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        “通信原理”教學(xué)中復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)的探索

        2018-12-10 11:05:58李紅巖
        科技視界 2018年21期
        關(guān)鍵詞:復(fù)雜工程問(wèn)題通信原理工程教育認(rèn)證

        李紅巖

        【摘 要】根據(jù)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),電子信息工程專(zhuān)業(yè)合格畢業(yè)生必須具備解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。本文以“通信原理”課程教學(xué)中碼間干擾知識(shí)點(diǎn)為例,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力進(jìn)行了有益的嘗試和探索。

        【關(guān)鍵詞】通信原理;復(fù)雜工程問(wèn)題;工程教育認(rèn)證

        中圖分類(lèi)號(hào): G642;TN911-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 2095-2457(2018)21-0164-002

        DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.075

        【Abstract】According to engineering education certification standards,qualified graduates of electronic information engineering must have the ability to solve complex engineering problems.Taking the knowledge of inter-symbol interference in the teaching of "Communication Principle" as an example,this paper makes a useful attempt and exploration to cultivate students' ability to solve complex engineering problems.

        【Key words】Communication principle;Complex engineering problems;Engineering education accreditation

        0 引言

        隨著工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證工作在我國(guó)高校中的日益普及,基于產(chǎn)出導(dǎo)向的工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)理念已深入到高校教師的教育教學(xué)實(shí)踐中[1-3]。本文作者針對(duì)電子信息工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的復(fù)雜工程問(wèn)題處理能力培養(yǎng),在“通信原理“課程的教學(xué)中的體現(xiàn),在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了有益的嘗試。本文針對(duì)教學(xué)中的一個(gè)具體知識(shí)點(diǎn),詳細(xì)探討了培養(yǎng)復(fù)雜工程問(wèn)題解決能力的教學(xué)方法和教學(xué)手段。

        在“通信原理“課程中,碼間干擾是一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)[4-5],下面以該知識(shí)點(diǎn)為例,闡述在理論課教學(xué)活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的探索與實(shí)踐。本文的主要思路是,采用啟發(fā)式教學(xué)方法,圍繞著復(fù)雜工程問(wèn)題的解決,合理安排教學(xué)內(nèi)容,組織學(xué)生開(kāi)展討論。以學(xué)生為主體,通過(guò)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置,讓學(xué)生充分參與到課堂教學(xué)中。以問(wèn)題為導(dǎo)向,啟發(fā)學(xué)生積極思考,調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。以“提出和分析問(wèn)題—>建立系統(tǒng)模型—>提出解決方案—>構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)—>得出有效結(jié)論”為主線,安排組織教學(xué)內(nèi)容。

        1 當(dāng)前教學(xué)中存在的問(wèn)題

        在講授碼間干擾知識(shí)點(diǎn)時(shí),傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué),側(cè)重于概念的描述和數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)。一方面,教師簡(jiǎn)單描述問(wèn)題以后直接給出解決方案,這樣的做法存在明顯弊端,不僅知識(shí)的傳遞是單向的,而且弱化了獲得解決方案的過(guò)程。另一方面,在給出解決方案以后,教師認(rèn)為這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解就完成了,而忽視了對(duì)解決方案的測(cè)試和驗(yàn)證,因此,學(xué)生即便掌握了知識(shí)點(diǎn)的理論內(nèi)容,但由于對(duì)知識(shí)點(diǎn)在應(yīng)用層面缺乏直觀的認(rèn)識(shí),所以很難做到對(duì)所學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用。

        針對(duì)以上兩個(gè)方面,本文提出兩種改進(jìn)思路。第一,精心設(shè)計(jì)獲得解決方案的過(guò)程這一教學(xué)環(huán)節(jié),進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué),通過(guò)課堂討論引導(dǎo)學(xué)生參與,積極尋找可行的解決方案,在這一過(guò)程中不僅培養(yǎng)了學(xué)生的思辨能力和創(chuàng)新意識(shí),而且增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性,當(dāng)學(xué)生認(rèn)為探究的過(guò)程是有意義時(shí),就會(huì)愿意主動(dòng)去推導(dǎo)復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式。第二,在從理論上分析解決方案的有效性以后,進(jìn)一步從實(shí)驗(yàn)的角度對(duì)解決方案進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。這個(gè)階段的學(xué)生已經(jīng)可以熟練使用MATLAB仿真軟件,可以采用分組的形式引導(dǎo)學(xué)生在MATLAB環(huán)境下,合作構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析,得出自己的結(jié)論。通過(guò)這種訓(xùn)練,可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通能力,有助于學(xué)生把所學(xué)知識(shí)點(diǎn)融入到自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系中。

