演示性实验在光纤通信的运用

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1、一、引言光纤通信是以光波为载波， 以光纤作为传输介质的一种 有线类信息传输方式。因其拥有巨大的带宽、 极低的衰减、 抗电磁干扰等特性而成为信 息社会最重要的通信传输手段 1 。对于光纤通信这门学科而言，知识交叉性非常强，包括了物理、 化学、通信、电子等各方面知识。另一方面，相对其他通信系统而言，由于光纤通信的起步较晚， 其学科前沿性较强，还有许多不成熟的技术有待进一步开发，所以， 其知识更新较快。光纤通信 作为本科院校通信类专业的必修科目，其教学必须 要兼顾光纤通信技术的学科交叉性大、 更新度快等特点， 以区别其他 学科对学生进行有效地教学 2 。采用理论与实验相结合是大部分应用型学科的基本教

2、学方式。 对于光纤通信这门课程而言，理论较深奥、繁杂，而且实验 设备昂贵、更新性大，大部分高校无法向所有学生提供所有实验单元。鉴于以上分析，提出采用增设课堂演示性实验来克服上述传统教 学上的不足。采用课堂演示性实验能够克服 光纤通信 课程理论过于抽象的 缺点。二、光纤通信教学现状分析光纤通信是通信工程学科较 重要的专业课，旨在培养具有光纤通信理论和一定实践能力的大学毕 业生。该课程主要讲述了光纤的传输理论、 光纤通信系统的组成与工作 原理、光网的组成原理与结构以及当前光纤通信的一些新技术 3 。其知识内容涵盖了物理、 化学、通信、计算机、电子等各个学科， 需要学生掌握良好的专业基础才能为该门课

3、程的学习打好必要的基 础。现今大部分高校该课程均为 32课时理论 28学时、实验 4 学时或 者 48 课时理论 44 学时、实验 4 学时。对于教授该门课程理论的高校教师来说， 在规定课时内如何能更 充分地表达自己的教学思路， 更生动形象地开展教学， 如何让学生更 形象、更直观地理解所讲授内容，历来是探讨的热点。此外，光纤通信技术是一门面向应用的通信技术， 就业单位非常 注重学生的动手能力与工程经验， 因此，如何能够让学生对光通信器 件与测量仪器有个更直观的认识也是该门课程教学的一个重要目标。三、基于课堂演示性实验的光纤通信教学目前光纤通信课程 教学普遍采用理论课与实验课相结合的方式， 但是

4、两者结合不够密切 且出现理论过于繁杂、 实验课时严重不足的现象， 造成学生缺乏学习 兴趣，甚至很多学生反映理论太过抽象， 无法在课堂上及时理解与消 化；实验课时太少，不能对整个光通信系统进行整体认识。为了解决该问题， 本章提出了基于课堂演示性实验来弥补理论课 过于抽象与实验课时严重不足的缺点。一课堂演示性实验的重要性百闻不如一见， 百看不如一做， 做好 演示实验，对提高学生学习兴趣和提高课堂效率都能起到事半功倍的 效果。因此，作为一名大学教师，应该尽一切可能，用演示实验在课堂 上为学生展现出丰富多彩的科学现象和技术情景， 帮助学生直观、 形 象地理解光纤通信的技术规律，形成物理概念。演示实验是

5、课程教学的重要手段之一， 是体现具体与抽象相统一、 实践与理论相结合教学原则的主要方法。其重要性主要表现在以下几个方面。1演示性实验能直观形象地为学生提供感性认识，是学生形成物 理概念、理解物理规律的重要途径。大学生刚接触光纤通信这门学科， 没有任何的工程经验可言， 对 光通信系统的各类器件与系统没有任何的感性认识， 想要从理论升华 到实践是一个长期的过程。只有借助大量的观察才能经过分析和推理、 归纳和概括， 上升到 理性认识阶段，形成物理概念，导出物理规律。例如对于通信用激光器，一般其工作波长在红外区域，其波长、 功率、线宽都是学生们看不见、摸不着的，所以学生很难在自己的主 观世界对其有感性

6、认识， 课堂上他们也许对其了解仅局限于一些零碎 的半导体知识。可以在课堂教学上引入演示性实验环节， 在讲解激光器原理的同 时可以教同学们怎样理解激光器的功率、线宽、波长等特性，通过物 质的性质来理解该物质是最好的方式， 不仅能够加深学生对该事物表 象的认识，更有助于对其物理本质的理解。2演示实验是学生学习使用仪器、进行实验操作的示范。 规范的演示实验有利于培养学生良好的实验习惯与基本实验技 能。科学实验是非常严谨的一件事， 一个不规范的操作将会导致实验 的失败，甚至损耗仪器，所以，教师规范的演示实验是学生进行实验 的规则典范。大学生具有很强的模仿性的心理特征， 只要我们充分发挥榜样的 力量，通

