無線通信課程的教學(xué)改革
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無線通信課程的任務(wù)是使學(xué)員掌握無線通信技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和無線通信系統(tǒng)特點(diǎn)，掌握無線通信系統(tǒng)的基本概念、基本原理、基本分析設(shè)計(jì)方法和關(guān)鍵技術(shù)，加強(qiáng)學(xué)生系統(tǒng)綜合運(yùn)用通信專業(yè)理論知識(shí)的能力。無線通信是目前民用和軍事通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，課程的主要內(nèi)容包括無線信道、帶通傳輸、擴(kuò)頻通信、無線通信組網(wǎng)等。無線課程的講授遵循學(xué)員的認(rèn)知規(guī)律，體現(xiàn)在教學(xué)上不僅是知識(shí)的傳授，更是思維方法和認(rèn)知過程的學(xué)習(xí)。課程注重理論和實(shí)際的結(jié)合，課程講授中與實(shí)際系統(tǒng)結(jié)合緊密，加深學(xué)生對(duì)無線通信原理的理解。課程建設(shè)著眼學(xué)員未來長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，強(qiáng)化基本理論、基本知識(shí)和基本技能的教學(xué)。課程緊密跟蹤無線通信發(fā)展趨勢(shì)，緊貼軍事前沿，不斷更新教學(xué)內(nèi)容。課程本著學(xué)員是課程的主體的基本思想，積極鼓勵(lì)學(xué)員參與討論，引導(dǎo)學(xué)生自主深入地思考，結(jié)合身邊的實(shí)際以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、無線通信課程教學(xué)改革實(shí)踐
2.1構(gòu)建完善的無線通信系列課程體系
以往在無線通信系列課程設(shè)置的考慮中，往往局限于一門課，缺乏系統(tǒng)，課程之間銜接不好，缺乏整體設(shè)計(jì)。面對(duì)飛速發(fā)展的無線通信現(xiàn)狀，不斷清晰的人才培養(yǎng)目標(biāo)，無線通信系列課程體系必須加以改革與完善才能滿足要求，無線通信作為這一系列課程中的核心課程在教學(xué)改革實(shí)踐中才有準(zhǔn)確的定位。近年來，面向新的復(fù)合型人才培養(yǎng)戰(zhàn)略，在學(xué)校深入進(jìn)行教學(xué)改革，進(jìn)行教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)的要求下，課程組集合本專業(yè)的專家教授經(jīng)過反復(fù)研究，結(jié)合十年來的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與不斷改革，對(duì)無線通信系列課程進(jìn)行了整合，去蕪存菁，形成了“縱向成體系，橫向成系統(tǒng)”的無線通信課程體系。其中縱向包含本科、碩士、博士、高科技培訓(xùn)班四個(gè)培養(yǎng)層次，不同培養(yǎng)層次間教學(xué)內(nèi)容彼此銜接，輔助以不同的教學(xué)手段，形成縱向知識(shí)體系；同一培養(yǎng)層次間考慮不同的培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容求同存異，形成橫向知識(shí)系統(tǒng)。這一無線通信系列課程體系的建立理順了無線通信縱向體系的教學(xué)內(nèi)容。本科生無線通信課程以基礎(chǔ)內(nèi)容為主，碩士生課程是本科生課程內(nèi)容的延伸，博士生課程以專題為主，涉及當(dāng)前無線通信的熱點(diǎn)與前沿問題。教學(xué)內(nèi)容在各層次間具有良好的繼承性，注重主要內(nèi)容的把握，規(guī)范了教學(xué)內(nèi)容。無線通信屬于這一體系中的本科課程，既是基礎(chǔ)課程，也是核心課程。
2.2課程教學(xué)強(qiáng)化理論與實(shí)踐相結(jié)合
