一流本科建設(shè)背景下高校《通信原理》課程的教學(xué)改革與實(shí)踐研究

王咸鵬 沈重

摘 ?要：文章針對(duì)電子、信息、通信等學(xué)科的核心基礎(chǔ)課《通信原理》課程在長(zhǎng)期的教學(xué)中存在的一些問題加以討論，根據(jù)學(xué)生、教師、課程的特點(diǎn)，從特色自編教材的選用、實(shí)踐課程的加強(qiáng)、引入“翻轉(zhuǎn)課堂”模式的方式以及學(xué)生與教師的考核機(jī)制等方面加以拓展性的研究，綜合教學(xué)方式、教學(xué)手段等內(nèi)容，形成了對(duì)《通信原理》課程理論與實(shí)踐課程的教學(xué)改革方式，給出了有效的教學(xué)改革措施。

關(guān)鍵詞：信息與通信工程;電子技術(shù);通信原理;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2020）32-0008-04

Abstract： This paper discusses some problems in the long-term teaching of the core basic course "Principle of Communication" in electronics， information， communication and other disciplines. According to the characteristics of students， teachers， and courses， the study is carried outfrom the selection of characteristic self-made teaching materials and practical courses strengthening the research， introducing the "flipping classroom" mode and the assessment mechanism of students and teachers to conduct extensive research. Comprehensive teaching methods， teaching methods and other content have formed the teaching reform of the "Principles of Communication" course theory and practice course. Way， gives effective teaching reform measures.

Keywords： information and communication engineering; electronic technology; communication principles; teaching reform

引言

《通信原理》課程是信息與通信工程專業(yè)的一門專

業(yè)基礎(chǔ)課，核心主干課程，是高校電子、信息、通信等學(xué)科的核心基礎(chǔ)課，同時(shí)也是高校通信與信息類碩士研究生、博士研究生入學(xué)考試中，專業(yè)知識(shí)科目考試必考的知識(shí)點(diǎn)來源課程，足可見其在整個(gè)通信與信息學(xué)科中重要的課程地位。海南大學(xué)信息與通信工程專業(yè)已被列入世界一流學(xué)科建設(shè)名單，學(xué)院現(xiàn)有信息與通信工程一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)，信息與通信工程一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)、電子與通信工程碩士點(diǎn)?！锻ㄐ旁怼肥菍I(yè)基礎(chǔ)課程中的核心課程，所有任課教師也都非常重視，作者在連續(xù)幾年的教學(xué)過程中，一直在搜集整理學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)情況反饋意見，及時(shí)發(fā)現(xiàn)課程教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題，并針對(duì)性的去研究解決問題的對(duì)策和方法，作為課程教學(xué)改革的一些經(jīng)驗(yàn)，并加以總結(jié)。

一、《通信原理》課程的基本情況及特點(diǎn)

《通信原理》在整個(gè)學(xué)科專業(yè)中，屬于基礎(chǔ)課，同時(shí)也是一門具有重要承上啟下功能的銜接課程，其前序課程有《高等數(shù)學(xué)》《數(shù)字電路》《信號(hào)與系統(tǒng)》等?！锻ㄐ旁怼氛n程主要在通信系統(tǒng)的組成、信號(hào)與頻譜、語音編碼、圖像編碼、模擬調(diào)制、數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)、數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)、信道與復(fù)用、信道編碼、傳輸中的同步、MATLAB通信仿真分析等方面知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行全面的介紹及教授。課程內(nèi)容繁多，不好理解對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)耐性和認(rèn)真性具有極強(qiáng)的挑戰(zhàn)，打好本門課程的基礎(chǔ)，才能夠?qū)罄m(xù)的專業(yè)課程做到駕馭自如，《通信原理》課程不但理論性強(qiáng)，實(shí)踐性也很高，MATLAB通信仿真是應(yīng)用性非常強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技術(shù)手段，所以《通信原理》課程具有綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)（見圖1）。

二、《通信原理》課程教學(xué)中存在的問題

通過近年來對(duì)《通信原理》的教學(xué)，發(fā)現(xiàn)在本門課程的教學(xué)過程中，存在一些問題。主要可總結(jié)為以下四點(diǎn)：

