談通信原理實驗教學(xué)改革
論文關(guān)鍵詞：原理實驗 教學(xué)改革 教學(xué)方法 設(shè)計性實驗
論文摘要：針對DSP原理與應(yīng)用課程的特點，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和實踐教學(xué)方面對DSP原理與應(yīng)用課程的教學(xué)改革進行了探索與實踐。通過改革，提升了教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高了學(xué)生的實際動手能力，為學(xué)生畢業(yè)后從事DSP相關(guān)的工作奠定了良好的基礎(chǔ)。
受高校擴招的影響，大學(xué)生就業(yè)成了各高校普遍面臨的一個關(guān)鍵問題。相對地，3G、物聯(lián)網(wǎng)等通信相關(guān)產(chǎn)業(yè)具有巨大的人才缺口。通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，科技大學(xué)實驗課程必然要緊密結(jié)合當(dāng)今的科技發(fā)展。要抓住機遇，培養(yǎng)具有競爭力的專業(yè)人才，就要在專業(yè)教學(xué)過程中著重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，成為市場所需要的人才。
實驗教學(xué)作為高等學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分，對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、分析解決問題的能力、正確的思維方法及嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方面起著不可替代的作用，它是培養(yǎng)實踐型人才的重要途徑�；谏鲜稣J識，實驗課程應(yīng)與現(xiàn)代科技同步發(fā)展，從而制訂出實驗課教學(xué)改革的具體實施方案。
1通信原理實驗課程特點
通信原理是通信、電子工程等專業(yè)的主干課程之一，是移動通信、光纖通信、衛(wèi)星通信、通信等后繼專業(yè)課程的基礎(chǔ)，也是許多高校研究生入學(xué)考試的課程之一。課程主要講述信號傳輸?shù)幕驹怼⒎椒ê托阅�，結(jié)合實際的有線與無線通信系統(tǒng)的工作原理，使學(xué)生系統(tǒng)地了解和掌握現(xiàn)代通信的基礎(chǔ)理論和設(shè)計思想。該課程內(nèi)容豐富、理論抽象，對工程及其應(yīng)用能力要求高，從而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的難度偏大，很容易“畏難而退”。通過開設(shè)通信原理實驗課程，使理論與實踐的結(jié)合，既有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強理論知識的掌握，又可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，將大大提升通信工程專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。
鑒于目前通信原理實驗課程的內(nèi)容單一，以驗證性實驗為主，效果一般，重新規(guī)劃通信原理實驗課程，從教學(xué)資源和教學(xué)方法兩個方面進行整合改革。
2多種實驗平臺的整合
基于通信原理課程的特點以及實驗設(shè)計的目的，實驗平臺的選擇是至關(guān)重要的。在現(xiàn)有條件下，適合應(yīng)用在通信原理實驗當(dāng)中的平臺主要有通信原理實驗箱、計算機仿真平臺以及設(shè)計平臺。在操作不同類型的通信原理實驗過程中, 這些平臺各有優(yōu)缺點，應(yīng)針對各種實驗方式的特點進行設(shè)計，達到最佳效果。
2.1 實驗箱平臺
實驗箱平臺一直是通信原理實驗使用的傳統(tǒng)教學(xué)方式，這種平臺對驗證性實驗比較適用，有利于加深通信原理單個知識點的理解。對實驗箱的使用，需著重考慮實驗課和理論課的協(xié)調(diào)配合，避免出現(xiàn)實驗內(nèi)容與理論內(nèi)容脫節(jié)，超前或滯后的方式，針對這一問題，在具體教學(xué)中可采用課程組長負責(zé)制，由課程組長整體協(xié)調(diào)理論課和實驗課內(nèi)容，以達到最佳實驗效果。
2.2 軟件仿真平臺
