楊克虎

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 機(jī)電與信息工程學(xué)院, 北京 100083)

虛實(shí)結(jié)合的分層次通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系探討

楊克虎

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 機(jī)電與信息工程學(xué)院, 北京 100083)

闡述了幾種常用虛擬仿真軟件在通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)缺點(diǎn),以e-Labsim虛擬仿真平臺(tái)和配套實(shí)驗(yàn)箱為核心構(gòu)建了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),提出了分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。采用虛實(shí)結(jié)合、課外課內(nèi)結(jié)合的方式,激發(fā)學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)的熱情,最大化利用課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí),以提高教學(xué)質(zhì)量。

通信原理； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)； 虛擬仿真

1 通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

(1) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源難以做到完全開放,學(xué)生無(wú)法在課外進(jìn)行充分的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí),在有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)內(nèi),既要熟悉儀器設(shè)備的操作,又要學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的原理及步驟并完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)效果不十分理想。此外,本科各專業(yè)培養(yǎng)方案的總學(xué)時(shí)數(shù)不斷壓縮已是大勢(shì)所趨,必然會(huì)影響每一門課的理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)數(shù),而為了提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的占比越來(lái)越高,嚴(yán)重壓縮了基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)數(shù)。為了保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的完整性,此類實(shí)驗(yàn)需要，也完全可以由學(xué)生在課外自行完成,但目前絕大部分實(shí)驗(yàn)室都難以做到全天候面向?qū)W生開放。

(2) 實(shí)體的實(shí)驗(yàn)設(shè)備難免會(huì)因?yàn)樵骷匣?、學(xué)生誤操作等因素而發(fā)生故障,影響正常的教學(xué)計(jì)劃；且實(shí)驗(yàn)設(shè)備升級(jí)和擴(kuò)展均不太方便,維護(hù)成本較高,特別是過(guò)質(zhì)保期以后,設(shè)備維修愈發(fā)困難,全部更新又需要大量的資金和較長(zhǎng)的建設(shè)周期。

(3) 目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核大多采用學(xué)生課后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的方式,存在大量的抄襲、篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等現(xiàn)象,且對(duì)于實(shí)驗(yàn)的過(guò)程無(wú)法進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)價(jià)。

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展和深入,教育信息化受到了國(guó)家的高度重視,《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》指出“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響,必須予以高度重視”,并把“加快教育信息化進(jìn)程”單獨(dú)作為一部分進(jìn)行了闡述[1]。在高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)及其信息化方面,教育部在2012年3月連續(xù)發(fā)布了《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》[2]《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃( 2011—2020) 》[3]2個(gè)文件,明確指出“要利用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù),整合資源,構(gòu)建先進(jìn)、高效、實(shí)用的高等教育信息基礎(chǔ)設(shè)施,開發(fā)整合各類優(yōu)質(zhì)教育教學(xué)資源”“要遴選和開發(fā) 1 500 套虛擬仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”,高等學(xué)校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作已成為高等教育信息化的重要組成部分[4-5]。

“通信原理”是我國(guó)高等學(xué)校電子信息類專業(yè)的核心課程,理論和公式推導(dǎo)較多,要求學(xué)生有很好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),同時(shí)所討論的對(duì)象又都具有十分明確的物理意義,依賴于具體的電路去實(shí)現(xiàn),是一門理論性和實(shí)踐性均很強(qiáng)的專業(yè)課程。傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)手段,往往不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性,達(dá)不到很好的教學(xué)效果。通信原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期以來(lái)也是以實(shí)驗(yàn)箱為中心,近年來(lái),許多高校都在通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面提出了諸多的改革措施[6-11],取得了一定的成效。針對(duì)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)信息工程本科專業(yè)的實(shí)際情況,提出了采用虛實(shí)結(jié)合的多層次通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。以通信原理實(shí)驗(yàn)箱為核心,結(jié)合配套的虛擬仿真軟件,構(gòu)建了一套覆蓋基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),對(duì)于提高通信原理課程的教學(xué)質(zhì)量、提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力有著重要的意義。

