時間：2022-09-20 04:38:15
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[關鍵詞]通識教育必要性我國大學
近十多年以來，通識教育成為我國一個熱門的教育話題，不少國內大學紛紛推出本科生教學改革方案和各種通識教育課程，在本科階段推行通識教育，試圖改變傳統本科生教育過分強調專業化的傾向。
我國大學必須以通識教育來維護教育的本質和大學的使命。復旦大學哲學系教授王德峰提出，當代大學存在理念危機，他認為缺失大學理念的大學只是一個執行職業培訓功能的機構，是整個市場經濟的一種產業，進而導致教育轉變為商業行為，不再成為真正的教育。雖然通識教育擔負著重要的使命，但在現實中通識教育卻面臨著種種困境。實施通識教育的過程中遇到的問題很客觀、很現實、很尖銳。但是“如果大學失去了最后一道防線，我們整個社會將會不可收拾”。路雖然艱難，但是也必須堅定地走下去。愛因斯坦曾經十分精辟地指出：“通過專業教育，他可以成為一種有用的機器，但是不能成為一個和諧發展的人。他必須獲得對美和道德上的善的鮮明的辨別力。”長期以來，應試教育使學生成了訓練有素的“考試機器”，泯滅了探索的興趣，素質結構失調。正如甘陽先生在題為《通識教育在中國大學是否可能》的演講中所說，美國的通識教育正“集中在西方的GreatBooks”置換到中國。通識教育的內容應以中西文明的經典為核心。也就是說，通識教育所要傳授的，不是“泛”，而是“精”，是人類文明所沉淀下的精華。
一、通識教育是培養全面發展人的途徑
在我國實行通識教育雖然困難重重，但又充滿了希望。因為，通識教育代表著人類社會的教育理想，順應了社會發展的方向。對于大學生的全面發展而言，人格是根本，知識是基礎，能力是關鍵。知識、能力、人格和諧發展，這是對新世紀教育目標的新認識，也是多年探索成功教育的新感悟。21世紀是知識經濟的時代，卻也恰恰是我們不需要被知識束縛住手腳的時代，擁有綜合能力和人格魅力，才能更好地駕馭知識，并將之變為走向個人成功的力量；反之，徒有滿腹書本知識，只能成為知識的奴隸，并將走在時代的后面。我們還要看到短短10年的時間，中國的文化素質教育已經取得了巨大的成績，從思想觀念、人才培養模式到教學內容、教學方法教育制度上都產生了深刻的影響、發生了很大的變化。在思想觀念上，人們認識到了不僅要學知識、學做事，更重要的是學做人。在教育內容和途徑上，校園文化活動從少到多，日益豐富多彩，文化素質教育從課堂外逐漸延伸到課堂內，通識教育課程從無到有，逐漸增多，人文素質教育有所加強。從其效果看，高校大學生的文化素質得以大大的提高。
二、通識教育是走向成人、成才、成功之路
優秀傳統文化是中國大學通識教育的血脈。中華民族優秀傳統文化，經過五千年的文明傳承和發展和沉淀，是中國現代教育取之不竭的財富。中華民族優秀傳統文化中的整體觀、變化觀、本質觀、世界觀以和諧、求變、內斂、外延的哲學特色契合了現代通識教育理念對人文精神的價值取向，成為中國大學通識教育理念的核心底蘊。成人、成才、成功，是我們因為我們要培養的是優秀人才，我們要使華外的學生成為當代最好的大學生，成為社會最歡迎的大學生。華外的學生應該有這個理想。最后那個全方位就是德智體美勞全面發展，知識、能力、人格三位一體全面發展，學院秉承的就是這樣一個人才觀。成人、成才、成功是人生中緊密相連的三個方面。對于我們學生來講，成人是根本，成才是關鍵，成功是目標。成人包含著成才，成才也體現著成人，它們共同構成走向成功的目標。同時，成人、成才、成功在人生中相互交織、相互依存，沒有止境、沒有終結，永遠處于動態變化之中、處于不懈追求之中。
在中國特色通識教育發展過程中，有強大包容性的中華文化必然既向西方學習先進的經驗，更注重弘揚民族文化，中華傳統文化在通識教育架構中的重要地位和熠熠光彩使中國通識教育迥然異趣于世界各國通識教育，同時也奠定了中國特色通識教育的特殊地位。
三、通識教育是時代的要求
時代的需求為中國大學通識教育發展形成強大的驅動力。改革開放以來，中國高等教育的高速發展，既有政府的主導又有學界的努力，但從根本上是社會政治經濟大發展產生了巨大的推動力。從對教育專業化的反思到通識教育的大行其道無不反映著社會經濟政治對高等教育發展的迫切需求。從中長期來看，中國社會的大發展還將是立體的、全面的、長期的，這樣的現實對于中國的通識教育發展而言是莫大的機遇，當然也是挑戰。縱觀全球，通識教育改革之所以是各國高校改革的著力點，就是因為通識教育在培養人才方面的基礎和長效作用。中國社會經濟的高速發展必然對中國高等教育提出更高的要求，所以，中國高校的通識教育一定要適應這一發展和變化，要進一步加大中國通識教育的力度。
四、通識教育是一種新理念教育
通識教育是一個全球性的教育話題，是一種新的理念教育，很多國家和地區都為之貢獻思路和經驗。英國人的通識教育充滿了“紳士”的優雅，美國人的通識教育彌漫著“自由公民”的氣息，俄羅斯人的通識教育體現著國家的統一意志。通識之“識”是有范圍的。任何人都不可能做到真正的“全球通”，且人的精力也是有限的。所謂通識之通，應該是融會貫通、觸類旁通。它是對一種相關知識，對自然、對生活的快速適應與應變、調節、處理，并在實踐中能夠創新。這樣在實際問題中能以不變應萬變，游仞而有余。錢偉長教授在談教育創新的時候談到：教師的教，關鍵在于“授之以漁”。因此，我想我們的老師在教的時候，無論是人文科學還是自然科學，主要是要教給學生一些思考問題的方法。隨著各種新知識、新問題的不斷涌現，人們還必須不斷地學習新知識，學會處理新信息以應付工作或學習當中碰到的各種問題，而通識教育為進行不斷的再教育提供了認識基礎和技能，它更注重學習思考能力、批判能力、學習能力的培養，并擴充了學生學習生活的經驗。因此，通識教育是非常適合終身學習過程的。而一個人的終身學習的能力對職業崗位的轉換來說，在當今社會已變得越來越重要。
參考文獻：
1改革的重點與具體措施
