ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ОПТИЧЕСКИМ СИСТЕМАМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

АННОТАЦИЯ 3
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Теоретические основы 7
1.1 Начальные сведения о волоконной оптике 7
1.2 Области применения оптических волокон 10
1.3 Физические основы распространения света в оптическом волокне 15
1.4 Передающие устройства для оптических систем передачи информации 25
1.5 Приёмные устройства для волоконно-оптических систем 32
1.6 Усилители оптического сигнала и сеть оптической связи 34
2. Обзор существующих лабораторных работ по оптическим системам передачи
информации 39
2.1 Особенности лабораторных работ для студентов 39
2.2 Особенности лабораторных работ для школьников 40
3. Разработка лабораторных работ по оптическим системам передачи информации для
школьников 44
3.1 Лабораторная работа №1 «Передача звукового сигнала по оптическому кабелю»...46
3.2 Лабораторная работа №2 «Передача сообщения азбукой Морзе» 49
3.3 Лабораторная работа №3 «Опознавание переданного сигнала» 52
3.4 Лабораторная работа №4 «Усилители оптического сигнала» 54
3.5 Лабораторная работа №5 «Передача текстовых сообщений между модулями» 56
4 Проведение лабораторных работ для школьников 60
4.1 Предварительная оценка осведомлённости, знаний и заинтересованности 60
4.2 Проведение лабораторных работ школьникам 62
4.3 Оценка знаний после проведения лабораторных работ 63
4.4 Обратная связь учащихся 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 66
ПРИЛОЖЕНИЕ А Отчёт о патентных исследованиях 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Лабораторная работа «Выяснение условия равновесия рычага» 76
ПРИЛОЖЕНИЕ В Результаты предварительного опроса 77
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Результаты повторного опроса 79
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Тест: Оптика 8 класс 81
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Результаты тестирования 85

Купить

Развитие техники связи на протяжении последних сорока лет обусловлено всевозрастающей потребностью в информационном обмене, и достижениями в научнотехническом прогрессе. Удовлетворить растущие потребности человеческого общества в передаче информации можно на основе оптических цифровых систем передачи, за счёт огромной пропускной способности. Сорок лет назад люди вряд ли предполагали, что когда-либо потребуется и сотая ее часть. Со временем, стало очевидным, что потребности в информационном обмене растут быстрее предположений [1, 2].
Существенную роль в этом развитии играют оптические цифровые системы передачи, основу которых составляют волоконно-оптические линии связи и устройства электронного и оптического мультиплексирования и коммутации. Множество достижений современной фундаментальной и прикладной наук находят в короткий срок применение в оптических устройствах, системах связи и сетевых решениях. В 80-х годах ХХ века волоконно-оптические линии связи использовались в большей мере в качестве магистральных линий связи, топологии "точка-точка" для соединения важнейших городов, стран и континентов. Однако, на текущий момент паутина оптических сетей зачастую охватывает не только здания одного города, но и помещения одного здания. Оптические линии связи являются на данный момент широко используемым развивающимся способом передачи информации, они широко используются на магистральных и зоновых сетях связи и постоянно масштабируются и реконструируются. В современных многоуровневых, разветвленных оптических цифровых системах передачи используется сложное оборудование и компоненты, требующие контроля и квалифицированного обслуживания.
А в связи с возрастающими требованиями контроля и квалифицированного обслуживания, в области телекоммуникаций растёт и потребность в специалистах по оптическим цифровым системам передачи. Рост потребности в
высококвалифицированных специалистах ставит перед отраслью задачу по их подготовке, для которой необходимо проведение лабораторных работ, дающих всеохватывающий спектр умений [1,2].
Дальнейшее развитие телекоммуникации в направлении квантовых технологий, воспринимается как научная гонка. В рамках такой гонки необходимы новые научные кадры, которые будут заняты развитием, в том числе и военной промышленности, включая устройства на новых физических принципах. Оптические системы передачи информации применяются в таких разработках как быстрый способ передачи информации между элементами систем.
Подготовка хорошего специалиста начинается со школьной скамьи, где его обучают математике и физике. Залогом успешной подготовки научного сотрудника к исследовательской деятельности является его систематическое и целенаправленное обучение. Такая система обучения должна включать формирование у обучающегося познавательных потребностей и интереса.
На каждом переходе из одного уровня образования на следующий существует риск потери интереса к дальнейшему изучению материала. Одной из причин, по которым обучающийся может потерять интерес к учёбе является страх перед большим количеством доселе неизвестного ему материала.
Однако курс физики не включает изучение основ оптических систем передачи. Проведение для школьников занятий, ознакомляющих учащихся с основными принципами и физикой работы оптических передачи информации один способов решить эту проблему.
Проблемная ситуация также в том, что на кафедре нет лабораторных работ ориентированных на дополнительную подготовку школьников 7 - 11 классов. Наличие экспериментального модуля с инструкцией к нему оказывается недостаточным, есть потребность - в новых разработках методических материалов, для чего нужна целенаправленной познавательной активность, разработчик должен иметь опыт работы школьным учителем
Актуальность темы в прикладном аспекте заключается в том, что разработанные в ходе диссертации лабораторные работы могут быть в дальнейшем использованы для проведения будущим студентам, пока они обучаются в школах.
Целью работы являются лабораторные работы по оптическим системам передачи информации для школьников при изучении световых явлений в курсе физики.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
1. Обзор теоретических основ по оптическим системам передачи информации в доступной для школьников форме.
2. Аналитический обзор различий в проведении лабораторных работ студентам и школьникам.
3. Разработка лабораторных работ по оптическим системам передачи информации для школьников.
4. Проведение лабораторных работ для школьников и оценка их воздействие на осведомлённость, знания и заинтересованность школьников.
5. Анализ полученных экспериментальных результатов и обсуждение.
Положения, выносимые на защиту:
Проведение лабораторных работ по оптическим системам передачи информации для школьников способствует усвоению основ оптики в школьном курсе физики.
Проведение лабораторных работ по оптическим системам передачи информации для школьников даёт представление о перспективах и актуальности работы в данной сфере.
Новизна защищаемых положений заключается в том, что впервые НИ ТГУ разрабатывает лабораторные работы по оптическим системам передачи информации для учеников 8 класса и проводит оценку их воздействия на осведомлённость, знания и заинтересованность школьников.
Практическая значимость результатов работы основывается на том, что разработанный комплекс лабораторных работ может в дальнейшем использоваться кафедрой для проведения лабораторных работ школьникам, для повышения осведомлённости, знаний и заинтересованности школьников.
Магистерская диссертация состоит из четырех глав. В первой главе изложены теоретические основы оптических систем передачи информации в упрощенной версии для школьников. Во второй главе проведён обзор различия в подходах к проведению лабораторных работ для бакалавров и для школьников. Третья глава посвящена экспериментальному модулю и разработке самих лабораторных работ. Четвёртая глава посвящена проведению лабораторных работ и оценке их воздействия на учащихся.
В приложении А представлен патентный отчет по теме «Оптические системы передачи информации».

Купить