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篇1

關鍵詞：光纖通信 實驗 OptiSystem

中圖分類號：G642.44 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（b）-0006-04

光纖通信系統(tǒng)作為國家級電信網的骨干系統(tǒng)，光纖通信技術以其獨特的優(yōu)勢成為我國發(fā)展最快的技術之一，因此“光纖通信”課程近年來一直作為我國理工科院校的重點專業(yè)課程。該課程開設的目的是使學生掌握光纖通信技術的基本原理、光纖通信系統(tǒng)的基本構成以及系統(tǒng)設計方法，了解光纖通信技術的實際應用和最新發(fā)展方向，為今后從事通信領域的工作打好必要的專業(yè)基礎[1-2]。

由于課程涉及面廣以及物理概念繁雜深奧，使學生理解起來非常困難。而且，由于光纖通信的設備器件都很昂貴，限制了國內大部分院校的實驗僅通過簡單的光纖實驗箱完成，對實驗過程中的每個器件的輸出結果無法觀察分析，導致學生對光纖傳輸系統(tǒng)并沒有一個全局的認識。目前，針對“光纖通信”的教學實踐中存在以下幾個問題：（1）概念抽象難懂，器件構造原理復雜，不適合學生融會貫通掌握知識。（2）課堂教學模式單一，不能很好地調動學生的積極性與創(chuàng)造性[3]。（3）實驗設備簡單，實驗內容涉及面窄。

目前國內研究光纖通信的主流軟件包括VPI和OptiSystem。由于VPI軟件昂貴，多用于科學研究，用于本科教學不現實。而OptiSystem是一款創(chuàng)新的光通訊系統(tǒng)模擬軟件包，它集設計、測試和優(yōu)化各種類型寬帶光網絡物理層的虛擬光連接等功能于一身，從長距離通訊系統(tǒng)到LANS和MANS都可使用。OptiSystem具有強大的模擬環(huán)境和真實的器件與系統(tǒng)的分級定義。它的性能可以通過附加的用戶器件庫和完整的界面進行擴展，而成為一系列廣泛使用的工具。全面的圖形用戶界面控制光子器件設計、器件模型和演示，巨大的有源和無源器件庫包括實際波長相關的參數[4]。

筆者將OptiSystem引入“光纖通信”教學中，以OptiSystem與課本相結合為主線，以知識構建和應用能力培養(yǎng)為重點，選擇與專業(yè)核心要素有關的基礎理論知識，用OptiSystem中的光器件理解抽象概念，用課本中的概念去指導實踐中器件的選擇。在此基礎上進行光纖通信課程的實踐教學體系的構建，將OptiSystem模擬仿真與實驗相結合，增強學生對光纖通信系統(tǒng)的正確認知能力與創(chuàng)新能力。

1 建立基于OptiSystem的概念器件化的教學方法

突出基本理論基本分析方法和知識的應用，讓學生在首次接觸該課程時，從了解生動的發(fā)展歷史入手，接|到一個開闊的視野，對所有相關課程的融會貫通，以突出“光纖通信”課程的理論性和完整的系統(tǒng)性，而不是讓其產生理論堆積的錯覺。所謂“概念器件化”就是將光器件引入基本概念的講解中，每個光器件都對應著相關參數，而這些參數對光通信系統(tǒng)的影響，可以通過設置OptiSystem中相關光器件參數改變系統(tǒng)傳輸，從而讓學生對抽象的概念有更加形象的認識。

以光纖通信課程中光纖一章為例，此章占全課程的課時最多，重要程度可見一斑。以光纖相關概念為例，課程涉及到光纖及光波導的基礎知識，光波導中模式、色散、損耗和偏振等基本概念，以及光纖的類型。這些理論是相當抽象的，傳統(tǒng)的教學無非是將一些動畫Flash與PPT相結合，觀察光線在光纖中的傳播路徑，而對于光纖的線性與非線性效應還是不能透徹理解。而OptiSystem中光纖的種類很多，引入光纖通信中的一些難懂的概念并對其進行模擬，就能將抽象的概念形象化，有助于學生的理解。以標準光纖為例，在OptiSystem中標準光纖的參數設定參數如圖1所示。

圖1（a）為標準光纖的主參數設置，其中主要包括光纖的參考波長，傳輸長度和衰減系數等。圖1（b）中為標準光纖的色散參數相關設置，主要包括群速度色散，三階色散和色散參數等。當然關于光纖的參數還有其他選項卡可以設置，常用的有偏振模選項卡和非線性選項卡等如圖1（b）所示，這里就不一一介紹了。這些參數均在“光纖通信”課程中有理論講解，但是概念非常抽象難懂。如果在OptiSystem中對這些參數進行設置與仿真，通過改變相關參數用頻譜儀觀察波形變化，可以使學生對這些概念的理解更加深入。

針對課程，筆者對所有章節(jié)所需要的相關光器件進行分類，在講授相關章節(jié)時重點進行介紹。對于第三、四章，主要介紹標準單模光纖與非線性光纖。第五章光發(fā)送機主要將LED（發(fā)光二極管）與LD（激光器）引入課程。第六章接收機主要引入PIN（光電二極管）與APD（雪崩二極管）。第七章光網絡中將引入偽隨機序列，信號發(fā)生器，波分復用器，光調制器，摻餌光纖放大器，光濾波器，光頻譜儀，電頻譜儀，誤碼分析儀等。這些有源與無源光器件的引入有利于后續(xù)實驗的設計與驗證。

2 先虛后實，先模擬后器件的分層次教學實驗體系

分層次的實踐教學模式，將實踐教學劃分為基礎認知型、綜合型和創(chuàng)新設計型3個層次。另外，由于目前 “光纖通信”課程的實驗都是基礎實驗，由于光器件的昂貴和易損特性，因此這些基礎性實驗都是通過實驗箱完成的。涉及的實驗結果都是僅僅通過示波器觀察最后的波形，結果形式單一，操作過于簡單，而且?guī)讉€實驗的內容過于基礎已經滿足不了發(fā)展迅速的光通信現狀，因此，采用低成本、更貼近實驗的OptiSystem軟件來更深入地學習“光纖通信”課程勢在必行。在傳統(tǒng)的“光纖通信”課程實驗中，由于學生對器件的不了解和操作方法不當，實驗箱上很多小器件的都被燒壞。如果在實驗前，學生能夠先使用Optisystem進行搭建與模擬仿真，就可以避免這種情況的發(fā)生。而且學生還可以通過頻譜分析儀觀察每個光器件的輸出結果，這樣有利于對結果的分析與對錯誤結果的調整，也有利于學生在實驗箱上的正確操作和對實驗結果的正確認知。此外，筆者還將在基礎實驗的基礎上增加綜合性實驗和擴展性實驗，以提高學生的綜合分析能力和實踐能力。

筆者將以一個擴展性實驗實例來說明OptiSystem引入教學實驗體系的重要性。該實例是復用信號的全光波長變換實驗如圖2。里面涉及到光纖通信的若干知識點，包括偏振復用，四波混頻，光信號調制與解調等。此系統(tǒng)采用連續(xù)激光模塊（CW laser）生成系統(tǒng)光載波，其中泵浦光CW1、CW2參數設置分別為：頻率為193.24 THz、193.2 THz（，信號光參數設置為，頻率為193.05 THz。信號光經過偏振器（Power Splitter）后成為一對正交的偏振光，調制后經偏振合束器（Polarization Combiner）合束后與兩個平行的泵浦光經耦合器耦合并送入半導體光放大器（SOA）中進行全光波長變換。

調制部分用偽隨機發(fā)生序列器（Pseudo Random Bit Sequence Generator）產生速率為2.5 Gbit/s的偽隨機比特流，比特序列輸入NRZ產生器（NRZ Pulse Generator）調制，經偏振分束器分兩路驅動MZ（Mach-Zehnder Modulator）調制器，MZ調制器消光比為30 dB，偏振合束器實現兩路MZ輸出信號的耦合。

解調部分采用光電探測器（PD，Photo Detector PIN），PD響應度設為1 A/W，暗電流設為10 nA，在經過低通濾波器在接收端觀察眼圖。

圖3（a）和（b）分別表示全光波長變換前后的頻譜圖，可以更直觀的了解四波混頻效應。圖4（a）和（b）分別表示接收端的偏振復用信的眼圖。該實驗還可以通過改變泵浦之間的間距、信號速率、泵浦與信號光之間的間距來觀察實驗結果，得到最優(yōu)化的參數。以SOA的注入電流項為例，圖5為改變SOA注入電流后，得到偏振復用信號的眼圖與誤碼率曲線。

通過這個擴展性實驗，可以利用軟件仿真的方式，更加直觀地掌握各個參數對光通信系統(tǒng)的性能影響，彌補實驗設備的局限性，開闊學生的視野與知識面同時提高學生的動手能力。

3 結語

該文將OptiSystem軟件引入光纖通信課堂，提出概念器件化的課程體系與先虛后實，先模擬后器件的分層次教學實驗體系，并利用OptiSystem設計了光纖通信實驗的一個擴展實驗，可以更加直觀地掌握各個參數對光通信系統(tǒng)的性能影響，彌補實驗設備的局限性，開闊學生的視野與知識面，同時提高學生的認知能力、動手能力。通過該文提出的教學改革與實踐，可以解決光纖通信課程中的概念抽象難懂、器件構造原理復雜、課堂教學模式單一、實驗內容涉及面窄等問題。

參考文獻

[1] 黃永清，陳雪，李蔚，等.光纖通信課程的教學改革[J].電氣電子教學學報，2010（6）：12-13.

[2] 黃震，畢衛(wèi)紅，張保軍，等.光纖通信教學實踐與總結[J].教學研究，2011，34（3）：58-59.

