《衛(wèi)星通信》課程本科教學(xué)改革研究

洪濤

摘 要：隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展和培養(yǎng)我國(guó)的衛(wèi)星通信技術(shù)人才的需要，如何培養(yǎng)我國(guó)的衛(wèi)星通信專業(yè)技術(shù)人才是當(dāng)今我國(guó)高校教育中面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。該文從課程實(shí)際教學(xué)中遇到的問(wèn)題出發(fā)，從課堂講授方式、學(xué)生軟硬件動(dòng)手能力的培養(yǎng)和課程的考查方式這三個(gè)方面探討了課程教學(xué)改革的措施。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的教學(xué)實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信 ?本科教學(xué) ?教學(xué)改革 ?Matlab軟件仿真平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TN927 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0141-02

Research of Undergraduate Teaching Reform for Satellite Communication Course

Hong Tao

（College of Telecommunications & Information Engineering， Nanjing University of Posts and Telecommunications， Nanjing JiangSu 210003， China）

Abstract：With the development of satellite communication technique and requirement of technical personnel for our country，the problem of cultivating satellite communication talents has been a challenge for chinese universities.In this paper，we focus on the classroom teaching method，experimental hardware and software platform，and course examination method for satellite communication course according to the problem of practical teching.It is proved that teching reform had a better performance of this paper.

Key Words：Satellite communication;Undergraduate Teaching;Teching reform

衛(wèi)星通信是指利用衛(wèi)星作為中繼站實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站之間的信息交換的無(wú)線通信技術(shù)，綜合了通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)計(jì)算和航空航天技術(shù)的交叉學(xué)科[1-2]。近年來(lái)衛(wèi)星通信技術(shù)不斷革新，例如中低軌道的移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)等都受到了人們廣泛的關(guān)注。我國(guó)的衛(wèi)星通信技術(shù)相比與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定的差距，如何培養(yǎng)我國(guó)的衛(wèi)星通信專業(yè)技術(shù)人才是當(dāng)今我國(guó)高校教育中面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)[3-4]。

在南京郵電大學(xué)本科生培養(yǎng)計(jì)劃中《衛(wèi)星通信》課程是作為大四學(xué)生專業(yè)限選課程。設(shè)置這門(mén)課程的目的是在《通信原理》等專業(yè)課的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)級(jí)的幫助學(xué)生鞏固已經(jīng)學(xué)習(xí)的通信基礎(chǔ)知識(shí)、掌握通信基礎(chǔ)理論在實(shí)際的無(wú)線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用、以及衛(wèi)星通信的組網(wǎng)技術(shù)。課程總共分為5個(gè)部分的內(nèi)容在教學(xué)計(jì)劃中安排了32個(gè)學(xué)時(shí)和8個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，考察方式為閉卷考試結(jié)合試驗(yàn)成績(jī)。在其他高校衛(wèi)星通信課程教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)[5-6]和筆者幾年的教學(xué)過(guò)程中，總結(jié)了如下幾點(diǎn)在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題：（1）本課程屬于專業(yè)限選課程，講授內(nèi)容是建立在《通信原理》等基礎(chǔ)必修課程的基礎(chǔ)上的，學(xué)生對(duì)于無(wú)線通信基礎(chǔ)知識(shí)掌握存在較大的差異，導(dǎo)致講授過(guò)程中學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的理解存在較大差異，課堂教學(xué)效果不能達(dá)到預(yù)定的目標(biāo);（2）大四學(xué)生面臨畢業(yè)的壓力，注意力主要放在的考研、找工作等方面，學(xué)生對(duì)于衛(wèi)星通信技術(shù)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)效率普遍很低;（3）傳統(tǒng)的教師課堂講授的方式枯燥，加上衛(wèi)星通信系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)的分散和抽象，使得學(xué)生課上對(duì)于知識(shí)點(diǎn)理解效率低下，課后更沒(méi)有時(shí)間回顧課程的內(nèi)容;（4）考試前學(xué)生只是結(jié)合前幾年的考試試卷采用死記硬背的備考方式，根本不理解知識(shí)點(diǎn)的含義，導(dǎo)致學(xué)生考完就不記得所學(xué)習(xí)的課程。上述的幾個(gè)方面導(dǎo)致課程的通過(guò)率逐年下降，學(xué)生選修學(xué)習(xí)這門(mén)課程的人數(shù)逐漸減少。如何提高課程的教學(xué)質(zhì)量已是《衛(wèi)星通信》課程迫切需要解決的問(wèn)題。

