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关键词:电子通信技术;农业发展;有线通信;无线通信
1.1通信技术的基本概念
通信技术在现代化社会中已经十分普遍,主要是通过电子设备传播数据、语言、图像等信息的传输系统。其按照传输媒质可以分为有线通信技术和无线通信技术。
1.2通信技术在农业生产中的发展现状
高科技农业生产方式在世界各地的农业领域十分盛行,大大减少了人力的资源和费用,同时提高了农业生产的工作效率。我国相比于其它发达国家来说,通信技术在农业领域的研究起步较晚,但是我国对于通信技术在农业生产领域的研究速度是十分快速的,在我国大部分地区已经具备相对完善的通信系统[1]。但仍有少部分地区通信技术在农业领域的研究应用中存在着许多问题,例如,农户思想传统,对通信技术的认识不足,认为其安装成本高、暂时利益小,从而不愿意在通信设备上进行投资。因此,我国要加强对通信技术的研究力度,解决通信技术在农业生产领域中的难题,实现全方面的农业生产信息化发展。
2通信技术在农业生产中的应用
2.1有线通信技术在农业生产中的应用
有线通信技术是通过两个不同空间的电子设备作为传送数据的媒介,其优势在于传播数据稳定、抗干扰能力强等。在农业生产领域常用的通信技术主要有RS-232/422/485、Field-bus、Ethernet等。RS-232/422/485在农业生产早期应用较为广泛的有线通信技术受到地势、距离以及环境的影响,其安装以及维修的成本较高,当受到恶劣天气或是环境变化的影响事,容易导致电子通信设备受损,从而降低其传播数据的质量,因此这种通信技术逐渐被农业生产所被淘汰。Field-bus技术在农业发展的几十年间不断研究和创新,在40多种技术中最具代表性的有CAN、PROFIBUS、FF等。它取代了传统的分布式控制系统,实现了用户的互操作性、网络的开放性、通信网络的全数字化。虽然这种技术可以节省成本及硬件数量,但其受到距离的限制,要依靠Ethernet和信息网的骨干Inter-net进行传送数据,这两种通信技术的融合对实现全球化生产以及精细化生产起到促进作用。
2.2无线通信技术在农业生产中的应用
无线通信技术根据所需通信距离可以氛围短距离无线通信技术和长距离无线通信技术。短距离无线通信技术包括无线局域网以及无线个域网,长距离无线通信技术包括无线广域网和无线城域网。无线广域网主要采用GSM,GPRS,CDMA,GPS和3G等常见的全球化通信技术;无线城域网采用WiMAX(全球微波接入互操作性)通信技术,可以利用天线向地面设备提供高效的互联网连接;无线局域网就是生活中最为普遍的WI-FI,用户只需简单的操作和小小的投资就能获得良好的网络资源。但是Wi-Fi受距离限制和环境的干扰而产生信号强弱变化,其路由器电子设备耗电量大;无线个域网主要包括Bluetooth,IrDA,RFID等技术,小范围下的个体间传播数据的网络通信技术。在农业现代化发展的建设中,无线广域网在大型农业设施及其管理领域中获得极大的收获,例如,根据GPRS、GPS、GSM等技术为设计基础的土壤信息实时监测系统、农田水样数据监测系统、温室大棚控制系统等。方便农户实时掌握农作物状态的同时,极大的提高了生产效率。另外,随着通信技术在农业生产领域研究的深入,无线个域网在农业科技工作者的研究下也取得了许多成果,例如基于红外线技术为基础的变量磷肥施肥系统、以蓝牙技术为基础的温室环境控制系统、对农作物灌溉水量的控制系统等。无线通信技术在农业生产中的应用较有线通信技术的应用更为广泛,因为无线通信技术在设备的建设和维护方面的资金更为低廉、组网操作便捷、扩展更为灵活,可以根据不同的生产需求使用不同的无线通信技术,促进我国农业设施的自动化、信息化、智能化的建设[2]。
3结束语
电子通信技术在农业生产中的应用是未来农业发展的必然趋势,根据不同的农业生产需求可以选择与之相对应的通信技术,在合理使用现有通信技术的同时,加大对新型农业装备通信技术的研发力度,促进我国精细化农业的发展,为我国农业生产提供新的现代化发展方向。
参考文献:
[1]刘涛,郑承云,张宾.无线通信技术在现代农业中的应用[J].现代农业,2010(12):174-175.
【关键词】光纤通信技术研究与分析
一、光纤通信技术的基本概念
光纤通信技术的本质是利用光作为信息传输的主要载体,通过光在线缆中传输,实现数据信息的快速传输。从目前光纤通信技术的应用来看,利用光纤传输,有效解决了数据传输速度和传输质量问题,保证了数据能够以最快的速度进行传输,并保证数据传输的安全性和准确性。光纤通信技术的主要载体是光导纤维,光导纤维具有光敏感性,可以最大程度的保证光传输的有效性。正是基于这些特点,光纤通信技术在目前通信领域和国防等多个领域有着广泛的应用。
二、光纤通信技术的主要优点
从目前光纤通信技术的应用来看,光纤通信技术的优点主要表现在以下几个方面:1、光纤通信的频带宽度大,通信容量较大。2、光纤通信的信号衰减较小,中继距离得到了延长。3、光纤通信具有较强的抗干扰能力。4、光纤通信在信息传输安全性上比其他传输方式要高。
三、光纤的结构与传输原理
光纤是光导纤维的简称,主要分为三层结构,内部为光导纤维的核心―纤芯,由内向外分成包层和涂覆层。在数据传输过程中,数据信号主要是在纤芯和包层这两个层面间流动,涂覆层的具体作用是保护包层和纤芯能够进行正常的信号传输。在光纤中,纤芯主要为透明的软线,包层与纤芯类似只是在传输效率上比纤芯略低,涂覆层的作用是保护包层与纤芯不受外界侵蚀和机械损伤。
光纤的传输原理主要可以用菲涅耳定律来表示:
上图为光纤信号传输的过程分析:
四、光纤通信技术的主要发展和应用分析
由于光线通信技术具有突出的优点,光纤通信技术已经逐步取代传统的电缆传输,成为了新的数据通信技术这一,并取得了积极的发展成就,促进了数据通信技术的全面发展。此外,从应用领域来看,目前光纤通信已经广泛的应用于数据通信领域,其中包括网络信息传输、电话信息传输、军事信息传输等,具体应用情况如下:1、光纤通信技术在网络信息传输中的应用。由于网络信息传输对数据传输的质量和准确性要求较高,光纤通信技术的优点正好符合网络信息传输的实际需要,因此光纤通信技术成为了网络信息传输中的重要方式。2、光纤通信技术在电话信息传输中的应用。目前电话信息传输系统已经从模拟信号向数字信号转变,在这一过程中,需要一种可靠的方式能够实现电话数据信号的可靠传输,而光纤通信技术正好能够满足电话信息传输的这一现实需要。3、光纤通信技术在军事信息传输中的应用。军事信息传输的要点在于信息的保密性和准确性,鉴于光纤通信在数据传输过程中能够有效保证信息的准确,并不受外界干扰,所以光纤通信技术在军事信息传输中得到了重要应用。
五、结论
通过本文的分析可知,光纤通信技术目前已经成为数据通信中的主要手段之一,由于其具有突出的优点,因此光纤通信技术在通信领域得到了广泛的应用,逐渐取代传统的通信手段,为数据通信技术的发展提供了有力支持。
参考文献
[1]辛化梅,李忠.论光纤通信技术的现状及发展.山东师范大学学报(自然科学版);2003年04期
[2]刘望军,熊卓列.数字化社区通信系统的接入网技术.有线电视技术;2006年01期
关键词:通信原理;教学改革;实验教学
作者简介:侯艳丽(1981-),女,黑龙江克山人,河北科技大学信息科学与工程学院,讲师;崔惠敏(1969-),女,河北定州人,河北科技大学信息科学与工程学院,副教授。(河北 石家庄 050026)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)25-0101-02
