NBDP教學方法探究

黃煥

摘 要：文章從NBDP教學的意義出發，分析了傳統NBDP教學方法存在的問題，提出了一種探究式教學法、圖示法、實例法和動畫演示法相結合的教學方法，并剖析了將此方法應用于NBDP教學實踐的效果。

關鍵詞：NBDP教學；探究式教學；策略

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2015）04-0040-03

一、NBDP教學的意義

NBDP指的是Narrow Band Direct Printing Telegraph，中文名稱為窄帶直接印字電報，簡稱窄帶。它與單邊帶收發射機相連，可實現電文的發送與接收，完成船到船和船到岸的電傳通信，它是GMDSS（Global Maritime Distress and Safety System——全球海上遇險與安全系統）地面通信系統唯一的可用于電傳通信的設備。就目前的情況看，在GMDSS教學中，NBDP的工作原理、ARQ（Automatic Repetition Request——自動請求重復）和FEC（Forward Error Correction——前向糾錯）工作方式的基本過程以及設備的操作是必講內容，GMDSS普通操作員證書考試中也有一部分題目考到相關知識點。由于NBDP使用的技術落后，如傳輸速率慢、使用的編碼簡單、檢糾錯措施落后、通信效率低等，因此，在船上，該設備的使用并不受船員的重視，甚至有些船員在船上工作幾十年都沒有使用過NBDP，NBDP設備在船上及很多培訓機構里成了一種擺設。基于以上原因，部分專家學者提出了取消NBDP的教學內容，將NBDP通信從船舶通信中淘汰掉的觀點。筆者認為不僅不能取消掉NBDP的教學內容，而且應十分重視它的教學。原因有二：一方面，眾所周知，HF NBDP（高頻窄帶）是Inmarsat衛星覆蓋范圍之外（即A4海區）唯一可以接收MSI（Maritime Safety Information——海上安全信息）的手段；另一方面，NBDP使用的技術雖然簡單，如4B3Y碼是一種非常簡單的編碼方式，FSK（Frequency-Shift Keying——移頻鍵控）是一種非常普通的數字調制方式，ARQ和FEC也是較為普通的檢糾錯技術，但正是這種簡單，學員就更加容易理解數字通信的實質，即信息數字化→編碼→調制→高頻信號發射，如果信道干擾大，接收錯誤時可通過ARQ實現糾錯，使用二重時間分集可以提高通信的可靠性等等。同時，通過加深對NBDP的教學，也為今后學習另外一個非常重要的數字通信設備DSC（Digital Selective Calling——數字選擇性呼叫）打下了一個良好的基礎，而且，NAVTEX（Navigational Telex——航行電傳）系統的電文播發使用的就是NBDP中的CFEC（Collective FEC——集群前向糾錯）技術。航海技術專業不可能開設太多通信電子類的課程，學生普遍缺乏深厚的通信電子基礎知識，涉及設備工作原理的教學，講解應力求通俗易懂、直觀化和形象化，NBDP的教學內容剛好提供了一個很好的平臺，使學生能通過這些簡單的技術深刻理解數字通信設備的工作機理，為今后更進一步的教學打下良好基礎，這非常符合由簡入繁、由易入難的教學路線。

二、擬采用的NBDP教學方法

（一）傳統的NBDP教學法

傳統的NBDP教學模式一般采用講授法和圖示法。第一步，深入分析NBDP的技術特性，如4B3Y編碼、傳輸速率、工作種類、工作方式和FSK調制等；第二步，在多媒體教室的屏幕上顯示相關圖片，然后根據圖片介紹設備外觀和分析工作原理。傳統的方法簡單且易于實施，在教學中確實取得了一定的效果，但是，根據本人多年教學實踐，大多數學生對以上知識點的理解只能存于表面，很難達到深入、直觀具體和印象深刻，若講解不夠生動，會使課堂氣氛陷入沉悶，進而會導致學生在復習應考GMDSS證書考試時，碰到相關問題只能死記硬背答案，而做不到融會貫通，靈活運用。

（二）探究式教學法、圖示法、實例法與動畫演示法的綜合運用

探究式教學（Inquiry Teaching）法，又稱發現法、研究法，是指學生在學習概念和原理時，教師只是給他們一些事例和問題，讓學生自己通過閱讀、觀察、實驗、思考、討論、聽講等途徑去獨立探究，自行發現并掌握相應的原理和結論的一種方法。它的指導思想是在教師的指導下，以學生為主體，讓學生自覺、主動地探索，掌握認識和解決問題的方法和步驟，研究客觀事物的屬性，發現事物發展的起因和事物內部的聯系，從中找出規律，形成自己的概念。可見，在探究式教學的過程中，學生的主體地位、自主能力都得到了加強。

