《通信系统原理实验》课程的教学改革与探索

摘要：针对当前社会对信息科学技术人才的创新能力需求及社会经济发展的需要，在教学实践中对通信系统原理实验课程的教学方法做了大的改进，实验不再采用实验箱来完成，而是采用软件仿真来实现，不仅可以使学生在较短的时间内掌握该课程的理论知识，而且通过实验的操作提高他们的动手能力和创新能力。

关键词：计算机仿真；教学改革；通信系统原理；创新能力

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）06-0201-02

随着计算机的广泛应用和通信技术的不断发展和更新，通信系统的复杂度迅速增长，这就要求掌握现代通信理论和技术的高级技术人才日益增多。因此，如何让本科学生更好地掌握现代数字通信中以调制解调技术和通信信道的性能分析为代表的新技术及其应用能力，适应市场需要，拓宽就业渠道，是电子信息工程专业实践教学面临的紧迫任务。因此，在普通高校我们的教育目标就是要培养具有扎实的专业理论基础、有较宽领域的工程技术基础和有一定专业知识的高级工程技术人才，尤其是作为电子信息工程专业的学生，他们将来是国家信息科学技术行业的中流砥柱，因此，他们不仅要掌握好电子专业方面的基础知识和实用技术，还必须要掌握一些有关通信技术方面的基础知识和实用技术。考虑到通信技术的发展和更新速度，采取以往购买硬件实验设备来提高学生实践能力的方式，一方面购买设备需要申报的时间相对较长，往往难以跟得上学生的实际需求；另一方面购入的设备淘汰较快，容易造成浪费。如某大学在进行本科教学评估时购入了价值400万的通信原理教学实验设备，不到4年这批设备已面临淘汰的困境。因此，解决上述问题的一个有效方法是采用虚拟技术来实现，即采用计算机仿真实验技术来实现。也就是通过建立器件、部件乃至系统的模型，并用模型在计算机上进行仿真，利用计算机的高速运算处理能力，完成对通信设备与系统的分析、设计以及性能优化与评估测试。更为重要的是由于采用软件技术仿真实现实验项目，实验项目的更新更容易。有专家指出利用计算机进行建模理论和方法是推动仿真技术进步发展的重点研究方向。美国等发达国家在仿真领域一直是将建模理论和方法的研究工作列为重中之重。计算机仿真实验技术的优良特性，将成为今后人们特别重视和大力发展的综合技术。

一、教学中存在的问题

目前在大多数开设通信原理实验课的高校，所有的通信原理实验仍然全部采用实验箱来完成，但是由于实验设备的性能问题，在实验操作过程中会导致某些实验无法得出正确的结果，而且学生也无法对实验原理框图进行逐点的波形分析，实验效果并不理想。而且综合性创新性实验项目很少，无法给学生提供更大的实验平台，更谈不上创新能力的培养。采用实验箱做实验属于传统实验，实验的正确与否依靠实验箱的性能，而实验箱设备由于操作的学生较多，出现损坏的情况比较严重，而厂家来维修的时间有限，所以会导致上实验课能用的实验箱的数目大大减少，极大地影响了实验课的教学质量。而如果采用虚拟实验来做这些实验项目，它与传统实验相比，虚拟实验除了在性能、易用性、用户可定制性等方面具有更多优点外，在工程应用和社会经济效益方面也具有突出优势。此外，传统的通信原理实验主要通过硬件电路实现各功能模块，由信号发生器产生信号，用示波器观察各点波形。由于实验条件的限制，往往得不到准确的实验结果，而且学生面对复杂的电路板难以从系统的观点去分析各点波形关系。因此，设计出一套与传统实验相配合的虚拟实验软件，采用软件模拟的方法，通过灵活调节各个实验参数，灵活控制实验进程，便可很好地弥补传统通信原理实验的不足，同时可降低实验设备成本和节省经费，实现在没有购买新模块的情况下完成实验项目。

