現(xiàn)代通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探論文

　　通信原理實(shí)驗(yàn)是通信原理理論課程的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，目的是通過通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生在通信原理理論課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加深對(duì)通信原理基本概念的理解和基本理論的掌握，培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決問題的能力，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。但是我校通信原理課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直存在著內(nèi)容偏少、教學(xué)手段落后等問題。因此我們對(duì)通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了以下幾方面探索改革：

　　一、教學(xué)內(nèi)容探索改革

　　通信原理理論課理論性強(qiáng)，數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)多，抽象概念多，同時(shí)要求學(xué)生掌握通信系統(tǒng)的基本原理，特別是數(shù)字通信的基本理論；牢固掌握通信系統(tǒng)的原理圖及各系統(tǒng)輸入、輸出信號(hào)間的關(guān)系，因此理論課方面要提高講課質(zhì)量，同時(shí)需要相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)配合，并不斷加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生加深對(duì)理論課程內(nèi)容的理解和掌握，但是，以前我們實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較少，只有五個(gè)：（PAM）抽樣定理與脈沖調(diào)幅實(shí)驗(yàn)、（PSK）移相鍵控實(shí)驗(yàn)、（FSK）移頻鍵控實(shí)驗(yàn)、（PCM）編譯碼系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、循環(huán)碼編譯碼系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，不能滿足教學(xué)大綱的要求。于是，我們更新采用新型的“現(xiàn)代通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”，調(diào)整充實(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，新增加充實(shí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目十個(gè)：振幅調(diào)制傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、單邊帶調(diào)制實(shí)驗(yàn)、雙邊帶調(diào)制實(shí)驗(yàn)、頻率調(diào)制傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、QPSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、π/4DQPSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、MSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、GMSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、、16QAM傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和CDMA傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。為提高學(xué)生的動(dòng)手能力，掌握常用通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，再新增加二次開發(fā)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目七個(gè)：可變分頻器實(shí)驗(yàn)、m序列產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)、噪聲信號(hào)的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)、復(fù)接實(shí)驗(yàn)、幀同步實(shí)驗(yàn)、CMI編譯碼實(shí)驗(yàn)、CMDA擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)等。這樣可使實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)內(nèi)容更好地結(jié)合起來，為提高教學(xué)質(zhì)量創(chuàng)造條件。教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整改革在精、用、新三個(gè)方面進(jìn)行：

　　1.精，就是在實(shí)驗(yàn)中用精選的理論知識(shí)作指導(dǎo)，在講清實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，以定性分析為主，輔以必要的定量計(jì)算。例如：在PCM實(shí)驗(yàn)中，只要求學(xué)生了解PCM編譯碼器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理，而重點(diǎn)是能定性分析和熟悉它的邏輯功能、電路外引腳的使用，以及掌握怎樣用PCM編譯碼器設(shè)計(jì)一個(gè)脈沖編碼調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，并能在一定信噪比下，其動(dòng)態(tài)范圍滿足CCITT建議的樣板值要求。

　　2.用，教學(xué)注重學(xué)生實(shí)踐中能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，例如：在PCM實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，可以帶領(lǐng)學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)一個(gè)小型程控交換機(jī)系統(tǒng)，使學(xué)生進(jìn)一步熟悉脈沖編碼調(diào)制解調(diào)電路原理，同時(shí)還可學(xué)到程控交換技術(shù)的原理，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，豐富和發(fā)展專業(yè)理論知識(shí)。