1．1教學方法三維可視化為了解決大學生在學習過程中理解困難和前沿性的科研促教中缺乏實驗條件驗證的教學問題［3］，教學團隊將物理建模思想應用于教學實踐中，通過三維可視化仿真，使復雜、抽象、煩瑣的理論模型變得直觀、具體、明了．例如:針對“空間光通信創新實驗”課程中的光學天線設計及光傳輸、激光雷達成像和光子晶體光纖光傳輸等進行了三維動態可視化仿真．在對前沿性的科研促教中缺乏實驗條件驗證的情況下，擬采用理論建模與仿真驗證方法來實現．
1．2創新實踐自主化為了解決自主創新實踐能力訓練不足的教學問題［4］，教學團隊將光通信、微波光子學等交叉學科前沿技術與創新實踐相結合，構建了“空間光通信”開放式創新實踐平臺，建設了綜合型、設計型、創新型的開放式專業實驗室．依托開放式創新實踐平臺，開展了大學生自主研究型學習，著力加強大學生自主創新實踐能力的培養［5，6］．加強科研促教，拓展創新思維，在“985高校”大學生創新訓練計劃支持下，實施了創新設計項目40余項．依托科研項目把學生帶到學術前沿，進行了形式多樣的學術研討:教授、副教授、博士、碩士、本科生分別定期做主題報告、分組討論、網上論壇、參加國際國內會議和暑期夏令營等方式促進學術交流，形成良好的學術氛圍．學生在開放式專業實驗室里自主進行理論建模、仿真設計與實驗驗證，在規定時間內撰寫學術論文等，開展了大學生自主創新能力的培養模式．
1．3多元化的教學評價體系為了解決傳統評價方式缺乏對創新實踐、仿真設計與課程論文等環節的評價的教學問題［7，8］，教學團隊將理論考試和平時成績相結合，實驗操作與自主創新實踐相結合，理論建模仿真與課程論文相結合，構成了多元化的評價體系．例如:把理論考試成績所占的比例下調到60%，而課程論文的比例上升到40%，通過創新項目和課程論文等方式評價學生的學習;通過課程論文答辯方式，依據“假設的合理性、建模的創新性、結果的準確性、表達的清晰性”進行綜合評定，實現從應試教育到素質教育的觀念性轉變．引領學生朝著有利于自身全面發展的方向努力．
1．5開放式教學資源建設為了解決傳統教學資源不足的問題，教學團隊加強了師資隊伍的建設，進行了廣泛的國際、國內教學研討和學術交流．重點建設了豐富的數字化網絡資源平臺網絡課程含教學錄相、典型實例、創新設計系列實驗教案、經典物理問題、及在線實踐編程等模塊;適時引入在線答疑、網絡論壇及現場演示與討論等交互式教學形式，形成了模塊化、交互式、開放式教學資源平臺．
2改革與實踐的探索
實例1大學生在牛頓式光學天線系統測試平臺(圖1)上做的部分實驗內容:圖2為接收光斑實驗測試，圖3為利用光束質量診斷儀器測試光斑．通過三維可視化仿真，使復雜、抽象、煩瑣的空間光通信系統中的激光傳輸理論模型變得直觀、具體、明了，解決大學生在學習過程中理解困難的教學問題(大學生創新實驗設計項目)。例如:老師們課堂上在講解光子晶體的應用———布拉格光纖光傳輸特性時，就采用了仿真驗證手段．通過詳細舉例以此來鼓勵學生啟迪思維、大膽創新設計、勇于實踐．以下是學生們根據題目的要求，在老師的指導下做的部分仿真結果圖．實例2等周期結構的布拉格光纖仿真(見圖4—圖6)．實例3空間光通信系統激光傳輸特性仿真(見圖7—圖8)．實例4波動方程的(動態)三維可視化(見圖9)．圖9波動方程(動態)三維可視化圖形實例5平面波用柱面波形式展開(見圖10)．圖10平面波展開為柱面波仿真結果圖形以上是具有代表性的大學生創新實驗設計．“缺陷的光子晶體在偏振分束器等光學器件中的應用”(大學生參與者:黃鶴、劉天驕、陳逸舟)被學校推薦為2010年國家級大學生創新性實驗計劃項目;“推帚式激光雷達三維成像創新設計”(大學生參與者:謝國洋、顧大超、童磊)被學校推薦為2011年國家級大學生創新性實驗計劃項目．通過這種創新事例，能很好地鍛煉和培養大學生的創造能力，大大激發了學生的創新欲望和學習興趣．
3改革的實施成果
該課程未實行教學改革以前，我們實行的是傳統教學模式(理論教學+筆試成績+實驗成績)，教學成果不理想．自從2009年本教學團隊開展了對“空間光通信創新實驗”課程教學研究型改革與實踐的探索以來，特別是加強了針對“空間光通信創新實驗”課程中的創新實踐平臺及《數學物理方法與仿真》、《光學天線設計》、《空間光通信創新設計實驗》3本教材的重點建設．建立了1個基于大學生創新基地的空間光通信工程技術研究中心;并依托這個創新實踐平臺，開展了一系列的教學和科研項目．1)研發了十余個綜合創新設計實驗，例如:“卡塞格倫光學天線系統的光傳輸特性分析實驗”、“光纖損耗與光纖耦合實驗”、“激光準直與多波長光學天線傳輸實驗”、“無線激光大氣通信實驗”等;2)2012年數學物理方法、三維可視化仿真及創新實踐的“三位一體”教學模式改革獲電子科技大學教學改革成果一等獎;3)教改項目:2009年“數學物理方法”教學研究與精品課程建設”，2010年“數學物理方法精品課程教學團隊建設與改革”;4)團隊教師指導大學生創新基金項目40余項，指導大學生40余篇(SCI收錄6篇);5)開展了一系列高水平的科研項目，獲得了國家自然科學基金項目2項，國家自然科學青年基金項目3項以及橫向建設項目等;6)2011年建設了電子科技大學第一座2．0kW單晶硅太陽能發電站，并實現并網發電，以作為大學生新能源創新課題教學示范所用．7)發表教研論文20余篇、科研論文100余篇．取得了顯著的教學成果，形成了交叉性學科前沿與創新實踐相結合的人才培養模式．(教改前后對比情況見表1)．
4結論
目前移動通信技術發展非常迅速，3G已經成為移動通信的核心，4G也即將開始進行商用。但是高校所用的教材仍然以2G為主，遠遠落后于技術的發展，而學生對于3G、4G知識的掌握也較2G更為迫切。這就要求教師在教學中根據當前的技術發展增加內容，使學生掌握最新的移動通信技術。同時移動通信這門課程對通信基礎知識又有著很高的要求。因此，在教學過程中，對于基礎比較薄弱的班級要做到對重點知識的回顧，使學生更好地接受和理解系統的組成原理，在此基礎上還要對新技術進行涵蓋，教學內容非常多，導致了大量的知識點與有限的課程時間的矛盾，這就需要教師在課程教授過程中對教學內容進行必要的篩選、更新和重構，使其既能反映該學科領域最基本、最核心的知識，又能反映學科最新的進展和動態[2]。為解決大量的教學內容和授課時間有限這一矛盾，在教學中首先應對學生具體的知識基礎和接受能力做一個正確的評估，隨時依據課程要求和學生的實際情況對教學內容進行選擇性的刪減，進而體現課堂教學的精髓。