研究生“通信原理”課程教學(xué)改革與實踐

康家方 毛忠陽 王海鵬

摘? 要：結(jié)合新時代軍隊院校研究生招生培養(yǎng)政策制度變革，海軍航空大學(xué)課程組開展了研究生“通信原理”課程的教學(xué)改革實踐工作，在對課程知識體系重塑的基礎(chǔ)上，實施了全研討式教學(xué)的教學(xué)改革，取得了較好的效果：學(xué)生課堂參與程度和研討深度得到了提高，對關(guān)鍵技術(shù)知識點、整體技術(shù)體系和脈絡(luò)的理解和把握更好，并在一定程度上培養(yǎng)了研究生問題導(dǎo)向的思維方式。

關(guān)鍵詞：研究生;通信原理;研討式教學(xué)

中圖分類號：G642? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2021）27-0101-03

我國通信事業(yè)的飛速發(fā)展離不開一代又一代通信人的努力，其中通信相關(guān)專業(yè)的一屆屆碩士、博士研究生是通信事業(yè)發(fā)展的中堅力量，支撐并保持我國通信產(chǎn)業(yè)的持續(xù)繁榮[1-2]。縱觀近幾十年來世界通信技術(shù)的發(fā)展，我國在通信系統(tǒng)集成設(shè)計、通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)化等方面取得了巨大的成就，但幾乎沒有提出過能夠形成國際影響力、足以改變通信技術(shù)發(fā)展進程的技術(shù)理論，創(chuàng)新型通信技術(shù)人才的培養(yǎng)任重而道遠[3-5]。

研究生“通信原理”課程是信息與通信工程一級學(xué)科下通信與信息系統(tǒng)二級學(xué)科的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是信號與信息處理等其他學(xué)科的重要專業(yè)課程之一。本科階段“通信原理”教學(xué)側(cè)重于增強學(xué)生對基本概念的理解和關(guān)鍵知識點的把握，較難幫助學(xué)生形成有深度成體系的認知[6];研究生階段“通信原理”教學(xué)側(cè)重于引導(dǎo)學(xué)生對通信理論與技術(shù)知識體系的構(gòu)建，理論深度和認知層次更高。清華大學(xué)、東南大學(xué)、電子科技大學(xué)等高校都開設(shè)了此課程，課程名稱通常為高等數(shù)字通信、現(xiàn)代數(shù)字通信、數(shù)字通信理論等，總學(xué)時40到70不等。雖然課程名稱有所不同，但主要教學(xué)內(nèi)容設(shè)置基本一致。

近年來，我校研究生“通信原理”課程每年度授課人數(shù)通常為3到6人不等，為研討式教學(xué)改革工作的開展提供了契機，課程組開展了小班化研討式教學(xué)改革與實踐工作，取得了較好的效果。

一、教學(xué)模塊設(shè)計

（一）課程教材選取

出于對研究生專業(yè)英語讀寫能力訓(xùn)練的考慮，課程教材選用通信領(lǐng)域的國外經(jīng)典原版英文教材，核心教材包括John G. Proakis的Digital Communications和David Tse等人的Fundamentals of Wireless Communication，同時，將Andrea Goldsmith的Wireless Communications，Joseph Bocuuzzi的Signal Processing for Wireless communications等經(jīng)典書籍列為課程學(xué)習(xí)的主要參考書。這些教材和參考書都是業(yè)內(nèi)公認的經(jīng)典著作，既有理論深度和知識廣度，又成體系成脈絡(luò)，是研究生課程學(xué)習(xí)及后期從事科學(xué)研究不可多得的優(yōu)秀參考資料。

