数据通信原理教学改革初探

【摘要】结合实际教学中存在的问题，对数据通信原理课程的课堂和实验教学内容和讲授方式进行了探讨，提出了一些具体的教学改进方案。

【关键词】差错控制；性能指标；汉明码；数据通信网

1.引言

“数据通信原理”是高等院校电子信息类学科非常重要的专业课。如何在民办本科院校开设该课程成为了一个重要的课题。本文结合本校的具体情况从理论教学、实践教学方面对该教学方式进行了探索改革。

数据通信是计算机或终端之间的通信，也可以说是通信技术与计算机技术的结合产物。随着计算机技术的快速发展，数据通信技术也在日益更新。民办院校的学生基础较差，理解能力差，通过实际的教学发现，传统的教学模式效果不佳，学生在理解上有难度，导致对学习此专业课产生负面情绪。具体存在的问题如下。

首先从学生的角度出发，学生对于这门课的先修课程如“通信原理”和”计算机通信网”等掌握不好会直接导致这门的理解程度。

其次从教学上看，如果按传统的教学方式，教学效果不佳。传统的教学模式是指单纯从本门课的内容着手没有如先修课程结合、只是阐述一些概念和原理没有详细的技术原理说明，也就是与实验的理论出现了脱节、就目前衍生的新技术没有进行结合，也就是没有把所学内容结合到实际应用中。

2.教学模式分析

2.1 结合实际应用

数据通信的发展迅猛，在移动通信中从第一代模拟窝蜂移动通信系统产生至今，新技术不断涌现。我们经历了2G、3G时代，现在已经是4G时代了，而GSM技术已过时。这些都是学生身边的例子。那么就可以通过实际例子让学生了解具体通信专业的研究内容，知道所学的基础理论有什么用，让学生有目的性的来学习这门专业课。下面就结合实际应用的教学方式做具体介绍。

例如在讲解数据通信中的差错控制原理时，可以先列举出一些实际例子，如在网上汇款时除了要输入密码还需要输入一个动态码，或银行汇款时除了要写汇款金额外要写中文字样的总款额，这里的动态码和中文字样的款额都是多余的内容，那么这些多余的内容起到什么了作用？它可以保证用户的安全和确保信息的可靠性。在通信中的发送端我们要传递一些有用的信息，为了确保在接受端能正确接收这些信息，我们也需要增加一些多余的信息来保证有用信息的可靠。这些多余的信息在通信中称为监督码。这就引出了差错控制的概念。

那么究竟信息码后要加几位监督码才能保证接收端能收到正确的信息呢？这里以“打篮球”为例，收发双方约定好，用“1”表示球进了，用“0”表示球没进。当接受端接收到一个“1”时认为球进了，接受端接收到一个“0”时认为球没进。假设传输过程中出现了错码，发送端发送一个“0”时，接收端接收的是“1”，此时接收端是无法知道接收的信息是错的。

我们加一些监督码来观察一下是否可以发现错码，在原来“1”和“0”后分别多加一位监督码“1”和“0”，此时收发双方约定用“11”表示球进了，用“00”表示球没进。通常在传输过程中要么没有错码要么错一位码，假设传输过程中出现了错码，发送端发送“11”时，接收端接收的是“10”，此时接收端知道产生了错吗，但究竟发送的是“11”还是“00”呢，不知道。这时我们再多加一位监督码来验证一下可以得出结论，当没有监督码时检测不出错误，当加一位监督码时可以检测到错误但不能纠正错误，当加两位监督码时可以检测到错误并能纠正错误。这就引出了差错控制的原理。

我们发现监督码加的越多纠检错能力越强，那是不是越多越好的？从数据通信的性能指标出发，监督码越多传输效率越低，在回到网上汇款那个例子来看，如果动态码越多花费的时间也就越多，相当于在信道中传输的多余信息多，那么必然影响传输效率。那么究竟监督码加几位号呢？之后便可以给学生引入一些概念了，如汉明码、循环码和线性分组码。

