通信原理教程范文
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中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)20-4663-02
1 概述
《通信原理》课程是通信、电子、信息领域中最重要的专业基础课之一,是电子信息类各专业必修的专业基础课,起着承前启后的“腰”的作用,该课程同时也是“信息与通信工程”学科研究生入学考试课程之一,占有重要的教学地位[1]。它的先修课程有:高等数学、概率论、信号与系统、非线性电子线路,后续课程有:移动通信、光纤通信、程控交换。该课程教学与建设的好坏将直接影响后续专业课的教学[2] 。针对其知识点众多,概念抽象,理论性强,数学推导复杂的特点,通过优质示范课程的教学改革与实践,从精炼教学内容、创新教学方法和手段、改革实验方式、多元化课程成绩出发,对“通信原理”课程多元化教学进行了探讨[3] 。
2 具体实施
2.1 教学内容的改革
“通信原理”课程以当前广泛应用的通信系统和代表发展趋势的通信技术为背景,系统介绍数字通信基本原理,为学生今后从事相关工作提供理论基础和实际知识。本课程的目的是使学生掌握现代通信理论的基本概念、基本原理和基本方法,为学生进一步学习和掌握各种现代通信技术准备必要的基础理论[4]。
“通信原理”课程采用的教材是樊昌信等编的《通信原理》第六版,全书分十四章,而课程只有48学时的理论教学。有限的课堂教学时间里,对教学内容进行合理的筛选和精炼就显得尤其重要。我们以提高学生综合素质和培养学生创新意识为目标,坚持以课程“基本概念、基本知识、基本技能”为主:
1) 强调课程之间知识的连贯性。注重通信原理与其他先修及后续课程之间的知识的相通与连贯,帮助学生进行知识梳理。如讲解调制的时候,与非线性电子线路当中的调制的电路实现联系起来;加强与后续移动通信、光纤通信等专业课程之间知识点的关联等。
2)增加先进的通信技术的介绍。在教学的过程中,穿插介绍通信先进的新技术,使学生在了解前沿技术的基础上,增加学习的兴趣。
3)突出系统概念。简化纯数学推导的过程,而是在通信系统分析的基础上构成系统的逻辑框架 [3]。
2.2 课堂教学方法和手段
目前看我校及其他很多高校对学生学习通信原理课程的要求都是掌握现代通信理论的基本概念、基本原理,而现行通信原理的课堂教学模式主要采取的还是教师讲,学生听这样的传统模式。虽然增加了多媒体教学,但也只是简单的把知识点从黑板搬到了大屏幕,没有从根本上解决课堂知识难于理解和掌握,内容抽象,缺乏可视化的直观表现,如此容易造成学生对学习通信原理积极性不高,降低其学习该课程的的主观能动性。正是基于此,我们对课堂的教学手段和方法进行了多方面的尝试和探索,进行师生角色互换,鼓励学生自己动手制作课程知识相关的Flash小动画进行课堂演示等,试图充分抓住每堂课堂的黄金时间,帮助学生消化课堂知识的同时,锻炼他们的表达、动手以及演示的能力。具体手段和措施如下:
1) 课堂上适当地使用“师生角色互换”,提高学生学习的积极性。
针对部分同学上课不认真听讲,学习不够积极主动的问题,在讲完两节课的内容之后,下次课开始前,安排5~10分钟的分钟时间进行师生角色互换,让两位学生来总结上次课内容,老师则坐在台下当学生。学生要能比较顺畅的总结上次课的内容,必须要认真听讲,抓住老师上课强调的重点内容,积极参与到课堂中来。同时要求他们两个人相互配合,将重点内容在黑板上板书出来。其他同学可以针对发言的两位同学的总结进行提问;老师适当加以点拨与评价,并给出成绩,这两位同学总结发言的成绩直接与他们该门课程的平时成绩关联。通过实施这种方法,学生听课的积极主动性明显调动起来,锻炼了他们语言表达和归纳总结的能力,增强了他们的自信心。从刚开始的面对黑板,声音颤抖,到后面的有模有样,总结越来越好,同学们积极参与,相互竞争,因此听课的积极性也越来越高,课堂互动效果更好了。
2) 鼓励学生动手创作Flas,将兴趣爱好与理论学习有机融合。
部分同学对理论性较强的课程兴趣不高,但对于像互动媒体设计等却非常爱好。为吸引这些同学对课程学习的兴趣,鼓励他们根据课程内容创作Flas,将他们的兴趣爱好与理论课程的学习有机融合在一起。如在强调2ASK、2FSK以及量化编码等知识原理的时候,启发他们创作相应的Flas来对这些知识点进行模拟。学生在创作动画的过程中,必须先对理论知识作进一步的消化吸收,如此达到将爱好与理论学习结合的目的。在讨论课上,组织学生演示自己创作的动画,并进行评比。通过实践,学生对一些难于理解抽象的理论通过自己的创作直观的展示出来了,加深了印象,提高了自主学习的兴趣。
2.3 课程实验
“通信原理”实验是为配合理论教学而开设的,共16学时,目的是将课堂讲授的理论与实践相结合,培养学生实际动手能力,深刻理解所学知识的应用,所以在课程的实验体系教学中将验证性的硬件实验、软件仿真、综合课程设计以及毕业设计有机结合起来。
硬件实验教学通过捷辉公司开发的通信原理实验箱进行。开设了6个硬件实验,包括了模拟信号的数字传输技术、时分复用数字基带通信系统、多进制数字频率调制(MFSK)实验等主要内容。软件设计的内容选择了数字通信中的典型调制与解调技术,学生可以选择利用Matlab或Systemview来实现。利用Matlab或Systemview等仿真技术进行实验项目的开发,不受场地环境和设备的限制,学生课后也可以根据自己具体的情况进行练习,同时它能够有效地弥补硬件实验箱等传统实验所带来的不便和不足。一些硬件实验箱不能做或者效果不好的实验,以及平时不容易实现的综合性系统实验,都可以利用Matlab或Systemview仿真的方法轻而易举地实现,而且非常的形象,实验结果也一目了然。通过软件仿真实验,培养了学生的编程能力和创造性,把他们从无意义的简单的插拔线的劳动中解放出来,而是更专注于问题的解决方法。同时软件仿真实验可以进一步扩展,作为信号与系统、通信原理综合课程设计的内容。并在此基础上可以与EDA、DSP以及光纤通信、移动通信、程控交换的相关知识联系起来,做更深入的研究和开发,从而作为学生毕业设计的内容[5,6]。
2.4 课程考核
综合考虑“通信原理”课程的教学过程,摈弃了以前仅仅通过期末笔试的成绩来决定课程最终成绩的做法,而是将笔试成绩、实验成绩、课堂表现(包括随堂提问、课堂角色互换中的表现等)、作业完成情况及出勤情况等这些多元化的因素有机结合,更加科学地反应学生对该门课程的掌握程度。
3 结束语
总之,通过精炼教学内容、创新教学方法和手段、改革实验方式、多元化课程成绩,增强学生的主动获取知识的能力、动手实践能力、软硬件设计能力、分析解决问题的能力,利于学生建立专业的观点、系统的观点、工程的观点。
参考文献:
[1] 陈萍,董兴华.将开源软件引入通信原理实验教学的探讨[J].实验室研究与探索,2009,28(4):250-252.
[2] 樊昌信,曹丽娜.通信原理[M].北京: 国防工业出版社, 2007:216-218.
[3] 黄葆华,沈忠良.通信原理基础教程[M].北京: 机械工业出版社, 2008:117-120.
[4] 杨星海,魏长智.通信原理教学改革研究[J].中国现代教育装备,2010(19):87-88.
