基于課程與實踐一體化的電子通信虛擬仿真實驗教學

曹洪奎 張興 周城旭 馬永紅

[摘 要] 隨著時代的發展，我國的教育水平產生了顯著提升。電子通信專業是高校教學體系的重要組成部分，但是就目前來看，電子通信專業的教育形態存在部分問題，其根本原因在于理論教學及實踐教學比例不平衡。由于電子通信專業的實踐教學需要投入大量資金，因此教育單位有必要將虛擬仿真實驗技術應用到課程體系之中，用以強化學生的實踐應用能力。

[關鍵詞] 理論教學;實踐教學;電子通信專業;虛擬仿真

[課題項目] 2018年度遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目（2018321）

[作者簡介] 曹洪奎，張 興，周城旭，馬永紅，遼寧工業大學電子與信息工程學院。

[中圖分類號] G642.41 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）17-0389-02 ? ?[收稿日期] 2019-10-15

虛擬仿真技術主要是借助于多媒體、人工智能、數據庫以及互聯網信息技術，利用足夠逼真合理的環境來為學生提供實踐教學幫助，讓學生能夠在相對開放的環境之中達成有效交互溝通，開展更為安全經濟的實驗學習。虛擬仿真技術相較于傳統實踐課程而言，其具備更強的精確性以及安全性，尤其是部分教學內容涉及到了安全保密的問題，虛擬仿真技術恰好能夠合理解決。所以虛擬仿真技術可以在一定程度上推進我國的實驗教學進程，為教育發展提供更為優質的幫助。

一、電子通信專業實踐課程教學現狀

1.設備無法得到及時更新。現今，部分高校由于不具備充足的實驗經費，并不能定期更換實驗室的設備及器材，因此這就使得學生受到的實踐教育質量嚴重下降。而且由于高校實驗室內部的設備無法做到及時更換，導致教學活動無法緊密切合學生的基本需求，通信實驗教學內容無法迅速獲得補充，這與當前時代的發展速率以及課程革新速率相互背離。與此，部分高校實驗教學內容設計明顯單一，其中未涉及到任何關于創新的知識內容，學生僅僅依托于已有的實驗教學活動來開展已知探究，無法切合高校的教學方向。

2.實踐教學過于困難。電子通信專業的實踐知識的難度較高，電子通信專業教學內容涉獵范圍極廣且內容難以理解，學生在學習理論知識的過程中經常會遇到各種難以理解的公式或定義，雖然在網絡上存在諸多視頻教學課程，但是介于系統結構以及網絡協議自身具備的復雜性特點，即便學生上網觀看視頻也難以理解。比如，網絡課程涉及到的TUP流程等內容明顯過于復雜。在開展教學活動的過程中，教師如果僅僅采用原有的板書教學形式，那么學生必然無法迅速完成記憶，并且由于沒有充足的實踐知識為其提供支撐，因此學生即便知其然也不能知其所以然。由此可見，課程與實踐一體化的優勢就是為學生的理論學習帶來實際支撐，將教學理論融合到仿真實驗教學之中，不僅可以全方位地強化學生的學習熱情，而且還能讓學生自主創新探究，達成更好的教學效果。

3.生源基數與教師人數不相匹配。隨著時間的推移，各大高校之間的招生數量也在不斷增加，而且由于電子通信屬于時下熱門專業，因此選擇此專業的學生數量也是越來越多，但是部分高校在設置課程體系的時候，并未根據學生數量來增加相應的教師團隊以及實驗設備，根本無法切實有效地滿足學生的實踐學習需求。

二、電子通信專業虛擬仿真實驗教學中心的建設

1.虛擬仿真實驗教學概述。虛擬仿真實驗教學主要依托于互聯網以及多媒體技術，借助于網絡連接到虛擬實驗中心，其不受空間以及時間的限制，只要學生擁有相應設備就可以直接連入到虛擬仿真實驗中心，借助其中的虛擬設備來開展自主學習，如果學生發現虛擬仿真實驗中心存在不足之處，那么完全可以自行進行修改更正。虛擬仿真技術是高校實驗教學的新形態，不僅僅充實豐富了教學內容，而且還能全方位地強化學生的實驗操作水準，提高學生的動手能力。