“通信原理”是通信专业及其相关专业的一门至关重要的专业基础课,它是移动通信、光线通信、微波通信等不断涌现的新型通信技术的理论基础,也是高校通信类专业研究生入学考试的必考科目。该课程主要研究现代各种模拟通信、数字通信的基本原理、方法以及各种系统的传输性能,该课程教学质量的好坏直接影响着学生对后续专业课程的学习和理解,以及考研和就业。为了提高教学质量,培养学生分析和解决实际问题的能力,达到真正掌握运用所学内容的目的,从教学内容、教学方法及实验实践教学方面对“通信原理”课程进行教学改革和探索,开创出兼顾通信技术发展和河北科技大学(以下简称“本校”)学生特点的教学模式。
一、合理选择“通信原理”教学内容
1.重点讲解基本概念
根据本校通信工程专业的培养目标和目前的生源情况,选用教材为樊昌信主编的普通高等教育“十一五”国家级规划教材《通信原理》(第6版)。了解通信的基本概念,掌握通信系统的基本构成和评价通信系统的两个重要性能指标——有效性和可靠性。简要回顾本课程应用到的信号与系统、随机过程的部分内容,在此基础上学习其他主要内容。在模拟调制系统中,首先介绍AM,在此基础上给出线性调制的一般模型,进而引出DSB、SSB和VSB。了解角度调制,重点强调FM以其带宽换取信噪比,比较这几种调制方法在传输带宽、信噪比、设备复杂度以及主要应用方面的差异。在数字通信系统中,以码元速率、频带利用率和误码率为主线,分析和比较二进制单极性基带系统、二进制双极性基带系统、2ASK系统、2PSK系统、2DPSK系统及2FSK系统的性能,掌握无码间串扰的基带传输特性。
2.注重理论联系实际
“通信原理”课程的学习往往涉及大量复杂的数学推导和抽象的理论概念,理论性强,但学生还不会将理论知识与实践联系起来,并将其运用于实践。因此在教学改革中,在讲授理论知识的同时,穿插一些该理论应用的实践内容,引导学生了解理论与实践的联系,使学生对知识点理解更加深刻,利于发挥学生的主观能动性,调动其学习兴趣和积极性,使他们学会学习,主动学习。这样既有利于培养学生善于思考、勇于探索的精神,又有利于培养学生的创新能力。如学习AM和FM时,联系调幅收音机和调频收音机进行讲解;学习频分复用时,联系无线电广播进行讲解。
3.以先进的通信信息新技术为支撑
为了提高原有通信系统的性能,不断出现新型的通信技术。要适度增加新型通信技术原理的介绍,同时为学生指定经典文献和学科前沿文献选读,使学生了解学科前沿和通信技术的发展趋势,开阔学生眼界,激发他们更大的学习兴趣。
二、优化“通信原理”课程的教学方法
1.采用探究式教学方法
课堂教学中,丢弃传统注入式教学方法,采用探究式教学方法,教学中要不断设置问题,激发学生学习的兴趣,最大限度地调动他们的学习积极性;要求他们按照自己的思路寻找解决问题的方法,培养学生主动学习和创新学习的精神,形成自主学习的良好习惯,获得终身受益的自学能力;对正确的方法给予肯定,对错误的思路给予讲解,并引导学生分析导致错误的原因;最后给出问题的正确答案,并举例说明,加深理解。
2.传统教学与多媒体教学有机结合
多媒体教学可以理解为传统教学基础上增加多媒体(包括计算机)这一特殊工具的教学。与传统教学相比,它的优势表现在:
(1)易于创设教学情境,有助于激发学生学习的兴趣。运用形象直观的多媒体技术可以创设出一个生动有趣的教学情境,使学生产生极大的学习兴趣。例如讲授《通信原理》的绪论部分,播放一段有关“通信的发展”的影视片断,此片断把从古代的烽火台、飞鸽传书到现在的光线通信、卫星通信,让学生觉得既轻松又新颖,激发了学生学习、探究这门课的浓厚兴趣,唤起了学生求知的好奇心。
(2)增加教学容量,提高教学效率。多媒体教学可以大量节省教师板书的时间,从而使教师传授更多的知识,在一定程度上增加了课堂的容量。
(3)突出教学重点,淡化难点,提高教学质量。多媒体教学可以变抽象为形象,变复杂为简单,更易突出重点和难点,使教学收到了事半功倍的效果,提高了课堂教学的质量。例如:介绍时分复用的概念时,利用多媒体结合第二代通信技术中的GSM制式,将更容易理解。
教学过程中,要处理好传统教学与多媒体教学的关系,才能充分发挥二者的优势,使多媒体更好辅助传统教学。“通信原理”课程理论性强,公式推导多,抽象概念多,在教学过程中要把握好多媒体的使用时机。对一些基本公式推导和例题讲解过程,应以传统板书讲解为主,以PPT为辅,对重点进行提示。对一些抽象概念,以传统板书给出概念,再联系实际利用PPT给予形象直观的解释和举例说明。在复习课的时候,多媒体的大容量是有效率的,但要注意中间的停顿以确保学生记下知识点。
3.将通信仿真软件移入课堂
为了更加生动形象地开展教学,可以利用MATLAB、Systemview及Labview等仿真软件辅助教学,将仿真实验移入课堂,加深学生对知识点的理解。例如在讲述AM调制时,可以通过MATLAB编程或利用其中的Simulink搭建模块来实现AM的调制过程,仿真结果如图1所示,分别是调制信号的时域波形和频谱、已调信号的时域波形和频谱。从图1可以直观地看出已调信号的幅度随调制信号线性变化,已调信号的频谱由载频分量、上边带和下边带三部分构成。上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同,下边带是上边带的镜像,由此可以得出AM信号是带有载波分量的双边带信号,它的带宽是基带信号带宽的2倍。将仿真结果与公式推导得到的理论结果进行比较,使学生加深印象,同时也为学生进行仿真实验打下基础。
图1 AM调制
4.建设网络教学平台
依托学校的网络教学平台,建立了“通信原理”课程的网络教学平台,上传电子教案、典型例题及例题的详细步骤,课后习题标准答案,回答学生提出的问题。
三、加强实验和实践教学
实验和实践教学是教学工作的重要组成部分,是培养合格的应用型高级专门人才,保障教学质量的重要环节,培养学生创新精神和实践能力的重要手段。主要从以下几个方面进行实施:
第一,利用实验室现有的实验箱、示波器和频率计等测试设备进行实验教学,让学生自己动手调试,解决其中的问题。要求每个学生必须达到基本的操作要求,并将实验的原理、操作过程中出现的问题及解决情况记录在实验报告中,进一步加深对课堂知识的理解。
第二,鼓励学生结合仿真软件进行综合设计性实验,使学生建立起完整的通信系统理论概念,加深了学生对通信系统的理解。学生可以选择自己感兴趣的题目,并在此基础上,可以进行简单实物的设计、仿真和调试。要求在整个实验过程中,完全由学生独立思考,独自设计,提高了学生的学习兴趣,同时又能让学生充分发挥他们的聪明才智,提高学生综合应用所学知识分析问题的能力,培养合作精神及创新能力,从而进一步提高学生自身的综合素质。
第三,在一定的时间开放实验室,让学生选作实验。学生根据自己的兴趣在空闲时间选作实验,培养其对实践操作和专业技能的爱好,激发学习热情。
第四,与专业实训相结合。专业实训主要是结合所学专业知识与技能进行实际能力的训练,目的是对所学专业知识进行全面的了解、理解、掌握和应用。由学生自主选择课程实训,依据一定的硬件或软件平台,在教师的指导下完成实训内容。“通信原理”实训要求学生利用MATLAB软件构建一个完整的数字通信系统,与实际通信相联系,每一步都要合理设计和实现,最终实现整个系统的仿真,撰写实训报告。这样做既加强学生对通信概念的理解,又增强学生的系统建模能力、计算机运用能力和解决实际问题的能力,为将来从事相关行业奠定基础。
四、结论
为帮助学生更好地理解和掌握通信原理的基本概念和基本原理,激发学生的学习动机,提高学生的学习兴趣,发展学生的专业技能,培养学生的创新能力,实现高等院校培养应用型人才和创新型人才的目的,从教学内容、教学方法和实验实践教学方面对“通信原理”课程实施教学改革。学生平时作业情况、期末成绩和教学评价中的学生意见反馈都表明,本课程选取的教学内容、采用的教学方法和实验教学内容,可帮助学生更好地理解和掌握通信系统知识,提高学生学习兴趣和学习效率,从而提高了教学质量。随着通信技术的飞速发展,“通信原理”课程的教学改革应在遵循教学规律的前提下,与现代应用相结合,与时俱进,不断创新。随着“通信原理”课程教学改革的不断深入,教学质量将不断踏上新的台阶。
参考文献:
[1]樊昌信,曹丽娜.通信原理[M].第6版.北京:国防工业出版社,
2011.
