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能力的培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:通信原理;教學(xué)改革;實(shí)踐環(huán)節(jié)
中圖分類號:G64
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1672-3198(2010)03-0235-02
《通信原理》課程是通信技術(shù)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,它涉及和聯(lián)結(jié)的知識幾乎涵蓋了通信專業(yè)的所有課程
,是由基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課過渡的一門學(xué)科。“通信原理”講述的是通信領(lǐng)域最基本的內(nèi)容,通過該課程的學(xué)習(xí),
能夠讓學(xué)生在掌握通信系統(tǒng)的基本組成、基本原理和性能分析方法的同時(shí),進(jìn)一步理解有關(guān)的通信技術(shù),為
今后深入學(xué)習(xí)通信類專業(yè)課打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。這門課有一定的學(xué)習(xí)難度和理論深度,本文針對高職學(xué)生
的實(shí)際情況,改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式,精煉教學(xué)內(nèi)容,在教學(xué)中加強(qiáng)實(shí)踐性,強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力的培養(yǎng),對學(xué)生發(fā)
現(xiàn)問題、解決問題和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),對新技術(shù)、新環(huán)境的適應(yīng)能力有著非常重要的意義。1 課程教學(xué)現(xiàn)狀
《通信原理》課程的原理性、邏輯性強(qiáng)、概念抽象、覆蓋內(nèi)容多、公式和推導(dǎo)相對較多,對于一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
比較差,自學(xué)能力比較差的學(xué)生來說,學(xué)習(xí)這門課程會(huì)覺得很困難。在教學(xué)方式方面,受傳統(tǒng)教育思想的影
響,在課堂教學(xué)中主要是“教師講,學(xué)生聽”的課程教學(xué)模式。教師大多采用以講授為主的教學(xué)方式,講授中
又側(cè)重于單方面的灌輸,致使學(xué)生被動(dòng)聽講,學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高?,F(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展極為迅速,而通信
原理作為通信技術(shù)的專業(yè)基礎(chǔ)課程其教學(xué)內(nèi)容的更新相對緩慢,因此學(xué)生學(xué)習(xí)過程中總會(huì)感覺這門課程沒有
實(shí)際價(jià)值,導(dǎo)致學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高。實(shí)驗(yàn)過程中大多采用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)手段,不能適應(yīng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求。
2 教學(xué)改革探索
2.1 改革教學(xué)觀念與內(nèi)容
在教學(xué)過程中,注重“以學(xué)生為主體”充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,教學(xué)上可采用“啟發(fā)式”、“討論式”、設(shè)問思考和逆向思考提問等方法,啟發(fā)學(xué)生思考,誘發(fā)學(xué)生的思維,激起學(xué)生的求知欲望。如在每章開始時(shí),提出本章所要面臨的問題,使學(xué)生帶著問題進(jìn)行學(xué)習(xí),在一章結(jié)束后讓學(xué)生總結(jié)出可以解決問題的思路與方法。比如在數(shù)字基帶傳輸過程中,碼間干擾如何消除等問題,以此來培養(yǎng)學(xué)生分析問題,解決問題的能力,增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。同時(shí)教學(xué)中也要注重考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和接收能力,根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對象,注意將學(xué)生自學(xué)和精講重點(diǎn),難點(diǎn)結(jié)合起來。在課下教師可以通過建立專業(yè)課程答疑網(wǎng)站進(jìn)行網(wǎng)上輔導(dǎo),幫助學(xué)生解答疑難問題,聽取學(xué)生意見,從而更好的改進(jìn)教學(xué)。
在教學(xué)內(nèi)容方面,根據(jù)專業(yè)發(fā)展的要求,修正教學(xué)計(jì)劃,制定出適合高職高專的通信原理課程教學(xué)大綱,并對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)改革。在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)整體觀念的建立,以通信系統(tǒng)的組成為主線,以“有效性”和“可靠性”這兩個(gè)衡量通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)而展開。根據(jù)當(dāng)前信息技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn),數(shù)字通信取代模擬通信將是大勢所趨,因此在教學(xué)中突出數(shù)字通信,同時(shí)兼顧模擬通信的內(nèi)容,并適當(dāng)加入先進(jìn)的數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)和實(shí)際中應(yīng)用的典型通信系統(tǒng)的有關(guān)內(nèi)容,使理論和實(shí)際系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來,保證教學(xué)具有實(shí)用性和先進(jìn)性,能跟上時(shí)代的發(fā)展要求。通過進(jìn)行專題教學(xué),了解當(dāng)今前沿的通信技術(shù)。通信系統(tǒng)與實(shí)際生活密切相關(guān),隨著移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)通信等技術(shù)的快速發(fā)展,在進(jìn)行通信原理教學(xué)過程中,穿插著向?qū)W生講授這些新技術(shù)的基本原理和基本概念,使學(xué)生能夠?qū)η把氐耐ㄐ偶夹g(shù)有所了解,可以在教學(xué)中采用課內(nèi)專題講座的形式。
例如,在講解基本內(nèi)容的同時(shí),增加“3G技術(shù)及其現(xiàn)狀” 、“TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)”“中國未來通信技術(shù)的走向”等專題講座。一方面,可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,開拓視野,另一方面,可以為他們將來從事這方面的研究和開發(fā)指明方向。
2.2 改革教學(xué)方法與手段
由于“通信原理”課程是一門理論性比較強(qiáng),公式及推導(dǎo)相對較多的學(xué)科,教師通過語言、黑板板書的傳統(tǒng)教學(xué)方式,會(huì)使教師的板書占用時(shí)間太多,效率較低,同時(shí)課程的某些知識點(diǎn)用傳統(tǒng)的授課方式表示的不是特別清楚。因此在教學(xué)中采取靈活的教學(xué)方法,輔助先進(jìn)的教學(xué)手段,可以達(dá)到直觀、省時(shí)、高效的目的。
在教學(xué)中,多媒體教學(xué)以圖文并茂、聲像集成、動(dòng)靜配合表現(xiàn)形式,使課堂教學(xué)變得生動(dòng)有趣,從而更能吸引學(xué)生的注意力。但在使用多媒體課件授課時(shí),要明確多媒體教學(xué)是輔助手段,不能一味地按課件的思路和流程進(jìn)行教學(xué),不能盲目的使用、過度的依賴,這樣不僅不會(huì)給課堂增色,反而使授課質(zhì)量下降。因此在“現(xiàn)代通信原理”課程的教學(xué)中,要合理的使用多媒體授課,在授課過程中把一些不便板書的內(nèi)容制作進(jìn)去,如定義、概念、圖表、動(dòng)畫、視頻、聲音等,而對一些關(guān)鍵概念的解釋說明、必要的例題等不須制作到課件中去,而留給教師在課堂上以傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行講解,因?yàn)榻處熢诮淌趯W(xué)生知識的同時(shí),更注重的是培養(yǎng)學(xué)生分析問題,解決問題的能力,通過教師必要的板書講解,讓學(xué)生學(xué)到一種分析問題的方法,讓學(xué)生從中去學(xué)習(xí)、去體會(huì)。因此通過傳統(tǒng)的教學(xué)和先進(jìn)的多媒體相結(jié)合的教學(xué)方式,不僅能充分利用課堂時(shí)間,與學(xué)生有更多的交流,還為教師和學(xué)生的發(fā)揮留有相當(dāng)?shù)目臻g,從而較好地完成教學(xué)任務(wù)。
2.3 改革實(shí)踐教學(xué)
高職教育目的是為了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,既有扎實(shí)理論基礎(chǔ)又有較強(qiáng)動(dòng)手能力的人才深受用人單位的歡迎。因此在課程中實(shí)踐教學(xué)就成為不可缺少的環(huán)節(jié)。對于“通信原理”課程,主要采用兩部分進(jìn)行,分別為單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)兩部分,通過單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)可以提高基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量,通過綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)使實(shí)踐教學(xué)更具有生動(dòng)性,創(chuàng)造性,科學(xué)性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)中基礎(chǔ)的一環(huán)。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)既能起到對課程的深入理解,又有益于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)氣和工作作風(fēng)。傳統(tǒng)的通信原理課程大多采用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在相關(guān)理論講授后利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺對相關(guān)理論的正確性進(jìn)行驗(yàn)證,通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握信道編譯碼,信源編譯碼,調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)等基本原理,這樣使學(xué)生能夠進(jìn)一步的理解理論知識。同時(shí)也可以配合仿真實(shí)驗(yàn),通過通信系統(tǒng)軟件可以方便、直觀的建立通信系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)對通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。仿真實(shí)驗(yàn)部分主要以學(xué)生為主體,通過對功能模塊的設(shè)計(jì)連接,對參數(shù)的設(shè)定,以觀察和分析仿真模型對信號的反應(yīng),以及仿真系統(tǒng)在這個(gè)過程中表現(xiàn)出來的性能,并以此獲得的系統(tǒng)性能。通過仿真實(shí)驗(yàn)提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。在學(xué)生具備了一定的理論基礎(chǔ)之后,進(jìn)行綜合性訓(xùn)練,即利用實(shí)驗(yàn)室資源和已掌握的理論基礎(chǔ),綜合運(yùn)用各通信模塊,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(gè)環(huán)節(jié)結(jié)合在一起,培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力。這部分實(shí)驗(yàn)學(xué)生以分組的形式完成任務(wù),根據(jù)設(shè)計(jì)不同的通信系統(tǒng),完成信號的傳輸。對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生,還可自行增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)難度,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。這樣不僅激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,也培養(yǎng)了學(xué)生綜合思維能力、創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。如果僅僅通過教學(xué)的時(shí)間做設(shè)計(jì)性仿真實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)訓(xùn),有時(shí)不能滿足學(xué)生的需求。因此建立開放實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間,自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,合理使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備,使他們能夠獨(dú)立完成對通信系統(tǒng)的操作。在遇到困難時(shí)老師再做適當(dāng)?shù)膯l(fā)與指導(dǎo),最終得到滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣不僅能提高學(xué)生的綜合能力,也能提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的熱情和主動(dòng)性。
