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雖然“光纖通信”課程是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程[4],但是基礎(chǔ)理論的掌握對(duì)以后實(shí)踐起著極其重要的作用。可以說基礎(chǔ)理論的廣度和深度直接影響以后從事實(shí)用型工作還是創(chuàng)造型研究。“光纖通信”總學(xué)時(shí)為92學(xué)時(shí),其中基礎(chǔ)理論占56學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)為36學(xué)時(shí),最后設(shè)置了兩周課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。理論教學(xué)內(nèi)容主要包括光纖傳輸理論、通信用光器件、光端機(jī)、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)、模擬光纖通信系統(tǒng)、光纖通信新技術(shù)和光纖通信網(wǎng)絡(luò)等。實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要包括以光纖端面處理與熔接實(shí)驗(yàn)、單模光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)光纖光纜的識(shí)別與使用、光纖損耗系數(shù)和事件點(diǎn)參數(shù)測(cè)量、光發(fā)送機(jī)的參數(shù)測(cè)試、光纖電話傳輸實(shí)驗(yàn)、光纖視頻傳輸實(shí)驗(yàn)、波分復(fù)用光纖傳輸實(shí)驗(yàn)和摻鉺光纖放大器實(shí)驗(yàn)為代表的十二個(gè)題目。本課程最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)為課程設(shè)計(jì),主要是針對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇性深入學(xué)習(xí)和研究,并獨(dú)立設(shè)計(jì)完成指定題目。
二、“光纖通信”課程理論教學(xué)方法與實(shí)踐
1.理論教學(xué)過程中的理論分析應(yīng)從簡(jiǎn)單遞進(jìn)難度。例如,我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐過程中學(xué)習(xí)光纖中的光傳輸理論時(shí),先討論學(xué)生較熟悉的幾何光學(xué)法的全反射傳輸理論,再分析光在光纖中遵循的電磁理論,提出麥克斯韋方程組,并進(jìn)行嚴(yán)格推導(dǎo)和詳細(xì)討論。
2.教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)展開課堂討論。對(duì)于一些較簡(jiǎn)單并有一定重復(fù)性的內(nèi)容,可以采取課堂討論的教學(xué)模式。由于,光纖制造和光纜制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單易懂,制造過程和方法有很多種。因此,對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行課堂討論形式教學(xué)。預(yù)先把學(xué)生分成幾組,每組選擇2~3個(gè)題目,之后收集資料、制作PPT、充分備課。課堂上每組選出1~2個(gè)學(xué)生,上講臺(tái)利用15~25分鐘的時(shí)間對(duì)特定題目進(jìn)行講解,講完后其他成員可以提問,相互討論。通過以上教學(xué)環(huán)節(jié),本是一些繁雜的內(nèi)容從不同講解者的不同風(fēng)格再現(xiàn)出來,課堂氣氛積極活躍,講授內(nèi)容豐富多彩。同時(shí)講解者完成了選題目、制作PPT及備課講課等全過程,這對(duì)即將畢業(yè)的學(xué)生是一個(gè)展現(xiàn)自己、鍛煉自己的好機(jī)會(huì)。
3.教學(xué)過程中適當(dāng)展示實(shí)際器件或相關(guān)案例。光纖通信是一門要求理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程。除了規(guī)定的實(shí)驗(yàn)課外,在理論教學(xué)過程中應(yīng)該注意理論與實(shí)際相結(jié)合。在理論教學(xué)過程中,涉及一些實(shí)際光學(xué)元件和設(shè)備時(shí),比如,連接器、耦合器、光纖光柵和激光器等,課堂上盡量展示實(shí)物及說明書,并說明其在通信網(wǎng)絡(luò)中的具置和作用。不僅可以活躍課堂氣氛,還可以鞏固教學(xué)內(nèi)容,留下深刻印象。比如,設(shè)計(jì)光纖分類和工藝等內(nèi)容時(shí),我們盡量引入許多國(guó)內(nèi)外的著名企業(yè)并展示其相關(guān)光纖產(chǎn)品。我國(guó)已擁有長(zhǎng)飛、亨通、烽火、富通、中天、永鼎、通光、匯源等光纜企業(yè)及特發(fā)、成康、北康、侯馬、富春江、天虹、宏安、華倫、華達(dá)、華新、港龍、通鼎、西古、法爾勝等一大批骨干企業(yè)。2006年,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)光纜總量達(dá)2000萬芯公里,出口光纜470萬芯公里,總產(chǎn)銷2470萬芯公里以上。2000~2012年,我國(guó)光纖需求量增加了整整24倍,年增長(zhǎng)率達(dá)30%。2006年中國(guó)光纖需求量?jī)H占全球的25%左右,至2012年,這一市場(chǎng)份額已超過了50%。光纜總體技術(shù)水平已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平,主要企業(yè)的主要產(chǎn)品指標(biāo)領(lǐng)先國(guó)際先進(jìn)水平,產(chǎn)品種類規(guī)格基本齊全(海底越洋光纜尚差)[5]。