7、过长期的潜移默化、耳濡目染，就一定能培养出学生良好的 实验习惯和修养。比如，在光纤通信中，跳线的接头一般有平头、与斜头之分，如 果学生不注意实验规范， 将平头与斜头通过法兰头连接， 由于光路不 通，通信光能量将在法兰头中几乎耗尽， 在输出端接收到的光能量将 微乎其微，严重的话甚至会由于斜头与平头的不匹配挤压造成接线头 的损坏。3演示性实验是培养学生的观察能力与思维能力，引发他们发现 问题、分析问题的有效途径。成功而生动的演示实验， 不仅有利于学生掌握光纤通信的专业知 识，培养学生的实验技能和各种能力， 而且还能培养学生的兴趣和爱 好，调动他们的学习积极性，发挥非智力因素的能动作用，激发他们 树

8、立敢于攀登科学高峰的雄心壮志。年轻人总是有一颗好奇的心， 成功的演示实验有助于激励学生心 中的好奇心，促发他们去解决疑问例如介绍耦合模理论的时候，如果我们单从麦克斯韦方程出发， 尽管教师们花了九牛二虎之力对理论公式进行尽心、完备的推导，但 有些学生一见方程就晕，效果不甚理想。在课堂上可以拿耦合器做一个演示性实验， 得出当两根波导接触 得很近的时候会出现光从一个波导耦合到另一上去的结论， 通过该实 验激发学生的好奇心，激发他们自己去预习耦合模理论，下节课讲解 的时候就能起到事半功倍的效果。二课堂演示性实验的具体实施方法首先， 做到课前精心设疑，找 出切入点。课堂教学是在不断地设疑、释疑过程中进行

9、的。在教学过程中，教师要把握时机适时设疑，巧妙解疑，对于学好 理论知识、培养能力、调动学生的学习积极性很有好处。如讲光纤通信容量一节，教师可以做一个对比实验对基于光纤与 电缆的点对点链路带宽对比。然后提出问题为什么光纤通信的通信带宽要远大于电缆？这样 既激发了学生的学习兴趣，又自然导入新课。其次，完成从演示到概念的转变。教师要引导学生把实验结果概念化，对比实验结果与理论结果，总结规律，形成概念，变成自己的东西。例如在分析激光器光功率对通信链路信噪比的影响的问题上， 教 师可以先做理论分析，然后通过演示性实验进行论证，最后根据实验 结果对该问题作总结，形成学生们自己的概念。最后，教师要引导学生在

10、验证规律、巩固知识的同时，发现新问 题、新规律。 教师在利用演示性实验提出问题、验证规律、巩固总结后，还要 鼓励学生发现新的问题、 新的规律，鼓励学生自己解决新问题的能力。四、总结针对传统教学中理论课程枯燥与实验课时少的特点， 提 出了采用课堂演示性实验的方法来弥补传统教学中的不足。本文立足于课堂演示性实验， 提出了具体的实施方法与注意事项，并结合光纤通信 课程具体的教学情况分析了课堂演示性实验对学 生理论理解与实验操作上的影响。本文作者洪俊姚胜兴方小勇工作单位湖南工学院本 word 为可编辑版本，以下内容若不需要请删除后使用，谢谢您的理解 篇一：重症肺炎的诊断标准及治疗重症 肺 炎【概述】肺

11、炎是严重危害人类健康的一种疾病，占感染性疾病中死亡率之首， 在人类总 死亡率中排第 56 位。重症肺炎除具有肺炎常见呼吸系统症状外 , 尚有呼吸衰竭和其他系统 明显受累的表现 , 既可发生于社区获得性肺炎 (community -acquired pneumonia, CAP), 亦可发 生于医院获得性肺炎 (hospital acquired pneumonia, HAP) 。在 HAP 中以重症监护病房 (intensive care unit ,ICU) 内获得的肺炎、 呼吸机相关肺炎 (ventilator associated pneumonia ,VAP) 和健康护 理(医疗)相关

