通信原理實驗改革探究

摘要本文在教學改革實踐的基礎上，對通信原理實驗進行了教學改革探究。旨在更好地配合理論教學，加強學生對通信原理基本理論知識的掌握，培養學生的再學習能力、創新意識和動手能力。本文從通信原理實驗課的特點出發，在實驗內容、實驗平臺、實驗教學和實驗管理四個方面制定了系統的教學改革方案并進行了嘗試，取得了良好的教學效果。

中圖分類號:G420文獻標識碼:A

創新能力社會經濟的飛速發展要求當代大學生具備更高的知識掌握和運用能力，為更好的適應社會和工作需求，他們必須練就自學習能力、創新能力、實踐動手能力和科研開發能力，對知識做到學以致用，會學會用。實驗是對學生的再學習能力和實踐動手能力培養的最有效手段之一，在輔助教學中起著至關重要的作用，因此對實驗進行教學改革是各高校教學改革的當務之急。本人憑借多年的理論和實驗教學經驗，結合本校理論和實驗教學現狀，不斷探索研究，提出了一系列的實驗教學改革方案并將之應用于實際教學過程中取得了良好的教學效果。現將改革重點總結如下，希望能對同行有所幫助。

1 實驗內容改革

以前我們的通信原理實驗主要是驗證性實驗，驗證性實驗能加深學生對理論知識的理解，但對動手開發能力的培養卻遠遠不夠。因此我們將實驗課程內容調整為驗證性、綜合性和設計性實驗三部分。并逐漸增加綜合性、設計性實驗的比重。

驗證性實驗是實驗教學中不可缺少的部分， 是學生理解、鞏固、掌握理論知識的必要手段，我們挑選有代表性的實驗去做，一方面強化了理論知識，另一方面為后續的綜合性、設計性實驗做出鋪墊，打下基礎。同時必須保證驗證性實驗與理論課教學的同步性。

綜合性實驗旨在培養學生系統的概念，必須按實驗內容的內在聯系進行設計，培養學生的綜合實踐能力。我們的方案是由教師提供綜合性實驗涉及的相關資料，然后由學生根據資料寫出完整的實驗方案，由教師提供相應實驗模塊的電路原理圖，學生在讀懂電路圖的基礎上，畫出相應的電路方框圖，并標出具體的測試點，完成整個實驗內容的設計。這樣有助于學生系統理解整個實驗，還可以通過改變系統參數，測試其對系統性能的影響。

2 實驗平臺改革

以前我們的實驗平臺主要是通信原理實驗箱，實驗箱比較適合于驗證性實驗，有利于學生深入理解通信原理的基本理論知識。但用來操作設計性和綜合性實驗卻有捉襟見肘之感，靈活性和可操作性不強。隨著實驗內容的改革我們又增加了System View平臺、MATLAB仿真平臺和EDA設計平臺。

System View是美國ELANIX公司推出的，基于Windows環境下運行的用于系統仿真分析的可視化軟件工具，它使用功能模塊描述程序。利用System View可以構造各種復雜的模擬、數字、數模混合系統并以時域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統的仿真分析結果。對學生深入了解硬件系統的具體實現很有幫助。EDA技術是以計算機為工具，借助EDA軟件平臺，用硬件描述語言完成設計文件，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優化、布局、布線和仿真。

EDA實驗平臺一方面可以簡化電路，學生用硬件描述語言代替實際連線，可以在一個可編程邏輯器件上實現多種不同的實驗內容，做到舉一反三;另一方面學生要充分學習實驗理論以便能夠自己編寫程序，這大大改變了以前實驗中學生只知按照實驗步驟連線來完成測試內容，而根本不追求理解掌握實驗原理的誤區。這一平臺能夠大大調動學生的主觀能動性，提高學生的實驗興趣和實驗態度。

