時間：2023-07-16 08:29:48
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關鍵詞：單片機；通信；數據傳輸；數據的幀格式
Abstract: based on the mechanic colleges and universities and related course curriculum present situation, from the basic knowledge system, solve the students in this course, the difficulties encountered in the actual learning process of perspective, discussed the mechanic colleges and universities related in the process of single-chip computer courses teaching as communication way of basic knowledge in this paper, the defects, leading to some of the problems, and according to the characteristics of the mechanic colleges and universities student put forward a solution.
Key words: single chip microcomputer; Communication; Data transmission; The data frame format
中圖分類號：C41文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)
正文:
1 概述
單片機課程中涉及到部分通信基礎知識，對于這部分知識的闡述在各類單片機教材中都各不相同。筆者結合自身的教學經驗，對各類教材在關于這部分知識的闡述特點深入研究，發現大部分教材在闡述通信基礎知識時并沒有足夠地考慮到當前技工院校學生在學習單片機課程之前普遍沒有系統全面地學習過通信專業相關知識的特點。同時，由于當前技工院校學生在學習過程中普遍比開設類似課程的本、專科院校的學生在學習上困難更多，更需要循序漸進地引導，在教學過程中對抽象專業知識的學習需要更多時間的特點。筆者認為，在講解單片機課程中涉及到的通信基礎知識的過程中，應該充分考慮到這些特點，在教學方法上作出改進。有些內容的闡述方式也許對于本、專科院校或基礎較好，學習能力強的學生來說顯得有些累贅，但根據筆者自身的教學經驗，這些略顯累贅的闡述方法能在教學過程中解決很多在后續學習中才能顯現的問題，并在學習過程中能起到增加學生信心的作用。本文主要針對單片機課程中涉及到的數據傳輸方式和數據幀格式這兩個問題的闡述方法作出分析并提出新的闡述方案。
2 相關專業開設課程現狀及學生相關知識體系現狀
有些專業開設了通信方面的專業課，但往往晚于單片機課程，有些則根本沒有相關的專業課程。現行的技工院校單片機教材，無論是采用傳統教學方法還是模塊式的教學方法，雖然在相應章節對這部分內容也有簡單概念的說明，但有相對比較零散或是深度不夠的問題，而單片機原理及接口技術課程中不可避免地要用到這些知識，尤其在接口技術這部分還需要學生對相關通信方面的知識有較為深入的理解。所以應該在單片機課程的教學中對這部分通信知識做系統地、有足夠深度的講解，以避免將問題積累在后續教學過程中，給教師和學生都造成不必要的困難，使得單片機這門本身比較難學的課程顯得更加晦澀難懂，相當一部分學生正是由于本文提到的問題在學習單片機課程的中途選擇放棄，給后續其他相關專業課的教學也帶來了很大的困難。
3 分析由于基礎知識不完善導致的問題
對于數據的傳輸方式，部分教材只有簡單地分類說明，沒有深入闡述，如果能有直觀地圖形輔助說明學生理解起來會更加容易。同時也缺乏相應的練習題，使得學生在讀了一遍概念之后用起來仍然不太理解。
對于數據的幀格式，部分教材講解過于簡單，缺乏例子，學生理解起來普遍感到困難。后續的學習中，學生容易把單片機的串行口工作模式與數據幀格式混淆，以至于在學習串行口工作模式時用到幀格式的情況下甚至無法分清到底在學什么，這種情況下往往要回過頭來對幀格式的概念重新進行講解，再加以區分。這就給學生的學習造成了很大困擾，同時教師在反復強調二者區別時也浪費了很多教學時間，并且效果不佳。
所以，如果能在第一次接觸到這些概念時就針對以后可能會出現的問題做一些有針對性的講解和練習，就能在很大程度上避免這類問題的出現。
4 解決方案
基于以上分析，如果能在第一次接觸到這些概念時就針對以后可能會出現的問題做一些有針對性的講解和練習，就能在很大程度上避免這類問題的出現。所以，筆者對提到的兩部分內容提出以下闡述方案。
4.1通信的概念及通信方式的分類
計算機與外界的信息交換稱為通信。
通信按照通信方式分為并行通信和串行通信。并行通信是指數據的幾個位同時發送或接收。串行通信是指數據的位按順序逐位依次發送或接收。單片機與上位機或設備的通信方式普遍采用串行通信的方式。
例1：數據10110101B從A端發送到B端，若采用并行通信的方式，發送過程示意圖如圖1所示，八位數據同時從A端發往B端，B端同時接收這八位數據；若采用串行通信的方式，發送過程示意圖如圖2所示，八位數據按從低位到高位的順序逐位依次從A端發往B端，B端也按從低到高的順序逐位依次接收。
圖1
圖2
引導學生思考以下問題：
1）上例中完成數據傳輸，用并行通信方式與用串行通信相比哪種方式所用的時間多?
2）圖1中要實現數據同時傳送，需要幾條線？圖2中數據逐位傳送，需要幾條線？
基于技工院校學生的學習特點，對于基礎概念的解釋應盡可能地詳細并淺顯易懂，同時要有一定的深度。把并行通信和串行通信的概念用示意圖表示，使得學生在學習的過程中對這兩個概念有更形象、具體的理解，避免由于沒有明確理解兩個概念而無法理解單片機的通信方式。
在以上聯系的基礎上再對并行通信與串行通信進行比較，闡述方式如下：
1）并行通信的速度比串行通信的速度快；
2）并行通信的線路鋪設費用高，需要鋪設與同時傳輸的數據位的位數相等的連接線，適用于近距離數據傳輸。串行通信的線路鋪設費用相對較低，只需一條發送數據的線和一條接受數據的線，也可以發送和接收共用一條連接線，適用于遠距離數據傳輸；
3）并行通信線路的鋪設相對復雜，系統可靠性相對較差，適合于近距離數據通信；串行通信線路的鋪設相對簡單，系統可靠性相對較高，適合于遠距離數據通信；
串行通信又可分為同步通信和異步通信。異步通信從傳輸方式的角度又分為單工、半雙工及雙工。MCS—51系列單片機采用的是串行異步雙工的通信方式。
4.2 數據的幀格式
對于單片機通信中的四種幀格式，大部分教材都有詳細的描述，但普遍缺乏圖示和例題。在此僅以其中的模式1為例提出新的闡述方案。
模式1
在串行通信模式1中，一幀數據共有10位，其中包括1位起始位（低電平信號），8位數據位和1位停止位（高電平信號），結構如圖3所示：
圖3
例2：假設有一組數據：10010011B要從A發往B，幀格式采用模式1，請將數據發送時一幀數據的具體內容填入下面的表格中：
對于模式0、模式2及模式3也采用相同的方法闡述。
5 新方案解決問題的效果
通信概念及分類方式的闡述方案中，針對技工院校學生的學習特點，對通信的概念和分類通過循序漸進、輔以圖示的方式做了闡述。這話闡述方式的特點是針對技工院校部分專業學生在學習單片機課程之前并沒有接觸過通信相關課程的情況，在闡述通信的概念和分類時能輔以淺顯易懂的例題，在實際教學過程中使得學生在學習這些概念時能及時清晰地理解概念的含義，避免了在后續的諸如單片機串口讀寫操作等涉及到其它較復雜概念的問題中還要一并解決闡述通信基本概念時遺留的問題，在一定程度上可以避免學生在學習串口操作時的才意識到之前的通信基本概念還沒搞清，胡子眉毛一把抓，增加學習難度，給后續概念的學習造成困難。
數據幀格式的闡述方案中，由于引入示意圖，使得學生對于單片機串行通信采用的幀格式中四種模式的理解更加直觀。及時補充的相應例題也起到了引導學生在接受概念的同時主動思考的作用，加深學生的理解。另外，筆者在實際教學過程中發現，由于單片機的串行口工作模式也有四種，分別是模式0、模式1、模式2和模式3，四種模式的命名方式與數據幀格式的四種模式一模一樣，使得部分學生在學習時對兩組概念發生混淆。而對數據幀格式的闡述采用新方案后，也能在很大程度上起到避免兩組概念混淆的作用。