可用于通信原理實驗的仿真軟件主要有兩款：Systemview和Matlab。這兩款軟件都可進行通信系統(tǒng)的仿真設(shè)計與分析，有助于學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)整體概念，是對理論課所學(xué)知識的一種綜合應(yīng)用。可讓學(xué)生自己動手，對常用的模塊自己編寫文件，從具體模塊的實現(xiàn)到整體系統(tǒng)的架構(gòu)，可很好的加強學(xué)生對知識的掌握，有助于培養(yǎng)綜合思維能力。
2.3 EDA的實驗平臺
EDA實驗平臺相對于傳統(tǒng)的通過一些專用集成芯片搭建通信系統(tǒng)的實驗方式，可以避免使用種類繁多的專用集成芯片，從而簡化了電路。學(xué)生用硬件描述編寫程序，可以在同一可編程器件上完成各種不同的通信技術(shù)，避免了連線的繁瑣。并且可以在一個通用的基于EDA的硬件平臺上，來實現(xiàn)所有的實驗內(nèi)容。而且要采用EDA技術(shù)，學(xué)生必須自己在充分掌握實驗理論的基礎(chǔ)上自己編寫程序，這有別于傳統(tǒng)實驗中學(xué)生只需按照實驗步驟連接電路甚至不需要了解原理也可以完成實驗。這將大大調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)造性和主觀能動性，對提高學(xué)生的實驗興趣也有很大的幫助。
總體而言，實驗平臺的選擇主要是充分利用學(xué)�，F(xiàn)有的教學(xué)條件，盡量在現(xiàn)有條件下為學(xué)生提供更多的實驗機會，充分培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，提高學(xué)生的競爭力。
3教學(xué)方法和內(nèi)容的改革
實驗開設(shè)是否成功和教學(xué)方法是分不開的。因此，為了融多種實驗平臺于通信原理的實驗教學(xué)中，必須對傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法及內(nèi)容進行相應(yīng)的改革。從單一的驗證性實驗向多種實驗?zāi)Ｊ较嘟Y(jié)合轉(zhuǎn)變，從僅1個學(xué)期的單一通信原理實驗，向穿插于整個大學(xué)時期的多種方式的混合實驗課程轉(zhuǎn)變。充分利用現(xiàn)有實驗條件，將通信原理實驗內(nèi)容調(diào)整為驗證性、綜合性和創(chuàng)新性實驗3部分。
3.1 驗證性實驗
驗證性實驗的關(guān)鍵是與理論知識的緊密結(jié)合，輔助學(xué)生理解掌握理論知識，因此從實驗時間、實驗方式、實驗內(nèi)容的安排上都應(yīng)與理論課相協(xié)調(diào)，才能達到最好的實驗效果。因此在驗證性實驗的改革調(diào)整中應(yīng)貫穿這一原則，以期找到最佳的實驗方案。針對這一情況，對驗證性實驗的教學(xué)內(nèi)容以及實驗方式進行改革。
(1)實驗內(nèi)容：驗證性實驗課應(yīng)與理論課同步進行，緊密結(jié)合，實驗時間應(yīng)與理論課的主講教師協(xié)調(diào)，靈活調(diào)整。實驗內(nèi)容應(yīng)配合理論課的教學(xué)需要，著重對理論理解中的重點和難點進行實驗，通過實驗加強學(xué)生對理論知識的理解掌握。
(2)實驗方法：可以采用學(xué)生動手和教師演示相結(jié)合的方式進行。學(xué)生以實驗箱進行仿真實驗為主，教師上課的過程可輔助以Matlab仿真結(jié)果，以加強學(xué)生對理論知識的理解掌握。實驗箱除了驗證通信原理理論知識外，還和通信原理知識的實際應(yīng)用結(jié)合起來，譬如它還會要求學(xué)生對通信信號的時延和同步等問題進行分析，為實際通信電路的設(shè)計奠定較好的基礎(chǔ)。
3.2 綜合性實驗
綜合性實驗的關(guān)鍵是讓學(xué)生構(gòu)建完整的系統(tǒng)概念，能將所學(xué)知識連貫起來，綜合應(yīng)用。因此在綜合性實驗的改革調(diào)整中應(yīng)貫穿這一原則，以期找到最佳的實驗方案。
(1)實驗內(nèi)容：綜合性實驗強調(diào)對通信系統(tǒng)整體的掌握。學(xué)生在理論課和驗證性實驗課上學(xué)習(xí)了通信系統(tǒng)各組成模塊的內(nèi)容，通過綜合性實驗，將信號的調(diào)制解調(diào)、編碼解碼、復(fù)用解復(fù)用、信道、濾波等多個環(huán)節(jié)結(jié)合在一起，構(gòu)架一個完整的通信系統(tǒng)，完成信號的傳輸，培養(yǎng)綜合運用能力。