為了提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力,在傳統(tǒng)通信原理課程考核上進(jìn)行改進(jìn)??己诵问讲捎枚嘣?如試卷形式(開卷、閉卷),也可以采用答辯、報(bào)告等形式相結(jié)合,并參考平時(shí)學(xué)習(xí)表現(xiàn)給出最后成績,建立起一種開放的、多元的評價(jià)機(jī)制。對于實(shí)驗(yàn)的考查應(yīng)強(qiáng)調(diào)注重平時(shí)表現(xiàn),引導(dǎo)學(xué)生重視崗位能力,團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng),對于結(jié)果不注重在對與錯(cuò),而注重能否分析原因,是否能夠找到解決問題的方法。同時(shí)對在通信競賽中獲獎(jiǎng)、在刊物上和獲得發(fā)明或?qū)@膶W(xué)生給予加分。從而有意識地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
3 結(jié)語
只有通過對通信原理課程教學(xué)現(xiàn)狀、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面的進(jìn)行改革,采用多樣化的教學(xué)與實(shí)踐形式,在教學(xué)模式上力求以“學(xué)生為主體”,激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性,創(chuàng)造性和適應(yīng)性,才能使之成為高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才。
參考文獻(xiàn)
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電話通信是通過聲能與電能相互轉(zhuǎn)換,并利用“電”這個(gè)媒介來傳輸語言的一種通信技術(shù)。兩個(gè)用戶要進(jìn)行通信,最簡單的形式就是將兩部電話機(jī)用一對線路連接起來。
通話過程:1、當(dāng)發(fā)話者拿起電話機(jī)對著送話器講話時(shí),聲帶的振動(dòng)激勵(lì)空氣振動(dòng),形成聲波;2、聲波作用于送話器上,使之產(chǎn)生電流,稱為話音電流;3、話音電流沿著線路傳送到對方電話機(jī)的受話器內(nèi);4、而受話器作用與送話器剛好相反--把電流轉(zhuǎn)化為聲波,通過空氣傳至人的耳朵中。
(來源:文章屋網(wǎng) )
論文摘要:擴(kuò)頻通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中新的通信方式,它具有較強(qiáng)的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能,頻譜利用率高。本文介紹了擴(kuò)頻通信的工作原理、特點(diǎn)、及其發(fā)展應(yīng)用。
一、擴(kuò)頻通信的工作原理
在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號,然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜,展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列去相關(guān)解擴(kuò),再經(jīng)信息解調(diào),恢復(fù)成原始信息輸出??梢?,一般的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制,二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制,三次調(diào)制為射頻調(diào)制,以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較,多了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。擴(kuò)頻通信應(yīng)具備如下特征:(1)數(shù)字傳輸方式;(2)傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴(kuò)頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進(jìn)行調(diào)制實(shí)現(xiàn)的;(4)接收端用相同的擴(kuò)頻函數(shù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)(解擴(kuò)),求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴(kuò)頻函數(shù)(也稱偽隨機(jī)碼)調(diào)制和對信號相關(guān)處理是擴(kuò)頻通信有別于其他通信的兩大特點(diǎn)。
二、擴(kuò)頻通信技術(shù)的特點(diǎn)
擴(kuò)頻信號是不可預(yù)測的、偽隨機(jī)的寬帶信號,其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬,同時(shí)接收機(jī)中必須有與寬帶載波同步的副本。擴(kuò)頻系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。
1.抗干擾性強(qiáng)
擴(kuò)頻信號的不可預(yù)測性,使擴(kuò)頻系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進(jìn)行干擾,干擾起不了太大作用。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴(kuò)展了信號帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下,仍能不受干擾、高質(zhì)量地進(jìn)行通信,擴(kuò)展的頻譜越寬,其抗干擾性越強(qiáng)。
2.低截獲性
擴(kuò)頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號的功率密度很低,偵察接收機(jī)很難監(jiān)測到,因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號與直達(dá)路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會(huì)嚴(yán)重影響通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)過程,利用擴(kuò)頻碼序列間的相關(guān)特性,在接收端解擴(kuò)時(shí),從多徑信號中分離出最強(qiáng)的有用信號,或?qū)⒍鄰叫盘栔械南嗤a序列信號疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現(xiàn)象,使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發(fā)射功率下,擴(kuò)頻信號分布在很寬的頻帶內(nèi),無線信道中有用信號功率譜密度極低,這樣信號可以在強(qiáng)噪聲背景下,甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進(jìn)行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進(jìn)一步檢測出信號的特征參數(shù)就更難了.所以擴(kuò)頻系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)隱蔽通信。同時(shí),對不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴(kuò)頻系統(tǒng)具有高保密性。
5.易于實(shí)現(xiàn)碼分多址
在通信系統(tǒng)中,可充分利用在擴(kuò)頻調(diào)制中使用的擴(kuò)頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性,接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò),在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號,這樣同一頻帶上許多用戶可以同時(shí)通話而互不干擾。三、擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
在過去由于技術(shù)的限制,人們一直在走增加信號功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn),但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實(shí),擴(kuò)頻通信獲得極其迅速的發(fā)展.通信的發(fā)展史又到了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),由用信噪比換帶寬的年代進(jìn)入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴(kuò)頻通信.最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機(jī)+最佳接收機(jī).幾十年來,最佳接收理論已經(jīng)很成熟,但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決,偽碼擴(kuò)頻是一種最佳的信號形式和調(diào)制制度,構(gòu)成了最佳發(fā)射機(jī).因此,有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴(kuò)頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識,人們就不難預(yù)測擴(kuò)頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴(kuò)頻通信和自適應(yīng)通信的年代.?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個(gè)人通信以及各種無線本地環(huán)路,發(fā)揮越來越大的作用.接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng),逐步發(fā)展、演變和升級而形成的.現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分:傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng).由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚,往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”,各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展,因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經(jīng)營者和用戶不需申請授權(quán)就可以自由地使用這些頻段,而無線擴(kuò)頻技術(shù)所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段.在無線接人系統(tǒng)中,擴(kuò)頻微波與常規(guī)微波相比有著3個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn):抗干擾性強(qiáng)、頻點(diǎn)問題容易處理、價(jià)格比較便宜.而且,擴(kuò)頻微波接入技術(shù)相對有線接入技術(shù)來說,有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢,在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用.
