“衛(wèi)星通信”教學(xué)注重提升學(xué)生應(yīng)用能力

高麗娟 于鳳坤 郭克鋒

[摘 要]近年來，衛(wèi)星通信在日常生活、工作、軍事應(yīng)用等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。衛(wèi)星通信課程的學(xué)習(xí)在講授理論知識(shí)的同時(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。因此，該文從課程設(shè)計(jì)、結(jié)合任務(wù)實(shí)例以及利用仿真軟件等不同方面，采用不同的教學(xué)方法和手段提高教學(xué)質(zhì)量，更加注重提升學(xué)生的應(yīng)用能力。

[關(guān)鍵詞]衛(wèi)星通信;課程設(shè)計(jì);任務(wù)實(shí)例;STK仿真

[作者簡介]高麗娟（1978—），女，山東萊陽人，博士，航天工程大學(xué)航天信息學(xué)院副教授，主要從事空間通信系統(tǒng)研究;于鳳坤（1981—），女，河北石家莊人，碩士，航天工程大學(xué)航天信息學(xué)院副教授，主要從事信息通信研究;郭克鋒（1990—），男，吉林遼源人，博士，航天工程大學(xué)航天信息學(xué)院講師，主要從事衛(wèi)星通信研究。

[中圖分類號(hào)] C229.29[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）27-0270-02[收稿日期] 2020-01-07

1945年英國人克拉克提出使用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球通信的設(shè)想，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，衛(wèi)星通信從無到有，發(fā)展迅速并且日益成熟，逐步進(jìn)入到我們的生活、工作、軍事等各個(gè)領(lǐng)域[1]（P6-16）。衛(wèi)星通信課程是航天工程大學(xué)通信工程專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)必修課。大學(xué)培養(yǎng)從事航天事業(yè)的專業(yè)人才，為了更好地開展工作需要打牢基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。因此，該課程教學(xué)中，將理論學(xué)習(xí)和仿真研究相結(jié)合、理論分析和實(shí)際任務(wù)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維，學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題[2]。

一、課程設(shè)計(jì)注重提升能力

大學(xué)的課堂教學(xué)不僅僅是簡單的知識(shí)堆積，更重要的是在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)、思考、探索以及實(shí)踐的能力，也就是我們古代提出的“授之以漁”而不是“授之以魚”。衛(wèi)星通信課程設(shè)計(jì)始終注重對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造思維、創(chuàng)造力的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題，注重提高學(xué)生的應(yīng)用能力[3]。學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)固然重要，但是需要不斷提升對(duì)專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用能力，因此課程設(shè)計(jì)時(shí)包括：理論講授和仿真實(shí)驗(yàn)兩大部分，將理論和仿真結(jié)合起來提升學(xué)生的應(yīng)用能力。在整個(gè)課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上突出了應(yīng)用能力的培養(yǎng)[4]，一方面考慮衛(wèi)星通信的基礎(chǔ)知識(shí)和主要技術(shù)，學(xué)生能夠打牢理論基礎(chǔ)，拓展學(xué)生的知識(shí)面，為后續(xù)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ);另一方面，重點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)組成和典型系統(tǒng)應(yīng)用的學(xué)習(xí)，將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，培養(yǎng)應(yīng)用能力[5]。

二、結(jié)合任務(wù)實(shí)例開展教學(xué)

