通信原理课程教学改革实践

张学敏，钟　菲，吕晓丽

(长春工程学院 电气与信息工程学院，长春 130012)



通信原理课程教学改革实践

张学敏，钟菲，吕晓丽

(长春工程学院 电气与信息工程学院，长春 130012)

针对目前通信原理课程教学中存在的问题，结合笔者的教学体验，本文阐述了通信原理课程在教学内容、教学模式和考核方法上的改革实践，旨在形成适合于通信原理课程教学的新方法，提高课程教学质量和课堂教学效果及加强学生的实践能力。

通信原理；教学改革；考核方法；实验仿真

“通信原理”是高等院校信息与通信类专业重要的专业课，也是许多院校电子信息类专业研究生入学考试科目之一。该课程需要的先验知识多，涉及概率论、随机过程、线性代数、及信号类课程等先导课程，同时又是连接移动通信、光纤通信等后续课程的重要桥梁。知识丰富、概念抽象、理论性强是该课的主要特点，教师觉得难教，学生感到难学，这是师生常常面临的困惑，那么“通信原理”教什么？怎样教？学什么？怎样学？一直是任课老师思考的问题。笔者结合自己多年的教学经验，对通信原理课程的教学改革进行了积极地探索和尝试，在此和广大同行切磋与交流。

一、通信原理课程教学存在的问题

目前，通信原理课程的教学中主要存在以下问题：首先，从授课对象看，学生良莠不齐，两级分化严重。近些年高校的扩招，因基础差异导致部分学生学习能力和学习态度上差距很大，有些学生逃避学习中遇到的困难、挫折，甚至全盘放弃。其次，从授课内容看，一是与相关课程(信息论与编码)内容交叉重复，浪费学时。学生在听到重复内容时，思想会开小差，注意力不集中，导致容易错过新内容的学习；二是该课程涉及的数学公式多，推导一环扣一环，概念抽象，很多概念在相关的课程中已经接触过，但由于当时就没有理解，现在又出现了，容易产生挫败感，丧失学习兴趣。同时，面对这些抽象的概念，学生感到难学、难懂、学了不知如何去用。比如，讨论数字通信系统的抗噪声性能时，应用高斯噪声的正态分布函数去求解误码率，纯数学概念的介入，使学生理解起来很吃力，很难消化，容易产生放弃学习的念头。再次，从授课方法看，传统的教师讲、学生听的授课方式不利于学生积极思考、自主学习，学生永远处在被动接收知识的地位，结果只能是左耳听，右耳冒。导致很多学生学过该课程后，竟不能说出这门课包括哪些知识点，自己掌握了什么，还有哪些需要提高，更谈不上说出自己的见解了。面对上面的问题，通信原理课程的教学改革势在必行。

二、“通信原理”课程教学改革实践

(一)教学内容上，规避重复、保留经典，紧跟现代通信技术的发展

首先，通信原理课程里有很多内容和信息论与编码这门课的内容是重复的。“通信原理”和“信息论与编码”在信源、信道等内容处有较多重叠。比如，“信息论与编码”课程里信息的度量和信源的熵的知识点在通信原理中又有重复，完全略过，破坏了教材的完整性、连贯性。详细讲解，又大可不必。在有限的学时内，对于重复内容，教师在讲解时可以将其作为复习知识点简单介绍或作为承上启下的切入语。

其次，“通信原理”课程要求学生掌握通信系统的基本原理，尤其是数字通信基本原理。在教学中，笔者在参考国内外经典教材和通信前沿技术基础上，对该课程教学内容选材措施如下：突出数字通信。随着电子信息技术的发展，数字通信最终将取代模拟通信，移动通信已经全部实行数字化，广播电视也完成了向数字化的过渡，这就要求通信原理课程教学内容在保留经典教学内容的同时，要适当增加先进的通信技术内容。目前热门技术有应用于第四代移动通信的MIMO、CDMA技术和保护信息安全的量子通信技术。由于学时有限，在教学过程中将这些内容穿插在相关环节，向学生介绍这些新技术产生的背景、基本原理和基本概念，让学生对它们有初步了解，为未来做深入研究打下理论基础。