这些例子形象具体便于学生理解，其中在每讲完一个知识点后提出新的问题让学生思考，在与学习探讨的过程中引出新的解决方案，导出方法和原理。运用学生身边例子可以深入浅出的加深学生对知识点的理解，对于复杂问题要引导学生自主思考，从简单现象入手总结一般性，以提高学生思维能力。

2.2 更新教学手段

教学手段改革是提高教学质量的重要方式。在教学手段上采用传统手段和现代多媒体技术相结合。传统教学手段是采用黑板和粉笔， 这用方式在“数据通信原理”的教学中有利有弊。由于这门课涉及的公式推导很多，如果单纯的在黑板上写公式这样既效率低，教学效果也不好。如果简单的把教学内容制成课件，这样内容的信息量虽然大，但学生在理解上有困难。因此不能片面强调单一教学手段。对于复杂公式、各种波形图、频谱图则使用多媒体，这样教学内容既生动又直观，对于难理解的地方在板书作出强调，这样的教学手段事半功倍，提高了教学效果。

3.实验教学改革

课堂教学改革是课程改革系统工程中的一个重要组成部分，其具体目标是实现学生学习方式的转变，即促使学生自主、合作、探索的学习方法。“数据通信原理”是一门理论与实践结合性较强的工具式课程。课堂上的内容是可以在学生操作的过程中，通过思索能够获得的。

理论结合实际应用是学好本门课的有效手段，这也就决定了实验课重要性。传统的实验教学方式是“模仿式”教学，即老师对所做实验进行原理分析，给学生做具体演示，然后学生进行模仿，当实验结果达到规定的数据要求时认为实验成功。这种传统教学方法的教学不佳，下面列举几种改革方法。

3.1 “创新法”实验教学模式

“创新法”是事先给学生做出一个实验，演示具体的波形，在此基础上提出一些改良方案，让学生“创新”。最后让学生演示所得结果，进行讨论。这种方法是把大部分时间交给学生，让学生通过所学知识进行拓展，加深对课程内容的理解，进而提到学习自主学习和创新能力。

3.2 “开放式”实验教学模式

在规定学时之外开放一周实验室，开放时间段是每天晚上19：00―21：00，事先对学生进行分组，每组3个人，每组发放一本实验指导书，老师给出10个实验题目，每组选择其中的三个题目去完成。为了提高学生的学习热情，相应的给出一些“优惠政策”，如具体完成时间自己掌握，可以天天来也可以不用天天来。对最先提出设计方案并能完成实验的前5组学生进行答辩，如实验结果达到要求的话，平时成绩满分。对实验完成质量高并有创新点的学生，期末卷面成绩上会给予加分。结合我院情况，往往实验课积极思考并能提前完成实验规定任务的学生期末的考试成绩也是名列前茅的。

3.3 利用Matlab仿真

Matlab是这门课的先修课程，学生对这个软件比较熟悉，所以可以利用Matlab让学生仿真对数据通信课程所涉及内容。进行仿真具有形式生动、形象直观、启发性强的优点。它既能增强学生更好的学习这门课，又能弥补实验场地、仪器设备和经费缺乏的不足。具体的方法是提前把要进行的实验任务布置给学生，让学生自行仿真，在实验课时检查学生的仿真结果。对此实验的基础上对学生提出新的问题和任务，培养学生的自主学习能力和创新精神。

4.结语

“数据通信原理”课程的教学改革需要一个长期的过程，理论与实践相结合，本文就教学和实验方面进行了探讨，主要分析了教学和实验中存在的问题提出了改革方法，通过自己的教学实践，提出了一些针对本校教学的具体方案，旨在培养学生的合作能力和团队意识，在竞争的气氛下，使学生能更有效、有意识地掌握所学知识，培养学生高效的意识和竞争意识。

参考文献

[1]张大均.教育心理学[M].北京：人民教育出版社，2004.

[2]毛京丽.数据通信原理[M].北京：北京邮电出版社，2011.

[3]邓小芳，田克纯.通信原理课程改革探索与实践[J].桂林电子科技大学学报，2007，27（4）：303-305.