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關鍵詞:技工學校;電子專業(yè);通信技術(shù);教學方法;網(wǎng)絡知識
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2013)06-0082-02
通信技術(shù)自誕生以來取得了飛速的進展。從人工到自動,從短途到長途,從單一業(yè)務到綜合業(yè)務,已經(jīng)滲入社會的每個角落。傳統(tǒng)通信模式被現(xiàn)代通信系統(tǒng)取代,以程控交換、光纖通信、衛(wèi)星通信、移動通信、計算機通信為代表的現(xiàn)代通信系統(tǒng)構(gòu)成了龐大而復雜的現(xiàn)代通信網(wǎng),將整個世界緊密地聯(lián)系在一起。
《通信技術(shù)》是電子專業(yè)的重要專業(yè)課程。通過本課程的學習,應使學生掌握通信基礎知識和各種典型的通信系統(tǒng)。這是一門理論性很強的專業(yè)課,要求學生既要熟悉原理知識,又要對通信網(wǎng)構(gòu)建有所認知。所以在教學中必須理論聯(lián)系實際,化抽象為具體。
通信內(nèi)容多且雜,為了讓學生在有限的學時內(nèi)了解現(xiàn)代通信技術(shù)的知識,建立完整的現(xiàn)代通信概念,掌握現(xiàn)代通信網(wǎng)的組成,在教學中,應注意以下幾個方面,以提高教學效果。
教學內(nèi)容模塊化
《通信技術(shù)》的內(nèi)容可分為通信理論基礎知識模塊和通信網(wǎng)絡知識模塊。在這兩部分中,通信理論是地基,通信網(wǎng)絡是大樓,地基打好了,可以建造出各種不同的樓。
通信理論基礎知識又分為信號處理和信號傳輸兩個模塊。信號處理包括放大、A/D轉(zhuǎn)換、模擬調(diào)制解調(diào)、數(shù)字調(diào)制解調(diào)、數(shù)字信號的各種編碼等;信號傳輸包括:多路復用、中繼、傳輸方式和路徑的選擇等。信號處理類似于車輛加工,信號傳輸則是考慮車如何在高速公路奔馳?;A知識課開設時間為一個學期,共40學時。
通信網(wǎng)絡知識的學習,首先要讓學生在頭腦中形成一個概念:通信實際是形成一個網(wǎng)絡,將所有的用戶連接在一起,進行信息交流。如何連接用戶,如何使傳輸?shù)膬?nèi)容更多,傳輸?shù)乃俣雀欤@就是通信中常說的可靠性和有效性,也是通信最終的內(nèi)容和目的。因此,可以分別從網(wǎng)絡終端、傳輸鏈路和網(wǎng)絡節(jié)點這三個模塊來展開。該課開設時間為一個學期,共60學時?!熬W(wǎng)絡終端”偏重于時下流行的手機,重點介紹手機基本電路結(jié)構(gòu)。“傳輸鏈路”主要介紹有線傳輸方式,如光纖傳輸、有線電視網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等;無線傳輸方式,如移動通信、衛(wèi)星通信等;“網(wǎng)絡節(jié)點”主要介紹交換機、路由器、網(wǎng)關、基站等。
教材建設
教材是指導教師確定教學內(nèi)容的依據(jù),也是引導學生學習的工具。關于通信技術(shù)的教材非常廣泛,目前普遍使用的教材主要有以下兩類:一類是理論性強,內(nèi)容涉及高等數(shù)學、信號與系統(tǒng)等其他學科,數(shù)學推導過程多。這些內(nèi)容中技生比較難理解、不易掌握;另一類是既包含通信基礎知識,又摻雜小部分通信系統(tǒng)諸如交換機、光纖通信、移動通信等。這部分教材往往內(nèi)容比較精簡,很多知識點不夠深入,需要教師自己進行補充。為此,教師可以結(jié)合當前學生的特點和從事通信行業(yè)的畢業(yè)生所反饋的信息,參考資料,編寫具有自身特色的、適合當?shù)匕l(fā)展需求的校本教材。
通信基礎所側(cè)重的知識點有:(1)通信系統(tǒng)構(gòu)成模型,這個模型是學習一切通信知識的基礎;(2)脈沖編碼調(diào)制(PCM)技術(shù);(3)多路復用技術(shù);(4)信號模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制技術(shù)等;(5)同步。通信基礎部分的內(nèi)容以通信系統(tǒng)模型作為樹干,模擬通信和數(shù)字通信為兩大主枝,兩種通信方式均以有線傳輸和無線傳輸作為分枝,具體通信過程中信號的處理方式則是每一分枝上延伸出的細葉。細葉的多少根據(jù)學生接受能力來決定。具體編寫思路見下頁圖1。通信網(wǎng)絡所側(cè)重的知識點有移動通信組網(wǎng)原理和光纖通信網(wǎng)組網(wǎng)原理。這兩個網(wǎng)絡是目前無線網(wǎng)絡和有線網(wǎng)絡的典型代表,并且是今后通信技術(shù)發(fā)展的兩大方向。編寫思路按照前文提到的網(wǎng)絡三模塊(終端、鏈路、節(jié)點)來進行。通信網(wǎng)絡教學內(nèi)容更新較快,基本上每次講授都應該充實教學內(nèi)容。
教學方法
(一)教材內(nèi)容處理
貫徹精而簡的原則,精選內(nèi)容、從簡處理。重點闡明基本概念、基本原理和實際應用。
內(nèi)容圖框化 將所講授的內(nèi)容圖框化,讓學生從信號的流入到信號的流出走一遍,這樣,學生就會將零散的知識點串起來,對所學內(nèi)容建立完整的認識。在整個教學過程中,教師始終扮演“領路人”的角色,給他們“樹干”,讓他們自己去“添枝加葉”。
內(nèi)容圖表化 列表將通信中相近的內(nèi)容加以對比,既找到共同處,又可發(fā)現(xiàn)區(qū)別所在,從而掌握知識點的特性。如模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制的比較;有線傳輸和無線傳輸?shù)谋容^;信號和信息的比較;多路復用和多路復接的比較等。
內(nèi)容通俗化 通信的很多術(shù)語比較晦澀難懂,教師可以與平時的生活聯(lián)系起來,用形象生動的語言來解釋。如把信號看成是車,音頻信號是小賽車,視頻信號是泥頭車,前者容量小,跑得快;后者容量大,跑得慢等。所以上網(wǎng)看視頻經(jīng)常先聽到聲音后看到圖像;調(diào)制是人(傳輸信號)坐車(載波信號),解調(diào)是人下車等;多路復用是交通規(guī)則,指揮車輛(信號)在不同的車道(頻段)上或不同的時間(時隙)上往來等。
(二)教學方法多樣性
很多學校在教室和實驗實習場所都配備了投影設備,有了這些條件,在教學方式上,可以將黑板加粉筆的傳統(tǒng)教學方式與投影展示、多媒體電子教室進行通信仿真等先進的教學手段結(jié)合起來,提高教學質(zhì)量和效率。
另外,將理論課與實習課有機結(jié)合。實習是理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié),它不僅能配合講課,鞏固和驗證所學的理論知識,更重要的是能訓練學生基本的操作技能。理論課不局限于在教室里講,也可以到實訓室去講;在實訓室里邊講邊演示,學生可以邊聽、邊看、邊動手。把書本上“死”的東西變?yōu)椤盎睢钡闹R教給學生。例如,在講述程控交換機時,為了讓學生更好地掌握人工交換與程控交換的區(qū)別,先讓學生自己在交換機實驗箱上分別以這兩種交換方式通話,由他們自己寫出通話操作過程,總結(jié)優(yōu)缺點。最后,教師再進行總結(jié)。
我們學校通信專業(yè)的學生進行的通信實訓內(nèi)容為手機測量與維修。測量包括常用的測量工具使用法,手機電路中的常見信號測試、典型元器件測試。維修以幾種常見手機型號為例,學習手機拆裝、元器件焊接方法、典型故障維修等。
每位教師都很難掌握所有通信方面的知識。如果在授課過程中,涉及自己不甚了解的教學內(nèi)容,不妨采用交換授課這種方式。例如,我校通信專業(yè)的學生為校企合作班,除了任課教師講授通信課程外,每周還專門請企業(yè)的技能專家來校講學。
在教學過程中,還可以讓學生來當教師,既鍛煉了學生的膽識,又提高了他們的思維組織能力、語言表達能力和自學能力。采用這種方式,必須要求學生課前準備好。寫出授課計劃和教案。教師先進行指導、把關。例如,在講授程控交換機的交換方式時,教師講了時分交換和空分交換。如果二者結(jié)合起來,又如何進行交換呢?這一內(nèi)容就交給了學生來講。完成這項工作,他必須先熟練教材,掌握之前講過的兩種交換方式,自己歸納總結(jié),設計板書,在教師審核后走上講臺。通過這種方式,課堂氣氛活躍了,學生的興趣提高了,課堂效果也大大增強了。要注意的是教師在整個教學過程中合理分配好時間。講課后要對講述內(nèi)容進行總結(jié),適當給予表揚、及時評議,并將評議結(jié)果記入平時成績。
通信技術(shù)是電子專業(yè)不可少的一門課程,理論強,內(nèi)容多,更新快,這都給教學上帶來了一定的難度。怎樣更好地提高課堂教學質(zhì)量,激發(fā)學生的學習興趣,是值得我們思考和研究的。
參考文獻:
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[2]譚中華,等.現(xiàn)代通信技術(shù)(第3版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.