1. 隨著我國(guó)高等教育的普及率逐漸提高，國(guó)民素質(zhì)不斷增強(qiáng)，近年來，我國(guó)高校也隨之在持續(xù)擴(kuò)招，同時(shí)，隨著海南的旅游熱，海南整體經(jīng)濟(jì)和綜合實(shí)力的迅速提高，海南高校近三年來在全國(guó)招生的報(bào)考率，出現(xiàn)了激增現(xiàn)象，在每年的高考后填報(bào)志愿環(huán)節(jié)，有無數(shù)的考生帶著去美麗的“天涯海角”讀書夢(mèng)選擇了海南高校。海南大學(xué)作為海南省唯一一所“211”工程大學(xué)，在生源數(shù)量上近年來更是持續(xù)增長(zhǎng)，專業(yè)數(shù)量和招生人數(shù)均在不斷擴(kuò)大，但隨之而來的是學(xué)生的生源差別也略有改變，區(qū)別于學(xué)生的學(xué)習(xí)素質(zhì)上有所差異，對(duì)課程的理解和學(xué)習(xí)的掌握程度出現(xiàn)不同程度的差別。學(xué)生們高中階段所在學(xué)校開設(shè)的《信息技術(shù)》課程程度不一，因此大多數(shù)都不被受重視，甚至一些縣鎮(zhèn)級(jí)高中不具備硬件機(jī)房設(shè)施，無法正常開設(shè)計(jì)算機(jī)類課程，學(xué)生對(duì)通信原理的理論知識(shí)的認(rèn)知幾乎為零，因此形成專業(yè)課程入門起點(diǎn)不同，學(xué)生學(xué)習(xí)課程的適應(yīng)速度有快有慢，參差不齊等問題，這在《通信原理》課程的教學(xué)效果上尤為明顯。

2. 《通信原理》是一門理論性強(qiáng)、實(shí)踐難度高的課程，從開始的系列專業(yè)概念詞匯，到繁瑣復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式，學(xué)生的掌握難度較高，初入高校，生活環(huán)境與學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，使得學(xué)習(xí)的精神狀態(tài)會(huì)有所放松，對(duì)于難度較高的課程會(huì)有偷懶和脫節(jié)情況，例如前序課程《高等數(shù)學(xué)》的學(xué)習(xí)情況直接影響本門課程的公式推導(dǎo)能力，會(huì)造成學(xué)生們對(duì)《通信原理》課程的直接影響?！锻ㄐ旁怼氛n程中，大量的公式、數(shù)學(xué)知識(shí)，以及較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)術(shù)語及內(nèi)容，會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生一種畏難情緒。每周四個(gè)學(xué)時(shí)的專業(yè)課講授時(shí)間比較緊張，課后自學(xué)的主動(dòng)性也有所差別，造成學(xué)生課上、課后銜接性不夠，長(zhǎng)期下來會(huì)有部分同學(xué)產(chǎn)生厭學(xué)情緒，學(xué)習(xí)效果自然受到影響。這也是所有高校信息、通信、電子專業(yè)新生學(xué)習(xí)《通信原理》課程所出現(xiàn)的普遍客觀情況。

3. 每周四學(xué)時(shí)的課時(shí)量實(shí)際上對(duì)于本門課程的講授是很緊湊的，教學(xué)內(nèi)容較多，所延伸知識(shí)內(nèi)容，具有重要的擴(kuò)展學(xué)習(xí)性，往往不能夠完全滲透給學(xué)生。相對(duì)大量的講授內(nèi)容與緊張的教學(xué)學(xué)時(shí)，教師通常會(huì)采取必要的重點(diǎn)、難點(diǎn)突出，詳略結(jié)合的填鴨式講授，由于大一、大二學(xué)年的課程較多，密度較大，學(xué)生們還要花費(fèi)較多的精力去應(yīng)對(duì)其他課程，所以想全力攻堅(jiān)本門課程也會(huì)力不從心。此外，在課程內(nèi)容的安排上，存在詳略安排不得當(dāng)?shù)膯栴}，一些章節(jié)的講解上存在前序課程認(rèn)為《通信原理》課程應(yīng)該重點(diǎn)講解，所以略過，而《通信原理》課程內(nèi)容中，教師覺得前序課程已經(jīng)講過，本課程不用過多贅述，又或者某一章節(jié)內(nèi)容認(rèn)為是后續(xù)合成的核心內(nèi)容，本門課程節(jié)約課時(shí)而略過，造成學(xué)生對(duì)該部分不能扎實(shí)掌握。

