通信原理課程實驗改革方法與實踐

帥捷　王秀清

摘 要：本文通過在通信原理課程中的探索與總結，提出了課程實驗環節改革的一些方法，將實驗按照驗證性、綜合性、創新性分層次進行設置。在實際教學過程中，學生能夠更好地掌握理論知識，同時提高了實踐能力和專業水平。

關鍵詞：通信原理;實驗;創新

通信原理課程是電子信息工程、通信工程等電子信息類專業的一門重要的專業基礎課，是專業主干課程之一，課程以數字通信技術為主，系統深入地介紹了現代通信技術的基本原理。通過本課程的學習，學生能較全面系統地了解和掌握通信系統的基本原理，包括模擬通信系統的基本知識、分析方法和噪聲性能分析，模擬信號數字化技術的基礎理論，數字通信系統的數學模型、誤碼性能分析和差錯控制編碼方法等。較好地掌握課程涉及的知識，能夠為學生后續專業課程學習和從事相關領域工作打下堅實基礎。

實驗環節是課程重要的組成部分，既能夠和理論授課相輔相成，加深學生對知識的理解，同時也與提高創新能力的社會發展需求相一致。學生在大學期間通過鍛煉提高自身的自學能力、實踐能力和創新能力，達到學以致用、理論與實踐相結合，將會對其之后在學術上的深造以及工作中的科研開發起到非常重要的引導和支撐意義。經過不斷探索和總結，結合在通信原理課程中的教學經驗和本校的教學實際，基于在實際教學過程中取得的良好效果，本文提出了一些通信原理課程實驗的改革思路。

一、實驗改革思路

傳統的專業基礎課實驗往往以驗證性實驗為主，即實驗前教師對實驗目的、實驗原理、實驗步驟等問題進行說明，學生按照實驗指導書中固定的步驟進行實驗并記錄數據，實驗內容也基本只針對某個單一的知識點。驗證性實驗的意義在于強化了學生對知識點的理解，通過實際操作將抽象的知識具體化，有著不可替代的重要作用。但與此同時，這種實驗方式過于程式化，有些學生只是機械性地按步驟操作，并未真正理解每個實驗過程與理論知識的對應關系。

因此，我們改善了實驗設置結構，將其分為驗證性、綜合性和創新性實驗三個模塊，驗證性實驗加強學生對基礎概念的理解，綜合性實驗要求學生利用本課程現有的實驗平臺搭建出比較完整的通信系統，創新性實驗則不僅局限于本課程的實驗設備，使用與課程相關的其它課程實驗設備與課內實驗設備互聯互通，建立更為宏觀的系統環境。從強化理論知識、提高實踐能力、拓展設計思維等多個角度提高學生的理論水平和創新能力。

二、實驗項目設置

（一）驗證性實驗部分

驗證性實驗內容針對于具體的課程重難點知識點，實驗步驟的操作性相對較強，有利于幫助學生更好地掌握基礎知識，是實驗環節的重要組成部分。但以往驗證性實驗在實驗項目中占比很高，對學生綜合運用知識的能力鍛煉不足。在改革中我們對其進行了優化精簡，分析了本課程的重難點以及與其它專業課的交叉連接，選取了課程中更具代表性的內容，按照對應知識點適用性廣泛、與前后知識關聯性大、知識難度大等標準，圍繞數字基帶傳輸、數字帶通傳輸中的調制和解調過程等三個知識點設置了三個驗證性實驗。通過實驗過程，學生加深了對理論課中對應知識的理解，熟悉了實驗箱各功能模塊、示波器等實驗設備的使用方法，更重要的是，為后續需要將課程內知識綜合應用的設計性實驗做好了基礎知識儲備。

（二）綜合性實驗部分

本課程實驗使用的實驗平臺是模塊化的實驗箱，在實驗箱底板上安插了可更換的功能模塊，包括DDS信號源、PCM編譯碼、數字調制、數字解調、信道編譯碼、時鐘同步等模塊，各模塊可根據實驗內容靈活更換，這就為綜合性實驗的開展提供了有利條件。

在此部分設置了兩個實驗項目，分別是PCM傳輸系統和包括增量調制編譯碼、漢明編譯碼和PSK調制解調等過程的單工通信系統實驗，在實驗指導書中并未向學生提供具體的實驗步驟，只給出了需要搭建的系統框圖。實驗之前，學生首先需要理解框圖中各部分的作用，這就需要學生掌握課上所講的相關理論知識以及系統各部分之間關系，建立完整的系統結構;之后，學生要分析實驗箱各模塊的連接方法，這就需要熟練掌握實驗平臺中各模塊的作用、各個鉚孔的定義及撥碼開關的設置方法等。這也從另一方面考察了學生對之前驗證性實驗的掌握情況，同時向學生提供實驗箱手冊以供查閱，學生可以對實驗箱內部電路結構進行了解。在設計完成實驗以及查閱資料的過程中，既加深了學生對課程知識的理解和靈活應用，提高了學生自主學習的能力，同時也拓展了課程以外的知識領域。

（三）創新性實驗部分

除了使用本課程對應的實驗平臺，在實驗過程中還設置了一個將通信原理實驗箱和物聯網實驗開發系統互聯的融合型創新實驗。信號源產生的信號首先在通信原理實驗平臺中完成模擬信號數字化、調制、編碼等基礎過程，再將其輸入到物聯網實驗平臺，觀察信號在其中的應用。

通信原理課程中的知識通常理論性較強、比較抽象、難度大，學生即使能較好地掌握理論知識，但對其在實際系統中的應用卻一知半解。而將在日常生活中應用越來越廣泛的物聯網技術，如RFID射頻識別、無線信號收發等，與經典理論技術結合應用，將抽象的知識與具體的應用相融合，能夠幫助學生更為具體地理解專業技術知識，拓展學生的專業視野。

三、實驗改革效果

通過改革，實驗內容的設置不再是彼此獨立的橫向關系，而是從簡到繁， 由易到難多層次設置， 讓學生經歷了漸進式的認知，體驗到了實踐能力培養的全過程。在幫助學生掌握知識的同時，為其提供了充分的學習空間，激發了學生的學習興趣和學習積極性，培養了學生的團隊協作意識。

在綜合性和創新性實驗部分中，實驗方案更加靈活，學生可按不同的路徑實現相同的系統結果。在此過程中，學生需要深入了解實驗平臺的原理結構，可對不同方案進行理論和性能上的對比，探索除了課程實驗所要達到的目的之外更深層次的問題。學生可以在此過程中增加知識儲備，培養更好的專業思維習慣，可以為參加各級設計競賽、畢業設計做好鋪墊，更重要的是建立了更為科學系統的專業視角。

課程實驗改革是提高學生創新意識和實踐能力的重要途徑，能夠使知識傳授、能力培養和素質拓展融為一體，同時也是積極配合教育部推進新工科建設的重要方式之一。本文是在通信原理課程教學過程中總結得到的實驗改革方案，在實際授課過程中收效良好，今后也將不斷完善，并將好的思路推廣到專業更多的領域當中。

參考文獻

[1] 樊昌信，曹麗娜.通信原理（第7版）[M].北京：國防工業出版社，2019（3）.

[2] 查長軍，譚敏.《通信原理》實驗教學改革與實踐[J].中國科技信息，2013.（4）：197.

[3] 田克純，覃遠年.《通信原理實驗》的教學內容和方法的改革與實踐[J].實驗技術管理，2005（8）：99-102.

[4] 許正榮，賈賢龍，李陽，等.通信原理實驗教學改革與實踐[J].實驗技術與管理，2013，30（4）：171-174.