[3]張衛(wèi)鋼.通信原理與通信技術(shù)(第3版)[M].西安:西安電子科技大學出版社,2012.
關鍵詞:無線通信;應用型人才;任務驅(qū)動
作者簡介:盧晶琦(1982-),女,江西贛州人,電子科技大學中山學院電子信息學院,講師;孟慶元(1970-),男,甘肅酒泉人,電子科技大學中山學院電子信息學院,講師。(廣東 中山 528402)
基金項目:本文系廣東省特色專業(yè)建設項目(項目編號:S2010TSZY01)的研究成果。
中圖分類號:G642.421 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)35-0096-01
隨著3G網(wǎng)絡的全面鋪開,4G牌照的即將發(fā)放,對通信專業(yè)的人才要求也越來越高。如何培養(yǎng)既有一定的理論技術(shù)又有較強的實踐動手能力的學生已然成為每個應用型本科院校通信專業(yè)人才培養(yǎng)和教學應該思考的問題。移動通信課程一般都是大四上的最后一門專業(yè)課程,目前普遍的情況是:理論教學滿堂灌,學生由于找工作、實習、考研等諸多事務壓身,疲于應付,實效難見;實驗教學苦于系統(tǒng)級設備投資大,內(nèi)容涉及廣泛,許多院校都停留在軟件仿真和或者實驗箱觀察上,與市場對高素質(zhì)通信專業(yè)人才的要求相距甚遠。
電子科技大學(以下簡稱“我?!保┚o跟行業(yè)發(fā)展,引入中興通訊的全套移動通信網(wǎng)設備,充分借助“廣東省特色專業(yè)建設——通信工程”這一有利契機,在與用人企業(yè)多年持續(xù)的調(diào)研溝通基礎上,立足學生實際,不斷進行教學研究和改革,摸索出了一條適合應用型本科無線通信方向的任務驅(qū)動教學法。
一、課程特點與教學理念
移動通信是通信工程專業(yè)一門非常重要的專業(yè)核心課程,主要講授無線通信系統(tǒng)的一般原理和組網(wǎng)技術(shù)。整個系統(tǒng)是現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)和大規(guī)模集成電路有機結(jié)合的產(chǎn)物,知識更新極快,且?guī)缀鹾w了學生大學四年所學的所有專業(yè)知識,其理論性和實用性都很強。作為一所獨立學院,我校結(jié)合生源和區(qū)域經(jīng)濟特點,經(jīng)過數(shù)年的教學摸索和探討,早就將人才培養(yǎng)的目標定位在培養(yǎng)具有一定的通信基礎知識、具備較強的通信實踐能力和適應性,能從事生產(chǎn)一線的通信設備制造、應用開發(fā)、工程設計、設備集成與安裝、運行維護管理等工作,具有解決通信工程實際問題能力的現(xiàn)場工程師。
二、任務驅(qū)動教學法的實施
所謂任務驅(qū)動教學模式是教師將教學內(nèi)容設計成一個或多個具體的任務,讓學生通過完成一個個具體的任務,掌握教學內(nèi)容,達到教學目標,是一種以學生主動學習、教師加以引導的教學方法。[1,2]既然是著眼于應用型人才培養(yǎng),那么任務的設計就要突出實踐,強化應用,注意將學生基礎理論培養(yǎng)和應用能力培養(yǎng)相結(jié)合,使應用性環(huán)節(jié)滲透到理論、實驗甚至畢業(yè)設計等各個環(huán)節(jié)。
1.分組專題匯報促理論學習積極性
目前無線通信系統(tǒng)種類繁多,在有限的學時里不可能面面俱到。因此結(jié)合我校實訓條件,選擇以TD-SCDMA通信系統(tǒng)為主線進行無線通信系統(tǒng)講述(見圖1),并側(cè)重于無線環(huán)境分析、系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)、組網(wǎng)技術(shù)等工程實際問題的分析。在此基礎上,將GSM、CDMA2000、WCDMA、WLAN、LTE等其它制式的系統(tǒng)構(gòu)成和幀結(jié)構(gòu)等內(nèi)容作為專題任務在開課之初下達。在接下來的一兩個月時間內(nèi),學生自由組隊(建議每組5~6人),各組就選定的任務課題多方搜集資料進行學習,整理出一份專題研究報告;并推薦1~2位同學作為專題主講,其余同學輔助回答問題;而專題報告的分數(shù)由其余各組組長共同給出,作為課程最終成績的一部分。如此一來,既擴大了學生的視野,同時又充分調(diào)動了學生自主學習的積極性,提高了團隊協(xié)作和溝通能力。
2.系統(tǒng)級現(xiàn)網(wǎng)設備訓扎實的動手能力
實驗教學是應用型人才培養(yǎng)不可缺少的關鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的實驗箱和軟件仿真都只能針對部分知識點予以強化,跟實際系統(tǒng)級的設備特別是企業(yè)實際的用人需求相距甚遠。因此我校加大了對通信專業(yè)實驗室的建設力度,打破傳統(tǒng)的程式化的實驗模式,與中興等國內(nèi)知名通信公司合作,建設了固網(wǎng)和無線通信系統(tǒng)實驗室,在建設上要求與職業(yè)技能標準和社會培訓需求接軌,就硬件配置來說,在廣東高校中處于領先地位。
基于此平臺,可以模擬運營商開局的完整過程,按實際的工作流程開展各子系統(tǒng)任務訓練。每一個子任務的完成都必須經(jīng)過資料的自主學習、設備走線及板卡初始化、數(shù)據(jù)配置、故障排查等多個步驟。學生在完成所有的子任務后,可以最終實現(xiàn)該系統(tǒng)的無障礙通話和上網(wǎng)業(yè)務。這種接近于真實工程訓練的過程中,極大調(diào)動了學生的學習積極性,使他們能夠深刻理解移動通信系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu),并不斷將理論知識融入實際操作中,以理論知識來指導操作,達到培養(yǎng)工程素質(zhì)的教學目標。
3.多層次實訓基地養(yǎng)工程實操經(jīng)驗
生產(chǎn)實習、畢業(yè)設計可謂是大學生在校期間為數(shù)不多的極佳的專業(yè)性、綜合性項目演練時間。為了進一步強化學生的工程實操經(jīng)驗,我校密切聯(lián)系本地相關企業(yè),建立有運營商、網(wǎng)絡代維商、規(guī)劃設計院、設備廠商等多層次的校企實訓基地,并尊重大四學生的自我職業(yè)規(guī)劃,實行學生企業(yè)雙向選擇,真正做到因材施教,針對集中地培養(yǎng)學生的工程能力。
對于少數(shù)理論基礎較為扎實,并且有進一步深造愿望的學生來說,他們的任務可以是利用MATLAB、SystemView等工具軟件完成某一制式下物理層的信道建模和分析,或者是擴頻、調(diào)制、信道編譯碼等某一塊電路的具體實現(xiàn)。
