廖希 王洋 胡韜 張毅 余翔 王汝言

摘? 要：衛(wèi)星通信組網(wǎng)存在的空間跨度巨大、軌位受限、頻率受控、系統(tǒng)復(fù)雜且節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)可變等因素，導(dǎo)致實(shí)體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)成本極高，且無(wú)法開(kāi)展系統(tǒng)級(jí)的多因素實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，開(kāi)展衛(wèi)星通信組網(wǎng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是必要的。重慶郵電大學(xué)信息通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心凸顯信息通信專(zhuān)業(yè)特色，依托科研項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)換，開(kāi)發(fā)覆蓋指定區(qū)域的衛(wèi)星通信組網(wǎng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，以“強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手、鑄工程素養(yǎng)、培創(chuàng)新能力”為培養(yǎng)理念，建設(shè)“學(xué)、踐、研、賽、創(chuàng)”五位一體的教學(xué)資源，避免傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)衛(wèi)星通信組網(wǎng)設(shè)計(jì)不可見(jiàn)、高成本、空時(shí)受限等問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生工程意識(shí)，提高實(shí)踐創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；衛(wèi)星通信組網(wǎng)；創(chuàng)新能力；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2023）19-0040-04

Abstract： Due to the huge space span， limited orbit， controlled frequency， complex system and dynamic node of satellite communication network， the construction cost of its actual experiment platform is very high， so that it is unable to carry out system level multi-factor experiment teaching activities. Therefore， it is necessary to carry out virtual simulation experiment teaching of satellite communication network. The national virtual simulation experimental teaching center of information and communication technology and network of Chongqing University of Posts and Telecommunications highlights the characteristics of information and communication specialty. Relying on the transformation of scientific research achievements， it has developed a virtual simulation experimental teaching platform of satellite communication network for covering designated areas. With the cultivation concept of "strengthening practice， casting engineering literacy， and cultivating innovation ability"， "learning， practice， research， competition， and innovation" platform has been constructed. The five in one teaching? resources could effectively avoid the problems invisible， high cost， and space-time limitation in traditional experimental teaching， which has significantly stimulated students' engineering consciousness and improved their practical innovation ability.

Keywords： virtual simulation; experiment teaching; satellite communication network; innovation ability; experimental design

在經(jīng)濟(jì)全球化和新型工業(yè)化道路牽引下，面向工程實(shí)踐，培養(yǎng)卓越工程科技人才是高等工程教學(xué)的首要任務(wù)[1-2]。自我國(guó)加入《華盛頓協(xié)議》和推出新工科計(jì)劃以來(lái)，在推進(jìn)信息化與工業(yè)化融合、創(chuàng)新型國(guó)家和人才培養(yǎng)戰(zhàn)略要求下，以學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向，培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)、工程創(chuàng)新意識(shí)高的高素質(zhì)復(fù)合型人才是高等院校對(duì)畢業(yè)生的培養(yǎng)目標(biāo)。作為工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的不可或缺部分，實(shí)驗(yàn)教學(xué)積極適應(yīng)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的快速發(fā)展，深度融合信息技術(shù)和教育教學(xué)，采用虛擬仿真等技術(shù)克服傳統(tǒng)實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)危險(xiǎn)性高、建設(shè)成本大、資源分布不均及共享性低等諸多問(wèn)題，多維度擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，盤(pán)活實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范共享性，助力高等工程教育對(duì)人才培養(yǎng)模式的變革，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)技能型人才向應(yīng)用創(chuàng)新型人才的轉(zhuǎn)變，推進(jìn)高等工程教學(xué)生態(tài)體系[3]。自2017年教育部發(fā)布《教育部辦公廳關(guān)于2017—2020年開(kāi)展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知》以來(lái)，全國(guó)高校掀起了建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的熱潮。截至2020年，在60個(gè)學(xué)科類(lèi)別中已經(jīng)認(rèn)定了1 078項(xiàng)[4]。2018年8月教育部又明確要打造包括虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在內(nèi)的5大類(lèi)型“金課”，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式。