2 虛擬仿真技術(shù)與通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

目前,國(guó)內(nèi)高等院校通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍以實(shí)驗(yàn)箱為中心,同時(shí)在理論教學(xué)中引入商業(yè)仿真軟件,例如SystemView、Matlab、LabVIEW等,或開源仿真軟件,例如SciLab,對(duì)有關(guān)知識(shí)點(diǎn)或部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行講解和演示。

SystemView是美國(guó)Elanix公司推出的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真軟件。2005年,Elanix被美國(guó)安捷倫公司收購(gòu),SystemView隨后也改名為SystemVue。它可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)和各種多速率系統(tǒng),非常適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和方案論證。早在2000年,北京郵電大學(xué)就開始應(yīng)用SystemView輔助通信類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2006年，習(xí)近平總書記對(duì)“綠水青山就是金山銀山理念”進(jìn)行了精彩的論述：“在實(shí)踐中對(duì)綠水青山和金山銀山這‘兩座山’之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)經(jīng)過(guò)了三個(gè)階段：第一個(gè)階段是用綠水青山去換金山銀山，不考慮或者很少考慮環(huán)境的承載能力，一味索取資源。第二個(gè)階段是既要金山銀山，但是也要保住綠水青山，這時(shí)候經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源匱乏、環(huán)境惡化之間的矛盾開始凸顯出來(lái)，人們意識(shí)到環(huán)境是我們生存發(fā)展的根本，要留得青山在，才能有柴燒。第三個(gè)階段是認(rèn)識(shí)到綠水青山可以源源不斷地帶來(lái)金山銀山，綠水青山本身就是金山銀山，我們種的常青樹就是搖錢樹，生態(tài)優(yōu)勢(shì)變成經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，形成了渾然一體、和諧統(tǒng)一的關(guān)系，這一階段是一種更高的境界。”[2]

Matlab/Simulink是世界著名的3大科學(xué)計(jì)算軟件之一,它具有強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算、系統(tǒng)仿真和圖形化顯示等功能。借助于其內(nèi)部有關(guān)通信和信號(hào)處理的各種函數(shù)庫(kù)、模塊及圖形界面工具,可以將晦澀難懂的通信理論、通信過(guò)程、信號(hào)波形等通過(guò)可視化環(huán)境在屏幕上直接展示給學(xué)生,不僅可以起到輔助教學(xué)的功能,還可以激發(fā)學(xué)生的積極性,加深其對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解,提升教學(xué)效果。

LabVIEW是一款由美國(guó)國(guó)家儀器(NI)公司研制的采用圖形化編程語(yǔ)言的虛擬儀器軟件，它提供了很多外觀與傳統(tǒng)儀器(如示波器、萬(wàn)用表等)類似的控件，還提供了通信和信號(hào)處理有關(guān)的工具包,例如濾波器設(shè)計(jì)、調(diào)制、頻譜測(cè)量等,為L(zhǎng)abVIEW在通信類課程教學(xué)中的應(yīng)用提供了一些便利。

以上3種軟件都是商業(yè)軟件,雖然提供了強(qiáng)大的系統(tǒng)仿真功能,但是其高昂的售價(jià)往往難以大規(guī)模應(yīng)用于通信原理課程的教學(xué),同時(shí)也促使很多學(xué)生使用盜版軟件,對(duì)樹立學(xué)生的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)非常不利。且商業(yè)軟件很多核心代碼是商業(yè)機(jī)密,用戶只能使用,無(wú)法進(jìn)行二次開發(fā),不利于學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。自2008年開始,北京郵電大學(xué)著力于將SciLab開源軟件及其圖形化工具箱Scicos引入通信原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。SciLab是一款完全免費(fèi)和開源的軟件,其功能和編程語(yǔ)言均與Matlab類似,對(duì)于教學(xué)經(jīng)費(fèi)緊張的學(xué)校,SciLab完全可以替代Matlab用于相關(guān)課程的教學(xué)。

