我校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)通信原理課程的探討

　　1.引言

　　物聯(lián)網(wǎng)即物物相連，是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴展。而物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為2010年國家教育部公布的新增的專業(yè)，旨在培養(yǎng)能夠系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)的相關理論、方法和技能，具備通信技術、網(wǎng)絡技術、傳感技術等信息領域寬廣的專業(yè)知識的高級工程技術人才[1]。

　　物聯(lián)網(wǎng)的體系結構主要分為三層：底層為感知層，主要由大量的感知設備組成，物聯(lián)網(wǎng)通過感知層便能延伸到萬物；中間層為網(wǎng)絡層，最關鍵核心的位置，其作用是“傳送”消息，為傳感層和應用層搭建了橋梁；最高層為應用層，作用是實現(xiàn)處理，用于對下層的數(shù)據(jù)進行融合處理，實現(xiàn)對物體的實時性控制和管理。

　　2.課程開設的必要性及課程安排

　　2.1課程開設

　　從物聯(lián)網(wǎng)的架構體系中可以看出，物聯(lián)網(wǎng)技術也是交叉于電子、通信、網(wǎng)絡、計算機學科的綜合技術。而物聯(lián)網(wǎng)工程作為新增專業(yè)，任何學校的專業(yè)課程體系都處在探索研究階段，然而把通信原理作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心課程是獲得一致肯定的。

　　通信原理課程作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的通信類核心課程，是為讓學生對信號產生、傳輸、調制和解調有基本的認識，能夠熟知整個通信系統(tǒng)的工作過程。一方面該課程理論性強，概念繁多，知識抽象，公式復雜，知識體系交叉于高數(shù)、電路等課程，難度大，課程枯燥，難以調動學生積極性。另一方面物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學生由于需要學習電子、網(wǎng)絡、計算機、通信相關課程，因此很難有足夠的學時學習通信相關的所有課程，對于大多數(shù)學生的要求也不能如通信工程專業(yè)學生一樣。因此如何把通信原理課程合理的講解，讓學生能夠深入淺出的明白通信理論是需要物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)老師不斷探討改進。

　　2.2課程建設

　　2.2.1理論課程

　　結合我校物聯(lián)網(wǎng)工程的教學計劃，通信原理的課時為：52理論學時+34實驗學時，該課程前期并未開設信號與系統(tǒng)課程。在通信原理課程前期，如何讓學生理解信號、理解通信系統(tǒng)成為了主要問題。針對學生這一特點，筆者主要將通信原理課程的學習分為四個階段：

　　一階段：讓學生認識信號，熟悉基本信號函數(shù)，了解通信系統(tǒng)的整個原理過程，知道學習重點所在。學時安排為8學時。

　　二階段：通過電路引入通信系統(tǒng)的數(shù)學模型，讓學生能夠理解信號在時域與頻域的不同特性，能看懂信號的波形與頻譜。學時安排在12學時。

　　三階段：前兩階段都是為了學生能夠入門通信系統(tǒng)，本階段是課程的核心所在，該階段的學習任務是調制系統(tǒng)、模擬數(shù)字信號轉換、信號在信道的傳輸特性以及信號的解調。安排學時在24學時。

　　四階段：這一階段主要是為學生介紹通信相關的技術，由于涉及的內容復雜，對大多數(shù)學生只要求了解，讓有興趣的學生可以深入研究，主要內容包括同步技術、復用和多址技術等。安排學時為8學時。

　　2.2.2實驗課程

　　在傳統(tǒng)的通信原理實驗中，常常是使用示波器，函數(shù)發(fā)生器，頻譜儀進行信號的波形及頻譜的觀察和分析，然而硬件設備也存在著不足，首先硬件設備費用高、使用壽命短，其次硬件設備局限性大，只能完成指定的實驗范圍；另外，由于實驗設備在使用過程容易受外界干擾，如電磁干擾、無線干擾等，常常致使信號容易發(fā)生失真，不易準確觀察等缺陷。因此，實驗課程不再使用傳統(tǒng)的示波器和頻譜儀進行實驗，而是采用MATLAB軟件進行實驗。

　　MATLAB是由美國Mathworks研發(fā)的軟件，主要用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)的可視化，主要由Simulink和MATLAB兩部分組成。MATLAB是當下使用最為廣泛的數(shù)學仿真軟件之一，而在通信原理中，可以利用MATLAB的函數(shù)庫、模塊庫功能，在可視化環(huán)境中觀察信號處理的過程，將抽象的波形變換、頻譜搬移在可視化環(huán)境表現(xiàn)出來，讓學生能真實理解通信過程，加強學生的學習熱情，提高教學質量。MATLAB能對所有的數(shù)字信號和模擬信號進行仿真。

　　實驗學時共34學時，采用MATLAB軟件進行實驗，編程語言采用c語言。由于學生具備c言語編程基礎，因此對軟件的使用可以很快掌握。具體的實驗課程安排見表1。

　　3.小結

　　通信原理作為物聯(lián)網(wǎng)工程的專業(yè)必修課，在教學過程中存在著學生基礎知識薄弱，教學難度大特點。因此，學校在安排課程時應結合學生的特點，因地制宜的安排學習內容，可適當降低理論難度，重點是讓學生理解通信系統(tǒng)的過程，對通信有整體認識。由于我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)依附于計算機學院下，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)偏向于軟件應用的特點，可在課程中結合MATLAB軟件，讓學生可以通過軟件仿真實驗去理解通信過程，并在學習過程引入合適的項目作為向導，讓學生知道通信技術在物聯(lián)網(wǎng)中的重要性，因此更好的激發(fā)學生的學習熱情。

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