通信工程專業綜合實驗方案的探索

胡之惠

摘 要：根據通信工程專業及技術應用型人才培養的特點，筆者對通信工程專業綜合實驗方案進行了探索，搭建了一類綜合實驗的平臺，提高了學生綜合應用知識的能力，訓練了學生的實踐創新能力，增強了學生的專業競爭力。

關鍵詞：通信工程專業；應用型本科；綜合實驗

當今世界已步入飛速發展的信息時代。通信是現代信息社會的基礎，是一門技術科學，為現代社會提供先進可靠的通信支持；同時它也是一門基礎科學，是有關工程技術的理論基礎，幾乎滲透到所有科學和國民經濟部門。應運而生的通信工程專業，是目前各高校的熱門專業，有廣闊的社會發展前景。

我校的通信工程專業還剛剛起步，要想在強手如林的高校群中占有一席之地，必須突出我校技術應用型本科院校的特色，對該專業的課程體系進行不斷的探索，特別是實踐類課程的探索。為適應現代科技的飛速發展，在激烈的就業競爭中立于不敗之地，學生必須提高綜合應用知識的能力。我們秉承加強理論教學和實踐教學有機結合及靈活運用實驗手段開展實踐教學的理念，嘗試搭建一類綜合實驗的平臺，讓學生經過系列專業課程學習后，以4～5人為一組，根據不同課題內容，利用兩周時間把多門課程知識綜合起來，融會貫通，將理論靈活應用到實踐中進行綜合實驗，從而加深對知識的理解，提高動手實踐能力，取得更好的教學效果，適應現代社會對“大專業、寬口徑”人才的需求。

一、加強理論教學和實踐教學的有機結合

淡化理論教學和實踐教學的界限，將理論教學與實踐教學有機地結合起來。

理論教學與實踐教學各有側重，但不是相互獨立的，而是互相交叉融合的。實踐教學不是理論教學的輔助和補充，而是理論教學的延伸以及創新素質培養的重要環節。

通信工程專業系統地學習了高等數學、信號與系統、數字信號處理、數字圖像處理、信息壓縮技術等課程，這些看似抽象的課程給學生的理解帶來了一定困難，如果能找到一個合適的切入點，讓學生將抽象的理論學習和具體的動手實踐有機結合起來，相輔相成，牢固掌握知識，同時增強創新意識，那么教學效果就會事半功倍。為此，筆者設計了以下綜合實驗方案。

方案1：語音信號的采集、濾波、回放

為了鞏固所學的信號與系統、數字信號處理等課程知識，使學生對聲音信號的采集、處理、傳輸、顯示和存儲等過程有一個系統的理解和掌握，筆者精心安排綜合實驗的內容：借助PC機和Matlab仿真軟件，錄制一段個人語音信號，并對錄制信號進行采樣；畫出采樣后語音信號的時域波形和頻譜圖；給定濾波器的性能指標，采用窗函數法和雙線性變換法設計濾波器，并畫出濾波器的頻率響應；然后根據設計的濾波器對采集的語音信號進行濾波，畫出濾波后信號的時域波形和頻譜圖，并對濾波前后的信號進行對比，分析信號的變化；回放語音信號。

方案2：二維DCT變換編碼壓縮和解壓縮

為鞏固所學的數字圖像處理、信息壓縮技術等課程知識，使學生對圖像信號的采集、處理、顯示、存儲、壓縮、解壓縮等過程有一個系統的理解和掌握，筆者精心安排綜合實驗的內容：借助PC機和Matlab仿真軟件，先對一幅圖像通過二維DCT變換、量化、游程編碼進行壓縮；然后通過游程解碼、量化恢復、二維IDCT變換，進行解壓縮；并對壓縮前后的圖像進行對比，分析圖像的變化及壓縮比和圖像質量之間的關系。

