高麗娟　蔣太杰

摘要：本文從提高研究生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)、開(kāi)展理論分析、進(jìn)行仿真研究、掌握前沿知識(shí)等角度出發(fā)，在教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計(jì)上充分考慮了學(xué)生的需求和深空通信的具體情況，從六個(gè)方面闡述了提高課堂教學(xué)效果的方法，并且引用不同的事例分析不同教學(xué)方法預(yù)期的教學(xué)效果，極大地提升了課堂教學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：深空通信；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)設(shè)計(jì)；教學(xué)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：G726 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）15-0160-02

在《空間通信系統(tǒng)》課程中設(shè)置了深空通信技術(shù)專(zhuān)題，而研究生教育以理論學(xué)習(xí)、能力提高為目標(biāo)。為了更好地提升學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，課程充分結(jié)合了STK仿真軟件，將理論分析、仿真研究相結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生學(xué)會(huì)利用一定的分析工具進(jìn)行研究與分析的能力。在深空通信的授課過(guò)程中注重以問(wèn)題為牽引，以提升學(xué)生思考與創(chuàng)新能力為目的，產(chǎn)生了很多好的做法用以提高課堂教學(xué)水平，在此對(duì)深空通信教過(guò)程中的做法進(jìn)行總結(jié)，供大家共同探討，以期能夠在提高教學(xué)方法上有新的發(fā)現(xiàn)和思考。

一、合理設(shè)計(jì)，提高授課水平

提高研究生教育質(zhì)量首先要提高課堂授課水平，這需要從多個(gè)方面入手，合理的教學(xué)設(shè)計(jì)、更富的教學(xué)內(nèi)容、多樣的教學(xué)手段等。在深空通信的教學(xué)設(shè)計(jì)上，突出了一條主線(xiàn)和兩個(gè)角度。教學(xué)內(nèi)容緊貼教學(xué)設(shè)計(jì)，成系統(tǒng)成體系的介紹相關(guān)知識(shí)，如圖1所示。

（一）一條主線(xiàn)

一條主線(xiàn)“是什么→為什么→怎么辦”貫穿了課堂講授的全過(guò)程。在教學(xué)內(nèi)容上對(duì)應(yīng)了“深空通信系統(tǒng)的組成與作用→深空通信的特點(diǎn)與問(wèn)題→深空通信問(wèn)題解決的措施與技術(shù)”，分別闡述了深空通信系統(tǒng)是什么，為什么研究深空通信，怎么解決深空通信面臨的問(wèn)題。

（二）兩個(gè)角度

教學(xué)設(shè)計(jì)的角度一是問(wèn)題的角度“問(wèn)題引出→問(wèn)題分析→問(wèn)題解決”。教學(xué)內(nèi)容上分別對(duì)應(yīng)了這三個(gè)方面，通過(guò)講述深空通信的系統(tǒng)組成和作用引出對(duì)深空通信內(nèi)容的學(xué)習(xí)；分析深空通信的特點(diǎn)，針對(duì)特點(diǎn)分析面臨的問(wèn)題，開(kāi)展對(duì)問(wèn)題的分析；進(jìn)而講述解決問(wèn)題的措施和技術(shù)，從而解決深空通信面臨的問(wèn)題。

教學(xué)設(shè)計(jì)的角度二是知識(shí)的角度“基礎(chǔ)知識(shí)→理論知識(shí)→前沿知識(shí)”。教學(xué)內(nèi)容上也充分體現(xiàn)了這三個(gè)方面，“組成”、“作用”和“特點(diǎn)”介紹了深空通信的基礎(chǔ)知識(shí)，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)；“問(wèn)題”和“措施”中針對(duì)不同的問(wèn)題結(jié)合理論知識(shí)進(jìn)行問(wèn)題的解決，涉及到了相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，將理論與應(yīng)用結(jié)合起來(lái)；“技術(shù)”主要介紹解決不同問(wèn)題的前沿技術(shù)，將目前通信領(lǐng)域發(fā)展的前沿技術(shù)結(jié)合到深空通信問(wèn)題的解決上來(lái)，突顯了技術(shù)為解決問(wèn)題服務(wù)。

