通信专业实验体系建设与实践探索

刘云飞+田华明+黄子革+王鼎

摘要：实验教学是高等学校教学的重要组成部分，对学员综合能力培养有重要作用。海军航空大学在构建通信专业综合实验体系、精选实验内容、加强开放管理和革新教学方法等方面进行了积极探索。通过大胆实践，丰富了多层次实验新内容，形成了全面开放的新模式，探索出一条创新人才培养的新途径。

关键词：通信专业；实验体系；虚实结合；实验教学

0引言

通信专业是很多高等院校开设的一门重要专业，实验教学是通信专业不可或缺的重要组成部分。通信专业一般要开设的《通信原理》、《通信系统》等课程，都需要理论与实践相结合。通过实践，加深对理论的理解，培养学员分析解决问题的能力，严谨细致的作风，是培养创新人才和加强学科专业建设的重要途径。如何更好地发挥实验教学的作用，需要构建完善合理的实验体系，以实现实验室建设发展与培养创新人才相结合。海军航空大学经过多年的研究建设，在通信专业实验体系建设方面取得了较好的效果。

1构建综合实验体系

通信专业实验体系构建是一个长期的过程。以海军航空大学通信工程专业为例，该专业所需开设的课程包括《通信原理》、《通信技术》等专业课程，内容涉及面较广，因此不可能面面俱到，需要统筹规划，综合考虑，重点建设。

1.1资源共享，创造良好实验条件

实验室所需的仪器设备较多。学校对所购仪器设备按平台化、通用化、系统化、现代化思路进行筹划，将整个电子系的仪器设备进行资源共享。比如示波器、信号发生器、万用表等通用仪器设备，建立仪器设备资源共享库，打破教研室界限，各教研室共享仪器设备配置，提高了仪器设备利用率。对通信专业所特需的仪器设备，则集中财力，利用2110建设项目等先后购置了RZ9681型现代通信技术实验箱和DS02902型多功能综合虚拟测试仪。利用科研项目建设，自主研制开发了基于PXI总线的通用软件无线电实验平台和短波宽带信道模拟器。协调机关，结合军队院校学院岗位实际，调拨了部队现役通信电台，形成从通信基本模块到实装的全层次覆盖。

1.2软硬结合，构建综合化实验平台

通信专业学员人数较多，实验科目也多。所购通信技术实验箱数量不能满足实验教学需要。为此设计了开发基于Matlab、Systemview和LabVIEW软件的虚拟软件实验平台。虚拟软件实验平台有功能全、成本低、效率高的优点，与硬件平台互为补充，使硬件平台不能提供的实验得以通过虚拟软件来完成。学员通过软件模块搭建实验系统，可充分发挥其想象力，拓展其思维，提高其编程实践能力。

虚拟软件实验平台的构建充分利用三种软件的不同特点，偏于理论分析的应用Maflab，偏于直观信号分析的应用LabVIEW，偏于软件模块搭建的应用svstemview。硬件实验平台采用多功能综合虚拟仪器与计算机结合可以替代传统的示波器、逻辑分析仪和频谱分析仪的功能，更为直观、方便、节省空间，同时也降低了实验台的成本；现代通信技术实验箱由模块化构成，可以独立使用也可以方便的组合成各种通信系统，同时实验箱之间还可以通过组合构成大的通信系统：软件无线电平台的引入可以方便地通过软件定义的方式产生各种通信信号与调制方式，可以涵盖通信系统级与信号级的设计与实现：自主研发的信道模拟器可以给实验平台和通信实装方便地提供信道环境，可以很容易地制造出各种典型信道特性环境和电磁环境；能够模拟的地域跨度非常广阔，不受气候条件限制，可随时进行多次重复试验，节省大量实验费用。

这种综合性实验新平台的构建符合当今通信装备的发展趋势，使得学员和教员可以针对不同情况选择不同的实验平台，很好地解决了实验室投入有限与保障完成实验任务的问题。

2精选实验内容

目前学员思维比较活跃，不喜欢单纯性的验证性的实验，感觉验证性实验没有挑战性。为此需要根据课程需要，结合学员思维特点，精选实验内容。在实验内容设置上，将实验内容调整为验证性、设计性和创新性实验三部分，尽量减少验证性实验，增加设计性和创新性实验。验证性实验在相应理论课讲解完之后进行，教员将部分实验在课堂作演示后再安排学员进行实验，取得理论课和实验课教学相得益彰的效果：设计性实验安排在某段固定实验课时内完成，以布置作业的形式给出，要求学员利用实验室已有的仪器设备自己完成设计实验任务；创新性实验安排部分成绩优秀、学有余力的学员进行。

