注重问题牵引提升研究生教育质量

高丽娟　蒋太杰

摘要：本文从提高研究生学习基础知识、开展理论分析、进行仿真研究、掌握前沿知识等角度出发，在教学内容与教学设计上充分考虑了学生的需求和深空通信的具体情况，从六个方面阐述了提高课堂教学效果的方法，并且引用不同的事例分析不同教学方法预期的教学效果，极大地提升了课堂教学水平。

关键词：深空通信；教学内容；教学设计；教学方法

中图分类号：G726 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0160-02

在《空间通信系统》课程中设置了深空通信技术专题，而研究生教育以理论学习、能力提高为目标。为了更好地提升学生分析问题解决问题的能力，课程充分结合了STK仿真软件，将理论分析、仿真研究相结合，启发学生学会利用一定的分析工具进行研究与分析的能力。在深空通信的授课过程中注重以问题为牵引，以提升学生思考与创新能力为目的，产生了很多好的做法用以提高课堂教学水平，在此对深空通信教过程中的做法进行总结，供大家共同探讨，以期能够在提高教学方法上有新的发现和思考。

一、合理设计，提高授课水平

提高研究生教育质量首先要提高课堂授课水平，这需要从多个方面入手，合理的教学设计、更富的教学内容、多样的教学手段等。在深空通信的教学设计上，突出了一条主线和两个角度。教学内容紧贴教学设计，成系统成体系的介绍相关知识，如图1所示。

（一）一条主线

一条主线“是什么→为什么→怎么办”贯穿了课堂讲授的全过程。在教学内容上对应了“深空通信系统的组成与作用→深空通信的特点与问题→深空通信问题解决的措施与技术”，分别阐述了深空通信系统是什么，为什么研究深空通信，怎么解决深空通信面临的问题。

（二）两个角度

教学设计的角度一是问题的角度“问题引出→问题分析→问题解决”。教学内容上分别对应了这三个方面，通过讲述深空通信的系统组成和作用引出对深空通信内容的学习；分析深空通信的特点，针对特点分析面临的问题，开展对问题的分析；进而讲述解决问题的措施和技术，从而解决深空通信面临的问题。

教学设计的角度二是知识的角度“基础知识→理论知识→前沿知识”。教学内容上也充分体现了这三个方面，“组成”、“作用”和“特点”介绍了深空通信的基础知识，为后续学习奠定基础；“问题”和“措施”中针对不同的问题结合理论知识进行问题的解决，涉及到了相关理论知识的学习，将理论与应用结合起来；“技术”主要介绍解决不同问题的前沿技术，将目前通信领域发展的前沿技术结合到深空通信问题的解决上来，突显了技术为解决问题服务。

二、问题牵引，提升教学质量

为了提高研究生教育质量，在课堂授课的过程中，注重问题牵引，提升研究生的能力，引导研究生学会分析问题、解决问题，学习使用仿真工具来处理问题，从而不断提升研究生教育质量。

（一）数据比较增强问题的理解

由于探测器与地球之间的距离遥远，导致了深空通信面临很多严重的问题，比如路径损失增加、传输时延巨大等。在授课过程中加入了更具有说服性的数据比较从而增强对问题的理解。如路径损失严重的问题将深空通信与地球静止轨道卫星通信的损失进行对比，土星相比GEO卫星的附加路径损失达到93.271dB。

（二）仿真增强解决问题的能力

对于研究生学员课堂教学重在提高学生认识问题、解决问题的能力，课堂中采用STK仿真软件增强学生创新的能力。如利用STK建立月球探测的仿真场景，进而分析探测器与地面站的可通信时间。引导学生进一步利用仿真分析在我国应该如何设置地面站的布局，从而保证在探测器飞向月球过程中能够最大限度地保持与探测器的可通信时间？

（三）分析比较牵引问题的解决

解决深空通信面临的问题是教学中的重点，引导学生通过问题的思考利用所学理论知识一步步解决问题的能力。

如减小功率浪费的一个有效方法是提高信号频率。以冥王星探测为例，将频率从X频段提到高Ka频段，波束宽度减小到0.131°，到达地球的波束半径为0.8613×107km，所以地球所能截获的比例提高到54.91×10-8，相比较X频段接收的信号提高了约18倍，功率浪费的情况得到一定的改善，如表1所示。

三、手段丰富，改善教学效果

教师在教学过程中为了提高课程的知识性、趣味性、科学性、创新性，教学手段丰富，引入了大量的图片、实例、视频等做法。采用多种不同的教学方法，提高课堂授课质量，改善课堂教学效果，如图1所示。

以载人航天和月球探测等热点事例激发学习的兴趣，通过“伽利略”号深空探测器的特殊案例使学生能够更加深刻地认识到深空通信在整个任务中的重要性，引入了激光通信、天线组阵、行星际网络和量子通信等前沿技术的学习，提高了课程的理论深度，扩大了学生的知识面，增强学生对前沿技术的认识和理解。

四、结束语

研究生教育与本科教育和任职教育不同，在进行知识讲授的同时，需要提高学生分析问题、解决问题的能力，引导学生学习使用理论知识进行分析的能力，并且学会使用一定的分析工具开展研究分析的能力，进而为后续科学研究和学术研究奠定基础。

参考文献：

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