[2]袁慧梅,赵晓旭.“通信原理”课程教学改革探索[J].中国电力教育,2010,(15):57-58.
[3]徐桢,刘凯,张军.“现代通信原理”教学改革中的尝试与思考[J].电气电子教学学报,2008,30(3):6-7,11.
[4]刘桂萍,袁玉先,韩秋静.《数字电子技术》课堂教学研究[J].科技信息,2008,(26):211-214.
【关键词】 移动通信技术 物联网 应用研究
引言
在我国举行的第十二个五年规划的会议中,物联网的开发得到了我国政府的高度重视。近几年,物联网的高速发展有目共睹。事实上,早在2010年初,我国总理就在报告中明确指出要把物联网纳入我国重点发展的产业中,换言之,物联网的发展前景是被大家所认可的,它已经成为我国信息产业发展中必不可少的一部分。显然,我们的生活也因为物联网的出现而发生了翻天覆地的变化。互联网技术已经进入了成熟的阶段,它在物联网的推广和发展中扮演着不可或缺的角色。
一、物联网的基本概念
物联并不是一个新兴的概念,早在20世纪末期,微软总裁便提出了物-物的概念。随后,这一想法得到了世界知名学府麻省理工的认可,并且正式对物联网的概念进行了详细的叙述。
几年后,这一概念再度被国际电信进行补充,由此可见,物联网的发展已经得到了世界多个国家的认可。从本质上来说,物联网就是建立一个实现物体与物体之间的信息交换的网络,这一网络的建设需要借助多种电子信息技术完成物体信息的采集工作,并且对其进行转换,最终达到物体信息传输的目的。物联网的信息传输突破了距离的限制,并且能够进行自动化的系统管理,实现人对物品的信息管理,位置感知和实时监控等。
二、物联网的基本结构
作为信息产业的新兴产物,物联网的结构并不简单,主要分为三个层面,分别是应用、感知和网络。
1、应用。在物联网的架构中,应用位于最高位置,它的作用是实现人对物体的管理和实时操控。
2、感知。和应用层相反,感知是物联网架构的基本,它与所有位于物联网的物体都有接触。
3、网络。网络是实现物联的根本,没有网络就无法实现物体之间相互通信。因此,它贯穿于应用层和感知层之间,它的作用是传递经过感知层采集到的物体信息。
三、物联网的特点
物联网跟互联网之间是有很大不同的,物联网具有延长性强,能够与国民经济息息相关的特点。物联网与人们的生活各方面都有联系,可以说是无所不在。
首先,物联网是需要部署多种传感设备,在感知技术中运用十分广泛。它的每一个传感器都有自己的信息源,感知的事物来自各个方面。
其次,物联网涉及的范围非常广,它具有很强的包容性。在信息产业整个行业中,物联网都能涉及到,通信、传感、网络各个领域都有它的身影。所以提供的服务也是多样化的,服务形态以及应用能够实现多种组合。
再次,物联网可以对物体进行智能控制,具有较强的处理能力。物联网能够让传感器进行智能处理,获取到相应信息后发出指令,让传感器进行智能化处理。
四、移动通信技术在物联网中的应用
物联网的信息节点具有广泛性与移动性的特点,它的网络融合技术非常强。所以它的通信主要是以无线为主的,移动通信技术是当前物联网技术的主要手段之一。
五、移动通信系统在物联网中的应用方式
移动通信系统的组成较为复杂、在传输、管理、维护上都有专门的系统负责。所以移动通信在互联网中的应用方式是包括多方面的:
1、移动通信系统中的移动终端能够随时随地进行网络节点移动,能够与互联网感知终端互通,它是互联网信息当中的通信节点,也是通信过程中的传输介质。
2、移动通信技术非常成熟,覆盖区域非常广,在物联网中可以作为传输网络来使用。
3、移动网络维护平台的管理维护功能都非常传输,能够确保使用过程的安全性。物联网使用移动通信功能来进行管理维护是绝对没问题的。
六、移动通信在物联网中应用的现状与展望
近些年,移动通信技术与物联网技术发展非常迅速,移动通信在物联网中的使用已经渐渐开始。但是,使用的范围还是有行业限制的,并没有完全的运用到生活方方面面中,如果要使该技术与人们生活息息相关,就应当继续努力,抓紧实现物联网与移动技术相通的规范制度。还需要不断创新,把物联网运用到日常生活中,加快移动技术在物联网中的运用脚步,让大家都能够意识到物联网的重要性,并且把物联网运用到生活中。
参 考 文 献
一、MOOC介绍
MOOC即慕课[1][2],英文全称为Massive Open Online Course,即大规模开放的在线课程,是新近发展起来的一种在线课程模式。慕课具有大规模的、开放课程、网络课程等主要特点。
MOOC是指由参与者的课程,典型的慕课课程是大型的或者大规模的。MOOC课程必须是开放的并且不是面对面的课程。课程材料散布于互联网上。上课地点和时间不受局限,只要有一台网络联接的电脑,你就可以花最少的钱享受国内的或者世界顶尖大学的一流课程。现在的MOOC一般都是大学课程,优化后搬到网上,内容和分类都以大学的知识构架为基准。开课日期模仿大学时间表,每周上一次课,一次讲一至两学时,布置课后作业,开课期间安排答疑,体现了交互性。
MOOC的基本组成结构:课程视频,随堂测试、作业、考试以及在线助教、讨论。课程视频为微视频组成的课程串,每个微视频大约几分钟到十几分钟不等。微视频里会插入小测试,看完就需要答题,然后电脑进行评分。期末要提交作业或进行考试,因为学生人数很多,作业和考试一般采用互评打分的方法。一般每门课都有自己的论坛,里面会有助教加入,对课程学习过程中的相关问题进行解答。而且还有讨论区,还可以找在线的同学互相讨论。慕课一般是免费的,这个免费主要指的是听课免费,如果想要证书就需要交费。现在有很多大学将一些很多学生都选修的课程作为慕课课程,这样既节约教师和教学资源,又可以让学生在某一时间段内自主学习。
二、数字通信原理作为慕课课程的必要性
数字通信原理是电子与通信工程专业和网络工程专业的一门重要的专业基础课。是一门系统性、理论性强,同时又强调实践性的课程。通过数字通信课程的学习,使学生了解现代通信系统所涉及的基础理论,重点掌握数字通信系统的构成、基本原理、主要性能指标的计算、分析方法、通信信号和系统的基本设计方法,使学生较好地掌握现代通信的基本原理,通信系统的基本框架及通信技术的最新发展动态,从而对现代通信工程有一个较全面的了解。许多综合性大学和理工类大学都开设了数字通信原理这门课程,同时通信和网络行业从业人员也需要掌握数字通信原理相关知识,所以将数字通信原理作为一门慕课课程是非常必要的。
三、数字通信原理课程的MOOC教学方法
数字通信原理课程的目的和任务是:课程通过对通信基本模型、通信信道、模拟通信系统、数字基带传输系统、数字频带传输系统、同步等内容学习,使学生了解各种通信系统的基本组成,掌握通信系统的基础理论和工作原理。希望学生通过学习,具有进行现代通信技术研究、开发和通信工程设计与调测能力。
