时间：2022-09-16 22:41:42
关键词：光纤通信;通信工程专业;教学方法
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）45-0082-02
光纤通信由于其具有频带宽、通信容量大、损耗低、中继距离长、抗电磁干扰等优点，已成为现在通信网的支柱。伴随着现在通信技术的发展，光纤通信深刻改变着现代人们的生活方式和生活内容。目前，光纤通信已经成为最主要的有线信道传输方式。光纤通信课程作为通信类、电子类专业开设的一门多学科交叉渗透的专业课，综合了材料、通信、光学和半导体光电子等众多学科内容，其具有内容覆盖面广、基础理论深、知识更新快等特点。而在光纤通信课程的教学过程中，由于其课程本身的特点，使得教与学的难度比较大。加之部分学生基础理论知识不足，使得学生对这门课程的很多概念理解不够，对该门课程的学习感到无从下手。因此，在开设光纤通信这门课程时，需要根据该课程的特点，合理安排课程内容，既抓住重点，又要更新相关知识点，跟上新技术的发展进程。针对光纤通信课程目前面临教与学双向的压力，对本课程的教学改革势在必行。作者通过结合自身教学实践，就当前光纤通信课程教学中存在的一些问题谈谈自己的看法，提出一些尝试性的改革方案，希望对光纤通信课程的教学改革提供帮助。
一、光纤通信教学过程中存在的主要问题
光纤通信课程是一门多学科交叉渗透的专业课，其内容综合了通信、光波导和半导体光电子等相关的理论知识。本课程对本科生的培养要求是：通过对光纤通信的基本原理、光端机、光无源器件以及光网络进行阐述和讲解，使学生掌握光纤通信的基本概念，熟悉光有源器件、光无源器件的工作原理、特性以及光纤通信网基本设计方法，了解光纤通信技术实际应用和最新研究进展。经研究表明目前各专业光纤通信课程在授课过程中，普遍存在一下几个方面的问题：
1.课程设置有一定缺陷。针对通信工程专业的学生，由于数学、物理基础相对薄弱，对课程的学习存在一定的难度。而且光纤通信课程本身与物理、材料、半导体光电子、光刻等技术知识联系密切，很多的知识点都是建立在大量理论物理和数学模型的基础上。如果学生对这些课程没有一定的涉猎，对一些基本器件，如半导体器件、光检测器等没有一定的物理概念的理解或者接触。那学生对光纤通信这门课程的学习将会比较困难。此外，对于通信、电子类专业，对于物理学科不重视，只学过普通物理的课程，导致学生对物理概念的理解以及物理模型的分析能力相对薄弱，造成学生在听课或学习时感觉内容过于抽象，对一些概念和公式理解很模糊，难以真正理解理论知识，往往知其然不知其所以然。
2.教学形式以及教学模式陈旧。光纤通信是一门应用十分广泛的应用学科。但是在目前的教学过程中，教师更多的照本宣科，按书上的内容进行每一章节的讲解，在不自觉中，学生就以为光纤通信就是一门理论课程和讲解器件原理的课程，而忘记了光纤通信课程的实际应用，导致学生更多地认为这是一门与物理、数学相关的课程，特别是对于光纤传导模式内容，学生更多的认为学习的重点是如何求解方程，而不是一门应用类的课程，导致学生认为本课程对于实践指导的意义不大。同时，教材的更新无法和光纤通信发展的实际情况吻合，造成教材的内容过于老化，使得学生对整门课程的学习感觉乏味、枯燥，无法提高对课程的学习兴趣。
3.教学内容设置有缺陷。光纤通信课程是一门交叉学科，涉及的内容很广泛。一般来讲，由于课程教学学时的限制，不可能把所有关于光纤通信的内容以及光纤器件全部囊括。这就导致在教学内容的选择方面存在一定的随意性和盲目性，教师往往根据自身对课程的理解来讲解，或完全依附于所选教材，导致教学的片面性、重点不突出。而对于学生来说，感觉课程的知识点过于零散和繁琐，没有连贯性。
4.教学方法不科学。由于光纤通信课程涉及内容广泛，信息量大，使得教师在授课时主要将注意力放在课堂讲授和板书上。学生在上课过程中的普遍反应是缺乏课堂活力，感觉课程比较枯燥。由于课堂讲授的理论性很强，使得学生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，但不知道这些知识用在何处、如何运用。另外，光纤通信的考试方法比较传统，无法全面涵盖课程的核心内容。
针对教学中出现的上述问题，本文针对教学中出现的上述问题进行了系统深入的研究，提出一个比较合理的课程设置方案，而且提出一个教学模式的改革方案。
二、光纤通信课程教学改革的探索
针对目前光纤通信课程教学过程中出现的问题，结合通信工程专业的学生以及光纤通信这门学科本身的特点，我们主要从优化课程设置、优化教学方法、科研促进课程深化改革以及改进考核体系这四个方面进行考虑，具体的讨论内容如下：
1.优化课程设置。光纤通信课程的应用范围非常广泛，很多专业都开设了光纤通信课程，但不同专业对光纤通信的要求是不一样的，同时各专业掌握的基础知识也差别很大。考虑到光纤通信对材料、物理、数学的要求相对较高，而光纤通信又是一门与通信息息相关的学科，因此学生在学习光纤通信课程之前，应具备一定程度的数学物理通讯基础，使得学生在学习光纤通信课程是有一定通信背景以及数理知识。此外，由于通信工程专业是一门实用性很强的专业，我们培养的学生应该从事通信、电子类的工作，因此也需要开设一些专业课程（如移动通信、现代通信网概论、光网络技术等）来强化光纤通信的运用。
2.优化教学方法，激发学习热情。光纤通信是一门交叉学科，涉及学科知识比较多。因此，教学方法的优化要从理论教学和实践教学两方面来考虑。
理论是学好一门课的基础，对学生充分掌握理解系统、器件本身的特性以及应用具有重要作用。对于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进行理论铺垫。例如信息光学、高等数学、导波光学等知识都是本课程中要用到的重要理论。同时课堂内容的讲授要特别注重思路，对于难以理解的概念采用不同的分析方法，由浅入深，由宏观到微观，先通过介绍器件的理论模型架构，再用严格的理论分析推导，说明器件工作原理、特性以及应用。由于课时的限制，想要把所有的理论内容都讲深讲透是不切实际的。因此，根据专业需要在课堂讲授时，要抓住重点、突破难点，做到主次分明，以点盖面，每次课只讲一个重点内容。不需要所有内容都要面面俱到，在有限的时间内让学生获得最有价值、最重要的信息。在课堂教学中主要采用板书和多媒体相结合的授课方式。传统的板书教学模式使得教学内容框架清晰、重点突出，方便理解，学生有充分的时间整理笔记，思路清晰。其缺点是信息量小、形式古板，内容缺乏生动性和形象性。因此可适时、适当、适度地引入多媒体辅助教学，其优点是有利于提高教学质量和效果，增加上课的趣味性，而且能加快教学速度，减少教学难度，加深理解教材的深度。例如在课件中，插入一些图片、动画、影音等多媒体文件，除了可以帮助学生能够形象直观地理解专业知识、增强教学效果外，还可以增加上课的趣味性，活跃课堂气氛，提高学生学习的兴趣。
实践教学主要从课堂实践、课后团体实践等方面进行加强。通过课堂演示、课堂讨论，强化学习效果，激发学生的思考和探索。例如借助光学仿真软件，在课堂上直接演示光纤色散对光传输线路的影响，通过改变光纤长度来说明光纤色散对光信号传输特性的影响。另外开设实验课，可以借助光学模拟软件以及光纤通信实验设备来进行光纤连接以及光学传输系统特性的操作实验，加深学生对光纤通信系统的理解，提高学生学习的积极性，让学生知道所学知识有什么用，怎么用。
3科研促进课程的深化改革。光纤通信技术由于发展迅速快，专业知识更新快，新技术更新快，导致教材内容相对滞后。教材中现有的新技术主要包括光波分复用技术、光交换技术、光孤子技术和相干光通信、光接入网等，这些技术中有的已经相当的成熟，而且很多技术还在不断更新，同时很多新出现的技术还没有涉及到。为了让学生了解光纤通信技术发展的最近前沿，可以尝试将将最近的科技进展融入到教学方法和教学环节中，课堂上针对不同的教学内容引入最新的研究成果，一方面可以以丰富教学形式，加深学生对相关教学内容的理解，另一方面可以为学生打开一扇科研的窗口，充分发挥学生的创新能力，鼓励和引导探索式、研究式的学习，相应的以科研推动光纤通信精品课程建设。
4改革考核体系。闭卷考试一直是考察学生对所学知识的掌握程度的唯一方式。而这种方式往往易造成学生死记硬背，扼杀学生学习的主动性以及创造性。光纤通信课程的考核方式应当根据课程本身的特点以及教学要求加以重新设置，既要体现学生对基本知识的掌握能力，还要突出学生的实践能力与创新能力。因此在成绩考核方面应当包括基础知识考核、实践能力考核、创新能力考核等方面。基础知识考核可通过学生对每堂课课后习题作业的完成情况来考察;实践能力主要考核学生对光纤系统组建、光纤熔接、光纤损耗测量等实验情况的考察;创新能力考核可通过只提出对于光纤系统的总体要求（传输容量、带宽、响应度等），要求学生通过模拟软件以及试验箱进行相关的仿真实验，同时对仿真过程中出现的问题进行分析，提出改进问题的方法，解决问题。
关键词:光纤通信;光学模拟;教学模式;能力培养
为适应信息化时代的需求，国内高校通信类专业基本上开设了光纤通信这门主干专业课程。光纤通信课程涉及的知识面非常广，学习这门课程之前，需要先修电磁场与波、光学、半导体材料与物理、通信原理、计算机网络、电子技术等课程。因此，该课程具有理论深度大、概念抽象、数学推导复杂、不易理解等特点，这就给该课程教学带来许多困难［1－3］。目前，光纤通信课程教学主要采用“理论+实验”的教学模式。对于理论教学，通常是采取课堂讲授的传统教学方法，主要讲解光纤通信技术的原理、概念、方法以及相关的数学推导等，教学过程中通常只涉及到纯理论讲授，这使得学生学习起来感觉很枯燥，对理论知识理解不透彻，并逐渐失去学习兴趣，从而导致理论教学效果不佳。对于实验教学，除少部分条件好的高校外，大部分高校受经费限制，仅仅按照课程教材在定制的光纤实验箱上开设少许验证性实验，缺乏设计、应用和创新性等实践环节，这不利于培养学生专业技能。基于此，本文探索性地将OptiWave的光学模拟软件引入到光纤通信课程的理论和实践教学中。在讲授理论知识的同时，利用OptiWave中的各种模拟仿真使复杂抽象的理论形象化、具体化，从而激发学生学习兴趣，帮助其理解和掌握光纤通信课程的相关理论知识;在实践环节教学中，利用OptiWave中的OptiSystem搭建各种光纤器件或系统，能有效地弥补固定实验箱或定制硬件实验中存在的不足，从而提高学生分析和解决问题的能力，进一步培养学生的实践创新能力。
1OptiWave光学模拟软件组成
OptiWave光学模拟软件主要包括OptiSystem(光通信系统与放大器设计软件)、OptiFiber(光纤设计软件)、OptiFDTD(时域光子学仿真软件)、OptiBPM(光学波导设计软件)、OptiGrating(集成光纤光栅设计软件)和OptiSPICE(光电子线路设计软件)等。OptiWave光学模拟软件最显著的特点是界面友好、操作方便、功能强大。用OptiSystem搭建的间接光调制激光器模型如图1所示。
2理论教学模式
光纤通信课程理论教学内容主要涉及到光纤通信导论、光纤的结构与导波特性、光器件及光波系统互联技术、光端机、模拟光纤通信系统、数字光纤通信系统、光纤通信新技术和光纤通信网络等，知识面非常广泛，包含较深的理论基础，整个理论体系中的公式或定理伴随着复杂抽象的概念和严格的数学推导证明，这给课程教学带来许多困难。鉴于这种情况，可以将“光学模拟”教学方法引入到课程理论教学中来。也就是说，在课程理论教学中，除了强调数学推导和物理概念描述相结合之外，对于复杂、抽象、理解困难的理论知识，利用光学模拟方法进一步解读。简单起见，关于数学推导和物理概念相结合的教学方法不再赘述，下面主要针对理论教学中的若干难点来说明如何在光纤通信理论教学中引入光学模拟。
2．1光器件模拟
在光纤通信理论教学中，无论是有源还是无源光器件，其宏观结构及原理不难讲解，学生也容易理解。然而，分析或测试光器件中的波传播、反射、散射、衍射、偏振以及非线性现象，将涉及非常复杂的数学推导和电磁场求解问题，如果仅仅通过理论讲解很难取得好的教学效果。对于这类问题，可以利用OptiWave的光学模拟软件OptiFDTD来加以解决。
2．2光波导模拟
