摘要: 《光纤通信》是电子信息类专业一门比较重要的专业课。本文作者在《光纤通信》教学过程中采用多媒体技术,充分发挥多媒体的视听优势,大大增加了教学的信息量,解决了传统授课中某些关键概念很难讲清楚的瓶颈问题。多媒体教学使得学生提高了学习光纤通信技术的兴趣,取得了较好的教学效果。
关键词: 《光纤通信》多媒体教学教学研究
一、引言
目前,随着信息技术和现代教育技术的进步,以多媒体技术和计算机网络技术为基础的信息化技术正极大地改变着我们的思维方式与教学方式,促使教育越来越走向网络化、国际化和个性化。与传统的教学相比,多媒体信息具有图、文、声并茂及动画效果的特点,将其引入教学过程,作为辅助教学手段,可使抽象的内容形象化,弥补传统教学方式在直观性、立体感及动态效果方面的不足,能有效地激发学生的学习兴趣;同时还能增大课堂教学容量,提高教学质量。其中,Flash在多媒体教学课件的制作中扮演着重要的角色。与其它软件相比,用Flash制作动画,效果多样,形象逼真,图像可任意放大或缩小,不易失真,图像和声音配合紧密[1]。
《光纤通信》是我校工程学院电子系电子信息工程、通信工程专业开设的一门专业选修课,总学时为32学时,26学时课堂理论教学,6学时实验教学。主要讲授光纤通信基本概念;几何光学方法和波动理论分析光纤的传输原理;光纤色散、光纤损耗及光纤非线性光学效应;通信用的光器件;光发射机、光接收机;数字光纤通信系统;光纤通信新技术(光纤放大器、光波分复用)。笔者结合《光纤通信》Flash多媒体课件,介绍在教学过程中的一些体会。
二、利用多媒体课件增大教学信息量
多媒体课件的载体,除文字外,还有声音、图像与图形、动画与视频等多种媒体。在课件的制作中充分运用这些媒体,可有效弥补传统教学方式中的信息量不足、内容陈旧、手段落后等缺陷。例如,本课程第一章在介绍光纤发展史的时候,我们充分利用美国康宁公司网站[2]等网上资源制作flash课件,使以往教学过程中枯燥无味的光纤发展史生动清晰地展示在学生面前,极大提高了学生的学习光纤通信技术的兴趣。图1展示了本课件中介绍光纤发展史的一页,该页来自美国康宁公司网站。又如,在第二章介绍光纤的结构之前,给学生展示光纤的照片,让学生对光纤有一个感性认识。图2就是课件中的光纤照片。
图1光纤的发展史
图2光纤的照片
三、发挥多媒体的视听优势提高教学效果
教育心理学研究表明:在人获取的外界信息中,83%来自视觉,11%来自听觉,35%来自嗅觉,1.5%来自触觉,1%来自味觉[3]。显然,视觉、听觉是获取信息最可取的方法。因此在课件的设计中,教师发挥多媒体的视觉优势,通过动静的配合、色彩的和谐调配、突出概念的特征等方法,可使枯燥的内容变得生动、活泼、吸引学生的注意力,从而提高教学效果。
例如,光源发光机理中能级跃迁这一小节有自发辐射、受激辐射和光吸收这三个概念。处于低能级E1上的粒子,在一个能量为hv=E2-E1的外来光子作用下,粒子吸收外来光子的能量,从低能级E1跃迁到高能级E2,这个过程称为光吸收。处于激发态的粒子是不稳定的,在没有外界刺激的条件下,也会自发的从高能级E2跃迁到低能级E1,同时发射出一个能量为hv=E2-E1的光子,这个过程称为自发辐射。处于高能级E2上的粒子,在一个能量为hv=E2-E1的外来光子刺激下,粒子吸收外来光子的能量,从高能级E2跃迁到低能级E1,同时辐射出一个能量为hv=E2-E1的光子,这个过程是在外界条件刺激下产生的,因而称为受激辐射。这三个概念分别定义了光与物质相互作用的三个过程,是光源发光的物理基础。用传统的方法来讲授这些内容时,学生可能只得到抽象的概念,如果将这三个过程做成多媒体动画,在课堂上演示,则既能让学生易于理解,又能减轻教师讲授的难度,可谓一举两得。图3是其中“受激辐射”动画演示过程的截图。