針對(duì)上述的幾個(gè)問(wèn)題，作者在教學(xué)過(guò)程中引入了以下三點(diǎn)的改革思路：（1）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生基礎(chǔ)存在差異，需要教師在講授過(guò)程中回顧對(duì)比無(wú)線通信的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，幫助學(xué)生理解無(wú)線通信基礎(chǔ)知識(shí)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)級(jí)平臺(tái)上的應(yīng)用。采用多媒體、拓展課程等手段激發(fā)學(xué)有余力的學(xué)生對(duì)于從事衛(wèi)星通信事業(yè)的興趣;（2）知識(shí)點(diǎn)講授，衛(wèi)星通信課程知識(shí)點(diǎn)較為分散，在講授的過(guò)程中對(duì)比其他的通信網(wǎng)絡(luò)知識(shí)點(diǎn)，在對(duì)比的過(guò)程中使得學(xué)生掌握衛(wèi)星通信課程中的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)。引入Matlab軟件仿真平臺(tái)和硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使得抽象的知識(shí)點(diǎn)形象化;（3）課程考查方法，將傳統(tǒng)上課點(diǎn)名和期末考試的課程考查方法改為平時(shí)大作業(yè)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考試相結(jié)合的考查方式。

1 教學(xué)方式改革

作者認(rèn)為學(xué)生對(duì)于衛(wèi)星通信課程學(xué)習(xí)的效果關(guān)鍵在于兩個(gè)方面，一是教師的知識(shí)點(diǎn)講授方法;二是激發(fā)學(xué)生對(duì)于課程的學(xué)習(xí)興趣。為了做好上述的兩個(gè)方面作者從以下的三方面入手，提高衛(wèi)星通信課程的教學(xué)效果。

1.1 課堂講授方式

衛(wèi)星通信課程在無(wú)線通信體系中并不是一門(mén)孤立的課程，應(yīng)該放在整個(gè)無(wú)線通信大的背景中來(lái)講授。針對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的差異，作者在傳統(tǒng)講授方法的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了以下的三種講授方式：（1）支撐知識(shí)點(diǎn)的回顧，學(xué)生在理解衛(wèi)星通信中新的知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，都需要用到無(wú)線通信中基礎(chǔ)的知識(shí)體系，講授在講授之前用適合的時(shí)間回顧下基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)存在一定的必要性。如在講授編碼和調(diào)制技術(shù)的時(shí)候幫助學(xué)生回顧下編碼的基本概念、正交調(diào)制等基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)，再引申出衛(wèi)星通信中使用的LDPC碼、QAM調(diào)制技術(shù)等知識(shí)點(diǎn)。這樣使得基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)較為薄弱的學(xué)生不會(huì)在課程的開(kāi)始階段就失去學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)而惡性循環(huán);（2）聯(lián)系對(duì)比教學(xué)，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)是適用于衛(wèi)星通信鏈路的網(wǎng)絡(luò)體系，與傳統(tǒng)的地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是存在一定的差異的。課程講授過(guò)程中引入這些差異性講授有助于學(xué)生更深刻的理解衛(wèi)星通信的知識(shí)點(diǎn)。在這種上下聯(lián)系，左右對(duì)比的教學(xué)環(huán)境中使得學(xué)生在原有的知識(shí)體系中引申出衛(wèi)星通信的知識(shí)點(diǎn);（3）拓展性課程，對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生，課堂時(shí)間中教師講授的有限知識(shí)點(diǎn)并不能滿足學(xué)生對(duì)于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的理解，需要激發(fā)學(xué)生對(duì)于衛(wèi)星通信技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，使得他們利用課余的時(shí)間利用圖書(shū)館、實(shí)驗(yàn)室等資源更好的學(xué)習(xí)衛(wèi)星通信的知識(shí)。作者在課程中適當(dāng)?shù)募尤肓艘恍┩卣拐n程的教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，如在課程講授中加入美國(guó)的探月工程和中國(guó)的嫦娥工程等視屏結(jié)合PPT的方式激發(fā)學(xué)生從事我國(guó)的衛(wèi)星通信事業(yè)。endprint