從軟件功能上來(lái)講,以上軟件完全能夠滿足通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求,而且學(xué)生一旦掌握,對(duì)后續(xù)的深入學(xué)習(xí)或從事創(chuàng)新活動(dòng)都會(huì)有很大的幫助,較適合于創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。然而,此類通用的仿真軟件往往難以得到實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠家的支持,使得軟件仿真的內(nèi)容與實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容相差甚遠(yuǎn),在實(shí)驗(yàn)課內(nèi)學(xué)生仍然要花費(fèi)大量時(shí)間去熟悉各種儀器設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)箱的操作步驟,壓縮了實(shí)際用于實(shí)驗(yàn)的時(shí)間,影響了實(shí)驗(yàn)的效果。

3 e-Labsim虛擬仿真平臺(tái)的主要特點(diǎn)

為解決目前通用類虛擬仿真軟件存在的問(wèn)題,武漢凌特公司推出了e-Labsim虛擬仿真產(chǎn)品,其獨(dú)有的“仿真引擎”技術(shù)可以完全模擬硬件設(shè)備的外觀及行為,配合該公司的通信原理實(shí)驗(yàn)箱,可以讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)從仿真環(huán)境到實(shí)際硬件環(huán)境的無(wú)縫切換。圖1為e-Labsim仿真平臺(tái)效果圖,可以看到仿真平臺(tái)中的各類儀器設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)?zāi)K的外觀均與實(shí)際的硬件設(shè)備高度一致。除此之外,實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的功能設(shè)置、接線方式、儀器儀表的操作等均與實(shí)際情況相同,學(xué)生完全可以在課外通過(guò)e-Labsim軟件來(lái)熟悉實(shí)際的硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境,學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的步驟,將有限的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)充分應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)本身,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。e-Labsim提供了完善的測(cè)試設(shè)備,如函數(shù)信號(hào)源、示波器、邏輯分析儀、頻譜分析儀等,甚至比實(shí)際的實(shí)驗(yàn)室儀器配置更勝一籌,學(xué)生能利用各種不同的設(shè)備對(duì)信號(hào)進(jìn)行全方位的觀測(cè)。

圖1 e-Labsim仿真平臺(tái)效果圖

e-Labsim采用先進(jìn)的CSDA架構(gòu),通過(guò)部署在用戶的服務(wù)器上,可以很好地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的完全開放,給學(xué)生搭建一個(gè)隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),徹底將實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源全天候向?qū)W生開放,提高其利用率。

在自主實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面,學(xué)生可以按照自己的思路利用e-Labsim進(jìn)行電路及系統(tǒng)的搭建,方便學(xué)生對(duì)自己的設(shè)計(jì)思路及要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行原型驗(yàn)證。同時(shí)軟件還內(nèi)置了完整的二次開發(fā)及創(chuàng)新設(shè)計(jì)模塊,學(xué)生設(shè)計(jì)的功能模塊完全可以替代軟件本身的模塊而融入到系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中去。此外,e-Labsim還內(nèi)置了與Matlab的接口模塊“Link for Matlab”,可以方便地和Matlab進(jìn)行接口調(diào)用,學(xué)生可以在Matlab環(huán)境中進(jìn)行開發(fā),然后由e-Labsim直接調(diào)用并進(jìn)行驗(yàn)證和觀測(cè),極大地?cái)U(kuò)展和豐富了e-Labsim的功能,有利于提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的興趣。

此外,e-Labsim還支持多個(gè)學(xué)生終端之間互聯(lián)進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)和觀察,就像聯(lián)機(jī)打游戲一樣,既可以增加學(xué)生的興趣、提升學(xué)生的合作意識(shí),又方便教師通過(guò)遠(yuǎn)程的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行一對(duì)一的考核和指導(dǎo)。另外,為了能加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐的管理和指導(dǎo),e-Labsim還配套了一套較為完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng),不僅能進(jìn)行常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生的管理,更支持學(xué)生將實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告上傳給教師進(jìn)行評(píng)閱,便于教師加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的考核。