众所周知，光波导是光纤通信的理论基础。也就是说，要学好光纤通信，必须掌握并理解光波导理论。然而，光波导理论涉及到许多复杂问题，如光场沿波导截面的分布规律，光场沿波导的传播规律，信号沿光波导传播时的衰减、畸变，光波导模式间的耦合，光纤中的非线性效应，光场偏振态沿光波导的演变规律，以及复矢量法解模式问题等。在理论教学中，对于这些复杂的问题，通常采用的分析方法有几何光学法、本地平面波法和波动光学法，其中，几何光学法为近似分析法，比较容易理解，但后两种方法，特别是波动光学分析法非常复杂，难以理解和掌握。为了帮助学生更好地理解光波导理论和波动光学分析法，可以将OptiBPM光波导模拟引入理论教学中。理论教学中，可用OptiBPM来模拟复杂的光波导以及这些波导中的光信号定向、耦合、开关、分波和复用/解复用。
2．3光纤和集成光栅模拟
光纤和集成光栅为光信号传输组件，是光纤通信系统组成的三大部分之一。从宏观角度，光纤的基本概念、结构及导光原理比较容易理解，但是，光纤的参数如截面尺寸、材料成分和折射率分布如何影响光纤的线性和非线性效应等光学性能问题则比较复杂，单纯从理论上讲解，学生难以理解透彻。对于光纤和集成光栅的理论教学，可以引入OptiFiber和OptiGrating来模拟，利用OptiFiber模拟各种常用光纤并分析其光学性能，利用OptiGrating来模拟复杂的集成光纤光栅或波导光栅。
2．4光纤通信系统模拟
在光纤通信课程理论教学中，在讲授光纤通信系统时，通常按照“系统框架系统模块组件功能光电子线路光器件”这一线索进行讲解，基本上是通用光纤通信系统功能性描述，学生掌握系统及模块大体功能没有多大问题。然而，在系统规划、设计、应用及性能评估等方面的讲解，不能只依赖于理论讲授，还需要针对具体应用的光纤通信系统实例进行讲解。为解决这个困惑，可以引入OptiSystem帮助学生模拟具体应用的光纤通信系统。
3实践教学模式
专业主干课程的实践教学应是多层次实践教学，包括验证性实验、系统测试实验、综合性实验、自主开发研究性实验和应用性实验等。然而，在光纤通信课程实践教学过程中，由于受实验或实训条件的限制，国内大部分高校采用定制好的“光纤通信实验平台”或“光纤通信实验箱”进行实践教学。这种实践教学模式虽然能满足光纤通信基本原理的验证、部分光纤通信器件参数的测试和常规光纤通信系统的测试等，但对于复杂光器件测量、自主开发研究性和应用性等实验来说，这种教学模式就存在一定的缺陷。此外，采用定制的“光纤通信实验平台”或“光纤通信实验箱”，学生只需按照指导书的实验步骤简单操作，开发设计性环节非常有限，这很难激发学生做实验的兴趣，从而限制了学生创新能力的培养。为节省教学经费并弥补常规实验教学中的不足，可以将光学模拟实践方法引入到光纤通信课程实践教学中来，采用“常规实验+光学模拟”的实践教学模式。也就是说，对于原理性验证、简单参数测量等实验，在“光纤通信实验平台”或“光纤通信实验箱”上进行，而对于复杂光器件设计及测量、自主开发研究性和典型应用性等实验，采用OptiSystem软件进行模拟仿真。常规性实验在此不再赘述，下面主要通过实例来说明如何使用OptiSystem搭建及模拟典型的光纤通信系统。图2为基于OptiSystem搭建的一个10G单模光纤通信系统仿真模型。在搭建该模型时，首先要根据实验要求确定系统的功能框图，接着按照功能框图选取OptiSystem组件，如比特序列发生器、非归零脉冲发生器、直接调制激光器、复用器、光纤信道、掺铒光纤放大器(EDFA)、解复用器、光检测器和滤波器等，然后根据它们的关系将其关联起来，就可以完成仿真模型的搭建。接下来就是各个组件的参数设置仿真执行参数观测分析参数调整组件调整等，直到满足实验要求。限于篇幅，系统仿真结果不再给出。此外，在搭建系统模型过程中，当实验所需的组件在OptiSystem自带组件库里找不到时，可以用Matlab创建所需组件，然后进行OptiSystem与Matlab联合仿真。
4结语
光纤通信是通信类专业的主干必修课程，其理论性和实践性都很强。在该课程教学过程中，既要注重理论教学方法，也要强调实践教学方法，也就是说要两者并重。本文针对光纤通信传统教学模式存在的缺陷，将光学模拟方法引入理论教学和实际教学中，能够进一步激发学生的学习兴趣，培养学生的实践和创新能力，取得较好的教学效果。当然，光纤通信课程教学模式的改革与探索是一个长期的过程，只有把提高教学效果和培养学生综合能力作为衡量课程改革和探索的标准，才能把握其正确方向。
参考文献:
［1］黄永清，陈雪，李蔚，等．“光纤通信”课程的教学改革［J］．电气电子教学学报，2010，32(6):12－13．
［2］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．
关键词：光纤通信；实验教学；优化研究
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）13-0259-02
一、引言
近年来光纤通信技术日新月异，光纤的损耗越来越小，长距离光纤通信终于走向实用，而且成本大大降低。我们国家也在九十年代中期开始建设光纤通信系统，各个城市出现了大大小小的生产光纤通信方面设备的公司。目前90%以上的信息都是通过光纤传输，光纤通信技术是一项迅速得到应用的新技术，大部分高校信息类专业都开设的有光纤通信这门课程，我校通信系电子信息工程专业在大三开设光纤通信这门课程，是一门专业选修课，近几年选修的比例非常大，大部分同学都选修这门课程，因为和他们将来的就业息息相关。该课程共44学时，其中理论学时36学时，实验学时8学时，主要内容包括光纤、光发射机、光接收机、光放大器工作原理，光纤通信系统，光纤通信网络等内容，这些内容对学生专业知识的提升和专业技能的培养起到相当重要的作用，为他们以后走上工作岗位从事光纤通信系统的设计、施工以及维护打下良好的基础。
二、实验教学的现状
2007年开设光纤通信这门选修课之初，实验室里购买了8套武汉凌特电子技术有限公司生产的光纤通信原理实验箱（型号：LTE-GX-03A），该实验箱验证性实验二十七个，综合性实验三个，另外还进行二次开发实现各种编码程序设计以及时分复用程序设计，该实验箱除了能够满足光纤通信课程的实验外，还可以进行设计性实验以及开设光纤通信方面的课程设计，甚至让学生在实验箱上进行光纤通信方面的毕业设计课题。目前课内实验我校电子信息工程专业开设有四个实验：光纤损耗特性测量，光发射机指标测试，光接收机指标测试，电话语音光纤传输系统测试。前三个实验是光器件的原理及特性测试，第四个实验是搭建电话语音光纤传输系统。
在选用实验教材方面，选用的是LTE-GX-03A光纤通信实验箱配备的实验指导书，指导书对相关原理的介绍不够详细，实验操作步骤过于详细，学生在做实验的时候可能根本不明白其中的工作过程，但是只要按照实验步骤操作照样能得出正确的实验结果。这更加造成学生对实验课的不重视，课前不预习，做实验时不需要思考，上课不认真听讲，甚至有的同学上实验课时玩手机，下课抄袭实验报告，实验数据罗列到报告上，根本没有数据分析，达不到通过实验更好的理解相关理论知识的目的。
由于实验套数的限制，每次做实验只能进一个班，3～4人共用一个光纤通信实验箱，大部分同学做实验时应付，4个人中只有一个人做实验，其他同学等着抄抄数据，四个人的实验报告一模一样。从2007年到2014年连续8届学生的使用，实验箱一些模块（比如光发射机），做每个实验都要用到这个模块，学生在做实验是有时候操作不当，容易造成设备的损坏，实验箱配备的光功率计也是容易损坏的配件，光纤活动连接器由于连接时用力过大也容易造成损坏。这些器件的损坏使原来都很紧张的实验设备更加短缺，甚至影响实验课程的正常开设。
三、改革优化的思路
1.重视实验教学。光纤通信是一门实用性很强的课程，做好实验一方面可以加深对理论部分的理解，更为重要的是，通过做实验可以锻炼学生的动手能力，建立学生对光纤、对光发射机、光接收机、一些简单光器件的初步认识，培养学生学习的兴趣，光纤通信中介绍的很多内容可能同学们走上工作岗位马上就要用到。通信行业需要大量的人才从事通信系统的设计、建设、维护工作，如果学生从来没有接触过光纤通信的一些基本的原件、设备，应聘这方面工作的时候就处于劣势，所以为了提高毕业生的就业竞争力，拓宽就业途径，培养高素质的技术型人才，不仅老师同学们都有改变对待实验课的态度，老师要更新自己的知识，结合自己的科研成果，开发一些新的实验内容，引导学生认认真真的做好光纤通信实验。
2.优化实验设备。随着课程建设的发展，实验设备的数量不能满足学生的使用需求，2014年我院又从武汉凌特电子技术有限公司购进24套型号为LTE-GX-03E的光纤通信实验箱，该实验箱是在LTE-GX-03A光纤通信实验箱上改进而来，主要的变化是在03A光纤通信原理实验箱主板的架构上增加了光功率计和误码测试仪两大模块。光纤通信原理实验箱LTE-GX-03E包含以下模块：光功率计模块、误码测试仪模块、1310nm和1550nm光发模块、1310nm和1550nm光收模块、数字信号源模块、固定速率时分复用模块和解复用模块、变速率时分复用模块和解复用模块，2M接口模块、加扰和解扰模块、CMI编译码模块、PCM编译码模块、PCM时分复用及解复用模块、模拟信号源模块、眼图模块、电话接口模块、RS232模块、视频接口模块、液晶显示模块。可以做的实验共四十五个，包括：光器件认知实验八个、光发射机与光接收机实验十一个、模拟信号光纤传输系统实验三个、数字信号光纤传输系统实验四个、光纤综合传输实验十个、二次开发实验九个。这批设备大大满足了电子信息工程专业学生进行光纤通信实验，目前基本可以保证1～2人一台设备，让学生人人都有机会动手实验。这批设备可以做的实验数量也比较多，满足有兴趣的学生进行自我的开发设计，二次开发实验学生可以自己编写程序，写入实验箱，进行一些编码、扰码、复用等方面的软件设计和硬件操作，在近2年的毕业设计中我们安排了一些这方面的题目，取得了一些好的效果，学生也得到了很好的锻炼，做出了自己的一些作品。
3.优化实验教学内容。按照培养计划，光纤通信课程有8个学时的实验，开设有认知性、验证型和综合性共四个实验。认知型实验一个，实验题目是光纤活动连接器，实验目的是了解光纤活动连接器在光纤通信系统中的作用和了解光纤的各种性能参数。验证型实验两个，实验一是光发射机的特性参数测试，实验目的是理解半导体激光器的重要特性参数，掌握半导体激光器的P-I特性曲线的测试方法，掌握数字光发射机的消光比的测试方法，掌握数字光发射机平均光功率的测试方法。实验二是光接收机的特性参数测试，实验目的是了解光接收机的灵敏度和动态范围指标要求，掌握光接收机的灵敏度测试方法，掌握光接收机眼图的观测方法。综合性实验一个，四路数据信号+两路电话光纤综合传输系统实验，实验目的掌握时分复用、PCM编码和波分复用的原理及实现方法。通过开设光纤通信的开放性实验，把设备利用起来，给学生更多的时间认识、研究、开发实验箱，会取得意向不到的结果。
4.优化实验考核方法。实验课程的考核是对学生们学习效果的检查和督促，对激发学生们的学习兴趣，端正整个班级同学的学习风气都有不可或缺的作用，因此，真实公正地对学生的学习情况进行考核至关重要。在具体的操作过程中从预习、实验操作、实验报告的撰写，需要把握好每一个环节。我们具体操作是这样是规定的，实验预习占实验总成绩的20%，要求写预习报告，写出实验目的、实验内容、实验仪器、实验原理以及实验步骤；实验操作过程占实验总成绩的50%，主要考察学生做实验过程的实验态度、操作规范以及得到的实验结果；实验报告占实验总成绩的30%，考查实验报告书写的规范程度、实验数据的处理是否正确，实验数据的分析是否充分合理，作图是否规范等。通过对实验前预习、实验过程中操作过程和实验结果的处理三个方面的综合考查，来端正和规范学生对实验课的态度，改变以前不重视预习、不重视实验操作，只交实验报告的应付态度，最终达到同学们都能对实验内容的掌握的目的。
四、结论
通过近几年对光纤通信实验课程的改革与探索，光纤通信实验条件得到了一定的改善，同学们学习光纤通信的学习积极性和对光纤通信课程的重视程度有了很大的提高，改变了过去实验课不预习、不动手、只交实验报告的应付状态，光纤通信实验教学的效果和质量明显提高，当然，要做好光纤通信实验教学的改革和发展，还需要我们付出长久的努力，有些方面还需要加强，比如，利用目前的实验条件，开设光纤通信课程设计，让学生自己查资料，设计实验内容，独立的发现问题并解决问题；还可以多开设光纤通信方面毕业设计，让学生进入实验室，利用现有的实验设备，开发新的实验模块和功能。
参考文献：
[1]孙捷，杨佳，任德昊，谭毅.光纤通信实验教学的改革实践[J].实验技术与管理，2009，26（7）：122
[2]陈琳，施正一，朱武，杨俊杰.光纤通信课程实验教学改革和研究[J].电气电子教学学报，34，（4）：73-77.
