通信原理实验教学的实践与探讨

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摘要：针对通信原理实验课程的特点，从教学内容、教学方法、教学手段和实践教学等方面对通信原理实验课程的教学进行了探索与实践。通过实践，提升了实验效果，提高了学生的创新水平，培养了学生的动手实践能力，为学生从事通信类科研和工作打下了坚实基础。

关键词：通信原理实验；教学改革；教学方法；设计性实验

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）51-0251-02

一、引言

通信原理是信息与通信学科的主要专业基础课，在本科教学中占有举足轻重的地位。该课程内容充实，理论性、实用性、综合性强，概念抽象，覆盖面广，数学公式烦琐，再加上学时减少、授课时间压缩，较大程度上增加了教师教学和学生学习的双重难度[1]。为了提高课程教学质量，改进教学效果，培养和提高学生分析问题与解决困难的能力，我系通信原理课程组成员对该门课程的实验教学进行了不断深入的总结与实践。

二、实验内容的实践

通信原理实验课是电子与信息类专业的专业课程，由于该门课程理论性强，数学公式推导多，实践机会较少，学生学起来感觉抽象、难得要领[2]。因此，通信原理实验课程的改革与调整就显得十分重要。过去，该门课程的实验内容更新慢，实验方法墨守陈规，以验证基础理论为主。要迅速提高学生的动手能力，培养通信类创新人才，通信实验教学的改革势在必行[2]。我系的探测制导与信息对抗专业在10多年的教学经验基础上，组织通信课题组的教师认真讨论，反复钻研，根据学院教学的实际情况和国防类专业的实际特点，由通信实验中心牵头，利用通信原理的教改项目，科研项目为有利基础，设计出新的通信原理实验教学装置，在通信原理实验中增加了设计性、综合性、竞赛性实验内容。这些内容除了传统的基础模块部分实用性强外，还有许多高开发性能的模块组合，完成许多设计性综合实验，这样较大地提高了学生的实际应用和创新能力。实验过程中，还有利用FPGA开发设计平台，按照自己的想法构造和设计出新型实验电路，电路的正确与否可以在实验系统中验证。有些实验内容目前在国内处于技术领先地位，形成自己独特的实验教学体系。在实验方法中推行“循序式，自发式，探索式”的实验教学新框架，摆脱了过去那种“注入式、填鸭式、被动式”的旧模式，实验效果显著。学生做完实验得到满意数据和实验现象时，会激发学习热情和信心。学生每次做实验都保持积极主动的状态，即使遇到困难，他们也会千方百计地想办法去解决问题，形成理论设计验证再理论再设计再验证的良性循环。

三、实验教学方法的探讨

在以往实验教学中，实验的主要目的是验证理论，学生处于被动地位，积极性不高。为此，我们改用了以学生实际情况为主体的教学方法，强调理论与实践相结合，要求学生自己构造和设计实验内容。例如：在做电子与通信原理信号传输实验时，从外加模拟信号的输入、低通滤波、信号放大、A/D变换、数字基带信号的传输、PSK或FSK的调制与解调、接收载波的提取、再生时钟的恢复、信码的再生、眼图的调节与观察、D/A变换、接收模拟信号的滤波与还原输出、发端时钟信号与载波的形成、伪随机码的实现、控制信号的处理等，均要求学生在实验箱上通过若干个信号转接跳线开关，按照不同的要求进行连接，同时还要搞清楚实验箱上各电位器的作用，进行调节，才能完成该项系统涵盖的综合实验[3]。在教学过程中，还定期组织学生交流和总结实验成果，讨论实验现象中出现的新问题，着重培养分析问题和解决问题的能力。另外，我们还增加了现场考核和评判机制，有效地调动了学生的学习主动性[4]。

