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现代通信原理的教学改革

来源:职称阁分类:电子论文 时间:2019-02-25 10:41热度:

  这篇论文主要介绍的是现代通信原理的教学改革的相关内容,本文作者就是通过对现代通信原理教学的内容做出详细的阐述与介绍,特推荐这篇优秀的文章供相关人士参考。

现代通信原理的教学改革

  关键词现代通信原理;教学改革;翻转课堂;Sys-temView慕课

  1前言

  信息与通信工程是学院装备信息技术学科群的支撑学科之一,“现代通信原理”课程作为信息与通信工程专业的理论基础必修课,在整个课程体系结构中,起到承上启下的作用。先期的基础课程有概率论、随机过程、数字信号处理、信号与线性处理、高频电子及数电模电等,这些课程大部分理论性强,内容抽象,不易理解,而后期的课程,例如卫星通信、微波通信、光纤通信、通信新技术、通信安全与保密等课程又偏向工程实践,需要较强的理论基础,“现代通信原理”作为这些课程的中间课程,是将抽象理论应用于工程实践的桥梁,实现知识从量变到质变的纽带。教学组在长期的教学实践中,不断学习探索新的教学思想和理念,并应用于具体的教学改革实践中,取得了良好的教学效果。

  2教学改革内容与具体办法

  2.1运用翻转课堂,使课堂“动”起来

  翻转课堂[1]的理念起源于美国,科罗拉多州的两位高中老师为了给学生补课,录制PPT演示,并配上讲课的内容。后来发展成为课前看视频预习、课上讨论交流的教学形式。这种教学形式打破了以往上课教师单独讲,下课学生单独复习的教学模式;课堂上“以教师为主”变为“以学生为主”,大大提高了学生的参与度;传统课堂上教师讲授,学生照单全收,而翻转课堂上学生互相教学,共同学习,教师有更多的时间讲解教学内容的重点和难点,提高了授课效率。在难度适中的教学内容中,适当应用翻转课堂的教学模式。例如在信息与度量这一讲,首先课前将这一讲分为五部分内容:信息和消息、信息量的定义、等概离散消息的度量、信源熵的计算和通信系统的主要性能指标,并指定五个小组做好课前准备,要求学员不仅能够深入理解内容,而且能够用简短的语言将知识进行总结和提炼,最重要的是能够提出问题和给出例题,由其他小组进行竞赛,教员在各小组回答的基础上加以指导,对各小组进行评定,最后总结归纳。这种教学模式下,学员课前预习的动力足,课堂上回答踊跃,课下对知识的印象深刻,有些学员甚至在课程结束后都能够记住自己讲的知识点和提出的问题。在教学改革中,积极地使用翻转课堂的模式能够提高学员的兴趣和学习动力,获得良好的教学效果。但是,这种教学模式并不是适用于一切教学进程,一些较难的知识点应用这种模式只会适得其反。

  2.2加入动态演示,使课件更“精致”

  在多媒体课件中,应用Matlab/Simulink、SystemView、LabVIEW等多种仿真软件[2]进行波形的绘制和模拟。与简单应用word或visio相比,用Matlab软件结合visio绘制的波形更精确,搭配不同色彩,使波形对比更明显。例如无码间串扰的基带传输特性这一讲,徒手绘制理想低通传输特性的冲激响应还是比较困难的,应用软件绘制相对较简单,也较美观。很多高校都开设了应用SystemView做通信原理仿真实验课,同样,也可将SystemView先引入课堂,用动态的波形代替静止的图片,更具说服力。这种软件操作简单,在图标库中拖入图标,进行简单设置,即可运行。可应用于观察信号的频谱、眼图模型、系统仿真和误码率测试等,如图1所示,为利用SystemView进行QAM[3]系统仿真得到的信号频谱图。LabVIEW程序分为前面板和程序框图,在含有参数设置的仿真系统中应用较多,非常适用于搭建系统级的仿真。在2010年NI高校教师交流会上,有老师利用这种软件搭建通信实验平台,可进行多个类别的系统仿真。在多媒体课件的制作中,例如在模拟和数字调制系统这些章节,加入应用LabVIEW软件制作的小程序,对不同调制方式的对比明显,利于学员接受新知识并在脑海中形成直观的印象。应用仿真软件的多媒体课件,加入了制作者的创造力,内容更加丰富,制作更加精致,更具有参考价值。2014年,在济南由IEEE西安分会和国防工业出版社等单位联合举办的“‘通信原理’教学研讨会暨多媒体课件大赛”中,多所高校的参赛多媒体课件都应用了仿真软件进行系统的模拟,在交流会上,多个教师也表示搭配仿真进行知识的讲解,更易于学生接受。在本学期应用加入仿真软件的新课件进行授课,学员听课注意力集中,课堂参与度高,教学效果良好。