　　3.新，通信技術(shù)日新月異，通信系統(tǒng)不斷趨向于數(shù)字化、智能化、大規(guī)模集成化。通信原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)應(yīng)盡可能跟上通信技術(shù)的發(fā)展，引入新的知識(shí)點(diǎn)。例如，我們采用的新型“現(xiàn)代通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”不僅涵蓋了通信原理的主要知識(shí)點(diǎn)，而且引入了新的通信技術(shù)（數(shù)字信號(hào)處理DSP技術(shù)FPGA技術(shù)等），該系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)是：（1）采用軟件無線電技術(shù)的通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中FSK、BOSK、DBPSK調(diào)制解調(diào)器采用同一硬件平臺(tái)（DPS+FPA），易使學(xué)生牢固建立軟件無線電的概念。（2）該系統(tǒng)中用數(shù)字門電路實(shí)現(xiàn)全數(shù)字鎖相環(huán)，通過與模擬鎖相環(huán)各項(xiàng)指標(biāo)比較，使學(xué)生加深數(shù)字鎖相環(huán)的概念、性能指標(biāo)和使用場(chǎng)合。引入新內(nèi)容，有助于突出學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新思想，培養(yǎng)學(xué)生在通信技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域中的創(chuàng)新精神。

　　二、教學(xué)方法改革

　　以前的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要以驗(yàn)證為主，實(shí)驗(yàn)手段較為單調(diào)，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)積極性不高，為此，我們對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行了以下改革：

　�。ㄒ唬�學(xué)生為主體仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)法

　　強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，在以現(xiàn)代通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，增加仿真實(shí)驗(yàn)。因?yàn)榉抡孳浖�可以方便、直觀、形象地構(gòu)建通信系統(tǒng)，提供豐富的部件資源，強(qiáng)大的分析功能，可對(duì)硬件開發(fā)提供方案論證和實(shí)踐指導(dǎo)。仿真實(shí)驗(yàn)主要以學(xué)生自行設(shè)計(jì)為主，學(xué)生可以任意改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)，甚至可以根據(jù)需求改變功能模塊及其連接，進(jìn)行各種環(huán)境下的仿真實(shí)驗(yàn)，可以作為考查學(xué)生動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力的重要手段。

　�。ǘ�）問題探索教學(xué)法

　　在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不但要求學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)教師還設(shè)計(jì)提出思考問題，引導(dǎo)學(xué)生積極討論、分析和提出解決問題的方案，并最終解決問題。例如：在做FSK實(shí)驗(yàn)時(shí)，正常情況下，發(fā)送基帶數(shù)字信號(hào)的速率為500bps，傳號(hào)載波頻率為22KHz，空號(hào)載波頻率為9KHz，這時(shí)可解調(diào)還原發(fā)送的基帶數(shù)字信號(hào)。但傳號(hào)和空號(hào)載波頻率不變時(shí)，發(fā)送基帶數(shù)字信號(hào)的速率改為32Kbps后，會(huì)出現(xiàn)什么情況？讓學(xué)生討論、分析，并經(jīng)過實(shí)驗(yàn)去證明，得出結(jié)論是：發(fā)送基帶數(shù)字信號(hào)的速率大于載波頻率時(shí)，不能正確解調(diào)基帶數(shù)字信號(hào)，解調(diào)端出現(xiàn)亂碼。

　�。ㄈ�）歸納總結(jié)教學(xué)法

　　把實(shí)驗(yàn)中的重要概念、基本原理進(jìn)行歸納總結(jié)，并作出結(jié)論教給學(xué)生，以利學(xué)生掌握和應(yīng)用。例如：在循環(huán)碼編譯碼系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，歸納總結(jié)編碼規(guī)則為三步：1．用xn-k乘以信息多項(xiàng)式m(x)；2．用生成多項(xiàng)式g(x)除xn-km(x)，得到余式r1(x)；3．把余式r1(x)的系數(shù)作為監(jiān)督元附加在m(x)的后面，就得到一個(gè)能被g(x)除盡的發(fā)送碼c(x)。歸納總結(jié)譯碼規(guī)則為三步：1．用接收碼R（x）除以生成多項(xiàng)式g(x)，得到余式r2(x)，當(dāng)r2(x)=0時(shí)，表示接收無錯(cuò)碼，否則有錯(cuò)碼；2．按余式r2(x)通過運(yùn)算得錯(cuò)誤圖樣E（x）；3．從R（x）中減去E（x），可得到已糾正的原發(fā)送碼c(x)。