參考文獻：
[1]勞動和社會保障部教材辦公室.單片機原理及接口技術[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2004年
關鍵詞：光纖通信；實驗；OptiSystem
光纖通信系統作為國家級電信網的骨干系統,光纖通信技術以其獨特的優勢成為我國發展最快的技術之一,因此“光纖通信”課程近年來一直作為我國理工科院校的重點專業課程。該課程開設的目的是使學生掌握光纖通信技術的基本原理、光纖通信系統的基本構成以及系統設計方法,了解光纖通信技術的實際應用和最新發展方向,為今后從事通信領域的工作打好必要的專業基礎[1-2]。由于課程涉及面廣以及物理概念繁雜深奧,使學生理解起來非常困難。而且,由于光纖通信的設備器件都很昂貴,限制了國內大部分院校的實驗僅通過簡單的光纖實驗箱完成,對實驗過程中的每個器件的輸出結果無法觀察分析,導致學生對光纖傳輸系統并沒有一個全局的認識。目前,針對“光纖通信”的教學實踐中存在以下幾個問題:(1)概念抽象難懂,器件構造原理復雜,不適合學生融會貫通掌握知識。(2)課堂教學模式單一,不能很好地調動學生的積極性與創造性[3]。(3)實驗設備簡單,實驗內容涉及面窄。目前國內研究光纖通信的主流軟件包括VPI和OptiSystem。由于VPI軟件昂貴,多用于科學研究,用于本科教學不現實。而OptiSystem是一款創新的光通訊系統模擬軟件包,它集設計、測試和優化各種類型寬帶光網絡物理層的虛擬光連接等功能于一身,從長距離通訊系統到LANS和MANS都可使用。OptiSystem具有強大的模擬環境和真實的器件與系統的分級定義。它的性能可以通過附加的用戶器件庫和完整的界面進行擴展,而成為一系列廣泛使用的工具。全面的圖形用戶界面控制光子器件設計、器件模型和演示,巨大的有源和無源器件庫包括實際波長相關的參數[4]。筆者將OptiSystem引入“光纖通信”教學中,以OptiSystem與課本相結合為主線,以知識構建和應用能力培養為重點,選擇與專業核心要素有關的基礎理論知識,用OptiSystem中的光器件理解抽象概念,用課本中的概念去指導實踐中器件的選擇。在此基礎上進行光纖通信課程的實踐教學體系的構建,將OptiSystem模擬仿真與實驗相結合,增強學生對光纖通信系統的正確認知能力與創新能力。
1建立基于OptiSystem的概念器件化的教學方法
突出基本理論基本分析方法和知識的應用,讓學生在首次接觸該課程時,從了解生動的發展歷史入手,接觸到一個開闊的視野,對所有相關課程的融會貫通,以突出“光纖通信”課程的理論性和完整的系統性,而不是讓其產生理論堆積的錯覺。所謂“概念器件化”就是將光器件引入基本概念的講解中,每個光器件都對應著相關參數,而這些參數對光通信系統的影響,可以通過設置OptiSystem中相關光器件參數改變系統傳輸,從而讓學生對抽象的概念有更加形象的認識。以光纖通信課程中光纖一章為例,此章占全課程的課時最多,重要程度可見一斑。以光纖相關概念為例,課程涉及到光纖及光波導的基礎知識,光波導中模式、色散、損耗和偏振等基本概念,以及光纖的類型。這些理論是相當抽象的,傳統的教學無非是將一些動畫Flash與PPT相結合,觀察光線在光纖中的傳播路徑,而對于光纖的線性與非線性效應還是不能透徹理解。而OptiSystem中光纖的種類很多,引入光纖通信中的一些難懂的概念并對其進行模擬,就能將抽象的概念形象化,有助于學生的理解。以標準光纖為例,在OptiSystem中標準光纖的參數設定參數如圖1所示。圖1(a)為標準光纖的主參數設置,其中主要包括光纖的參考波長,傳輸長度和衰減系數等。圖1(b)中為標準光纖的色散參數相關設置,主要包括群速度色散,三階色散和色散參數等。當然關于光纖的參數還有其他選項卡可以設置,常用的有偏振模選項卡和非線性選項卡等如圖1(b)所示,這里就不一一介紹了。這些參數均在“光纖通信”課程中有理論講解,但是概念非常抽象難懂。如果在OptiSystem中對這些參數進行設置與仿真,通過改變相關參數用頻譜儀觀察波形變化,可以使學生對這些概念的理解更加深入。針對課程,筆者對所有章節所需要的相關光器件進行分類,在講授相關章節時重點進行介紹。對于第三、四章,主要介紹標準單模光纖與非線性光纖。第五章光發送機主要將LED(發光二極管)與LD(激光器)引入課程。第六章接收機主要引入PIN(光電二極管)與APD(雪崩二極管)。第七章光網絡中將引入偽隨機序列,信號發生器,波分復用器,光調制器,摻餌光纖放大器,光濾波器,光頻譜儀,電頻譜儀,誤碼分析儀等。這些有源與無源光器件的引入有利于后續實驗的設計與驗證。
2先虛后實,先模擬后器件的分層次教學實驗體系
分層次的實踐教學模式,將實踐教學劃分為基礎認知型、綜合型和創新設計型3個層次。另外,由于目前“光纖通信”課程的實驗都是基礎實驗,由于光器件的昂貴和易損特性,因此這些基礎性實驗都是通過實驗箱完成的。涉及的實驗結果都是僅僅通過示波器觀察最后的波形,結果形式單一,操作過于簡單,而且幾個實驗的內容過于基礎已經滿足不了發展迅速的光通信現狀,因此,采用低成本、更貼近實驗的OptiSystem軟件來更深入地學習“光纖通信”課程勢在必行。在傳統的“光纖通信”課程實驗中,由于學生對器件的不了解和操作方法不當,實驗箱上很多小器件的都被燒壞。如果在實驗前,學生能夠先使用Optisystem進行搭建與模擬仿真,就可以避免這種情況的發生。而且學生還可以通過頻譜分析儀觀察每個光器件的輸出結果,這樣有利于對結果的分析與對錯誤結果的調整,也有利于學生在實驗箱上的正確操作和對實驗結果的正確認知。此外,筆者還將在基礎實驗的基礎上增加綜合性實驗和擴展性實驗,以提高學生的綜合分析能力和實踐能力。筆者將以一個擴展性實驗實例來說明OptiSystem引入教學實驗體系的重要性。該實例是復用信號的全光波長變換實驗如圖2。里面涉及到光纖通信的若干知識點,包括偏振復用,四波混頻,光信號調制與解調等。此系統采用連續激光模塊(CWlaser)生成系統光載波,其中泵浦光CW1、CW2參數設置分別為:頻率為193.24THz、193.2THz(,信號光參數設置為,頻率為193.05THz。信號光經過偏振器(PowerSplitter)后成為一對正交的偏振光,調制后經偏振合束器(PolarizationCombiner)合束后與兩個平行的泵浦光經耦合器耦合并送入半導體光放大器(SOA)中進行全光波長變換。調制部分用偽隨機發生序列器(PseudoRandomBitSe-quenceGenerator)產生速率為2.5Gbit/s的偽隨機比特流,比特序列輸入NRZ產生器(NRZPulseGenerator)調制,經偏振分束器分兩路驅動MZ(Mach-ZehnderModulator)調制器,MZ調制器消光比為30dB,偏振合束器實現兩路MZ輸出信號的耦合。解調部分采用光電探測器(PD,PhotoDetectorPIN),PD響應度設為1A/W,暗電流設為10nA,在經過低通濾波器在接收端觀察眼圖。圖3(a)和(b)分別表示全光波長變換前后的頻譜圖,可以更直觀的了解四波混頻效應。圖4(a)和(b)分別表示接收端的偏振復用信號的眼圖。該實驗還可以通過改變泵浦之間的間距、信號速率、泵浦與信號光之間的間距來觀察實驗結果,得到最優化的參數。以SOA的注入電流項為例,圖5為改變SOA注入電流后,得到偏振復用信號的眼圖與誤碼率曲線。通過這個擴展性實驗,可以利用軟件仿真的方式,更加直觀地掌握各個參數對光通信系統的性能影響,彌補實驗設備的局限性,開闊學生的視野與知識面同時提高學生的動手能力。
3結語
該文將OptiSystem軟件引入光纖通信課堂,提出概念器件化的課程體系與先虛后實,先模擬后器件的分層次教學實驗體系,并利用OptiSystem設計了光纖通信實驗的一個擴展實驗,可以更加直觀地掌握各個參數對光通信系統的性能影響,彌補實驗設備的局限性,開闊學生的視野與知識面,同時提高學生的認知能力、動手能力。通過該文提出的教學改革與實踐,可以解決光纖通信課程中的概念抽象難懂、器件構造原理復雜、課堂教學模式單一、實驗內容涉及面窄等問題。
參考文獻
[1]黃永清,陳雪,李蔚,等.光纖通信課程的教學改革[J].電氣電子教學學報,2010(6):12-13.