[3]李书旗，朱昌平，陈小刚.光纤通信实验教学的改革与探索[J].中国电力教育，2010，（36）：132-133。
[4]曹雪，李新营.光纤通信实验教学的优化探讨[J].实验科学与技术，2013，11（1）：97-99.
关键词: 《光纤通信》课程实验《视频光纤传输》互动式教学多媒体教学
光纤通信是通信技术新的重要发展方向,与传统的通信技术相比具有信息容量大、抗电磁干扰、保密性好等明显的优势。上世纪90年代中后期以后,我国的光纤通信技术迅速发展,目前其已经成为社会信息基础设施中不可缺少的一部分,广泛应用于各个领域。
光纤通信这一高新技术的发展,不仅需要通信领域的专业人士,而且需要大批光学和光电子领域的技术人员共同奋斗,因此,近年来我国许多高校的通信相关专业都陆续开设了光纤通信课程[1,2]。我校的光信息科学与技术专业为适应市场需求,结合本专业的特色,将《光纤通信》设立为专业必修课程,课程涵盖理论与实验两大部分。《光纤通信》是一门技术性较强的课程,开设实验的目的是让学生在系统学习光纤通信系统的基本原理、基本概念、基本技术和基本分析设计方法的基础上亲自动手,掌握光纤通信系统的基本组成和设计原理。实用化的光纤通信设备造价高昂,一般高校无法实现其基本配置,多数高校采用实验室适用的光纤通信实验箱作为主要实验设备。我校选用了众友科技有限公司设计研发的ZY12OFCom23BH1型光纤通信实验箱,该实验箱融合了当今的光通信技术发展的新技术和新器件,为学生理解光纤通信系统提供了较好的实验平台。
尽管采用光纤通信实验箱是目前解决开设《光纤通信》课程实验的最优方案,但是笔者经过多年的实践教学发现,以实验箱作为主要实验设备存在封装性强,不利于学生深入理解光纤通信系统组成与设计的弊病,有时学生在实验完成后还不清楚系统的基本原理。为此,笔者在实验中采用多媒体教学手段,以互动式教学形式为主,进行了教学试验。笔者以《视频光纤传输》实验为例,讲述了具体教学过程,希望为国内同行提供一种新的《光纤通信》课程实验教学模式,以弥补目前实验箱的教学缺憾,提高教学效果。
作为课程初期的一个基础实验,《视频光纤传输》的主要实验目的是让学生了解光纤通信系统的应用,并通过合理选取核心器件搭建能够传输视频的光纤系统。笔者将整个课程分为两个阶段,即基础实验阶段和提高实验阶段。其中,基础实验阶段为实验讲义中的基本内容,而提高实验阶段则需要发挥学生主观能动性设计实验步骤。
1.基础实验阶段
课程首先展示学生熟悉的两个应用领域――电话和MSN聊天(见图1)。笔者通过明确这两个应用是在光纤通信系统中完成的,激发学生搭建系统的兴趣,进而提出本实验的目的和任务。
明确任务后,引导学生运用理论知识选择系统核心器件,图2所示即为通过电子课件展示出的需要搭建的系统原理图。对于发送端的器件选择包括信源、调制器和载波源。
第一步,笔者提问:请大家考虑信源该如何选择呢?信源的功能是把原始信号转换成电信号,今天我们的任务是传输视频,信源的作用就是采集视频流,大家想,我们应该选用什么设备作为信源呢?学生说出CCD、数码相机、摄像头等设备,于是笔者在实验配件箱中选择了小摄像头。第二步,笔者提问:调制器有两种――模拟调制器和数字调制器。大家知不知道小摄像头采集到的视频流,不经过任何处理,是模拟信号还是数字信号呢?学生根据已有知识回答:是模拟信号,于是笔者确定了选用模拟调制器。第三步,笔者提问:光纤通信系统中常用的载波源有哪些呢,在本实验中应该选择哪种呢?尽管学生知道LD和LED是系统常用载波源,但是出于性能的考虑,认为应该选择LD。这时笔者引导:LD的各项指标确实优于LED,但最好的是否是最适合的呢?想想我们这个实验需要传输的数据量的大小,需要传输的距离,等等。这时,学生理解了在该实验任务下选择LED是更恰当的。由此完成了发送端的器件选择。在接收端笔者也进行了同样的互动式教学,引导学生进行正确的选择。完成器件选择任务后,笔者在课件上展示本实验要用到的传输模块(见图3),开始实验。
2.提高实验阶段
为了考查学生对系统搭建的掌握情况,笔者又提出了进一步的实验要求:利用现有的设备,让图像传输在更远距离实现。这个实验任务在实验讲义中没有,学生只有真正理解了前述实验原理,才能完成这一任务。
在基础实验阶段,视频传输由于是在同一台实验箱上完成的,因此传输距离有限。根据笔者提出的要求,学生经过分组讨论后,得出了结论:将两台实验箱联用。学生一致认为可行,于是进行了实验验证。由于有了基础实验阶段的搭建经验,学生多数可以顺利搭建系统,完成视频传输实验。
在这个实验环节中,从实验设计到系统搭建都是学生独立完成的,学生一方面加强了对视频传输系统的理解,另一方面激发了探索欲,进而增强了掌握本门课程的信心。
通过对比试验,笔者发现本方法与直接给出实验步骤的传统教学方法相比有以下几点优势:(1)学生实验积极性明显提高;(2)学生在理论课堂上学习的基本理论得到了巩固和应用;(3)学生对如何选择器件、搭建光纤视频传输系统有更深入的理解。
总之,互动式教学在《光纤通信》课程实验中发挥了很好的作用,极大地弥补了实验环节呆板,学生只关注结果而不重视过程、对系统原理无法深入了解等问题。再配合多媒体教学手段,学生能清晰明了地完成实验任务,达到实验目的。
参考文献:
[1]刘增基,周洋溢,胡辽林,周绮丽.光纤通信[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005.
[2]陈才和.光纤通信[M].北京:电子工业出版社,2004.
关键词：光纤通信；研究型教学；人才培养；课程建设与改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）51-0117-03
一、引言
研究型教学模式是相对于以单向性知识传授为主的传统教学模式提出的。它是以培养学生综合素质，尤其是实践能力和创新能力为目的，以问题为中介，以研究为手段，以教师和学生的良性互动为基础的一种新型教学模式，也是融学习与研究为一体的教学方法。其主要优点是可通过一个个的问题和专题对学生进行引导，调动学生的参与热情，提高学生自主发现、研究和解决问题的能力，从而培养自主创新型人才。
传统的课堂教学模式，更多地注重依照教材内容来进行授课，虽中规中矩却难以培养出学生的创新精神。研究型教学模式以学生为主体，以促进创新为目标，越来越受到高等院校的重视。德国的洪堡最早提出了科研与教学并重的思想[1]，提倡通过研究进来促进教学。但直到20世纪末，研究型教学才真正得到教育界的普遍关注。在美国、芬兰、德国、丹麦等国家的大学本科教学体系中，已经开始了研究型教学的实践，逐渐形成了一系列的实践方法和经验[3]。根据研究型教学理念，一些世界著名高校推出了“新生研讨课”、“本科创新训练计划”、“本科生科研计划”等多种措施，把研究性和创新性教学作为本科教育的一个重要组成部分来广泛实践。
国内关于课程的研究型教学实践也开始得较早，如南京大学的全国教学名师卢德馨教授在20世纪80年代就开始了对大学物理课程研究型教学模式的探讨[4]，并通过举办研究型教学研讨会推广研究型教学理念和具体操作方法。教育部于2005年在《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中明确提出要“积极推动研究型教学，提高大学生的创新能力”[6]。此后，我国教育界开始普遍重视并推行研究型教学。可以说，建立研究型教学体系是当前我国高校教学改革的重点和热点。
《光纤通信》课程是光学工程学科方向光信息科学与技术本科专业的核心课程。本文将把研究型教学方式全面引入《光纤通信》的教学过程中，并对其中的相关问题进行讨论，分析《光纤通信》研究型教学的主要内容，阐述“授人以渔”的核心理念和在具体课程中的实现途径，为其他课程研究型教学实践提供参考。
二、《光纤通信》研究型教学的主要内容
《光纤通信》是本科光信息科学与技术专业的主干专业课程以及军用光电专业的选修专业课程。基本目标是让学生全面掌握光纤通信的基本概念、基本理论和关键技术，掌握光纤通信系统各个组成部分基本原理和系统设计集成方法，了解现代光纤通信新技术的发展和应用情况，培养和提高大学生的应用能力、创新能力和科研能力。
《光纤通信》课程的一大特点是在一定理论基础之上的实践性和灵活性。实践性强，意味着要解决很多具体的应用问题；灵活性强，意味着很多问题有着开放性的设计结果，因此特别适合进行研究型教学。在《光纤通信》研究型教学的具体实施上，主要包括以下几部分研究内容：
1.《光纤通信》研究型教学的教案设计。以亚利桑那大学Palais教授的《光纤通信》（第五版）教材为基础，参考Gerd Keiser《光纤通信》等教材经典内容，广泛收集教学资料和相关资源，持续更新设计教案。
《光纤通信》课程分为4大块：光纤传输理论、光器件、光纤通信系统、光纤通信新技术。这几部分内容各有特点，又有机联系组成一个整体。教案的设计应当融科学性、实践性、创新性于一体，并紧跟前沿，随着技术的进步不断更新，使得学生不仅获得知识，还培养了创新和实践能力。通过对教材和各种参考资料的提炼，使用一个个的案例，并提供实验条件，鼓励学生自己动手，提高教学内容的趣味性和层次感，激发学生的探究热情。
2.《光纤通信》研究型教学专题设置。研究型教学专题一般选择特定的教学知识点，并与实际工程实践相结合来产生，主要目的是研究并解决实际问题。研究型教学专题的设置是研究型教学的核心组成部分，贯穿于课堂组织、教学设计以及成绩考核等教学全过程。研究型教学专题的设置应与授课对象的基础知识相适应，并紧密结合教学知识点。
《光纤通信》属于理工结合，偏重于实践的一门专业课程，学习的目标就是要解决系统设计应用中的实际问题。因此，拟定研讨专题时，要明确需要解决的具体问题。从光在光纤中的传输规律，光源、光探测器等光器件到光纤通信系统设计，有很多值得展开探讨的问题。这些问题宜小不宜大，宜半封闭而非全开放。比如：“探测器的灵敏度和响应度有何区别？又有何联系？如何分别提高探测器的响应度和灵敏度？”“如何减少色散？”“如何设计数字光纤通信系统，达到GHz通信能力？”每一个小问题的设计和相对大一点的教学专题的设计，必须紧扣教学内容的关键点，这样才能达到举一反三、抛砖引玉的目的。
3.《光纤通信》研究型课堂教学组织。互动是研究型课堂组织最重要的方式，这就要求专门分析光纤通信课程教学全过程中的知识要点，从每一个重要的知识点出发，有针对性地考虑，每一个知识点的互动方式也有所区别。通过设定典型的、具有深入研究价值的问题，与学生展开自然的而非刻意的互动，不知不觉中增强学生的自主性和创造性，使学生经过自己的质疑、比较和判断，并分析、综合从而得出结论。
课堂教学主要包含知识点讲授、课堂讨论和分析总结三部分。与传统教学有所区别，课堂讲授并非全部按照课本内容，而是突出讲真正的重点和难点，其他一些内容则要求学生进行课前预习和课后自学，时间分配上将课堂讨论作为主要的教学时间，以提高学生在教学过程中的参与性，在课堂讨论中要做到热烈而有序。最后留出一小部分时间来由教师进行分析总结。
4.《光纤通信》研究型教学的评价与考核设计。在研究型教学模式下，考核评价方式也与传统教学有所区别。建立研究型的评价体系，重视学生的学习主动性，关注学生的研究过程以及研究中学生团队的交流与合作，最终落脚于学生解决具体问题的能力。
我们在《光纤通信》研究型教学考核中，结合具体的专题进行了详细设计，考核内容贯穿于整个教学过程，考核形式不拘一格。如课堂上的表现，包括提问、讨论、小组答辩，作为平时成绩的一部分；课后提交的研究报告、设计方案甚至以此作出的课外竞赛成绩等，也打分并作为另外一部分。把大纲规定的平时考核成绩细化量化，期末考试成绩与平时成绩通过一定的比例结合，加入到总成绩中。
