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第76章 教学内容与课程体系改革()(17)

总之,面对铺天盖地的《习题集》,还应持谨慎的态度,不要一味盲目跟风,才是培养人才和进行学科建设的科学做法。

参考文献

[1]王福星,熊兆飞,黄本雄畅通信原理.北京:清华大学出版社,2006.

[2]王秉钧,冯玉珉,田宝玉畅通信原理.北京:清华大学出版社,2006.

[3]樊昌信,曹丽娜畅通信原理.6版.北京:国防工业出版社,2006.

[4]王兴亮畅通信系统原理教程.西安:西安电子科技大学出版社,2007.

[5]曹志刚,钱亚生.现代通信原理.北京:清华大学出版社,1992.

[6]傅祖芸,信息论与编码:学习辅导及习题详解.北京:电子工业出版社,2004.

[7]张辉,曹丽娜,王勇畅通信原理辅导.修订版.西安:西安电子科技大学出版社,2003.

[8]王福昌畅通信原理:学习指导与题解.武汉:华中科技大学出版社,2002.

[9]杨鸿文,桑林畅通信原理习题集.北京:北京邮电大学出版社,2005.

[10]傅祖芸.信息论:基础理论与应用.北京:电子工业出版社,2001.

[11]PROAKIS J G.Digital Communications.3rd ed.McGraw-Hill,Inc.,1995.

[12]郑君里,杨为理,应启珩.信号与系统:上册.北京:高等教育出版社,1981.

“光波技术基础”课程教学与大学生能力的培养

裴丽,宁提纲,董小伟,曹继红,郑凯

(北京交通大学电子信息工程学院,100044)

摘要:“光波技术基础”课程教学应立足于培养符合市场经济需要的具有创造才能和应变能力的“跨世纪通信人才”,达到学生素质的全面提高。本文从教学互动、实验环节、科研实践和考核指标几个方面对培养大学生能力进行了基本的思考和探索。

关键词:光波技术基础 课程改革 学生能力培养

一、“光波技术基础”课程的任务和教学目标

光纤通信自1993年美国提出“信息高速公路”以来,在全世界得到广泛的应用。它的发展极为迅速,新的理论和技术不断产生。

“光波技术基础”课程是在现代通信与信息领域从事研究开发工作所必备的专业教育课程。课程的目的是使学生通过学习该课程,了解通信光电子器件的基本原理和工作特性,掌握光在介质波导及光纤中传输的基本原理、传输特性和分析方法,并具有灵活应用所学知识分析问题和解决问题的能力,从而为将来深入进行光纤领域的有关理论和实验研究及从事光纤通信等方面的工程或研究开发工作打下扎实的基础。

二、教学互动,提高学生参与能力

要推进以培养学生创新精神和实践能力为重点的素质教育,必须以学科教学为载体和主渠道。在实际教学过程中,教师必须找准学科教学与创新教学的结合点和切入点,激发学生的求知欲,着重培养学生观察、动手操作、现象分析、实验设计、实验改进、采集制作标本、制作课件、开展社会调查等实践活动的能力,侧重于具有多样性、可变性和多种可能性的内容,给学生以充分的选择、想象和创造的空间,让学生大胆探索,激发学生创新兴趣,培养他们的创新思维能力。为此,一定要转变教育观念与教育思想,实现3个转变:由以教师为中心变为以学生为主体、教师起主导的转变;由教师单向注入式教学向师生互动式教学的转变;由仅适应黑板授课向适应现代教育手段的教学方法转变。强调理论与实践的有机结合,旨在培养学生分析问题、解决问题的能力和创新能力。

三、实验环节,提高学生动手能力

“光波技术基础”是通信工程专业本科生的必修课程。为了跟上该领域的技术发展步伐,“光波技术基础”课应该加强实验教学,让同学们在实验室里亲眼目睹光纤通信领域中的主要先进技术,做一些验证性、操作性、简单设计性和开发性实验,这样不但能够提高学生的动手能力和对实验设备、仪表的掌握能力,还能够使学生加深对理论知识的理解,有效促进和提高学生学习的积极性。为了使光纤通信实验教学取得更好的效果,应作如下考虑。

