周曉紅

摘 要：文章從傳統(tǒng)移動通信實驗教學中存在的限制因素出發(fā)，分析了將虛擬仿真軟件引入課程的必要之處。通過分析得出，將移動通信虛擬仿真實驗引入教學之中，使枯燥的通信原理知識更加形象，既利于教師進行課堂內(nèi)容展示，也便于激發(fā)學生的學習熱情，拓展學生的創(chuàng)新思維，進而提高移動通信課程的教學效果。

關(guān)鍵詞：移動通信；虛擬仿真實驗；QPSK調(diào)制

1 移動通信實驗教學現(xiàn)狀

移動通信課程的教學內(nèi)容比較復雜，除了要求學生要學會相關(guān)的專業(yè)知識，比如通信系統(tǒng)的組成原理、應(yīng)用原理之外，還要求學生要有實踐操作能力，也就是能將掌握的原理應(yīng)用到通信課程實驗中[1]。在我國移動通信技術(shù)不斷發(fā)展的大背景下，職業(yè)院校的學生更要提高學習的積極主動性，主動學習并掌握新的知識，并將知識可以應(yīng)用到實踐中。高等教育的核心是培養(yǎng)學生的綜合能力，而實驗教學就是重要的方式。實驗教學不僅可以培養(yǎng)學生的專業(yè)技術(shù)能力，而且可以拓展學生的綜合分析和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出符合社會需要的具有創(chuàng)新思維和高技術(shù)水平的專業(yè)移動通信人才[2]。

傳統(tǒng)的移動通信技術(shù)教學存在很多不足之處，主要體現(xiàn)在以下4個方面：首先，課程的教學重點多集中在理論知識的教學上，忽視了實驗教學的作用。實驗教學作為檢驗學生是否充分理解并掌握理論知識的方式，應(yīng)該與理論教學相輔相成；其次，有些職業(yè)院校缺乏新型的實驗設(shè)備以及最新的移動通信器件和裝置，這導致不能滿足學生開展實驗的需要；再次，學校開展的實驗教學采取的多數(shù)是驗證性實驗，學生只需要根據(jù)已有的實驗步驟進行模仿訓練即可，無法激發(fā)學生學習的熱情和拓展學生的創(chuàng)新思維[3]。

2 移動通信虛擬仿真實驗引入教學的效果

2.1 方便學生理解課堂知識

在以前的移動通信課程理論教學中，教師一般會將教學重點放在對通信課程中某種技術(shù)或者算法原理進行講解，讓學生逐步了解并能夠掌握調(diào)制解調(diào)器的相關(guān)原理以及無線電波是通過何種方式進行變換[4]。學生在了解這些知識點之后，再學習后面課程中的信源編碼、無線電波發(fā)射等知識點時會更加容易接受。教師在以往的實驗課上，一般會選擇按部就班、循規(guī)蹈矩的方式對實驗原理進行說明，多數(shù)情況下會采用傳統(tǒng)板書的形式，這樣的教學方法雖然有利于教師方便快捷地完成知識點的講解，但卻不容易讓學生直觀清楚地理解教學內(nèi)容。而且實驗課的內(nèi)容中會有很多波形分析的知識點，教師僅僅憑借板書的形式，很難達到理想的教學效果[5]。

而將移動通信虛擬仿真實驗引入教學之后，有利于學生對枯燥的技術(shù)、信號原理有更為直觀的認識，也更容易讓學生牢牢把握相關(guān)的知識點。教師在移動通信實驗課程的教學準備過程中，應(yīng)該從高職學生的理解能力、分析能力出發(fā)，為學生構(gòu)建更便于理解教學內(nèi)容的情境，這樣有利于達到比較好的教學效果。在進行移動通信虛擬仿真實驗的過程中，通過使用SystemView軟件，可以為學生創(chuàng)設(shè)清晰明確、一目了然的可視化平臺，并根據(jù)實驗需求構(gòu)造相應(yīng)系統(tǒng)，然后讓學生積極主動地參與到實驗過程中，通過調(diào)整不同的參數(shù)，觀察波形、功率譜的變化，并由此得出相應(yīng)結(jié)果。在這個實驗過程中，學生就切實體驗到真實電路工作的流程，更有助于學生理解課堂知識，并將課堂上掌握的理論知識運用到實踐中去[6]。

2.2 引導學生主動探索知識

以往職業(yè)院校組織學生進行的多數(shù)是驗證性實驗，這種實驗方式會讓學生根據(jù)固定的實驗設(shè)備和步驟來完成實驗過程，學生在實驗過程中，只能按照既定的實驗思路進行實驗，不能將自己的一些想法運用到實驗中去，這樣不但使學生對參與實驗的興趣不高，而且在電路調(diào)試過程中也非常容易損壞元器件及實驗設(shè)備，實驗效果必然不理想。所以，將移動通信虛擬仿真實驗引入教學是非常必要和及時的。

虛擬仿真實驗軟件具有非常強大的功能，如數(shù)據(jù)的收集、分析及傳輸?shù)?。學生通過進行虛擬仿真實驗，可以更多參與到實驗過程中，比如可以通過改變實驗參數(shù)來觀察電路的不同，并通過總結(jié)分析實驗過程中存在的問題，經(jīng)過推理、論證，最后設(shè)計出較好的電路；或者學生可通過觀測輸出電路的波形變化，通過記錄分析，對如何進行真實電路調(diào)試有更為直觀的認識。同時，通過虛擬仿真實驗，可以實現(xiàn)以往一些課堂上無法實現(xiàn)的創(chuàng)新性實驗，大大增加了實驗教學的廣度[7]。

