通信原理課程“多方位”教學改革

邵金俠

（湖南科技學院 計算機與通信工程系，湖南 永州 425199）

1 引 言

《通信原理》是通信等信息專業(yè)類課程體系中重要的基礎理論課程，完成了從個體功能到整體系統(tǒng)的重要過渡，對培養(yǎng)學生通信理論分析與綜合應用能力有著非常重要的作用，所以該課程教學成功與否直接關系到專業(yè)教學的成敗，所以本課程教學不僅需要整體把握課程發(fā)展現(xiàn)狀，同時還要對學生學習情況跟蹤摸底。所以本文主要結合《通信原理》課程特點，根據(jù)本校學生實際情況，對《通信原理》理論教學進行“全方位”教學改革與實踐。

2 課程特點與教學現(xiàn)狀

通信原理最基本的課程特點：內容豐富，概念抽象，原理復雜，理論較強，數(shù)學基礎要求較高。為了及時并廣泛了解本課程相關信息，作者于每學期課程完成之后，都會對部分學生進行追蹤回訪，反饋信息如下：傳統(tǒng)的“黑板+ 粉筆”的單一理論教學模式，節(jié)奏慢、信息量少，全然無法滿足現(xiàn)代教學的需要?！坝邢薜恼n時、無限的信息”，無法幫助學生建立相對完整的知識體系，各科課程獲取的知識是散的，單一的理論教學很難將它們聯(lián)系起來，所以，大多學生經(jīng)過四年本科學習，對專業(yè)課程體系結構依然模糊，課程之間的相互關聯(lián)不清晰，直到畢業(yè)都找不到學習、努力的方向，所以要想完成知識體系的不斷更新，緊跟專業(yè)方向，必須采取合理有效的教學改革措施實施有效教學。

我們也對即將開設通信原理課程的部分同學進行簡單的問卷調查，問卷如下：

①你了解通信原理在通信專業(yè)課程體系中的位置和作用嗎？ 了解 不了解

②從專業(yè)角度來講，是否認為通信原理課程很重要？ 是 否

③有沒有信心學好通信原理？ 有 沒有

④你的數(shù)學基礎怎么樣，對于數(shù)學推導有沒有信心？ 有 沒有

⑤信號與系統(tǒng)專業(yè)課的作業(yè)能否獨立完成？ 能 不能

⑥你希望課堂上有動畫演示基本理論嗎？ 希望 無所謂

⑦你希望掌握MATLAB等基本通信仿真工具嗎？ 希望 無所謂

⑧如果本課程設置一個課外學習小組，你有興趣嘗試嗎？ 有 沒有

⑨你希望本課程有錄音或錄像文件可供課后參考嗎？ 希望 無所謂

通過調查、統(tǒng)計、交流和訪談，最終證明，被冠以“抱怨”、“偷懶”的當今學生并不是沒有學習的激情和興致，只是知識的爆炸性增長和信息的多元化給他們的學習帶來了重重阻礙。好好學習，大部分同學都有意愿這樣做，可是學什么，怎樣學，需要我們幫助他們尋找出路。有限的課堂教學很顯然無法做到這一點，這就需要我們必須將課堂教學延伸到學生的課外時間來，幫助學生愿意學習，能把學習當成大學生活中最重要的事情，而不是上課行尸走肉，下課抄作業(yè)，考前搞突擊，讓學生能夠在學習中找到自己，在學習中提升自己。

3 課程教學改革

一 教學理念改革

為了提升教學效果，滿足現(xiàn)代教學的需求，需要利用多媒體等優(yōu)化教學手段。鑒于通信原理內容豐富，概念抽象，原理復雜，理論較強，數(shù)學基礎要求較高的特點，分別從教學理念、教學內容、教學形式、實踐教學和考試等方面進行改革，并針對不同的教學內容，分別在圖、文、聲、像等方面為學生提供直觀感受，可讓學生在短時間內接受大量的信息，實施“多方位”改革方案。

