《現代通信原理》實驗教學改革探析

摘要：本文以培養學員通信系統分析和設計的能力，為部隊輸送具有實踐能力和創新精神的應用型通信技術人才為培養目標，從教學方法改革、教學內容改革和實驗室環境建設等三方面對《現代通信原理》實驗教學進行了探索分析。

關鍵詞：現代通信原理；教學改革；自主實驗；開放性實驗室

中圖分類號：G642.0？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）45-0047-03

一、引言

《現代通信原理》是信息與通信工程專業的核心基礎課程，是學員將來從事軍隊信息化建設工作的重要知識儲備。在現代信息化作戰模式中，通信作為信息傳遞的重要工具發揮著巨大作用，它是保障軍隊指揮的基本手段，是衡量軍隊戰斗力的要素之一?，F代通信原理課程的主要特點是理論性強、數學公式推導多，在教學過程中，學員普遍反映課堂教學內容抽象、理論性強、難以理解和掌握，而實驗作為一個最簡單有效的途徑，可以達到使通信原理抽象內容具體化的目的?，F代通信原理實驗課程以全面提升學員通信素養為根本，以實驗教學內容和教學方法改革為重點，以培養學員實踐能力、創新能力和一絲不茍的科研作風為核心，依托現代通信原理實驗室建設為保障，體現實驗教學與理論講授的有機融合。

二、教學內容改革

1.充足教學體系，優化課程結構?；趯嶒炏涞膶嶓w實驗，是通信原理實驗的傳統形式。實體實驗課程以信息傳輸為核心，主要學習通信系統主要部件工作原理，重點研究部件各種理論實現的可行性，比較其性能的優劣，但不討論具體實現電路。

實體實驗相比較于抽樣理論知識的學習，更加形象具體，對學員充分理解通信系統各個層面、各部分的結構及工作原理有著重要的作用。實體實驗的具體操作過程是在實際電路上得出實際信號，高度近似實際通信工程測試，因此實體實驗能夠培養學員對實際通信電路及信號的認識，熟悉經典通信電路的設計與組成。另外，實體實驗是對理論知識的具體應用，加快理論知識向應用能力的轉換速度。示波器等通信儀器儀表常作為必備的輔助工具被應用到通信原理實體實驗中，通過實驗可以使學員掌握這類儀器儀表的使用，為在通信系統的分析測試中的應用打好基礎。目前的實體實驗項目中，多以驗證性實驗和綜合類實驗為主，實驗的設計性差，抑制了學員的創新意識、創新能力，實體通信原理實驗箱由于方便觀察波形，多用于調制解調等原理，而編解碼、同步等過程不易體現。另外，實體實驗受實驗地點、實驗時間和實驗設備的限制，不利于開放性實驗教學的開展。仿真實驗的引入，很好地彌補實體實驗的缺陷，極大地提高實驗的設計性和創新性，增長學員學習興趣和熱情，實現通信基礎理論與計算機仿真技術相結合的實踐教學。但是，仿真實驗教學的引入，并不代表要拋棄或減少實體實驗。因為實體實驗得到的是真實的信號波形，是參數設置及多種外界因素共同影響的結果，只有實體實驗才能反映通信原理的實戰性和工程性。

因此，在實際的通信原理實驗教學中，采用基于實驗箱的實體實驗與基于軟件開發平臺的仿真實驗相結合的手段，充實實驗教學體系、優化課程結構，充分利用現有的實驗條件，將多種類型的實驗平臺進行整合，使實驗內容合理配合理論課程的教學。

2.增加實驗學時，合理設定比例。《現代通信原理》實驗為8個學時，《通信原理》實驗為6個學時，要通過短短幾個學時鍛煉學員動手實踐能力，提高通信系統分析設計能力是遠遠不夠的。這就需要增加實驗學時，延長實驗室開放時間以滿足學員的自主實驗要求，同時對實驗室的日常管理維護，實驗室規范制定等方面提出新的要求。依據培養學員通信系統分析能力的基本目標和通信系統設計能力的根本目標，現代通信原理實驗室應以實體實驗項目為基礎，重點建設仿真實驗項目。我室已有的TLS-T301型通信原理實訓平臺可完成實體實驗20項，包括基礎知識實驗、模擬信號數字化實驗、數字基帶傳輸實驗、數字頻帶傳輸實驗、同步技術實驗及綜合設計實驗六大類，開設信道、模擬調制系統、模擬信號數字化、數字頻帶傳輸、數字基帶傳輸、差錯控制編碼、同步原理及擴頻通信原理等基于SystemView平臺的仿真實驗，共計34項。與同水平高等院校實驗室開設的實驗項目相比，我室開設實驗項目數目多、內容豐富。在常用通信理論實驗基礎上，開設新型通信技術實驗，有助于提高學員興趣，擴展視野。

3.配合裝備需要，研討熱門技術。作為軍隊院校課程，現代通信原理的實驗教學內容應適應指揮裝備教學的需要，突出軍味。例如，某型炮兵射擊指揮系統中的有線通信方式采用2FSK和2PSK兩種，通過實驗加強這兩種數字調制方式的理解，有利于后續指揮裝備課程的學習。其次減少過于簡單和應用較少的通信技術類的實驗項目，加強通信技術熱門研究方向類的實驗，例如基于移動通信中應用的主流技術CDMA碼分多址的收發系統設計，基于衛星信道的QAM傳輸系統設計以及基于IEEE802.16d物理層采用的OFDM調制解調系統仿真等。同時對這方面實驗的側重也有利于學校教學水平與科技力量的提高。

