現(xiàn)代通信原理實驗教學改革初探論文

　　通信原理實驗是通信原理理論課程的重要實踐教學環(huán)節(jié)，目的是通過通信原理實驗教學，使學生在通信原理理論課程學習的基礎上，進一步加深對通信原理基本概念的理解和基本理論的掌握，培養(yǎng)學生的基本技能和綜合運用所學知識分析、解決問題的能力，提高學生的專業(yè)素質(zhì)。但是我校通信原理課程的實驗教學一直存在著內(nèi)容偏少、教學手段落后等問題。因此我們對通信原理實驗教學進行了以下幾方面探索改革：

　　一、教學內(nèi)容探索改革

　　通信原理理論課理論性強，數(shù)學公式推導多，抽象概念多，同時要求學生掌握通信系統(tǒng)的基本原理，特別是數(shù)字通信的基本理論；牢固掌握通信系統(tǒng)的原理圖及各系統(tǒng)輸入、輸出信號間的關系，因此理論課方面要提高講課質(zhì)量，同時需要相應的實驗配合，并不斷加強實踐教學環(huán)節(jié)，改革實驗教學內(nèi)容，讓學生加深對理論課程內(nèi)容的理解和掌握，但是，以前我們實驗內(nèi)容較少，只有五個：（PAM）抽樣定理與脈沖調(diào)幅實驗、（PSK）移相鍵控實驗、（FSK）移頻鍵控實驗、（PCM）編譯碼系統(tǒng)實驗、循環(huán)碼編譯碼系統(tǒng)實驗，不能滿足教學大綱的要求。于是，我們更新采用新型的“現(xiàn)代通信原理綜合實驗系統(tǒng)”，調(diào)整充實實驗內(nèi)容，新增加充實的實驗項目十個：振幅調(diào)制傳輸系統(tǒng)實驗、單邊帶調(diào)制實驗、雙邊帶調(diào)制實驗、頻率調(diào)制傳輸系統(tǒng)實驗、QPSK傳輸系統(tǒng)實驗、π/4DQPSK傳輸系統(tǒng)實驗、MSK傳輸系統(tǒng)實驗、GMSK傳輸系統(tǒng)實驗、、16QAM傳輸系統(tǒng)實驗和CDMA傳輸系統(tǒng)實驗。為提高學生的動手能力，掌握常用通信系統(tǒng)的設計方法，再新增加二次開發(fā)的實驗項目七個：可變分頻器實驗、m序列產(chǎn)生實驗、噪聲信號的產(chǎn)生實驗、復接實驗、幀同步實驗、CMI編譯碼實驗、CMDA擴頻調(diào)制解調(diào)實驗等。這樣可使實踐教學與理論教學內(nèi)容更好地結(jié)合起來，為提高教學質(zhì)量創(chuàng)造條件。教學內(nèi)容的調(diào)整改革在精、用、新三個方面進行：

　　1.精，就是在實驗中用精選的理論知識作指導，在講清實驗原理的基礎上，以定性分析為主，輔以必要的定量計算。例如：在PCM實驗中，只要求學生了解PCM編譯碼器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理，而重點是能定性分析和熟悉它的邏輯功能、電路外引腳的使用，以及掌握怎樣用PCM編譯碼器設計一個脈沖編碼調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，并能在一定信噪比下，其動態(tài)范圍滿足CCITT建議的樣板值要求。

　　2.用，教學注重學生實踐中能力的培養(yǎng)，提高學生分析問題、解決問題的能力，例如：在PCM實驗基礎上，可以帶領學生組成團隊，設計一個小型程控交換機系統(tǒng)，使學生進一步熟悉脈沖編碼調(diào)制解調(diào)電路原理，同時還可學到程控交換技術的原理，拓寬學生的知識面，豐富和發(fā)展專業(yè)理論知識。

　　3.新，通信技術日新月異，通信系統(tǒng)不斷趨向于數(shù)字化、智能化、大規(guī)模集成化。通信原理實驗的教學應盡可能跟上通信技術的發(fā)展，引入新的知識點。例如，我們采用的新型“現(xiàn)代通信原理綜合實驗系統(tǒng)”不僅涵蓋了通信原理的主要知識點，而且引入了新的通信技術（數(shù)字信號處理DSP技術FPGA技術等），該系統(tǒng)具有的優(yōu)點是：（1）采用軟件無線電技術的通信原理綜合實驗系統(tǒng)中FSK、BOSK、DBPSK調(diào)制解調(diào)器采用同一硬件平臺（DPS+FPA），易使學生牢固建立軟件無線電的概念。（2）該系統(tǒng)中用數(shù)字門電路實現(xiàn)全數(shù)字鎖相環(huán)，通過與模擬鎖相環(huán)各項指標比較，使學生加深數(shù)字鎖相環(huán)的概念、性能指標和使用場合。引入新內(nèi)容，有助于突出學生的探索精神和創(chuàng)新思想，培養(yǎng)學生在通信技術及相關領域中的創(chuàng)新精神。

　　二、教學方法改革

　　以前的實驗內(nèi)容主要以驗證為主，實驗手段較為單調(diào)，學生處于被動學習狀態(tài)，實驗積極性不高，為此，我們對教學方法進行了以下改革：

　�。ㄒ唬�學生為主體仿真實驗教學法

　　強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，在以現(xiàn)代通信原理綜合實驗系統(tǒng)的實驗基礎上，增加仿真實驗。因為仿真軟件可以方便、直觀、形象地構(gòu)建通信系統(tǒng)，提供豐富的部件資源，強大的分析功能，可對硬件開發(fā)提供方案論證和實踐指導。仿真實驗主要以學生自行設計為主，學生可以任意改變實驗參數(shù)，甚至可以根據(jù)需求改變功能模塊及其連接，進行各種環(huán)境下的仿真實驗，可以作為考查學生動手能力、設計能力的重要手段。