而對于即將步入通信行業(yè)直接就業(yè)的學生們來說,采取“請進來、送出去”相結(jié)合的思路,一方面聘請本地運營商或者通宇等設備制造商的高級工程師直接作為畢業(yè)設計指導老師入校參與課題的擬定到實際的論文指導;另外一方面直接將學生送到合作的中興通訊、愛立信(中國)通信廣州分公司以及珠海億靈通訊等多家企業(yè),直接參與項目的實施和管理。積極組織學生參加企業(yè)的“NC助理工程師認證”和“愛立信網(wǎng)絡代維及網(wǎng)絡調(diào)整支撐服務資格認證考試”,使學生在本科畢業(yè)時就能夠拿到通信行業(yè)就業(yè)的準入證書,為其今后在通信行業(yè)的求職、創(chuàng)業(yè)做好了充分的準備,增強其就業(yè)競爭力。
三、實施的效果
從轉(zhuǎn)換教學思路建立NC聯(lián)合實驗室并采用任務驅(qū)動教學以來,通信教研室定期對用人企業(yè)進行回訪,也指派專任老師參與企業(yè)實訓,并及時將調(diào)研的結(jié)果進行總結(jié)和分析,以不斷地完善教學內(nèi)容,改進教學方法,提高教學質(zhì)量。評教及就業(yè)結(jié)果分析表明,通過“理論—實驗—實踐”一體化的任務驅(qū)動,極大地激發(fā)了大四學生的學習興趣,促進了理論和實際的結(jié)合,也培養(yǎng)了學生的工程能力,真正實現(xiàn)了應用型本科通信人才培養(yǎng)的目標。
參考文獻:
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關鍵詞:移動通信 課程改革 教學內(nèi)容 教學方法
“移動通信”是我校高職高專通信類專業(yè)學生必修的一門專業(yè)核心課。它的特點是教學內(nèi)容多,知識面廣且更新快,綜合性強,很多概念非常抽象,相關原理較復雜,造成學生不易理解和掌握。針對移動通信課程的這些特點,要讓學生在較短的課時里既能系統(tǒng)地學習到基礎的、實用的移動通信技術(shù)又能掌握先進的、典型的移動通信系統(tǒng),并提高學生的分析和解決實際問題的能力以及專業(yè)實踐能力,需要從教學內(nèi)容、教學方法、考核方式等方面進行改革。根據(jù)我校的實際情況,我們進行了相應的探索與改革,取得了較好的效果和成績。
1 “移動通信”教學中存在的主要問題
1.1 教學內(nèi)容陳舊且雜亂,跟不上時代和技術(shù)的變遷 目前很多高職院?!耙苿油ㄐ拧闭n程教學內(nèi)容設置較為陳舊、過多且雜亂,既包括了2G系統(tǒng)的關鍵技術(shù),又包括3G系統(tǒng)的一些關鍵技術(shù),同時粗略地介紹當前前沿的移動通信新技術(shù),但教師講授時多以2G的GSM系統(tǒng)和CDMA系統(tǒng)為主。這樣的安排,很難讓學生在有限的課時里掌握當前市場上正在使用的3G系統(tǒng)。
1.2 教學方法落后,不能激發(fā)學生的學習興趣 目前很多老師在移動通信理論教學中仍然采用“多媒體+板書”這種“填鴨式”教學方法,課堂上以老師為主,而且教師只注重結(jié)論性原理知識的灌輸。因此課堂氛圍較差,師生之間缺乏有效的互動,學生在整個學習過程中僅僅是知識接收者,學習積極性不高,導致學生普遍認為該課程枯燥乏味,缺乏學習興趣。所以,這種教學方法不適合移動通信課程的教學,也不利于學生知識技能和分析以及解決問題能力的培養(yǎng)。
1.3 實驗內(nèi)容脫離實際,跟不上社會對人才的需求 現(xiàn)在該門課的大多數(shù)實驗只是通過實驗箱對2G或3G系統(tǒng)的原理進行驗證或通過仿真軟件(如MATLAB、SystemView等)對移動通信技術(shù)進行仿真,即實驗內(nèi)容多以驗證性實驗為主,過于陳舊且脫離實際。而且大多數(shù)的實驗都在固定的實驗箱上完成,連操作內(nèi)容也被相對地固定,缺乏靈活性,使得對學生技能的培養(yǎng)也相應地固定在某些方面。另外,目前移動通信技術(shù)人員在工作中經(jīng)常需要進行網(wǎng)絡規(guī)劃、網(wǎng)優(yōu)以及NodeB(基站)和RNC(基站控制器)的配置等,這些應當具備的技能卻無法通過現(xiàn)有的實驗去培養(yǎng),導致所培養(yǎng)的人才跟不上社會的需求。
1.4 考核手段單一,重理論,輕應用 目前,移動通信課程的考核方式往往以期末總結(jié)性考試和閉卷筆試為主,忽視了對學生的學習態(tài)度、學習過程等的考核,而且考試內(nèi)容側(cè)重需要記憶的原理性知識,導致學生在學習過程中重理論,輕應用。因此,改變傳統(tǒng)“一紙定成績”的考試制度,樹立以能力、素質(zhì)為核心的考試觀念,是我們對移動通信課程的考核方式進行改革的出發(fā)點。
2 提高移動通信課程教學質(zhì)量的對策與建議
2.1 與時俱進,選擇合適的教材,更新教學內(nèi)容 “移動通信”是一個同技術(shù)與應用緊密結(jié)合的課程,移動通信技術(shù)日新月異,相應的移動通信課程的教學內(nèi)容應該推陳出新,并且教學重點也應與時俱進。選擇的教材直接影響學生對關鍵知識的吸收程度和教學效果的好壞。在選用教材時,我們主要考慮以下幾個因素:①教材內(nèi)容應基本覆蓋教學大綱規(guī)定的內(nèi)容。②應符合學生的實際情況,不能太難或太容易。③應該偏重于應用性。④理論分析、公式推導過程應盡量避繁就簡;⑤具有時代性和先進性。保證教學內(nèi)容不僅包含移動通信最基本、最核心的知識,而且能使學生了解移動通信最新技術(shù)和發(fā)展動態(tài)。除了教材外,還向?qū)W生推薦幾本參考書。同時,教學內(nèi)容的重點從第二代移動通信系統(tǒng)及相關技術(shù)向第三代移動通信系統(tǒng)及技術(shù)轉(zhuǎn)移。
2.2 靈活運用多種教學模式和方法,提高教學效果 ①綜合運用板書+多媒體+網(wǎng)絡化教學手段。對于基本原理和基本方法的證明和推導,仍然采用課堂板書的授課方式;而對于需要形象理解、圖示舉例以及演示操作的知識點,則采用多媒體課件輔助教學,并充分利用圖像、聲音、視頻、flas等多種形式進行互動式教學。建立網(wǎng)絡化教學平臺,將課件、批改作業(yè)、課后答疑、補充移動通信前沿知識等環(huán)節(jié)放在教學網(wǎng)站上進行,為師生之間提供更好的交流平臺。②運用類比法引導學生對前后課程的知識點進行融會貫通。在教學過程中,以《通信原理》等前期課程的知識點為例進行類比,加強課程內(nèi)容的融合,促進學生對知識的理解與應用,優(yōu)化教學效果。③結(jié)合生活實例和具體移動終端加強引導。例如講解移動通信呼叫流程時,以學生日常主動撥打手機和被叫等過程為例進行講解,同時結(jié)合手機終端和基站的具體結(jié)構(gòu)進行實例分析。④利用Matlab輔助理論教學解決教學難點。針對教學中的難點引人Matlab仿真輔助教學,將理論性強的原理和公式圖形化,使教學內(nèi)容活潑生動,從而克服了傳統(tǒng)教學模式的弊端,提高了學生的興趣和積極性。教師根據(jù)仿真結(jié)果加以解釋,讓學生能形象地、直觀的了解和認識,加深學生對課程中重點和難點的理解,提升教學效果,同時也提高了學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。⑤靈活運用各種啟發(fā)式教學法。另外,可以根據(jù)教學內(nèi)容的需求,靈活運用案例教學法、項目教學法、分組討論法、課堂提問法等多種教學方法。譬如可以通過設題目,提出疑問,布置作業(yè)等方式,讓學生去思考問題,加強學生的主動性和參與性,提高他們解決問題的能力。