可見(jiàn)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在當(dāng)今“智能+教育”新范式背景下，對(duì)創(chuàng)新工程人才培養(yǎng)具有重要作用，尤其是新型冠狀病毒感染疫情防控期間虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的推廣應(yīng)用能夠有效地保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開(kāi)展[5-7]。

一衛(wèi)星通信組網(wǎng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義和必要性

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)即通過(guò)通信衛(wèi)星為全球提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，各國(guó)已將其提升為國(guó)家重要戰(zhàn)略。2020年4月，國(guó)家發(fā)改委明確“新基建”概念范圍，首次將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入“新基建”范疇[8]。在“科技創(chuàng)新2030——重大項(xiàng)目”中啟動(dòng)了天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)也被列入國(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要以及《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》。隨著5G通信網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商業(yè)化部署，6G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。截至2020年11月，我國(guó)相繼與138個(gè)國(guó)家、31個(gè)國(guó)際組織簽署201份共建“一帶一路”合作文件。在上述的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)、6G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、“一帶一路”倡議中，衛(wèi)星通信是實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)部署與建設(shè)的基石。

重慶郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院一直圍繞“強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手、鑄工程素養(yǎng)、培創(chuàng)新能力”理念，致力于培養(yǎng)信息通信領(lǐng)域高水平技術(shù)人才，服務(wù)信息通信行業(yè)和地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。通信工程專(zhuān)業(yè)、廣播電視工程和電子信息工程專(zhuān)業(yè)相繼于2019年度和2020年度通過(guò)國(guó)家工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證。學(xué)院在2012版、2016版與2020版培養(yǎng)方案制定中，面向衛(wèi)星通信開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將培養(yǎng)從事科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)等工程技術(shù)人才作為通信信息工程實(shí)踐培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。

由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)及組網(wǎng)的空間跨度巨大、造價(jià)極高、軌位稀缺、通信環(huán)境復(fù)雜、系統(tǒng)復(fù)雜且空間節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)可變等因素，幾乎不可能建設(shè)系統(tǒng)級(jí)實(shí)體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。以往基于實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)不僅建設(shè)成本大、整體性不足、真實(shí)性欠缺、示范推廣難，而且單純的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)還不能復(fù)現(xiàn)真實(shí)的通信網(wǎng)，致使學(xué)生難以理解和吸收抽象的理論知識(shí)，探究性不足的教學(xué)活動(dòng)更無(wú)法滿足對(duì)工程創(chuàng)新能力復(fù)合型人才的培養(yǎng)需求[9-10]?？梢?jiàn)，在“智能+教育”背景下依托虛擬仿真低成本投入、逼真表現(xiàn)形式、高度示范推廣等優(yōu)勢(shì)，建設(shè)衛(wèi)星通信虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是必要的，這在后疫情時(shí)代具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

二? 實(shí)驗(yàn)架構(gòu)設(shè)計(jì)

前瞻空天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新基建、6G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的衛(wèi)星通信，依托國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，以覆蓋“全球”區(qū)域、“一帶一路”區(qū)域和“中國(guó)”區(qū)域的衛(wèi)星通信組網(wǎng)應(yīng)用為背景，以凸顯信息通信專(zhuān)業(yè)特色為宗旨，圍繞新工科建設(shè)思想，依托科研成果轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)了衛(wèi)星通信組網(wǎng)虛擬仿真系統(tǒng)，力爭(zhēng)搭建特色示范性項(xiàng)目，打造“學(xué)、踐、研、賽、創(chuàng)”五位一體的仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)架構(gòu)包括實(shí)驗(yàn)服務(wù)模塊、知識(shí)學(xué)習(xí)、虛擬實(shí)驗(yàn)、管理平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)與達(dá)成度檢查。