[2]黃震,畢衛紅,張保軍,等.光纖通信教學實踐與總結[J].教學研究,2011,34(3):58-59.
[3]徐文云.實驗與仿真在光纖通信教學改革中的應用研究[J]重慶郵電大學學報:社會科學版,2007(S1):183-186.
［關鍵詞］工程碩士通信基礎教學改革
［中圖分類號］G642［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2013）08-0049-03
隨著現代科技與社會的快速發展，培養具有較強的專業能力和職業素養，具有較強解決實際問題能力的工程碩士專業學位研究生日益引起廣泛的關注。近年來，我們針對工程碩士特點，總結歷年來工程碩士教學經驗，緊密圍繞通信基礎與通信應用主題，在工程碩士基礎課程教學中進行了一系列教學改革，采用新的教學理念，綜合通信專業基礎知識并加以融合，實現課程教學內容與教學手段的改革，以提升教學效果。現就該課程的基本情況和所進行的教改實踐加以介紹。
一、課程教學目標的定位
結合高層次應用人才培養目標和學員任職需要，進行教學內容的選定。通信基礎知識課程的設定是面向應用型工程碩士的，學員一般是來自不同單位的在職軍官或武警，除了少部分曾經是通信相關專業本科畢業外，大部分學員以前沒有系統學習過通信知識。他們學習的目的是為了掌握通信基礎知識，掌握通信基本技能，能夠很好地在現有崗位上發揮作用。結合工程碩士的這些特點和需求，我們認為通信基礎課程的建設目標是立足于工程碩士的培養，緊密結合軍隊信息化建設的需要，以“完善知識結構、提高思維能力、強化實踐培養”為原則，優化課程體系、改革教學內容，重點建設示范性教學案例，加強研究型教學模式改革。
二、課程教學內容的改革
依據課程教學的目標，我們在課程教學的開展中，以“通信基礎理論內容為根本，注重理論與實際相結合，結合現代通信實際，側重培養學生分析問題的能力”為原則，對課程教學內容進行了一些改革。課程內容調整主要包括通信原理基礎知識的壓縮與凝練，加入無線通信基礎與典型現代通信系統內容。課程內容可劃分為三個主要模塊，分別是通信原理基礎模塊、基本傳輸方式與信道模塊、軍事通信概述模塊。
通信原理基礎模塊介紹通信相關的基本概念、基本技術，主要包括通信的概念、調制解調技術、信源編碼和信道編碼技術、數字復接及同步技術等。基本傳輸方式與信道模塊介紹信道相關的基本概念，現代通信系統中典型的傳輸方式及各自的優缺點，主要包括數字信號傳輸損傷及指標、無線傳輸技術、有線傳輸技術、交換的基本原理及作用等。軍事通信概述模塊介紹軍事通信的一些基本概念，軍事通信系統的整體組成及主要通信手段及特點等。
除了課程整體內容的調整，在課程教學過程中，我們對具體知識點的講授以寬面淺出為原則。例如弱化模擬通信內容，將當前數字通信中的一些主要理論、主要技術以及近些年發展的新技術引入其中，如補充信號的頻譜、系統的頻域響應、傅里葉變換、濾波器基礎理論等。課程講述中盡量減少公式推導等內容，側重基礎知識、基本原理、基本功能、面向應用等方面。
三、課程教學方法的改革
課程教學方法改革的目標為改變傳統的“連續式、注入式”被動教學方式，轉變為“專題式、啟發式、討論式、研究式”的能力與素質培養的主動教學方式，配合新的教學手段，提升學生參與課堂的積極性，增強課堂教學的效果，達到知識的“融會貫通”。為實現這一目標我們采取了多種改革措施，主要有以下幾方面。
一是充分利用多媒體課件、網絡資源等現代化教學手段。為提高學生的課堂學習理解程度，我們精心制作了一套表現生動的多媒體電子課件。該課件的特點是生動、全面、重點突出。電子課件中有大量的動畫，將一些不易理解的內容用生動形象的形式表現出來，使學員易于理解。例如在數字調制中對MSK的講解，僅僅一頁講述支路波形的課件就有56個動畫組成，將一個難點生動地表現出來，學生反映效果很好。無線通信課程建設了完善的課程網站，以促進教員與學生之間的交流。課程網站內容豐富，學員可以從中了解課程介紹、實現課程討論、下載電子課件（內含講義）、下載教輔資料等。同時網站是很好的交流平臺，教員的作業，討論問題，與學員的交流均可以在此完成。
二是探索具有通信工程特色的案例教學模式，將基礎知識與典型案例有機結合。知識點的講授與實際問題相結合，使學生能更直觀地理解相關概念并掌握技能。例如在自由空間傳播模型的講授中，討論室內小型無線網絡的建立問題；在地面反射模型的講授中，討論岸邊基站與海面船只的通信問題；在無線通信中的組網技術中，諸如多址接入，多信道共用，阻塞率，區域覆蓋，頻率復用，小區制中的干擾，擴大系統容量等問題，均與移動蜂窩網中的實際系統相結合。
教學模式采用選擇典型通信系統或典型應用為案例，輔助以一定量的MATLAB演示驗證，并結合相應的思考題加以討論，引導學生自主深入地探討問題，加深學生對現代通信技術的理解。例如講解蜂窩無線通信系統時，以現有的GSM蜂窩通信網為例，講解無線通信特點、無線組網特點、多址通信等知識點，引導學生思考解決相關的實際問題。又如剖析一個實際通信設備（通信電臺），就其內部各個功能模塊進行講解，講解其原理，剖析其內部結構，引發這一系統的設計、應用以及改進的討論。
三是加強研討型教學模式改革，引導學員就實際工作中的問題進行討論。主要采用兩種模式，一種是結合課程教學的知識點，學員提出的與實際相關的問題，進行研討型教學。本門課對于從事通信工作的同志有很強的實踐性，針對他們提出的實際問題，結合課程相關知識點給予解答，既幫助學員理論與實際結合解決問題，又活躍了課堂氣氛，開闊視野，同時還有助于拉近書本與設備之間的距離。除了通信技術問題，還有例如通信裝備現狀討論，光纖通信網情況討論，內部信息化網絡相關問題討論等。另一種是將通信領域的科研成果引入教學內容改革，適當結合典型系統的案例，進行研討型教學。
四是優化考核方式，建立以衡量對知識的理解、運用能力和綜合素質為依據的評分標準。引入課程設計環節，增加理論和實際應用的結合。課程設計在課程考核中的比重占30%。依托“十一五”重點項目通信工程綜合實驗教學平臺，開展教學實踐活動，同時也方便學員將自己的創新性想法在試驗平臺中加以驗證。
五是堅持結合高水平的科研課題進行高層次人才培養，注重創新能力培養。本專業跨信息與通信工程及軍事通信學兩個二級學科，人才培養上強調在科學研究中既充分重視基礎科學，又以現代通信關鍵技術研究為核心，著力培養現代通信領域的高級工程技術人才和以工程技術為背景的管理指揮人才。
本專業承擔的科研任務緊密結合信息化建設中的關鍵技術研究和新領域的發展需求，一般具有指標高、難度大、實用性強、工程性要求嚴格以及系統性強等特點。在課程教學中，教員往往結合知識點引導和鼓勵學員參與科研項目，在實踐中得到鍛煉，使畢業學員的綜合素質得以提高。在這些可選的教學實踐環節中，我們鼓勵學生發表自己的觀點，充分進行討論，驗證自己的設計，提供相應的條件讓學員將想法付諸實現，每一個真正完成這一過程的學員，其能力都實現了質的飛躍。
除了課程實踐環節，無線通信系列的研究生課程在課堂授課中還會不定期邀請科研課題的主要負責人及專家教授進行專題講學，提供相關的學術講座信息鼓勵學生參加，揭開科學研究的面紗，鼓勵學員積極參與進去。
