運用虛擬仿真實驗改革通信原理實驗教學(xué)論文

　　通信原理課程通常分為理論和實驗兩部分，即知識理論和實踐操作兩部分。其中，通過仿真實驗可以真實地再現(xiàn)情景，提高教學(xué)效果。但如果單純依靠高校教學(xué)環(huán)境和實驗室器材設(shè)備，實踐操作部分課程并不能達到理想的仿真效果，還需要借助一定的虛擬仿真軟件來完成。通過虛擬仿真實驗，學(xué)生能更加了解通信系統(tǒng)中的各模塊、各環(huán)節(jié)的關(guān)系，獲得更加豐富的實踐操作感受，更好地理解所學(xué)的通信原理理論知識，讓原本枯燥的理論學(xué)習(xí)變得更加有趣。同時，在虛擬仿真實驗中能更好地鍛煉學(xué)生的邏輯分析能力、實際操作能力以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

　　一、目前高校通信原理實驗課程的實際情況

　　目前，許多高校在通信原理實驗課程教學(xué)方面已經(jīng)獲得了一定的發(fā)展，但是在教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、實驗課程的講解以及實驗設(shè)備的配置等方面還是存在一些不足和缺陷。

　　1）高校通信原理實驗課程的教學(xué)內(nèi)容以一些經(jīng)典理論知識的驗證性實驗為主，多數(shù)情況下只是讓學(xué)生按照預(yù)設(shè)流程進行實驗操作，基本不需要學(xué)生進行實驗設(shè)計。雖然在一定程度上幫助學(xué)生熟悉了理論知識，但缺乏對學(xué)生邏輯思維分析方面的鍛煉以及發(fā)現(xiàn)問題解決問題能力的培養(yǎng)，更不利于學(xué)生探索、創(chuàng)新能力的養(yǎng)成。

　　2）實驗購置的硬件設(shè)備大多已模塊化，使用時都已經(jīng)組裝好，雖然便于學(xué)生進行盡快熟悉設(shè)備進行仿真實驗，但如果只是單純地觀察分析預(yù)設(shè)實驗流程的邏輯計算結(jié)果，不僅與現(xiàn)實操作存在巨大的差異，而且容易造成學(xué)生的輕視心理，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

　　3）實驗設(shè)備的參數(shù)通常早已設(shè)定好，學(xué)生在進行仿真實驗時，只能使用預(yù)設(shè)參數(shù)，導(dǎo)致許多需要修改參數(shù)來對比分析結(jié)果的實驗無法進行，許多原理知識無法一一驗證。

　　4）購置實驗器材設(shè)備的成本較高，導(dǎo)致某些實驗設(shè)備比較陳舊，更新?lián)Q代并不及時，影響教師進行相關(guān)課程的實驗教學(xué)。

　　5）實驗室的數(shù)量有限、地點固定，學(xué)生只能按照學(xué)校的統(tǒng)一安排進行某項實驗，無法根據(jù)自己的對理論知識和實踐操作的實際掌握情況進行實驗學(xué)習(xí)，這也在一定程度上影響了實驗教學(xué)效果和教學(xué)效率。

　　二、進行虛擬仿真實驗改革的原因

　　通信系統(tǒng)虛擬仿真軟件有許多，比如SystemView、Matlab等，都可以高度模擬通信系統(tǒng)中的每一個環(huán)節(jié)和細節(jié)，它們的出現(xiàn)和運用，讓高校通信原理課程教學(xué)變得更加有趣。通過虛擬仿真實驗可以讓學(xué)生盡快熟悉通信系統(tǒng)的各個模塊及環(huán)節(jié)，其中對信號和噪音系統(tǒng)真實的模擬，能讓學(xué)生通過波形和頻譜變化鍛煉自己的綜合分析能力和創(chuàng)新實踐能力。同時，虛擬仿真軟件能讓學(xué)生擺脫實驗室以及實驗設(shè)備的限制，讓實驗教學(xué)變得更加靈活，學(xué)生在電腦上安裝這個軟件后就可以隨時隨地進行各種實驗。因此，運用虛擬仿真實驗改革通信原理實驗教學(xué)勢在必行。

