基于S y s t e mv i e w應(yīng)用型人才培養(yǎng)的通信原理教學(xué)研究

謝文娣 閃靜潔

（安徽新華學(xué)院，安徽 合肥 230088）

0 引言

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的快速發(fā)展，通信原理課程在電子、通信領(lǐng)域中扮演著非常重要的角色。該課程具有理論性較強(qiáng)、知識(shí)面較廣、難度較大的顯著特點(diǎn)。作為本科教學(xué)的專業(yè)核心課，結(jié)合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)踐環(huán)節(jié)引入《通信原理》課程教學(xué)，將有利于學(xué)生掌握通信基礎(chǔ)知識(shí)和基本概念，能更好地理解通信系統(tǒng)完整性，從而提高學(xué)生將理論與實(shí)際緊密聯(lián)系起來的能力，并且通過實(shí)踐學(xué)生的動(dòng)手操作能力和分析問題的能力也在不同程度上得到鍛煉和提升[1]。

SystemView是基于Windows環(huán)境下運(yùn)行的一種可視化動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析平臺(tái)，常用于現(xiàn)代工程與通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真，可應(yīng)用于從信號(hào)處理、濾波器設(shè)計(jì)、各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)以及各種多速率系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真直到一般的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立、線性或非線性控制系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域[2]。它使用功能模塊(Token)去描述程序，能快速地建立和修改系統(tǒng)、訪問與調(diào)整參數(shù)，具有仿真運(yùn)行速度快、靈活性好、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。

在傳統(tǒng)的高等教育體制中，學(xué)生主要集中注意力去在記憶和理解書本上的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論；而在面向課題的教學(xué)模式中，學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，更多注重于操作動(dòng)手能力和獨(dú)立分析能力。如今，這種創(chuàng)新的教學(xué)模式引起國(guó)內(nèi)很多高校尤其是應(yīng)用型本科高校的重視，高校本科教學(xué)將引入越來越多的實(shí)踐環(huán)節(jié)。

1 教學(xué)流程

本文以面向項(xiàng)目教學(xué)模式的改革為前提，應(yīng)用型本科高校為依托，以通信原理課程教學(xué)為例，課程教學(xué)結(jié)合功能強(qiáng)大的通信仿真軟件Systemview，理論教學(xué)以“項(xiàng)目”的形式引進(jìn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，教學(xué)效果良好。傳統(tǒng)高等教育的突出特點(diǎn)就是所有學(xué)生在相同的教學(xué)計(jì)劃下，按相同的課程設(shè)置和教學(xué)大綱學(xué)習(xí)，重點(diǎn)掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)，這是一種個(gè)體趨向標(biāo)準(zhǔn)化的教學(xué)方式。與上述不同的是，面向課題的教學(xué)模式則是與實(shí)際緊密聯(lián)系在一起，將工程中的常見的實(shí)際問題應(yīng)用于課題當(dāng)中。因此面向項(xiàng)目的教學(xué)根本是培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)的能力，給學(xué)生提供更多實(shí)踐和深入探討的機(jī)會(huì)。在通信原理課程教學(xué)的組織和安排上引入了面向項(xiàng)目的教學(xué)思路，按照以下幾個(gè)環(huán)節(jié)安排教學(xué)：

（1）面向項(xiàng)目教學(xué)中，課題組作為基本單元。在學(xué)期的開始，成立課題組，課題組的成員為3～5名學(xué)生，每個(gè)學(xué)期其成員需合作完成一個(gè)課題。

（2）授課采用PPT匯報(bào)、大課堂、遠(yuǎn)程教學(xué)和討論組等教學(xué)手段，其內(nèi)容與課題聯(lián)系緊密，并且要求教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行每周兩次的輔導(dǎo)。

（3）為每個(gè)課題組提供如計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、U盤等實(shí)踐資源。

學(xué)期開始，教師指導(dǎo)每個(gè)課題組先對(duì)課題進(jìn)行一定的分析；學(xué)生在課堂聽講、完成作業(yè)和閱讀文獻(xiàn)的過程中掌握所需的理論知識(shí)，并通過做仿真實(shí)驗(yàn)、相互討論、教師指導(dǎo)等形式完成項(xiàng)目任務(wù)；學(xué)期末，學(xué)生將課題設(shè)計(jì)報(bào)告上交并對(duì)課題內(nèi)容進(jìn)行答辯，教師對(duì)課題組設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收或查閱工作過程視頻并評(píng)估其成果和設(shè)計(jì)方法，綜合幾方面的結(jié)果給出總評(píng)成績(jī)。同時(shí)，在課題進(jìn)行中，每個(gè)學(xué)生必須提交自己的想法、思路及課題成果與同組成員及指導(dǎo)老師共同交流和討論，學(xué)生在完成課題的過程中，專業(yè)技術(shù)知識(shí)得到加強(qiáng)和鞏固、獨(dú)立思考的能力也有一定的提高、分析問題和解決問題的能力得到鍛煉和提升。

