光纤通信基础

光纤通信基础上海大学物理系面向专业：电子信息科学与技术（主要）微电子应用物理教学改革与课程建设上海市教委重点课程建设项目05-07教学理念与本课程的建设思路《光纤通信基础》是我校物理系电子信息科学与技术（原光电子）专业的专业基础课，由当初的《光通信技术》课程演变而来，为了顺应光纤通信领域特别是光纤通信技术的高速发展，在现今60个学时内我们着重于光纤通信的物理基础和关键技术的讲授（包括光纤传输模式的基本理论，一般有源及无源光纤通信器件，光纤通信中的关键方法和技术如波分复用和掺铒光纤放大器等），是对原课程内容的重大修改和重新编排。我们认为，为适应社会新的人才观，我们要求应用学科的本科毕业生具备“广泛而基本”的和“交叉与综合”的专业知识，对物理系的学生而言，是让已经先修完“广泛而基本”的课程（如四大力学和另一些专业基础课及基础实验等）的学生再加入到“交叉与综合”的（就光纤通信的知识面而言）技术类课程的学习中去的过程，这个过程将大大增加他们获知的深度和广度，因为从深度上讲，物理系高年级学生的电磁理论和光学知识可以帮助他们精确地理解光纤的传输场特性及光与光纤媒质作用的本质；从广度上讲，一个集当今应用光学以及光通信领域之大成的光纤光学的知识框架使他们能够高屋建瓴地认识各种应用学科的交汇、各种基本理论的融合和各种科学技术的渗透；能够有充分跨度的空间供其划定作为将来欲从事的理论研究或技术开发的领域.课程建设的目标内容1）参选国外光纤光学及光纤通信领域名著，凝练课堂理论教学内涵并规划和制订层次演进及即时更新措施，强化双语教学，进一步丰富多媒体教学方式，实现网络平台化管理和教学。2）以实验和实践性环节建设作为突破口，编译、编著在国内具有鲜明特色的实验教材，充实原有实验并大力开发新实验，特别是具有研究和实用技术水平的新实验，进一步完善实验辅助软件系统，尝试网络实验机制，努力将本课程建设成为未来光学工程师的敲门砖。3）一方面联系社会，拓宽专业知识交流和实践渠道，另一方面建立新的知识与学科交叉模式，开拓本专业外延结构，加深与通信、信息系统、微电子、电子工程、材料和精密与微光机械等领域的契合程度。考虑到本专业的现实情况，我们将实践环节建设作为当务之急，将实验教学模式和手段的改进放到一个优先位置开放的实践环节建设和专业化的实验教学模式的建立专业化的实验教学模式(总的标准)：1）实验项目的开设应是综合性和层次化的结合2）仪器安装与调整应是细分化与整体性的统一3）实验过程的进行应是重复性与延伸性的并列环境与取向1（学生，教师，教室，实验室）重点建设通道，包括教材编写，新实验的开发等。环境与取向2（教师引导为主，教室，实验室，研究与其它教学环节子通道）主要解决教学整体性问题，包括教学与研究相互促进，课程建设帮助专业发展等。环境与取向3（学生参与为主，教室，实验室，生产及社会实践活动子通道）主要建立目前薄弱的本科生社会实践机制，向社会获取课程建设的着眼点和资源。环境与取向4（取向2和3的结合）新世纪之初，实验室从美国Newport公司购置了“光学实验组合仪”，该仪器原名为“OpticsEducationkits”，应是光学教学工具之意，使用该仪器可进行近四十项光学及光纤光学实验。该组合仪的特点在于可以将所有光学、机械、电子仪器或设备在实验过程中随时进行工具化的组合.教学实践活动1.双语教学：原版的教材，原版技术资料，课堂双语互动等.2.理论课多媒体教学：视频平面技术（Word，Powerpoint，Flash，3DS，Avi等）.3.