通信專業(yè)核心實(shí)踐教學(xué)虛實(shí)結(jié)合的研究與實(shí)踐

金巧芳　 張春蘭

【摘要】提出了通信專業(yè)核心實(shí)踐教學(xué)體系虛實(shí)結(jié)合的設(shè)計(jì)思想，圍繞加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)、重視培養(yǎng)學(xué)生動手能力、借助實(shí)驗(yàn)室及虛擬軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)學(xué)生培養(yǎng)的思路。提出了分層漸進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，在教學(xué)中形成虛實(shí)結(jié)合，層次分明的實(shí)驗(yàn)課程體系。激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)踐的有機(jī)融合，取得了較好的效果。

【關(guān)鍵詞】通信專業(yè) 實(shí)踐教學(xué) 虛實(shí)結(jié)合

【中圖分類號】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)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(yǎng)情況來看，通信工程類專業(yè)的人才培養(yǎng)方向大概可以分為兩類：其一是研究型人才培養(yǎng)方向，或者說是培養(yǎng)研發(fā)、技術(shù)類人才；其二是工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)方向。前者一般為重點(diǎn)高?；蚱放茖I(yè)所選擇的一種方向和定位，后者則大多數(shù)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(gè)方向調(diào)整培養(yǎng)計(jì)劃。

大多一般高職高專院校對人才的培養(yǎng)也是定位在工程應(yīng)用型方向，但受限于學(xué)生的層次、理論課時(shí)有限以及學(xué)校專業(yè)基礎(chǔ)薄弱等因素的約束，往往會輕理論而重實(shí)踐，準(zhǔn)確來講是重實(shí)訓(xùn)。有些學(xué)校在實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)方面花費(fèi)巨資來購置實(shí)際的商用通信設(shè)備，如傳輸、交換、接入、數(shù)據(jù)、3G等，通過這些設(shè)備來培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力。這種方式有一定的優(yōu)點(diǎn)，可以讓學(xué)生做到“所學(xué)即所用”，在工作中能盡快上手。但這樣的實(shí)際通信設(shè)備主要是設(shè)計(jì)給運(yùn)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?yàn)樵O(shè)備價(jià)格昂貴，學(xué)?；旧喜粫寣W(xué)生自己動手進(jìn)行硬件的搭接，所以用這樣的設(shè)備來實(shí)訓(xùn)慢慢地被很多高校稱之為“設(shè)備操作工”的培養(yǎng)模式。而有些學(xué)校由于資金有限，生源不多，設(shè)備老化甚至淘汰，培養(yǎng)出來的學(xué)生理論與實(shí)踐脫節(jié)嚴(yán)重，步入社會后也無法快速地進(jìn)入角色，用人單位一般也就不愿意招收這樣的學(xué)生。

高職通信專業(yè)在開展實(shí)踐教學(xué)過程中，主要存在以下一些問題：

1）有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，學(xué)生無法充分地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；

2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源以及實(shí)驗(yàn)室難以做到真正開放；

3）現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的可靠性、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的穩(wěn)定性等方面嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果[1]。

4）配套測試設(shè)備不完善、不穩(wěn)定，常常影響實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行；

5）花巨資購買的實(shí)訓(xùn)設(shè)備不具備開放條件，不能讓學(xué)生了解工作原理并自行動手搭建系統(tǒng)；

6）昂貴的實(shí)訓(xùn)設(shè)備因?yàn)榕_/套數(shù)有限，影響了學(xué)生的全面參與；

7）評價(jià)和考核學(xué)生實(shí)踐效果的手段單一，基本上只有實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

那么，通過什么樣的手段來加強(qiáng)高職學(xué)生專業(yè)知識和理論的學(xué)習(xí)效果及其實(shí)踐動手能力呢？答案是虛實(shí)結(jié)合！也就是在教學(xué)中，建有必需的實(shí)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備，同時(shí)運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)踐的有機(jī)融合。虛擬仿真技術(shù)本身就是一種理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的技術(shù)，它把實(shí)際問題抽象化成理論問題來加以解決并把結(jié)果反饋到實(shí)際中去[2]。在《浙江省教育廳關(guān)于“十二五”期間全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的實(shí)施意見》中就明確提出：“推進(jìn)現(xiàn)代化教學(xué)手段和方法改革，開發(fā)虛擬流程、虛擬工藝、虛擬生產(chǎn)線等”。由此可見，虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)成為了現(xiàn)代化的教學(xué)一種重要手段，對理論與實(shí)際實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起到了很好的橋梁作用。

