通信類綜合性實驗構思與實現

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提高學生的創新實踐能力和綜合素質，實驗、實踐教學發揮著極其重要的作用，高校各專業在實驗教學內容上均增加了綜合性、設計性實驗，且綜合性、設計性實驗在整個實驗教學體系中所占比例呈上升趨勢［1－8］。綜合性實驗是構成創新教育體系和實驗教學內容的重要元素。通過綜合性實驗課程的教學與引導，使學生在夯實基礎理論、基本技能的同時，培養敏銳的觀察能力、嚴謹的科學思維能力、系統的綜合分析能力、高度的準確判斷能力以及敢于創新、善于創新的勇氣和能力。

1設計原則

綜合性實驗是在學生具有一定的專業基礎知識和基本實驗操作技能的基礎上，綜合運用某一課程或多門課程的知識對學生實驗技能和實驗方法進行綜合訓練的一種復合性、開放性實驗［9］。（1）綜合性。綜合性是實驗案例設計的首要原則。學生在完成實驗過程中必須將多門專業課甚至專業技術基礎課的基本理論、基本操作技能有機地結合在一起，促進學生對知識和技能的綜合應用。（2）實用性。案例要具有很強的實用價值。實驗案例的設計采用當前主流的、重要的通信系統開發技術，學生可以通過綜合性實驗內容，切實掌握實用技能，提高就業能力，并為今后的工作打下堅實的基礎。（3）趣味性。興趣是最好的老師。綜合性實驗案例對學生要具有挑戰性，而且必須是學生感興趣的，最好是他們身邊能夠接觸、感知的熱點話題，或有待解決的實際問題等，激發學生的實驗積極性和實驗興趣。學生可自主選擇實驗項目，變被動學習為主動學習。（4）可擴展性。綜合性實驗案例設計要具有可擴展性，可以根據學科建設、專業發展和學生培養的需要進行進一步擴展和優化。（5）體現“通信特色”，符合通信學科特點和專業培養要求。

2案例來源

在案例的設計和選擇上既要體現綜合性、創造性，能夠培養學生的創新意識和實踐能力，提高學生的綜合素質，同時也要考慮到實驗的課時安排和難度控制。因此，通信專業類綜合性實驗案例設計從以下4方面進行選材：（1）優質科研成果轉化。學院承擔大量的國家科研項目，可以將其中某些項目進行簡化、修改、重組，轉化成通信專業類綜合性實驗案例，從而將先進的科研成果打造為優質教學資源，實現基礎與前沿、經典與現代的結合。（2）各類電子設計大賽題目改造。全國及各省、校級電子設計大賽中有很多具有創新性、前瞻性、實用性的方案可以經過適當修改，作為通信專業類綜合性實驗案例。學生可以通過這樣的實驗案例了解各級大賽的要求和特點，教師也可以在實驗教學過程中，選拔優秀學生參加各級大賽，從而提高學生在電子大賽中的能力和水平。（3）選擇各類電子制作期刊和報紙的有關科技論文的內容?？萍颊撐耐ǔＪ菍Ρ緦I內最新的前沿科技的介紹、論述和總結，可以選擇其中合適的內容進行改進，作為通信專業類綜合性實驗案例，使學生了解學科未來的發展方向和前沿技術。（4）對部分傳統（基礎）實驗內容改革、優化、重組。傳統（基礎）實驗多是單一內容的驗證性實驗，缺乏綜合性，可以充分利用現有的實驗平臺和實驗儀器，對實驗內容和方案進行改革、優化、重組，從而設計出符合當前教學要求的綜合性、設計性實驗。

3案例設計

3．1系統組成基于上文所述的設計原則，本教改項目設計了數據采集及數據傳輸系統作為通信專業類綜合性實驗的一個案例。系統組成如圖1所示。數據采集及數據傳輸實驗系統由數據采集模塊、數據處理及控制模塊、數據傳輸模塊、數據接收模塊4部分組成。不同模塊間選擇不同的組合可以實現不同的實驗項目及內容。數據采集模塊由多種傳感器或數據采集設備組成，可包括溫度、濕度、壓力、位移及測力稱重等傳感器或聲音、圖像等采集設備。數據處理模塊采用單片機、FPGA或DSP等來完成，對數據采集模塊進行控制，同時對采集到的數據進行分析和處理。數據傳輸模塊可采用外部總線（如串口、并口等）、紅外、藍牙、射頻、網絡等數據傳輸方式，將經過處理的數據傳輸給接收端。數據接收模塊主要實現人機交互等功能。

3．2系統分析由于通信專業類綜合性實驗要具有綜合性、實用性、趣味性、可擴展性、通信特色等要素和特點，要求在實施過程中將傳統的灌輸式教學變為以學生為主體的探索式教學，教師更多的是起到實驗實施過程的引導者和組織者作用。本實驗系統綜合運用了模擬電路、數字電路、信號與系統、數字圖像處理、通信原理、無線通信、電磁場等多門通信類、電子類課程，運用了單片機、FPGA、DSP等技術進行硬件系統構建，運用了C語言、匯編語言、硬件描述語言等程序設計語言進行軟件開發，如圖2所示。使學生可以綜合運用通信專業類的理論知識和專業技能。本系統采用的FPGA、DSP、藍牙、射頻、網絡等技術均是當前通信行業內主流的重要的技術和方法。利用本系統的資源，學生可以自主選擇并實現功能不同的圖像監控、可視門鈴、數字錄音筆、電動玩具等生活中常見的電子設備和電子產品，激發學生的實驗積極性和實驗興趣。本系統側重于點對點數據通信與傳輸，各個模塊不同的組合可實現不同的功能或產品，同時，本系統可以擴展為多種傳感器和多種數據采集設備之間的協同與交互，形成傳感器網絡和Adhoc網絡，實現組網通信，從而實現如目標定位、目標識別等更復雜的系統功能。

4結束語

我院通信專業類綜合性實驗還包括其他案例，比如無線環境監測系統、無線電遙控系統、單工無線呼叫系統等。在綜合性實驗運行過程中，4～5名學生組成一個團隊，自主選擇感興趣的實驗組合項目進行綜合實驗技能訓練。在實驗過程中，學生為主體，自主完成并管理實驗，教師僅作宏觀指導。評價實驗效果需要面向實驗實施過程，更注重學生在實驗過程中解決所遇設計困難或瓶頸時的處理態度、創新思維和團隊意識等。綜上所述，通信專業類綜合性實驗可以更好地提高學生的專業綜合素質，以及創新實踐、自主學習、團隊協作等方面的能力。