实验教学：引进Newport公司生产的大型光学、光纤实验平台；开发光学及光纤光学实验计算机辅助平台软件（含多媒体数据库）；计算机控制、数据采集及处理（部分为自行开发，基于多种接口，基于c，c++原创编程及基于Matlab等工具的数据采集和处理）.4.实践教学：组织学生加入产、学、研等，以走出去、请进来的方式，将以教师为主导变为以学生为主导，改变一些传统的教学模式，收到良好效果。5.网络教学：公共校园网平台（《光纤通信基础》精品课程，包括课程介绍，虚拟课堂，电子教案，教学录象，实验指导，课程信息等栏目）.理论课及双语教学多媒体辅助实验软件学生实验智源公司CEO童朝阳先生参观实验室在亨通光电技术公司与五位在职的毕业生座谈与英国同行交流年级与本课程建设相关的毕业设计题目2001年光纤电流传感器(硬件)光纤电流传感器(软件)光纤干涉仪单模和多模光纤的应用单模光纤传感器光纤参数测量光纤光柵传感器02－03年（春季）光纤光学应用技术强度调制型光纤位移传感器研究计算宽带光纤耦合器光纤传感器调研光纤温度传感器进展光纤压力传感器的研究及应用光纤位移传感器实验研究03－04年（春季）光纤偏振器件及其应用阶跃光纤中波动方程的矢量求解保偏光纤及光纤应变传感器光纤基本实验及数据库02－03年（冬季）光纤光栅及其应用04－05年（春季）07年全硅光纤的制备半导体激光频率啁啾的干涉方法测量光纤通信仿真软件及虚拟实验掺铒光纤放大器实验系统超大容量光纤通信中的飞秒激光技术光玛分多址的研究光纤弱磁传感研究光通信实验平台实验的改进光信号在色散介质中的传输实验教材与新实验的开发《光纤通信基础》面向本科学生开设的光纤实验如下：1.光纤的操作，光纤数值孔径测量（Handlingfibers,numericalaperture）2.半导体光源与光纤耦合（Couplingfiberstosemiconductorsources）3.半导体激光器特性测量（Semiconductorlaserdiodecharacterization）4.单模光纤模场测量（MeasurementofFiber-mode）5.光纤连接器（Fiberconnector）6.3分贝光纤耦合器（3dBFibercoupler）7.保偏光纤拍长测量（Beat-lengthmeasurementofpolarization-preservingfibers）8.强度调制型光纤传感器（Fiber-opticintensitysensors）a）光纤位移传感器b）光纤液位传感器c）光纤应变传感器d）光纤微弯传感器9.光纤马赫-曾德尔干涉仪及其应用（FiberMach-Zehnderinterometer）与其他老师合作的实验平台上完成的实验1.WDM器件研究2.通信信号光纤传输实验本课程建设的设计性新实验2项：1.光纤信号传输及其数据的MATLAB采集处理，2.自制光纤位移传感器及实验。创新新实验1项：光纤干涉温度传感器实验系统（温度控制、数据采集与干涉条纹识别）。教学研究论文统计,学术会议及校刊对本课程建设的报道近年来学科组发表的教学研究论文：1.李春芳，另类全反射及光学隧穿中的电磁波（大学物理，2003年2期）2.余昺鲲等,《光纤通信基础》课程建设中的新思考和突破口,（上海大学学报高教管理版，05.6）3.王叶等，论《光纤通信基础》实验教学模式（上海大学学报高教管理版，05.6）4.王叶，干涉法测量半导体激光频率漂移实验（大学物理，2003年12期）5.王叶，光学平移装置横向漂移的干涉法测量（大学物理，2005年5期）6.王叶，Newport光学实验多媒体辅助平台（上海大学学报高教管理版，2002年2期）。7.阎晓娜等，实施双语教学的思考与体会（上海大学学报高教管理版，在印）8.