基于课程与实践一体化的电子通信虚拟仿真实验教学
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作者:曹洪奎 张兴 周城旭 马永红
[摘 要] 随着时代的发展，我国的教育水平产生了显著提升。电子通信专业是高校教学体系的重要组成部分，但是就目前来看，电子通信专业的教育形态存在部分问题，其根本原因在于理论教学及实践教学比例不平衡。由于电子通信专业的实践教学需要投入大量资金，因此教育单位有必要将虚拟仿真实验技术应用到课程体系之中，用以强化学生的实践应用能力。
[关键词] 理论教学;实践教学;电子通信专业;虚拟仿真
[课题项目] 2018年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目（2018321）
[作者简介] 曹洪奎，张 兴，周城旭，马永红，辽宁工业大学电子与信息工程学院。
[中图分类号] G642.41 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）17-0389-02 [收稿日期] 2019-10-15
虚拟仿真技术主要是借助于多媒体、人工智能、数据库以及互联网信息技术，利用足够逼真合理的环境来为学生提供实践教学帮助，让学生能够在相对开放的环境之中达成有效交互沟通，开展更为安全经济的实验学习。虚拟仿真技术相较于传统实践课程而言，其具备更强的精确性以及安全性，尤其是部分教学内容涉及到了安全保密的问题，虚拟仿真技术恰好能够合理解决。所以虚拟仿真技术可以在一定程度上推进我国的实验教学进程，为教育发展提供更为优质的帮助。
一、电子通信专业实践课程教学现状
1.设备无法得到及时更新。现今，部分高校由于不具备充足的实验经费，并不能定期更换实验室的设备及器材，因此这就使得学生受到的实践教育质量严重下降。而且由于高校实验室内部的设备无法做到及时更换，导致教学活动无法紧密切合学生的基本需求，通信实验教学内容无法迅速获得补充，这与当前时代的发展速率以及课程革新速率相互背离。与此，部分高校实验教学内容设计明显单一，其中未涉及到任何关于创新的知识内容，学生仅仅依托于已有的实验教学活动来开展已知探究，无法切合高校的教学方向。
2.实践教学过于困难。电子通信专业的实践知识的难度较高，电子通信专业教学内容涉猎范围极广且内容难以理解，学生在学习理论知识的过程中经常会遇到各种难以理解的公式或定义，虽然在网络上存在诸多视频教学课程，但是介于系统结构以及网络协议自身具备的复杂性特点，即便学生上网观看视频也难以理解。比如，网络课程涉及到的TUP流程等内容明显过于复杂。在开展教学活动的过程中，教师如果仅仅采用原有的板书教学形式，那么学生必然无法迅速完成记忆，并且由于没有充足的实践知识为其提供支撑，因此学生即便知其然也不能知其所以然。由此可见，课程与实践一体化的优势就是为学生的理论学习带来实际支撑，将教学理论融合到仿真实验教学之中，不仅可以全方位地强化学生的学习热情，而且还能让学生自主创新探究，达成更好的教学效果。
3.生源基数与教师人数不相匹配。随着时间的推移，各大高校之间的招生数量也在不断增加，而且由于电子通信属于时下热门专业，因此选择此专业的学生数量也是越来越多，但是部分高校在设置课程体系的时候，并未根据学生数量来增加相应的教师团队以及实验设备，根本无法切实有效地满足学生的实践学习需求。
二、电子通信专业虚拟仿真实验教学中心的建设
1.虚拟仿真实验教学概述。虚拟仿真实验教学主要依托于互联网以及多媒体技术，借助于网络连接到虚拟实验中心，其不受空间以及时间的限制，只要学生拥有相应设备就可以直接连入到虚拟仿真实验中心，借助其中的虚拟设备来开展自主学习，如果学生发现虚拟仿真实验中心存在不足之处，那么完全可以自行进行修改更正。虚拟仿真技术是高校实验教学的新形态，不仅仅充实丰富了教学内容，而且还能全方位地强化学生的实验操作水准，提高学生的动手能力。
2.虚拟仿真实验教学建设的必要性。（1）开设虚拟仿真实验教學在一定程度上丰富了实验教学的内容，同时还有效降低了高校需要投入的资金成本，由于虚拟仿真实验教学中心无需过多空间，因此可以在为学生提供良好的学习环境的同时，降低学校需要安插的实验室数量，有效缓解了高校实验设备维护以及换新方面的压力，虚拟仿真实验教学能够有效实现课程、实践一体化这一重要内容。（2）虚拟仿真实验中心能够为学生提供更为合理安全的实验帮助，同时由于其使用互联网信息技术以及人工智能作为载体，因此往往能够有效解决实验器材、设备的损耗问题，降低资金成本。虚拟仿真实验中心能够为学生提供大量新的学习思路，在进行试验操作的过程中学生能够避免误接线、误安装所带来的危险。