再次，补充通信网和物联网知识[4]。现代通信正日益朝着网络化、宽带化和智能化的方向发展，教学中以教材为依托，为导向，补充通信网、物联网内容，让学生用发展的眼光、开放的思维去学习通信技术。

(二)教学方法上，多种教学模式并存，激发学生学习兴趣，提高课程教学效果

1.理论环节，授课方法和授课内容有机结合，营造良好学习氛围

“通信原理”课程内容丰富，逻辑性、综合性强，且公式推导繁杂，对数学基本功要求高，整个教学过程始终采用单一的教师讲、学生听的传统授课方式，学生容易产生听课疲劳症，课堂就会陷入死气沉沉状，教师也会觉得费力无果。针对不同的授课内容，采用不同授课手段，使学生听后觉得这样的内容就适合这样的讲法。比如，在绪论部分，采用多媒体教学，绪论是对整本教材的高度概括，其中涉及通信发展的各个关键历史时期和这一时期的代表人物，以此为主线，串联起绪论这一章的内容，配合图片和视频，由古代通信逐步进入近代通信、现代通信和当代通信，同学们仿佛做了一次通信体验的穿越旅行，这样为课程的顺利开展做了一个良好的铺垫。又如，在随机信号分析部分，采用比较回忆法，教师一边带领学生回忆在“概率论”课程中学到的均值、方差、协方差和自相关的概念，一边引出随机信号里对这些概念的数学表达。一方面让新内容的出现不显得突兀，另一方面又能使学生明白他们的共性和区别[2]。随着课程内容的展开，适时采用“课前研究”、“课上讨论”、“课后总结”的分组合作教学方法，例如，在讲解数字通信系统的解调方式时，课前，教师将教材上两种解调方式的技术关键交代给学生，然后根据学生情况将全班同学分为四组或以上(分组时，一定要避免组与组之间学生学习水平差异大的情况发生)，学生按照要求查阅、收集、整理资料，在这一过程中，组员之间可以研究讨论，共同完成任务。课上，每组选出代表分别对本组的工作进行阐述，然后组与组之间再进行讨论和交流。由于分组合作灵活度较大，教师要注意对学生阐述过程中出现的概念错误及时更正、对疑难问题做启发性解答和对讨论结果进行总结[3]。课后，每组要对讨论和交流的过程加以整理、总结，撰写总结报告。通过这种教学模式，教师惊喜地发现，同学们除了掌握教材上介绍的经典的解调方法外，还了解到基于扩谱思想的新型数字解调器和基于迭代处理的信号解调技术，这些新方法和新技术是同学们在收集资料的过程中自主获息的信息。

2.实践环节，以“软”促“硬”，提高学习积极性，加强动手能力培养

实践教学内容紧紧围绕通信原理课程的基本教学内容展开，包括数字基带传输码型实验、AMI/HDB3编译码实验、数字调制、解调实验和脉冲编码调制实验等。如果对这些内容的基本原理掌握不透、不准，在硬件实验箱上完成这些实验的调试就会费时费力，有时一节课很难完成一个完整的实验，很容易使学生产生厌烦心理。为了帮助学生顺利完成实验，采用先进软件仿真，再用硬件调试完成的“软硬”相结合方法。首先利用MATLAB软件对实验内容编程，仿真出实验结果。利用MATLAB仿真的好处在于：如果用户对仿真结果不满意，可在软件环境中重新设置或修正参数，直到满意为止[1]。很多学生看到通过自己编程得到的仿真结果很有成就感，提高了学习热情，也激发他们在硬件实验箱上调试真实结果的欲望。以眼图为例，图1是在MATLAB环境下得到的眼图结果，图2是在硬件实验箱上调试出来的眼图效果。眼图迹线越清晰，“眼睛”睁开得就越大，代表通信信道的噪声就越小。实践教学上的“软硬”结合，淡化了抽象的理论，鲜活了枯燥的公式，获得了直观的感性认识，增加了学生学习的积极性，培养了学生的分析和动手能力。