4. 課程群教師教學(xué)方式各有特色，對(duì)考試命題掌握長(zhǎng)點(diǎn)、難點(diǎn)、側(cè)重點(diǎn)不同，班級(jí)間對(duì)學(xué)生的考核情況有所差異，沒有形成統(tǒng)一的題庫(kù)統(tǒng)考系統(tǒng)，成績(jī)所反映出的教學(xué)情況客觀度不統(tǒng)一。教師間的教學(xué)狀態(tài)和水平有差異，在教學(xué)上沒有形成課程團(tuán)隊(duì)的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，此外部分教師在教學(xué)態(tài)度上沒有發(fā)揮最大、最佳狀態(tài)，也是對(duì)教學(xué)效果有所影響原因之一。考試試卷沒有形成題庫(kù)式機(jī)制，每個(gè)專業(yè)或班級(jí)的《通信原理》課程由承擔(dān)教學(xué)任務(wù)的教師個(gè)人負(fù)責(zé)，造成不同班級(jí)學(xué)生被考核的知識(shí)點(diǎn)有所差異，學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)也各自不同，完全依賴與任課教師所劃定的考試范圍，每位教師對(duì)同一門課程的理解程度也不盡相同，試卷的難易程度也不一樣，所以由此得出的開始成績(jī)數(shù)據(jù)對(duì)于教學(xué)質(zhì)量的考核及評(píng)估是不客觀的。

5. 以往的本科生教學(xué)過程中，只涉及到理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)科研項(xiàng)目的概念幾乎不了解，也不清楚該怎樣建立一個(gè)適合自己或感興趣的研究方向，尤其大一新生，對(duì)這些新的科研詞語更是知之甚少。因此，在《通信原理》課程教學(xué)過程中，可適當(dāng)增加此學(xué)習(xí)階段的科研內(nèi)容與學(xué)生互動(dòng)，提高學(xué)生對(duì)專業(yè)科研知識(shí)的了解。

三、《通信原理》課程的教學(xué)改革措施

1. 海南大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，《通信原理》課

程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過多年教學(xué)工作中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)教學(xué)過程中出現(xiàn)的各種問題，采取定期召開專業(yè)課程群教學(xué)研討會(huì)的方式給予及時(shí)解決。教師們通過交流與研討針對(duì)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，形成有效地解決方案，相互交流教學(xué)經(jīng)驗(yàn);在教材的選取上，往往許多高校喜歡選取名氣大、出版社級(jí)別高、影響力廣的優(yōu)秀教材，雖然教材綜合質(zhì)量沒問題，但是其實(shí)不一定完全適合本校學(xué)生的實(shí)際情況，那么，較為科學(xué)的方式應(yīng)該是，結(jié)合優(yōu)秀教材的內(nèi)容，組織《通信原理》課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師，自編教材，針對(duì)本校學(xué)生的實(shí)際情況，從教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)安排，重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)分配，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的側(cè)重點(diǎn)等方面，做到因地制宜、因材施教，編寫適合于本校特色的《通信原理》課程教材，并統(tǒng)一編寫教案、課件等，促使教學(xué)效果的效率性更高。

2. 重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，《通信原理》課程的一個(gè)重要特點(diǎn)就是理論結(jié)合實(shí)踐性強(qiáng)，在牢固學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，實(shí)踐教學(xué)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)也是本門課程的重中之重，同時(shí)也是后續(xù)銜接課程及專業(yè)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)手段，所以，針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分，一定要有針對(duì)性、系統(tǒng)性的實(shí)踐教學(xué)，來保證教學(xué)效果。《通信原理》課程實(shí)驗(yàn)工具一般采用MATLAB仿真軟件，MATLAB是一種實(shí)用性很強(qiáng)的交互式的數(shù)學(xué)軟件，具有強(qiáng)大科學(xué)及工程的計(jì)算與可視化功能[1]，可廣泛應(yīng)用于通信、信號(hào)處理、工程計(jì)算等領(lǐng)域。利用MATLAB中的Simulink軟件對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析，可以非常直觀地看到通信系統(tǒng)各部分輸出的各種實(shí)時(shí)圖形，并且通過修改系統(tǒng)參數(shù)還可觀察參數(shù)變化對(duì)通信系統(tǒng)各部分輸出影響，從而可以大大加深學(xué)生對(duì)通信原理的理解，同時(shí)還可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)本門課程學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