本人所教授的班級分為本科和專升本，對于這兩個班級的學生，授課內容就有所差別。移動通信的課程內容涉及到無線信道的衰落分析和估算，信號調制、解調原理及技術，糾錯編譯碼理論等，這些內容在通信原理、微波與天線等前期課程中都有所涉及，對于本科的學生授課時要注意避免知識上的重復，應圍繞移動通信的特點有選擇地講解相關內容，比如書上第2章是調制解調，本人在授課過程中只著重講解了擴頻，其他的內容留給學生自學。在授課過程中更多的是強調各章節的聯系，從而把教學內容的重心從第二代移動通信系統及相關技術的研究向第三代移動通信系統轉移。而專升本學生由于基礎較差，完全憑借自學難于掌握，除了要求自學之外，還需要針對學生的掌握程度對重點內容進行講解，在學生掌握了基本知識、基本原理的情況下，著重掌握2G網絡的構建和組成，再逐步地向3G過渡，力保學生在有限的學時內能夠學到更適合他們掌握的知識。
二、教學方法改革
1.多媒體授課。移動通信課程的內容覆蓋面廣，如果單純采用傳統的板書方式來講授，不僅耗費時間，影響教學效率，對于一些系統流程的展示，也不夠生動形象。為解決課時少內容多的矛盾，本人采用信息量大且形象直觀的多媒體課件進行輔助教學。對于一些重要的公式、推導采用板書的方式，對于原理方框圖、小區規劃、網絡結構等使用多媒體進行教學。本人還搜集整理了大量基站、天線、網絡區群結構等相關圖文信息，通過動態演示與分析，將整個通信領域所涉及的整體設備和完整系統進行展示，使學生可以全面了解整個通信領域的各個環節，建立全網的概念，開闊了學生的思路，提高了學生的學習興趣[3]。2.討論學習法。傳統的教學方式不重視與學生的互動，即教師滿堂講，學生只負責聽課，這樣很難激發學生的學習興趣，鍛煉思考能力。為了使學生積極的參與教學，可采取討論的形式，以學生為主、教師為輔的課堂教學方法。由教師根據教學內容選定一個討論課題，將學生分組，各小組內成員進行討論，在由小組內選派一個代表進行組間討論，各組內成員可對代表的闡述進行補充，由教師根據學生的積極狀態，討論結果給予一定的平時成績。在此過程中，以學生為主體，教師只是起到導向的作用，指導學生講解和組織討論，學生通過討論，對一些問題理解的會更加透徹，這種方法不僅調動了學生的主觀能動性，還充分發揮了學生的想象空間[4]。3.提交論文。為了培養學生研究問題的能力，教學過程中指導學生對感興趣的內容撰寫論文。論文題目可由教師制定，也可以由學生根據自己的興趣自主選擇。要求學生在一定時間內查找資料，提交論文，并以隨機抽查的方式，讓學生進行講解，并對論文進行評判。評判方式可采取抽取若干學生的論文，組織大家進行討論，或者教師選擇若干論文為學生進行講解，這樣可以提高學生撰寫科學論文的興趣和水平。
三、考核方式
傳統的考核方式是以期末考試作為學生的最終成績，這種方法難以對一個學生所學知識和綜合能力進行客觀的評價。為了對學生的評價更加綜合和準確，除了取決于客觀的考試或作業成績外，還由主觀的師生互動關系與課堂參與程度所決定。具體由以下幾個方面進行評定：（1）期末考試，考查對基本知識及前沿技術的掌握程度；（2）課堂討論，將課堂參與列為期末成績考量的標準，可以鼓勵學生積極思考，帶動課堂氣氛；（3）撰寫論文，考查學生研究問題及創新運用的能力；（4）作業成績。
四、教學實踐
移動通信是實踐性很強的一門課程，如果只立足于理論教學，滿足不了現階段人才培養的需要，而一般的實驗設備只能做驗證性實驗，學生對實際運營情況無法真正了解，因此我系在外出實踐環節中組織學生到聯通公司、農墾總局通信公司等單位進行觀摩學習，在實習過程中學生可以接觸到主流商用通信設備和技術。在現場了解基站、移動交換中心等設備的運行情況，與技術人員進行交流、溝通，把課本上的理論知識與實際設備、技術相聯系，從而更好地理解移動通信課程涉及的技術和系統，為今后的學習和工作打下了堅實的基礎。
五、結論
關鍵詞：研討式教學；科研能力；現代數字通信；課堂教學
課堂教學是研究生培養的重要環節，是研究生從事后續畢業論文工作的基礎，是研究生實現從本科學習到研究生學習的重要轉折階段。研究生尤其是學術性研究生的培養目標，不同于本科生，主要體現在：搭建合理的知識結構，了解學科前沿；具有創新精神并掌握創新方法；通曉本學科的常識與規范；具有較強的邏輯思維、歸納、總結和表達能力，具有較強的論文和技術報告的撰寫能力，具有合作交流能力；具有自主學習與終身學習的能力，具有較強的獨立工作能力【1】。探討新的教學方法，在課堂教學中揭發學生的創新思維和培養學生獨立從事科研的能力，對提高研究生培養質量具有重要意義。
研討式教學方法，是與傳統的“傳授知識-接受知識”教學方法不同的新的教學模式，它的教學主體包括老師、學生等所有具有認識和判斷能力的課程參與者，他們就某一主題的認識，最大限度地進行多角度、多層次的認識互動，共同討論與交流【2-4】。我們就近年來在研究生課程《現代數字通信》課堂教學中進行研討式教學方法實踐，在學生文獻檢索、文獻綜述、專業知識學習、學術報告與科技論文寫作等獨立科研能力培養方面的粗淺體會與同行交流，期望得到批評指正。
一、研討式教學方法實施
《現代數字通信》課程是我校電子信息工程類研究生的專業基礎課，在研究生第二學期開設，每年有較多的學生研修該課程。在課程學習后學生將進入畢業論文工作，部分學生在課程學習時已開始畢業論文工作。我們希望學生通過該課程的學習能夠掌握通信與網絡的基礎理論和技術，了解現代數字通信技術發展現狀，并培養學生科研工作的一些能力與規范。我們將從教師講授、專題研討、成績評估三個方面介紹我們在《現代數字通信》課程課堂教學上運用研討式教學方法的實踐。
1.教師講授
我們將教師講授模塊化分為：基礎理論講授、科研基本方法與規范講授兩個部分，約占三分之一課時。基礎理論講授部分，主要采用傳統的課堂授課方式，講授通信與網絡的基礎理論和技術，包括信道模型、編碼技術、調制技術、接入技術、交換與組網技術等，除簡單回顧大學通信原理與計算機網絡的基礎知識之外，主要補充高級的通信與網絡理論和技術，為專題研討作知識準備，采用了國外著名大學通信與網絡方面研究生教材【5-6】。