六是堅持學術創新，注重教員教學水平的提高，提升教學團隊整體水平。通信信息技術快速發展，各種新技術和概念不斷涌現，給學生學習和教師教學工作帶來了巨大的壓力。如何變壓力為動力，解決課時有限而需掌握的知識飛速增長的矛盾，是現代通信專業教育中面臨的問題。本團隊建設的一個目標就是改革傳統的教學方法和手段，重建科學合理的專業課程體系，梳理教學理念，研究專業課教學的新方法，以培養學生興趣，激發其潛質為目的，充分發揮其學習能動性，讓學生有效利用課余時間自主學習，真正體會通信技術對社會、對人類的重大影響，并學會合理地運用其為社會服務。
在教學水平的提高方面，對師資隊伍進行嚴格的教學崗位培訓，突出知識創新和知識傳授在師資隊伍上的融合，形成一支善于把握通信工程專業教育規律、在基礎研究方面成績突出的教師隊伍。大力開展教學研究和教學改革，鼓勵基礎研究和創新研究，堅持教學科研相結合，積極探索通識教育、新生研討課和專題研討課等教學新模式、為拔尖人才培養提供有價值的經驗。
除了上述方法，我們還制定科學合理的課程計劃，安排討論、觀摩教學等活動。建立方便通暢的師生溝通渠道，傾聽同學們對教學的意見，并且在教學組內互相溝通，及時進行改進，并保證教學的一致性。
四、結束語
總之，針對工程碩士通信基礎課程建設的教學改革是一項長期的工作，在今后的教學中要打破傳統的教學模式，更新觀念，優化教學內容，積極探索新的教學方法，不斷依據教學效果進行反饋調整，以取得更好的效果。
［參考文獻］
［1］國防科技大學重點建設研究生一流課程體系建設項目建設計劃任務書［Z］.2013.
［2］國防科技大學研究生重點課程建設驗收報告［R］.2010.
關鍵詞：獨立學院；信號與系統；教學改革
Investigation into teaching innovation of signal and system for independent colleges
Zhou Xiaowei， Jin Ning， Liu Dajian
Chian jiliang university， Hangzhou， 310018， China
Abstract： As an important basic course for the major of communication engineering， signal and system is not easy to learn because it includes many formulas and abstract concepts. Teaching innovation of this course， which takes the specific learning goal of communication engineering for independent colleges and students’ practical learning ability into account， is necessary concerning the course’s teaching contents， methodology， and experimentation. Practice has shown that teaching innovation helps to inspire students’ learning interest and facilitates the enhancement of students’ comprehensive capabilities， hence leading to better teaching results.
Key words： independent colleges； signal and system； teaching innovation
我校獨立學院通信工程專業的培養目標是具有一定通信專業理論基礎的應用型人才，與普通本科院校相比，對各門課程的理論深度要求稍低，在課程內容的選取上以理論知識夠用、實用為原則，注重培養學生的工程實踐能力。信號與系統課程是通信工程專業的一門核心專業基礎課，該課程理論性、工程應用性強，且較為抽象，歷來是學生認為難學的課程之一。獨立學院的學生大部分學習基礎差，學習能力比較弱，并缺乏主動性，因此不能照搬二本通信專業信號與系統課程的教學模式，必須建立適合三本學生的教學體系，通過教學改革來提高教學質量，培養學生自主學習的能力。筆者從教學內容、教學方法、實踐教學等方面闡述獨立學院通信專業信號與系統課程教學改革。
1 教學內容的優化整合
信號與系統和數字信號處理課程內容既相互關聯、相互滲透，又有一定的交叉。我校二本通信專業這兩門課程分別安排在第四和第五學期講授，在教學過程中發現，學生在學習數字信號處理時，已把大部分相關的信號與系統知識忘記了，因此交叉部分的內容需要重復講解，造成課時浪費。另外，數字信號處理的數學基礎嚴密，包含大量的公式和證明，對獨立學院學生來說，學習難度大，效果差。基于上述原因，我院通信專業只開設信號與系統課程，該課程將傳統的信號與系統和數字信號處理兩門課程進行整體優化整合，強調基本概念、基本理論和基本分析方法，組課方案如圖1所示。
圖1 信號與系統課程內容組課方案
優化整合后的信號與系統課程主要研究確定性信號經線性時不變系統的傳輸與處理的基本概念和基本分析方法。課程內容按照先時域后變換域，先連續后離散，先信號分析后系統分析的順序編排。在信號與系統的時域分析中，強調系統沖激響應的定義、系統響應的分解、卷積運算等重要概念及其物理意義，微分算子和系統零狀態響應的時域求解不做要求。變換域分析中，強調三大變換（傅里葉變換、拉氏變換、Z變換）的物理意義及工程應用，利用傅里葉變換對信號和系統進行頻域分析，引出信號帶寬、系統帶寬、系統的頻響等重要概念；引入濾波、調制與解調、頻分復用、無失真傳輸等通信系統或信號處理技術中的工程實踐問題。拉氏變換的重點為系統函數、微分方程的復頻域分析法，由于SPICE等工程軟件的應用對電路的S域分析降低了要求，只要求分析電路的零狀態響應。本課程加強了離散信號與系統的分析，強調DFT的物理意義及其在信號處理中的應用。數字濾波器設計中的復雜數學推導不做講解，強調數字濾波器的結構、性能指標及其Matlab實現等工程實際問題。
2 提高教學質量的教學方法探討
1.1統一通信的發展動力統一通信迅速的發展動力來源于各大設備提供商與軟件提供商的重視，在統一通信的概念被提出以后，為了鞏固各自在其專業領域的主導地位，開拓新的企業應用市場，他們紛紛根據自身的優勢大力開發統一通信產品。首先，微軟、IBM、SAP和甲骨文等企業軟件提供商希望通過統一通信的市場進軍統一通信協作會話領域，并在他們的協作解決方案中加入了語音和視頻應用。其次，思科、西門子、阿朗、Avaya等IP電話提供商，他們希望通過將IP語音系統進行擴充，平滑地擴展為統一通信協作應用，保持住他們的企業語音通信客戶。第三，騰訊、MSN、雅虎、Facebook等互聯網通用Web消息與社區供應商，企圖在其所擁有的龐大桌面客戶群的基礎上，通過統一通信技術所整合的語音和視頻應用，增長其業務。第四，通信運營商希望通過WiFi接入、3G視頻會議、即時視頻消息等技術組成的移動協作方案來增長其業務點。