2.3 加強實踐教學環(huán)節(jié)和校企合作辦學 除了縮短理論教學學時同時加大實踐教學學時外,還可以通過以下措施加強對學生實踐能力的培養(yǎng)。①加強校企合作,例如聘請相關的專家對學生的實訓進行指導、帶領學生參觀運營商了解基站運維情況、加強校外實訓基地的建設等。②除建立仿真實驗室外,還采購3G通信設備,例如基站NodeB和基站控制器RNC等,建設移動通信實驗室,使學生能在實際的通信設備上進行安裝、配置以及網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)等的實訓。③減少驗證性實驗,大幅增加綜合性、設計性實驗。④建立開放性實驗室,鼓勵學生課余時間多參與實驗操作。⑤鼓勵學生利用業(yè)余時間或假期到通信設備商、一線企業(yè)等進行實習鍛煉。
2.4 采取綜合性評定方式,重視綜合素質(zhì)與知識運用能力的考核 在對學生的評價中,采取多樣化的綜合評定的考核方式,重視對學生的知識運用能力與綜合素質(zhì)的考核??己朔绞剑浩綍r成績占30%,實驗成績占30%,期末成績占40%。其中平時成績主要通過出勤、上課表現(xiàn)、提問、課后作業(yè)等四方面考核。每節(jié)課預留5-10分鐘的提問時間,促進學生養(yǎng)成課后及時復習的習慣。通過課后作業(yè),加強學生對重點知識的掌握和理解。實驗成績主要通過實驗課出勤、實訓表現(xiàn)、實驗報告三方面評定;期末進行一次閉卷考試,增加主觀題比例,通過移動通信工程的案例,考核學生運用移動通信理論進行分析和解決問題的能力。這樣的考核方式,既能鼓勵學生在學習過程中積極參與,在課堂上積極發(fā)言,提出自己的觀點,又能使學生重視實踐動手能力的培養(yǎng),并全面考核學生對理論知識的理解和實際應用能力。
2.5 加強對授課教師的培訓和繼續(xù)學習 授課教師的教學水平和實踐技能直接影響學生的學習效果。高職院校的教師不僅要精通專業(yè)理論知識,更要具備較強的動手操作能力。由于移動通信技術(shù)日新月異,知識更新非常快,因此現(xiàn)有的師資隊伍還需要不斷加強業(yè)務學習,進一步提高業(yè)務水平。通過以下措施,可以提高授課教師的專業(yè)實踐教學能力,使學生學到最實用的專業(yè)實踐知識。①吸引和鼓勵企業(yè)高技能人才擔任兼職教師。②鼓勵授課教師到企業(yè)兼職,或定期選派專業(yè)教師到相關企業(yè)實習,學習在書本上很難學到的實踐知識。③通過“老帶新”、技能比賽、繼續(xù)深造、相互交流等方式,形成良好的技能學習氛圍。
3 總結(jié)
實踐證明,通過對“移動通信”這門課程進行教學內(nèi)容、教學方法、實驗教學、考核方式等方面改革,不僅能充分激發(fā)學生求知欲,提升學生的學習積極性,也讓學生通過該課程的學習具備相應的職業(yè)崗位技能,提高就業(yè)競爭能力。因此,這些改革措施受到學生、學校以及用人單位的一致好評。
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從2008年5月我院成立評估領導小組和評估辦公室開始,到2009年6月2日教育部專家進校進行正式評估為止,我院的迎評促建工作經(jīng)歷了1年零1個月。在學院黨委和行政領導班子的正確領導下,在學院全體師生的共同努力下,我院圓滿地完成了評估工作。電子信息系在學院迎評促建工作中激發(fā)出了空前的熱情,付出了極大的辛勞,作出了巨大的貢獻。
二、迎評促建主要工作
1.成立了系評估工作領導小組和評建辦公室。
根據(jù)學院的安排,2008年6月電子信息系成立了評估工作領導小組和評建辦公室。領導小組由系主任擔任組長,系黨總支書記擔任副組長,成員由各教研室主任組成。我系評建工作正式啟動并高效運轉(zhuǎn),在迎評促建工作中起到了核心作用。
2.統(tǒng)一思想,提高認識,激發(fā)熱情,鼓足干勁。
電子信息系先后在2008年8月31日、9月26日和2009年2月20日、4月13日四次召開了全體教職工評估工作大會,要求全體教職工積極投身到評估工作中,要“高度重視、精心組織、認真對待、抓緊時間”,為評估工作作出最大的貢獻。電子信息系黨總支先后多次召開全體黨員大會,充分發(fā)揮黨支部的戰(zhàn)斗堡壘作用和黨員的先鋒模范作用,在2008年10月29日舉辦專題黨課,學習“充分發(fā)揮黨員教師在迎評促建中的模范帶頭作用”。我系評建領導小組召開了20多次會議,討論提出評估工作方案,正確指導、合理安排評估具體工作。
3.認真學習深刻領會十六號文件精神。
多次組織全系教職工學習十六號文件和評估相關資料及評估的主要數(shù)據(jù),并參加了院評估辦組織的迎評促建知識答題。組織參加學院的迎評促建培訓會,提高了對十六號文件的理解和評估工作的認識。
4.認真填報數(shù)據(jù)平臺,積極準備評估資料。
根據(jù)評估指標條目的要求,填報了2008年和2009年人才培養(yǎng)方案平臺建設,進行了評估材料的收集、分類、整理和歸檔。我系評建辦公室印制了《裝盒材料總目錄》,為專家查閱資料提供了方便,也為我們以后的資料管理堅定了基礎。
5.三個專業(yè)作好專業(yè)剖析。
各專業(yè)進行了專業(yè)建設剖析,各教研室主任、帶頭人和全體教師加班加點,廢寢忘食,先后多次修改《專業(yè)剖析匯報材料》、《自評報告》、《分項自評報告》和專業(yè)匯報PPT。
6.學習說課、交流說課、比賽說課。
響應教務處的號召,我系從2009年3月20日到3月26日開展了教師說課活動,使我們的專業(yè)教師懂得如何進行有效說課,也為評估做好了積極的準備。每位教師都主說一門課,每門課程都有一個教學團隊,在學院組織的說課比賽中取得了一等獎的突出成績。
7.組織學生參加職業(yè)資格技能鑒定。
2009年4月份和5月份,我系三個專業(yè)共組織了400多名學生進行職業(yè)資格鑒定的培訓和考證工作,有309名畢業(yè)生獲證,獲證率達到了96%。
8.簽訂了7個校外實習基地協(xié)議,建成了(電子4個,通信1個,計算機1個)6個校內(nèi)實訓基地。
從評估開始,我系分別與陜西圣弘科技有限責任公司、陜西華興新世紀汽車貿(mào)易有限公司、西安客車車輛段、西安瀚洋軟件有限責任公司、西安民興信息工程有限責任公司、中國鐵通陜西渭南分公司、中鐵電化局西安通信信號工程處簽訂了7個校外實習基地;建設了汽車結(jié)構(gòu)實訓室、汽車自動變速器實訓室、汽車發(fā)動機實訓室、電子基本技能實訓室、圖文圖像實訓室和移動通信共校內(nèi)6個實訓室;布置了我系實驗實訓基地30個實訓室的環(huán)境。