本文以中国人民大学出版社出版的数字通信原理[3]为例,该书由毛京丽主编。本课程的先行课程有:电路、概率论、信号与系统、通信电子技术等。学生需要了解通信发展史及信息概念。掌握常用的模拟信号数字化的编码方法。掌握数字信号的基带、频带传输原理,最佳接收原理。掌握同步技术。掌握差错控制编码。
该课程的教学要求和主要内容有:第一部分:绪论,了解模拟信号和数字信号的定义和特点;熟悉数字通信的特点和主要性能指标。第二部分:语音信号数字化编码,要求掌握:语声信号数字化的基本过程,抽样定理,均匀量化和非均匀量化的区别以及非均匀量化的实现方式,编码的基本概念及解码的基本原理,A律13折线编解码的基本工作原理及编解码的信号比较及产生过程,了解DPCM、ADPCM、子带编码、线形预测编码的基本概念及工作原理。第三部分:时分多路复用及PCM30/32路系统,要求掌握:TDM的基本概念及系统构成原理、帧同步概念及工作原理、PCM30/32路帧结构,了解位同步的概念及工作原理、PCM30\32路系统帧同步的工作原理。第四部分:准同步数字体系和同步数字体系,要求掌握:同步复接的方法及工作原理、异步复接PCM二次群帧结构、SDH的基本概念,了解PCM复用原理和数字复接方法、SDH传送网的基本结构、SDH网的自愈功能实现方法、SDH网的同步方式。第五部分:数字信号的传输,要求掌握:数字信号基带传输的基本理论,了解基带传输的线路码型、数字信号频带传输的概念及PCM信号频带传输系统的构成。
视频共计32讲、64段。每章第1讲最初几分钟说明了本章的基本问题,它们作为主线,引导后续各讲展开。各章讲、练适度分离,以便按需独立学习。讲解力求:1.简单易懂:让初学者轻松入门;2.融合贯通:再次学习可深化理解。导学图帮助学生梳理各部分知识,建立全局观。
学习方法可以是:1.先看视频,再读教材,促进思考;2.先读教材,再看视频,深化理解;3.其他各种安排。深入学习者,可以从各讲的相关知识点出发,阅读参考书籍,积极参加讨论。基本学习的人,可以按需裁剪章、节内容,或只观看部分视频讲座。浅尝即止的话,可以只学习第一章与少数几讲视频。
本课程总计100分,成绩构成如下:平时成绩(测试与作业、讨论与交流等综合评定)40%,期末考试占60%,完成课程学习并考核成绩60-84分为合格,成绩85-100分为优秀。
四、小结
本文介绍了将数字通信原理作为慕课课程的必要性,并且对该课程的教学做了相应的规划。通过一学期小范围的试运行,发现通过这种教学方式,学生能较好的掌握这门课程,并且通过几次课的学习,能基本适应慕课这种教学形式。
引言
人类社会一直从自然界获取、处理、分析、交换、传递和利用信息。在经济全球化深入发展的今天,信息化已成为社会生产力发展和人类文明进步的重要动力,信息技术已成为社会经济增长的“命脉”。因此,当今世界许多国家都加强了信息技术人才的培养。而“通信原理”这门课程主要讲述了信息的传输、交换的基本原理,具有很强的实践性、应用性,所以根据我国培养信息技术人才的要求,在信息与通信类专业高等教学大纲中,“通信原理”被设置为一门大学必修、考研必考的专业基础课程。而且由于通信技术和计算机技术的不断交叉融合,计算机类专业也把“通信原理”作为一门重要的专业课。但是计算机类专业毕竟不同于通信类专业,许多与“通信原理”课程相关的前续课程(如高频电路、信号与系统等)计算机类专业的学生可能并没有学过,所以两个专业的“通信原理”教学不能使用相同的教学方法。2008年下半年我给本校计算机科学与技术专业的同学讲授了 “通信原理”这一课程,通过这次教学实践,我对计算机类专业的“通信原理”教学方法和教学内容有了一些感
受,下面就此谈些体会。
一、激发学生的学习兴趣
“通信原理”是计算机类专业学生接触到的一门通信类课程,由于不是计算机领域最基础的内容,而且课程内容也比较难,学生可能会缺乏学习动力。而学生的学习兴趣等内部动机因素,会促使学生积极主动地学习,所以如何能够让学生们在课程学习过程中绕有兴趣地学习相对乏味的基础理论是教学中的关键问题。经过实践,我总结出以下几点:
(1)介绍计算机专业为什么要学习通信原理。“通信原理”是一门通信类专业基础课程,计算机类专业学生可能会认为这与他们所学的专业并没有什么联系,这样他们可能会对这门课程的学习不重视,从而影响学习效果。对此,在课程学习之前,我就首先大概地给学生介绍一下现代通信技术和计算机技术的交叉融合,让他们认识到通信技术已经越来越多地渗入到计算机领域当中,不懂通信技术的计算机类专业毕业生不符合国家培养人才的要求,也不符合社会工作的要求。而且现在高等大专院校的计算机类专业和通信类专业有许多相同的或相类似的专业课程,很多用人单位在招聘工作人员时也并不区分计算机类专业和通信类专业的毕业生。关于这一点,为了引起学生的兴趣,我以当前学生比较关心的公务员考试为例,指出公务员报考简章里专业要求栏一般都将计算机类专业和通信类专业作为同一专业对待。
(2)例举与计算机专业相关的例子。为了激发学生学习本课程的兴趣,应将知识点多与计算机专业的内容相联系,多例举一些与计算机专业相关的例子。譬如,在讲解数字基带传输系统时,介绍完数字基带传输系统的基本框图之后,提出通过网线连接的计算机通信系统就是一个典型的数字基带传输系统的例子。由于这个例子是计算机类专业的学生所熟知的,所以他们可以进行比较思考,从而更好的理解什么是数字基带传输系统,学习这种通信系统的兴趣也可以被激发出来。
(3)提高学生学习的成功感。“通信原理”课程对于通信类专业学生来说已经具有相当大的难度和理论深度,所以计算机类专业学生肯定更容易觉得这门课程难学。为了消除学生的这种心理,教师要密切关注学生的学习态度,对于学生的进步和成长点,给予适当的鼓励。例如,在课堂上提出一些比较简单的问题引导学生回答,在学生回答出正确答案后,要立即表示由衷的肯定和内心的喜悦,这样学生们学习的成功感会被激发。从而学习兴趣和学习积极性也会大为高涨。
二、确定适合的教材及教学内容
(1)认真选取教材。教材的好坏直接影响到教学质量,目前通信原理国内的教材繁多,但以西安电子科技大学樊昌信教授的“通信原理”(国防工业出版社出版)最为经典。这本教材内容丰富、详尽,知识点覆盖面广,理论体系也比较完整。但这本教材是针对通信类专业的,它要求学生先修过电子电路、高频电路、信号与系统等电类基础课,而计算机类专业学生并不符合它的要求。在分析比较了几种教材的基础上,我选取了中国通信工程学院沈振元教授的“通信系统原理”,这本教材的最大特点是增加了确知信号的分析这一章内容,由于计算机类专业的学生没有学过信号与系统,所以他们没有建立频域的概念,而通信系统的分析推导方法往往从时域和频域同时展开,确知信号的分析这一章介绍了傅立叶变换的基本概念和性质,可以弥补学生在这一方面知识的不足。而且这本教材里的基本概念和基本原理解释得都非常清楚,没有先修课程背景的计算机类专业的学生比较容易理解。在确定主体教材的基础上,同时可以建议学生将西安电子科技大学樊昌信教授的“通信原理”作为参考书,这样可以给学生业余学习提供便利,真正做到主辅教材的有机结合。