科研基本方法與規范講授部分，主要講授文獻檢索、文獻閱讀、科技交流、科技論文寫作等方面的方法與規范。文獻檢索向學生介紹信息工程領域常用工具，如：SCI文獻索引數據庫、谷歌學術搜索引擎、維基百科、IEEE數據庫等的使用。講授根據題目、摘要、關鍵詞、作者等進行文獻查找篩選的方法。文獻閱讀介紹三關閱讀方法。科技論文寫作講授內容包括標題、摘要、引言、正文、結語、圖表、科技術語的寫作方法與常用寫作規范【7】。科技學術交流主要介紹PPT制作方法、演講技巧等。
另外，在學生開始專題討論之前，教師可以圍繞自己的科研工作或感興趣的題目，給學生做一次學術報告，并引導學生參與討論，目的是給學生一個做學術報告的范例。在本門課開始的第一次課，我們將本學期的專題討論內容提前向學生公布。學生將根據自己的興趣愛好、從事的畢業論文研究課題選擇某個專題，自由組成團隊，并推舉團隊負責人，提前準備研討內容。學生也可以自己選題但需得到老師認可。對于個別學生，老師可以指定加入某個團隊或組建新的團隊。
2.專題研討
專題研討是本課程的主要部分，約占三分之二課時。我們根據教學大綱、現代數字通信的發展現狀與趨勢和我校電子信息工程類研究生往年畢業論文選題情況，對專題研討內容進行劃分，目前專題內容主要包括：無線自組織網絡與無線傳感器網絡、協作通信、深空通信、認知無線電、超寬帶通信、實時通信與機載網絡、擴頻通信與保密通信、衛星通信與網絡等。每年根據上一年教學情況，專題內容會略有調整。學生可以就某個專題或某個專題下的子專題準備研討內容，開展學術討論。學生以組為單位根據選擇題目分工合作，查閱文獻，準備PPT和技術報告。準備內容包括：概念內涵、研究意義、研究現狀與趨勢、關鍵技術、開放問題、自己觀點、研究設想、總結等。
課堂上每組推舉一名學生作為主講人，利用多媒體陳述演講內容，考察學生制作演講文稿、組織演講內容、演講儀態和現場駕馭能力，教師做好記錄。針對報告內容，首先發動學生向報告人提問，要求報告人或同組成員回答和解釋問題，允許學生提出自己的觀點和進行爭論。學生回答完畢后，教師向報告人提問，在師生之間展開討論。針對報告人的演講文稿制作、內容組織、演講儀態和回答問題的情況等，教師進行點評，對課堂中出現的學術爭論一般不做“是”或“否”的絕對性評價，啟發學生進一步調研文獻和思考。
3. 成績評估
《現代數字通信》課程成績由四部分組成，分值比例如下：期末筆試30%，演講成績30%，技術報告30%，課堂討論10%。期末筆試主要考察對教師講授的基礎理論知識的掌握情況，采用閉卷形式。演講成績會在每次研討課時，隨機抽取10名學生民主評議，去掉最高和最低分后的平均成績作為演講成績，評定標準如表1所示。同一組的同學原則上分數相同。演講結束后，報告人小組同學將根據演講文稿、教師和同學提出的問題和意見，獨立整理和提交技術報告，教師根據技術報告對每個同學評分。任課教師認真批改技術報告，技術報告批改完畢并給出成績后，會返還給同學，讓他們知曉自己的不足之處，進而提高自己。教師到期末根據學生參與學術討論的情況，給出課堂討論部分成績，以便鼓勵學生參與討論。采用綜合成績評定方式，有利于鼓勵學生參與整個教學過程，發揮其主觀能動性。#p#分頁標題#e#
二、體會與不足
通過《現代數字通信》課程研討式教學方法實踐，我們有下面體會：
1.結合熱點進行演講示范，提高學生對研討課的興趣
例如，目前IP地址資源耗盡問題是社會關注熱點，教師很快作了IPv6的專題講座，引起了學生的極大興趣和熱烈討論。學生不但對網絡協議有了更深入的掌握，也學會了演講中問題提出、知識講授、演講駕馭的一些技巧，很好地促進了學生專題研討質量的提高。
2.教師素養是研討教學成敗的重要因素
教師在研討課中的角色，首先是一個主持人。而主持人的學術素養、人格魅力、敬業精神等是研討教學成敗極其重要的因素。因此，作為研討課程的教師，必須對交流主題所涉及的學科領域有較深的了解，具有良好的組織、協調能力，并有良好的人格且為學生所接受。教師的課堂行為主要表現為：穿針引線，使課程進展順利，并避免自身成為課堂的中心；要鼓勵、接受、支持合理的各種觀點；鼓勵每一位學生通過聽與講充分互動，避免個別學生唱主角；當好聽眾，善于從學生的評論和觀點中發現問題、提出問題，并做好階段性課堂總結。
3.前期充分準備是學術交流成功的保障
部分同學以前很少接觸外文文獻，面對大量文獻資料，抓不住主題，無法有效地組織好自己的報告內容，有的報告內容膚淺，甚至出現偏題的情況。有的學生在做報告時，盯著電腦屏幕念屏幕上的文字或打印出的演講稿。有的題目大多數同學不太熟悉，出現討論冷場現象。為此，教師應指導學生以所選專題領域的一兩篇綜述文章為基礎，查閱文獻，展開論述。要求小組同學事前多討論，演講同學事前多模擬練習。教師審查通過的演講文稿才能進行演講，并且演講人在演講前幾天需將演講文稿發給所有同學，讓其他同學事先熟悉內容，對該專題感的同學還可以做進一步調研。這樣演講時課堂氣氛會很活躍，討論也很熱烈。
三、結束語
研討式教學方式是教師與學生平等相待、教學相長的過程。任課教師需要不斷學習，了解國際學科前沿。在課堂教學過程中，通過與同學的平等討論與思考，教師的學術水平也會得到進一步的提高。教師在備課時，需要精心準備授課資料和素材；授課時，要很好地控制時間，注意調動大家參與討論的積極性，調動大家的學習興趣。通過研討課，學生普遍感到自己的學術交流能力、提問能力、對話能力、課堂參與的積極性，甚至社交能力、精神面貌等都有所提高和改進。初步統計有95%以上的同學對這種授課方式持肯定態度。研討式教學法是教學改革的積極嘗試，它將研究生獨立科研能力的培養目標落實到研究生課程教學中，在加強研究生自學能力、學習方法及科學研究能力培養的同時，也激發了學生的創造力和想象力。
參考文獻：
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[5] Bernard Sklar, Digital Communications: Fundamental and Applications (Second Edition), Person Education, 2003.
