國家一流本科專業(yè)建設(shè)背景下通信原理教學(xué)改革

許學(xué)杰，趙慶平，邵芬

國家一流本科專業(yè)建設(shè)背景下通信原理教學(xué)改革

許學(xué)杰，趙慶平，邵芬

（淮北師范大學(xué) 物理與電子信息學(xué)院，安徽 淮北 235000）

通信原理是電子信息工程專業(yè)的核心課程之一．為了達(dá)到新工科建設(shè)、人才培養(yǎng)、振興教育的目的，針對通信原理課程的特點(diǎn)，從團(tuán)隊(duì)建設(shè)、教學(xué)方式、教學(xué)考核等方面進(jìn)行了探索．教學(xué)實(shí)踐表明，通信原理課程改革在激發(fā)學(xué)生興趣，提高專業(yè)素養(yǎng)等方面取得了良好的效果，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)改革的預(yù)期目標(biāo)．

通信原理；一流本科專業(yè)；教學(xué)改革

通信原理課程是電子信息工程專業(yè)（入選國家級一流本科建設(shè)專業(yè)）大三開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課．在本科專業(yè)的培養(yǎng)方案中，通信原理起著承上啟下的橋梁作用，高等數(shù)學(xué)、信號與系統(tǒng)、電路分析等強(qiáng)理論性課程是它的先修課程，而它又是移動通信、光纖通信等強(qiáng)應(yīng)用型課程的基礎(chǔ)，環(huán)環(huán)相扣的課程設(shè)置使通信原理的地位舉足輕重[1-2]．對于學(xué)生來說，學(xué)好這門課是理論聯(lián)系實(shí)際的關(guān)鍵；對于教師來說，講好這門課的責(zé)任和意義重大．本文在國家一流本科專業(yè)建設(shè)的背景下，針對通信原理課程教學(xué)上存在的諸多問題，對團(tuán)隊(duì)建設(shè)、教學(xué)手段和考核方式等多個(gè)方面進(jìn)行了改革．

1 通信原理課程教學(xué)存在的問題

隨著5G技術(shù)的發(fā)展和成熟，社會對信息人才的要求逐步提高，如何利用本科教學(xué)提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)成為通信原理教師關(guān)注的焦點(diǎn)．通信原理課程的專業(yè)綜合性強(qiáng)，內(nèi)容復(fù)雜抽象，需要結(jié)合多門課程的理論深入理解[3-4]．以樊昌信等編著、國防工業(yè)出版社出版的《通信原理（第7版）》教材[5]為例，第2章的確知信號需要信號與系統(tǒng)的理論，第3章的隨機(jī)過程需要概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)，而在研究數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能時(shí)，需要大量高等數(shù)學(xué)的知識．綜合理論性越強(qiáng)，意味著對學(xué)生理論基礎(chǔ)的要求越高，若基礎(chǔ)不扎實(shí)，則很難跟上節(jié)奏，從而失去學(xué)習(xí)的興趣，更加不愿意動腦動手，惡性循環(huán)．教師要提高教學(xué)質(zhì)量，應(yīng)該自查自糾，意識到不足，發(fā)現(xiàn)問題才能解決問題．根據(jù)多年調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該課程存在3個(gè)方面的問題（見圖１）．

圖１ 從師、生的角度總結(jié)課程存在的問題

1.1 課程設(shè)置不合理

以淮北師范大學(xué)為例，通信原理課程的理論課設(shè)置54學(xué)時(shí)，計(jì)劃教學(xué)內(nèi)容共9章，實(shí)驗(yàn)課設(shè)置15學(xué)時(shí)．考慮到學(xué)生基礎(chǔ)薄弱的現(xiàn)實(shí)問題，理論課實(shí)際教學(xué)會增加確知信號章節(jié)，因此實(shí)際教學(xué)內(nèi)容共10章，平均每章5.4學(xué)時(shí)，相對于課程龐大的結(jié)構(gòu)和難度，學(xué)時(shí)顯得不足．在調(diào)研中，相關(guān)教師反映學(xué)時(shí)無法支撐教學(xué)內(nèi)容，導(dǎo)致教師在課程結(jié)束后需要額外補(bǔ)課．實(shí)驗(yàn)課共5個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)3學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)類別均為驗(yàn)證性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的硬件部分已經(jīng)在通信原理實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部集成好，學(xué)生僅需將接口和示波器連接，稍加調(diào)試即可得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果．相對于3學(xué)時(shí)的時(shí)間，這樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容顯得過于簡單．調(diào)研發(fā)現(xiàn)，學(xué)生只注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，卻不注重實(shí)驗(yàn)原理，無法將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論知識有機(jī)聯(lián)系起來．無論是對專業(yè)知識的鞏固，還是學(xué)生的動手能力，都無法得到良好的鍛煉．

