基于《高级通信原理》课程的留学生培养教学实践

黄晓舸

摘 要：针对《高级通信原理》课程教学过程中存在的若干问题，依据我校课程总体教学改革的要求，本文提出国际留学生培养教学创新模式研究，主要涉及教学方法、教学手段以及考核方式的创新和改革。主要目标是推进以能力培养为核心的“三合一”课程教学改革与创新模式的课堂实践。教学实践反馈表明：将静态的知识动态化、过程化、实例化，采用启发式教学有利于激发学生的学习兴趣和课堂的参与度，加深对课程内容的理解。

关键词：信号检测与估计 辅助教学 Matlab

中图分类号：G812.47 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）03（b）-0177-02

《高级通信原理》课程是通信、电子信息类专业一门重要的专业基础课程，通过对通信原理课程的学习，学生了解信号传输的基本概念；掌握通信系统的基本原理性能；为路由与交换技术、移动通信技术等后续课程打好基础[1]。通信原理是一门承上启下的课程。因此，如何结合留学生特点提高课程教学质量、改善教学效果、提高学生主动学习的积极性和发现解决问题的能力，如何让学生较好掌握各个知识点和整个通信系统关系，把握最新科研动态，是一项紧迫重要的工作。

《高级通信原理》课程留学生培养创新模式着眼于教学内容，教学方式及考核方式的改革。教学内容上采用双教材模式，参考国际和国内同类课程基础知识部分[2-3]；教学方式上采用理论教学和实践教学相结合“三合一”教学方法：理论教学主要采取启发式课堂教学方法。理论结合实践，学生参与到科研团队中，由此实现知识体系的拓展性；考核方式增加实际场景解决方案以考察对基础知识的理解和把握能力。

1 《高级通信原理》课程教学过程中存在的主要问题

通信原理课程是通信、电子信息及网络类专业一门重要的专业基础课程，其特点是系统性强、概念抽象。通信原理课程在专业知识结构中处于非常重要的地位，是一门承上启下的课程。目前，《高级通信原理》课程在是我校信息工程专业留学生的必修学位课。相比其它信号类课程，这门课程理论性更强、概念更抽象、数学公式不但多而且比较复杂。笔者及所在教学团队在讲授这门课的过程中发现：由于留学生普遍数学基础比较薄弱，在面对繁杂的数学理论推导过程显得很迷茫，特别是不能将相关结论和通信整个体系以及信号系统等知识结合起来，从而导致对基本理论的理解上存在一定的困难。此外，该课程使用全英文教学，部分留学生并非英语母语国家，由于语言上的差异，也导致理论讲述和实际应用上的一定障碍。随着新的教学模式采用和课程改革的深化，如何结合理论知识和实际应用成为保证该课程教学质量的一个重要环节。

2 基于《高级通信原理》课程的留学生培养教学实践

课程组在国际化人才培养、学生综合能力培养，国际留学生能力提升等方面突出授课特色；明确提出了以学生的素质教育为中心，从教师观念、教学内容、教学方法、考试方式等方面进行课程体系改革的系统模式。确立学生的中心地位，尊重学生个性，丰富讲课内容，运用信息化技术改进教学方法。通过调查问卷、座谈等方式征求、听取学生合理意见，增加课堂发言和课外作业的成绩比重，研究学生评教结果，反馈、调整、改进及时。促进学生全面发展，强化学生的实践能力，增强学生的竞争意识，提升学生综合素质，培养具有国际竞争力的专业人才。面对《高级通信原理》课程教学过程中存在的如上问题，作者及所在教学团队，通过多次教学活动的讨论，得出以下培养教学方案。在具体教学过程中本课程采用“3+1”课程教学改革与创新模式，并使用以学生为课堂主导翻转课堂模式，实现从知识灌输向任务完成的转变；同时，课程组基于我校自主研发的“全开放通信网络综合实验实训平台”设计实践教学的各个环节，最后以重庆市移动通信重點实验室为依托，自主搭建系统仿真平台，结合当前热点前沿通信技术，提出新的系统模型和优化实现方案，做出仿真结果，撰写高水品论文。下面一一列举各个方案的实施办法。

2.1 以能力培养为核心的通信理论课程群“3+1”课程教学创新模式实施

通信理论课程群“3+1”课程教学模式是指构建一个科学的、有发展性和可推广性的通信理论课程群新体系，完成教学内容的梳理与整合，精心设计教学过程，对授课内容进行重组、优化与更新，开展理论与实践相结合的“课内外多层次、全方位、一体化”教学模式。

“3”指课堂教学采用“三环节”教学新模式：效果演示、理论推导、实现流程及特性分析。通过课堂“三环节”教学新模式，能大大激发学生的学习兴趣，对课程的学习目标清楚、认识明确，不仅知道实际效果，并且也熟悉算法的基本原理及实现步骤。

“1”指课后学生进行实践实训，实训形式包括仿真实训、参与科研项目、参加科技竞赛、毕业设计、自拟课题等方式。通过构建通信理论综合系统仿真实践平台，加深学生对系统的认识、对相关理论作用的理解，理清理论知识的前后逻辑联系，加强应用相关理论解决实际问题的能力，提高学生的实际编程能力。

