现代通信原理实验教学改革初探论文.doc

现代通信原理实验教学改革初探论文 通信原理实验是通信原理理论课程的重要实践教学环节，目的是通过通信原理实验教学，使学生在通信原理理论课程学习的基础上，进一步加深对通信原理基本概念的理解和基本理论的掌握，培养学生的基本技能和综合运用所学知识分析、解决问题的能力，提高学生的专业素质。但是我校通信原理课程的实验教学一直存在着内容偏少、教学手段落后等问题。因此我们对通信原理实验教学进行了以下几方面探索改革： 一、教学内容探索改革 通信原理理论课理论性强，数学公式推导多，抽象概念多，同时要求学生掌握通信系统的基本原理，特别是数字通信的基本理论；牢固掌握通信系统的原理图及各系统输入、输出信号间的关系，因此理论课方面要提高讲课质量，同时需要相应的实验配合，并不断加强实践教学环节，改革实验教学内容，让学生加深对理论课程内容的理解和掌握，但是，以前我们实验内容较少，只有五个：（PAM）抽样定理与脉冲调幅实验、（PSK）移相键控实验、（FSK）移频键控实验、（PCM）编译码系统实验、循环码编译码系统实验，不能满足教学大纲的要求。于是，我们更新采用新型的“现代通信原理综合实验系统”，调整充实实验内容，新增加充实的实验项目十个：振幅调制传输系统实验、单边带调制实验、双边带调制实验、频率调制传输系统实验、QPSK传输系统实验、/4DQPSK传输系统实验、MSK传输系统实验、GMSK传输系统实验、16QAM传输系统实验和CDMA传输系统实验。为提高学生的动手能力，掌握常用通信系统的设计方法，再新增加二次开发的实验项目七个：可变分频器实验、m序列产生实验、噪声信号的产生实验、复接实验、帧同步实验、CMI编译码实验、CMDA扩频调制解调实验等。这样可使实践教学与理论教学内容更好地结合起来，为提高教学质量创造条件。教学内容的调整改革在精、用、新三个方面进行： 1.精，就是在实验中用精选的理论知识作指导，在讲清实验原理的基础上，以定性分析为主，辅以必要的定量计算。例如：在PCM实验中，只要求学生了解PCM编译码器内部结构及原理，而重点是能定性分析和熟悉它的逻辑功能、电路外引脚的使用，以及掌握怎样用PCM编译码器设计一个脉冲编码调制解调系统，并能在一定信噪比下，其动态范围满足CCITT建议的样板值要求。 2.用，教学注重学生实践中能力的培养，提高学生分析问题、解决问题的能力，例如：在PCM实验基础上，可以带领学生组成团队，设计一个小型程控交换机系统，使学生进一步熟悉脉冲编码调制解调电路原理，同时还可学到程控交换技术的原理，拓宽学生的知识面，丰富和发展专业理论知识。 3.新，通信技术日新月异，通信系统不断趋向于数字化、智能化、大规模集成化。通信原理实验的教学应尽可能跟上通信技术的发展，引入新的知识点。例如，我们采用的新型“现代通信原理综合实验系统”不仅涵盖了通信原理的主要知识点，而且引入了新的通信技术（数字信号处理DSP技术FPGA技术等），该系统具有的优点是：（1）采用软件无线电技术的通信原理综合实验系统中FSK、BOSK、DBPSK调制解调器采用同一硬件平台（DPS+FPA），易使学生牢固建立软件无线电的概念。（2）该系统中用数字门电路实现全数字锁相环，通过与模拟锁相环各项指标比较，使学生加深数字锁相环的概念、性能指标和使用场合。引入新内容，有助于突出学生的探索精神和创新思想，培养学生在通信技术及相关领域中的创新精神。 二、教学方法改革 以前的实验内容主要以验证为主，实验手段较为单调，学生处于被动学习状态，实验积极性不高，为此，我们对教学方法进行了以下改革： （一）学生为主体仿真实验教学法 强调理论与实践相结合，在以现代通信原理综合实验系统的实验基础上，增加仿真实验。因为仿真软件可以方便、直观、形象地构建通信系统，提供丰富的部件资源，强大的分析功能，可对硬件开发提供方案论证和实践指导。