通信工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)方案的探索

胡之惠

摘 要：根據(jù)通信工程專業(yè)及技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，筆者對(duì)通信工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了探索，搭建了一類綜合實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)，提高了學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，訓(xùn)練了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，增強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)競爭力。

關(guān)鍵詞：通信工程專業(yè)；應(yīng)用型本科；綜合實(shí)驗(yàn)

當(dāng)今世界已步入飛速發(fā)展的信息時(shí)代。通信是現(xiàn)代信息社會(huì)的基礎(chǔ)，是一門技術(shù)科學(xué)，為現(xiàn)代社會(huì)提供先進(jìn)可靠的通信支持；同時(shí)它也是一門基礎(chǔ)科學(xué)，是有關(guān)工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)，幾乎滲透到所有科學(xué)和國民經(jīng)濟(jì)部門。應(yīng)運(yùn)而生的通信工程專業(yè)，是目前各高校的熱門專業(yè)，有廣闊的社會(huì)發(fā)展前景。

我校的通信工程專業(yè)還剛剛起步，要想在強(qiáng)手如林的高校群中占有一席之地，必須突出我校技術(shù)應(yīng)用型本科院校的特色，對(duì)該專業(yè)的課程體系進(jìn)行不斷的探索，特別是實(shí)踐類課程的探索。為適應(yīng)現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，在激烈的就業(yè)競爭中立于不敗之地，學(xué)生必須提高綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。我們秉承加強(qiáng)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合及靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段開展實(shí)踐教學(xué)的理念，嘗試搭建一類綜合實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)，讓學(xué)生經(jīng)過系列專業(yè)課程學(xué)習(xí)后，以4～5人為一組，根據(jù)不同課題內(nèi)容，利用兩周時(shí)間把多門課程知識(shí)綜合起來，融會(huì)貫通，將理論靈活應(yīng)用到實(shí)踐中進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)，從而加深對(duì)知識(shí)的理解，提高動(dòng)手實(shí)踐能力，取得更好的教學(xué)效果，適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)“大專業(yè)、寬口徑”人才的需求。

一、加強(qiáng)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合

淡化理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的界限，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來。

理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)各有側(cè)重，但不是相互獨(dú)立的，而是互相交叉融合的。實(shí)踐教學(xué)不是理論教學(xué)的輔助和補(bǔ)充，而是理論教學(xué)的延伸以及創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。

通信工程專業(yè)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了高等數(shù)學(xué)、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理、信息壓縮技術(shù)等課程，這些看似抽象的課程給學(xué)生的理解帶來了一定困難，如果能找到一個(gè)合適的切入點(diǎn)，讓學(xué)生將抽象的理論學(xué)習(xí)和具體的動(dòng)手實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來，相輔相成，牢固掌握知識(shí)，同時(shí)增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，那么教學(xué)效果就會(huì)事半功倍。為此，筆者設(shè)計(jì)了以下綜合實(shí)驗(yàn)方案。

方案1：語音信號(hào)的采集、濾波、回放

為了鞏固所學(xué)的信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理等課程知識(shí)，使學(xué)生對(duì)聲音信號(hào)的采集、處理、傳輸、顯示和存儲(chǔ)等過程有一個(gè)系統(tǒng)的理解和掌握，筆者精心安排綜合實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容：借助PC機(jī)和Matlab仿真軟件，錄制一段個(gè)人語音信號(hào)，并對(duì)錄制信號(hào)進(jìn)行采樣；畫出采樣后語音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖；給定濾波器的性能指標(biāo)，采用窗函數(shù)法和雙線性變換法設(shè)計(jì)濾波器，并畫出濾波器的頻率響應(yīng)；然后根據(jù)設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)采集的語音信號(hào)進(jìn)行濾波，畫出濾波后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖，并對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變化；回放語音信號(hào)。

方案2：二維DCT變換編碼壓縮和解壓縮

為鞏固所學(xué)的數(shù)字圖像處理、信息壓縮技術(shù)等課程知識(shí)，使學(xué)生對(duì)圖像信號(hào)的采集、處理、顯示、存儲(chǔ)、壓縮、解壓縮等過程有一個(gè)系統(tǒng)的理解和掌握，筆者精心安排綜合實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容：借助PC機(jī)和Matlab仿真軟件，先對(duì)一幅圖像通過二維DCT變換、量化、游程編碼進(jìn)行壓縮；然后通過游程解碼、量化恢復(fù)、二維IDCT變換，進(jìn)行解壓縮；并對(duì)壓縮前后的圖像進(jìn)行對(duì)比，分析圖像的變化及壓縮比和圖像質(zhì)量之間的關(guān)系。

二、靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段開展實(shí)踐教學(xué)