篇2

光纖通信課程是一門多學科交叉滲透的專業(yè)課，其內容綜合了通信、光波導和半導體光電子等相關的理論知識。本課程對本科生的培養(yǎng)要求是：通過對光纖通信的基本原理、光端機、光無源器件以及光網絡進行闡述和講解，使學生掌握光纖通信的基本概念，熟悉光有源器件、光無源器件的工作原理、特性以及光纖通信網基本設計方法，了解光纖通信技術實際應用和最新研究進展。經研究表明目前各專業(yè)光纖通信課程在授課過程中，普遍存在一下幾個方面的問題：

1.課程設置有一定缺陷。

針對通信工程專業(yè)的學生，由于數學、物理基礎相對薄弱，對課程的學習存在一定的難度。而且光纖通信課程本身與物理、材料、半導體光電子、光刻等技術知識聯系密切，很多的知識點都是建立在大量理論物理和數學模型的基礎上。如果學生對這些課程沒有一定的涉獵，對一些基本器件，如半導體器件、光檢測器等沒有一定的物理概念的理解或者接觸。那學生對光纖通信這門課程的學習將會比較困難。此外，對于通信、電子類專業(yè)，對于物理學科不重視，只學過普通物理的課程，導致學生對物理概念的理解以及物理模型的分析能力相對薄弱，造成學生在聽課或學習時感覺內容過于抽象，對一些概念和公式理解很模糊，難以真正理解理論知識，往往知其然不知其所以然。

2.教學形式以及教學模式陳舊。

光纖通信是一門應用十分廣泛的應用學科。但是在目前的教學過程中，教師更多的照本宣科，按書上的內容進行每一章節(jié)的講解，在不自覺中，學生就以為光纖通信就是一門理論課程和講解器件原理的課程，而忘記了光纖通信課程的實際應用，導致學生更多地認為這是一門與物理、數學相關的課程，特別是對于光纖傳導模式內容，學生更多的認為學習的重點是如何求解方程，而不是一門應用類的課程，導致學生認為本課程對于實踐指導的意義不大。同時，教材的更新無法和光纖通信發(fā)展的實際情況吻合，造成教材的內容過于老化，使得學生對整門課程的學習感覺乏味、枯燥，無法提高對課程的學習興趣。

3.教學內容設置有缺陷。

光纖通信課程是一門交叉學科，涉及的內容很廣泛。一般來講，由于課程教學學時的限制，不可能把所有關于光纖通信的內容以及光纖器件全部囊括。這就導致在教學內容的選擇方面存在一定的隨意性和盲目性，教師往往根據自身對課程的理解來講解，或完全依附于所選教材，導致教學的片面性、重點不突出。而對于學生來說，感覺課程的知識點過于零散和繁瑣，沒有連貫性。

4.教學方法不科學。

由于光纖通信課程涉及內容廣泛，信息量大，使得教師在授課時主要將注意力放在課堂講授和板書上。學生在上課過程中的普遍反應是缺乏課堂活力，感覺課程比較枯燥。由于課堂講授的理論性很強，使得學生不能將所學理論知識和實際應用結合起來，雖然學到了一些理論知識，但不知道這些知識用在何處、如何運用。另外，光纖通信的考試方法比較傳統(tǒng)，無法全面涵蓋課程的核心內容。針對教學中出現的上述問題，本文針對教學中出現的上述問題進行了系統(tǒng)深入的研究，提出一個比較合理的課程設置方案，而且提出一個教學模式的改革方案。

二、光纖通信課程教學改革的探索

針對目前光纖通信課程教學過程中出現的問題，結合通信工程專業(yè)的學生以及光纖通信這門學科本身的特點，我們主要從優(yōu)化課程設置、優(yōu)化教學方法、科研促進課程深化改革以及改進考核體系這四個方面進行考慮，具體的討論內容如下：

1.優(yōu)化課程設置。

光纖通信課程的應用范圍非常廣泛，很多專業(yè)都開設了光纖通信課程，但不同專業(yè)對光纖通信的要求是不一樣的，同時各專業(yè)掌握的基礎知識也差別很大。考慮到光纖通信對材料、物理、數學的要求相對較高，而光纖通信又是一門與通信息息相關的學科，因此學生在學習光纖通信課程之前，應具備一定程度的數學物理通訊基礎，使得學生在學習光纖通信課程是有一定通信背景以及數理知識。此外，由于通信工程專業(yè)是一門實用性很強的專業(yè)，我們培養(yǎng)的學生應該從事通信、電子類的工作，因此也需要開設一些專業(yè)課程（如移動通信、現代通信網概論、光網絡技術等）來強化光纖通信的運用。

2.優(yōu)化教學方法，激發(fā)學習熱情。

光纖通信是一門交叉學科，涉及學科知識比較多。因此，教學方法的優(yōu)化要從理論教學和實踐教學兩方面來考慮。理論是學好一門課的基礎，對學生充分掌握理解系統(tǒng)、器件本身的特性以及應用具有重要作用。對于學生反映比較難懂的理論，有計劃地復習和補充一些前導知識進行理論鋪墊。例如信息光學、高等數學、導波光學等知識都是本課程中要用到的重要理論。同時課堂內容的講授要特別注重思路，對于難以理解的概念采用不同的分析方法，由淺入深，由宏觀到微觀，先通過介紹器件的理論模型架構，再用嚴格的理論分析推導，說明器件工作原理、特性以及應用。由于課時的限制，想要把所有的理論內容都講深講透是不切實際的。因此，根據專業(yè)需要在課堂講授時，要抓住重點、突破難點，做到主次分明，以點蓋面，每次課只講一個重點內容。不需要所有內容都要面面俱到，在有限的時間內讓學生獲得最有價值、最重要的信息。在課堂教學中主要采用板書和多媒體相結合的授課方式。傳統(tǒng)的板書教學模式使得教學內容框架清晰、重點突出，方便理解，學生有充分的時間整理筆記，思路清晰。其缺點是信息量小、形式古板，內容缺乏生動性和形象性。因此可適時、適當、適度地引入多媒體輔助教學，其優(yōu)點是有利于提高教學質量和效果，增加上課的趣味性，而且能加快教學速度，減少教學難度，加深理解教材的深度。例如在課件中，插入一些圖片、動畫、影音等多媒體文件，除了可以幫助學生能夠形象直觀地理解專業(yè)知識、增強教學效果外，還可以增加上課的趣味性，活躍課堂氣氛，提高學生學習的興趣。實踐教學主要從課堂實踐、課后團體實踐等方面進行加強。通過課堂演示、課堂討論，強化學習效果，激發(fā)學生的思考和探索。例如借助光學仿真軟件，在課堂上直接演示光纖色散對光傳輸線路的影響，通過改變光纖長度來說明光纖色散對光信號傳輸特性的影響。另外開設實驗課，可以借助光學模擬軟件以及光纖通信實驗設備來進行光纖連接以及光學傳輸系統(tǒng)特性的操作實驗，加深學生對光纖通信系統(tǒng)的理解，提高學生學習的積極性，讓學生知道所學知識有什么用，怎么用。

3科研促進課程的深化改革。

光纖通信技術由于發(fā)展迅速快，專業(yè)知識更新快，新技術更新快，導致教材內容相對滯后。教材中現有的新技術主要包括光波分復用技術、光交換技術、光孤子技術和相干光通信、光接入網等，這些技術中有的已經相當的成熟，而且很多技術還在不斷更新，同時很多新出現的技術還沒有涉及到。為了讓學生了解光纖通信技術發(fā)展的最近前沿，可以嘗試將將最近的科技進展融入到教學方法和教學環(huán)節(jié)中，課堂上針對不同的教學內容引入最新的研究成果，一方面可以以豐富教學形式，加深學生對相關教學內容的理解，另一方面可以為學生打開一扇科研的窗口，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新能力，鼓勵和引導探索式、研究式的學習，相應的以科研推動光纖通信精品課程建設。

4改革考核體系。

閉卷考試一直是考察學生對所學知識的掌握程度的唯一方式。而這種方式往往易造成學生死記硬背，扼殺學生學習的主動性以及創(chuàng)造性。光纖通信課程的考核方式應當根據課程本身的特點以及教學要求加以重新設置，既要體現學生對基本知識的掌握能力，還要突出學生的實踐能力與創(chuàng)新能力。因此在成績考核方面應當包括基礎知識考核、實踐能力考核、創(chuàng)新能力考核等方面。基礎知識考核可通過學生對每堂課課后習題作業(yè)的完成情況來考察；實踐能力主要考核學生對光纖系統(tǒng)組建、光纖熔接、光纖損耗測量等實驗情況的考察；創(chuàng)新能力考核可通過只提出對于光纖系統(tǒng)的總體要求（傳輸容量、帶寬、響應度等），要求學生通過模擬軟件以及試驗箱進行相關的仿真實驗，同時對仿真過程中出現的問題進行分析，提出改進問題的方法，解決問題。

三、結論

篇3

1.1符合高職特色的“對口”教材欠缺

目前的各級高職院校選用的光纖通信教材，主要來自以下幾個方面：一是借用通信類重點本科院校同類教材，結合本專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求，適當刪減和增加內容而成；二是由不同高職院校專業(yè)課教師聯合出版的教材；三是使用由專業(yè)課教師編寫的講義。這些教材共同特點是：知識的系統(tǒng)性較強，內容全面，但是理論知識和技能訓練比例不當，側重理論講授，忽略技能訓練培養(yǎng)，高職教育的特征沒有從根本上體現出來。

1.2缺乏實踐理論的支持，課程內容存在不足

由于教材編寫人員缺少對行業(yè)企業(yè)的的深入調查研究，針對職業(yè)崗位或崗位群的專項能力的分析不夠細致和深入，教材內容缺少實踐理論的支撐，出現重復或脫離實際、崗位能力針對性不強等時有發(fā)生。

1.3教學方法單一

由于教材內容設置未突破重理論輕技能的限制，富有高職特色的內容結構體系難以形成，新的教學形式、教學方法、教學模式沒有充分應用，知識傳授仍未擺脫以教師為主導的羈絆。

1.4與教材內容配套的實踐內容缺失

實踐內容建設在高職教育中應占有非常重要的地位，由于各校實踐條件存在差異，實踐教學難以形成嚴格統(tǒng)一的標準，內容繁雜，教學規(guī)范性較差，實踐教學教材內容與崗位能力要求不對應，教材建設普遍不夠重視等，已成為制約高職人才培養(yǎng)的薄弱環(huán)節(jié)。

1.5傳統(tǒng)教學內容與相關職業(yè)資格

證書制度缺乏有效銜接“雙證制”是目前大多數高職院校基本要求，也是職業(yè)教育的特色所在。而目前光纖通信教學實踐教學內容不足，造成學生獲取部門頒發(fā)的職業(yè)資格證書比例較低。

二、改進思路

2.1教學內容

參照通信類相關行業(yè)技術領域的職業(yè)資格標準，改革本課程的教學內容，根據企業(yè)發(fā)展需要和完成目標職業(yè)崗位工作任務，確定本專業(yè)學生需要掌握的知識、能力、素質要求，依此選取對應的教學內容；最后由專業(yè)建設指導委員專家按照課程目標和工作任務要求，確定具體課程內容和要求。針對現有通信類教材重理論教學輕實踐訓練，重知識傳授輕教法引導的問題，本課程做了相應改革，以SDH光傳輸系統(tǒng)為例，教材的內容與實際工作情境相結合，將教學過程通過四個具體的工作情境實現。

