研究生通信系統(tǒng)建模與仿真課程教學(xué)方法研究

曾廣軍++楊萍++談園

摘 要：通信系統(tǒng)建模與仿真是培養(yǎng)通信類專業(yè)學(xué)生系統(tǒng)分析能力和項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的一門重要課程。本文基于實(shí)際教學(xué)工作，對(duì)通信系統(tǒng)仿真這門課程的教學(xué)現(xiàn)狀與困難進(jìn)行了分析，并對(duì)其教學(xué)內(nèi)容體系、教學(xué)方法手段、實(shí)踐教學(xué)模式和考核方式進(jìn)行了研究和探索。

關(guān)鍵詞：研究生；通信系統(tǒng)；建模與仿真；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2015）08-003-01

由于通信系統(tǒng)建模與仿真是一門綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，現(xiàn)行的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)實(shí)踐等環(huán)節(jié)上都存在很大不足，直接影響了課程教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量。因此，開展本課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)踐價(jià)值。

一、教學(xué)現(xiàn)狀與困難

目前本課程的教學(xué)現(xiàn)狀主要有如下兩個(gè)特點(diǎn)：

1、傳統(tǒng)的內(nèi)容多，新技術(shù)新方法少。在目前的教學(xué)中，在通信系統(tǒng)層面上主要側(cè)重于講授通信系統(tǒng)傳統(tǒng)的調(diào)制方式（如AM、FM、PM等模擬調(diào)制方式和ASK、FSK、PSK等數(shù)字調(diào)制方式）仿真，而對(duì)于CPFSK、TFM+OPFSK、GMSK、BPSK/DSSS、QPSK/DSSS等新的方法和技術(shù)的應(yīng)用涉及很少，容易造成教學(xué)和實(shí)際運(yùn)用的脫節(jié)；二是理論教學(xué)內(nèi)容多，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容少。本課程課時(shí)總數(shù)為40學(xué)時(shí)，只安排了6個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。目前本課程的教學(xué)難題主要有三點(diǎn)：

2、通信系統(tǒng)建模與仿真理論發(fā)展日新月異，教學(xué)內(nèi)容更新速度跟不上理論發(fā)展。尤其是近10年來(lái)，數(shù)字通信的新概念、新技術(shù)和新方法不斷涌現(xiàn)，教學(xué)沒(méi)能及時(shí)跟上通信系統(tǒng)新理論、新技術(shù)的發(fā)展。因此，如何實(shí)現(xiàn)學(xué)生所學(xué)知識(shí)與未來(lái)實(shí)際工作的無(wú)縫銜接，教學(xué)與實(shí)際需求緊密結(jié)合是本課程的一個(gè)教學(xué)難題。

3、教學(xué)缺乏實(shí)際項(xiàng)目背景，過(guò)多的理論教學(xué)容易陷入說(shuō)教。完成本科階段學(xué)習(xí)的學(xué)生，一般只學(xué)習(xí)過(guò)一些編程語(yǔ)言，編寫程序的數(shù)量和時(shí)間很有限，大部分學(xué)生缺乏實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)歷和較正規(guī)的開發(fā)訓(xùn)練，因而不能理解課程理論知識(shí)。如何將教學(xué)內(nèi)容變抽象為具體、變枯燥為生動(dòng)，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性與熱情，是通信系統(tǒng)建模與仿真課程教學(xué)中的一個(gè)難題。

4、培養(yǎng)的學(xué)生缺乏團(tuán)隊(duì)開發(fā)意識(shí)，難以滿足導(dǎo)師對(duì)研究生項(xiàng)目研發(fā)能力的需求。隨著通信系統(tǒng)內(nèi)部邏輯復(fù)雜程度和功能模塊數(shù)量不斷增長(zhǎng)，其分析設(shè)計(jì)或開發(fā)都必須以團(tuán)隊(duì)形式進(jìn)行。然而，目前本課程的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要還是以學(xué)生個(gè)體為主，缺少對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)開發(fā)能力和職業(yè)素養(yǎng)行之有效的訓(xùn)練方式。因此，如何培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)開發(fā)能力和系統(tǒng)研發(fā)職業(yè)素養(yǎng)，縮小教學(xué)與導(dǎo)師對(duì)研究生系統(tǒng)開發(fā)能力需求之間的差距，是通信系統(tǒng)建模與仿真課程教學(xué)中的又一難題。

二、教學(xué)方法改革與措施

1、構(gòu)建先進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容體系。結(jié)合學(xué)院各專業(yè)理論需求和通信系統(tǒng)分析開發(fā)特點(diǎn)，構(gòu)建在理論、應(yīng)用、實(shí)踐三個(gè)層次上的通信系統(tǒng)建模與仿真教學(xué)內(nèi)容體系。理論部分主要講解通信系統(tǒng)建模與仿真基礎(chǔ)理論、主流模擬和數(shù)字調(diào)制方式建模和仿真實(shí)現(xiàn)以及數(shù)字調(diào)制新技術(shù)仿真等內(nèi)容。應(yīng)用部分以通信系統(tǒng)仿真統(tǒng)一開發(fā)過(guò)程和面向?qū)ο蠹夹g(shù)為核心，融入實(shí)踐教學(xué)案例，覆蓋Matlab/Simulink通信系統(tǒng)仿真工具和環(huán)境，使學(xué)生掌握當(dāng)前先進(jìn)的通信系統(tǒng)建模與仿真方法與技術(shù)。實(shí)踐部分要求學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的方式協(xié)作開發(fā)一個(gè)具有一定規(guī)模的通信系統(tǒng)模型并進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生從實(shí)踐角度學(xué)習(xí)和運(yùn)用先進(jìn)的通信系統(tǒng)建模思想和仿真技術(shù)解決通信系統(tǒng)分析和研發(fā)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。

