第３４卷第４期 电气电子教学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＥＥ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１２ ２０１２年８月 ‘‘ 光纤通信’’课程实验教学改革和研究 陈琳，施正一，朱武，杨俊杰 （上海电力学院计算机与信息工程学院，上海２０００９０） 摘要：光纤通信是构建现代通信网主要的传输手段之一。本文根据“光纤通信”的课程特点，对实验教学的内容和方法进行改革。通过设置实 验教学内容、实验教学方法和改革考试方式，建立以学生为主的实验教学模式，增强学生运用所学理论知识解决实际问题的能力，为培养创新 型人才打下基础。 关键词：光纤通信；教学改革；实验建设 中图分类号：Ｇ４２４．２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０６８６（２０１２）０４－００７３－０３ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｒｅｆｏｒｍ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｕｒｓｅ ＣＨＥＮ Ｌｉｎ，ＳＨＩ Ｚｈｅｎｇ－ｙｉ，ＺＨＵ Ｗｕ，ＹＡＮＧ Ｊｕｎ－ｊｉｅ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＣｏｍｐｕ￣ｒ ａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｏｗｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｍａｉｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｅａｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｄｅｒｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｕｒｓｅ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｓ ｒｅｆｏｒｍｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｗｉｔｈ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔｓ，ｅｎｒｉｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅａｎｓ ａｎｄ ｒｅｆｏｒｍ ｔｈｅ ｅｘａｍ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｏｄｅ ｏｆ ｇｉｖｉｎｇ ｐｒｉｏｒｉｔｙ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔ ｉｓ ｂｕｉｌｔ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｎｄ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｓｔｕｄｅｎｔ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ “光纤通信”是我校面向通信工程、光电信息工 程专业本科生开设的一门重要的专业主干课程，也 作为电子信息等信息类专业本科生的选修课程。该 课程主要讲授光纤通信的基本概念和光纤通信系统 的基本组成，为现代光纤通信系统的研究、应用和开 发奠定基础 。 入。实验设备由原来的２台套增加到１２台套，基本 上满足了学生实验的要求。但是以验证性实验为 主，缺少综合性和设计性实验。 １实验教学的改革 我校“光纤通信”课程总学时为４８学时，其中 实验学时为１０学时。具体开设的实验项目如表１ 所示，其中有三个验证性实验，一个综合性实验，而 设计性实验为四选一或四选二＿２ Ｊ。 我们取用如下的实验教学手段。 在开设“光纤通信”实验时，需要结合课程的特 点合理安排实验内容。现有的“光纤通信”实验包 括半导体激光器Ｐ．Ｉ特性测试、多模光纤衰减测试、 模拟信号光纤传输、数字光纤通信系统综合和光纤 通信网中的时分复用技术等五个实验。在实验室硬 件方面，近年学校加大了对“光纤通信”实验的投 修稿日期：２０１２．