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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狀和課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出了四點(diǎn)改革思路：實(shí)時(shí)更新講授內容，與最新的理論發(fā)展和應用前沿相結合;利用多媒體動(dòng)態(tài)展示光纖通信原理;結合記憶心理學(xué)嘗試教法改革;同步實(shí)驗教學(xué)與實(shí)驗教學(xué)。其中前三點(diǎn)已在近年的教學(xué)中實(shí)驗、實(shí)施，其中結合記憶心理學(xué)的教法改革成果最為明顯。
光纖通信正在日益改變著(zhù)人們的生活，是國家“十二五”期間的重點(diǎn)工程，未來(lái)社會(huì )對光纖通信專(zhuān)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、電信運營(yíng)、工程設計、施工圖審查、施工、監理等單位執行光纖到戶(hù)的國家標準[1-2]。
在光纖通信方向的通信工程人才培養中，要求學(xué)生具備扎實(shí)的理論基礎，滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)應用需要，又要具有與現場(chǎng)實(shí)際應用相適應的動(dòng)手力，使學(xué)生在校期間就具有現場(chǎng)操作實(shí)踐的能達到光纖通信工程師的理論和操作水平。當前，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)驗的結合[3-5]。
結合本校情況，《光纖通信》課程是通信工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)、物理學(xué)專(zhuān)業(yè)的選修課，同時(shí)也是全校的公共通識選修課程。該課程的具體培養要求是：通過(guò)本課程對光纖通信基本原理、光收發(fā)信機、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、中繼器、光收信機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)設計基本方法。另外，光纖通信技術(shù)涉及的知識面廣，如數字通信、電磁場(chǎng)和物理光學(xué)等概念較多，故在學(xué)習本課程之前，學(xué)生應先修物理、電磁場(chǎng)與電磁波和數字通信等課程，為本課程的學(xué)習打下基礎。
由此可見(jiàn)，《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)驗教學(xué)。采用精準有效的理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)相結合的教學(xué)方式，進(jìn)一步系統地設計《光纖通信》課程教學(xué)與教法研究，對提高本校學(xué)生的相關(guān)知識儲備，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打好基礎。
一、講授內容的實(shí)時(shí)更新，與最新的理論發(fā)展和應用前沿相結合
光纖通信技術(shù)承載的信息量巨大，傳輸的業(yè)務(wù)種類(lèi)繁多。無(wú)論是其相關(guān)理論，還是使用設備，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場(chǎng)應用方面進(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)當前的發(fā)展狀況，針對當前國內的光纖通信相關(guān)的專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)會(huì )議，例如參加亞洲光纖通信與光電國際會(huì )議及博覽會(huì )以及中國電子學(xué)會(huì )通信學(xué)分會(huì )、中國通信學(xué)會(huì )光通信專(zhuān)業(yè)委員會(huì )和中國光學(xué)學(xué)會(huì )聯(lián)合主辦的全國第四次光纖通信學(xué)術(shù)會(huì )議，進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，對較為前沿的理論突破進(jìn)行了解，并適當讓學(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，掌握當前進(jìn)行的較為典型的工程動(dòng)態(tài)，了解光纖通信國際/國家行業(yè)標準的修訂及更新。要求學(xué)生能了解光纖通信網(wǎng)絡(luò )現狀、光纜路由和邏輯拓撲結構，建立初步的感性認識。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(wú)源器件以及光網(wǎng)絡(luò )的相關(guān)文獻;培養學(xué)生能夠自己動(dòng)手查閱相關(guān)書(shū)籍和自主學(xué)習科研方面的能力，以期學(xué)生在以后的生涯中能夠自我前行。
二、內容的表達方法的改進(jìn)：用多媒體表達原理的動(dòng)態(tài)過(guò)程
