湖南工學(xué)院《數(shù)字通信原理》課程教學(xué)模式改革與實(shí)踐研究

任永梅

【摘 要】基于《數(shù)字通信原理》課程教學(xué)難度大，內(nèi)容抽象難懂的特點(diǎn)，針對(duì)我院學(xué)生的實(shí)際情況，通過(guò)采取分層次教學(xué)內(nèi)容探索、現(xiàn)代化教學(xué)手段和傳統(tǒng)教學(xué)手段的結(jié)合、引用Matlab/Simulink仿真軟件到理論課堂中、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的完善、注重培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)以及前沿通信技術(shù)相關(guān)知識(shí)與教學(xué)內(nèi)容相融合等多種途徑對(duì)《數(shù)字通信原理》課程教學(xué)模式改革進(jìn)行了實(shí)踐研究。這些方法提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)課程相關(guān)內(nèi)容的理解深度，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)效果的不斷提高。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字通信原理；教學(xué)模式改革；實(shí)驗(yàn)仿真；實(shí)踐研究

1 現(xiàn)狀與分析

《數(shù)字通信原理》是電子信息類、計(jì)算機(jī)類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是許多學(xué)校電子信息類專業(yè)碩士研究生入學(xué)考試的必考科目之一[1-3]。該課程是以《高等數(shù)學(xué)》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》、《信號(hào)與系統(tǒng)》等為先修課程，又為后續(xù)的《移動(dòng)通信技術(shù)》等課程打下理論基礎(chǔ)，其理論性強(qiáng)、數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)多，抽象概念多、實(shí)踐性強(qiáng)、覆蓋面廣、從而增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度[4-7]。目前，我院的教學(xué)情況是，受課時(shí)的限制，教學(xué)安排相對(duì)緊張，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解程度不夠、興趣不濃，很難達(dá)到該課程的基本要求。如何讓學(xué)生能夠在有限的理論課課堂中較好地掌握數(shù)字通信原理的理論知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，適應(yīng)現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展的需求是亟待解決的問(wèn)題。因此，改革和優(yōu)化數(shù)字通信原理課程體系的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段勢(shì)在必行。

2 《數(shù)字通信原理》課程的教學(xué)改革與實(shí)踐研究

針對(duì)目前在教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，以夯實(shí)基礎(chǔ)、注重應(yīng)用、實(shí)出能力為目的，根據(jù)兩年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐，提出以下教學(xué)改革與實(shí)踐研究具體措施。

2.1 分層次教學(xué)內(nèi)容探索

將教學(xué)內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)概念、重點(diǎn)知識(shí)和擴(kuò)展閱讀三個(gè)層次，并劃分難點(diǎn)內(nèi)容。其中基礎(chǔ)概念和重點(diǎn)知識(shí)都是一些基本概念、基本原理和基本分析方法等，故而要求所有學(xué)生必須掌握，也是考察的重點(diǎn)，在授課過(guò)程中，教師要對(duì)重點(diǎn)知識(shí)詳細(xì)講解，反復(fù)強(qiáng)調(diào)，包括公式推導(dǎo)，物理意義等；而擴(kuò)展閱讀則往往都是一些結(jié)合實(shí)際通信系統(tǒng)的應(yīng)用案例分析等，以便讓學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。當(dāng)然，對(duì)于難點(diǎn)要有針對(duì)性地進(jìn)行更為細(xì)致的講解。另外，對(duì)于一些相近的知識(shí)點(diǎn)，可以讓學(xué)生對(duì)比學(xué)習(xí)，進(jìn)行分組自主討論學(xué)習(xí)，沒(méi)有必要在課堂教學(xué)上面面俱到。

2.2 現(xiàn)代化教學(xué)手段和傳統(tǒng)教學(xué)手段的結(jié)合

通信原理課程基本原理多、公式推導(dǎo)復(fù)雜、流程圖原理分析圖也很多，使用傳統(tǒng)的板書講授費(fèi)時(shí)費(fèi)力效果還不好，很多復(fù)雜公式的推導(dǎo)、原理分析都很慢，不夠清晰明了，所以采用多媒體教學(xué)和板書結(jié)合的方式，節(jié)省了時(shí)間，處理了內(nèi)容多與學(xué)時(shí)少的矛盾，并且兩種方法還可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。在課堂教學(xué)中使用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，通過(guò)文字、聲音、圖形、圖像和動(dòng)畫等多種媒體對(duì)通信原理內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)的整合和生動(dòng)的表達(dá)，給教學(xué)注入生動(dòng)翔實(shí)的內(nèi)容和豐富的信息量，并用板書輔助講解，幫助學(xué)生理解，使講述內(nèi)容更連貫。不但增強(qiáng)了課堂教學(xué)內(nèi)容的生動(dòng)性與形象性，而且增強(qiáng)了教學(xué)過(guò)程中的互動(dòng)性，有利于知識(shí)的獲取與保持。

