對比式問題驅(qū)動教學(xué)法在通信原理課程中的應(yīng)用實(shí)踐

鄭 翔 俞 璐 武欣嶸 劉 熹

（陸軍工程大學(xué)通信工程學(xué)院 江蘇·南京 210007）

1 概述

問題驅(qū)動式教學(xué)法是一種得到了廣泛應(yīng)用和證明的優(yōu)秀教學(xué)方法，這個(gè)教學(xué)法的核心是“問題”，整個(gè)教學(xué)過程可以分解為提出問題、分析問題、解決問題三個(gè)步驟，[1]通過“問題鏈”來啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生的獨(dú)立思考。問題驅(qū)動式教學(xué)法的關(guān)鍵在于問題提出是否抓住了教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵、分析問題是否直觀易理解、解決問題的難度是否適中，如果這幾方面不能和課程內(nèi)容以及學(xué)生狀態(tài)相契合，則難以起到良好的教學(xué)效果。

對比教學(xué)法則特別適合于具有相互聯(lián)系又有區(qū)別的授課內(nèi)容，可以通過歸納和類比等引導(dǎo)學(xué)生深化理解知識點(diǎn)，這有利于形成和提升學(xué)生的比較式思辨能力。[2]根據(jù)具體采用的對比方法，對比教學(xué)法又包括橫向縱向、定性定量、宏觀微觀、靜態(tài)動態(tài)等多種對比方法。[3]對比式教學(xué)法和問題引導(dǎo)式教學(xué)法是兩種不同維度，對于適合的教學(xué)內(nèi)容，可以將兩者結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，起到單獨(dú)一種教學(xué)法難以達(dá)到的教學(xué)效果。[4]

通信原理課程是通信各專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課程之一，主要內(nèi)容包括基帶信號傳輸、模擬調(diào)制技術(shù)、數(shù)字調(diào)制技術(shù)、模擬信號的數(shù)字傳輸、差錯(cuò)控制編碼和同步原理等部分，總體上概念抽象、內(nèi)容繁多、推導(dǎo)復(fù)雜、需要較強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。通信原理課程的教學(xué)采用問題引導(dǎo)式教學(xué)法是比較常見的，存在的主要問題則是分析過程比較晦澀、解決問題過程復(fù)雜，因此，問題啟發(fā)和對學(xué)生的驅(qū)動有時(shí)會較弱，由于解決問題的過程難度較大，往往會出現(xiàn)以教師為主而學(xué)生參與程度不高的現(xiàn)象。然而，在通信原理課程中，幾乎所有的問題都存在著多種解決方案，因此，該課程非常適合對比教學(xué)和問題驅(qū)動教學(xué)法的結(jié)合應(yīng)用，以問題引導(dǎo)為教學(xué)主線，以方案之間的橫向縱向?qū)Ρ葋斫档头治龅碾y度，強(qiáng)化學(xué)生對知識點(diǎn)的理解。實(shí)踐教學(xué)效果表明，采用對比式問題驅(qū)動教學(xué)法能夠在解決問題的過程中，有效地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行比較思辨和歸納總結(jié)，從而對教學(xué)內(nèi)容的理解更加準(zhǔn)確和深刻，教學(xué)效果良好。

2 對比式問題驅(qū)動教學(xué)法實(shí)施要點(diǎn)

對比式問題驅(qū)動教學(xué)法的核心主線仍然是提出問題、分析問題、解決問題三步曲，然而，對比式教學(xué)法為這三步曲提供了新的內(nèi)涵和外延拓展。該教學(xué)法的成功實(shí)施應(yīng)該做好以下幾個(gè)步驟和要點(diǎn)。