4.概念與其背景相聯(lián)系。每一學(xué)科與每一門課程都具有相應(yīng)的概念和理論。其中一些現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、一些概念的提出有其歷史背景和條件。在光通信,特別是光孤子通信屬于這一類,孤子這個(gè)名詞首先是在流體力學(xué)中提出的,其概念可以追溯到1844年英國(guó)工程師SocttRussel在《波動(dòng)論》中記錄的一段于1834年8月在愛丁堡一戈拉斯高運(yùn)河上的一次經(jīng)歷。講授該內(nèi)容時(shí),我們抓住其獨(dú)特的歷史,回顧一下當(dāng)年的發(fā)現(xiàn),活躍課堂氣氛,形象準(zhǔn)確地理解概念。
5.理論分析與科研成果相聯(lián)系。在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用科技論文,可以使學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容掌握得更好,同時(shí)對(duì)科技論文的查閱、內(nèi)容格式和寫作等進(jìn)一步了解,對(duì)以后畢業(yè)論文,乃至科研工作有一定的引導(dǎo)作用。對(duì)科技論文的選取要注意以下幾點(diǎn):文章的主題符合課程相關(guān)內(nèi)容;科技論文的難度要適當(dāng);科技論文作者及其單位在行業(yè)有一定的影響力;最后,科技論文內(nèi)容為該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)[2]。比如,講授完光纖結(jié)構(gòu)、制造工藝和傳輸理論之后,組織學(xué)生學(xué)進(jìn)延(烽火通信科技有限公司)的《S-C-L三波段傳輸新型單模光纖的設(shè)計(jì)和研究》和專利《一種新型低色散光纖》[3]。通過分析科技論文鞏固所學(xué)知識(shí),進(jìn)一步理解提出問題、解決問題,并把成果撰寫成科技論文或申請(qǐng)專利的整體過程,提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。
6.實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和仿真模擬。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),我們針對(duì)性地開設(shè)了12個(gè)典型實(shí)驗(yàn)。除此之外,結(jié)合理論與實(shí)踐,設(shè)置了計(jì)算機(jī)仿真的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。仿真是利用模型復(fù)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)中發(fā)生的本質(zhì)過程,并通過對(duì)系統(tǒng)模型的實(shí)驗(yàn)研究存在的或設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)[6]。很多情況下,因受到實(shí)驗(yàn)條件限制,光纖通信中經(jīng)實(shí)際操作,用實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)和分析的內(nèi)容有限。此時(shí),我們可以學(xué)習(xí)和利用仿真技術(shù),主要是利用一些光纖通信領(lǐng)域功能較強(qiáng)的模擬軟件設(shè)計(jì)光纖通信器件和光纖通信系統(tǒng)。對(duì)光纖通信網(wǎng)絡(luò)的模擬,參數(shù)調(diào)整和結(jié)果分析加深對(duì)實(shí)際通信網(wǎng)絡(luò)的了解,分析其存在的問題,提出解決方案。
三、結(jié)語
數(shù)學(xué)是人們?nèi)粘I詈瓦M(jìn)一步學(xué)習(xí)必不可少的基礎(chǔ)和工具的一門學(xué)科。數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量和效益直接影響著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)民素質(zhì)。應(yīng)試教育課堂教學(xué)的最大弊端就是“滿堂灌”,它扼殺了學(xué)生與生俱來的個(gè)性和創(chuàng)新潛能,受應(yīng)試教育的影響,教師照本宣科,畫地為牢,教得死,學(xué)得呆,很少看到教師在課堂上鼓勵(lì)那些有創(chuàng)造思維的學(xué)生,使得創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)一直都沒有提到重要的位置。隨著素質(zhì)教育改革的不斷深化、發(fā)展,創(chuàng)新教育已成為教育改革的主旋律,在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中怎樣培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)呢?
