通信原理实验课程教学

点赞:5423 浏览:20443 近期更新时间:2024-03-01 作者:网友分享原创网站原创

【摘 要】实验课程教学作为通信原理的一门重要课程,主要是为了让学生对通信系统建立系统性概念,加深对通信基本理论的认知.本文主要针对通信实验教学现状,提出一些改进思路及实验课程教学模式.

【关 键 词】通信原理;实验课程;改进思路;教学模式

通信原理是通信工程专业一门很重要的基础课,它跟高等数学、概率论与随机过程、线性代数、信号与系统及数字电子技术等前续课程关系紧密,同时对移动通信、光纤通信和现代交换技术等后续专业课程有重要影响.知识点丰富,原理、概念抽象,理论性强,对数学知识要求高是本课程的特点,教师觉得难教,学生感到难学,这是师生常常面临的困惑.为提高通信原理课程的教学质量,改善教学效果,从各方面增强学生在通信方面的综合素养,可以在教学过程中进行改革,着重加强实验课程教学.

一、通信原理实验课程教学的重要性

通信原理是通信工程专业的主干课程,而实验课程教学主要是配合“通信原理”课程而开设.通过课程和实验教学让学生掌握编译码及ASK、FSK、PSK的调制解调的原理和实验方法.使学生掌握通信方面常用的测试仪器的使用,提高在将来工作中实际动手操作的能力.通过实验来提高学生对通信理论认识,加深对通信基本原理的理解、掌握各种传输方式的基本原理和方法,理解各种传输方式的实现方法.通过实验手段,使学生进一步理解课堂理论知识,培养学生初步掌握通信原理实验的技能;验证所学理论,巩固所学知识,启发创新思维;对学生进行实验研究的基本训练,培养综合能力.

二、通信原理实验教学现状

纵观国内许多院校通信工程专业的实验教学模式,从教学内容、方法、手段到实验仪器与设备的配置等方面,都不同程度地存在一些问题.

(1)实验教学内容主要是按照理论教学安排一些验证性实验,缺乏综合性和创新性实验.

(2)实验教学受课时限制,学生只能被动地按教师的指导进行实验,这就限制了学生主观能动性的发挥.

(3)由于资金限制,许多设备无法购进,一般都是采用实验箱及其它测试仪器完成实验教学,实验项目由生产厂家预先设定,实验方法单一,缺乏灵活性,不利于培养学?.

(4)专业实验室一般都按专业理论课程分成通信原理实验室、程控交换实验室、移动通信实验室、光纤通信与传输实验室等,结果使实验教学局限在某课程范围内,削弱了各学科问的关联性,不利于学生从系统和网络的层面上掌握通信技术.

三、通信原理实验教学改进的基本思路

通信原理实验的学时数多为12~24学时,实验时间是在课堂教的相关内容结束以后交叉进行,能够进行8个验证性实验和1个综合性实验,典型的实验内容为PAM调制与解调、PCM调制与解调、FSK调制等项目,由通信原理实验箱实现.

其实验箱采用模块化的结构,单次实验中学生只能使用其中某一部分,还不能模拟设计一个接近真实的通信系统,学生的实验侧重在数字技术,对一些常用的模拟技术并不涉及,这跟现在的通信原理教学大纲不是很相符,也欠缺对学生的综合设计能力的训练.在实验过程中,学生按照该实验箱配套的实验指导书规定的步骤,可以完成一系列通信原理实验.由于众所周知的原因,验证性实验的主要缺点是扩展性、操作性不强,学生除了按照事先规定好的步骤完成实验外,并不能根据实验原理实现额外的操作,只能被动地实验,其结果是完成实验以后,学生可能记录了大量的实验数据和波形,但是对这些数据的产生原理和目的,却没有一个深入的理解,实验效果也就无从谈起.


针对上述问题,在不额外购置新实验设备的情况下,较好的作法是深入挖掘原有实验箱的潜力,结合通信原理课程的特色,对实验箱进行改进.例如,实验箱原有的各种载波信号都是固定不变的,而这些载波信号是由高频振荡电路生成并引入各个模块,于是可以将原有的高频振荡电路中的电容由固定电容替换成可变电容,以此来获取各种不同的载波信号,学生可以自己改变可变电容的值,获得各种欠调节或过调节信号,经过与理想调制信号相比较,能够有一个更加深入的实验效果.

