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光学前沿技术范文1
关键词：高职教育；虚拟实验；光纤熔接
1前言
高职教育就是要培养过硬的实践技能，培养一技之长，实现就业零过渡。通信事业日新月异，《光纤通信》作为通信专业主干课程，近年来也得到了长足发展，培养学生操作能力，掌握光纤技能对于培养高级应用型通信人才有十分重要的意义。光纤通信实践教学中使用的光纤熔接机和OTDR（光是域反射计）等仪器设备都比较昂贵，技术又更新很快。一般院校不会配置很多，这些设备相对学生数量而言是远远不够的，那么人均学生实践时间就更少了。使用虚拟实验辅助实践教学可以提高设备使用效率，实现更好的教学效果。
2虚拟实验
虚拟实验是通过利用计算机输入操作，在计算机上用各种设备模拟虚拟的仪器代替实际操作中的实验仪器设备，再按照实验目的，原理和所需实验仪器组装成一套虚拟的完整的实验系统，并在此系统上进行实验操作和完成实验[1]。我们选用了Flash制作矢量图和动画、用Javascript脚本实现交互，dw编辑网页。制作好的课件安装在服务器，学生在机房里可以通过网页进入虚拟实验操作虚拟仪器，完成实验[2][3]。建立基于网络的虚拟实验室，用虚拟实验配合实验教学不仅可以降低实验成本，还可以提高学生的动手能力和教学效果。以下以光纤的熔接课程为例，具体过程如下：所需设备，工具，材料：光缆熔接机，光纤切割刀，光纤剥线钳，酒精泵，脱脂棉（或无尘纸）第一步：去涂覆层——光纤开剥去掉涂覆层包括去掉二次涂覆层(尼龙)和一次涂覆层(硅树脂)。去掉二次涂覆层可使用光纤剥线钳等工具。一次涂覆层和光纤结合得较牢固，采用机械方法剥离很困难，也容易损坏光纤，所以采用浸透无水酒精或丙酮的纱布（棉球）多次擦拭的方法，如果涂覆层去除不干净会影响光纤切割时端面效果。剥除光纤涂敷层长度大约35mm—50mm。图1光纤熔接课程主界面图2光纤熔接过程第二步：光纤切割光纤的接续，其关键在于光纤端面的制备。光纤端面平滑，没有毛刺或缺陷，熔接机很容易接受确认，并能做出合格的接头，若光纤端面不合格，熔接机会拒绝工作，或者接头损耗很大。切割光纤时，使用端面切割刀要做到切割长度准、动作快、用力巧，确保光纤是被拉断的；取出光纤时，确保端面不碰伤，要避免光纤碰到任何物体。使用切割刀切割光纤时，约保留16mm左右。切割机价格昂贵，要严格按照规程来操作。第三步：光纤接续熔接前光纤的处理对熔接损失值有直接影响，因此熔接前必须留意光纤端面是否切割良好、V型槽是否干净。纤熔接机能自动推定光纤端面位置，自动对芯熔接，通过垂直和水平摄像机画面，可以从两个方向观察光纤的对芯和熔接情况。熔接完成后，熔接机通过图像根据芯轴偏差和倾斜角度估算出熔接损耗，然后在屏幕上显示出来。光纤接续虚拟实验的三种模式：1.演示模式：按操作步骤演示，并配有语音和文字讲解和操作注意事项；2.手把手教学：学生按步骤操作，点击提示时可以单步演示；3.操作模式：学生按步骤操作，没有讲解提示，如果操作错误或操作位置不正确则会提示错误信息。比如光纤切割时长度不规范时会提示：“切割长度不规范应该是16mm左右，请注意V型槽上的刻度！”直到光纤放置到正确位置。
3结论
学生在虚拟平台上练习，掌握后再使用设备操作，虚拟实验与真实实验相结合，可以提高实验教学的效果，提高效率。光纤虚拟实验不仅每年辅助完成学院通信及相关专业的实验、实训和光纤技能鉴定，同时也是我院省级精品课《光纤通信精品课程》中的一部分。经过多年的使用感受如下：1．变相增加设备数量，节省资金2．有助于培养学生的实验技能，提高学生兴趣3．有利于学生快速熟悉操作步骤和注意事项，规范动作。4．可以减少学生分组实验等待的时间，更有效地利用设备5．减少设备使用损耗，节省维护费用6．光缆现场的施工教学场景如果用Vr（虚拟现实）实现，效果更佳。