9.預評工作展示風采。
從2009年5月14日到15日,我系接受了學院領導和院評建辦的檢查指導。在學院的預評工作中,我系的田國棟老師進行了說課,孫津平主任接受了訪談。專家給予了中懇的評價,既肯定了成績,又指出了整改方向。
10.精品課建設雙星閃耀。
5月25日,由孫津平主任(副教授)主持的《數(shù)字電子技術(shù)》和田國棟副教授主持的《光纖通信》精品課建設,在兩個教學團隊的共同努力下,經(jīng)過一年的資料準備和一個月的攻堅決戰(zhàn),順利通過學院驗收,與土木工程系的《工程測量》三門院級精品課程同時參加了省級精品課的申報,為學院評估工作增添了風采。
11.評估工作大顯身手。
在正式評估期間,電子信息系作為重點的評估系部,應用電子技術(shù)專業(yè)作為重點剖析專業(yè),受到專家組的全方位檢查。系主任親自上陣,應用電子技術(shù)專業(yè)大顯身手,取得了讓專家滿意、學院滿意的出色成績。
三、取得的主要成績
1.領導高度重視,達到預期目標。
迎評工作千頭萬緒,我系領導高度重視迎評工作,多次召開會議,統(tǒng)一了思想,落實了責任,使每位教職工在思想意識上認識到了迎評工作的緊迫感和責任感,最大限度地調(diào)動起自身的積極性和創(chuàng)造性,以飽滿的熱情、認真負責的態(tài)度參加到迎評的各項準備工作中。正是有了系領導的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、精心安排和全系教職工的扎實工作,我系迎評的各項工作才能有序進行,才能達到預想的目標。
2.統(tǒng)一全系思想,全員積極參與。
迎評涉及每位教職工和學生,我系先后召開全體教職工大會、教研室主任會議、學生干部大會和各班學生班會,宣傳高職高專人才培養(yǎng)工作水平評估的目的、意義和內(nèi)容;利用宣傳欄、網(wǎng)站、學生信息報等進行迎評宣傳,營造重視迎接評估的氛圍。號召人人關心迎評,人人為迎評作貢獻,提出“人人關心、人人參與、人人投入、人人有責”的口號。大家齊心協(xié)力、全身心投入,出色地完成了各自的工作任務。在組織校內(nèi)校外實訓基地、專業(yè)剖析、說課和聽課、個別訪談和各種座談會過程中,我系教師和學生順利完成,為學院交出了令人滿意的答卷。
3.教學管理水平,再上新的臺階。
在這次的評估工作中,不論是從學院還是我系,我們都按照十六號文件的精神,重視內(nèi)涵建設,提高教學管理,為今后學院的發(fā)展打下了基礎。
4.增添實訓基地,加強工學結(jié)合。
我院建成了校內(nèi)汽車電子實訓中心、移動通信實訓基地、圖文圖像實訓室,簽訂了校外實習基地,改善了實驗教學條件,為實現(xiàn)工學結(jié)合創(chuàng)造了有利的條件。
5.師資隊伍、管理水平和學生素質(zhì)等都上了一個新臺階。
(1)通過開展迎評促建,高職教育的理念更加深入人心,人才培養(yǎng)的定位更明確。
(2)通過參與迎評過程,增強了教職工的凝聚力。
(3)通過評估資料的收集、整理,各部門的檔案管理意識和管理水平得到提高。
(4)通過參加技師考試和說課比賽,提高了教師的實踐操作能力和專業(yè)素質(zhì)。
(5)通過對專業(yè)的剖析、分析總結(jié),教師之間相互啟發(fā)、相互交流,對各專業(yè)建設的過去、現(xiàn)在和未來都有了清晰的認識,進一步明確了專業(yè)建設的思路和目標。
(6)通過參加職業(yè)資格培訓和考試,學生的專業(yè)素質(zhì)得到了提高。
四、存在的問題與整改方案
1.存在問題。
認真對照十六號文件,電子信息系還存在以下問題。
(1)對高職人才培養(yǎng)理解有待進一步提高。
(2)師資隊伍太年輕,能夠擔任專業(yè)領軍教師的人數(shù)少。
(3)學生的專業(yè)對口就業(yè)率低,對口專業(yè)的頂崗實習少。
(4)精品課程建設步子還不夠快。
2.今后一年內(nèi)的工作整改方案。
(1)以學科建設為龍頭,努力做好專業(yè)建設和課程建設工作。
(2)進一步加強師資隊伍建設,搞好碩士工程、骨干教師工程,完善雙師結(jié)構(gòu),提高教師的教學和科研水平,力爭更多開發(fā)優(yōu)秀課程和精品課程。
(3)加強校內(nèi)外實習實訓基地的建設,落實學生頂崗實習的措施,保證實習教學的質(zhì)量。
(4)做好教學質(zhì)量的全面監(jiān)測和科學評價工作,全面提高教學質(zhì)量。
(5)進一步加強學風建設,努力提高學生的綜合素質(zhì)。
(6)完善“教學做”一體化教學模式,堅持“工學結(jié)合”、“校企合作”的辦學模式,努力辦出電子信息系自己的特色。
20*年是上海電信實現(xiàn)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的關鍵一年,公司團委也將助力企業(yè)轉(zhuǎn)型、構(gòu)筑青年人才成長平臺作為團工作的重中之重,以“創(chuàng)新激情合作誠信”的企業(yè)家精神,秉承經(jīng)典、開拓創(chuàng)新,整合并有效利用各類資源,力求使資源建起來、活起來、轉(zhuǎn)起來。
【網(wǎng)格化團建目標】
1、幫助新入職人員盡快適應上海電信的工作環(huán)境;引導新入職人員感知、認知、并逐漸認同電信的企業(yè)文化;激發(fā)新入職人員與企業(yè)同成長、共發(fā)展;在企業(yè)和共青團組織的關愛中順利融入企業(yè)的同時走好自身的職業(yè)發(fā)展之路。
2、有針對性地將青年群體的生涯導航前傾,與高校團委聯(lián)合,通過雙向進入,搭建一個學生就業(yè)實習的友善平臺。
【項目載體】公司團委以“走好成功職場第一步——新進大學生關懷計劃”這一項目載體,對內(nèi)形成“內(nèi)網(wǎng)層”,即將公司內(nèi)部31家直屬單位團組織以區(qū)域為基礎,以產(chǎn)品鏈為特征劃分為三個聯(lián)盟即連成一片、藍色膠片、中心聯(lián)盟進行項目開展;對外形成“外網(wǎng)層”,即結(jié)合“走好職場第一步——新進大學生關懷計劃”的推進,于上海交通大學、復旦大學、同濟大學、上海大學等高校團委聯(lián)手推進,有針對性地將青年群體的生涯導航前傾,共享資源,實現(xiàn)雙贏。
【實施過程及成效】
內(nèi)網(wǎng)層:將公司內(nèi)部31家直屬單位團組織進行整合,以區(qū)域為基礎,以產(chǎn)品鏈為特征劃分為三個聯(lián)盟即連成一片、藍色膠片、中心聯(lián)盟。
新進大學生入司后,在經(jīng)歷為期兩周的統(tǒng)一培訓后,將分為三個小組在三個盟區(qū)內(nèi)進行為期三個月的實習。由盟區(qū)負責人主動與所在單位負責安排新入職人員實習的項目組取得聯(lián)系,與人力資源部門在充分協(xié)商和溝通的基礎上,配合并參與項目組關于新入職人員的實習接待和安排工作。其中包括臨時輔導小組的成立、“溫馨小貼士”的送出(內(nèi)容包括:輔導員姓名,工作部門,聯(lián)系方式,歡迎詞;并適時介紹本單位各級團組織和團員青年的總體狀況)等。