四、实验平台的选择

基于“通信原理”课程的特点以及实验设计的目的,实验平台的选择是至关重要的.到目前为止,应用在通信原理实验当中的平台主要有通信原理实验箱、SystemView平台、MATLAB仿真平台以及EDA设计平台.在操作不同类型的通信原理实验过程中,这些平台各有优缺点.

实验箱平台一直是通信原理实验使用的传统教学方式,这种平台对验证性实验比较适用,有利于加深通信原理单个知识点的理解.但是对设计性和综合设计性的实验项目来说,这种平台缺少了灵活性.另外这种平台大多数昂贵,维修率高且需占用较大的空间.SystemView是通信信号与系统的仿真设计和分析软件.与MATLAB相比,它的最大特点是软件仿真与硬件实现的对应关系非常密切.整个仿真软件系统由信号源、器件库、分析工具构成和大量各式各样的器件库.虽然SystemView是用软件仿真的方法实现系统,但是因其与硬件具有良好的对应关系,所以对系统使用者认识和把握硬件系统具有很好的帮助作用.而且,制作一个真实的硬件系统所需的时间代价、元器件代价、仪器设备代价和实验场地的代价还是很高的.SystemView在这方面充分体现了它的价值.

通过上面对各种实验平台的特点分析来看,验证性实验可以采用实验箱和MATLAB这两种形式,MATLAB仿真偏重通信原理知识的验证且具有很好的画图功能,比较简单,容易掌握,而实验箱除了验证通信原理理论知识外,还和通信原理知识的实际应用结合起来,譬如它还会要求学生对通信信号的时延和同步等问题进行分析;设计性实验可以采用EDA或MATLAB工具,MATLAB平台更侧重通信模块功能的仿真,而EDA平台在MATLAB平台的基础上,还强调通信模块的性能要求;综合设计性实验可以采用MAT-LAB、SystemView或EDA平台,MATLAB平台相对SystemView平台来说侧重系统级的功能仿真上,操作较简单,而SystemView平台除了功能仿真外,还从硬件的角度去仿真,更加贴近实际,而EDA平台设计通信系统难度较大,但能很好的锻炼学生的动手能力.

五、通信原理实验课程教学模式研究

1、改进实验教学方法和手段.在实验任务和目的明确的前提下,采用启发式、讨论式、探究式等教学模式,要求学生自己查阅资料,提出实验方案,设计实验步骤,拟出实验器材.并对所设计的方案进行理论解释,然后在指导教师和学生共同讨论的基础上,确定实验方案,分析实验结果,让学生学会学习.

通信原理实验课程教学参考属性评定
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2、采用虚?PIL,扩展实验项目.虚拟仪器采用计算机开放体系,只要选用适当的硬件接口电路,调用不同的虚拟仪器软件包,就可利用计算机强大的数据处理能力,实现多种传统仪器的功能.虚拟仪器的出现,不但改变了传统实验教学方法,使原先因资金等条件限制无法开设的实验能够进行.

3、顺应通信专业多学科渗透、融合的发展趋势,组建通信系统综合实验室.通信专业实验教学应打破传统的按课程软件的强大功能,进行射频产品设计训练,在全校(院)层面上进行统一规括电路布线图设计、器件参数修正、系统性能划建设,让学生通过基础实验后进入综合实测试等,连续集成的概念能提高产品设计开验室,从多学科的角度,在系统化、网络化的发的速度和准确度,省去制造原型的时间和层面上熟悉现代的、多种业务综合的实际通费用,可让学生学到最新的产品设计、开发理信系统,尽可能使综合实验室的教学怎么写作功念和方法.

六、结束语

通过增强实验的操作性,起到了良好的互动作用,可以部分地解决实验教学中以老师为中心的传统教学方法的缺点,充分调动学生的动能动性,激发学生在实验之后主动去理解实验原理的热情.实践证明,在对通信原理实验进行改进之后,学生对通信原理实验的积极性和兴趣性都很高,从实验环节反馈到课堂教学环节的收获也有所提高,实验效果显著改善.