通信原理实验教学改革探析

张 燕

电子科技大学成都学院 四川成都 610031

通信原理实验教学改革探析

张 燕

电子科技大学成都学院 四川成都 610031

针对DSP原理与应用课程的特点，从教学内容、教学方法、教学手段和实践教学方面对DSP原理与应用课程的教学改革进行了探索与实践。通过改革，提升了教学效果，激发了学生的创新能力，提高了学生的实际动手能力，为学生毕业后从事DSP相关的工作奠定了良好的基础。

通信原理实验；教学改革；教学方法；设计性实验

Abstract: The paper studies the characteristics of communication principle experiment, which explores and practices the teaching reform of DSP theory and application from the teaching content, teaching methods and practice teaching. We improve the teaching effect, stimulate innovation ability of students and improve the practical ability of students through reform. We have laid a good foundation for students to do related work in the DSP after graduation.

Key words: communication principle experiment; teaching reform; teaching methods; designing experiments

受高校扩招的影响，大学生就业成了各高校普遍面临的一个关键问题。相对地，3G、物联网等通信相关产业具有巨大的人才缺口。通信技术的迅猛发展，电子科技大学实验课程必然要紧密结合当今的科技发展。要抓住机遇，培养具有市场竞争力的专业人才，就要在专业教学过程中着重培养学生的实践能力，成为市场所需要的人才。

实验教学作为高等学校教学工作的重要组成部分，对培养学生的动手能力、分析解决问题的能力、正确的思维方法及严谨的工作作风等方面起着不可替代的作用，它是培养实践型人才的重要途径。基于上述认识，实验课程应与现代科技同步发展，从而制订出实验课教学改革的具体实施方案。

1 通信原理实验课程特点

通信原理是通信、电子工程等专业的主干课程之一，是移动通信、光纤通信、卫星通信、计算机通信等后继专业课程的基础，也是许多高校研究生入学考试的课程之一。课程主要讲述信号传输的基本原理、方法和性能，结合实际的有线与无线通信系统的工作原理，使学生系统地了解和掌握现代通信的基础理论和设计思想。该课程内容丰富、理论抽象，对工程数学及其应用能力要求高，从而导致学生学习的难度偏大，很容易“畏难而退”。通过开设通信原理实验课程，使理论与实践的结合，既有助于提高学生的学习兴趣，加强理论知识的掌握，又可以培养学生的动手能力，将大大提升通信工程专业人才的培养质量。

鉴于目前通信原理实验课程的内容单一，以验证性实验为主，效果一般，重新规划通信原理实验课程，从教学资源和教学方法两个方面进行整合改革。

2 多种实验平台的整合

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。在现有条件下，适合应用在通信原理实验当中的平台主要有通信原理实验箱、计算机仿真平台以及设计平台。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，应针对各种实验方式的特点进行设计，达到最佳效果。

2.1 实验箱平台

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。对实验箱的使用，需着重考虑实验课和理论课的协调配合，避免出现实验内容与理论内容脱节，超前或滞后的方式，针对这一问题，在具体教学中可采用课程组长负责制，由课程组长整体协调理论课和实验课内容，以达到最佳实验效果。

2.2 软件仿真平台

可用于通信原理实验的仿真软件主要有两款：Systemview和Matlab。这两款软件都可进行通信系统的仿真设计与分析，有助于学生构建系统整体概念，是对理论课所学知识的一种综合应用。可让学生自己动手，对常用的模块自己编写文件，从具体模块的实现到整体系统的架构，可很好的加强学生对知识的掌握，有助于培养综合思维能力。

2.3 EDA的实验平台

EDA实验平台相对于传统的通过一些专用集成芯片搭建通信系统的实验方式，可以避免使用种类繁多的专用集成芯片，从而简化了电路。学生用硬件描述语言编写程序，可以在同一可编程逻辑器件上完成各种不同的通信技术，避免了连线的繁琐。并且可以在一个通用的基于EDA的硬件平台上，来实现所有的实验内容。而且要采用EDA技术，学生必须自己在充分掌握实验理论的基础上自己编写程序，这有别于传统实验中学生只需按照实验步骤连接电路甚至不需要了解原理也可以完成实验。这将大大调动学生的创造性和主观能动性，对提高学生的实验兴趣也有很大的帮助。

总体而言，实验平台的选择主要是充分利用学校现有的教学条件，尽量在现有条件下为学生提供更多的实验机会，充分培养学生的实践能力，提高学生的竞争力。

3 教学方法和内容的改革

实验开设是否成功和教学方法是分不开的。因此，为了融多种实验平台于通信原理的实验教学中，必须对传统的实验教学方法及内容进行相应的改革。从单一的验证性实验向多种实验模式相结合转变，从仅1个学期的单一通信原理实验，向穿插于整个大学时期的多种方式的混合实验课程转变。充分利用现有实验条件，将通信原理实验内容调整为验证性、综合性和创新性实验3部分。