（二）課程教學(xué)內(nèi)容重塑

教學(xué)內(nèi)容的組織是對通信系統(tǒng)理論技術(shù)體系架構(gòu)的重塑，教學(xué)內(nèi)容安排源于教材但不局限于教材。海軍航空大學(xué)課程組剔除了模擬傳輸?shù)让黠@滯后于現(xiàn)代通信系統(tǒng)發(fā)展的內(nèi)容，精簡了隨機過程、最佳接收等其他通信相關(guān)課程中講述的內(nèi)容，將原課程概述改為通信技術(shù)理論發(fā)展史;將技術(shù)理論部分重新組織為基礎(chǔ)理論、專項技術(shù)和專題三個部分，課程主體內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通信技術(shù)理論發(fā)展史部分，課程以時間為軸，以麥克斯韋、馬可尼、奈奎斯特、香農(nóng)、維特比等關(guān)鍵人物的關(guān)鍵事件為節(jié)點，回顧通信理論和技術(shù)的革命性發(fā)展演進歷程，激發(fā)研究生投身通信研究事業(yè)的熱情，啟迪和感召研究生向先輩學(xué)習(xí)，從事通信基礎(chǔ)理論研究，推動基礎(chǔ)通信技術(shù)理論發(fā)展。

基礎(chǔ)理論研討部分主要包括傳輸信號與信號空間維度、傳輸信道、信道容量等方面的內(nèi)容。每一專題安排4到6學(xué)時，旨在深化研究生對實信號、復(fù)信號、正交信號、信號空間維度、傳輸信道、帶寬以及信道容量等基礎(chǔ)理論知識的認知，為后續(xù)關(guān)鍵技術(shù)和專題研討內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵技術(shù)研討部分主要包括數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù)、編譯碼技術(shù)、多載波傳輸技術(shù)、MIMO技術(shù)等。其中，編解碼技術(shù)主要研討Turbo碼和LDPC碼，多載波技術(shù)部分主要研討OFDM多載波傳輸，旨在讓研究生理解并掌握現(xiàn)代通信系統(tǒng)的核心關(guān)鍵技術(shù)原理，引導(dǎo)研究生逐層深入剖析、解決問題，培養(yǎng)研究生問題導(dǎo)向的思維方式。

專題研討部分主要包括移動通信關(guān)鍵技術(shù)演進，下一代移動通信（5G Beyond）技術(shù)新發(fā)展、無線（激）光通信，抗干擾通信、通信與測控系統(tǒng)、通信與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等，其中，后三個專題根據(jù)研究生具體研究方向和興趣進行選擇性研討。專題研討不再是單項關(guān)鍵技術(shù)學(xué)習(xí)討論，而是從通信系統(tǒng)整體的角度出發(fā)，全面、系統(tǒng)地研討主題所涉及的技術(shù)體系以及相互之間的關(guān)聯(lián)，包括傳輸信道、信號、關(guān)鍵技術(shù)演進等方面的內(nèi)容，著重研討它們之間的內(nèi)里關(guān)聯(lián)。

二、教學(xué)組織實施與效果

（一）組織形式與實施方式

課程教學(xué)全部采用研討式教學(xué)的教學(xué)方法，教師是研討式教學(xué)活動的發(fā)起者，以具體研討內(nèi)容的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)為線索，將研討內(nèi)容分解為8到10個具體問題，教師在課堂上不斷提出問題的同時，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)問、討論，并在討論的過程中啟發(fā)思考解決問題的途徑，最終解決問題。研討內(nèi)容并不局限于教材和參考書籍，研討的深度需結(jié)合當(dāng)前技術(shù)理論發(fā)展程度和教師自身的科研工作實際，力爭通過研討將學(xué)生帶入通信技術(shù)發(fā)展的最前沿。學(xué)生需根據(jù)具體研討內(nèi)容，提前查閱并消化吸收相關(guān)知識點。

研討中，教師著重對研究生解決問題思路進行引導(dǎo)，避免繁瑣、抽象、生澀的公式推導(dǎo)過程，著重從物理概念、物理現(xiàn)象、物理過程等角度進行剖析并引導(dǎo)學(xué)生深入思考、討論，使學(xué)生清晰認識到相關(guān)通信技術(shù)的物理內(nèi)涵和科學(xué)原理。為鍛煉提高學(xué)生搜集、整理素材的能力和表達交流能力，教師可根據(jù)學(xué)生專長選取部分專題由學(xué)生主持研討。但是，為避免學(xué)生組織的研討內(nèi)容空洞，或研討深度不足，教師需隨時準(zhǔn)備對研討活動進行跟蹤干預(yù)，把握研討的總體方向，并適時提出有深度的問題，組織學(xué)生進行深入討論。