三、“授之以渔”与实现途径
研究型教学模式的核心就在于“授之以渔”，主要培养学生自主学习、自主创新的能力。比如，在课程结构方面，在原有课程框架基础上，安排一个个的研究专题，突出重点，但又循序渐进进行教学；在教学内容方面，不仅需要学生掌握分门别类的专业性的学科知识，也需要学生建立学科交叉的综合性、开放性的知识体系；在教学方法上，教师从“灌输式”改为“启发式”教学，注重学生科学思维方法、科学研究方法的培养，帮助学生建立对行业领域发展问题和机遇的洞察力。
在具体实现途径上，主要有以下几个方面的措施：
1.大范围地查阅相关书籍、文献资料，不仅包括实际知识内容上的资料，也包括其他大学研究型教学方法的借鉴。在具体学习知识内容上，对于每一个章节，分析重点内容以及与相关知识点之间的联系，提炼出可以研究讨论的专题内容，设计好相关的研讨问题与题目。
在问题设计上，注重专注核心，能够使问题层层递进，抽丝剥茧，能够引导学生进入认识问题―解决问题―发现新问题―解决新问题的过程。再学习其他大学的研究性教学的论文资料，吸收其他大学开展研究型教学的成功经验，应用于我们的教学实践之中。
同时，将查阅到的扩充性学习资料通过网络教学平台给学生，帮助学生更好地掌握和应用理论知识，开阔学生的视野。具体包括：研究性学习的方法与实施、图书馆数据库的使用说明、科技文献的检索与阅读、科技论文的写作、光纤通信相关的大量参考书及教材、光纤前沿讲座等资料。
2.教师在教学中增强互动与提问，同时课内、课外有机结合。课堂上设计一个个递进式的前后衔接、相互呼应的问题，诱使学生一步步地深入，通过教师的提问与点拨，使学生问有所思，思有所得，容易引起学生的积极思维和兴趣。其中有些问题也许会涉及到其他相关课程的知识，授课时积极引导学生利用发散型思维方式，并使用所学习的多门课程知识去解决一个实际问题，这样就会使学生解决问题的综合能力得到提高。
课后，须对学生提出一定的要求，首先要提前预习，对课堂上的内容有所准备；同时课后留作业练习，包括一些开放性的研究型问题，把学生课后的时间充分利用起来。要求学生3、4个人一组，广泛阅读有关资料文献，提出问题的研究方案，最后写出报告并在课堂上做汇报。这些方式有助于提高学生的主动学习能力、问题探究能力和团队合作精神，提高解决具体问题的能力。
3.提高教员本身的素质和能力。研究型教学模式的实施，任课教师是关键。首先要自身基础要牢，熟练地掌握课程内容和各个部分的内在联系，还要了解研究课题所涉及学科的最新动态和课题取得的最新研究成果，不断进行知识更新。同时要熟练运用科学研究的方法和手段，并建立创新研究的理念。在具体实施上，采用新老教员搭配，以教学团队课题组的形式承担课程，课题组指定认真负责、教学经验丰富的老教师作为负责人，对青年教师实行“一对一”的“传、帮、带”指导的同时，组织课题组对各个章节的内容、研究专题的设计、课堂组织、课后开放性作业的布置等一起讨论修改，大家互相交流，不断切磋，并通过教研室、系、院多级多次试讲，发现问题并不断改进，从而共同进步。
四、结语
研究型教学是建立在教、学互动基础上的一种全新的现代教育教学模式，其目的是培养学生的创新精神和实践能力，也是发展素质教育、进行教学改革的重要举措。本文将研究型教学方式全面系统地引入《光纤通信》课程之中，尝试教学方法实践并就实践情况进行了研究型教学的课堂应用设计，对于推进研究型教学改革，改善教学质量，培养高素质新型人才，都具有较大的研究意义与应用价值。
参考文献：
[1]李乐山.高等学校进行研究型教学的方法与意义[J].西安交通大学学报：社会科学版，2008，（1）.
[2]高虹.从美国理工科本科教学改革看研究型教学[J].物理与工程，2004，14（2）.
[3]张颖.本科研究型教学现状调查研究――基于A大学教学现状的调查分析[D].华中师范大学，2009.
[4]张富生.解读卢德馨研究性教学[J].中国大学教学，2007，（3）.
[5]胡斌.“研究型教学模式”在建筑历史理论教学中的运用[J].室内设计，2012，（3）.
[6]焦学辉，陈丽茹.“光纤通信”课程教学模式改革的探索[J].中国电力教育，2011，（26）.
[7]冯进玫，王艳营，郭继坤.《光纤通信》教学方法的思考和探讨[J].中国科技信息，2012，（8）.
[8]梁迅，马丽娜，孟洲，张学亮.《光纤通信》双语教学探讨[J].教育教学论坛，2011，（9）.
NIU Dan-dan HE Jian-cang YANG Jin-xia
（Zhengzhou Institute of Science and Technology， Zhengzhou Henan 450000， China）
【Abstract】In this paper， the properties and characteristics of Optical Fiber Communication course of independent college， on the existence of Optical Fiber Communication course of independent college teaching problems are analyzed. Combined with the characteristics of independent college and students， and puts forward some relevant measures of teaching reform.
【Key words】Independent College； Optical Fiber Communication； Teaching method
0 引言
随着4G的商用，光纤已经成为宽带信息传输的主要载体，光纤通信系统也将成为我国信息传输基础设施的支柱。对于通信工程专业的学生，学好《光纤通信》这门课程无论是对学生学业上的进一步深造，或是在未来工作岗位上的实践，都将起着举足轻重的作用。我院是工科为主的三本院校，基于目前三本院校所面临的大环境与我院的小环境，结合三本院校学生特点，对《光纤通信》课程教学改革作了新的探索。
1 三本院校及学生特点
三本院校是随着高等教育快速发展而产生的新型高等教育办学模式，其招生录取线主要介于普通本科和高等专科之间[1]。“三本”高校包括：独立学院、民办普通本科高校、合作办学本科高校[2]。三本高校具有自身的特点，一、财务独立，财务主要来源与学生的学费；二、招生独立，生源由学校的名声和毕业生的口碑决定，较好的三本院校，录取分数能和一些二本院校相媲美。生源较差的三本院校，学生录取的少，财务来源就少，继而减少了一些支出，比如，减少先进仪器设备投入或教师进修学习的机会。学校投入少，教学质量下降，生源又会减少。这样就形成一个恶性循环。因此要求三本教育必须主动适应社会需求，以学生为主体，提高学生适应社会的能力。由于三本学生在各方面存在着差异，学习中不可避免地暴露出一些问题，基础相对薄弱，自控能力不强。但三本学费较高，大部分学生具有较强的进取心，学习目的较明确，努力提高自身的动手能力，希望自己尽早的在将来工作中适应。
2 教学中存在的问题
针对三本院校及学生的特点，对现今教学过程中出现的问题进行了如下分析。
学生们的基础知识薄弱；教学形式单一，理论化太强。《光纤通信》课程是通信工程专业的专业必修课，本课程中涉及到《高等数学》、《大学物理》、《电磁场电磁波》及《数字通信》等课程的知识的掌握情况。这些先修课程本身就有着较深的学习难度，所以大多学生不太容易掌握。例如，对光纤传输原理的分析中，用到斯奈尔定律和二阶微分方程的求解，要求同学们有较好的数学功底，如果这部分知识不扎实同学们的学习就会出现困难[3]。
学生们的实践能力不强；实验均是死板的验证性实验，创新型实验较少；实验设备局限，实验内容单一。实验本身缺乏创造性，实践环节内容与实际应用相脱节。因此实验不能满足现在学生的要求。没有具体的提高和锻炼，均是循规蹈矩的操作。这样会使学生对本课程的学习更加不感兴趣。
3 教学改革探索
首先，提高先修课程与《光纤通信》联系的紧密性[4]。《光纤通信》这门课程涉及到的基础课及专业基础课的内容较多。考虑到遗忘规律的作用，课前，让同学们复习所用到的课程且预习新课内容；课堂上，老师抽出时间复习先修课程。例如在讲光纤传输原理之前，让同学们先复习相关的高数及物理知识，讲课过程中再将这些知识复习一遍，以便同学们更好的学习新的知识。
其次，提高同学们学习的积极性，高效利用多媒体，结合实际情况放一些有关光纤通信的视频，通过视频来分析理论知识。例如讲到光纤这部分内容，利用视频或图片展示不同的光纤结构，通过对比它们的性能指标，告知同学们如何根据实际情况选取光纤，并通过提问来检查同学们掌握的情况。这样同学们就能够非常轻松的学完这节课。
再次，掌握学生动态，经常和同学交流。与同学交流不仅体现在课堂上，在课后也可以与同学们交流，由于时间有限，面对面的交流对于老师和学生来说都是比较困难的。同学们可以通过微信、QQ及手机短信等非实时的方式向老师提问，老师可以利用闲暇时间回答同学们。这样既回答了问题，也没有占用老师和学生太多时间，并且有利于增强师生感情，提高同学们学习的积极性。
最后，理论教学要与社会需求联系。三本院校学生就业时容易受到歧视，但如果有较强的动手能力，也能找到很好的工作。一、在实践过程中，合理利用有限的资源，与最新的教学理念相结合。由于是民办院校，经费有限，只能在有限的资源下设计更适应现代光纤通信的实验。硬件装备是比较耗费资金的，可以引进相应的光纤通信软件资源，硬软结合，提高实验可行性。二、组织学生到相关的企业观摩和学习。了解具体的操作过程，鼓励学生与理论课联系，将理论与实践相结合，使所学内容达到质的飞越。
关键词：光纤通信 工作过程 课程改革
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）03-0163-01
随着我国商用4G网络的大规模普及，信息产业对高端技能人才的需求迅速增加，从事通信类工程设计、项目管理、施工、运行维护人才缺口较大。这类人才的培养主要由高等职业技术教育来完成。目前，高职通信技术专业培养的人才存在两方面问题，一方面毕业生专业对口就业率不高，另一方面课程设置和岗位工作过程及职业需求缺乏有效联系，导致人才培养目标与企业的工作过程和职业需求未形成有机的结合。以典型工作任务的工作过程构建的知识体系能很好解决这个矛盾。基于工作过程导向的课程开发思路：分析工作过程，归纳工作过程的典型工作任务，确定学习领域，最终落实到课程体系，以项目为载体完成知识的构建。
一、基于工作过程导向的“光纤通信”课程构建原则
近几年，我院通信专业教师调研了中国电信公司、中国移动公司、中兴通信、重庆华伟集团等多家通信技术企业；聘请通信行业高管和专家为专业带头人；调研了通信企业人力资源负责人。分析行业发展规律和人才需求，对专业定位、人才需求、服务岗位进行反复论证，确定基站开通与代维、网络管理员、工程管理员和质检员为典型工作岗位，针对工作岗位的工作职责，归纳典型的工作任务、岗位职业能力和职业素质。制定行动领域目标，每个目标分解成若干个任务，通过实践情境训练和理论讲授，使学生获得相关的岗位能力和素质，为通信企业提供合格的高端技能型人才。
二、基于工作过程系统化的“光纤通信”课程构建
1.工作岗位能力分析，归纳典型工任务
传统光纤通信课程学习侧重知识点讲授与学习的认知，虽然大多数课程目标注重实践技能训练和职业能力综合培养，但学生职业能力和综合素质与工作过程协调则显得不足。基于工作过程导向的课程目标设计，将岗位或岗位群对应的工作任务、工作过程、工作要点、工作环境等进行综合考虑。设计典型工作任务和对应工作领域见表1。