首先通信專業(yè)課程相互關聯(lián)，課程知識界限模糊，很多知識點往往會在多門學科中被重復介紹，所以作為授課教師應當首先熟悉課程群，進而做到完善教學鏈；其次“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質量各類型工程技術人才，所以課程教學改革方向就是要走出理論教學，做到理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學生的實踐動手能力，因此教學實踐以課程設計為突破口，服務于畢業(yè)設計；另外對于通信原理系統(tǒng)介紹、概念闡述等內容采取交互式教學，避免枯燥理論乏味講解，活躍課堂氣氛；最后對于通信系統(tǒng)數(shù)學描述和分析、調制/解調、編碼/譯碼等內容借助于PPT、圖片、動畫、錄像等進行多維立體教學演示和驗證。

二 教學內容改革

通信原理內容豐富，知識點較多，所以應當結合本校專業(yè)特點和學生的實際情況，對于一些重復的知識點，只要進行大綱式的概要即可，不需要重復講解，合理選取教學內容，教學內容改革如下：

以數(shù)字通信系統(tǒng)為主，輔助介紹模擬通信系統(tǒng)。隨著移動通信、廣播電視等走向數(shù)字化，數(shù)字通信終將逐步取代模擬通信，占據(jù)統(tǒng)治地位，考慮到通信系統(tǒng)中原始信號多以模擬信號（語音信號等）為主，需要學習模擬信號的數(shù)字化手段，所以實際教學中以數(shù)字通信原理的介紹為主，輔助介紹模擬通信。如此以來既能掌握完整、系統(tǒng)的通信系統(tǒng)，又能使學生了解通信原理螺旋式的發(fā)展歷程。

抓住“有效性”和“可靠性”這兩條主線。有效性和可靠性是評價通信系統(tǒng)的兩大主要指標，是一對矛盾的統(tǒng)一體，因此通常需要根據(jù)實際要求有所側重，互相兼顧達到矛盾的統(tǒng)一。如在滿足一定可靠性指標下，盡量提高消息的傳輸速率；或者，在滿足一定有效性指標下，盡量提高消息的傳輸質量。所以對于任何一種通信系統(tǒng)的學習都需要首先學會分析有效性和可靠性，達到最終能讓學生熟練掌握分析通信系統(tǒng)性能的基本思路。

適當引入新型通信技術。隨著移動通信、衛(wèi)星通信和計算機通信技術的飛速發(fā)展和廣泛應用，新的數(shù)字通信技術也不斷涌現(xiàn)，如無線局域網(wǎng)、短距離無線通信技術都已經(jīng)與人們的生活息息相關，所以實際教學中應不斷引入新的通信技術，幫助學生更新理論知識系統(tǒng)。幫助學生提高完成更新知識的能力。

三 教學方法與手段改革

為提高通信原理課程的教學質量，改善教學效果，從各方面增強學生在通信方面的綜合素養(yǎng)，堅決擯棄“滿堂灌、一言堂”的傳統(tǒng)教學方法?！锻ㄐ旁怼防碚摻虒W主要以課堂講授+多媒體課件+動畫演示為主。教學有法，教無定法，實施教學，定要得法。為了有效提升課堂教學質量，需要通過“多方位”教學改革。

對于新概念、新問題采用設疑、啟發(fā)，引導學生同步思維，實施交互式教學；對于通信系統(tǒng)的數(shù)學描述，配合多媒體課件分步推導演示，既可保證數(shù)學分析的嚴謹性，又能弱化具體推導過程，通過這種方式，可有效防止學生陷入盲目的公式推導，且能使學生能夠充分明白數(shù)學是解決通信工程中具體問題的工具；對于原理框圖、時域波形和頻譜分析等采用多媒體課件+動畫演示進行，部分重點章節(jié)，通過通信原理教學系統(tǒng)軟件分步演示觀察，基礎較好的同學邀請參與通信原理教學系統(tǒng)設計；對于通信系統(tǒng)“有效性”和“可靠性”性能的推導及分析部分，鑒于此部分理論性較強，且數(shù)學基礎要求過高，所以可通過分類、比較學習；對于通信原理中的一些重要結論性內容多采用課堂討論、歸納總結法進行教學；最后要求學生做到溫故而知新，對于知識的鞏固，多采用習題、作業(yè)和實驗等手段。