APD雪崩光电二极管的雪崩现象是一个教学重点。雪崩现象可以这样给学生解释:当PN结上加较高的反向电压时,耗尽层电压很强,其中的载流子得到加速,获得很大的动能。它们与半导体晶格碰撞,将束缚在价带中的电子激发到导带,这样就产生了新的电子-空穴对,这种现象叫碰撞电离。碰撞电离的反复循环使得耗尽层中的载流子数急剧增加,电流也增大,这就是雪崩现象。如果这样平铺直述地讲给学生听,恐怕大多数学生无法理解雪崩现象。其主要原因有两个,其一,雪崩光电二极管的内部结构比较复杂,各个部分的功能和作用不易掌握;其二,碰撞电离这个物理概念不易理解。我们采用Flash动画的形式,将整个雪崩现象的过程在课堂上演示,使雪崩光电二极管的结构,结构内部电场强度分布状况,以及碰撞电离的过程等知识点易于被学生理解和掌握。
四、多媒体课件设计与应用中注意的问题
多媒体课件作为教学辅助手段引入课堂教学,使教学模式、内容和形式、课堂教学结构以至教育思想和观念都发生了重大的变化。但如若设计、使用不合理,就不能收到预期的效果,甚至有可能适得其反。因此,多媒体课件的设计和应用时应注意以下几个问题。
1.多媒体课件要紧扣教学大纲。课件制作的目的主要用于教学。因此,课件的设计应该紧扣教学大纲,选题恰当,做到突出重点、分散难点、深入浅出,使学生易于接受。我们的选题基本是按照目前运用的电子信息工程和通信工程专业光纤通信教学大纲进行的,主要包括光纤结构和特性,光源和光发射机,光检测器和光接收机,以及光纤通信系统及新技术等几个部分。因此,在制作课件前要找出每一部分的重点,进行解析,针对学生的实际情况,把难点进行分散,启发学生积极思维,使学生易于理解。
2.多媒体课件设计要科学规范。首先应该内容正确,术语标准,概念清楚。语言文字运用要简洁、规范。对问题的阐述,应该准确,逻辑严谨,具有科学性。
3.多媒体课件的版面设计要简洁大方[4]。表现形式在突出主要特征的前提下,要富有特色,力求避免使用过于新奇的背景或陪衬转移学生的注意力,导致喧宾夺主。
4.课件的界面持续与转换时间要适当。课件的设计与应用,基本上代替了板书,要使学生在课堂上边看、边听、边记,就要求课件的界面持续与转换时间要适当。倘若节奏太快,会导致学生的思路跟不上、不连续,久而久之,则会挫伤学生学习的积极性,影响教学效果。
五、结语
《光纤通信》多媒体课件已经应用于教学实践中,取得了较好的教学效果。我们认为,注重课件制作期脚本内容的选材,设计思想与学习心理相结合,界面与动画的构思创意与认知规律相结合,方可使课件的内容与形式达到完善的结合。应用课件需注意根据课堂环境,因地制宜地发挥其作用。
参考文献:
[1]毕靖,张琨,成晓静.Flash CS3中文版从入门到精通[M].北京:电子工业出版社,2008.
[2]/index.aspx.
[3]杨玉珍,刘红云.《电力电子技术》多媒体课件的设计与应用[J].电气电子教学学报,2003,(5).
[4]王春恒,王青.用Flash MX制作物理课件的研究与探索[J].陕西师范大学学报(自然科学版),2004,(6).