本课程的知识目标为掌握光纤通信系统构成，有源器件和无源器件的工作原理；能力目标为设计简单SDH光纤通信系统，分析和排除常见系统故障；素质目标为具有通信技术核心职业能力的技能人才。
2.行动领域归纳
分析典型工作任务的工作流程，制定出对应的行动领域。每个行动领域的工作过程应该包含产品的工作要素信息。即明确具体目标，然后计划、决策、执行，最后对整个过程进行评估，确定行动的效能。以光纤传输链路的施工与测试为例，首先，分析线路结构，了解链路设备和测试工具的性能，明确工作任务及参数要求，然后进入工作领域装配、调试，通过细致的分析工作过程的每一个环节，完成行动领域的构建。
3.学习领域构建
学习领域目的是完成工作任务和行动过程实施，工作领域的典型任务是制定学习领域的依据。将实际工作过程按照认知规律由简单到复杂分为三部分，分别是基本认知部分、基本技能部分和岗位综合能力部分.再针对每部分需掌握的能力要求设计出对应的项目，具体设计如见表2。
在实施过程中，结合具体的实验实训条件、课时设置情况及职业岗位能力需求，设计了三个学习情境：情境一以常见 SDH光纤通信系统实训室为载体，理论和实践同步进行，学生在明白器件原理的基础上同时掌握应用，支撑该情境项目完成如下任务：项目1：了解行业发展，提高学习兴趣，对SDH系统有初步认识；项目2：了解光纤构造，明确光纤成缆方法和使用安装环境；项目3 认知无源器件工作原理，作用及其安装要点；项目4认知有源器件工作原理，作用及其安装要点；情境二将S D H光纤通信系统的各个环节操作技能融入到项目中，重点培养学生设备操作能力，项 目1：掌握常用仪器的基本性能和使用，如光纤熔接机、示波频谱分析仪等；项目2：掌握光缆线路操作的技能；项目3：掌握SDH光纤通信系统设备的操作技能；情境三则是以校企合作企业和实训基地为载体，培养设计、运行维护和管理的综合岗位能力。支撑该情境项目完成如下任务；项 目1：体验真实岗位环境中的SDH光纤通信系统运行，能够完成简单的SDH光纤通信系统设计；项目2：分析故障原因，找到排除故障方法，设置常见故障，让学生参与分析；项目3：定岗实习，培养实际岗位的工作能力。总之，课程设计通过三个递进学习层次，1 0个项目做支撑，将岗位所需能力与职业素质融人到项目中去.学生在完成项目同时具备相关岗位的能力要求。
三、课程考核与评价设计
本课程采用传统的结果性评价同时增加过程性评价的比重（过程性评价占总成绩的60%，结果性评价占总成绩的40%）。过程性评价以项目为载体来进行，项目要素主要包含知识、技能、态度，每个项目要素量化评价。结果性评价通过集中考试进行，重点考查光纤通信技术的器件构造、系统的原理以及项目的分析与设计能力。
四、结束语
基于工作过程系统化的《光纤通信》课程改革的实施，突破了学科体系的束缚，实现了学习过程、岗位工作过程与学生的职业能力有机结合，在提高学生学习兴趣的同时满足了企业对高素质技能型人才的需求。
参考文献
[1]李云松，郭雷岗.基于工作过程的高职“光纤通信技术”课程改革[J].课程教材改革，2012，（254）：65.
关键词：工作过程；导向；课例；教学设计
北京市教育委员会于2008年启动了“北京市中等职业学校以工作过程为导向的课程改革实验项目”。课程改革实验项目探索以工作过程为导向，构建理论与实践一体化、与职业资格标准相融合的、具有首都特色的中职教育课程体系和课程实施的途径和方法。
2011年我校承担了北京市计算机网络专业课程改革任务，笔者有幸参与了《广域网接入及监管》课程开发、课程标准制定和教学方案设计实施等工作，并主编完成了校本教材《广域网接入及监管》课程编写工作。
目前课程改革已进入到教学设计和实施阶段。新的课程模式下如何按照工作过程进行一次课的教学设计与实施并没有太多的经验可以遵循。本文试图以《广域网接入及监管》的一次“光纤熔接”课为例，探讨课堂教学实践的设计与实施过程，以期对专业核心课程教学设计与实施中的问题提供一些解决思路和方法。
《广域网接入及监管》课程的主要任务是培养学生运用网络设备和软件等，培养他们能接入广域网的能力，和能够管理检测网络的运行状况的能力。
近年来随着网络的普及，人们对网络通信的速度、效率和安全性需求日益提高，使得具有高带宽、大容量、低损耗等优良特性的光纤成为将数据传送到客户端的媒质的必然选择。因此，掌握并完成光纤熔接显得尤其重要。并且预计今后几年，FTTX （光纤到网吧、光纤到家庭等）网将会有更大的发展。
在本课例的教学设计和实施中将利用我校的网络实训中心，以职业活动为主线，模拟某网吧的网络环境，按实际工作结构重新组织和设计教学内容和教学过程。让团队中的学生以网络管理员的身份进行角色扮演，针对网络案例发现问题，提交相应的网络项目解决方案，并能掌握并完成光纤熔接技术解决相关的网络问题最后完成网络项目中的光纤熔接任务。
1.教学总体设计
教学目标设计分为“知识目标、能力目标、德育目标”三个部分。知识目标是了解光纤特性；了解光纤熔接机的使用方法。
能力目标是能熟悉光纤熔接流程同时也能能按规范要求完成光纤熔接。
德育目标是通过学生自己动手解决工作实际问题来激发学生的学习兴趣和热情。
在团队的技术比赛中培养学生的竞争意识和团队意识。
本课的重点是光纤熔接；难点是尾纤准备。在教学手段上，我依托现代教学技术，利用多媒体辅助教学。
所用的教学方法是案例教学法、角色扮演法。就是用案例教学法来引导学生发现问题，分析问题；用角色扮演法来引导学生解决实际问题。
教学内容设计依据课程标准和已经开发完成的教学项目来进行。本课程目标岗位是网络管理员层次的岗位。教学内容主要涉及了两个方面：一是光纤和光纤熔接的概念、原理、方法等理论知识；二是光纤熔接的实践能力。
根据课程定位及任务特点，准备了先进的光纤熔接机和相关设备以了解光纤及光纤熔接的工作原理及操作方法等作为本次课的主要教学内容。教学内容的选取为课程教学目标服务，为培养学生的综合职业能力服务。
2.教学过程设计与实施
根据学生的认知水平，经过认真思考我设计了如下的教学过程
2.1工作任务准备过程
2.1.1备案例
首先将某网吧广域网网线升级为光纤作为本次课的案例，准备工作任务书。我提前按照工作任务的进度，在一些可能出现问题的关键的环节给学生提供锦囊妙计，让学生不会感到无从下手，产生悲观情绪，保证工程的顺利实施。
2.1.2备环境
我按照案例中的网络环境提前对网络中心进行了相应调整，将光纤熔接机检查调试好。同时给学生准备好了相应的网络实训工具。
2.1.3备学生
根据学生学习能力强弱搭配分成四个团队，每个团队有两个小组，选好组长。组长作为我的“小助手”。这样在教学中我就可以充分调动学生，使他们相互帮助，合作学习。并提前让学生了解光纤熔接技术。
在实训中要求学生纪录网络项目工程日志，首先是工程项目的需求，同时要求学生严守职业规范、培养学生严谨的工作作风，这都将使学生在即将走上的工作岗位上受益。
2.2 工作任务设计
课前的充分准备，就是在实施“老师搭台”，学生能否把戏唱起来还看老师怎么“导”而不是“教”的能力了。在写本部分时，我重点把心思花在“导”上，“导”好了，传统意义上的老师最累的教学环节将变得轻松起来。
2.2.1预设案例引入
由蓝天网吧为了适应要求越来越高的网络游戏，吸引上网爱好者，提高网速。网吧投资方要对线路进行升级。引出光纤入机位需求，调动起学生的学习兴趣。
2.2.2分析案例
首先用进入老师FTP服务器完成学习资料的下载，思考并学习光纤和光纤熔接相关的理论技术知识。在这过程中需要了解光纤熔接流程图如下，建立光纤熔接整体印象。
然后学习光纤熔接工艺资料PPT，规范和视频，了解并完成光纤的熔接方法。
要重点了解光纤熔接主要分为四个步骤：剥、切、熔、护。
所谓的剥：是指将光缆中的光纤芯剥离出来，这其中包括了最外层的塑料层，中间的钢丝，内层中的塑料层及光纤表面的颜色油漆层。
所谓的切：是指将剥好准备熔接的光纤的端面用“切割机”切齐。
所谓的熔：是指将两根光纤在“熔接机”中熔接到一起。
所谓的护：是指将已经熔接好的光纤接头部份用“热缩管”保护起来。
这样学习资料和工作任务书来引导学生积极学习、思考、讨论，最后各团队分别确定各自的解决方案。
2.3 工作任务实施
这时给各队下发网络工程日志。同时告诉学生本堂课要他们自己以网络管理员的身份来自己解决上面网吧光纤接入的问题，而且四个团队同时开始比赛，看谁先解决该网吧的光纤接入问题。（引导学生参与竞争，激发他们的主观能动性）
各团队在组长的带领下，根据在上一环节讨论得出的解决方案，各成员分工合作，共同来解决。
在本环节最能体现“导”的作用。我巡回指导，了解学生的情况，发现问题及时给予个别指导。对于普遍存在的问题，利用投影仪操作演示给予及时统一指导。
在工作中我启发引导同学们跨过三道难关，首先是发现同学们在光纤涂面层的剥除这道工序上遇到很大困难，我及时告诉同学们熟练掌握平、稳、快三字剥纤法。“平”，即持纤要平。左手拇指和食指捏紧光纤，使之成水平状，所露长度以5cm为它，余纤在无名指、小拇指之间自然打弯，以增加力度，防止打滑。“稳”，即剥纤钳要握得稳。“快”，即剥纤要快，剥纤钳应与光纤垂直，上方向内倾斜一定角度，然后用钳口轻轻卡住光纤，右手随之用力，顺光纤轴向平推出去，整个过程要自然流畅，一气呵成。
第二关是裸纤的切割，操作规范操作人员应经过专门训练掌握动作要领和操作规范。首先要清洁切刀和调整切刀位置，切刀的摆放要平稳，切割时，动作要自然、平稳，勿重、勿急，避免断纤、斜角、毛刺、裂痕等不良端面的产生。另外，关键是要学会“弹”，合理分配和使用自己的右手手指，使之与切刀的具体部件相对应、协调，提高切割速度和质量。
对于最关键的光纤熔接这关我提前制作了视频和PPT来辅助同学们学习，同时用演示法给同学们范例，最后圆满完成各道工序。
3.效果评价、拓展总结
首先，各团队的代表分别汇报本队的解决方案的实施和完成情况，给自己的团队自评分。其他小组的同学帮助分析。然后老师根据任务书的评分细则进行评分。
同时我们发现在熔纤过程中，同学们手忙足乱，思维混乱。这样就有了必须规范操作流程的想法。其实在光纤的熔接工程实践中有过很多流程，大都比较笼统，没有对各个重要步骤里的细节给予明示，也不方便施工人员记忆。
为了规范流程、保证加工质量。我和同学们在工程实践中按流程和规范总结出下面“光纤熔接6句口诀”，比较容易理解上口也快，便于让光纤熔接的施工人员和初学者熟记，如下所示：
准备工作要做好：钳、刀、管、棉加酒精
剥纤谨记三字诀：放平、拿稳、速度快
切割光纤是关键：流畅、平稳、勤打扫
熔接光纤重中重：Test、Auto时要观察好
光纤保护有窍门：管要早放，纤盘好
严把质量安全关：优化工艺保高效
实践证明，同学们在自己总结光纤熔接施工六条口诀后，大大减少了操作遗漏，任务完成速度明显加快。同时也提高了合格率。
最后老师根据同学们的整体表现，对本次实训课作一个总评，引导学生发现自己的优点，帮助他们树立自主学习的信心，培养他们良好的心态。
4.结论
总之，本次课通过具体的网络工程案例来整合巩固学生零散的知识，学生通过角色扮演来自主探究，合作交流，完成了实际工作过程为导向的课程设计和实施，从过去的传统教学转变到工作过程系统化教学。学生带着问题去学习，学生对网络课程的兴趣有了明显的增加，自主学习能力有了明显的提高。在这种授课方式下师生共同在教学中创造良好的氛围，让学生始终被这种气氛陶醉、感染、激励，由此而产生兴趣，主动积极的学习，提高教学质量，达到学以致用的教学目标。
参考文献
[1] 尚守峰.浅谈光纤熔接技术[J].科技信息，2012，（7）.