2.3 引用Matlab/Simulink仿真軟件到理論課堂中

在數(shù)字通信原理的課堂教學(xué)過(guò)程中，只利用課本中的相關(guān)公式和方框圖，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，缺乏可視化的直觀表現(xiàn)，學(xué)生難以理解，嚴(yán)重影響和制約了課程的教學(xué)效果。引用Matlab/Simulink仿真軟件到課堂中，可簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，把計(jì)算結(jié)果以圖的形式形象地顯示出來(lái)，讓學(xué)生直觀地觀察各種調(diào)制解調(diào)信號(hào)波形、頻譜等，同時(shí)仿真軟件中的Simulink仿真工具可以仿真許多通信系統(tǒng)，通過(guò)改變某些參數(shù)來(lái)觀察通信系統(tǒng)的性能，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，給學(xué)生清晰的學(xué)習(xí)思路，從而可以獲得比較好的教學(xué)效果。

2.4 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的完善

在課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中大力發(fā)揮Matlab軟件的強(qiáng)大功能，可從三個(gè)方面設(shè)計(jì)數(shù)字通信原理實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目：①M(fèi)文件編程仿真；②Simulink動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真；③GUI（圖形用戶界面）演示系統(tǒng)設(shè)計(jì)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以根據(jù)所學(xué)內(nèi)容自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的仿真分析，使學(xué)生更專注于問(wèn)題的解決方法，而不是無(wú)意義的大量重復(fù)勞動(dòng)，培養(yǎng)了學(xué)生的自主編程能力和創(chuàng)新能力。

2.5 注重培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)

信息素養(yǎng)是思維能力、問(wèn)題解決能力、決策能力和合作能力的基礎(chǔ)。擁有良好的信息素養(yǎng)就等于擁有了創(chuàng)新的催化劑。它反映了人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)時(shí)代中的一種數(shù)字化生存能力。數(shù)字通信原理課程的教學(xué)對(duì)象大都是電子信息類專業(yè)的學(xué)生。這些學(xué)生在將來(lái)的職業(yè)崗位上要接收和處理大量的技術(shù)信息，要適應(yīng)未來(lái)數(shù)字信息化社會(huì)的急劇變化。教師在課堂中要積極培養(yǎng)學(xué)生收集信息、處理信息、獨(dú)立思考和解決新問(wèn)題的能力。例如在講解通信領(lǐng)域時(shí)分復(fù)用技術(shù)時(shí)，教師可以要求學(xué)生課后了解復(fù)用技術(shù)的最新科研動(dòng)態(tài)，并在下次課讓學(xué)生提出自己的認(rèn)識(shí)和見解。這樣既可以培養(yǎng)學(xué)生處理信息的能力，又可以為學(xué)生將來(lái)深入研究、創(chuàng)新專業(yè)技術(shù)打下一定的理論基礎(chǔ)。

2.6 前沿通信技術(shù)相關(guān)知識(shí)與教學(xué)內(nèi)容相融合

由于電子信息技術(shù)發(fā)展很快，數(shù)字通信原理課程的教材很難跟上科學(xué)技術(shù)的步伐。而學(xué)生要具有創(chuàng)新意識(shí)，就必須有大量的知識(shí)積累。教師在課堂教學(xué)中可以將與學(xué)生專業(yè)有關(guān)的前沿通信技術(shù)相關(guān)知識(shí)滲透到教學(xué)內(nèi)容中去。例如在講解模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能時(shí)，教師可以簡(jiǎn)要介紹最新的基于小波理論的信號(hào)降噪方法。這樣既可以讓學(xué)生了解最新的學(xué)科知識(shí)，又豐富了學(xué)生后續(xù)課程所需的專業(yè)知識(shí)。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，《數(shù)字通信原理》是通信專業(yè)的主干課程，對(duì)后續(xù)課程影響深遠(yuǎn)。通過(guò)研究與實(shí)踐，對(duì)《數(shù)字通信原理》課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行層次劃分，加強(qiáng)教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革，構(gòu)建科學(xué)合理的數(shù)字通信原理課程體系，同時(shí)把現(xiàn)代化教學(xué)手段和傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合、將Matlab/Simulink仿真軟件引入到理論教學(xué)中，完善實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，并將前沿通信技術(shù)相關(guān)知識(shí)與教學(xué)內(nèi)容相融合，注重提高學(xué)生的信息素養(yǎng)，激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，充分突出學(xué)生的主體作用，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，提高了教學(xué)質(zhì)量。但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中碰到的問(wèn)題還很多，這些問(wèn)題的解決有待在《數(shù)字通信原理》課程教學(xué)改革實(shí)踐中不斷完善。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]