2.虛擬仿真實驗教學建設的必要性。（1）開設虛擬仿真實驗教學在一定程度上豐富了實驗教學的內容，同時還有效降低了高校需要投入的資金成本，由于虛擬仿真實驗教學中心無需過多空間，因此可以在為學生提供良好的學習環境的同時，降低學校需要安插的實驗室數量，有效緩解了高校實驗設備維護以及換新方面的壓力，虛擬仿真實驗教學能夠有效實現課程、實踐一體化這一重要內容。（2）虛擬仿真實驗中心能夠為學生提供更為合理安全的實驗幫助，同時由于其使用互聯網信息技術以及人工智能作為載體，因此往往能夠有效解決實驗器材、設備的損耗問題，降低資金成本。虛擬仿真實驗中心能夠為學生提供大量新的學習思路，在進行試驗操作的過程中學生能夠避免誤接線、誤安裝所帶來的危險。

3.課程與實踐一體化的虛擬仿真教學建構形態。將課程與實踐一體化作為基礎的虛擬仿真實驗教學中心需要囊括到以下四項重要組成：理論教學（演示型實驗）、基礎實驗（驗證性實驗）、綜合實驗（系統型實驗）、科學創新（創新型實驗），本次設計的虛擬仿真教學實驗不僅僅囊括了創新實驗，而且還設置了大量演示型實驗，傳統教學以及仿真實驗教學相互結合，環環相扣，以求為學生提供最為完整的教學幫助。

三、電子通信虛擬仿真實驗平臺

一直以來，電子通信都是我國高校的重要專業，其具有高度密集并且對實踐要求極高的特點。在時間的推移下，新一代通信技術、光纖寬帶、虛擬現實技術、現實增強技術、物聯網、信息處理技術以及云技術都在不斷地推陳出新，高校電子通信專業作為實現上述技術的重要專業，如果依然采用傳統的教學手法的話，那么必然會被當前的時代所拋棄。并且，由于通信行業的保密性以及安全性極高，因此學生往往難以獲得參與到真實環境中實驗學習的機會。

以電子通信專業中的移動通信網絡試驗為例，此項實驗通常需要花費大量的資金以及精力方可，如果高校需要自己搭建相應的移動通信網絡的話，那么無疑需要耗費大量資金，對于部分高校而言，顯然過于困難，但是無法有效開展此項實驗教學又會影響學生的后續學習進程。因此高校完全可以充分借助虛擬仿真實驗活動，在仿真實驗的引領之下，學生對于當前學習活動的認識將會更為充實。作為新型教育手段，虛擬仿真實驗教學能夠有效擺脫空間以及實踐的限制，幫助學生更為完整地領略通信實驗知識，同時通過實踐來做驗證以及創新。所以，廣大高校有必要深化虛擬仿真實驗教學中心的建設，引導學生滲透到環境之中進行相應的學習，深化學生對于相關知識內容的了解，全方位地強化學生的基本認知水準。

四、結束語

總之，深化學生的理論知識儲備以及實踐應用能力是電子通信專業的必然發展歷程，虛擬仿真實驗教學中心的建設以及模塊化的課程安排能夠更為清晰地展現出電子通信專業課程的實踐性需要，為學生提供相對完整的教育幫助。在虛擬仿真實驗中心進行實驗學習的過程中，學生的創新能力以及理論能力都將獲得全面升華，并且由于其經濟投入較低，因此廣大高校完全可以將其應用于自身的教學體系之中，真正達到課程與實踐一體化的重要目的。

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Abstract：With the development of the times，the level of education in China has increased significantly.The electronic communication major is an important part of the university teaching system.However，at present，the educational form of the electronic communication profession has some problems.The fundamental reason is that the proportion of theoretical teaching and practical teaching is not balanced.Since the practical teaching of the electronic communication profession requires a large amount of capital investment，it is necessary for the education unit to apply the virtual simulation experiment technology to the curriculum system to strengthen the students' practical application ability.

Key words：theoretical teaching;practical teaching;electronic communication major;virtual simulation