2、采用多樣化的教學(xué)手段。（1）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)構(gòu)建先進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容體系以及課程內(nèi)容精心組織，突出各知識(shí)點(diǎn)之間內(nèi)在聯(lián)系，建立通信系統(tǒng)建模與仿真知識(shí)體系的系統(tǒng)性和實(shí)踐性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性；通過(guò)梳理通信系統(tǒng)建模與仿真的歷史發(fā)展脈絡(luò)、揭示隱藏在知識(shí)點(diǎn)背后的思想深度，激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索、積極實(shí)踐的學(xué)習(xí)熱情；（2）采用案例式教學(xué)。收集國(guó)內(nèi)外經(jīng)典通信系統(tǒng)建模與仿真教學(xué)案例進(jìn)行消化吸收。將這些案例（包括成功與失敗的）提供給學(xué)生作為素材，實(shí)施案例教學(xué)。部分案例由教師在課堂上講解，部分案例由學(xué)生分析、討論、講解。這樣，既培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力，又豐富了教學(xué)手段；（3）開展雙語(yǔ)式教學(xué)。在講課過(guò)程中，對(duì)易于理解的內(nèi)容采用全英語(yǔ)講解，不易掌握的部分用漢語(yǔ)講解。同時(shí)給學(xué)生提供英文通信系統(tǒng)建模與仿真課外閱讀資料，以使他們及時(shí)了解國(guó)際上通信系統(tǒng)建模與仿真的最新發(fā)展和動(dòng)態(tài)。這樣做既能活躍學(xué)生思路，開闊學(xué)生眼界，同時(shí)也能深挖掘?qū)W生想象力和創(chuàng)造力。

3、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式。（1）以案例為導(dǎo)向。結(jié)合學(xué)生專業(yè)方向進(jìn)行了案例設(shè)計(jì)，案例分析過(guò)程引入“Learning by doing”的先進(jìn)教學(xué)理念，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析，提出案例的解決方案；（2）結(jié)合興趣選題。實(shí)踐項(xiàng)目命題原則是：盡量結(jié)合教學(xué)、科研的實(shí)際課題，從實(shí)際出發(fā)，確定課題的大小規(guī)模和難易程度。要求學(xué)生自愿組合開發(fā)小組，結(jié)合專業(yè)需求與興趣選題；（3）進(jìn)行分段實(shí)施。實(shí)踐過(guò)程按照真實(shí)的項(xiàng)目管理和開發(fā)模式進(jìn)行，重點(diǎn)放在需求獲取和系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。在這兩個(gè)階段安排多次項(xiàng)目方案討論和小組內(nèi)部交流，考察方案對(duì)需求變更的適應(yīng)能力，要求開發(fā)過(guò)程反復(fù)、迭代進(jìn)行，以培養(yǎng)學(xué)生“在實(shí)踐中學(xué)習(xí)”的意識(shí)。

4、改變考核驗(yàn)收方式。在考試方式上，將以往卷面考核和項(xiàng)目實(shí)踐考核并重，改為以項(xiàng)目實(shí)踐考核為主，卷面考核為輔。最終課程成績(jī)考核包括平時(shí)考核（10%）、項(xiàng)目考核（60%）和卷面成績(jī)考核（30%）。平時(shí)考核包括平時(shí)作業(yè)、課堂討論及出勤等；項(xiàng)目考核包括項(xiàng)目的完成情況、項(xiàng)目各階段的文檔和報(bào)告，系統(tǒng)模型，源代碼，可運(yùn)行軟件等；卷面考核采取閉卷筆試，主要考察學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)建模與仿真理論的掌握。項(xiàng)目考核成績(jī)由項(xiàng)目文檔及其規(guī)范度（20%）、軟件功能及其是否可運(yùn)行（40%）、學(xué)習(xí)態(tài)度與獨(dú)立編程能力（20%）和項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告（10%）組成。

三、結(jié)束語(yǔ)

由于通信系統(tǒng)建模與仿真理論一直在不斷變化與發(fā)展，新的方法和技術(shù)也會(huì)不斷出現(xiàn)，因此對(duì)通信系統(tǒng)建模與仿真的課程教學(xué)也應(yīng)該不斷進(jìn)行改革、調(diào)整。對(duì)研究生的通信系統(tǒng)建模與仿真教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)模式進(jìn)行了上述一些改革和探索，從而提高了課堂教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，夯實(shí)學(xué)生通信系統(tǒng)建模與仿真理論素養(yǎng)和項(xiàng)目研發(fā)能力。