参考文献
[1]陈传波，张立峰，陈平南一个远程虚拟实验教学平台的研究[J].华中科技大学学报，2002,12(30):12-14
[2]李凌云.基于三层体系结构的网络虚拟实验系统的设计与开发[D].浙江师范大学,2006
[3]刘艳玲.基于Flex的中学化学虚拟实验系统的设计与实现[D].东北师范大学,2010
光学前沿技术范文2
关键词：教学方法 课堂气氛 教学效果
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（a）-0109-02
1 课程介绍
《光纤通信技术与设备》课程是光纤通信专业的专业核心课程之一，主要给学生建立光纤通信的基本概念、基本理论和基本分析方法。该课程教师通过加强与企业的联系，及时了解企业对人才在知识、能力等方面的需求变化，适时调整课程具体的教学内容。考虑到学生的接受能力以及实际工作岗位需求，经过学术委员会开会讨论，人才培养方案修订，课时数由原来的78课时调整成72课时，理论课时54，实践课时18。
2 课堂气氛沉闷的主要原因
作为实现教学目标、保证教学质量的方式、手段与途径，高校教学方法引起了国内外学者的关注与研究[1]。所谓教学方法就是围绕着一定的教学目标，依据教学内容和学生身心发展的特点以及手段条件因素，设计教学要采用的策略、方法和组合[2]。在新一轮教学改革的促进下，职业教育正由注重知识的传授向注重能力的培养转变，课堂教学中也要求教师要改变过去的教学模式，营造一种轻松、活跃的教学气氛。课堂教学气氛，又称班级社会气氛、课堂教学心理气氛。课堂教学心理气氛是在课堂教学中，教育者、受教育者和教育情境相互作用的结果，是教师在科学的教学思想指导下，通过行之有效的调节方式引导的结果[3]。教师在授课过程中发现课堂气氛沉闷，教学效果差，针对这些问题，与学生在课下进行了交流，原因大致有四个方面，现罗列出来，并进行了分析。
2.1 专业基础薄弱
光纤通信专业招收的学生，高中的数学和物理基础不是很好，对原子能级的基本概念不是很清楚，对半导体PN结的形成原理掌握得不是很好，二进制数和十进制数的转换原理不清楚。因此在课堂教学中要对相关高中知识进行补充。与学生进行交流，在确认学生在听懂了前面的内容之后再进行后面的教学，因为知识讲究一个逻辑性，前面的内容学生没有搞懂，再讲后面的内容，学生也无法掌握。
2.2 注意力不集中
课程的上课时间是每周三下午的5、6节课，学生状态不好，大部分学生在听课过程中容易困倦。教师在上课的过程中要走下讲台，调动学生的学习积极性。要注意课程纪律的把控，遇到有睡觉的同学要进行提醒。
2.3 电子设备干扰
电子设备的普及导致部分学生带手机和PAD上课，干扰了部分学生的听课效果。学生带手机进课堂，无法集中精力学习。手机对学生有着不同程度的负面影响。学生的自制力较差，一旦带了手机就控制不住自己。学生在上课期间QQ聊天、玩游戏、发短信息所带来的声响将直接影响教师授课的质量。经过实际调研，学生很少用手机软件来进行学习。手机更多的是用于同学之间联系、上网闲聊、玩游戏、听音乐等。因此，教师要把课上得精彩，与学生进行互动，让学生跟着教师的节奏走，这样学生无暇去玩手机。
2.4 成绩评定标准模糊
学生对平时成绩的构成不清楚，觉得听与不听一个样，只要来到班级点名点到就能拿到平时成绩。学生来到课程只是凑个人数，并不关心教师的教学内容。因此，要细化平时成绩，将课堂提问纳入平时成绩。积极回答问题的同学会得到更高的平时成绩。
