通信專業(yè)實(shí)踐教學(xué)思考
時(shí)間:2022-04-06 03:20:00
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近10多年來(lái),隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,對(duì)通信專業(yè)人才的需求也日益增加,許多高校開(kāi)始培養(yǎng)大量的通信及其相關(guān)專業(yè)的學(xué)生,許多非通信專業(yè)增設(shè)了通信類的課程,這些都對(duì)通信專業(yè)本科培養(yǎng)中的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提出了越來(lái)越高的要求[1-2]。我校的通信專業(yè)歷史悠久,在實(shí)踐教學(xué)中作了大量的探索、改革和實(shí)踐,取得了很好的成績(jī)。2006年,“通信工程專業(yè)”評(píng)為陜西省名牌專業(yè);2007年,“通信原理實(shí)驗(yàn)”評(píng)為陜西省精品課程,填補(bǔ)了我省通信類實(shí)驗(yàn)精品課程的空白;2008年,通信工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)獲省教育廳批準(zhǔn)。
在構(gòu)建通信及其相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)體系中,我們緊扣教育部“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”和我校通信與信息類工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo),根據(jù)不同專業(yè)、不同層次的教學(xué)要求,深化教學(xué)改革,既保留并規(guī)范了原有的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,同時(shí),將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合,增加設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,開(kāi)發(fā)了一系列與現(xiàn)代技術(shù)相適應(yīng)的先進(jìn)的高水平實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[3-4],構(gòu)建了“基礎(chǔ)型、應(yīng)用型、綜合型、設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型”的分層次、循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系,相應(yīng)設(shè)置了“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”、“系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”、“應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊,重新制定了課程教學(xué)大綱,進(jìn)行了課程內(nèi)容的優(yōu)化與重組,編寫(xiě)了多部實(shí)驗(yàn)教材,形成了模塊化管理、軟硬結(jié)合、層次分明、結(jié)構(gòu)完善的實(shí)驗(yàn)課程體系,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)水平都有了飛躍式的發(fā)展。
1實(shí)踐教學(xué)體系的設(shè)計(jì)思想
在實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建中,設(shè)計(jì)了分層漸進(jìn)的體系結(jié)構(gòu),遵循“基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)—能力培養(yǎng)—競(jìng)賽強(qiáng)化”的實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)思路,即:首先是扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí),在此基礎(chǔ)上強(qiáng)化能力的培養(yǎng),最后通過(guò)參加各種學(xué)科競(jìng)賽提升學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手和創(chuàng)新能力。針對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí),設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K,有基于“通信原理綜合實(shí)驗(yàn)箱”驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、分別利用DSP、ARM和FPGA的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),通過(guò)通信原理實(shí)驗(yàn)箱讓學(xué)生驗(yàn)證點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)中的基本的調(diào)制解調(diào)原理、編譯碼技術(shù)、系統(tǒng)性能分析等理論知識(shí),并通過(guò)DSP、FPGA和ARM開(kāi)發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn);針對(duì)強(qiáng)化能力的培養(yǎng),設(shè)計(jì)了系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K,包括基于SystemView的通信系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)[5]、雙語(yǔ)教學(xué)的基于Matlab的通信系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)[6],通過(guò)軟件仿真平臺(tái)自行設(shè)計(jì)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的通信系統(tǒng),明確各個(gè)具體模塊的實(shí)現(xiàn)方法以及相互之間的關(guān)聯(lián),從而真正了解整個(gè)通信系統(tǒng)的組成及工作原理,在應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)?zāi)K,包括軟件無(wú)線電實(shí)驗(yàn)和CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),軟件無(wú)線電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的調(diào)制解調(diào)和編譯碼技術(shù),在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中,可以接觸到實(shí)際系統(tǒng)的構(gòu)造和工作過(guò)程,鍛煉動(dòng)手能力;最后,選拔優(yōu)秀的學(xué)生,參加各種競(jìng)賽,提高學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。
在實(shí)踐教學(xué)體系的設(shè)計(jì)中,重點(diǎn)突出了以下幾點(diǎn):
(1)各模塊之間既相互聯(lián)系,同時(shí)也自成體系,支撐相應(yīng)的理論教學(xué)內(nèi)容,將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,將多媒體技術(shù)、虛擬技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代化教學(xué)方法與手段相結(jié)合,充分利用先進(jìn)的、豐富多彩的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源[7];
(2)在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中,結(jié)合指導(dǎo)學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽和自制儀器設(shè)備,將講授、討論、自主實(shí)驗(yàn)、課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,開(kāi)拓學(xué)生思路,培養(yǎng)創(chuàng)新精神;