[2] 刘琰.校园网光纤熔接应用[M].网管员世界，2012（6）
[3] 赵志群.职业教育与培训学习新概念[M]：北京：科学出版社，2003.6
[4] 伍振铭、龙永莲.高职数控实践教学内容改革与教学模式探索[J].晋城职业技术学院学报，2009（1）
[5] 陈吉利、黄克斌、徐小双.新课程理念下的教学目标设计[J].教育理论与实践，2012（8）
[6] 姜大源.论高等职业教育课程的系统化设计-关于工作过程系统化课程开发的解读[J].职教通讯，2006，（1）
[7] 郑慧虹.基于“行动导向”的项目化教学在高职专业课程教学中的应用[J]教育与职业，2009（8）
关键词：电子科学与技术 光电子材料与器件 理论教学 实验教学
中图分类号：G423 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0154-02
电子科学与技术（以下简称“电科”）专业是以培养具备微电子、光电子、集成电路等领域宽厚理论基础、实验能力和专业知识，能在电子科学与技术及相关领域从事各种电子材料、元器件、集成电路、电子系统、光电子系统的设计、制造、科技开发，以及科学研究、教学和生产管理工作的复合型专业人才为目标的工程专业。作为电科专业教育中重要内容的光电子技术，不仅是当代信息技术两大支柱之一，而且随着现代科学技术的发展持续焕发着生命活力。而让光电子技术保持如此强劲发展势头的主要原因之一，正是光电子材料与器件的广泛应用，例如激光器与新型光电探测器的应用的人你还。另外，诸如纳米光电材料与器件、光子晶体及相关器件、超材料及相关器件与表面等离子体激元及器件等新型光电子材料与器件的研究与应用，是目前国际上光学与光电子学研究领域的前沿热门方向。由此可见，学习光电子材料与器件的相关知识，不仅对电科学生知识体系的构建与就业方向的确定具有积极的影响，也为那些将来希望从事新型光电子材料与器件科研工作的学生，提供了坚实的理论基础与知识储备。然而，根据笔者的调研，虽然国内许多重点大学的电科专业都开设了光电子技术课程，但很少有大学专门开设光电子材料与器件这门课程。而由于光电子技术的内容多、涉及知识面广，教学课时又往往有限（一般为32或48个学时），因此在光电子技术的实际教学过程中，讲授教师往往重视光电子技术基本概念与理论知识的教学，而轻视光电子材料与器件的教学。该文从光电子材料与器件的研究内容、应用及发展等方面说明其在电科专业教育中的重要性，并结合自身光电子材料与器件课程的教学经验，研讨电科专业中光电子材料与器件的教学方法。
1 光电子材料与器件简介
光电子材料是指能产生、转换、传输、处理、存储光电子信号的材料。光电子器件是指能实现光辐射能量与信号之间转换功能或光电信号传输、处理和存储等功能的器件。自1960年美国科学家梅曼发明世界上第一台红宝石激光器以来，光电子材料与器件如雨后春笋般发展迅速。在短短的50多年里，光电子材料与器件经历了从红宝石激光器的发明，到半导体激光器、CCD器件及低损耗光纤的相继问世；从各种光无源器件、光调制器件、探测与显示器件的小规模应用到系统级集成制造实用化阶段；从大功率量子阱阵列激光器的出现再到光纤激光器、光纤放大器和光纤传感器的诞生。光电子材料与器件从未停止过发展的脚步，并正在不断深刻影响着人类社会的方方面面。在实际需求的引导下，各种新型光电子材料与器件层出不穷，性能也不断提高。尤其是近年来，随着微米及纳米级加工技术的成熟，新型的微纳光电子材料与器件的研究异常活跃。纳米光电材料、光子晶体、超材料、表面等离子体器件等领域的研究成果丰硕，为未来光电子器件的微型化、集成化发展奠定了坚实的基础。
综上所述，光电子材料与器件在当代信息产业与科学技术中具有极其重要的地位，因此，光电子材料与器件这门课程不仅应当单独作为一门课程独立教学，而且应该作为重视工程教育的电科专业的核心课程。
2 光电子材料与器件课程教学研究
2.1 光电子材料与器件课程的教学形式、课时安排与教材选择
光电子材料与器件课程不仅包含丰富的理论知识，例如光电子材料的物理特性以及光电子器件的工作原理等，而且与实际应用结合精密，因此，本课程宜采取理论教学与实验教学相结合的教学形式。
在课时安排方面，作为电科专业的一门核心专业课程，光电子材料与器件课程的总课时应不低于32学时（2学分），理论课学时不低于26学时，实验课不低于6学时。
另外，在教材选择方面，由于光电子材料与器件是光电子技术中的一部分内容，而目前国内关于光电子技术方向的参考书籍很多，其中亦不乏一些光电子技术课程的经典教材，例如西安电子科技大学安毓英主编的《光电子技术》[1]，西安交通大学朱京平主编的《光电子技术基础》[2]等。虽然这些光电子技术参考书中或多或少都会介绍与光电子技术相关的材料与器件，但是，目前专门介绍光电子材料与器件方向的教科书却是少之又少，市面上仅有国防工业出版社2012年出版的侯宏录主编的《光电子材料与器件》[3]一书。加之，该书中所涉及的理论知识较深，基础浅薄的本科生很难驾驭。由此可见，对于光电子材料与器件这门新兴课程而言，设立统一的教材并不合适。因此，笔者建议该课程的讲授教师根据理论教学与实验教学的内容，自行编写该课程的讲义与课件。
2.2 光电子材料与器件课程的理论教学
按照电科专业的专业定位以及培养目标，光电子材料与器件课程的理论教学也应该突出“工程”内容。传统的光电子技术教学中所重视的原理、定律与规律等内容，在光电子材料与器件教学中要弱化；而传统光电子技术教学中往往被弱化乃至忽视的光电子材料与光电子器件的相关知识，要在光电子材料与器件课程教学中占主体地位。如此才能保证在有限理论课时的前提下，让学生对光电子材料与器件有一个全面的认识。
在教学内容的设置方面，由于光电子材料与器件主要应用于光电子技术之中，因此，为了便于学生的理解与知识体系的构建，笔者建议光电子材料与器件课程理论教学的章节设置按照光电子技术的章节设置进行。以笔者讲授光电子材料与器件理论课程（共26学时）为例，该理论课程共被分成了绪论（2学时）、激光原理与典型激光器（5学时）、太阳能电池（4学时）、光通信器件与材料（5学时）、光探测器件（5学时）、光电显示器件（3学时）与光存储器件（2学时）等七个章节，这七章内容基本囊括了光电子技术中光产生、光转化、光传输、光探测、光显示以及光存储等各个重要环节中最为典型的器件以及所用到的材料。另外，在每章内容的设置上，也尽可能突出“工程”内容，弱化“理论”知识。下面，笔者将详细介绍笔者在光电子材料与器件教学中各章的教学内容。
第一章绪论主要包括光电子材料与器件课程简介以及光电子技术的基本知识简介。在光电子材料与器件课程简介中，向学生介绍课程设置的目的和意义、课程的主要内容、教学与考试方式与参考资料等。通过这部分内容的介绍，让学生对本课程的意义、内容、侧重点有一定的认识。在光电子技术基础知识简介中，重点向学生介绍光电子材料与器件与光电子技术的关系，并通过对光电子技术的概念、特征、发展等方面的介绍，让学生对光电子技术以及光电子材料与器件有一个整体的认识。
第二章激光原理与激光器重点介绍几种典型激光器的材料、结构与工作特性，其主要内容包括三个部分：激光原理简述、典型激光器与激光器的应用。在激光原理简述部分，由于多数电科专业在学习光电子材料与器件课程之前已经修过激光原理等类似课程，所以该部分内容为简略介绍的内容，主要帮助学生回顾激光的特征、历史与光辐射理论等知识点。而第二部分内容典型激光器是本章内容的重中之重，在该部分内容中，将依次向学生介绍固体、气体、液体与半导体这四大类激光器中的典型激光器的结构、特征与工作特性等知识。由于发光二极管与半导体激光器结构与工作原理上的相似，在介绍完半导体激光器后，可以顺理成章地介绍发光二极管的结构与特征。另外，本章最后还简单介绍了激光器的几种常见应用。
太阳能电池虽然是光电探测器中光伏效应的一种特殊应用，但是由于它在现如今光电子技术产业以及光电子器件中的重要地位以及良好的发展趋势，该部分内容被独立成一章。在第三章太阳能电池中，主要分两小节给学生介绍，第一小节介绍当今能源与环境问题以及太阳能的开发和利用，让学生了解当今能源资源的现状以及新能源研究与应用的迫切需求，然后介绍太阳能利用的历史以及发展趋势；第二小节正式介绍太阳能电池的工作原理、结构以及特性等知识。
第四章光通信器件与材料主要介绍的是光通信系统中所用到的有源与无源光器件。本章内容共分为两小节：第一小节介绍光纤通信的基础知识，包括光纤通信的定义，光纤的结构、导光原理、发展历史，以及光纤通信系统的组成与特点。第二小节正式介绍光纤通信系统中所用到的各类光电子器件以及构成这些器件的核心材料。在光纤通信中，最重要的器件当属光纤，所以，本节开始就着重介绍光纤的相关知识，包括它的结构、原理、分类、特征参数与传输特性。然后，又将光纤通信系统中的其它光电子器件分为有源与无源器件两类，并分别介绍了这两类光器件中的代表器件：掺铒光纤放大器与波分复用与解复用器。最后，在本章结尾还介绍了光纤通信系统中其它几种常用光器件，例如光耦合器、光衰减器、光环行器等。
第五章光探测器首先介绍了光电探测器的物理效应、性能参数、噪声；其次，按照光电探测器物理效应的不同一一介绍了几种典型的外光电效应探测器（光电管与光电倍增管）与内光电效应探测器（光电导、光电池与光电二极管）。教学的重心仍然放在对探测器结构、工作原理以及特性等方面。
第六章光显示器件重点介绍四种光显示器：阴极射线管、液晶显示器、等离子显示器与电致发光显示器。
第七章光存储器件主要介绍了现如今最常用的一种光存储系统―― 光盘系统以及其中最总要的器件光盘。
2.3 光电子材料与器件课程的实验教学
光电子材料与器件实验课程的教学要与理论教学紧密相连，并重点介绍理论课上讲解过的光电子材料与器件，实验课程的学时应不低于6学时，开设的时间最好在理论教学完成之后，以保证学生在实验前已对实验器件与实验原理有一定的了解。在实验项目的设定方面，既要保证与理论课程内容的相辅相成，又要尽量避免与其它课程实验项目的重复，造成资源的浪费。例如，许多大学的电科专业都已经将激光原理一课作为该专业的核心专业课程，并配备了相应的激光器实验。在这种情况下，如果在光电子材料与器件实验教学中再次引入激光器的实验内容，不仅消耗了宝贵的实验时间，实验效果也会大大降低。
下面跟大家简单介绍笔者在光电子材料与器件实验教学（6学时）中的实验安排。
（1）实验内容：共包含六个实验项目，它们分别是：光控开关实验、光照度计实验、红外遥控实验、PSD位移测试实验、太阳能充电实验与光纤位移测量系统实验（每个实验1学时）。各实验中都应用到了一个或几个核心光电子器件，这些光电子器件基本涵盖了学生在理论课程中所学到的最为重要的几类器件，例如光控开关实验应用到了光电探测器中的光敏电阻作为核心元器件；而红外遥控实验中用到了发光二极管光源与红外探测器等光电子器件。
（2）实验要求：以往的光电子技术实验往往重视现象的观察与定性分析，但经笔者调研，这种实验方法很难最大限度激发学生的求知欲与动手能力，因此，在对原有的实验指导书进行改良后，笔者自行编写了实验的指导书，并在每个实验项目中加入了一些测量与定量分析的实验内容。例如太阳能充电实验，原来的实验指导书只是观察太阳能充电的效果，但是，在新改良的实验指导书中，要求同学测量不同光源照射下太阳能电池的输出电压与输出电流，并要求学生分析比较其差别。通过这种方式，充分调动学生的实验积极性，在具体的实验教学中也取得了很好的效果。
（3）实验方式：分组实验，共同撰写实验报告。这样，不仅提高实验效率，还能够锻炼学生的团队协作意识。
（4）考核方式：根据每位学生实验完成的情况与实验报告撰写的情况综合评分。
3 结语
光电子材料与器件在信息产业的发展与现代科学的研究中都具有举足轻重的地位。它不仅是电科专业知识体系中的重要环节，也为电科专业学生提供着良好的就业竞争力与科研基础。本文通过对电子科学与技术专业特点与光电子材料与器件课程内容的分析，讨论了光电子材料与器件在电科专业教育中的重要性，并根据笔者自身的授课经验，提出了光电子材料与器件在电科专业中的教学形式、课时安排、教材选择以及理论与实验课程内容设置的一些意见与建议。
参考文献
[1] 安毓英，刘继芳，李庆辉.光电子技术[M].3版.北京：电子工业出版社，2013.