12、性肺炎(health care -associated pneumonia ,HCAP更为常见。免疫抑制宿主发 生的肺炎亦常包括其中。 重症肺炎死亡率高， 在过去的几十年中已成为一个独立的临床综合 征，在流行病学、 风险因素和结局方面有其独特的特征， 需要一个独特的临床处理路径和初 始的抗生素治疗。 重症肺炎患者可从 ICU 综合治疗中获益。 临床各科都可能会遇到重症肺炎 患者。在急诊科门诊最常遇到的是社区获得性重症肺炎。 本章重点介绍重症社区获得性肺炎。 对重症院内获得性肺炎只做简要介绍。【诊断】 首先需明确肺炎的诊断。 CAP 是指在医院外罹患的感染性肺实质(含肺泡壁即广义上的肺间质 )

13、炎症 ,包括具有明确潜伏期的病原体感染而在入院后平均潜伏期内发病的 肺炎。 简单地讲 ,是住院 48 小时以内及住院前出现的肺部炎症。 CAP 临床诊断依据包括 : 新近出现的咳嗽、 咳痰 ,或原有呼吸道疾病症状加重,并出现脓性痰 ; 伴或不伴胸痛。 发热。 肺实变体征和（或）湿性啰音。WBC 1099 X 10 / L或重症肺炎通常被认为是需要收入ICU的肺炎。关于重症肺炎尚未有公认的定义。在中华医学会呼吸病学分会公布的 CAP 诊断和治疗指南中将下列症征列为重症 肺炎的表现：意识障碍；呼吸频率30次/minPaO25d、机械通气4d）和存在高危因 素者, 即使不完全符合重症肺炎规定标准 ,

14、 亦视为重症。美国胸科学会 （ATS） 2001 年对重症肺炎的诊断标准：主要诊断标准 需要机械通气 ； 入院48h内肺部病变扩大 50%;少尿（每日177卩mol/L（ 2mg/dl）。次要标准：呼吸 频率30次/min;PaO2/FiO2 2007年 ATS 和美国感染病学会 （ IDSA） 制订了新的社区获得性肺炎治 疗指南，对重症社区获得性肺炎的诊断标准进行了新的修正。主要标准： 需要创伤性机械通气 需要应用升压药物的脓毒性血症休克。次要标准包括：呼吸频率30次/min; 氧合指数（PaO2/FiO2） 20 mg/dL） 白细胞减少症（WBC计数v 4X 109 /L） 血小板减少症

15、（血小板计数v100 X 10gL） 体温降低（中心体温v 36 C） 低血压需要液体复苏。符合 1 条主要标准，或至少 3项次要标准可诊断。重症医院获得性肺炎（SHAF）的定义与SCAP相近。2005年ATS和美国感染病学会（IDSA） 制订了成人 HAP, VAP, HCAP 处理指南。指南中界定了 HCAP 的病人范围 ： 在 90d 内因急 性感染曾住院2d;居住在医疗护理机构；最近接受过静脉抗生素治疗、化疗或者30d内有感染伤口治疗；住过一家医院或进行过透析治疗。因为HCAP患者往往需要应用针对多重耐药（MDR）病原菌的抗菌药物治疗，故将其列入HAP和VAF的范畴内。【临床表现】重症

16、肺炎可急性起病，部分病人除了发热、咳嗽、咳痰、呼吸困难等呼 吸系统症状外，可在短时间内出现意识障碍、 休克、肾功能不全、肝功能不全等其他系统表 现。少部分病人甚至可没有典型的呼吸系统症状， 容易引起误诊。也可起病时较轻，病情逐 步恶化，最终达到重症肺炎的标准。在急诊门诊遇到的主要是重症CAP患者，部分是HCAP患者。重症 CAP的最常见的致病病原体有：肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌、军团菌、革兰 氏阴性杆菌、流感嗜血杆菌等，其临床表现简述如下：肺炎链球菌为重症 CAP最常见的病原体，占30%70%。呼吸系统防御功能损伤（酒 精中毒、抽搐和昏迷）可是咽喉部大量含有肺炎链球菌的分泌物吸入到下呼吸道。病

17、毒感染和吸烟可造成纤毛运动受损， 导致局部防御功能下降。 充血性心衰也为细菌性肺炎的先兆因 素。脾切除或脾功能亢进的病人可发生暴发性的肺炎链球菌肺炎。多发性骨髓瘤、低丙种球蛋白血症或慢性淋巴细胞白血病等疾病均为肺炎链球菌感染的重要危险因素。典型的肺炎链球菌肺炎表现为肺实变、寒战，体温大于39.4 C,多汗和胸膜痛疼，多见于原先健康的年轻 人。而老年人中肺炎链球菌的临床表现隐匿， 常缺乏典型的临床症状和体征。 典型的肺炎链 球菌肺炎的胸部X线表现为肺叶、肺段的实变。肺叶、肺段的实变的病人易合并菌血症。肺 炎链球菌合并菌血症的死亡率为30%70%，比无菌血症者高 9 倍。金葡菌肺炎 为重症CAP的

