虚拟实验对光纤通信技术实践教学的应用论文

2020-06-26实用文

  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:

  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。

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