　�。ǘ�）問題探索教學法

　　在實驗教學中，不但要求學生掌握實驗原理，同時教師還設計提出思考問題，引導學生積極討論、分析和提出解決問題的方案，并最終解決問題。例如：在做FSK實驗時，正常情況下，發(fā)送基帶數(shù)字信號的速率為500bps，傳號載波頻率為22KHz，空號載波頻率為9KHz，這時可解調(diào)還原發(fā)送的基帶數(shù)字信號。但傳號和空號載波頻率不變時，發(fā)送基帶數(shù)字信號的速率改為32Kbps后，會出現(xiàn)什么情況？讓學生討論、分析，并經(jīng)過實驗去證明，得出結(jié)論是：發(fā)送基帶數(shù)字信號的速率大于載波頻率時，不能正確解調(diào)基帶數(shù)字信號，解調(diào)端出現(xiàn)亂碼。

　�。ㄈ�）歸納總結(jié)教學法

　　把實驗中的重要概念、基本原理進行歸納總結(jié)，并作出結(jié)論教給學生，以利學生掌握和應用。例如：在循環(huán)碼編譯碼系統(tǒng)實驗中，歸納總結(jié)編碼規(guī)則為三步：1．用xn-k乘以信息多項式m(x)；2．用生成多項式g(x)除xn-km(x)，得到余式r1(x)；3．把余式r1(x)的系數(shù)作為監(jiān)督元附加在m(x)的后面，就得到一個能被g(x)除盡的發(fā)送碼c(x)。歸納總結(jié)譯碼規(guī)則為三步：1．用接收碼R（x）除以生成多項式g(x)，得到余式r2(x)，當r2(x)=0時，表示接收無錯碼，否則有錯碼；2．按余式r2(x)通過運算得錯誤圖樣E（x）；3．從R（x）中減去E（x），可得到已糾正的原發(fā)送碼c(x)。

　　同時根據(jù)新的教學大綱要求，結(jié)合新型的“現(xiàn)代通信原理綜合實驗系統(tǒng)”，我們改編有自己特色的實驗指導書，提出了預習要求，扼要介紹了實驗儀器及所用芯片工作原理、實驗內(nèi)容和注意事項，以及實驗討論思考題等。在教材改編時，注重分析系統(tǒng)電路原理，熟悉實驗過程，重視實驗數(shù)據(jù)的分析。如在改編FSK調(diào)制與解調(diào)實驗時，其解調(diào)電路給出兩種，一種是鑒頻解調(diào)，另一種是過零解調(diào)，而指導書只對前一種解調(diào)方法的工作原理進行詳細分析，將后一種解調(diào)方法放在討論和思考上，然后獨立完成實驗。同時結(jié)合實驗課的特點，按“由淺到深，由單元到系統(tǒng)”的原則改編實驗內(nèi)容，使學生循序漸進地完成各項通信原理實驗。

　　三、增設開放性設計實驗

　　開放性實驗設計是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的一條行之有效的途徑，有利于培養(yǎng)學生分析問題的能力，有利于培養(yǎng)學生的探索能力，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新人才。在老師指導下，學生組成團隊，參加具體的課題或項目的研究，學生通過查找資料，對所研究開發(fā)系統(tǒng)有一個較為準確、簡潔的描述，并提出自已所開發(fā)的系統(tǒng)功能、性能指標及與系統(tǒng)中其它模塊之間的連接關系、特征、輸入、輸出特性。合作設計出初步的設計方案，計算實驗參數(shù)，充分利用仿真軟件對開發(fā)的系統(tǒng)仿真，根據(jù)仿真結(jié)果畫出PCB電路板圖，然后制作電路板，進行元器件的焊接和硬件的調(diào)試以及相應軟件的編寫、系統(tǒng)參數(shù)的測試，使系統(tǒng)功能、性能指標達到設計要求，并能能正常運行。增設開放性實驗，讓學生充分利用實驗室實驗資源，同時學生可有更多機會理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)掌握科學研究的方法。

　　四、改革使實驗教學水平得到提高

　�。ㄒ唬┙�立了較完整的教學體系

　　我們在原通信原理課的實驗教學中增加了許多新的內(nèi)容，建立了較完整的教學體系。過去我們只能開出五項實驗，而現(xiàn)在則能開出二十二項實驗，和開放性設計實驗，內(nèi)容覆蓋面較廣，實驗教師可根據(jù)專業(yè)要求和不同層次的學生布置必做、選做內(nèi)容，使得教學內(nèi)容更加符合實際需要。

　�。ǘ�）提高了教學效率和教學質(zhì)量

　　改革實驗教學后，教學效率和教學效果大大提高，現(xiàn)在用較少的學時就可完成較多實驗。這樣，在基本不增加學時的前提下，可增加實驗內(nèi)容。由于新型的“現(xiàn)代通信原理綜合實驗系統(tǒng)”采用較多新器件與新技術，不僅使學生學到許多新的知識，而且對于提高分析和解決問題的能力具有明顯的促進作用。另外，該綜合實驗系統(tǒng)各實驗模塊除可單獨開設實驗外，同時每個實驗模塊可串入到不同的系統(tǒng)中去，構(gòu)成從信號輸入、編碼、調(diào)制、發(fā)送，到接收、解調(diào)、譯碼輸出等完整的綜合通信系統(tǒng)，系統(tǒng)概念強，使學生能充分了解各模塊在系統(tǒng)中發(fā)揮的作用和其性能變化對系統(tǒng)的影響。改革后教學實踐證明，能夠提高學生的動手能力、綜合能力和創(chuàng)新能力。

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