擴(kuò)頻微波主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面.語音接入(點(diǎn)對點(diǎn));數(shù)據(jù)接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(wǎng)(Internet)接入。
四、結(jié)語
擴(kuò)頻通信是通信的一個(gè)重要分支和發(fā)展方向,是擴(kuò)頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)、理論可行性及典型的工作方式。擴(kuò)頻通信的強(qiáng)抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點(diǎn),使它的應(yīng)用迅速從軍用擴(kuò)展到民用通信中,它的易于實(shí)現(xiàn)碼分多址的特點(diǎn),使它能與第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)完美結(jié)合,發(fā)展前景極為廣闊。
參考文獻(xiàn):
[1]曾興雯等.擴(kuò)展頻譜通信及其多址技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004.
【關(guān)鍵詞】通信原理實(shí)驗(yàn) 通信新技術(shù) 探索 開發(fā)性實(shí)驗(yàn)
通信原理是通信與信息工程學(xué)科的核心骨干課程,主要講授調(diào)制、解調(diào)、編碼、解碼、同步、復(fù)用等原理,其內(nèi)容繁多復(fù)雜、涉及面廣、技術(shù)發(fā)展快,數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)和抽象概念多,不易理解。對于通信原理課程的教學(xué),僅僅依托傳統(tǒng)教學(xué)模式的理論講授是不夠的,理論講授與實(shí)驗(yàn)并舉,已成為全國高校的普遍模式,而且通信專業(yè)越強(qiáng)的高校,其實(shí)驗(yàn)課時(shí)比重就越大,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容就越豐富。
通信理論發(fā)展很快,在日常生活通信系統(tǒng)中經(jīng)常應(yīng)用的QPSK、MSK、GMSK等調(diào)制方式的無線傳輸系統(tǒng),已無法在簡單實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行全系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn),但若只依靠教員講解原理這樣的傳統(tǒng)教學(xué)方式,又而造成教學(xué)項(xiàng)目缺失,且教員難教、學(xué)員難學(xué)等教學(xué)效率低下問題。針對這一突出問題,已開設(shè)了大量地原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),但這些實(shí)驗(yàn)對于那些學(xué)習(xí)有余力、追求更高學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)員來講還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為了化解這一矛盾,同時(shí)響應(yīng)素質(zhì)教育改革的號召,在原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增設(shè)自主開發(fā)實(shí)驗(yàn)就顯得十分必要。
目前,幾乎所有實(shí)際應(yīng)用的無線通信系統(tǒng),都采用了超大規(guī)模集成電路與軟件數(shù)字信號處理相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn),這實(shí)質(zhì)上是軟件無線電思想的具體應(yīng)用。自主開發(fā)性實(shí)驗(yàn)則也順應(yīng)了大量使用ARM、FPGA、CPLD和DSP等超大規(guī)模集成電路與軟件數(shù)字信號處理相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)通信功能這一新趨勢,在硬件平臺基礎(chǔ)上增設(shè)QPSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、π/4DQPSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、MSK及GMSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、CDMA傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、漢明編碼譯碼實(shí)驗(yàn)、可變分頻器實(shí)驗(yàn)、m序列的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)、幀同步實(shí)驗(yàn)、CDMA擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)、卷積編碼器實(shí)驗(yàn)等,這些實(shí)驗(yàn)主要供研究生和做畢設(shè)的本科生在教員指導(dǎo)下使用,但這些實(shí)驗(yàn)并不像原理驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一樣,有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等實(shí)驗(yàn)詳細(xì)操作流程,可供參考的資料僅僅是原理資料和完成目標(biāo)。
幀同步是數(shù)字通信系統(tǒng)中重要組成部分,又被稱為時(shí)鐘同步或時(shí)鐘恢復(fù)。在接收數(shù)字信號時(shí),為了對接收碼元積分以求得碼元能量以及每個(gè)接收碼元抽樣判決,必須知道每個(gè)接收碼元準(zhǔn)確的起止時(shí)刻[1]。在設(shè)置開發(fā)性實(shí)驗(yàn)伊始,以循序漸進(jìn)為原則,設(shè)定了幀同步實(shí)驗(yàn)、卷積編譯碼器實(shí)驗(yàn)、GMSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)等?,F(xiàn)就幀同步實(shí)驗(yàn)為例,詳細(xì)講解開發(fā)性實(shí)驗(yàn)的操作過程。首先,將學(xué)員納入某科研小組(組長為負(fù)責(zé)該實(shí)驗(yàn)的教員),接受小組管理;其次,將實(shí)驗(yàn)過程中需要用到的資料(鎖相環(huán)相關(guān)資料)、實(shí)驗(yàn)平臺(FPGA試驗(yàn)箱)交給學(xué)員,并根據(jù)學(xué)員自身知識結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)難易程度給出一段時(shí)間(一般不超過一周)對這些資料進(jìn)行學(xué)習(xí)、消化,完成后,學(xué)員以文檔形式要給出數(shù)字鎖相環(huán)總體設(shè)計(jì)框圖和具體實(shí)現(xiàn)方案,再通過小組討論,確定完整方案后即可付諸實(shí)施(從小組討論到確定方案最多不超過3天);再次,由小組組長根據(jù)方案和實(shí)驗(yàn)難易程度情況將實(shí)驗(yàn)分成若干環(huán)節(jié),并要求他們在規(guī)定時(shí)間內(nèi)(每環(huán)節(jié)一般不超過一周)完成每一環(huán)節(jié)既定目標(biāo);最后,根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中得到的數(shù)據(jù)、調(diào)試記錄、文檔等給出1~2天時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告和總結(jié)。
假定將某位學(xué)員納入某科研小組后,經(jīng)過一周時(shí)間資料重點(diǎn)學(xué)習(xí)后,最終確定如圖1所示開發(fā)性實(shí)驗(yàn)――數(shù)字鎖相環(huán)的原理實(shí)現(xiàn)框圖。根據(jù)框圖小組組長可將數(shù)字鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)分成四個(gè)階段,分別為:第一階段――鑒相器和N分頻器實(shí)現(xiàn);第二階段――K變??赡嬗?jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn);第三階段――脈沖加減器實(shí)現(xiàn);第四階段――系統(tǒng)整體調(diào)試、驗(yàn)證。