引言
隨著“大學生就業難”問題的日益突出，中國高等教育面臨嚴峻的考驗。越來越多的人開始質疑，高等學校到底能不能培養出適應社會需求的有用人才。造成這種局面的原因很多，其中主要的原因有三點[1]：高校專業設置與快速變化的市場需求有一定差距；知識陳舊，轉化率低；現行教育過于追求知識體系，缺乏加強學生實踐能力培養的有效手段，扼殺了學生的創造精神。企業對各類專業技術人才和管理人才的需求變化速度遠高于高校專業培養人才培養速度，形成了人才供需市場配置的時間差[2]。只有在國家教委的有效指導、調控才能緩解此矛盾。青島農業大學自2004年開始了全校性的實踐教學改革活動，2007年，進入“強化實踐技能，和市場接軌”的實踐教學改革的第二階段。
1 通信工程專業實踐教學現狀
實踐教學是課程教學的重要組成部分，是鞏固理論教學成果的重要環節。通過實踐教學，使大學生深刻體會蘊涵在各門課程中的科學精神和揭示事物本質規律的內容，培養大學生的創新精神和實踐能力[3]。學校要求把實踐教學落實到每一個學院、每一門課程和每一位教師，體現在專業培養計劃、課程教學大綱和教師的崗位職責中。經過第一階段的改革，我校實踐教學安排已經達到教育部在高校評估中規定的優良標準。
通信工程實踐教學環節主要包括課內實驗、課程設計、畢業設計（論文）等。專業課中有85%以上的課程開設了實驗課，專業選修課的實驗課開設率近80%。理論課學時和實驗課學時之比約為6：1。課內實驗分為驗證性實驗、綜合性實驗、設計性實驗。驗證性實驗，要求學生在掌握理論知識的基礎上通過實驗設備驗證理論知識的正確性。綜合性實驗強化對已學知識的綜合運用能力和分析、解決較復雜實際問題的能力。設計性實驗使學生掌握基本的設計方法及調試方法，拓寬知識面。通信專業有綜合性、設計性實驗的課程占有實驗課程的比例≥85%。根據專業課的學習要求和應用性不同，部分課程除了開始課內實驗，還設置了相關的課程設計。課程設計培養學生綜合運用所學知識的能力，題目綜合性強，所用的知識是課堂所學理論的延伸，促進了學生培養自學能力。畢業設計（論文）是訓練學生獨立進行科學研究重要環節。通過進行畢業設計（論文），可以使學生了解科學研究的過程，從需求分析、功能設計到具體實現，直接參與科學研究工作的全過程及其各環節，是一次系統的、全面的實踐機會。
2 通信工程專業實踐教學中的不足
雖然目前通信工程專業的實驗和實習安排為提高學生實踐能力提供了有利保障，但是在具體操作過程中仍存在一定問題。
通信工程專業的硬件實驗較多，絕大多數硬件實驗利用實驗箱完成。用實驗箱做實驗有以下缺點[4]：一、大多數實驗箱開發廠本文由收集整理家都能根據授課的重點設計實驗內容，但是實驗箱把功能模塊都集成封閉起來，讓學生不能接觸信號處理的各個環節；二、實驗箱比較適合驗證性實驗，由于實驗箱的功能模塊固定，所以能作的綜合性、設計性的實驗項目比較有限，不利于學生創新、設計能力的培養；三、利用實驗箱所作的實驗內容較陳舊，與生產脫節大，不能達到注重實踐和提高學生素質教育的目標。
部分專業課之間聯系比較緊密的，課程之間的這種密切聯系目前在實驗、實踐課程中體現的還遠遠不夠。一門課中學到的原理可能應用在多門課中。例如《信號與系統》中講到的著名的nyquist采樣定理是《數據壓縮》、《通信原理》中數據采用基本依據，采樣電路的硬件實現方法又在《微機原理》、《高頻電子線路》等課程有不同的實現方案。讓專業課的知識融合貫通有利于學生綜合能力的培養，這也是實踐教學改革的內容之一。
3 改革實踐教學的具體措施
3.1 繼續推進課程內實驗教學改革
課程內實驗主要分為驗證性實驗和綜合、設計性實驗。在保證一定學時的驗證性實驗以促進學生對課堂上傳授的基礎理論的掌握之外，改革部分實驗中的綜合、設計性實驗內容，使之于實際應用結合地更加緊密。例如《程控交換原理》中設計性實驗是數字時分接線器編程，實驗目的是了解數字時分接線器的編程方法，熟悉t接線器的工作方式，其它實驗都是驗證性實驗。可以調整實驗安排，加上“程控交換機電話用戶開戶”、“分別用1號信令或7號信令傳輸話務”、“對比建立局內呼叫和局間呼叫的不同”等在電信局業務中實際用到的各種操作作為選做實驗。
3.2 增加綜合多門知識的實踐教學環節
通信工程主要學習通信系統中所涉及的各方面知識。通信系統主要解決信息如何從信源端經信道傳到信宿端。擴展高低頻電子線路課程設計的內容，加入《通信原理》、《信息論》的內容，把信源編碼、無線信號的傳輸、信宿解碼實驗綜合在一起。結合信息傳輸的實際過程，加設多平臺通信綜合實習。該實習主要內容是利用程控交換機、光纖通信設備、綜合業務數字平臺和無線基站實現模擬電話業務、計算機網絡業務、無線通業務的傳輸。在解決這一問題時，涉及到了程控交換、計算機網絡、無線通信、光纖通信等多學科知識，能充分調動學生學習思考的主動性。這些業務在實際生活中占有較大的市場，與生產、生活聯系緊密。通過了解、學習此類業務，能夠增強學生的市場適應能力。
3.3 加快實習基地的建設
雖然通信工程專業配有校內專用的實訓中心，在實訓中心可以模擬一些簡單的通信業務，但是由于資金和規模限制，學校的設備比使用中的設備要簡單，處理的業務類型也不夠豐富。學生通過到工作現場考察，能夠學習通信運營的常見業務。目前，通信工程的實習基地還很少，不能滿足學生熟悉生產的需要，所以加快校外實習基地的建設成為學生學習生產技能的重要途徑。
4 總結
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9. 參考文獻以文中出現先后為序排列，常見參考文獻著錄格式如下：
A. 期刊文章
[序號]主要責任者（不超過3人者全部寫出，超過者只寫前3名，后加“等”或“et al”）.文題［文獻類型標識］.刊名（外文期刊用標準縮寫，不加縮寫點），年，卷號（期號）：起止頁碼.例如：
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B. 專著、論文集、學位論文、報告
[序號]主要責任者（不超過3人者全部寫出，超過者只寫前3名，后加“等”或“et al”）.文獻題名［文獻類型標識］.版次（第1版可不著錄）.出版地：出版者，出版年:起止頁碼.例如：
[3] 國家藥典委員會.中國藥典[M].5版.北京：化學工業出版社，2005：149.
C. 析出文獻
[序號]析出文獻主要責任者.析出文獻題名［文獻類型標識］//原文獻主要責任者.原文獻題名.版次.出版地：出版者，出版年：析出文獻起止頁碼.例如：
[4] 趙宇亮，汪冰，豐偉悅，等.納米材料對健康的影響及分析評價[M]//許海燕，王琛.納米生物醫學技術.北京：中國協和醫科大學出版社，2009：331-376.
D. 電子文獻
[序號]主要責任者.題名［文獻類型標識/文獻載體標識］.出版地：出版者，出版年（更新或修改日期）［引用日期］.獲取和訪問路徑.例如：
[5] Online Computer Library Center, Inc. History of OCLC[EB/OL]. [2000-01-08]. 省略/about/history/default.htm.