表1 白噪聲“多方位”教學方法示例

注：多媒體動畫演示白噪聲，重點突出白噪聲中的“白”特點的理解，時域能量均勻分布，類似于自然界的白光。

表2 基帶傳輸“多方位”教學方法示例

對動手能力強的學生而言，常規(guī)的課堂教學內容常常滿足不了需求，若能組織他們參加實戰(zhàn)項目，可促進教學質量的提高，開拓師生的視野，同時鍛煉學生的實戰(zhàn)能力。任務驅動教學方法通過在班上組建任務組，利用MATLAB+GU?開發(fā)通信原理教學系統(tǒng)（見圖1），對于通信原理中重要的數(shù)字（模擬）調制/解調、模擬信號數(shù)字化和編碼/譯碼等章節(jié)重點操作。任務組組員的初選由教師通過選拔確定，設計任務在學期初布置下去，并進行具體的任務分工，系統(tǒng)設計開發(fā)分段進行，這樣組員學生在后期課堂中就會努力汲取課堂知識，同時還鞭策組員自修MATLAB軟件操作和界面設計等，提升自身技能。系統(tǒng)設計完成時限參考理論課進度，由任課教師定期跟蹤、審查，若不合格，退出課題組，選拔新成員加入。最終能按要求完成任務的可以根據(jù)完成情況與課程考核掛鉤，平時成績可按滿分認定。通過軟件開發(fā)即能幫助學生消化吸收枯燥理論知識，增強自信心，又能學以致用，發(fā)揮團隊合作和示范作用，同時還能為以后的通信原理教學提供方便。

四 實踐教學改革

實踐教學是實現(xiàn)卓越工程師計劃的最根本的保證，通信原理實踐教學主要通過通信原理實驗、開放實驗、通信原理課程設計等形式完成，幫助學生利用學到的理論知識完成一些簡單的項目，做到學以致用。

根據(jù)通信原理實驗教學大綱，同時結合系部實驗條件，合理篩選基礎實驗項目完成通信原理核心章節(jié)的基礎核心理論的驗證，以幫助學生理解、消化和吸收相關理論。最后實驗項目的開設時間安排，驗證和基礎實驗項目是對理論課有效鞏固和補充，時間應該和理論課同步，對于綜合和設計性的實驗項目需要等課程技術之后，安排在最后以起到最佳的實驗效果。通信原理基本實驗和開放實驗安排見下表3和表4。

圖1 通信原理教學系統(tǒng)設計基本功能圖

表3 通信原理基本實驗

表4 通信原理開放性實驗

通信原理課程設計每組3-5人，原則上自由組合，對基礎稍差的學生可考慮分流分散到各小組，實施小組“幫扶”，建議學生從給定題目中選擇，小組也可自由選擇題目，但確定前需要進行簡單的答辯，以確保課程設計的順利完成。

五 考試改革

考試是學生學習的指揮棒，為讓學生平時能夠多投入精力學習，要適當提高平時成績與實驗成績的比例。課程成績認定加大平時成績比例，對在參加課程設計、開放實驗室項目的學生，能夠提交關于通信原理相關作品，在期末總評成績中都給予適當獎勵性加分。這樣，能夠鼓勵更多學生提高自己的動手能力，以達到培養(yǎng)應用型、能力型、素質型和創(chuàng)新型人才的目的。實驗成績，根據(jù)每次實驗完成情況確定，總成績?yōu)槊看螌嶒灣煽兝奂又?。平時表現(xiàn)較好者，可集中完成所有實驗；實驗中小分組若能充分發(fā)揮團隊精神、人人參與，合作完成實驗項目者，本次實驗考核可計滿分，如此可以端正實驗分組完成過程中部分同學消極怠工的情緒。以成績?yōu)楦軛U帶動學生培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實踐動手能力。

以實現(xiàn)卓越工程師計劃為導向，以培養(yǎng)學生的基本專業(yè)技能為主線，針對學校專業(yè)發(fā)展特點和學生學習現(xiàn)狀，建立“多方位”的教學改革模式，通過熟悉“課程群”，進而完善“教學鏈”，不斷整合優(yōu)化教學內容，豐富教學手段，改進教學方法，建立教學資源庫，改革課程考核體系，最終做到幫助學生完成知識不斷更新的目的。?

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