2.2教學方式、教學方法與手段

(1)與通信企業(yè)、行業(yè)深度合作，借鑒企業(yè)、行業(yè)的培訓方法和手段，以項目為導向，以任務為驅動，形成以“崗位任務驅動型”教學方法。①教材任務模塊化的構架依據通信行業(yè)的崗位任務和職責，以具體任務模塊的形式組織教材內容，明確具體任務要求和目標。使學生獲得任務后就明白學什么，怎么學。②實訓內容分層次每門課程中的實訓內容以模塊化形式呈現，每個模塊即教學的核心。實訓的要求是步步遞進的關系，即分層。③模擬崗位職業(yè)能力形成以任務驅動的方式進行模擬崗位能力要求，以模塊任務形式分配給學習小組，小組在完成實訓操作同時提高不同成員協作能力，最后不同小組交流討論。

(2)文獻專題研究在實際教學過程中開展文獻專題研究性教學，讓學生初步掌握光纖通信的基本概念、基本理論基礎上，了解光纖通信的最新發(fā)展狀況。該方法打破了單純依靠理論授課教學方法，對其自探究學習能力的提高有很大幫助。

(3)仿真軟件學習光纖通信課程理論基礎復雜，涉及多學科內容，新知識、新技術更新快，教學中涉及數學知識難以理解等問題，利用仿真處理，則使上述問題變得直觀、簡單、形象。將Matlab軟件使用引入光纖通信教學。該軟件將課程中抽象的概念和理論用直觀的圖形演示，大大提高了學生理解和掌握課程內容的能力，提高教學效率。

2.3實驗、實訓方面

(1)校內開展的實驗。在實驗環(huán)節(jié)中，主要采取教師演示實驗，每個學生自己設計和動手實驗。實驗內容包括光纖參數的測量，光纖損耗和色散的測量，光有源和無源器件的測量等。這部分實驗覆蓋光纖通信的基本理論和基本參數，增加學生感性認識，提高學生的學習積極性(2)校外的實踐。學校定期組織師生到實訓現場實習，結合實際工作情景，加深對所學知識的理解掌握。(3)其他手段。定期組織學生積極參加技能大賽，提高學生應用所學解決問題的能力，加快學生從知識型向實用技能型的轉化。

2.4課程評價

采用行業(yè)企業(yè)專家、校內督導、同行評價及學生評價相結合的方式進行，評價如下：

(1)制定與職業(yè)能力配套的學生能力鑒定方案。采用百分制，實行“雙考”模式，即“過程考核”與“結果考核”相結合，突出對學生實踐能力考核。其中“，過程考核”占40%，“結果考核”占60%。平時考核包括：學生的職業(yè)態(tài)度、課堂答問、平時作業(yè)（含實驗報告）等。職業(yè)態(tài)度占平時成績的20%，課堂問答占平時成績的20%，平時作業(yè)占平時成績的60%。

(2)采用學生、小組和教師三方評價結合的體系。學生自評內容主要包括課堂問答、職業(yè)態(tài)度、實驗報告；小組互評和教師點評相結合；平時作業(yè)主要由教師點評。

三、結論

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關鍵詞：通信傳輸 自動保護 傳輸 系統(tǒng)

中圖分類號：TN929.11 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)06-0045-01

光纖通信是指利用光纖來傳輸攜帶信息的光波以達到通信之目的，要使光波成為攜帶信息的載體，必須對之進行調制，在接收端再把信息從光波中檢測出來。光纖自動保護系統(tǒng)是一個獨立于通信傳輸系統(tǒng)，完全建立在光纜物理鏈路上的自動保護系統(tǒng)。當工作光纖損耗增大導致通信質量下降或工作光纖發(fā)生阻斷時，系統(tǒng)能夠實時自動地將光通信傳輸系統(tǒng)從工作光纖切換至備用光纖，恢復通信，實現光纜線路的保護。

1、光纖通信自動保護系統(tǒng)結構和工作原理

1.1 光纖通信自動保護系統(tǒng)結構

光纖通信自動保護系統(tǒng)分三個層次，最上層為遠程控制中心，它統(tǒng)一管理和調度整個系統(tǒng)，中間層為監(jiān)測站，它的作用是向上與遠程控制中心通信，接收各種命令和數據，向下管理各個光保護盤，向光保護盤發(fā)送告警門限，接收光保護盤上傳的光功率，強制復位或切換光開關，最下層為光保護盤，它的作用是監(jiān)測光纖線路中光信號的功率值，并將光功率與絕對門限和相對門限比較，需要倒換光路時，控制光開關切換屯路進行倒換。

1.2 光纖通信自動保護系統(tǒng)原理

在通信建設中，光纖通信自動保護系統(tǒng)采用1：1保護方法。利用備份光纜對主路實施保護，當主路出現故障時，系統(tǒng)立即切換光開關，將工作線路倒換到各路。光纖通信自動保護系統(tǒng)保護的對象是光纖線路，它通過監(jiān)測線路中光信號的功率值，來了解通信線路是否出現斷裂故障或者光信號功率是否衰減到了無法容忍的程度。光保護盤每采集一次光功率就與告警門限值比較，根據比較結果判斷是否出現故障。告警門限根據通信系統(tǒng)實際狀況設定，包括絕對門限和相對門限。

2、光纖通信自動保護系統(tǒng)電路設計

2.1 光保護盤工作原理

光保護盤是一個典型的數據采集和控制系統(tǒng)。光保護盤的控制核心采用單片機，它負責控制器件實現對通信線路的監(jiān)控并與監(jiān)測站通信。通信光纖中的光信號由分光器分成兩路信號，一路占原信號的97％，用來完成正常的通信任務，另一路3％的光信號用于線路通信狀態(tài)的監(jiān)測。3％的光信號先經過光電轉換，成為光電流信號。此信號幅度較小，為了保證A／D轉換結果的精確性，需要利用噪聲比較小的放大電路將光電流信號放大，稱之為前置放大電路。為保證最好的轉換精度和分辨率且電壓信號不超出A／D轉換器的輸入電壓范圍，需要利用程控放大電路調整待轉換信號幅度大小。將采集到的光功率值與絕對門限比較，如果前者小于后者，則認為發(fā)生光纖斷裂故障。

2.2 光保護盤硬件電路結構

光保護盤硬件電路由單片機，信號調理電路，光開關控制電路，串行通信接口電路，時鐘和復位電路、電源電路組成。單片機是光保護盤的控制核心。系統(tǒng)所用的單片機內部帶有ADC模塊．因此可將待轉換的模擬電壓信號直接輸入到單片機中。通過計算，單片機將AD轉換結果轉換為光功率值，并與門限值比較。根據比較結果，單片機可以控制光開關控制電路切換光開關，信號調理電路的作用是保證輸入ADC模塊的模擬信號電壓在合適的范圍內。

2.3 光保護盤硬件電路設計

2.3.1 系統(tǒng)的控制核心

系統(tǒng)的控制核心PICl6F877A單片機是微芯(Microchip)公司推出的8位單片機。這種14位指令寬度的中檔單片機片內功能模塊種類齊全，組合靈活多交，價位適中，應用領域極其廣闊。采集光功率涉及到A／D轉換，此工作由A／D轉換器完成。PICl6F877A自帶IO位分辨率的A／D模塊，最多可同時接8路模擬輸入信號，可輪流對它們進行A／D轉換。A／D轉換所需的參考電壓可用單片機的工作電源電壓，對于要求較高的應用，可以在單片機引腳外接參考電壓。

2.3.2 信號調理電路

光功率采集是將光功率盡量真實地轉換為單片機能處理的數字信號的過程：先通過光電轉換將光信號轉換為光電流信號，光電流信號通過電流／電壓變換、程控放大、濾波等一系列處理后進行A／D轉換，再經過計算．最終得到數字光功率。其中的變換、放大、濾波稱為信號的調理。由于光電流信號的幅度范圍比較寬，且其值可能比較小，因此采用前置放大電路和程控放大電路組合的方式對光電流信號進行放大，經過前置放大后的光電流信號成為電壓信號，但仍不能直接對其進行AD轉換，因為光電流信號的范圍比較寬，最小可達pA級，最大為mA級。

2.3.3 光開關控制電路

當光纖線路中光信號的功率小于絕對門限，或者參考門限與光功率之差大于相對門限時，單片機向光開關控制電路發(fā)送信號，切換光開關。

2.3.4 串行通信接El電路

串行通信端口(RS232)是計算機上的標準配置，因此串行通信技術被廣泛應用于單片機和PC機問的通信。只要具備UART(通用異步收發(fā)器)模塊，MCU就能與PC通信。MCU發(fā)送信號時，將TTL電平信號轉換為RS-232電平信號，如果傳輸距離比較近，可直接通過電纜送人PC串13，PC發(fā)送的RS-232電平信號被轉換為TTL電平信號即可被MCU接收。

2.3.5 時鐘電路和復位電路

對于時鐘，PIC單片機有多種工作配置方式。如果需要用到PICl6F877A內部的A／D轉換模塊，應該盡量為A／D轉換提供“安靜”的環(huán)境。在休眠模式下進行A／D轉換最大的好處是可以消除單片機內部所有數字電路運行時所產生的噪聲，可以保證A／D轉換結果的誤差最小。因此，PICl6F877A的時鐘電路采用了晶體振蕩和外部RC振蕩可選方式，用跳線選擇其中一種振蕩方式。

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關鍵詞:教學方法；課堂氣氛；教學效果

1課程介紹

《光纖通信技術與設備》課程是光纖通信專業(yè)的專業(yè)核心課程之一,主要給學生建立光纖通信的基本概念、基本理論和基本分析方法。該課程教師通過加強與企業(yè)的聯系,及時了解企業(yè)對人才在知識、能力等方面的需求變化,適時調整課程具體的教學內容。考慮到學生的接受能力以及實際工作崗位需求,經過學術委員會開會討論,人才培養(yǎng)方案修訂,課時數由原來的78課時調整成72課時,理論課時54,實踐課時18。

2課堂氣氛沉悶的主要原因

作為實現教學目標、保證教學質量的方式、手段與途徑,高校教學方法引起了國內外學者的關注與研究[1]。所謂教學方法就是圍繞著一定的教學目標,依據教學內容和學生身心發(fā)展的特點以及手段條件因素,設計教學要采用的策略、方法和組合[2]。在新一輪教學改革的促進下,職業(yè)教育正由注重知識的傳授向注重能力的培養(yǎng)轉變,課堂教學中也要求教師要改變過去的教學模式,營造一種輕松、活躍的教學氣氛。課堂教學氣氛,又稱班級社會氣氛、課堂教學心理氣氛。課堂教學心理氣氛是在課堂教學中,教育者、受教育者和教育情境相互作用的結果,是教師在科學的教學思想指導下,通過行之有效的調節(jié)方式引導的結果[3]。教師在授課過程中發(fā)現課堂氣氛沉悶,教學效果差,針對這些問題,與學生在課下進行了交流,原因大致有四個方面,現羅列出來,并進行了分析。