1.2統一通信的概念由于各大廠商都是根據自身優勢開發統一通信產品，從自身利益的角度提出解析統一通信，統一通信至今沒有一個大家都認可的統一的概念。思科提出，“統一通信進一步發展了IP通信的概念，通過使用SIP協議和移動解決方案，真正地實現了各類通信的統一和簡化，不受位置、時間或設備的影響。”北電指出，統一通信是利用先進的技術打破當前通信手段(如電子郵件、實時短信、電話和多媒體會議)中以設備和網絡為中心的限制，使人們只要通過最常使用的通信工具和應用，就能便捷高效地與同事、客戶及合作伙伴溝通。在《統一通信技術和標準化需求研究》報告的基礎上，CCSA于2010年公布了《統一通信業務需求》標準，給出了統一通信的概念，指出，“統一通信是融合CT應用和IT應用的綜合解決方案，通過對用戶多種通信方式的融合，使用戶可以利用一個集成環境進行通信，并訪問其所需的應用，以方便用戶使用并豐富其體驗”。
2統一通信技術研究
2.1統一通信解決方案簡介目前，包括思科、微軟、甲骨文、亞美亞、中興和華為在內的各大軟件提供商和設備提供商都提出了自己的統一通信解決方案，并不斷在其解決方案中增加新的內容或采用新的技術。其中，思科的統一通信解決方案以呼叫管理器CallManager為核心，集成了會議系統MeetingPlace、統一消息系統unityMessaging、客戶服務中心系統(CiscoIPCC)和個人通信系統PersonalCommunicator等。該方案集成了語音、視頻、Web協同、傳真和Email等通信方式，并通過PC界面集中管理和使用多種通信手段。通過與多家硬件廠商合作，微軟建立了以MicrosoftOfficeCommunicationsServer(OCS)為核心的統一溝通解決方案，其中，OCS服務器融合集成了基于狀態的實時即時通信、語音、視頻和數據協作應用，能夠為微軟應用環境的用戶擴展應用體驗。在該方案中，他們通過ActiveDirectory實現統一通訊錄功能，通過Exchange完成語音郵件、傳真、電子郵件管理及UC相關特色功能，通過用戶端、中間層、服務器端三個層面的API實現與第三方應用的集成和提供二次開發功能。在已有產品線的基礎上，Avaya整合了北電企業通信解決方案功能，形成了Avaya新的統一通信解決方案AvayaAura。該方案基于SIP協議和開放標準，通過會話管理功能集成了通信控制與應用功能，實現了應用與網絡的分離，能夠為用戶提供消息、話音、視頻、在線狀態、Web應用等通信功能。華為的統一通信解決方案eSpaceUC通過協作軟件和客戶端集成了即時消息、IP語音、社交網絡、呼叫中心、音/視頻/數據會議等多種業務功能。其中，協作軟件能夠提供即時消息、狀態呈現、企業通訊錄和一號通等業務功能，通過PC客戶端和移動客戶端將業務提供給用戶，并通過企業服務網關將業務開放給第三方應用。
2.2統一通信相關技術簡介從廠商所提出的統一通信解決方案可以看出，統一通信技術并不是指一門技術，而是多種通信技術的綜合。在統一通信所涉及的技術中，最重要的是融合多種應用、多種業務和多種通信手段的架構，是一種集成眾多通信方式的平臺。統一通信所能采取的典型網絡架構有思科的SONA架構、IPNGN架構和ITU的NGN等。從體系架構方面來說，目前的統一通信一般被分為應用層、網絡層和終端層3個層面。應用層即統一通信服務平臺層，集成了基礎語音、即時通信、多媒體會議和協同辦公等多種應用系統。網絡層主要完成統一通信用戶的接入，統一通信信令和用戶數據的接入、路由、交換和傳輸功能。終端層是各種終端設備的集合，包括普通電話、SIP話機、PC/PAD客戶端和移動客戶端等。全網IP化技術統一通信基礎中的基礎，正是由于該技術的成熟，使得IT技術和CT技術的融合成為可能，為通信功能的軟件化提供了技術支撐。呼叫會話控制技術是統一通信的核心，基于SIP協議的呼叫會話控制功能為統一通信中的會話類業務提供了統一控制的機制，如思科統一通信中的CallMa-nager、IP多媒體子系統(IMS)中的呼叫會話控制功能(CSCF)和亞美亞的AvayaAura等。此外，還有統一通信所集成的眾多通信方式所涉及的多媒體通信技術、業務開放與通信功能服務化所涉及的SOA技術和WebService技術等。
2.3統一通信的基本業務功能統一通信是業務與應用整合和融合的平臺，是解決企業業務系統集成，簡化運行和提高效率的重要方式，因而必須具備一些最基本的應用和業務功能。從統一通信的概念及各廠商的統一通信解決方案可以看出，統一通信最重要的特征就是協同，其所包含的最基本應用有即時通信、IP語音、多媒體會議等，每一種應用整合和融合多種業務功能，如鑒權認證、即時通信、通信錄、狀態呈現、語音通信、即時消息、電子郵件等。鑒權認證是任何通信系統都需要具備的功能。統一通信系統一般采用統一的身份管理機制，以便消除企業中多種應用系統、多種終端號碼和編址方案對業務整合所帶來的困難。統一通信用戶只有在通過鑒權認證之后，才能使用統一通信所提供的各種業務和應用。即時通信系統能夠提供即時消息、通訊錄和狀態呈現功能，是用戶體驗協同通信的基礎。其中，即時消息是當前網絡上非常流行的實時通信方式，它通過互聯網建立的網絡虛擬環境，實現實時互動信息交換，極大地改變了人們的生活方式。除了能夠實現一對一消息發送、消息群發、群組聊天等常用功能外，即時消息還具有定時消息發送、文件傳輸、用戶狀態通知等功能。狀態呈現是協同通信的基礎，它提供了用戶狀態的實時查詢與訂閱功能，通過狀態呈現功能，用戶可以自身的狀態，可以查詢其他用戶的狀態，從而根據狀態選擇合適的通信方式進行溝通，在用戶被訂閱后，當用戶狀態發生改變時，其變化能夠被及時通知給訂閱者。IP語音是統一通信的基本業務功能，與傳統的語音通信系統不同，IP語音不再以程控交換技術為技術平臺，而是通過IP技術為基礎，通過軟件實現語音、傳真、數據和視頻等多種通信功能，它除了提高最基本音/視頻呼叫之外，還提供呼叫保持、呼叫轉移、呼叫等待等眾多補充業務，能夠與現有局域網無縫集成，能夠在應用層集成電子郵件與語音信箱等應用。
2.4統一通信技術的基本特征統一通信技術的基本特征是融合、動態、開放和統一管理。融合特性主要體現在兩個方面，分別是網絡側融合和終端側融合。網絡側融合一方面指的是統一通信系統將多種通信方式進行整合，形成一個統一的通信平臺，通過該平臺，用戶可以很方便地使用各種通信方式;另一方面指的是固定和無線的融合，無論用戶使用的是固定網絡上的終端還是移動終端，都可以訪問到統一通信平臺所提供的服務。終端側融合指的是在統一通信的客戶端軟件上集成了各種通信方式的快捷方式，用戶通過一個任意終端上的軟件就能發起呼叫，如通過電子郵件發起語音、視頻和即時通信等。動態性體現在通過統一通信平臺實時呈現終端的在線狀態，用戶可以靈活選擇不同的溝通方式，在選擇了溝通方式后，各種通信方式也可以隨時進行切換。例如，當用戶的狀態變化時，用戶可以切換接入方式后，繼續進行應用層面的內容交互，用戶在進行即時通信的同時，可以隨時發起語音、視頻等呼叫，不影響當前通信方式。開放性體現在統一通信采用開放的軟件平臺，該平臺上融合了當前的各種通信方式，并通過開放的業務接口將通信能力以服務的方式開放給第三方應用，實現與企業內部現有的業務系統集成。統一管理也是統一通信的基本特征。在統一通信中，必須實現用戶號碼、用戶接入方式和實時狀態信息等數據的統一管理。而統一通信系統也需要通過統一管理功能完成用戶身份的鑒權和認證，用戶狀態的感知和識別。
