关于通信类专业实验教学的研究

2012-03-30李爱涛孙桂萍

电气电子教学学报 2012年1期

李爱涛，孙桂萍，徐俊

(青岛农业大学理学与信息科学学院，山东青岛266109)

为了提高我校通信类专业的实验教学水平，我们进行了一系列研究探讨，本文将对这方面取得的成果一介绍。

1 实验教学存在的问题

通信类专业是我校的新设置专业，实验教学水平有限。在教学内容、教学方法和手段以及实验仪器和设备的配置等方面，都存在着一些急待解决的问题:①设计性和综合性实验较少;②学生只能按着规定的要求完成实验;③实验教学没有独立的考核制度;④实验室按专业课程分为若干实验室，不能将这些课程之间的关联性体现在实验过程中，更无法实现综合性实验项目［1];

2 实验教学培养方案

我们重新设置了通信类专业实验教学培养方案，将实验分成三部分;课程内实验、综合实验和学生自主设计实验。

1)课程内实验

这种实验主要是设计一些与本门课程的理论知识相匹配的验证性实验，如“通信原理”课程中振幅调制(AM)和频率调制(FM)的实现原理和波形对比，“程控交换原理”课程中的用户电路的功能实现和信令信号的产生和观测。

2)综合实验模块

(1)信息采集和处理模块—其实验内容包括在通信系统的发送端如何采集信号源发出的图像、声音、文字和视频等信息，在接收端如何接收从各种信道上传输过来的电磁波、光信号和电信号等信号;并将采集到的信号转换为合适的电信号;并对此电信号进行去噪和放大等处理。

(2)信息调制和解调模块—其设计思路主要是对同一个信号采用各种调制解调技术进行处理，使学生可以从频谱利用率、误码率、对信道特性变化的敏感度和实现的难易程度等各个方面更好地理解和掌握各种调制解调技术。比如在“移动通信”课程中介绍了FSK、MSK和GMSK等几种频率调制技术，学生可以通过实验将同一个信号进行以上几种调制，分析其主要技术指标，得到适用于移动通信对调制技术。

(3)信息的传输模块—实验主要是从两方面进行对比:一是经过同一种信道编码的信号使用各种信道传输;二是经过各种信道编码的信号使用同一种信道传输。通过对传信率、编译码难易程度和误码率等指标的分析，使学生进一步掌握各种信道编译码技术的特性。

(4)信息的交换模块—实验主要是使用电路交换、分组交换、ATM交换和IP交换等各种交换技术来交换信息，并从电路利用率、带宽的分配、传送质量、可靠性和实时性等方面进行观测和分析。此外，还包括交换机的数据配置，结合用户需求有效地建立各种中继等实验。

(5)系统联调实验模块—通过以上几个模块的实验，学生对给定的通信系统采用何种信息采集方法、调制解调技术、信道编码技术和交换技术有了较为系统的认知。在此基础上，学生有能力将各个部分整合在一起实现系统联调实验。甚至可以组建移动通信网、电话通信网等各种小型的通信网络。我们可根据基带信号的形式、高频载波的频率、调制方式的选取和接收发射天线的的设计以及接收方式的选择组建成不同的无线电通信系统。本部分实验可以使学生从组网高度上更加直观和深刻地认识通信系统。

3)自主设计实验

这种实验根据每个学生的学习能力和兴趣开设的以选修为形式的实验。这部分实验从实验内容的选定到实验方案的设计，再到实验方案的可行性论证及实施，以及实验结果的分析，全部由学生自主完成。

3 实验教学方法改革

1)教学模式改革

实验模式转变为以学生为主体，教师为辅导的教学模式［2]。采用启发式教学，让学生直接主动地参与到实验方案制定、实验步骤设计和实验准备的工作中。

2)虚拟设备和仿真软件结合

我们在计算机上安装相应的虚拟设备软件，就可以实现设备的功能。例如利用Matlab等仿真软件，可以对通信系统进行仿真实验。像前面所介绍的系统联调实验—无线电通信系统，如果用硬件来实现的话，除了完成系统的设计需要购置各种电子元器件进行试验。如果改用Matlb进行仿真，就可以通过修改程序来完善设计，实现多种通信系统。

3)实验考核标准改革

我们特制定了一套相对完善的实验考核标准。课程内实验成绩占总成绩的10%，其中实验实施和实验报告各占实验成绩的50%。综合实验是考核由五部分组成:10%考勤、10%实验准备、30%实验实施、30%实验结果分析及20%的实验报告。自主设计实验考核也下五部分组成:10%考勤，40%实验设计，30%实验实施，10%实验结果分析和10%实验报告。