在確定以上四階段后,即可制定每一階段的實(shí)現(xiàn)周期:第一階段1天,第二和第三階段分別為3天,第四階段4天。每一階段的完成情況都需要小組討論、確定實(shí)際完成既定目標(biāo)情況或修改方案,討論通過后,方可進(jìn)行下一階段。通過以上四階段的進(jìn)行,可以看出這類實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于最后的系統(tǒng)調(diào)試、驗(yàn)證階段。該階段要求將前幾個(gè)相互獨(dú)立的階段成果連接起來,作為一個(gè)完整小系統(tǒng)來調(diào)試,如果這個(gè)小系統(tǒng)還是其他更大系統(tǒng)的一部分時(shí),要評估該小系統(tǒng)的完整性、穩(wěn)定性、健壯性,就必須將該小系統(tǒng)放入大系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)試、驗(yàn)證。如果說前三個(gè)階段是鍛煉學(xué)員的學(xué)習(xí)能力、編程能力、仿真能力,那么在第四階段將小系統(tǒng)放入大系統(tǒng)中進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試、驗(yàn)證,往往是鍛煉學(xué)員調(diào)試能力、故障定位能力、故障排除能力、創(chuàng)新能力最好時(shí)機(jī),因而需要教員善于引導(dǎo)、善于授漁。從這里也不難看出,開發(fā)性實(shí)驗(yàn)不僅僅是對學(xué)員各種能力的鍛煉、提高,同時(shí)也是對教員自身素質(zhì)的一種較高要求。因而,開發(fā)性實(shí)驗(yàn)的開展受益是多方面的。
通過以上例子的詳細(xì)講解,不難發(fā)現(xiàn)開發(fā)性實(shí)驗(yàn)是對具體通信鏈路的軟硬件模塊化、模塊再設(shè)計(jì),并對這些設(shè)計(jì)進(jìn)行了合理有效的規(guī)劃,使學(xué)員能腳踏實(shí)地的完成每一個(gè)過程。這樣不僅可以鞏固書本上的理論知識,還可以提高學(xué)員對通信原理課程的創(chuàng)新能力、應(yīng)用能力和規(guī)劃能力。
利用開發(fā)性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室,吸收學(xué)員參加科研和實(shí)驗(yàn)改革,培養(yǎng)學(xué)員分析問題的能力、探索能力和創(chuàng)新能力。開發(fā)性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維的一條有效途徑,對于求知欲強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)興趣濃、動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)員,教員應(yīng)鼓勵(lì)他們做自己愛好的項(xiàng)目或組成團(tuán)隊(duì)參加具體的課題或項(xiàng)目研究。
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,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(shí)踐能力,成為市場所需要的人才。
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,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)中的平臺主要有通信原理實(shí)驗(yàn)箱、計(jì)算機(jī)仿真平臺以及設(shè)計(jì)平臺。在操作不同類型的通信原理實(shí)驗(yàn)過程中, 這些平臺各有優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)針對各種實(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
實(shí)驗(yàn)箱平臺一直是通信原理實(shí)驗(yàn)使用的傳統(tǒng)教學(xué)方式,這種平臺對驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比較適用,有利于加深通信原理單個(gè)知識點(diǎn)的理解。對實(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,針對這一問題,在具體教學(xué)中可采用課程組長負(fù)責(zé)制,由課程組長整體協(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
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,是對理論課所學(xué)知識的一種綜合應(yīng)用??勺寣W(xué)生自己動(dòng)手,對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)生對知識的掌握,有助于培養(yǎng)綜合思維能力。
2.3 EDA的實(shí)驗(yàn)平臺
EDA實(shí)驗(yàn)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(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(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)生的競爭力。
關(guān)鍵詞:通信原理;考試;多維立體
項(xiàng)目編號:HGJXHC110422,通信原理的教學(xué)手段和教學(xué)方法改革研究,王鐵濱、管雪梅,黑龍江省高等教育學(xué)會(huì)高等教育科學(xué)研究“十二五”規(guī)劃課題,2011.10.31-2014.5.30。
一、綜合立體式考試改革方式
“現(xiàn)代通信原理”這門課程是電子信息工程專業(yè)和通信工程專業(yè)中最重要的專業(yè)課程之一。本門課程由于既有理論課,又有實(shí)驗(yàn)課,還有通信原理實(shí)習(xí),所以我們采用過程考試、閉卷理論考試和實(shí)踐考試相結(jié)合的三級考核三級改革相結(jié)合的綜合立體式考試改革方式。
1、過程考核也叫做平時(shí)成績,是一種注重過程和日常表現(xiàn)的考核方式,綜合從各方面考察學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn),一般包括出勤簽到成績、課堂回答問題和表現(xiàn)成績、完成作業(yè)情況等三個(gè)部分內(nèi)容,占有比例一般設(shè)為20%-30%。 其中出勤簽到是考查學(xué)生的對課程的態(tài)度和堅(jiān)持程度;課堂回答問題這部分的成績則是為了提高學(xué)生課堂的專注和效率,并且能夠增加師生的互動(dòng)交流,既可以增加學(xué)生的主動(dòng)性和積極性,讓學(xué)生更多的參與甚至主導(dǎo)課堂教學(xué),增強(qiáng)學(xué)生的主人翁意識,也可以讓老師更好的實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,及時(shí)調(diào)整課堂教學(xué)的速度、詳略、難易比例、內(nèi)容分布等等。
2、閉卷理論測試分成三次階段考試和一次期末考試兩大部分,稱為3+1模式,其中階段考試在綜合評價(jià)體系占40%。 現(xiàn)代通信原理這門課作為經(jīng)典理論課程,核心的教學(xué)目標(biāo)是掌握通信的基本概念,根本理念是研究兩大通信系統(tǒng)的基本工作原理,這決定了通信原理課程的本質(zhì)仍然是一門經(jīng)典理論課,所以理論知識的掌握仍然是最重要的,這也是實(shí)際動(dòng)手和實(shí)踐應(yīng)用能力提高的基礎(chǔ)[3]。
三次階段考試的時(shí)間和內(nèi)容有兩種設(shè)定方式可供選擇:第一種是安排在模擬通信模塊、模擬信號的數(shù)字化模塊和數(shù)字通信模塊這三大模塊學(xué)習(xí)完成后,三次階段考試內(nèi)容分別局限于這三大模塊各自的內(nèi)容,對通信原理課程三大主要模塊的掌握情況進(jìn)行測試。三次測試的分值也根據(jù)三大模塊各自的內(nèi)容多少和重要程度分別設(shè)定為:模擬通信模塊階段考試10分,模擬信號的數(shù)字化模塊階段考試10分,數(shù)字通信模塊階段考試20分。
三次階段考試的第二種安排方式是:三次階段考核采用的形式是各不相同的。第一次階段考核因?yàn)閷W(xué)習(xí)知識較淺較基礎(chǔ),所以采用口試的形式,以提問學(xué)生基礎(chǔ)知識和問答為主。第二次階段考核采用筆試開卷的形式,會(huì)讓學(xué)生回去做一個(gè)課程設(shè)計(jì),規(guī)定時(shí)間內(nèi)寫一份課程設(shè)計(jì)報(bào)告交上來。第三次階段考核采取上機(jī)操作的形式,讓學(xué)生用matlab語言自己編寫程序,并用simulink來仿真通信原理十幾個(gè)重要知識點(diǎn)的波形和頻譜等。每次階段考試都是覆蓋了之前所學(xué)的所有知識,分值也都是占15%,這樣階段考試的總分值就占總成績的45%。期末測試是全面考核學(xué)生對本課程理論知識的掌握情況,占理論測試的35%。
