虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)光纖通信技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的應(yīng)用論文
1前言
高職教育就是要培養(yǎng)過硬的實(shí)踐技能，培養(yǎng)一技之長，實(shí)現(xiàn)就業(yè)零過渡。通信事業(yè)日新月異，《光纖通信》作為通信專業(yè)主干課程，近年來也得到了長足發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生操作能力，掌握光纖技能對(duì)于培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)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(jī)和OTDR（光是域反射計(jì)）等儀器設(shè)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(shè)備相對(duì)學(xué)生數(shù)量而言是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yàn)輔助實(shí)踐教學(xué)可以提高設(shè)備使用效率，實(shí)現(xiàn)更好的教學(xué)效果。
2虛擬實(shí)驗(yàn)
虛擬實(shí)驗(yàn)是通過利用計(jì)算機(jī)輸入操作，在計(jì)算機(jī)上用各種設(shè)備模擬虛擬的儀器代替實(shí)際操作中的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，再按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康模砗退鑼?shí)驗(yàn)儀器組裝成一套虛擬的完整的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并在此系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和完成實(shí)驗(yàn)[1]。我們選用了Flash制作矢量圖和動(dòng)畫、用Javascript腳本實(shí)現(xiàn)交互，dw編輯網(wǎng)頁。制作好的課件安裝在服務(wù)器，學(xué)生在機(jī)房里可以通過網(wǎng)頁進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)操作虛擬儀器，完成實(shí)驗(yàn)[2][3]。建立基于網(wǎng)絡(luò)的.虛擬實(shí)驗(yàn)室，用虛擬實(shí)驗(yàn)配合實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅可以降低實(shí)驗(yàn)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，具體過程如下：所需設(shè)備，工具，材料：光纜熔接機(jī)，光纖切割刀，光纖剝線鉗，酒精泵，脫脂棉（或無塵紙）第一步：去涂覆層——光纖開剝?nèi)サ敉扛矊影ㄈサ舳瓮扛矊?尼龍)和一次涂覆層(硅樹脂)。去掉二次涂覆層可使用光纖剝線鉗等工具。一次涂覆層和光纖結(jié)合得較牢固，采用機(jī)械方法剝離很困難，也容易損壞光纖，所以采用浸透無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(xù)，其關(guān)鍵在于光纖端面的制備。光纖端面平滑，沒有毛刺或缺陷，熔接機(jī)很容易接受確認(rèn)，并能做出合格的接頭，若光纖端面不合格，熔接機(jī)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度準(zhǔn)、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(jī)價(jià)格昂貴，要嚴(yán)格按照規(guī)程來操作。第三步：光纖接續(xù)熔接前光纖的處理對(duì)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(jī)能自動(dòng)推定光纖端面位置，自動(dòng)對(duì)芯熔接，通過垂直和水平攝像機(jī)畫面，可以從兩個(gè)方向觀察光纖的對(duì)芯和熔接情況。熔接完成后，熔接機(jī)通過圖像根據(jù)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。
光纖接續(xù)虛擬實(shí)驗(yàn)的三種模式：
演示模式：按操作步驟演示，并配有語音和文字講解和操作注意事項(xiàng)；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，沒有講解提示，如果操作錯(cuò)誤或操作位置不正確則會(huì)提示錯(cuò)誤信息。比如光纖切割時(shí)長度不規(guī)范時(shí)會(huì)提示：“切割長度不規(guī)范應(yīng)該是16mm左右，請(qǐng)注意V型槽上的刻度！”直到光纖放置到正確位置。
3結(jié)論
學(xué)生在虛擬平臺(tái)上練習(xí)，掌握后再使用設(shè)備操作，虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，可以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，提高效率。光纖虛擬實(shí)驗(yàn)不僅每年輔助完成學(xué)院通信及相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)和光纖技能鑒定，同時(shí)也是我院省級(jí)精品課《光纖通信精品課程》中的一部分。經(jīng)過多年的使用感受如下：
1．變相增加設(shè)備數(shù)量，節(jié)省資金
2．有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)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(xiàng)，規(guī)范動(dòng)作。
4．可以減少學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)等待的時(shí)間，更有效地利用設(shè)備
5．減少設(shè)備使用損耗，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用
6．光纜現(xiàn)場(chǎng)的施工教學(xué)場(chǎng)景如果用Vr（虛擬現(xiàn)實(shí)）實(shí)現(xiàn)，效果更佳。
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