研究生通信系统建模与仿真课程教学方法研究

曾广军++杨萍++谈园

摘 要：通信系统建模与仿真是培养通信类专业学生系统分析能力和项目开发经验的一门重要课程。本文基于实际教学工作，对通信系统仿真这门课程的教学现状与困难进行了分析，并对其教学内容体系、教学方法手段、实践教学模式和考核方式进行了研究和探索。

关键词：研究生；通信系统；建模与仿真；教学方法

中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）08-003-01

由于通信系统建模与仿真是一门综合性和实践性很强的课程，现行的教学内容、教学模式、教学实践等环节上都存在很大不足，直接影响了课程教学效果和人才培养质量。因此，开展本课程教学内容和教学方法改革研究具有重要的现实意义和实践价值。

一、教学现状与困难

目前本课程的教学现状主要有如下两个特点：

1、传统的内容多，新技术新方法少。在目前的教学中，在通信系统层面上主要侧重于讲授通信系统传统的调制方式（如AM、FM、PM等模拟调制方式和ASK、FSK、PSK等数字调制方式）仿真，而对于CPFSK、TFM+OPFSK、GMSK、BPSK/DSSS、QPSK/DSSS等新的方法和技术的应用涉及很少，容易造成教学和实际运用的脱节；二是理论教学内容多，实践教学内容少。本课程课时总数为40学时，只安排了6个学时进行实验。目前本课程的教学难题主要有三点：

2、通信系统建模与仿真理论发展日新月异，教学内容更新速度跟不上理论发展。尤其是近10年来，数字通信的新概念、新技术和新方法不断涌现，教学没能及时跟上通信系统新理论、新技术的发展。因此，如何实现学生所学知识与未来实际工作的无缝衔接，教学与实际需求紧密结合是本课程的一个教学难题。

3、教学缺乏实际项目背景，过多的理论教学容易陷入说教。完成本科阶段学习的学生，一般只学习过一些编程语言，编写程序的数量和时间很有限，大部分学生缺乏实际的项目开发经历和较正规的开发训练，因而不能理解课程理论知识。如何将教学内容变抽象为具体、变枯燥为生动，从而调动学生积极性与热情，是通信系统建模与仿真课程教学中的一个难题。

4、培养的学生缺乏团队开发意识，难以满足导师对研究生项目研发能力的需求。随着通信系统内部逻辑复杂程度和功能模块数量不断增长，其分析设计或开发都必须以团队形式进行。然而，目前本课程的实验和实践教学环节主要还是以学生个体为主，缺少对学生团队开发能力和职业素养行之有效的训练方式。因此，如何培养学生团队开发能力和系统研发职业素养，缩小教学与导师对研究生系统开发能力需求之间的差距，是通信系统建模与仿真课程教学中的又一难题。

二、教学方法改革与措施

1、构建先进的教学内容体系。结合学院各专业理论需求和通信系统分析开发特点，构建在理论、应用、实践三个层次上的通信系统建模与仿真教学内容体系。理论部分主要讲解通信系统建模与仿真基础理论、主流模拟和数字调制方式建模和仿真实现以及数字调制新技术仿真等内容。应用部分以通信系统仿真统一开发过程和面向对象技术为核心，融入实践教学案例，覆盖Matlab/Simulink通信系统仿真工具和环境，使学生掌握当前先进的通信系统建模与仿真方法与技术。实践部分要求学生以团队的方式协作开发一个具有一定规模的通信系统模型并进行仿真实现，让学生从实践角度学习和运用先进的通信系统建模思想和仿真技术解决通信系统分析和研发过程中遇到的问题。

2、采用多样化的教学手段。（1）激发学习兴趣。通过构建先进的教学内容体系以及课程内容精心组织，突出各知识点之间内在联系，建立通信系统建模与仿真知识体系的系统性和实践性，激发学生学习积极性；通过梳理通信系统建模与仿真的历史发展脉络、揭示隐藏在知识点背后的思想深度，激励学生主动探索、积极实践的学习热情；（2）采用案例式教学。收集国内外经典通信系统建模与仿真教学案例进行消化吸收。将这些案例（包括成功与失败的）提供给学生作为素材，实施案例教学。部分案例由教师在课堂上讲解，部分案例由学生分析、讨论、讲解。这样，既培养了学生的实践能力，又丰富了教学手段；（3）开展双语式教学。在讲课过程中，对易于理解的内容采用全英语讲解，不易掌握的部分用汉语讲解。同时给学生提供英文通信系统建模与仿真课外阅读资料，以使他们及时了解国际上通信系统建模与仿真的最新发展和动态。这样做既能活跃学生思路，开阔学生眼界，同时也能深挖掘学生想象力和创造力。

3、创新实践教学模式。（1）以案例为导向。结合学生专业方向进行了案例设计，案例分析过程引入“Learning by doing”的先进教学理念，引导学生通过分析，提出案例的解决方案；（2）结合兴趣选题。实践项目命题原则是：尽量结合教学、科研的实际课题，从实际出发，确定课题的大小规模和难易程度。要求学生自愿组合开发小组，结合专业需求与兴趣选题；（3）进行分段实施。实践过程按照真实的项目管理和开发模式进行，重点放在需求获取和系统分析设计两个阶段。在这两个阶段安排多次项目方案讨论和小组内部交流，考察方案对需求变更的适应能力，要求开发过程反复、迭代进行，以培养学生“在实践中学习”的意识。

4、改变考核验收方式。在考试方式上，将以往卷面考核和项目实践考核并重，改为以项目实践考核为主，卷面考核为辅。最终课程成绩考核包括平时考核（10%）、项目考核（60%）和卷面成绩考核（30%）。平时考核包括平时作业、课堂讨论及出勤等；项目考核包括项目的完成情况、项目各阶段的文档和报告，系统模型，源代码，可运行软件等；卷面考核采取闭卷笔试，主要考察学生对通信系统建模与仿真理论的掌握。项目考核成绩由项目文档及其规范度（20%）、软件功能及其是否可运行（40%）、学习态度与独立编程能力（20%）和项目设计报告（10%）组成。

三、结束语

由于通信系统建模与仿真理论一直在不断变化与发展，新的方法和技术也会不断出现，因此对通信系统建模与仿真的课程教学也应该不断进行改革、调整。对研究生的通信系统建模与仿真教学内容、教学方法和教学模式进行了上述一些改革和探索，从而提高了课堂教学效果和教学质量，夯实学生通信系统建模与仿真理论素养和项目研发能力。