2.1專業(yè)基礎薄弱

光纖通信專業(yè)招收的學生,高中的數學和物理基礎不是很好,對原子能級的基本概念不是很清楚,對半導體PN結的形成原理掌握得不是很好,二進制數和十進制數的轉換原理不清楚。因此在課堂教學中要對相關高中知識進行補充。與學生進行交流,在確認學生在聽懂了前面的內容之后再進行后面的教學,因為知識講究一個邏輯性,前面的內容學生沒有搞懂,再講后面的內容,學生也無法掌握。

2.2注意力不集中

課程的上課時間是每周三下午的5、6節(jié)課,學生狀態(tài)不好,大部分學生在聽課過程中容易困倦。教師在上課的過程中要走下講臺,調動學生的學習積極性。要注意課程紀律的把控,遇到有睡覺的同學要進行提醒。

2.3電子設備干擾

電子設備的普及導致部分學生帶手機和PAD上課,干擾了部分學生的聽課效果。學生帶手機進課堂,無法集中精力學習。手機對學生有著不同程度的負面影響。學生的自制力較差,一旦帶了手機就控制不住自己。學生在上課期間QQ聊天、玩游戲、發(fā)短信息所帶來的聲響將直接影響教師授課的質量。經過實際調研,學生很少用手機軟件來進行學習。手機更多的是用于同學之間聯系、上網閑聊、玩游戲、聽音樂等。因此,教師要把課上得精彩,與學生進行互動,讓學生跟著教師的節(jié)奏走,這樣學生無暇去玩手機。

2.4成績評定標準模糊

學生對平時成績的構成不清楚,覺得聽與不聽一個樣,只要來到班級點名點到就能拿到平時成績。學生來到課程只是湊個人數,并不關心教師的教學內容。因此,要細化平時成績,將課堂提問納入平時成績。積極回答問題的同學會得到更高的平時成績。

3課堂氣氛活躍方法

針對課堂氣氛沉悶的原因,對授課過程做了相應的調整。在教學方法上,堅持以“學生為本位”、以“能力為核心”的職業(yè)教育理念,通過實施多種教學方法,教學效果有了改進,學生的聽課積極性得到了提高。下面結合實際教學中的部分案例,談下如何改善課堂教學。

3.1溝通情感法

課堂上教師的感情主要流露在語言、神態(tài)、手勢等方面。專科學生可以說是高考中的失敗者,本身就帶有高中階段的一些不良學習習慣,如果教師一味地批評,會導致學生的逆反心理,更加不愿意學習,進而放棄自己,沉迷于網絡和游戲。有經驗的教師都很注意滿懷激情,進入角色,帶動課堂氣氛。同時教師要幽默風趣,在教學的過程中穿插一些知識典故、笑話和時事新聞,也能吸引學生的注意力。此外,利用課前時間或課后時間和學生交談,了解學生的學習狀態(tài),進行有針對性的指導。教師采用簡短的攻心戰(zhàn)術,以加深感情溝通。一般來說,學生喜歡一位教師,就會喜歡這位教師所講授的內容。反之,如果學生不喜歡授課教師,他很難從心理上接受課堂教學內容。所以與學生的溝通交流比課堂上的說教更有用處,因為在校的學生是大學生,已經成年,有著自己的獨立思維,喜歡平等的交流,不喜歡居高臨下的說教。教師與學生要打成一片,成為朋友,這樣更有利于課堂教學的開展。

3.2挑起矛盾法

矛盾是打開學生思維大門的鑰匙。有了矛盾,才能激發(fā)學生思考的興趣。這里所說的矛盾,通俗地說就是學習中的疑惑和不解。對這些疑惑和不解,教師要根據學生的解開能力一層一層地逐步挑起,也可由學生自己挑起,教師再有選擇地交給學生。這好比平靜的水面投入一顆石子,學生思考、爭辯、究底的興趣被激發(fā)起來了。

3.3激勵競爭法

(1)教學內容:復結學習過的內容。(2)教學過程:①在幻燈片上顯示出:“為了慶祝新年的到來,該節(jié)課最后設置有獎問答,5個問題全答對者可以獲得教師送出的神秘紀念品。”②逐次顯示出5個問題。第一，光纖通信的概念？第二，光纖的結構和分類？第三，光與物質的作用方式？第四，我們學過的無源光器件有哪些？(說出5種)第五，SDH網元有哪些？③選出一位成績較好的,預計5個問題能夠全部回答上來的同學回答問題。(3)教學效果:同學們的情緒被調動起來,為了保證紀念品能正常送出,教師最后選擇了一位平時學習比較認真的同學回答問題。第一、第二個問題難度一般,所以學生迅速回答出來,第三個問題有點難度,學生采取了場外求助,在另一位同學的幫助下也回答上來了,第四個問題,每位同學至少可以說出一種無源光器件,因此在全班的提示下也回答上來了。最后一個問題比較簡單,全班同學都回答上來了,在送出紀念品的那一刻,全班的課堂氣氛達到,獲得了良好的教學效果。

4結語

教無定法,無論采用什么方法,其目的都在于激發(fā)學生的學習興趣,點燃他們智慧的火花,讓他們積極地、主動地學習。當然,各種方法并不是孤立的,而是相互聯系的。在實際的教學中應當是隨機應變的靈活運用各種方法。盲目的、隨心所欲的、游離于教學內容之外的方法,教學效果將適得其反。

參考文獻

[1]姚利民.高校教學方法研究述評[J].大學教育科學,2010(1):21.

[2]李娜.高校教學方法探討[J].中國科技創(chuàng)新導報,2011(23):176.

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關鍵詞：現代通信技術；公選課；教學探索；教學實踐

中圖分類號：G642　文獻標識碼：B　文章編號：1672-5913(2009)04-0109-02

公選課是以人文素質與科學素質為核心的綜合素質類教育課程，是高校人才培養(yǎng)計劃的重要組成部分，目的在于擴大大學生視野，提高大學生的科學素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。

通信技術和通信產業(yè)是20世紀80年代以來發(fā)展最快的領域之一。縱觀通信技術的發(fā)展，雖然只有短短一百多年的歷史，卻發(fā)生了翻天覆地的變化，從當初的人工交換到后來的電路交換，以及現在的分組交換和程控交換：從當初單一的固定電話到現在的光纖通信，衛(wèi)星通信，移動通信，通信和計算機結合的各種其他業(yè)務，以及目前炙手可熱的3G通信技術和以后的第四代通信。

隨著通信技術的發(fā)展，人類已經逐漸步入信息化社會。在信息化社會中，現代通信技術與個人日常生活息息相關。在提倡素質教育、鼓勵拓寬大學生知識面的今天，學習并掌握現代通信技術是必要的。基于上述考慮，我校在本科生中開設了“現代通信技術”公選課。

1　教學內容安排

“現代通信技術”屬于通信及計算機相關專業(yè)的專業(yè)課范疇，該課程涉及多門通信及計算機專業(yè)的專業(yè)基礎課程，專業(yè)性很強。而選修課的生源絕大部分來自非通信、非計算機專業(yè)，甚至非工科類專業(yè)，相關知識比較欠缺，因此在確定教學內容和選擇教材時要非常慎重，綜合考慮多方面的因素，把傳授知識、科學普及與思想教育密切結合起來。

公選課一般只有32學時，從廣度上來說，面面俱到既不可能也沒有必要，只要能夠涉及大多數主流通信方式及技術即可，這就要求精選內容、突出重點；從深度上來說，部分知識點的介紹不能太深，要把教學內容簡化，做到把一般工作原理解釋清楚為止。這一點非常重要，因為“現代通信技術”涉及到很多通信原理的內容，如果進行大量數學推導和公式計算，教學將變得非常枯燥，學生也不容易聽懂，從而失去了開設公選課的意義。

經過綜合考慮，確定教學內容包括六部分：通信系統(tǒng)概述、電話通信、無線電通信、光纖通信、移動通信和計算機網絡。通信系統(tǒng)概述主要介紹通信系統(tǒng)的基本概念、相關模型和組成，以及通信復用方式、交換技術，讓學生對通信系統(tǒng)建立初步概念；電話通信則以公共交換電話網PSTN為基礎，讓學生了解載波通信的基本過程，理解電話交換的概念與作用；無線電通信介紹無線電通信的基本組成及工作過程，另外通過短波通信、微波通信和衛(wèi)星通信加深學生對無線電通信的了解；光纖通信從光源和傳輸介質兩個角度進行講解，突出光纖通信的優(yōu)勢；移動通信部分則以學生熟悉的GSM系統(tǒng)為基礎，介紹移動通信過程中的位置登記、越區(qū)切換等概念，講解3G標準及發(fā)展歷史；計算機網絡主要介紹網絡組成、IP地址、TCP/IP協議，著重突出網絡的應用，如WWW、FTP、E-mail等。

2　教學方法及手段

課堂教學的目的是利用有限的教學時間，使學生充分理解、掌握和運用該門課程的知識，完成教學計劃。

2.1　傳統(tǒng)教學方法的采用

2.1.1　授課由淺入深，語言通俗易懂

公選課的學生來自全校不同專業(yè)，學生相關知識基礎參差不齊，這就要求教師在授課過程中要從最簡單、最根本的源頭談起，逐步過渡，由淺入深，使學生把握問題的來龍去脈。比如，在通信系統(tǒng)概述中講解“通信”這一概念時如果直接給出其定義，學生很難有透徹的認識。我從成語“千金買笑”談起，講馬拉松的故事，再談到擊鼓、烽火臺和信鴿等，這些具體例子讓學生對“通信”有了很直觀的認識，在此基礎上給出其概念就容易接受得多。

“現代通信技術”專業(yè)性和理論性都很強，作為公選課，我在授課過程中盡量采用通俗易懂的語言，避免大量術語的堆砌。比如，把光纖容量的巨大與傳統(tǒng)介質容量的甚小比喻成“高速公路”與“羊腸小道”；把調制過程比作“人坐船過河”，其中“人”相當于原始信號，“船”相當于載波。

2.1.2　課堂設置懸念

教師在講課過程中提出一些問題，有些問題當時就回答，而有些問題則不做回答，在課堂中設置問題懸念，讓學生帶著問題聽課，在聽課過程中找答案，激發(fā)他們的求知欲。

2.1.3　互動教學

課堂教學要吸引學生注意力，使學生積極參與教學，活躍課堂氣氛，這一點是至關重要的。上課時，教師不能采用滿堂灌的方式滔滔不絕，而要注意學生的反應，不時與學生互動，調動學生的情緒，引導他們主動思考。

2.1.4　與學生建立融洽關系

教師在授課過程中態(tài)度要誠懇，不能給學生一種高高在上夸夸其談的感覺，使學生產生反感和抵觸情緒。在課堂互動的同時，利用課間多接觸學生，加強師生交流，與學生建立融洽關系。課下交流還能從學生中獲取有用的反饋信息，指導教師改進教學方式與方法，調整教學內容，以便取得更好地教學效果。