实验内容由以往的简单的硬件模块的原理性验证试验发展到了软件仿真、基本硬件模块实现、构建小的通信系统、通信系统之间的系统以及部队实装的操作使用多个层次，使学员能够多层次、全方位、多角度地进行实验，系统地进行分析和验证。

3加强开放管理

很多院校实验室建设投入巨大，但是利用率很低，其原因在于管理不够。海军航空大学采取全面开放严格管理的措施，提高实验室利用效率。

3.1全面开放，提高利用率

由于RZ9681型现代通信技术实验箱和虚拟软件实验平台都可以实现远程网络连接实验，因此可以由学员根据自己学习进度，在宿舍或计算机房，通过向管理员申请的形式，远程进行实验。实验体系采用模块化设计，学员可以结合毕业设计或科研课题，提出创新性研究性科目，自主搭建实验平台，教员起到监督辅导的作用。

全面开放包含三个层次：一是教学时间上的开放，由以往的“固定时间”的课程实验发展到“自主预约试验”和“固定课堂实验”相结合的模式：二是实验内容上的开放，由原理的“固定实验科目”发展到“自主设定实验内容”和“固定课程实验”相结合的新模式：三是教学地点的开放，由以前的“固定实验室内教学”发展到“野外通信”与“实验室内实验”相结合的模式。

3.2严格管理，规范制度

实验室属于管理就会降低其使用效率。实验室采取专人负责的方式，由一名教员专门负责实验室的维护管理。严格落实登记，维护保养制度，指定切合实际的管理规则。根据实验室仪器设备损耗情况，及时补充仪器设备，同时升级老旧实验平台。

4革新实验教学方法

传统实验教学是教员讲解示范，学员操作练习，学员的实践兴趣不高。海军航空大学大力推行教学改革，在通信专业实验教学上，大胆尝试了多种新的教学方法。

4.1任务驱动式

采用任务驱动的教学方法，将实验教学内容分为多个教学任务。采取设置任务卡的形式，由教员课前布置任务，由学员预习。课上进行分组，结合限时竞赛，引导学员完成一系列实验任务。任务设置由易到难，让学员能够体验到完成任务的成就感，增强自信心。

4.2翻轉课堂式

翻转课堂是目前很热的一种教学模式，应用于通信专业实践教学是一种很好的选择。采用翻转课堂模式，首先由教员将实验科目录制教学微视频供学员课前自学，并通过网络课程与学员互动交流，然后教员要为学员提供相关学术论文供学员研讨。在课堂上，改变传统的教员教，学员学的模式，改为由学员讲解操作实验科目，教员来观察学员，指出学员不足。同时设置问题，引导学员思考，进一步根据预习内容，解决疑难问题。翻转课堂模式能给最大限度提高课堂利用率，让学员在教员帮助引导下，提高自主学习的能力。

4.3项目研究式

采用由学员自主提出研究项目与教员布置研究项目两者相结合的方法，将学员分成若干研究小组，每组三到五人。每个小组承担一个小的研究课题，引导学员利用实验条件，搭建实验平台，完成项目研究。通过这样的形式，锻炼学员科学思维，培养学员勇于创新，团结协作，大胆实践的能力。

5结语

海军航空大学通信专业实验教学体系建设完成后，实验保障能力能覆盖全部通信专业实验课程，学员实验兴趣增加，创新能力得到培养。多名本科生和研究生利用实验室开展专项课题研究，开展自主创新的实验，在非正弦波通信、非平稳信号通信理论和认知无线电通信领域取得了较大的理论突破和技术进步。实验室还为课题组承担的国家863项目、国家自然科学基金项目等多项课题提供理论技术支撑，取得了一批科研成果。在通信专业实验室的支持下，海军航空大学《通信原理》课程被评为海军院校第八次优秀课程评选二等奖；《通信原理课程教学改革的实践与探索》获得院校级教学成果三等奖；《通信原理》课程获学院首届精品课程。endprint