数字通信教学与实践改革探索

李文杰 屈 霞 邹 凌

常州大学 江苏常州 213164

数字通信教学与实践改革探索

李文杰 屈 霞 邹 凌

常州大学 江苏常州 213164

数字通信是计算机和通信专业的重要课程。根据以往的教学观察和反馈，针对学生理论学习理解不透彻，实践动手能力不强等问题，对教学过程进行总结，并从几个方面进行改革探索。在教学内容组织上，注意整个知识体系与章节部分的关系，使其具有较好的逻辑性和系统性。处理好理论教学和实验教学的关系，使其相互融合，互为促进。丰富教学形式，建设好网络课堂，方便学生在课后的学习。经过在教学实践中的尝试，取得了较为良好的效果。

数字通信；内容组织；教学方法；网络课堂

数字通信是计算机和通信学科的重要课程。不管是在工程应用还是在科学研究中，数字通信都占据着极其重要的地位。我院针对计算机和通信工程专业的本科生开设了数字通信课程，讲授数字通信的基本体系和主要知识模块。在以往的教学实践中，我们积累了一些经验，也发现了一些不太理想的地方，比如学生的知识整体性不强，解题模式僵硬，分析解决问题能力薄弱等。为了提高教学质量，增强学生综合能力，在总结教学经验的基础上，对教学内容的组织，教学方法和教学形式进行了改革，取得了较为明显的成效。

1 课程系统的整体性与结构性

关于现代系统论，马克思主义哲学中有这样的描述：“系统具有整体性，同时具有结构性”。这提醒我们在教学内容的组织和讲授中，要注意这对关系。根据以往教学观察和反馈，学生对数字通信的知识体系缺乏全局观，对知识模块的掌握存在孤立性，所学到的东西不能串成一个有机整体。这体现在处理问题的简单化，刻板化。

针对这种情况，在教学内容的组织上，不单单是知识模块的简单罗列，而是它们的有机结合。首先从大处着眼，让学生知道这门课程知识内容的对象是什么。由此首先分析数字通信系统的一般组成，如图1所示：

图1 数字通信系统的一般组成

该组成并不是一成不变的，它可以有简化，也可以根据具体要求进行进一步扩充。讲授时遵循从简单到复杂的认识规律，先讲简单的，当简单系统遇到通信困难的时候，在系统中添加某些模块来解决该问题。这样不仅让同学们认识了整个系统的结构，也对系统中的各个部分印象深刻。在同学们熟悉了数字通信的基本组成之后，讲授该系统中涉及的主要知识模块和技术，形成往后教学中的主要章节。因此，根据上述组成，除去绪论部分，将主要教学章的内容安排如下：(1)第1部分讲述信源的基本知识，包括信号的种类、信号的描述和表达、信号的分析方法、信息及其度量等等。(2)第2部分讲述信道的种类和特性，信道的数学模型。(3)第3部分讲述信源数字化和编码的内容，包括抽样、量化、脉冲编码调制和增量调制。(4)第4部分主要讲述基带传输信号的基本概念、基带传输信号的常用码型和基带传输系统。(5)第5部分主要讲述数字调制的方法，包括数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。(6)第6部分讲述信道编码的知识，包括差错控制的概念和方法，常用检错码、线性分组码、循环码和卷积码。(7)第7部分介绍同步技术和多路复用技术。

上述教学内容的组织，遵循了两个规则，一是从整体入手，做到各个章节的部分是“整体中的部分”。二是遵循认识规律，先从最简单的系统组成讲起，随着解决问题的需要逐步丰富系统，新的知识模块被加入进来，系统就这样由各个部分有机地组织起来。

2 理论教学与实践教学相辅相承

我院的数字通信课程安排有专门的实验课时，教学中应当充分利用好理论教学和实验教学的结合优势，它们应当是相辅相成，互相促进的。但在以往的教学中，这种作用不是十分明显。有部分学生表现为：理论学习和实践学习相互剥离。在理论教学中不清楚理论的具体应用是什么，或者是如何应用；在实践教学中仅仅是按部就班的操作，缺乏分析和思考。

针对这种情况，从两个角度进行改革：

(1)合理安排实验课时的实验内容，实验指导的讲解注意引导性、启发性和思考性

当完全在实验室中进行实验时，以往有些学生会强记实验步骤，动手后就一步一步操作，满足于看到结果，缺乏思考，遇到意外情况不会分析。因此对实验室中的教学，一是合理地安排实验内容，既体现理论水平，又体现动手操作性。二是实验开始前的讲解也十分重要，不是一味地讲第一步做什么，第二步做什么，这样只会让学生产生依赖性，局限于按部就班地操作。讲解中应该做到：①目的性，实验的目的是什么，学生应该围绕实现这个目标而展开思考。②逻辑性，为验证或达到实验目的，应怎样展开实验，安排实验步骤。③适当留有悬念，有些问题不必过早告知结论，让学生在实验中去寻找答案。