2.2　多媒體教學

多媒體教學以圖文并茂、聲像集成、動靜配合、交流互動的表現形式，一掃傳統(tǒng)單一、呆板的板書教學表達方式，將教學內容準確、直觀、形象地表現出來，突出重點、難點。多媒體教學將教師從繁重的板書中解脫出來，充分利用課堂時間進行講解，與學生交流，從而優(yōu)化教學過程，提高教學質量和效率，化抽象為直觀，化繁雜為簡單，化空洞為具體，使課堂教學變得生動有趣。

多媒體教學的效果在很大程度上取決于課件的質量。制作課件時，首先要認真鉆研教學內容，明確教學目標是什么，解決什么問題，難點是什么，重點是什么等，整理出思路清晰的教學方案；然后從視聽角度進行總體構思，包括怎樣設計開頭，怎樣結尾，用什么樣的表現手法(圖形、圖像、聲音和動畫等)展示教學內容，使之結構嚴謹、層次分明、風格一致。還要考慮畫面與聲音之間的配合，使之符合心理和視覺規(guī)律。幻燈片不是簡單的大量文字的堆砌，而應力求概括和精練，重點突出，以提綱式為主；另外還應選取合適的字體、字號，背景顏色合理搭配。

總之，應充分利用多媒體計算機豐富多彩、形象生動的圖形、圖像和動畫技術，有效地解決常規(guī)教學手段難以表現和講解的教學重點與難點，使學生通過多個感官來獲取相關信息，增強學習興趣，提高學習主動性和積極性。

2.3　動畫演示

“現代通信技術”的教學內容常常涉及信號的處理過程，傳統(tǒng)教學方式通過圖形和數學公式將其表達出來，學生難以理解。為了直觀地展示信號處理過程，我制作了大量flas進行演示。比如，講解AM調制技術時，通過flas演示原始信號和載波生成已調信號的動態(tài)過 程，讓學生對載波幅度隨原始信號變化有直觀感受，生動的波形和頻譜圖幫助學生理解信號處理的全過程；再如，講解電話載波通信的復用技術時，通過flas演示載波通信的全過程，學生可以直觀地感受到調制器、濾波器等在整個通信過程中的作用。

3　成績考核方式的確定

課程成績評定是否公平合理，不僅關系到每個學生的切身利益，而且體現和影響到教師的職業(yè)道德與職業(yè)形象，因此需要有完善的成績評定方法，使成績的給定能科學公正地反映學生的學習態(tài)度、學習效果以及掌握知識的能力。每學期的第一次課我就給出總評成績的評定方式，即：總評成績=期末考試成績×60％+平時成績×40％。平時成績的比重之所以這么高，是想盡量避免學生混學分的現象，告誡學生要把功夫下在平時，單靠期末考試前臨時抱佛腳是不行的。

平時成績從課堂出勤、課堂發(fā)言、隨堂測驗等角度綜合考察。課堂點名是約束學生出勤的有效方法，但使用該方法需要有一定的度，點名次數過多，占用上課時間：點名次數太少，達不到督促學生出勤的效果。基于上述考慮，每學期16次課中隨機抽查課堂出勤情況3-4次，計入平時成績，缺一次扣4分，在一定程度上避免了聽不聽課都一樣的不公平現象，收到大部分學生的支持。課堂發(fā)言情況能夠反映出發(fā)言者是否認真聽課，是否在思考相關問題。我嘗試給發(fā)言者加分獎勵，把發(fā)言質量分為3檔，分別獎勵4、3、2分，計入平時成績。這樣不僅為學生提供了展示自己、鍛煉自己的機會，也活躍了課堂氣氛，調動了他們參與課堂教學的積極性。而將發(fā)言質量分檔避免了少數學生沒有思考問題而隨意回答以獲得平時成績的現象。考慮到公選課的性質和特點，專門抽出時間進行期中考試不現實，我采用一種變通的方式，每學期安排2次隨堂測試，一方面可以檢驗學生的聽課效果，另一方面也可以變相考察學生的出勤情況，一舉兩得，隨堂測試情況計入平時成績。上述平時成績記錄在Excel表格中，隨時進行更新。期末時，當著全體學生打開Excel文件，公布每個學生在課堂出勤、課堂發(fā)言和隨堂測試等方面的表現，并計算平時成績，讓學生確實感覺到教師的公平、公正和公開。

期末考試主要包括現代通信技術基礎知識測試和論述兩部分。基礎知識測試學生對現代通信技術相關基本知識、原理的了解與掌握情況。論述部分在更高層次考察學生對現代通信技術的理解，如“如何利用現代通信技術解決本專業(yè)遇到的一些實際問題?”論述題靈活性很大，給學生充分發(fā)揮的空間。

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電子科學與技術（以下簡稱“電科”）專業(yè)是以培養(yǎng)具備微電子、光電子、集成電路等領域寬厚理論基礎、實驗能力和專業(yè)知識，能在電子科學與技術及相關領域從事各種電子材料、元器件、集成電路、電子系統(tǒng)、光電子系統(tǒng)的設計、制造、科技開發(fā)，以及科學研究、教學和生產管理工作的復合型專業(yè)人才為目標的工程專業(yè)。作為電科專業(yè)教育中重要內容的光電子技術，不僅是當代信息技術兩大支柱之一，而且隨著現代科學技術的發(fā)展持續(xù)煥發(fā)著生命活力。而讓光電子技術保持如此強勁發(fā)展勢頭的主要原因之一，正是光電子材料與器件的廣泛應用，例如激光器與新型光電探測器的應用的人你還。另外，諸如納米光電材料與器件、光子晶體及相關器件、超材料及相關器件與表面等離子體激元及器件等新型光電子材料與器件的研究與應用，是目前國際上光學與光電子學研究領域的前沿熱門方向。由此可見，學習光電子材料與器件的相關知識，不僅對電科學生知識體系的構建與就業(yè)方向的確定具有積極的影響，也為那些將來希望從事新型光電子材料與器件科研工作的學生，提供了堅實的理論基礎與知識儲備。然而，根據筆者的調研，雖然國內許多重點大學的電科專業(yè)都開設了光電子技術課程，但很少有大學專門開設光電子材料與器件這門課程。而由于光電子技術的內容多、涉及知識面廣，教學課時又往往有限（一般為32或48個學時），因此在光電子技術的實際教學過程中，講授教師往往重視光電子技術基本概念與理論知識的教學，而輕視光電子材料與器件的教學。該文從光電子材料與器件的研究內容、應用及發(fā)展等方面說明其在電科專業(yè)教育中的重要性，并結合自身光電子材料與器件課程的教學經驗，研討電科專業(yè)中光電子材料與器件的教學方法。

1 光電子材料與器件簡介

光電子材料是指能產生、轉換、傳輸、處理、存儲光電子信號的材料。光電子器件是指能實現光輻射能量與信號之間轉換功能或光電信號傳輸、處理和存儲等功能的器件。自1960年美國科學家梅曼發(fā)明世界上第一臺紅寶石激光器以來，光電子材料與器件如雨后春筍般發(fā)展迅速。在短短的50多年里，光電子材料與器件經歷了從紅寶石激光器的發(fā)明，到半導體激光器、CCD器件及低損耗光纖的相繼問世；從各種光無源器件、光調制器件、探測與顯示器件的小規(guī)模應用到系統(tǒng)級集成制造實用化階段；從大功率量子阱陣列激光器的出現再到光纖激光器、光纖放大器和光纖傳感器的誕生。光電子材料與器件從未停止過發(fā)展的腳步，并正在不斷深刻影響著人類社會的方方面面。在實際需求的引導下，各種新型光電子材料與器件層出不窮，性能也不斷提高。尤其是近年來，隨著微米及納米級加工技術的成熟，新型的微納光電子材料與器件的研究異常活躍。納米光電材料、光子晶體、超材料、表面等離子體器件等領域的研究成果豐碩，為未來光電子器件的微型化、集成化發(fā)展奠定了堅實的基礎。

綜上所述，光電子材料與器件在當代信息產業(yè)與科學技術中具有極其重要的地位，因此，光電子材料與器件這門課程不僅應當單獨作為一門課程獨立教學，而且應該作為重視工程教育的電科專業(yè)的核心課程。

2 光電子材料與器件課程教學研究

2.1 光電子材料與器件課程的教學形式、課時安排與教材選擇

光電子材料與器件課程不僅包含豐富的理論知識，例如光電子材料的物理特性以及光電子器件的工作原理等，而且與實際應用結合精密，因此，本課程宜采取理論教學與實驗教學相結合的教學形式。

在課時安排方面，作為電科專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，光電子材料與器件課程的總課時應不低于32學時（2學分），理論課學時不低于26學時，實驗課不低于6學時。

另外，在教材選擇方面，由于光電子材料與器件是光電子技術中的一部分內容，而目前國內關于光電子技術方向的參考書籍很多，其中亦不乏一些光電子技術課程的經典教材，例如西安電子科技大學安毓英主編的《光電子技術》[1]，西安交通大學朱京平主編的《光電子技術基礎》[2]等。雖然這些光電子技術參考書中或多或少都會介紹與光電子技術相關的材料與器件，但是，目前專門介紹光電子材料與器件方向的教科書卻是少之又少，市面上僅有國防工業(yè)出版社2012年出版的侯宏錄主編的《光電子材料與器件》[3]一書。加之，該書中所涉及的理論知識較深，基礎淺薄的本科生很難駕馭。由此可見，對于光電子材料與器件這門新興課程而言，設立統(tǒng)一的教材并不合適。因此，筆者建議該課程的講授教師根據理論教學與實驗教學的內容，自行編寫該課程的講義與課件。

2.2 光電子材料與器件課程的理論教學

按照電科專業(yè)的專業(yè)定位以及培養(yǎng)目標，光電子材料與器件課程的理論教學也應該突出“工程”內容。傳統(tǒng)的光電子技術教學中所重視的原理、定律與規(guī)律等內容，在光電子材料與器件教學中要弱化；而傳統(tǒng)光電子技術教學中往往被弱化乃至忽視的光電子材料與光電子器件的相關知識，要在光電子材料與器件課程教學中占主體地位。如此才能保證在有限理論課時的前提下，讓學生對光電子材料與器件有一個全面的認識。

