通信工程專業(yè)實驗實踐教學(xué)研究與改革

孔天宇

摘 要：根據(jù)目前通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問題，指出實驗實踐教學(xué)是影響通信工程人才培養(yǎng)的關(guān)鍵因素，提出對通信工程專業(yè)實驗實踐教學(xué)的改革與實踐。

關(guān)鍵詞：通信工程專業(yè);實驗實踐教學(xué);改革

一、通信工程專業(yè)的人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀

縱觀國內(nèi)外高校，有關(guān)通信工程專業(yè)的人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀和存在的問題主要體現(xiàn)在下面幾點。

1.通信與信息技術(shù)日新月異。高等學(xué)校正面臨著“教什么，如何教;學(xué)什么，如何學(xué)”的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，人才的培養(yǎng)模式正在由知識型向能力素質(zhì)型轉(zhuǎn)變。

2.通信工程專業(yè)的教學(xué)現(xiàn)在還是停留在原來20世紀(jì)90年的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)理念上：以教師為主體、以書本為中心進(jìn)行傳授知識，沒有一個系統(tǒng)的、全局的、結(jié)構(gòu)合理的、開放式及動態(tài)自適應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容體系和教學(xué)模式來適應(yīng)以學(xué)生為主體、以開發(fā)學(xué)生智力和能力為中心的開放型現(xiàn)代教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式。傳統(tǒng)教學(xué)模式試圖把教學(xué)變成一種“模具”，將學(xué)生塑造成由同一副模具澆鑄的產(chǎn)物。這不僅會影響學(xué)生個性的發(fā)展，而且在某種程度上會壓抑學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，尤其是會限制學(xué)生創(chuàng)造性思維的活動空間。當(dāng)人類步入21世紀(jì)的網(wǎng)絡(luò)時代，社會需要大量的創(chuàng)新人才。這就迫切需要新的教學(xué)形式和手段來突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式。

二、實驗實踐教學(xué)——影響通信工程專業(yè)的人才培養(yǎng)的關(guān)鍵因素

在通信技術(shù)飛速發(fā)展的今天，要求通信技術(shù)人員必須具有良好的理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗。因此為了培養(yǎng)合格的通信專業(yè)學(xué)生，除了要講授最新的理論知識外，還要通過大量的專業(yè)實驗讓學(xué)生理解、驗證理論知識，了解其應(yīng)用。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，對一些實驗儀器的工作原理，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及外形、功能、注意事項等很難在短時間內(nèi)向?qū)W生交待清楚，如果學(xué)生實驗中操作不當(dāng)會造成儀器的損壞。而且，在通信工程專業(yè)相當(dāng)多課程的實驗環(huán)節(jié)所需要的實驗設(shè)備比較昂貴，特別是有關(guān)“場”的課程，比如再談“射頻電路”的實驗教學(xué)，一般來說射頻分成三大領(lǐng)域—阻抗、頻率、功率，彼此之間又互有關(guān)聯(lián)，測量設(shè)備則包括了網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜分析儀，高帶寬的功率計、頻率計、掃頻源等等，建一個射頻實驗室需要幾百萬甚至上千萬的投資，測量設(shè)備的昂貴制約了實驗室設(shè)備的采購，而各設(shè)備復(fù)雜的操作也讓有限的課時無法有效地進(jìn)入實驗，加上學(xué)生無心的破壞，均讓建設(shè)實驗室的老師望之卻步！所以，縱觀通信專業(yè)實驗、實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)發(fā)展趨勢，存在三大矛盾：電子信息技術(shù)的快速發(fā)展與電子實踐教學(xué)落后的矛盾;創(chuàng)新實踐能力的高要求與傳統(tǒng)實踐教學(xué)落后的矛盾;教學(xué)多元化要求與實踐教學(xué)資源不足的矛盾。實踐教學(xué)對國家、對學(xué)生的重要性怎么強調(diào)都不過分。理論教學(xué)是對知識的傳授，實驗教學(xué)對學(xué)生進(jìn)行技術(shù)的傳授，而實習(xí)環(huán)節(jié)就是對學(xué)生能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新實踐能力和第一職業(yè)能力。

三、實驗實踐教學(xué)改革——建立有鮮明特色的創(chuàng)新實驗、實踐教學(xué)體系

不斷完善實踐教學(xué)體系，深化實驗教學(xué)改革，大量開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗。通信工程專業(yè)要在教學(xué)計劃中構(gòu)建完整的工程設(shè)計訓(xùn)練體系。要加強課程設(shè)計、實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計（論文）等環(huán)節(jié)的管理和實施，把工程化教育和學(xué)生實踐能力、應(yīng)用能力的培養(yǎng)落到實處。

