移动通信专业课程教学设计与改革

胡苏

摘要：针对移动通信原理专业课本科教育的效率问题，本文从加强学生对移动通信原理的理解，以增强学生实践动手能力和培养学生原创性应用为目标，从面向4G、5G的实际实验场景入手，重构未来移动通信关键技术实验内容，重点关注学生在实验环节的课程效应，改革实验教学手段和方法，提高本科学生的移动通信工程的学习积极性，将实验教学延伸到课堂以外。

关键词：移动通信教学；实验教学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）16-0155-02

移动通信已经深入人们的日常生活，随着大家对移动性、传输数量、可靠性、安全等方面的要求，移动通信系统从传统的3G时代全面升级到4G时代，并且面向未来移动通信的5G系统也正在积极研发和标准化制定过程中。从移动通信原理出发，该学科属于综合性交叉学科，其基础理论涉及到线性代数、统计概率学、电子元器件、射频电子技术等诸多领域，因而移动通信专业的专业课程体系相对比较复杂，包括物理层传输，MAC协议栈设计，网络路由协议，信息安全、上层应用开发（APP）等，移动通信专业的基础理论和方法论，贯穿于专业课程学习的整个过程。对于移动通信原理这门课程而言，重点在于全面介绍移动通信系统中物理层的基本概念，基本原理以及典型的信号处理手段，力争让学生通过该课程的学习，能够为后续的移动通信课程设计，以及后续研究生阶段继续深造打好良好的课程基础。

一、移动通信原理实验体系

在以前的实验体系当中，通信原理相关仪器的使用和相关实验安排在《通信原理》课程，主要关注点在传统模拟调制以及简单的数字调制方式。对于移动通信专业而言，以往更多的针对移动通信发展过程给学生讲解基本原理，基本没有安排合理的实验课程和实践环节。这样设置的结果是实验环节的安排比较零散，实验内容针对性不强，而且实验操作没有跟上移动通信行业快速的发展，教学与实际衔接不顺畅，因此学生无法真正从实验和实践中理解移动通信基础理论的内在联系。为此，结合移动通信原理课程内容，把实验和实践内容进行适当的整合和融合，重点突出2G/3G/4G/5G系统所采用的数字调制方式。通过这种学生使用MATLAB软件能够搭建移动通信中最基本的通信链路，让学生对移动通信系统中的物理传输信道，信源调制，信宿解调，信源编码，信宿解码等环节有深入的理解，从而让学生能够建立对移动通信系统基础框架一个基本的认识。