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一、教学进程的改革
“通信系统原理”课程的内容是介绍通信系统的基本理论、基本分析方法和各项性能指标。该课程的特点是内容抽象、理论性强,需要较强的数学基础,其先修课程有“高等数学”、“线性代数”、“信号与系统”、“概率论”、“高频电子线路”等。后续课程有“移动通信”、“程控交换机”、“光纤通信”、“移动终端设备原理”等。因此,该课程是一门承前启后的课程,也是通信专业最重要的课程之一,其教学质量的好坏对通信工程、信息工程专业的学生有着重大的影响。传统的强调学科本位的本科教学模式是严格按照完整的“先修课程通信系统原理后续课程”的教学模式进行,在开展本课程之前,必须把前面的所有先修课程全部讲授完毕。其教学进程如表1所示:
表1所示的教学进程在该院进行的时候遇到了以下问题:
第一,第三学期进行的“概率论”、“信号与系统”课程内容过于抽象、深奥,高职院校学生基础较差存在厌学情绪,教学效果不理想。
第二,随着高职院校的改革和发展,“工学结合”、“顶岗实习”已经成为教学活动中最重要的一个环节。为了保证“工学结合”、“顶岗实习”活动的正常开展,必须要大力对过于抽象的理论教学时间进行压缩,而且为了实现高职院校的教学与就业的“零过渡”,越来越多的高职院校从第五学期开始就安排学生到企业实习了。因此,将通信工程的核心专业课程设计在第五学期,是不能满足高职院校教学改革发展的需要的。
鉴于此,学院进行了教学进程方面的改革尝试,将专业核心课程提前一个学期,删掉“概率论”、“信号与系统”课程,重新调整了教学计划,如表2所示:
“高频电子线路”课程的先修课有“模拟电路”等。“通信系统原理”的内容里面在模拟调制系统这一章节与“高频电子线路”有较强的相关性,如果学生先学习“高频电子线路”,再学习“通信系统原理”,那么学生理解这一章节也许会好一些。不过由于时间紧凑,因此,只能将“模拟电路”安排在第二学期开展,而将“高频电子线路”与“通信系统原理”课程同时在第三学期开展。结果发现,学生在学习“通信系统原理”课程关于模拟调制系统原理的时候,感觉到需要掌握对应的高频电子线路的知识,而在学习具体电子线路时,也能加深对通信系统的理解,从而取得相辅相承、互相促进的效果。
二、教学内容的改革
把“概率论”、“信号与系统”课程全部删除,不利于学生对通信系统原理课程的理解。不讲授“信号与系统”的基本内容,学生无法理解通信系统课程中关于频谱和传递函数等方面的基本概念;不讲授“概率论”的基本内容,学生无法理解课程中关于信道与噪声以及误码率方面的推导过程。因此,在讲授本课程之前,需要适当地补充相关的基本内容,将“概率论”、“信号与系统”的主要内容作扼要的介绍,将其精髓浓缩出来,并无缝地插入到通信原理的相应内容中去,力求对于那些没有接触过这些先修课程的对象也能够没有困难地理解其中的内容。
通信系统原理课程本来基本学时数为64学时(4学时/周),我们的尝试是将其学时数增加到96学时(6学时/周),增加了32学时。其中约24学时用于讲授“信号与系统”的基本知识,8学时讲授“概率论”的基本知识。课程教学的顺序是先讲授“信号与系统”,继而讲授“通信系统原理”,然后在讲授中遇到与“概率论”有关的知识时补充必要的基本内容。将三门先修课程的内容高度浓缩,不遗留必要的知识点,同时凡是与“通信系统原理”无关的章节一概跳过,达到“少而精”的目的。
三、教材的选择与编写
教材乃授课之本,好的教材对教、学活动都产生良好的促进作用。高职院校要根据学生的特点及其培养目标选择适合于高职学生定位的教材,最好采用高职高专规划教材。在本次实践中,我们选择张会生主编的《现代通信系统原理》作为教材,至于“信号与系统”和“概率论”方面则参考以上的教材中相关章节内容,将需要补充的知识点抽取出来,然后采用电子教案和印发补充资料的形式发放给学生,既达到教学目的,也节约教材成本。
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“数字通信原理”是通信工程专业必修的一门专业课,也可作为相关电类专业的选修课。当今信息社会里,各行各业的信息化离不开信息的传输,而数字通信是信息传输的重要手段,因此“数字通信原理”课程的教学也应不断变革,适应技术发展需要,同时兼顾所属行业应用特色。数字通信和模拟通信在许多方面有着本质的区别,从模拟通信到数字通信有许多新的问题需要解决。[1,2]作为通信工程专业承上启下的一门重要课程,数字通信以学生前期必修的数字电路、模拟电路、电路分析、通信原理、高频电子线路、光纤通信等电类课程为基础。通过本课程的学习,要求学生掌握数字通信系统的基本理论和技术,为后续其他电类选修课的学习起到引导和打下基础的作用。为了在有限的学时中能够尽快引导学生完成从专业基础理论课过渡到专业选修课阶段,结合电力行业特色,从课程内容安排和实践环节设计等方面进行了一系列改革与实践。
一、课程内容的教学改革
作为通信工程专业承上启下的重要课程,本课程既不能与前期课程内容有过多重复,又需要为后续课程做好引导作用。因此,合理的课程内容安排,可以在较短学时内使学生从中受益最大。
1.教学内容的精简与更新
根据专业培养目标和培养规格的要求,按照整体优化的原则,认真研究本课程在专业培养过程中的地位和作用,并理顺前后课程之间的关系,搞好相关课程的重组和整合。为避免冲突和重复,处理好与相关课程内容间的衔接部分,如信源编码一章中的pcm部分在“通信原理”课程中已详细介绍,而图像编码部分与“数字图像处理”课程中内容有重复,故留作将来“数字图像处理”选修课中详细介绍,这里只做简单介绍。数字通信系统与各课程间的关系如图1所示。
为了适应通信技术的飞速发展,需要不断地对课程教学内容进行更新和调整,及时删除陈旧、落后的内容。例如对已经应用较少的参数编码部分不再详细介绍,而对目前常用的组合编码部分,作为重点进行介绍。
2.课程教学体系的完善
以往本课程教学主要是使学生了解数字通信系统的构成,建立数字通信系统的概念,掌握数字通信中的主要技术,如信源编码、时分复用、同步技术、抗干扰技术、多址技术等。[1,2]上述教学内容只是注重数字通信系统中基本功能模块的讲解,没有突出通信网络部分,这就使学生不易建立一个整体的通信网络概念。
而同步数字传输网(简称sdh)作为各种数字通信模块的具体应用系统,在电力系统等诸多行业得到广泛地应用。[3,4]但是很多院校把数字通信和sdh分成两门课程来讲,造成二者内容的部分重复和连贯性缺失,同时加重了学生的负担。因此,考虑到专业课程体系的整体安排,将已有的sdh课程内容与本课程进行整合,使二者有机结合,加强内容的前后连贯性,使学生更好地理解从单个模块到整个系统网络的过渡。
完善后的课程教学体系围绕数字通信系统模型,以数字通信技术为主线,重点介绍数字通信系统构成、基本工作原理、主要技术指标,建立数字通信系统的概念,掌握数字通信中的主要技术,具体内容包括数字通信的基本概念、信源数字化和编码、数字复接技术和传输技术、同步技术、纠错编码和sdh技术等,结合实际的sdh通信系统,并特别介绍了一些数字通信技术新的应用,既适应了当前通信领域发展的现状,又反映了这一领域的最新进展。各部分要求和学时安排如表1所示。
3.工程案例及行业特色体现
作为应用性很强的工程技术类课程,可以在课程原理教学中引入具体工程案例,以实例强化原理教学,达到学以致用的目的。如对于信源编码部分,可以结合移动通信gsm系统中常用的g.729编码器,进行实际应用案例介绍。对于数字传输技术部分,可以结合gsm系统中的mlse均衡器深入分析均衡的原理。对于同步数字系列的网络拓扑结构部分,可以结合电力系统中具体市局中变电站通信网络组成图进行详细阐述,也可以结合具体移动通信各基站间常用的联网拓扑进行分析。
作为电力特色高校,配合大电力学科建设,以及目前正在建设的智能电网,数字通信技术需要反映大电力特色,通过案例强调在电力系统应用的方法,为电网的智能化提供强大的支持,使最终在电网、电源和用户之间建立良好的统一网络平台,实现实时交互、分析与控制。