MATLAB是美國Math Works公司出品的商業數學軟件，用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境。MATLAB用于通信原理實驗中，通過數學函數實現實驗內容，可使學生從數學的角度深入了解通信原理的具體實現，與課堂上理論知識的數學推導直接掛鉤，強化記憶。還可以通過改變參數多角度分析實驗結果進行仿真，對學生綜合能力提高很有幫助。其難點在于學生要充分學習MATLAB的應用，自己動手編寫模塊文件，這對初學者提出了更高的要求。

綜上所述，我們的實驗策略是驗證性實驗采用傳統實驗箱結合MATLAB仿真，MATLAB具有出色的圖形處理功能，比較直觀，而實驗箱可以把通信原理知識的理論和實際應用很好結合;設計性實驗采用EDA技術結合MATLAB工具，MATLAB平臺側重通信模塊功能的數學實現，而EDA平臺強調通信模塊功能的硬件和軟件實現，二者結合可以使學生對實驗內容有全方位的把握;綜合性實驗采用多種平臺相結合，由學生根據自身狀況自行取舍，因材施教，充分發揮學生的主觀能動性。

3 實驗教學方法改革

為了融多種實驗平臺于實驗教學中，我們對傳統的實驗教學方法也進行了相應的改革。

驗證性實驗的教學方法是實驗箱操作與軟件仿真相結合，驗證性實驗較為簡單，主要依靠實驗箱上已給模塊連線操作，借助數字示波器觀測分析實驗波形。已有固定實驗模塊主要是模擬現實應用，測得波形大多存在延時和失真，對于理論學習不夠扎實的學生，往往不能觀測和識別正確的波形，更談不上做出詳細準確的實驗分析結果。因此，可以借助MATLAB繪制波形，有利于學生把握實驗結果，從而提高實驗的整體效果。

設計性實驗的教學方法是模塊仿真和EDA技術相結合。DSP技術和EDA技術是目前實際通信產品開發的兩種主要技術，前者對普通大學生來說要求較高、難度較大，因此建議采用EDA平臺。這種教學方法，可以使學生了解掌握實際工程的設計方法，為今后更好的學習和工作奠定基礎。綜合性實驗的教學方法是學生自選平臺，靈活施教。對于大型通信系統的模擬仿真和設計建議學生采用System View軟件實現，對較簡單的通信系統，建議學生采取MATLAB仿真結合EDA設計。具體實施由學生根據自己對平臺的熟練程度自己選擇。綜合性實驗大多費時費力，為此我們對實驗室實行開放式管理，以方便學生自由安排時間完成實驗。

4 實驗管理方式改革

為了更好的對通信原理實驗進行數字化、網絡化管理，我們一改傳統的實驗管理方式，嘗試采用由我們實驗教學小組自己開發的通信原理實驗信息管理系統。

學生可以通過實驗信息管理系統進行實驗預習、預約，還可根據實驗要求和自己的興趣來選擇實驗項目，使學生在實驗進行之前，對實驗有了較全面的了解，掌握了主動權。完成實驗后，學生可以通過網絡上交電子實驗報告，查詢實驗成績。

實驗室管理人員可以對實驗教學進行宏觀調控，更合理地安排實驗時間、實驗場地、實驗設備及輔導教師，提高了實驗中心的運行效率。實驗輔導教師能夠及時獲得學生實驗預習和預約結果，據此安排必要的實驗準備工作并能更有針對性地進行實驗指導和成績管理。學生和老師之間的有機互動，使實驗的運行機制更科學合理，使學生更了解自己的操作對象，更好地發揮主觀能動性。

5 結束語

經過一段時間的嘗試，我們的通信原理實驗教學改革已經初見成果，我們一改以往以教為主、以驗證性實驗為主的教學模式為以學為主、以設計性實驗為主的教學模式，一方面使學生能夠更加充分的理解和掌握通信原理的基本概念、理論、方法，另一方面也能夠對學生的實踐動手能力、科研開發能力和常用硬軟件的熟練運用能力進行充分的鍛煉。這種改革使學生的學習興趣明顯增強，動手能力明顯提高，得到了學生的一致好評。

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