光纤通信作为现代通信的基础，无论是政府、企业、交通、金融等多个领域都需要光纤通信作为支撑，光纤通信设备成为现代信息社会重要的关键基础设施。为了适应社会对通信人才的需求，各高职院校通信与信息类专业均开设光纤通信及设备课程，并将它列为专业必修课。通过开设该课程，让学生掌握光纤通信的基本概念、基本原理和相关设备的操作技能等，使学生毕业后能够从事光纤数字通信设备的操作、维护、故障排查，以及简单的工程设计、施工等工作。然而，在光纤通信及设备课程的教学过程中，一方面，由于办学经费的不足，多数院校光传输设备较少，教学过程中不得不进行分批，分组进行，使得用于设备操作的教学时间效率低；另一方面，理论内容比较抽象，例如光传输、光信号放大、光电转换和信号利用等原理比较抽象，让学生理解比较困难；另外，现在的光纤通信技术发展非常快，学校的教学设备也很难与时俱进，无法跟上行业发展的速度，造成学生学习的技能与行业需求脱节。为了跟上通信发展让学生更容易掌握光纤通信的原理和设备的操作，可以建设“微课”模式的《光纤通信及设备》教学资源库，方便学生通过智能手机无线上网就能轻松地学习，提高学生的学习效率和学习兴趣，还便于进行教学资源的更新和维护。
二、“微课”模式的“光纤通信及设备”课程教学资源库建设
(一)建设思路
1．多角度、多层次的课程分析
为了让《光纤通信及设备》课程教学资源库符合当前通信发展的特点，真正服务于学生，并适合学生学习和教学内容符合企业需要，组成了由企业专家、教育专家和信息技术工程师的团队，采用头脑风暴法对课程进行分析。企业专家从企业和行业的用人角度出发，按毕业生应掌握的专业知识和操作技能的程度，将该课程理论和实训教学内容的重要程度分层不同等级或不同层次，再结合当前光纤通信技术发展及应用的现状，将理论知识和操作能力按职业岗位由低到高进行逐级递进进行序化排列，形成课程知识和技能的初、中、高三个层次，为后面的结构设计提供参考，也给学生根据自己的情况分段学习，也为教师因材施教或分层次考核提供依据。
2．按“微课”特点将教学内容的分解和细化
为了便于“微课”制作和体现短小、精炼和高效的特点，需要对理论知识按一定的规律进行细化，也为了让每一个“微课”和其他“微课”之间符合学习规律和教学规律，请教育专家按学生的对理论教学和实训教学的内容进行分解和细化，并针对一些难点和重点提出教学设计和教学方法建议；针对相关的实践操作进行了分析和研讨，确定该“微课”要突出的步骤和细节，给“微课”的录制提出相应的要求。
3．高质量的“微课”录像与制作
根据前一阶段提出的教学设计准备好相关素材和练习测试题，然后制作课件，采用直接录像或采用录屏软件来制作“微课”的原始视频文件，再进行后期的编辑和美化处理。为了保证视频的清晰度和视频的质量，一方面摄录设备要质量可靠、稳定，即可以保障质量还可以避免重复次数，减轻工作量；另一方面，尽量采用多个摄录设备从多个角度来录像，以达到更多的效果；此外，要选择技术过硬的摄影师来录制，他们对设备操作和软件操作比较熟练，“微课”录制的成功效率会更高，质量也比较有保障。
4．以学生为本的教学资源库组建
由信息技术工程师和专业教师通过信息技术和手段把各个“微课”小模块，按光纤通信系统的组成将知识点进行逻辑联系，将光纤通信系统各部份的功能、主要器件、相关原理和关键技术进行相关联，形成导航链接的交互，同时也插入相应的练习测试来检查学生学习的情况，并在学生做练习时和学习“微课”时进行积分统计，以便能对学生进行评估和给出相应的等级。在制作时还应充分考虑以学生使用为主体，既方便他们使用，也要有一定的挑战性和趣味性，更好的吸引学生自主学习。
(二)教学资源库内容及结构
1．教学资源库的基本内容
课程教学资源按模块化设计的理念，以服务老师教学、便于学生自主学习的原则，将教学部分分成理论与实践两模块，在学生自学部分有学习指导、习题、考核和能力拓展四个模块。理论教学模块以分成基本概念、基本原理、关键技术、基本结构和主要参数五个部份；对于实践教学模块分为仪器使用、参数测试、工程实践三个部份，工程实践又可以按设备认知，到利用设备组网，再到进行相关参数测试与评价，最后进行管理维护、故障分析处理，让学生从了解设备开始逐步到组成传输网络，对网络进行配置和维护故障。具体内容包括2M头制作、光纤熔接、设备安装与调试、管理软件安装操作、业务配置、网络保护配置、时钟配置、公务配置等相关的“微课”来让学生学习和模仿操作。学习指导模块结合考核目标，针对知识点、操作技能分为课前的问题与思考和课后的小结与复习，针对一些重点的习题可以制作成微课，将解题的思路与步骤展示给学生，同时与相关的知识点形成导航链接，加强学生的理解，让学生了解思维的过程和解决问题的步骤，培养学生自主学习、增强分析问题和解决问题的能力。为了检查学生学习的情况，在学生自学模块还有考核部分，一方面按课程标准和职业技能要求明确考核的相关内容和考核大纲，另一方面通过试题库自动生成相关试题，让学生独立完成考核测试，针对考核情况给出评估报告和错题的参考答案，让学生知道还要加强哪些方面的学习和了解自己对相关知识的理解情况。
2．教学资源库的结构设计
按学习积分进行等级划分的结构设计，学生在学习过程中，可以根据通过课件学习模式，也可以根据“微课”学习模式，或者测试练习模式，完成相应的级别练习，按练习完成的数量和质量给出等级评定和累计积分，积分高则相对级别也高，就可以具备更多新技术的学习资格，从而促进学生自觉学习和了解新技术发展。这些积分也与企业专家对职业岗位由低到高进行逐级递进进行关联，让学生可以知道自己的水平和能力情况，激发学生不断追求的动力。
三、结论与思考
关键词： 光学教学 现代光学 教学改革 知识扩展
一、前言
光学作为物理学的一门基础学科，在帮助本科物理类专业学生知识框架的构建过程中有着极其重要的作用，光学在现代物理学已经成为发展最快的一门学科。然而长期以来，该课程的教学总是以传统的几何光学、波动光学为主，现代光学部分和最新光学发展虽然在一些教材中有所体现［1］，但涉及面不广，学生对光学课程学习的评价为内容陈旧、与实际有所脱离。光学课程没有其他普通物理课程的后续课程，导致物理类专业本科生在大学期间对现代光学方面的知识框架不够完善。
本文针对目前光学课程中缺少现代光学内容的问题进行了探讨，提出了教学中知识扩展的方法和原则，并结合实例进行了论述。
二、适当精简传统光学部分
目前大部分高校光学课程的课时安排紧凑，教师没有非常充足的时间去讲解，故而需要对传统光学部分进行适当的精简，在保证基本内容的前提下，压缩和删除基础光学中的非主体部分、与其他学科重复的部分和内容过时陈旧的内容。对于删除部分，可以适当讲解其基本概念和应用，以便学生需要时方便查询。
传统光学部分在进行精简的同时，应当加强传统部分的教学内容的系统性，内容上应当增加各章节知识本身的内在规律性及相互联系。例如教材［1］，几何光学中应当以费马原理作为光线光学的理论基础去分析或追究光线径迹；从波动光学眼光看，光线反映了光能流的传播路线；以叠加原理为主线贯穿整个波动光学，干涉、衍射、偏振均可看作不同条件下波的叠加结果。注重课程内容的条理化，虽然波动光学和几何光学看似联系不十分紧密，但是自始至终都离不开的两个概念就是光程和相位差，所以在整个基础光学部分的教学中要始终贯穿这两个基本概念使教学内容浑然一体。［2］
三、结合课程，适当扩展
在光学课程中，扩展现代光学的内容，不能为了现代光学部分的系统性和完整性而将所有现代光学的部分纳入光学课程的教学中来，而是要有所选择，并根据光学课程的内容进行扩展。在光学基本内容的基础上，讲解某种光学器件应用的研究和进一步的发展、光的某种特性的应用等。内容扩展要与光学课程中的基本知识相协调，不能盲目将现代光学知识“加塞”到基础光学课程中。
扩展的内容要认真统筹，合理规划。首先，扩展的现代光学知识要具有热点性。根据当今时代光学研究的热点精心选择，这就要求教师在教学同时，加大对当今光学发展潮流的准确把握，对教师基本能力等就有了较高要求。由于光学的发展十分迅猛，故而每年的扩展知识点可以根据实际情况有一定的变化。其次，扩展内容不宜过难。短时间将难度较大的知识传授给学生会导致学生无法消化理解，学习兴趣降低。应根据不同高校本科生的具体情况而设定，不宜将难度过大、理论推导较多的知识点作为扩展内容。最后，扩展内容不宜过多。近些年来，由于以提高学生综合能力的其他课程课时量逐渐增多，作为物理学类专业本科生基础课程的光学课程课时量有一定的减少，在本不充足的课时中加入过多的扩展知识，会增加学生压力，易导致其厌学。
四、坚持引导而不展开的基本原则
现代光学中的一些结论，需要较复杂的数学推理过程，部分数学理论知识较深较难，对于低年级物理类本科生学习难度大，不宜过多讲解。在时间上，由于该课程的课时量讲解全部光学内容已经不够充足，没有留给教师过多的时间进行知识扩展。因此，在光学课程中对现代光学部分的扩展应坚持引导学生学习而不深入展开的基本原则。
扩展内容应当以现代光学的基本知识点、基本原理和思路、应用及未来发展方向、面临需要解决的问题等方面为主要扩展内容，而对知识点中的基本公式的推导不予讲解，但可以引导有兴趣和学有余力的学生自行学习。在扩展部分教师可以以科学普及的方式对学生讲解。
五、扩展实例
根据课程的实际教学内容，适时地引入扩展实例，本文以教材［1］为例，介绍在光学课程教学过程中如何引入扩展知识。
1.光栅尺的引入
教材［1］在第二章第8节内容中讲解了光栅的基本特性，可以在此基础上，引入莫尔效应及其应用――光栅尺。
人们将两组条纹叠加在一起所产生的图形称为莫尔条纹。在光栅移动过程中，莫尔条纹的个数与光栅移动距离有关，通过计算莫尔条纹的个数可以得到光栅移动的距离。［3］
2.光纤通信的引入
