通信技術(shù)征稿通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

　　本篇文章是由《通信技術(shù)》發(fā)表的一篇通信論文，雜志1967年創(chuàng)刊，是國(guó)內(nèi)創(chuàng)辦時(shí)間長(zhǎng)、影響大的計(jì)算機(jī)專業(yè)媒體，2004版中文核心期刊。主要報(bào)道信源處理、傳輸、業(yè)務(wù)與系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信、信息安全等方面的先進(jìn)技術(shù)、理論研究成果和最新動(dòng)態(tài)。

　　論文摘要：針對(duì)DSP原理與應(yīng)用課程的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和實(shí)踐教學(xué)方面對(duì)DSP原理與應(yīng)用課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索與實(shí)踐。通過(guò)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(shí)際動(dòng)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)。

　　論文關(guān)鍵詞：通信原理實(shí)驗(yàn)　教學(xué)改革　教學(xué)方法　設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

　　受高校擴(kuò)招的影響，大學(xué)生就業(yè)成了各高校普遍面臨的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。相對(duì)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，電子科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)課程必然要緊密結(jié)合當(dāng)今的科技發(fā)展。要抓住機(jī)遇，培養(yǎng)具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的專業(yè)人才，就要在專業(yè)教學(xué)過(guò)程中著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，成為市場(chǎng)所需要的人才。

　　實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高等學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析解決問(wèn)題的能力、正確的思維方法及嚴(yán)謹(jǐn)?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(shí)踐型人才的重要途徑。基于上述認(rèn)識(shí)，實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)與現(xiàn)代科技同步發(fā)展，從而制訂出實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革的具體實(shí)施方案。

　　1通信原理實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)

　　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(dòng)通信、光纖通信、衛(wèi)星通信、計(jì)算機(jī)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(hào)傳輸?shù)幕驹怼⒎椒ê托阅埽Y(jié)合實(shí)際的有線與無(wú)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(jì)思想。該課程內(nèi)容豐富、理論抽象，對(duì)工程數(shù)學(xué)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(guò)開設(shè)通信原理實(shí)驗(yàn)課程，使理論與實(shí)踐的結(jié)合，既有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)理論知識(shí)的掌握，又可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)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(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容單一，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，效果一般，重新規(guī)劃通信原理實(shí)驗(yàn)課程，從教學(xué)資源和教學(xué)方法兩個(gè)方面進(jìn)行整合改革。

　　2多種實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的整合

　　基于通信原理課程的特點(diǎn)以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(shí)驗(yàn)當(dāng)中的平臺(tái)主要有通信原理實(shí)驗(yàn)箱、計(jì)算機(jī)仿真平臺(tái)以及設(shè)計(jì)平臺(tái)。在操作不同類型的通信原理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 這些平臺(tái)各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)針對(duì)各種實(shí)驗(yàn)方式的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到最佳效果。

　　2.1 實(shí)驗(yàn)箱平臺(tái)

　　實(shí)驗(yàn)箱平臺(tái)一直是通信原理實(shí)驗(yàn)使用的傳統(tǒng)教學(xué)方式，這種平臺(tái)對(duì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比較適用，有利于加深通信原理單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解。對(duì)實(shí)驗(yàn)箱的使用，需著重考慮實(shí)驗(yàn)課和理論課的協(xié)調(diào)配合，避免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論內(nèi)容脫節(jié)，超前或滯后的方式，針對(duì)這一問(wèn)題，在具體教學(xué)中可采用課程組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，由課程組長(zhǎng)整體協(xié)調(diào)理論課和實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，以達(dá)到最佳實(shí)驗(yàn)效果。

　　2.2 軟件仿真平臺(tái)

　　可用于通信原理實(shí)驗(yàn)的仿真軟件主要有兩款：Systemview和Matlab。這兩款軟件都可進(jìn)行通信系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)與分析，有助于學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)整體概念，是對(duì)理論課所學(xué)知識(shí)的一種綜合應(yīng)用。可讓學(xué)生自己動(dòng)手，對(duì)常用的模塊自己編寫文件，從具體模塊的實(shí)現(xiàn)到整體系統(tǒng)的架構(gòu)，可很好的加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，有助于培養(yǎng)綜合思維能力。

