“通信原理”課程多平臺實驗?zāi)Ｊ降奶剿?/h1>
2012-08-15 00:54:11郭麗霞
科技視界 2012年30期
郭麗霞 尹 強
（安陽工學(xué)院 河南 安陽 455000）
1 通信原理課程特點
“通信原理”是高等院校通信工程、電子信息工程等信息類專業(yè)非常重要的專業(yè)理論基礎(chǔ)課，它可使學(xué)生了解通信的基本概念、掌握通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和原理，并為通信專業(yè)的后續(xù)課程的學(xué)習打好堅實的理論基礎(chǔ)。但該課程的特點是內(nèi)容豐富、概念抽象、理論性強，需要許多先修課程，如《概率論》、《信號與系統(tǒng)》、《通信電子線路》等，許多內(nèi)容概念抽象、公式推導(dǎo)多，使學(xué)生對該課程的理解較為困難，所以學(xué)起來就會比較吃力，因此,《通信原理》課程對理論聯(lián)系實際的要求是非常高的，通信原理實驗教學(xué)是該課程教學(xué)的重要組成部分，完善有力的實驗教學(xué)可在很大程度上起到良好的輔助作用，幫助學(xué)生更好地理解該課程的內(nèi)容。
2 現(xiàn)有實驗?zāi)Ｊ降谋锥?/h2>
目前,該課程的實驗教學(xué)主要圍繞現(xiàn)有的實驗箱展開,可做的實驗個數(shù)有限,且大多是驗證個別知識點的驗證性實驗,缺乏綜合性和設(shè)計性實驗;另外,因為受到場地和資金的限制,實驗臺套數(shù)受限,學(xué)生做實驗時一個實驗需分3-4組,每組至少2-3人,所以他們的動手能力大大受限,并且實驗箱能做的實驗?zāi)K本身基本已搭建完成,學(xué)生需做的僅僅是連幾條線,或者不需連線來觀察一下波形即可,這也限制了它們動手能力的發(fā)展;此外,通信技術(shù)日新月異,新的技術(shù)不斷產(chǎn)生,而現(xiàn)有的實驗箱很難滿足學(xué)生對這些新技術(shù)的研究需要。因此，對通信原理課程實驗教學(xué)的改革迫在眉睫。
3 多平臺實驗?zāi)Ｊ礁母?/h2>
本文提出一種多平臺實驗?zāi)Ｊ?“實驗箱＋計算機仿真＋EDA技術(shù)”，這三種平臺各有優(yōu)缺點，靈活地利用它們，將會很好地解決目前實驗教學(xué)中存在的諸多問題。
3.1 實驗箱
利用實驗箱做實驗效果感受比較直觀，比較適合于驗證性實驗，有利于學(xué)生深入理解通信原理的單個知識點，是進行更高級實驗的基礎(chǔ)。但對于綜合性和設(shè)計性實驗來說，其靈活性和可操作性不強，并且，它還具有如前面內(nèi)容所述的許多弊端。所以它的應(yīng)用范圍受限，但也是一個不可或缺的實驗平臺。
3.2 計算機仿真
計算機軟件仿真平臺可大大提高實驗內(nèi)容的設(shè)計性，提高了學(xué)生的自主學(xué)習能力，實現(xiàn)了軟硬件相結(jié)合的實踐教學(xué)，比較適合于設(shè)計性和綜合性實驗，另外，該平臺的引入，不但極大地緩解了實驗室硬件設(shè)備資金投入方面的壓力，而且消除了由于通信設(shè)備發(fā)展迅速，實驗室設(shè)備面臨不斷更新的后顧之憂。此外，該平臺不僅可以作為實驗教學(xué)的有力補充，也可生動地展現(xiàn)波形，從而用于輔助理論教學(xué)。
