虛擬實(shí)驗對光纖通信技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的應用論文
1前言
高職教育就是要培養過(guò)硬的實(shí)踐技能，培養一技之長(cháng)，實(shí)現就業(yè)零過(guò)渡。通信事業(yè)日新月異，《光纖通信》作為通信專(zhuān)業(yè)主干課程，近年來(lái)也得到了長(cháng)足發(fā)展，培養學(xué)生操作能力，掌握光纖技能對于培養高級應用型通信人才有十分重要的意義。光纖通信實(shí)踐教學(xué)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(shù)又更新很快。一般院校不會(huì )配置很多，這些設備相對學(xué)生數量而言是遠遠不夠的，那么人均學(xué)生實(shí)踐時(shí)間就更少了。使用虛擬實(shí)驗輔助實(shí)踐教學(xué)可以提高設備使用效率，實(shí)現更好的教學(xué)效果。
2虛擬實(shí)驗
虛擬實(shí)驗是通過(guò)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(shí)際操作中的實(shí)驗儀器設備，再按照實(shí)驗目的，原理和所需實(shí)驗儀器組裝成一套虛擬的完整的實(shí)驗系統，并在此系統上進(jìn)行實(shí)驗操作和完成實(shí)驗[1]。我們選用了Flash制作矢量圖和動(dòng)畫(huà)、用Javascript腳本實(shí)現交互，dw編輯網(wǎng)頁(yè)。制作好的課件安裝在服務(wù)器，學(xué)生在機房里可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)入虛擬實(shí)驗操作虛擬儀器，完成實(shí)驗[2][3]。建立基于網(wǎng)絡(luò )的.虛擬實(shí)驗室，用虛擬實(shí)驗配合實(shí)驗教學(xué)不僅可以降低實(shí)驗成本，還可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力和教學(xué)效果。以下以光纖的熔接課程為例，具體過(guò)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(xiàn)鉗，酒精泵，脫脂棉（或無(wú)塵紙）第一步：去涂覆層——光纖開(kāi)剝去掉涂覆層包括去掉二次涂覆層(尼龍)和一次涂覆層(硅樹(shù)脂)。去掉二次涂覆層可使用光纖剝線(xiàn)鉗等工具。一次涂覆層和光纖結合得較牢固，采用機械方法剝離很困難，也容易損壞光纖，所以采用浸透無(wú)水酒精或丙酮的紗布（棉球）多次擦拭的方法，如果涂覆層去除不干凈會(huì )影響光纖切割時(shí)端面效果。剝除光纖涂敷層長(cháng)度大約35mm—50mm。圖1光纖熔接課程主界面圖2光纖熔接過(guò)程第二步：光纖切割光纖的接續，其關(guān)鍵在于光纖端面的制備。光纖端面平滑，沒(méi)有毛刺或缺陷，熔接機很容易接受確認，并能做出合格的接頭，若光纖端面不合格，熔接機會(huì )拒絕工作，或者接頭損耗很大。切割光纖時(shí)，使用端面切割刀要做到切割長(cháng)度準、動(dòng)作快、用力巧，確保光纖是被拉斷的；取出光纖時(shí)，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(shí)，約保留16mm左右。切割機價(jià)格昂貴，要嚴格按照規程來(lái)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型槽是否干凈。纖熔接機能自動(dòng)推定光纖端面位置，自動(dòng)對芯熔接，通過(guò)垂直和水平攝像機畫(huà)面，可以從兩個(gè)方向觀(guān)察光纖的對芯和熔接情況。熔接完成后，熔接機通過(guò)圖像根據芯軸偏差和傾斜角度估算出熔接損耗，然后在屏幕上顯示出來(lái)。
光纖接續虛擬實(shí)驗的三種模式：
演示模式：按操作步驟演示，并配有語(yǔ)音和文字講解和操作注意事項；2.手把手教學(xué)：學(xué)生按步驟操作，點(diǎn)擊提示時(shí)可以單步演示；
3.操作模式：學(xué)生按步驟操作，沒(méi)有講解提示，如果操作錯誤或操作位置不正確則會(huì )提示錯誤信息。比如光纖切割時(shí)長(cháng)度不規范時(shí)會(huì )提示：“切割長(cháng)度不規范應該是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(xué)生在虛擬平臺上練習，掌握后再使用設備操作，虛擬實(shí)驗與真實(shí)實(shí)驗相結合，可以提高實(shí)驗教學(xué)的效果，提高效率。光纖虛擬實(shí)驗不僅每年輔助完成學(xué)院通信及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗、實(shí)訓和光纖技能鑒定，同時(shí)也是我院省級精品課《光纖通信精品課程》中的一部分。經(jīng)過(guò)多年的使用感受如下：
1．變相增加設備數量，節省資金
2．有助于培養學(xué)生的實(shí)驗技能，提高學(xué)生興趣
3．有利于學(xué)生快速熟悉操作步驟和注意事項，規范動(dòng)作。
4．可以減少學(xué)生分組實(shí)驗等待的時(shí)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(chǎng)的施工教學(xué)場(chǎng)景如果用Vr（虛擬現實(shí)）實(shí)現，效果更佳。
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