18、一个重要病原体。 在流行性感冒时期，CAP中金葡菌的发 生率可高达 25%，约 50%的病例有某种基础疾病的存在。 呼吸困难和低氧血症较普遍， 死亡 率为64%。胸部X线检查常见密度增高的实变影。常出现空腔，可见肺气囊，病变变化较快，常伴发肺脓肿和脓胸。MRSA（耐甲氧西林金葡菌）为CAP中较少见的病原菌，但一旦明确诊断，则应选用万古霉素治疗。革兰氏阴性菌 CAP重症CAP中革兰氏阴性菌感染约占 20%,病原菌包括肺炎克雷白 杆菌、不动感菌属、变形杆菌和沙雷菌属等。肺炎克雷白杆菌所致的CAP约占1%5%,但其临床过程较为危重。 易发生于酗酒者、慢性呼吸系统疾病病人和衰弱者， 表现为明显的中 毒

19、症状。胸部X线的典型表现为右上叶的浓密浸润阴影、边缘清楚，早期可有脓肿的形成。 死亡率高达 40%50%。非典型病原体 在CAP中非典型病原体所致者占 3%40%。大多数研究显示肺炎支原 体在非典型病原体所致 CAP中占首位，在成人中占 2%30%,肺炎衣原体占6%22%,嗜肺军团菌占2%15%。但是肺炎衣原体感染所致的CAP,其临床表现相对较轻，死亡率较低。肺炎衣原体可表现为咽痛、声嘶、头痛等重要的非肺部症状，其他可有鼻窦炎、 气道反应性疾病及脓胸。 肺炎衣原体可与其他病原菌发生共同感染, 特 别是肺炎链球菌。 老年人肺炎衣原体肺炎的症状较重, 有时可为致死性的。 肺炎衣原体培养、 DNA检

20、测、PCR血清学（微荧光免疫抗体检测）可提示肺炎衣原体感染的存在。军团菌肺 炎占重症CAP病例的12%23%,仅次于肺炎链球菌，多见于男性、年迈、体衰和抽烟者， 原患有心肺疾病、 糖尿病和肾功能衰竭者患军团菌肺炎的危险性增加。 军团菌肺炎的潜伏期 为 210 天。病人有短暂的不适、发热、寒战和间断的干咳。肌痛常很明显,胸痛的发生率 为 33%,呼吸困难为 60%。胃肠道症状表现显著,恶心和腹痛多见, 33%的病人有腹泻。不少 病人还有肺外症状, 急性的精神神志变化、急性肾功能衰竭和黄疸等。 偶有横纹肌炎、 心肌 炎、心包炎、肾小球肾炎、血栓性血小板减少性紫癜。 50%的病例有低钠血症,此项检查

21、有 助于军团菌肺炎的诊断和鉴别诊断。军团菌肺炎的胸部X线表现特征为肺泡型、斑片状、肺叶或肺段状分布或弥漫性肺浸润。有时难以与ARDS区别。胸腔积液相对较多。此外，20%40%的病人可发生进行性呼吸衰竭,约 15%以上的病例需机械通气。流感嗜血杆菌肺炎 约占CAP病例的8%20%,老年人和 COPD病人常为高危人群。 流感嗜血杆菌肺炎发病前多有上呼吸道感染的病史, 起病可急可慢, 急性发病者有发热、 咳 嗽、咳痰。 COPD 病人起病较为缓慢,表现为原有的咳嗽症状加重。婴幼儿肺炎多较急重, 临床上有高热、 惊厥、呼吸急促和紫绀, 有时发生呼吸衰竭。 听诊可闻及散在的或局限的干、 湿性罗音，但大片

22、实变体征者少见。 胸部X线表现为支气管肺炎， 约1/4呈肺叶或肺段实变 影,很少有肺脓肿或脓胸形成。卡氏孢子虫肺炎（PCP） PCP仅发生于细胞免疫缺陷的病人，但PCP仍是一种重要的肺炎，特别是HIV感染的病人。PCP常常是诊断AIDS的依据。PCP的临床特征性表现有干 咳、发热和在几周内逐渐进展的呼吸困难。病人肺部症状出现的平均时间为4周，PCP相对进展缓慢可区别于普通细菌性肺炎。PCP的试验室检查异常包括：淋巴细胞减少，CD4淋巴细胞减少,低氧血症,胸部 X 线片显示双侧间质浸润,有高度特征的 “毛玻璃 ”样表现。但 30%的胸片可无明显异常。 PCP为唯一有假阴性胸片表现的肺炎。【辅助检