4 通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

為了充分發(fā)揮信息化技術(shù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì),我校的通信原理實(shí)驗(yàn)室采用了虛實(shí)結(jié)合的建設(shè)思路,以武漢凌特公司生產(chǎn)的通信原理實(shí)驗(yàn)箱及配套的e-Labsim虛擬仿真軟件為核心,構(gòu)建了一套開放式的、多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

4.1 實(shí)驗(yàn)室總體架構(gòu)

實(shí)驗(yàn)室配套了10套LTE-TX-03A通信原理實(shí)驗(yàn)箱和10套LTE-GP-03A高頻電子線路實(shí)驗(yàn)箱,均采用了“通信積木”式的模塊化的架構(gòu),從通信系統(tǒng)的角度出發(fā),將各知識(shí)點(diǎn)分割成獨(dú)立的模塊。各模塊均有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)、信號(hào)輸入輸出接口和時(shí)鐘總線、通信總線接口。模塊在設(shè)計(jì)上采用了當(dāng)今通信設(shè)備中較為流行的“軟核硬架構(gòu)”的開放式設(shè)計(jì)方式,不僅可以讓學(xué)生對(duì)模塊功能進(jìn)行靈活配置,而且可以按照自己的構(gòu)思用這些標(biāo)準(zhǔn)的模塊“積木”搭建出自己想要的通信系統(tǒng),比如說(shuō)有線通信、無(wú)線通信、帶限傳輸、程控交換、移動(dòng)通信、光纖傳輸環(huán)網(wǎng)、PSTN網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)。此外,學(xué)生還可以通過(guò)對(duì)軟核的定制和開發(fā),在同類功能范圍內(nèi),按照自己的構(gòu)思對(duì)“積木”進(jìn)行重新定義,從而將學(xué)生自己的設(shè)計(jì)融入到整個(gè)通信系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證,提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

通過(guò)部署在實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器上的中央數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)、e-Labsim虛擬仿真平臺(tái)以及服務(wù)器應(yīng)用軟件,學(xué)生可以隨時(shí)隨地通過(guò)客戶端登錄服務(wù)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。目前該系統(tǒng)能夠滿足信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理、光纖通信、移動(dòng)通信等多門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教學(xué)管理系統(tǒng)分為管理員、教師和學(xué)生3種角色,管理員能對(duì)教師及學(xué)生賬號(hào)、密碼進(jìn)行分配和管理,能對(duì)學(xué)生的課程選擇進(jìn)行管理,能查看訪問(wèn)信息；同時(shí)系統(tǒng)還支持教師發(fā)布實(shí)驗(yàn)大綱、查看并批改學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,及進(jìn)行實(shí)驗(yàn)成績(jī)的錄入、查看、修改、導(dǎo)出、打印等功能,極大地提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的總體架構(gòu)如圖2所示。

4.2 多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

根據(jù)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的發(fā)展戰(zhàn)略,我國(guó)高校工科各專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上可以分為3個(gè)層次：基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)通信原理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化和分類,以提高實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)效率、提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情為目的,充分發(fā)揮e-Labsim虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì),提出了如下的分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

第一層次：基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。利用e-Labsim虛擬仿真軟件,突破了傳統(tǒng)以實(shí)驗(yàn)箱為中心的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間和空間上的限制,學(xué)生可以隨時(shí)隨地通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)登錄服務(wù)器完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。該層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要采用學(xué)生課外完成的形式,按照知識(shí)塊規(guī)定一定數(shù)量必做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。由于消除了實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的限制,學(xué)有余力的學(xué)生也可以完成所有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,以強(qiáng)化對(duì)基礎(chǔ)理論的感性和理性認(rèn)識(shí),為后續(xù)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的展開打下基礎(chǔ)。

第二層次：綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。此部分實(shí)驗(yàn)采用虛擬仿真與實(shí)驗(yàn)箱相結(jié)合的方式,學(xué)生在課外完成實(shí)驗(yàn)方案的制定、利用e-Labsim對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整,在實(shí)驗(yàn)課內(nèi)再利用實(shí)驗(yàn)箱對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行驗(yàn)證。充分激發(fā)學(xué)生課外學(xué)習(xí)的熱情,最大化利用有限的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),著重鍛煉學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