二、教学改革探索

1.教学内容的改革。《通信系统原理实验》课所包含的内容很广，里面涉及有基础性实验内容和综合性创新性实验内容，实验学时又短，如何在学时有限的情况下，掌握如此多的实验内容，如果采用传统的实验箱来做，是全部完成不了的，只有选取有代表性的实验来完成，而如果采用计算机仿真来实现的话，就有大量的时间来完成，而且即使上课时间完成不了，学生还可以回家继续来完成。这样对掌握基础理论知识提供了强有力的实验支持。目前，虽然传统通信实验中有部分实验采用计算机仿真来实现，但只是采用软件编译出结果，看不到原理框图，无法进行全面分析。为了让教学内容更丰富多彩，在实验教学内容中将所有的实验内容采用统一软件仿真平台，全部实验内容采用计算机仿真的方法在同一个平台下进行调用来完成。学生在该软件平台下完成课程大纲所要求的基础性实验项目，而且能根据教师要求完成综合性创新性实验项目的仿真，并能根据不断出现的新技术如3G等，及时实现计算机仿真，让学生真正掌握通信原理技术。软件平台界面如图1所示。

基本实验有眼图实验、AMI/HDB3编译码过程实验、抽样定理与PAM调制解调实验、PCM编译码实验、？荪M实验、FSK实验、BPSK实验等。针对现代调制解调新技术实验项目仿真，包括GSM蜂窝移动通信使用的GMSK技术，CDMA使用的QPSK和扩频技术，无线局域网用到的QAM等。综合性实验项目有计算机数据传输通信系统综合实验，使学生适应不断发展的通信技术，帮助通信专业的学生在通信系统领域建立一个较为完整的框架体系，有利于对其所学的知识进行综合和提高。创新性实验项目要求学生根据教师要求自动建模，提高学生的创新能力和动手能力。

2.教学手段的改革。采用软件仿真的实验手段突破了传统的实验教学模式，由于将通信原理实验课程大纲所要求的实验项目采用计算机仿真来实现，提高了学生应用计算机仿真软件的能力，而且它与实验箱配合起来使用可以使学生更好地掌握通信系统的构成及原理。①教学方式的改革：在教学实验过程中，教师在上课前指导学生先进行理论知识的复习，在每个实验的软件仿真界面中都有理论的内容；教师根据实验内容让学生进行框图的搭建，让学生可以从系统的观点去分析原理框图中各点的波形图及各点之间关系，而且还可以灵活设置各个实验参数，进而分析不同参数为何会有不同的结果，最后写出分析报告。②增加通信新技术的虚拟仿真，使学生适应现代通信技术的发展，满足社会对这方面人才的需求。③利用计算机网络的优势，虚拟实验可以实现实验项目的远程操作，弥补了实验场地和实验时间的不足。使学生上实验课不再受时间、地点及实验设备的限制，从而提高了学生学习的主动性，提高教师的教学效率。④考核方式：采用上课提问和分析报告两项来给成绩，而不是采用以前那种实验报告的方式，杜绝了学生抄袭的行为，真正做到公平公正，从而促进学生真正动手动脑去做实验。

随着科学技术的不断发展和社会竞争的日益激烈，我们教学的总目标就是要让学生能够真正学到知识，并在今后的工作中能学以致用，成为国家所需的高级工程技术人才，因此在教学过程中教师要不断地根据实际情况对教学内容和教学方法作一些改进，培养学生综合应用能力，增强分析问题、解决问题和动手的能力。通过自己在任教实践过程中对《通信系统原理实验》课进行的一些改革探索，在教学中也取得了一定的效果，但是，课程教学改革是一项长期而艰巨的任务，目前还只处于探讨和实践阶段，并不完善，需要在今后的工作实践中不断地加以总结和完善。

参考文献：

[1]张辉，曹丽娜.现代通信原理与技术[M].西安电子科技大学出版社，2003.

[2][美]Vijay K.Garg著.第三代移动通信系统原理与工程设计IS-95 CDMA和cdma2000[M].于鹏，白春霞，刘睿，等，译.北京：电子工业出版社，2001.

[3]达新宇，等.现代通信新技术[M].西安电子科技大学出版社，2002.

[4]沈连丰，等.通信新技术及其实验[M].北京：科学出版社，2004.