2 典型課題舉例

學(xué)期初，每課題組先確立課題內(nèi)容，然后結(jié)合Systemview軟件仿真一個(gè)完整的通信系統(tǒng)。在內(nèi)容上包括模擬通信、數(shù)字基帶通信、數(shù)字帶通等方面。學(xué)生運(yùn)用功能強(qiáng)大的Systemview通信工具完成課題相應(yīng)功能。下面是學(xué)生課題的典型示例。

2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

利用功能模塊化、交互技術(shù)完成通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)。SystemView的用戶環(huán)境包含設(shè)計(jì)窗口（如圖1所示）和分析窗口兩個(gè)界面，該仿真平臺(tái)界面友好、操作簡(jiǎn)便、功能完整以及可擴(kuò)展性好[3]。

2.2 模擬調(diào)制系統(tǒng)中常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(AM)系統(tǒng)仿真實(shí)例

常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(AM)系統(tǒng)設(shè)計(jì)界面如圖1所示，用戶通過選擇不同圖符庫中的功能圖符，并設(shè)定好幅度、頻率、相位、系統(tǒng)定時(shí)、截至頻率等系數(shù)；再通過仿真運(yùn)行，得到分析窗口如圖2所示，從圖中可看到AM欠調(diào)幅信號(hào)波形、相干解調(diào)后的信號(hào)與輸入信號(hào)的比較等波形。

2.3 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真實(shí)例

數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)是一種不經(jīng)過載波調(diào)制而直接傳輸數(shù)字基帶信號(hào)的系統(tǒng)，也就是說基帶信號(hào)不需要經(jīng)過載波調(diào)制而直接進(jìn)行傳輸。它主要應(yīng)用于某些具有低通特性的有線信道尤其是傳輸距離不太遠(yuǎn)的系統(tǒng)中 （如計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)）[4]。建模時(shí)用戶選擇功能圖符包括PN序列、脈沖形成器、線性濾波器、抽樣器、保持器、判決器、高斯噪聲和正弦波形；仿真波形如圖3所示，我們可以看到基帶信號(hào)的波形、解調(diào)后的波形及其眼圖波形。

2.4 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中二進(jìn)制頻移鍵控系統(tǒng)仿真實(shí)例

無論是AM、FM還是PM的調(diào)制方式，輸入的基帶信號(hào)都為模擬信號(hào)。當(dāng)輸入基帶信號(hào)為數(shù)字信號(hào)來改變載波信號(hào)的幅度、頻率和相位，得到幅移鍵控、頻移鍵控和相移鍵控，都為數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)[5]。二進(jìn)制頻移鍵控系統(tǒng)設(shè)計(jì)界面和仿真結(jié)果如圖4和5所示。設(shè)計(jì)框圖采用相乘法2路2ASK的疊加產(chǎn)生2FSK信號(hào)，得到基帶信號(hào)波形、2FSK信號(hào)波形、基帶信號(hào)和已調(diào)信號(hào)的功率譜波形等。

3 總結(jié)

本文描述了以Systemview為軟件平臺(tái)使用模塊化交互式界面的通信系統(tǒng)仿真實(shí)例應(yīng)用于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的通信原理課程的教學(xué)中，構(gòu)建了相應(yīng)的系統(tǒng)仿真框圖并給出了仿真波形包括時(shí)域、頻域、眼圖波形。其設(shè)計(jì)界面和分析界面的直觀顯示特點(diǎn)有利于理解和深化的通信系統(tǒng)架構(gòu)知識(shí)和基本原理，同時(shí)搭建的系統(tǒng)仿真平臺(tái)具有開放性，可以不斷地完善和擴(kuò)充，便于后續(xù)研究工作的展開。

使用功能強(qiáng)大的Systemview軟件和借鑒先進(jìn)的面向項(xiàng)目的教學(xué)思路，實(shí)踐教學(xué)取得了較好的效果。首先，學(xué)生普遍歡迎這種教學(xué)模式，通過實(shí)踐動(dòng)手操作通信相關(guān)的基本理論知識(shí)和關(guān)鍵技術(shù)；其次，理論聯(lián)系實(shí)際，提高實(shí)踐能技術(shù)原理可以得到更好地理解和掌握，大大地提高了學(xué)習(xí)積極性；再次，該教學(xué)模式更貼近應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教育理念，可以更好地融入企業(yè)融入社會(huì)；在實(shí)踐中，加深了對(duì)基本知識(shí)和概念的掌握。

［1］喬閃．奧爾堡大學(xué)面向項(xiàng)目的高等教育體系[J]．高等工程教育研究,2002(2)：69-72．

［2］尹立強(qiáng),張海燕．通信原理及Systemview仿真測(cè)試[M]．西安電子科技大學(xué)出版社,2012．

［3］張俊濤,陳曉莉．動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真軟件System View及其應(yīng)用[J]．現(xiàn)代電子技術(shù),2001．

［4］樊昌信．通信原理[M]．6 版.國(guó)防工業(yè)出版社,2010．

［5］王燦．SystemView 在數(shù)字通信原理課程中的應(yīng)用[M]．2011．