课程实践考核采用“现场操作+设计报告+答辩”（询问学生基本概念、工作原理、设计思路、演示实施过程、仿真结果分析）的考核评价方式。教师不强调用书本知识来考评学生，而以基础知识、实践能力、创新能力并结合设计过程所表现出来的分析问题与解决问题能力、动手能力等综合评价学生的成绩。

课堂讲解注重采用启发式教学，注意激发学生的学习兴趣和强烈的求知欲，通过创设问题情境引导学生主动分析问题和解决问题。教学中强调师生互动，学生们可以随时提出问题和老师进行讨论。对于学生的研究性学习和自主学习，依托通信学院设有的移动通信技术重点实验室。应用相关设备进行进一步的教学，并鼓励学生自己动手搭建系统，仿真信号等。实验室还有多种比较成熟的通信平台，部分实验平台是根据各位老师的科研项目，设计的创新型实验，实用性强，学生兴趣高。在此基础上，有不少学生能写出优秀的毕业论文，并有学术论文在高水平期刊上发表。

2.2 采用翻转课堂模式，实现从知识灌输向任务完成转变

全面转变教学理念、教学方式、考核方法，真正实现以学生为中心的主动式学习的根本性变革。在教学实践中，课程组教师通过全面采用多媒体教学手段，提高了课堂效率、扩展了教学内容、为更多的学生参与创造了条件。翻转课堂模式采用大量的课堂讨论、案例分析、课外作业、小组发言调动了学生主动学习的积极性。通过参与式、体验式教学，真正实现向以学生为中心，的教育模式转变。主要实施方式如下。

（1）通过慕课或微课完成课前学习，这个环节比通常意义的预习更进一步，要求更高，要求学生能初步解决简单问题，掌握部分知识点，完成部分作业。

（2）课堂知识点的串讲。凡是能够通过慕课或微课解决的问题，课堂上绝不重复。这个过程更多的引导学生形成相关知识的结构图。

（3）下达任务和帮助学生解决问题。这个环节是整个翻转课堂的关键环节。如何组织学生、如何将知识点向任务转换，如何把握任务的深度和广度，如何引导和评价学生的能力，实现翻转课堂的难点和关键。知识灌输向完成任务转变，教师更多的是学习参与者，负责组织课堂，观察学生在解决问题过程中的表现，给以指导和帮助。

（4）方案展示和典型案例的讲解。这个过程的目的在于与实际应用相结合并再次总结相关知识点。同时有助于帮助学生提高组织能力、表达能力、合作能力和应用能力等。

2.3 基于我校自主研发“全开放通信网络综合实验实训平台”设计实践教学

团队成员在认真分析教学内容，学科发展以及工程需求的基础上，借助我校自主研发的“全开放通信网络综合实验实训平台”，建立了适合本课程教学的《通信原理全程全网实践教学平台》，精心设计了实践教学的各个环节包括：基础验证、演示型实验模块；综合设计型实验模块；研究综合型实验模块；工程实践模块以及创新能力培养模块。

（1）基础验证、演示型实验模块。

基础实验围绕课程大纲知识点的要求，加深学生对重要知识点和理解和掌握。通过基础实验，使学生对通信原理课程的基本原理、重要理论和实现技术有一个较为完整的理解。熟悉常用工程仪器仪表的使用。

（2）综合设计型实验模块。

实验均可通过申请、预约进入实验室。该模块教学目标是完成理论教学中较为综合的研究与设计，培养分析问题和解决问题的能力，培养初步的创新意识与创新精神。例如，2DPSK、2FSK通信系统等实验。

（3）研究综合型实验模块。

建立了培养学生动手能力、综合能力、设计能力和研究能力的实验教学体系，实验手段由原来以实验箱为主的验证性实验增加了Matlab仿真实验、Systemview仿真实验，DSP设计性实验，实验方法由原来单一的必修实验内容增加了選修和开放性实验内容。例如，Matlab在通信原理中的应用等研究综合型实验中分析MIMO信道建模与多天线技术。

（4）工程实践模块。

该模块包括课程设计和实习两个教学环节。其教学目标是以培养工程实践能力为主旨，在实习和课程设计环节中，集中时间进行一些工程项目的训练，培养工程实践能力，开发创新潜力。学院建设有多个稳定的校外实习基地，为学生的生产实习、认识实习、毕业实习、毕业设计提供了良好的环境。

3 结语

高级通信原理课程目的和任务是通过本课程的学习使学生掌握通信系统基础理论知识，掌握典型通信系统的组成工作原理、性能特点、基本分析方法、工程计算方法和实验技能等，了解通信技术当期发展状况及未来发展方向，为学生形成良好的专业素质打好基础。针对《高级通信原理》课程教学过程中存在的若干问题，本文根据留学生具体特点，提出国际留学生培养教学创新模式研究。教学实践反馈表明：将静态的知识动态化、过程化、实例化，采用启发式教学有利于激发学生的学习兴趣和课堂的参与度，加深对课程内容的理解。

参考文献

[1] Simon Haykin.Communication System 4th edition[M].美国：John Wiley & Sons，2008.

[2] 樊昌信.Principles of Communications Second edition[M].北京：电子工业出版社，2015.

[3] 蒋青，范馨月，陈善学.通信原理[M].北京：科学出版社，2010.