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通信原理混合式实验教学改革探索

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蔡文静杨蕾宋晓炜陈旭常怡萍

摘?要结合通信原理慕课在线课堂建设，搭配虚拟仿真体验，实现线上线下混合式学习，给学生充足的时间和空间锻炼实践能力、发挥创新能力。通过采用混合式实验教学方式，革新了现有的实验教学模式，有效提升了教学质量。

关键词通信原理;混合式实验教学;虚拟仿真实验;慕课;实验室

：G642.423??：B

：1671-489X（2020）11-0112-02

1引言

随着5G时代的到来，通信原理课程的教学对社会进步的重要性越来越明显。通信原理课程作为电子信息工程、通信工程专业的核心课程，是沟通基础课程（如信号与系统、数字信号处理等）与专业课程（如移动通信、光纤通信、计算机通信等）的桥梁[1]。实验课程属于实践教学活动，是对理论知识的验证，以锻炼学生动手能力和形成正确思维方式为目的而开展的，是实现实践型人才培养的重要途径。通过对目前通信原理实验教学方式进行调研，可发现其实验内容以验证性实验为主[2]，一般由教师在课堂上讲解实验原理及实验目的后，学生按实验步骤进行测试完成并记录实验数据，分析实验结论。这导致学生对实验内容理解不够深入，教学效果不理想。结合通信原理慕课的开展，进行线上线下混合式实验教学改革[3]，确立学生主体地位，增强学生的学习兴趣，使实验从验证性实验过渡到开发性、创造性实验，进一步提升对理论知识的掌握。

2混合式实验教学模式

鉴于传统实验教学方式单一，现有的混合式教学旨在结合软硬件资源以及线上线下资源，充分利用线上学习和面对面学习的优势，以提高学生的课堂活跃度为目标，协调信息技术与实验教学之间的关系[4]。传统实验教学方式是在实验指导书的指示下，按照实验步骤一步一步地进行，只能简单地观察实验的输入和输出对比，对实验仪器的操作体验较少。实验课程内容较枯燥，学生学习兴趣不高。采用混合式教学方式可以改进传统教学方式的缺点，完善现有的教学模式，借助网络架起师生之间对话的桥梁，促进学生主动性的发挥。

通信原理实验教学在信息化教学形式下利用慕课学习平台作为支撑、课堂实验作为基础、线上开放操作为拓展，进行教学改革探索，从而将学习资源、环境、方式等多种因素融合，增加实验课程的教学时长，拓宽实验知识的学习资源，将面授内容与信息化学习融合，给学生更多的选择，激发他们的创造性与学习积极性，从而使学生对实验内容有更深入的体验。

3混合式实验教学模式设计

本文以通信原理的常规实验为研究内容，分三步完成线上线下的混合式教学模式：

第一步，制作慕课课件，供学生提前学习;

第二步，结合硬件进行课堂实操;

第三步，开放线上软件仿真系统，供学生课后学习。

课前阶段?为改变传统实验教学以教师为主导的讲解方式，笔者将通信原理实验的相关知识点做成短视频形式动态讲解，并将实验操作的具体流程也在视频中进行演示，这样也能节省教师的课堂时间，使学生的实践时间更多。笔者在慕课堂网络通信原理网络课堂上添加了实验教学部分，首先对实验用到的实验设备RZ9681型现代通信技术平台的功能和外观进行详细介绍;其次，在每个实验的开端对实验原理进行讲解，使学生能回顾课堂上学到的知识点。通过要求学生提前观看实验操作视频，如图1所示，使学生了解实验的操作规程，不至于进入实验室后茫然不知所措。

课中阶段?由于学生课前已学习过相关的实验操作，这样在进入实验教室之前，就已对实验原理及实验过程有一定的了解，可根据慕课讲解进行实际操作，能缩短基础实验的实验时间，留出足够的时间做开发型和创新型实验。

在实验过程中，学生应严格按照实验操作步骤进行实验，对实验中出现的数据认真观察并做出准确分析。对实验中出现的不符合理论的数据或波形也要进行记录，分析原因后进行二次实验[5]。

课后阶段?由于课堂时间是有限的，学生在课堂上难以充分理解和认识课程内容，因此建设开放型仿真实验操作系统供学生课后学习巩固。通信原理实验需要大量的时间和精力去调试和分析，特别是在遇到复杂的综合性实验时，课堂上的时间对学生来说更是杯水车薪。这就需要有开放实验室，让学生有充分的自由时间巩固理论知识。开放实验室可以在网络上实现仿真实验操作，学生可以不受场地的限制，自由安排操作时间。在网络上进行仿真实验时，学生需要对实验原理进行回顾，然后跳转至实验操作界面，如图2所示。

学生可以根据需要对实验过程中每个节点的波形进行验证分析，实验结果相对于实际硬件操作来说，数据的误差更小，与学生根据理论分析得到的结果更相近。

虚拟仿真系统中模拟示波器的造型和功能与实际使用的示波器一致。在实验过程中，笔者发现学生虽然在很多实验中都用到示波器，但是对示波器的操作还是不够熟练，不能准确将示波器的波形调整到结果较为明显的位置。这样在虚拟仿真系统中也能对示波器的实操技