常用的仿真軟件有SystemView和Matlab。其中SystemView是一個信號級的系統(tǒng)仿真軟件，在該軟件環(huán)境下設(shè)計搭建系統(tǒng)然后仿真其通信過程，比較適合各類大小的通信系統(tǒng)的仿真，所以對綜合性和設(shè)計性實驗都比較適合。Matlab也可以靈活地仿真許多通信系統(tǒng)，通過改變某些參數(shù)來觀察通信系統(tǒng)的性能，加深學(xué)生對知識的理解，從而可以獲得較好的教學(xué)效果，尤其是Matlab中Smulink的通信部分，幾乎把常用的調(diào)制技術(shù)都已經(jīng)封裝成了具體的模塊，便于我們直接拿來搭建系統(tǒng)進行仿真。
利用計算機仿真進行實驗教學(xué)雖有以上諸多優(yōu)點，但是仿真實驗不如實物實驗?zāi)菢痈杏X真實直觀，所以該平臺也只能作為實驗教學(xué)的重要組成部分，而不能作為全部。
3.3 EDA技術(shù)
EDA是以計算機為工作平臺、以硬件描述語言（VHDL）為設(shè)計語言，以可編程器件（CPLD/FPGA）為實驗載體，以ASIC/SOC芯片為目標器件來進行必要的元件建模和系統(tǒng)仿真的電子產(chǎn)品自動化設(shè)計過程。主要過程是利用計算機在MAX+PLUSⅡ環(huán)境下，利用VHDL語言對要實現(xiàn)的通信電路編程，然后將程序通過下載電纜加載到CPLD/FPGA芯片中去再用示波器和頻率計等完成外部測量。應(yīng)用EDA技術(shù)，在同樣的硬件平臺上，加載不同的程序，可實現(xiàn)不同的電路功能。
該實驗平臺可充分鍛煉學(xué)生的綜合能力，且可通過硬件觀察結(jié)果，感覺真實直觀。但該實驗平臺對學(xué)生的基礎(chǔ)要求較高，并且完成一個實驗耗時較多，所以它比較適合一些課時較多的實驗，或是實驗教學(xué)之外的其他的實踐教學(xué)，如生產(chǎn)實習、畢業(yè)設(shè)計等，另外，該平臺應(yīng)用時最好和別的平臺結(jié)合著用。
4 實驗內(nèi)容及手段改革
因為傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ絻H有實驗箱一種平臺，而它只適合做驗證性實驗，所以以往的實驗內(nèi)容多是驗證性的，大大限制了學(xué)生的動手能力和通信系統(tǒng)的綜合設(shè)計能力，所以上述多平臺的實驗?zāi)Ｊ教岢龊螅鄳?yīng)的實驗內(nèi)容也要隨之改動，應(yīng)該增加設(shè)計性和綜合性實驗的比重，不同的實驗內(nèi)容靈活地選擇實驗平臺來完成，即為實驗手段的改革。
驗證性的實驗應(yīng)選擇實驗箱平臺或計算機仿真平臺，設(shè)計性的實驗應(yīng)選擇計算機仿真平臺或EDA平臺，綜合性的實驗應(yīng)采用計算機仿真平臺和EDA平臺相結(jié)合的方法，難度大到一定程度的設(shè)計性或綜合性實驗，可用作其它實踐教學(xué)的內(nèi)容。
5 結(jié)束語
該多平臺實驗?zāi)Ｊ讲粌H能高質(zhì)量的完成該課程的實驗教學(xué)，還能完成課程設(shè)計、生產(chǎn)實習、畢業(yè)設(shè)計等其它實踐教學(xué)，并大大提高學(xué)生的動手能力和通信系統(tǒng)的綜合設(shè)計能力。此外，該模式成功應(yīng)用于“通信原理”課程后，也可推廣于其它的課程。
［1］劉小群，周云波.EDA技術(shù)在通信原理實驗中的應(yīng)用[J].科技廣場，2009，9.
［2］孫愛晶，張明遠，劉毓.軟件仿真平臺在通信原理實驗教學(xué)改革中的實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2009，7.
［3］金小萍.融多種實驗平臺和方法于通信原理的實驗教學(xué)中//全國高等學(xué)校電子技術(shù)研究會論文集[M].2008，7.
［4］郭麗霞.關(guān)于《通信原理》課程教學(xué)的探索[J].科技信息，2011，11.