　　2.3 EDA的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

　　EDA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相對(duì)于傳統(tǒng)的通過(guò)一些專用集成芯片搭建通信系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式，可以避免使用種類繁多的專用集成芯片，從而簡(jiǎn)化了電路。學(xué)生用硬件描述語(yǔ)言編寫程序，可以在同一可編程邏輯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(gè)通用的基于EDA的硬件平臺(tái)上，來(lái)實(shí)現(xiàn)所有的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)理論的基礎(chǔ)上自己編寫程序，這有別于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生只需按照實(shí)驗(yàn)步驟連接電路甚至不需要了解原理也可以完成實(shí)驗(yàn)。這將大大調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)造性和主觀能動(dòng)性，對(duì)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣也有很大的幫助。

　　總體而言，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的選擇主要是充分利用學(xué)校現(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(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，充分培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，提高學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)力。

　　3教學(xué)方法和內(nèi)容的改革

　　實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)于通信原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，必須對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的改革。從單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向多種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较嘟Y(jié)合轉(zhuǎn)變，從僅1個(gè)學(xué)期的單一通信原理實(shí)驗(yàn)，向穿插于整個(gè)大學(xué)時(shí)期的多種方式的混合實(shí)驗(yàn)課程轉(zhuǎn)變。充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件，將通信原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)整為驗(yàn)證性、綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)3部分。

　　3.1 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

　　驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是與理論知識(shí)的緊密結(jié)合，輔助學(xué)生理解掌握理論知識(shí)，因此從實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)方式、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上都應(yīng)與理論課相協(xié)調(diào)，才能達(dá)到最好的實(shí)驗(yàn)效果。因此在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的改革調(diào)整中應(yīng)貫穿這一原則，以期找到最佳的實(shí)驗(yàn)方案。針對(duì)這一情況，對(duì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行改革。

　　(1)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課應(yīng)與理論課同步進(jìn)行，緊密結(jié)合，實(shí)驗(yàn)時(shí)間應(yīng)與理論課的主講教師協(xié)調(diào)，靈活調(diào)整。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)配合理論課的教學(xué)需要，著重對(duì)理論理解中的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解掌握。

　　(2)實(shí)驗(yàn)方法：可以采用學(xué)生動(dòng)手和教師演示相結(jié)合的方式進(jìn)行。學(xué)生以實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)為主，教師上課的過(guò)程可輔助以Matlab仿真結(jié)果，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解掌握。實(shí)驗(yàn)箱除了驗(yàn)證通信原理理論知識(shí)外，還和通信原理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，譬如它還會(huì)要求學(xué)生對(duì)通信信號(hào)的時(shí)延和同步等問(wèn)題進(jìn)行分析，為實(shí)際通信電路的設(shè)計(jì)奠定較好的基礎(chǔ)。

　　3.2 綜合性實(shí)驗(yàn)

　　綜合性實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是讓學(xué)生構(gòu)建完整的通信系統(tǒng)概念，能將所學(xué)知識(shí)連貫起來(lái)，綜合應(yīng)用。因此在綜合性實(shí)驗(yàn)的改革調(diào)整中應(yīng)貫穿這一原則，以期找到最佳的實(shí)驗(yàn)方案。

　　(1)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：綜合性實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)對(duì)通信系統(tǒng)整體的掌握。學(xué)生在理論課和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課上學(xué)習(xí)了通信系統(tǒng)各組成模塊的內(nèi)容，通過(guò)綜合性實(shí)驗(yàn)，將信號(hào)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(gè)環(huán)節(jié)結(jié)合在一起，構(gòu)架一個(gè)完整的通信系統(tǒng)，完成信號(hào)的傳輸，培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力。