教材［1］在第三章第4节中讲述了光学纤维的基本内容，可以在此基础上扩展光纤通信的知识及光孤子方面的研究成果。
光纤通信即光导纤维通信，就是利用广岛纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信形式。可以把光纤通信看作是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤通信具有在单位时间内能传输的信息量大、建设费用低、体积小、重量轻、金属少、抗电磁干扰能力强、抗辐射性强、保密性好、频带宽，抗干扰性好等优点。［4］
光纤通信难以解决的两个问题是能量损耗和色散，光孤子的非线性效应可以和色散效应相抵消，使脉宽基本保持不变。困难是如何补充能量。
3.光镊的引入
教材［1］在第七章讲述了光的量子性，光子是有质量的粒子。此处可以引入光镊的概念。
光镊又称单光束粒子阱，是在1969年以来关于光与微粒子相互作用实验的基础上于1986年发明的。单光束粒子阱实质上是光辐射压梯度力阱，是基于散射力和辐射压梯度力相互作用而形成的能够网罗住整个米氏和瑞利散射范围粒子的势阱。它是由高度汇聚的单束激光形成的，可弹性地捕获从几nm几十μm的生物或其他大分子微粒球）、细胞器等，并在基本不影响周围环境的情况下对捕获物进行亚接触性、无损活体操作。这使得在单个生物大分子及其复合体层面上对生命活动进行研究成为可能，事实上光镊很快成为这方面研究的有力工具。利用光镊技术很快取得了动力原蛋白运动机制研究。DNA分子的非线性弹性拉伸应变和DNA聚合链特征性运动对生物材料的黏弹性影响等突破性研究成果。［5］
4.纳米激光器
教材［1］在第八章论述了激光器的基本原理，此处可以引入当今最热的纳米激光器。
2001年美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员在只及人类头发丝千分之一直径的纳米光导线上制造出了世界上最小的激光器――纳米激光器。这种激光器不仅能发射紫外光，经过调整后还能发射从蓝光到深紫外的光。［6］
纳米激光器在很多领域有广阔的应用前景，化学和生物医学工程中例如生物传感器、显微术和激光外科，以及也有可能把纳米激光器用于鉴别化学物质。同时纳米激光器在光计算、信息存储和纳米分析等领域也得到了广泛应用。纳米激光器可以用于电路，可以装入芯片提高计算机磁盘信息存储量，以及未来光子计算机的信息存储量，加速信息技术的集成化发展。
5.信息光学的引入
教材［1］在八章论述了全息照相的概念，此处可以引入信息光学。
由于激光器的应用，全息术获得了新的生命。全息术和光学传递函数的概念结合，使光学研究不再限于用光强、振幅的空间分布来描述光学图像，而把图像看做是由缓慢变化的背景、粗的轮廓等比较低的“空间频率”成分和急剧变化的细节等比较高的“空间频率”成分构成的，用频率的分布和变化来描述光学图像。一门新的学科――信息光学从传统的经典波动光学中脱颖而出。［3］
六、结语
文章论述了如何在光学课程中加入现代光学的知识扩展问题，讲解了在知识扩展过程中应注意的问题，并结合实例对如何衔接基础光学知识与现代光学知识问题进行了探讨。目前光学内容已经略显陈旧，对现代光学内容的扩展应主要引导学生自行学习，鼓励物理类本科生掌握现代光学技术以提高综合素质。
参考文献：
［1］姚启钧.光学教程（第三版）.北京：高等教育出版社，2002.
［2］邓文武，孙利辉.光学课程教学中开设现代科技知识“窗口”的探索.高等函授学报（自然科学版），2010.4，23，（2）:23-25.
［3］苏显渝，李继陶.信息光学.北京：科学出版社，2007.
［4］程黎军.浅谈光纤通信技术.科技风，2011，20:57.
关键词:教学方法；课堂气氛；教学效果
1课程介绍
《光纤通信技术与设备》课程是光纤通信专业的专业核心课程之一,主要给学生建立光纤通信的基本概念、基本理论和基本分析方法。该课程教师通过加强与企业的联系,及时了解企业对人才在知识、能力等方面的需求变化,适时调整课程具体的教学内容。考虑到学生的接受能力以及实际工作岗位需求,经过学术委员会开会讨论,人才培养方案修订,课时数由原来的78课时调整成72课时,理论课时54,实践课时18。
2课堂气氛沉闷的主要原因
作为实现教学目标、保证教学质量的方式、手段与途径,高校教学方法引起了国内外学者的关注与研究[1]。所谓教学方法就是围绕着一定的教学目标,依据教学内容和学生身心发展的特点以及手段条件因素,设计教学要采用的策略、方法和组合[2]。在新一轮教学改革的促进下,职业教育正由注重知识的传授向注重能力的培养转变,课堂教学中也要求教师要改变过去的教学模式,营造一种轻松、活跃的教学气氛。课堂教学气氛,又称班级社会气氛、课堂教学心理气氛。课堂教学心理气氛是在课堂教学中,教育者、受教育者和教育情境相互作用的结果,是教师在科学的教学思想指导下,通过行之有效的调节方式引导的结果[3]。教师在授课过程中发现课堂气氛沉闷,教学效果差,针对这些问题,与学生在课下进行了交流,原因大致有四个方面,现罗列出来,并进行了分析。
2.1专业基础薄弱
光纤通信专业招收的学生,高中的数学和物理基础不是很好,对原子能级的基本概念不是很清楚,对半导体PN结的形成原理掌握得不是很好,二进制数和十进制数的转换原理不清楚。因此在课堂教学中要对相关高中知识进行补充。与学生进行交流,在确认学生在听懂了前面的内容之后再进行后面的教学,因为知识讲究一个逻辑性,前面的内容学生没有搞懂,再讲后面的内容,学生也无法掌握。
2.2注意力不集中
课程的上课时间是每周三下午的5、6节课,学生状态不好,大部分学生在听课过程中容易困倦。教师在上课的过程中要走下讲台,调动学生的学习积极性。要注意课程纪律的把控,遇到有睡觉的同学要进行提醒。
2.3电子设备干扰
电子设备的普及导致部分学生带手机和PAD上课,干扰了部分学生的听课效果。学生带手机进课堂,无法集中精力学习。手机对学生有着不同程度的负面影响。学生的自制力较差,一旦带了手机就控制不住自己。学生在上课期间QQ聊天、玩游戏、发短信息所带来的声响将直接影响教师授课的质量。经过实际调研,学生很少用手机软件来进行学习。手机更多的是用于同学之间联系、上网闲聊、玩游戏、听音乐等。因此,教师要把课上得精彩,与学生进行互动,让学生跟着教师的节奏走,这样学生无暇去玩手机。
2.4成绩评定标准模糊
学生对平时成绩的构成不清楚,觉得听与不听一个样,只要来到班级点名点到就能拿到平时成绩。学生来到课程只是凑个人数,并不关心教师的教学内容。因此,要细化平时成绩,将课堂提问纳入平时成绩。积极回答问题的同学会得到更高的平时成绩。
3课堂气氛活跃方法
针对课堂气氛沉闷的原因,对授课过程做了相应的调整。在教学方法上,坚持以“学生为本位”、以“能力为核心”的职业教育理念,通过实施多种教学方法,教学效果有了改进,学生的听课积极性得到了提高。下面结合实际教学中的部分案例,谈下如何改善课堂教学。
3.1沟通情感法
课堂上教师的感情主要流露在语言、神态、手势等方面。专科学生可以说是高考中的失败者,本身就带有高中阶段的一些不良学习习惯,如果教师一味地批评,会导致学生的逆反心理,更加不愿意学习,进而放弃自己,沉迷于网络和游戏。有经验的教师都很注意满怀激情,进入角色,带动课堂气氛。同时教师要幽默风趣,在教学的过程中穿插一些知识典故、笑话和时事新闻,也能吸引学生的注意力。此外,利用课前时间或课后时间和学生交谈,了解学生的学习状态,进行有针对性的指导。教师采用简短的攻心战术,以加深感情沟通。一般来说,学生喜欢一位教师,就会喜欢这位教师所讲授的内容。反之,如果学生不喜欢授课教师,他很难从心理上接受课堂教学内容。所以与学生的沟通交流比课堂上的说教更有用处,因为在校的学生是大学生,已经成年,有着自己的独立思维,喜欢平等的交流,不喜欢居高临下的说教。教师与学生要打成一片,成为朋友,这样更有利于课堂教学的开展。
3.2挑起矛盾法
矛盾是打开学生思维大门的钥匙。有了矛盾,才能激发学生思考的兴趣。这里所说的矛盾,通俗地说就是学习中的疑惑和不解。对这些疑惑和不解,教师要根据学生的解开能力一层一层地逐步挑起,也可由学生自己挑起,教师再有选择地交给学生。这好比平静的水面投入一颗石子,学生思考、争辩、究底的兴趣被激发起来了。
3.3激励竞争法
(1)教学内容:复结学习过的内容。(2)教学过程:①在幻灯片上显示出:“为了庆祝新年的到来,该节课最后设置有奖问答,5个问题全答对者可以获得教师送出的神秘纪念品。”②逐次显示出5个问题。第一，光纤通信的概念？第二，光纤的结构和分类？第三，光与物质的作用方式？第四，我们学过的无源光器件有哪些？(说出5种)第五，SDH网元有哪些？③选出一位成绩较好的,预计5个问题能够全部回答上来的同学回答问题。(3)教学效果:同学们的情绪被调动起来,为了保证纪念品能正常送出,教师最后选择了一位平时学习比较认真的同学回答问题。第一、第二个问题难度一般,所以学生迅速回答出来,第三个问题有点难度,学生采取了场外求助,在另一位同学的帮助下也回答上来了,第四个问题,每位同学至少可以说出一种无源光器件,因此在全班的提示下也回答上来了。最后一个问题比较简单,全班同学都回答上来了,在送出纪念品的那一刻,全班的课堂气氛达到高潮,获得了良好的教学效果。
4结语
教无定法,无论采用什么方法,其目的都在于激发学生的学习兴趣,点燃他们智慧的火花,让他们积极地、主动地学习。当然,各种方法并不是孤立的,而是相互联系的。在实际的教学中应当是随机应变的灵活运用各种方法。盲目的、随心所欲的、游离于教学内容之外的方法,教学效果将适得其反。
参考文献
[1]姚利民.高校教学方法研究述评[J].大学教育科学,2010(1):21.
[2]李娜.高校教学方法探讨[J].中国科技创新导报,2011(23):176.