由此可見，通過將移動通信虛擬仿真實驗引入教學，不僅能夠擴展學生對原理知識的理解程度，而且可以通過實驗讓學生對實際電路的運行情況有更清晰的認識，有利于學生將理論知識運用到實踐中去。同時，將移動通信領(lǐng)域的新技術(shù)引入到課堂中來，可以大大提高學生的學習熱情，推動學生更積極地探索新知識，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，為學生以后更加靈活地調(diào)試電路奠定良好基礎(chǔ)。

3 虛擬仿真實驗教學實例分析

本文以正交相移鍵控（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）調(diào)制為例，展開移動通信虛擬仿真教學實驗。QPSK的特點是頻譜利用率較高，而且有不錯的抗干擾性能。

3.1 理論分析

QPSK通過分別對2個相互正交的同頻載波進行PSK調(diào)制，并將調(diào)制完成后所得到的兩路信號進行疊加，生成QPSK信號。在這個過程中，至關(guān)重要的一步就是要將需要進行傳輸?shù)亩M制序列，進行串/并轉(zhuǎn)化，并獲得兩路并行的雙極性碼元數(shù)據(jù)。然后，在依據(jù)相應(yīng)要求，細化電路。

3.2 繪制仿真模型

利用SystemView進行仿真實驗。在QPSK調(diào)制仿真電路圖中的各個圖符模塊都被設(shè)定了編號，這樣做的目的是方便在進行實驗教學時，方便學生更好的理解并進行操作[8]。原始輸入的信號屬于低頻數(shù)字信號（500 Hz），首先需要對數(shù)字信號進行取樣，然后在取樣結(jié)束后要對信號保持一定時間，最后對數(shù)字信號做延遲處理，通過這3個步驟之后，可以獲得兩路并行數(shù)據(jù)，然后分別與兩個相正交的高頻載波（1 000 Hz）作QSK調(diào)制，最后經(jīng)過相加器疊加輸出QPSK信號。endprint

3.3 結(jié)果觀測

在通過QPSK調(diào)制之后，將仿真電路運行之后，我們可以在不同的觀察窗口對電路的不同情況進行分析，比傳統(tǒng)的實驗更具有可視性和多角度觀察。通過實驗發(fā)現(xiàn)，當二位碼元隨機產(chǎn)生不同狀態(tài)時，電路輸出也會隨之改變，QPSK信號也會出現(xiàn)相位跳變點，這符合仿真實驗的定義。而電路輸出信號的功率在1 000 Hz左右。由此可見，本次實驗中的大部分電路功率主要可以應(yīng)用于信號傳輸。在實驗完成后，可以讓學生思考：如果對移動通信虛擬仿真實驗的系統(tǒng)參數(shù)進行一定的改動，那會取得何種結(jié)果？通過提問的方式，讓學生在課后可以繼續(xù)通過實驗來探索電路的頻率范圍。引導學生的發(fā)散性思維，激發(fā)學生課后自主學習的熱情。有條件的情況下可以把仿真軟件安裝到學生的電腦中，打破學習的空間時間限制，提高學習的靈活性。

4 結(jié)語

本文從傳統(tǒng)移動通信實驗教學中存在的限制因素出發(fā)，分析了將虛擬仿真軟件引入課程的必要之處，并將虛擬仿真實驗引入到移動通信課程的實驗教學之中，使得此課程的實驗方式突破了傳統(tǒng)的驗證試驗，而且使學生進行綜合創(chuàng)新性實驗，將課程理論知識與實踐操作相結(jié)合，以著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維及動手操作能力。將移動通信虛擬仿真實驗引入教學之中，使枯燥的通信原理知識更加形象，既利于教師進行課堂內(nèi)容展示，也便于激發(fā)學生的學習熱情，拓展學生的創(chuàng)新思維，進而提高移動通信課程的教學效果。

[參考文獻]

[1]孫愛晶，盧光躍，劉毓.通信專業(yè)核心實踐教學的研究與實踐[J].實驗室研究與探索，2011（5）：91-93.

[2]李新春.移動通信實習實驗教學系統(tǒng)的研究與實踐[J].實驗室科學，2009（6）：33-34.

[3]譚平.地方高校應(yīng)用型人才工程實踐能力的培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索，2009（5）：93-95.

[4]周霞，陳奎慶.工科院校學生創(chuàng)新思維培養(yǎng)[J].江蘇工業(yè)學院學報，2009（4）：92-95.

[5]戴翠琴，由海霞，鮑寧海.移動通信課程實驗教學改革與平臺建設(shè)[J].實驗技術(shù)與管理，2012（2）：144-147.

[6]蘇良昱，王武，葛瑜.電力電子技術(shù)仿真實驗教學與創(chuàng)新思維拓展[J].實驗技術(shù)與管理，2013（1）：170-173.

[7]何偉剛，吳其琦.仿真技術(shù)應(yīng)用于移動通信實驗教學的創(chuàng)新實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2014（10）：22-24.

[8]戴志平，梅進杰.System View 數(shù)字通信系統(tǒng)仿真設(shè)計[D].北京：北京郵電大學，2011.endprint