基于無線通信課程特點(diǎn)，課程教學(xué)中十分注重理論知識(shí)與實(shí)際問題的結(jié)合。在課程建設(shè)中提倡內(nèi)容與能力并重，課堂授課與課程實(shí)驗(yàn)并重的原則。一是在課堂教學(xué)中，知識(shí)點(diǎn)的講授與實(shí)際問題相結(jié)合，使學(xué)生更直觀的理解相關(guān)概念并掌握技能。例如在自由空間傳播模型的講授中，討論室內(nèi)小型無線網(wǎng)絡(luò)的建立問題；在地面反射模型的講授中，討論岸邊基站與海面船只的通信問題；在路徑損耗和陰影衰落的混合模型中，討論無線通信系統(tǒng)的鏈路設(shè)計(jì)問題，并引申到軍用野外無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題，接收機(jī)靈敏度等問題；在小尺度衰落類型中，加入課堂仿真系列實(shí)驗(yàn)，結(jié)合平時(shí)我們使用手機(jī)中的傳輸問題加以講解；在無線通信中的典型數(shù)字調(diào)制中，列舉并對(duì)比目前典型的軍用民用無線通信的調(diào)制方式；在直接序列擴(kuò)頻中，討論CDMA系統(tǒng)的傳輸問題；在跳頻擴(kuò)頻中，討論美軍與我軍的軍用電臺(tái)實(shí)例；在無線通信中的組網(wǎng)技術(shù)中，諸如多址接入，多信道共用，阻塞率，區(qū)域覆蓋，頻率復(fù)用，小區(qū)制中的干擾，擴(kuò)大系統(tǒng)容量等問題，均與移動(dòng)蜂窩網(wǎng)中的實(shí)際系統(tǒng)相結(jié)合。在課堂授課的過程中，這些理論與實(shí)際相結(jié)合的環(huán)節(jié)采用了多種教學(xué)形式來進(jìn)行。首先是案例教學(xué)，以實(shí)際系統(tǒng)為例來支撐知識(shí)點(diǎn)的講解，例如頻率復(fù)用等無線組網(wǎng)問題結(jié)合GSM網(wǎng)絡(luò)來講授教學(xué)效果就非常好，很容易激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣。其次是例題的形式，例如給定相關(guān)參數(shù)條件下設(shè)計(jì)一室內(nèi)無線局域網(wǎng)，討論諸如覆蓋區(qū)域，接收機(jī)功率要求，布局等相關(guān)的問題。還有是提出實(shí)際問題，例如在高速移動(dòng)的過程中，手機(jī)通話會(huì)突然出現(xiàn)“無聲”或信號(hào)中斷，會(huì)是什么原因呢？這一問題的解答就涉及了無線信道傳輸，無線組網(wǎng)等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)。最后是計(jì)算機(jī)仿真在課堂上的演示，例如通過MATLAB仿真結(jié)果，在虛擬儀器上驗(yàn)證小尺度衰落的特性。二是加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)。無線通信課程注重實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置，實(shí)驗(yàn)課程是與課堂教授同步進(jìn)行的，成績(jī)計(jì)入課程考核成績(jī)，占15%。近年來投入資金進(jìn)行了無線通信課程實(shí)驗(yàn)的建設(shè)。購(gòu)買了LTE-YD-02B型移動(dòng)通信綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在本科開設(shè)MSK/GMSK調(diào)制解調(diào)，CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，GSM無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M手機(jī)的功能等實(shí)驗(yàn)。在這些與實(shí)際系統(tǒng)緊密結(jié)合的教學(xué)過程中，學(xué)生表現(xiàn)出了濃厚的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的求知欲，深化了學(xué)員對(duì)基礎(chǔ)理論的理解，取得了較好的教學(xué)效果。
2.3采用多樣化的教學(xué)手段提高教學(xué)效果
無線通信課程采用了多種教學(xué)手段，以期達(dá)到更好的教學(xué)效果。主要有：一是教學(xué)中堅(jiān)持采用多媒體教學(xué)手段。為提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)理解程度，我們精心制作了一套多媒體電子課件。該課件中有大量的圖形與動(dòng)畫，將一些不易理解的內(nèi)容用生動(dòng)形象的形式表現(xiàn)出來，使學(xué)員易于理解。電子多媒體課件有機(jī)地結(jié)合了教材、補(bǔ)充基礎(chǔ)知識(shí)、練習(xí)等內(nèi)容，突出了重點(diǎn)，既方便老師深入淺出的講授，又利于學(xué)員課下復(fù)習(xí)，效果好。二是采用MATLAB軟件完成了多個(gè)仿真系統(tǒng)演示。