張 燕

電子科技大學(xué)成都學(xué)院 四川成都 610031

通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探析

張 燕

電子科技大學(xué)成都學(xué)院 四川成都 610031

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)。

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)

Abstract: The paper studies the characteristics of communication principle experiment, which explores and practices the teaching reform of DSP theory and application from the teaching content, teaching methods and practice teaching. We improve the teaching effect, stimulate innovation ability of students and improve the practical ability of students through reform. We have laid a good foundation for students to do related work in the DSP after graduation.

Key words: communication principle experiment; teaching reform; teaching methods; designing experiments

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?；谏鲜稣J(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?、方法和性能，結(jié)合實(shí)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(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?？勺寣W(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，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，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)生來說難度較大，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)，通過實(shí)驗(yàn)過程，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

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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On the teaching reform of communication principle experiment

Zhang Yan
Chengdu colleges of university of electronic science and technology of China, Chengdu, 610031, China

2010-12-07 稿件編號(hào)：1012032

張燕，碩士，講師，教研室主任。