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關鍵詞：溫度傳感器，濕度傳感器，GSM，遠程監測
1、引言
高級別的質量檢測需要在高質量的環境中進行。溫度和濕度是環境的重要參數，對溫濕度的監測是實現優質環境的重要手段。為了避免人為干擾環境和提高效率，遠程監測是一種有效的方法。目前的遠程監測系統大多采用以太網絡、無線數據傳輸模塊或zigbee無線網絡傳輸數據[ 1-6]。但是，以太網是有線傳輸，需布線，受地理環境影響較大；無線數據傳輸模塊的傳輸誤碼率高，可靠性差；zigbee是專用協議無線網絡，成本高，開發難，而且覆蓋范圍有限。本文提出一種基于GSM的溫濕度遠程監測系統，具有傳輸誤碼率低、成本低及覆蓋范圍廣等優點，并且可與監測人員的手機綁定，實現隨時、隨地，移動監測。
2、傳感器的數學模型
2.1 半導體溫度傳感器原理
根據PN結理論，在一定的電流模式下，PN結的正向電壓與溫度具有很好的線性關系。對于理想二極管，只要正向電壓VF大于幾個KT/q，其正向電流IF與正向電壓VF和溫度T之間的關系可表示為
(1)
式中IS 為二極管反向飽和電流， K 為波爾茲曼常數（1.38×10-23J/K），T 為絕對溫度（K）， q為電子電荷（1.602×10-19庫侖），
整理后，得
(2)
如前所述，晶體管的基極一發射極電壓在其集電極電流恒定條件下，可以認為與溫度呈線性關系[7]。
2.2 阻抗型高分子濕度傳感器原理
阻抗型高分子濕度傳感器的感濕原理如下：高分子濕敏膜吸濕后，在水分子作用下，離子相互作用減弱，遷移速度增加；同時吸附的水分子使解離的離子增多，膜電阻隨濕度增加而降低，由電阻變化可測知環境濕度。阻抗型高分子濕度傳感器復阻抗與空氣相對濕度、材料配方和電極結構都有關系： 與我有關系
(3)
其中m為叉指對數，b為單個叉指長度，n為電化學反應電子轉移數，f為法拉第常數，c*為氧化劑濃度，D為擴散系數[8]。
但由于傳感器的材料配方、電極結構等方面的不同，導致各種不同的阻抗型高分子濕度傳感器的特性曲線有較大差別，不能用統一的曲線來概括。
3、遠程監測系統
本系統采用先進的GSM無線通信技術、配合以嵌入式解決方案和數據采集等先進技術，構建了一種基于GSM的溫濕度遠程監測系統。
3.1 系統組成及功能
系統分為監測中心站和遠程監測終端兩個部分:監測中心站主要有PC主機、GSM通信模塊TC35i組成（或用戶手機）；遠程監測終端主要是由LPC2148ARM內核控制器、GSM通信模塊TC35i、信號調理電路、人機接口和通信接口電路組成。監測中心站通過GSM網絡與監測終端進行無線遠程通信,實現了基于GSM的遠程監測。系統結構圖如圖1所示。
圖1 遠程監控系統框圖
系統實現的功能主要包括數據采集、數據傳送、報警、實時控制和數據處理。遠程監測終端主要負責采集溫度、濕度、2項數據，根據監測中心的命令進行實時上傳數據。中心對收到的采集數據進行處理，報警，實現實時監控。
3.2 溫度檢測電路
本系統采用AD公司生產的單片半導體集成模擬型溫度傳感器AD590。它具有線性度高、精度高、體積小、響應快、價格低等優點,測溫范圍為-55~+150℃。具有良好的互換性,非線性誤差為±0.3℃。此外,AD590的抗干擾能力強,信號的傳輸距離可達100 m以上[9]。
流過器件AD590的電流(μA)等于器件所處環境的熱力學溫度(開爾文)度數：
(4)
式中，—流過器件(AD590)的電流，單位K
AD590的靈敏度為1μA/K,0℃時輸出273μA電流,每上升1℃輸出電流增加1μA ,每下降1℃輸出電流減小1μA。AD590基本測溫電路如圖2所示。
圖2 溫度檢測電路
3.3 濕度監測電路
系統采用CHR-01型阻抗型高分子濕度傳感器，其復阻抗與空氣相對濕度成指數關系。其基本特性為：工作電壓1V AC（50Hz ～ 2 K Hz），檢測范圍20%～ 90% RH，檢測精度±5%，工作溫度范圍0℃～＋85℃，特征阻抗范圍21 ～ 40.5KΩ。濕度傳感器阻抗變化與溫度有關，其關系見規格書中濕度阻抗特性數據表，通常先檢測溫度，然后按阻抗查表獲得濕度值。由于直流電壓可使水分子電離，加速老化，所以采用交流電壓測試其阻抗[10]。
將CHR-01與555構成多諧振蕩器，通過檢測頻率，進而獲得阻抗。濕度檢測電路如圖3所示。
圖3 濕度檢測電路
低電平表達式：
高電平表達式：
輸出頻率表達式：
(5)
利用單片機的定時器/計數器進行頻率測量，假設計時時間為T(s)，此期間計數值為N，則被測頻率f=N/T
則CHR-01的阻抗為
(6)
其中R1與C的選擇很關鍵，電容C要選擇高精度電容，一是保證其充放電的能力，二是為了其電容值精確，更方便計算濕敏電阻的返回值。
3.4 GSM模塊
本系統采用西門子公司工業級GSM模塊TC35i進行遠程數據傳輸。TC35i支持中英文短消息，自帶異步串行通信接口，方便與PC機和單片機接口，可傳輸語音和數據信號，通過AT命令可實現雙向傳輸指令和數據，波特率可達300b/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short MessageService，短消息)，電源范圍為直流3.3～4.8V，電流消耗為空閑狀態為25mA，發射狀態平均為300mA。
3.5 微控制器LPC2148
現場監測站采用了PHILIPS公司基于ARM7 TDMI-S 內核的微控制器LPC2148作為主控制器，完成現場監測站的全局控制。論文參考網。LPC2148內嵌32KB 的片內靜態RAM 和512 KB 的片內Flash 存儲器，片內集ADC、DAC 轉換器，實時時鐘RTC，2 UART ,及USB2.0等多種接口。具有JTAG調試接口、方便在線調試，而且應用電路相對簡單，開發和生產的成本低。芯片可以實現最高60 MHz 的工作頻率，能夠滿足嵌入式系統μC/OS-II 及人性化的人機界面的要求。大容量的內存，方便了收發短消息時的數據緩沖。
4、系統的軟件設計
系統采用GSM無線通信模塊TC35i實現遠程數據通信，TC35i通過AT命令來進行控制，采用短消息方式進行數據傳輸。系統軟件包括現場監測站軟件和監測中心站軟件兩部分。現場監測站軟件主要完成短消息收發、PDU數據協議分析、A/D轉換、串口通信及人機接口的功能，其中重點是短消息收發和PDU數據協議分析，這是解決現場監測站與監測中心站之間遠程無線通信的關鍵。論文參考網。監測中心站的短消息收發及PDU數據協議分析與現場監測站軟件流程基本相同，不再贅述。
4.1 發送短消息
發送短消息的過程:首先將短消息中心號碼、對方號碼、短消息內容編碼成PDU格式;然后計算出短消息的長度,發送AT+CMGS=〈lenghth〉〈CR〉,〈CR〉代表回車即ASCⅡ碼0x0D。等待TC35i模塊返回ASCⅡ字符“〉”,則可以將PDU數據輸入,PDU數據以〈Z〉作為結束符。短消息發送結束后模塊返回〈CRLF〉OK〈CRLF〉。發送短消息流程圖如圖4所示。
圖4 發送短消息流程圖
4.2 接收短消息
接收短消息使用定時器進行周期性串口查詢的方式。短消息到達后,計算機可以接收到指令〈CRLF〉+CMTI:“SM”,INDEX(短消息存儲位置)〈CRLF〉。讀取PDU數據的AT命令為AT+CMGR=INDEX〈CRLF〉,執行此命令后模塊返回剛剛收到的PDU格式的短消息內容。收到PDU格式的短消息后,將這個短消息進行解碼,解碼出短消息發送方的手機號碼、短消息發送時間、發送的短消息內容。接收短消息流程圖如圖5所示。論文參考網。
圖5 接收短消息流程圖
6、結論
為了實現質檢所需的優質環境，本文研究一種基于GSM的溫濕度遠程監測系統。設計了以LPC2148為核心的現場監測終端系統，實現溫濕度的采集，短消息收發及人機接口等功能，并通過GSM模塊TC35i與監測中心站通信，接受指令并實時上傳信息，實現了監測中心對現場溫濕度的遠程監測。實驗表明，本系統傳輸誤碼率低，通信可靠，具有很好市場前景，也為高效率遠程監測系統的實現提供了一種新方法。
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CDMA與3G技術、移動通信系統與工程這二門課是目前廣泛使用的通信網、通信系統及相應的技術，理論教學與實際應用的結合.在課程群內部，各課程之間即有縱向知識的聯系，又有橫向內容的關聯.利用現代教學手段提高教學效果充分利用信息資源，利用豐富的多媒體課件形象地展現課程內容和移動通信系統流程，提供豐富的網絡資源進行課程內容的跟蹤和復習，對一些比較復雜的通信過程，用nash的形式輔助進行講解，從而極大地激發學生的學習興趣，使學生能夠主動學習，了解更多的知識.