3 课堂气氛活跃方法
针对课堂气氛沉闷的原因，对授课过程做了相应的调整。在教学方法上，坚持以“学生为本位”、以“能力为核心”的职业教育理念，通过实施多种教学方法，教学效果有了改进，学生的听课积极性得到了提高。下面结合实际教学中的部分案例，谈下如何改善课堂教学。
3.1 沟通情感法
课堂上教师的感情主要流露在语言、神态、手势等方面。专科学生可以说是高考中的失败者，本身就带有高中阶段的一些不良学习习惯，如果教师一味地批评，会导致学生的逆反心理，更加不愿意学习，进而放弃自己，沉迷于网络和游戏。有经验的教师都很注意满怀激情，进入角色，带动课堂气氛。同时教师要幽默风趣，在教学的过程中穿插一些知识典故、笑话和时事新闻，也能吸引学生的注意力。此外，利用课前时间或课后时间和学生交谈，了解学生的学习状态，进行有针对性的指导。教师采用简短的攻心战术，以加深感情沟通。一般来说，学生喜欢一位教师，就会喜欢这位教师所讲授的内容。反之，如果学生不喜欢授课教师，他很难从心理上接受课堂教学内容。所以与学生的沟通交流比课堂上的说教更有用处，因为在校的学生是大学生，已经成年，有着自己的独立思维，喜欢平等的交流，不喜欢居高临下的说教。教师与学生要打成一片，成为朋友，这样更有利于课堂教学的开展。
3.2 挑起矛盾法
矛盾是打开学生思维大门的钥匙。有了矛盾，才能激发学生思考的兴趣。这里所说的矛盾，通俗地说就是学习中的疑惑和不解。对这些疑惑和不解，教师要根据学生的解开能力一层一层地逐步挑起，也可由学生自己挑起，教师再有选择地交给学生。这好比平静的水面投入一颗石子，学生思考、争辩、究底的兴趣被激发起来了。
3.3 激励竞争法
每个学生都有着较强的好胜心和进取心，他们渴望自己的闪光点能够在同学、教师面前展露出来。根据这种心理，把课堂当作赛场，引进竞争机制，可以激发他们浓厚的兴趣。具体实施的方式是多样的，如对学生解答、练习等情况进行打分评比，对优胜者或优胜组予以语言表扬、平时成绩加分、实物（纪念品）奖励等。
以下是结合《光纤通信技术与设备》课堂教学实例。
（1）教学内容：复结学习过的内容。
（2）教学过程：①在幻灯片上显示出：“为了庆祝新年的到来，该节课最后设置有奖问答，5个问题全答对者可以获得教师送出的神秘纪念品。”②逐次显示出5个问题。第一，光纤通信的概念？第二，光纤的结构和分类？第三，光与物质的作用方式？第四，我们学过的无源光器件有哪些？（说出5种）第五，SDH网元有哪些？③选出一位成绩较好的，预计5个问题能够全部回答上来的同学回答问题。
（3）教学效果：同学们的情绪被调动起来，为了保证纪念品能正常送出，教师最后选择了一位平时学习比较认真的同学回答问题。第一、第二个问题难度一般，所以学生迅速回答出来，第三个问题有点难度，学生采取了场外求助，在另一位同学的帮助下也回答上来了，第四个问题，每位同学至少可以说出一种无源光器件，因此在全班的提示下也回答上来了。最后一个问题比较简单，全班同学都回答上来了，在送出纪念品的那一刻，全班的课堂气氛达到，获得了良好的教学效果。
4 结语
教无定法，无论采用什么方法，其目的都在于激发学生的学习兴趣，点燃他们智慧的火花，让他们积极地、主动地学习。当然，各种方法并不是孤立的，而是相互联系的。在实际的教学中应当是随机应变的灵活运用各种方法。盲目的、随心所欲的、游离于教学内容之外的方法，教学效果将适得其反。
参考文献
[1] 姚利民.高校教学方法研究述评[J].大学教育科学，2010（1）：21.