二、問(wèn)題牽引，提升教學(xué)質(zhì)量

為了提高研究生教育質(zhì)量，在課堂授課的過(guò)程中，注重問(wèn)題牽引，提升研究生的能力，引導(dǎo)研究生學(xué)會(huì)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，學(xué)習(xí)使用仿真工具來(lái)處理問(wèn)題，從而不斷提升研究生教育質(zhì)量。

（一）數(shù)據(jù)比較增強(qiáng)問(wèn)題的理解

由于探測(cè)器與地球之間的距離遙遠(yuǎn)，導(dǎo)致了深空通信面臨很多嚴(yán)重的問(wèn)題，比如路徑損失增加、傳輸時(shí)延巨大等。在授課過(guò)程中加入了更具有說(shuō)服性的數(shù)據(jù)比較從而增強(qiáng)對(duì)問(wèn)題的理解。如路徑損失嚴(yán)重的問(wèn)題將深空通信與地球靜止軌道衛(wèi)星通信的損失進(jìn)行對(duì)比，土星相比GEO衛(wèi)星的附加路徑損失達(dá)到93.271dB。

（二）仿真增強(qiáng)解決問(wèn)題的能力

對(duì)于研究生學(xué)員課堂教學(xué)重在提高學(xué)生認(rèn)識(shí)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，課堂中采用STK仿真軟件增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新的能力。如利用STK建立月球探測(cè)的仿真場(chǎng)景，進(jìn)而分析探測(cè)器與地面站的可通信時(shí)間。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步利用仿真分析在我國(guó)應(yīng)該如何設(shè)置地面站的布局，從而保證在探測(cè)器飛向月球過(guò)程中能夠最大限度地保持與探測(cè)器的可通信時(shí)間？

（三）分析比較牽引問(wèn)題的解決

解決深空通信面臨的問(wèn)題是教學(xué)中的重點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)問(wèn)題的思考利用所學(xué)理論知識(shí)一步步解決問(wèn)題的能力。

如減小功率浪費(fèi)的一個(gè)有效方法是提高信號(hào)頻率。以冥王星探測(cè)為例，將頻率從X頻段提到高Ka頻段，波束寬度減小到0.131°，到達(dá)地球的波束半徑為0.8613×107km，所以地球所能截獲的比例提高到54.91×10-8，相比較X頻段接收的信號(hào)提高了約18倍，功率浪費(fèi)的情況得到一定的改善，如表1所示。

三、手段豐富，改善教學(xué)效果

教師在教學(xué)過(guò)程中為了提高課程的知識(shí)性、趣味性、科學(xué)性、創(chuàng)新性，教學(xué)手段豐富，引入了大量的圖片、實(shí)例、視頻等做法。采用多種不同的教學(xué)方法，提高課堂授課質(zhì)量，改善課堂教學(xué)效果，如圖1所示。

以載人航天和月球探測(cè)等熱點(diǎn)事例激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，通過(guò)“伽利略”號(hào)深空探測(cè)器的特殊案例使學(xué)生能夠更加深刻地認(rèn)識(shí)到深空通信在整個(gè)任務(wù)中的重要性，引入了激光通信、天線(xiàn)組陣、行星際網(wǎng)絡(luò)和量子通信等前沿技術(shù)的學(xué)習(xí)，提高了課程的理論深度，擴(kuò)大了學(xué)生的知識(shí)面，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)前沿技術(shù)的認(rèn)識(shí)和理解。

四、結(jié)束語(yǔ)

研究生教育與本科教育和任職教育不同，在進(jìn)行知識(shí)講授的同時(shí)，需要提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)使用理論知識(shí)進(jìn)行分析的能力，并且學(xué)會(huì)使用一定的分析工具開(kāi)展研究分析的能力，進(jìn)而為后續(xù)科學(xué)研究和學(xué)術(shù)研究奠定基礎(chǔ)。

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