通信工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)研究與改革

孔天宇

摘 要：根據(jù)目前通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問(wèn)題，指出實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是影響通信工程人才培養(yǎng)的關(guān)鍵因素，提出對(duì)通信工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的改革與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：通信工程專業(yè);實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué);改革

一、通信工程專業(yè)的人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀

縱觀國(guó)內(nèi)外高校，有關(guān)通信工程專業(yè)的人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在下面幾點(diǎn)。

1.通信與信息技術(shù)日新月異。高等學(xué)校正面臨著“教什么，如何教;學(xué)什么，如何學(xué)”的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，人才的培養(yǎng)模式正在由知識(shí)型向能力素質(zhì)型轉(zhuǎn)變。

2.通信工程專業(yè)的教學(xué)現(xiàn)在還是停留在原來(lái)20世紀(jì)90年的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)理念上：以教師為主體、以書本為中心進(jìn)行傳授知識(shí)，沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)的、全局的、結(jié)構(gòu)合理的、開(kāi)放式及動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容體系和教學(xué)模式來(lái)適應(yīng)以學(xué)生為主體、以開(kāi)發(fā)學(xué)生智力和能力為中心的開(kāi)放型現(xiàn)代教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式。傳統(tǒng)教學(xué)模式試圖把教學(xué)變成一種“模具”，將學(xué)生塑造成由同一副模具澆鑄的產(chǎn)物。這不僅會(huì)影響學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，而且在某種程度上會(huì)壓抑學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，尤其是會(huì)限制學(xué)生創(chuàng)造性思維的活動(dòng)空間。當(dāng)人類步入21世紀(jì)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，社會(huì)需要大量的創(chuàng)新人才。這就迫切需要新的教學(xué)形式和手段來(lái)突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式。

二、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)——影響通信工程專業(yè)的人才培養(yǎng)的關(guān)鍵因素

在通信技術(shù)飛速發(fā)展的今天，要求通信技術(shù)人員必須具有良好的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此為了培養(yǎng)合格的通信專業(yè)學(xué)生，除了要講授最新的理論知識(shí)外，還要通過(guò)大量的專業(yè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生理解、驗(yàn)證理論知識(shí)，了解其應(yīng)用。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)一些實(shí)驗(yàn)儀器的工作原理，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及外形、功能、注意事項(xiàng)等很難在短時(shí)間內(nèi)向?qū)W生交待清楚，如果學(xué)生實(shí)驗(yàn)中操作不當(dāng)會(huì)造成儀器的損壞。而且，在通信工程專業(yè)相當(dāng)多課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)所需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較昂貴，特別是有關(guān)“場(chǎng)”的課程，比如再談“射頻電路”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一般來(lái)說(shuō)射頻分成三大領(lǐng)域—阻抗、頻率、功率，彼此之間又互有關(guān)聯(lián)，測(cè)量設(shè)備則包括了網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜分析儀，高帶寬的功率計(jì)、頻率計(jì)、掃頻源等等，建一個(gè)射頻實(shí)驗(yàn)室需要幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)的投資，測(cè)量設(shè)備的昂貴制約了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的采購(gòu)，而各設(shè)備復(fù)雜的操作也讓有限的課時(shí)無(wú)法有效地進(jìn)入實(shí)驗(yàn)，加上學(xué)生無(wú)心的破壞，均讓建設(shè)實(shí)驗(yàn)室的老師望之卻步！所以，縱觀通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)發(fā)展趨勢(shì)，存在三大矛盾：電子信息技術(shù)的快速發(fā)展與電子實(shí)踐教學(xué)落后的矛盾;創(chuàng)新實(shí)踐能力的高要求與傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)落后的矛盾;教學(xué)多元化要求與實(shí)踐教學(xué)資源不足的矛盾。實(shí)踐教學(xué)對(duì)國(guó)家、對(duì)學(xué)生的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不過(guò)分。理論教學(xué)是對(duì)知識(shí)的傳授，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生進(jìn)行技術(shù)的傳授，而實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)就是對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力和第一職業(yè)能力。

三、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革——建立有鮮明特色的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)體系

不斷完善實(shí)踐教學(xué)體系，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，大量開(kāi)設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。通信工程專業(yè)要在教學(xué)計(jì)劃中構(gòu)建完整的工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練體系。要加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等環(huán)節(jié)的管理和實(shí)施，把工程化教育和學(xué)生實(shí)踐能力、應(yīng)用能力的培養(yǎng)落到實(shí)處。

1.變革傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)簡(jiǎn)單模式，構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)普遍存在設(shè)備采購(gòu)昂貴、投資巨大，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備操作復(fù)雜等問(wèn)題，制約了通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。為了解決上述的制約實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)的三大矛盾，我們可以借鑒國(guó)內(nèi)外部分高校的虛擬實(shí)驗(yàn)室制作方案，以某些重點(diǎn)課程為突破口，逐步構(gòu)建通信專業(yè)的虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