圖2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體架構(gòu)示意圖

第三層次：創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。學(xué)有余力的學(xué)生可以在課外完成一定數(shù)量的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。所提供的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要分為2類：一類利用e-Labsim的“Link for Matlab”模塊,通過(guò)在e-Labsim虛擬仿真平臺(tái)上調(diào)用Matlab引擎,實(shí)現(xiàn)對(duì)e-Labsim和實(shí)驗(yàn)箱的功能擴(kuò)展,以完成更加復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；另一類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是通過(guò)對(duì)各“通信積木”的FPGA進(jìn)行二次開發(fā),編程實(shí)現(xiàn)一些先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)算法,然后在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行驗(yàn)證。

此3個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)通過(guò)課外的虛擬仿真和課內(nèi)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,最大化地利用了課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí),調(diào)動(dòng)了學(xué)生課外學(xué)習(xí)的積極性,也很好地鍛煉了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

未來(lái)幾年,虛擬仿真技術(shù)必然會(huì)在通信原理等專業(yè)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮更加重要的作用,如何利用虛擬仿真技術(shù)提高課程的授課質(zhì)量是授課教師所需要積極思考的問(wèn)題。本文嘗試將通信原理實(shí)驗(yàn)分為

3個(gè)層次,采用虛實(shí)結(jié)合、課外和課內(nèi)結(jié)合的方式,基于e-Labsim虛擬仿真平臺(tái)和配套實(shí)驗(yàn)箱,構(gòu)建了一套通信原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,發(fā)揮了虛擬仿真技術(shù)和實(shí)驗(yàn)箱各自的優(yōu)勢(shì),提高了通信原理的授課質(zhì)量。

References)

[1] 國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要工作小組辦公室.國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)[Z].2010.

[2] 教育部.教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見[Z].2012.

[3] 教育部.教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃( 2011—2020年)[Z].2012.

[4] 教育部.關(guān)于開展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知[Z].2013.

[5] 李平,毛昌杰,徐進(jìn).開展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè),提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化水平[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2013,32(11):5-8.

[6] 許正榮,賈賢龍,李陽(yáng),等.通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2013,30(4):171-174.

[7] 馬冬梅,朱正偉.通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2010,13(4): 17-19.

[8] 沈文麗,余燕平,賈波.《通信原理》課程的課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2014,12(1):55-57,75.

[9] 張艷,高軍萍,高振斌,等.《通信原理》實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)新模式探索[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版),2012,58(增刊2):157-159.

[10] 張健,熊建文,張軍朋,等.“通信原理實(shí)驗(yàn)”多元實(shí)踐教學(xué)模式的探索及實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2013,32(3):136-139.

[11] 陳萍,周會(huì)超,周虛.構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011,28(3):277-280.

Exploration on experimental teaching system with hierarchical communication principle of virtual-real combination

Yang Kehu

(School of Mechanical Electronic and Information Engineering,China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China)

The advantages and disadvantages of several commonly used virtual simulation softwares for experimental teaching of the communication principle are described. Based on the e-Labsim virtual simulation platform and the supporting experimental box as a core,a virtual simulation platform is established and the hierarchical experimental teaching system is proposed. With the combination of the virtuality and reality and the combination of extracurricular courses,the students’ enthusiasm of autonomous learning outside the class is stimulated,and the use of experimental teaching hours inside the classroom is maximized in order to improve the quality of teaching.

communication principle; experimental teaching; virtual simulation

10.16791/j.cnki.sjg.2017.07.042

2017-02-28

楊克虎(1982—),男,湖北仙桃,博士,副教授,碩士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)槟茉椿ヂ?lián)網(wǎng)、電力電子技術(shù).

E-mail：ykh@cumtb.edu.cn

G642.0

B

1002-4956(2017)07-0162-04