通信專業核心實踐教學虛實結合的研究與實踐

金巧芳　 張春蘭

【摘要】提出了通信專業核心實踐教學體系虛實結合的設計思想，圍繞加強基礎知識的學習、重視培養學生動手能力、借助實驗室及虛擬軟件系統實現學生培養的思路。提出了分層漸進的體系結構，在教學中形成虛實結合，層次分明的實驗課程體系。激發了學生的學習興趣，促進學生理論與實踐的有機融合，取得了較好的效果。

【關鍵詞】通信專業 實踐教學 虛實結合

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）05-0121-02

Abstract: This article proposed the design system about the core practical teachings virtual￣actual combination in communication professional, and based on the strengthening basic knowledge, capacity￣building and by means of laboratory and virtual software system. We designed the tiered progressive system structure to form well virtual￣actual combination of experimental course system. The practical teaching system has promoted student theory and practice organically, achieved good results.

Key words: communication professional; practical teaching; virtual￣actual combination

1.引言

從目前高校的人才培養情況來看，通信工程類專業的人才培養方向大概可以分為兩類：其一是研究型人才培養方向，或者說是培養研發、技術類人才；其二是工程應用型人才培養方向。前者一般為重點高校或品牌專業所選擇的一種方向和定位，后者則大多數為信息類高職院校的選擇，目前一些普通本科院校也在向這個方向調整培養計劃。

大多一般高職高專院校對人才的培養也是定位在工程應用型方向，但受限于學生的層次、理論課時有限以及學校專業基礎薄弱等因素的約束，往往會輕理論而重實踐，準確來講是重實訓。有些學校在實訓室的建設方面花費巨資來購置實際的商用通信設備，如傳輸、交換、接入、數據、3G等，通過這些設備來培養學生的實際操作能力。這種方式有一定的優點，可以讓學生做到“所學即所用”，在工作中能盡快上手。但這樣的實際通信設備主要是設計給運營商來用的，在工作原理方面基本上談不上什么開放性，甚至因為設備價格昂貴，學校基本上不會讓學生自己動手進行硬件的搭接，所以用這樣的設備來實訓慢慢地被很多高校稱之為“設備操作工”的培養模式。而有些學校由于資金有限，生源不多，設備老化甚至淘汰，培養出來的學生理論與實踐脫節嚴重，步入社會后也無法快速地進入角色，用人單位一般也就不愿意招收這樣的學生。

高職通信專業在開展實踐教學過程中，主要存在以下一些問題：

1）有限的實驗課時，學生無法充分地進行實驗；

2）實驗教學資源以及實驗室難以做到真正開放；

3）現有實驗設備的可靠性、實驗現象的穩定性等方面嚴重影響了實驗教學的效果[1]。

4）配套測試設備不完善、不穩定，常常影響實驗的正常進行；

5）花巨資購買的實訓設備不具備開放條件，不能讓學生了解工作原理并自行動手搭建系統；

6）昂貴的實訓設備因為臺/套數有限，影響了學生的全面參與；

7）評價和考核學生實踐效果的手段單一，基本上只有實驗報告。

那么，通過什么樣的手段來加強高職學生專業知識和理論的學習效果及其實踐動手能力呢？答案是虛實結合！也就是在教學中，建有必需的實驗設施設備，同時運用虛擬仿真技術，促進學生理論與實踐的有機融合。虛擬仿真技術本身就是一種理論和實踐緊密結合的技術，它把實際問題抽象化成理論問題來加以解決并把結果反饋到實際中去[2]。在《浙江省教育廳關于“十二五”期間全面提高高等職業教育教學質量的實施意見》中就明確提出：“推進現代化教學手段和方法改革，開發虛擬流程、虛擬工藝、虛擬生產線等”。由此可見，虛擬仿真技術已經成為了現代化的教學一種重要手段，對理論與實際實驗聯系起到了很好的橋梁作用。

2.實踐教學體系的構建

在通信專業的核心實踐教學中，引入虛實結合的方法來培養學生。首先，在通信專業的核心實踐教學體系的構建中，我們設計了分層漸進的結構，遵循“基礎知識的學習—能力培養—課程設計與畢業設計強化”的實踐教學培養思路。即：首先是基礎知識的扎實學習，在此基礎上強化能力的培養，最后通過課程設計和畢業設計提升學生的實踐動手和創新能力。針對基礎知識的學習，以模塊化的方法設計基礎實驗模塊，有基于“數據通信實訓室”進行的驗證性實驗及部分設計性實驗、基于電子技術的現代通信系統設計實驗和基于protues的單片機應用實驗，通過通信原理實驗箱驗證基本知識如編碼、調制等模塊來搭建出簡單的通信系統，并通過電子技術和單片機技術進行通信系統的設計實現；設計了系統仿真實驗模塊來針對強化能力的培養，包括基于通信原理實驗箱的elabsim仿真軟件的應用、基于protues的單片機系統設計與應用、基于SystemView的通信系統仿真實驗[3]等，由簡單到復雜的通信系統設計都可通過以上的仿真軟件平臺實現，從而明確了各個具體模塊的實現方法以及相互之間的關聯，對整個通信系統的組成及工作原理有了真正了解；最后，通過移動通信開放實驗系統實現CDMA系統和GSM系統的搭建，通過綜合布線課程設計、畢業設計等，提高學生對各種知識的串聯應用能力。圖1為通信專業核心實踐教學體系結構圖。