(2)优化教学内容。通信原理内容涉及范围比较广泛,针对计算机类专业的特点,有必要对教学重点、时间长短进行适当的调整,也体现了因材施教的原则。例如, 在数字频带传输系统分析中, 选择2ask、2fsk、2psk、2dpsk等基本的数字调制技术作为必学内容,要求学生掌握这些典型数字调制技术的实现、解调、带宽分析、画图分析和抗噪声分析等内容。而将多进制调制技术和现代调制技术列入知识提高部分, 仅进行简单的介绍, 以知识扩展为目的, 不做应会要求。
三、采取适合计算机类专业的授课方式
“通信原理”原本是通信类专业的专业基础课,把它引入到计算机类专业的教学时,应该采取与通信类专业不同的教学方式。开课之初应该先向学生介绍一下通信发展简史,使学生对通信有个大概的了解。简述通信的过去、现在和未来, 从最原始的通信手段讲到最先进的通信手段,可以使学生被通信的丰富内涵深深吸引。这样学生可以轻松愉快地了解整个课程体系的结构, 认识到学好这门专业课对后续学习和今后参与工作的重要性。另外对于课程所选教学内容,也要基于计算机类专业学生的基础有所侧重点,因为计算机类专业课中并不考虑噪声的问题,所以我们讲解各种通信系统时应该把重点放在原理讲解上,抗噪性能的分析只要学生了解就行了。
四、改进考核方式
课程考核是教学工作的重要组成部分,也是学生最关注的一个环节。从我的教学实践看来,有部分学生在平
时上课时根本不认真听讲,他们往往只在考前一个星期左右“突击”,这种为了应付考试的“临时抱佛脚”的学习方法,不仅很难掌握通信原理的基础知识。而且时间一长,便全遗忘了。我们教学的目的不是让学生为了考试而学习,而是为了学生在学得知识的基础上,培养他们分析问题和解决问题的能力。因此,为了端正学生的学习目的,以达到课程的教学目标,就必须改进课程考核方式。在这次通信原理的教学实践中,我将书面考试成绩和平时成绩按一定百分比计入总体考核成绩,其中书面考试成绩占80%,包含平时作业、出勤率和课堂回答问题情况在内的平时成绩占20%,这样可以鼓励那些基础虽差但平时学习认真努力的学生。上面的考核方式中,书面考试成绩还是占了主要地位,所以课程书面考试上的题型也要认真考虑。为了避免学生死记硬背,不求甚解,我们应该减少客观题题量,加大需要理解基本概念的这些主观题题量。以考核模拟调制系统这部分为例,我们应该让学生思考“什么是调制制度增益”、“调制制度增益的物理意义是什么”这些基本问题,而不是让学生去死记各种模拟调制系统的调制制度增益结果,这样即使他们将结果记得再准确,不理解基本概念,对学习该门课程也没有丝毫的帮助。
五、结束语
以上只是我在计算机类专业通信原理课程教学中的一些体会,但在具体的教学实践过程中,还可能存在很多
[关键词]光纤通信 多媒体 教学
[作者简介]张竞秋(1974— ),女,吉林长春人,长春理工大学通信工程系,讲师,硕士,研究方向为光纤通信、通信网理论;朴燕(1964— ),女,朝鲜族,吉林吉林人,长春理工大学通信工程系,教授,博士,研究方向为数字图像处理;王宇(1974— ),女,吉林梨树人,长春理工大学通信工程系,副教授,博士,研究方向为数字图像处理。(吉林 长春 130022)
[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1004—3985(2012)29—0169—02
“光纤通信”课程是电子信息类本科生的一门重要专业主干课程,在培养通信工程、电子科学与技术、电子信息工程等专业人才中占有重要地位。该课程结合光电子和通信技术的飞速发展,系统介绍了现代光纤通信的基本原理、基本概念、基本技术和基本分析设计方法、光纤光缆、通信光器件及光纤通信系统原理等,为学生学习后续的光纤通信设备、光缆线路工程、综合布线工程、宽带接入技术及现代通信技术等通信专业课程奠定基础;同时,对培养学生综合应用以前所掌握的通信系统基本知识、数字通信基本知识等有良好的促进作用。“光纤通信”课程涉及了诸如通信、材料、固体物理、量子力学、电子等众多学科的内容,具有理论基础深、涉及内容广、知识更新快等特点,是一门基础理论与工程实践联系十分紧密的专业课程。
一、“光纤通信”课程多媒体教学的现状
1.过分强调和依赖多媒体。就“光纤通信”课程来说,其内容繁多复杂,课程内容更新较快,而同时由于教学改革的需要,课时普遍不足。在这样的情况下,大部分教师过分追求教学进度和信息量,使得在“光纤通信”的课堂上经常是教师满堂灌,学生眼球跟着多媒体课件如过眼云烟地听课,没有足够的理解和记忆的时间,这样的多媒体教学显然影响学生对知识的掌握。
2.多媒体课堂主导和主体缺失。在“光纤通信”课程多媒体教学的课堂上,教师的主要注意力多数放在了演示和解说上,学生的主要注意力多数也只能约束在被动地接受上。课堂上忽视了教学过程中教师为主导、学生为主体的教学理念。教学过程中,缺少教师和学生的交流互动,课堂气氛单调、枯燥、乏味。这样的课堂氛围会使学生产生厌倦情绪,非常不利于课堂教学。
3.多媒体使用形式单一。光纤通信课程的内容涉及了许多不同类型的知识点,比如理论性较强的光传输的基本概念、定理;实践性较强的光通信器件和设备;前沿性较强的光通信新技术等。但在多媒体教学中反映出来的一个问题是,多媒体教学没有具有针对性地服务于这些不同类型、不同特点的知识点,而只是放电影似的把教师的教学课件在课堂上放映一遍。这样的多媒体教学形式单一,不能很好地服务于光纤通信的课堂教学,无法达到形式与内容的完美统一。
4.多媒体课堂内容安排不尽合理。光纤通信课程涉及的知识面较广,包括了很多学科的知识,如电子、通信、材料、量子力学、固体物理等。这就使得在光纤通信课程的教学过程中必须要很好地把握知识结构和脉络、分清主次和各部分知识之间的关系。而在本课程的多媒体课堂教学中,有很多教师一味地追求内容的广度,凡是与课程内容有牵连的内容,不论学生的接受程度如何统统纳入到多媒体课件中来,这就造成了多媒体课堂喧宾夺主,重点、难点内容不突出,从而使各部分知识点很难在学生的头脑中形成清晰的框架,严重影响了教学效果。
二、“光纤通信”课程多媒体教学的探索
1.适量使用多媒体。毋庸置疑,运用多媒体教学是实现现代化教学的手段之一,但它绝不是教学现代化的全部。多媒体教学主要有两大优点,其一是用多媒体教学比较直观、生动,容易突破重点难点;其二是可以有效扩展课堂容量,提高教学效率,开阔学生视野。光纤通信课程多媒体教学中我们要了解运用多媒体教学的目的,适量地使用多媒体,使之真正成为提高教学质量、增强教学效果的辅助教学手段。在光纤通信的多媒体课堂教学中,多媒体教学目的之一在于要比较直观地反映一些比较难于理解的基本概念、基本理论,例如对于光传输理论中抽象的概念就可以采用动画演示的方法,而在重要公式的推导、重要例题的讲解上则不适合采用多媒体讲解。这样在课堂上才能准确把握课堂节奏,使学生既理解了抽象的基本概念又能跟上教师的思路,掌握公式定理的来龙去脉,从而更好地掌握各个知识点。