项目来源：广州大学教研项目。

作者简介：李丽（1973-），女，讲师，主要从事计算机应用和通信工程方面的研究。endprint

摘要：针对当前社会对信息科学技术人才的创新能力需求及社会经济发展的需要，在教学实践中对通信系统原理实验课程的教学方法做了大的改进，实验不再采用实验箱来完成，而是采用软件仿真来实现，不仅可以使学生在较短的时间内掌握该课程的理论知识，而且通过实验的操作提高他们的动手能力和创新能力。

关键词：计算机仿真；教学改革；通信系统原理；创新能力

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）06-0201-02

随着计算机的广泛应用和通信技术的不断发展和更新，通信系统的复杂度迅速增长，这就要求掌握现代通信理论和技术的高级技术人才日益增多。因此，如何让本科学生更好地掌握现代数字通信中以调制解调技术和通信信道的性能分析为代表的新技术及其应用能力，适应市场需要，拓宽就业渠道，是电子信息工程专业实践教学面临的紧迫任务。因此，在普通高校我们的教育目标就是要培养具有扎实的专业理论基础、有较宽领域的工程技术基础和有一定专业知识的高级工程技术人才，尤其是作为电子信息工程专业的学生，他们将来是国家信息科学技术行业的中流砥柱，因此，他们不仅要掌握好电子专业方面的基础知识和实用技术，还必须要掌握一些有关通信技术方面的基础知识和实用技术。考虑到通信技术的发展和更新速度，采取以往购买硬件实验设备来提高学生实践能力的方式，一方面购买设备需要申报的时间相对较长，往往难以跟得上学生的实际需求；另一方面购入的设备淘汰较快，容易造成浪费。如某大学在进行本科教学评估时购入了价值400万的通信原理教学实验设备，不到4年这批设备已面临淘汰的困境。因此，解决上述问题的一个有效方法是采用虚拟技术来实现，即采用计算机仿真实验技术来实现。也就是通过建立器件、部件乃至系统的模型，并用模型在计算机上进行仿真，利用计算机的高速运算处理能力，完成对通信设备与系统的分析、设计以及性能优化与评估测试。更为重要的是由于采用软件技术仿真实现实验项目，实验项目的更新更容易。有专家指出利用计算机进行建模理论和方法是推动仿真技术进步发展的重点研究方向。美国等发达国家在仿真领域一直是将建模理论和方法的研究工作列为重中之重。计算机仿真实验技术的优良特性，将成为今后人们特别重视和大力发展的综合技术。

一、教学中存在的问题

目前在大多数开设通信原理实验课的高校，所有的通信原理实验仍然全部采用实验箱来完成，但是由于实验设备的性能问题，在实验操作过程中会导致某些实验无法得出正确的结果，而且学生也无法对实验原理框图进行逐点的波形分析，实验效果并不理想。而且综合性创新性实验项目很少，无法给学生提供更大的实验平台，更谈不上创新能力的培养。采用实验箱做实验属于传统实验，实验的正确与否依靠实验箱的性能，而实验箱设备由于操作的学生较多，出现损坏的情况比较严重，而厂家来维修的时间有限，所以会导致上实验课能用的实验箱的数目大大减少，极大地影响了实验课的教学质量。而如果采用虚拟实验来做这些实验项目，它与传统实验相比，虚拟实验除了在性能、易用性、用户可定制性等方面具有更多优点外，在工程应用和社会经济效益方面也具有突出优势。此外，传统的通信原理实验主要通过硬件电路实现各功能模块，由信号发生器产生信号，用示波器观察各点波形。由于实验条件的限制，往往得不到准确的实验结果，而且学生面对复杂的电路板难以从系统的观点去分析各点波形关系。因此，设计出一套与传统实验相配合的虚拟实验软件，采用软件模拟的方法，通过灵活调节各个实验参数，灵活控制实验进程，便可很好地弥补传统通信原理实验的不足，同时可降低实验设备成本和节省经费，实现在没有购买新模块的情况下完成实验项目。