一、從興趣入手,引發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。
興趣是最好的老師,是引發(fā)創(chuàng)新意識(shí)的催化劑。教學(xué)時(shí)要根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn),想方設(shè)法點(diǎn)燃學(xué)生的好奇心,激發(fā)學(xué)生的求知欲,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,設(shè)計(jì)問題要充分體現(xiàn)趣味性,用數(shù)學(xué)特有的魅力來提高學(xué)生研究問題的興趣。結(jié)合本班學(xué)生的知識(shí)狀況和年齡特點(diǎn),在教學(xué)《比較分?jǐn)?shù)大小》這一內(nèi)容時(shí),上課伊始,便問學(xué)生想不想聽故事,學(xué)生反映熱烈,興趣盎然,和著優(yōu)美的樂曲,配上明麗的幻燈,我娓娓動(dòng)聽地講起了自編的故事:漂亮善良的白雪公主生日了,七個(gè)小矮人專門做了一個(gè)大蛋糕為白雪公主慶祝生日。生日PATY開始了,七個(gè)小矮人樂開了,老二說:“我要吃蛋糕的。”老三得意地說:“老二,你吃得太少了,我要吃蛋糕的。”老七神氣地說:“哎!你們吃得太少了,我要吃蛋糕的。”就這樣他們你一句我一句地嚷個(gè)不停,都在為誰吃得最多爭(zhēng)論不休,最后只好請(qǐng)教聰明的白雪公主,公主溫柔地說:“是老二吃得最多。”同學(xué)們,請(qǐng)你們想一想,白雪公主的話是對(duì)還是錯(cuò)呢?課堂頓時(shí)嘩然,學(xué)生情趣盎然,他們都運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)、方法去探索問題和思考問題,積極參與課堂活動(dòng)中去,紛紛發(fā)表自己獨(dú)特的見解,從而引發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。
二、挖掘教材蘊(yùn)含的創(chuàng)新因素,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。
創(chuàng)新意識(shí)是一種渴望用新思路、新方法、新途徑,超常規(guī)地解決問題的態(tài)度地意愿。創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)的人,總是能夠從超出常規(guī)的獨(dú)特視角去分析問題和解決問題,具有強(qiáng)烈的創(chuàng)新欲望和可貴的創(chuàng)新意氣。創(chuàng)新意識(shí)來自質(zhì)疑,疑是發(fā)現(xiàn)的設(shè)想,是探索的動(dòng)力,是創(chuàng)新的前提。常有疑點(diǎn)、常有問題,才能常有思考、常有探索、常有創(chuàng)新,只有善于發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的人才能產(chǎn)生創(chuàng)新的沖動(dòng)。教師不僅是學(xué)生心靈奧秘的探索者,還是學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的辛勤開發(fā)者,教師的靈感是激活學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的源泉。教師只有不斷更新教學(xué)觀念,增強(qiáng)主體意識(shí),才能把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)滲透到教學(xué)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)去。在教學(xué)中,教師應(yīng)吃透教材,找準(zhǔn)知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn),善于挖掘教材所蘊(yùn)藏的創(chuàng)新教育素材,鼓勵(lì)、啟發(fā)、誘導(dǎo)學(xué)生多提問題,多質(zhì)疑。因?yàn)樘釂柺且粋€(gè)人從已知伸向未知的心理觸角,是創(chuàng)新意識(shí)的具體表現(xiàn)。我在教學(xué)“將一個(gè)四根木條釘成的長(zhǎng)方形拉成一個(gè)平行四邊形,誰的面積大”這道題時(shí),學(xué)生通過交流討論、動(dòng)手實(shí)踐,得出了“周長(zhǎng)不變的情況下,面積是長(zhǎng)方形的大。”這一規(guī)律,有一個(gè)學(xué)生突然提出來:周長(zhǎng)不變的情況下,可以有不同的形狀,到底什么圖形的面積最大呢?我讓學(xué)生課后自己去實(shí)踐證明,有些學(xué)生竟然自覺地自學(xué)了圓的內(nèi)容,延伸了所學(xué)的相關(guān)的知識(shí),將周長(zhǎng)相等的“長(zhǎng)方形、正方形、平形四邊形、圓”的面積進(jìn)行對(duì)比,得出了圓的面積最大,有效地喚起了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新熱情,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神,鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
三、在語言交流中發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。
然而,環(huán)顧全球的“物理教學(xué)”,物理學(xué)家、物理教學(xué)法專家、物理教師都在異口同聲的驚呼:“世界范圍內(nèi)的物理教學(xué)效率低!”在中國(guó),普遍的反映是:“物理難學(xué)!物理難教!”
