马海燕、杨莉、章文辉
（中国传媒大学信息工程学院实验中心）
摘要：本文分析了数字电视技术实验课程体系所存在的问题，根据实际情况，提出了一个网络实验平台＋硬件设备实验＋系统设计实验＋软件设计实验的建设方案。该方案可以有效解决现有实验课程体系中存在的一些问题，有助于进一步完善课程体系、提高实验效果，强化实验课在实践引导方面的作用。
关键词：数字电视技术、实验建设
数字电视技术是一门专业特色非常强的品牌专业课程，作为我校优质示范课程项目，其突出特点在于专业前沿理论与实践结合方面，实验的设计与实施直接影响到该课程的授课效果。因此，主讲教师在努力完善理论授课部分的同时，更应注重配套实验课程体系的建设。
一、数字电视技术实验课程现状
目前，数字电视技术课程已开设6个实验共12学时，实验内容取材于专业知识在数字电视广播系统中的典型应用。学生以小组为单位进行实验，在实验过程中，学生要动手连接设备搭建实验系统，并按指导书中的实验步骤操作设备、分析实验结果。比如，第一个实验是数字卫星电视接收系统，具体内容实际上就是大家平时所说的“架锅”。学生对该实验普遍表现出浓厚的兴趣，他们在动手操作的同时，会主动地在脑海中搜寻相关理论，并提出、分析自己的疑问，在答疑解惑的过程中逐渐建立起理论与实践的联系。目前的实验课在辅助理论教学方面起到了积极的作用，但从国家对培养高素质创新型专业人才的要求来看，整个实验课程体系还存在不足。
1.设备不足限制实验效果
主要实验设备有Ku波段卫星信号接收天线、QPSK卫星接收、TS信号发生器、MPEG-2编码器（算通）、TS接收卡、TS发送卡、MPEG-2复用器、QAM调制器、MPEG-2解码器（算通）、频谱分析仪。这些设备价格普遍较贵，整套下来至少五六万元，目前只有一套。为了让学生充分动手实践，我们分了小班（5—6人/组）。具体采取实验教师示教＋研究生小班辅导的形式，但这样做仍然存在很多问题。首先，示教与实验相隔较长时间，学生实验的积极性和对实验的熟悉程度均有不同程度的减弱；实验指导工作强度大、重复率高，研究生辅导质量随时间呈下降趋势。其次，实验涉及的设备很多，连线复杂，前面组的学生可能还会自己动手连线，但后面的学生因为主动性减弱，会跳过这一步骤，实验效果大打折扣。另外，频繁连接和开关机或者一些非正常操作容易影响实验设备的使用寿命。最后，在实验系统搭建起来后，学生根据实验指导书调整设备参数、观察和分析结果，在此过程中，即使每组只有5—6人，也只有个别同学操作面板，其他同学的实验积极性因设备条件受到抑制。
2.内容单薄限制实践创新能力提高
本实验课大纲要求为16学时，但目前只开设了12学时。实验内容主要围绕数字卫星电视接收实验和数字有线电视前端系统实验两大块进行设计，但几乎全是基于系统的验证性实验。这些实验能帮助学生较好地建立起理论与实际间的联系，但缺少培养学生实践创新能力的环节，也没有针对专业技术更深层次的实践环节。单薄的实验内容限制了实验课更高层次作用的发挥，已经成为进一步培养和挖掘学生实践能力的一大瓶颈。
二、实验课程体系的建设方案与思路
实际上，设备问题困扰着很多专业实验课，有些课程因为设备不足干脆放弃实验，所幸的是我们还有一套设备。目前要做的是如何更好地利用这套设备为课程服务，结合我们的设备和课程需要开发仿真实验平台是最好的解决办法，当然最理想的状态是能实现硬件的网络共享操作。根据本课程实验现状和目前对设备的了解情况来看，实现硬件共享相对比较困难，创建辅助性的网络实验平台相对比较实际，而且对整个实验课程体系都有较强的促进作用。
针对实验内容单薄的问题，必须重新规划实验项目。我们考虑在整合原有硬件设备实验的基础上，增加系统设计和软件设计两类实验的比例，覆盖应用设计、应用操作和底层实现三个方面。
结合当前实际情况，我们提出了网络实验平台＋硬件设备实验＋系统设计实验＋软件设计实验的建设方案。
1.网络实验平台
建设一个辅助实验的Web实验平台非常必要，学生可以在该平台上顺次完成以下工作：
（1）浏览并下载实验指导手册；
（2）实验操作步骤练习；
（3）完成与实验相关的选择题和思考题；
（4）提出实验准备过程中的疑问；
（5）实验后提交实验报告。
这个平台可以督促学生在实际实验之前加强实验准备工作，弥补因示教与实验时间不同步导致的实验质量和效率下降问题，通过交互动画模拟系统连接练习，减轻对设备的损耗，起到全面辅助实验教学的作用。另外，从开发难度和周期方面来考虑，该平台的建设具有较强的可行性。
该平台的具体功能如下：
（1）扩展学生了解和熟悉实验内容的渠道