四、实验教学模式的改进

1.“循序式，自发式，探索式”的实验教学模式。实验内容由易到难，从简到繁，从验证性实验到设计、综合性实验，多个实验教学模式，让学生经历渐进式的认知、实践能力提升的激励过程[5]。把实验的自交给学生，在完成必做的验证性实验基础上，学生可以根据其兴趣方向和动手实践能力，选择我们提供的从基础性到综合、设计性的多层次实验内容；学生还可自行增加实验内容或实验难度，自行设计实验方案，从而激发学生的学习主动性和热情，体现“自发式”的实验教学，实现因材施教。

2.培养学生自主学习、勤于思考和善于解决问题的能力。我们严格要求学生实验前做好实验内容的预习工作，完成预习报告和提出对实验的设想及问题；若检查学生无预习报告，则取消学生该次实验资格，预习后再重新安排实验[6]。课堂上老师讲授实验主要着眼于疑点、难点，新知识、新仪器的使用须知，内容少而精。留出更多的时间给学生独立思考和实际操练，放手让学生独立完成实验，遇到困难时再请教老师做适当的启发与指导。增加独立设计和竞技类的实验教学环节，提高学生的创新能力、科研能力、工程设计和应用能力[7]。引导学生开发设计不同实验方案来完成相同的通信实验目的，并分析其在理论、性能和应用上的区别，寻找和探索通过软件方法和技术手段来完成硬件电路的功能，引导学生通过搭建实验模块来验证各种理论问题，以及进一步解决更多的高技术水平问题（通过实验室开放和科研小组培训提供必要的实验条件）。另外，还组织各种实验、电子技术讲座，组织各种类型的通讯实验技能竞赛，组织参加国家级和省级，校级各类大学生电子通讯类设计竞赛，为学生开发和解决实际技术问题创造更多的条件。

五、实践效果

1.建立一个较完整的实验教学体系。我们在通信原理实验教学中增加了模拟通迅等许多重要内容，建立了较完整的教学体系[9]。过去我们只能开出四个部分12项实验，而现在则能开出多达十大部分36项模拟教学和实验，内容充实，性能宽广，实验人员可根据学生的专业性质和学习目的不同分别布置观察、验证和设计性内容，使得实验教学内容更加符合实际需要。

2.提高了教学效率和教学质量的通信原理实验改革教学，使学生的学习效率和学习成果大幅度提高，现在18个学时就可完成17～20个示教或实验。这样，在不增加学时的前提下，丰富了实验内容。由于综合性实验教学系统采用较多新技术和新器件，不仅使学生接触到许多前沿的知识，而且对于提高分析和解决问题的能力具有明显的促进作用[10]。另外，该综合实验系统构成了从信号输入、编码、调制、发送，到接收、解调、译码输出等较为完整的通信协议，帮助学生完整地建立起通信系统的概念。近几年来的教学实践证明，学生普遍能够达到教学基本要求，学习水平好的学生更有较大的收获和提高。

参考文献：

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[2]丁守成，袁桂慈，杨世州.加强示范中心建设深化实验教学体系改革[J].实验室研究与探索，2009，28（7）：92-94.

[3]许建平，杨绿化，何晓凡，等.深化国家级示范性实验教学中心开放的内涵[J].科技创新导报，2009（18）：149.

[4]赵乘浪，乔闪，曹周俊.基于MATLAB面向课题的通信原理课程实践教学探索[J].实验室科学，2009，（2）：49-51.

[5]善玉华，赵海涛，钱晓晴.农业资源利用专业实验教学中的应用[J].中国科技信息，2007，（4）：216-219.

[6]田克纯，覃远年.《通信原理实验》的教学内容和方法的改革与实践[J].实验技术术与管理，2005，22（8）：99-102.

[7]杨海平，唐修连，陈宪矩.运用综合实验系统改革通信原理实验[J].实验室探索与研究与，1999，（2）：53-54.

[8]董素清.“在思考中”学会创新[J].实验室研究与探索，2007，26（10）：6-7.

[9]邵辉，葛秀坤，赵庆贤，等.启发与讨论式课程教学的探讨[J].江苏工业学院学报：社会科学版，2010，11（1）：106-109.

[10]肖建富，高瞻，李桂新.综合性实验的界定与作用探析[J].实验技术与管理，2008，25（12）：143-145.