第一是精心設(shè)計(jì)問題。愛因斯坦曾說過，提出問題比解決問題更重要。在對比式問題驅(qū)動教學(xué)法中也是如此。設(shè)計(jì)問題的過程主要考慮三點(diǎn)，首先是問題必須是所有分析和解決過程的核心，且問題的提法應(yīng)該具體而有啟發(fā)性；其次，在提出問題的過程中可以讓學(xué)生參與進(jìn)來，即對學(xué)生關(guān)心的問題進(jìn)行篩選和提煉。學(xué)生提出的問題是開放式的，可以是學(xué)生自學(xué)時(shí)難以理解的問題，也可以是自己提出的方法需要得到進(jìn)一步確認(rèn)的或是需要和同學(xué)們分享的，只要是和知識點(diǎn)內(nèi)容相關(guān)的都可以。這樣的問題夠引起學(xué)生的共鳴，使得學(xué)生產(chǎn)生濃厚的興趣，從而可以有效開展分析和解答的過程。最后，如果提出的問題能和以前的問題具有類比性，則可以對學(xué)生產(chǎn)生啟發(fā)和引導(dǎo)。

第二是分析過程中引入對比。對比式問題驅(qū)動教學(xué)法中的對比主要體現(xiàn)在分析問題和解決問題的過程當(dāng)中，因此在這個(gè)過程中設(shè)計(jì)好對比環(huán)節(jié)是對比式問題驅(qū)動教學(xué)法的核心和關(guān)鍵。一個(gè)復(fù)雜的分析過程或問題求解過程，如果能通過一些已學(xué)習(xí)過的知識進(jìn)行對比，則可以將復(fù)雜過程簡單化，有力地改善學(xué)生對復(fù)雜過程的理解；有些復(fù)雜知識互相之間可以進(jìn)行對比，學(xué)生得以從不同的角度審視這些難點(diǎn)，從而有效打開學(xué)生的思路，提升學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握能力。

第三是對解決過程進(jìn)行歸納總結(jié)。歸納總結(jié)包含兩部分內(nèi)容，首先是把對比時(shí)發(fā)散的思維過程重新收回來，對問題提出、問題分析和問題解答全周期的總結(jié)，在總結(jié)中得出知識點(diǎn)的一般規(guī)律，有效升華學(xué)生對知識點(diǎn)的深刻理解。其次，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)對思路方法、參與精神、合作態(tài)度等全維度的總結(jié)歸納。在總結(jié)過程中要努力引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行質(zhì)疑、思考和提升。

與其說對比式問題驅(qū)動教學(xué)法是一種有效的課堂教授方法，不如說該教學(xué)法更是一種提高學(xué)生思辨能力的學(xué)法。從選擇問題、對比設(shè)計(jì)、歸納總結(jié)的所有環(huán)節(jié)都可以引導(dǎo)學(xué)生參與。具體方法可以采用分組討論、集中研討等多種教學(xué)形式，鼓勵(lì)學(xué)生不斷嘗試，不斷探討，激發(fā)學(xué)生主動參與；引導(dǎo)學(xué)生全面思考而不是失之偏頗，最終培養(yǎng)學(xué)生采用比較法分析問題的能力。

3 在通信原理課程應(yīng)用對比式問題驅(qū)動教學(xué)法

通信原理課程概念多、內(nèi)容廣、難度深，直接采用平鋪直敘的教學(xué)法無疑難以收到良好的教學(xué)效果。然而，通信原理課程知識點(diǎn)彼此聯(lián)系而又有所區(qū)別，其解決方法往往有很多種，因此非常適合對比式問題驅(qū)動教學(xué)法的應(yīng)用。模擬調(diào)制、基帶傳輸、數(shù)字調(diào)制、差錯(cuò)控制編碼等通信原理都具有明顯的橫向、縱向等可對比方面。因此，對比式問題驅(qū)動教學(xué)法實(shí)際上能夠在通信原理課程的整個(gè)教學(xué)周期中得到深入應(yīng)用。

教學(xué)案例1：數(shù)字調(diào)制技術(shù)

