李麗　余群

摘要：目前，通信技術發(fā)展日新月異，通信技術領域對技術人才的要求越來越高。為了在教學中培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力，以滿足當前社會對信息科學技術人才的要求及社會經(jīng)濟發(fā)展需要，在教學實踐中對通信系統(tǒng)原理實驗課程中的綜合性實驗的教學方法和教學手段做出一些改革。綜合性實驗不再采用實驗箱來完成，而是采用軟件仿真來實現(xiàn)，這不僅可以使學生實現(xiàn)所學理論知識的融會貫通，而且通過實驗操作，提高他們解決問題的能力和創(chuàng)新能力。

關鍵詞：計算機仿真；教學改革；通信系統(tǒng)原理；創(chuàng)新能力；綜合性實驗

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）31-0087-02

一、引言

現(xiàn)代通信技術與傳統(tǒng)通信技術有很大的不同，它不再以郵政、電報、電話技術為支柱，而是以微電子技術、計算機技術、光纖通信技術和通信衛(wèi)星技術為支柱。其中，微電子技術是現(xiàn)代通信的基礎，計算機技術是現(xiàn)代通信的核心，光纖通信和衛(wèi)星通信是現(xiàn)代通信的主要手段。隨著這些技術的快速變化，通信系統(tǒng)的復雜程度也在快速地增長，這就大量地需求具備高級通信理論知識和技術的科技人才。在大學期間如何讓通信專業(yè)的學生更好地掌握現(xiàn)代數(shù)字通信中的現(xiàn)代通信理論，尤其是以調制解調技術和通信信道的性能分析為代表的新技術及其應用能力，使他們畢業(yè)后能成為通信技術領域中的中流砥柱，這是通信專業(yè)實踐教學所面臨的緊迫任務。根據(jù)學校實際教學，我們發(fā)現(xiàn)實驗設備的購買速度往入跟不上通信技術的發(fā)展和更新速度，如果仍然采取實驗箱這種硬件實驗設備來做通信系統(tǒng)綜合實驗，一方面實驗室實驗箱數(shù)量不夠，很難保證每人一臺，購買新的實驗箱需要申報，申報時間相對較長；另一方面，實驗箱損壞嚴重，維修跟不上損壞的速度，學生無法完成實驗內(nèi)容。因此，為了解決以上兩個問題，行之有效的一個方法就是，采用計算機仿真來做綜合實驗。學生首先要通過仿真軟件來建立通信系統(tǒng)的實驗模型，并將實驗模型在計算機上進行仿真實驗，利用計算機的快速運算處理功能和軟件的交互功能，完成對通信系統(tǒng)綜合實驗的分析、設計，還可以根據(jù)教師需求任意修改參數(shù)以及性能優(yōu)化與評估測試。采用計算機軟件技術仿真來做實驗項目，實驗項目的更新更容易。

計算機仿真實驗技術的簡便和交互特性，使其成為今后人們重視和大力發(fā)展的技術。

二、教學中存在的問題

以前，綜合性實驗項目采用實驗箱來完成，需要用到各種模塊，而實驗箱配備的實驗模塊有些沒有，有的不夠，無法給學生提供更大的實驗平臺。而且，由于各個模塊間要用導線來連接，信號源由信號源模塊產(chǎn)生信號，每個工作結點用示波器觀察波形，能否得出實驗數(shù)據(jù)和圖形要依靠實驗箱的性能。實驗箱由于使用的學生較多，損壞情況比較嚴重，實驗操作過程中會導致無法得出正確的結果，有時學生做了半天得不出結果，最后發(fā)現(xiàn)是實驗箱的原因，極大地影響了實驗項目的完成。另外，由于實驗箱模塊提供的是固定參數(shù)，學生無法對實驗系統(tǒng)原理框圖進行逐點的波形分析和參數(shù)的修改，實驗效果不是很理想。而且，學生面對復雜的電路模塊難以從系統(tǒng)的觀點去分析每一點波形關系，更談不上如何創(chuàng)新。采用計算機仿真實驗方法，學生可以自由選擇自己熟悉的仿真軟件，建立操作性強的人機交互界面，通過靈活調節(jié)各個實驗參數(shù)，控制實驗進程，更好地理解通信系統(tǒng)的調制解調原理和過程，降低實驗設備成本，節(jié)省經(jīng)費。

三、教學改革探索

（一）教學內(nèi)容的改革

通信系統(tǒng)原理綜合性實驗項目的學時數(shù)是4學時，它要求學生完成建立一個完整的頻帶傳輸系統(tǒng)，目的是幫助學生對通信系統(tǒng)有一個比較完整的框架體系結構認識，有利于對所學知識進行綜合和提高。該實驗包含的內(nèi)容很多，里面涉及模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)知識。如何在學時有限的情況下，全面掌握通信系統(tǒng)，這是學生所面臨的一個重要問題。