在設計實踐教學體系的過程中，我們重點突出了以下幾個方面：

(1)各模塊之間既相互獨立又相互聯系，將課程中的理論與實驗內容進行必要的優化整合，體現基礎實驗與綜合性、設計性實驗有機結合，充分結合多媒體技術、虛擬技術、網絡技術等現代化教學方法與手段，利用先進的、豐富多彩的實驗教學資源，形成完整的實驗教學內容體系；

(2)在仿真實驗項目設計中，注重設計性實驗的開發，重點提倡自主實驗、課內外實驗相結合，開發出富有創意的研究探索性實驗，開拓學生思路，突出培養學生的綜合實踐能力和創新精神；仿真實驗系統充分體現了開放性和自主性；

(3)在課程架構設計中，緊緊圍繞全程全網的通信理念，各模塊循序漸進，突出通信系統的完整性、開放性和靈活性，在新的實踐體系中，可以完成從傳輸、交換、移動、接入網、支撐網等整個專業的實踐過程[4]，突出對學生工程實踐能力和業務能力的培養。

3.實踐教學的開展

首先，根據通信專業核心實踐教學體系結構，學生借此建立起通信系統的整體概念；其次，通過基礎實驗、綜合性及設計性實驗，使學生對通信系統中的各個模塊及關鍵技術有了全方位、多層面的認識；最后，通過CDMA系統及GSM系統的搭建，課程設計及畢業設計實現各種通信網的構建，培養學生運用通信基礎知識和實驗技術的能力，以滿足培養通信與信息類高素質工程應用型人才的需要[5]。

比如，在數據通信的教學中，學生利用實驗箱進行“DPSK調制與解調實驗”。通過實驗，讓學生對于硬件電路搭建需要哪些模塊，如何連接這些模塊，然后通過波形分析其原理，驗證最初的結論，幫助學生建立通信系統的整體架構和工作流程。圖2為利用實驗箱測得DPSK的輸出波形圖。

在系統仿真實驗中，可以利用和通信原理實驗箱配套的elabsim軟件，進行仿真設計，對DPSK實驗進行進一步的理解和掌握。同時，對于硬件和軟件實驗的結果做比較，幫助學生把理論問題和實踐問題緊密地聯系起來。經過實踐證明，仿真實驗和實際實驗的結果是完全一致的。另外，學生可以用SystemView軟件平臺自行設計通信系統，以進一步加深對通信系統的認識。

最后，利用移動通信開放實驗系統構建CDMA系統和GSM系統，對移動通信的組網和各部分的功能有一個全面系統的認識。通過組織學生進行課程設計和畢業設計，利用硬件和軟件實現融合，使學生各方面的知識和實踐技能得到應用和強化，最終實現教學的目標。

4.結論

總之，為了兼顧建設成本以及實驗室的利用效率等因素，我們采用了現在實驗室建設中的主流思路，即硬件設備加虛擬仿真的思路，硬件主要采用開放性比較好的實驗箱或實驗臺的結構，虛擬仿真實現了實驗室的開放、實驗教學效果、實驗設備的利用效率進一步地提升。經過幾年的實踐，通信專業核心實踐教學虛實結合的開展方法是切實可行的。激發了學生的學習興趣，提升了學生的實踐、動手能力，取得了較好的效果。

參考文獻：

[1]易志強，李光球，李蕓.軟硬件協同設計型通信專業實踐教學內容與模式改革研究[J]. 高校實驗室工作研究，2011(2):14-15.

[2]符杰林，周海燕，李天松. 仿真軟件用于通信原理課程教學的探討[J], 大眾科技，2011(7)：227-229.

[3]段九州，岳云天. SystemView用于通信原理實驗教學的研究[J]. 實驗科學與技術，2007（4）：81-83．

[4]明艷，吳坤君等. 通信專業實踐教學體系結合改革[J]. 實驗科學與技術，2008（8）：70-72.

[5]付寶琴，吳文悌. 探討人才培養并行模式下的實驗改革[J]. 實驗室研究與探索，2006，23(1):8-10.