“数字移动通信”课程教学改革

王金龙,蔡跃明

(解放军理工大学通信工程学院,江苏南京210007)

“数字移动通信”课程是我校通信工程本科专业的一门专业课程,也是电子工程和系统工程本科专业的专业选修课程,是一门专业性和综合性都很强的课程。该课程具有教学内容多、涉及面广、内容更新快,而课时较少的特点。如何在较少的课时内使学生较好地掌握丰富的课程内容,并最大限度地培养学生分析和解决实际问题的能力,是大家感兴趣的课题[1-2]。根据我校的实际情况,我们从教学内容、教学方法、教学手段和网络辅助教学环境等方面进行了改革与探索,取得了较好的效果。

1 精选教学内容

我们按模块化整合教学内容,以共同性的基本理论和关键技术内容为基础,以典型系统内容为支撑,以前沿技术内容为前导,以应用需求为牵引,来优化重组课程教学内容。

具体而言,“数字移动通信”课程有四个模块:①基本理论涉及移动通信基本概念、基本原理和无线信道特性;②关键技术涉及组网技术、数字调制技术、抗衰落技术、多址技术和MIMO技术等;③典型系统涉及GSM系统、CDMA系统、3G移动通信系统和专用移动通信系统(如集群系统、卫星移动通信系统、机动式CDMA移动通信系统等);④前沿技术涉及MIMO技术和认知无线电等。

在这四个模块中,我们充分利用自身从事科研项目的优势,注重物理概念、数学概念和工程概念相结合,及时将科研成果和研发经验融入教学内容。例如,结合我们开发的“动中通”短波电台项目,将其中的短波自适应均衡器融入自适应均衡器设计的讲解中;结合国家863“认知无线电项目”的研究成果,在课程中引入了认知无线电等内容。我们按照上述四个模块编写了相应的教材[3]。具体实施时,可根据教学要求对课程内容进行不同程度的裁剪,如我们曾分别开过30学时、40学时和58学时的“数字移动通信”课程,以适应不同教学对象的需要。

2 创新教学方法与手段

我们综合应用启发式、讨论式和研究式等多种教学方法,探索出一种情景设置的问题参与式教学方法,力图通过教学双方的心灵交流,来引导学生充分参与讨论和思考,促使学生从探索,在发现过程中获取知识,享受获得思考和想象的乐趣。

我们在每一章或每堂课的开头都有一个简短的序或说明,以阐明本章(或本节课)解决什么问题、如何学习及学习目标等。如讲解同频干扰和系统容量时,我们先从手机用户数急剧增加和局部场合通信拥堵的直观生活体验,引入“在抑制同频干扰的基础上,如何通过系统设计提高系统容量”的问题,随后将此问题转化为推导同频干扰与系统容量之间的数学关系。在推导这个关系式过程中首先从物理概念上进行定性分析以明确解决问题的途径,建立同频干扰与系统容量关系的数学模型,并导出同频干扰与系统容量关系的数学表达式。采用这种方法讲解,很好地将物理概念、数学概念和工程概念结合在一起,强化了学生获取知识和发现问题的能力。

为了更好的利用多媒体教学手段,我们将授课内容大致分为三类。第一类是承上启下的内容,如概述和新技术展望等,比较适合采用投影模式为主的讲授方式;第二类是数学要求较高的内容,涉及公式多、比较抽象,如多径衰落、自适应均衡器等,采用板书为主的讲解方式更合适;第三类是数学难度不大但规则性较强的内容,如系统结构、信道划分、业务特点等,原理部分采用板书讲授比较适合,而图表部分则应采用投影模式讲授。

3 建设网络辅助教学环境

我院建成“数字移动通信”课程网站和远程教学系统,如图1所示。

图1 网络辅助教学环境组成框图

课程网站包括课程概述、课程标准、电子课件、教学资源、自测试题和虚拟实验室等。其中虚拟实验室由两部分组成:基础实验和抗衰落实验。基础实验部分主要是采用软件虚拟移动通信中频谱分析仪和信号发生器的使用。通过四个实验,使学生了解这两种设备,并掌握其基本操作。而抗衰落实验部分则是通过软件虚拟无线衰落信道和自适应均衡器等,促进学生对移动通信系统典型特点的理解。

远程教学系统以军队网络教学应用系统为网络运行平台,该系统包括教学提示、实时教学、答疑、讨论与交流、相关资源(电子课件、专题讲座等)、讨论交流、作业、配置教室和退出教室等模块。网络辅助教学环境的建成,可以帮助学生课后学习和实验。

4 结语

近年来,我们结合教学实际情况,着力于培养学生分析和解决实际问题的能力,对如何提高“数字移动通信”课程的授课质量进行了一些改革和探索,取得满意的授课效果。具体体现在任课教师多次获得院授课质量奖;学生满意度达90%以上;历次督导组的评价等级合格率达96%;2005年底,该课程被评为我院优秀评价课程;2008年被评为我校首批校级优质课程;2009年被评为国家精品课程。

[1] 啜钢,王文博,齐兆群,孙卓等.移动通信精品课程教学改革实践与探讨[J].北京:北京邮电大学学报,2009,11(4):85-89

[2] 消海林.研究性学习在移动通信教学中的应用.桂林:桂林电子科技大学学报,2007,27(25):429-311

[3] 蔡跃明,吴启晖,田华,高瞻等.现代移动通信[M].北京:机械工业出版社,2007.08