《光纖通信》課程的學(xué)習中首先要求學(xué)生對光纖通信鏈路有全面的認識，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)際結合緊密，經(jīng)常需要大量的細節圖片來(lái)顯示現場(chǎng)情況和課程內容的內在邏輯，甚至要提供通信運行中的動(dòng)態(tài)過(guò)程。也因此，在傳統的教學(xué)中，也必須更多地利用多媒體手段。并且表現形式也不能僅僅將多媒體的工具簡(jiǎn)單羅列，還必須針對課程的內容采取恰當的表達方式，究竟是圖片，還是音頻或者視頻，而是根據具體的內容，采用合適的方法表達內容的本質(zhì)。比如光纖通信鏈路中，光波能夠作為高頻信號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(huà)來(lái)描述，然后再討論載波的調制，需要畫(huà)圖解釋?zhuān)@些均是傳統板書(shū)教學(xué)難以完成或者說(shuō)需要花費過(guò)多時(shí)間敘述、描寫(xiě)的，借助多媒體動(dòng)畫(huà)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(guān)的感受;再如構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(cháng)度的計算，這時(shí)如果仍然采用傳統的方式，或者簡(jiǎn)單的多媒體羅列教學(xué)，對學(xué)生而言視覺(jué)沖擊效果太弱，因此在教學(xué)中可以采用板書(shū)教學(xué)，對公式講解、結合多媒體動(dòng)畫(huà)，展現摻鉺光纖放大器工作的原理。板書(shū)時(shí)給學(xué)生一定的思考空間，多媒體給出具體直觀(guān)的動(dòng)態(tài)工作過(guò)程，起到強化記憶、增強理解的作用。
三、結合記憶心理學(xué)，改進(jìn)教法
一直以來(lái)，尤其是最近一段時(shí)間，我們都在思考一個(gè)問(wèn)題，是什么導致學(xué)生對知識點(diǎn)完成了記憶、理解、掌握、能夠運用的呢?教師能幫助學(xué)生記憶什么嗎?答案是不能，很無(wú)奈但是很真實(shí)!我們能做的是講一堂課、若干知識點(diǎn)呈現在學(xué)生面前!針對這種呈現我們與一本書(shū)、一段視頻的作用類(lèi)似，那么我們真的無(wú)能為力嗎(在幫助學(xué)生記憶方面)?當然不是，我們在呈現課程過(guò)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，能夠將被動(dòng)的聽(tīng)或者看，轉換成積極的思考，這才是教與學(xué)中的關(guān)鍵!根據記憶的類(lèi)型[6]，針對知識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。如何能夠將學(xué)生的思路不著(zhù)痕跡地帶著(zhù)進(jìn)入思考，這里給出了一種教法的嘗試——重點(diǎn)提問(wèn)，團隊討論。
所有課堂內容，圍繞提問(wèn)為重點(diǎn)，進(jìn)行提現。具體做法是每節課提前5分鐘將上一節講授的需掌握的重點(diǎn)內容在黑板上列出，上課鈴聲響起，學(xué)生自由選擇問(wèn)題回答，板書(shū)作答，其余同學(xué)共同批改每道題。學(xué)生在短時(shí)間內(上課之前的5分鐘)對上一節課講授內容有所回顧，板書(shū)作答加強抽象記憶，同時(shí)在批改其他同學(xué)的回答時(shí)糾正自己的理解錯誤(形象記憶)。全班同學(xué)對其進(jìn)行批改(全班同學(xué)在共同糾錯的同時(shí)完成了團隊討論)，作答的學(xué)生感受情緒記憶，知識內化過(guò)程加強，能夠將轉化過(guò)程中可能出現的理解錯誤加以糾正。每節課之前板書(shū)提問(wèn)，直接解決學(xué)生理解過(guò)程中的偏差，及時(shí)發(fā)現，及時(shí)解決，發(fā)動(dòng)學(xué)生參與批改問(wèn)題，從多角度鼓勵學(xué)生思考，加深知識的理解。課前提問(wèn)與平時(shí)成績(jì)掛鉤，學(xué)生參與非常積極，其強化記憶的效果在試卷考題中有明顯的體現!
四、實(shí)際動(dòng)手應用與理論教學(xué)相結合
當前針對實(shí)際動(dòng)手應用存在三方面的不足，一是設備價(jià)格高，更新快，沒(méi)有足夠的設備;二是實(shí)際動(dòng)手的內容太簡(jiǎn)單，不能反映或者提高水平。三是實(shí)際操作時(shí)間較長(cháng)，進(jìn)程把控較難，且容易出現問(wèn)題。也正是因此，很多專(zhuān)業(yè)學(xué)生存在理論的夸夸其談，實(shí)踐侏儒的現象。即便現有的通信工程專(zhuān)業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)已開(kāi)設專(zhuān)業(yè)實(shí)驗，但是存在的問(wèn)題是理論課與實(shí)驗課脫節，有的同學(xué)是沒(méi)上理論課，先做完了實(shí)驗，有的同學(xué)是理論課學(xué)習完成很長(cháng)時(shí)間才上實(shí)驗課。
這里給出以下三個(gè)改進(jìn)意見(jiàn)：一是改進(jìn)時(shí)間安排，當前的實(shí)驗課與理論課是獨立的兩門(mén)課程，因此在時(shí)間的安排上出現了脫節現象，這里建議，將兩門(mén)課程在不減少學(xué)時(shí)的情況下合并為一門(mén)課程，統一安排時(shí)間，將實(shí)驗課的時(shí)間安排，配合理論課的時(shí)間。而現有的物理學(xué)專(zhuān)業(yè)與通識選修課程未設置實(shí)驗課，建議加開(kāi)設1～2個(gè)實(shí)驗，或者采用模擬實(shí)驗進(jìn)行教學(xué)。二是增加和改進(jìn)實(shí)驗器材的投入或者和其他的教學(xué)單位和工程單位相結合，讓學(xué)生能夠及時(shí)熟悉前沿的設備和相關(guān)的操作。三是實(shí)驗內容的設計和改進(jìn)，針對理論內容和最新設備經(jīng)實(shí)驗內容進(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(guò)第二點(diǎn)，通過(guò)和其他單位的合作來(lái)實(shí)現。
綜上所述，本項目在教學(xué)教法上提出了幾點(diǎn)改革想法，將繼續在教學(xué)內容實(shí)施，緊跟時(shí)代的發(fā)展，更新教學(xué)內容，改革教學(xué)方法為我校的精品課程建設打好基礎。
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