插入損耗實(shí)驗(yàn)；第二階為EPON光接入設(shè)置實(shí)驗(yàn)；第三階為設(shè)置數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、組播業(yè)務(wù)、VOIP業(yè)務(wù)等.

思考部分：比起傳統(tǒng)的銅線接入方式，光接入有哪些現(xiàn)實(shí)意義？根據(jù)模塊一學(xué)到的光纖基本知識(shí)，光接入方式需要注意哪些問題？光接入的主要參數(shù)有哪些？現(xiàn)有的光接入設(shè)備有什么地方需要改進(jìn)？

4.4模塊四：綜合開發(fā)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備：光學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、光纖通信實(shí)驗(yàn)箱、中興公司光傳輸設(shè)備，設(shè)計(jì)一套完整的光纖通信傳輸系統(tǒng).

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：第一階為實(shí)現(xiàn)光纖通信實(shí)驗(yàn)箱的電話傳輸功能，第二階為利用光學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備制造光信號(hào)并連接至光纖通信實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行碼速率變化，并用示波器顯示最終結(jié)果；第三階為利用制造的光信號(hào)，連接至實(shí)驗(yàn)室的中興公司的SDH光傳輸設(shè)備并通過EPON接入設(shè)備接入指定電腦，實(shí)現(xiàn)完整的光纖通信傳輸系統(tǒng).

思考部分：如何避免光信號(hào)的干擾？光纖通信傳輸系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)高效傳輸？

5 總結(jié)

本文通過引入MIMPS教學(xué)法，改革了“光纖通信原理”課程的實(shí)驗(yàn)部分，首先增加了實(shí)驗(yàn)課時(shí)，然后分模塊改革了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，最后根據(jù)模塊的主要知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了思考問題.每個(gè)模塊分三個(gè)階段，難易結(jié)合，教學(xué)效果顯著.此種方式培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高了學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力[2]，通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)學(xué)生多走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的最大利用率，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的開放.

[1]賴慧芳.《應(yīng)用光學(xué)》課程教學(xué)范式改革淺析[J].教育科學(xué),2013,(8):82-83.

[2]程遠(yuǎn)東.“通信電子線路”課程任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式探索[J].中國電力教育,2010,(30):63-64.

[3]劉光燦,張剛林,黃飛江,等.新建本科院校通信工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2014,(3):203-206.

ExplorationofPracticalTeachingModeof“FiberCommunicationPrinciple”BasedonMIMPSTeachingMethod

ZHANG Zhuxian, LIU Guangcan, HUANG Feijiang, ZHOU Xiaoxia

(Department of Electronic Information and Electrical Engineering, Changsha University，Changsha Hunan 410022，China)

“The principle of optical fiber communication” is the basic course of communication engineering .Because of its dull and strong theory, students do not like to think hard in practical learning. The paper uses the MIMPS teaching method, trying to reform the experimental project and make it modular. As a result, the method increases the creativity of the experimental courses and improves the students' learning interesting.

practice teaching; optical fiber communication principle; MIMPS teaching method

G424

A

1008-4681(2017)05-0122-03

2017-09-02

長沙學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目“光纖通信類課程實(shí)踐教學(xué)模式研究”、“基于職業(yè)素質(zhì)視角的應(yīng)用型本科通信人才培養(yǎng)研究”.

張竹嫻(1984— )，女，湖南衡陽人，長沙學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院講師，碩士.研究方向：電子信息與通信工程.

(作者本人校對(duì))