图1　MATLAB环境下仿真的眼图

图2　硬件电路调试出来的眼图

(三)摒弃不良考试习惯，建立合理考核方法，客观评定成绩

课程考核是教学工作的重要组成部分，也是检验学生学习能力和学习水平的标准之一。过去一张试卷定高下的考核制度的弊端体现在：仅凭书面考试定结果的单一考核模式，使不少学生只重视理论知识的学习，而忽视平时的实践教学环节对自己能力的训练。更有一部分抱有六十分万岁思想的学生，往往在考前做突击学习，死记硬背，考试时生搬硬套、机械复制，事实上，这样做也很难达到六十分。这种临时抱佛脚的学习态度，无法检验学生的学习效果，更达不到本课程对学生的要求。教学目的不是让学生为了考试而学习，而是通过合理的考核方法检验学生对这门课程的掌握情况，进而给出客观、公正的评价结果。为此，必须改进不合理的考核制度，建立相对合理的考核方法。

目前，通信原理的考核内容包括固定考核部分和浮动考核部分。固定考核内容包括平时出勤率、理论知识考核(书面考试)和实践环节考核(课内实验)。每部分按一定百分比计入考核总成绩，出勤率占总成绩的10%，理论知识考核占总成绩的60%，实践环节占总成绩的20%，包括实验表现、实验操作、实验认知，对实验的考核不是简单地追求获得什么样的数据或既定的结果，而是培养一种实验精神。浮动部分占总成绩的10%。浮动考核主要是指对平时认真努力学习的学生的肯定、对平时积极参与课堂讨论的思维活跃的学生的奖励和对在学习过程中能就某个问题提出个人思想和见解的同学的鼓励。

三、结束语

通信原理课程的改革与实践，使这门课的学习由难变易，由抽象变得具体，提高了学生的学习兴趣。学生不仅掌握了通信原理课程的基础知识，熟悉了MATLAB软件的使用，也掌握了分析问题和解决问题的方法，为后续学习及在相关领域工作和研究奠定了良好的基础。通信技术在不断发展，教学内容、教学方法和考核方式也应随之不断改进，这需要任课教师进一步深化改革以及持续不断的努力。

[1]顾朝志，蔡丽萍，卢晓轩.“通信原理”精品实验项目的建设[J].电气电子教学学报，2015，37(5)：103-104.

[2]黄堂森，梁小芝.通信原理课程教学模式改革研究与实践[J].湖南科技学院学报，2011，32(12)：73-74.

[3]储婉琴.基于多元融入思想的通信原理教学研究和实践[J].西安邮电学院学报，2010，15(1)：149-150.

[4]束锋，邱文教，孙锦涛.通信原理课程教学改革[J].电气电子教学学报，2006，28(1)：23-25.

Teaching reform and practice of communication principle course

ZHANG Xue-min,et al.

(ChangchunInstituteofTechnology,SchoolofElectricalEngineering&InformationTechnology,Changchun130012,China)

In connection with the existing problems in the teaching process of communication principle course,this paper elaborated reform practice in teaching contents,teaching methods and assessment method of communication principle course.Its aim is to form a new method which adapts to teaching of communication course,to improve teaching quality and teaching effect,to enhance students’ practicing ability.

communication principle,teaching reform,assessment method,experiment simulation

10.3969/j.issn.1009-8976.2016.02.035

2016-04-10

张学敏(1971—)，女(汉)，吉林长春，副教授，硕士

G64

A

1009-8976(2016)02-0122-03

主要研究通信、信号与信息处理的教学工作。