怎樣提高物理教學(xué)的效率?怎樣使物理容易學(xué)、容易教?這是非常值得研究的課題。“物理教學(xué)論”應(yīng)當(dāng)有助于解決這些問題。
作者在撰寫《物理教學(xué)論》(廣西教育出版社,l997年)時(shí),力求在結(jié)構(gòu)上有所突破,內(nèi)容上有所創(chuàng)新,實(shí)踐上有所啟示,研究上有所加深。嘗試構(gòu)建新的體系。
從國(guó)際上“物理教學(xué)論”研究的內(nèi)容看,物理概念的形成、物理問題的解決、物理方法的應(yīng)用,是其中的核心內(nèi)容。作為一位物理教師,最為關(guān)心的也是這些內(nèi)容。但是,如果僅僅就概念形成來論述物理概念的形成,僅僅就問題解決來論述物理問題的解決,僅僅就方法應(yīng)用來論述物理方法的應(yīng)用,這容易使物理教學(xué)論的研究停留在較低的經(jīng)驗(yàn)水平上。既然是物理教學(xué)論,就應(yīng)當(dāng)上升到較高的理論層次,必須探討物理教學(xué)的概念、問題、方法的理論基礎(chǔ)----認(rèn)識(shí)論、系統(tǒng)論、結(jié)構(gòu)論。
研究教學(xué)中的認(rèn)識(shí)過程,不僅要涉及一般認(rèn)識(shí)論,而且對(duì)青少年學(xué)生進(jìn)行物理教學(xué),必須研究發(fā)生認(rèn)識(shí)論;為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力,還必須進(jìn)而研究發(fā)展認(rèn)識(shí)論。認(rèn)識(shí)論是物理教學(xué)的哲學(xué)基矗我們認(rèn)為,把一般認(rèn)識(shí)論、發(fā)生認(rèn)識(shí)論、發(fā)展認(rèn)識(shí)論,三者統(tǒng)一,用以研究物理教學(xué)論的哲學(xué)基礎(chǔ),才較為完備。
一般認(rèn)識(shí)論是廣義的,是適合于整個(gè)人類的認(rèn)識(shí)論;皮亞杰的發(fā)生認(rèn)識(shí)論,是狹義的,?適合于兒童(0--15歲)的認(rèn)識(shí)論;本書作者提出的發(fā)展認(rèn)識(shí)論,也是狹義的,是根據(jù)愛因斯坦關(guān)于科學(xué)創(chuàng)造的論述,提升出有關(guān)創(chuàng)造性思維的發(fā)展認(rèn)識(shí)論。
現(xiàn)代科學(xué)中系統(tǒng)論的發(fā)展,大大深化了對(duì)認(rèn)識(shí)論的研究。從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)去研究認(rèn)識(shí)論,從認(rèn)識(shí)論的觀點(diǎn)去研究系統(tǒng)論,必然給我們?cè)S多新的啟迪。作者在《系統(tǒng)科學(xué)與教育》一書中,將認(rèn)識(shí)論與系統(tǒng)論結(jié)合起來進(jìn)行研究,特別是從物理學(xué)的原理及公理體系中受到啟發(fā),提出了系統(tǒng)學(xué)的原理及公理體系。系統(tǒng)論的原理能夠成為物理教學(xué)的科學(xué)基礎(chǔ),這已為許多物理教師所接受。