3.1 验证性实验

验证性实验的关键是与理论知识的紧密结合，辅助学生理解掌握理论知识，因此从实验时间、实验方式、实验内容的安排上都应与理论课相协调，才能达到最好的实验效果。因此在验证性实验的改革调整中应贯穿这一原则，以期找到最佳的实验方案。针对这一情况，对验证性实验的教学内容以及实验方式进行改革。

(1)实验内容：验证性实验课应与理论课同步进行，紧密结合，实验时间应与理论课的主讲教师协调，灵活调整。实验内容应配合理论课的教学需要，着重对理论理解中的重点和难点进行实验，通过实验加强学生对理论知识的理解掌握。

(2)实验方法：可以采用学生动手和教师演示相结合的方式进行。学生以实验箱进行仿真实验为主，教师上课的过程可辅助以Matlab仿真结果，以加强学生对理论知识的理解掌握。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，为实际通信电路的设计奠定较好的基础。

3.2 综合性实验

综合性实验的关键是让学生构建完整的通信系统概念，能将所学知识连贯起来，综合应用。因此在综合性实验的改革调整中应贯穿这一原则，以期找到最佳的实验方案。

(1)实验内容：综合性实验强调对通信系统整体的掌握。学生在理论课和验证性实验课上学习了通信系统各组成模块的内容，通过综合性实验，将信号的调制解调、编码解码、复用解复用、信道、滤波等多个环节结合在一起，构架一个完整的通信系统，完成信号的传输，培养综合运用能力。

(2)实验方法：以实验箱和仿真实验相结合的方式进行。对于一些简单的综合系统，可以利用实验箱完成，让学生利用之前做过验证性实验的模块，搭建一些简单的通信系统。对于大型通信系统，实验箱无法完成就可以采用软件仿真的方式进行。其中Systemview软件平台对设计综合性实验具有操作简单、贴切实际的硬件实现。因此，对大型的难度较大的通信系统，可以建议学生采用这个平台。但是对系统架构较简单的数字通信系统，建议学生采取Matlab的模块仿真加EDA设计进行操作，EDA实验平台对数字通信系统有很好的优势，也是结合实际工程设计的要求来进行。

3.3 设计性实验

通信原理课程的设计性实验主要目的是将理论与实际相结合，让学生根据给定的技术要求实现一些简单的通信模块，为以后的实际工作预演。

(1)实验内容：主要是按照要求的技术指标，设计实现具有一定功能的通信模块，比如实现一个用于普通电话机的话音信号编码器，或者实现一个具有一定增益要求的放大器等。

(2)实验方法：模块仿真和EDA设计相结合。当前在实际通信模块产品开发过程中，大多采用Matlab仿真加EDA或DSP设计工具实施，其中DSP工具对普通高等学校的学生来说难度较大，因此一般可考虑采用EDA设计工具，条件允许的情况下可为学生提供EDA和DSP两种平台，学生可以按照个人的兴趣自愿选择设计手段。譬如卷积编码模块的设计性实验，可以采用Matlab对确定的卷积编码器进行功能仿真，如果仿真和理论分析结果一致，则说明设计思路正确。在这基础上，再采用EDA开发系统或DSP开发系统对卷积编码器进行系统选型、实验和测试，并对其运行速率等性能进行分析，以便重新设置参数，进一步提高它的性能等。该实验过程可以缩短开发流程，降低开发成本，可以使学生掌握实际工程的设计方法，能更好地为今后的学习和工作做准备。

(3)教学安排：这部分实验不在实验教学学时内安排，目前主要以两种形式开展，一是作为毕业设计，二是在高年级开设专门的设计性实验课程，此时学生相关的软硬件知识已经学习了，通过设计性实验可以将各种知识整合，综合利用。在整个设计性实验过程中，实验室对学生全天候开放，学生可以在课余时间来实验室进行设计、制作和调试。此时学生没有其他因素干扰，可专心投入，收获较大，且对后面的就业非常有利。

设计性实验是偏重于应用的实验，通过实验过程，使学生具备一定的实践能力和创新能力，使实验教学真正成为培养学生实践能力的重要环节。

4 结束语

针对目前通信原理实验仅采用实验箱进行验证类实验，实验方式单一，效果较差，未充分利用现有的实验条件的情况，将多种类型的实验平台进行整合,在学院及系里教学规划和实验经费允许的情况下，将课程内容调整为验证性、综合性和创新性实验3部分，使实验内容既配合理论课程的教学，又与现代通信技术同步发展，使实验课程的教学从内容到形式上都有较大改观。

总之，通过采取多种实验模式相结合的灵活教学方法，最终目的只有一个，就是希望使学生经过大学4年的学习，成为具有扎实理论基础、较强动手能力的高素质人才，同时又具有较强的市场竞争力。

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On the teaching reform of communication principle experiment

Zhang Yan
Chengdu colleges of university of electronic science and technology of China, Chengdu, 610031, China

2010-12-07 稿件编号：1012032

张燕，硕士，讲师，教研室主任。