通信工程专业综合实验方案的探索

2014-10-16胡之惠

新校园·中旬刊 2014年7期

胡之惠

摘要：根据通信工程专业及技术应用型人才培养的特点，笔者对通信工程专业综合实验方案进行了探索，搭建了一类综合实验的平台，提高了学生综合应用知识的能力，训练了学生的实践创新能力，增强了学生的专业竞争力。

关键词：通信工程专业；应用型本科；综合实验

当今世界已步入飞速发展的信息时代。通信是现代信息社会的基础，是一门技术科学，为现代社会提供先进可靠的通信支持；同时它也是一门基础科学，是有关工程技术的理论基础，几乎渗透到所有科学和国民经济部门。应运而生的通信工程专业，是目前各高校的热门专业，有广阔的社会发展前景。

我校的通信工程专业还刚刚起步，要想在强手如林的高校群中占有一席之地，必须突出我校技术应用型本科院校的特色，对该专业的课程体系进行不断的探索，特别是实践类课程的探索。为适应现代科技的飞速发展，在激烈的就业竞争中立于不败之地，学生必须提高综合应用知识的能力。我们秉承加强理论教学和实践教学有机结合及灵活运用实验手段开展实践教学的理念，尝试搭建一类综合实验的平台，让学生经过系列专业课程学习后，以4～5人为一组，根据不同课题内容，利用两周时间把多门课程知识综合起来，融会贯通，将理论灵活应用到实践中进行综合实验，从而加深对知识的理解，提高动手实践能力，取得更好的教学效果，适应现代社会对“大专业、宽口径”人才的需求。

一、加强理论教学和实践教学的有机结合

淡化理论教学和实践教学的界限，将理论教学与实践教学有机地结合起来。

理论教学与实践教学各有侧重，但不是相互独立的，而是互相交叉融合的。实践教学不是理论教学的辅助和补充，而是理论教学的延伸以及创新素质培养的重要环节。

通信工程专业系统地学习了高等数学、信号与系统、数字信号处理、数字图像处理、信息压缩技术等课程，这些看似抽象的课程给学生的理解带来了一定困难，如果能找到一个合适的切入点，让学生将抽象的理论学习和具体的动手实践有机结合起来，相辅相成，牢固掌握知识，同时增强创新意识，那么教学效果就会事半功倍。为此，笔者设计了以下综合实验方案。

方案1：语音信号的采集、滤波、回放

为了巩固所学的信号与系统、数字信号处理等课程知识，使学生对声音信号的采集、处理、传输、显示和存储等过程有一个系统的理解和掌握，笔者精心安排综合实验的内容：借助PC机和Matlab仿真软件，录制一段个人语音信号，并对录制信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换法设计滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后根据设计的滤波器对采集的语音信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱图，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号。

方案2：二维DCT变换编码压缩和解压缩

为巩固所学的数字图像处理、信息压缩技术等课程知识，使学生对图像信号的采集、处理、显示、存储、压缩、解压缩等过程有一个系统的理解和掌握，笔者精心安排综合实验的内容：借助PC机和Matlab仿真软件，先对一幅图像通过二维DCT变换、量化、游程编码进行压缩；然后通过游程解码、量化恢复、二维IDCT变换，进行解压缩；并对压缩前后的图像进行对比，分析图像的变化及压缩比和图像质量之间的关系。

二、灵活运用实验手段开展实践教学

淡化软件实验和硬件实验的界限，充分利用各种手段提高实践教学效率和效果。

信息技术日新月异，在实践教学中，在条件允许范围内，应充分而灵活地应用各种最新器件和芯片以及仿真软件和工具。即根据实验室的条件和课题内容的不同，能软则软，能硬则硬，或软硬结合。比如同样设计一个电路，可以让学生直接在实验箱上搭建调试，也可以让学生用仿真软件，在虚拟电子实验室的环境下进行仿真设计分析，或者让学生先用仿真软件设计电路，然后根据产生的PCB文件，由线路板刻制机对覆铜板进行钻孔、雕刻、割边，然后焊接元器件，并调试。

通信工程专业开设了电路、模拟电子、数字电子、通信电子线路、通信原理、电子工艺等课程，这些课程在开展理论教学的同时，也培养了学生一定的实验能力。在此基础上，要加强培养学生对知识的综合应用能力，针对不同内容，灵活运用合适的仿真软件或者硬件设备，进行综合实验，不仅系统掌握和运用知识，并且形成全局观念，在实践中锻炼创新意识。为此，笔者设计了以下方案。

方案1：PWM基带信号产生电路的仿真设计

为了巩固所学的电路、模拟电子、数字电子、通信原理等课程的知识，使学生对PWM基带数字信号的产生原理、分析处理等过程有一个系统的理解和掌握，初步具备仿真设计电路、测试分析电路的能力，笔者精心安排综合实验的内容：首先，理论分析多谐振荡器产生PWM基带数字信号的基本原理；接着，用相关仿真软件（Orcad、Protel）绘制电路原理图；然后，进行电气检查；最后，加入信号、调节参数对电路进行仿真分析。

方案2：PWM基带信号产生电路的PCB实现

为巩固所学的电路、模拟电子、数字电子、通信原理、电子工艺等课程的知识，使学生对PWM基带数字信号的产生原理、分析处理等过程有一个系统的掌握和理解，初步具备仿真设计电路，同时借助硬件设备进行PCB实现的能力，笔者精心安排综合实验的内容：首先，理论分析多谐振荡器产生PWM基带数字信号的基本原理；接着，用Protel软件仿真设计PWM基带信号产生电路，并产生PCB文件；然后，根据PCB文件，利用线路板刻制机对覆铜板进行钻孔、雕刻、割边；最后，选定元器件，并进行焊接、调试。

三、方案总结

选择综合实验方案的过程，始终贯穿以下原则：

1.实验的应用性

由于信号与系统、数字信号处理、数字图像处理、《信息压缩技术》等课程比较抽象，学生在长时间的枯燥课堂教学之后，特别渴望知道：这门课用在哪里？他们的物理概念究竟体现在哪里？针对学生的这种心理，在实验的设计过程中要把握好应用性原则，与实际生产和生活相联系，才能满足学生的求知欲。

2.实验的兴趣性

兴趣是最好的老师，这也是设计实验的一个很重要的原则。应尽量挑选学生感兴趣的内容，使设计的结果看得见、摸得着，比如对自己话音的采集、滤波、回放就这样的一个例子。

3.实验的综合性

让学生能综合运用多门课的内容，并融会贯通，同时借助一定的软硬件进行综合设计。比如PWM基带信号产生电路的PCB实现这个方案，就能让学生结合多门课的知识，从根据电路性能设计原理电路开始，然后利用仿真软件进行仿真分析，最后利用硬件设备进行制板，从而完成一整套系统的设计过程。

四、小结

笔者对传统的单一的课程实验进行改革，逐渐探索并总结出综合的实验设计方案。结合通信工程专业的特点、学生的实际情况以及实验设备的配置情况，合理设置综合实验的内容，既联系理论，使学生综合运用多门课程的知识，又重视实际，让学生带着兴趣进行实践，并在实践中锻炼学生的创新意识，取得了不错的成效。

参考文献：

[1]薛亚茹.提高信号与系统课程设计综合性的初步探索[J].电气电子教学学报，2006（4）.