關(guān)于通信類專業(yè)實驗教學(xué)的研究

李愛濤，孫桂萍，徐 俊

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，山東青島266109)

為了提高我校通信類專業(yè)的實驗教學(xué)水平，我們進行了一系列研究探討，本文將對這方面取得的成果一介紹。

1 實驗教學(xué)存在的問題

通信類專業(yè)是我校的新設(shè)置專業(yè)，實驗教學(xué)水平有限。在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段以及實驗儀器和設(shè)備的配置等方面，都存在著一些急待解決的問題:①設(shè)計性和綜合性實驗較少;②學(xué)生只能按著規(guī)定的要求完成實驗;③實驗教學(xué)沒有獨立的考核制度;④實驗室按專業(yè)課程分為若干實驗室，不能將這些課程之間的關(guān)聯(lián)性體現(xiàn)在實驗過程中，更無法實現(xiàn)綜合性實驗項目［1];

2 實驗教學(xué)培養(yǎng)方案

我們重新設(shè)置了通信類專業(yè)實驗教學(xué)培養(yǎng)方案，將實驗分成三部分;課程內(nèi)實驗、綜合實驗和學(xué)生自主設(shè)計實驗。

1)課程內(nèi)實驗

這種實驗主要是設(shè)計一些與本門課程的理論知識相匹配的驗證性實驗，如“通信原理”課程中振幅調(diào)制(AM)和頻率調(diào)制(FM)的實現(xiàn)原理和波形對比，“程控交換原理”課程中的用戶電路的功能實現(xiàn)和信令信號的產(chǎn)生和觀測。

2)綜合實驗?zāi)K

(1)信息采集和處理模塊—其實驗內(nèi)容包括在通信系統(tǒng)的發(fā)送端如何采集信號源發(fā)出的圖像、聲音、文字和視頻等信息，在接收端如何接收從各種信道上傳輸過來的電磁波、光信號和電信號等信號;并將采集到的信號轉(zhuǎn)換為合適的電信號;并對此電信號進行去噪和放大等處理。

(2)信息調(diào)制和解調(diào)模塊—其設(shè)計思路主要是對同一個信號采用各種調(diào)制解調(diào)技術(shù)進行處理，使學(xué)生可以從頻譜利用率、誤碼率、對信道特性變化的敏感度和實現(xiàn)的難易程度等各個方面更好地理解和掌握各種調(diào)制解調(diào)技術(shù)。比如在“移動通信”課程中介紹了FSK、MSK和GMSK等幾種頻率調(diào)制技術(shù)，學(xué)生可以通過實驗將同一個信號進行以上幾種調(diào)制，分析其主要技術(shù)指標，得到適用于移動通信對調(diào)制技術(shù)。

(3)信息的傳輸模塊—實驗主要是從兩方面進行對比:一是經(jīng)過同一種信道編碼的信號使用各種信道傳輸;二是經(jīng)過各種信道編碼的信號使用同一種信道傳輸。通過對傳信率、編譯碼難易程度和誤碼率等指標的分析，使學(xué)生進一步掌握各種信道編譯碼技術(shù)的特性。

(4)信息的交換模塊—實驗主要是使用電路交換、分組交換、ATM交換和IP交換等各種交換技術(shù)來交換信息，并從電路利用率、帶寬的分配、傳送質(zhì)量、可靠性和實時性等方面進行觀測和分析。此外，還包括交換機的數(shù)據(jù)配置，結(jié)合用戶需求有效地建立各種中繼等實驗。

(5)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)實驗?zāi)K—通過以上幾個模塊的實驗，學(xué)生對給定的通信系統(tǒng)采用何種信息采集方法、調(diào)制解調(diào)技術(shù)、信道編碼技術(shù)和交換技術(shù)有了較為系統(tǒng)的認知。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生有能力將各個部分整合在一起實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)實驗。甚至可以組建移動通信網(wǎng)、電話通信網(wǎng)等各種小型的通信網(wǎng)絡(luò)。我們可根據(jù)基帶信號的形式、高頻載波的頻率、調(diào)制方式的選取和接收發(fā)射天線的的設(shè)計以及接收方式的選擇組建成不同的無線電通信系統(tǒng)。本部分實驗可以使學(xué)生從組網(wǎng)高度上更加直觀和深刻地認識通信系統(tǒng)。

3)自主設(shè)計實驗

這種實驗根據(jù)每個學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和興趣開設(shè)的以選修為形式的實驗。這部分實驗從實驗內(nèi)容的選定到實驗方案的設(shè)計，再到實驗方案的可行性論證及實施，以及實驗結(jié)果的分析，全部由學(xué)生自主完成。

3 實驗教學(xué)方法改革

1)教學(xué)模式改革

實驗?zāi)Ｊ睫D(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體，教師為輔導(dǎo)的教學(xué)模式［2]。采用啟發(fā)式教學(xué)，讓學(xué)生直接主動地參與到實驗方案制定、實驗步驟設(shè)計和實驗準備的工作中。

2)虛擬設(shè)備和仿真軟件結(jié)合

我們在計算機上安裝相應(yīng)的虛擬設(shè)備軟件，就可以實現(xiàn)設(shè)備的功能。例如利用Matlab等仿真軟件，可以對通信系統(tǒng)進行仿真實驗。像前面所介紹的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)實驗—無線電通信系統(tǒng)，如果用硬件來實現(xiàn)的話，除了完成系統(tǒng)的設(shè)計需要購置各種電子元器件進行試驗。如果改用Matlb進行仿真，就可以通過修改程序來完善設(shè)計，實現(xiàn)多種通信系統(tǒng)。

3)實驗考核標準改革

我們特制定了一套相對完善的實驗考核標準。課程內(nèi)實驗成績占總成績的10%，其中實驗實施和實驗報告各占實驗成績的50%。綜合實驗是考核由五部分組成:10%考勤、10%實驗準備、30%實驗實施、30%實驗結(jié)果分析及20%的實驗報告。自主設(shè)計實驗考核也下五部分組成:10%考勤，40%實驗設(shè)計，30%實驗實施，10%實驗結(jié)果分析和10%實驗報告。

4 結(jié)語

我校通信類專業(yè)三步實驗教學(xué)方案正在逐步實施，教學(xué)方法改革正在積極推行，實驗教學(xué)考核標準也正在配合使用。這些措施給學(xué)生帶來了較大的學(xué)習(xí)壓力，而其實踐能力和設(shè)計能力卻有了較大提高。

［1] 黃紅兵、侯利娟.高校通信工程專業(yè)實驗教學(xué)模式的研究.秦皇島:教學(xué)研究.2006(4)

［2] 宋依青、朱宇光、徐強.通信專業(yè)實驗教學(xué)改革與實驗室建設(shè)的新思路［J] .常州:常州工學(xué)院學(xué)報.2007(4)

［3] 梅艷、黃德昌.Matlab在通信工程專業(yè)中的應(yīng)用.合肥:科技文匯.2009(16)