二、教学改革探索

1.教学内容的改革。《通信系统原理实验》课所包含的内容很广，里面涉及有基础性实验内容和综合性创新性实验内容，实验学时又短，如何在学时有限的情况下，掌握如此多的实验内容，如果采用传统的实验箱来做，是全部完成不了的，只有选取有代表性的实验来完成，而如果采用计算机仿真来实现的话，就有大量的时间来完成，而且即使上课时间完成不了，学生还可以回家继续来完成。这样对掌握基础理论知识提供了强有力的实验支持。目前，虽然传统通信实验中有部分实验采用计算机仿真来实现，但只是采用软件编译出结果，看不到原理框图，无法进行全面分析。为了让教学内容更丰富多彩，在实验教学内容中将所有的实验内容采用统一软件仿真平台，全部实验内容采用计算机仿真的方法在同一个平台下进行调用来完成。学生在该软件平台下完成课程大纲所要求的基础性实验项目，而且能根据教师要求完成综合性创新性实验项目的仿真，并能根据不断出现的新技术如3G等，及时实现计算机仿真，让学生真正掌握通信原理技术。软件平台界面如图1所示。

基本实验有眼图实验、AMI/HDB3编译码过程实验、抽样定理与PAM调制解调实验、PCM编译码实验、？荪M实验、FSK实验、BPSK实验等。针对现代调制解调新技术实验项目仿真，包括GSM蜂窝移动通信使用的GMSK技术，CDMA使用的QPSK和扩频技术，无线局域网用到的QAM等。综合性实验项目有计算机数据传输通信系统综合实验，使学生适应不断发展的通信技术，帮助通信专业的学生在通信系统领域建立一个较为完整的框架体系，有利于对其所学的知识进行综合和提高。创新性实验项目要求学生根据教师要求自动建模，提高学生的创新能力和动手能力。

2.教学手段的改革。采用软件仿真的实验手段突破了传统的实验教学模式，由于将通信原理实验课程大纲所要求的实验项目采用计算机仿真来实现，提高了学生应用计算机仿真软件的能力，而且它与实验箱配合起来使用可以使学生更好地掌握通信系统的构成及原理。①教学方式的改革：在教学实验过程中，教师在上课前指导学生先进行理论知识的复习，在每个实验的软件仿真界面中都有理论的内容；教师根据实验内容让学生进行框图的搭建，让学生可以从系统的观点去分析原理框图中各点的波形图及各点之间关系，而且还可以灵活设置各个实验参数，进而分析不同参数为何会有不同的结果，最后写出分析报告。②增加通信新技术的虚拟仿真，使学生适应现代通信技术的发展，满足社会对这方面人才的需求。③利用计算机网络的优势，虚拟实验可以实现实验项目的远程操作，弥补了实验场地和实验时间的不足。使学生上实验课不再受时间、地点及实验设备的限制，从而提高了学生学习的主动性，提高教师的教学效率。④考核方式：采用上课提问和分析报告两项来给成绩，而不是采用以前那种实验报告的方式，杜绝了学生抄袭的行为，真正做到公平公正，从而促进学生真正动手动脑去做实验。

随着科学技术的不断发展和社会竞争的日益激烈，我们教学的总目标就是要让学生能够真正学到知识，并在今后的工作中能学以致用，成为国家所需的高级工程技术人才，因此在教学过程中教师要不断地根据实际情况对教学内容和教学方法作一些改进，培养学生综合应用能力，增强分析问题、解决问题和动手的能力。通过自己在任教实践过程中对《通信系统原理实验》课进行的一些改革探索，在教学中也取得了一定的效果，但是，课程教学改革是一项长期而艰巨的任务，目前还只处于探讨和实践阶段，并不完善，需要在今后的工作实践中不断地加以总结和完善。

参考文献：

[1]张辉，曹丽娜.现代通信原理与技术[M].西安电子科技大学出版社，2003.

[2][美]Vijay K.Garg著.第三代移动通信系统原理与工程设计IS-95 CDMA和cdma2000[M].于鹏，白春霞，刘睿，等，译.北京：电子工业出版社，2001.

[3]达新宇，等.现代通信新技术[M].西安电子科技大学出版社，2002.

[4]沈连丰，等.通信新技术及其实验[M].北京：科学出版社，2004.