光学前沿技术范文3
在电子专业硕士研究生教学中，信息论课程是必修基础理论课程，但由于其与数学联系密切、理论性强、内容抽象，导致学生缺乏学习兴趣和效率低下。为促进学生更好地掌握课程内容，笔者从课程的教学内容、教学方法与考核方式三方面进行一系列教学探索，提出“三个强化、三个联系、三个引入”的改革措施。实践结果表明，这些措施有效地改善了课程教学效果，提高了学生的学习积极性、知识掌握程度和应用知识解决实际问题的能力。
关键词：
信息论；研究生教学；教学改革
《信息论》是本校电子科学与工程学院电路与系统专业硕士研究生（学术型）的专业必修理论课程，也是一般高等院校通信与信息工程、计算机科学与技术、电子科学与技术等一级学科下相关专业的本科生、研究生的主修专业课程[1-5]。通过对本课程的学习，使学生掌握有关信息论的基本理论以及编码的理论、实现原理和具体应用。虽然人们在本科生的《信息论》教学改革方面做了一定的工作[6-9]，但其改革内容不符合电路与系统学科特点，更不符合研究生教学需要。笔者结合本学院学生基础、学校政策及本人近年来的教学实践，在学校研究生教学改革项目支持下，开展了本门课程的教学改革与实践。
一、课程特点
1.需要坚实的数学基础。该课程存在大量的公式推导与证明，与概率论、随机过程、近世代数等数学知识密切相关。若无扎实的数学基础，学生无法看懂推导过程，更无法从根本上理解信息论的数学意义及物理含义。
2.学生学习兴趣不高。由于电子专业硕士研究生的数学基础仅限于本科生学过的概率论与随机过程，对近世代数的了解几乎为零。学生面对繁杂、抽象的理论问题时，无法宏观地理解和把握，致使学生无法提高学习兴趣。
3.课程联系实际困难。课程抽象概念多、定理证明多，与实际应用有一定距离，且与其他课程联系较少。多数学生在学习过程中觉得内容枯燥、难度大，而且与将来就业方向联系较少。鉴于以上问题，为了激发学生学习的积极性和主动性，促进学生更好地掌握本门课程，笔者从课程的教学内容、教学方法与考核方式三方面入手，提出了教学改革的相应措施。
二、教学内容改革———三个强化
1.强化离散信息论的基础作用。信息论的主要内容是信源概念、信息度量方式及三个香农基本定理，相应的内容又分别面向连续信源与离散信源。二者的区别在于，连续信源/信道及相应的定理一般需要结合随机过程知识来学习，而离散信源/信道及相应的定理是建立在概率论、线性代数的基础上。从推导过程和公式形式来看，二者具有内在的统一性。这可从连续信源信息熵的推导过程看出：将连续信源进行离散化，变为离散信源后再利用离散信源信息熵的求解公式并求解极限得到。因此笔者重点强化了对离散信源、离散信道及其容量、无失真信源编码定理、无失真的信源编码的内容。这对学生进一步掌握连续信源、信道及相关问题奠定了基础。
2.强化信息论的现实物理意义。笔者从课程本源出发，让学生理解公式或定理蕴含的深刻物理含义，使理论结果可视化，概念直观化。例如，在讲解离散信源的极值性定理时，可提炼出如下物理含义：第一层含义是，当信源各取值的概率相等时，人们对信源取何值的不确定性最大，由于各信源服从等概率分布，信源的平均不确定性即为各事件的不确定性，因此信息熵也越大；第二层含义是，对于具有不同数量事件的两个信源，若二者同时满足等概率分布，则预测数量较多事件的信源的难度较大，因此该信源的信息熵也较大。
3.强化教学案例的实用性。在本次教学改革中，共自创或搜集教学案例11例，每个教学案例都与教材内容有关，将晦涩难懂的理论内容变为鲜活的例子，让学生去感受和体会案例中蕴含的问题，从而为更好地理解教学内容奠定基础。以引入的六个视频教学案例为例，该案例以美国国家航天局发射的新火星探测器为背景，讲解了信息如何传播、如何加密等问题。通过这部分教学案例的学习，学生深刻地认识到了信息论的价值与实践意义。
三、教学方法改革———三个联系