3. 在課程內(nèi)容的安排上，前兩章“通信原理的基本概念”“確知信號(hào)”這兩部分雖然在前序課程有所涉及，但是一定不能省略性地講解，這是鞏固學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)效果的最佳機(jī)會(huì)，因?yàn)榍靶蛘n程如《信號(hào)與系統(tǒng)》恰恰也會(huì)因?yàn)楹罄m(xù)課程有《通信原理》的因素，而不做重點(diǎn)和詳細(xì)的重點(diǎn)講解，所以基礎(chǔ)部分就顯得特別重要;“隨機(jī)過程”與“信道”部分可以結(jié)合學(xué)生的掌握效果，適當(dāng)略講，“模擬調(diào)制系統(tǒng)”與前序課程“高頻電子線路”課程的內(nèi)容有所重復(fù)，可以將側(cè)重點(diǎn)放在降噪部分上;“數(shù)字信號(hào)的最佳接收”等信號(hào)處理部分是本門課程的核心部分之一，所以要重點(diǎn)、詳細(xì)的教授;“信源編碼”“差錯(cuò)控制編碼”“正交編碼與偽隨機(jī)序列”是后續(xù)課程《移動(dòng)通信》的核心教學(xué)內(nèi)容，所以在本課程中可做鋪墊式的精簡(jiǎn)教授;“同步原理”是通信系統(tǒng)技術(shù)中心的核心技術(shù)內(nèi)容，

也是本門課程的本源教學(xué)內(nèi)容，所以不但要重點(diǎn)講解，而且還要占據(jù)較大比重的課時(shí)量。

4. 引入翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，翻轉(zhuǎn)課堂譯自

“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，也可譯為“顛倒課堂”，是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生[2]。將教學(xué)中的學(xué)習(xí)任務(wù)，以作業(yè)和科研課題的方式布置給學(xué)生，保證其需用足夠的課后時(shí)間來完成任務(wù)，從而增加其課外自學(xué)的時(shí)間。與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，翻轉(zhuǎn)課堂更注重課后的學(xué)習(xí)任務(wù)的延續(xù)，有效地解決了有限教學(xué)實(shí)踐內(nèi)教學(xué)任務(wù)重的問題，也使得學(xué)生在課余時(shí)間更加充實(shí)地融入到生活學(xué)習(xí)中?！锻ㄐ旁怼氛n程中實(shí)驗(yàn)部分的比重較大，而且實(shí)驗(yàn)技能的掌握對(duì)學(xué)生后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)和科學(xué)研究都非常重要，可以說是專業(yè)研究賴以生存的工具之一，所以，實(shí)踐教學(xué)部分對(duì)于本門課程具有重要的基礎(chǔ)意義，而緊湊的教學(xué)學(xué)時(shí)又大大限制了對(duì)這部分教學(xué)質(zhì)量的提高，于是，要想向課外要時(shí)間，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式是最佳的教學(xué)手段，有效地讓學(xué)生們把課后時(shí)間更多的、主動(dòng)性的投入到《通信原理》課程中來。