(2)实验不应当和理论划清界限，不光是在实验室中做的才叫实验

在课堂教学中，引入实践性质的内容，以模拟来实践，以实践来促进理论分析。具体做法是，采用仿真手段对某些理论进行模拟分析。与其直接告诉学生结果应该怎么样，不如通过模拟实践让学生自己看看结果会是怎样。这样做的好处在于：相对于填鸭式的简单灌输，它更容易激起学生的兴趣，带着问题去发现的过程，锻炼了思维能力，最终发现的结论更有说服力，因而印象更加深刻。

下面以一个简单的例子实践上述方法。奈奎斯特采样定理是数字通信模拟信号离散化中的一个重要内容，讲述如果要求从离散信号中恢复原信号，对采样频率的要求。如果直接给学生讲解该定理的内容，以及直接讲解不同采样频率情况下的后果，学生兴趣不浓，缺乏思考，一般采取死记硬背的学习方法，效果不佳。这里我们可以采用Matlab之类的工具进行编程仿真。比如对一个单边指数信号，用满足和不满足采样定理的两种采样频率进行采样，并分析其过程和结果，如图2所示。

图2 采样定理的模拟实验

图2中左侧是用大于奈奎斯特速率的频率进行采样的过程，以及所对应的频谱。右侧是用小于奈奎斯特速率的频率进行采样的过程，以及所对应的频谱。我们可以看到，左侧的信号未发生失真，而右侧采样比较稀疏的时候，其频谱发生了明显的失真。通过这样的一个教学过程，同学们看到了整个模拟过程，在结果出来之前也一直能够保持思考，最终能将自己的想法和结果进行比较，不管一致与否，印像都很深刻，那么对该定理的把握也比较牢固。

3 丰富教学形式，建设网路课堂

传统的教学形式主要是课堂教学。我们的课堂教学中已经加入了实验课内容，将理论和实验教学融合，同时做到两者的相互渗透。除此之外，为了使学生的学习不仅仅局限于课堂时间，我们建设了网络课堂。在网络课堂中有教学大纲，让学生了解课程的知识布局，把握哪些是重点；也放置了教学计划，同学们能够通过查阅教学计划，及时地进行预习；还放置了讲课时用的全部多媒体课件，同学们可以根据自己听课状况进行有选择地进行回顾复习；另外还可以留课后练习，以及疑难题目的解答，大大增强了互动。网络课堂的好处在于它打破了时间和空间的限制，学生能够更加方便自主地进行学习。

4 结束语

数字通信是一门既有理论深度，又注重实际应用能力的课程。在实际教学中，要从组织好教学内容做起，让学生清楚掌握基本内容，同时注意实践的重要性，做到实践和理论教学的有机统一。在教学形式上，避免单一化，凡是围绕教学的，有助于提高学生课程综合能力的，都可以展开。通过在上述方面进行的经验总结和方法改革，在教学实践中，取得了比较理想的效果。

[1] 江德兴.马克思主义哲学原理[M].江苏：苏州大学出版社，2001

[2] (美)John G.Proakis. 数字通信[M].北京：电子工业出版社，2003

[3] 陈光军.数据通信技术与应用[M].北京：北京邮电大学出版社，2008

[4] 屈霞.探索程控数字交换技术课程的基本结构[J].电气电子教学学报，2006，28(3)：57～90

The reform exploration for teaching and practicing in the course of digital communications

Li Wenjie, Qu xia, Zou Ling
Changzhou university, Changzhou, 213164, China

Digital communications is an important course in the major of computer science and communication. Based on the former teaching observation and feedback, due to the problem that students’ comprehension of theory study is not thorough, and the ability of practice is not strong, then the conclusion on teaching is done, the reform exploration is carried on in several parts. On the organization of teaching content,pay attention to the relation of the whole and part chapters, make it logical and systematic. The relation between theory and experiment is well handled. They join and promote each other. The teaching form is abundant, network class is established, which facilitates students study after class. After the exploration in teaching practice, good effect is achieved.

digital communications; content organization; teaching method; network class

2010-09-04 稿件编号：1009013

李文杰，硕士，讲师。屈霞，硕士，副教授。邹凌,博士,副教授。

2010年常州大学教育教学研究课题（编号：GJY10020029）。