在教學內容的設置方面，由于光電子材料與器件主要應用于光電子技術之中，因此，為了便于學生的理解與知識體系的構建，筆者建議光電子材料與器件課程理論教學的章節(jié)設置按照光電子技術的章節(jié)設置進行。以筆者講授光電子材料與器件理論課程（共26學時）為例，該理論課程共被分成了緒論（2學時）、激光原理與典型激光器（5學時）、太陽能電池（4學時）、光通信器件與材料（5學時）、光探測器件（5學時）、光電顯示器件（3學時）與光存儲器件（2學時）等七個章節(jié)，這七章內容基本囊括了光電子技術中光產生、光轉化、光傳輸、光探測、光顯示以及光存儲等各個重要環(huán)節(jié)中最為典型的器件以及所用到的材料。另外，在每章內容的設置上，也盡可能突出“工程”內容，弱化“理論”知識。下面，筆者將詳細介紹筆者在光電子材料與器件教學中各章的教學內容。

第一章緒論主要包括光電子材料與器件課程簡介以及光電子技術的基本知識簡介。在光電子材料與器件課程簡介中，向學生介紹課程設置的目的和意義、課程的主要內容、教學與考試方式與參考資料等。通過這部分內容的介紹，讓學生對本課程的意義、內容、側重點有一定的認識。在光電子技術基礎知識簡介中，重點向學生介紹光電子材料與器件與光電子技術的關系，并通過對光電子技術的概念、特征、發(fā)展等方面的介紹，讓學生對光電子技術以及光電子材料與器件有一個整體的認識。

第二章激光原理與激光器重點介紹幾種典型激光器的材料、結構與工作特性，其主要內容包括三個部分：激光原理簡述、典型激光器與激光器的應用。在激光原理簡述部分，由于多數電科專業(yè)在學習光電子材料與器件課程之前已經修過激光原理等類似課程，所以該部分內容為簡略介紹的內容，主要幫助學生回顧激光的特征、歷史與光輻射理論等知識點。而第二部分內容典型激光器是本章內容的重中之重，在該部分內容中，將依次向學生介紹固體、氣體、液體與半導體這四大類激光器中的典型激光器的結構、特征與工作特性等知識。由于發(fā)光二極管與半導體激光器結構與工作原理上的相似，在介紹完半導體激光器后，可以順理成章地介紹發(fā)光二極管的結構與特征。另外，本章最后還簡單介紹了激光器的幾種常見應用。

太陽能電池雖然是光電探測器中光伏效應的一種特殊應用，但是由于它在現如今光電子技術產業(yè)以及光電子器件中的重要地位以及良好的發(fā)展趨勢，該部分內容被獨立成一章。在第三章太陽能電池中，主要分兩小節(jié)給學生介紹，第一小節(jié)介紹當今能源與環(huán)境問題以及太陽能的開發(fā)和利用，讓學生了解當今能源資源的現狀以及新能源研究與應用的迫切需求，然后介紹太陽能利用的歷史以及發(fā)展趨勢；第二小節(jié)正式介紹太陽能電池的工作原理、結構以及特性等知識。

第四章光通信器件與材料主要介紹的是光通信系統(tǒng)中所用到的有源與無源光器件。本章內容共分為兩小節(jié)：第一小節(jié)介紹光纖通信的基礎知識，包括光纖通信的定義，光纖的結構、導光原理、發(fā)展歷史，以及光纖通信系統(tǒng)的組成與特點。第二小節(jié)正式介紹光纖通信系統(tǒng)中所用到的各類光電子器件以及構成這些器件的核心材料。在光纖通信中，最重要的器件當屬光纖，所以，本節(jié)開始就著重介紹光纖的相關知識，包括它的結構、原理、分類、特征參數與傳輸特性。然后，又將光纖通信系統(tǒng)中的其它光電子器件分為有源與無源器件兩類，并分別介紹了這兩類光器件中的代表器件：摻鉺光纖放大器與波分復用與解復用器。最后，在本章結尾還介紹了光纖通信系統(tǒng)中其它幾種常用光器件，例如光耦合器、光衰減器、光環(huán)行器等。

第五章光探測器首先介紹了光電探測器的物理效應、性能參數、噪聲；其次，按照光電探測器物理效應的不同一一介紹了幾種典型的外光電效應探測器（光電管與光電倍增管）與內光電效應探測器（光電導、光電池與光電二極管）。教學的重心仍然放在對探測器結構、工作原理以及特性等方面。

第六章光顯示器件重點介紹四種光顯示器：陰極射線管、液晶顯示器、等離子顯示器與電致發(fā)光顯示器。

第七章光存儲器件主要介紹了現如今最常用的一種光存儲系統(tǒng)―― 光盤系統(tǒng)以及其中最總要的器件光盤。

2.3 光電子材料與器件課程的實驗教學

光電子材料與器件實驗課程的教學要與理論教學緊密相連，并重點介紹理論課上講解過的光電子材料與器件，實驗課程的學時應不低于6學時，開設的時間最好在理論教學完成之后，以保證學生在實驗前已對實驗器件與實驗原理有一定的了解。在實驗項目的設定方面，既要保證與理論課程內容的相輔相成，又要盡量避免與其它課程實驗項目的重復，造成資源的浪費。例如，許多大學的電科專業(yè)都已經將激光原理一課作為該專業(yè)的核心專業(yè)課程，并配備了相應的激光器實驗。在這種情況下，如果在光電子材料與器件實驗教學中再次引入激光器的實驗內容，不僅消耗了寶貴的實驗時間，實驗效果也會大大降低。

下面跟大家簡單介紹筆者在光電子材料與器件實驗教學（6學時）中的實驗安排。

（1）實驗內容：共包含六個實驗項目，它們分別是：光控開關實驗、光照度計實驗、紅外遙控實驗、PSD位移測試實驗、太陽能充電實驗與光纖位移測量系統(tǒng)實驗（每個實驗1學時）。各實驗中都應用到了一個或幾個核心光電子器件，這些光電子器件基本涵蓋了學生在理論課程中所學到的最為重要的幾類器件，例如光控開關實驗應用到了光電探測器中的光敏電阻作為核心元器件；而紅外遙控實驗中用到了發(fā)光二極管光源與紅外探測器等光電子器件。

（2）實驗要求：以往的光電子技術實驗往往重視現象的觀察與定性分析，但經筆者調研，這種實驗方法很難最大限度激發(fā)學生的求知欲與動手能力，因此，在對原有的實驗指導書進行改良后，筆者自行編寫了實驗的指導書，并在每個實驗項目中加入了一些測量與定量分析的實驗內容。例如太陽能充電實驗，原來的實驗指導書只是觀察太陽能充電的效果，但是，在新改良的實驗指導書中，要求同學測量不同光源照射下太陽能電池的輸出電壓與輸出電流，并要求學生分析比較其差別。通過這種方式，充分調動學生的實驗積極性，在具體的實驗教學中也取得了很好的效果。

（3）實驗方式：分組實驗，共同撰寫實驗報告。這樣，不僅提高實驗效率，還能夠鍛煉學生的團隊協作意識。

（4）考核方式：根據每位學生實驗完成的情況與實驗報告撰寫的情況綜合評分。

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【關鍵詞】現代通信技術；多維立體教學；工程化

【中圖分類號】TN915 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089 (2012)01-0009-01

通信技術正以前所未有的速度得以發(fā)展和應用，它與計算機技術相互融合和滲透形成現代通信技術，如衛(wèi)星通信、微波通信、移動通信、光纖通信等都屬于現代通信技術，它與我們息息相關，給我們的工作和生活帶來了日新月異的變化。因此，《現代通信技術》課程不僅要在通信工程專業(yè)開設，同時還有必要在非通信工程專業(yè)開設。

1 現代通信技術課程的目標與內容

《現代通信技術》作為一門為非通信工程專業(yè)本科學生開設的課程，是通過知識的加工和優(yōu)化，在原《現代通信系統(tǒng)》與《通信原理》等課程基礎上整合而成，并向應用性方向拓展[1]。由于非通信工程專業(yè)的學生沒有學習過《現代通信系統(tǒng)》和《通信原理》課程，所以課程目標是“輕理論，重應用”，使學生初步了解關于通信系統(tǒng)的基本概念、數字通信系統(tǒng)的組成；了解現代通信系統(tǒng)中的電信交換、衛(wèi)星通信、微波通信、移動通信、光纖通信等通信系統(tǒng)的基本原理、組成框架和最新應用內容。

現代通信技術課程由通信網基礎技術、電信交換、無線通信、移動通信和光傳輸網五大主要組成部分[2]，詳見圖1。



圖1 現代通信技術課程主要內容

通信網基礎技術包括模擬通信和數字通信（強調數字通信系統(tǒng)）、數字通信系統(tǒng)設計的技術如信源編碼技術、信道復用技術等、數字信號的基帶傳輸、調制技術和差錯控制技術等；電信交換包括常用的交換方式如電路交換和分組交換、數字程控交換、ISDN（綜合業(yè)務數字網）和智能網；無線通信包括無線傳播的基本特性、無線通信的關鍵技術、典型的無線通信微波通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成和應用；移動通信包括移動通信的關鍵技術、典型的移動通信系統(tǒng)GSM、CDMA和3G系統(tǒng)的原理、技術體制及應用發(fā)展；光傳輸網包括管傳輸系統(tǒng)的組成和原理、SDH光傳輸網技術、光波分復用技術等。

2 傳統(tǒng)的現代通信技術教學方式的特點

傳統(tǒng)的教學方法是以知識學科體系為中心，先講述理論，在進行一些驗證性的實驗。《現代通信技術》課程的教學方式一致沿襲本科教育中學科體系的教學模式，從通信網基礎技術到無線通信、移動通信等，都過于側重理論，偏重知識的積累，內容豐富，公式與性質多，抽象難懂，這種教學方式的主要特點和弊端如下：

2.1 學生對學習感到枯燥，無法進行創(chuàng)新能力培養(yǎng)。對于現代通信技術課程來說，知識抽象、枯燥，特別是講到通信原理等摸不著看不見的知識時，學生更是不知所云。很多學生僅僅是被動地在學習，沒有主動參與的熱情，體會不到學習的樂趣，更談不上創(chuàng)新能力了。

2.2 教學過程中以原理知識為核心，而忽略了學生的數學功底和理論推導能力，使其缺乏學習的積極性；教學方法也是以傳授知識為主，忽視了學生的能力培養(yǎng)和工程設計鍛煉，導致知識與能力不協調。

2.3 理論和實際沒有很好地聯系起來，對知識的實際應用只作點綴，學生動手環(huán)節(jié)較少，更缺乏現場操作的經驗，無法滿足崗位需求。

3 現代通信技術課程的教學思路和教學模式

考慮到非通信工程專業(yè)的學生基本上沒有學習過包括通信原理、信號與系統(tǒng)、隨機過程等課程，在教學中必須從實際出發(fā)，因材施教，遵循深入淺出、易于理解的原則，力求簡潔明了，突出科普性，激發(fā)學習興趣[3]。采取“多挖坑少鉆井”的方法，對現代通信技術課程中較深的知識進行必要的刪減，比如通信網基礎技術中的調制技術、語音編碼，電信交換中的數字交換單元的工作原理、信令系統(tǒng)，無線信道特性分析、擴頻技術等知識點，只能進行簡單的講解，使學生明白這些知識的基本概念。

