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通信原理实验改革探究 摘要本文在教学改革实践的基础上,对通信原理实验进行了教学改革探究。旨在更好地配合理论教学,加强学生对通信原理基本理论知识的掌握,培养学生的再学习能力、创新意识和动手能力。本文从通信原理实验课的特点出发,在实验内容、实验平台、实验教学和实验管理四个方面制定了系统的教学改革方案并进行了尝试,取得了良好的教学效果。 中图分类号:G420文献标识码:A 创新能力社会经济的飞速发展要求当代大学生具备更高的知识掌握和运用能力,为更好的适应社会和工作需求,他们必须练就自学习能力、创新能力、实践动手能力和科研开发能力,对知识做到学以致用,会学会用。实验是对学生的再学习能力和实践动手能力培养的最有效手段之一,在辅助教学中起着至关重要的作用,因此对实验进行教学改革是各高校教学改革的当务之急。本人凭借多年的理论和实验教学经验,结合本校理论和实验教学现状,不断探索研究,提出了一系列的实验教学改革方案并将之应用于实际教学过程中取得了良好的教学效果。现将改革重点总结如下,希望能对同行有所帮助。 1 实验内容改革 以前我们的通信原理实验主要是验证性实验,验证性实验能加深学生对理论知识的理解,但对动手开发能力的培养却远远不够。因此我们将实验课程内容调整为验证性、综合性和设计性实验三部分。并逐渐增加综合性、设计性实验的比重。 验证性实验是实验教学中不可缺少的部分, 是学生理解、巩固、掌握理论知识的必要手段,我们挑选有代表性的实验去做,一方面强化了理论知识,另一方面为后续的综合性、设计性实验做出铺垫,打下基础。同时必须保证验证性实验与理论课教学的同步性。 综合性实验旨在培养学生系统的概念,必须按实验内容的内在联系进行设计,培养学生的综合实践能力。我们的方案是由教师提供综合性实验涉及的相关资料,然后由学生根据资料写出完整的实验方案,由教师提供相应实验模块的电路原理图,学生在读懂电路图的基础上,画出相应的电路方框图,并标出具体的测试点,完成整个实验内容的设计。这样有助于学生系统理解整个实验,还可以通过改变系统参数,测试其对系统性能的影响。 2 实验平台改革 以前我们的实验平台主要是通信原理实验箱,实验箱比较适合于验证性实验,有利于学生深入理解通信原理的基本理论知识。但用来操作设计性和综合性实验却有捉襟见肘之感,灵活性和可操作性不强。随着实验内容的改革我们又增加了System View平台、MATLAB仿真平台和EDA设计平台。 System View是美国ELANIX公司推出的,基于Windows环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具,它使用功能模块描述程序。利用System View可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统并以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果。对学生深入了解硬件系统的具体实现很有帮助。EDA技术是以计算机为工具,借助EDA软件平台,用硬件描述语言完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真。 EDA实验平台一方面可以简化电路,学生用硬件描述语言代替实际连线,可以在一个可编程逻辑器件上实现多种不同的实验内容,做到举一反三;另一方面学生要充分学习实验理论以便能够自己编写程序,这大大改变了以前实验中学生只知按照实验步骤连线来完成测试内容,而根本不追求理解掌握实验原理的误区。这一平台能够大大调动学生的主观能动性,提高学生的实验兴趣和实验态度。 MATLAB是美国Math Works公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。MATLAB用于通信原理实验中,通过数学函数实现实验内容,可使学生从数学的角度深入了解通信原理的具体实现,与课堂上理论知识的数学推导直接挂钩,强化记忆。还可以通过改变参数多角度分析实验结果进行仿真,对学生综合能力提高很有帮助。其难点在于学生要充分学习MATLAB的应用,自己动手编写模块文件,这对初学者提出了更高的要求。 综上所述,我们的实验策略是验证性实验采用传统实验箱结合MATLAB仿真,MATLAB具有出色的图形处理功能,比较直观,而实验箱可以把通信原理知识的理论和实际应用很好结合;设计性实验采用EDA技术结合MATLAB工具,MATLAB平台侧重通信模块功能的数学实现,而EDA平台强调通信模块功能的硬件和软件实现,二者结合可以使学生对实验内容有全方位的把握;综合性实验采用多种平台相结合,由学生根据自身状况自行取舍,因材施教,充分发挥学生的主观能动性。 3 实验教学方法改革 为了融多种实验平台于实验教学中,我们对传统的实验教学方法也进行了相应的改革。 验证性实验的教学方法是实验箱操作与软件仿真相结合,验证性实验较为简单,主要依靠实验箱上已给模块连线操作,借助数字示波器观测分析实验波形。已有固定实验模块主要是模拟现实应用,测得波形大多存在延时和失真,对于理论学习不够扎实的学生,往往不能观测和识别正确的波形,更谈不上做出详细准确的实验分析结果。因此,可以借助MATLAB绘制波形,有利于学生把握实验结果,从而提高实验的整体效果。 设计性实验的教学方法是模块仿真和EDA技术相结合。DSP技术和EDA技术是目前实际通信产品开发的两种主要技术,前者对普通大学生来说要求较高、难度较大,因此建议采用EDA平台。这种教学方法,可以使学生了解掌握实际工程的设计方法,为今后更好的学习和工作奠定基础。综合性实验的教学方法是学生自选平台,灵活施教。对于大型通信系统的模拟仿真和设计建议学生采用System View软件实现,对较简单的通信系统,建议学生采取MATLAB仿真结合EDA设计。具体实施由学生根据自己对平台的熟练程度自己选择。综合性实验大多费时费力,为此我们对实验室实行开放式管理,以方便学生自由安排时间完成实验。 4 实验管理方式改革 为了更好的对通信原理实验进行数字化、网络化管理,我们一改传统的实验管理方式,尝试采用由我们实验教学小组自己开发的通信原理实验信息管理系统。 学生可以通过实验信息管理系统进行实验预习、预约,还可根据实验要求和自己的兴趣来选择实验项目,使学生在实验进行之前,对实验有了较全面的了解,掌握了主动权。完成实验后,学生可以通过网络上交电子实验报告,查询实验成绩。 实验室管理人员可以对实验教学进行宏观调控,更合理地安排实验时间、实验场地、实验设备及辅导教师,提高了实验中心的运行效率。实验辅导教师能够及时获得学生实验预习和预约结果,据此安排必要的实验准备工作并能更有针对性地进行实验指导和成绩管理。学生和老师之间的有机互动,使实验的运行机制更科学合理,使学生更了解自己的操作对象,更好地发挥主观能动性。 5 结束语 经过一段时间的尝试,我们的通信原理实验教学改革已经初见成果,我们一改以往以教为主、以验证性实验为主的教学模式为以学为主、以设计性实验为主的教学模式,一方面使学生能够更加充分的理解和掌握通信原理的基本概念、理论、方法,另一方面也能够对学生的实践动手能力、科研开发能力和常用硬软件的熟练运用能力进行充分的锻炼。这种改革使学生的学习兴趣明显增强,动手能力明显提高,得到了学生的一致好评。 参考文献 1金小萍.通信原理实验教学方法的