项目来源：广州大学教研项目。

作者简介：李丽（1973-），女，讲师，主要从事计算机应用和通信工程方面的研究。endprint

摘要：针对当前社会对信息科学技术人才的创新能力需求及社会经济发展的需要，在教学实践中对通信系统原理实验课程的教学方法做了大的改进，实验不再采用实验箱来完成，而是采用软件仿真来实现，不仅可以使学生在较短的时间内掌握该课程的理论知识，而且通过实验的操作提高他们的动手能力和创新能力。

关键词：计算机仿真；教学改革；通信系统原理；创新能力

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）06-0201-02

随着计算机的广泛应用和通信技术的不断发展和更新，通信系统的复杂度迅速增长，这就要求掌握现代通信理论和技术的高级技术人才日益增多。因此，如何让本科学生更好地掌握现代数字通信中以调制解调技术和通信信道的性能分析为代表的新技术及其应用能力，适应市场需要，拓宽就业渠道，是电子信息工程专业实践教学面临的紧迫任务。因此，在普通高校我们的教育目标就是要培养具有扎实的专业理论基础、有较宽领域的工程技术基础和有一定专业知识的高级工程技术人才，尤其是作为电子信息工程专业的学生，他们将来是国家信息科学技术行业的中流砥柱，因此，他们不仅要掌握好电子专业方面的基础知识和实用技术，还必须要掌握一些有关通信技术方面的基础知识和实用技术。考虑到通信技术的发展和更新速度，采取以往购买硬件实验设备来提高学生实践能力的方式，一方面购买设备需要申报的时间相对较长，往往难以跟得上学生的实际需求；另一方面购入的设备淘汰较快，容易造成浪费。如某大学在进行本科教学评估时购入了价值400万的通信原理教学实验设备，不到4年这批设备已面临淘汰的困境。因此，解决上述问题的一个有效方法是采用虚拟技术来实现，即采用计算机仿真实验技术来实现。也就是通过建立器件、部件乃至系统的模型，并用模型在计算机上进行仿真，利用计算机的高速运算处理能力，完成对通信设备与系统的分析、设计以及性能优化与评估测试。更为重要的是由于采用软件技术仿真实现实验项目，实验项目的更新更容易。有专家指出利用计算机进行建模理论和方法是推动仿真技术进步发展的重点研究方向。美国等发达国家在仿真领域一直是将建模理论和方法的研究工作列为重中之重。计算机仿真实验技术的优良特性，将成为今后人们特别重视和大力发展的综合技术。

一、教学中存在的问题

目前在大多数开设通信原理实验课的高校，所有的通信原理实验仍然全部采用实验箱来完成，但是由于实验设备的性能问题，在实验操作过程中会导致某些实验无法得出正确的结果，而且学生也无法对实验原理框图进行逐点的波形分析，实验效果并不理想。而且综合性创新性实验项目很少，无法给学生提供更大的实验平台，更谈不上创新能力的培养。采用实验箱做实验属于传统实验，实验的正确与否依靠实验箱的性能，而实验箱设备由于操作的学生较多，出现损坏的情况比较严重，而厂家来维修的时间有限，所以会导致上实验课能用的实验箱的数目大大减少，极大地影响了实验课的教学质量。而如果采用虚拟实验来做这些实验项目，它与传统实验相比，虚拟实验除了在性能、易用性、用户可定制性等方面具有更多优点外，在工程应用和社会经济效益方面也具有突出优势。此外，传统的通信原理实验主要通过硬件电路实现各功能模块，由信号发生器产生信号，用示波器观察各点波形。由于实验条件的限制，往往得不到准确的实验结果，而且学生面对复杂的电路板难以从系统的观点去分析各点波形关系。因此，设计出一套与传统实验相配合的虚拟实验软件，采用软件模拟的方法，通过灵活调节各个实验参数，灵活控制实验进程，便可很好地弥补传统通信原理实验的不足，同时可降低实验设备成本和节省经费，实现在没有购买新模块的情况下完成实验项目。

