通信原理課程的學(xué)員創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究

王欣+矯文成+崔佩璋+陶杰+霍曉磊

摘要：通信原理課程是通信類專業(yè)的主修課程，它是通信工程的理論基礎(chǔ)，是學(xué)員研究通信理論、進(jìn)行創(chuàng)新的基礎(chǔ)。對(duì)于如何培養(yǎng)通信專業(yè)學(xué)員的創(chuàng)新能力，我們進(jìn)行了幾方面的研究。

關(guān)鍵詞：通信原理；創(chuàng)新能力；工程實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）51-0088-02

通信原理是各個(gè)高等院校通信類專業(yè)的主干課程，該課程理論性強(qiáng)，抽象、難理解，對(duì)其他工程類課程要求高，如果學(xué)員能學(xué)明白、理解清楚，就要求教員不能單純的對(duì)理論進(jìn)行講授，結(jié)合工程實(shí)踐更好理解課程內(nèi)容，為培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力提供有力條件。在IT行業(yè)發(fā)展如此迅猛的時(shí)代，培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力迫在眉睫。

以激發(fā)和提高學(xué)員通信實(shí)踐創(chuàng)新能力為目的，學(xué)員以現(xiàn)有的通信原理實(shí)驗(yàn)室、通信設(shè)備測試實(shí)驗(yàn)室和抗干擾通信實(shí)驗(yàn)室為基本硬件條件，以通信原理為理論基礎(chǔ)，從課堂內(nèi)容、實(shí)踐等方面研究培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力的問題。

一、面向工程能力導(dǎo)向的內(nèi)容安排

現(xiàn)代通信原理的理論性很強(qiáng)，難理解。在實(shí)際通信工程中，學(xué)員普遍反映不知從何入手，針對(duì)此現(xiàn)象，梳理前后章節(jié)的關(guān)系，整理出一條主線。貫穿整本書的主線就是編碼、解碼、調(diào)制、解調(diào)這一過程，就是通信系統(tǒng)模型。所以在實(shí)際通信工程中，以這一主線建模：模擬通信系統(tǒng)模型如圖1，數(shù)字通信系統(tǒng)如圖2。

在課程主線明晰下，把握章節(jié)脈絡(luò)和知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在關(guān)系，把抽象的知識(shí)結(jié)合起來，形成一個(gè)整體。在分析整個(gè)工程中，能明確應(yīng)用哪個(gè)知識(shí)點(diǎn)，能更好地與實(shí)踐結(jié)合起來。

采用案例式教學(xué)。在教學(xué)中，以工程實(shí)踐為導(dǎo)向，從分析一個(gè)工程案例出發(fā)，引出本次課的內(nèi)容，進(jìn)而具體分析如何應(yīng)用此內(nèi)容。例如如何解析計(jì)算機(jī)發(fā)送的信息，得出0，1用不同頻率來表示，也就是FSK信號(hào)。再比如在電視劇里看到電報(bào)機(jī)發(fā)電報(bào)的場景，滴滴答答的聲音，其實(shí)就是莫爾斯信號(hào)，不同的滴答聲表示不同的信號(hào)，國際著名的求救信號(hào)SOS就用滴答滴來表示，而2ASK信號(hào)實(shí)質(zhì)就是莫爾斯代碼信號(hào)，表示信息時(shí)用有和無兩種信號(hào)，學(xué)員就能迅速理解2ASK信號(hào)，知道它的概念、特征和產(chǎn)生過程了，將內(nèi)容更形象化、實(shí)際化，學(xué)員學(xué)習(xí)的興趣也被激起，學(xué)習(xí)的難度也就降低了。在課程中也經(jīng)常以工程實(shí)踐中的問題引題，比如用固定電話和手機(jī)打電話，它們的傳輸方式相同嗎？都是如何實(shí)現(xiàn)打電話的呢？這是個(gè)實(shí)際問題，又是通信的基礎(chǔ)，它們的不同就是固話是直接將信號(hào)傳輸，而手機(jī)打電話則是要經(jīng)過調(diào)制解調(diào)的，也就是數(shù)字基帶傳輸和頻帶傳輸?shù)膮^(qū)別。

在傳統(tǒng)的理論授課和實(shí)驗(yàn)授課的教學(xué)模式中，學(xué)員能夠較好地掌握基礎(chǔ)理論，學(xué)員的動(dòng)手能力明顯提高，有的學(xué)員可以將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際進(jìn)行一些小制作，但還有相當(dāng)一部分學(xué)員并不能將所學(xué)通信基本理論和實(shí)際裝備中應(yīng)用的通信理論相結(jié)合，不能將理論知識(shí)工程化。因此，為了整體提高學(xué)員們的這種工程實(shí)踐能力，開設(shè)了通信理論應(yīng)用于裝備的專題講座[1]。比如MIMO，協(xié)同通信，光纖通信等。