3.1 教學內容模塊化。

本課程對理論知識不要求過度深入，避免復雜的數學推導，建立模塊化的教學模式，參考圖1的課程內容，將現代通信技術作為一個整體任務，并按主要內容將這一任務分解成任務模塊：通信網基礎技術模塊、電信交換模塊、無線通信模塊、移動通信模塊和光傳輸模塊，每個模塊又分解為幾個子模塊。每個教學模塊都以具體的項目案例引出教學內容，將枯燥的理論教學完全融入到一個個具體的任務中，抽象的知識就得到了具體的體現。這種教學方案不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，還可以培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。

3.2 教學方法多樣化。

課堂教學質量的好壞直接影響到教學效果。“滿堂灌”的傳統(tǒng)教學方法已經不適應現在以“學生為主體”的課堂，而采用類比引證等深入淺出的方法進行多維立體教學，則可事半功倍，大大提高教學質量。

3.2.1 多維立體教學。

隨著多媒體技術的應用，課堂上老師大都使用PPT進行教學，不停地播放幻燈片，授課信息量大，內容多，但這種教學方法很容易忽視學生對內容的理解和接受程度。多維立體教學，就是靈活使用現代教學手段，使用“多媒體+網絡+板書”的教學模式，采用多種方法展現抽象的知識點，在圖、文、聲、像等方面為學生提供直觀感受，讓他們在短時間內理解和接受大量的最新信息[4]。課堂上，可以充分利用多媒體放映PPT、圖片、動畫和視頻等，課后學生可以登錄教學網站下載學習資料，通過網絡、論壇與老師進行互動交流。例如，在學習衛(wèi)星通信時，可以插入衛(wèi)星通信系統(tǒng)的圖片，播放最新衛(wèi)星通信的相關視頻等，讓學生直觀地理解相關內容。

3.2.2 善于類比。

本課程設計很多的原理、概念，若只是將這些抽象的知識敘述出來則顯得枯燥無味，學生不易理解，而將這些知識與現實生活中我們常接觸的事物做類比則可以很好地理解[6]。例如，在講解無線通信中電磁波按照傳播方向的分類時可以將其與臺球的運動做類比，如圖2所示，這樣將抽象的看不見摸不著的電磁波也可以很容易的知道它包括直射波、反射波、繞射波和散射波等。

圖2 臺球的運動

再如，在講解移動通信中的切換技術時，切換包括軟切換和硬切換，什么是切換？什么是軟切換？什么是硬切換呢？同樣也可以采取類比的方法。假設你在一個工作崗位呆久了，由于這樣或那樣的原因，想調整一下，但你不能終端工作，直接變成空閑狀態(tài)，因為你很在乎工作所帶來的收益，你不希望這個收益中斷（切換的目的就是為了提供無中斷的數據傳輸）。根據崗位變動時，交接工作地開展方式不同可以把崗位變動分為溫柔換崗（類似于軟切換）和強行換崗（類似于硬切換）。溫柔換崗就是在和新的工作崗位進行聯系時，舊崗位的工作也不已下載中斷，而是進行相應的交接工作；強行換崗就是和舊崗位徹底中斷，然后建立和新崗位的聯系。根據類比引出軟切換和硬切換的概念，學生就很容易理解了。

這種類比的方法不僅可以調節(jié)課堂氣氛，還可以深入淺出地將抽象難懂的知識讓學生在輕松地氣氛中理解并掌握。

3.3 教學模式工程化。

近年來，以美國麻省理工學院為首的世界幾十所大學展開了CDIO工程教育模式的改革。CDIO是Conceived（構思）、Design（設計）、Implement（實現）、Operate（運作），是“做中學”和“基于項目的教育和學習”的集中概括和抽象表達[5]。該教學模式下，學生是學習主體，教師是教學主導。對于現代通信技術課程，教師首先要明確講授課程在專業(yè)知識結構中的地位和作用，引導學生主動學習。其次，教師要根據學生應掌握的知識和能力，在教學中適當穿插綜合性實驗，促使學生自己動手，帶領學生對衛(wèi)星地面接收站、通信站等機房進行觀摩，使理論知識和實際應用聯系起來，培養(yǎng)學生的實際操作能力。在工程化的教學模式理念的指導下，我們可以改變以往重理論輕實踐、重視專業(yè)知識而忽視創(chuàng)新能力的教學方式，取得良好的教學效果。

參考文獻

［1］ 張進，劉亞峰. 高職《現代通信技術》工學結合課程開發(fā)探討［N］. 職業(yè)教育研究，2011.1：94~96

［2］ 嚴曉華. 現代通信技術基礎（第二版）［M］.清華大學出版社，2010：1~290

［3］ 周友兵. 高職《數字通信技術與應用》課程建設的探索與時間［N］. 程度航空職業(yè)技術學院學報，2009，12（4）

［4］ 王峰，楊凱，王娟等. 多維立體教學法在“通信原理”教學中的應用［J］. 電氣電子教學學報，2008（5）

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關鍵詞：光傳輸技術;專業(yè)核心課;應用型人才培養(yǎng)

一、課程定位與教學目標

按照應用網絡層次的不同，光纖通信技術可以分為光傳輸網技術和光接入網技術。為保證教學的系統(tǒng)性和完整性，有必要開設兩門課程，分別介紹傳輸網和接入網中的光纖通信技術。本文主要討論針對光傳輸網技術的課程教學改革。“光傳輸網技術”是面向電子和信息類專業(yè)高年級本科生開設的一門重要的專業(yè)課程。該課程主要介紹光傳輸網絡的基本架構、光傳輸網技術的基本原理、常用光傳輸網設備的硬件結構與技術參數，光傳輸網相關業(yè)務的開通與配置，光傳輸網絡通道保護、復用段保護的工作原理與配置方法，光傳輸網絡的維護及故障定位等內容。課程具有鮮明的承上啟下、理論聯系實踐的特點。一方面，學習該課程之前，學生必須掌握“通信原理”“數據通信原理”“IP網絡技術”等基礎課程知識。通過本課程的學習，學生可以加深對先學課程中諸如復用技術、交換技術、網絡分層等概念的理解程度，為今后的考研深造奠定堅實的理論基礎。另一方面，“光傳輸網技術”是一門面向實踐的課程。在本課程的教學過程中，學生可以了解光傳輸網中常用的網元設備，掌握光傳輸網設備的配置、維護操作方法，在求職就業(yè)時具備更強的競爭力。

二、教學內容

傳統(tǒng)的光傳輸網是電話交換機的配套網絡，主要承擔話音業(yè)務的傳輸。同步數字體系（SDH）憑借較高的傳輸速率、較強的網管能力和靈活的自愈保護機制在傳統(tǒng)光傳輸網絡中獲得廣泛應用。高等院校的“光傳輸網技術”課程歷來以SDH作為教學核心內容。時至今日，仍有必要將SDH作為課程教學的主要內容。主要原因有如下兩點：1.SDH是第一個在全球范圍內建立統(tǒng)一標準的光傳輸網技術。系統(tǒng)講解SDH技術，有助于學生理解光傳輸網中的相關概念，如復用方式、時鐘同步原理、基于嵌入式控制通道（ECC）的網管系統(tǒng)、自愈保護機制等。2.現行光傳輸網中仍保有相當數量的SDH網元設備。熟練掌握SDH設備的配置、維護操作是企業(yè)對光傳輸工程師的基本技能要求。我們在重視SDH教學的同時也應認識到，目前的光傳輸網中的數據業(yè)務早已取代話音業(yè)務成為主要的業(yè)務類型，而SDH自身的支路接口中并沒有對數據接口的支持，注定被新的光傳輸技術淘汰。必須在“光傳輸網技術”課程中引入新的教學內容。多業(yè)務傳送平臺（MSTP）是基于SDH平臺的多業(yè)務節(jié)點，在支持話音業(yè)務的同時還可實現以太網、異步傳輸模式（ATM）等業(yè)務的接入、處理和傳送。MSTP可以視為SDH的過渡產物，教學重點在于對以太網業(yè)務的支持，涉及的技術包括鏈路容量調整機制（LCAS）、通用成幀協議（GFP）、彈性分組環(huán)（RPR）。光傳送網（OTN）是以DWDM為基礎，在光層組織網絡的傳送網。在幀結構定義及電交叉功能方面，OTN與SDH可謂一脈相承。這部分知識相對簡單，教學進度可適當加快。而對OTN獨有的光交叉的概念則要進行較全面介紹。3.鑒于目前光傳輸網業(yè)務的全IP化和寬帶化的趨勢，建議在本課程中加入PTN相關知識的介紹。要開展PTN的教學工作，必須確保學生初步掌握IP網絡的基本概念和相關技術。在此基礎上，重點講授多協議標簽（MPLS）技術和邊緣到邊緣的偽線仿真（PWE3）技術的原理與應用。

三、教學方法

1.重視實踐教學。如前所述，“光傳輸網技術”是一門兼具工程應用性和科學技術理論性的課程，而工程應用性最突出的教學特征就是實習與實踐性。必須合理安排理論學時與實踐學時的比例，提高實踐教學學時所占比重，給予學生更多動手實踐的機會，在實踐中加深對理論知識的理解和學習。2.探索項目式教學方法。項目式教學是一種讓學生在教師的指導下通過完成一個完整的項目而進行學習的教學模式。它將傳統(tǒng)的學科體系中的知識內容轉化為若干個“教學項目”，圍繞項目組織學生開展教學，使學生通過自主學習直接參與項目實施的全過程，主動了解項目中的每個技術環(huán)節(jié)，對項目完成后取得的成果進行總結評價，掌握知識點，實現“做中學”的教學效果。3.開展校企合作。了解企業(yè)的人才需求，借鑒企業(yè)的培訓經驗，是高校培養(yǎng)應用型人才，提升學生就業(yè)能力的重要途徑。就“光傳輸網技術”課程而言，一方面購置華為、中興等業(yè)內主流企業(yè)的光傳輸設備用于實踐環(huán)節(jié)的教學，為學生提供零距離接觸實際設備的機會；另一方面，在項目式教學的選題上可借鑒企業(yè)的真實案例，摒棄脫離實際的“偽實踐教學”。此外，參考光傳輸工程師職業(yè)資格標準修訂教學內容，鼓勵學生考取業(yè)內認可的企業(yè)職業(yè)資格認證，激發(fā)學生的學習熱情。

綜上所述，光傳輸技術是高等院校電子和信息類專業(yè)的一門核心專業(yè)課程。該課程的教學內容隨通信技術的發(fā)展而不斷更新，教學方法強調動手實踐，可將它視為探索和踐行應用型人才培養(yǎng)模式的典型課程。對于光傳輸技術的教學改革，我們應予以持續(xù)關注。

參考文獻：

[1]蘇義祥，等.工科院校專業(yè)課實習實踐教學模式探討[J].大學教育，2015

[2]汪建豐，等.本科專業(yè)理論課程實施項目式教學的理論與實踐[J].現代教育科學，2012

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Abstract: Along with our country comprehensive promotion of smart grid construction, during the "12th Five-Year Plan" will be basically completed safety, energy saving and environmental protection, advanced technology, standardized management of the new type of rural power grid. The county power grid, this is after the end of the last century the rural reconstruction after another large-scale upgrading, in rural development is not only an opportunity, but also a stern challenge. Regional economic development, the power first, how to seize the opportunity to upgrade power grid, solve the existing problems, to build a strong power grid, builds the good foundation for the regional political, economic development, we must seriously consider the issue.