3、實(shí)踐動(dòng)手能力和實(shí)際應(yīng)用能力考試從考核方式上一般分為仿真軟件設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用操作兩種。因?yàn)楸拘5默F(xiàn)代通信原理教學(xué)方面本身就分成通信原理理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)習(xí)教學(xué)三部分,所以實(shí)踐操作環(huán)節(jié)的考核從內(nèi)容上可以分為實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)兩方面內(nèi)容的考核[4]。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)本科教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)可分為基礎(chǔ)性驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)兩類?;A(chǔ)實(shí)驗(yàn)側(cè)重驗(yàn)證理論課上講授的重要經(jīng)典理論和原理,可以加深學(xué)生對課本上必須掌握知識的理解;綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)則全部為設(shè)計(jì)內(nèi)容,重點(diǎn)在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上。這種設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)和完成程度,以及設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性和實(shí)用性,則成了區(qū)分普通同學(xué)和少數(shù)基礎(chǔ)扎實(shí)同學(xué)的標(biāo)尺,起到了因材施教、分層次教學(xué)的目的。
實(shí)習(xí)內(nèi)容也可以有兩種內(nèi)容設(shè)定,一是利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行實(shí)習(xí),例如利用程控交換機(jī)和電話等可以讓學(xué)生利用MML語言編程對程控交換機(jī)模塊進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)固話通信系統(tǒng)的架設(shè),利用發(fā)射機(jī)和接收機(jī)等架設(shè)無線通信系統(tǒng)等;二是利用matlab語言等進(jìn)行仿真來設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)內(nèi)容。
實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)實(shí)踐課程考核中采用現(xiàn)場操作、答辯和設(shè)計(jì)報(bào)告三部分成績組成,考試內(nèi)容包括基本概念、工作原理的理解,操作步驟的熟練程度和掌握情況、設(shè)計(jì)思路和創(chuàng)新過程分析,設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫等方面。
四、改革成效
本人主持的通信原理課程的校級和省級教改課題,在通信原理課程考試改革方面取得了明顯成效,變傳統(tǒng)的一卷定結(jié)果為注重過程和能力的綜合立體考核體系的運(yùn)用,以“階段考核過程,閉卷檢驗(yàn)理論,實(shí)踐培養(yǎng)創(chuàng)新”為指導(dǎo)思想,避免僵化和單一的考核方式,更加傾向培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力、獨(dú)立分析解決問題的能力,實(shí)現(xiàn)了基本技能、專業(yè)技能、創(chuàng)新能力、綜合能力的漸進(jìn)式全面復(fù)合人才的培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:通信原理;教學(xué)改革;實(shí)驗(yàn)教學(xué)
作者簡介:侯艷麗(1981-),女,黑龍江克山人,河北科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,講師;崔惠敏(1969-),女,河北定州人,河北科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,副教授。(河北 石家莊 050026)
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)25-0101-02
“通信原理”是通信專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)的一門至關(guān)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,它是移動(dòng)通信、光線通信、微波通信等不斷涌現(xiàn)的新型通信技術(shù)的理論基礎(chǔ),也是高校通信類專業(yè)研究生入學(xué)考試的必考科目。該課程主要研究現(xiàn)代各種模擬通信、數(shù)字通信的基本原理、方法以及各種系統(tǒng)的傳輸性能,該課程教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響著學(xué)生對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和理解,以及考研和就業(yè)。為了提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力,達(dá)到真正掌握運(yùn)用所學(xué)內(nèi)容的目的,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)方面對“通信原理”課程進(jìn)行教學(xué)改革和探索,開創(chuàng)出兼顧通信技術(shù)發(fā)展和河北科技大學(xué)(以下簡稱“本?!保W(xué)生特點(diǎn)的教學(xué)模式。
一、合理選擇“通信原理”教學(xué)內(nèi)容
1.重點(diǎn)講解基本概念
根據(jù)本校通信工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和目前的生源情況,選用教材為樊昌信主編的普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《通信原理》(第6版)。了解通信的基本概念,掌握通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成和評價(jià)通信系統(tǒng)的兩個(gè)重要性能指標(biāo)——有效性和可靠性。簡要回顧本課程應(yīng)用到的信號與系統(tǒng)、隨機(jī)過程的部分內(nèi)容,在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)其他主要內(nèi)容。在模擬調(diào)制系統(tǒng)中,首先介紹AM,在此基礎(chǔ)上給出線性調(diào)制的一般模型,進(jìn)而引出DSB、SSB和VSB。了解角度調(diào)制,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)FM以其帶寬換取信噪比,比較這幾種調(diào)制方法在傳輸帶寬、信噪比、設(shè)備復(fù)雜度以及主要應(yīng)用方面的差異。在數(shù)字通信系統(tǒng)中,以碼元速率、頻帶利用率和誤碼率為主線,分析和比較二進(jìn)制單極性基帶系統(tǒng)、二進(jìn)制雙極性基帶系統(tǒng)、2ASK系統(tǒng)、2PSK系統(tǒng)、2DPSK系統(tǒng)及2FSK系統(tǒng)的性能,掌握無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性。
2.注重理論聯(lián)系實(shí)際
“通信原理”課程的學(xué)習(xí)往往涉及大量復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和抽象的理論概念,理論性強(qiáng),但學(xué)生還不會(huì)將理論知識與實(shí)踐聯(lián)系起來,并將其運(yùn)用于實(shí)踐。因此在教學(xué)改革中,在講授理論知識的同時(shí),穿插一些該理論應(yīng)用的實(shí)踐內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生了解理論與實(shí)踐的聯(lián)系,使學(xué)生對知識點(diǎn)理解更加深刻,利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)興趣和積極性,使他們學(xué)會(huì)學(xué)習(xí),主動(dòng)學(xué)習(xí)。這樣既有利于培養(yǎng)學(xué)生善于思考、勇于探索的精神,又有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。如學(xué)習(xí)AM和FM時(shí),聯(lián)系調(diào)幅收音機(jī)和調(diào)頻收音機(jī)進(jìn)行講解;學(xué)習(xí)頻分復(fù)用時(shí),聯(lián)系無線電廣播進(jìn)行講解。
3.以先進(jìn)的通信信息新技術(shù)為支撐
為了提高原有通信系統(tǒng)的性能,不斷出現(xiàn)新型的通信技術(shù)。要適度增加新型通信技術(shù)原理的介紹,同時(shí)為學(xué)生指定經(jīng)典文獻(xiàn)和學(xué)科前沿文獻(xiàn)選讀,使學(xué)生了解學(xué)科前沿和通信技術(shù)的發(fā)展趨勢,開闊學(xué)生眼界,激發(fā)他們更大的學(xué)習(xí)興趣。
二、優(yōu)化“通信原理”課程的教學(xué)方法
1.采用探究式教學(xué)方法
