“通信原理”教学中复杂工程问题能力培养的探索

李红岩

【摘 要】根据工程教育认证标准，电子信息工程专业合格毕业生必须具备解决复杂工程问题的能力。本文以“通信原理”课程教学中码间干扰知识点为例，对培养学生解决复杂工程问题的能力进行了有益的尝试和探索。

【关键词】通信原理；复杂工程问题；工程教育认证

中图分类号： G642；TN911-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）21-0164-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.075

【Abstract】According to engineering education certification standards，qualified graduates of electronic information engineering must have the ability to solve complex engineering problems.Taking the knowledge of inter-symbol interference in the teaching of "Communication Principle" as an example，this paper makes a useful attempt and exploration to cultivate students' ability to solve complex engineering problems.

【Key words】Communication principle；Complex engineering problems；Engineering education accreditation

0 引言

随着工程教育专业认证工作在我国高校中的日益普及，基于产出导向的工程专业培养理念已深入到高校教师的教育教学实践中[1-3]。本文作者针对电子信息工程专业学生的复杂工程问题处理能力培养，在“通信原理“课程的教学中的体现，在教学实践中进行了有益的尝试。本文针对教学中的一个具体知识点，详细探讨了培养复杂工程问题解决能力的教学方法和教学手段。

在“通信原理“课程中，码间干扰是一个重要知识点[4-5]，下面以该知识点为例，阐述在理论课教学活动中培养学生解决复杂工程问题能力的探索与实践。本文的主要思路是，采用启发式教学方法，围绕着复杂工程问题的解决，合理安排教学内容，组织学生开展讨论。以学生为主体，通过教学环节的设置，让学生充分参与到课堂教学中。以问题为导向，启发学生积极思考，调动学生的创新意识。以“提出和分析问题—>建立系统模型—>提出解决方案—>构建实验系统—>得出有效结论”为主线，安排组织教学内容。

1 当前教学中存在的问题

在讲授码间干扰知识点时，传统的灌输式教学，侧重于概念的描述和数学公式的推导。一方面，教师简单描述问题以后直接给出解决方案，这样的做法存在明显弊端，不仅知识的传递是单向的，而且弱化了获得解决方案的过程。另一方面，在给出解决方案以后，教师认为这个知识点的讲解就完成了，而忽视了对解决方案的测试和验证，因此，学生即便掌握了知识点的理论内容，但由于对知识点在应用层面缺乏直观的认识，所以很难做到对所学知识的灵活运用。

針对以上两个方面，本文提出两种改进思路。第一，精心设计获得解决方案的过程这一教学环节，进行互动式教学，通过课堂讨论引导学生参与，积极寻找可行的解决方案，在这一过程中不仅培养了学生的思辨能力和创新意识，而且增强了学生的学习主动性和积极性，当学生认为探究的过程是有意义时，就会愿意主动去推导复杂的数学公式。第二，在从理论上分析解决方案的有效性以后，进一步从实验的角度对解决方案进行测试和验证。这个阶段的学生已经可以熟练使用MATLAB仿真软件，可以采用分组的形式引导学生在MATLAB环境下，合作构建实验系统进行测试，并对结果进行分析，得出自己的结论。通过这种训练，可以加深学生对理论知识的理解，培养学生对知识的融会贯通能力，有助于学生把所学知识点融入到自己的专业知识体系中。

2 提出并分析问题。

采用启发式和讨论式教学方式，围绕码间干扰给出几个问题，引导学生开展讨论，对问题进行定性分析，表达自己的见解。具体来说，可以提以下问题：什么是码间干扰？码间干扰的成因是什么？码间干扰对通信系统有什么影响？解决码间干扰问题的思路是什么？在定义码间干扰的概念时，学生往往容易忽略“在抽样时刻上”这样一个前提，通过讨论，学生会不断修正自己对概念的理解，并最终对问题有一个准确清晰的认识。在考虑码间干扰对通信系统的影响时，假定系统函数给定，引导学生讨论还有哪些因素会加剧或改善码间干扰的影响。学生通过讨论会发现，码元速率越大，码间干扰造成的误码率也越大；信道编码可以在一定程度上抵消码间干扰的影响。进而让学生体会到通信系统是一个整体，要多从整体的角度去分析问题。在讨论码间干扰问题的解决思路时，引导学生大胆发表自己的见解，让学生认识到问题的解决方案依赖于对问题成因的分析。码间干扰的成因是系统的非理想特性，因此需要从系统函数设计的角度去思考解决问题的方案。

3 建立系统模型并提出解决方案。

对问题有了定性认识以后，引导学生综合利用前期课程所学知识，建立系统模型，分析信号在系统中传输的过程，对信号和系统进行定量分析，推导出满足无码间干扰条件的系统传输函数解析表达式。这一部分的讲授是知识点的核心部分，由于涉及到建模和公式推导，对学生来说也是一个难点。有了前面定性分析的铺垫，学生已经对问题产生了探究意识，此时再进行建模和公式推导，会比较积极主动。利用数学知识寻找解决方案，给出无码间干扰基带传输系统的系统函数应满足的条件。

4 构建实验系统。

在构建实验系统时，着重培养学生的思辨能力。引导学生设计在码间干扰方面差异较大的两种不同的基带传输系统，对实验结果进行对比分析，从而加深对码间干扰问题的理解。具体来讲，要求学生利用MATLAB仿真软件，搭建基带传输系统，分别采用典型的无码间干扰系统函数，升余弦滚降系统，和理想低通系统函数，通过模拟仿真，对比分析码间干扰对系统性能的影响。此外，以小组的形式共同完成一个实验验证项目，也能够锻炼学生的团队合作意识，让学生初步了解通信类工程项目管理的基本流程。总之，通过构建实验系统验证理论知识，不仅增强了学生对知识点的深入理解，而且能够锻炼学生的综合素质能力。

综上所述，本文以通信原理课程中的码间干扰知识点为例，阐述了培养学生解决复杂工程问题能力的具体方法。经教学实践发现，这种以解决复杂工程问题为导向的教学模式，相比于传统灌输式教学模式，在基于产出的教学效果方面具有显著优势，能够激发学生的学习主动性，帮助学生建立起解决通信行业复杂工程问题的基本思考模式。

【参考文献】

[1]蒋宗礼.本科工程教育：聚焦学生解决复杂工程问题能力的培养[J].中国大学教学.2016，11：27-30.

[2]林健.如何理解和解决复杂工程问题-基于《华盛顿协议》的界定和要求[J].高等工程教育研究.2016，6：17-26.

[3]周克宁，罗朝盛，康敏.植入“复杂工程问题”的教学体系改革探索[J].中国大学教学.2016，10：51-54.

[4]樊昌信，曹丽娜.通信原理（第7版）[M].北京：国防工业出版社，2014.

[5]曹志刚，钱亚杰.现代通信原理[M].北京：清华大学出版社，2000.