　　同時(shí)根據(jù)新的教學(xué)大綱要求，結(jié)合新型的“現(xiàn)代通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”，我們改編有自己特色的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，提出了預(yù)習(xí)要求，扼要介紹了實(shí)驗(yàn)儀器及所用芯片工作原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和注意事項(xiàng)，以及實(shí)驗(yàn)討論思考題等。在教材改編時(shí)，注重分析系統(tǒng)電路原理，熟悉實(shí)驗(yàn)過程，重視實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。如在改編FSK調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)時(shí)，其解調(diào)電路給出兩種，一種是鑒頻解調(diào)，另一種是過零解調(diào)，而指導(dǎo)書只對(duì)前一種解調(diào)方法的工作原理進(jìn)行詳細(xì)分析，將后一種解調(diào)方法放在討論和思考上，然后獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)，按“由淺到深，由單元到系統(tǒng)”的原則改編實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生循序漸進(jìn)地完成各項(xiàng)通信原理實(shí)驗(yàn)。

　　三、增設(shè)開放性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

　　開放性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的一條行之有效的途徑，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索能力，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新人才。在老師指導(dǎo)下，學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)，參加具體的課題或項(xiàng)目的研究，學(xué)生通過查找資料，對(duì)所研究開發(fā)系統(tǒng)有一個(gè)較為準(zhǔn)確、簡(jiǎn)潔的描述，并提出自已所開發(fā)的系統(tǒng)功能、性能指標(biāo)及與系統(tǒng)中其它模塊之間的連接關(guān)系、特征、輸入、輸出特性。合作設(shè)計(jì)出初步的設(shè)計(jì)方案，計(jì)算實(shí)驗(yàn)參數(shù)，充分利用仿真軟件對(duì)開發(fā)的系統(tǒng)仿真，根據(jù)仿真結(jié)果畫出PCB電路板圖，然后制作電路板，進(jìn)行元器件的焊接和硬件的調(diào)試以及相應(yīng)軟件的編寫、系統(tǒng)參數(shù)的測(cè)試，使系統(tǒng)功能、性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并能能正常運(yùn)行。增設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)資源，同時(shí)學(xué)生可有更多機(jī)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)掌握科學(xué)研究的方法。

　　四、改革使實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平得到提高

　�。ㄒ唬┙�立了較完整的教學(xué)體系

　　我們?cè)谠�通信原理課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增加了許多新的內(nèi)容，建立了較完整的教學(xué)體系。過去我們只能開出五項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，而現(xiàn)在則能開出二十二項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，和開放性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容覆蓋面較廣，實(shí)驗(yàn)教師可根據(jù)專業(yè)要求和不同層次的學(xué)生布置必做、選做內(nèi)容，使得教學(xué)內(nèi)容更加符合實(shí)際需要。

　�。ǘ�）提高了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量

　　改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，教學(xué)效率和教學(xué)效果大大提高，現(xiàn)在用較少的學(xué)時(shí)就可完成較多實(shí)驗(yàn)。這樣，在基本不增加學(xué)時(shí)的前提下，可增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。由于新型的“現(xiàn)代通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”采用較多新器件與新技術(shù)，不僅使學(xué)生學(xué)到許多新的知識(shí)，而且對(duì)于提高分析和解決問題的能力具有明顯的促進(jìn)作用。另外，該綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊除可單獨(dú)開設(shè)實(shí)驗(yàn)外，同時(shí)每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊可串入到不同的系統(tǒng)中去，構(gòu)成從信號(hào)輸入、編碼、調(diào)制、發(fā)送，到接收、解調(diào)、譯碼輸出等完整的綜合通信系統(tǒng)，系統(tǒng)概念強(qiáng)，使學(xué)生能充分了解各模塊在系統(tǒng)中發(fā)揮的作用和其性能變化對(duì)系統(tǒng)的影響。改革后教學(xué)實(shí)踐證明，能夠提高學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合能力和創(chuàng)新能力。

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