改变单一的实验模式，培养学生的创新意识

石庆兰

中国农业大学 北京 100083

改变单一的实验模式，培养学生的创新意识

石庆兰

中国农业大学 北京 100083

文章分析了通信原理实验课程的现状及不足，提出了改变传统单一的实验模式，采用传统的硬件实验与基于SystemView的仿真实验相结合的改革新思路，并阐明了该方法的优越性。

实验教学；教学改革；仿真技术

由于信息技术的迅猛发展推动了全球科学技术与社会经济的飞速发展，同时也影响着人类科学技术的发展进程，引发了全球范围内各行各业科学技术的变革。教育事业也同样经历着这样一种迅猛的变革。从1995年开始，国家教委实施“面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”，这是我国高等教育教学改革的一项重要工程，其中教学方法的改革便是顺应这种变革的要求。而处在纷繁复杂、日新月异的信息时代，通信专业更应走在时代的前沿，同时也正面临着更多的挑战。传统的教学内容及实验手段已不能适应新技术的发展要求，迫切需要在教材内容及实验技术等方面更新。笔者根据多年从事通信原理的教学经验谈谈通信原理实验课的改革思路。

通信原理课程是电子信息专业、通信工程专业非常重要的一门专业理论课，理论性和实践性都很强。其实践性表现在通信系统的每个环节都可以通过实验验证其理论,并通过实验对理论进行分析。为了巩固学生在课堂教学过程中所掌握的理论知识，深刻认识通信系统结构、组成及其工作原理，依据通信原理教学大纲，在开设通信原理理论课的同时，应同步开设通信原理实验课。

传统的通信原理实验课一般是以硬件通信实验设备为主体，采用示波器、信号源、杂音计、频率计等仪器进行测试、记录系统的性能指标。学生在这种实验环境里做实验，通过对实际电路进行各种操作能够提高动手能力，加深对理论的理解，收到良好的效果。但随着通信技术的不断发展，通信原理实验课的教学目前也存在一些问题。(1)由于硬件实验设备成本高，且研发周期长，设备更新较慢。(2)实验内容基本固定不变。为了提高实验系统的可靠性和准确性，每个实验的硬件电路都是固化、封装在实验箱里。因此，实验的内容及主要系统参数一般也是固定不变的。此外，传统的硬件实验设备无法为实验者提供一个可供实验者进行创新实验的平台。然而，随着通信技术与计算机技术、微电子技术的不断融合，各种新的通信技术、层出不穷。显然，传统的硬件实验设备已远远不能适应新技术发展的要求。因此，通信原理实验课的教学迫切需要一个开放的实验平台，该平台能够对通信系统的各种模块、算法进行仿真设计、分析及进行仿真实验。我们对目前比较流行的MATLAB及SystemView做了比较，决定采用当前国际上最流行也是最优秀的适合通信系统设计、仿真及实验的大型软件SystemView软件作为仿真实验平台。SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具，它使用功能模块去描述程序，无需与复杂的程序语言打交道，不用编写一句代码即可完成各种系统的设计与仿真，快速地建立和修改系统，访问与调整参数，方便地加入注释。特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证，尤其适合于无线电话、无绳电话、寻呼机、调制解调器、卫星通讯等通信系统；并可进行各种系统时域和频域分析，及对各种逻辑电路、射频/模拟电路(混合器、放大器、RLC电路、运放电路等)进行理论分析和失真分析。

采用SystemView仿真平台作为硬件实验的补充使学生既可以完成实验室中用硬件难以实现的大型系统设计，又可使学生在实践中提高综合设计的能力，加强系统性和工程性的训练。同时也使通信系统理论教学与实验教学两个环节有机结合，使实验教学不仅仅是理论教学的辅助和补充，同时也是理论教学的延伸，以及创新素质培养的重要环节。采用SystemView仿真软件与硬件实验相结合具有以下优点：

第一，能够适应通信新技术不断发展的要求。对于基本实验采用以硬件实验方法为主，能够培养实验者的实际动手能力，掌握基本实验技能。而对发展较快的新技术采用以仿真实验为主。由于SystemView仿真软件为实验者提供了一个开放的实验平台，对于通信系统中出现的新理论、新方法和新技术都可以利用该平台进行仿真实验。因此，利用该平台可以为实验者设计出更多更新的实验，使学生能够很快地适应新技术不断发展不断变化的潮流。

第二，培养学生的再学习能力和创新能力。近些年，通信技术发展之快是显而易见的。若是盲目地跟随潮流而忽略了基本理论的学习，知识掌握也不会牢固，同样也不能适应新技术发展和知识更新的要求。SystemView为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。利用SystemView，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统，各种多速率系统，特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证。随着现代通信技术的不断发展，无线通信技术已日趋成熟和完善。利用SystemView带有的CDMA、DVB等扩展库即可十分方便地完成这些系统的设计和仿真等。在这样一个功能强大、性能优越、可视化效果非常好的仿真环境下，学生可以充分发挥主动性不断地学习、巩固基础理论知识，同时，还可以充分发挥其创造力不断地拓展、吸收新知识。

第三，设备成本低，易于维护。我们知道传统的硬件实验不仅需要硬件系统本身，还需要稳压电源、信号源、示波器及其它测量设备。这些设备成本高，维护起来困难。特别是由于实验者操作不当经常容易造成实验设备和仪器的损坏，增加了设备的维护成本。而仿真实验平台给实验者提供了一个虚拟的实验环境，免除了实验者的许多顾虑，可以大胆地在上面做各种实验。同时，该仿真平台还可以为实验者提供更多的实验仪器和实验方法。

通过2年的教学改革实践证明，在传统的硬件实验基础上增加仿真实验极大地激发了学生动手实践的兴趣，提高了学生的动手能力，而且也培养了学生的创新意识。同时，也加快了通信原理的课程建设及实验室建设。

[1]樊昌信.通信原理[M].北京：国防工业出版社，2008

[2]石庆兰，常华.通信原理实验及仿真教程[M].北京：中国农业大学出版社，2006

[3]曹志刚，钱亚生.现代通信原理[M].北京：清华大学出版社，2008

[4]John G.Proakis,Masoud Salehi. Contemporary Communication Systems Using MATLAB[M].陕西：西安交通大学出版社，2001,11

[5]John G.Proakis.Digital Communications(Fourth). Copyright(c)by The McGraw-Hill Companies,Inc.2001.

[6]张志涌. MATLAB教程[M].北京：北京航空航天大学出版，2006

[7]罗卫兵，孙桦，张捷.SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计[M].陕西：西安电子科技大学出版社，2001

Abstract：The paper analyses the status of the course of Experimenting on communication System Principles. The paper also points out tits problems . A new reform approach is proposed ,which combines traditional hardware experiments and simulation experiments based on SYSTEMVIEW. Its advantages have also been clarified.

Key words：experimental course；teaching reform；simulation technique.

By changing the single experimental model to cultivate the student’s awareness of creativity

Shi Qinglan
China agricultural university,Beijing，100083, China

2009-09-18

石庆兰，副教授。