導(dǎo)語(yǔ)：虛擬仿真技術(shù)通信專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)探索一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：通信工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重點(diǎn)在于學(xué)生的工程實(shí)踐能力、實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而這些能力的培養(yǎng)需要借助先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)方法和教學(xué)手段，該文討論虛擬仿真技術(shù)在通信專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的可行性和推廣價(jià)值，探索基于虛擬仿真技術(shù)的通信工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才模式。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；通信工程；應(yīng)用型人才

隨著“新工科”專(zhuān)業(yè)的不斷探索和發(fā)展，眾多傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)理念和培養(yǎng)模式在不斷進(jìn)行改革。通信工程專(zhuān)業(yè)作為眾多高校的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)專(zhuān)業(yè)，近年來(lái)在招生及就業(yè)方面受到新興“新工科”專(zhuān)業(yè)的影響較大，因此在培養(yǎng)方案和課程設(shè)置方面進(jìn)行了改革，尤其在教學(xué)方法和教學(xué)手段方面進(jìn)行了大膽嘗試和革新，以滿足社會(huì)和通信行業(yè)對(duì)具備工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才的需求[1,2]。通信工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目的在于培養(yǎng)掌握通信理論知識(shí)，具備通信工程實(shí)踐能力和實(shí)踐技能的應(yīng)用型、技術(shù)性人才，服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。而受到學(xué)校實(shí)踐場(chǎng)地和實(shí)訓(xùn)設(shè)備等因素的影響，僅僅依靠學(xué)校現(xiàn)有條件學(xué)生的工程實(shí)踐能力和生產(chǎn)技能培養(yǎng)無(wú)法滿足培養(yǎng)目標(biāo)的要求。目前的主要解決辦法是通過(guò)校企合作建立校外實(shí)踐基地，或者通過(guò)修訂培養(yǎng)方案讓學(xué)生提前進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)。但是以上解決方案存在校外實(shí)踐基地不穩(wěn)定、學(xué)生受益面窄、學(xué)生培養(yǎng)成本增加等問(wèn)題。如何找到更加合理、有效的解決方案成為目前通信工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)亟待解決的主要問(wèn)題。該文以現(xiàn)有人才培養(yǎng)方法為基礎(chǔ)，結(jié)合虛擬仿真技術(shù)在理論課和實(shí)踐課中的融合應(yīng)用，探索行之有效、便于實(shí)施的通信專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)有效途徑。

1通信工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

通信工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)重點(diǎn)在于學(xué)生工程實(shí)踐能力、實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。其人才培養(yǎng)方面的改革主要基于“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”和“工程教育認(rèn)證”的具體要求，結(jié)合“新工科”建設(shè)指導(dǎo)建議進(jìn)行。通信工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生培養(yǎng)方案中包括的實(shí)踐課程普遍包含信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)、通信原理實(shí)驗(yàn)、交換原理實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)踐等具體實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容。其中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，重復(fù)理論課講述的基本原理和參數(shù)分析等；綜合實(shí)踐主要是在通信相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種通信系統(tǒng)或進(jìn)行通信相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因?yàn)榇蟛糠指咝５男?nèi)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)條件受限，因此實(shí)驗(yàn)主要采用各類(lèi)實(shí)驗(yàn)箱或試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行；而綜合實(shí)踐也是在校內(nèi)現(xiàn)有的條件下進(jìn)行簡(jiǎn)單系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。綜合來(lái)說(shuō)，校內(nèi)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐的內(nèi)容與通信領(lǐng)域的實(shí)際工程項(xiàng)目明顯脫節(jié)，學(xué)生的收獲十分有限。彌補(bǔ)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件受限這一缺陷的主要辦法是通過(guò)生產(chǎn)實(shí)習(xí)等方式到校外的相關(guān)企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)。表面上看，企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)可以使學(xué)生親身接觸工作現(xiàn)場(chǎng)，了解工作流程和工作方法，積累工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。然而，生產(chǎn)實(shí)習(xí)的時(shí)間較短，學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)掌握一門(mén)工程技術(shù)；此外，因?yàn)槠髽I(yè)有生產(chǎn)任務(wù)，工作現(xiàn)場(chǎng)有嚴(yán)格的安全要求和規(guī)定，因此生產(chǎn)實(shí)多以參觀為主，學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)很少。