3.课程与实践一体化的虚拟仿真教学建构形态。将课程与实践一体化作为基础的虚拟仿真实验教学中心需要囊括到以下四项重要组成：理论教学（演示型实验）、基础实验（验证性实验）、综合实验（系统型实验）、科学创新（创新型实验），本次设计的虚拟仿真教学实验不仅仅囊括了创新实验，而且还设置了大量演示型实验，传统教学以及仿真实验教学相互结合，环环相扣，以求为学生提供最为完整的教学帮助。
三、电子通信虚拟仿真实验平台
一直以来，电子通信都是我国高校的重要专业，其具有高度密集并且对实践要求极高的特点。在时间的推移下，新一代通信技术、光纤宽带、虚拟现实技术、现实增强技术、物联网、信息处理技术以及云技术都在不断地推陈出新，高校电子通信专业作为实现上述技术的重要专业，如果依然采用传统的教学手法的话，那么必然会被当前的时代所抛弃。并且，由于通信行业的保密性以及安全性极高，因此学生往往难以获得参与到真实环境中实验学习的机会。
以电子通信专业中的移动通信网络试验为例，此项实验通常需要花费大量的资金以及精力方可，如果高校需要自己搭建相应的移动通信网络的话，那么无疑需要耗费大量资金，对于部分高校而言，显然过于困难，但是无法有效开展此项实验教学又会影响学生的后续学习进程。因此高校完全可以充分借助虚拟仿真实验活动，在仿真实验的引领之下，学生对于当前学习活动的认识将会更为充实。作为新型教育手段，虚拟仿真实验教学能够有效摆脱空间以及实践的限制，帮助学生更为完整地领略通信实验知识，同时通过实践来做验证以及创新。所以，广大高校有必要深化虚拟仿真实验教学中心的建设，引导学生渗透到环境之中进行相应的学习，深化学生对于相关知识内容的了解，全方位地强化学生的基本认知水准。 四、結束语
总之，深化学生的理论知识储备以及实践应用能力是电子通信专业的必然发展历程，虚拟仿真实验教学中心的建设以及模块化的课程安排能够更为清晰地展现出电子通信专业课程的实践性需要，为学生提供相对完整的教育帮助。在虚拟仿真实验中心进行实验学习的过程中，学生的创新能力以及理论能力都将获得全面升华，并且由于其经济投入较低，因此广大高校完全可以将其应用于自身的教学体系之中，真正达到课程与实践一体化的重要目的。
参考文献
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Abstract：With the development of the times，the level of education in China has increased significantly.The electronic communication major is an important part of the university teaching system.However，at present，the educational form of the electronic communication profession has some problems.The fundamental reason is that the proportion of theoretical teaching and practical teaching is not balanced.Since the practical teaching of the electronic communication profession requires a large amount of capital investment，it is necessary for the education unit to apply the virtual simulation experiment technology to the curriculum system to strengthen the students' practical application ability.
Key words：theoretical teaching;practical teaching;electronic communication major;virtual simulation
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