虛擬實驗對光纖通信技術實踐教學的應用論文

1前言

高職教育就是要培養過硬的實踐技能，培養一技之長，實現就業零過渡。通信事業日新月異，《光纖通信》作為通信專業主幹課程，近年來也得到了長足發展，培養學生操作能力，掌握光纖技能對於培養高級應用型通信人才有十分重要的意義。光纖通信實踐教學中使用的光纖熔接機和OTDR（光是域反射計）等儀器設備都比較昂貴，技術又更新很快。一般院校不會配置很多，這些設備相對學生數量而言是遠遠不夠的，那麼人均學生實踐時間就更少了。使用虛擬實驗輔助實踐教學可以提高設備使用效率，實現更好的教學效果。

2虛擬實驗

虛擬實驗是通過利用計算機輸入操作，在計算機上用各種設備模擬虛擬的儀器代替實際操作中的實驗儀器設備，再按照實驗目的，原理和所需實驗儀器組裝成一套虛擬的完整的實驗系統，並在此係統上進行實驗操作和完成實驗[1]。我們選用了Flash製作向量圖和動畫、用Javascript腳本實現交互，dw編輯網頁。製作好的課件安裝在服務器，學生在機房裏可以通過網頁進入虛擬實驗操作虛擬儀器，完成實驗[2][3]。建立基於網絡的.虛擬實驗室，用虛擬實驗配合實驗教學不僅可以降低實驗成本，還可以提高學生的動手能力和教學效果。以下以光纖的熔接課程為例，具體過程如下：所需設備，工具，材料：光纜熔接機，光纖切割刀，光纖剝線鉗，酒精泵，脱脂棉（或無塵紙）第一步：去塗覆層——光纖開剝去掉塗覆層包括去掉二次塗覆層(尼龍)和一次塗覆層(硅樹脂)。去掉二次塗覆層可使用光纖剝線鉗等工具。一次塗覆層和光纖結合得較牢固，採用機械方法剝離很困難，也容易損壞光纖，所以採用浸透無水酒精或丙酮的紗布（棉球）多次擦拭的方法，如果塗覆層去除不乾淨會影響光纖切割時端面效果。剝除光纖塗敷層長度大約35mm—50mm。圖1光纖熔接課程主界面圖2光纖熔接過程第二步：光纖切割光纖的接續，其關鍵在於光纖端面的製備。光纖端面平滑，沒有毛刺或缺陷，熔接機很容易接受確認，並能做出合格的接頭，若光纖端面不合格，熔接機會拒絕工作，或者接頭損耗很大。切割光纖時，使用端面切割刀要做到切割長度準、動作快、用力巧，確保光纖是被拉斷的；取出光纖時，確保端面不碰傷，要避免光纖碰到任何物體。使用切割刀切割光纖時，約保留16mm左右。切割機價格昂貴，要嚴格按照規程來操作。第三步：光纖接續熔接前光纖的處理對熔接損失值有直接影響，因此熔接前必須留意光纖端面是否切割良好、V型槽是否乾淨。纖熔接機能自動推定光纖端面位置，自動對芯熔接，通過垂直和水平攝像機畫面，可以從兩個方向觀察光纖的對芯和熔接情況。熔接完成後，熔接機通過圖像根據芯軸偏差和傾斜角度估算出熔接損耗，然後在屏幕上顯示出來。

光纖接續虛擬實驗的三種模式：

演示模式：按操作步驟演示，並配有語音和文字講解和操作注意事項；2.手把手教學：學生按步驟操作，點擊提示時可以單步演示；

3.操作模式：學生按步驟操作，沒有講解提示，如果操作錯誤或操作位置不正確則會提示錯誤信息。比如光纖切割時長度不規範時會提示：“切割長度不規範應該是16mm左右，請注意V型槽上的刻度！”直到光纖放置到正確位置。

3結論

學生在虛擬平台上練習，掌握後再使用設備操作，虛擬實驗與真實實驗相結合，可以提高實驗教學的效果，提高效率。光纖虛擬實驗不僅每年輔助完成學院通信及相關專業的實驗、實訓和光纖技能鑑定，同時也是我院省級精品課《光纖通信精品課程》中的一部分。經過多年的使用感受如下：

1．變相增加設備數量，節省資金

2．有助於培養學生的實驗技能，提高學生興趣

3．有利於學生快速熟悉操作步驟和注意事項，規範動作。

4．可以減少學生分組實驗等待的時間，更有效地利用設備

5．減少設備使用損耗，節省維護費用

6．光纜現場的施工教學場景如果用Vr（虛擬現實）實現，效果更佳。