二、实践环节的教学改革
在课程之外单独开设实践环节,加深学生对理论知识的理解、提高学生的动手能力。具体措施是以“通信技术综合实验”课程为基础,配合毕业实习中对电力企业通信中心的参观,让学生对所学知识有更加直观、深刻的认识。
“通信技术综合实验”作为通信专业的一门重要的实践性课程,以一套完整电信运营网络微型化的通信系统综合实验平台为基础,即采用一台optix 155/622m和两台optix 155/622h传输设备,根据业务需求不同,可以进行不同的配置,从而组成网络。培养学生掌握通信网络基本原理,使学生掌握的知识与社会应用实现同步。通过该训练环节,可以极大地提高学生的通信网络方案规划,通信网络实验自我设计,通信网络产品自我选用,通信网络环境自我配置与调试等方面的综合能力,同时也能培养学生工程实践的思想意识,锻炼学生进入科研与工程实践的能力,系统地培养学生对通信工程网络的调试能力。
转贴于
具体要求是验证数字通信中的位同步、帧同步等和进行pcm整机测试,熟悉实验室sdh网络的配置环境,熟悉硬件环境中各网元的配置情况及各类型板卡的性能,熟悉相应的软件配置平台及各类配置命令的功能,掌握在sdh网络中网元的配置过程,掌握光纤单向通道保护环的工作原理及实现方法,掌握2m业务和以太网业务在链状网络、环状网络结构中的开通方法。
三、教学方式的改革
改革传统的教学方法,积极开展启发式、研讨式、案例式教学,调动学生学习的积极性和主动性,如采用案例式,可以将具体原理讲解与上述工程案例的分析相结合,重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力。
合理应用多媒体、网络教学等现代教育技术和教学手段,提高教学质量和教学效果。如加强网络教学平台建设,利用网上题库建设、作业,将教学日历和教学大纲、课件等放到校园网上,为学生提供更多资源以便充分理解、消化课上所学知识。
四、考核方式和评价的改革
建立综合性全程考试模式,深化考试改革以促进教学方法与手段改革,根据课程培养目标以闭卷考试为主,结合实验和课后习题、大作业等综合评定成绩。
课程命题以教学大纲为依据,反映教学内容的重点、难点和深度、广度,注重基本知识点的考核,既要注意大多数学生的实际水平,又要发挥优秀学生的创新能力。
完善试题库建设,5年内试题重复率不超过50%,通过试卷分析反馈教学效果。
五、教学实践及效果分析
通过教学内容和方式设计,教学实践表明课堂教学和实践环节教学效果良好。在教师的引导下,学生在课堂上能够积极主动地思考并回答问题,能够在课下主动查阅参考资料并利用网上教学资源学习。在实践环节中,大部分同学能够独立地完成实验的基本操作和设计,部分同学则提出新的设计思路,利用不同方式完成实验指标要求。
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通信原理是高等院校电子信息与通信工程学科的专业基础课,课程的主要任务是以现代通信系统为背景、以通信系统的模型为主线,讲述现代通信的基本原理、基本技术和通信系统性能的分析方法,以适应现代信息社会对通信人才的需求。
通信原理课程的主要特点是理论性强、直观性差、数学公式推导多,而且涉及到数学、信号等多门前修课程,学习难度大。在教学过程中,学生普遍反映课堂教学难于理解和掌握,教学效果不理想。因此,教学改革的要求很迫切。
二、本校通信原理教学中存在的问题
现有的教学模式仍不能很好的适应教学现状,问题主要有以下几点:
第一、理论教学与通信产业与通信新技术的联系不够密切,需适当关注通信新技术的发展。
第二、教学经验不足,在活跃课堂气氛、激发学生学习兴趣方面要进一步深入探讨并进行改革。
第三、实验教学内容有待于改革。
三、通信原理授课思路和策略
教学过程中,需要抓住课程主线和章节脉络及相互关系、理清思路,这样可以把抽象的知识连贯起来,更容易掌握。通信原理课程的知识结构由通信系统的一般模型展开,各章即为系统模型中各模块的介绍,一般先围绕系统框图介绍原理,并通过各模块前后有用信号和噪声的时域、频域表示形式来展开讲解;然后,围绕评价通信系统的两个最重要的质量指标展开分析和讨论,即有效性和可靠性。对可靠性来说,就是要讨论模拟通信系统的信噪比和数字通信系统的误码率,对有效性来说,就是要分析带宽和频带利用率。最后,讲完相关章节时,总结、比较一下各种通信系统的原理及其有效性、可靠性,可以起到复习的效果。如各模拟通信系统的相干解调器框图基本相同的、数字系统的相干解调框图与模拟系统的相比较只不过最后多了一个抽样判决等。
四、教学改革
受浙江省2010年教育科学规划(高校)课题资助,针对通信原理课程存在的上述问题,我们从理论教学内容、教学方法、实验教学方面着手进行了教学改革。
1.教材与课程内容
目前,国内通信原理的教材非常多,其中,西安电子科技大学樊昌信教授的《通信原理》最为经典,内容丰富、体系较为完整,因此,我们以该版本的“通信原理”作为基本教材,并自编辅助教材介绍与教材各部分内容相关的一些新理论、新技术。
自编辅助教材或教案时,将与学生专业有关的科研成果、典型通信网络系统案例分析等渗透到教学内容中去。例如在讲解模拟调制系统抗噪声性能时,教师可以简要介绍最新的基于小波理论的信号降噪方法。再如,在讲数字调制解调新技术时讲些GSM和CDMA数字蜂窝移动通信系统等,这样做既可让学生了解最新的学科知识,又可以引起学生的兴趣。
2.实践教学
主要从以下两个方面着手改革。
(1)引入Matlab仿真实验。本校目前的通信原理课内实验,主要是围绕通信原理实验箱开设一些验证性实验,这种类型的实验大都是演示性和验证性的,实验步骤都是事先安排好的,学生动手操作的范围有限,使得学生对实验兴趣不高,无法满足提高动手能力和培养创新意识的要求。另外,与实验箱配套的实验基本上局限在单一的知识点上,难以建立通信系统级的概念。
而仿真软件的引入可以很好地弥补上述缺陷,极大地提高实验的综合性和设计性,在学生使用Matlab等仿真软件进行仿真试验的过程中,要设计系统方案、搭建模型、设置仿真参数,直至运行、改进等具体工作,这对提高学生的综合素质是一种有力的锻炼。另外,软件仿真实验内容既可与基本理论相结合而设置,又能与硬件实验相互补充。如:对于FM调制技术,在实验箱的实验中,主要目的是验证调制原理,在示波器上观察时域波形的变化。而在Matlab仿真平台上实现AM调制技术,则可以灵活设计系统结构,仿真不同信噪比下的误码率等性能,观察频谱特点,分析功率分配等问题,这些方面是目前实验箱实验所不具备的,但却是学生需要掌握的。实践表明,采用软件仿真试验,教学效果好,可提高学生的学习兴趣和热情。
(2)利用Matlab仿真演示辅助课堂教学。利用Matlab仿真辅助教学,将抽象的内容教学寓于形象直观、启发性强的仿真演示中,激发学生的学习兴趣[5]。例如,在讲解“无码间干扰传输特性的奈奎斯特准则”时,通过仿真先演示理想冲激脉冲序列及其系统响应,让学生注意观察脉冲序列叠加的情况,并适时引导学生思考:“粗看,输出端各脉冲序列的系统响应是叠加的,无法恢复,但仔细观察,是否存在不叠加的时刻?”在教师的引导下,同学们会发现在一些点上只有一个系统响应有最大值而其他系统响应为零,而且这些点是周期性出现的。然后,教师点评:“只要我们在这些点上对信号抽样,就可以做到无码间干扰,否则,码间干扰现象就无法避免,那么,如何才能做到恰巧在这些点上抽样?即抽样应该满足什么条件”,这样,学生就会对问题有整体和实质性的认识。奈奎斯特准则的内容较抽象,数学推导也很多,在有限的课堂教学过程中,如果仅作数学推导和理论讲解,效果并不好。所以在讲授类似内容时,把严密的数学推导留给学生课后,而把课堂的大部分时间留给仿真演示,由教师引导学生观察和思考,通过这种手段提高教学效果。
(3)课堂教学改革。教学手段、教学方法改革是提高教学质量的重要途径。
①教师与学生间的互动
教师与学生间的有效互动,对于调动学生的学习积极性非常有帮助。