淡化軟件實(shí)驗(yàn)和硬件實(shí)驗(yàn)的界限，充分利用各種手段提高實(shí)踐教學(xué)效率和效果。

信息技術(shù)日新月異，在實(shí)踐教學(xué)中，在條件允許范圍內(nèi)，應(yīng)充分而靈活地應(yīng)用各種最新器件和芯片以及仿真軟件和工具。即根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的條件和課題內(nèi)容的不同，能軟則軟，能硬則硬，或軟硬結(jié)合。比如同樣設(shè)計(jì)一個(gè)電路，可以讓學(xué)生直接在實(shí)驗(yàn)箱上搭建調(diào)試，也可以讓學(xué)生用仿真軟件，在虛擬電子實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境下進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)分析，或者讓學(xué)生先用仿真軟件設(shè)計(jì)電路，然后根據(jù)產(chǎn)生的PCB文件，由線路板刻制機(jī)對(duì)覆銅板進(jìn)行鉆孔、雕刻、割邊，然后焊接元器件，并調(diào)試。

通信工程專業(yè)開設(shè)了電路、模擬電子、數(shù)字電子、通信電子線路、通信原理、電子工藝等課程，這些課程在開展理論教學(xué)的同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑＴ诖嘶A(chǔ)上，要加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，針對(duì)不同內(nèi)容，靈活運(yùn)用合適的仿真軟件或者硬件設(shè)備，進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)，不僅系統(tǒng)掌握和運(yùn)用知識(shí)，并且形成全局觀念，在實(shí)踐中鍛煉創(chuàng)新意識(shí)。為此，筆者設(shè)計(jì)了以下方案。

方案1：PWM基帶信號(hào)產(chǎn)生電路的仿真設(shè)計(jì)

為了鞏固所學(xué)的電路、模擬電子、數(shù)字電子、通信原理等課程的知識(shí)，使學(xué)生對(duì)PWM基帶數(shù)字信號(hào)的產(chǎn)生原理、分析處理等過程有一個(gè)系統(tǒng)的理解和掌握，初步具備仿真設(shè)計(jì)電路、測試分析電路的能力，筆者精心安排綜合實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容：首先，理論分析多諧振蕩器產(chǎn)生PWM基帶數(shù)字信號(hào)的基本原理；接著，用相關(guān)仿真軟件（Orcad、Protel）繪制電路原理圖；然后，進(jìn)行電氣檢查；最后，加入信號(hào)、調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)電路進(jìn)行仿真分析。

方案2：PWM基帶信號(hào)產(chǎn)生電路的PCB實(shí)現(xiàn)

為鞏固所學(xué)的電路、模擬電子、數(shù)字電子、通信原理、電子工藝等課程的知識(shí)，使學(xué)生對(duì)PWM基帶數(shù)字信號(hào)的產(chǎn)生原理、分析處理等過程有一個(gè)系統(tǒng)的掌握和理解，初步具備仿真設(shè)計(jì)電路，同時(shí)借助硬件設(shè)備進(jìn)行PCB實(shí)現(xiàn)的能力，筆者精心安排綜合實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容：首先，理論分析多諧振蕩器產(chǎn)生PWM基帶數(shù)字信號(hào)的基本原理；接著，用Protel軟件仿真設(shè)計(jì)PWM基帶信號(hào)產(chǎn)生電路，并產(chǎn)生PCB文件；然后，根據(jù)PCB文件，利用線路板刻制機(jī)對(duì)覆銅板進(jìn)行鉆孔、雕刻、割邊；最后，選定元器件，并進(jìn)行焊接、調(diào)試。

三、方案總結(jié)

選擇綜合實(shí)驗(yàn)方案的過程，始終貫穿以下原則：

1.實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用性

由于信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理、《信息壓縮技術(shù)》等課程比較抽象，學(xué)生在長時(shí)間的枯燥課堂教學(xué)之后，特別渴望知道：這門課用在哪里？他們的物理概念究竟體現(xiàn)在哪里？針對(duì)學(xué)生的這種心理，在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程中要把握好應(yīng)用性原則，與實(shí)際生產(chǎn)和生活相聯(lián)系，才能滿足學(xué)生的求知欲。

2.實(shí)驗(yàn)的興趣性

興趣是最好的老師，這也是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)很重要的原則。應(yīng)盡量挑選學(xué)生感興趣的內(nèi)容，使設(shè)計(jì)的結(jié)果看得見、摸得著，比如對(duì)自己話音的采集、濾波、回放就這樣的一個(gè)例子。

3.實(shí)驗(yàn)的綜合性

讓學(xué)生能綜合運(yùn)用多門課的內(nèi)容，并融會(huì)貫通，同時(shí)借助一定的軟硬件進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。比如PWM基帶信號(hào)產(chǎn)生電路的PCB實(shí)現(xiàn)這個(gè)方案，就能讓學(xué)生結(jié)合多門課的知識(shí)，從根據(jù)電路性能設(shè)計(jì)原理電路開始，然后利用仿真軟件進(jìn)行仿真分析，最后利用硬件設(shè)備進(jìn)行制板，從而完成一整套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。

四、小結(jié)

筆者對(duì)傳統(tǒng)的單一的課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，逐漸探索并總結(jié)出綜合的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。結(jié)合通信工程專業(yè)的特點(diǎn)、學(xué)生的實(shí)際情況以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的配置情況，合理設(shè)置綜合實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，既聯(lián)系理論，使學(xué)生綜合運(yùn)用多門課程的知識(shí)，又重視實(shí)際，讓學(xué)生帶著興趣進(jìn)行實(shí)踐，并在實(shí)踐中鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，取得了不錯(cuò)的成效。

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