通信原理課程的理論教學(xué)模式優(yōu)化探索

郭海燕　朱佳

【摘要】通信原理課程是一門理論性和綜合性很強(qiáng)的專業(yè)課。針對目前通信原理課程理論教學(xué)中存在的問題，提出了注重與先修課程的緊密聯(lián)系、注重學(xué)生對系統(tǒng)的理解、采用啟發(fā)式輔助教學(xué)和采用MATLAB輔助教學(xué)的教學(xué)模式優(yōu)化探索，來改進(jìn)課堂教學(xué)效果，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動思考的能力。

【關(guān)鍵詞】通信原理 教學(xué)改革 教學(xué)優(yōu)化

【基金項目】南京郵電大學(xué)教學(xué)改革項目（JG00214JX62）資助。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）03-0227-01

一、通信原理課程的特點(diǎn)

通信原理是電子信息類本科專業(yè)的專業(yè)核心課，具有理論性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)和實踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，也是高校通信信息類專業(yè)研究生入學(xué)考試或復(fù)試必考科目之一。同時，通信原理也是無線通信等其他通信技術(shù)的基礎(chǔ)，對其的掌握程度直接影響到對目前和未來廣泛使用的新型通信技術(shù)的理解。

通信原理課程的先修課程很多，包括高等數(shù)學(xué)、概率統(tǒng)計、隨機(jī)信號處理、信號與系統(tǒng)和數(shù)字信號處理等理論基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及的知識面廣，知識點(diǎn)多，且許多知識點(diǎn)都有復(fù)雜的公式及推導(dǎo)，理解難度大。

二、目前教學(xué)模式普遍存在的問題

南京郵電大學(xué)通信原理課程采用的教材為樊昌信、曹麗娜編著的《通信原理（第6版）》[1]，主要內(nèi)容分為緒論、預(yù)備知識、信道、模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)、模擬信號的數(shù)字轉(zhuǎn)換，其它通信相關(guān)知識等，知識分塊清楚，便于學(xué)生梳理。課程教授主要采用以理論教學(xué)為主，實驗箱實驗仿真為輔助，理論教學(xué)采用PPT與板書相結(jié)合的授課方式。

目前教學(xué)模式普遍存在著以下問題：

1.對《信號與系統(tǒng)》課程聯(lián)系不緊密，直接影響到學(xué)生對知識點(diǎn)的透徹理解。盡管《通信原理（第6版）》中有兩章預(yù)備章節(jié)《確知信號》和《隨機(jī)過程》，對《信號與系統(tǒng)》課程中有關(guān)的預(yù)備知識進(jìn)行了復(fù)習(xí)，但筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)這些預(yù)備知識對于本課程的理解還不夠。其原因是《信號與系統(tǒng)》與本課程的聯(lián)系非常緊密，其知識點(diǎn)貫穿在整個章節(jié)中[2]。例如：通信原理課程中基帶傳輸系統(tǒng)和調(diào)制傳輸系統(tǒng)的原理講解都在頻域中進(jìn)行，涉及到《信號與系統(tǒng)》中基本信號的頻域分析，信號通過系統(tǒng)后的變化等。筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生對《信號與系統(tǒng)》相關(guān)知識的遺忘嚴(yán)重影響了對通信原理課程的理解。

2.知識點(diǎn)的講授偏重理論上的理解，未納入系統(tǒng)中讓學(xué)生領(lǐng)會。由于通信原理課程理論性很強(qiáng)，很多小節(jié)都設(shè)及到大量的公式，在教學(xué)中往往會偏重通過板書推導(dǎo)一遍來理解此知識點(diǎn)，導(dǎo)致的一個問題是學(xué)生單單從理論上理解了這個知識點(diǎn)，但對為什么需要這樣，對整個系統(tǒng)中所處的位置或作用不明確甚至沒有概念。

3.目前通信原理課程講解主要是“填鴨”式教學(xué)，學(xué)生被動接受知識，缺乏積極性。由于通信原理課程理論性強(qiáng)的特性，教師在講解此課程中無法回避理論知識的傳授，但由于理論知識的枯燥乏味，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不高，課堂活躍性不夠，學(xué)生缺乏主動思考，導(dǎo)致學(xué)生對課程的理解也僅限于解題。

4.目前，通信原理課程的實驗主要以實驗箱實驗仿真為主，實驗箱仿真的目的主要是加深學(xué)生對理論課的理解，提高學(xué)生的實際動手能力。但是由于實驗課課時有限，加上實驗課滯后于理論課，對理論教學(xué)的理解幫助有限。因此，如何用更便捷的實驗手段幫助學(xué)生直觀地理解通信原理系統(tǒng)及各個框架的工作原理，是目前通信原理課程存在的一個問題。

三、教學(xué)模式的優(yōu)化探索

筆者近幾年來一直從事通信原理課程的教學(xué)，鑒于目前通信原理課程中存在的上述問題，從實際課堂和學(xué)生角度出發(fā)，從以下幾個方面對教學(xué)模式的優(yōu)化進(jìn)行探索。