在讲完一章内容之后,安排20到30分钟时间,让学生来总结该章内容,老师则坐在台下。只有学生在整章内容的讲授过程中认真听课,抓住老师强调的重点,才可以总结章节的内容。因此,学生要能做到比较顺畅地总结章节内容,就必须认真听课,这无形之中就调动起他们听课的积极性和主动性,请他们来总结章节的内容既帮助他们回忆和加深对所学知识的记忆,又锻炼了他们语言表达和归纳总结的能力,增强了他们的自信心。
教师坐在台下,可以换一个角度来审视自己讲授的内容是否完整,讲课方式是否得当,并及时了解学生的学习状况。在讲完数字频带信号后,我从学生的总结中发现学生的理解大都比较肤浅,这有可能是因为我没讲解清楚,忘了比较不同调制方式下的异同、以及模拟调制与相应的数字调制系统间的异同,包括调制器、解调器、误码率推导等方面。在学生总结完之后,我就以上问题重新做了补充讲解。
经过上述教学改革试验,结果表明同学们听课的积极性越来越高,课堂互动效果明显改善,课堂上看小说、打瞌睡、小声聊天、发短信的现象减少了。
②传统板书与仿真课件、电子课件相结合
由于“通信原理”理论性强,公式推导不少,如果教师花很大一部分时间用在公式推导上,或者用很多时间去写一大串公式,这样做必然导致教学效率低下,教学效果肯定不好。如果采用多媒体教学,简单地把教学内容制成课件,这样教学的信息量虽然大,但学生像看电影一样走马观花式的学习,自然不能完全理解教学内容。因此,片面强调单一教学手段是不正确的,需要多种教学手段并用。传统板书法适应于理论公式推导多的情况,其优点是能够集中学生精力,可以说用笔尖带着学生思路走。如:对于复杂的公式动手推导,重要的定理、结论板书在黑板上,这样做会得到事半功倍的效果,提高教学效果。对于抽象的内容,如2ASK、2FSK、2PSK等的误码率分析,适合采用仿真课件讲解,通过MATLAB仿真获得三种动态曲线,而且可随时修改参数把最佳状态展现出来,相反,如果只通过板书把误码率曲线画到黑板上进行分析,总觉得说服力不强。对叙述性多的,公式推导少的章节可以采用电子课件,讲解各种频谱图、调制解调框图等也适合用多媒体电子课件。
③充分利用所学内容与已有知识点间的联系
让学生将原有的知识与将要学习的内容发生联系,学生就会饶有兴趣地投入到新内容的学习。例如,在讲授码分多址时,要先结合前面已经学习过的频分多址和时分多址的知识,指出这两种方式在用户数增大时面临的瓶颈,如何解决呢? 接着教师结合码元正交介绍伪随机序列的原理及其使用情况,当学生听完介绍后会对码分多址很感兴趣,这就激起了学生好奇心,从而使整个课堂充满了生机和活力!多年的教学实践表明,充分利用各部分教学内容间的联系,能够取得很好的课堂教学效果。
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在就业市场激烈竞争的背景下,独立学院如何区别于学术型本科院校及技能型高职高专院校,构建特色鲜明的专业课程结构体系并进行相应的教学改革,培养出社会所需的合格人才,提高自身的核心竞争力是摆在独立院校面前的重大课题[1]。我院通信专业自开办以来,结合独立学院的实际情况,大力探索特色教学的途径与方法,努力提高教学效率和教学质量,取得了明显成绩。
1、课程结构体系改革
根据教育部《关于普通高等学校修订各专业培养计划的原则意见》的精神,参照国际工程教育本科专业认证标准[2],大胆借鉴和汲取国内外同类院校的专业人才培养经验,我们构建了符合学院实际、特色鲜明的基于“平台+模块”的通信工程专业课程结构体系。 “平台”包括通识教育平台、学科基础平台、专业基础平台,模块是指专业能力模块,通过“平台+模块”课程体系的学习,最终将学生培养成为符合社会需求的工程应用服务型人才。
通识教育平台主要包括传统的人文和社会科学基础课程,学科基础平台主要包括自然科学、电子及计算机基础课程,专业基础平台主要包括通信专业基础及专业必修课程,专业能力培养模块是为适应市场和就业的需求,在学习和掌握通信专业的基本理论和技术的基础上,着重于通信领域某一专业能力的培养,目前我院通信专业有射频技术和通信网络两个专业能力培养方向,并逐步形成了自己的特色。
2、教学方式改革
2.1 理论与实验合一的教学方式
近年来,我们充分考虑专业课程的特点,积极探索理论与实验教学有机结合的教学方式。对于电子线路cad及仿真、c语言程序设计、eda技术及应用、计算机网络技术等实践性较强的课程采用理论与实验合一教学方式,即学生在实验室上课,主讲教师同时负责理论与实验教学,在同一课堂上主讲教师讲完某个理论知识点后,学生马上动手做相关实验,这样提高了学生的学习兴趣,加强学生对教学内容的理解和应用,改善了教学效果。
2.2 课件与黑板相结合的本文由收集整理教学方式
在教学过程中,我们积极采用电子教学手段,使教学效果不断走上新的台阶。在制作多媒体课件时,结合教学内容,利用ppt、matlab、flash等多种软件代替了原来大量的板书,将图、文、声、像等媒体表现方式有机结合,通过生动形象的演示加强学生对教学内容的理解,同时节省了教师和学生的时间,使教师可以集中精力传授教学内容。因为电子教案在课前已经放到教学辅助网站上,学生可以下载打印,所以节省了学生大量的记笔记的时间,课前可以根据教案复习,在课堂上可以专心听讲,提高听课效率。同时,我们认为,电子教案应该是为教学服务的,是教学手段的一个必要的补充,所以我们也没有完全抛弃黑板,教师有时可以在黑板上完成一些公式和例题的推导,在这些方面黑板教学有其独特的魅力。通过多种教学方式,教师可以根据教学实际情况灵活调整教学内容,促进教和学之间的交流。
3、教学模式改革
数字信号处理与现代通信原理两门课程实行了教学模式的改革,尤其是现代通信原理的教学模式改变很大:先对主要通信技术的知识结构进行简单讲解,然后学生自主学习相关知识,完成相应的练习及验证性实验,并提交自学总结;最后有针对性地进行主要通信技术的详细讲解,完成综合性系统实验,以加深学生对所学内容的理解。通过批改学生作业、答疑过程中反映的问题、平时和学生的交流来看,有目的要求地强迫学生预习,激发了学生的学习潜力,提高了学生自主学习和独立获取知识的能力,提高了教学效果,并且对学生以后走上工作岗位继续学习打下了良好基础。
4、考试方式改革
在考试方法改革中,主要思想是转变应试学习为研究性学习,转变注重考试结果为注重学习过程,转变计算能力为知识应用能力,并有利于优秀学生的才能得到充分施展和发挥[3]。目前,高频电子线路、现代通信原理、移动通信技术等工程应用很强的课程,均采用半开卷的考试方式。考试内容侧重学生综合能力及分析能力,淡化计算技巧,强调原理、概念与方法,即允许学生带一张a4纸进考场,学生可以在a4纸上归纳总结所有自己认为重要的内容。实行半开卷考试,一方面可以锻炼学生归纳课程核心内容的能力,另一方面也可以将学生从应试学习模式转为素质培养模式。
5、实验教学改革
实验教学作为理论教学的主要补充,它在整个教学环节中具有重要地位。通过实验教学可以加强学生对理论知识的理解, 提高学生实际操作能力,因此实验教学改革是教学改革这一系统工程中的重要一环。为探索实验教学的新方式,通信电路实验室首先拿了一个实验进行开放完成的试点,通过收集学生意见及总结,目前,“信号与系统”﹑“高频电子线路” 、“现代通信原理”和“现代通信网络技术”等课程实验均采用开放式教学[4],以学生预习﹑自选时间和自主做实验为主,教师讲解示范为辅。为此,我们进一步完善了实验指导书,并且将示波器等重点仪器的使用方法印成卡片,每个实验位置放一份。学生做好预习才能准许进实验室,老师不讲解只辅导答疑和检查结果,学生基本都能完成实验内容。通过开放性的实验教学,促进和提高了学生的自主学习能力和实践能力。
在开放性实验时间内,如果有学生完成规定的实验内容,则可以充分利用开放实验时间对相关课外内容进行学习,例如电子制作或进行其它科研项目等。通过推出一系列的实验自主学习模式后,近年来,我们通信专业学生在全国和广西区大学生电子制作竞赛中获得了较好的成绩,学生动手能力和创新能力有较大提高。
6、结束语
篇6
论文摘 要:“通信原理”课程是通信、信息及电子类专业一门重要的基础课程,其特点是系统性强、概念抽象、数学含量大。本文分析了“通信原理”课程存在的问题,并在理论教学和实践教学改革方面进行探讨,提高了教学质量和效果,完善了教学手段,并极大地激发了学生的学习兴趣,提高了学生解决实际问题的能力。