2.實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

在通信專業(yè)的核心實(shí)踐教學(xué)中，引入虛實(shí)結(jié)合的方法來培養(yǎng)學(xué)生。首先，在通信專業(yè)的核心實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建中，我們設(shè)計(jì)了分層漸進(jìn)的結(jié)構(gòu)，遵循“基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)—能力培養(yǎng)—課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)強(qiáng)化”的實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)思路。即：首先是基礎(chǔ)知識的扎實(shí)學(xué)習(xí)，在此基礎(chǔ)上強(qiáng)化能力的培養(yǎng)，最后通過課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)提升學(xué)生的實(shí)踐動手和創(chuàng)新能力。針對基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，以模塊化的方法設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，有基于“數(shù)據(jù)通信實(shí)訓(xùn)室”進(jìn)行的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)及部分設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、基于電子技術(shù)的現(xiàn)代通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和基于protues的單片機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，通過通信原理實(shí)驗(yàn)箱驗(yàn)證基本知識如編碼、調(diào)制等模塊來搭建出簡單的通信系統(tǒng)，并通過電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；設(shè)計(jì)了系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K來針對強(qiáng)化能力的培養(yǎng)，包括基于通信原理實(shí)驗(yàn)箱的elabsim仿真軟件的應(yīng)用、基于protues的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用、基于SystemView的通信系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)[3]等，由簡單到復(fù)雜的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)都可通過以上的仿真軟件平臺實(shí)現(xiàn)，從而明確了各個(gè)具體模塊的實(shí)現(xiàn)方法以及相互之間的關(guān)聯(lián)，對整個(gè)通信系統(tǒng)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)CDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)的搭建，通過綜合布線課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等，提高學(xué)生對各種知識的串聯(lián)應(yīng)用能力。圖1為通信專業(yè)核心實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)圖。

在設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)體系的過程中，我們重點(diǎn)突出了以下幾個(gè)方面：

(1)各模塊之間既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，將課程中的理論與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行必要的優(yōu)化整合，體現(xiàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，充分結(jié)合多媒體技術(shù)、虛擬技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代化教學(xué)方法與手段，利用先進(jìn)的、豐富多彩的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，形成完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系；

(2)在仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，注重設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開發(fā)，重點(diǎn)提倡自主實(shí)驗(yàn)、課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，開發(fā)出富有創(chuàng)意的研究探索性實(shí)驗(yàn)，開拓學(xué)生思路，突出培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神；仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)充分體現(xiàn)了開放性和自主性；

(3)在課程架構(gòu)設(shè)計(jì)中，緊緊圍繞全程全網(wǎng)的通信理念，各模塊循序漸進(jìn)，突出通信系統(tǒng)的完整性、開放性和靈活性，在新的實(shí)踐體系中，可以完成從傳輸、交換、移動、接入網(wǎng)、支撐網(wǎng)等整個(gè)專業(yè)的實(shí)踐過程[4]，突出對學(xué)生工程實(shí)踐能力和業(yè)務(wù)能力的培養(yǎng)。

3.實(shí)踐教學(xué)的開展

首先，根據(jù)通信專業(yè)核心實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)，學(xué)生借此建立起通信系統(tǒng)的整體概念；其次，通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對通信系統(tǒng)中的各個(gè)模塊及關(guān)鍵技術(shù)有了全方位、多層面的認(rèn)識；最后，通過CDMA系統(tǒng)及GSM系統(tǒng)的搭建，課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)各種通信網(wǎng)的構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用通信基礎(chǔ)知識和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的能力，以滿足培養(yǎng)通信與信息類高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才的需要[5]。

比如，在數(shù)據(jù)通信的教學(xué)中，學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行“DPSK調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)”。通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)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(yàn)證最初的結(jié)論，幫助學(xué)生建立通信系統(tǒng)的整體架構(gòu)和工作流程。圖2為利用實(shí)驗(yàn)箱測得DPSK的輸出波形圖。

在系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)中，可以利用和通信原理實(shí)驗(yàn)箱配套的elabsim軟件，進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，對DPSK實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的理解和掌握。同時(shí)，對于硬件和軟件實(shí)驗(yàn)的結(jié)果做比較，幫助學(xué)生把理論問題和實(shí)踐問題緊密地聯(lián)系起來。經(jīng)過實(shí)踐證明，仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是完全一致的。另外，學(xué)生可以用SystemView軟件平臺自行設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)，以進(jìn)一步加深對通信系統(tǒng)的認(rèn)識。

最后，利用移動通信開放實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建CDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)，對移動通信的組網(wǎng)和各部分的功能有一個(gè)全面系統(tǒng)的認(rèn)識。通過組織學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，利用硬件和軟件實(shí)現(xiàn)融合，使學(xué)生各方面的知識和實(shí)踐技能得到應(yīng)用和強(qiáng)化，最終實(shí)現(xiàn)教學(xué)的目標(biāo)。

4.結(jié)論

總之，為了兼顧建設(shè)成本以及實(shí)驗(yàn)室的利用效率等因素，我們采用了現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的主流思路，即硬件設(shè)備加虛擬仿真的思路，硬件主要采用開放性比較好的實(shí)驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)臺的結(jié)構(gòu)，虛擬仿真實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的開放、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用效率進(jìn)一步地提升。經(jīng)過幾年的實(shí)踐，通信專業(yè)核心實(shí)踐教學(xué)虛實(shí)結(jié)合的開展方法是切實(shí)可行的。激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了學(xué)生的實(shí)踐、動手能力，取得了較好的效果。

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