采用類比方式優化學習效果移動通信課程內容更新快，基本理論和關鍵技術理解難度大，但是該課程和前期的通信原理等課程內容銜接緊密，很多內容有相似性.在教學過程中，以前期課程的知識點為例進行類比，加強課程內容的融合.在講解TD一SCDMA同步過程等具體系統知識點時，以教師為基站，以學生為終端進行上下行同步過程的講解.在進行移動通信呼叫流程和物理層過程講解中，以學生日常撥打手機和被叫等過程為例進行現場講解，同時結合手機終端和系統基站的具體結構進行類比和實例分析.
以完成項目的方式引導學生獨立思考在整個課程中規定兩次“Proect’’作為課下作業，該部分內容由學生主動完成，上交時間不作硬性要求.教師確定“Project”的方向和實現的大致目標，題目和具體內容由學生確定.學生大部分以科研論文的形式上交，通過“Project’’方式培養學生對具體工程和對象的整體把握能力.為達到目標，學生需要查閱大量的文獻，并且進行整理和分析，給出自己的方案和實現步驟，提高了學生獨立思考能力和綜合分析能力.
關鍵詞:光子晶體光纖 摻鉺波導放大器陣列波導光柵光分插復用器 光交叉連接器
中圖分類號: TN801文獻標識碼:A文章編號:1007-3973 (2010) 07-072-03
近年來,人們日益膨脹的信息需求,刺激了全球通信業務的迅猛增長,為光纖通信網的發展帶來了巨大的機遇和挑戰。密集波分復用(dense wavelength division multiplexing, DWDM)技術能夠在一根光纖上同時傳送超過200個波長信號,使光纖傳輸系統的容量達到10Tb/s以上,是目前最具吸引力的光域復用技術。以DWDM技術為核心的光纖通信系統采用光交換技術從本質上降低或消除了系統對光電轉換和光電處理的需求,推動光纖通信系統向著超高速、大容量的全光網絡方向邁進。
DWDM系統的優勢要依賴關鍵光器件的優越性能才能充分發揮。新型光器件是推動DWDM系統速度、容量不斷躍上新臺階的物質基礎,因而成為近年來研究的熱點內容。DWDM系統涉及的主要光器件有光纖、波分復用/解復用器、光放大器、光分插復用器和光交叉連接器等。
1光子晶體光纖
目前工程中廣泛應用的光纖是G.652光纖,它在1550nm附近傳輸損耗最低,但偏振色散系數較大,要實現長距離、 高速率傳輸需要加入色散補償光纖進行色散調節。
朗訊公司發明的全波光纖ALL-wave Fiber將光纖可利用的波長增加了100nm左右,相當于125個波長通道(100MHz通道間隔)。但是它在色散和非線性方面并沒有很大改善。
光子晶體光纖(Photonic Crystal Fiber,PCF)利用光子帶隙(Photonic Band Gap,PBG)來導光。原理如圖1所示。PCF纖芯是在周期性的結構中抽取幾個空氣孔而構成。光波在空氣孔形成的缺陷中傳播。由于空氣傳導具有更低的本征散射損耗和吸收損耗,因此PCF的性能參數(色散、損耗、非線性效應等)要小于常規光纖。
圖1PBG-PCF
結構合理的PCF具有極寬的通信帶寬,可以在幾乎全波段內實現單模傳輸。并且,即使放大光纖的結構尺寸,這種“無截止單模特性”仍能保持。目前,光子晶體光纖的模式面積已經達到普通光纖的十倍以上,這大大降低了光在芯中傳輸的光功率密度,減小了非線性效應。PCF在低于1.3um波長處可獲得反常色散,同時保持單模傳輸,這是常規光纖無法做到的。改變空氣孔的排列和大小,光線的色散和色散斜率會隨之劇烈變化。合理設計的PCF可以獲得超過-2000ps/nm•k m的色散值。普通單模光纖以二氧化硅為材料,不可避免的本征吸收和瑞利散射使得其能量消耗很高。而PCF具有極低的光波能量損耗(
2摻鉺波導放大器
光放大器(optical amplifier,OA)的出現和發展解決了衰減對光網絡傳輸速度和距離的限制、開創了1550nm頻段的波分復用,是光纖通信發展史上的一個劃時代事件。
摻鉺波導放大器(Erbium Doped Waveguide Amplifier,EDWA)是繼目前已經獲得廣泛應用的摻鉺光纖放大器、半導體光放大器和光纖拉曼放大器之后的又一種具有發展前途的光放大器。
EDWA是由嵌入非晶體摻鉺玻璃基片上的波導組成的。在波導中摻入高濃度的Er3+作為增益介質,利用光波導結構將抽運光能量約束在截面積非常小的區域。從而提高抽運光功率密度和有效作用長度,實現在1550nm波長內單位長度波導的高信號增益。EDWA中的泵浦激光器、泵浦復用器、絕緣器和平坦增益濾波器都可以集成在一個極小的封裝之內。最小的EDWA模塊體積只有1301mm3。
與半導體光放大器比較,EDWA的噪聲指數低,振相關性低且無通道串擾。與摻鉺光纖放大器比較,EDWA尺寸更小,成本低,便于集成,在特定節點可提供10dB左右的特定增益。
在接入網和城域網中,波分復用器、隔離器、調制器、光交叉連接器等器件都需要與放大器組合使用來補償其損耗。在網絡的多個地點安裝少量的小放大器,顯然可以獲得更高的性價比。
3基于陣列波導光柵的光復用器和解復用器
DWDM系統中的光復用器和解復用器十分關鍵。實現方法有很多,有干涉濾光器型、光纖耦合器型、光柵型、集成光波導型等。
陣列波導光柵(arrayed waveguide grating, AWG)復用/解復用器屬于集成光波導型,具有波長間隔小、通道平坦、低偏振相關性、低插入損耗性等優點,被認為是DWDM系統中光復用/解復用器最可行的實現方案。AWG是一種平面光波導的無源器件,基于平面光波回路技術,將輸入波導、輸出波導、陣列波導和兩個平板波導(自由傳播區域)集成在同一個襯底上制成。