二、改革移动通信实验和实践手段

在以往的移动通信实验和实践环节，一般是由指导教师对移动通信原理基本原理进行讲解，然后在开始实验和实践环节，给学生分发课程实验和实践指导书，指导教师进行实验和实践过程讲解，最后由学生完全根据指导书的内容，逐步完成指导书的每一个不走[2]。当实验和实践流程结束以后，学生写出实验报告上交就算结束了一个实验环节。教师在整个实验过程当中既是裁判员又是运动员，学生完全没有主动或者积极的参与移动通信的实验和实践。从本质上而言，学生成了实验和实践的观众，完全跟着教师做就万事大吉，因此很难调动学生的积极性和参与性，对实验和实践结果缺少必要的深入分析。最终结果是实验环节不能真正发挥其在移动通信教学过程中应有的作用。以实验和实践为主导的应用探究式教学法重点是完善实驗前和实验后的指导工作，在实验和实践教学过程中，授课教师需要转换角色，即从教师转变为导师。比如在实验开始之前，安排学生自主熟悉移动通信原理实验内容，比如无线信道的测量方法，室内定位准则等。指导教师会概括讲解上述移动通信应用所涉及的知识点，以及部分核心信号处理手段，然后指导老师让学生自主组建实验小组，每个组3-4个人，完成相应的必修题目和选修题目。每个组由组长牵头设计实验方法和实验过程，编写基于MATLAB软件和示波器、频谱仪的实验流程后交由指导教师审核。在审核通过后，每个小组独立完成必修题目和选修题目，并撰写实验报告和答辩PPT，在课堂进行现场课程设计答辩，指导教师根据测量数据可靠性，方法合理以及完备性，结论分析以及现场答辩效果等环节，对每个小组进行综合考评。最为重要的是，该考评成绩全部纳入课程成绩，并占30%的份额。通过方式，移动通信实验和实践环节能够实现几个目的：（1）通过每个小组独立实现必修题目和选修题目，避免不同小组互相抄袭，充分发挥不同小组的主观能动性；（2）由于课程设计占到课程成绩30%，学生对待课程设计的态度发生了极大的改变，从以往消极应对课程设计变为积极主动参与；（3）在后续的学习过程中，学生对移动通信系统各个环节都有很深入的认识，对后续的移动通信4G，以及未来5G移动通信系统奠定了理解的基础。（4）指导教师鼓励学生对实验数据进行进一步的分析和挖掘，进行探究性实验，结合具体的移动通信问题，提出解决问题的办法。比如能否利用手机APP软件对使用者电磁环境情况进行分析，然后上报给具备大数据分析能力的中心节点，最后一个基于分布式的大数据无线电磁统计分析系统就能够顺利搭建。这种实验教学法已经取得了一定的成绩，有的本科生已经可以根据采集的数据应用MATLAB平台和National Instruments（美国国家仪器公司，NI）软件无线电平台进行数据挖掘，并发表相应的学术论文。

三、教学改革评价方法

应用探究式教学法，实际上是把移动通信课堂教学延伸到课前和课后，所以对学生的课程成绩评价方法也不仅仅凭期末考试来评定，需要综合考虑实验过程和实验结果，以及移动通信原理课前和课后的能力。因此，在评价体系中增加了课外成绩的内容，并赋予一定的权重。课前成绩的考察主要根据课前制订的实验方案采集无线数据是否合理可行、测试系统方案是否具有可操作性等，然后给出小组成绩。课后的探究实验成绩，不作为总分的组成部分，但是可以作为加分内容，根据研究的方法和采用的研究手段是否可行、取得的成果是否具有一定的应用性而给出成绩。对于一些原创性比较高的课程实验，积极鼓励学生参加大学生创新实验，以此为学生赢得第二课堂的分数。

四、结论

对于移动通信原理课程而言，实验和实践教学是该课程的重要组成部分，同时也是面向未来移动通信开发和应用的基础。如果缺少实验和实践环节积累的相关经验，学生也难以做好更高层次的技术开发和应用开发，比如课程实习、毕业实习等，所以为了提高学生的实践能力，还是要从移动通信基本原理出发，强调工程学科动手能力的重要性，从移动通信基本的实验环节抓起。本文通过深入的分析，认为移动通信实验和实践体系设计是提升实验教学质量的根本，只有将实验体系梳理清楚才能使教师和学生清楚实验知识体系的脉络，做到有的放矢。而实验方法和手段的创新是保证实验教学质量的有效手段，比如采用MATLAB软件，手机APP软件，NI软件无线电等方式。只有在移动通信原理授课方法和手段上下功夫，才能使学生认同教师的教学理念，体会到以动手为主，以学生为本的教学宗旨。评价方法的改革是提升实验教学质量的有利保障，只有评价方法科学合理，才能保证教学的公平，才能进一步激发学生的学习热情。

参考文献：

[1]张国强，陈峻，王昊“.交通控制与管理”课程实践环节教学改革[J].东南大学学报（哲学社会科学版），2011，（S13）：134-136.

[2]张向阳，交通工程专业课程实验体系设计与改革，教育教学论坛，2015，12（52）.

[4]李利华，王海军，吕延勤.地方高校创新人才培养模式改革策略[J].中国大学教学，2010，（12）：27-29.

[3]臧晓冬，周和平，柳伍生.工程教育背景下交通运输专业实践教学发展策略[J].高教发展与评估，2015，31（1）：83-90.