(一)理论教学与实验教学相辅相成

整理并不断更新实验内容,形成完整的系列,使之与新的教学内容和要求有更好的结合,使学生通过实验,牢固掌握教学所传授的理论知识。实验教学既能培养学生的动手能力,也是理论教学的一种补充。比如,对于光纤的3大光学特性:损耗、色散和非线性,学生课堂的理解停留在书面知识上,通过对应的相关实验,学生可以了解损耗引起光功率的降低,色散引起脉冲波形的畸变,非线性会产生新的频率信号等,这样学生在进一步学习高速光通信系统的时候,对系统关键技术的解决就有了深入的理解。并进一步激发了学生了解光放大器、色散补偿器等光器件的学习兴趣。

(二)保持实验设备的先进性

实验设备的使用要和光纤新技术的发展与时俱进,先进的设备可能过几年会变成落后的设备。因此,光纤通信的设备需要随着光通信新技术的发展不断更新,以跟上新技术发展的要求。

(三)根据教学需要,开发实验项目

“光波技术基础”课程既是基础理论课程,又与实际工程结合紧密。应重视理论教学、实践教学、专题设计的有机结合,整理并更新部分实验,形成完整的系列,使之与新的教学内容与要求有更好的结合,从而加深学生对基本理论实质的理解。

帮助学生了解光纤、光缆和基本光通信器件,通过图片和实物向同学介绍光纤、光缆、法兰盘、光纤跳线、光功率计、光纤切割刀、光纤熔接机及光谱仪等。比如,用光功率计对单模光纤和多模光纤分别进行测试,利用公式,可算出单模光纤和多模光纤的损耗,再将单模光纤和多模光纤进行比较,得出直观的结果。这样既可节省经费,又可获得好的实验效果。

(四)开设一些综合性的实验

根据当前光纤通信方面较为热门的课题,作课程设计。在指导老师的帮助下,让学生独立查阅资料,自行设计实验内容和步骤,对于出现的问题学生自己进行分析、解决并总结。

这有利于学生综合运用所学知识。在学生查阅资料和设计实验方案的过程中,可把所学的知识综合应用,还可了解和掌握其他相关学科的知识。同时,有些实验有多种实现方案,学生可自由选择。

(五)增加课堂演示性实验

本课程内容涉及一些数学运算和公式推导,淡化理论的推导过程,使理论结果可视化,概念直观化,将是帮助学生理解教学内容的关键之一。课堂的演示性实验是指将教学内容中一些难以理解的要点或者抽象概念在课堂上演示,以帮助学生理解。

四、科研实践和教学内容相结合,提高学生创新能力

科研能力在学生阶段就应着手培养和锻炼。现代的大学科学研究、教育科学研究都比较规范,但让学生了解科研和参与科研的却不多。我们应给学生创造良好的氛围,让学生早期就能接触科研。

在教学过程中,教师起着主导作用。面临21世纪知识经济的挑战,必须改变教师自身知识结构的老化,将最新科学技术有机地移植到教学中,最有效的途径之一就是积极参与科学研究,通过科研能力的提高,改变自身知识结构的局限性,进而提高教学质量。

科研成果进入日常教学。将科研成果引进教材、课堂、实验项目及毕业论文(毕业设计)。课题组老师近年来承担了国家“863”、国家自然科学基金等多项省部级项目,取得了较为丰硕的科研成果。因此,将这些科研成果及时运用到课堂教学等环节可以提高学生的学习兴趣。

结合教学参加科研,可以获得大量的第一手资料,将这些宝贵的资料充实到教学中,丰富了教学内容,拓宽了知识面,也使教学富有真实感。参加科研,在不断更新知识结构、开阔自身视野、了解科技发展前沿动态的同时,推动了教学内容体系的现代化进程。通过查阅文献资料,参与多学科的学术交流等多种方式,突破了专业的束缚,在教学中也能做到加强近代、反映前沿、联系实际。

五、改革考核指标,注重学生综合能力

对于学生成绩的评定,实行综合考评模式,即总成绩由平时成绩和期末考试成绩组成。

评分的标准包括具体实验的实际操作、实验报告等。这样的考核方法有利于激励学生动手、动脑的积极性。

21世纪人才培养模式要求把培养学生研究能力和创新思维能力提到十分突出的位置。

教学改革不断深入,从重视知识的传授、智力的培养向重视能力、情感的培养转变;从以学习知识为主的“知识目标观”向以学习方法为主的“能力目标观”转变:从“培养知识型人才观”向“培养创新型人才观”转变。这将是随着时代发展对教学提出的新的要求。

系统仿真课程对电信类人才培养作用之探讨

沈 波,刘云

(北京交通大学电子信息学院,100044)