2虛擬仿真技術(shù)在通信工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中的應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景再現(xiàn)，模仿真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，在通信工程專(zhuān)業(yè)的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)中已經(jīng)獲得了初步應(yīng)用。最近幾年，隨著虛擬仿真技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬仿真軟件獲得的明顯進(jìn)步，在通信工程專(zhuān)業(yè)的教育教學(xué)中受到更多關(guān)注[3,4]。2.1虛擬仿真技術(shù)在通信原理類(lèi)課程中的應(yīng)用。通信工程專(zhuān)業(yè)的核心課程是通信原理、交換原理等相關(guān)課程，此類(lèi)課程主要應(yīng)用MatlabSimulink軟件和Multisim軟件[5]。借助MatlabSimulink軟件和Mul-tisim軟件結(jié)合對(duì)應(yīng)的工具箱可以快速構(gòu)建通信體系，建立通信系統(tǒng)仿真模塊。應(yīng)用虛擬仿真軟件在相應(yīng)的庫(kù)中可以直接選擇虛擬設(shè)備和虛擬器件，快速搭建通信系統(tǒng)并進(jìn)行系統(tǒng)仿真。學(xué)生在庫(kù)中選擇虛擬設(shè)備和虛擬器件過(guò)程中可以學(xué)習(xí)并了解相應(yīng)設(shè)備的原理和特性，對(duì)通信系統(tǒng)的細(xì)節(jié)和整體有更加深刻的認(rèn)識(shí)。2.2虛擬仿真技術(shù)在信號(hào)處理類(lèi)課程中的應(yīng)用。信號(hào)與系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理相關(guān)課程是通信工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，此類(lèi)課程的虛擬仿真教學(xué)主要應(yīng)用Matlab和SystemView等軟件[6]。MATLAB是進(jìn)行信號(hào)處理類(lèi)相關(guān)研究和分析的主要仿真軟件，應(yīng)用MATLAB學(xué)生可以進(jìn)行系統(tǒng)建模，系統(tǒng)輸入、輸出分析，濾波器設(shè)計(jì)等一系列仿真分析。SystemView是一個(gè)Windows環(huán)境下的可視化軟件，可以構(gòu)造模擬、數(shù)字系統(tǒng)，可以快速建立各種復(fù)雜的線性或非線性系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)的時(shí)、頻域分析。2.3虛擬仿真技術(shù)在電子信息類(lèi)課程中的應(yīng)用。模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用等相關(guān)課程也是通信工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，此類(lèi)課程的虛擬仿真教學(xué)主要應(yīng)用Proteus和Multisim等軟件。Proteus軟件是一款著名的電路仿真軟件，其帶有豐富的器件庫(kù)可以進(jìn)行大規(guī)模電路的設(shè)計(jì)和仿真。此外，Proteus帶有豐富的虛擬儀器，可以快速進(jìn)行邏輯分析、信號(hào)跟蹤、總線調(diào)試等，在模擬電子實(shí)驗(yàn)和數(shù)字電子實(shí)驗(yàn)中被大量應(yīng)用。Multisim軟件在電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，其界面友好、操作方便、器件庫(kù)豐富、仿真功能強(qiáng)大，深受被電子工程師和學(xué)生的青睞。2.4虛擬仿真技術(shù)在綜合實(shí)踐中的應(yīng)用。綜合實(shí)踐是通信工程專(zhuān)業(yè)進(jìn)行工程實(shí)踐訓(xùn)練的主要實(shí)訓(xùn)課程，綜合實(shí)踐除了可以采用MatlabSimulink、Multisim、Proteus等軟件以外，還可以采用eNSP和HFSS軟件進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)工程實(shí)訓(xùn)。eNSP軟件是一款圖形化網(wǎng)絡(luò)仿真工具，可以虛擬實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)配置，其操作方便、庫(kù)內(nèi)設(shè)備豐富，可以模擬大型網(wǎng)絡(luò)，便于學(xué)生模擬演練網(wǎng)絡(luò)配置技術(shù)。HFSS軟件主要用于三維電磁仿真，其界面簡(jiǎn)潔、仿真精確、功能強(qiáng)大。其借助有限元算法與積分方程理論進(jìn)行電磁場(chǎng)的數(shù)值分析，學(xué)生可以根據(jù)具體的需求建立適當(dāng)?shù)膸缀文Ｐ停x擇實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行準(zhǔn)確的電磁分析。