1 引言
通信原理课程在通信工程专业的课程体系结构中起着非常重要的作用,是学习诸如移动通信、光纤通信以及数字通信等后续课程的基础,其教学的重点在于让学生理解基本概念和原理、掌握相关的分析方法和有关通信系统的重要结论。本课程特点是内容较多,知识面广,概念抽象,系统性强,同时强调理论和实践的融会贯通。因此,如何提高课程的教学质量,改善教学效果,提高学生分析问题和解决实际问题的能力,是一项紧迫和重要的工作。本文首先分析通信原理课程教学中存在的问题,然后从课程的理论教学和实践教学方面进行了一些改革和探索。
2 课程教学中存在的问题
通信原理课程的理论学习往往有大量复杂的数学推导,抽象的理论概念较多,内容覆盖面广,理论性和实践性强,但学生不会将理论知识运用于实践。同时,由于本门课程内容偏重理论,学生在学习过程容易感觉乏味枯燥,学习效果不好。
因此,传统的课堂教学中存在以下的问题:(1)学生学习积极性不高;(2)教学方式和教学手段单一化;(3)课程试题库陈旧;(4)实验教学内容陈旧;(5)理论和实践相分离。
3 理论和实验教学改革
针对上述存在的问题,本小节对如何改进教学方法、丰富教学手段、立足教学内容力求与实际通信系统相结合等方面进行了初步探讨。
在理论教学方面,首先应建立良好的师生情感,创设和谐的教学环境,根据不同的教学内容和对象,授以不同的教学方法,以培养学生的学习兴趣。其次,在课堂教学中,针对课程中的重点和难点,结合使用现代化的多媒体教学手段,扩大课堂教学的信息量,提高课堂效率,丰富教学形式,增强课堂教学内容的生动性与形象性,多体并存,优势互补。最后,利用网络资源及时更新和丰富课程试题库,并在授课过程中穿插通信产业的最新进展和目前比较前沿的通信系统如第三代移动通信系统或者新型通信技术-超宽带无线通信系统,使理论和实际能够有机结合,进一步激发学生的学习兴趣。
在实验教学方面,合理配置演示性、验证性和设计性、综合性实验,充分利用仿真实验的便利条件,并将仿真实验及硬件实验将课堂教学和实践环节相融合,使学生对理论知识更好的消化和吸收,锻炼学生分析问题和解决问题的能力。例如,在实践教学环节中,可以适当引入和灵活配置matlab、labview、systemview等仿真软件,由学生设计和实现虚拟实验,通过灵活配置一些仿真参数,对实验结果进行分析和讨论,通过图形对比,使学生从理论认识进一步深入到感性认识,以更好地理解和巩固通信原理课程中的概念和结论。具体设计题目包括:模拟信号的调制与解调、模拟信号的数字化传输、基带传输的部分响应系统演示等等。通过上述实验教学方面的改革,可以使教学理论联系实际,使学生具备一定的感性认识,并培养学生的观察能力、思维能力、自学能力以及发现问题、分析问题及解决问题的能力。
4 结语
通信原理课程是一门理论性与实践性都很强的专业基础课,本文针对传统教学中存在的一些问题,从理论教学和实验教学的角度给出了一些改革的措施。通过对教学内容、教学形式、教学方法和教学手段等方面的改良,调动了学生学习本课程的积极主动性,显著提高了教学质量和教学效果,达到了培养适应现代科学技术发展的高质量创新型人才的目的。
参考文献
[1] 杨星海,魏长智,张鲁,等.“通信原理教学改革研究”[j].中国现代教育装备,2010,9:87-88.
篇7
关键词 通信原理 板块化 多样化 教学内容
中图分类号:G424 文献标识码:A
0 引言
高等职业技术学校的通信原理课程是通信专业的专业必修课程,在专业教学计划中一直具有重要的不可替代的作用。通过该课程的学习,学生能够在数字通信和数字信号模拟间建立起系统的概念,为后续专业课程的学习打下基础。为此,本文将通过对通信原理课程中的教与学进行分析,探讨通信原理课程中的教学方法,提高教学质量,从而对通信专业学生的培养质量产生重要作用。
1 采用交互式教学,提高学生的学习兴趣
交互式教学是目前国外常采用的一种教学方法。“交互”即是交流、互动。上课初期,教师与学生的认识和熟悉、学生之间的认识和熟悉是“交互”的范畴。在教学过程中采用启发式、设问式和讨论式等教学方法也是“交互”。交互式教学强调了学生的能动作用,使得学生不是消极地接受信息,而是通过创造良好的学习氛围,激发学生的学习兴趣和潜在能力。同时,重视学生的全面发展,使学生在知识和能力上得到较大提升。在教学过程中,教师可结合通信技术的发展趋势,精心准备所要讨论的问题,利用交互式教学,启发学生思考,引导学生主动查找资料,分小组展开讨论,开阔学生思路,培养学生创造性思维的能力,激起学生的求知欲望,让学生化被动学习为主动学习,提高学生的学习兴趣。交互式教学可极大地激发学生的学习兴趣,让学生通过一系列有趣的活动、直观的形象图片、巧妙地提问、设疑,主动地去思考和探索,从而提高学习效果。还可有效地调动学员的潜意识,利用潜意识的力量,增强有意识的思考,并加速学习,提高学习效果。
2 更新教学内容,板块化知识体系,提高教育质量
教育的创新性发展体现在教育理念和办学理念的革新上。教学理念是指人们在理性意义上对教育、教学的看法和观点,是对教育思想、观念体系等的集中思考。目前,高职院校的办学理念被定义为培养具有创新精神的职业型、应用型人才,教育理念则是以毕业、就业为导向。这就要求高职院校在专业理论基础教学观念上要以适用、够用为原则。因此,在高职课程教摘 要 通信原理是高职院校通信专业教学计划中的基础课程,也是基础课程和难点课程,传统的教学方式不能满足现代社会对高职学生教育理念和办学理念的要求。本文通过对通信原理教学过程的分析,从交互式教学、板块化知识体系、实践环节的提升、多样化考核方式方面进行了教学探讨,以期实现对教学质量的提高。
关键词 通信原理 板块化 多样化 教学内容学内容改革上,选择适合的教学内容,力求达到以学生为本、体现应用的教学要求。既要引导学生掌握课程内容的基本概念、应用方法和内在关联性上,又要突出重点、抓住要点和解决难点,从而实现对该课程的内容体系进行教学实践改革。在对教学内容进行宏观分析的基础上,以数字信号的传输流程为主线,逐步展开典型数字通信技术实现的具体分析。在教学活动中,精选典型技术进行微观分析,激发学生学习的兴趣,引导学生掌握数字通信技术的知识结构体系。将全课程分解为四个板块,即:信源编码、信道编码、传输和同步。对每个板块,对学生进行分层次教学,使学生深化和掌握知识体系和基本板块的分析方法。在具体的讲解中,提出目标式教学法,例如,在信源编码的讲解中,重点抓住信源编码的目的,实现模数转换和提高通信的有效性。而脉冲编码调制的过程便能完整地实现这两个目的。因此,在讲解中,确立脉冲编码调制为信源编码的核心分析内容,构建板块知识体系,提供便于学生理解的波形图。同时,精心分解板块知识点,启发学生建立板块的分析方法。
3 注重实践环节质与量的提升,增强学生的动手能力
通信原理是一门概念性和理论性较强的课程,同时也是一门实践性要求较高的课程。通过实验来提高对通信理论认识,加深对通信基本原理的理解,掌握各种传输方式的基本原理和方法,理解各种传输方式的实现方法。为此,在实验教学中,质与量的改革是实践环节能否成功的重要保障。在质的方面,在实验教学中,注重实验的方法和实施过程,完成验证型和综合性实验内容,加强学生对基础理论知识的掌握,培养学生的专业基本技能和技术应用能力。在完成基本试验内容的基础上,教师提供适当的实验题目,鼓励学生进行二次开发实验或通信系统仿真,独立分析实验结果,培养学生独立工作能力和创新意识。同时,让学生进入实验室参观、在实验室指导老师的带领下亲自动手实习,让学生建立更直观的感性认识、进一步巩固加深对基础知识的理解,从而培养学生的综合素质,使学生掌握通信方面常用的测试仪器的使用,提高在将来工作中实际动手操作的能力。而在量的方面,通过板块化教学方法,在每个大的板块如信源编码、信道编码、传输等,设计中大型综合性题目,融合进各知识点。而在每个板块下,对每个教学内容,引入与之相关的设计性环节,使学生能在学习完一个知识后,通过实际的设计和仿真学会知识的应用,帮助学生掌握新学的知识点。通过质与量的改进,最终实现实践环节综合质量的提高。