我們以通信專業(yè)主干課程《高頻電子線路》相配套的高頻電子線路實(shí)驗(yàn)的虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為例，闡述這方面的構(gòu)想。由于高頻電子線路課程是通信工程的專業(yè)基礎(chǔ)課，是其它后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)，是通信工程專業(yè)方向的主干課程，因此高頻電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的虛擬化和網(wǎng)絡(luò)化具有非常重要的意義。我們以高頻電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)為突破口，希望能夠?yàn)閭鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革作出一些貢獻(xiàn)。

高頻電子線路實(shí)驗(yàn)的虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)就是建立高頻電子線路仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)。分別按照實(shí)驗(yàn)過(guò)程的模擬演示、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器的建設(shè)、實(shí)驗(yàn)的互動(dòng)仿真、實(shí)驗(yàn)的實(shí)時(shí)仿真等四個(gè)大的方向建立。

（1）實(shí)驗(yàn)的模擬演示方向?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件非常少，如果我們以高頻電子線路為突破點(diǎn)把理科的實(shí)驗(yàn)過(guò)程一一做成模擬演示，力求對(duì)課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生較大的幫助，取得更好的教學(xué)效果。

（2）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器的建設(shè)。實(shí)驗(yàn)儀器是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的必備條件，學(xué)校為此投入了大量的資金但還是不能滿足需要;同時(shí)儀器的維修和保養(yǎng)也是個(gè)問(wèn)題。如果把實(shí)驗(yàn)儀器逐步數(shù)字化不但能滿足網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的需要，還可以緩解學(xué)校對(duì)于儀器設(shè)備投入的資金壓力，可以實(shí)現(xiàn)儀器的共享，同時(shí)還可以向其它院校發(fā)布銷售。

（3）實(shí)驗(yàn)的互動(dòng)仿真。實(shí)驗(yàn)最強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力，實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化后如何體現(xiàn)動(dòng)手能力確實(shí)是個(gè)問(wèn)題，只有充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的互動(dòng)仿真才能解決此問(wèn)題?？梢圆扇?dòng)畫互動(dòng)和實(shí)驗(yàn)仿真軟件互動(dòng)的方法解決此問(wèn)題。

（4）實(shí)驗(yàn)的實(shí)時(shí)仿真。國(guó)外對(duì)實(shí)驗(yàn)仿真軟件的開(kāi)發(fā)已經(jīng)進(jìn)行了多年，而國(guó)內(nèi)對(duì)這方面的研究相對(duì)較少。國(guó)內(nèi)大多采用購(gòu)買國(guó)外產(chǎn)品的形式完成實(shí)驗(yàn)，但這些軟件的價(jià)格非常高，所以我們應(yīng)該發(fā)揮我國(guó)的軟件資源優(yōu)勢(shì)自主開(kāi)發(fā)相關(guān)軟件來(lái)解決此問(wèn)題。

虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)目標(biāo)是改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)的簡(jiǎn)單模式，激發(fā)學(xué)生興趣，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的深度了解，采用實(shí)時(shí)顯示結(jié)果和動(dòng)畫模擬，參數(shù)修改等手段，并且給出錯(cuò)誤提示，增強(qiáng)了學(xué)生回答未知問(wèn)題的能力。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用可虛擬現(xiàn)實(shí)的科學(xué)理念，免去巨額的實(shí)驗(yàn)設(shè)備投資，當(dāng)然不會(huì)存在學(xué)生損壞實(shí)驗(yàn)儀器的問(wèn)題。

2.建立網(wǎng)上自助教學(xué)系統(tǒng)。為了解決教學(xué)多元化要求與實(shí)踐教學(xué)資源不足的矛盾，適應(yīng)目前的教學(xué)要求個(gè)性化發(fā)展和激發(fā)式教學(xué)的需要，我們可以引入網(wǎng)上自助教學(xué)的概念，逐步建立網(wǎng)上自助教學(xué)系統(tǒng)。 “自助”即學(xué)生學(xué)習(xí)的自助，它不再依賴于非學(xué)生自身的學(xué)習(xí)壓力，而是激發(fā)學(xué)生本身對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題的探索和興趣愛(ài)好，讓學(xué)生主動(dòng)地到網(wǎng)絡(luò)上尋找實(shí)例進(jìn)行比較并尋求解決，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己在課程設(shè)計(jì)中遇到了問(wèn)題，最好的方法莫過(guò)于與同類設(shè)計(jì)進(jìn)行比較，引導(dǎo)學(xué)生利用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索來(lái)解決問(wèn)題，提高自我解決問(wèn)題的能力。同樣地，“自助”也是教師的教學(xué)自助，它為教師在課堂以外的場(chǎng)所對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)提供了可能，幫助教師通過(guò)學(xué)生的實(shí)際作品發(fā)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程中值得注意的問(wèn)題，也引出新的教學(xué)目標(biāo)和方向。最有效的方法是鼓勵(lì)每位任課老師建立個(gè)人網(wǎng)站，對(duì)自身任教的每門課程建立課程網(wǎng)頁(yè)，最終建立網(wǎng)上自助教學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的資源和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué)。

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