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光纖通信課程教學(xué)與教法研究論文
分析了光纖通信的現(xiàn)狀和課程教學(xué)中存在的問題，提出了四點(diǎn)改革思路：實(shí)時(shí)更新講授內(nèi)容，與最新的理論發(fā)展和應(yīng)用前沿相結(jié)合;利用多媒體動(dòng)態(tài)展示光纖通信原理;結(jié)合記憶心理學(xué)嘗試教法改革;同步實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其中前三點(diǎn)已在近年的教學(xué)中實(shí)驗(yàn)、實(shí)施，其中結(jié)合記憶心理學(xué)的教法改革成果最為明顯。
光纖通信正在日益改變著人們的生活，是國(guó)家“十二五”期間的重點(diǎn)工程，未來社會(huì)對(duì)光纖通信專業(yè)技術(shù)人才會(huì)有非常大的需求。住建部已要求住宅建設(shè)、電信運(yùn)營(yíng)、工程設(shè)計(jì)、施工圖審查、施工、監(jiān)理等單位執(zhí)行光纖到戶的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[1-2]。
在光纖通信方向的通信工程人才培養(yǎng)中，要求學(xué)生具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，滿足專業(yè)應(yīng)用需要，又要具有與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用相適應(yīng)的動(dòng)手力，使學(xué)生在校期間就具有現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)踐的能達(dá)到光纖通信工程師的理論和操作水平。當(dāng)前，電子科技大學(xué)精品課“光纖通信”，華北電力大學(xué)電子與通信工程省級(jí)精品課程“光纖通信原理”，山東理工大學(xué)精品課程“光纖通信”，燕山大學(xué)精品課程“光纖通信”也都非常重視理論與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[3-5]。
結(jié)合本校情況，《光纖通信》課程是通信工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、物理學(xué)專業(yè)的選修課，同時(shí)也是全校的公共通識(shí)選修課程。該課程的具體培養(yǎng)要求是：通過本課程對(duì)光纖通信基本原理、光收發(fā)信機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行闡述和講解，使學(xué)生掌握光纖通信的基本概念，熟悉光發(fā)信機(jī)、中繼器、光收信機(jī)及光器件的工作原理，掌握光纖通信網(wǎng)絡(luò)工作原理和通信網(wǎng)設(shè)計(jì)基本方法。另外，光纖通信技術(shù)涉及的知識(shí)面廣，如數(shù)字通信、電磁場(chǎng)和物理光學(xué)等概念較多，故在學(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)生應(yīng)先修物理、電磁場(chǎng)與電磁波和數(shù)字通信等課程，為本課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
由此可見，《光纖通信》課程既需要非常注重理論課程的講授，又需要注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)。采用精準(zhǔn)有效的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，進(jìn)一步系統(tǒng)地設(shè)計(jì)《光纖通信》課程教學(xué)與教法研究，對(duì)提高本校學(xué)生的相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備，跟上光纖通信技術(shù)的發(fā)展步伐，具有重要意義。本論文正是基于這一思想，在教學(xué)與教法研究上提出了四點(diǎn)新的方法和建議，為我校的精品課程建設(shè)打好基礎(chǔ)。
一、講授內(nèi)容的實(shí)時(shí)更新，與最新的理論發(fā)展和應(yīng)用前沿相結(jié)合
光纖通信技術(shù)承載的信息量巨大，傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)種類繁多。無論是其相關(guān)理論，還是使用設(shè)備，都發(fā)展迅速、更新很快�！豆饫w通信》課程也要在理論和與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方面進(jìn)行不斷跟進(jìn)前沿。