4 多样化考核方式,提高考核效果
众所周知,传统的教学评价方法在评价内容上以记忆性知识为主,在评价形式基本上是“一考定终身”。因而,传统的教学评价方法与体系已经不适合高职院校学生以用为主的学习目标。为了引导学生正确的学习态度,建立良好的学习习惯,通信原理课程的考核采取了多种考核方式,即考核、测试、考试三者相结合。考核是指对学生平时课堂表现的衡量,包括学生的提问、回答、迟到、早退、病事假等,占总成绩的20%左右。测试是指期中测试,期中测试不等于考试,是以项目的形式给出问题,采取学生课下查询资料给出解答的方式,重在要求学生积极参与其中,这部分占总成绩的30%左右。考试即为平常的期末考试,占总成绩的50%左右。期末考试通过教师在教学大纲范围内容交叉出卷,避免了学生对教师的依赖、教师难过学生感情关的问题。通过多样化考核方式,较为真实、客观地反映出了学生的学习效果,使考核方法更加科学与合理。
篇8
【关键词】城市轨道交通设计企业;人力资源;创新;措施
一、轨道交通设计企业人力资源管理的特征分析
城市轨道交通是一项复杂的、影响深远巨大的系统性民生工程,城市轨道交通具有人性化、便捷化、信息化、生态化的特性,具备畅达、安全、舒适、清洁的功能,是城市一体化交通的枢纽。按照统筹衔接、经济适用、便捷高效和安全可靠的原则,轨道交通工程要科学编制规划,规范设计成果,才能促进地铁建设的有序发展,才能确保建设规模和速度与城市交通需求、政府财力和建设管理能力相适应。轨道交通设计行业要更加注重技术进步和发展,进行灵活设计,加强总体设计,注重细节创作,结合“平安地铁、生态地铁、效益地铁”的建设理念,体现设计的高超工艺水平。这些对城市轨道交通设计企业的人才素质、业务能力提出了综合性的超高要求,因此轨道交通设计企业人力资源管理难度很大。
轨道交通是一个新兴的朝阳行业,轨道交通设计企业属于知识密集型企业,往往承担了技术研发、线网规划、工程设计、工程咨询等服务和管理职能,成为轨道交通建设整体中的核心环节,成为轨道交通建O的知识库和运营人才输送基地。对于技术研发人员,需要具备相应的科研能力和应用推广能力;对于设计人员,需要具备较高的模型构建能力、设计软件应用、综合协调能力,为了兼顾建筑物的美感,还要求设计人员具备较好的审美能力,有良好的创新意识;技术管理人员需要具备长期的一线设计、咨询工作经验并有专业的管理能力,特别是要具备以国家及行业规范的把控和应用为核心的质量管理能力。掌握上述轨道交通设计企业人力资源的特点,能够有效为企业人力资源的开发提供明确的方向,促进轨道交通建设的稳步发展。
二、城市轨道交通设计企业人力资源管理存在的问题
(一)人力资源总量不足、结构不尽合理
与当前轨道交通建设市场对人才的需求相比,设计企业需要的专业技术人员、技术和管理人员数量严重不足,影响了业务拓展、投标、资质申报等重要工作,成为了企业发展的“瓶颈”。特别是轨道设计行业有一些富有特色、独有的专业,比如线路、轨道站场、地下结构、动力照明、自动化、牵引供电等专业,在全国大兴轨道交通建设的背景下,这些专业本身发展的时间短,人才总量少,难以实现人才的供需平衡。
人才结构不尽合理,初级技术人才多,高、中级技术人才少,专家级人才稀缺。对于企业而言,表现在技术管理人才不足,不能满足生产设计过程中校核、审核、审定质量把关环节的人才需求这也严重制约了设计企业的生产质量和服务水平。
(二) 员工稳定性不高
较多的轨道交通设计企业在一定程度上没有为员工提供科学合理的职业发展机制以及学习机会,特别是刚人职的新员工,对他们的前期人职培训和后期的职业生涯规划和展望都不够健全,并且相关的激励机制不够健全,人才留存率较低。
轨道交通设计企业普遍表现出年轻化的特点,员工年轻化对于设计企业的长远发展和技术力量的培养都有着积极意义,但也体现了设计能力不足、技术传承培育能力有限、员工队伍稳定性不足的状态。
(三)人力资源管理观念落后,未建立有效的人力资源管理机制
一是一些企业领导虽然意识到人力资源管理的重要性,但是缺乏战略思维,没有从战略的高度来部署人力资源工作。企业存在一些突出问题,如与先进的人力资源管理理念相配套的规章制度不健全,核心人才和管理机构配备不足,激励机制有待完善,缺乏企业远景规划等等。这些问题导致组织的运作效率不高,重点工作进展缓慢。
二是激励机制、发展机制不完善。轨道交通设计企业通常实行基本工资+产值哎计提的薪酬方式,但在具体实施过程中,“多劳多得,按劳分配”的原则未能得到充分体现,出现了随大流、吃大锅饭的现象。在薪酬增长机制方面不尽完善,未能按照物价水平、市场薪酬增幅情况适时调增薪酬水平,员工的期望与实得薪酬之间差异加大,不利于员工的留存和长远发展。员工职业发展通道单一,技术与管理之间的发展通道不完善,员工遇到发展瓶颈时,往往采用跳槽的方式解决问题,导致企业高技能、高层次人才流失严重。
三是管理模式僵化,不利于发挥知识型企业的创造力和灵活性。轨道交通设计企业大部分管理模式采用等级权利控制型模式,这种模式主要存在以下具体问题:首先,管理被动现象。管理层对企业的具体工作缺乏精确的了解,各部门需要定期提供用于决策、控制的确切数据。其次是工作计划性不足,工作安排科学性不足。再次是人员管理配备力量不足,跨部门沟通、协调意识和能力有待提高。“人才是第一生产力”的理念需要细化落实到具体工作中,需强化人员管理机构和人员的配置,强化重点工作沟通职能,强化中高层领导干部的人员管理职能。
四是没有建立分层分类的培训体系,人才培养工作没有落到实处。培训缺乏系统性、全面性;培训内容未突出重点,对新理论、新理念、新技术、新规范、新设备、新材料的培训不及时,不深入;对培训者考核不严格,培训效果不理想。管理干部工作指导、培训力度不足,员工常处于放养状态。
三、城市轨道交通设计企业人力资源的创新管理
(一)以人为本,树立人才强企战略思维
篇9
关键词 通信原理;学时;先修课程;课程群建设;仿真教学
中图分类号:G642 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2014)14-0076-04
通信原理是信息类学科重要的专业基础课程,本课程的主要特点是理论深、应用广、难度大、变化快,并且知识体系繁杂,前后概念与内容相互交错,教和学都存在相当大的难度。关于该课程的教学改革论文比比皆是,大多涉及教学观念的转变、教学方法和手段的改革、教材的选取等[1-3]。作为系统知识的传授者,教师在教学的过程中仍然发挥着主导作用,教师如何在有限的学时内很好地完成教学任务是不容忽视的问题。在当前教学学时数不断受到压缩而教学内容却因通信技术的发展增加了许多的情况下,教学内容多和学时数偏少之间的矛盾更加突出。笔者根据多年的通信原理及其相关课程的教学实践,对学时紧张与教学内容繁多的矛盾做了较多的摸索与实践,在中原工学院(以下简称“我校”)的相关课程教学中取得良好的成效,总结起来主要有以下三个方面。
1 注重与先修课程的紧密衔接和渗透
在本科的教学计划中,专业的课程设置大多分为技术基础课、专业基础课和专业课,在教学时间安排上是技术基础课在先,接着是专业基础课,最后是专业课。当然各课程的教学内容既存在前后的连贯性,又存在相互的渗透性,若能将多门课程综合研究,在教学过程中承前启后,尽量减少重叠部分,使教学内容安排紧凑合理,更加连贯和系统化,将能有效节省学时,提高教学效率。
通信原理作为信息类学科的专业基础课,与其先修课程信号与系统及随机信号分析就有着紧密的联系:通信原理课程很多的知识点都建立在信号或系统的概念之上;随机信号的理论知识作为现代信号处理的重要理论基础和有效方法,在通信与信息系统、信号与信息处理、电子信息科学技术等专业的知识结构中起着承上启下的作用。二者是信息类专业重要的学科基础课程,这两门课程对学生的数学基础要求很高,教师教学时大多只注重数学层面上的理论分析,理论与实际脱节,原理方法与应用联系不多,往往会让学生感觉课程内容繁杂,理解不透,更不知道该如何去应用。也就是说学生在未接触到专业基础课之前,不知道这些技术基础课的学习有什么用?用在哪里?
