數據通信原理教學改革初探

【摘要】結合實際教學中存在的問題，對數據通信原理課程的課堂和實驗教學內容和講授方式進行了探討，提出了一些具體的教學改進方案。

【關鍵詞】差錯控制；性能指標；漢明碼；數據通信網

1.引言

“數據通信原理”是高等院校電子信息類學科非常重要的專業課。如何在民辦本科院校開設該課程成為了一個重要的課題。本文結合本校的具體情況從理論教學、實踐教學方面對該教學方式進行了探索改革。

數據通信是計算機或終端之間的通信，也可以說是通信技術與計算機技術的結合產物。隨著計算機技術的快速發展，數據通信技術也在日益更新。民辦院校的學生基礎較差，理解能力差，通過實際的教學發現，傳統的教學模式效果不佳，學生在理解上有難度，導致對學習此專業課產生負面情緒。具體存在的問題如下。

首先從學生的角度出發，學生對于這門課的先修課程如“通信原理”和”計算機通信網”等掌握不好會直接導致這門的理解程度。

其次從教學上看，如果按傳統的教學方式，教學效果不佳。傳統的教學模式是指單純從本門課的內容著手沒有如先修課程結合、只是闡述一些概念和原理沒有詳細的技術原理說明，也就是與實驗的理論出現了脫節、就目前衍生的新技術沒有進行結合，也就是沒有把所學內容結合到實際應用中。

2.教學模式分析

2.1 結合實際應用

數據通信的發展迅猛，在移動通信中從第一代模擬窩蜂移動通信系統產生至今，新技術不斷涌現。我們經歷了2G、3G時代，現在已經是4G時代了，而GSM技術已過時。這些都是學生身邊的例子。那么就可以通過實際例子讓學生了解具體通信專業的研究內容，知道所學的基礎理論有什么用，讓學生有目的性的來學習這門專業課。下面就結合實際應用的教學方式做具體介紹。

例如在講解數據通信中的差錯控制原理時，可以先列舉出一些實際例子，如在網上匯款時除了要輸入密碼還需要輸入一個動態碼，或銀行匯款時除了要寫匯款金額外要寫中文字樣的總款額，這里的動態碼和中文字樣的款額都是多余的內容，那么這些多余的內容起到什么了作用？它可以保證用戶的安全和確保信息的可靠性。在通信中的發送端我們要傳遞一些有用的信息，為了確保在接受端能正確接收這些信息，我們也需要增加一些多余的信息來保證有用信息的可靠。這些多余的信息在通信中稱為監督碼。這就引出了差錯控制的概念。

那么究竟信息碼后要加幾位監督碼才能保證接收端能收到正確的信息呢？這里以“打籃球”為例，收發雙方約定好，用“1”表示球進了，用“0”表示球沒進。當接受端接收到一個“1”時認為球進了，接受端接收到一個“0”時認為球沒進。假設傳輸過程中出現了錯碼，發送端發送一個“0”時，接收端接收的是“1”，此時接收端是無法知道接收的信息是錯的。

我們加一些監督碼來觀察一下是否可以發現錯碼，在原來“1”和“0”后分別多加一位監督碼“1”和“0”，此時收發雙方約定用“11”表示球進了，用“00”表示球沒進。通常在傳輸過程中要么沒有錯碼要么錯一位碼，假設傳輸過程中出現了錯碼，發送端發送“11”時，接收端接收的是“10”，此時接收端知道產生了錯嗎，但究竟發送的是“11”還是“00”呢，不知道。這時我們再多加一位監督碼來驗證一下可以得出結論，當沒有監督碼時檢測不出錯誤，當加一位監督碼時可以檢測到錯誤但不能糾正錯誤，當加兩位監督碼時可以檢測到錯誤并能糾正錯誤。這就引出了差錯控制的原理。

我們發現監督碼加的越多糾檢錯能力越強，那是不是越多越好的？從數據通信的性能指標出發，監督碼越多傳輸效率越低，在回到網上匯款那個例子來看，如果動態碼越多花費的時間也就越多，相當于在信道中傳輸的多余信息多，那么必然影響傳輸效率。那么究竟監督碼加幾位號呢？之后便可以給學生引入一些概念了，如漢明碼、循環碼和線性分組碼。