虛擬實(shí)驗(yàn)分為引導(dǎo)和考核模式，均遵循學(xué)生認(rèn)知能力和知識(shí)遞進(jìn)規(guī)律，采用“自頂向下”設(shè)計(jì)思想，分為空間段、地面段、星地鏈路、通信能力與傳輸質(zhì)量測(cè)試模塊，構(gòu)建了“空-地”虛擬環(huán)境，即高度仿真了衛(wèi)星星座、衛(wèi)星平臺(tái)、地球站、通信環(huán)境及星地鏈路等實(shí)驗(yàn)對(duì)象和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使學(xué)生在直觀逼真的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中，高效地掌握衛(wèi)星通信組網(wǎng)設(shè)計(jì)全流程，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)界面如圖1所示。

三? 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟設(shè)計(jì)

（一）? 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)初衷是針對(duì)通信與信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)學(xué)生或初級(jí)衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)人員，熟悉并掌握衛(wèi)星通信組網(wǎng)整體知識(shí)體系，為其提供一個(gè)仿真度高、開(kāi)放性強(qiáng)、科學(xué)性足及互動(dòng)性好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。按照啟始階段基礎(chǔ)練習(xí)型、研究設(shè)計(jì)型、綜合設(shè)計(jì)型和研究探索型四個(gè)層次，設(shè)計(jì)了以下三部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：①通過(guò)星軌設(shè)計(jì)、星座設(shè)計(jì)、衛(wèi)星平臺(tái)等內(nèi)容，完成對(duì)指定區(qū)域的組網(wǎng)覆蓋設(shè)計(jì)；②通過(guò)地球站平臺(tái)、地球站跟蹤控制，完成地面段地球站與空間段衛(wèi)星平臺(tái)間的對(duì)接設(shè)計(jì)；③通過(guò)不同天氣條件下的鏈路損耗計(jì)算、全鏈路傳輸質(zhì)量與性能測(cè)試，完成完整的衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)以上的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，打造了“學(xué)、踐、研、賽、創(chuàng)”五位一體的教學(xué)資源，助力于培養(yǎng)學(xué)生高階工學(xué)思維，提升解決“復(fù)雜工程”問(wèn)題的綜合能力和科學(xué)素質(zhì)。

（二）? 實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為本科生專(zhuān)業(yè)課程微波與衛(wèi)星通信提供支撐，共計(jì)4學(xué)時(shí)：0.5學(xué)時(shí)熟悉衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、熟悉本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的軟件系統(tǒng)；2學(xué)時(shí)設(shè)計(jì)覆蓋指定區(qū)域的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)；1.5學(xué)時(shí)測(cè)試覆蓋能力與通信性能。交互性操作共16步，包括2步知識(shí)學(xué)習(xí)、8步指定覆蓋區(qū)域的衛(wèi)星組網(wǎng)覆蓋設(shè)計(jì)、2步地球站與空間段衛(wèi)星平臺(tái)間的對(duì)接設(shè)計(jì)，以及4步全鏈路傳輸質(zhì)量和性能測(cè)試，實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)如圖2所示。

1）知識(shí)學(xué)習(xí)。初步了解本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)背景、技術(shù)手段、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡?，掌握系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路，以及衛(wèi)星通信、星座設(shè)計(jì)、附加鏈路損耗、衛(wèi)星通信鏈路及衛(wèi)星通信系統(tǒng)端到端全鏈路傳輸特性等原理知識(shí)。

2）指定覆蓋區(qū)域的衛(wèi)星組網(wǎng)覆蓋設(shè)計(jì)。獲取實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，選擇覆蓋區(qū)域，基于單衛(wèi)星對(duì)地覆蓋特性和區(qū)域總面積，合理輸入回歸參數(shù)，設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道，在三維動(dòng)態(tài)界面中觀察不同設(shè)計(jì)參數(shù)下的衛(wèi)星軌道；采用Delta星座設(shè)計(jì)方法，以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)復(fù)雜計(jì)算實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星星座設(shè)計(jì)，并且判斷星間鏈路和計(jì)算星下點(diǎn)軌跡，測(cè)試覆蓋效果，如圖3所示。最后在虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成衛(wèi)星平臺(tái)組裝，觀察發(fā)射入軌流程。