案例說明：數(shù)字調(diào)制技術(shù)是通信原理課程的核心知識點(diǎn)之一，內(nèi)容比較多，要求學(xué)生掌握的程度也高，因此需要引導(dǎo)學(xué)生對內(nèi)容進(jìn)行深刻理解。由于數(shù)字調(diào)制知識點(diǎn)在模擬調(diào)制和基帶傳輸章節(jié)之后，因此在提出問題時(shí)就可以和模擬調(diào)制及基帶傳輸進(jìn)行對比，所以數(shù)字調(diào)制技術(shù)是非常適合采用對比式問題驅(qū)動教學(xué)法的。具體教學(xué)過程中，可以在復(fù)習(xí)模擬調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生自主提出對比問題。

提出問題：如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制？

（1）對比于模擬調(diào)制系統(tǒng)，數(shù)字調(diào)制可以控制載波的哪些參數(shù)？

（2）對比于模擬調(diào)制系統(tǒng)，數(shù)字調(diào)制應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)？

問題對比分析：

（1）ASK 調(diào)制和解題過程；

（2）FSK 調(diào)制和解調(diào)過程；

（3）PSK 調(diào)制和解調(diào)過程，含DPSK 的調(diào)制解調(diào)；

（4）功率譜分析、誤碼率分析和基帶傳輸進(jìn)行對比。

解決問題的對比歸納：在系統(tǒng)誤碼率、頻帶寬度、對信道特性變化的敏感性、設(shè)備的復(fù)雜程度等方面對ASK、FSK、PSK和DPSK 進(jìn)行對比歸納，整個(gè)對比歸納過程由學(xué)生分組討論得出結(jié)論，最后將學(xué)生討論結(jié)果加以提煉總結(jié)，由此完成了數(shù)字調(diào)制技術(shù)的授課過程。

案例說明：脈沖編碼調(diào)制和增量調(diào)制技術(shù)是模擬信號數(shù)字傳輸?shù)闹攸c(diǎn)內(nèi)容，要求學(xué)生必須掌握其原理和主要性能指標(biāo)如量化信噪比等。這部分內(nèi)容涉及量化和編碼過程，在以往教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生理解是有一定難度的。因此，本章節(jié)內(nèi)容講授時(shí)，先講解脈沖編碼調(diào)制技術(shù)，然后講解增量調(diào)制技術(shù)時(shí)，采用對比式問題驅(qū)動教學(xué)法，方便學(xué)生理解增量調(diào)制技術(shù)，同時(shí)又反過來加深了對脈沖編碼調(diào)制技術(shù)的進(jìn)一步理解。

問題對比分析：

（1）PCM 編碼過程和譯碼過程；

（3）在過載特性、動態(tài)編碼范圍等具體實(shí)現(xiàn)方面進(jìn)行對比分析。

解決問題的對比歸納：在抽樣速率、占用帶寬、量化信噪比、信道誤碼影響、設(shè)備復(fù)雜度等方面對兩種編碼調(diào)制技術(shù)進(jìn)行歸納分析，整個(gè)對比歸納過程由學(xué)生分組討論得出結(jié)論。在此過程中要求學(xué)生不但知其然，還要知其所以然，即要結(jié)合實(shí)現(xiàn)原理，能深刻理解為什么會出現(xiàn)這樣的對比分析結(jié)果。最后，分別針對PCM 和M 各自存在的問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步考慮改進(jìn)方法，如ADPCM 等技術(shù)。

4 總結(jié)

對比式問題驅(qū)動教學(xué)法是問題驅(qū)動教學(xué)法和對比教學(xué)法的有機(jī)結(jié)合，該方法以問題驅(qū)動為主線，以對比分析為手段，將彼此相互聯(lián)系又互相區(qū)別的知識點(diǎn)提取出來，互相啟發(fā)印證，引導(dǎo)學(xué)生深入思考和歸納分析，同時(shí)有助于形成比較式、關(guān)聯(lián)式思維。該方法在通信原理課程的教學(xué)過程中得到了應(yīng)用，長期的教學(xué)實(shí)踐表明，該教學(xué)法能顯著地提高學(xué)生對通信原理課程知識點(diǎn)的認(rèn)知和教師的教學(xué)效果。該教學(xué)方法在其他具備對比分析和問題引導(dǎo)條件的課程教學(xué)中也具有明顯的推廣應(yīng)用價(jià)值。