二、靈活運用實驗手段開展實踐教學

淡化軟件實驗和硬件實驗的界限，充分利用各種手段提高實踐教學效率和效果。

信息技術日新月異，在實踐教學中，在條件允許范圍內，應充分而靈活地應用各種最新器件和芯片以及仿真軟件和工具。即根據實驗室的條件和課題內容的不同，能軟則軟，能硬則硬，或軟硬結合。比如同樣設計一個電路，可以讓學生直接在實驗箱上搭建調試，也可以讓學生用仿真軟件，在虛擬電子實驗室的環境下進行仿真設計分析，或者讓學生先用仿真軟件設計電路，然后根據產生的PCB文件，由線路板刻制機對覆銅板進行鉆孔、雕刻、割邊，然后焊接元器件，并調試。

通信工程專業開設了電路、模擬電子、數字電子、通信電子線路、通信原理、電子工藝等課程，這些課程在開展理論教學的同時，也培養了學生一定的實驗能力。在此基礎上，要加強培養學生對知識的綜合應用能力，針對不同內容，靈活運用合適的仿真軟件或者硬件設備，進行綜合實驗，不僅系統掌握和運用知識，并且形成全局觀念，在實踐中鍛煉創新意識。為此，筆者設計了以下方案。

方案1：PWM基帶信號產生電路的仿真設計

為了鞏固所學的電路、模擬電子、數字電子、通信原理等課程的知識，使學生對PWM基帶數字信號的產生原理、分析處理等過程有一個系統的理解和掌握，初步具備仿真設計電路、測試分析電路的能力，筆者精心安排綜合實驗的內容：首先，理論分析多諧振蕩器產生PWM基帶數字信號的基本原理；接著，用相關仿真軟件（Orcad、Protel）繪制電路原理圖；然后，進行電氣檢查；最后，加入信號、調節參數對電路進行仿真分析。

方案2：PWM基帶信號產生電路的PCB實現

為鞏固所學的電路、模擬電子、數字電子、通信原理、電子工藝等課程的知識，使學生對PWM基帶數字信號的產生原理、分析處理等過程有一個系統的掌握和理解，初步具備仿真設計電路，同時借助硬件設備進行PCB實現的能力，筆者精心安排綜合實驗的內容：首先，理論分析多諧振蕩器產生PWM基帶數字信號的基本原理；接著，用Protel軟件仿真設計PWM基帶信號產生電路，并產生PCB文件；然后，根據PCB文件，利用線路板刻制機對覆銅板進行鉆孔、雕刻、割邊；最后，選定元器件，并進行焊接、調試。

三、方案總結

選擇綜合實驗方案的過程，始終貫穿以下原則：

1.實驗的應用性

由于信號與系統、數字信號處理、數字圖像處理、《信息壓縮技術》等課程比較抽象，學生在長時間的枯燥課堂教學之后，特別渴望知道：這門課用在哪里？他們的物理概念究竟體現在哪里？針對學生的這種心理，在實驗的設計過程中要把握好應用性原則，與實際生產和生活相聯系，才能滿足學生的求知欲。

2.實驗的興趣性

興趣是最好的老師，這也是設計實驗的一個很重要的原則。應盡量挑選學生感興趣的內容，使設計的結果看得見、摸得著，比如對自己話音的采集、濾波、回放就這樣的一個例子。

3.實驗的綜合性

讓學生能綜合運用多門課的內容，并融會貫通，同時借助一定的軟硬件進行綜合設計。比如PWM基帶信號產生電路的PCB實現這個方案，就能讓學生結合多門課的知識，從根據電路性能設計原理電路開始，然后利用仿真軟件進行仿真分析，最后利用硬件設備進行制板，從而完成一整套系統的設計過程。

四、小結

筆者對傳統的單一的課程實驗進行改革，逐漸探索并總結出綜合的實驗設計方案。結合通信工程專業的特點、學生的實際情況以及實驗設備的配置情況，合理設置綜合實驗的內容，既聯系理論，使學生綜合運用多門課程的知識，又重視實際，讓學生帶著興趣進行實踐，并在實踐中鍛煉學生的創新意識，取得了不錯的成效。

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