前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的應用型通信工程虛擬仿真實驗室建設，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
【摘要】針對地方應用型高校通信工程專業實驗教學中出現的設備昂貴、更新換代慢等問題，建設以電路設計、信號處理、工程實踐與虛擬現實平臺為內容的虛擬仿真實驗室。虛擬仿真實驗室的教學內容更加豐富，學生能夠充分發揮學習的主觀能動性，在虛擬實驗環境中完成專業知識的學習和專業技能的訓練，教學效果較好。
【關鍵詞】地方高校；虛擬仿真；實驗室建設；通信工程
0引言
培養地方經濟和社會發展所需的德才兼備的人才，是地方應用型本科高校人才培養的主要目標。近年來，信息與通信技術（InformationandCommunicationsTechnology，ICT）在全球范圍內快速發展。我國新一代信息技術的發展、智慧城市的建設和工業信息化的發展等，對我國ICT人才提出了數量和質量上的雙重要求。為響應國家戰略，滿足地方區域發展需求，常州工學院立足培養地方ICT行業急需的應用型本科人才，大力開展通信工程專業虛擬仿真實驗室建設。在將前沿信息技術與專業課程、人才培養方案相結合，充實課堂教學，更新學生知識結構，培養學生綜合素質等方面，發揮了重要的促進作用。
1通信工程專業實驗教學現存問題分析
通信工程專業是ICT領域的主干專業，課程體系的實踐性與應用性要求強。地方應用型高校通信工程專業的人才培養目標是培養具有較好的專業基礎知識和技能，具備良好的專業實踐和創新能力的高素質人才。筆者通過調研，結合教學經驗對地方應用型高校通信工程專業實驗教學現存問題進行了總結。
（1）實驗與實踐教學設備技術含量高，購置及維護成本高。通信工程專業實驗室的低頻通用設備儀器包括穩壓電源、信號源、掃頻儀、萬用表、示波器等，這類儀器設備已完全國產化，價格適中，質量優良，配套服務完善，高校一般都可以較為輕松地完成該類儀器設備的購置、維護及更新。但電子信息產業發展迅猛，微波、毫米波頻率的衛星通信技術在世界范圍內迅速發展，價格高昂、國產化程度不高的甚高頻、射頻及微波設備，如頻譜分析儀、網絡分析儀、信號源等價格較高，地方高校通常難以滿足搭建綜合測試平臺，以及組建綜合射頻實驗室設備的需求，通信工程專業的實驗教學面臨硬件不足的現實問題。
（2）通信工程專業交叉領域較多，實驗設備分類較復雜。通信工程專業涉及電子與電路、嵌入式與計算機、信號分析與處理、信息理論與傳輸、網絡規劃與組建等工程領域，以及微積分與矩陣、概率論與統計學、半導體電子學、物理學、電磁場理論、光器件理論等自然科學領域，教學中要用到的實驗設備種類較多，給地方高校的通信工程專業實驗室建設帶來了困難。
（3）通信產品更新換代快，通信工程專業實驗設備易過時?？v觀ICT技術的發展，從模擬通信、數字通信，到發展迅猛的移動通信、衛星通信、光纖通信、量子通信等，ICT技術的發展速度遠超過一般的工業技術。在通信工程專業的實驗教學中，實驗室的教學設備已無法緊跟ICT技術發展的步伐，實驗教學難以緊跟技術應用。綜上所述，利用新一代信息技術輔助實驗教學，將虛擬仿真技術與實踐操作相結合，進行通信工程專業虛擬仿真實驗室的建設，是解決地方高校通信工程專業實驗教學中現存問題的重要手段。
2建設規劃
常州工學院緊密結合地方企業的生產需求，依據應用型人才培養方案，遵循科學發現、科學創新的一般認知規律，以課程為核心，以虛擬仿真實驗教學為手段，建立了通信工程專業虛擬仿真實驗教學體系，如圖1所示。整個虛擬仿真實驗教學體系分為課程體系及平臺體系2個部分，其中，課程體系主要由專業基礎課程群、專業核心課程群和工程實訓課程群組成；平臺體系的建設與課程體系相對應，主要由電路設計、信號處理、工程實踐及虛擬現實（VR）等仿真平臺組成。
3建設內容
3.1課程體系建設
（1）專業基礎課程群。面向大一和大二學生開設“電路分析”“模擬電子技術”“數字電子技術”等課程，并設計配套的課內實驗、課外實踐。
（2）專業核心課程群。面向大二和大三學生開設“通信原理”“信號與系統”“通信電子線路”等課程，并設計配套的課內實驗、課外實踐。
（3）工程實訓課程群。面向大三和大四學生開設“光纖通信”“微波技術與天線”“移動通信”等課程，并設計配套的課內實驗、課外實踐。學生每學年參加的大學生創新訓練、專業與學科競賽、科學興趣小組活動等，以及大四最后一學期開展的畢業設計，均可按照項目課題所涉及的專業知識和技能領域，對應到上述課程群的建設中。
3.2平臺體系建設