這個(gè)可以從三個(gè)方面進(jìn)行提高跟進(jìn)：第一，在理論方面，及時(shí)跟進(jìn)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r，針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)的光纖通信相關(guān)的專業(yè)學(xué)術(shù)會(huì)議，例如參加亞洲光纖通信與光電國(guó)際會(huì)議及博覽會(huì)以及中國(guó)電子學(xué)會(huì)通信學(xué)分會(huì)、中國(guó)通信學(xué)會(huì)光通信專業(yè)委員會(huì)和中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦的全國(guó)第四次光纖通信學(xué)術(shù)會(huì)議，進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，對(duì)較為前沿的理論突破進(jìn)行了解，并適當(dāng)讓學(xué)生收集和了解這方面的信息。第二，在實(shí)踐方面，緊跟形勢(shì)，掌握當(dāng)前進(jìn)行的較為典型的工程動(dòng)態(tài)，了解光纖通信國(guó)際/國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂及更新。要求學(xué)生能了解光纖通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀、光纜路由和邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立初步的感性認(rèn)識(shí)。第三，尤為重要的是，讓學(xué)生定期查閱光纖通信有源器件、無源器件以及光網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)文獻(xiàn);培養(yǎng)學(xué)生能夠自己動(dòng)手查閱相關(guān)書籍和自主學(xué)習(xí)科研方面的能力，以期學(xué)生在以后的生涯中能夠自我前行。
二、內(nèi)容的表達(dá)方法的改進(jìn)：用多媒體表達(dá)原理的動(dòng)態(tài)過程
《光纖通信》課程的學(xué)習(xí)中首先要求學(xué)生對(duì)光纖通信鏈路有全面的認(rèn)識(shí)，如圖1所示。
光纖通信鏈路中各個(gè)組成部分信息量大，并與實(shí)際結(jié)合緊密，經(jīng)常需要大量的細(xì)節(jié)圖片來顯示現(xiàn)場(chǎng)情況和課程內(nèi)容的內(nèi)在邏輯，甚至要提供通信運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)過程。也因此，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，也必須更多地利用多媒體手段。并且表現(xiàn)形式也不能僅僅將多媒體的工具簡(jiǎn)單羅列，還必須針對(duì)課程的內(nèi)容采取恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)方式，究竟是圖片，還是音頻或者視頻，而是根據(jù)具體的內(nèi)容，采用合適的方法表達(dá)內(nèi)容的本質(zhì)。比如光纖通信鏈路中，光波能夠作為高頻信號(hào)的載波這一特性的講解，首先要了解光波是一種高頻振蕩的電磁波，需要借助動(dòng)畫來描述，然后再討論載波的調(diào)制，需要畫圖解釋，這些均是傳統(tǒng)板書教學(xué)難以完成或者說需要花費(fèi)過多時(shí)間敘述、描寫的，借助多媒體動(dòng)畫可以生動(dòng)、形象、快速地完成講解，并且學(xué)生可以獲得直觀的感受;再如構(gòu)成光纖通信鏈路的中繼器其中必不可少的摻鉺光纖放大器，其工作原理涉及激光原理、摻鉺光纖最佳長(zhǎng)度的計(jì)算，這時(shí)如果仍然采用傳統(tǒng)的方式，或者簡(jiǎn)單的多媒體羅列教學(xué)，對(duì)學(xué)生而言視覺沖擊效果太弱，因此在教學(xué)中可以采用板書教學(xué)，對(duì)公式講解、結(jié)合多媒體動(dòng)畫，展現(xiàn)摻鉺光纖放大器工作的原理。板書時(shí)給學(xué)生一定的思考空間，多媒體給出具體直觀的動(dòng)態(tài)工作過程，起到強(qiáng)化記憶、增強(qiáng)理解的作用。
三、結(jié)合記憶心理學(xué)，改進(jìn)教法
一直以來，尤其是最近一段時(shí)間，我們都在思考一個(gè)問題，是什么導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)完成了記憶、理解、掌握、能夠運(yùn)用的呢?教師能幫助學(xué)生記憶什么嗎?答案是不能，很無奈但是很真實(shí)!我們能做的是講一堂課、若干知識(shí)點(diǎn)呈現(xiàn)在學(xué)生面前!針對(duì)這種呈現(xiàn)我們與一本書、一段視頻的作用類似，那么我們真的無能為力嗎(在幫助學(xué)生記憶方面)?當(dāng)然不是，我們?cè)诔尸F(xiàn)課程過程中與學(xué)生是有交流、有互動(dòng)的，那么正是這種互動(dòng)，可以加深學(xué)生的記憶，能夠?qū)⒈粍?dòng)的聽或者看，轉(zhuǎn)換成積極的思考，這才是教與學(xué)中的關(guān)鍵!根據(jù)記憶的類型[6]，針對(duì)知識(shí)傳授記憶有形象記憶型、抽象記憶型、情緒記憶型，課堂教學(xué)以抽象記憶為主，但是形象記憶，情緒記憶是不容忽視的，而且是非常重要的輔助手段，因此生動(dòng)的例子、新鮮的實(shí)事都是與學(xué)生互動(dòng)，幫助抽象記憶的好方法。如何能夠?qū)W(xué)生的思路不著痕跡地帶著進(jìn)入思考，這里給出了一種教法的嘗試——重點(diǎn)提問，團(tuán)隊(duì)討論。