猜你喜歡
小議初中化學(xué)演示實驗教學(xué)甘肅教育(2020年4期)2020-09-11 07:42:36 了解咳嗽祛痰原理，有效維護健康保健醫(yī)苑(2020年1期)2020-07-27 01:58:18 電容器的實驗教學(xué)物理之友(2020年12期)2020-07-16 05:39:20 對初中化學(xué)實驗教學(xué)的認識和體會甘肅教育(2020年8期)2020-06-11 06:10:04 平均場正倒向隨機控制系統(tǒng)的最大值原理數(shù)學(xué)物理學(xué)報(2019年1期)2019-03-21 05:26:34 化學(xué)反應(yīng)原理全解讀中學(xué)生數(shù)理化(高中版.高二數(shù)學(xué))(2017年1期)2017-04-16 05:33:50 在通信專業(yè)當中《通信原理》扮演的角色科學(xué)與財富(2016年18期)2016-12-22 18:14:13 “通信原理”教學(xué)中OBE理念的探索與實踐科技視界(2016年26期)2016-12-17 16:59:52 “通信原理”教學(xué)中對復(fù)雜工程問題的探索與實踐科技視界(2016年26期)2016-12-17 16:36:09 幾何體在高中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用中國教育技術(shù)裝備(2016年11期)2016-12-01 06:53:03
郭麗霞 尹 強
（安陽工學(xué)院 河南 安陽 455000）
1 通信原理課程特點
“通信原理”是高等院校通信工程、電子信息工程等信息類專業(yè)非常重要的專業(yè)理論基礎(chǔ)課，它可使學(xué)生了解通信的基本概念、掌握通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和原理，并為通信專業(yè)的后續(xù)課程的學(xué)習打好堅實的理論基礎(chǔ)。但該課程的特點是內(nèi)容豐富、概念抽象、理論性強，需要許多先修課程，如《概率論》、《信號與系統(tǒng)》、《通信電子線路》等，許多內(nèi)容概念抽象、公式推導(dǎo)多，使學(xué)生對該課程的理解較為困難，所以學(xué)起來就會比較吃力，因此,《通信原理》課程對理論聯(lián)系實際的要求是非常高的，通信原理實驗教學(xué)是該課程教學(xué)的重要組成部分，完善有力的實驗教學(xué)可在很大程度上起到良好的輔助作用，幫助學(xué)生更好地理解該課程的內(nèi)容。
2 現(xiàn)有實驗?zāi)Ｊ降谋锥?/h2>
目前,該課程的實驗教學(xué)主要圍繞現(xiàn)有的實驗箱展開,可做的實驗個數(shù)有限,且大多是驗證個別知識點的驗證性實驗,缺乏綜合性和設(shè)計性實驗;另外,因為受到場地和資金的限制,實驗臺套數(shù)受限,學(xué)生做實驗時一個實驗需分3-4組,每組至少2-3人,所以他們的動手能力大大受限,并且實驗箱能做的實驗?zāi)K本身基本已搭建完成,學(xué)生需做的僅僅是連幾條線,或者不需連線來觀察一下波形即可,這也限制了它們動手能力的發(fā)展;此外,通信技術(shù)日新月異,新的技術(shù)不斷產(chǎn)生,而現(xiàn)有的實驗箱很難滿足學(xué)生對這些新技術(shù)的研究需要。因此，對通信原理課程實驗教學(xué)的改革迫在眉睫。
3 多平臺實驗?zāi)Ｊ礁母?/h2>
本文提出一種多平臺實驗?zāi)Ｊ?“實驗箱＋計算機仿真＋EDA技術(shù)”，這三種平臺各有優(yōu)缺點，靈活地利用它們，將會很好地解決目前實驗教學(xué)中存在的諸多問題。
3.1 實驗箱
利用實驗箱做實驗效果感受比較直觀，比較適合于驗證性實驗，有利于學(xué)生深入理解通信原理的單個知識點，是進行更高級實驗的基礎(chǔ)。但對于綜合性和設(shè)計性實驗來說，其靈活性和可操作性不強，并且，它還具有如前面內(nèi)容所述的許多弊端。所以它的應(yīng)用范圍受限，但也是一個不可或缺的實驗平臺。
3.2 計算機仿真
計算機軟件仿真平臺可大大提高實驗內(nèi)容的設(shè)計性，提高了學(xué)生的自主學(xué)習能力，實現(xiàn)了軟硬件相結(jié)合的實踐教學(xué)，比較適合于設(shè)計性和綜合性實驗，另外，該平臺的引入，不但極大地緩解了實驗室硬件設(shè)備資金投入方面的壓力，而且消除了由于通信設(shè)備發(fā)展迅速，實驗室設(shè)備面臨不斷更新的后顧之憂。此外，該平臺不僅可以作為實驗教學(xué)的有力補充，也可生動地展現(xiàn)波形，從而用于輔助理論教學(xué)。