以前采用傳統(tǒng)的實驗箱來做，有些學生連續(xù)兩節(jié)課也做不完，調試過程中線太多，找不到問題。而且，由于實驗箱的臺數(shù)限制，兩位同學一組，有些同學會有依賴心理，自己不動手，而是依賴同組同學來完成，達不到我們要求的教學效果。現(xiàn)在，采用計算機仿真來做該實驗項目，就有充足的時間來完成，如果上課時間完成不了，可以回家繼續(xù)完成。而且，要求每個學生的數(shù)據(jù)不一樣，這使學生掌握的理論知識有了強有力的實驗支持。

在仿真軟件選擇方面，學生可以選擇MATLAB編程語言，但不能只有簡單的編程，還要有人機交互界面和數(shù)據(jù)修改界面。學生也可選擇實驗室新進的軟件無線電設備NI-USRP，它采用的是LabVIEW編程語言，實現(xiàn)LabVIEW軟件與無線電設備硬件的配合使用，程序上利用NI-USRP驅動程序打開會話通道，發(fā)送和接收正確數(shù)據(jù)。

在仿真設計的主界面中，用戶需要輸入USRP配置參數(shù)，發(fā)射器中的示波器將顯示源信號波形，而接收器中的示波器將顯示接收信號波形。

（二）教學手段的改革

通信系統(tǒng)原理的綜合性實驗項目，主要采用計算機軟件仿真實驗來完成，改變采用實驗箱的實驗教學模式。采用軟件仿真做綜合性實驗的過程中，不僅提高了學生計算機的應用能力，也提高了學生的編程能力、分析和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力，使學生能更好地掌握通信系統(tǒng)原理的組成。

1.教學方式的改革：教學實驗過程中，教師在上課前指導學生先進行理論知識的復習，將綜合性實驗所采用的理論知識做一下梳理，然后要求學生選擇實驗內(nèi)容和仿真工具；學生根據(jù)自己所選的實驗內(nèi)容和仿真工具進行通信系統(tǒng)原理框圖的搭建，從系統(tǒng)的觀點分析原理框圖中每一點的波形及各個點間的關系，同時要求可以靈活設置不同的實驗參數(shù)，分析不同參數(shù)為何會有不同的結果，最后進行分析總結，寫出實驗報告。

2.仿真軟件的選擇：學生可以選擇自己熟悉的仿真軟件，如MATLAB或LABVIEW等，適應現(xiàn)代計算機技術的發(fā)展，滿足社會對這方面人才的需求。

3.虛擬實驗室的優(yōu)勢：采用計算機仿真來做實驗，可以實現(xiàn)實驗項目的遠程操作。它克服了實驗場地和實驗時間的不足，使學生可以在任何地方上實驗課，從而更主動地去做實驗，而不是簡單照抄，提高了教師教學效果。

4.考核方式：采用提問、實驗內(nèi)容參數(shù)修改和實驗分析報告來綜合評定成績，不只是采用實驗報告的方式，這樣可以避免學生的抄襲行為，從而做到真正的公平公正，促進學生認真地做實驗。

四、結束語

當今，信息通信技術應用在不同領域，尤其是機器與機器通信、數(shù)據(jù)管理、數(shù)字服務平臺以及數(shù)據(jù)和通信安全等，畢業(yè)生要想在這些行業(yè)有一席之地，我們的教學總目標就應該設定為讓學生能夠真正學到知識，成為這些行業(yè)所需的高級工程技術人才。因此，教師在實際教學過程中要不斷地根據(jù)實際情況對教學內(nèi)容和教學方法做一些修改，這樣才能提高學生的問題分析能力、問題解決的能力、綜合應用能力和創(chuàng)新能力。通過教學實踐，對通信系統(tǒng)原理實驗課程中的實驗內(nèi)容進行一些修改和探索，可以發(fā)現(xiàn)學生的反饋也比較好，取得了一定成效。但是，課程教學改革需要長期不懈的堅持，所做的探索正處在實踐階段，還有不完善的地方，需要在今后的教學實踐中不斷地加以學習、總結和完善。

參考文獻：

[1]樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].第7版.北京：國防工業(yè)出版社，2012.

[2]楊宇紅，袁焱，田礫.通信原理實驗教程[M].北京：清華大學出版社，2015.

[3]崔建雙.現(xiàn)代通信技術概論[M].第2版.北京：機械工業(yè)出版社，2015.

[4]沈連豐，等.通信新技術及其實驗[M].北京：科學出版社，2008.