(2)實驗方法：以實驗箱和仿真實驗相結(jié)合的方式進行。對于一些簡單的綜合系統(tǒng)，可以利用實驗箱完成，讓學(xué)生利用之前做過驗證性實驗的模塊，搭建一些簡單的通信系統(tǒng)。對于大型通信系統(tǒng)，實驗箱無法完成就可以采用軟件仿真的方式進行。其中Systemview軟件平臺對設(shè)計綜合性實驗具有操作簡單、貼切實際的硬件實現(xiàn)。因此，對大型的難度較大的通信系統(tǒng)，可以建議學(xué)生采用這個平臺。但是對系統(tǒng)架構(gòu)較簡單的數(shù)字通信系統(tǒng)，建議學(xué)生采取Matlab的模塊仿真加EDA設(shè)計進行操作，EDA實驗平臺對數(shù)字通信系統(tǒng)有很好的優(yōu)勢，也是結(jié)合實際工程設(shè)計的要求來進行。
3.3 設(shè)計性實驗
通信原理課程的設(shè)計性實驗主要目的是將理論與實際相結(jié)合，讓學(xué)生根據(jù)給定的技術(shù)要求實現(xiàn)一些簡單的通信模塊，為以后的實際工作預(yù)演。
(1)實驗內(nèi)容：主要是按照要求的技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計實現(xiàn)具有一定功能的通信模塊，比如實現(xiàn)一個用于普通電話機的話音信號編碼器，或者實現(xiàn)一個具有一定增益要求的放大器等。
(2)實驗方法：模塊仿真和EDA設(shè)計相結(jié)合。當(dāng)前在實際通信模塊產(chǎn)品開發(fā)過程中，大多采用Matlab仿真加EDA或DSP設(shè)計工具實施，其中DSP工具對普通高等學(xué)校的學(xué)生來說難度較大，因此一般可考慮采用EDA設(shè)計工具，條件允許的情況下可為學(xué)生提供EDA和DSP兩種平臺，學(xué)生可以按照個人的興趣自愿選擇設(shè)計手段。譬如卷積編碼模塊的設(shè)計性實驗，可以采用Matlab對確定的卷積編碼器進行功能仿真，如果仿真和理論分析結(jié)果一致，則說明設(shè)計思路正確。在這基礎(chǔ)上，再采用EDA開發(fā)系統(tǒng)或DSP開發(fā)系統(tǒng)對卷積編碼器進行系統(tǒng)選型、實驗和測試，并對其運行速率等性能進行分析，以便重新設(shè)置參數(shù)，進一步提高它的性能等。該實驗過程可以縮短開發(fā)流程，降低開發(fā)，可以使學(xué)生掌握實際工程的設(shè)計方法，能更好地為今后的學(xué)習(xí)和工作做準備。
(3)教學(xué)安排：這部分實驗不在實驗教學(xué)學(xué)時內(nèi)安排，目前主要以兩種形式開展，一是作為畢業(yè)設(shè)計，二是在高年級開設(shè)專門的設(shè)計性實驗課程，此時學(xué)生相關(guān)的軟硬件知識已經(jīng)學(xué)習(xí)了，通過設(shè)計性實驗可以將各種知識整合，綜合利用。在整個設(shè)計性實驗過程中，實驗室對學(xué)生全天候開放，學(xué)生可以在課余時間來實驗室進行設(shè)計、制作和調(diào)試。此時學(xué)生沒有其他因素干擾，可專心投入，收獲較大，且對后面的就業(yè)非常有利。
設(shè)計性實驗是偏重于應(yīng)用的實驗，通過實驗過程，使學(xué)生具備一定的實踐能力和創(chuàng)新能力，使實驗教學(xué)真正成為培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重要環(huán)節(jié)。
4結(jié)束語
針對目前通信原理實驗僅采用實驗箱進行驗證類實驗，實驗方式單一，效果較差，未充分利用現(xiàn)有的實驗條件的情況，將多種類型的實驗平臺進行整合,在學(xué)院及系里教學(xué)規(guī)劃和實驗經(jīng)費允許的情況下，將課程內(nèi)容調(diào)整為驗證性、綜合性和創(chuàng)新性實驗3部分，使實驗內(nèi)容既配合理論課程的教學(xué)，又與現(xiàn)代通信技術(shù)同步發(fā)展，使實驗課程的教學(xué)從內(nèi)容到形式上都有較大改觀。
總之，通過采取多種實驗?zāi)Ｊ较嘟Y(jié)合的靈活教學(xué)方法，最終目的只有一個，就是希望使學(xué)生經(jīng)過大學(xué)4年的學(xué)習(xí)，成為具有扎實理論基礎(chǔ)、較強動手能力的高素質(zhì)人才，同時又具有較強的競爭力。
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