所有課堂內(nèi)容，圍繞提問為重點(diǎn)，進(jìn)行提現(xiàn)。具體做法是每節(jié)課提前5分鐘將上一節(jié)講授的需掌握的重點(diǎn)內(nèi)容在黑板上列出，上課鈴聲響起，學(xué)生自由選擇問題回答，板書作答，其余同學(xué)共同批改每道題。學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)(上課之前的5分鐘)對(duì)上一節(jié)課講授內(nèi)容有所回顧，板書作答加強(qiáng)抽象記憶，同時(shí)在批改其他同學(xué)的回答時(shí)糾正自己的理解錯(cuò)誤(形象記憶)。全班同學(xué)對(duì)其進(jìn)行批改(全班同學(xué)在共同糾錯(cuò)的同時(shí)完成了團(tuán)隊(duì)討論)，作答的學(xué)生感受情緒記憶，知識(shí)內(nèi)化過程加強(qiáng)，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)化過程中可能出現(xiàn)的理解錯(cuò)誤加以糾正。每節(jié)課之前板書提問，直接解決學(xué)生理解過程中的偏差，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)解決，發(fā)動(dòng)學(xué)生參與批改問題，從多角度鼓勵(lì)學(xué)生思考，加深知識(shí)的理解。課前提問與平時(shí)成績(jī)掛鉤，學(xué)生參與非常積極，其強(qiáng)化記憶的效果在試卷考題中有明顯的體現(xiàn)!
四、實(shí)際動(dòng)手應(yīng)用與理論教學(xué)相結(jié)合
當(dāng)前針對(duì)實(shí)際動(dòng)手應(yīng)用存在三方面的不足，一是設(shè)備價(jià)格高，更新快，沒有足夠的設(shè)備;二是實(shí)際動(dòng)手的內(nèi)容太簡(jiǎn)單，不能反映或者提高水平。三是實(shí)際操作時(shí)間較長(zhǎng)，進(jìn)程把控較難，且容易出現(xiàn)問題。也正是因此，很多專業(yè)學(xué)生存在理論的夸夸其談，實(shí)踐侏儒的現(xiàn)象。即便現(xiàn)有的通信工程專業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)已開設(shè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，但是存在的問題是理論課與實(shí)驗(yàn)課脫節(jié)，有的同學(xué)是沒上理論課，先做完了實(shí)驗(yàn)，有的同學(xué)是理論課學(xué)習(xí)完成很長(zhǎng)時(shí)間才上實(shí)驗(yàn)課。
這里給出以下三個(gè)改進(jìn)意見：一是改進(jìn)時(shí)間安排，當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)課與理論課是獨(dú)立的兩門課程，因此在時(shí)間的安排上出現(xiàn)了脫節(jié)現(xiàn)象，這里建議，將兩門課程在不減少學(xué)時(shí)的情況下合并為一門課程，統(tǒng)一安排時(shí)間，將實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間安排，配合理論課的時(shí)間。而現(xiàn)有的物理學(xué)專業(yè)與通識(shí)選修課程未設(shè)置實(shí)驗(yàn)課，建議加開設(shè)1～2個(gè)實(shí)驗(yàn)，或者采用模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)。二是增加和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材的投入或者和其他的教學(xué)單位和工程單位相結(jié)合，讓學(xué)生能夠及時(shí)熟悉前沿的設(shè)備和相關(guān)的操作。三是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，針對(duì)理論內(nèi)容和最新設(shè)備經(jīng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)的更新。甚至由同學(xué)自主提出需要增加的部分。這也可以通過第二點(diǎn)，通過和其他單位的合作來實(shí)現(xiàn)。
綜上所述，本項(xiàng)目在教學(xué)教法上提出了幾點(diǎn)改革想法，將繼續(xù)在教學(xué)內(nèi)容實(shí)施，緊跟時(shí)代的發(fā)展，更新教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法為我校的精品課程建設(shè)打好基礎(chǔ)。
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