1.注重與《信號與系統(tǒng)》課程的緊密聯(lián)系?！缎盘柵c系統(tǒng)》是《通信原理》的重要專業(yè)先修課程，對《信號與系統(tǒng)》中相應(yīng)知識（如基本信號的頻域變換，信號通過系統(tǒng)等）的理解和熟悉程度直接影響到對《通信原理》中重要知識點(diǎn)的理解。例如：調(diào)制與解調(diào)是通信原理的重要內(nèi)容，其中通過信號與載波相乘來進(jìn)行調(diào)制，實現(xiàn)信號的頻譜搬移，實際上就是《信號與系統(tǒng)》課程中常見變換的頻域分析；為什么AM信號頻譜中存在載頻分量而DSB信號頻譜中沒有載頻分量，對應(yīng)著《信號與系統(tǒng)》課程中基本信號和常見變換的頻域分析；在講解基帶傳輸系統(tǒng)中無碼間串?dāng)_的時域條件時，需要幫助學(xué)生回顧《信號與系統(tǒng)》中“沖激信號通過系統(tǒng)后的輸出信號為系統(tǒng)的沖激響應(yīng)”。因此，在課前復(fù)習(xí)下相應(yīng)知識或要求學(xué)生準(zhǔn)備《信號與系統(tǒng)》查閱，將有利于學(xué)生對通信原理課程的掌握，同時也使學(xué)生對通信原理課程的畏難情緒減少。

2.在講解理論知識點(diǎn)的同時，注重學(xué)生對系統(tǒng)的理解。由于通信原理課程的理論性強(qiáng)，在很多小節(jié)上需要板書理論推導(dǎo)來加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解，很多情況下會導(dǎo)致學(xué)生只理解了理論公式，而對系統(tǒng)迷糊不解。因此，在從理論上講解各小知識點(diǎn)前，需要先講解其在系統(tǒng)中所處的位置和具體作用。例如：在講解模擬調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能時，重點(diǎn)講解輸入信噪比與輸出信噪比，在計算輸入噪聲功率時，需要用到帶通濾波器的帶寬，在計算輸出噪聲功率時，需要用到低通濾波器的帶寬。只有將此帶通濾波器和低通濾波器在系統(tǒng)中所起的作用講解清楚了，學(xué)生才能理解兩者的帶寬如何計算，也才會理解FM系統(tǒng)中帶通濾波器的帶寬為什么不等于FM信號的帶寬。

3.采用以問題為導(dǎo)向的啟發(fā)式教學(xué)方式來輔助課程的理論教學(xué)。目前通信原理課程的理論教學(xué)主要是以PPT和板書相結(jié)合的方式，教師傳授為主，學(xué)生被動接受，缺乏主動思考的積極性。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生主動思考的能力，在課堂中采用以問題為導(dǎo)向的啟發(fā)式輔助教學(xué)方式[3]。在講解知識之前先提出一至兩個相應(yīng)的開放性問題，讓學(xué)生帶著問題去聽課，在講解知識之后請學(xué)生討論回答，從回答中能得到學(xué)生對知識理解的反饋，再對未理解的部分進(jìn)行解釋討論。另外，在每章結(jié)束后，分配一至兩個額外的綜合性問題或習(xí)題請學(xué)生分組討論回答，提升學(xué)生對系統(tǒng)整體的理解。

4.采用MATLAB仿真工具模擬信號通過通信系統(tǒng)，來輔助理論教學(xué)。由于實驗箱仿真滯后于理論教學(xué)，且相對費(fèi)時，所以對理解理論知識輔助有限。而MATLAB仿真工具能方便實時地從數(shù)值上對通信系統(tǒng)進(jìn)行模擬，來幫助學(xué)生對通信系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行直觀地理解，且提高學(xué)生的課堂積極性[4]。例如：采用MATLAB仿真工具模擬語音信號的調(diào)制解調(diào)，將已調(diào)語音信號，解調(diào)語音信號和原始語音信號從時域和頻域進(jìn)行比較，加深對調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的理解；在講解DSB調(diào)制時，可直接展示用MATLAB繪制的已調(diào)信號波形，幫助學(xué)生理解“載波反相點(diǎn)”。

四、總結(jié)

針對通信原理課程理論性強(qiáng)的特點(diǎn)，提出了在各知識點(diǎn)上注重與《信號與系統(tǒng)》課程的緊密聯(lián)系、在理解理論知識的同時注重對總體系統(tǒng)的理解、采用問題導(dǎo)向式的啟發(fā)式教學(xué)和MATLAB仿真工具來輔助課程的理論教學(xué)，使學(xué)生對理論知識的掌握更輕松更深刻，提高學(xué)生的課堂積極性，激發(fā)學(xué)生主動思考，并用于實際的課程教學(xué)中，改進(jìn)了課程的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]樊昌信，曹麗娜. 通信原理（第6版）[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2007.

[2]索郎桑姆，寧長春. “信號與系統(tǒng)” 與 “通信原理” 的教學(xué)關(guān)系研究 [J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報，2014，36（2）.

[3]徐紅，彭宏，吳濤.“通信原理”課程問題引導(dǎo)的啟發(fā)式教學(xué) [J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報，2015，37（2）.

[4]王欣，陶杰等. 通信原理的教學(xué)改革[J].教育教學(xué)論壇，2015，9（39）.