因此,在讲授这两门课程之初就应该从专业的角度让学生明白通信的本质是信息的有效和可靠的传递和交换,而信号是传输信息的手段,即信息的物质载体是信号,所以学习专业基础课通信原理之前首先要对信号(包括确知信号和随机信号)有全面的分析和特性了解,信号的理论基础是很多后续专业课程(比如通信原理)的数学工具,而后续的通信原理课程就是从信号通过实际通信系统进行传输的角度,讨论如何在噪声背景下提取有用信号,更多地侧重于调制技术的介绍。这样在技术基础课的学习时,授课教师就从专业的角度讨论其授课内容在后续课程通信原理及其实际应用中的作用,将事半功倍。
笔者在讲授信号与系统和随机信号分析这两门课程时,不单要求掌握确知信号与随机信号分析与处理的基本概念、理论和方法,更重要的是让学生明白对信号(时域和频域)的分析描述和对系统(线性和非线性)的分析所需的一整套理论是理解和分析一切通信系统的基础;以实际的通信工程系统作为主要应用背景,把频谱分析和信号带宽结合起来,把系统分析和信道传输特性及信道带宽结合起来,让学生明白信号和系统分析的目的是为了更好地分析和设计通信系统。这样有的放矢(“启后”),在后续通信原理的相关内容讲解时水到渠成,过渡自然。
以我校所选用的樊昌信编著的《通信原理》(第6版)[4]为例,在教学实践中,学习第2章“确知信号”和第3章“随机过程”时,由于先修专业技术基础课程信号与系统和随机信号分析这两门课程学习时“有什么用,用在哪里”的问题已提前解决,学生都已掌握得较好,只需提纲挈领地回顾,提出学习重点和要求,至少可以节省四个学时的教学时间。这样既让学生对专业知识的理解和掌握形成一体化结构,又有效地提高了教与学的效率。
2 加强课程群建设和教师队伍建设
为了将“与先修课程紧密衔接和渗透”很好地落到实处,必须加强课程群建设和相关课程教师队伍建设。在教学上关联程度大或者成体系的若干门课程的集合称之为“课程群”,通信原理课程内容丰富、理论深、应用广的特点决定了其在信息类专业基础课中的核心地位。为此,我校成立信息类专业平台课课程群,该群内课程主要有信号与系统、随机信号分析、通信原理、数字信号处理这几门关键的技术基础和专业基础课。课程群内的课程密切相关,互相渗透,群内课程统一规划建设,构造完整的课程体系。
以前的授课模式是某位教师一直负责某一两门课,这样做的优点在于能从持续反复的教学中摸索经验,增强单门课程的教学效果。但各课程由不同的教师独立讲授,不利于把多门关联密切的课程相互衔接,建立完整的知识结构体系。某一门课的授课教师对其他相关课程的教师具体都讲了什么、怎么讲并不是特别了解。通过课程群建设,课程组组织教师就群内课程进行探讨学习交流,在授课教材和内容的选取方面统一协调,梳理群内课程各知识点之间的先后衔接,交流授课技巧,将多门课程融合为一个有机的整体,同时也促进教师知识结构的完善和水平的提高。
通过实践摸索后尝试让同一位教师连续跟踪同一个教学班级,循环讲授专业平台课程群内的各门课。例如,笔者在大二下学期给信息类10级学生讲授随机信号分析课程,对于其中平稳随机过程的均值、方差、自相关函数的定义及对应的物理意义直流功率、交流功率、平均功率已进行详细讲解,信号的特征估计也进行重点讲授。对用统计的方法研究随机过程的功率谱密度,已经详细分析推导得出相应的表示式,并分析了表示式的物理意义及分析随机信号频谱特性的目的。此时就特别强调在通信原理课程中数字通信部分,分析数字基带信号(随机脉冲序列)的频谱特性时将采用这种方法,所以笔者在接下来大三上学期给10级学生讲授通信原理该部分内容时,提前预习时就和学生提到了先修课程随机信号分析的这部分内容(“承前”)。因为是同一位教师讲授,上课时又特别强调过,所以大多数学生还有印象,经过课下的回顾和复习,上课时直接过渡到使用这样一个推导结果即可。
这样做在先期的技术基础课程随机信号分析中分析推导公式、阐述物理意义,奠定专业理论素养;在通信原理的学习中对于复杂的公式推导和定理证明在课堂教学中弱化,侧重于引导学生对于物理意义的理解和专业上的应用,前后课程的教学安排更加合理化的同时也相应减少了教学学时,有利于把更多的时间用于通信技术的学习和实际应用上。
3 仿真软件的辅助教学与学习
多媒体教学的广泛应用增大了课堂容量和信息量,大大提高了教学效率,通信仿真软件(MATLAB/Simulink、SystemView等)[5-7]在课程学习中的应用更是如虎添翼。用易学易懂的计算机仿真分析代替枯燥繁琐的理论分析和推导,学生可以迅速进入系统设计的研究环境,这又主要包括课堂教师的仿真教学准备和课下学生的仿真实践锻炼两个方面。
课堂教师的仿真教学准备 通信原理课程教学过程中需要构建各种通信系统,分析系统的工作过程以及系统的有效性、可靠性,整个分析过程若用仿真过程表示则直观生动形象,易于被学生接受。以笔者讲授2PSK调制解调原理为例,在进行相干解调时得到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波至关重要,可是解调时恢复的本地载波存在180°的相位模糊,从而会导致“倒π现象”[4],大家普遍对这个“倒π现象”比较困惑。为此,笔者根据原理构建了基于SystemView的简单的2PSK调制解调系统的仿真模型,如图1所示。
在系统的仿真模型各关键点处设置观察窗,实时观测信号波形及系统运行情况,以便对系统信号的流程和变换有一个直观、动态的理解。图1中在图符模块1、3、6、26、27处设置观察点,分别用于观测仿真模型中的源码(绝对码)、相干载波、已调2PSK信号、解调时相乘器输出、抽样判决输出(恢复的绝对码),仿真过程按信号流向各波形用瀑布图表示,如图2所示。由图可见,除略有时间延迟外,解调还原的数字基带信号(图2中的第五行波形)与发送端的基带信号(图2中的第一行波形)完全相同。这种正确的解调建立在接收端解调时所用的本地载波(图符3)与发送端调制时所用载波同频同相的前提条件下,若改变仿真模型中的本地载波相位,使本地载波与发送端调制时所用载波反相,则仿真过程瀑布图如图3所示,解调还原出的基带信号(图3中的第五行波形)与发送端的数字基带信号(图3中的第一行波形)完全相反。
图2和图3的实时观测结果直观地显示了整个系统各环节的工作情况,每个环节对应的功能模块是否正常工作一目了然。通过仿真,使原本枯燥的静态理论知识变得“动”起来,极大地激发了学生的研究兴趣。对课本中的其他调制解调系统,学生都学着采用仿真方法建立模型设置参数,仿真分析其中的“奥秘”,很快就掌握了相关原理,避免了以前反复的理论讲解学生仍不明白的情况,极大地提高了课堂教学质量和学习效率。
课下学生的仿真实践锻炼 有了课堂仿真教学的引导运用,学生被吸引进入到通信系统的设计研究环境中,大大增强了自主学习的积极性。学生课下自己构建通信系统,通过仿真进行求证与讨论更有利于课堂知识的吸收消化,同时又容易与工程实践建立起紧密联系,利于创新能力的培养。利用SystemView持续不断更新推出的各种库资源,而这些库资源与最新研究应用密切相关,可方便地完成许多完整的新型通信系统的设计和仿真,对于不满足既定教材和教学内容的学生可以紧跟专业学科发展的步伐,留有足够的学习和发展空间。
4 结语
结合通信原理课程其他方面的教学改革,笔者通过将摸索总结的以上几点在实际教学中对多届学生进行实践使用,取得良好的教学效果,很好地解决了教学内容多和学时数偏少之间的矛盾。学生普遍反映前后课程联系密切了,知道所学的知识怎么用了,系统性增强了;教师也不用每堂课都“满堂灌”赶教学进度了,而可以更多地把工程实践问题引入课堂教学,加强学生工程素质的培养,达到学以致用的目的。
参考文献
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[3]黄葆华,等.SystemView仿真“通信原理”课堂教学中的应用[J].中国电力教育,2012(35):50-51.