課堂教學(xué)中,丟棄傳統(tǒng)注入式教學(xué)方法,采用探究式教學(xué)方法,教學(xué)中要不斷設(shè)置問題,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,最大限度地調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性;要求他們按照自己的思路尋找解決問題的方法,培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新學(xué)習(xí)的精神,形成自主學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣,獲得終身受益的自學(xué)能力;對正確的方法給予肯定,對錯(cuò)誤的思路給予講解,并引導(dǎo)學(xué)生分析導(dǎo)致錯(cuò)誤的原因;最后給出問題的正確答案,并舉例說明,加深理解。
2.傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合
多媒體教學(xué)可以理解為傳統(tǒng)教學(xué)基礎(chǔ)上增加多媒體(包括計(jì)算機(jī))這一特殊工具的教學(xué)。與傳統(tǒng)教學(xué)相比,它的優(yōu)勢表現(xiàn)在:
(1)易于創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。運(yùn)用形象直觀的多媒體技術(shù)可以創(chuàng)設(shè)出一個(gè)生動(dòng)有趣的教學(xué)情境,使學(xué)生產(chǎn)生極大的學(xué)習(xí)興趣。例如講授《通信原理》的緒論部分,播放一段有關(guān)“通信的發(fā)展”的影視片斷,此片斷把從古代的烽火臺、飛鴿傳書到現(xiàn)在的光線通信、衛(wèi)星通信,讓學(xué)生覺得既輕松又新穎,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)、探究這門課的濃厚興趣,喚起了學(xué)生求知的好奇心。
(2)增加教學(xué)容量,提高教學(xué)效率。多媒體教學(xué)可以大量節(jié)省教師板書的時(shí)間,從而使教師傳授更多的知識,在一定程度上增加了課堂的容量。
(3)突出教學(xué)重點(diǎn),淡化難點(diǎn),提高教學(xué)質(zhì)量。多媒體教學(xué)可以變抽象為形象,變復(fù)雜為簡單,更易突出重點(diǎn)和難點(diǎn),使教學(xué)收到了事半功倍的效果,提高了課堂教學(xué)的質(zhì)量。例如:介紹時(shí)分復(fù)用的概念時(shí),利用多媒體結(jié)合第二代通信技術(shù)中的GSM制式,將更容易理解。
教學(xué)過程中,要處理好傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)的關(guān)系,才能充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢,使多媒體更好輔助傳統(tǒng)教學(xué)?!巴ㄐ旁怼闭n程理論性強(qiáng),公式推導(dǎo)多,抽象概念多,在教學(xué)過程中要把握好多媒體的使用時(shí)機(jī)。對一些基本公式推導(dǎo)和例題講解過程,應(yīng)以傳統(tǒng)板書講解為主,以PPT為輔,對重點(diǎn)進(jìn)行提示。對一些抽象概念,以傳統(tǒng)板書給出概念,再聯(lián)系實(shí)際利用PPT給予形象直觀的解釋和舉例說明。在復(fù)習(xí)課的時(shí)候,多媒體的大容量是有效率的,但要注意中間的停頓以確保學(xué)生記下知識點(diǎn)。
3.將通信仿真軟件移入課堂
為了更加生動(dòng)形象地開展教學(xué),可以利用MATLAB、Systemview及Labview等仿真軟件輔助教學(xué),將仿真實(shí)驗(yàn)移入課堂,加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解。例如在講述AM調(diào)制時(shí),可以通過MATLAB編程或利用其中的Simulink搭建模塊來實(shí)現(xiàn)AM的調(diào)制過程,仿真結(jié)果如圖1所示,分別是調(diào)制信號的時(shí)域波形和頻譜、已調(diào)信號的時(shí)域波形和頻譜。從圖1可以直觀地看出已調(diào)信號的幅度隨調(diào)制信號線性變化,已調(diào)信號的頻譜由載頻分量、上邊帶和下邊帶三部分構(gòu)成。上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同,下邊帶是上邊帶的鏡像,由此可以得出AM信號是帶有載波分量的雙邊帶信號,它的帶寬是基帶信號帶寬的2倍。將仿真結(jié)果與公式推導(dǎo)得到的理論結(jié)果進(jìn)行比較,使學(xué)生加深印象,同時(shí)也為學(xué)生進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。
圖1 AM調(diào)制
4.建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺
依托學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,建立了“通信原理”課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,上傳電子教案、典型例題及例題的詳細(xì)步驟,課后習(xí)題標(biāo)準(zhǔn)答案,回答學(xué)生提出的問題。
三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)
實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)是教學(xué)工作的重要組成部分,是培養(yǎng)合格的應(yīng)用型高級專門人才,保障教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要手段。主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行實(shí)施:
第一,利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)箱、示波器和頻率計(jì)等測試設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),讓學(xué)生自己動(dòng)手調(diào)試,解決其中的問題。要求每個(gè)學(xué)生必須達(dá)到基本的操作要求,并將實(shí)驗(yàn)的原理、操作過程中出現(xiàn)的問題及解決情況記錄在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中,進(jìn)一步加深對課堂知識的理解。
第二,鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合仿真軟件進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),使學(xué)生建立起完整的通信系統(tǒng)理論概念,加深了學(xué)生對通信系統(tǒng)的理解。學(xué)生可以選擇自己感興趣的題目,并在此基礎(chǔ)上,可以進(jìn)行簡單實(shí)物的設(shè)計(jì)、仿真和調(diào)試。要求在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中,完全由學(xué)生獨(dú)立思考,獨(dú)自設(shè)計(jì),提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)又能讓學(xué)生充分發(fā)揮他們的聰明才智,提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識分析問題的能力,培養(yǎng)合作精神及創(chuàng)新能力,從而進(jìn)一步提高學(xué)生自身的綜合素質(zhì)。
第三,在一定的時(shí)間開放實(shí)驗(yàn)室,讓學(xué)生選作實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)自己的興趣在空閑時(shí)間選作實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)其對實(shí)踐操作和專業(yè)技能的愛好,激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。
第四,與專業(yè)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合。專業(yè)實(shí)訓(xùn)主要是結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識與技能進(jìn)行實(shí)際能力的訓(xùn)練,目的是對所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行全面的了解、理解、掌握和應(yīng)用。由學(xué)生自主選擇課程實(shí)訓(xùn),依據(jù)一定的硬件或軟件平臺,在教師的指導(dǎo)下完成實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。“通信原理”實(shí)訓(xùn)要求學(xué)生利用MATLAB軟件構(gòu)建一個(gè)完整的數(shù)字通信系統(tǒng),與實(shí)際通信相聯(lián)系,每一步都要合理設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的仿真,撰寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告。這樣做既加強(qiáng)學(xué)生對通信概念的理解,又增強(qiáng)學(xué)生的系統(tǒng)建模能力、計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力和解決實(shí)際問題的能力,為將來從事相關(guān)行業(yè)奠定基礎(chǔ)。