這些例子形象具體便于學生理解，其中在每講完一個知識點后提出新的問題讓學生思考，在與學習探討的過程中引出新的解決方案，導出方法和原理。運用學生身邊例子可以深入淺出的加深學生對知識點的理解，對于復雜問題要引導學生自主思考，從簡單現象入手總結一般性，以提高學生思維能力。

2.2 更新教學手段

教學手段改革是提高教學質量的重要方式。在教學手段上采用傳統手段和現代多媒體技術相結合。傳統教學手段是采用黑板和粉筆， 這用方式在“數據通信原理”的教學中有利有弊。由于這門課涉及的公式推導很多，如果單純的在黑板上寫公式這樣既效率低，教學效果也不好。如果簡單的把教學內容制成課件，這樣內容的信息量雖然大，但學生在理解上有困難。因此不能片面強調單一教學手段。對于復雜公式、各種波形圖、頻譜圖則使用多媒體，這樣教學內容既生動又直觀，對于難理解的地方在板書作出強調，這樣的教學手段事半功倍，提高了教學效果。

3.實驗教學改革

課堂教學改革是課程改革系統工程中的一個重要組成部分，其具體目標是實現學生學習方式的轉變，即促使學生自主、合作、探索的學習方法。“數據通信原理”是一門理論與實踐結合性較強的工具式課程。課堂上的內容是可以在學生操作的過程中，通過思索能夠獲得的。

理論結合實際應用是學好本門課的有效手段，這也就決定了實驗課重要性。傳統的實驗教學方式是“模仿式”教學，即老師對所做實驗進行原理分析，給學生做具體演示，然后學生進行模仿，當實驗結果達到規定的數據要求時認為實驗成功。這種傳統教學方法的教學不佳，下面列舉幾種改革方法。

3.1 “創新法”實驗教學模式

“創新法”是事先給學生做出一個實驗，演示具體的波形，在此基礎上提出一些改良方案，讓學生“創新”。最后讓學生演示所得結果，進行討論。這種方法是把大部分時間交給學生，讓學生通過所學知識進行拓展，加深對課程內容的理解，進而提到學習自主學習和創新能力。

3.2 “開放式”實驗教學模式

在規定學時之外開放一周實驗室，開放時間段是每天晚上19：00—21：00，事先對學生進行分組，每組3個人，每組發放一本實驗指導書，老師給出10個實驗題目，每組選擇其中的三個題目去完成。為了提高學生的學習熱情，相應的給出一些“優惠政策”，如具體完成時間自己掌握，可以天天來也可以不用天天來。對最先提出設計方案并能完成實驗的前5組學生進行答辯，如實驗結果達到要求的話，平時成績滿分。對實驗完成質量高并有創新點的學生，期末卷面成績上會給予加分。結合我院情況，往往實驗課積極思考并能提前完成實驗規定任務的學生期末的考試成績也是名列前茅的。

3.3 利用Matlab仿真

Matlab是這門課的先修課程，學生對這個軟件比較熟悉，所以可以利用Matlab讓學生仿真對數據通信課程所涉及內容。進行仿真具有形式生動、形象直觀、啟發性強的優點。它既能增強學生更好的學習這門課，又能彌補實驗場地、儀器設備和經費缺乏的不足。具體的方法是提前把要進行的實驗任務布置給學生，讓學生自行仿真，在實驗課時檢查學生的仿真結果。對此實驗的基礎上對學生提出新的問題和任務，培養學生的自主學習能力和創新精神。

4.結語

“數據通信原理”課程的教學改革需要一個長期的過程，理論與實踐相結合，本文就教學和實驗方面進行了探討，主要分析了教學和實驗中存在的問題提出了改革方法，通過自己的教學實踐，提出了一些針對本校教學的具體方案，旨在培養學生的合作能力和團隊意識，在競爭的氣氛下，使學生能更有效、有意識地掌握所學知識，培養學生高效的意識和競爭意識。

參考文獻

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