研究生通信系統建模與仿真課程教學方法研究

曾廣軍++楊萍++談園

摘 要：通信系統建模與仿真是培養通信類專業學生系統分析能力和項目開發經驗的一門重要課程。本文基于實際教學工作，對通信系統仿真這門課程的教學現狀與困難進行了分析，并對其教學內容體系、教學方法手段、實踐教學模式和考核方式進行了研究和探索。

關鍵詞：研究生；通信系統；建模與仿真；教學方法

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）08-003-01

由于通信系統建模與仿真是一門綜合性和實踐性很強的課程，現行的教學內容、教學模式、教學實踐等環節上都存在很大不足，直接影響了課程教學效果和人才培養質量。因此，開展本課程教學內容和教學方法改革研究具有重要的現實意義和實踐價值。

一、教學現狀與困難

目前本課程的教學現狀主要有如下兩個特點：

1、傳統的內容多，新技術新方法少。在目前的教學中，在通信系統層面上主要側重于講授通信系統傳統的調制方式（如AM、FM、PM等模擬調制方式和ASK、FSK、PSK等數字調制方式）仿真，而對于CPFSK、TFM+OPFSK、GMSK、BPSK/DSSS、QPSK/DSSS等新的方法和技術的應用涉及很少，容易造成教學和實際運用的脫節；二是理論教學內容多，實踐教學內容少。本課程課時總數為40學時，只安排了6個學時進行實驗。目前本課程的教學難題主要有三點：

2、通信系統建模與仿真理論發展日新月異，教學內容更新速度跟不上理論發展。尤其是近10年來，數字通信的新概念、新技術和新方法不斷涌現，教學沒能及時跟上通信系統新理論、新技術的發展。因此，如何實現學生所學知識與未來實際工作的無縫銜接，教學與實際需求緊密結合是本課程的一個教學難題。

3、教學缺乏實際項目背景，過多的理論教學容易陷入說教。完成本科階段學習的學生，一般只學習過一些編程語言，編寫程序的數量和時間很有限，大部分學生缺乏實際的項目開發經歷和較正規的開發訓練，因而不能理解課程理論知識。如何將教學內容變抽象為具體、變枯燥為生動，從而調動學生積極性與熱情，是通信系統建模與仿真課程教學中的一個難題。

4、培養的學生缺乏團隊開發意識，難以滿足導師對研究生項目研發能力的需求。隨著通信系統內部邏輯復雜程度和功能模塊數量不斷增長，其分析設計或開發都必須以團隊形式進行。然而，目前本課程的實驗和實踐教學環節主要還是以學生個體為主，缺少對學生團隊開發能力和職業素養行之有效的訓練方式。因此，如何培養學生團隊開發能力和系統研發職業素養，縮小教學與導師對研究生系統開發能力需求之間的差距，是通信系統建模與仿真課程教學中的又一難題。

二、教學方法改革與措施

1、構建先進的教學內容體系。結合學院各專業理論需求和通信系統分析開發特點，構建在理論、應用、實踐三個層次上的通信系統建模與仿真教學內容體系。理論部分主要講解通信系統建模與仿真基礎理論、主流模擬和數字調制方式建模和仿真實現以及數字調制新技術仿真等內容。應用部分以通信系統仿真統一開發過程和面向對象技術為核心，融入實踐教學案例，覆蓋Matlab/Simulink通信系統仿真工具和環境，使學生掌握當前先進的通信系統建模與仿真方法與技術。實踐部分要求學生以團隊的方式協作開發一個具有一定規模的通信系統模型并進行仿真實現，讓學生從實踐角度學習和運用先進的通信系統建模思想和仿真技術解決通信系統分析和研發過程中遇到的問題。

2、采用多樣化的教學手段。（1）激發學習興趣。通過構建先進的教學內容體系以及課程內容精心組織，突出各知識點之間內在聯系，建立通信系統建模與仿真知識體系的系統性和實踐性，激發學生學習積極性；通過梳理通信系統建模與仿真的歷史發展脈絡、揭示隱藏在知識點背后的思想深度，激勵學生主動探索、積極實踐的學習熱情；（2）采用案例式教學。收集國內外經典通信系統建模與仿真教學案例進行消化吸收。將這些案例（包括成功與失敗的）提供給學生作為素材，實施案例教學。部分案例由教師在課堂上講解，部分案例由學生分析、討論、講解。這樣，既培養了學生的實踐能力，又豐富了教學手段；（3）開展雙語式教學。在講課過程中，對易于理解的內容采用全英語講解，不易掌握的部分用漢語講解。同時給學生提供英文通信系統建模與仿真課外閱讀資料，以使他們及時了解國際上通信系統建模與仿真的最新發展和動態。這樣做既能活躍學生思路，開闊學生眼界，同時也能深挖掘學生想象力和創造力。

3、創新實踐教學模式。（1）以案例為導向。結合學生專業方向進行了案例設計，案例分析過程引入“Learning by doing”的先進教學理念，引導學生通過分析，提出案例的解決方案；（2）結合興趣選題。實踐項目命題原則是：盡量結合教學、科研的實際課題，從實際出發，確定課題的大小規模和難易程度。要求學生自愿組合開發小組，結合專業需求與興趣選題；（3）進行分段實施。實踐過程按照真實的項目管理和開發模式進行，重點放在需求獲取和系統分析設計兩個階段。在這兩個階段安排多次項目方案討論和小組內部交流，考察方案對需求變更的適應能力，要求開發過程反復、迭代進行，以培養學生“在實踐中學習”的意識。

4、改變考核驗收方式。在考試方式上，將以往卷面考核和項目實踐考核并重，改為以項目實踐考核為主，卷面考核為輔。最終課程成績考核包括平時考核（10%）、項目考核（60%）和卷面成績考核（30%）。平時考核包括平時作業、課堂討論及出勤等；項目考核包括項目的完成情況、項目各階段的文檔和報告，系統模型，源代碼，可運行軟件等；卷面考核采取閉卷筆試，主要考察學生對通信系統建模與仿真理論的掌握。項目考核成績由項目文檔及其規范度（20%）、軟件功能及其是否可運行（40%）、學習態度與獨立編程能力（20%）和項目設計報告（10%）組成。

三、結束語

由于通信系統建模與仿真理論一直在不斷變化與發展，新的方法和技術也會不斷出現，因此對通信系統建模與仿真的課程教學也應該不斷進行改革、調整。對研究生的通信系統建模與仿真教學內容、教學方法和教學模式進行了上述一些改革和探索，從而提高了課堂教學效果和教學質量，夯實學生通信系統建模與仿真理論素養和項目研發能力。