四、結(jié)論
為幫助學(xué)生更好地理解和掌握通信原理的基本概念和基本原理,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,發(fā)展學(xué)生的專業(yè)技能,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,實(shí)現(xiàn)高等院校培養(yǎng)應(yīng)用型人才和創(chuàng)新型人才的目的,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)方面對“通信原理”課程實(shí)施教學(xué)改革。學(xué)生平時(shí)作業(yè)情況、期末成績和教學(xué)評價(jià)中的學(xué)生意見反饋都表明,本課程選取的教學(xué)內(nèi)容、采用的教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,可幫助學(xué)生更好地理解和掌握通信系統(tǒng)知識,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率,從而提高了教學(xué)質(zhì)量。隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展,“通信原理”課程的教學(xué)改革應(yīng)在遵循教學(xué)規(guī)律的前提下,與現(xiàn)代應(yīng)用相結(jié)合,與時(shí)俱進(jìn),不斷創(chuàng)新。隨著“通信原理”課程教學(xué)改革的不斷深入,教學(xué)質(zhì)量將不斷踏上新的臺階。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:通信原理;教學(xué)方法;思路
《通信原理》 課程是電子類、通信類等專業(yè)本科階段的一門重要課程;本課程選用的是一般高校普遍使用的經(jīng)典教材――樊昌信主編的《通信原理》(第6版),作為改版后的教材,主要增加了確知信號和新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù),在其他章節(jié)有部分的改動(dòng),在使用教材的時(shí)候可根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行選擇性的講解。課程的主要任務(wù)是讓學(xué)生掌握通信的一般模型及原理,其內(nèi)容涵蓋了模擬通信和數(shù)字通信的基本原理,包括基本概念、基礎(chǔ)知識等。
一、教學(xué)方法的探討
課程講解上,采用對比和聯(lián)系的方式,使學(xué)生能夠融會(huì)貫通,舉一反三,例如對數(shù)字帶通調(diào)制系統(tǒng)而言,ASK/FSK/PSK,這三種基本的調(diào)制方式,都是從它們的時(shí)域表達(dá)、頻譜分布,產(chǎn)生方式、解調(diào)方法上進(jìn)行對比講解,一者便于記憶,二者能夠?qū)θN調(diào)制方式的進(jìn)行區(qū)別,例如:相比于ASK調(diào)制,FSK可看作兩路ASK的疊加,而PSK則可看作兩個(gè)極性相反的ASK信號,由此可以分別把他們的時(shí)域表示、產(chǎn)生方式對照起來,區(qū)別開來。同時(shí),在講解的過程中,注意把前后章節(jié)的內(nèi)容相聯(lián)系,例如:把數(shù)字調(diào)制和模擬調(diào)制也可以進(jìn)行對照,如ASK和AM信號的產(chǎn)生,除了輸入信號是數(shù)字和模擬的區(qū)別外,整個(gè)調(diào)制和解調(diào)過程基本相類似;再如,在講完第6章中數(shù)字基帶調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能分析后,緊接著第7章的數(shù)字頻帶系統(tǒng)幾種調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能,頻帶調(diào)制體統(tǒng)包含有基帶部分,所以對它的抗噪聲性能分析時(shí),也用到了對基帶系統(tǒng)抗噪聲性能分析的方法,所以也能夠進(jìn)行一個(gè)分析和比較,單極性碼和雙極性碼的誤碼率公式和2ASK和2PSK相吻合,便于對前后內(nèi)容的理解,同時(shí)也深刻了對公式的理解,方便于公式的記憶。
表1 誤碼率的比較
表1給出了誤碼率的比較,其中單極性和雙極性碼的誤碼率是在等概出現(xiàn)的情況下得到的,在1表達(dá)式中就是信噪比的平方根,而2ASK和2PSK公式中的r就是信噪比,由此可知,2ASK和單極性、2PSK和雙極性碼的誤碼率公式是一致的。
在對理論進(jìn)行講解的同時(shí),結(jié)合課后習(xí)題來加強(qiáng)對理論及公式的理解。由于課程的理論性較強(qiáng),除了用到先修課程信號與系統(tǒng)的相關(guān)知識,也需要具有較為扎實(shí)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ),在講解的過程中,非常注意如何能夠把繁瑣的理論推導(dǎo)簡單化,盡量進(jìn)行理解性、簡單化講解,對于程度好的學(xué)生希望數(shù)學(xué)推導(dǎo)能夠清晰和開拓他們的思路,為以后更加深入地學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ);而對于數(shù)學(xué)程度一般的學(xué)生,希望他們能夠理解其過程,掌握其結(jié)論,不做過高要求,目的只有一個(gè):希望他們對通信系統(tǒng)的學(xué)習(xí),能夠掌握通信系統(tǒng)的基本處理方法和思路,而不是陷入繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)中卻把握不住方向。
二、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)
課程設(shè)置的也有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),在通信原理的實(shí)驗(yàn)箱上對理論內(nèi)容的驗(yàn)證,主要有:模擬信號源的產(chǎn)生、AMI/HDB3編譯碼過程、FSK調(diào)制解調(diào)過程及PCM編碼系統(tǒng)等,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是對波形的測量和驗(yàn)證,希望能夠把理論和實(shí)際進(jìn)行結(jié)合,把每個(gè)模塊硬件實(shí)現(xiàn)的基本原理搞清楚,但鑒于實(shí)驗(yàn)箱上的實(shí)驗(yàn)大多都是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn),所以給學(xué)生補(bǔ)充基于matlab通信實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容:主要是QPSK、QAM和OFDM的仿真實(shí)現(xiàn),也加入了WCDMA的matlab的實(shí)現(xiàn),通過仿真來更加深入地理解理論內(nèi)容,也對未來通信的發(fā)展有一定的認(rèn)識。
考慮到有部分遙感學(xué)院的學(xué)生,在實(shí)驗(yàn)中我也加入了有關(guān)雷達(dá)探測的仿真實(shí)現(xiàn),通過一個(gè)開發(fā)好的脈沖預(yù)警雷達(dá)的目標(biāo)跟蹤界面,實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的動(dòng)態(tài)探測,讓學(xué)生理解雷達(dá)如何實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的測距、動(dòng)目標(biāo)檢測等原理,整個(gè)仿真工具具有非常直觀的效果,能夠通過模擬的示波器對雷達(dá)回波進(jìn)行觀測,同時(shí)脈沖寬度、目標(biāo)個(gè)數(shù)以及山體雜波等參數(shù)都可以進(jìn)行設(shè)置,非常接近真實(shí)的探測環(huán)境。
圖1 脈沖雷達(dá)的仿真界面
整個(gè)實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié),一是理論和實(shí)際的結(jié)合,二是掌握仿真軟件的使用,三則是開拓學(xué)生的思路,拓展他們的知識面,也希望能夠激起他們學(xué)習(xí)興趣。讓他們體會(huì)到理論并不是無用的和無趣的,而是對實(shí)踐具有非常強(qiáng)的指導(dǎo)意義。
三、結(jié)束語
《通信原理》 作為本科階段一門理論性較強(qiáng)的課程,讓學(xué)生有興趣去學(xué),并非一件易事,而本文只是對該課程的教學(xué)方法和手段進(jìn)行了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的總結(jié)和探討,當(dāng)然,在教學(xué)過程中仍然有很多問題和不足,隨著以后教學(xué)互動(dòng)的過程及教師間的交流和合作,希望能夠有所改善和提高。
【參考文獻(xiàn)】
[1]樊昌信. 曹麗娜著. 通信原理第6版 [M],北京,國防工業(yè)出版社. 2009,2
[2]沙濟(jì)彰著. 通信原理學(xué)習(xí)與考研指導(dǎo)[M], 北京,科學(xué)出版社. 2004.