  2.3讲解最新动态,使知识面更“广”

  随着现代通信技术的快速发展,通信手段也日新月异,如果通信原理课程的讲授还停留在单纯“1+1=2”的原理性灌输式教学,那么讲课内容必然枯燥无味,学员对课堂兴趣不高、收获甚少,更谈不上培养学员的创造性和想象力了。因此,在课堂讲授中必须融入通信技术的应用和通信发展的最新动态,紧贴指挥装备进行教学。例如在讲解复用之前,引出移动通信的例子,现在正值三大电信运营商在无线移动通信4G网络方面打得火热[4],2012年ITU通过的4G三个标准,分别为中国的TDD-LTE,欧洲的FDD-LTE,及WIMAX(全球微波互联接入),工信部将2.6G频段190M频谱划给TDD-LTE,并与2013年12月向三大电商发布牌照,而今年的正月初九,工信部为中国电信和中国联通发放了FDD-LTE运营牌照,而FDD-LTE占据1.8G频段和2.1G频段中的120M频谱。那么,移动电商为什么如此疯狂地热衷于频谱的争夺战呢?频谱为什么如此宝贵?怎样在宝贵的频谱上尽量多传输信息?由这一系列的问题引出各种复用方式。这样的开场白一下子引起了学员的好奇心,将他们的好奇趁热打铁,用通信原理的知识,将最前沿的通信技术发展与手机打电话这样的日常行为联系在一起,让学员感受到学以致用,拓展知识面。装备中,跳频电台的使用使得传输的话音和数据更加保密,而接收电台设置的参数必须要与发射电台相同才能正确接收,其中时间的设置关乎跳频规则,即跳频表的确定,两部电台的跳频规则相同是两部跳频电台通信的必要条件,由于进行了跳频,因此通信的频谱也展宽了,由此引出扩谱通信。多数学员能够掌握装备中跳频电台的简单操作,但是为什么参数这样设置却不清楚,通过原理的讲解使学员知其然,更知其所以然,印象也较深刻。

  2.4整合多方面资源,提高教学标准

  本课程所用教材是樊昌信,曹丽娜编著,国防工业出版社出版的《通信原理》(第七版)教材[5],该教材被评为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。出版社每年都会组织一次高校教师交流会,并在网上建立讨论群,为广大通信原理授课教师提供交流与学习的平台。各高校教师将自己做的精美课件放到网上,进行资源共享,并在群里发表见解和探讨问题。这种便捷的讨论交流方式更好地促进了通信原理教学工作,提高了通信原理课程的教学质量。在交流中,发现各高校的课时安排、授课内容、实验仪器手段大相径庭。课程组本着与国内一流大学同步的原则,与西安电子大学、北京邮电大学等知名大学的通信原理主讲教师建立联系,深入研究他们的多媒体课件、教案和实验报告等课程资料,结合本校的课程安排,参考新版教材,针对40学时考查课和60学时考试课两种不同情况,重新制作了新版多媒体课件,修正授课内容,提高教学标准。本院前期授课课程安排合理,学员对数学类基础课程及数电、模电等电子类基础课程知识掌握较为扎实,为学习通信原理课程提供了前提和保障。通过近两个学期的授课实践,学员反映课程安排深度和广度合理,大多数学员能够听得懂,跟得上,学习收获大。这说明与名校同步,提高标准的做法是行之有效的。

