基于現(xiàn)代信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式的《通信原理》課程教學(xué)研究

徐曉菊 卑璐璐

摘要：由于《通信原理》課程具有概念抽象、理論性強(qiáng)、涉及面廣的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中普遍存在著“教師難教，學(xué)生難學(xué)”的現(xiàn)象，由此本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了通信原理在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)及LabVIEW仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)踐證明利用現(xiàn)代信息技術(shù)，采取網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，對(duì)本課程的教與學(xué)都有促進(jìn)和突破，也為之后的教學(xué)改革帶來新思路。

關(guān)鍵詞：通信原理 在線學(xué)習(xí) 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

分類號(hào)：TN911-4，G434

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，通信的發(fā)展和更新速度越來越快，通信理論及通信技術(shù)在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用越來越廣泛，尤其在軍事、航空等尖端領(lǐng)域里更是成為不可或缺的重要技術(shù)。在促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步和改善人類生活質(zhì)量方面，通信技術(shù)都起著舉足輕重的作用。

《通信原理》是在信號(hào)處理、電氣工程、信息工程以及計(jì)算機(jī)技術(shù)學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)上建立起來的一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，在工科信息工程、通信工程類專業(yè)中起重要作用，占據(jù)核心地位?！锻ㄐ旁怼凡粌H具有概念抽象、理論性強(qiáng)、公式繁多等特點(diǎn)，同時(shí)涉及面較廣，內(nèi)容具有很強(qiáng)的綜合性。

2 研究現(xiàn)狀

由于《通信原理》具有概念抽象、理論性強(qiáng)、涉及面廣的特點(diǎn)，《通信原理》在教學(xué)過程中普遍存在著“教師難教、學(xué)生難學(xué)”現(xiàn)象。傳統(tǒng)《通信原理》課堂教學(xué)通常采用“口授+板書+PPT”的教學(xué)手段，但《通信原理》包含大量信號(hào)波形圖，頻譜圖，曲線圖，系統(tǒng)框圖等。如果授課教師在黑板上畫出整個(gè)曲線勢必占用大量寶貴的課堂時(shí)間，特別是系統(tǒng)各信號(hào)參數(shù)改變需要繪制多條曲線時(shí)。另一方面，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，因?qū)嶒?yàn)教學(xué)資源難以做到完全開放，學(xué)生無法在課外進(jìn)行充分的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，在有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)內(nèi)，既要熟悉儀器設(shè)備的操作，又要學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的原理及步驟并完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)效果并不十分理想。而為了提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的占比越來越高，此類實(shí)驗(yàn)則需要學(xué)生有更高的實(shí)踐能力。

當(dāng)前教育信息化受到國家的高度重視，教育部曾就關(guān)于如何全面提高高等教育質(zhì)量的問題上指出：“要利用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，整合資源，構(gòu)建先進(jìn)、高效、實(shí)用的高等教育信息基礎(chǔ)設(shè)施，開發(fā)整合各類優(yōu)質(zhì)教育教學(xué)資源”。

3 在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)建設(shè)

本文在分析《通信原理》理論教學(xué)特點(diǎn)及借鑒線上教學(xué)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)了《通信原理》在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)。系統(tǒng)選擇B/S架構(gòu)和MySQL數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具，結(jié)合JSP技術(shù)和MATLAB Web App技術(shù)，系統(tǒng)功能通過各模塊實(shí)現(xiàn)，主要的功能模塊包括：用戶模塊、教師模塊、管理員模塊，這三大模塊下面設(shè)計(jì)了相應(yīng)的子模塊，其中用戶模塊主要針對(duì)學(xué)生群體，能實(shí)現(xiàn)獲取資料、查看章節(jié)、查看通知、查看實(shí)驗(yàn)、參加自測、發(fā)布討論和完善個(gè)人信息等功能;教師模塊包含以下子模塊：章節(jié)管理、資料管理、作業(yè)管理、討論管理、試題管理、試卷管理、組卷管理、成績管理和個(gè)人信息;而管理員模塊包含了教師模塊中的所有功能，并且在這些功能的基礎(chǔ)上，還包含了學(xué)生管理、教師管理、管理員管理和個(gè)人信息模塊。系統(tǒng)功能較全面，能夠作為《通信原理》課堂教學(xué)的延續(xù)，不僅能夠幫助學(xué)生做好預(yù)復(fù)習(xí)工作，同時(shí)方便師生互動(dòng)和學(xué)生自測。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了豐富友好的互動(dòng)界面，用戶可通過注冊(cè)成為系統(tǒng)相應(yīng)身份的成員，之后就可通過登錄進(jìn)行瀏覽和各項(xiàng)活動(dòng)的展開。

4 仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)

在《通信原理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，目前國內(nèi)高等院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍以實(shí)驗(yàn)箱為主，仿真軟件為輔，采用的仿真軟件多數(shù)為SystemView、Matlab/Simulink、SciLab等。學(xué)生一旦掌握這些軟件，對(duì)后續(xù)的深入學(xué)習(xí)或從事創(chuàng)新活動(dòng)都會(huì)有很大的幫助，比較適合于創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。本校為應(yīng)對(duì)疫情等不可抗力因素及推進(jìn)線上教學(xué)建設(shè)，采用了LabVIEW軟件設(shè)計(jì)開發(fā)了《通信原理》仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)仿真實(shí)驗(yàn)如AM、FM、PM模擬通信系統(tǒng)和2ASK、2FSK、2PSK數(shù)字通信系統(tǒng)，以及FDM、4ASK、PCM等較為復(fù)雜的通信系統(tǒng)，這些仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成果可以基本滿足日?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時(shí)它也可用于課堂理論教學(xué)，使得教學(xué)過程變得直觀、系統(tǒng)演示方便，還能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生積極思考，讓學(xué)習(xí)通信原理變得不再枯燥。于是仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)就可以取代實(shí)驗(yàn)箱，同時(shí)開展基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)。

5 結(jié)論

由于近兩年疫情的反復(fù)，學(xué)校不得不采取網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，各大高?；疽劳行?nèi)網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)或者大學(xué)慕課網(wǎng)展開理論和實(shí)踐教學(xué)。本文所述的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)和仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的過程中正好發(fā)揮了不可取代的作用，從實(shí)施效果看，在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)方便學(xué)生自學(xué)和鞏固，仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)則完全滿足課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]紀(jì)藝娟，高鳳強(qiáng)，郭一晶，季磊，郭宇婕.基于LabVIEW和USRP的通信原理虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2019，第36卷，第3期

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作者簡介：

徐曉菊（1979-），女，碩士，副教授，研究領(lǐng)域：無線通信技術(shù)。

卑璐璐（1981-），女，博士，講師，研究領(lǐng)域：無線通信和微波技術(shù)。

基金：徐州工程學(xué)院高等教育教學(xué)研究課題（No.YGJ2021基于現(xiàn)代信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式的《通信原理》課程教學(xué)改革、No.YGJ2113人工智能時(shí)代大學(xué)生自主學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)遷移研究）、徐州工程學(xué)院教育科學(xué)研究課程思政專項(xiàng)課題暨校黨建與思想政治教育研究會(huì)立項(xiàng)課題（No.YGJ-KC-2023“課程思政”融入《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)路徑研究）。