5. 《通信原理》課程組，在采用自編教材后，統(tǒng)一教學(xué)大綱、教案等，必然推動(dòng)建立統(tǒng)一的試題庫(kù)模式，題庫(kù)由課程組教師統(tǒng)一參加命題，從考試大綱、考試內(nèi)容、考試重點(diǎn)、試題類型、試卷結(jié)構(gòu)等多方面的綜合確定，形成題庫(kù)形式，考試各班級(jí)統(tǒng)一抽題考試，執(zhí)行過考試的試卷次年從題庫(kù)中剔除，每年組織課程組教師對(duì)題庫(kù)進(jìn)行新試卷的補(bǔ)充，考試分為理論和實(shí)踐兩個(gè)部分，總成績(jī)由平時(shí)成績(jī)+理論課成績(jī)+實(shí)踐課成績(jī)?nèi)糠纸M成，比例為3：4：3，重視實(shí)踐操作考試的重要性，為今后學(xué)生對(duì)實(shí)踐本領(lǐng)的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ);好的教學(xué)質(zhì)量離不開優(yōu)秀的教師[3]，學(xué)期末考試結(jié)束對(duì)教學(xué)成績(jī)統(tǒng)計(jì)后，對(duì)課程組教師的班級(jí)成績(jī)整體排名，以優(yōu)秀率、良好率、及格率、不及格率綜合比較，結(jié)合學(xué)生對(duì)教師的評(píng)教結(jié)果，形成對(duì)課程組教師的教學(xué)考核，對(duì)排名最后，不適合本門專業(yè)課教學(xué)的教師對(duì)《通信原理》課程的教學(xué)任務(wù)加以調(diào)整，形成競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。

6. 結(jié)合科研教學(xué)，將學(xué)生分組，參與到教師的科研項(xiàng)目與科研實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，讓本科生“走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室”。課題組教師或?qū)I(yè)中的科研型教師面向?qū)W生公開自己的可供參與研究的科研項(xiàng)目，本科生5-6人一組的規(guī)模選擇感興趣的課題或項(xiàng)目進(jìn)項(xiàng)參與，深入教師所帶碩士研究生的科研實(shí)驗(yàn)室，發(fā)揮碩士研究生的傳、幫、帶作用，讓本科生以觀摩為主、能力強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐參與為輔的形式，將課題或項(xiàng)目中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理，試驗(yàn)仿真部分分配給小組完成，有教師和教師所帶的碩士研究生進(jìn)行指導(dǎo)，進(jìn)行科研式教學(xué)，學(xué)期末形成一個(gè)科研實(shí)踐總結(jié)作業(yè)，反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)程度。這樣的優(yōu)勢(shì)主要在于，以往本科生主要學(xué)習(xí)理論知識(shí)為主，對(duì)科研實(shí)踐接觸比較少，這樣的觀摩、參與，讓學(xué)生能夠理解科研活動(dòng)的概念與內(nèi)容，對(duì)《通信原理》課程的實(shí)踐應(yīng)用部分內(nèi)容學(xué)以致用，提高學(xué)生的科研學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)，對(duì)碩士研究生的學(xué)習(xí)、科研生活有所了解，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生考研的目標(biāo)和期望，也使得本科生提前建立一個(gè)自己了解并感興趣的研究方向，在學(xué)習(xí)本門課程的同時(shí)，收獲專業(yè)的研究理念，將科學(xué)研究滲透給本科教學(xué)，讓科研也達(dá)到一種回歸教學(xué)的方式，可謂一舉多得。

四、結(jié)束語

教學(xué)與實(shí)踐過程往往存在復(fù)雜多變的教學(xué)情況與教學(xué)效果，《通信原理》課程是高校電子信息類專業(yè)課中重要的核心基礎(chǔ)課，海南大學(xué)《通信原理》課程教學(xué)組經(jīng)過對(duì)本門課程多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，形成了一定的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，在以提高教學(xué)質(zhì)量為目的和宗旨的前提下，不斷實(shí)踐教學(xué)改革，通過對(duì)2015-2018級(jí)幾屆學(xué)生《通信原理》課程的教學(xué)效果對(duì)比與總結(jié)，發(fā)現(xiàn)效果確實(shí)逐年有所改變，學(xué)生對(duì)專業(yè)理論知識(shí)、實(shí)踐動(dòng)手能力、及格率、優(yōu)秀率都有明顯的提高，教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性也都有明顯改觀，深入執(zhí)行教學(xué)改革是一個(gè)長(zhǎng)期的事業(yè)，不僅只針對(duì)于專業(yè)課、核心課，更應(yīng)該是整體課程改革與提高。文本通過近四年來《通信原理》課程的教學(xué)改革為例，講述在高校新時(shí)期高等人才培養(yǎng)過程中的一些經(jīng)驗(yàn)方法，助力高校面向社會(huì)及就業(yè)市場(chǎng)需求，培養(yǎng)高水平的應(yīng)用型、復(fù)合型優(yōu)秀人才。

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