  2.5精讲精练,理解物理含义

  在长期的授课实践中,课程组发现两个突出的问题:第一,学员课上能够跟得上教员讲课思路,能听懂课程内容,但是课下作业还是不会做,表现为“眼高手低”。分析原因是,教员在授课完毕后缺乏典型例题的讲解,所谓“学以致用”,怎样运用所学知识解决问题。学员只知道了讲课内容,但是还缺乏形成自我知识分析,头脑中形成烙印的过程,典型例题作为总结知识点、突出重点和难点的工具,是帮助学员深入理解掌握知识的好途径。在课堂上拿出一道或两道例题精讲精练,先让学员思考,然后教员引导,最后给出答案和结论。典型例题的深入讲解帮助学员对所学知识进行总结归纳,掌握运用知识的方法。第二,硕士研究入学面试时,问及基本概念的问题,不少分数很高的学员居然回答不出来。究其原因在于,应付考试只进行了题海战术,而公式背后蕴涵的物理思想却没有真正理解和掌握,对待问题只是固定思路,运用知识不灵活,其实根本没有学懂。针对这个问题,课题组统一思想,即授课时应弱化数学推导,强化物理含义。课堂讲解例题少而精,力图将道理讲明白,最后整个课程内容形成一个完整的体系,使学员先将书读薄,再将书读厚,如此反复,才能真正学好这门课。

  3存在的问题

  课题组本着以全面提升学员通信素养为目的,以培养学员实践能力、创新能力和一丝不苟的科研作风为核心,不断学习探索教学手段和教学方法的新思路,取得了良好的教学效果。但是由于通信原理课程知识点多、内容抽象,学员知识层次良莠不齐,教学中仍存在一些难以解决的问题。

  3.1授课学时少

  与其他高等院校相比,我院通信原理课程课时偏少。西安电子科技大学虽然也是60学时,但是“随机过程”作为一门独立的课程另开,差错控制编码这一章也是作为一门课程拿出来讲,实验课另开为30学时;中国石油大学(华东)通信原理授课课时为72学时,实验课程另开为32学时,总共超过100学时;本院开设的通信原理课程为60学时,而且实验课程包括在内,与其他院校相比太少。这就限制了教学内容的展开,也只能压缩课程内容,且只讲解重点内容,其他内容靠学员课下自学完成。但是,学员存在训练的压力,毕竟精力有限。因此,教学效果离国内一流大学还有差距。

  3.2学员水平差距大

  本院的本科学员有的来自于地方,有的来自于部队。两部分的学员文化层次不同,对知识的接受程度也不同。如果前期的课程,例如概率论和信号处理没有学好,那么很难学懂确知信号和随机过程这两章。对于教员制定教学内容来说,也是一个难点问题。

  4结论

  要提高教学质量,应该多学习国内外新的教学理念和教学方法,广泛利用各种教学手段,结合本院专业实际,克服客观问题,合理制定适合不同层次的学员要求的课程标准。教员也应指导学员利用各方面的资源,例如观看校园网上的慕课(MOOC,大型开放式网络课程)课堂视频进行课下自学,在网络教学平台上进行作业联系和讨论交流。教学改革任重而道远,还需要教员的不断学习探索及学院和学员的共同努力才能完成。

  参考文献

  [1]曾明星,周清平,蔡国民,等.软件开发类课程翻转课堂教学模式研究实验室[J].研究与探索,2014,33(2):203-209.

  [2]王文娟,李绪凯,张天辉,陶杰.通信原理实验教学中的仿真软件应用[J].计算机与网络,2014(13):59-61.

  [3]田竹梅,李艳萍.基于SYSTEMVIEW的QAM调制与解调的仿真研究[J].长春师范学院学报,2010,29(4):50-53.

  [4]刘婷婷,方华丽.浅谈4G移动通信系统的关键技术与发展[J].科技信息,2013(9):298.

  [5]樊昌信,曹丽娜.通信原理[M].北京:国防工业出版社,2008.

  作者:王文娟 郭宝锋 尹文龙 王欣 单位:陆军工程大学石家庄校区

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文章名称:现代通信原理的教学改革

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