關(guān)鍵詞:教學(xué)改革;通信原理實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新能力
通信原理是信息與通信學(xué)科的主干專業(yè)基礎(chǔ)課, 在本科教學(xué)中占有重要地位, 通信原理實(shí)驗(yàn)課程是聯(lián)系理論與實(shí)踐的紐帶,起到鞏固理論知識和培養(yǎng)學(xué)生感性認(rèn)知的重要作用。
1.實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)狀及不足
我院現(xiàn)階段通信工程、電子信息工程、電子信息與科學(xué)技術(shù)等專業(yè)均開設(shè)有通信原理及現(xiàn)代通信技術(shù)課程,目前通信原理實(shí)驗(yàn)主要包括脈沖幅度調(diào)制(PAM)、脈沖編碼調(diào)制(PCM)、增量調(diào)制、頻移鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK),且所有的實(shí)驗(yàn)均在固定的實(shí)驗(yàn)箱上面完成。以前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是教師講授實(shí)驗(yàn)原理,學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)箱等實(shí)驗(yàn)設(shè)備驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理和觀測實(shí)驗(yàn)結(jié)果及波形,學(xué)生很少自己動(dòng)手、動(dòng)腦分析電路。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)也只是對書本知識的一個(gè)理論重復(fù),對動(dòng)手實(shí)踐能力沒有什么提高。這樣就把學(xué)生的認(rèn)識局限于某個(gè)或某幾個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,阻礙他們對整體的認(rèn)識。
2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方向和方法
實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為理論教學(xué)的補(bǔ)充,它在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中具有重要作用和地位。針對目前實(shí)驗(yàn)存在的問題,教學(xué)思路應(yīng)從“以教為主”向“以學(xué)為主”轉(zhuǎn)變,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生自己動(dòng)手、動(dòng)腦的能力,使他們學(xué)會(huì)學(xué)習(xí),主動(dòng)學(xué)習(xí)。
以前的脈沖幅度調(diào)制(PAM)實(shí)驗(yàn)主要是在實(shí)驗(yàn)箱上面測試抽樣信號和還原信號,脈沖編碼調(diào)制(PCM)實(shí)驗(yàn)主要是在實(shí)驗(yàn)箱上面測試編碼和還原信號。在兩個(gè)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生一般情況下只需要十多分鐘就可以完成對相應(yīng)波形的測量。他們只是對書本上理論知識的驗(yàn)證,對結(jié)果的簡單的感性認(rèn)識,達(dá)不到對課堂教學(xué)的延伸和拓展,而對自身的動(dòng)手能力也沒有太大的提高?,F(xiàn)在,我們對這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)行了改革。以脈沖幅度調(diào)制(PAM)實(shí)驗(yàn)為例,我們嘗試讓學(xué)生通過教師講解自行制作完成該系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)電路部分。該系統(tǒng)總體分為兩大部分,第一部分是信號源及電源部分,提供PAM調(diào)制時(shí)所需的頻率為2K的正弦波信號和頻率為2K、4K、8K、16K等方波采樣信號,以及提供電路所需的±5V和±12V電壓源。第二部分是PAM調(diào)制解調(diào)電路部分,如圖1所示:
圖1PAM調(diào)制解調(diào)電路圖
該部分由集成塊4066和TL084為主體構(gòu)成,通過4066對輸入2K正弦波信號進(jìn)行不同頻率采樣,完成PAM系統(tǒng)的調(diào)制過程,在調(diào)制輸出中觀測不同頻率采樣時(shí)的自然采樣信號;通過TL084及電路構(gòu)建以2K為中心頻率的帶通濾波器,對輸入的采樣信號進(jìn)行濾波處理,完成PAM系統(tǒng)的解調(diào),可在還原輸出端觀測不同采樣頻率下的還原信號。
在實(shí)驗(yàn)課程中,首先把實(shí)驗(yàn)原理圖和元器件發(fā)給學(xué)生,用一個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)講解實(shí)驗(yàn)原理及電路原理,讓學(xué)生充分了解和熟悉課本理論知識和構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的各部分電路及元件的功能作用。課后學(xué)生利用課余時(shí)間自己根據(jù)原理圖或者查詢相關(guān)資料構(gòu)建相似電路系統(tǒng),使用面包板插接電路系統(tǒng)或者自行制板焊接系統(tǒng)。然后用三個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)將學(xué)生自己制作好的電路在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試及各點(diǎn)原理波形信號的測試。教師通過系統(tǒng)構(gòu)建、調(diào)試及原理波形測試情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)成績評定。
3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的意義和目標(biāo)
首先,實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)是為理論教學(xué)服務(wù)的。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)不僅要鞏固學(xué)生的理論知識,還要提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力,拓展學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識,培養(yǎng)初步的科研能力。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中,不僅能對書本上的理論原理有感性認(rèn)識,并且通過對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電路的構(gòu)建,提高了學(xué)生的動(dòng)手能力,增加了學(xué)生對通信系統(tǒng)構(gòu)成的初步了解,增強(qiáng)了學(xué)生電路制作的信心,可為今后相關(guān)行業(yè)工作實(shí)習(xí)提供較好的前期鋪墊。
其次,實(shí)驗(yàn)室也是教師科研研究,特別是青年教師提升自身水平的重要場所。教師除了具備較高的理論水平外, 還必須具備足夠強(qiáng)的科研與技術(shù)開發(fā)能力。在該實(shí)驗(yàn)中,青年教師可以通過指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程,鍛煉自身的工程實(shí)踐能力,不斷更新和完善實(shí)驗(yàn)電路系統(tǒng),以至對通信系統(tǒng)進(jìn)行深入了解和研究,開發(fā)出具有新的功能、特點(diǎn)的通信系統(tǒng),從而提高自身專業(yè)技術(shù)層次,為今后發(fā)展做好準(zhǔn)備。
第三,實(shí)驗(yàn)室設(shè)備電器元件老化較快,請廠家維修維護(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)財(cái),更新一套實(shí)驗(yàn)設(shè)備更是動(dòng)輒幾千上萬元。而通過對實(shí)驗(yàn)形式的改變,讓學(xué)生和教師都參與到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作中來,普通實(shí)驗(yàn)完成后,元器件均可再次利用,從而大大的節(jié)約了實(shí)驗(yàn)的成本。
4.實(shí)驗(yàn)改革效果
通過近一年的實(shí)驗(yàn)改革實(shí)施,學(xué)生對該類型實(shí)驗(yàn)具有濃厚的興趣。理論知識和動(dòng)手能力較強(qiáng)的同學(xué)在完成實(shí)驗(yàn)基本要求的基礎(chǔ)上,能通過查閱資料對實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行擴(kuò)展和完善,如PCM系統(tǒng)中所采用的8K幀同步信號,不使用CPLD編程產(chǎn)生,而是用計(jì)數(shù)器和譯碼器產(chǎn)生。而普通同學(xué)則除了觀測傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的原理波形外,還在電路的制作,特別是電路調(diào)試過程中得到了極大的提高,使自身分析問題,解決問題的能力得到了增強(qiáng)。
也有同學(xué)提出實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)試時(shí),三個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)時(shí)間較為緊張,部分同學(xué)不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將電路系統(tǒng)調(diào)試完成。針對這個(gè)問題,我們在課余時(shí)間進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn),讓同學(xué)們在課余時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室來進(jìn)行調(diào)試,完成實(shí)驗(yàn)。
5.結(jié)束語
當(dāng)今世界,通信技術(shù)的發(fā)展極為迅速,第三代移動(dòng)通信技術(shù)、超寬帶等技術(shù)的發(fā)展,對通信類專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)和應(yīng)用能力提出了更高的要求。而高校教育就是要針對社會(huì)的發(fā)展現(xiàn)狀和需求,培養(yǎng)更加具有專業(yè)技術(shù)競爭能力的人才。實(shí)驗(yàn)室是高校學(xué)生將理論知識運(yùn)用于實(shí)踐的一個(gè)重要場所,實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革則是高校教學(xué)改革中的重點(diǎn),通過我們不斷的改革和完善,相信能使實(shí)驗(yàn)教學(xué)能上升到一個(gè)新的層次,使實(shí)驗(yàn)室起到大學(xué)教育奠基石的重要作用。
參考文獻(xiàn):
[1] 樊昌信,曹麗娜. 通信原理[M]. 6版. 北京: 國防工業(yè)出版社,2006.