1.2 Matlab軟件仿真平臺(tái)和硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

衛(wèi)星通信課程是一門(mén)需要軟硬件結(jié)合教學(xué)的學(xué)科，教學(xué)過(guò)程中需要提高學(xué)生自主的軟硬件動(dòng)手能力。由于學(xué)校硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)受資金等方面的局限，學(xué)生的動(dòng)手能力并不能得到很好的鍛煉，這就要求教師在教學(xué)過(guò)程中也需要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。作者在平時(shí)的教學(xué)課程中基于Matlab仿真平臺(tái)以大作業(yè)的形式布置一定的軟件仿真實(shí)驗(yàn)，補(bǔ)充硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的不足。布置這種探索性的大作業(yè)可以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，更好的理解學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，如在衛(wèi)星通信VSAT網(wǎng)絡(luò)中對(duì)于歐蘭B公式的理解，作者布置了相關(guān)的Matlab編程大作業(yè)，學(xué)生在課程考試中對(duì)于這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況就很好，說(shuō)明布置的大作業(yè)對(duì)于學(xué)生知識(shí)點(diǎn)的理解起到了一定的積極效果。在實(shí)驗(yàn)室的硬件實(shí)驗(yàn)中增加學(xué)生自主的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加學(xué)生對(duì)于學(xué)科的感性認(rèn)識(shí)，通過(guò)學(xué)生自主動(dòng)手對(duì)于這些系統(tǒng)安裝調(diào)試，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，在學(xué)習(xí)的同時(shí)激發(fā)他們課程實(shí)踐的興趣。

1.3 課程的考查方式

南京郵電大學(xué)衛(wèi)星通信課程傳統(tǒng)的考查方式是實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的30%，閉卷考試成績(jī)占總成績(jī)的70%的考查方式。作者在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)這種考查方式并不能很好的反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。課程結(jié)束后學(xué)生大多結(jié)合往年的考試試卷，采用死記硬背的方式通過(guò)考試，考完后就不記得所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)。作者在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中采用平時(shí)Matlab大作業(yè)占總成績(jī)的30%、硬件實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的20%和課程結(jié)束考試占總成績(jī)的50%的考查方式。在軟硬件實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生利用學(xué)校的圖書(shū)館和實(shí)驗(yàn)室的查資料學(xué)習(xí)和動(dòng)手等能力?？荚囋嚲碇薪档透拍钚栽囶}的比例，適當(dāng)提高探索性問(wèn)題的比重，如在星站距和俯仰角知識(shí)點(diǎn)的考查中，在試卷中直接給出基本的計(jì)算公式，不需要學(xué)生去死記硬背計(jì)算公式，而在俯仰角的修正過(guò)程中增加試題的靈活度，如果學(xué)生在平時(shí)的課程和Matlab大作業(yè)中深入理解計(jì)算公式的物理過(guò)程能很容易的解答試題，而平時(shí)Matlab大作業(yè)不認(rèn)真完成靠考試前死記硬背公式的學(xué)生不了解公式的物理含義很容易在修正的過(guò)程中出錯(cuò)，這樣能更好的考查學(xué)生對(duì)于衛(wèi)星通信知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。作者通過(guò)兩個(gè)學(xué)年的實(shí)驗(yàn)，這種綜合體系的考查方式更能真實(shí)的反應(yīng)學(xué)生對(duì)于本課程的掌握程度。

2 結(jié)語(yǔ)

作者通過(guò)與學(xué)生的交流，采用上述的三種教學(xué)改革方法，可以在一定程度上激發(fā)學(xué)生對(duì)于衛(wèi)星通信課程的學(xué)習(xí)熱情，選修這門(mén)課程的人數(shù)具有一定程度的增加，學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握更為清晰，取得了一定的教學(xué)效果。該文對(duì)于衛(wèi)星通信這門(mén)課程的教學(xué)改革作了初步的研究，如何取得更好的教學(xué)效果還需要與廣大高校中衛(wèi)星通信課程教師共同探討。

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