3）地球站與空間段衛(wèi)星平臺(tái)的對(duì)接設(shè)計(jì)。選定需要搭建的通信環(huán)境（包含城市、開(kāi)闊地及農(nóng)村），選擇地球站基座后組裝地球站信號(hào)收發(fā)裝置，依次將各模塊放至實(shí)驗(yàn)臺(tái)，確定全部模塊后用連接線連接各端口。對(duì)地球站經(jīng)度等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，通過(guò)地球站連接口的旋轉(zhuǎn)帶進(jìn)行俯仰角和方位角的粗調(diào)，通過(guò)ASDW鍵進(jìn)入地面段的虛擬通信實(shí)驗(yàn)室，在虛擬控制軟件上將俯仰角及方位角細(xì)調(diào)至設(shè)計(jì)數(shù)值。

4）全鏈路傳輸質(zhì)量和性能測(cè)試。根據(jù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的實(shí)際工程設(shè)計(jì)要求，設(shè)定地球站至衛(wèi)星、衛(wèi)星至用戶、用戶至衛(wèi)星、衛(wèi)星至地球站4段傳輸鏈路的接收系統(tǒng)靈敏度、通信頻率等參數(shù)，計(jì)算自由空間傳播損耗和天氣影響下的附加損耗，依次判斷4段鏈路預(yù)算結(jié)果是否符合要求。若滿足，則進(jìn)行下一段傳播鏈路的分析與判斷；反之，返回重新優(yōu)化設(shè)計(jì)，直到在已知性能參數(shù)和設(shè)備指標(biāo)要求下滿足接收系統(tǒng)靈敏度要求。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)調(diào)制方式（BPSK/QPSK/DPSK調(diào)制）、傳輸速率參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算誤碼率并動(dòng)態(tài)展示曲線，分析通信系統(tǒng)性能。

四? 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)踐效果

堅(jiān)持“以指定區(qū)域覆蓋設(shè)計(jì)任務(wù)為牽引、以實(shí)驗(yàn)原理中的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)、以學(xué)生自主設(shè)計(jì)為主導(dǎo)、以研究探究設(shè)計(jì)為高階要求、以工程創(chuàng)新綜合能力培養(yǎng)為落腳點(diǎn)”的教學(xué)理念，遵循學(xué)生對(duì)知識(shí)的“認(rèn)知→理解→消化→實(shí)踐→提升→創(chuàng)新”的漸進(jìn)式規(guī)律，改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師演示、學(xué)生固定式操作實(shí)驗(yàn)等問(wèn)題，引入BOPPPS教學(xué)方法。在依托本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的教學(xué)活動(dòng)中，設(shè)計(jì)與該方法六大階段相應(yīng)的教學(xué)方法，如圖4所示。

（一）? 問(wèn)題引導(dǎo)與啟發(fā)式導(dǎo)入

采取問(wèn)題引導(dǎo)、案例演示與啟發(fā)式教學(xué)為手段，以“一帶一路”倡議、國(guó)家“新基建”計(jì)劃中的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)等以及學(xué)科行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求中的衛(wèi)星通信，引導(dǎo)學(xué)生思考相關(guān)問(wèn)題，諸如“如何開(kāi)展衛(wèi)星通信星座設(shè)計(jì)？衛(wèi)星平臺(tái)和地球站包括哪些模塊，信號(hào)傳輸流程是什么？衛(wèi)星通信的傳輸鏈路受哪些因素影響，如何進(jìn)行計(jì)算？”等，引導(dǎo)自主思考和調(diào)研資料，形成學(xué)習(xí)報(bào)告上傳至實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)。學(xué)生參與度提升至95%。