探究式教學法教學過程一般包括兩個步驟。首先，創設情境，激發自主探究欲望；然后，開放課堂，發掘自主探究潛能。要完成前一步驟，教師需要根據教學目的和內容，精心考量，提出難度適度、邏輯合理的問題。要完成后一步驟，教師首先要幫助學生擬訂合理的研究計劃，選擇恰當的方法。同時，要求教師提供一定的實驗條件或必要的資料，由學生自己動手去實驗或者查閱，來尋求問題的答案。

圖示法是講解GMDSS通信設備內部結構和工作原理的常用方法。實例法可將枯燥深奧的理論知識形象化和通俗化，使知識點在學生腦海中的印象更深刻，更易理解，在GMDSS教學中也應大量采用。動畫演示法大量用于設備工作過程的演示，其真實生動的效果是其他教學法無法比擬的，它對提升教學效果所做出的貢獻是全方位的，輪機專業多門課程的教學常采用此方法，船舶內燃機內部的復雜工作過程通過動畫演示變得一目了然。在GMDSS教學中，教學內容以應用型知識點為主，涉及設備內部結構和工作原理一般只需圖形講解說明，極少用到動畫演示。

本文將探究式教學法、圖示法、實例法和動畫演示法相結合，應用于NBDP設備工作原理的教學實踐中，達到使學生深刻理解設備工作原理和數字通信本質，掌握4B3Y碼和FSK調制等重要概念的目的。

三、NBDP教學的實施策略

（一）明確教學目的

主要講解NBDP設備的內部結構框圖，設備的工作原理，要求學生深刻理解NBDP的工作原理，對數字通信的本質有深刻認識，掌握NBDP終端內的CPU和調制解調器的作用，掌握4B3Y碼和FSK調制，理解為什么NBDP終端必須要與單邊帶收發射機連接才能收發電文。

（二）整合相關教學內容

按照GMDSS教學順序，應先講模擬通信（包括調幅通信和單邊帶通信）后講數字通信。NBDP設備是學生接觸的第一種數字通信設備，學生一般都感覺比較陌生，教師應創設情境讓學生去思考這樣的問題：在船舶上，通信業務無非就是兩種，一種是話音通信，一種是發送電報。話音通信操作簡單、速度快，但缺點是沒有書面記錄，事后無據可查；信息若以電報的形式發送出去，就克服了這個缺點。那么，通信設備如何把一份重要電報中的每一個字符（如“ABCD”）傳送到接收端？因模擬通信的抗干擾能力不如數字通信，為了使每個字符盡可能地無差錯傳送，船舶都是采用數字通信設備去傳送電報，這些數字通信設備中最典型的代表就是NBDP設備。經過這樣的引導，可激發學生的學習興趣和自主探究欲望。

然后，教師應向學生仔細介紹NBDP設備的功能作用，其在GMDSS船用通信設備中的地位以及重視其教學的重要性。條件允許的情況下，可展示一些設備外觀圖幫助學生對NBDP設備有一個初步的了解。另外，還需要深入分析NBDP的技術特性，主要有：4B3Y碼、信息傳輸速率、工作種類、工作方式和FSK調制。其中4B3Y碼和NBDP的FSK調制尤其重要，對4B3Y碼的編碼規律可列舉一些實例幫助學生理解；NBDP的FSK調制中，用1785Hz代表“0”，用1615Hz代表“1”，必須要求學生掌握，可通過畫FSK信號波形幫助學生理解。

（三）教學實施步驟

1.提出問題，驅動學生尋求答案。探究式教學法的載體與核心是問題，學習活動是圍繞問題展開的。探究式教學法的出發點是設定需要解答的問題，這是進一步探究的起點。從教學的角度講，教師需要根據教學目的和內容，精心考量，提出難度適度、邏輯合理的問題。學生經過以上的引導及具備相關基礎知識后，教師可根據圖1提出若干問題如下：