1.2 教學(xué)方式陳舊

（1）通信原理課程的教學(xué)以“教師講、學(xué)生聽”的傳統(tǒng)模式為主，因?yàn)閮?nèi)容繁多，教師為了趕進(jìn)度，不得已采用滿堂灌的策略，單向的輸出使得原本枯燥的課堂變得更加乏味，容易引起學(xué)生的厭學(xué)情緒，產(chǎn)生抵觸心理．（2）過于依賴板書或者過分依賴幻燈片是常見的弊端，通信原理課程公式推導(dǎo)復(fù)雜，完全利用幻燈片講解速度過快，學(xué)生未必能及時(shí)理解消化，而對于不規(guī)則信號的時(shí)域圖和頻譜圖，傳統(tǒng)的板書無法規(guī)范地演示．（3）課堂氛圍沉悶，師生互動極少，忽視了學(xué)生實(shí)際掌握情況，遑論因材施教．（4）對任課教師的限制多，不利于發(fā)揮創(chuàng)新的空間．

1.3 考核方式單一

考核分為教師教學(xué)業(yè)績考核和學(xué)生成績考核．教學(xué)業(yè)績考核基本標(biāo)準(zhǔn)是工作量，如普通講師要求240學(xué)時(shí)的教學(xué)工作量．若教師排課遠(yuǎn)高于此，會導(dǎo)致精力用在“趕課”，不注重教學(xué)質(zhì)量；若排課過少，又會出現(xiàn)工作量不足的現(xiàn)象．學(xué)生成績考核分為2部分：期末考試70%和平時(shí)成績30%．平時(shí)成績的考核方式為作業(yè)和考勤，期末考試的方式為筆試閉卷，為了讓學(xué)生成績不至于太差，考試試題常以課后作業(yè)為主，題目重復(fù)率或者同質(zhì)化太高，無法反映學(xué)生真實(shí)水平．調(diào)研發(fā)現(xiàn)，學(xué)生多以考前臨時(shí)突擊應(yīng)對，甚至出現(xiàn)極個(gè)別因不復(fù)習(xí)考得差而抱怨教師不出作業(yè)題的荒謬行為．長此以往，師生雙方可能會滋長自欺欺人的心理．

2 通信原理課程的教學(xué)改革

2.1 建立課程群組，優(yōu)化團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)

教師是課程群的主體，優(yōu)秀的教師團(tuán)隊(duì)是構(gòu)建優(yōu)秀課程群的必備因素，不僅要將書本知識講解透徹，還要能聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用，關(guān)注領(lǐng)域前沿技術(shù)并及時(shí)介紹給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的興趣點(diǎn)[6]．通信原理以通信系統(tǒng)各個(gè)部分貫穿全篇，需要多門課程做基礎(chǔ)，從綜合素養(yǎng)來說，在本科經(jīng)過系統(tǒng)學(xué)習(xí)的人具有天然的優(yōu)勢，遴選通信原理課程群成員時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮通信類本科背景的教師，在此基礎(chǔ)上篩選其他工科專業(yè)教師．通信原理課程群現(xiàn)有教師大部分具有通信類本科背景．

課程群內(nèi)加強(qiáng)交流，忌閉門造車．以組長為領(lǐng)導(dǎo)核心，增加團(tuán)隊(duì)的凝聚力，宜以3周為期經(jīng)常性地開展教學(xué)討論，集中備課，互相聽課，取長補(bǔ)短．以博士為主力，提高團(tuán)隊(duì)的學(xué)術(shù)水平，宜以1個(gè)月為限定期開展學(xué)術(shù)報(bào)告及討論，交流學(xué)術(shù)成果，互助合作．建立青年教師學(xué)術(shù)導(dǎo)師制，在自愿的基礎(chǔ)上，一對一結(jié)成大手拉小手學(xué)術(shù)對子，幫助青年教師在學(xué)術(shù)上迅速成長．

課程群間緊密聯(lián)系，忌各自為政．除了通信原理課程群以外，一個(gè)系還有電子技術(shù)課程群、信號處理課程群等．課程與課程之間的關(guān)聯(lián)性大，教師之間也應(yīng)加強(qiáng)溝通．如2020年疫情肆虐，學(xué)生上半年在家上網(wǎng)課，信號處理課程組反映學(xué)生基礎(chǔ)不扎實(shí)，于是通信原理課程組決定下半年在涉及相關(guān)知識點(diǎn)時(shí)重點(diǎn)回顧．而隨機(jī)信號分析和通信原理第3章有不少重疊的部分，在確定學(xué)生相關(guān)理論基礎(chǔ)較為扎實(shí)的情況下，隨機(jī)信號分析課程在相應(yīng)章節(jié)適當(dāng)減少學(xué)時(shí)，把重點(diǎn)放在新內(nèi)容的講解上．