團組織通過本單位內(nèi)各類宣傳媒體,如:內(nèi)部網(wǎng)站、刊物、聯(lián)誼活動、社團等,向本單位的員工介紹新入職人員,可適當根據(jù)新入職人員的興趣愛好結(jié)合個人意愿,引導新入職人員加入某組織或小組參加活動或承擔工作。
公司各直屬單位團組織應主動了解新入職人員情況,并幫助其熟悉本單位團組織特別是其所在團支部以及各個相關部門的情況;主動了解新入職人員對于專業(yè)知識的需求情況,發(fā)動團員青年建立或幫助新入職人員加入所在單位資源共享的學習機制中。
團組織區(qū)域聯(lián)盟應適時組織新入職人員的聯(lián)誼活動、組織新入職人員與公司內(nèi)優(yōu)秀先進集體或個人座談等交流活動。
見習期結(jié)束后五個工作日內(nèi),由公司各直屬單位團組織根據(jù)公司團委的統(tǒng)一安排向新入職人員發(fā)放“關懷計劃滿意度測評表”,由新入職人員填寫后交于所在區(qū)域聯(lián)盟團組織并進行考核評比。
外網(wǎng)層:舉行為期一天的“學一點電信知識做一天電信員工——大學生社會實踐日活動”。
團委將目標群體鎖定在校的優(yōu)秀學生群體,目前已和復旦、交大、同濟、上大的學校團委建立了固定聯(lián)系,以“學一點電信知識做一天電信員工——大學生社會實踐日活動”為推進載體,每年按照冬季、夏季兩季活動定時開展活動。如:根據(jù)公司“做強轉(zhuǎn)型業(yè)務——iptv形成規(guī)模效應”這一指導思想,由業(yè)務支撐及營銷專家,專門為參加活動的通信、計算機專業(yè)的碩士、本科學生們講解iptv技術(shù)知識與簡單的營銷技巧。經(jīng)過半天的學習以及在機房對iptv設備的實物操作,大學生們從專業(yè)知識和潛在用戶角度對iptv業(yè)務發(fā)展提出很多建設性意見、建議,并圍繞一些熱點問題展開熱烈討論。下午,大學生們在參觀完浦東東方路營業(yè)廳后,以ppt演示方式,逐隊闡述了他們對iptv業(yè)務發(fā)展的設想以及對營業(yè)廳布局、服務改進的建議。隨后,大學生們以情景模擬方式進行了iptv營銷對抗實戰(zhàn)。激烈角逐之后,專家評委們的精彩點評,也讓大學生們收益良多。
點滴關懷,讓大學生們充分感受到了上海電信作為一家大型國有、上市企業(yè)的博大與溫馨。不少學生紛紛提出,希望能夠有機會再來上海電信,進一步為公司的業(yè)務發(fā)展獻計獻策。
而這,恰恰與團委所希望促成的:以大學生實踐活動為契機,有針對性的將青年的職業(yè)生涯導航工作前傾,為公司大學生社會實踐基地的建立做好鋪墊,同時在校學生通過零距離與企業(yè)的接觸,也將是跨出校門跨入社會的一次有益練兵。
【下一步工作設想】
[關鍵詞]仿真技術(shù);通信工程;仿真軟件工具
[中圖分類號]G40―057
[文獻標識碼]A
[論文編號]1009―8097(2009)13―0309―03
一 仿真在現(xiàn)代通信技術(shù)中已成為重要的工程設計手段
隨著通信技術(shù)和計算機技術(shù)的進步,通信系統(tǒng)仿真技術(shù)已經(jīng)逐漸成為通信系統(tǒng)設計和驗證的主要手段。近二十年以來,數(shù)字信號處理方法和軟件無線電技術(shù)得到了廣泛應用,傳統(tǒng)的設計手段和設計方法已經(jīng)不能適應急劇增加的通信系統(tǒng)復雜性的要求。今天,如果沒有計算機仿真方法,系統(tǒng)設計和性能測試是不可能完成的。
傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)設計中,主要考慮的是對熱噪聲的性能指標問題。傳輸信道一般建模為加性高斯信道,性能指標的評估采用傳統(tǒng)的解析計算方法就可勝任。然而,許多現(xiàn)代通信系統(tǒng),尤其是工作環(huán)境十分復雜的無線電通信系統(tǒng)和抗干擾通信系統(tǒng)中,其工作頻率在數(shù)千兆頻帶,電磁波傳播特性也十分復雜,衰落和多徑效應成為系統(tǒng)設計主要問題。相應接收機的復雜性大大提高:例如復雜的同步算法,信道估計和符號檢測,RAKE體系結(jié)構(gòu)以及非線性系統(tǒng)在現(xiàn)代無線電通信中被廣泛采用。對此,傳統(tǒng)的理論解析分析方法都不再總是有效的,對于現(xiàn)代通信系統(tǒng)而言,仿真方法是必需的設計和分析手段。
現(xiàn)代通信網(wǎng)絡和網(wǎng)絡協(xié)議的復雜也是必須采用仿真方法研究的原因。傳統(tǒng)的排隊理論和運籌學可以解決對簡單通信信息流量模型的性能分析和計算問題,但是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡協(xié)議的復雜性已經(jīng)遠遠超出了傳統(tǒng)數(shù)學的分析能力。為了快速、便捷而且準確地對通信網(wǎng)絡協(xié)議性能做出評估,采用基于事件的離散事件仿真方法幾乎是唯一的選擇。采用仿真方法可以避免理論性能分析的障礙,通過系統(tǒng)建模,參數(shù)選擇和調(diào)整,能夠迅速得出系統(tǒng)在模擬真實環(huán)境中的行為表現(xiàn),從而對所應用的信號處理算法、通信協(xié)議做出評估和改進。
微處理器和數(shù)字信號處理芯片技術(shù)的進步在硬件上保證了現(xiàn)代通信系統(tǒng)的實現(xiàn)問題,在此背景下,算法和協(xié)議的軟件實現(xiàn)越來越成為系統(tǒng)功能實現(xiàn)的主要手段。仿真中應用的算法和真實系統(tǒng)中的功能實現(xiàn)算法已經(jīng)融合。同時現(xiàn)代微型計算機的處理能力大大超過了數(shù)年之前的大型計算機,已經(jīng)基本能夠滿足通信仿真軟件和仿真數(shù)值計算對計算機運算能力和存儲空間的需要?,F(xiàn)在,在整個通信業(yè)界,基于仿真技術(shù)的系統(tǒng)設計分析已經(jīng)被廣泛采用,成為研究新理論,開發(fā)新技術(shù)的主流方法。掌握仿真技術(shù)也是通信業(yè)界所必需的技能之一。
二 仿真技術(shù)是現(xiàn)代通信實驗必不可少的環(huán)節(jié)
學習和研究現(xiàn)代通信技術(shù)是一個理論與實踐相結(jié)合的過程。在通信工程實踐環(huán)節(jié)中,仿真技術(shù)得到了廣泛的應用。透過仿真技術(shù),通信工程專業(yè)的學生可以學習和研究比傳統(tǒng)通信理論所研究的對象更為復雜,更為接近真實工作環(huán)境的通信模型。而在傳統(tǒng)理論框架中,系統(tǒng)模型必須加以簡化才能得出解析結(jié)果。另外,利用仿真技術(shù)可以十分方便地修改系統(tǒng)參數(shù),并且可以很快評估這些參數(shù)變化對系統(tǒng)整體性能的影響。隨著交互式仿真環(huán)境的成熟,設計者利用簡單的程序編寫和系統(tǒng)方框圖建模方法就可以模擬出復雜系統(tǒng)的工作行為,這樣,通信工程師就能夠?qū)⒅饕性谕ㄐ畔到y(tǒng)的設計和本身改進的關注上,而不需將精力浪費在仿真程序,的編程技巧和調(diào)試上。