2.适时使用多媒体。课堂教学是师生共同活动的过程。在多媒体课堂教学中,教师、学生、教材和媒体四要素必须相互联系,相互制约,形成一个有机的整体,才能达到很好的教学效果。教师是教学过程中的组织者、指导者、帮助者和促进者,而不是知识的灌输者;学生是知识意义的主动建构者,而不是外界刺激的被动接受者和知识的被灌输者;教材中所提供的知识是学生主动建构的对象,而不是教师向学生灌输的内容。媒体是创设学习情境,学生主动学习、协作、探索和完成知识意义建构的认知工具,而不是教师灌输知识的手段和方法。可见多媒体辅助教学仍然要充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,同时突出多媒体教学的辅助功能。“光纤通信”课程既有较强的理论性,又有很强的实践应用背景,要使学生掌握必需的基础理论,同时又具备动手能力,达到应用型人才的培养目标,最大限度地调动学生学习的主动性和积极性,必须采用灵活多样和行之有效的教学方法和教学手段。在“光纤通信”课堂上教师更应注重展开互动式教学,不时地提出一些启发性的问题,让学生思考,进行讨论,打开思维。这样学生置身于“提出问题(带着问题)—分析问题—实际验证(解决问题)—再提出问题” 的循环中,把教师课堂知识的传授过程转化为学生不断解决问题的过程,不仅可以使学生对相关理论有更深刻的认识,而且可以使学生在分析问题、解决问题的能力方面受到训练、得到提高。这就要求在光纤通信的多媒体课堂教学中要适时地使用多媒体,使教与学在不断互动的过程中完成。例如在讲解光纤通信技术起源的内容时要在“光纤技术的起源—光通信的需求—为什么是光纤—有什么用—要解决什么问题”思路的带领下逐步深入。首先通过图片、画面等展现光通信技术的起源,然后提出问题:光通信的需求是什么?为什么是光纤?通过学生和教师的互动交流,最后利用多媒体总结光纤的特点、展示光纤的作用。接下来可以继续就“需要解决什么问题”,结合前面学生已经掌握的知识点展开更进一步的讨论,从而激发学生对后续内容学习的兴趣。
3.科学使用多媒体。“光纤通信”课程教学内容分为光纤传输理论、光器件、光纤通信系统、光纤通信新技术四大部分。采用多媒体教学时应根据各部分知识的特点科学地选择不同形式的多媒体,以便让学生更容易接受并掌握知识。光纤传输理论这部分内容抽象、公式复杂,如光在光纤中传输的波动原理,其公式推导非常烦琐抽象,致使学生理解起来非常困难。在教学过程中可以采用Matlab软件将其中的数学推导及分析过程简化,使相应分析形象具体地展现给学生,使学生能够理解其中抽象的理论知识。光器件部分主要涉及光纤通信中使用的无源光器件,如光连接器、光定向耦合器、分支器光分差复用器、光滤波器、隔离器等,以及有源光器件,如激光器、光探测器、光放大器、全光波长变换器、MEMS器件、光开关、光路由器等。对光器件部分的讲授应尽量采取理论联系实际的教学方式。在专业实验室没有光通信相关光器件的情况下,可以通过多媒体手段向学生展示各类光器件的外观及应用情况,以弥补学生没有感性认识的缺憾。此外,光纤通信技术的发展可以说是伴随着光通信器件技术水平的发展而发展的,因此在多媒体教学过程中应着重介绍这些光器件的近期研发现状及未来发展趋势。光纤通信系统这部分内容分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统,主要突出设计思想和实际应用,因此最适合采用软件仿真的演示教学法,使学生能够对光纤通信系统的实际应用更直观地了解,提高学生的综合应用能力。为节约课堂占用过多时间,可以采用教师课堂演示仿真过程、讲授建模的基本原理和学生课下自学仿真方法的方式,通过一些简单例子,培养学生对于该部分内容的学习兴趣,加深学生对基本原理的掌握,提高各种通信系统的总体设计能力。对于光纤通信新技术这部分内容,由于光纤通信的发展日新月异,其新技术层出不穷,为有效拓展学生的知识眼界可以在多媒体教学过程中采用如下方式:(1)将搜集到的光纤通信新技术资料以PPT的形式向学生讲授和展示,使学生对该部分内容有具体的了解。(2)视频播放部分专题科教片,之后让学生自由选题撰写文献综述性论文,充分调动学生的自主学习能力。
4.合理安排多媒体。就光纤通信课程来说,由于涉及的知识面较广、技术更新较快,要在有限的课时内既交代清楚基本理论同时又能实时地介绍新材料、新技术、新方法,就要求教师在多媒体课堂教学内容安排上精心设计、合理安排,做到结构框架清晰、教学重点突出、教学难点突破,避免过分追求信息量和新奇特,造成喧宾夺主。例如在光通信用器件课程内容上应简洁清晰地反映各种器件的外部特性和实际应用,而避免涉及过多的器件内部原理;在光通信新技术内容上,应注重采用专题式的按照几大发展方向提纲挈领地介绍,应避免过分追求面面俱到而冲淡了对课程整体方向的把握。
三、“光纤通信”课程多媒体教学效果的体现
在光纤通信课程多媒体教学方法的不断探索和实践过程中,通过合理、适量、适地、适当地使用多媒体,调整多媒体授课方式方法,取得了一些显著的教学效果:一是提高了课堂教学效率,优化了课堂教学结构。对光纤通信课程繁多复杂的知识内容,在48学时有限的教学时间内,多媒体教学的合理应用使得课堂教学结构明显改善、教学效率明显提升。二是突出了课堂教学重点,突破了课堂教学难点。特别是对光纤通信课程中光传输理论内容中较难理解和掌握的基本概念基本理论,课堂效果很好。三是体现了学生的主体地位,突出了教师的主导作用。多媒体教学方法的调整,改善了以往教学中教师学生缺乏互动交流、教学氛围沉闷、枯燥的现象,课堂教学异常活跃。
总之,形式多样的多媒体教学,以其自身具有的直观性、交互性、动态性和多功能等优势,为光纤通信课堂教学提供了崭新的教学手段,在光纤通信课程教学中起着十分重要的作用。但是任何先进的教学手段都必须通过教师才能发挥作用,多媒体教学的使用也必须建立在充分发挥教师这一“活媒体”功能的基础之上。教师应在用好、用活软件上多下工夫;在多方法结合、多手段应用上多做文章;在教学观念、教学思想、教学设计上多用气力,充分发挥和提升多媒体教学的优势,使光纤通信的教学效果进一步提升。
[参考文献]
[1]时书丽,曾子铭.计算机辅助教学在光纤通信专业课程中的应用[J].辽宁大学学报(自然科学版),2006(4).
[2]裴文彬.多媒体使电类专业课的教学如虎添翼[J].科学大众(科学教育),2011(6).
[3]曹雪,李新营.《光纤通信》课程教学内容与方法的改革[J].甘肃联合大学学报(自然科学版),2010(1).
