《通信原理》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

熊軍洲

摘 要 針對《通信原理》課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一些問題，從理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)方面，探討改進(jìn)教學(xué)方法，“理論聯(lián)系實(shí)際”，將通信仿真軟件引入到課程的教學(xué)中，教學(xué)實(shí)踐取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞 通信原理 SystemView 軟件仿真 教學(xué)改革 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

0引言

《通信原理》是電子信息類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程概念抽象，理論性強(qiáng)。如果教學(xué)中單純依靠課堂上的理論教學(xué)，許多知識不容易理解和掌握，只有實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂教學(xué)的有機(jī)結(jié)合才能獲得理想的教學(xué)效果。然而部分學(xué)校受課時(shí)或者經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)條件、硬件實(shí)驗(yàn)箱本身的缺點(diǎn)等限制，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)往往較為薄弱，未能達(dá)到應(yīng)有的效果，甚至理論脫離了實(shí)驗(yàn)。學(xué)生對課程中大量應(yīng)用性較強(qiáng)的內(nèi)容無法實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)、調(diào)試、分析。隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的進(jìn)步，把計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)教學(xué)中，特別是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，可以突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的局限，改變傳統(tǒng)的教育模式，提供一個(gè)以個(gè)性化學(xué)習(xí)與交互式集體合作為主要學(xué)習(xí)方式的教學(xué)空間。仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ骄哂虚_放性、交互性和低成本性等的優(yōu)點(diǎn)。

1當(dāng)前《通信原理》課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1理論教學(xué)

《通信原理》課程本身的性質(zhì)決定了教學(xué)側(cè)重通信原理和通信理論。教學(xué)過程往往從定義出發(fā)，講述原理，給出相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述，對性能做出理性的分析，伴隨一些重要的定理、證明、推導(dǎo)等等。而有關(guān)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，一般只是給出系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的思路或框圖，并不作具體的展開。至于對通信原理當(dāng)中的理論知識和重要的公式推導(dǎo)，老師常常無法生動(dòng)地展現(xiàn)出來，學(xué)生也無法形象地理解其含義。因此，通常學(xué)生都會覺得通信原理枯燥難學(xué)，直至放棄對該課程進(jìn)一步地學(xué)習(xí)，最后只停留在一些簡單的概念上。

1.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)

傳統(tǒng)的通信原理實(shí)驗(yàn)通常是利用硬件實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行的。在實(shí)際教學(xué)中，這種硬件實(shí)驗(yàn)箱存在以下不足：（1）實(shí)驗(yàn)硬件成本較高，學(xué)生只能在規(guī)定的上課時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室里學(xué)習(xí)。（2）分析工具僅有示波器，只能進(jìn)行簡單的信號波形觀察，無法進(jìn)行信號頻譜分析；（3）設(shè)備固定在實(shí)驗(yàn)箱上，而且都是由一塊塊電路板搭建而成，學(xué)生僅僅是通過在實(shí)驗(yàn)箱上連線來構(gòu)建系統(tǒng)，導(dǎo)致學(xué)生難以理論各通信模塊的功能，也不能自己的理解來設(shè)計(jì)系統(tǒng)；（4）學(xué)生無法修改設(shè)備參數(shù)，造成很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察不到；（5）由于誤操作，設(shè)備容易損壞；（6）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目固定且難以更新；（7）實(shí)驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)固定，學(xué)生不能根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

2《通信原理》課程教學(xué)改革與探索

2.1理論教學(xué)

針對《通信原理》這門課程，不管是老師的教學(xué)還是學(xué)生的學(xué)習(xí)，都要做到“理論聯(lián)系實(shí)際”。要想提高《通信原理》課程的教學(xué)質(zhì)量，應(yīng)該從“理論”和“實(shí)際”兩個(gè)方面著手。在講述理論的同時(shí)，可以結(jié)合實(shí)際，通過實(shí)際的方法手段來呈現(xiàn)理論推導(dǎo)和數(shù)學(xué)描述，通信系統(tǒng)仿真軟件可以很好地解決這個(gè)問題。借助仿真軟件，教師可以很方便地在多媒體課堂上搭建通信系統(tǒng)，直觀，形象地演示通信各環(huán)節(jié)信號波形的變化和頻譜的結(jié)構(gòu)，極大地提高教學(xué)效果。

2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)對鞏固理論知識、培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力及開發(fā)他們的創(chuàng)造力都有重要的作用?！锻ㄐ旁怼返膶?shí)驗(yàn)教學(xué)一直存在著實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊、實(shí)驗(yàn)手段落后等問題。以往的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是二相2FSK，2PSK，PCM等幾個(gè)典型的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，主要滿足于驗(yàn)證理論結(jié)果，學(xué)生處于被動(dòng)地位，積極性不高，實(shí)驗(yàn)效果不好。為此，我們改用以學(xué)生為主體的驗(yàn)證性加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，對于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)分別采用軟件仿真實(shí)驗(yàn)的形式，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。要求學(xué)生先完成必要的幾個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，如2FSK通信系統(tǒng)、PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)。通信這些實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生理解這些實(shí)驗(yàn)的通信原理與實(shí)際電路是如何相結(jié)合的。例如，《通信原理》理論教學(xué)中的調(diào)制過程用了乘法器，那么在實(shí)際通信系統(tǒng)中，乘法器是如何實(shí)現(xiàn)的，學(xué)生完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)后，就可進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

通信系統(tǒng)的仿真軟件主要有SystemView和matlab中的simulink工具。選擇SystemView作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的工具，培養(yǎng)學(xué)生熟練地操作SystemView軟件。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以選擇數(shù)字通信部分，也可以設(shè)置一些典型通信系統(tǒng)的仿真，根據(jù)通信原理的推導(dǎo)，選擇不同的功能模塊搭建目標(biāo)通信系統(tǒng)，通過改變具體的參數(shù)，觀察輸出信號的波形能否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，從而更好的理解通信系統(tǒng)中的基本概念、基本原理。另外，通過軟件仿真，學(xué)生可以隨時(shí)隨地在個(gè)人計(jì)算機(jī)上搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，模擬仿真通信系統(tǒng)，根據(jù)自己的想法，建立各種系統(tǒng)，既方便又靈活。

3結(jié)束語

教學(xué)運(yùn)用軟件仿真，能夠較好地解決理論性太強(qiáng)導(dǎo)致枯燥無味和實(shí)踐性課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)薄弱的問題，使理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相互補(bǔ)充、相互促進(jìn)，既豐富了教學(xué)內(nèi)容，又激發(fā)了學(xué)生的興趣。通過理論和仿真的實(shí)時(shí)呈現(xiàn)，學(xué)生對通信系統(tǒng)的各個(gè)部分及整體結(jié)構(gòu)有了清晰地認(rèn)識和理解，其設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力得到了很好的煅練。

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