[4]樊昌信.通信原理[M].6版.北京:国防工业出版社,2006:188-189.
[5]邵玉斌.MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真实例分析[M].北京:清华大学出版社,2008.
篇10
关键词:管理信息系统;实验;部件库最小系统;课程建设;教学改革
信息社会尤其需要既懂技术又通管理的复合型人才。管理信息系统课程综合计算机科学、通信技术、运筹学、管理科学、统计学、系统科学等学科的相关知识,形成了一门独具特色的综合性边缘学科以培养社会所需的复合型人才。鉴于此,大多经济类院校都将管理信息系统课程列为了经济管理类专业的专业基础课,这充分说明了管理信息系统课程的重要地位。但在实际的管理信息系统课程教学中,却出现了学生学习积极性不高、学习被动以及课堂教学效果不佳等令人尴尬的一面[1]。笔者根据多年的教学实践,认为这种社会需求与管理信息系统课程教学的反差问题与实践环节设计有很大关系。学生没有社会实践的经验,尤其是管理经验,因此难以联系实际主动地学习。实际教学中,可以用部件库最小系统,快速搭建管理系统原型,让学生身入其境,进入管理信息系统开发者的角色,融会贯通,从而取得良好的教学效果[2-3]。
1管理信息系统课程基本特点及目前教学中的问题
1.1基本特点
(1) 要求学生具备多个学科的基础知识。管理信息系统课程涉及的知识不仅涵盖了管理学、运筹学、统计学、系统科学等各专业前期课程的基础知识,还包括计算机技术、网络通信技术、系统工程等方面的知识。
(2) 实践性强。课程包含的很多概念和方法需通过实验和课题设计等才能深刻理解和掌握,需要学生了解企业具体业务流程,能动手利用软件工具做出模拟系统[4]。
1.2目前教学中的问题
1.2.1培养目标定位不明
社会既需要管理信息系统的分析人员和开发人员,也需要系统维护人员和实际操作人员。经济类院校开设管理信息系统课程的各专业,在规划教学内容时,应认识到本专业的人才培养方向。经济类院校不能忽视与管理学、经济学、系统工程等知识的整合,而把管理信息系统变成简单的开发课程。
1.2.2教学内容滞后
目前国内的管理信息系统教材内容、理论相对比较陈旧。
例如国外发达国家,管理信息系统的研究方法主要以原型法和面向对象方法为主流,而我国的大多数教科书仍以传统的生命周期法作为主线,对原型法和面向对象的方法只作一般的介绍。可以说,教材内容在一定程度上限制了教学目标的实现,造成了课程学习内容严重滞后于当前管理信息系统的发展水平。这就使得学生掌握的开发工具与社会的需求严重脱节[1,5]。
1.2.3实验安排不合理
由于经济类院校学生编程能力普遍有限,有些学校只能安排一些认识性的实验,流于管理类课程的范畴;有些学校采取案例教学法,以要求学生能独立完成一个系统设计的实验为全部目标。这种安排过于偏重理工、偏重软件开发,由于学生在程序设计方面耗费过多精力,忽视了WEB-MIS、ERP、DSS等新内容,不能为全面学习管理信息系统的基本理论与基本知识服务,无法让学生全面掌握管理信息系统的开发技能。
2经济类院校管理信息系统课程教学建议
经济类院校应充分利用资源和学科优势,借助经济和管理类学科的支撑,开设有自己特色的管理信息系统课程。对经济管理类专业本科学生来说,他们的目标是成为能够适应现代信息化社会需要的、具备现代经济管理理论基础、掌握计算机科学技术知识及应用能力的具有宽基础、强能力的复合型优秀经济管理专门人才[1,5],这就要求本课程要与时俱进、定位明确。
2.1教学目标
经济类院校经济管理类专业本科学生应具备以下能力:
(1) 应当掌握管理信息系统所涉及的基本概念知识,例如管理信息系统的意义与功能、一般管理信息系统的基本构成、设计过程与一般设计方法、某些典型系统的特点与关键技术、管理信息系统的实施与维护知识等。
(2) 应具有信息意识,具备在信息化环境下收集信息、处理信息和有效利用信息的能力。
(3) 利用软件工具,以原型法为研究方法做出一个系统,真正弄明白管理信息系统的实质。
但是,要实现这些能力决不是将本课程变成代码设计课程,而应该掌握系统的科学思想和管理信息系统的规划、分析、设计的技术方法,并能将信息管理,管理信息系统规划、分析、设计、实施、管理、评价和维护等方面的知识应用于实际经济管理工作中。
2.2引入部件库最小系统辅助教学
部件库最小系统是在总结大量信息系统结构普遍规律的基础上,抽取其共同特征,研究设计的一套信息系统即插即用型软部件,可以用于多种应用系统,使原来极为烦琐的一些程序代码设计工作几乎无须时间就可以完成;使得原来必须专业人员才能做的编码与系统维护工作,普通未经特别训练的人员也能进行。在管理信息系统教学上使用这种软件,可以使学生从代码设计中解放出来,更好地对管理信息系统有一个整体的概念。
传统的管理信息系统教学往往在与实际问题联系不够紧密的情况下用大量时间讲解管理信息系统的基本理论、基本概念。内容枯燥,学生学了不知有什么用,也不知道在计算机上如何操作。
引入部件库最小系统制作范例教学,第一次课就结合学生比较熟悉的学生管理,先由老师提出相应的数据库结构,让学生利用部件库最小系统中的部件自己动手构建一个具体的管理系统,并具体对系统进行操作,使学生了解什么是管理信息系统,它是做什么用的,是怎样构成的,一般功能要求有哪些。这样学生对本课程就建立了一个整体的概念,了解了课程的基本要求。
接着,教师和学生一起讨论与上机实践:通过对部件库中各个部件的使用,了解管理信息系统常见界面的设计需求以及对性能的一般要求。学会利用ROSE完成一个实际应用系统的需求分析与概要设计,并根据需求分析的内容利用部件库建立一个具有自适应性的管理系统。可以进行ERP和电子商务系统模拟,了解ERP系统构成及其基本原理以及电子商务系统的一般体系、结构、流程。
在教学全过程中,我们准备了数十个课程设计题,要求学生随着教学进程实地进行设计应用系统[4]。设计工作由模仿逐步转向创新,开始时由教师指定数据库结构与功能要求,学生自选部件建造系统。随着教学的深入,进一步提出实际课题的工作过程与数据要求,放手让学生自行设计管理信息系统。
在关于系统功能要求、性能要求、数据模型、关系数据库特性、函数依赖、范式、数据完整性与安全性、数据库设计等理论教学中,我们都提供一些典型的实例,要求学生使用部件建造系统,并总结体会数据库的概念与设计理论的具体含义。
经济类院校经济管理类专业本科学生本身已经具有一定前导经济、管理专业知识,通过部件库最小系统范例教学,可以使学生将以前所学知识运用到管理信息系统中,看到一个具体的系统,而不是枯燥的理论,既增加了学习兴趣,又更好地理解了前序课程,真正达到管理信息系统课程开设的要求。
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