单位文秘网 2021-10-07 08:11:28 点击: 次
摘要:本文针对光纤通信实验教学中存在的一些问题,通过硬件设备的购置、“五环”实验过程的规范管理、“三层次”实验内容的合理配置等改革措施,扭转了过去“实验设备少、实验项目及内容少、实验过程乱、教学效果差”的弊端,改善了实验教学效果,提高了实验教学质量,并为以后的实验教学提出了几点建议。
关键词:光纤通信;实验教学;教学质量
作者简介:李书旗(1965-),男,江苏常州人,河海大学常州校区计算机与信息学院,实验师,主要研究方向:实践教学与研究;朱昌平(1957-),男,湖北荆门人,河海大学常州校区计算机与信息学院,教授,工学博士,主要研究方向:通信电路与声学技术。(江苏 常州 213022)
基金项目:本文系教育部教指委资助项目(项目编号:C0911)、河海大学常州校区教学改革课题(课题编号:XEX/09A004-40)的研究成果。
“光纤通信”课程既是通信专业学生的必修课又是其他电类专业的选修课,该课程的实验环节是该课程重要的实践性教学环节。然而,随着光纤通信的新理论和新技术不断产生和发展,以往的实验教学方法已经不适合现代教育发展的步伐,加上目前使用的实验设备陈旧、实验内容老化等原因,导致了学生普遍不重视实验教学,甚至实验缺课的现象的出现,严重影响了正常的实验教学,从而导致了实验教学质量严重下降的后果。为了提高光纤实验教学质量,巩固光纤通信的理论知识,提高学生的实践动手能力、创新意识水平,[1]通过对光纤通信实验室的软硬件进行了一系列的改革,扭转了过去“少、乱、差”(即仪器设备、实验项目类型单一,实验教学过程乱,实验教学效果差)的局面,提高了光纤通信的实验教学质量。
一、硬件平台的建设是实验教学改革的基础
“工欲善其事,必先利其器”,实验教学硬件平台的优劣既是实验教学效果好坏的前提,也是这次光纤实验教学改革成功与否的根基。
1.目前状况
目前光纤通信实验室的主要设备是10年前生产的通用实验箱,因为购买时间早、数量少,而且是该实验箱的第一代产品,实验设备已远远落后于当前技术。另外,在现有的15组设备中已经有7组均存在这样或那样的问题,远不能达到实验项目一人一组的要求,而且有些实验模块已不能正常使用,维修的费用也已达到了不能承受的程度,严重影响了实验教学质量。[2]
2.实验教学平台的硬件配置
根据目前实验设备状况,通过组织多名专家经过多方面论证,排除自制方案,确定由多家公司的产品经过一个多月的性能、价格比较,最终确定了某专业生产厂家的最新实验系统:有价格低、性能优的特点,并具有一定的开放性和可扩展性,能全面地满足通信专业学生对光通信设备实际操作的要求。不仅可以为开放的实验室提供必备的硬件条件和课外科技活动的平台,还可让学生开阔眼界,提高学习光纤通信技术的兴趣。切实解决了实验仪器设备“少”的问题,为培养学生的实践能力提供了坚实的硬件保障。
二、软件建设是实验教学改革的关键
高质量地完成实验教学,除了要求有先进合理的实验硬件平台外,还要求系统性地进行实验教学内容的优化以及实验教学管理的改革,这都是实验教学软件建设中亟待解决的问题。如果说实验教学的硬件建设是靠钱就可以解决的,那么实验教学的软件建设绝不是仅靠钱就能办到的,[3]它是建立在长期的实践探究和不断总结和提高的基础之上的。
1.“三层次”[4]要求,合理增加实验项目
有硬件做基础,根据“三层次”实验教学规范,将光纤实验由原来的6个学时增加到12个学时,除了已开设的验证型实验外,还增加了综合型、研创型实验。具体做法如下。
1)基础验证型实验三个:CMI码型变换实验、光发送系统实验、光接收系统实验。
2)综合性实验二个:声音-图像双/单传输系统实验、波分复用(WDM)光纤通信系统实验。
3)可选研创性实验一个。
其中,研创性实验是指在该课程结束前,由学生参加的一些结合老师科研的,具有一定创新性的实验,[5]它是以课程设计方式进行的小课题。在老师的帮助下,主要由学生独立查阅资料,自行设计实验内容和步骤,对于出现的问题,学生自己进行分析、解决、并总结。这样的实验有利于学生复习、巩固、综合运用所学知识,培养学生的科学研究能力。[6]另外还增加了自选实验两个,要求学生在规定的开放时间内做完实验内容,彻底解决了实验学时“少”、项目“少”的问题。通过“三层次”实验项目的训练,既保证了学生实验内容的层次性,又培养了学生综合运用知识的能力和系统设计能力。
2.“五环”管理,实现实验过程的改革
为规范实验教学管理过程,使实验教学资源得到很好地发挥,确保实验教学质量的提高和教学秩序的稳定,顺利完成“三层次”实验课程教学,实验过程采用“五环过程管理办法”。[7]
(1)预习。教师在实验课程教学前布置实验项目。学生根据实验内容,通过查阅相关资料、文献,掌握光纤通信实验原理和测试方法。自己拟定实验步骤、撰写预习报告,实验预习既可避免学生在实验操作过程中的盲目与错乱,又能指引学生在实验的同时带着问题进行思考,是保证实验顺利进行,并能取得满意结果的重要步骤。
(2)操作。实验操作是整个实验过程中最重要的环节。为了提高实验效果,一般采取单人单组的方式进行。经验证明:当班级实验人数多、每组大于2人的时候,实验过程就容易出现“乱”的现象。因此,采用把全体学生编组,学生对号入座的方式,有利于老师了解每个同学的实际实验状况,便于平时成绩的记录,有利于正确评价学生的实验报告和实验表现。在整个实验操作过程中,指导教师要求学生严格遵守实验操作规程,并适当答疑解惑,由学生自己动手,独立操作,积极思考,自主分析问题、解决问题。