（二）教學(xué)實施效果

第一，研究生的課堂參與和課下交流程度大幅提高。由于課程教學(xué)不再是單項的灌輸，而是教師與學(xué)生平等的討論，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下不斷思考、發(fā)問，學(xué)生的課堂參與程度大大提高。此外，學(xué)生還經(jīng)常在課間休息時間繼續(xù)討論，課下則通過微信等渠道隨時咨詢教師問題，有效調(diào)動了學(xué)生的積極性、主動性和能動性。

第二，研究生對關(guān)鍵技術(shù)知識點、整體技術(shù)體系的理解和把握更好。總體來看，研究生對現(xiàn)代通信理論體系的宏觀把握更好，對關(guān)鍵知識點的來龍去脈和核心內(nèi)涵的理解更為透徹，對核心技術(shù)的演進發(fā)展趨勢認識更加清晰。

第三，一定程度上培養(yǎng)了研究生問題導(dǎo)向的思維方式。課程改革將課堂教學(xué)轉(zhuǎn)化為課堂科研攻關(guān)，教師的角色轉(zhuǎn)變?yōu)檎n題組長或技術(shù)負責(zé)人，學(xué)生的角色轉(zhuǎn)變?yōu)閳F隊研究成員，每一專題知識的學(xué)習(xí)過程變?yōu)檎n題研究與攻關(guān)過程。這種教學(xué)方式培養(yǎng)了研究生問題導(dǎo)向的思維方式，提高了分析和解決實際問題的能力。

三、總結(jié)

7年教學(xué)實踐表明，研討式教學(xué)在軍隊研究生小班化教學(xué)中取得了較好的效果，研究生的課堂積極性、主動性大大提高，大部分研究生能提出有理論深度、有研究價值的問題和思路。總體來看，研究生對現(xiàn)代通信理論體系的宏觀把握更好，對關(guān)鍵知識點的來龍去脈和核心內(nèi)涵的理解更為透徹，對核心技術(shù)的演進發(fā)展趨勢有了更加清晰的認識。這種研討式的教學(xué)方式培養(yǎng)了學(xué)生問題導(dǎo)向的思維方式，增強了學(xué)生分析和解決實際問題的能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，促進了教學(xué)相長?！巴ㄐ旁怼闭n程小班化研討式教學(xué)改革探索與實踐為研究生其他專業(yè)課程教學(xué)改革提供了一種樣例，可供其他專業(yè)課程教師參考、改進、實施。

參考文獻：

[1] 中國通信學(xué)會. 中國通信學(xué)科史[M]. 北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

[2] 李振. 大國競爭格局下新型舉國體制的實踐與完善——以中國移動通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展為例[J]. 國家治理，2020（42）：36-40.

[3] 韓文艷，熊永蘭，張志強. 美國信息通信產(chǎn)業(yè)近20年發(fā)展態(tài)勢分析及啟示[J]. 世界科技研究與發(fā)展，2021，43（02）：149-168.

[4] 何晨光，孟維曉，趙洪林，等. 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一流通信學(xué)科研究生教育方法探索與實踐——以哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院為例[J]. 工業(yè)和信息化教育，2017（08）：13-17.

[5] 歐先鋒，張國云，黎振強，等. 淺談地方高校研究生創(chuàng)新能力和實踐能力培養(yǎng)——以湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)位點為例[J]. 教育現(xiàn)代化，2020，7（36）：56-59.

[6] 王咸鵬，沈重. 一流本科建設(shè)背景下高校《通信原理》課程的教學(xué)改革與實踐研究[J]. 高教學(xué)刊，2020（32）：8-11.

（責(zé)任編輯：淳潔）