在復雜工作環(huán)境中,通信系統(tǒng)性能研究的基礎是對傳輸信道的建模仿真問題。因此,信道仿真也就成為了系統(tǒng)評估中所必需的。同時,為了適應復雜的和時變的傳輸環(huán)境,現(xiàn)代通信系統(tǒng)的信號處理算法趨于復雜化。例如采用信道估計自適應算法,多天線技術(shù),智能天線波束成形算法,CDMA蜂窩網(wǎng)絡中的多用戶檢測算法,正交多載波調(diào)制算法,信道編解碼算法等等。這些技術(shù)的實現(xiàn)必須依靠高速信號處理芯片和軟件實現(xiàn)。對算法在實際通信環(huán)境中的適應性驗證和評估就必須借助于仿真來完成。
現(xiàn)代通信系統(tǒng)中,通信協(xié)議設計和驗證幾乎都是基于仿真技術(shù)的。為了保證通信的實時性和利用效率,現(xiàn)代通信系統(tǒng)中提出了各種復雜的具有層次結(jié)構(gòu)的通信協(xié)議,從而構(gòu)成通信網(wǎng)絡。排隊理論和運籌學只能對通信協(xié)議做出簡化的性能估算,與實際系統(tǒng)中的運行往往存在較大差別。由于實際系統(tǒng)行為的復雜性,解析分析幾乎是不可能的,因此,對通信協(xié)議在實際網(wǎng)絡環(huán)境中的評價就成為了網(wǎng)絡協(xié)議仿真分析的主要任務。
現(xiàn)代通信系統(tǒng)的實現(xiàn)也是基于仿真技術(shù)的。通信功能的軟件化實現(xiàn)、通信節(jié)點傳輸行為的智能化以及軟件無線電技術(shù)本身是計算機技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合的結(jié)果。通信系統(tǒng)的電路級設計已經(jīng)從基于純硬件集成電路的模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥删幊踢壿嬈骷榫幊虒ο蟮腣HDL軟件編程映射模式。VHDL程序設計和調(diào)試都是以仿真方法完成的。在系統(tǒng)級設計中,系統(tǒng)仿真和系統(tǒng)實現(xiàn)是統(tǒng)一的,仿真算法可以直接映射為DSP的實現(xiàn)代碼。而在更高層的協(xié)議級設計中,通信網(wǎng)絡協(xié)議仿真代碼也就是協(xié)議實現(xiàn)的核心代碼。軟件無線電技術(shù)使得通信信號處理方法得到廣泛應用,在基帶信號處理中可以通過軟件實現(xiàn)信號處理變換,得出射頻波束成形,預編碼,自適應均衡,自適應數(shù)字調(diào)制,解調(diào),信道編解碼,信源編解碼,信息安全算法等等,而對這些算法的仿真算法和實現(xiàn)算法相同,代碼可以直接應用于實際系統(tǒng)中。
現(xiàn)代通信系統(tǒng)的測試設備價格高昂,而且,實際工作中的通信系統(tǒng)往往具有不可測試特性。例如,對營運中的通信網(wǎng)絡性能測試對于高校學生來說是幾乎不可能的,也是營運通信網(wǎng)絡所不允許的。但另一方面,對于通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡的研究是必須有實踐對象的,在這種情況下,通信仿真和網(wǎng)絡仿真是就必然成為唯一的選擇。
總之,現(xiàn)代通信系統(tǒng)是一個復雜巨系統(tǒng),對現(xiàn)代通信技術(shù)的學習和研究必須采用現(xiàn)代系統(tǒng)論的觀點和方法?,F(xiàn)代系統(tǒng)論指出,復雜巨系統(tǒng)往往是非線性系統(tǒng),對系統(tǒng)的數(shù)學建模已屬不易,對所建立的數(shù)學模型進行解析分析計算基本上是不可能的。對復雜巨系統(tǒng)的研究,關鍵在于把握系統(tǒng)在外界環(huán)境中的交互行為和系統(tǒng)狀態(tài)的變化。對于計算機仿真來說,可以充分利用計算機的數(shù)值計算能力,在解析計算十分困難的情況下,采用相對簡易的數(shù)值計算獲得工程上可用的結(jié)果。工程設計的目的是得出符合實際的結(jié)果,在這個意義上來說,仿真方法是一條捷徑。
三 仿真是培養(yǎng)學生的學習興趣、創(chuàng)造性思維、建立理論與實踐結(jié)合的橋梁
通信工程專業(yè)對學生的數(shù)學基礎要求高,除了傳統(tǒng)微積分知識之外,還要求具有積分變換,概率論和隨機過程、信息論的基本知識,排隊論和離散數(shù)學的基本知識等等。通信工程專業(yè)課程都是建立在這些數(shù)學基礎之上的。對通信工程本科學生的學習調(diào)查結(jié)果顯示,大多數(shù)學生是出于對就業(yè)前景憧憬和單純向往選擇了該專業(yè)的。他們對通信工程專業(yè)的
技術(shù)素質(zhì)要求和未來從事的工作性質(zhì)并不十分了解。于是,雖然學生有很高的學習熱情,但又普遍存在著對數(shù)理基礎知識的輕視和畏懼。抽象的理論和工程實際脫節(jié)是本專業(yè)面臨的教學困境之一:一方面通信系統(tǒng)的復雜性使得實驗室不可能擁有系統(tǒng)級實驗環(huán)境,另一方面通信工程的實際工作環(huán)境正是對系統(tǒng)級的通信網(wǎng)絡設備的設計、運營和維護。如果把通信工程比喻為有血有肉活生生的人,那么通信理論就好比是人的骨架。如此,學生對學習理論知識的畏懼心理就是可以理解的了。如何在通信理論這個骨架上附著血肉,將專業(yè)知識作為活生生的技術(shù)事物展現(xiàn)給學生,是專業(yè)課程教師必須思考的問題。學習興趣是通過教學藝術(shù)培養(yǎng)出來的,教學藝術(shù)不是空洞的,而是具體的適應與專業(yè)特征的方法。學習心理學指出。對于學習成效而言,學生的學習興趣比刻苦精神重要得多。