在学生遇到问题时,教师不要马上被动地解答学生实验中遇到的问题,而应理论或从仪器构成原理及操作方法上指导学生去仔细检查和分析故障原因。
(3)记录审签与器材检查。实验记录是做好实验报告的基础,也是实验后总结、讨论的依据。将原始数据记录下来,待教师验收后,方可切断电源及连接线,并整理实验台。
光纤通信实验的辅助器材较多,学生在教师审签实验记录后,应对照实验台上实验器材清单,将实验器材逐一恢复如初,并填好相应实验情况记录本,方可离开。
(4)报告撰写。实验报告是对实验的系统总结,是学生实验过程中如何认识问题、分析问题、解决问题能力的直接反映,是成绩考核的重要一环。撰写实验报告要求实事求是、严格规范、一丝不苟。
(5)成绩考核。光纤通信实验教学按不同层次的实验采用不同考核方式,基础实验主要从实验预习、实验操作和实验报告三个方面进行考核,分别按0.2、0.5、0.3的权重记入成绩。[8]对设计型、综合型、系统型实验,按实验选题、实验方案设计、实验报告或小论文和答辩等方式综合考核。同时,将实验成绩在“光纤通信”课程总成绩中的比重由10%提高到30%。这种考核方法虽然增加了老师的工作量,但对实验成绩的评定合理、公平、公正,有利于提高学生对实验课的重视程度。
三、今后实验教学工作的设想
为了使光纤通信实验教学取得更好的效果,在今后的工作中要进一步考虑以下几点:
1.制作实验教学课件、录像
随着计算机技术的不断发展,教学手段也应不断丰富。多媒体课件有其特有的生动与形象的特点。采用动画、声音等技术手段,让整个实验在屏幕上呈现,能让学生对实验课程充满兴趣。课前通过录像介绍每个实验的要求、要使用的实验设备、实验内容和注意事项,以及教师进行的示范操作。同学们在课后预习时也可以先观看再作准备,以便能顺利地进行实验操作,并对实验现象进行观察和思考,相信能起到事半功倍的效果。
2.使用仿真软件 [9]
光纤通信仿真软件可以对大到整个传输系统,小到一个器件进行优化设计和性能仿真,从而为光传输系统和光网络的规划、设计、优化、维护和管理提供有力的支持。Optic—Simu软件具有以下功能:(1)模块化的元器件设计,使得软件具有优秀的可扩展和升级能力,可以方便地开发并添加新的元器件;(2)网络仿真算法,能实现多种仿真功能;(3)直观实用的虚拟仪表设计,能区分显示信号与噪声,多样的分析能力。利用软件仿真平台,可以帮助学生在其他场合完成实验,既能提高学生实验的效率,又能节省教学投资费用。
3.全面开放实验室,为学生提供实践创新平台
由于学生计划实验学时有限,在规定的开放时间内,也只能安排有限的几个实验,而编入实验指导书中的其它很多实验内容,即使学生想做也没有机会。如果实验室全面开放,学生就可以根据自己的兴趣和时间自由选做实验内容,从而培养学生对科学研究的爱好,激发其学习热情。另外,针对许多学生需要实验场所开展各项国家或学校举办的科技创新活动的情况,学生可以自带课题,在老师的协助下完成课题项目。能逐步实现实验室的全开放,将会进一步增强学生的动手能力和创新意识,更好地为学生提供自由发展的平台。[10]
四、总结
通过对光纤通信实验教学的改革,学生对实验的积极性以及对实验课的重视程度得到了普遍提高,解决了过去的“少、乱、差”现象,实验教学的效果和质量明显提升,学生反映良好。当然,如何做好光纤通信的实验教学与实验教学的改革是一项长期的、复杂的任务。只有立足实际,不断探索,逐步深入,推陈出新,实验教学才能更好地适应时代发展的需要。
参考文献:
[1]谢主兰.改革实验教学培养学生的实践与创新能力[J].实验室研究与探索,2007,(6):96-97.
[2]龙青云,等.光纤通信实验教学存在的问题及其对策[J].韶关学院学报(自然科学),2007,28(9):140-142.
[3]孙捷,杨佳,任德昊.光纤通信实验教学的改革实践[J].实验技术与管理,2009,26(7):122-124.
[4]朱昌平,等.通过“三层次实验”培养学生实践创新能力[J].实验室研究与探索,2007,26(7):5-8.
[5]宋卫星.设计性实验教学过程规范化的思考与探索[J].实验技术与管理,2009,26(7):125-127,130.
[6]唐志军,席在芳,吴新开.光纤通信实验教学的探索与实践[J].实验室研究与探索,2002,27(5):101-104.
[7]朱昌平,等.通信 电子线路实验课程教学的“五环”过程管理办法[J].实验室研究与探索,2005,24(8):7-6,16.
[8]许书云.光纤通信实验教学改革研究[J].职业教育研究,2009,(9):133.
[9]徐文云.实验与仿真在光纤通信教学改革中的应用研究[J].重庆邮电大学学报(社会科学版),2007,(6):183-187.
[10]刘长宏,等.大学生实践与创新能力培养体系的研究与实践[J].实验室研究与探索,2006,(5):552-553.
(责任编辑:沈清)
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