2.2 精簡教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)手段

精簡教學(xué)內(nèi)容不是簡單地刪減教學(xué)內(nèi)容，而是以人為本，以新工科人才培養(yǎng)為核心，有目的地對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理地取舍．從電子信息工程專業(yè)的培養(yǎng)方案出發(fā)，各大課程群組群策群力，全方位地統(tǒng)籌教學(xué)內(nèi)容．如正交頻分復(fù)用，在通信原理課程中作為新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)安排在第8章最后一節(jié)，而該技術(shù)是第四代移動通信的核心技術(shù)，在移動通信課程中會詳細(xì)介紹，那么可以在通信原理課程中精簡這部分內(nèi)容，把它作為重點(diǎn)放在移動通信的教學(xué)計(jì)劃中．對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全局性地整合，重難點(diǎn)突出，使課程設(shè)置更加緊湊合理，更有利于科學(xué)性地培養(yǎng)人才．

改進(jìn)教學(xué)手段要勇于突破傳統(tǒng)教學(xué)的壁壘，以改善授課效果、提高教學(xué)質(zhì)量為宗旨，顛覆單一模式，靈活運(yùn)用多媒體工具，新舊方式有機(jī)結(jié)合，講授式教學(xué)和探究性教學(xué)齊頭并進(jìn)，以課本理論知識為基礎(chǔ)，啟發(fā)學(xué)生多思多想．復(fù)雜公式推導(dǎo)盡量使用傳統(tǒng)板書，在板書的過程中留給學(xué)生思考消化的余地．抽象的概念嘗試用多媒體進(jìn)行展示，如在介紹有線信道時(shí)，可以分別展示常見的明線、對稱電纜和同軸電纜的圖片，讓學(xué)生直觀地感受到它們的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；在介紹抽樣定理時(shí)，可以采用動畫的形式讓學(xué)生清晰地看到頻譜的變化過程．另外，深入淺出的教學(xué)方式有助于新理論的理解和記憶，首推類比法和口訣法．如可以把調(diào)制類比為商品運(yùn)輸，可以用“1變0不變”“異變同不變”等簡明的口訣快速地記住2PSK和2DPSK之間的區(qū)別．

探究性教學(xué)有別于講授式教學(xué)，后者注重基礎(chǔ)知識框架的構(gòu)建，前者注重學(xué)生科研能力的培養(yǎng)．探究性學(xué)習(xí)定義為：學(xué)生在學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)選取課題，進(jìn)行探索、研究．在實(shí)際教學(xué)中，探究性教學(xué)分為5步驟：自主選題、理論研究、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、匯報(bào)、撰寫報(bào)告．自主選題激發(fā)學(xué)生的興趣點(diǎn)，理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)，匯報(bào)和撰寫報(bào)告鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力和文字能力，這些都是學(xué)術(shù)交流道路上不可缺少的重要因素．調(diào)研發(fā)現(xiàn)，不限時(shí)間和地點(diǎn)的探究性學(xué)習(xí)有利地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，備受學(xué)生推崇．如在講解完奈奎斯特采樣定理后，擴(kuò)展介紹了壓縮感知理論（見圖２），有學(xué)生對此很感興趣，把它作為課題，研究了多種重構(gòu)算法，并表示今后要繼續(xù)壓縮感知相關(guān)方面的研究．有了方向，就有了學(xué)習(xí)的動力，教學(xué)目的就水到渠成．

圖２ 從傳統(tǒng)采樣定理擴(kuò)展到壓縮感知理論

2.3 完善考核機(jī)制，促進(jìn)良性競爭

完成規(guī)定的教學(xué)工作量是每個(gè)教師應(yīng)盡的義務(wù)，但基本工作量應(yīng)根據(jù)專業(yè)實(shí)際情況靈活調(diào)整．（1）淮北師范大學(xué)電子信息工程專業(yè)每年招生1～2個(gè)班，通信工程專業(yè)每年招生1個(gè)班，招生人數(shù)較少，總的工作量相對于教師的數(shù)量偏少，此時(shí)可適當(dāng)降低基本工作量要求．（2）在一定的閾值范圍內(nèi)，教學(xué)工作量可以和科研工作量等額換算，這樣既可以解決基本工作量不足的問題，也可以激勵(lì)教師教學(xué)和科研同行，用科研促進(jìn)教學(xué)，但閾值需要謹(jǐn)慎考慮，不宜過大，避免出現(xiàn)只科研不教學(xué)或者只教學(xué)不科研的弊端．（3）推進(jìn)教學(xué)評價(jià)體系的多元化，從教學(xué)效果、教學(xué)改革、教學(xué)研討會等多個(gè)維度考察教學(xué)業(yè)績，建立自我評教、學(xué)生評教、同行評教、督導(dǎo)評教和專家評教的五體合一評教體制，全方位地完善評教體制．（4）提高教學(xué)在職稱評審、評優(yōu)評先等方面的占比，促進(jìn)教學(xué)良性競爭，激勵(lì)教師用心、用情地投入到教學(xué)工作中．