23、查】1.病原学：诊断方法 包括血培养、 痰革兰氏染色和培养、血清学检查、胸水培养、支气管吸出 物培养、或肺炎链球菌和军团菌抗原的快速诊断技术。此外,可以考虑侵入性检查,包括经皮肺穿刺活检、经过防污染毛刷（PSB经过支气管镜检查或支气管肺泡灌洗（BAL）。 血培养 一般在发热初期采集,如已用抗菌药物治疗,则在下次用药前采集。采样 以无菌法静脉穿刺，防止污染。成人每次1020ml，婴儿和儿童 0.55ml。血液置于无菌培养瓶中送检。 24 小时内采血标本 3 次,并在不同部位采集可提高血培养的阳性率。在大规模的非选择性的因 CAP 住院的病人中,抗生素治疗前的血细菌培养阳性率为 5%-14%,最常

24、见的结果为肺炎球菌。假阳性的结果,常为凝固酶阴性的葡萄球菌。抗生素治疗后血培养的阳性率减半,所以血标本应在抗生素应用前采集。但如果有菌 血症高危因素存在时, 初始抗生素治疗后血培养的阳性率仍高达 15%。因重症肺炎有菌血症 高危因素存在,病原菌极可能是金葡菌、铜绿假单胞菌和其他革兰氏阴性杆菌, 这几种细菌培养的阳性率高, 重症肺炎时每一位病人都应行血培养, 这对指 导抗生素的应用有很高的价值。另外,细菌清除能力低的病人（如脾切除的病人）、慢性肝病的病人、白细胞减少的病人也易于有菌血症,也应积极行血培养。 痰液细菌培养 嘱病人先行漱口，并指导或辅助病人深咳嗽，留取脓性痰送检。约 40%病人无痰，

25、可经气管吸引术或支气管镜吸引获得标本。标本收集在无菌容器中。痰量的 要求，普通细菌1ml，真菌和寄生虫35ml,分支杆菌510ml。标本要尽快送检，不得超过 2 小时。延迟将减少葡萄球菌、肺炎链球菌以及革兰氏阴性杆菌的检出率。在培养前必须先 挑出脓性部分涂片作革兰氏染色，低倍镜下观察，判断标本是否合格。镜检鳞状上皮10个/低倍视野就判断为不合格痰，即标本很可能来自口咽部而非下呼吸道。多核细胞数量对 判断痰液标本是否合格意义不大， 但是纤毛柱状上皮和肺泡巨噬细胞的出现提示来自下呼吸 道的可能性大。痰液细菌培养的阳性率各异，受各种因素的影响很大。痰液培养阳性时需排除污染和 细菌定植。与痰涂片细菌是

26、否一致、 定量培养和多次培养有一定价值。 在气管插管后立即采 取的标本不考虑细菌定植。 痰液培养结果阴性也并不意味着无意义： 合格的痰标本分离不出 金葡菌或革兰氏阴性杆菌就是排除这些病原菌感染的强有力的证据。革兰氏染色阴性和培养阴性应停止针对金葡菌感染的治疗。 痰涂片染色痰液涂片革兰氏染色可有助于初始的经验性抗生素治疗，其最大优点是可以在短时间内得到结果并根据染色的结果选用针对革兰氏阳性或阴性细菌的抗生素；涂片细菌阳性时常常预示着痰培养阳性； 涂片细菌与培养出的细菌一致时， 可证实随后的痰培 养出的细菌为致病菌。结核感染时抗酸染色阳性。真菌感染时痰涂片可多次查到霉菌或菌丝。 痰液涂片在油镜检查时见到典型的肺炎链球菌或流感嗜血杆菌有诊断价值。 其他在军团菌的流行地区或有近期2 周旅行的病人，除了常规的培养外，需要用缓冲碳酵母浸膏作军团菌的培养。 尿抗原检查可用肺炎球菌和军团菌的检测。 对于成人肺炎 球菌肺炎的研究表明敏感性50%-80%，特异性 90%，不受抗生素使用的影响。 对军团菌的检测，在发病的第一天就可阳性， 并持续数周，但血清型 1 以外的血清型引起的感染常被漏诊。 快速流感病毒抗原检测阳性可考虑抗病毒治疗。 肺活检组织细菌培养、 病理及特殊染色是诊 断肺炎的金标准。