（1）M和Q點的代碼格式分別是什么？

（2）R點是一種什么樣的信號？T點又是一種什么樣的信號？

（3）若通過鍵盤輸入字符“A”，則“A”所對應的ASCII碼和4B3Y碼分別是什么？試畫出該4B3Y碼所對應的FSK信號波形。

按照探究式教學法的實施步驟，接下來應驅動學生發揮主觀能動性，利用教材和互聯網去尋找問題的答案。此步驟所花時間可多可少，但是其效果是明顯的，學生在教學中不再處于被動地位，能發揮其自主性，思考問題在前，講解在后，難點問題在學生腦海中留下了極其深刻的印象。這激發了學生的求知欲，提高了學生利用現有條件去解決問題的積極性。

在探究式教學法的應用中，因為航海類學生普遍缺乏扎實的通信電子基礎知識，對電子設備微觀世界的工作過程感覺抽象難于理解。故而，在學生尋求問題答案時，教師可根據情況適當進行點撥。比如，根據學生所學過的一些電子技術基礎類課程，鍵盤實際上是一個編碼器，它把人類可以理解的字符轉換成設備可以理解和處理的01代碼，而這些01代碼屬于基帶信號，不適合在無線通信鏈路里傳輸，必須要經過調制，才能在無線空間中從發射端傳遞到接收端。4B3Y碼是NBDP設備采用的一種編碼方式，為什么數字通信必須要進行編碼呢？主要是因為接收端可利用通信雙方約定的編碼規律進行檢查和糾錯。

2.實例法、圖示法和動畫演示法結合進行后續講授。為了使學生對以上所提問題的答案有深刻的理解，可以設備發送字符“A”為例，將圖1中各點對應的代碼和波形一一畫出，如圖2所示。講解時力求思路清晰，通俗易懂，每點代碼和波形應一一列出，不可一下子全部在屏幕上顯示。

由于動畫演示具有生動活潑的優點，可將上述各個知識點串聯到一起做成一個簡單的動畫，演示后可加深學生的理解。教師按下鍵盤上任意一個鍵后，字符“A”從鍵盤出發，經過驅動器和接口后到達M點，屏幕上以動畫的形式顯示字符“A”的ASCII碼，經CPU轉換后，在Q點是字符“A”的4B3Y碼，再經過調制器的FSK調制，屏幕顯示R點的波形，FSK信號經過單邊帶發信機的處理后，T點的信號是高頻信號，經天線處理后形成電磁波輻射出去。接收是發射的逆過程。動畫演示的結果如圖3所示。

3.總結及問題擴展。NBDP設備是一種數字通信設備，它的主要任務是如何把01代碼發送出去。通過以上講解，我們可以知道，NBDP設備把每個需要發送的字符數字化，經過編碼后需要將其變成高頻信號，才能適合在無線空間中傳輸，這個變頻過程需要兩次，一次要經過調制器的FSK調制，一次要經過單邊帶收發信機。因此，NBDP終端與單邊帶收發信機相連接才能收發電文。另外，單邊帶電臺工作種類中，有“調制副載波”一說，此調制副載波是用于FSK調制的，即：用1785Hz代表“0”，用1615Hz代表“1”。調制的主載波由單邊帶發射機提供，它可以把較低頻率的FSK信號提升到更高的頻率上。單邊帶發射機天線的任務就是把高頻信號轉換成為無線電磁波向空間輻射。

四、NBDP教學效果分析

此方法多次用于GMDSS的NBDP教學中，取得了很好的效果。通過探究式教學法和動畫演示法，課堂氣氛不再沉悶，概念不再抽象，通信電子基礎知識薄弱甚至是沒有學過相關基礎課程的學生對數字通信這一概念有了深刻而形象的理解。在NBDP教學內容之后，還有DSC和NAVTEX的教學內容，其中DSC也屬于數字通信設備，也需要采用特定的編碼經過FSK調制和單邊帶設備處理之后才可以向外發射信號。NAVTEX使用的是NBDP的CFEC技術向海上用戶提供海上安全信息的廣播，由于NBDP教學內容講得通俗透徹，學生深刻理解了其工作機理，因此，對這些后續的教學內容更加容易理解和掌握。

參考文獻：

[1]陳放.GMDSS通信設備與業務[M].大連：大連海事大學出版社，2008.

[2]楊永康，毛奇凰.海上無線電通信：第2版[M].北京：人民交通出版社，2009.

[3]張樹奎.寧波-舟山海域船舶接收MSI時的困難分析[J].重慶交通大學學報：自然科學版，2008，（4）.

[4]彭曉星.提高NBDP終端訓練效果的方法[J].浙江國際海運職業技術學院學報，2005，（2）.