物理教學(xué)中的結(jié)構(gòu)論,是應(yīng)用系統(tǒng)論思想研究物理教學(xué)的具體成果之一。系統(tǒng)論的整體原理告訴我們:任何系統(tǒng)只有通過相互聯(lián)系,形成整體結(jié)構(gòu),才能發(fā)揮整體功能。對(duì)物理學(xué)的知識(shí)而言,學(xué)生也只有認(rèn)識(shí)物理學(xué)的整體結(jié)構(gòu),才能較好地掌握它,從而應(yīng)用它,體現(xiàn)出物理知識(shí)的整體功能。雖然,中學(xué)階段,物理學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)從整體上看,尚不完備,但是,在物理教學(xué)中必須對(duì)物理學(xué)結(jié)構(gòu)給予一定重視。結(jié)構(gòu)論也是物理教學(xué)論的重要理論基礎(chǔ)之一。
本書論述了物理教學(xué)的理論基礎(chǔ):認(rèn)識(shí)論、系統(tǒng)論、結(jié)構(gòu)論。這是本書的重要特點(diǎn)之一。
以物理教學(xué)的認(rèn)識(shí)論、系統(tǒng)論、結(jié)構(gòu)論為基礎(chǔ),來論述物理概念、問題、方法,其間還有不可忽視的起中介作用的模式、技術(shù)、藝術(shù)。以下三個(gè)公式是大家容易理解的:理論--模式--實(shí)踐;科學(xué)--技術(shù)--生產(chǎn);哲學(xué)--藝術(shù)--創(chuàng)作。由這三個(gè)公式可知:模式是理論與實(shí)踐的中介,它在理論與實(shí)踐之間架起橋梁;技術(shù)是科學(xué)與生產(chǎn)的中介,它在科學(xué)與生產(chǎn)之間架起橋梁;藝術(shù)是哲學(xué)與創(chuàng)作的中介,它在哲學(xué)與創(chuàng)作之間架起橋梁。由此可見,物理教學(xué)論必須研究對(duì)物理教學(xué)起中介作用的內(nèi)容:物理教學(xué)的模式、技術(shù)、藝術(shù)。這是本書的重要特點(diǎn)之二。
上述思路,使我們形成了一個(gè)“物理教學(xué)論”的新的結(jié)構(gòu):第一是宏觀層次----一般理論層次----論述物理教學(xué)的認(rèn)識(shí)論、系統(tǒng)論、結(jié)構(gòu)論;第二是中觀層次----橋梁中介層次----探討物理教學(xué)的模式、技術(shù)、藝術(shù);第三是微觀層次----具體應(yīng)用層次----研究物理概念教學(xué)、物理問題教學(xué)、物理教學(xué)方法。這一新的結(jié)構(gòu),我們簡(jiǎn)稱為“九章物理教學(xué)論”。這是本書的重要特點(diǎn)之三。
本書前三章的“宏觀研究”,雖然著重于物理教學(xué)的認(rèn)識(shí)論研究、系統(tǒng)論研究、結(jié)構(gòu)論研究;但,仍落實(shí)在物理概念形成的模式,物理教學(xué)的結(jié)構(gòu),物理問題解決的方法。進(jìn)而,在后三章的“微觀研究”中,又更為具體地探討物理概念形成、物理問題解決、物理教學(xué)方法。從“抽象”上升到“具體”。前后呼應(yīng),形成整體。
要提高物理教學(xué)的效率,使之容易教、容易學(xué)。非常重要的一環(huán)是還要進(jìn)行“中觀研究”。研究物理教學(xué)的模式、技術(shù)、藝術(shù)----這在以往的物理教學(xué)論中較為忽視。作者認(rèn)為,如果缺乏“宏觀研究”,物理教學(xué)論的理論基礎(chǔ)不深,這是不行的;同樣,如果缺乏“中觀研究”,物理教學(xué)論的基本手段不強(qiáng),也是不行的。