來自輸入光纖的多波長信號經過AWG之后,在輸出端的各個光纖上可以得到具有一定排列順序的單波長信號。AWG具有雙向傳輸特性,一個方向輸入為復用方式,另一個方向輸入為解復用方式。
為了達到DWDM系統的性能要求,復用/解復用器件必須滿足插入損耗小、隔離度大、帶內平坦、偏振不敏感、溫度穩定性好、復用通路數多、尺寸小等特點。
目前AWG的制作技術不斷進步,使得其性能有了很大提高。采用氟甲基丙烯聚合物,能夠制造出信道間隔為0.65nm、14信道的AWG復用器。其3dB帶寬為0.19nm,偏振導致的波長偏差僅為0.3nm,幾乎是偏振不相關的。在陣列波導上放置一個有窗口的金屬掩膜,可以將信道串擾降低到所希望的水平。采用該技術,在陣列波導數為81,輸入/輸出波導為32時,獲得了10Hz間隔,串擾為-17～-30dB(TE模)和16～-27dB(TE模)的32信道AWG復用/解復器。另外,無熱AWG控制技術使得AWG幾乎可以做到對溫度不敏感。而低損耗槽技術能夠在100GHz信道間隔的16信道無熱硅基AWG復用/解復用器中獲得小于3.2dB的插入損耗。
4基于聲光可調諧濾波器的光分插復用器
光交換是未來全光網中最為顯著的特點之一,它既克服了電交換產生的速率瓶頸,又為智能光網絡提供了技術保障。光交換技術可分為光路交換、光分組交換和光突發交換。
光路交換,又稱為波長路由,是目前研究比較成熟的技術。波長路由利用動態路由和波長分配、通過光分插復用(Optical Add-Drop Multiplexes,OADM)設備光交叉連接(Optical Cross Connect,OXC)設備,使信號回避電層處理直接通過透明的波長通道或“虛波長通道”(由波長值不同的一系列波長連接起來的一條光路)到達目的節點。
光分插復用器OADM是針對本地網絡的關鍵節點設備,可以分為固定OADM和可配置OADM(ROADM)。后者能夠根據網絡環境的變化在一條DWDM鏈路中隨意上下路幾個波長,而不影響其它信號的透明傳輸。較之固定OADM更加靈活。一個功能齊備的OADM節點主要包括分插濾波模塊、上/下路控制單元、光功率均衡單元、色散補償單元、保護倒換模塊、網元管理單元和光功率監測單元。波長信道的上下路是OADM節點的核心功能,實現技術已有很多,按組成方式可做如下分類:
(1) 分波器+波長交換單元+合波器
(2) 耦合單元+濾波單元+合波器
(3) 波導型OADM
(4) 基于陣列波導光柵
(5) 基于聲光可調諧濾波器(acousto-optic tunable filter,AOTF)
基于AOTF的可配置OADM是目前的研究熱點。基于LiNbO3晶體的波導型聲光濾波器由嵌在LiNbO3晶體中的鈦波導組成。結構如圖2所示,包括兩個對稱的偏振分束器(polarization beam splitter,PBS),中間是聲光模式轉換器。輸入光被第一個偏振分束器分為兩個方向相互垂直的偏振態(TE/TM)沿著波導兩臂傳播。射頻信號將聲波引入波導并沿聲表面波導傳播,引起光波導折射率呈周期性的調制,折射率的變化引起被選擇的波長偏振方向發生變化,TE模式變為TM模式,TM模式變為TE模式,其它光的偏振模式不變。波長的選擇由聲波的頻率決定。第二個偏振分束器用來將被選擇的光從入射光中分離出來經下路端口輸出,而其他光經直通端口輸出。上路波長經上路端口輸入,在相應頻率聲波作用下,模式轉換后由直通端口輸出。從當輸入多個聲波頻率時,還能實現多路波長同時上下路。
圖2AOTF工作原理圖
較之其他的OADM方案,基于AOTF的OADM波長尋址范圍大、沒有可移動的部件、調諧速度快而且隔離度高。AOTF便于集成,有利于減小OADM系統的體積。
5基于光纖Bragg光柵的光交叉連接器
光交叉連接(OXC)能夠使不同輸入鏈路間的波長在光域上實現交叉連接,使單獨的DWDM網和鏈路連接起來,形成全局性的DWDM網絡。OXC節點的主要功能是實現波長級的波長選路和交叉連接。在此基礎上實現波長指配(根據需要為進入光交叉連接的節點的光通道提供合適的波長,建立波長通道連接或者虛波長通道連接)、波長恢復和網絡的重構。
基于光纖Bragg光柵(fiber Bragg gratings,FBG)的OXC能夠將任何一條入口光纖上的任何一路波長交叉連接到任何一條出口光纖的一路相同波長上。這種波長選擇交叉連接功能目前在網絡中應用十分廣泛。
一種新型的基于FBG的OXC基本結構如圖3所示:
圖3 新型的2無阻礙交換
一個環形器和兩個可調FBG組成了2的OXC。通過調節FBG可以實現任意兩路波長信號無阻礙地的平行或交叉連接。
波長為 1、 2的輸入信號經輸入端口1進入環形器,調節兩個FBG使其布拉格反射波長分別為 1、 2,則波長、經FBG反射由輸出端口1輸出。當FBG的布拉格反射波長均偏離 1、 2時波長 1、 2經FBG透射,由輸出端口2輸出。若調節其中一個FBG布拉格反射波長為 1或者 2,可使得一個波長相對于輸入交叉輸出,另一個則平行輸出。
以上述2的OXC為基本單元可以組成4的OXC結構如圖4。完成任意四路波長信號無阻礙地平行或交叉連接。
圖4新型的4無阻礙交換
這種結構OXC具有插入損耗小、使用器件少、可重構性好等優點。
6 結束語
DWDM技術在新的光纖通信系統中獲得了越來越多的應用,正在從骨干網向城域網、接入網滲透。但光器件技術的局限影響了DWDM網絡的普及和發展。國內外很多公司如Alcatel、華為,中興等均致力于新型光器件的研究和開發,并不斷取得新的進展。未來功能強大、性能優越、價格低廉的新型器件必將促進DWDM網絡的發展,加快全光網絡進程。
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