在多年探索中,我們發(fā)現(xiàn),對于通信工程專業(yè)的教學實踐,通信仿真方法較成功地成為了理論聯(lián)系實踐的橋梁。首先,仿真方法將純粹的數(shù)學理論知識通過計算機轉(zhuǎn)化為生動的數(shù)學實驗,成為理論實驗的有效工具。利用仿真方法,通過數(shù)值計算得出生動的曲線圖表,學生可以從中理解數(shù)學理論的實際內(nèi)涵,從而加深對理論知識的理解和掌握。重建學習的興趣。其次,仿真建模分析可以通過相對簡單的仿真過程去對比理論解析結(jié)果,將抽象的理論模型通過仿真實現(xiàn)為具體的可以進行行為調(diào)試的軟通信機。通過仿真建模過程,學生既對理論分析有了深入的認識,同時也清楚了實際通信系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)參數(shù)對通信機性能指標的影響。例如,對調(diào)制解調(diào)的波形及其頻域分析使得學生能夠直觀地感受到調(diào)制解調(diào)的作用,噪聲對傳輸?shù)挠绊懸约案道锶~分析的應用:對糾錯編解碼的仿真可以直接測試出編碼的抗干擾能力;而對信道和通信收發(fā)信機的仿真可以得出信號噪聲功率比對系統(tǒng)傳輸差錯率的曲線關系,并可比較各種調(diào)制制式的性能。這樣,通過仿真實驗將通信理論的核心問題實例化,從而深刻理解理論本身的實質(zhì)和意義。通過系統(tǒng)仿真,學生可以從理論到數(shù)學建模,再到計算機建模和仿真,在得出結(jié)果的過程中,從建模過程和實驗結(jié)果中體會通信系統(tǒng)的實質(zhì)。經(jīng)過這樣的過程,學生就不再視通信系統(tǒng)是抽象的死的東西。
大學教育不僅僅是對專業(yè)知識的灌輸,專業(yè)教育應更加重視創(chuàng)造力的培養(yǎng)。沒有適當?shù)膶嵺`手段和方法,是很難有效地培養(yǎng)創(chuàng)造性,利用仿真手段,學生可以將其頭腦中利用專業(yè)基礎知識和創(chuàng)造靈感得到的系統(tǒng)模型在計算機中加以實現(xiàn),創(chuàng)造性地構(gòu)建通信系統(tǒng),驗證其思想,不斷總結(jié)工程經(jīng)驗,驗證系統(tǒng)行為的過程,如此反復,會使得學習的主動性大大提高。創(chuàng)造能力也就在這一生動的實踐活動中逐步培養(yǎng)得以形成。
通信仿真實驗是對傳統(tǒng)硬件軟件實驗的綜合和升華。對于通信工程的學生,具備基本的電子技術(shù)知識是十分重要的,尤其是電子技術(shù)的實踐經(jīng)驗對于專業(yè)學習和未來的工作能力起著關鍵作用。電路模塊是通信系統(tǒng)的構(gòu)成元素,線性系統(tǒng)是電路的功能模型,而信號處理則是線性系統(tǒng)理論的應用提升。通信工程專業(yè)是一門系統(tǒng)級的工程學科,通信系統(tǒng)就是通過通信協(xié)議聯(lián)系起來的以信號處理為功能實體的復雜系統(tǒng)。從層次上,只有對傳統(tǒng)的硬件和軟件具有實踐經(jīng)驗的人才能夠真正理解通信系統(tǒng),也才能在系統(tǒng)仿真中把握物理實質(zhì)。通信仿真實驗通常是系統(tǒng)級的,即把通信系統(tǒng)模塊視為功能模塊。以協(xié)議聯(lián)系這些模塊,仿真就是考察系統(tǒng)行為的過程。
四 現(xiàn)代通信仿真技術(shù)的層次和軟件需求
根據(jù)仿真對象的不同,相應的仿真手段、方法和適用的軟件也有所不同。隨著仿真技術(shù)在通信領域的推廣,在通信技術(shù)的各層次都產(chǎn)生了相應的仿真工具。通信技術(shù)從底至上,大體可以劃分為:電路系統(tǒng)、功能模塊、通信系統(tǒng)方框圖以及通信網(wǎng)絡等幾個層次。
在電路系統(tǒng)層次,工程目標是設計滿足要求的電路系統(tǒng),對于模擬電路,如設計放大器、頻率綜合器、鎖相環(huán)、變頻、調(diào)制解調(diào)器等等。對于數(shù)字電路,如各種時序邏輯電路、偽隨機碼發(fā)生器、編解碼器等等。在電路系統(tǒng)層次的設計關鍵是電路拓撲設計和電參數(shù)選擇。仿真語言Pspice可以勝任模擬電路領域的設計和仿真問題,集成了Pspice語言的可視化仿真軟件眾多,常用的有EWB、ORCAD、Protel DXP以及最新的Altium(Protel)EDA設計軟件。其中EWB簡單易用,目前已經(jīng)廣泛用于模擬電路課程教學和實驗中,0RCAD和Protel DXP是電路設計的專業(yè)軟件,從電路原理圖設計、原理圖級仿真到印制板圖生成和印制板級仿真都可完成,Altium(Protel)EDA設計軟件則逐漸成為了現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計中從芯片開發(fā)、板級設計、電磁兼容到機電一體化設計整個環(huán)節(jié)的統(tǒng)一仿真設計平臺。數(shù)字電路的設計現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)入了大規(guī)??删幊踢壿嬈骷r代,主要以VHDL語言作為軟件設計語言,不同廠商為其產(chǎn)品提供了相應的設計和仿真平臺,如Max-Plus Ⅱ等等。對于數(shù)字信號處理芯片(DSP)的設計,也有廠商提供的編程仿真環(huán)境可用,如T1的DSP編程仿真平臺CCS,可完成編程、軟件仿真和目標板硬件仿真直到代碼下載全過程。功能模塊層次的仿真任務是解決通信功能模塊的輸入輸出參數(shù)指標設計問題,也包括模塊內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和算法問題。如電磁傳播環(huán)境仿真、信道均衡,波形估計和信號參數(shù)估計,智能天線、編碼調(diào)制等等。在通信系統(tǒng)方框圖層次的任務是根據(jù)設計目標構(gòu)建通信系統(tǒng),包括發(fā)信機、信道以及收信機。仿真目標是研究整個通信系統(tǒng)在使用信道環(huán)境下的適應性,如傳輸差錯率性能,抗干擾性能等等。
適用于功能模塊層次和通信系統(tǒng)方框圖層次的仿真軟件眾多,有Matlab/Simulink,Scilab和SystemView等等。其中,SystemView是通信系統(tǒng)專用的系統(tǒng)級仿真軟件,軟件模塊庫提供了全面的通信系統(tǒng)模塊,完成可視化模塊建模后立即可得出仿真結(jié)果。Matlab/Simulink則是較為通用的系統(tǒng)仿真和科學計算平臺,幾乎所有理工學科的仿真實驗和數(shù)值計算均可在該平臺上完成。Matlab通過編程可完成算法仿真,Simulink是Matlab的擴展,是可視化方框圖建模仿真工具。Matlab提供了C/C++編譯和C/C++語言的接口,其信號處理工具箱還提供了DSP代碼翻譯接口,將仿真和算法實現(xiàn)統(tǒng)一起來。Scilab是法國國立信息與自動化研究院INRIA開發(fā)的一個開放源碼的免費科學計算仿真軟件,與Matlab相兼容。
在通信網(wǎng)絡層次的仿真問題以通信網(wǎng)絡協(xié)議仿真為主,主要以網(wǎng)絡信息流量和阻塞率指標為參數(shù)。廣為采用的仿真平臺有OPNET和NS,OPNET是商用專業(yè)網(wǎng)絡仿真軟件,工作于Windows平臺,在C++編譯器的支持下,可進行從廣域到局域,有線到無線的全網(wǎng)絡仿真。NS是Linux下的開源軟件,也是廣為應用的網(wǎng)絡仿真平臺。
五 實踐效果評價和建議