3基于虛擬仿真技術(shù)的通信專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)討論

虛擬仿真技術(shù)具有成本低、自由度高、交互性強(qiáng)、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，在學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，可以在通信專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)過(guò)程中進(jìn)行推廣。3.1虛擬仿真技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。虛擬仿真技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)受到科研人員、工程技術(shù)人員和學(xué)生的認(rèn)可。首先，虛擬仿真技術(shù)交互性強(qiáng)，應(yīng)用不同的虛擬仿真軟件可以模擬不同的顯示環(huán)境。尤其對(duì)于復(fù)雜、高危、條件苛刻的特殊工程環(huán)境，學(xué)生無(wú)法到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行工程訓(xùn)練。例如，在強(qiáng)輻射環(huán)境下的通信設(shè)備維護(hù)工作，雖然學(xué)生無(wú)法親臨現(xiàn)場(chǎng)，但是學(xué)生可以應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)模擬真實(shí)環(huán)境和真實(shí)通信設(shè)備，進(jìn)行交互式操作。其次，虛擬仿真技術(shù)自由度高，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)可以仿真各種不同環(huán)境，修改各種參數(shù)，甚至是臨界或超限參數(shù)，有很大的靈活性。有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。最后，虛擬仿真技術(shù)可以循環(huán)利用，維護(hù)成本低，便于在人才培養(yǎng)中進(jìn)行推廣。我國(guó)高校人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)方面資金投入較大，但是效果卻并不令人滿意，主要原因是人才培養(yǎng)效益不高，學(xué)生收獲不大。虛擬仿真技術(shù)不僅見(jiàn)效快，而且維護(hù)、升級(jí)改造成本低，人才培養(yǎng)效益高。3.2虛擬仿真技術(shù)在通信工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)中推廣的可行性。通信網(wǎng)絡(luò)搭建和維護(hù)技術(shù)的培訓(xùn)需要投入大量的財(cái)力物力、人才培養(yǎng)成本高，而且運(yùn)行中通信網(wǎng)絡(luò)不能為了教學(xué)而隨意中止。因此通信工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)需要對(duì)傳統(tǒng)的教育教學(xué)方式進(jìn)行改革，大力發(fā)展虛擬仿真教學(xué)。2013年教育部提倡虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)以來(lái)，建立了300余個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，其中信息與通信工程專(zhuān)業(yè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室10余個(gè)，各省建立了多個(gè)省級(jí)通信工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，為通信工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供了更好的教學(xué)條件。通過(guò)虛擬仿真技術(shù)的有效應(yīng)用，可以解決實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地不足、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)有限的問(wèn)題，可以解決校外實(shí)習(xí)基地不穩(wěn)定且實(shí)踐效果不理想等問(wèn)題，提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和自主學(xué)習(xí)意識(shí)。因此，虛擬仿真技術(shù)的推廣可以實(shí)現(xiàn)以“虛”代“實(shí)”，“虛、實(shí)”結(jié)合，提高通信工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。

4結(jié)語(yǔ)

虛擬仿真技術(shù)的推廣可以在通信工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)中引入先進(jìn)的教育理念，通過(guò)虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)手段提升通信領(lǐng)域工程人才培養(yǎng)水平，利用其自由度高、交互性強(qiáng)的特點(diǎn)提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，為通信行業(yè)發(fā)展提供人才保障。

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作者:盛虎 趙樹(shù)源 單位:1.大連交通大學(xué) 2.大連科技學(xué)院