Key words: intelligent; grid; distribution; upgrade

中圖分類號：TU994 文獻標識碼：文章編號前言：

當前，隨著國家在西部大開發(fā)的政策引導，小型城市及農村的現代化工業(yè)、農業(yè)正在崛起，使得中低壓電網配置與當地經濟發(fā)展之間的矛盾日趨突出。“十二五”期間，國家將安排4100億元用于農網改造，因此，如何把握好新一輪農網改造升級的機遇，有效提高農網的供電能力和安全性，促進新興能源的快速發(fā)展，以及實現節(jié)能減排目標，是電力企業(yè)深入思考和探討的一個問題。文章闡述了智能化農網的基本概念，介紹了目前西部一些地區(qū)縣級電網的現狀和存在的一些問題，分析了配網自動化建設中需要注意的問題，提出了適用于縣級電網智能化升級改造的建設方案。

 1 農網智能化的含義

  農網智能化的基本特征是技術上體現信息化、自動化、互動化，管理上體現集團化、集約化、精益化、標準化。信息化是指在農網中體現為有效整合農電管理信息資源，消除信息孤島，依靠農網智能通信手段，利用信息集成技術解決方案，為農電業(yè)務一體化管理提供智能決策支持。自動化是指在農網中體現為適應農網特點和運行環(huán)境，適度提高農網智能裝備水平，依靠面向多點分散數據的低成本高可靠通信系統(tǒng)、實用化高效信息采集傳輸及集成應用自動化與優(yōu)化運行系統(tǒng)，實現農網自動化運行控制與管理水平提升。互動化是指在農網中體現為電力供應與農村社會發(fā)展需要相適應，采用智能用電與互動化新技術，通過信息實時溝通分析，為用戶提供透明、友好、便捷、安全的服務，實現農村分布式電源和儲能裝置的靈活接入，促進電能的安全、高效、環(huán)保應用。

  2 縣級電網現狀

  在上世紀末全國農網改造中，對縣級電網的供電設施進行了全面升級。以河南某供電分公司為例，通過當時的升級改造，在中壓配網線路分段和分支上采用了真空開關，建成了農網首個環(huán)網供電線路，并取得了線路損耗明顯下降，電壓質量和供電可靠性顯著提高的良好效果。但是隨著城市的現代化建設、工業(yè)的發(fā)展、居民生活水平的不斷提高，這些老舊的電網構架、配變臺區(qū)的布點、設備的功能已不能滿足目前用戶的要求。

  2.1 中低壓配網構架布置不合理

  縣城配網饋路供電輻射半徑遠遠超過承受能力數倍，電源單一，10kV配網線路N-1比例過低，發(fā)生故障后引起大范圍停電的風險較大。配電臺區(qū)布置供電半徑遠遠超過250M，配變容量配備不足，低壓導線截面制約負荷發(fā)展裕度，對居民生活產生一定影響。

  2.2 設備落后，電網升級發(fā)展基礎薄弱

  雖然一些縣級配網較早實現了環(huán)網供電，但是在聯絡、分段、分支的開關選型上，10kV真空開關沒有監(jiān)測、保護、控制測量接口，保護的整定不能按負荷階梯型來整定。配變沒有監(jiān)測、保護、遠抄接口，中壓配網一旦出現故障，仍然采用全線人工逐段排查，工作效率低，停電時間長，經濟損失大。

  2.3 低壓配網導線載面偏小，集裝箱安裝方式缺陷多

  雖然在上世紀90年代的電網改造中，縣城城網就采取了電纜下線，電度表集中安裝，但隨著居民生活水平的提高，負荷的自然增率以每年20%遞增，每戶居民最高負荷可達7kW，之前選用的電纜已無法承擔目前的負荷。加之低壓供電半徑偏長，電壓質量無法保證。

  2.4 電網規(guī)劃缺乏前瞻性

  由于有些地方發(fā)展較為滯后，因此，電網的規(guī)劃水平受到經濟、信息、技術、人才等多方面的制約。尤其是缺乏與發(fā)達地區(qū)的技術交流，缺少專業(yè)的技術人才來管理和維護引入的先進系統(tǒng)，多種因素導致西部縣級電網結構和運行水平都處于較為落后的狀態(tài)。

  3 縣級配網自動化建設需要注意的問題

  3.1 一般縣級電網的規(guī)模不大，在開展配網自動化建設時，應該遵循穩(wěn)定可靠、實用、先進性與經濟性相結合的原則，避免追求配電自動化系統(tǒng)的大而全和盲目建設。

  3.2 從經濟方面考慮，縣級電網配網自動化建設要有針對性，抓住要解決的重點問題，避免建設結構復雜的自動化系統(tǒng)，否則一方面投入大，另一方面維護起來也比較吃力。

  3.3 根據以往配網自動化建設的經驗，通信是配網自動化的瓶頸。已有的配電自動化系統(tǒng)中，往往由于通信通道故障，導致已有的系統(tǒng)運行結果不理想，甚至癱瘓。尤其是一些采用光纖通信的系統(tǒng)，由于光纜運行環(huán)境不好，容易受外力的破壞而中斷。所以，通信的管理和維護，是維持配網自動化正常運轉的重中之重。 

3.4 在方案選擇上，不僅要注重故障處理的效果，還要關注達到這些效果所需要具備的條件，考慮各種情況下的可靠性。因為有些系統(tǒng)發(fā)揮正常的故障處理功能需要具備許多條件。例如單一的主站集中控制的處理模式，這種模式要正常功能發(fā)揮必須同時滿足以下條件：通信信道完好；主站計算機軟硬件系統(tǒng)穩(wěn)定正常；故障處理基于的計算機上的配網網絡拓撲結構與現場一致；現場FTU設備和通信裝置運行正常。但問題是上述4個要素經常不能同時得到滿足。因此，在方案選擇時要深入分析，選擇適合自身條件的建設方案。

  3.5 配網自動化涉及的技術專業(yè)面比較寬，所以在配網自動化建設中，要注重專業(yè)技術人才的培養(yǎng)和隊伍的組建，為后期的技術維護奠定基礎。

  4 縣級配網的自動化建設方案

  4.1 基于故障指示器的故障定位系統(tǒng)

  故障指示器通過檢測短路電流的特征來判別短路故障。通過在分支點和用戶進線等處安裝短路故障指示器，可以在故障后借助于指示器的指示，迅速確定故障分支和區(qū)段，大幅度減少了尋找故障點的時間，有利于快速排除故障，恢復正常供電，提高了供電可靠性。近年來還發(fā)展了具有同時檢測單相接地故障和相間短路故障的的二合一故障指示器，使得指示器的功能進一步擴展，而且它的通信可以采用GSM短信方式、GPRS／CDMA等通信方式，所以在此基礎上配合安裝一定數量的通信終端，可以將故障指示器的動作狀態(tài)發(fā)送到控制中心，在控制中心的計算機地理圖上或單線圖上直接定位故障點，大大提高了故障指示器定位故障的自動化程度和故障處理效率，是一種最經濟實用的自動化方案。這種方案不需要改造一次設備，主要是在現有設備條件的基礎上加裝故障指示器和通信終端，就可以初步實現故障的快速定位，減少故障巡查和故障處理時間，而且投資省，見效快，容易實施，也容易推廣。

  4.2 在故障定位系統(tǒng)基礎上升級的二遙方案

  這種方案是在第一種方案的基礎上增加監(jiān)測終端，除了具有第一種方案的功能外，可以實時監(jiān)測電流和開關狀態(tài)，實現對電網的基本監(jiān)測。在故障自動定位系統(tǒng)的基礎上增加線路電流的測量和監(jiān)測，在很多情況下可以更進一步滿足我們對配網的基本監(jiān)測要求。而利用故障指示器本身作為電流測量探頭，正常情況下監(jiān)測負荷電流并定時上送，故障情況下檢測故障電流并給出故障指示的技術已經獲得突破，將大大提高該自動化方案的實用性，使得我們不需要對現有任何一次設備進行改造，即可實現對配網的兩遙監(jiān)測（遙測、遙信）。事實上，大多數需要遙測的地方，只要監(jiān)測負荷電流，已經可以滿足我們對配網的監(jiān)測要求。對于縣級電網而言，這種方案采用GPRS／CDMA等通信方式基本就能滿足需要。

  4.3 分布式智能控制方案

  這種方案主要是用智能控制器配合電動開關，實現故障自動隔離和自動轉供電，是在原來的電壓分斷器、電流分斷器、重合器技術基礎之上發(fā)展出的一種技術，投資省、見效快、可靠性高，不需要通訊。通過給電動負荷開關、斷路器配置一臺智能自動化裝置，綜合監(jiān)測線路電流、開關兩側電壓、結合開關狀態(tài)的檢測，在故障情況下可以自主判斷故障位置，自動跳開故障區(qū)段的兩側開關，自動合上聯絡開關，實現故障區(qū)段的自動隔離和非故障區(qū)域的恢復供電。如果在這種方案的基礎上增加通信裝置，可以自動升級為標準的FTU，實現三遙（遙測、遙信、遙控）功能，比較適合手拉手供電的環(huán)網系統(tǒng)使用。

  4.4 具有通信功能的分布式智能控制方案

  這種方案是在第三種方案的基礎上，增加局部光纖通信，環(huán)網內的各FTU互相交互信息，在故障后毫秒級的時間內直接跳開離故障點最近的兩側開關，而變電站出線開關并不需要跳閘，這使得停電區(qū)域最小，同時聯絡開關自動合閘轉供，保證停電時間最短，而且這種方案即使在網絡通信失效的情況下，該環(huán)網中的設備會自動轉為第三種方案工作，從而保證故障處理的功能不會喪失。這種方案的特點是停電范圍最小、停電時間最短、效率高、投資省、見效快、可靠性高，適合具有光纖通信通道的場合，對供電可靠性要求較高的電網可以考慮使用這種方案。