（二）? 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)明晰與任務(wù)分解

將知識(shí)、技能、思維、情感態(tài)度與價(jià)值觀四要素有機(jī)融合，明確教學(xué)目標(biāo)，明晰重難點(diǎn)，以個(gè)人或小組的形式系統(tǒng)地理解實(shí)驗(yàn)任務(wù)（例如空間段衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)、衛(wèi)星星座設(shè)計(jì)），規(guī)劃實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，形成自主設(shè)計(jì)且具有個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)操作方案，培養(yǎng)“化繁為簡(jiǎn)”的科學(xué)思維與“知行合一”的學(xué)習(xí)理念。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)準(zhǔn)確率達(dá)到90%。

（三）? 混合式知識(shí)儲(chǔ)備與探究設(shè)計(jì)能力考評(píng)

利用雨課堂、超星等在線平臺(tái)，及時(shí)測(cè)試學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，實(shí)時(shí)公布考試成績(jī)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理掌握情況進(jìn)行分析。對(duì)“遠(yuǎn)程”學(xué)生群體，通過(guò)在線平臺(tái)及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)并給予反饋和指導(dǎo)。例如針對(duì)留學(xué)生，尤其是我校來(lái)自“一帶一路”沿線國(guó)家和地區(qū)學(xué)生，利用英文版系統(tǒng)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)；對(duì)“面對(duì)面”學(xué)生群體，采用線下線上混合式提問(wèn)方式，了解學(xué)生理解和設(shè)計(jì)情況。通過(guò)提交的實(shí)驗(yàn)方案及時(shí)掌握學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力?！懊鎸?duì)面”和“遠(yuǎn)程”學(xué)生測(cè)試準(zhǔn)確率分別達(dá)到95%和80%。

（四）? 獨(dú)立自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

學(xué)生按照自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，從“一帶一路”“中國(guó)”“全球”三個(gè)區(qū)域中選擇一個(gè)覆蓋區(qū)域，完成覆蓋該區(qū)域的衛(wèi)星組網(wǎng)和通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)。引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生聯(lián)系工程實(shí)際問(wèn)題，大膽質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，得出最佳的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該教學(xué)方法的實(shí)施，使基本實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成度高達(dá)100%，擴(kuò)展設(shè)計(jì)達(dá)90%，自主學(xué)習(xí)首次突破60%。

（五）? 三維評(píng)價(jià)體系

管理平臺(tái)根據(jù)注冊(cè)用戶信息，分為校內(nèi)評(píng)價(jià)體系和校外評(píng)價(jià)體系，評(píng)價(jià)如下：①校內(nèi)評(píng)價(jià)體系針對(duì)校內(nèi)學(xué)生采取系統(tǒng)評(píng)價(jià)、老師評(píng)價(jià)、小組互評(píng)的三維評(píng)價(jià)體系。教師評(píng)價(jià)中，通過(guò)階段二到階段四對(duì)學(xué)生綜合能力進(jìn)行評(píng)分；小組互評(píng)中，學(xué)生間對(duì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與結(jié)果進(jìn)行答辯分享，交流設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題及解決措施，以最終的信號(hào)傳輸質(zhì)量和通信性能為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和打分。該體系較好地以“開(kāi)放、共享、交互”的協(xié)同方式，通過(guò)師生、生生間知識(shí)、方案、數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)等碰撞，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。小組互評(píng)參與度100%。②校外評(píng)價(jià)體系針對(duì)校外學(xué)生和企業(yè)用戶僅采取系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

（六）? 總結(jié)并形成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的知識(shí)圖譜

幫助學(xué)生歸納設(shè)計(jì)要點(diǎn)，掌握衛(wèi)星通信設(shè)計(jì)的核心過(guò)程（比如空間段設(shè)計(jì)、地面段設(shè)計(jì)、“空-地”設(shè)計(jì)）與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的性能測(cè)試和評(píng)估方法，形成本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的知識(shí)圖譜，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體會(huì)到掌握核心技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)的自豪感。該階段的知識(shí)圖譜完成量高達(dá)100%。

