基于Systemview应用型人才培养的通信原理教学研究

　　【Abstract】On the background of the specific characteristics of communication principle course and the applicated education mode， this paper advances a project oriented education method for communication principle course based on Systemview， and the education organization and practical activities are also introduced in the mean time， and a complete development case is given and analysised. These contents are valuable for reference of the applicated education mode.

　　【Key words】Systemview； Project oriented； Communication principle； Application type

　　0 引言

　　随着现代通信技术的快速发展，通信原理课程在电子、通信领域中扮演着非常重要的角色。该课程具有理论性较强、知识面较广、难度较大的显著特点。作为本科教学的专业核心课，结合应用型人才的培养目标，实践环节引入《通信原理》课程教学，将有利于学生掌握通信基础知识和基本概念，能更好地理解通信系统完整性，从而提高学生将理论与实际紧密联系起来的能力，并且通过实践学生的动手操作能力和分析问题的能力也在不同程度上得到锻炼和提升[1]。

　　SystemView是基于Windows环境下运行的一种可视化动态系统分析平台，常用于现代工程与通信系统的设计及仿真，可应用于从信号处理、滤波器设计、各种复杂的模拟、数字、数模混合系统以及各种多速率系统的设计与仿真直到一般的系统数学模型建立、线性或非线性控制系统等各个领域[2]。它使用功能模块（Token）去描述程序，能快速地建立和修改系统、访问与调整参数，具有仿真运行速度快、灵活性好、功能强大等特点。

　　在传统的高等教育体制中，学生主要集中注意力去在记忆和理解书本上的基础知识、基本理论；而在面向课题的教学模式中，学生在实践中学习，更多注重于操作动手能力和独立分析能力。如今，这种创新的教学模式引起国内很多高校尤其是应用型本科高校的重视，高校本科教学将引入越来越多的实践环节。

　　1 教学流程

　　本文以面向项目教学模式的改革为前提，应用型本科高校为依托，以通信原理课程教学为例，课程教学结合功能强大的通信仿真软件Systemview，理论教学以“项目”的形式引进实践环节，教学效果良好。传统高等教育的突出特点就是所有学生在相同的教学计划下，按相同的课程设置和教学大纲学习，重点掌握基础理论知识，这是一种个体趋向标准化的教学方式。与上述不同的是，面向课题的教学模式则是与实际紧密联系在一起，将工程中的常见的实际问题应用于课题当中。因此面向项目的教学根本是培养学生在实践中学习的能力，给学生提供更多实践和深入探讨的机会。在通信原理课程教学的组织和安排上引入了面向项目的教学思路，按照以下几个环节安排教学：

　　（1）面向项目教学中，课题组作为基本单元。在学期的开始，成立课题组，课题组的成员为3～5名学生，每个学期其成员需合作完成一个课题。

　　（2）授课采用PPT汇报、大课堂、远程教学和讨论组等教学手段，其内容与课题联系紧密，并且要求教师对学生进行每周两次的辅导。

　　（3）为每个课题组提供如计算机、网络、U盘等实践资源。

　　学期开始，教师指导每个课题组先对课题进行一定的分析；学生在课堂听讲、完成作业和阅读文献的过程中掌握所需的理论知识，并通过做仿真实验、相互讨论、教师指导等形式完成项目任务；学期末，学生将课题设计报告上交并对课题内容进行答辩，教师对课题组设计与仿真结果进行现场验收或查阅工作过程视频并评估其成果和设计方法，综合几方面的结果给出总评成绩。同时，在课题进行中，每个学生必须提交自己的想法、思路及课题成果与同组成员及指导老师共同交流和讨论，学生在完成课题的过程中，专业技术知识得到加强和巩固、独立思考的能力也有一定的提高、分析问题和解决问题的能力得到锻炼和提升。

　　2 典型课题举例

　　学期初，每课题组先确立课题内容，然后结合Systemview软件仿真一个完整的通信系统。在内容上包括模拟通信、数字基带通信、数字带通等方面。学生运用功能强大的Systemview通信工具完成课题相应功能。下面是学生课题的典型示例。

　　2.1 系统的设计与实现

　　利用功能模块化、交互技术完成通信系统的设计与仿真实现。SystemView的用户环境包含设计窗口（如图1所示）和分析窗口两个界面，该仿真平台界面友好、操作简便、功能完整以及可扩展性好[3]。

　　2.2 模拟调制系统中常规双边带调幅（AM）系统仿真实例

　　常规双边带调幅（AM）系统设计界面如图1所示，用户通过选择不同图符库中的功能图符，并设定好幅度、频率、相位、系统定时、截至频率等系数；再通过仿真运行，得到分析窗口如图2所示，从图中可看到AM欠调幅信号波形、相干解调后的信号与输入信号的比较等波形。 　　2.3 数字基带传输系统仿真实例

　　数字基带传输系统是一种不经过载波调制而直接传输数字基带信号的系统，也就是说基带信号不需要经过载波调制而直接进行传输。它主要应用于某些具有低通特性的有线信道尤其是传输距离不太远的系统中（如计算机局域网）[4]。建模时用户选择功能图符包括PN序列、脉冲形成器、线性滤波器、抽样器、保持器、判决器、高斯噪声和正弦波形；仿真波形如图3所示，我们可以看到基带信号的波形、解调后的波形及其眼图波形。

　　2.4 数字调制系统中二进制频移键控系统仿真实例

　　无论是AM、FM还是PM的调制方式，输入的基带信号都为模拟信号。当输入基带信号为数字信号来改变载波信号的幅度、频率和相位，得到幅移键控、频移键控和相移键控，都为数字调制系统[5]。二进制频移键控系统设计界面和仿真结果如图4和5所示。设计框图采用相乘法2路2ASK的叠加产生2FSK信号，得到基带信号波形、2FSK信号波形、基带信号和已调信号的功率谱波形等。

　　3 总结

　　本文描述了以Systemview为软件平台使用模块化交互式界面的通信系统仿真实例应用于应用型人才培养的通信原理课程的教学中，构建了相应的系统仿真框图并给出了仿真波形包括时域、频域、眼图波形。其设计界面和分析界面的直观显示特点有利于理解和深化的通信系统架构知识和基本原理，同时搭建的系统仿真平台具有开放性，可以不断地完善和扩充，便于后续研究工作的展开。

　　使用功能强大的Systemview软件和借鉴先进的面向项目的教学思路，实践教学取得了较好的效果。首先，学生普遍欢迎这种教学模式，通过实践动手操作通信相关的基本理论知识和关键技术；其次，理论联系实际，提高实践能技术原理可以得到更好地理解和掌握，大大地提高了学习积极性；再次，该教学模式更贴近应用型人才培养的教育理念，可以更好地融入企业融入社会；在实践中，加深了对基本知识和概念的掌握。

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