王燕等，关于光纤通信教学的几点体会（上海大学学报高教管理版,05.6）9.王叶等,适合自主探究式学习的光纤传感器组合演示装置（物理实验,2007年9期）参加国内教学研讨会议1.华东六省一市物理学会联合年会第十三次会议(2005,南昌),论文在《江西科学》上发表。在大会分会场作口头报告.2.全国高校第八届物理演示实验教学研讨会2007,北京),论文在《物理实验》上发表,自制仪器展评获三等奖.部分论文与获奖证书关于课程建设效果的评价和思考本着在理论与实践上力求统一，在教学方法上力求创新，在工作方式上力求开放与透明的态度，这一切的最终目的是培养出高水平的学生，单纯从一门课的效果看是比较难判断的，虽然有的学生考取了研究生，有的学生毕业进了跨国公司，但是还是有不少学生找不到工作，一个富有凝聚力的教学团队，他的教学效果的最好、最大化体现在哪里？以什么样的指标描述？经过该课程的学习，学生在获取知识的环境、方式手段上将有一个飞跃，在获取知识的能力上也会有很大提高，包括实践与实验技能、开拓思路与分析综合能力的提高等。本课程建设将使教学质量得到提高，在建设中探索出了一些新思路、新方法，支持和优化了本专业的基础教学架构并拓宽了其发展空间。该课程在国内率先引入光纤实验教学平台，与当今高科技前沿密切结合，建设伊始即得到复旦、交大、同济及永鼎，亨通公司同行们的首肯（评价及学生录音见上海大学精品课网站）；其开设的实验中，有的内容和技术都是国内同等教学中首创的，我们已在论文，会议及仪器参评中和国内外同行作了广泛交流。在师资队伍建设方面有两位同志晋升副高级职称（王燕，王叶），阎晓娜博士于06.9-07.3间赴美参加国家留学基金委高校基础课教师英语培训；施解龙老师被评为07年度上海大学优秀教师。总之,本课程建设的基本任务是提高教学质量，探索教学过程中的新思路、新方法，支持和优化本专业的基础教学并拓宽其发展空间(包括师资队伍)，这是一个长期的任务和过程。展望和所面临的问题1.现阶段与未来专业课程开设的要求是什么？2.社会需要如何以正确的方式反映到课程设置和内容的讲授上来？3.学校办学思想与特定专业教师自我教学理念之间的关系？4.国家,学校的教学体制与自行营造的教学模式的关系问题5.教学模式在多大程度上可以贯彻实施？6.专业实验的类别和评价体系如何建立？教与学的相互作用:专业化教学模式的特定应用归结为对实验原理的充分理解，对实验环节的精巧安排和对实验过程的详细分解，这里“教”是占主导地位的并且带有教师强烈的个性化色彩。工具的意义在于实用和适用，这需要作为主体的实验者去拿捏直到熟练的程度，这样才能赋予仪器设备活的一面，所谓用活，这也属于模式应用的个性化表现范畴，应该在这方面让“学”占主导地位。普遍的教学理念是长期存在的共识，在专业训练方面，现在要重视研究与创新精神的培养，这在基础实验（比如普物实验）中是很难做到的，但是如果在专业实验中也做不到这一点，再好的模式也是虚设的，当前和过去在实验教学领域始终困绕着我们的是“教”与“学”的关系问题，也就是模式应用的主观条件问题。我们购置了国外的先进教学仪器，引入了仪器使用“工具化”贯穿于所有实验及其过程的专门模式具体化应用方法，整个实验课教学像一根链条，一端的主体是教师，另一端是学生，当教师和学生共同把这根链条连起来的时候，链条就成了一个环，教师和学生就共处在上面并互相融合，任何时候两者中只要有一个想把这根链条加粗或加长，要能得到另一方的响应，这时，环就不会脱节，也不会粗细不匀，我们称这时的教学模式的运用是和谐的，教学理念是被充分展示的，我们的教学工作才是真真有实效的。谢谢各位专家请提宝贵意见