通過(guò)以上六個(gè)階段，培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)有理論知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)“知行合一”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，層層遞進(jìn)地實(shí)現(xiàn)以教為主→以學(xué)為主→教學(xué)互動(dòng)、教學(xué)相長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變，提高教學(xué)效果，達(dá)到培養(yǎng)具有扎實(shí)信息基礎(chǔ)、強(qiáng)烈工程創(chuàng)新意識(shí)、較強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的目的，從而在理論知識(shí)與工程實(shí)踐之間搭建起了橋梁，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)策劃、專(zhuān)業(yè)定位、學(xué)校特色的三位一體。

五? 結(jié)束語(yǔ)

衛(wèi)星通信組網(wǎng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)充分發(fā)揮了虛擬仿真的優(yōu)勢(shì)，克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱平臺(tái)建設(shè)成本高、真實(shí)性低、系統(tǒng)性和探究性不足等弊端，逼真呈現(xiàn)了空天地一體的通信場(chǎng)景、空間段與空地鏈路的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)復(fù)雜計(jì)算、實(shí)際衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)三個(gè)方面核心要素的仿真與模擬，還原了實(shí)驗(yàn)教學(xué)原理、實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)交互操作感受。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和采取的教學(xué)方法加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提高實(shí)驗(yàn)操作興趣，訓(xùn)練了工程創(chuàng)新能力。該系統(tǒng)能夠?yàn)橥ㄐ殴こ獭V播電視工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)提供虛擬實(shí)驗(yàn)條件。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于靖軍，郭衛(wèi)東，陳殿生.面向工程教育的STEP教學(xué)模式[J].高等工程教育研究，2017（4）：73-77.

[2] 劉海波，沈晶，王革思，等.工程教育視域下的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源平臺(tái)建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2019，36（12）：19-22.

[3] 王麗偉，吳靜怡，張執(zhí)南，等.構(gòu)建面向未來(lái)的工程教育體系[J].高等工程教育研究，2021（1）：56-66.

[4] 李會(huì)鵬，王海彥，封瑞江，等.高等工程教育工程能力培養(yǎng)的探討[J].教育教學(xué)論壇，2016（5）：254-255.

[5] 中華人民共和國(guó)教育部.教育部辦公廳關(guān)于2017—2020年開(kāi)展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知[EB/OL].（2017-7 -13）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7945/s7946/201707/t201 70721_309819.html.

[6] 楊雪瑩.衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入新基建開(kāi)啟天地融合通信新模式[J].互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)，2020（7）：20-23.

[7] 楊柳，周琳霞，曹家慶.疫情背景下的高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與提升策略研究——以N大學(xué)為例[J].南昌航空大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2020，22（3）：99-104.

[8] 曲向芳.中國(guó)新基建布局中的衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)——2020中國(guó)衛(wèi)星應(yīng)用大會(huì)在京召開(kāi)[J].衛(wèi)星應(yīng)用，2020（11）：66-67.

[9] 廖希，余翔，廖莎莎，等.微波與衛(wèi)星通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)及教學(xué)方法探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2020，39（4）：133-137.

[10] 廖希，余翔，廖莎莎，等.衛(wèi)星通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與教學(xué)體系構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2019，36（10）：179-182，192.

基金項(xiàng)目：教育部高等教育司協(xié)同育人項(xiàng)目“衛(wèi)星通信虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程設(shè)計(jì)與應(yīng)用”（202101057050）；重慶市高等教育教學(xué)改革研究重大項(xiàng)目“科創(chuàng)賦能·智慧育人——構(gòu)建5G+智慧教育泛在化的電子信息人才培養(yǎng)體系探索與實(shí)踐”（221016）；重慶市研究生教育教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目“一流學(xué)科建設(shè)背景下研究生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系研究”（yjg192019）；重慶郵電大學(xué)金課建設(shè)項(xiàng)目“微波技術(shù)基礎(chǔ)”（XJKHH20201-04）、“射頻通信電路與天線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”（XJKXN20201-03）

第一作者簡(jiǎn)介：廖希（1988-），女，漢族，四川綿陽(yáng)人，博士，副教授，博士研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)槲⒉ㄅc衛(wèi)星通信。