        2 提出并分析問(wèn)題。

        采用啟發(fā)式和討論式教學(xué)方式,圍繞碼間干擾給出幾個(gè)問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展討論,對(duì)問(wèn)題進(jìn)行定性分析,表達(dá)自己的見(jiàn)解。具體來(lái)說(shuō),可以提以下問(wèn)題:什么是碼間干擾?碼間干擾的成因是什么?碼間干擾對(duì)通信系統(tǒng)有什么影響?解決碼間干擾問(wèn)題的思路是什么?在定義碼間干擾的概念時(shí),學(xué)生往往容易忽略“在抽樣時(shí)刻上”這樣一個(gè)前提,通過(guò)討論,學(xué)生會(huì)不斷修正自己對(duì)概念的理解,并最終對(duì)問(wèn)題有一個(gè)準(zhǔn)確清晰的認(rèn)識(shí)。在考慮碼間干擾對(duì)通信系統(tǒng)的影響時(shí),假定系統(tǒng)函數(shù)給定,引導(dǎo)學(xué)生討論還有哪些因素會(huì)加劇或改善碼間干擾的影響。學(xué)生通過(guò)討論會(huì)發(fā)現(xiàn),碼元速率越大,碼間干擾造成的誤碼率也越大;信道編碼可以在一定程度上抵消碼間干擾的影響。進(jìn)而讓學(xué)生體會(huì)到通信系統(tǒng)是一個(gè)整體,要多從整體的角度去分析問(wèn)題。在討論碼間干擾問(wèn)題的解決思路時(shí),引導(dǎo)學(xué)生大膽發(fā)表自己的見(jiàn)解,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到問(wèn)題的解決方案依賴于對(duì)問(wèn)題成因的分析。碼間干擾的成因是系統(tǒng)的非理想特性,因此需要從系統(tǒng)函數(shù)設(shè)計(jì)的角度去思考解決問(wèn)題的方案。

        3 建立系統(tǒng)模型并提出解決方案。

        對(duì)問(wèn)題有了定性認(rèn)識(shí)以后,引導(dǎo)學(xué)生綜合利用前期課程所學(xué)知識(shí),建立系統(tǒng)模型,分析信號(hào)在系統(tǒng)中傳輸?shù)倪^(guò)程,對(duì)信號(hào)和系統(tǒng)進(jìn)行定量分析,推導(dǎo)出滿足無(wú)碼間干擾條件的系統(tǒng)傳輸函數(shù)解析表達(dá)式。這一部分的講授是知識(shí)點(diǎn)的核心部分,由于涉及到建模和公式推導(dǎo),對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)也是一個(gè)難點(diǎn)。有了前面定性分析的鋪墊,學(xué)生已經(jīng)對(duì)問(wèn)題產(chǎn)生了探究意識(shí),此時(shí)再進(jìn)行建模和公式推導(dǎo),會(huì)比較積極主動(dòng)。利用數(shù)學(xué)知識(shí)尋找解決方案,給出無(wú)碼間干擾基帶傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)應(yīng)滿足的條件。

        4 構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

        在構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)時(shí),著重培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力。引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)在碼間干擾方面差異較大的兩種不同的基帶傳輸系統(tǒng),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,從而加深對(duì)碼間干擾問(wèn)題的理解。具體來(lái)講,要求學(xué)生利用MATLAB仿真軟件,搭建基帶傳輸系統(tǒng),分別采用典型的無(wú)碼間干擾系統(tǒng)函數(shù),升余弦滾降系統(tǒng),和理想低通系統(tǒng)函數(shù),通過(guò)模擬仿真,對(duì)比分析碼間干擾對(duì)系統(tǒng)性能的影響。此外,以小組的形式共同完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目,也能夠鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí),讓學(xué)生初步了解通信類(lèi)工程項(xiàng)目管理的基本流程??傊?,通過(guò)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)驗(yàn)證理論知識(shí),不僅增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的深入理解,而且能夠鍛煉學(xué)生的綜合素質(zhì)能力。

        綜上所述,本文以通信原理課程中的碼間干擾知識(shí)點(diǎn)為例,闡述了培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的具體方法。經(jīng)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),這種以解決復(fù)雜工程問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)模式,相比于傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)模式,在基于產(chǎn)出的教學(xué)效果方面具有顯著優(yōu)勢(shì),能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,幫助學(xué)生建立起解決通信行業(yè)復(fù)雜工程問(wèn)題的基本思考模式。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]蔣宗禮.本科工程教育:聚焦學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué).2016,11:27-30.

        [2]林健.如何理解和解決復(fù)雜工程問(wèn)題-基于《華盛頓協(xié)議》的界定和要求[J].高等工程教育研究.2016,6:17-26.

        [3]周克寧,羅朝盛,康敏.植入“復(fù)雜工程問(wèn)題”的教學(xué)體系改革探索[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué).2016,10:51-54.

        [4]樊昌信,曹麗娜.通信原理(第7版)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2014.

        [5]曹志剛,錢(qián)亞杰.現(xiàn)代通信原理[M].北京:清華大學(xué)出版社,2000.

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