【关键词】通信工程专业 通信原理 教学实践
【中图分类号】 G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2014)07C-0151-02
一、通信原理教学存在的问题
通信原理是通信与信息系统学科的专业主干课程,阐述通信系统特别是数字通信的基本理论,为学生在今后的工作掌握和研究各种通信系统打下基础,课程的教学质量直接影响通信工程专业本科生的培养质量。在总结多年教学实践的基础上,我们归纳出该课程教学存在以下问题:
(一)对多媒体教学的依赖影响了通信原理课程的授课质量。在大力提倡多媒体授课之前的时间里,教师主要通过黑板板书的方式进行教学,这种授课方式的主要缺点是板书占用时间太多,一些知识点如各种信号波形和频谱图不易描述。当前教师基本采用多媒体授课,主要通过PPT进行课堂讲解,这种授课方式的主要优点是信息量大,但是缺陷也非常突出,教师和学生都容易对多媒体教学形成依赖心理,特别是对于部分同学,上课就像看电影,上完了也就看完了,同时也很快忘光了。
(二)通信原理章节内容的讲授方法有待提高。由于教材将通信的基本理论分割成相对独立的技术,每一章阐述的知识点是一个个的单元,与通信系统的整体架构和工作原理是分割的,学生在学习的过程中是被动接受不同的通信技术,并不理解学习这些知识的作用和重要性,也就是不知为什么要学这些东西。
(三)教材的部分内容已经跟不上通信发展的步伐。部分知识与其它课程的知识点重叠,一些未来可能成为主流通信技术的知识在教材中尚是空白,不能适应培养高质量通信人才的需要。
二、通信原理教学手段和方法的改革
当前,通信原理课程的教学手段和方法呈现多样化的格局,推动了课程的改革进程,取得了较好的教学成绩,但是仍有一些问题没有得到很好的解决,新的问题还在不断出现,立足于现实情况,该课程在教学手段和方法还需要在以下几个方面进行改革:
(一)对绪论中的通信系统模型要做重点讲解。在后续章节具体技术的讲解与通信系统模型紧密结合起来,让学生明白所学技术理论在实际通信系统中扮演的角色和发挥的作用。绪论是教材的总纲,大部分通信原理教材在绪论中介绍通信的基本概念、通信系统的组成、评价通信系统性能的主要技术指标等,这些都是通信系统最重要的内容,掌握的好坏对于学习和研究通信系统至关重要。在以往的通信原理课程教学中,很多教师认为绪论的内容在教材后续章节都会详细阐述,因此不重视绪论部分内容的讲解,导致学生不能从总体上理解通信系统。针对这个问题,我们在通信原理教学中,投入了大量精力和充足的课时对绪论中的内容,尤其是通信系统的组成和性能指标等进行了通俗详尽地讲解,让通信系统的架构深深地印入同学们的脑海,建立起对通信系统的初步理解和框架。同时,我们在后续讲解每一章节的时候,将该章的知识点的基本原理与通信系统的工作原理结合起来,阐明其在通信系统中的应用以及如何与其它系统部分配合工作,对于学好通信原理是非常关键的。
(二)课堂教学中应该加强对黑板板书授课方式的重视。以PPT、视频为代表的多媒体教学手段在一定程度上提高了讲解效率,加大了课堂信息量,但是在通信原理课程上的弊端也日益凸显,虽然这些弊端并不是多媒体教学本身的问题。不可否认的是,随着多媒体教学的日益普及,事实上黑板板书在课堂教学中的比重已经很小了,很多教师几乎采用纯PPT教学,板书的内容寥寥无几,违背了提倡多媒体教学的初衷。究其原因是多方面的,其中多媒体授课相对黑板板书节省了教师大量的体力劳动,且可以重复使用,也是很重要的原因之一,于是教师越来越对多媒体教学形成依赖就不难想象。事实上,这种授课方式对工科学生是非常有害的。就通信原理课程而言,如果用形象生动的图形直观显示在幻灯片上,确实有助于学生理解所学的知识,教师也可以方便直观地进行讲解。但同时我们知道,通信原理是一门理论性较强的课程,基本理论都是建立在数学公式推导基础之上的,教师不通过黑板板书向学生教授推导的过程,学生是很难学到其中的精髓的。不仅通信原理,很多工科课程都是如此,数学推导能力可以说是每个工科学生所必须具备的能力,一旦学生养成了看PPT而疏于动手推导的习惯,后果将是非常严重的,我们是培养不出合格的工科人才的。因此,我们在通信原理课程的教授中,不仅通过PPT讲解,还在黑板上进行大量的数学推导,并要求学生在课下自己进行推导,以培养学生的数学能力。还要强调一点的是,现在的大学生往往不喜欢动手做笔记,热衷于拷贝多媒体讲义复习所学的内容,事实上动手做笔记是一个非常重要的学习习惯,不仅仅是抄写的过程,同时也是加深理解的过程。
(三)将章节学习与MATLAB仿真同步展开,加深学生对所学知识的理解和感性认识。为了巩固课堂所学的知识,一般的做法是实验课和理论课程同步,例如脉冲调幅、相移键控等实验,安排在理论课一上完就进行相关实验,以巩固和提高学生对理论知识的掌握程度。这种做法有一定的效果,但是由于受到时间、设备等因素的影响,效果不是很理想,原因在于学生做一次实验形成的印象并不深刻,而重复多次实验在现实条件下又不可行,在条件较差的学校,由于实验设备的欠缺,往往几个人共用一套实验器材,效果又得打折扣。针对这个问题,我们在教学中采取将章节学习与MATLAB程序仿真同步展开,相互印证,达到了很好的教学效果。众所周知,通信原理教材中的几乎每一种技术都是可以进行计算机仿真的,而现在的大学生基本上人手一台电脑,只需要安装MATLAB软件,就可以自由地进行通信基本理论的仿真,不受时间和地点的限制,既充分巩固了所学的理论知识,又提高了编程能力,一举多得。
三、通信原理教学内容的改革
与通信技术发展相适应的通信原理教学内容是时代的需求。因此,通信原理教材的内容也有必要不断地修订,对此我们也做了一系列的改革,具体内容是:
(一)压缩模拟技术等的教学,增加新兴通信技术手段的教学。现有的通信原理教材中,模拟调制技术、随机过程等章节内容在通信工程专业其它课程如通信电子线路、随机信号分析课程中已经详细地学过,在通信原理教学中只需要简单地提及。在新兴通信技术上,部分教材增加了CDMA、OFDM技术的内容,但是还不够,有必要增加MIMO技术的介绍,对于学生未来掌握应用MIMO通信系统是有益的,而MIMO通信系统是未来通信系统的主流候选方案。除此之外,中继协同通信、认知无线电等新兴通信技术也有必要在教学中涉及,使学生对前沿通信技术有所了解,为未来深入学习和研究通信技术打下基础。
(二)强化通信信道的教学。虽然每一种通信原理教材都有信道这一章,但是对通信信道的阐述深度和广度存在不足,一般只是简单介绍无线信道和有线信道的概念与特点、信道的基本数学模型,这些概念固然重要,但不足以让学生较好地掌握信道的特征,特别是移动信道的重要特征如衰落、电平通过率、平均衰落持续时间等,内容更具体化,在学习和工作中更常用到。
(三)强化信息论的基础知识教学。信息论通常是研究生的培养课程,但是作为通信系统的指导理论很有必要在通信原理中有所涉及。学生在学习过程中会经常看到信息论中的一些基本概念如熵、信息量和信道容量等,会觉得很陌生,不能理解,有必要在通信原理教材中单独用一章介绍信息论中的基础知识,扩大学生对信息科学基本理论的知识面,提升学生对信源编码和信道编码核心内容的理解。信源编码压缩信源中的无规律的冗余比特,这部分比特不提供信息量;信道编码向被压缩过的信息序列中插入有规律的比特,接收端根据规律可以纠正信道干扰产生的信息错误。
我们在近几年的通信工程专业本科生班级中进行了基于以上内容的教学改革实践,取得了明显成效,学生对于通信原理知识的理解程度显著增强,知识更加全面,印象更加深刻,读研学生的科研能力显著提高。
【参考文献】
[1]樊昌信.通信原理[M].北京:国防工业出版社,2001
[2]曹志刚,钱亚生.现代通信原理[M].北京:清华大学出版社,l999
关键词:现代通信技术;公选课;教学探索;教学实践
中图分类号:G642 文献标识码:B 文章编号:1672-5913(2009)04-0109-02
公选课是以人文素质与科学素质为核心的综合素质类教育课程,是高校人才培养计划的重要组成部分,目的在于扩大大学生视野,提高大学生的科学素养和人文素养。