摘要:以通信专业的本科生教学为例,探讨了在工科院校的本科生专业课学习阶段开设系统仿真课程的目的、意义及必要性。简要介绍了几所国外大学相关专业开展的系统仿真课程的情况。在此基础上,对系统仿真课程的设置和实施方式进行了初步探析,提出一般性理论和针对性教学相结合的仿真课程设置模式。

关键词:系统仿真 本科教育 建模 逻辑思维

工科院校本科生教育的目标主要是培养工程技术型人才,当然也不排除对科学研究型人才的培养。特别是在我国,随着经济的发展,在社会生产活动中,科技含量和技术密集程度明显提高,技术进步速度明显加快,对高层次的技术型人才的需求更加迫切。这就要求从高等院校走出来的学生,不但具有一定的理论知识基础,而且要有分析和解决实际问题的能力,要有创造性思维的习惯。显然,单靠书本知识的教育,是难以培养出符合这种需求的人才的,必须加强实践环节的训练。对于工科院校来说,科学实验和生产实践是提高学生动手能力的有力手段,但受到条件和时间等多种因素的制约,学生的实践活动只能在一定限度内进行。随着计算机技术的发展,通过软件和编程的方式进行系统仿真,为打破上述限制提供了可能。通过系统仿真的方式,不但可以在一定程度上模拟实际系统的运行过程,而且可以构建在现实中难以接触的大规模系统,弥补实践活动的不足。然而,目前在本科生教育过程中,课程的设置还没有使系统仿真发挥出应有的作用。为此本文从开设系统仿真课程的目的、意义及课程设置模式等方面,对这一问题进行了初步探讨。

一、系统仿真课程的目的和意义

系统仿真,顾名思义就是通过仿真的方法实现对真实系统的模拟,这里主要是指通过计算机程序实现的模拟。实现系统仿真的方法包括3种主要的途径:通过已有的仿真平台进行;对仿真平台不能满足的问题,在仿真平台上进行二次开发,实现仿真;直接对实际问题进行抽象和建模,并通过编程实现仿真。不论是哪一种途径,要建立仿真环境,实现仿真过程,都要经过对现实问题的抽象和建模的过程,提炼问题的主要矛盾,并予以编程实现。这一过程能够锻炼仿真者多方面的能力,这同时也是开设系统仿真课程和进行系统仿真的目的和意义所在。归纳起来,有以下几个方面。

1.培养学生对问题的抽象能力

现实世界中的各种问题都是十分复杂的,涉及多方面的因素。这些因素可能是人们已经认识到的,也可能是还处于探索中的。显然,要对一个实际问题进行仿真研究,完全模拟实际系统的行为是不现实的,也是不可能的。这就需要抓住问题的主要矛盾,对系统进行抽象。在系统仿真课程中,可以以实现仿真为目标,有意培养学生的这种抽象能力,并通过仿真的实现,对抽象思维的结果进行检验,增强学生抽象思考的兴趣,培养学生对问题进行抽象的能力。

例如,如果要对网络通信中的应用层协议的通信效率进行仿真研究,在不借助诸如ns2等网络仿真平台的条件下,最直接的仿真思路就是对网络OSI 的7层协议逐一进行实现,这显然是不可行的,也是不必要的。对于这一问题,只需要考虑应用层协议的信令开销与信息中控制部分的开销等主要因素,就可以实现对网络应用层协议通信效率的仿真。学生通过对诸如此类问题的实践,自然可以增强对问题的抽象能力。

2.培养学生的建模能力

在对问题进行抽象的基础上,实现仿真的另一个重要环节就是对问题进行建模。建模是通过数学语言或逻辑关系对问题的发展或各种因素间的关系进行描述的过程,也是培养创造性思维习惯的有效方法。通过对系统仿真课程中设定问题的建模训练,能够有效增强学生对工程实践问题的建模能力。

3.培养学生的逻辑思维能力

不论是使用仿真平台,还是对问题进行直接抽象和建模,实现对系统的计算机仿真都离不开编写程序。学生需要经历完整的逻辑思维过程,才能完成仿真任务。而这种编程过程与单纯的管理软件开发不同,它既要求学生自己规划程序的运行逻辑,也要求学生构建自己的仿真逻辑。通过仿真过程的建立与运行,学生可以自主控制和调整仿真系统的行为与方向,通过仿真结果对自己逻辑思考的过程进行检验。因此,系统仿真过程是培养学生逻辑思维能力的一种有效手段。

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