在理論講授部分的教學(xué)中注重理論知識(shí)和實(shí)際任務(wù)相結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用到提升衛(wèi)星通信的性能上來，更好地為航天任務(wù)提供通信保障。單純的理論講授比較枯燥，很難吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將理論知識(shí)通過具體的任務(wù)實(shí)例進(jìn)行講授，可以引起學(xué)生的重視，同時(shí)意識(shí)到衛(wèi)星通信在實(shí)際任務(wù)中的重要作用，在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)能夠提升學(xué)生的使命感和自豪感。比如在學(xué)習(xí)不同軌道衛(wèi)星與地面站的可通信時(shí)間時(shí)，結(jié)合航天任務(wù)的實(shí)例開展教學(xué)。2003年楊利偉乘坐神舟五號(hào)飛船首次進(jìn)入太空，象征著中國太空事業(yè)向前邁進(jìn)一大步。在神舟五號(hào)飛船上楊利偉與家人的通話時(shí)間只有不到5分鐘，為什么呢？通過具體任務(wù)實(shí)例提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，主動(dòng)思考問題背后的理論知識(shí)，如下頁圖所示。從航天任務(wù)實(shí)例入手，展開不同軌道高度衛(wèi)星與地面站的可通信時(shí)間分析，一方面與衛(wèi)星的覆蓋范圍有關(guān)，另一方面和衛(wèi)星與地面站之間的相對(duì)位置有關(guān)。而覆蓋范圍和衛(wèi)星的軌道高度、地面站天線的最小仰角等有關(guān)。通過航天任務(wù)實(shí)例開始理論分析，將知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分解，在此基礎(chǔ)上分析各部分知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行知識(shí)講授，最后結(jié)合課堂講授理論內(nèi)容，通過例題的形式對(duì)神舟五號(hào)的實(shí)例進(jìn)行理論計(jì)算。實(shí)現(xiàn)從任務(wù)實(shí)例到理論知識(shí)再到具體計(jì)算的全過程。在這個(gè)教學(xué)過程中，結(jié)合任務(wù)實(shí)例在增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，將理論知識(shí)和具體的航天任務(wù)相結(jié)合，學(xué)生印象深刻，既能夠深化對(duì)理論知識(shí)的理解，又明確了理論在實(shí)際中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)際問題的能力，提升對(duì)理論知識(shí)的應(yīng)用能力。

由于神舟五號(hào)飛船的軌道高度和地面站天線仰角等因素，使得二者之間的可通信時(shí)間較短只有幾分鐘。但是2013年王亞萍在空間站開展了長達(dá)50多分鐘的太空授課，從不到5分鐘的時(shí)間到50分鐘是如何實(shí)現(xiàn)的呢？結(jié)合任務(wù)實(shí)例，通過時(shí)間從短到長的對(duì)比，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)課堂氣氛，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行更加深入的研究和分析。

三、利用仿真深化理論研究

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生分析問題、研究問題的能力，利用STK仿真軟件，學(xué)生能夠更加直觀地對(duì)比分析隨著軌道高度的變化衛(wèi)星和地面站之間可通信時(shí)間的變化。通過仿真得到北京站與低軌道衛(wèi)星（1000km）的可通信時(shí)間大約在15分鐘左右，與中軌道衛(wèi)星（10000km）的可通信時(shí)間在1—2小時(shí)左右，與靜止軌道通信衛(wèi)星（35786km）可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)通信。通過仿真軟件可以將理論知識(shí)進(jìn)行圖表化的顯示，便于學(xué)生進(jìn)行深入的研究，發(fā)現(xiàn)理論知識(shí)中的規(guī)律和特點(diǎn)，同時(shí)能夠?qū)Ρ确治霾煌瑓?shù)對(duì)通信系統(tǒng)性能的影響以及在對(duì)航天任務(wù)中發(fā)揮的作用，可以進(jìn)一步深化對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，同時(shí)開展更加深入的研究分析。

四、結(jié)束語

近年來，衛(wèi)星通信發(fā)展迅速，逐漸成為跨洋通信、國防軍事通信等的重要手段，廣泛應(yīng)用于電視廣播、移動(dòng)通信、應(yīng)急通信等各個(gè)領(lǐng)域。衛(wèi)星通信課程一方面注重基礎(chǔ)理論知識(shí)和技術(shù)的學(xué)習(xí)，在此基礎(chǔ)上努力提升學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。因此，在課程的設(shè)計(jì)時(shí)將理論知識(shí)和技術(shù)以及系統(tǒng)組成與應(yīng)用重典考慮，全面提高學(xué)生的綜合能力。在教學(xué)方法上結(jié)合任務(wù)實(shí)例開展理論教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力;利用仿真軟件進(jìn)行深入的研究，培養(yǎng)學(xué)生研究問題解決問題的能力。通過多種不同的教學(xué)方法和手段，多個(gè)方面提升學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，提高在實(shí)際工作中運(yùn)用衛(wèi)星通信進(jìn)行通信保障的能力和水平[6]。

參考文獻(xiàn)

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[4]張春娟，藍(lán)華.應(yīng)用型本科通信專業(yè)實(shí)踐教學(xué)探討[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2014，12（5）：139-141.

[5]廖希，邵羽，葉志紅.《微波與衛(wèi)星通信》課程內(nèi)容設(shè)計(jì)與教學(xué)模式探究[J].中國新通信，2017，19（19）：131.

[6]褚麗莉.通信工程專業(yè)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的研究[J].教育現(xiàn)代化，2016，3（31）：4-6.