仿真实验主要以学生自行设计为主，学生可以任意改变实验参数，甚至可以根据需求改变功能模块及其连接，进行各种环境下的仿真实验，可以作为考查学生动手能力、设计能力的重要手段。 （二）问题探索教学法 在实验教学中，不但要求学生掌握实验原理，同时教师还设计提出思考问题，引导学生积极讨论、分析和提出解决问题的方案，并最终解决问题。例如：在做FSK实验时，正常情况下，发送基带数字信号的速率为500bps，传号载波频率为22KHz，空号载波频率为9KHz，这时可解调还原发送的基带数字信号。但传号和空号载波频率不变时，发送基带数字信号的速率改为32Kbps后，会出现什么情况？让学生讨论、分析，并经过实验去证明，得出结论是：发送基带数字信号的速率大于载波频率时，不能正确解调基带数字信号，解调端出现乱码。 （三）归纳总结教学法 把实验中的重要概念、基本原理进行归纳总结，并作出结论教给学生，以利学生掌握和应用。例如：在循环码编译码系统实验中，归纳总结编码规则为三步：1用xn-k乘以信息多项式m(x)；2用生成多项式g(x)除xn-km(x)，得到余式r1(x)；3把余式r1(x)的系数作为监督元附加在m(x)的后面，就得到一个能被g(x)除尽的发送码c(x)。归纳总结译码规则为三步：1用接收码R（x）除以生成多项式g(x)，得到余式r2(x)，当r2(x)=0时，表示接收无错码，否则有错码；2按余式r2(x)通过运算得错误图样E（x）；3从R（x）中减去E（x），可得到已纠正的原发送码c(x)。 同时根据新的教学大纲要求，结合新型的“现代通信原理综合实验系统”，我们改编有自己特色的实验指导书，提出了预习要求，扼要介绍了实验仪器及所用芯片工作原理、实验内容和注意事项，以及实验讨论思考题等。在教材改编时，注重分析系统电路原理，熟悉实验过程，重视实验数据的分析。如在改编FSK调制与解调实验时，其解调电路给出两种，一种是鉴频解调，另一种是过零解调，而指导书只对前一种解调方法的工作原理进行详细分析，将后一种解调方法放在讨论和思考上，然后独立完成实验。同时结合实验课的特点，按“由浅到深，由单元到系统”的原则改编实验内容，使学生循序渐进地完成各项通信原理实验。 三、增设开放性设计实验 开放性实验设计是培养学生创新思维的一条行之有效的途径，有利于培养学生分析问题的能力，有利于培养学生的探索能力，有利于培养创新人才。在老师指导下，学生组成团队，参加具体的课题或项目的研究，学生通过查找资料，对所研究开发系统有一个较为准确、简洁的描述，并提出自已所开发的系统功能、性能指标及与系统中其它模块之间的连接关系、特征、输入、输出特性。合作设计出初步的设计方案，计算实验参数，充分利用仿真软件对开发的系统仿真，根据仿真结果画出PCB电路板图，然后制作电路板，进行元器件的焊接和硬件的调试以及相应软件的编写、系统参数的测试，使系统功能、性能指标达到设计要求，并能能正常运行。增设开放性实验，让学生充分利用实验室实验资源，同时学生可有更多机会理论联系实际，培养掌握科学研究的方法。 四、改革使实验教学水平得到提高 （一）建立了较完整的教学体系 我们在原通信原理课的实验教学中增加了许多新的内容，建立了较完整的教学体系。过去我们只能开出五项实验，而现在则能开出二十二项实验，和开放性设计实验，内容覆盖面较广，实验教师可根据专业要求和不同层次的学生布置必做、选做内容，使得教学内容更加符合实际需要。 （二）提高了教学效率和教学质量 改革实验教学后，教学效率和教学效果大大提高，现在用较少的学时就可完成较多实验。这样，在基本不增加学时的前提下，可增加实验内容。由于新型的“现代通信原理综合实验系统”采用较多新器件与新技术，不仅使学生学到许多新的知识，而且对于提高分析和解决问题的