3統一通信的發展方向
從統一通信的概念、解決方案及其基本業務功能可以看出，與其他通信技術不同，統一通信技術是指一系列通信產品、服務和技術的集合。在統一通信的演進過程中，其概念和內涵在不斷被豐富，其實現方式也在不斷進步，應用場景在被不斷拓展。從目前統一通信的發展情況來看，統一通信至少可以被分為三個階段。第一階段是面向企業用戶的統一通信，其基本特征是設備提供商通過一個統一的軟件平臺集成多種通信方式，企業用戶在該平臺上通過簡易的操作就可以發起各種通信會話，聯系到想要聯系人員，從而提升溝通的效率，提高企業的ROI。在該階段，各個廠家的系統都按照各自的優勢開發自己的產品，各個統一通信系統間難以互通，難以融合。第二階段是面向業務流程的統一通信，其基本特征是將統一通信服務平臺與企業內部的各種辦公流程聯系起來，通過通信驅動企業工作流程，提高辦公的效率，取得較大的ROI。在該階段，通過與業務流程的融合，使得統一通信能夠在教育、醫療、金融和制造等行業發揮更大的作用，也使得統一通信逐漸“滲透”至各行各業。第三階段是面向業務流程分析的統一通信。本階段是在協作應用的基礎上，通過統一通信的分析模型，分析業務流程中各個階段的關鍵要素，提高協作效率、決策速度和響應能力，進一步增強企業生產力、員工效率和ROI。目前，統一通信正處在其發展的第一階段，強調的是在系統內對各種通信方式融合的加強以及功能的完善。隨著統一通信應用滲透到企業內部日常辦公、會議、培訓、客戶服務等各個環節，系統之間也將進入融合，統一通信將逐漸進入第二個階段，在本階段，統一通信將走向更深層次的融合，而由于基于SOA組件模型的體系架構具有松耦合性和良好的互操作性，使之可以在本階段的統一通信中大行其道，用于實現統一通信與企業原有應用系統的集成，實現業務流程的編排和優化。移動性拓展解決方案也是統一通信的一個重要方向，主要目標是PC桌面的用戶體驗向iOS、Android等平臺轉移。云計算是當前業內的熱點，統一通信服務也開始呈現出成規模地朝云架構上轉移的趨勢，如華為提出了基于“云－管－端”的統一通信架構。
4結束語
關鍵詞：光纖通信;通信工程專業;教學方法
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）45-0082-02
光纖通信由于其具有頻帶寬、通信容量大、損耗低、中繼距離長、抗電磁干擾等優點，已成為現在通信網的支柱。伴隨著現在通信技術的發展，光纖通信深刻改變著現代人們的生活方式和生活內容。目前，光纖通信已經成為最主要的有線信道傳輸方式。光纖通信課程作為通信類、電子類專業開設的一門多學科交叉滲透的專業課，綜合了材料、通信、光學和半導體光電子等眾多學科內容，其具有內容覆蓋面廣、基礎理論深、知識更新快等特點。而在光纖通信課程的教學過程中，由于其課程本身的特點，使得教與學的難度比較大。加之部分學生基礎理論知識不足，使得學生對這門課程的很多概念理解不夠，對該門課程的學習感到無從下手。因此，在開設光纖通信這門課程時，需要根據該課程的特點，合理安排課程內容，既抓住重點，又要更新相關知識點，跟上新技術的發展進程。針對光纖通信課程目前面臨教與學雙向的壓力，對本課程的教學改革勢在必行。作者通過結合自身教學實踐，就當前光纖通信課程教學中存在的一些問題談談自己的看法，提出一些嘗試性的改革方案，希望對光纖通信課程的教學改革提供幫助。
一、光纖通信教學過程中存在的主要問題
光纖通信課程是一門多學科交叉滲透的專業課，其內容綜合了通信、光波導和半導體光電子等相關的理論知識。本課程對本科生的培養要求是：通過對光纖通信的基本原理、光端機、光無源器件以及光網絡進行闡述和講解，使學生掌握光纖通信的基本概念，熟悉光有源器件、光無源器件的工作原理、特性以及光纖通信網基本設計方法，了解光纖通信技術實際應用和最新研究進展。經研究表明目前各專業光纖通信課程在授課過程中，普遍存在一下幾個方面的問題：
1.課程設置有一定缺陷。針對通信工程專業的學生，由于數學、物理基礎相對薄弱，對課程的學習存在一定的難度。而且光纖通信課程本身與物理、材料、半導體光電子、光刻等技術知識聯系密切，很多的知識點都是建立在大量理論物理和數學模型的基礎上。如果學生對這些課程沒有一定的涉獵，對一些基本器件，如半導體器件、光檢測器等沒有一定的物理概念的理解或者接觸。那學生對光纖通信這門課程的學習將會比較困難。此外，對于通信、電子類專業，對于物理學科不重視，只學過普通物理的課程，導致學生對物理概念的理解以及物理模型的分析能力相對薄弱，造成學生在聽課或學習時感覺內容過于抽象，對一些概念和公式理解很模糊，難以真正理解理論知識，往往知其然不知其所以然。
2.教學形式以及教學模式陳舊。光纖通信是一門應用十分廣泛的應用學科。但是在目前的教學過程中，教師更多的照本宣科，按書上的內容進行每一章節的講解，在不自覺中，學生就以為光纖通信就是一門理論課程和講解器件原理的課程，而忘記了光纖通信課程的實際應用，導致學生更多地認為這是一門與物理、數學相關的課程，特別是對于光纖傳導模式內容，學生更多的認為學習的重點是如何求解方程，而不是一門應用類的課程，導致學生認為本課程對于實踐指導的意義不大。同時，教材的更新無法和光纖通信發展的實際情況吻合，造成教材的內容過于老化，使得學生對整門課程的學習感覺乏味、枯燥，無法提高對課程的學習興趣。
3.教學內容設置有缺陷。光纖通信課程是一門交叉學科，涉及的內容很廣泛。一般來講，由于課程教學學時的限制，不可能把所有關于光纖通信的內容以及光纖器件全部囊括。這就導致在教學內容的選擇方面存在一定的隨意性和盲目性，教師往往根據自身對課程的理解來講解，或完全依附于所選教材，導致教學的片面性、重點不突出。而對于學生來說，感覺課程的知識點過于零散和繁瑣，沒有連貫性。
4.教學方法不科學。由于光纖通信課程涉及內容廣泛，信息量大，使得教師在授課時主要將注意力放在課堂講授和板書上。學生在上課過程中的普遍反應是缺乏課堂活力，感覺課程比較枯燥。由于課堂講授的理論性很強，使得學生不能將所學理論知識和實際應用結合起來，雖然學到了一些理論知識，但不知道這些知識用在何處、如何運用。另外，光纖通信的考試方法比較傳統，無法全面涵蓋課程的核心內容。
針對教學中出現的上述問題，本文針對教學中出現的上述問題進行了系統深入的研究，提出一個比較合理的課程設置方案，而且提出一個教學模式的改革方案。
二、光纖通信課程教學改革的探索
針對目前光纖通信課程教學過程中出現的問題，結合通信工程專業的學生以及光纖通信這門學科本身的特點，我們主要從優化課程設置、優化教學方法、科研促進課程深化改革以及改進考核體系這四個方面進行考慮，具體的討論內容如下：