二、教学改革探索

1.教学内容的改革。《通信系统原理实验》课所包含的内容很广，里面涉及有基础性实验内容和综合性创新性实验内容，实验学时又短，如何在学时有限的情况下，掌握如此多的实验内容，如果采用传统的实验箱来做，是全部完成不了的，只有选取有代表性的实验来完成，而如果采用计算机仿真来实现的话，就有大量的时间来完成，而且即使上课时间完成不了，学生还可以回家继续来完成。这样对掌握基础理论知识提供了强有力的实验支持。目前，虽然传统通信实验中有部分实验采用计算机仿真来实现，但只是采用软件编译出结果，看不到原理框图，无法进行全面分析。为了让教学内容更丰富多彩，在实验教学内容中将所有的实验内容采用统一软件仿真平台，全部实验内容采用计算机仿真的方法在同一个平台下进行调用来完成。学生在该软件平台下完成课程大纲所要求的基础性实验项目，而且能根据教师要求完成综合性创新性实验项目的仿真，并能根据不断出现的新技术如3G等，及时实现计算机仿真，让学生真正掌握通信原理技术。软件平台界面如图1所示。

基本实验有眼图实验、AMI/HDB3编译码过程实验、抽样定理与PAM调制解调实验、PCM编译码实验、？荪M实验、FSK实验、BPSK实验等。针对现代调制解调新技术实验项目仿真，包括GSM蜂窝移动通信使用的GMSK技术，CDMA使用的QPSK和扩频技术，无线局域网用到的QAM等。综合性实验项目有计算机数据传输通信系统综合实验，使学生适应不断发展的通信技术，帮助通信专业的学生在通信系统领域建立一个较为完整的框架体系，有利于对其所学的知识进行综合和提高。创新性实验项目要求学生根据教师要求自动建模，提高学生的创新能力和动手能力。

2.教学手段的改革。采用软件仿真的实验手段突破了传统的实验教学模式，由于将通信原理实验课程大纲所要求的实验项目采用计算机仿真来实现，提高了学生应用计算机仿真软件的能力，而且它与实验箱配合起来使用可以使学生更好地掌握通信系统的构成及原理。①教学方式的改革：在教学实验过程中，教师在上课前指导学生先进行理论知识的复习，在每个实验的软件仿真界面中都有理论的内容；教师根据实验内容让学生进行框图的搭建，让学生可以从系统的观点去分析原理框图中各点的波形图及各点之间关系，而且还可以灵活设置各个实验参数，进而分析不同参数为何会有不同的结果，最后写出分析报告。②增加通信新技术的虚拟仿真，使学生适应现代通信技术的发展，满足社会对这方面人才的需求。③利用计算机网络的优势，虚拟实验可以实现实验项目的远程操作，弥补了实验场地和实验时间的不足。使学生上实验课不再受时间、地点及实验设备的限制，从而提高了学生学习的主动性，提高教师的教学效率。④考核方式：采用上课提问和分析报告两项来给成绩，而不是采用以前那种实验报告的方式，杜绝了学生抄袭的行为，真正做到公平公正，从而促进学生真正动手动脑去做实验。

随着科学技术的不断发展和社会竞争的日益激烈，我们教学的总目标就是要让学生能够真正学到知识，并在今后的工作中能学以致用，成为国家所需的高级工程技术人才，因此在教学过程中教师要不断地根据实际情况对教学内容和教学方法作一些改进，培养学生综合应用能力，增强分析问题、解决问题和动手的能力。通过自己在任教实践过程中对《通信系统原理实验》课进行的一些改革探索，在教学中也取得了一定的效果，但是，课程教学改革是一项长期而艰巨的任务，目前还只处于探讨和实践阶段，并不完善，需要在今后的工作实践中不断地加以总结和完善。

参考文献：

[1]张辉，曹丽娜.现代通信原理与技术[M].西安电子科技大学出版社，2003.

[2][美]Vijay K.Garg著.第三代移动通信系统原理与工程设计IS-95 CDMA和cdma2000[M].于鹏，白春霞，刘睿，等，译.北京：电子工业出版社，2001.

[3]达新宇，等.现代通信新技术[M].西安电子科技大学出版社，2002.

[4]沈连丰，等.通信新技术及其实验[M].北京：科学出版社，2004.

项目来源：广州大学教研项目。

作者简介：李丽（1973-），女，讲师，主要从事计算机应用和通信工程方面的研究。endprint