1.變革傳統(tǒng)實驗教學(xué)簡單模式，構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真實驗系統(tǒng)。通信專業(yè)實驗室建設(shè)普遍存在設(shè)備采購昂貴、投資巨大，實驗室設(shè)備操作復(fù)雜等問題，制約了通信專業(yè)實驗室的建設(shè)。為了解決上述的制約實踐環(huán)節(jié)教學(xué)的三大矛盾，我們可以借鑒國內(nèi)外部分高校的虛擬實驗室制作方案，以某些重點課程為突破口，逐步構(gòu)建通信專業(yè)的虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真實驗系統(tǒng)。

我們以通信專業(yè)主干課程《高頻電子線路》相配套的高頻電子線路實驗的虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真實驗系統(tǒng)為例，闡述這方面的構(gòu)想。由于高頻電子線路課程是通信工程的專業(yè)基礎(chǔ)課，是其它后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)，是通信工程專業(yè)方向的主干課程，因此高頻電子線路實驗教學(xué)的虛擬化和網(wǎng)絡(luò)化具有非常重要的意義。我們以高頻電子線路實驗教學(xué)為突破口，希望能夠為傳統(tǒng)實驗教學(xué)的改革作出一些貢獻(xiàn)。

高頻電子線路實驗的虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真實驗系統(tǒng)實質(zhì)就是建立高頻電子線路仿真實驗教學(xué)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)。分別按照實驗過程的模擬演示、數(shù)字化實驗儀器的建設(shè)、實驗的互動仿真、實驗的實時仿真等四個大的方向建立。

（1）實驗的模擬演示方向。現(xiàn)有的實驗教學(xué)課件非常少，如果我們以高頻電子線路為突破點把理科的實驗過程一一做成模擬演示，力求對課堂和實驗教學(xué)產(chǎn)生較大的幫助，取得更好的教學(xué)效果。

（2）數(shù)字化實驗儀器的建設(shè)。實驗儀器是傳統(tǒng)實驗的必備條件，學(xué)校為此投入了大量的資金但還是不能滿足需要;同時儀器的維修和保養(yǎng)也是個問題。如果把實驗儀器逐步數(shù)字化不但能滿足網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的需要，還可以緩解學(xué)校對于儀器設(shè)備投入的資金壓力，可以實現(xiàn)儀器的共享，同時還可以向其它院校發(fā)布銷售。

（3）實驗的互動仿真。實驗最強調(diào)動手能力，實驗的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化后如何體現(xiàn)動手能力確實是個問題，只有充分發(fā)揮實驗的互動仿真才能解決此問題。可以采取動畫互動和實驗仿真軟件互動的方法解決此問題。

（4）實驗的實時仿真。國外對實驗仿真軟件的開發(fā)已經(jīng)進(jìn)行了多年，而國內(nèi)對這方面的研究相對較少。國內(nèi)大多采用購買國外產(chǎn)品的形式完成實驗，但這些軟件的價格非常高，所以我們應(yīng)該發(fā)揮我國的軟件資源優(yōu)勢自主開發(fā)相關(guān)軟件來解決此問題。

虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真實驗系統(tǒng)目標(biāo)是改革實驗教學(xué)的簡單模式，激發(fā)學(xué)生興趣，增強學(xué)生對專業(yè)課程的深度了解，采用實時顯示結(jié)果和動畫模擬，參數(shù)修改等手段，并且給出錯誤提示，增強了學(xué)生回答未知問題的能力。本實驗系統(tǒng)采用可虛擬現(xiàn)實的科學(xué)理念，免去巨額的實驗設(shè)備投資，當(dāng)然不會存在學(xué)生損壞實驗儀器的問題。

2.建立網(wǎng)上自助教學(xué)系統(tǒng)。為了解決教學(xué)多元化要求與實踐教學(xué)資源不足的矛盾，適應(yīng)目前的教學(xué)要求個性化發(fā)展和激發(fā)式教學(xué)的需要，我們可以引入網(wǎng)上自助教學(xué)的概念，逐步建立網(wǎng)上自助教學(xué)系統(tǒng)。 “自助”即學(xué)生學(xué)習(xí)的自助，它不再依賴于非學(xué)生自身的學(xué)習(xí)壓力，而是激發(fā)學(xué)生本身對學(xué)習(xí)過程中的問題的探索和興趣愛好，讓學(xué)生主動地到網(wǎng)絡(luò)上尋找實例進(jìn)行比較并尋求解決，舉例來說，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己在課程設(shè)計中遇到了問題，最好的方法莫過于與同類設(shè)計進(jìn)行比較，引導(dǎo)學(xué)生利用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)勢，通過網(wǎng)絡(luò)搜索來解決問題，提高自我解決問題的能力。同樣地，“自助”也是教師的教學(xué)自助，它為教師在課堂以外的場所對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)提供了可能，幫助教師通過學(xué)生的實際作品發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中值得注意的問題，也引出新的教學(xué)目標(biāo)和方向。最有效的方法是鼓勵每位任課老師建立個人網(wǎng)站，對自身任教的每門課程建立課程網(wǎng)頁，最終建立網(wǎng)上自助教學(xué)系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)的資源和優(yōu)勢進(jìn)行互動式教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

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