1.優化課程設置。光纖通信課程的應用范圍非常廣泛，很多專業都開設了光纖通信課程，但不同專業對光纖通信的要求是不一樣的，同時各專業掌握的基礎知識也差別很大。考慮到光纖通信對材料、物理、數學的要求相對較高，而光纖通信又是一門與通信息息相關的學科，因此學生在學習光纖通信課程之前，應具備一定程度的數學物理通訊基礎，使得學生在學習光纖通信課程是有一定通信背景以及數理知識。此外，由于通信工程專業是一門實用性很強的專業，我們培養的學生應該從事通信、電子類的工作，因此也需要開設一些專業課程（如移動通信、現代通信網概論、光網絡技術等）來強化光纖通信的運用。
2.優化教學方法，激發學習熱情。光纖通信是一門交叉學科，涉及學科知識比較多。因此，教學方法的優化要從理論教學和實踐教學兩方面來考慮。
理論是學好一門課的基礎，對學生充分掌握理解系統、器件本身的特性以及應用具有重要作用。對于學生反映比較難懂的理論，有計劃地復習和補充一些前導知識進行理論鋪墊。例如信息光學、高等數學、導波光學等知識都是本課程中要用到的重要理論。同時課堂內容的講授要特別注重思路，對于難以理解的概念采用不同的分析方法，由淺入深，由宏觀到微觀，先通過介紹器件的理論模型架構，再用嚴格的理論分析推導，說明器件工作原理、特性以及應用。由于課時的限制，想要把所有的理論內容都講深講透是不切實際的。因此，根據專業需要在課堂講授時，要抓住重點、突破難點，做到主次分明，以點蓋面，每次課只講一個重點內容。不需要所有內容都要面面俱到，在有限的時間內讓學生獲得最有價值、最重要的信息。在課堂教學中主要采用板書和多媒體相結合的授課方式。傳統的板書教學模式使得教學內容框架清晰、重點突出，方便理解，學生有充分的時間整理筆記，思路清晰。其缺點是信息量小、形式古板，內容缺乏生動性和形象性。因此可適時、適當、適度地引入多媒體輔助教學，其優點是有利于提高教學質量和效果，增加上課的趣味性，而且能加快教學速度，減少教學難度，加深理解教材的深度。例如在課件中，插入一些圖片、動畫、影音等多媒體文件，除了可以幫助學生能夠形象直觀地理解專業知識、增強教學效果外，還可以增加上課的趣味性，活躍課堂氣氛，提高學生學習的興趣。
實踐教學主要從課堂實踐、課后團體實踐等方面進行加強。通過課堂演示、課堂討論，強化學習效果，激發學生的思考和探索。例如借助光學仿真軟件，在課堂上直接演示光纖色散對光傳輸線路的影響，通過改變光纖長度來說明光纖色散對光信號傳輸特性的影響。另外開設實驗課，可以借助光學模擬軟件以及光纖通信實驗設備來進行光纖連接以及光學傳輸系統特性的操作實驗，加深學生對光纖通信系統的理解，提高學生學習的積極性，讓學生知道所學知識有什么用，怎么用。
3科研促進課程的深化改革。光纖通信技術由于發展迅速快，專業知識更新快，新技術更新快，導致教材內容相對滯后。教材中現有的新技術主要包括光波分復用技術、光交換技術、光孤子技術和相干光通信、光接入網等，這些技術中有的已經相當的成熟，而且很多技術還在不斷更新，同時很多新出現的技術還沒有涉及到。為了讓學生了解光纖通信技術發展的最近前沿，可以嘗試將將最近的科技進展融入到教學方法和教學環節中，課堂上針對不同的教學內容引入最新的研究成果，一方面可以以豐富教學形式，加深學生對相關教學內容的理解，另一方面可以為學生打開一扇科研的窗口，充分發揮學生的創新能力，鼓勵和引導探索式、研究式的學習，相應的以科研推動光纖通信精品課程建設。
4改革考核體系。閉卷考試一直是考察學生對所學知識的掌握程度的唯一方式。而這種方式往往易造成學生死記硬背，扼殺學生學習的主動性以及創造性。光纖通信課程的考核方式應當根據課程本身的特點以及教學要求加以重新設置，既要體現學生對基本知識的掌握能力，還要突出學生的實踐能力與創新能力。因此在成績考核方面應當包括基礎知識考核、實踐能力考核、創新能力考核等方面。基礎知識考核可通過學生對每堂課課后習題作業的完成情況來考察;實踐能力主要考核學生對光纖系統組建、光纖熔接、光纖損耗測量等實驗情況的考察;創新能力考核可通過只提出對于光纖系統的總體要求（傳輸容量、帶寬、響應度等），要求學生通過模擬軟件以及試驗箱進行相關的仿真實驗，同時對仿真過程中出現的問題進行分析，提出改進問題的方法，解決問題。
由于高職高專生基礎比本科生要差些,按照以上的實驗設備與內容來開設現代移動通信實驗課,及高職高專的“現代移動通信”的教材開設這一門課程,教學效果不佳。體現在以下幾方面:
(1)高職高專教材考慮到學生基礎和理解能力較差的特點來編寫,所以教材一般只是闡述現代移動通信的基本概念、基本原理、基本技術,包括:①主要概述了移動通信的概念、發展歷程、特點、組成、分類、工作方式、多址方式以及編碼與調制技術。②移動信道中的電波傳播及干擾,主要講述天線的基本知識、電波傳播特性以及傳播的路徑損耗預測、移動信道的特征、分集接收技術以及噪聲與干擾、組網技術。③GSM數字移動通信系統,主要講述GSM系統的組成、特點、編號計劃、傳輸信道的種類和幀結構、系統的接續和移動性、安全性管理、支持的業務以及GPRS系統。④CDMA移動通信系統,主要講述碼分多址在CDMA網絡中的實現過程、系統的特點、網絡結構和提供的服務、IS－95CDMA信道結構、移動性管理、呼叫處理和功率控制。⑤三代移動通信系統,主要介紹系統的特點、結構、網絡。實現3G的關鍵技術、三種技術標準(WCDMA、CDMA2000、TD－SCDMA)。沒有詳細的技術原理內容的介紹,這與實驗的理論出現了脫節。
(2)實驗課主要內容是學生在實驗老師的指導下動手做實驗。在學生動手做實驗之前,老師必須先講解實驗原理與及內容,并做一次演示。老師講解清楚實驗原理所須時間超出一半的課時,這樣就體現不出以學生動手做實驗為主了。學生也沒有耐心講解繁瑣的原理,做完實驗不會寫實驗報告,不知道做實驗的意義。
(3)使學生產生應付心理,實驗課變得多余,打擊學生學習的積極性——是教師所不愿意接受的結果。
針對以上問題,做出以下的教學改革方案:
(1)本課程理論課教案的編寫改革,按本院校本專業的學生的基礎和理解能力,主要介紹:①概述移動通信的概念、特點、組成、分類、工作方式工作原理、多址方式工作原理、組網技術。②GSM數字移動通信系統,講述GSM系統的組成、特點、編號計劃、GSM系統的接續和移動性管理、安全性管理、支持的業務以及GPRS系統。③CDMA移動通信系統,講述碼分多址在CDMA網絡中的實現過程、CDMA移動通信系統的特點、網絡結構和提供的服務。④三代移動通信系統,介紹第三代移動通信系統的特點、系統組成結構、網絡演進策略、實現3G的關鍵技術、三種技術標準(WCDMA、CDMA2000、TD－SCDMA)。⑤介紹LTE技術及我國的通信產業。
(2)實驗內容與教學方式的改革:按照理論課知識另編實驗題目個數及內容,實驗項目數適當的減少,內容發生變化不再按照實驗箱的實驗教材教學,實行實地考察的方式或者聯系日常生活所常見的通信知識開展實驗教學。
移動通信的發展迅猛,從1978年第一代模擬蜂窩移動通信系統誕生至今,新技術不斷涌現,更新換代飛快。昨天還是3G時代,今天就已經是4G時代了,而GSM已經是過時的技術。經過實踐,從學生對通信行業的渴望求知的心理出發準備教學內容是提高學生學習興趣和質量的一種非常有效的途徑。學生最關心的是什么是通信專業,移動通信到底是什么,做什么,學了基礎理論有什么用,自己能做什么,就業方向,令學生明白學習《現代移動通信》這門課程的意義。這樣《現代移動通信技術》課程不再是枯燥乏味的移動通信的基本概念、基本原理和基本技術,移動通信系統。