1.联系计算机仿真。笔者鼓励学生应用MATLAB中SIMULINK工具设计具体的通信系统模型，如基于开关键控或正交频分复用的射频通信系统。让学生看到实验现象的同时，更加深刻地体会信息的传递过程，了解信源、信宿、信道的构成，学习信源编码、信道编码、加密、信道译码、信源译码等信息处理过程，加强学生对信道容量、信息传输速率、误码率等概念的把握。笔者督促学生将上述问题作为课程设计的作业，使其结合信息论所学的知识，提炼出相关问题、建立模型，加以认真分析解决；再将提炼问题和解决问题的过程以及结论进行汇总，撰写成研究报告。这既巩固了学生的基础知识，又锻炼了学生运用计算机进行建模和仿真的能力。
2.联系工程实际。由于研究生日常的工作大多在实验室从事工程项目的研究或开发工作，若能将这些工作与信息论知识联系到一起，无论对信息论的学习还是科研都将起到促进作用。笔者首先开展了调查研究工作，统计了各个学生从事科研项目的情况，然后让学生结合课程知识，从信息获取、处理、传输、存储的角度去解释。例如，在讲述信息不增性原理时，笔者结合温度传感器的设计问题：将大气环境温度看成连续信源，将传感器系统看作信道，将显示终端看作信宿。因此，设计该系统的关键问题———如何设计传感器才能最大化地得到信息而不丢失信息？学生带着这个问题去思考，就可以真正地体会传感器中信息传递过程。
3.联系科学前沿。为鼓励学生大胆创新，笔者尝试将科学前沿技术引入信息论课程，例如，室内、外可见光通信技术。笔者结合自己近年来从事可见光通信研究的经历，向学生讲授了可见光通信系统的设计、研制、实验测试等一系列过程；然后结合信息论课程所学的知识，将其与研制的可见光通信系统联系在一起。笔者也鼓励学生探索与信息论相关的科学前沿问题，开展课堂讨论与课下交流。让学生查询保密学、光学信息论等方面的文献，详细阅读并做总结。然后，切实提出自己的想法，再予以验证，从而将学生所学知识真正地和科学前沿结合在一起。
四、考核方式改革———三个引入
该课程原来采取任课教师命题、纸质考试方式。其弊端在于，教师命题规律和出题形式规定，学生只要做一遍往年考试题目，就可得到较高的分数。虽然这种考核形式能在一定程度上反映出学生的知识水平，但却无法体现其学术水平和实践能力。为此，笔者在考核方式上做了三个引入的变化。
1.引入随堂能力测验。随堂能力测验是考查学生运用所学信息论知识分析解决实际问题的能力。由于采取随堂考试形式，因此，对学生课堂学习效率和前期积累提出了较高的要求。例如，在学习香农公式时，笔者考查了学生运用香农公式计算射频通信所需带宽的问题；在学习无失真的信源编码时，笔者考查了应用霍夫曼编码对离散信源进行编码的能力。该测验在总成绩中占10%的比例，从而激励学生很好地利用课堂来学习知识。
2.引入学术论文加分。提升学术水平是研究生教学的任务之一。笔者针对信息论教学中每章的重点问题，均设置开放性的论题供学生选择，让其查阅文献、资料，进行认真的设计、理论推导、计算机仿真、现场实验，并将其总结成文，然后以学术论文的形式提交。笔者根据学生在文中阐述的观点、论证的严密性、结论的正确性与普遍性等方面予以考核。学术论文在总成绩中占20%的比例，是本次教学改革的重点。
3.引入上机考试。往年的信息论期末考试中，题目是由任课老师自行拟定。由于种种原因，考试题目重复率高、知识点考查单一，这给学生突击考试并取得好成绩提供了可能。为此，笔者将期末教师出题测试改为上机随机抽题考试。笔者建立了试题库，题型包括：客观题（选择、判断）、主观题（概念、简答、计算、综合）。在本校计算机学院协助下，建成了信息论上机考试系统，学生登陆系统后，按照教师设定的题目数量和难度，随机抽取试题。上机考试的在总成绩中占据70%的比例，也是这次教学改革的重点。该考核方式经试运行后，效果良好。
五、结语
笔者根据电路与系统专业信息论课程的特点以及目前教学中存在的问题，从教学内容、教学方法及考核方式三个方面提出了相应的改革措施。通过本次的教学实践证明，采取的这些措施有效地改善了课程教学效果，提高了学生的学习积极性、知识掌握程度和应用知识解决实际问题的能力。
参考文献：
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