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《通信原理》云端实验助力“基于问题的学习”

2020-05-07

  受新冠肺炎疫情影响,本学期《通信原理》课程采用线上教学方式开展教学活动。为了更好适应在线教学模式,《通信原理》课程组进行了大量的教学研讨,对教学资源进行针对性开发,教学方式采用录播和直播相结合,建设了完备丰富的教学资源包,形成了完整的在线教学方案。

  课程组继续深化“基于问题的学习(PBL)”的教学设计,开展理论与实践一体化教学,积极开展通信原理在线实验教学。经过多方调研试用和与相关单位协调洽谈,最终选定武汉凌特的实验工坊在线教学平台作为课程实验在线教学平台。课题组教师与对接单位密切合作,认证了实验引导老师权限,培训了实验平台的系统构成和操作方法,设置了与我校通信原理课程教学大纲相匹配的实验教学课程内容,开通了学生在线实验平台使用账户,搭建了课程实验的在线教学环境。将本学期电子信息工程和物联网工程17级学生,共计5个班,128人全部纳入在线实验教学中。

  学生通过远程方式,使用预设的实验账户登陆在线实验平台,进入我校通信原理实验引导教师预先开设的实验课程,开展实验。

图1 通信原理实验课程

  学生登陆实验平台后,可进行PCM编译码实验,时分复用和解复用实验,AMI码型变换实验,HDB3码变换实验,ASK、FSK、BPSK、DBPSK调制解调实验等实验内容。完全覆盖我校通信原理教学大纲设置的8学时课程实验内容。

  在实验过程中,学生可以查看预先设置的实验引导书,了解实验目的、实验器材、实验原理和实验步骤等基本信息。

图2 通信原理在线实验的实验引导书

  在实验具体操作过程中,可以调用具体的实验模块,并根据实验要求进行连线,实现特定的功能。本次选用的实验工坊在线实验平台完全模拟了实际通信原理实验所用实验箱的电路模块,可以让学生对实验设备有直观的认识。并且在各个信号输入输出端点可以通过鼠标点击操作进行信号频率或幅度的调整,或者进行电路连线,方便学生对信号进行设置和查看。最后再通过示波器界面给出对应的信号结果。很好地模拟和再现了实际实验场景,对学生深入理解实验原理、提高实验操作技能具有良好的效果。

图3 PCM实验设备模块及连线图

图4 示波器查看输出波形

图5 时分复用实验模块及连线图

  通过实验,学生普遍反映通信原理在线实验资料充足、操作简便,对实际实验设备的仿真度非常高,对实验效果很满意。有学生表示,这是第一次进行线上实验,进行实验时难免会有些不适,好在老师给大家很好的讲述整个实验过程,所以做起来也不是十分困难。通过这次通信原理实验,学到了不少实用的通信常识,加深了对通信系统的理解,加强了动手能力,与理论课完成了很好的互补。在实验过程中,收获了思考问题和解决问题的各种角度以及方法,提高了在实践中研究问题,分析问题和解决问题的能力,这与做其他实验是通用的,让我受益匪浅,对以后的学习更加有信心。

  从本次通信原理在线实验实施情况可以看到,学生的反馈充分体现了课程组PBL教学设计的实施效果。随着新技术和工程教育理念的不断发展,工科类专业实验课的教学模式需要与时俱进的探索。在教学方式上可以更多地采用线上虚拟实验与线下实际设备操作相结合的方式,在教学内容上需要更加强调基本原理与工程实际应用相结合,不断提升专业实验课的教学效果,培养学生分析和解决复杂工程问题的能力。

  (供稿/图片:通信学院《通信原理》课程组 编辑:田驰正 审核:王学文)

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