論文摘 要:“通信原理”課程是通信、信息及電子類專業一門重要的基礎課程,其特點是系統性強、概念抽象、數學含量大。本文分析了“通信原理”課程存在的問題,并在理論教學和實踐教學改革方面進行探討,提高了教學質量和效果,完善了教學手段,并極大地激發了學生的學習興趣,提高了學生解決實際問題的能力。
1 引言
通信原理課程在通信工程專業的課程體系結構中起著非常重要的作用,是學習諸如移動通信、光纖通信以及數字通信等后續課程的基礎,其教學的重點在于讓學生理解基本概念和原理、掌握相關的分析方法和有關通信系統的重要結論。本課程特點是內容較多,知識面廣,概念抽象,系統性強,同時強調理論和實踐的融會貫通。因此,如何提高課程的教學質量,改善教學效果,提高學生分析問題和解決實際問題的能力,是一項緊迫和重要的工作。本文首先分析通信原理課程教學中存在的問題,然后從課程的理論教學和實踐教學方面進行了一些改革和探索。
2 課程教學中存在的問題
通信原理課程的理論學習往往有大量復雜的數學推導,抽象的理論概念較多,內容覆蓋面廣,理論性和實踐性強,但學生不會將理論知識運用于實踐。同時,由于本門課程內容偏重理論,學生在學習過程容易感覺乏味枯燥,學習效果不好。
因此,傳統的課堂教學中存在以下的問題:(1)學生學習積極性不高;(2)教學方式和教學手段單一化;(3)課程試題庫陳舊;(4)實驗教學內容陳舊;(5)理論和實踐相分離。
3 理論和實驗教學改革
針對上述存在的問題,本小節對如何改進教學方法、豐富教學手段、立足教學內容力求與實際通信系統相結合等方面進行了初步探討。
在理論教學方面,首先應建立良好的師生情感,創設和諧的教學環境,根據不同的教學內容和對象,授以不同的教學方法,以培養學生的學習興趣。其次,在課堂教學中,針對課程中的重點和難點,結合使用現代化的多媒體教學手段,擴大課堂教學的信息量,提高課堂效率,豐富教學形式,增強課堂教學內容的生動性與形象性,多體并存,優勢互補。最后,利用網絡資源及時更新和豐富課程試題庫,并在授課過程中穿插通信產業的最新進展和目前比較前沿的通信系統如第三代移動通信系統或者新型通信技術-超寬帶無線通信系統,使理論和實際能夠有機結合,進一步激發學生的學習興趣。
在實驗教學方面,合理配置演示性、驗證性和設計性、綜合性實驗,充分利用仿真實驗的便利條件,并將仿真實驗及硬件實驗將課堂教學和實踐環節相融合,使學生對理論知識更好的消化和吸收,鍛煉學生分析問題和解決問題的能力。例如,在實踐教學環節中,可以適當引入和靈活配置matlab、labview、systemview等仿真軟件,由學生設計和實現虛擬實驗,通過靈活配置一些仿真參數,對實驗結果進行分析和討論,通過圖形對比,使學生從理論認識進一步深入到感性認識,以更好地理解和鞏固通信原理課程中的概念和結論。具體設計題目包括:模擬信號的調制與解調、模擬信號的數字化傳輸、基帶傳輸的部分響應系統演示等等。通過上述實驗教學方面的改革,可以使教學理論聯系實際,使學生具備一定的感性認識,并培養學生的觀察能力、思維能力、自學能力以及發現問題、分析問題及解決問題的能力。
4 結語
通信原理課程是一門理論性與實踐性都很強的專業基礎課,本文針對傳統教學中存在的一些問題,從理論教學和實驗教學的角度給出了一些改革的措施。通過對教學內容、教學形式、教學方法和教學手段等方面的改良,調動了學生學習本課程的積極主動性,顯著提高了教學質量和教學效果,達到了培養適應現代科學技術發展的高質量創新型人才的目的。
參考文獻
[1] 楊星海,魏長智,張魯,等.“通信原理教學改革研究”[j].中國現代教育裝備,2010,9:87-88.
關鍵詞:通信原理 Matlab 教學改革 教學手段
1 引言
通信原理課程在通信工程專業的課程體系結構中起著非常重要的作用,是學習諸如移動通信、光纖通信以及數字通信等后續課程的基礎,其教學的重點在于讓學生理解基本概念和原理、掌握相關的分析方法和有關通信系統的重要結論。本課程特點是內容較多,知識面廣,概念抽象,系統性強,同時強調理論和實踐的融會貫通。因此,如何提高課程的教學質量,改善教學效果,提高學生分析問題和解決實際問題的能力,是一項緊迫和重要的工作。本文首先分析通信原理課程教學中存在的問題,然后從課程的理論教學和實踐教學方面進行了一些改革和探索。
2 課程教學中存在的問題
通信原理課程的理論學習往往有大量復雜的數學推導,抽象的理論概念較多,內容覆蓋面廣,理論性和實踐性強,但學生不會將理論知識運用于實踐。同時,由于本門課程內容偏重理論,學生在學習過程容易感覺乏味枯燥,學習效果不好。
因此,傳統的課堂教學中存在以下的問題:(1)學生學習積極性不高;(2)教學方式和教學手段單一化;(3)課程試題庫陳舊;(4)實驗教學內容陳舊;(5)理論和實踐相分離。
3 理論和實驗教學改革
針對上述存在的問題,本小節對如何改進教學方法、豐富教學手段、立足教學內容力求與實際通信系統相結合等方面進行了初步探討。
在理論教學方面,首先應建立良好的師生情感,創設和諧的教學環境,根據不同的教學內容和對象,授以不同的教學方法,以培養學生的學習興趣。其次,在課堂教學中,針對課程中的重點和難點,結合使用現代化的多媒體教學手段,擴大課堂教學的信息量,提高課堂效率,豐富教學形式,增強課堂教學內容的生動性與形象性,多體并存,優勢互補。最后,利用網絡資源及時更新和豐富課程試題庫,并在授課過程中穿插通信產業的最新進展和目前比較前沿的通信系統如第三代移動通信系統或者新型通信技術-超寬帶無線通信系統,使理論和實際能夠有機結合,進一步激發學生的學習興趣。
在實驗教學方面,合理配置演示性、驗證性和設計性、綜合性實驗,充分利用仿真實驗的便利條件,并將仿真實驗及硬件實驗將課堂教學和實踐環節相融合,使學生對理論知識更好的消化和吸收,鍛煉學生分析問題和解決問題的能力。例如,在實踐教學環節中,可以適當引入和靈活配置Matlab、Labview、SystemView等仿真軟件,由學生設計和實現虛擬實驗,通過靈活配置一些仿真參數,對實驗結果進行分析和討論,通過圖形對比,使學生從理論認識進一步深入到感性認識,以更好地理解和鞏固通信原理課程中的概念和結論。具體設計題目包括:模擬信號的調制與解調、模擬信號的數字化傳輸、基帶傳輸的部分響應系統演示等等。通過上述實驗教學方面的改革,可以使教學理論聯系實際,使學生具備一定的感性認識,并培養學生的觀察能力、思維能力、自學能力以及發現問題、分析問題及解決問題的能力。
4 結語
通信原理課程是一門理論性與實踐性都很強的專業基礎課,本文針對傳統教學中存在的一些問題,從理論教學和實驗教學的角度給出了一些改革的措施。通過對教學內容、教學形式、教學方法和教學手段等方面的改良,調動了學生學習本課程的積極主動性,顯著提高了教學質量和教學效果,達到了培養適應現代科學技術發展的高質量創新型人才的目的。
參考文獻
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