通信技术和通信产业是20世纪80年代以来发展最快的领域之一。纵观通信技术的发展,虽然只有短短一百多年的历史,却发生了翻天覆地的变化,从当初的人工交换到后来的电路交换,以及现在的分组交换和程控交换:从当初单一的固定电话到现在的光纤通信,卫星通信,移动通信,通信和计算机结合的各种其他业务,以及目前炙手可热的3G通信技术和以后的第四代通信。
随着通信技术的发展,人类已经逐渐步入信息化社会。在信息化社会中,现代通信技术与个人日常生活息息相关。在提倡素质教育、鼓励拓宽大学生知识面的今天,学习并掌握现代通信技术是必要的。基于上述考虑,我校在本科生中开设了“现代通信技术”公选课。
1 教学内容安排
“现代通信技术”属于通信及计算机相关专业的专业课范畴,该课程涉及多门通信及计算机专业的专业基础课程,专业性很强。而选修课的生源绝大部分来自非通信、非计算机专业,甚至非工科类专业,相关知识比较欠缺,因此在确定教学内容和选择教材时要非常慎重,综合考虑多方面的因素,把传授知识、科学普及与思想教育密切结合起来。
公选课一般只有32学时,从广度上来说,面面俱到既不可能也没有必要,只要能够涉及大多数主流通信方式及技术即可,这就要求精选内容、突出重点;从深度上来说,部分知识点的介绍不能太深,要把教学内容简化,做到把一般工作原理解释清楚为止。这一点非常重要,因为“现代通信技术”涉及到很多通信原理的内容,如果进行大量数学推导和公式计算,教学将变得非常枯燥,学生也不容易听懂,从而失去了开设公选课的意义。
经过综合考虑,确定教学内容包括六部分:通信系统概述、电话通信、无线电通信、光纤通信、移动通信和计算机网络。通信系统概述主要介绍通信系统的基本概念、相关模型和组成,以及通信复用方式、交换技术,让学生对通信系统建立初步概念;电话通信则以公共交换电话网PSTN为基础,让学生了解载波通信的基本过程,理解电话交换的概念与作用;无线电通信介绍无线电通信的基本组成及工作过程,另外通过短波通信、微波通信和卫星通信加深学生对无线电通信的了解;光纤通信从光源和传输介质两个角度进行讲解,突出光纤通信的优势;移动通信部分则以学生熟悉的GSM系统为基础,介绍移动通信过程中的位置登记、越区切换等概念,讲解3G标准及发展历史;计算机网络主要介绍网络组成、IP地址、TCP/IP协议,着重突出网络的应用,如WWW、FTP、E-mail等。
2 教学方法及手段
课堂教学的目的是利用有限的教学时间,使学生充分理解、掌握和运用该门课程的知识,完成教学计划。
2.1 传统教学方法的采用
2.1.1 授课由浅入深,语言通俗易懂
公选课的学生来自全校不同专业,学生相关知识基础参差不齐,这就要求教师在授课过程中要从最简单、最根本的源头谈起,逐步过渡,由浅入深,使学生把握问题的来龙去脉。比如,在通信系统概述中讲解“通信”这一概念时如果直接给出其定义,学生很难有透彻的认识。我从成语“千金买笑”谈起,讲马拉松的故事,再谈到击鼓、烽火台和信鸽等,这些具体例子让学生对“通信”有了很直观的认识,在此基础上给出其概念就容易接受得多。
“现代通信技术”专业性和理论性都很强,作为公选课,我在授课过程中尽量采用通俗易懂的语言,避免大量术语的堆砌。比如,把光纤容量的巨大与传统介质容量的甚小比喻成“高速公路”与“羊肠小道”;把调制过程比作“人坐船过河”,其中“人”相当于原始信号,“船”相当于载波。
2.1.2 课堂设置悬念
教师在讲课过程中提出一些问题,有些问题当时就回答,而有些问题则不做回答,在课堂中设置问题悬念,让学生带着问题听课,在听课过程中找答案,激发他们的求知欲。
2.1.3 互动教学
课堂教学要吸引学生注意力,使学生积极参与教学,活跃课堂气氛,这一点是至关重要的。上课时,教师不能采用满堂灌的方式滔滔不绝,而要注意学生的反应,不时与学生互动,调动学生的情绪,引导他们主动思考。
2.1.4 与学生建立融洽关系
教师在授课过程中态度要诚恳,不能给学生一种高高在上夸夸其谈的感觉,使学生产生反感和抵触情绪。在课堂互动的同时,利用课间多接触学生,加强师生交流,与学生建立融洽关系。课下交流还能从学生中获取有用的反馈信息,指导教师改进教学方式与方法,调整教学内容,以便取得更好地教学效果。
2.2 多媒体教学
多媒体教学以图文并茂、声像集成、动静配合、交流互动的表现形式,一扫传统单一、呆板的板书教学表达方式,将教学内容准确、直观、形象地表现出来,突出重点、难点。多媒体教学将教师从繁重的板书中解脱出来,充分利用课堂时间进行讲解,与学生交流,从而优化教学过程,提高教学质量和效率,化抽象为直观,化繁杂为简单,化空洞为具体,使课堂教学变得生动有趣。
多媒体教学的效果在很大程度上取决于课件的质量。制作课件时,首先要认真钻研教学内容,明确教学目标是什么,解决什么问题,难点是什么,重点是什么等,整理出思路清晰的教学方案;然后从视听角度进行总体构思,包括怎样设计开头,怎样结尾,用什么样的表现手法(图形、图像、声音和动画等)展示教学内容,使之结构严谨、层次分明、风格一致。还要考虑画面与声音之间的配合,使之符合心理和视觉规律。幻灯片不是简单的大量文字的堆砌,而应力求概括和精练,重点突出,以提纲式为主;另外还应选取合适的字体、字号,背景颜色合理搭配。
总之,应充分利用多媒体计算机丰富多彩、形象生动的图形、图像和动画技术,有效地解决常规教学手段难以表现和讲解的教学重点与难点,使学生通过多个感官来获取相关信息,增强学习兴趣,提高学习主动性和积极性。
2.3 动画演示
“现代通信技术”的教学内容常常涉及信号的处理过程,传统教学方式通过图形和数学公式将其表达出来,学生难以理解。为了直观地展示信号处理过程,我制作了大量flas进行演示。比如,讲解AM调制技术时,通过flas演示原始信号和载波生成已调信号的动态过 程,让学生对载波幅度随原始信号变化有直观感受,生动的波形和频谱图帮助学生理解信号处理的全过程;再如,讲解电话载波通信的复用技术时,通过flas演示载波通信的全过程,学生可以直观地感受到调制器、滤波器等在整个通信过程中的作用。
3 成绩考核方式的确定
课程成绩评定是否公平合理,不仅关系到每个学生的切身利益,而且体现和影响到教师的职业道德与职业形象,因此需要有完善的成绩评定方法,使成绩的给定能科学公正地反映学生的学习态度、学习效果以及掌握知识的能力。每学期的第一次课我就给出总评成绩的评定方式,即:总评成绩=期末考试成绩×60%+平时成绩×40%。平时成绩的比重之所以这么高,是想尽量避免学生混学分的现象,告诫学生要把功夫下在平时,单靠期末考试前临时抱佛脚是不行的。
平时成绩从课堂出勤、课堂发言、随堂测验等角度综合考察。课堂点名是约束学生出勤的有效方法,但使用该方法需要有一定的度,点名次数过多,占用上课时间:点名次数太少,达不到督促学生出勤的效果。基于上述考虑,每学期16次课中随机抽查课堂出勤情况3-4次,计入平时成绩,缺一次扣4分,在一定程度上避免了听不听课都一样的不公平现象,收到大部分学生的支持。课堂发言情况能够反映出发言者是否认真听课,是否在思考相关问题。我尝试给发言者加分奖励,把发言质量分为3档,分别奖励4、3、2分,计入平时成绩。这样不仅为学生提供了展示自己、锻炼自己的机会,也活跃了课堂气氛,调动了他们参与课堂教学的积极性。而将发言质量分档避免了少数学生没有思考问题而随意回答以获得平时成绩的现象。考虑到公选课的性质和特点,专门抽出时间进行期中考试不现实,我采用一种变通的方式,每学期安排2次随堂测试,一方面可以检验学生的听课效果,另一方面也可以变相考察学生的出勤情况,一举两得,随堂测试情况计入平时成绩。上述平时成绩记录在Excel表格中,随时进行更新。期末时,当着全体学生打开Excel文件,公布每个学生在课堂出勤、课堂发言和随堂测试等方面的表现,并计算平时成绩,让学生确实感觉到教师的公平、公正和公开。
期末考试主要包括现代通信技术基础知识测试和论述两部分。基础知识测试学生对现代通信技术相关基本知识、原理的了解与掌握情况。论述部分在更高层次考察学生对现代通信技术的理解,如“如何利用现代通信技术解决本专业遇到的一些实际问题?”论述题灵活性很大,给学生充分发挥的空间。