实验讲解材料应基于文本、图片、音频和动画等各种形式，使学生更好地理解实验内容、原理和步骤。
（2）加强管理
学生和教师分别使用自己的账号登录平台。学生进入“实验预习”环节，提前熟悉实验内容和基本操作。其中“实验基本操作”部分利用交互动画模拟本次实验系统连接，学生操作连接直至连接正确才能通过预习，系统对学生的预习情况给予评分并反馈给教师。实验结束后，学生需要在该系统内逐步填写并提交实验报告。
（3）促进思考和交流
提问环节督促学生在实验前后独立思考与实验相关的问题，有助于增强学生主动性、提高专业兴趣，并提供一个学生与实验教师交流的平台。
后期还可以考虑在该平台内实现预约实验、硬件仿真、软件实验仿真环境、硬件共享操作等扩展功能，当然这需要更多的技术支持和更长的开发周期。
2.硬件设备实验
此类实验属于应用操作层，现有6个实验全部为硬件设备实验，共占12个实验学时：
（1）数字卫星电视接收和TS流分析（2学时）
（2）数字有线电视编码系统（2学时）
（3）数字有线电视复用系统（2学时）
（4）数字有线电视调制系统（2学时）
（5）数字有线电视前端系统（2学时）
（6）校园有线电视前端系统（2学时）
目前的实际情况是硬件设备实验条件不足，在人力、财力、时间方面投入大但实验成效少。另外，实际上围绕硬件设备的可拓展实验空间小，致使目前的实验内容过于简单，实验课时不饱满。因此，不论是从充实实验内容的角度，还是从优化实验课程体系的角度来看，都应该减少目前验证性实验的学时数。我们认为，可以将原来的6个验证实验进行整合，保留并完善以下2个具有代表性的实验项目：
（1）数字卫星电视接收和TS流分析（2学时）
（2）数字有线电视前端系统（3学时）
整合后的第一个实验侧重于接收端系统，第二个实验侧重于前端系统。实验内容基本上起到串联数字电视技术这门课程的作用，可以使学生对DVB-S和DVB-C这两个数字电视传输体系有更全面、更感性的认识。另外，第二个实验实际上融合了之前的（2）—（5）这4个实验，内容跨度大、知识点多，所以将该实验设为3学时。这两个实验分别安排1个学时用于示教。
3.系统设计实验
此类实验属于应用设计层。实验指导书中已明确给出前面实验所用的系统连接，学生只需按照既定的实验图连接系统即可。大部分学生对为什么这样连接缺乏思考，但这种思考恰恰是工程类课程更需要的东西。
知识点本身是零碎、枯燥的，单纯的思考缺乏动力，这也是学生在理论课程学习方面提不起兴趣的主要原因。如果能提供特定的应用环境，可以使学生在应用需求下自主思考，更好地掌握和应用专业知识。
因此，我们考虑增加2个系统设计实验，模拟提出系统方案的全过程，构建理论和实际的结合点，提供一个让学生独立思考、探索知识的环境。学生分工协作，推选负责人主管整个实验项目，开会共同讨论系统需求和设计注意事项，分头查找资料进行调研，分别提出自己的设计方案，各小组整合方案，提交系统设计方案（具体到设备厂商型号接口），最后负责人讲解方案。从数字电视实际应用和占用时间方面综合考量，暂提供以下几个系统设计实验以供选择：
（1）校园有线电视前端＋校园有线电视网双向改造
（2）数字视频技术实验室的网络化改造
（3）实验室网络视频直播系统分析与设计
（4）实验室网络监控系统分析与设计
这类实验的灵活度较大，可控性较差。在设计实验指导书时，除了要考查具体的技术因素外，还应该把这些因素也考虑在内。
4.软件设计实验
前两类实验主要还是停留在技术应用层面，软件设计类实验则定位于下层，有助于学生深入理解原理的实现细节，而且不受设备限制，是本实验课程需要加强的部分。目前本科生考研比例越来越高，良好的软件开发技能也是继续深造的必备素质。本课程应该在这方面为学生奠定良好的专业技能基础。数字电视技术的发展方向很多，软件设计类实验的选题还是应该立足于本课程专业知识，适当考虑与其他专业技术的结合。出于这种考虑，我们下一步着手开发从内容到操作性都较好的软件设计实验项目。以下提出一些备选题目，可选做其中的2—3个：
（1）调试MPEG-2编码器代码
（2）TS流分析软件的设计
（3）TS流信号发生器
（4）TS复用软件设计
（5）基于以太网的TS流传输
（6）针对已有提供IP功能的设备，设计实现接收端软件
三、结束语
以上，我们根据中国传媒大学数字电视技术实验课程体系的现状和需求，提出了一套切实可行的建设方案。该方案致力于合理配置实验资源、优化实验体系结构、强化实验管理，充分发挥实验课程在培养学生专业素养和创新实践能力方面的重要作用。尽管在我校实现整套建设方案的硬件条件目前还不够成熟，但该方案对指导我校的实验课程体系建设方向具有重要的实践意义。