在課堂中營造輕松、愉快的學(xué)習(xí)氛圍，多采用問答式引導(dǎo)，或者反轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)，激發(fā)學(xué)員多角度、多層次地探究學(xué)習(xí)，使學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生靈活性、創(chuàng)新性思維。教員在課堂教學(xué)中引入通信新技術(shù)，與學(xué)員分享科研過程中的心得體會(huì)與經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究和創(chuàng)新思維。

二、面向?qū)嵺`素養(yǎng)導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)安排

課堂是理論學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，而實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)理論的工具。以往的原理驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)所有學(xué)員的要求掌握通信系統(tǒng)的基本技術(shù)及原理，能夠依托實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行簡單的“連連看”，用示波器觀察電路各點(diǎn)的波形，從而加強(qiáng)對(duì)課堂理論的理解。但是對(duì)于學(xué)員的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還是比較欠缺，因此本研究課題重點(diǎn)討論增加仿真實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)踐實(shí)驗(yàn)和自主開發(fā)實(shí)驗(yàn)。

通信原理課程增加仿真實(shí)驗(yàn)，利用Matlab或System View等工具編寫程序，加強(qiáng)學(xué)員對(duì)于通信的某些重要原理有更深刻的理解，對(duì)于實(shí)際工程中應(yīng)用的理論先進(jìn)行仿真，看是否合理，以便應(yīng)用。這些實(shí)驗(yàn)不僅提高了學(xué)員的設(shè)計(jì)能力，利用所學(xué)的知識(shí)將軟件和硬件結(jié)合完成通信系統(tǒng)的某些功能，還提高了學(xué)員的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。

利用計(jì)算機(jī)可完成信源壓縮編碼、信道編碼、數(shù)字頻帶傳輸、同步技術(shù)、信道建模與仿真等仿真實(shí)驗(yàn)。學(xué)員通過仿真實(shí)驗(yàn)，能夠觀察各模塊信號(hào)的輸入輸出波形的變化，對(duì)通信系統(tǒng)模型了解得更清楚，同時(shí)鍛煉了學(xué)員的邏輯思維能力。

通信設(shè)備測試實(shí)驗(yàn)室配備了VXI虛擬儀器和多種專用電臺(tái)測試儀器，可對(duì)目前部隊(duì)的大部分通信類裝備進(jìn)行單體設(shè)備的整機(jī)性能、部分設(shè)備的板級(jí)單元功能以及各類接口功能進(jìn)行自動(dòng)、半自動(dòng)或手動(dòng)測試，實(shí)現(xiàn)故障快速定位。通信設(shè)備測試實(shí)驗(yàn)室為學(xué)員提供科研實(shí)驗(yàn)開發(fā)和自主研究制作的平臺(tái)[2]，加快了理論知識(shí)到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，達(dá)到學(xué)以致用的良好教學(xué)效果。

抗干擾通信實(shí)驗(yàn)室以可重構(gòu)無線通信平臺(tái)為基礎(chǔ)，學(xué)員可以通過matlab仿真搭建通信系統(tǒng)的基本模型實(shí)現(xiàn)通話、視頻、文本、圖像等通信功能，并且能夠模擬裝備，實(shí)現(xiàn)與電臺(tái)的通信。學(xué)員根據(jù)自己的興趣、特長利用飛思卡爾、STM32等單片機(jī)，搭建電路及模型，實(shí)現(xiàn)教材中典型通信系統(tǒng)。這些拓展實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，能夠使學(xué)員對(duì)通信系統(tǒng)模型及其涵蓋的通信理論理解得更加深入，并且對(duì)具體的通信電路有更進(jìn)一步的領(lǐng)悟，能夠鍛煉學(xué)員的思維能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

通過通信原理課程的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)安排，能夠在熟悉原理的基礎(chǔ)上提高通信系統(tǒng)的分析和開發(fā)能力。學(xué)員的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，需要我們逐步去探索、去改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張榮芬.《現(xiàn)代通信原理》創(chuàng)新教學(xué)的探索與研究[J].課程教育研究，2013，（19）.

[2]張翠芳.基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的通信原理課程教學(xué)研究[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010，12（2）.

Abstract：The course of communication principle is the major course of communication specialty. It is the theoretical foundation of communication engineering and the foundation of the students research innovation. We have done some research on how to train the innovative ability of communication majors.

Key words：communication principle；innovation ability；engineering practiceendprint