（1）電路設計虛擬仿真平臺。利用Pspice、Multisim、Protel等電路設計軟件，進行“電路分析”課程中的交/直流電路分析、電路原理驗證、信號觀察、電路特征值測量等課內實驗及其綜合實訓；進行“模擬電路”“數字電路”課程中器件與電路的原理驗證、電路分析與指標計算、功能電路狀態分析等課內實驗及其綜合實訓。利用KeilC51、Proteus等電路設計軟件，模擬“微機原理與接口”課程中的中斷控制器編程、定時器/計數器應用、并行接口功能驗證、串行通信，并進行上述功能器件的綜合應用等課內實驗及其綜合實訓；進行“嵌入式系統”課程中Linux安裝與使用、編譯/調試器使用、網絡通信編程、TCP/IP使用等課內實驗及其綜合實訓。此外，還可利用電路設計虛擬仿真平臺進行“通信原理”“通信電子線路”等專業核心課程的課內虛擬仿真實驗。在學生的課外實踐活動中，電路設計虛擬仿真平臺主要承擔電子電路設計與制作類、嵌入式與單片機開發及應用類的大學生創新訓練、學科興趣小組活動、學科競賽等。
（2）信號處理虛擬仿真平臺。利用Multisim、LabVIEW等信號變換及處理軟件，進行“通信原理”課程中的調制與解調，時分/頻分復用、頻移鍵控等課內實驗及其課外實踐；進行“通信電子線路”課程中關于放大器、振蕩器、調制器、混頻器、無線收發的課內實驗及其課外實踐。利用MATLAB、SPW等數學建模、信號處理軟件，進行“信號與系統”課程中關于信號運算、時域分析、頻域分析、Z域分析、濾波器的課內實驗及其綜合實訓；進行“數字信號處理”課程中關于系統響應、信號采樣、FFT變換、數字濾波器、音頻信號處理的課內實驗及其綜合實訓。此外，信號處理虛擬仿真平臺還承擔信號處理類、系統開發類的大學生創新訓練、學科興趣小組、學科競賽等創新與實踐活動。
（3）工程實踐虛擬仿真平臺。利用ADS、HFSS、CST、MWO等設計軟件，進行“短距離無線通信”課程中的信射頻電路設計、收發前端仿真等課內實驗及其綜合實訓；進行“微波技術與天線”課程中的電磁場分析、微波器件建模與仿真、射頻信號變換、天線仿真等課內實驗及其綜合實訓。利用OptiSystem、SystemView、IUV-4G、STK等設計軟件，進行“光纖通信”課程中的光發射機仿真、光接收機仿真、光功率控制與變換仿真，以及光傳輸仿真等課內虛擬仿真實驗及其綜合實訓；進行“移動通信”課程中的數字調制與解調、擴頻通信仿真、GSM通信仿真、CDMA通信仿真、LTE通信仿真等課內實驗及其綜合實訓；進行“衛星通信”課程中的線性轉發、再生轉發、頻分多址、帶寬分配、功率分配、衛星數字通信仿真等課內實驗及其綜合實訓。此外，工程實踐虛擬仿真平臺還承擔信號與信息傳輸系統、通信系統開發及應用類的大學生創新訓練、學科興趣小組、學科競賽、畢業設計等。
（4）虛擬現實（VR）仿真平臺。利用3dsMAX/Unity3D等三維設計軟件，進行三維素材的選取、渲染和制作，為電路、網絡、系統等類課程提供器件、儀表、場景等三維素材，建立為虛擬現實仿真教學服務的素材庫。利用VRSDK等VR設計軟件，基于素材庫建設，結合課程實踐任務，開發各課程群實驗與實訓的VR仿真模塊，形成VR實驗課件，在實驗項目開發的同時，利用新技術提升虛擬仿真平臺技術含量，使學生深刻理解專業知識，更好地提升實踐技能?；谌W融合仿真平臺，利用VR技術，在3D環境中訓練學生對三網融合全網規劃部署完成學習、實訓、競技與測評。
4教學實踐
4.1專業基礎課程群教學
利用電路設計虛擬仿真平臺、信號處理虛擬仿真平臺、虛擬現實（VR）仿真平臺進行專業基礎課程群的教學與實訓，能夠很好地解決設備陳舊、元器件損耗等客觀問題，激發了學生的學習興趣和主觀能動性。學生在學習課程知識的同時，能夠通過虛擬仿真平臺獲得更多實踐機會，強化對基本原理的理解和體會，大大提高了教學效果。
4.2專業核心課程群教學
專業核心課程群是專業培養方案的核心部分，虛擬仿真實驗教學體系能夠服務于專業核心課程群的教學與實訓。通過虛擬仿真實驗教學體系的使用，學生能夠深刻理解通信基本原理，掌握通信系統基本架構，構建虛擬通信系統。
4.3工程實訓課程群教學
利用工程實踐虛擬仿真平臺、虛擬現實（VR）仿真平臺進行工程實訓課程群的教學與實訓，使學生能夠真實體驗通信應用場景、鏈路預算、網絡架構、站點建設、設備安裝、系統測試等通信系統的全功能應用。幫助通信工程專業學生具備一定的實際動手能力，更好地促進了應用型人才的培養。
5結語
在地方高校應用型人才培養中，利用虛擬仿真實驗室，使新一代信息技術與課堂教學實驗手段、內容緊密結合，通過虛擬仿真實驗室的建設，常州工學院不僅在一定程度上擺脫了實驗室建設經費、實驗場所環境及實驗設備上的限制，而且極大地提升了實驗教學效果。學生通過虛擬仿真實驗教學體系完成了教學計劃中的全部實驗，在接近真實的環境中體會科學發現和創新的樂趣，鍛煉分析問題和解決問題的能力，有力提升了學生的綜合專業素質。
作者：時翔 陳健 周寅 單位：常州工學院計算機信息工程學院
