通信原理课程实验改革方法与实践

帅捷　王秀清

摘 要：本文通过在通信原理课程中的探索与总结，提出了课程实验环节改革的一些方法，将实验按照验证性、综合性、创新性分层次进行设置。在实际教学过程中，学生能够更好地掌握理论知识，同时提高了实践能力和专业水平。

关键词：通信原理;实验;创新

通信原理课程是电子信息工程、通信工程等电子信息类专业的一门重要的专业基础课，是专业主干课程之一，课程以数字通信技术为主，系统深入地介绍了现代通信技术的基本原理。通过本课程的学习，学生能较全面系统地了解和掌握通信系统的基本原理，包括模拟通信系统的基本知识、分析方法和噪声性能分析，模拟信号数字化技术的基础理论，数字通信系统的数学模型、误码性能分析和差错控制编码方法等。较好地掌握课程涉及的知识，能够为学生后续专业课程学习和从事相关领域工作打下坚实基础。

实验环节是课程重要的组成部分，既能够和理论授课相辅相成，加深学生对知识的理解，同时也与提高创新能力的社会发展需求相一致。学生在大学期间通过锻炼提高自身的自学能力、实践能力和创新能力，达到学以致用、理论与实践相结合，将会对其之后在学术上的深造以及工作中的科研开发起到非常重要的引导和支撑意义。经过不断探索和总结，结合在通信原理课程中的教学经验和本校的教学实际，基于在实际教学过程中取得的良好效果，本文提出了一些通信原理课程实验的改革思路。

一、实验改革思路

传统的专业基础课实验往往以验证性实验为主，即实验前教师对实验目的、实验原理、实验步骤等问题进行说明，学生按照实验指导书中固定的步骤进行实验并记录数据，实验内容也基本只针对某个单一的知识点。验证性实验的意义在于强化了学生对知识点的理解，通过实际操作将抽象的知识具体化，有着不可替代的重要作用。但与此同时，这种实验方式过于程式化，有些学生只是机械性地按步骤操作，并未真正理解每个实验过程与理论知识的对应关系。

因此，我们改善了实验设置结构，将其分为验证性、综合性和创新性实验三个模块，验证性实验加强学生对基础概念的理解，综合性实验要求学生利用本课程现有的实验平台搭建出比较完整的通信系统，创新性实验则不仅局限于本课程的实验设备，使用与课程相关的其它课程实验设备与课内实验设备互联互通，建立更为宏观的系统环境。从强化理论知识、提高实践能力、拓展设计思维等多个角度提高学生的理论水平和创新能力。

二、实验项目设置

（一）验证性实验部分

验证性实验内容针对于具体的课程重难点知识点，实验步骤的操作性相对较强，有利于帮助学生更好地掌握基础知识，是实验环节的重要组成部分。但以往验证性实验在实验项目中占比很高，对学生综合运用知识的能力锻炼不足。在改革中我们对其进行了优化精简，分析了本课程的重难点以及与其它专业课的交叉连接，选取了课程中更具代表性的内容，按照对应知识点适用性广泛、与前后知识关联性大、知识难度大等标准，围绕数字基带传输、数字带通传输中的调制和解调过程等三个知识点设置了三个验证性实验。通过实验过程，学生加深了对理论课中对应知识的理解，熟悉了实验箱各功能模块、示波器等实验设备的使用方法，更重要的是，为后续需要将课程内知识综合应用的设计性实验做好了基础知识储备。

（二）综合性实验部分

本课程实验使用的实验平台是模块化的实验箱，在实验箱底板上安插了可更换的功能模块，包括DDS信号源、PCM编译码、数字调制、数字解调、信道编译码、时钟同步等模块，各模块可根据实验内容灵活更换，这就为综合性实验的开展提供了有利条件。

在此部分设置了两个实验项目，分别是PCM传输系统和包括增量调制编译码、汉明编译码和PSK调制解调等过程的单工通信系统实验，在实验指导书中并未向学生提供具体的实验步骤，只给出了需要搭建的系统框图。实验之前，学生首先需要理解框图中各部分的作用，这就需要学生掌握课上所讲的相关理论知识以及系统各部分之间关系，建立完整的系统结构;之后，学生要分析实验箱各模块的连接方法，这就需要熟练掌握实验平台中各模块的作用、各个铆孔的定义及拨码开关的设置方法等。这也从另一方面考察了学生对之前验证性实验的掌握情况，同时向学生提供实验箱手册以供查阅，学生可以对实验箱内部电路结构进行了解。在设计完成实验以及查阅资料的过程中，既加深了学生对课程知识的理解和灵活应用，提高了学生自主学习的能力，同时也拓展了课程以外的知识领域。

（三）创新性实验部分

除了使用本课程对应的实验平台，在实验过程中还设置了一个将通信原理实验箱和物联网实验开发系统互联的融合型創新实验。信号源产生的信号首先在通信原理实验平台中完成模拟信号数字化、调制、编码等基础过程，再将其输入到物联网实验平台，观察信号在其中的应用。

通信原理课程中的知识通常理论性较强、比较抽象、难度大，学生即使能较好地掌握理论知识，但对其在实际系统中的应用却一知半解。而将在日常生活中应用越来越广泛的物联网技术，如RFID射频识别、无线信号收发等，与经典理论技术结合应用，将抽象的知识与具体的应用相融合，能够帮助学生更为具体地理解专业技术知识，拓展学生的专业视野。

三、实验改革效果

通过改革，实验内容的设置不再是彼此独立的横向关系，而是从简到繁， 由易到难多层次设置， 让学生经历了渐进式的认知，体验到了实践能力培养的全过程。在帮助学生掌握知识的同时，为其提供了充分的学习空间，激发了学生的学习兴趣和学习积极性，培养了学生的团队协作意识。

在综合性和创新性实验部分中，实验方案更加灵活，学生可按不同的路径实现相同的系统结果。在此过程中，学生需要深入了解实验平台的原理结构，可对不同方案进行理论和性能上的对比，探索除了课程实验所要达到的目的之外更深层次的问题。学生可以在此过程中增加知识储备，培养更好的专业思维习惯，可以为参加各级设计竞赛、毕业设计做好铺垫，更重要的是建立了更为科学系统的专业视角。

课程实验改革是提高学生创新意识和实践能力的重要途径，能够使知识传授、能力培养和素质拓展融为一体，同时也是积极配合教育部推进新工科建设的重要方式之一。本文是在通信原理课程教学过程中总结得到的实验改革方案，在实际授课过程中收效良好，今后也将不断完善，并将好的思路推广到专业更多的领域当中。

参考文献

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