三、教學方法改革

1.從按部就班到自主實驗。目前實驗教學多是“一條龍”式的教學模式，從實驗目的、實驗內容到實驗步驟和實驗注意事項都清楚地寫在實驗指導書上，學員只要按照實驗步驟按部就班地在實訓平臺上接線、測試，遇到問題翻一下注意事項就能輕松解決問題。這種教學模式不利于調動學員的主動性和積極性，更談不上培養創新意識了。在現代通信原理的實驗教學改革中，必須逐漸摒棄這種做法，只把“實驗題目”發給學生，從實驗方案的擬定、實驗器材的選取、實驗過程的實現到實驗分析報告的撰寫，全過程都是學員自主完成。這種教學模式才能真正鍛煉學員解決實際問題的能力，開拓視野，真正做到學以致用、教學相長。

2.從“固定”實驗到實戰競賽。利用開放性設計實驗室，吸收學員參加科研和實驗改革，培養學員分析問題的能力、探索能力和創新能力。開放性實驗設計是培養學生創造思維的一條有效途徑，對于求知欲強、實驗興趣濃、動手能力強的學員，教員應鼓勵他們做自己愛好的項目或組成團隊參加具體的課題或項目的研究。利用開放性實驗室，鼓勵學員參加電子設計大賽、機械電子設計大賽等實戰競賽，使學員真正參與實戰較量，通過比賽中的討論交流，不僅可以鍛煉學員的實際操作能力、拓展思路、學習新知識，而且還可以培養創新意識和創新思維，增強集體榮譽感和自信心。

3.從實驗結果到過程分析。在實驗分析總結報告中，大部分學員注重答案的“準確性”，利用課上所學的知識推導出實驗要求的信號波形或數值，否認實驗結果的突發性和多因素性。教員在評定分數時，應該改變根據理論推導得出的“理想狀態”作為標準的模式，轉為注重實驗結論的分析，從注重“是什么”轉變為分析“為什么”的思維方式，將學員課上表現力作為評定的主要依據。學員進行實驗分析時，遇到不明白的問題，可以分組進行討論，或者查閱相關文獻和資料，學習新知識，這樣有助于培養善于思考、主動探索的良好習慣。

4.從完成實驗到問題思考。在完成要求實驗的基礎上，精心設計實驗思考題可以幫助學員對所學知識產生深層次的理解，提高學習興趣。例如，在增量調制實驗中，理論上要求編碼器和譯碼器的時鐘保持一致，譯碼器輸出信號波形才與編碼器輸入模擬信號一致。如果同步改變發碼時鐘和收碼時鐘頻率，對譯碼器輸出波形會有什么影響呢？看到這個問題，學員的回答往往是輸出波形失真，怎樣失真卻不得而解。只有通過實驗，從實驗結果中總結規律才會發現：當收碼時鐘頻率是發碼時鐘頻率的整數倍或因數時，譯碼輸出波形在變化趨勢上與編碼輸入模擬信號是一致的，只是幅度相應的增大或減小，而收碼時鐘頻率遠小于發碼時鐘頻率時，譯碼輸出波形才會產生嚴重失真，這與增量調制的原理有關。通過思考題不僅幫助學員回憶增量調制的編譯碼原理，還激發了學員動手和思考能力，增強解決實際問題的自信心。

四、實驗條件和環境的改善

1.利用現代化教學手段。理論授課的教學手段豐富，多數教室都配備投影儀、計算機、擴音器、網絡等現代化軟硬輔教設施，而專業課實驗室往往是教學手段缺失，教員講解實驗只能通過黑板板書、掛圖等傳統形式進行展示，不利于學員產生生動直觀的印象。在實驗室改革中，應增加現代化的教學輔助設施，利用多媒體教學方便各種實驗原理的示圖、流程展示，有利于對理論知識的復習回顧，給學員留下深刻的印象，加深理解。增加網絡教學使學員在課堂上就可完成仿真實驗報告并上交，方便教員與學員探討交流。為實現網絡實驗教學，需對實驗室配置教學網絡，采用一對多的布局，一方面方便教員檢查學員實驗進展情況，利于學員與教員的交流，另一方面防止學員剽竊他人實驗報告。

2.購置先進儀器設備。實驗設備是實驗教學的重中之重，一流的實驗室必須依托先進的實驗設備和儀器。在教育資金有限的情況下，一種有效的辦法是購置為學科多層次、多方向共享的研究平臺。欲購進的程控交換實驗平臺可以同時滿足本科現代通信原理實驗和研究生通信課程的教學要求，另外該平臺二次開發的功能可為拓展興趣、深入研究的學員提供方便。

3.提升教員整體素質。人才是教育的核心力量，要充分發揮實驗室的效能，就必須有一支學術造詣深、思想穩定的團隊。提高教員的學術水平是提高教學水平的基礎，一條可行之路是吸引教員開展科研開發和教育研究?？蒲泄ぷ鞑粌H能給實驗室建設積累經費，更能調動青年教員的工作積極性，使實驗室建設乃至學科建設進入良性發展階段。

五、結語

現代通信原理實驗教學要突出“以學員為主體”的指導理念，一切從提高學員實踐操作能力、激發學習主動性、培養一絲不茍科研作風的目的出發，采取自主式、啟發式、誘導式和師生共同討論等方式指導學員實驗，充分發掘學員的創新能力，為部隊輸送創新型通信技術人才提供有力支持。

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作者簡介：王文娟（1984-），女，中國人民解放軍軍械工程學院助教。