(3)在課程架構(gòu)設(shè)計(jì)中,各模塊循序漸進(jìn),從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從基礎(chǔ)到綜合、從設(shè)計(jì)到創(chuàng)新,同時(shí),兼顧和輻射其它的相關(guān)專業(yè),如非電類專業(yè)的學(xué)生建議選做基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K和系統(tǒng)仿真模塊中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),電類非通信專業(yè)的學(xué)生建議選做基礎(chǔ)和系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K,通信類專業(yè)的學(xué)生3個(gè)模塊均可依次選做,外語(yǔ)程度好的學(xué)生可以選雙語(yǔ)教學(xué)“Matlab與通信仿真實(shí)驗(yàn)”,也可作為開(kāi)放實(shí)驗(yàn)和研究生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
(4)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)緊扣應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo),突出對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力和業(yè)務(wù)能力的培養(yǎng)。
2實(shí)踐教學(xué)體系的目標(biāo)
首先,通過(guò)構(gòu)建的分層漸進(jìn)的體系結(jié)構(gòu),幫助學(xué)生建立通信系統(tǒng)的整體概念;其次,通過(guò)驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)上至整體架構(gòu)下至具體模塊以及相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)建立全方位、多層面的認(rèn)識(shí),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和業(yè)務(wù)能力起到積極的促進(jìn)作用[8];最后,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用通信基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的能力,以滿足培養(yǎng)通信與信息類高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才的需要[9]。例如,在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K中的第1個(gè)實(shí)驗(yàn)就是借助通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩部電話機(jī)之間的正常通話,讓學(xué)生對(duì)語(yǔ)音信號(hào)是如何在兩部話機(jī)間進(jìn)行傳遞的?需要哪些模塊?如何連接這些模塊?需要哪些關(guān)鍵技術(shù)等有一個(gè)初步的直觀的認(rèn)識(shí);接下來(lái)通過(guò)后續(xù)的硬件驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)對(duì)具體的模塊(如HDB3模塊、PAM模塊等)再做進(jìn)一步的測(cè)試,從而驗(yàn)證最初的結(jié)論,幫助學(xué)生建立通信系統(tǒng)的整體架構(gòu)和工作流程。在DSP和FPGA開(kāi)發(fā)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可以通過(guò)設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)中的核心功能模塊(如FIR濾波器、2FSK模塊等),并有選擇的搭建基本的通信系統(tǒng),將理論知識(shí)與實(shí)踐能力有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。在系統(tǒng)仿真中,學(xué)生可以借助SystemView軟件仿真平臺(tái)自行設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)(如FM系統(tǒng)、PSK系統(tǒng)等),或者借助Matlab軟件仿真平臺(tái)具體分析系統(tǒng)的性能(如AM系統(tǒng)、PCM系統(tǒng)等),從而進(jìn)一步加深對(duì)通信系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。在軟件無(wú)線電系統(tǒng)中,可以實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的通信技術(shù),如:GMSK解調(diào)技術(shù)、無(wú)線多徑信道特性實(shí)驗(yàn)等,在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)上通過(guò)工程實(shí)踐深入理解實(shí)際移動(dòng)通信系統(tǒng)的架構(gòu)和工作流程。最后,通過(guò)組織學(xué)生參加各類的競(jìng)賽活動(dòng),讓學(xué)生將學(xué)到的各方面知識(shí)和實(shí)踐技能得到應(yīng)用和強(qiáng)化[10-11],從而最終實(shí)現(xiàn)教學(xué)的目標(biāo)。
3實(shí)踐教學(xué)體系的效果
(1)激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和科研素質(zhì),成為科學(xué)研究的啟蒙教育。學(xué)生在進(jìn)入畢業(yè)論文和研究生階段后,其科研能力表現(xiàn)普遍受到導(dǎo)師們的好評(píng)。
(2)激發(fā)學(xué)生對(duì)通信基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的興趣。近年來(lái),越來(lái)越多的非通信專業(yè)學(xué)生選修本課程,有些學(xué)生在修完本課程后還利用課余時(shí)間或暑假進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步拓展實(shí)驗(yàn)。
(3)多名學(xué)生在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、挑戰(zhàn)杯大賽中獲全國(guó)、省級(jí)獎(jiǎng):①2007年,參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽,獲陜西賽區(qū)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)4項(xiàng);②2008年,參加陜西省數(shù)?;旌显O(shè)計(jì)競(jìng)賽,獲陜西賽區(qū)一等獎(jiǎng)1項(xiàng);參加全國(guó)“博創(chuàng)杯”全國(guó)嵌入式競(jìng)賽獲全國(guó)二等獎(jiǎng)1項(xiàng);③2009年,參加全國(guó)挑戰(zhàn)杯競(jìng)賽,獲全國(guó)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、陜西一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)各1項(xiàng);參加NOC大學(xué)生科技創(chuàng)新競(jìng)賽,獲全國(guó)一等獎(jiǎng)1項(xiàng),并捧得最高獎(jiǎng)杯;參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽,獲陜西賽區(qū)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
4結(jié)語(yǔ)
構(gòu)建的實(shí)踐教學(xué)體系,定位準(zhǔn)確,目標(biāo)明晰,結(jié)構(gòu)完善、層次分明,根據(jù)不同專業(yè)、不同層次的教學(xué)要求,提出了明確的課程設(shè)計(jì)思想,靈活多變的教學(xué)內(nèi)容和組織形式。實(shí)驗(yàn)?zāi)K劃分合理、組織有序、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容充實(shí)、軟硬結(jié)合。以學(xué)科競(jìng)賽為契機(jī)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提升學(xué)生的實(shí)踐、動(dòng)手和創(chuàng)新能力,促進(jìn)學(xué)生科技活動(dòng),取得了很好的成績(jī)。