尤其是課程第二章無線信道的特性，課程內(nèi)容理論性強(qiáng)，內(nèi)容較抽象，學(xué)員學(xué)習(xí)中有畏難情緒。因此，我們就其中的無線信道沖激響應(yīng)，多徑衰落，平坦衰落，頻率選擇性衰落等知識(shí)點(diǎn)增加了MATLAB仿真演示，通過實(shí)時(shí)修改參數(shù)，在虛擬儀器上觀察輸出，在課堂上與學(xué)員一起互動(dòng)討論問題，加深理解。三是播放實(shí)驗(yàn)錄像。實(shí)際系統(tǒng)調(diào)試中，在實(shí)驗(yàn)儀器中可以清晰地觀察到一些無線通信信道的特性，我們將這些錄像在課堂上播放，具有良好的教學(xué)效果。四是加強(qiáng)信息化平臺(tái)建設(shè)，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)施。無線通信課程建設(shè)了完善的課程網(wǎng)站，以促進(jìn)教員與學(xué)生之間的交流。課程網(wǎng)站內(nèi)容豐富，學(xué)員可以從中得到課程信息，課件，電子教案，電子教材以及其他相關(guān)的信息，同時(shí)網(wǎng)站是很好的交流平臺(tái)，教員的作業(yè)，討論問題，與學(xué)員的交流均可以在此完成。
2.4注重教員隊(duì)伍的建設(shè)
經(jīng)過多年的建設(shè)，無線通信課程形成了“學(xué)科帶頭人＋創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”的師資隊(duì)伍體系，呈現(xiàn)出突出的工程優(yōu)勢(shì)、學(xué)術(shù)優(yōu)勢(shì)和年齡優(yōu)勢(shì)。課程團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有教師六人，其中教授二人，副教授四人，具有博士學(xué)位的五人，已形成一支結(jié)構(gòu)合理、以老帶新，中青年骨干挑大梁的教員隊(duì)伍。在強(qiáng)調(diào)學(xué)術(shù)隊(duì)伍的科研水平的同時(shí)，無線通信課程團(tuán)隊(duì)突出強(qiáng)調(diào)教學(xué)水平的提高，突出了知識(shí)創(chuàng)新和知識(shí)傳授在師資隊(duì)伍上的融合。在工作中充分發(fā)揮有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)術(shù)成果的老同志的傳、幫、帶作用，注重發(fā)揮中青年教員的作用。對(duì)師資隊(duì)伍進(jìn)行嚴(yán)格的教學(xué)崗位培訓(xùn)，做到跟課一學(xué)期，嚴(yán)格試講之后才能上崗。同時(shí)通過進(jìn)一步改革、完善人才激勵(lì)機(jī)制，建立合理的人才流動(dòng)和競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，激發(fā)教員的工作熱情。課程團(tuán)隊(duì)特別注重對(duì)后備師資力量的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)與引進(jìn)相結(jié)合，以事業(yè)凝聚人才，努力營(yíng)造良好的成才環(huán)境。近年選派三位優(yōu)秀中青年教學(xué)科研骨干赴國(guó)外知名大學(xué)訪問學(xué)者，多人次參加國(guó)際國(guó)內(nèi)重大學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，到國(guó)內(nèi)外名牌大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)做訪問學(xué)者或作課題研究，促進(jìn)優(yōu)秀人才脫穎而出。
三、結(jié)束語(yǔ)
無線通信課程教學(xué)改革經(jīng)過了幾個(gè)教學(xué)全過程得到了檢驗(yàn)，得到了專家和同學(xué)們的肯定，取得了很好的教學(xué)效果。課程教學(xué)建設(shè)是一個(gè)涉及多方面內(nèi)容的系統(tǒng)工程，不是一蹴而就的，而是一個(gè)長(zhǎng)期積累不斷改進(jìn)的過程。在課程改革深化的時(shí)期，我們不可輕言放棄原有的教學(xué)成果，既要學(xué)習(xí)別人的，更重要的是發(fā)展自己的，在發(fā)展中走好每一步，才能有效地提高并得到很好的發(fā)展。
作者：張 煒 王世練 朱江 單位：國(guó)防科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院