　　(2)實(shí)驗(yàn)方法：以實(shí)驗(yàn)箱和仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式進(jìn)行。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的綜合系統(tǒng)，可以利用實(shí)驗(yàn)箱完成，讓學(xué)生利用之前做過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的模塊，搭建一些簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)。對(duì)于大型通信系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)箱無(wú)法完成就可以采用軟件仿真的方式進(jìn)行。其中Systemview軟件平臺(tái)對(duì)設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)具有操作簡(jiǎn)單、貼切實(shí)際的硬件實(shí)現(xiàn)。因此，對(duì)大型的難度較大的通信系統(tǒng)，可以建議學(xué)生采用這個(gè)平臺(tái)。但是對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)較簡(jiǎn)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(jì)進(jìn)行操作，EDA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)有很好的優(yōu)勢(shì)，也是結(jié)合實(shí)際工程設(shè)計(jì)的要求來(lái)進(jìn)行。

　　3.3 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

　　通信原理課程的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要目的是將理論與實(shí)際相結(jié)合，讓學(xué)生根據(jù)給定的技術(shù)要求實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的通信模塊，為以后的實(shí)際工作預(yù)演。

　　(1)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：主要是按照要求的技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)具有一定功能的通信模塊，比如實(shí)現(xiàn)一個(gè)用于普通電話機(jī)的話音信號(hào)編碼器，或者實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有一定增益要求的放大器等。

　　(2)實(shí)驗(yàn)方法：模塊仿真和EDA設(shè)計(jì)相結(jié)合。當(dāng)前在實(shí)際通信模塊產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中，大多采用Matlab仿真加EDA或DSP設(shè)計(jì)工具實(shí)施，其中DSP工具對(duì)普通高等學(xué)校的學(xué)生來(lái)說(shuō)難度較大，因此一般可考慮采用EDA設(shè)計(jì)工具，條件允許的情況下可為學(xué)生提供EDA和DSP兩種平臺(tái)，學(xué)生可以按照個(gè)人的興趣自愿選擇設(shè)計(jì)手段。譬如卷積編碼模塊的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可以采用Matlab對(duì)確定的卷積編碼器進(jìn)行功能仿真，如果仿真和理論分析結(jié)果一致，則說(shuō)明設(shè)計(jì)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(duì)卷積編碼器進(jìn)行系統(tǒng)選型、實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，并對(duì)其運(yùn)行速率等性能進(jìn)行分析，以便重新設(shè)置參數(shù)，進(jìn)一步提高它的性能等。該實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以縮短開發(fā)流程，降低開發(fā)成本，可以使學(xué)生掌握實(shí)際工程的設(shè)計(jì)方法，能更好地為今后的學(xué)習(xí)和工作做準(zhǔn)備。

　　(3)教學(xué)安排：這部分實(shí)驗(yàn)不在實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)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(jì)，二是在高年級(jí)開設(shè)專門的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程，此時(shí)學(xué)生相關(guān)的軟硬件知識(shí)已經(jīng)學(xué)習(xí)了，通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以將各種知識(shí)整合，綜合利用。在整個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生全天候開放，學(xué)生可以在課余時(shí)間來(lái)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試。此時(shí)學(xué)生沒(méi)有其他因素干擾，可專心投入，收獲較大，且對(duì)后面的就業(yè)非常有利。

　　設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是偏重于應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，使學(xué)生具備一定的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正成為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。

　　4結(jié)束語(yǔ)

　　針對(duì)目前通信原理實(shí)驗(yàn)僅采用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方式單一，效果較差，未充分利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件的情況，將多種類型的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行整合,在學(xué)院及系里教學(xué)規(guī)劃和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)允許的情況下，將課程內(nèi)容調(diào)整為驗(yàn)證性、綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)3部分，使實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)從內(nèi)容到形式上都有較大改觀。

　　總之，通過(guò)采取多種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较嘟Y(jié)合的靈活教學(xué)方法，最終目的只有一個(gè)，就是希望使學(xué)生經(jīng)過(guò)大學(xué)4年的學(xué)習(xí)，成為具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)動(dòng)手能力的高素質(zhì)人才，同時(shí)又具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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