１１－２３；修回日期：２０１２－０３－０５ （１）积极采用多媒体或实物等进行教学。如光 器件部分，包括光开关、连接器和接头、光纤光栅和 基金项目：上海市教委重点课程资助项目（编号：沪教委高（２Ｏｌ１）４８号）；上海电力学院精品课程建设（编号：２０１１１１０６） 作者简介：陈朱琳（１９７８－），女，博士，讲师，主要从事通信类课程的教学和科研工作，Ｅ．ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｌｉｎｌ００８＠ｓｉｎａ．ｔｏｍ 武（１９６９・），男，博士，教授，主要从事通信类、电子类课程的教学和科研工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｊｍｚｗｚｓｙ＠１２６．ｃｏｒｎ 施正一（１９５３一），男，本科，副教授，主要从事通信类课程的教学和科研工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ａｎｊｉ．ｓｈｉ＠１６３．ｃｏｎ 杨俊杰（１９７７一），男，博士，教授，主要从事通信类课程的教学管理和科研工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｉａｍｙｊｊ＠１６３．ｃｏｍ ７４ 电气电子教学学报 第３４卷 表１ “光纤通信”课程实验所开设的项目 序号 实验项目 学时 １ 半导体激光器Ｐ－Ｉ特性测试实验 ２ ２ 多模光纤衰减测试实验 １ ３ 模拟信号光纤传输实验 １ ４ 数字光纤通信系统综合实验 ２ ５ 四种选做设计性实验 ４ 光隔离器等。在实验室没有购买上述相关光器件的 情况下，通过多媒体手段向学生展示各类光器件的 外观及应用情况，以弥补学生没有感陛认识的缺感。 （２）充分利用通信系统仿真软件，如Ｏｐｔｉｓｙｓｔｅｍ 和Ｍａｔｌａｂ。在系统仿真实验中，学生可以随意调整 波形参数等，对一个光学元器件甚至整个通信系统 进行优化设计和性能仿真，直观地模拟信息在光纤 通信系统中的整个传输过程 』。 （３）部分学有余力的学生参与了上海市大学生 科研创新基金项目和教师科研项目等。 目前“光纤通信”课程主要通过理论考试确定 学生的学科成绩。我们加大了实验成绩的比重，将 实验成绩在课程总成绩中的比重由１０％提高到 ３０％。同时不同层次的实验采用不同考评方式，如 对综合性和设计性实验，根据方案设计、实验报告和 答辩环节等方式进行综合考评 。 ２设计性实验的内容 ２．１直接检测接收机的设计 本实验在光传输系统ＯｐｔｉＳｙｓｔｅｍ仿真平台上完 成。通过使用光传输系统仿真软件，建立由伪随机 码发生器（Ｐｓｅｕｄｏ—Ｒａｎｄｏｍ Ｂｉｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、 归零码电脉冲发生器（ＮＲＺ Ｐｕｌｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、可调制 激光器（Ｌａｓｅｒ Ｍｅａｓｕｒｅｄ）、光衰减器（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａ— ｔｏｒ）和ＰＩＮ光电探测器（Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ ＰＩＮ）组成的直 接检测接收机，如图１所示。要求学生利用光谱仪 （Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ａｎａｌｙｚｅｒ）观察调制输出的光信 号，同时通过误码率分析仪（ＢＥＲ Ａｎａｌｙｚｅｒ）对原始 信号和传输解调信号的比较，以判断信号传输质量。 ２．２ ＷＤＭ系统的设计 本实验在光传输系统ＯｐｔｉＳｙｓｔｅｍ仿真平台上完 成。要求学生使用光传输系统仿真软件，搭建 ＷＤＭ系统，如图２所示。该系统由波分复用器 （ＷＤＭ）、掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ）、传输光纤链路 和光波解复用器（ＷＤＭ Ｄｅｍｕｘ）和光接收机等部分 一…一凰口－“ 图１ 直接检测光接收机框图 画＿－ －～ ＾ ． ．虱 ｆ ！ 孽 ：嚣 酝鼍：茹豫Ｌ一竺竺！ｊ— …… Ｉ－－Ｆ－－三三 Ｐ］｝嚣 秽Ｊ厂一譬 －＝－－ｒ１．１ ｒ皿１一 ：Ｊ 总＝ ・ … —— ：卜 — — 工： ｎ 一 躁 薰麓赢南 ． 嚣端ｋ 图２ ＷＤＭ系统框图 组成。要求学生自行设计搭建系统，并利用虚拟频 谱分析仪来观察输出结果，分析色散和非线性效应 等对ＷＤＭ传输系统的影响。 ２．３ ＳＤＨ光传输设备组网配置实验 该实验利用中兴通信公司的ＳＤＨ光传输设备 为实验平台，使学生可以接触到包括光传输、数据网 络和智能业务平台等方面先进的光通信技术。要求 学生对ＺＸＭＰＳ３２０传输设备的整机和单板硬件有个 大致了解，并掌握ＳＤＨ的部分测试方法；要求学生 自主完成对网元业务的设置、数据修改和监视，实现 ＳＤＨ通道保护链和二纤单向通道保护环等配置及 性能测试。 ２．４光ＯＦＤＭ通信系统的设计 将ＯＦＤＭ技术应用于光通信系统是近年的研 究热点。我院课程建设小组以参与的国家自然科学 基金项目“ＯＦＤＭ—ＰＯＮ理论与关键技术”为依托，积 极吸收学生参与科研项目。要求学生利用Ｍａｔｌａｂ 和ＯｐｔｉＳｙｓｔｅｍ软件，建立相应的ＯＦＤＭ系统模型；并 利用实验室现有的仪器设备和仿真软件，搭建简单 的光ＯＦＤＭ单模光纤通信系统。 ３ 结语 通过对“光纤通信”实验教学内容、手段和考核 方式的改革，学生的实验效果和质量明显提升。在 今后“光纤通信”教学过程中，只有进一步突出工程 应用实践、强化创新培养特色，不断提高学生的学习 兴趣、激发学生的学习主动性，才能达到培养高素质 通信专业人才的目的。 （下接第７７页） 第４期 陈锦富，葛志强，陈静，贺祺，赵珍华：本科毕业设计选题分配和管理的算法设计 核时，可以从系统中调出选择该课题学生的学习成 系统的满意度达到９０％。说明了本选题系统在管 理员层面的实用性，管理员不必费很多的功夫去解 绩信息，从主观上选择一个教师认为适合的学生。 如果教师不进行主观选择，系统会自动选择优先级 最高的学生得到该课题。 上述的三个选题算法（２００７级、２００８级及本算 法）都选择一个３０人的行政班进行算法的效果分 析。分析角度是从学生、教师和系统管理员展开，分 别对３０个学生、相应的课题教师以及系统管理员展 开满意度调查。对学生和教师的调查结果如图２和 图３所示。 决学生选不到课题，也不须催促学生结题等工作。 ５ 结语 本选题算法的执行效率要比传统选题算法更 高。采用本选题算法进行毕业设计选题时，系统首 先会根据学生在校专业课成绩、个人能力和兴趣爱 好从系统中筛选出适合该学生选择的课题。学生从 系统筛选的课题中选题的话就比较简单了，因为这 些课题都是在自身能力范围内并且是有兴趣的课 蓁￡一０７级 ６０ｑ６ ０８级 本算法 三三意 －很满意 Ｕ一般满意 －不满意 题，这相对于把所有的课题都阅读分析一遍而言，效 率会更高。 此外，由于本选题算法限定了学生在比较适合 自己的范围内进行选题，一些相对比较好做或比较 图２学生满意度 ５０％ 抢手的题目就不易发生抢选现象，也不会导致专业 能力比较差的学生选不上课题。可见，本选题算法 在整个毕业设计的选题工作中有效地缩短整个毕业 设计选题工作所用的时间，为高校毕业设计选题工 作开拓了一种新思路。 ４０％ ３０％ ２０％ １Ｏ％ Ｏ％ 参考文献： ［１］陈明军，何通能，胡轶．毕业设计存在的问题及对策［Ｊ］．南 京：电气电子教学学报，２００５（２７）：１０８－１１０ ［２］徐志江，王燕，孟利民．本科毕业设计管理及问题分析［Ｊ］． 北京：计算机教育，２０１Ｉ（１７）：１６—１８ ［３］李幼立．基于ＡＳＰ．ＮＥＴ的毕业设计选题系统构建［Ｊ］．太原： 科技情报开发与经济，２００４（２０）：８８－８９ ［４］ 黄家骏，郭兵．抓好毕业设计环节提高毕业设计质量［Ｊ］．太 原：华北工学院学报，２０１１（２８）：３８３－３８４ ［５］杨帆．本科毕业设计教学模式创新研究［Ｊ］．北京：计算机教 育，２０１０（２２）：７８－８１ Ｏ７级 ０８级 本算法 图３教师满意度 （１）从图２学生满意度调查结果可以看出，采 用本选题算法得到的结果显示，很满意的学生已经 超过了半数，不满意的学生仅为１０％。 （２）从图３中的教师满意度可以看出，在采用 了本选题算法之后，教师对于选题系统评价很满意 的人数明显增加。说明学生可以选到自己能够胜任 的课题，这样教师的工作就会顺利许多。 （３）调查发现，系统管理员对于毕业设计选题 （上接第７４页陈参考文献： 琳等文） 重庆：重庆邮电大学学报（社会科学版），２００７，（Ｂ０６）：１８３一 ｌ８６ ［１］刘增基．光纤通信（第２版）［Ｍ］．西安：西安电子科技大学出 版社，２００８ ［４］ 李书旗，朱昌平，陈小刚．光纤通信实验教学的改革与探索 ［Ｊ］．北京：中国电力教育，２０１０，（３６）：１３２－１３３ ［５］ 黄永清，陈雪，李蔚等．“光纤通信原理”课程的教学改革［Ｊ］． 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