學(xué)生成績考核是教學(xué)的重要組成部分，不僅考察學(xué)生對課程的掌握程度，更應(yīng)考察學(xué)生的綜合能力．通信原理理論課和實(shí)驗(yàn)課為獨(dú)立設(shè)課，應(yīng)分開考核．根據(jù)各大高校辦學(xué)條件和學(xué)生綜合素質(zhì)的不同，采取因地制宜的原則制定科學(xué)、合理的考核方式勢在必行．

2.3.1 理論課考核重在“思” 理論課考核由期末考試、平時(shí)成績和研究型成績組成．期末考試以基礎(chǔ)知識為主，輔以擴(kuò)展內(nèi)容，忌作業(yè)原題，此舉既能考察學(xué)生對課本知識的掌握，還能考察學(xué)生的思維能力．平時(shí)成績應(yīng)以考勤、上課提問、課堂測驗(yàn)和課后作業(yè)為參考標(biāo)準(zhǔn)，考核整個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)情況，可以酌情提高比例．研究型成績由現(xiàn)場答辯成績和研究型報(bào)告成績構(gòu)成，考察學(xué)生科研創(chuàng)新、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力．

2.3.2 實(shí)驗(yàn)課考核重在“動” 實(shí)驗(yàn)課考核由現(xiàn)場操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末考試組成．現(xiàn)場操作成績應(yīng)體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上．實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績應(yīng)包括預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和思考題回答3個(gè)要素．實(shí)驗(yàn)課考試要避免實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的簡單重復(fù)，應(yīng)合理變通．如實(shí)驗(yàn)課上采用過零點(diǎn)檢測法進(jìn)行2FSK解調(diào)，那么期末考試可以選擇相干解調(diào)法進(jìn)行考核，考察學(xué)生融會貫通的動手能力．

3 結(jié)語

在國家一流本科專業(yè)建設(shè)背景下，以人才培養(yǎng)為中心，基于通信原理課程現(xiàn)階段存在的問題，從團(tuán)隊(duì)建設(shè)、教學(xué)手段、考核方式等多個(gè)維度探討了教學(xué)改革．在淮北師范大學(xué)的教學(xué)改革實(shí)踐中，通信原理課程組取得了部分成果，為提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)高素質(zhì)人才提供了參考經(jīng)驗(yàn)．如何將思政教育融入專業(yè)課堂，進(jìn)一步深化教育改革，積極推薦新工科建設(shè)將是接下來要重點(diǎn)研究的工作．

[1] 束鋒，邱文教，孫錦濤．通信原理課程教學(xué)改革[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2006（1）：23-25．

[2] 楊靜．通信原理課程混合式教學(xué)改革與實(shí)踐探究[J]．?dāng)?shù)字通信世界，2021（10）：261-262，164．

[3] 錢永青．增強(qiáng)通信原理課程教學(xué)效果的方法探討[J]．科技視界，2021（1）：3-4．

[4] 孫杜娟，楊亮，王睿．通信原理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J]．新課程研究，2020（30）：27-30．

[5] 樊昌信，曹麗娜．通信原理[M]．7版．北京：國防工業(yè)出版社，2018．

[6] 林宏，周傳璘，李衛(wèi)中，等．新工科背景下通信原理課程教學(xué)改革與研究[J]．廣西物理，2020，41（3）：39-41．

Teachingreform of communication principles under the background of national first-class undergraduate major construction

XU Xuejie，ZHAO Qingping，SHAO Fen

（School of Physics and Electronic Information，Huaibei Normal University，Huaibei 235000，China）

Communication principles is a core professional course for the electronic and information engineering major．In order to achieve the goal of new engineering construction，personnel training，vitalizing education， discusses team building，teaching methods and teaching assessment，according to the feature of communication principles．Teaching practice shown that these methods have obtained good results in stimulating students′ interest and improving professional quality，and the expected goal of teaching reform is achieved．

communication principles；first-class undergraduate major；teaching reform

1007-9831（2023）01-0083-04

TN911∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2023.01.018

2022-08-10

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41875040）；安徽省高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目（KJ2019B17）

許學(xué)杰（1990-），男，湖南郴州人，助教，碩士，從事壓縮感知研究．E-mail：nudtphd@126.com