常用的仿真軟件有SystemView和Matlab。其中SystemView是一個信號級的系統(tǒng)仿真軟件，在該軟件環(huán)境下設(shè)計搭建系統(tǒng)然后仿真其通信過程，比較適合各類大小的通信系統(tǒng)的仿真，所以對綜合性和設(shè)計性實驗都比較適合。Matlab也可以靈活地仿真許多通信系統(tǒng)，通過改變某些參數(shù)來觀察通信系統(tǒng)的性能，加深學(xué)生對知識的理解，從而可以獲得較好的教學(xué)效果，尤其是Matlab中Smulink的通信部分，幾乎把常用的調(diào)制技術(shù)都已經(jīng)封裝成了具體的模塊，便于我們直接拿來搭建系統(tǒng)進行仿真。
利用計算機仿真進行實驗教學(xué)雖有以上諸多優(yōu)點，但是仿真實驗不如實物實驗?zāi)菢痈杏X真實直觀，所以該平臺也只能作為實驗教學(xué)的重要組成部分，而不能作為全部。
3.3 EDA技術(shù)
EDA是以計算機為工作平臺、以硬件描述語言（VHDL）為設(shè)計語言，以可編程器件（CPLD/FPGA）為實驗載體，以ASIC/SOC芯片為目標器件來進行必要的元件建模和系統(tǒng)仿真的電子產(chǎn)品自動化設(shè)計過程。主要過程是利用計算機在MAX+PLUSⅡ環(huán)境下，利用VHDL語言對要實現(xiàn)的通信電路編程，然后將程序通過下載電纜加載到CPLD/FPGA芯片中去再用示波器和頻率計等完成外部測量。應(yīng)用EDA技術(shù)，在同樣的硬件平臺上，加載不同的程序，可實現(xiàn)不同的電路功能。
該實驗平臺可充分鍛煉學(xué)生的綜合能力，且可通過硬件觀察結(jié)果，感覺真實直觀。但該實驗平臺對學(xué)生的基礎(chǔ)要求較高，并且完成一個實驗耗時較多，所以它比較適合一些課時較多的實驗，或是實驗教學(xué)之外的其他的實踐教學(xué)，如生產(chǎn)實習、畢業(yè)設(shè)計等，另外，該平臺應(yīng)用時最好和別的平臺結(jié)合著用。
4 實驗內(nèi)容及手段改革
因為傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ絻H有實驗箱一種平臺，而它只適合做驗證性實驗，所以以往的實驗內(nèi)容多是驗證性的，大大限制了學(xué)生的動手能力和通信系統(tǒng)的綜合設(shè)計能力，所以上述多平臺的實驗?zāi)Ｊ教岢龊螅鄳?yīng)的實驗內(nèi)容也要隨之改動，應(yīng)該增加設(shè)計性和綜合性實驗的比重，不同的實驗內(nèi)容靈活地選擇實驗平臺來完成，即為實驗手段的改革。
驗證性的實驗應(yīng)選擇實驗箱平臺或計算機仿真平臺，設(shè)計性的實驗應(yīng)選擇計算機仿真平臺或EDA平臺，綜合性的實驗應(yīng)采用計算機仿真平臺和EDA平臺相結(jié)合的方法，難度大到一定程度的設(shè)計性或綜合性實驗，可用作其它實踐教學(xué)的內(nèi)容。
5 結(jié)束語
該多平臺實驗?zāi)Ｊ讲粌H能高質(zhì)量的完成該課程的實驗教學(xué)，還能完成課程設(shè)計、生產(chǎn)實習、畢業(yè)設(shè)計等其它實踐教學(xué)，并大大提高學(xué)生的動手能力和通信系統(tǒng)的綜合設(shè)計能力。此外，該模式成功應(yīng)用于“通信原理”課程后，也可推廣于其它的課程。
［1］劉小群，周云波.EDA技術(shù)在通信原理實驗中的應(yīng)用[J].科技廣場，2009，9.
［2］孫愛晶，張明遠，劉毓.軟件仿真平臺在通信原理實驗教學(xué)改革中的實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2009，7.
［3］金小萍.融多種實驗平臺和方法于通信原理的實驗教學(xué)中//全國高等學(xué)校電子技術(shù)研究會論文集[M].2008，7.
［4］郭麗霞.關(guān)于《通信原理》課程教學(xué)的探索[J].科技信息，2011，11.
猜你喜歡
甘肅教育(2020年4期)2020-09-11 07:42:36
保健醫(yī)苑(2020年1期)2020-07-27 01:58:18
物理之友(2020年12期)2020-07-16 05:39:20
甘肅教育(2020年8期)2020-06-11 06:10:04
數(shù)學(xué)物理學(xué)報(2019年1期)2019-03-21 05:26:34
中學(xué)生數(shù)理化(高中版.高二數(shù)學(xué))(2017年1期)2017-04-16 05:33:50
科學(xué)與財富(2016年18期)2016-12-22 18:14:13
科技視界(2016年26期)2016-12-17 16:59:52
科技視界(2016年26期)2016-12-17 16:36:09
中國教育技術(shù)裝備(2016年11期)2016-12-01 06:53:03