　　三、通信原理實驗教學(xué)改革

　　1）實驗室改革是提高通信原理實驗教學(xué)的必然要求，包括通過添置器材設(shè)備等措施建立綜合性實驗室。原先的實驗室可能只有一些硬件設(shè)備，比如通信原理實驗箱和示波器，進行實驗的學(xué)生分組不能多于實驗室設(shè)備的數(shù)量。改革后的虛實結(jié)合的綜合性實驗室增加了計算機，可以讓學(xué)生進行之前實驗設(shè)備所無法完成的實踐操作，更多地實現(xiàn)通信原理知識的設(shè)計與驗證，更好地滿足學(xué)生進行實踐操作學(xué)習(xí)的渴望。

　　2）實驗項目的設(shè)計非常重要。在進行實驗項目設(shè)計時，必須結(jié)合教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)重點難點，合理運用虛實結(jié)合的實驗環(huán)境，分別安排適合的基礎(chǔ)硬件實驗和綜合性實驗。比如，可以設(shè)計碼型變換等基礎(chǔ)硬件實驗以及數(shù)字調(diào)制與解調(diào)等綜合性實驗�；�礎(chǔ)硬件實驗可以讓學(xué)生掌握硬件設(shè)備的安全使用方法與正確操作流程，綜合性實驗可以讓學(xué)生通過虛擬仿真了解完整的通信系統(tǒng)、信號在傳輸過程中的變化特性，兩者結(jié)合能讓學(xué)生對通信原理有更直觀、全面的認識，更清楚地知道如何設(shè)計、實現(xiàn)具有實際應(yīng)用價值的通信系統(tǒng)。

　　四、虛擬仿真實驗的優(yōu)勢

　　高校學(xué)生在老師的指導(dǎo)下學(xué)會使用虛擬仿真實驗系統(tǒng)，可以設(shè)計出符合需求的通信模塊，在虛擬系統(tǒng)中設(shè)定不同的設(shè)備參數(shù)，不斷地進行觀察調(diào)試，直到構(gòu)建出完整的通信系統(tǒng)。同時，還可以通過分析比較信號波形和頻譜來更好地理解通信傳輸過程。除此之外，虛擬仿真實驗還有以下優(yōu)點。

　　1）虛擬仿真實驗彌補了高校實驗設(shè)備存在的缺憾，強大的虛擬設(shè)備和分析工具讓學(xué)生可以進行多種模塊選擇、不同參數(shù)設(shè)置的實驗學(xué)習(xí)。

　　2）在虛擬仿真實驗中學(xué)生可以根據(jù)學(xué)習(xí)理解或者疑惑進行實驗操作甚至試錯，而不用擔(dān)心操作不當(dāng)損壞實驗設(shè)備而進行經(jīng)濟賠償。同時，各種實驗操作變得更加直觀和簡單，能進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，還可以提升學(xué)生自主思考、獨立設(shè)計的能力，幫助學(xué)生形成對通信原理知識的系統(tǒng)的認識和理解。

　　3）虛擬仿真實驗除了能及時更新實驗項目外，還可以降低實驗經(jīng)費開支，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的變化、科研成果的更新以及現(xiàn)實應(yīng)用的需求改進原有的或增加新穎的實驗項目，與時俱進地提升學(xué)生的專業(yè)技能和水平，讓學(xué)生可以更好地適應(yīng)社會發(fā)展的需要。

　　五、結(jié)語

　　計算機技術(shù)飛速發(fā)展，讓我們的工作、生活、學(xué)習(xí)都發(fā)生了翻天覆地的變化，虛擬仿真實驗的改革可以讓學(xué)生更加直觀地認識通信系統(tǒng)，更好地學(xué)習(xí)、掌握通信系統(tǒng)的原理和技術(shù)。同時，虛擬仿真實驗的改革讓實驗教學(xué)更加完善，更符合當(dāng)代學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，也讓通信教學(xué)內(nèi)容變得更加豐富。此外，虛擬仿真實驗改革還能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的通信專業(yè)人才，推進通信領(lǐng)域不斷向前發(fā)展。

　　參考文獻：

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