通信工程专业课程建设和教学改革探索——以《通信网理论基础》为例

孙天字，王慧敏

（延边大学工学院电子信息与通信学科，延吉 133000）

通信网是通信系统的重要组成部分，随着通信网的迅速发展和应用，通信网相关课程受到各个高校电子信息类专业的关注，尤其是通信工程专业，通信网课程是非常重要的专业课程。其中，《通信网理论基础》是学习移动通信，光纤通信，计算机网络等后续课程的基础。通过学习该课程，能够使学生掌握通信网络的基本概念、基本理论、基本方法以及掌握利用通信网络的基本原理分析和解决实际问题的能力，为今后从事通信领域的研究，甚至设计搭建新型通信网络打下坚实的理论基础。

《通信网理论基础》的主要内容是通信网络中的共性原理，主要包括传输协议、网络时延分析、多址技术、路由算法、流量和拥塞控制以及网络结构设计。目的是讨论各种通信网络的设计原理和依据，为学生学习后续的通信网络相关课程奠定基础。

1 课程主要内容及存在问题

由于《通信网理论基础》的内容会贯穿至后续专业课程中，所以该课程的教学内容必须能够体现通信网络中的基础性和共同性的问题，并且能够适当加入能够反映通信领域的前沿技术以及最近的科技成果。因此该课程的内容应具有基础知识清晰、结构体系完整、相关技术全面的特点。

1.1 课程主要内容

目前，《通信网理论基础》课程的主要内容可以分为三大部分，如图1所示：第一部分为通信网络的基础知识，包括通信网络的基本构成和协议体系、通信网络的基本理论问题，以及学习该门课程所需的数学基础（含概率论、随机过程、图论基础），这部分内容虽然不作为本课程的重点内容，但是学生对这部分的掌握程度，特别是数学知识的掌握程度，会影响对后续的内容的理解。第二部分为通信网络的核心内容也是本门课程的重点内容，主要讨论的是各种通信网络的共性原理，包括端到端传输协议、网络的时延性能、多址技术、路由算法以及流量和拥塞控制，该部分的内容是各种通信网络的设计原理和依据，是分析和设计新型网络的理论基础。第三部分是网络结构的设计，主要涉及网络拓扑结构的知识，可视为扩展内容，扩大学生的知识面。

图1 《通信网理论基础》主要内容

1.2 课程中存在的问题

通过几年的教学实践并结合学生反馈的信息，不难发现在《通信网理论基础》课程的教学过程中存在一些问题，在教学内容上也存在一定的局限性。

首先，教学内容的问题。该课程的学习要求学生有一定的数学基础，而部分学生在先修课程的学习过程中并未意识到这些课程的重要性，导致数学基础不够扎实。因此，在利用数学方法对通信网络进行分析时，理解、掌握并灵活运用是非常困难的。另外，在之前的教学中，重点大多是对网络中基础知识的讲解，比如对路由算法的介绍中，主要介绍的是传统路由算法，而对泛洪算法等一些新型算法介绍较少。又如网络结构的设计中，仍然是一些经典结构类型，而对AdHoc、Mesh网等新型网络结构的特点、优势及关键技术的介绍几乎没有。

其次，教材内容的问题。参考一些相关教材后可以发现，教材中的部分内容并不是用简单易懂的文字进行叙述，语言晦涩，不易理解，甚至在逻辑性和条理性上有一定的欠缺，使学生在课后复习时存在一定的难度。例如对ARQ算法的描述中，整个算法的流程不够清晰流畅，不光增加了教师讲解时的难度，学生理解起来也很吃力。

最后，教学方式的问题。目前在《通信网理论基础》的教学形式上仍主要采用传统的教学模式，即教师讲授，学生听课的单向授课形式，课堂上教师与学生的互动少，学生缺乏参与感。这种形式使学生的学习兴趣下降，认为课程内容枯燥无味，导致课堂效率极差，课后复习难以达到理想效果，很难激发学生的研究兴趣和创新意识。

由于上述问题的存在，如何能够让学生清楚、全面、立体地理解掌握通信网的基本原理、基本理论与基本技术，如何能准确地掌握通信网络不断发展变化过程中的本质，是急需解决的问题。

2 课程改革思路与安排

针对本课程的教学目标及当前教学内容安排存在的问题，促使我们要在课程内容和教学中做出调整和改革。调整和改革的目标应力求做到：课程内容主次分明、主线清晰、结构完整、理论联系实际、扩展学生视野并接触前沿技术。

基于上述目标，《通信网理论基础》课程调整和改革的思路如下：

（1）由于学生已经具有《信号与系统》、《数字信号处理》、《通信原理》等相关的先修课程基础，所以可以通过对信息、信号、系统和网络的定义及其各部分之间的联系与区别的清晰阐述，建立起通信网络的概念，并明确通信网络要解决的基本问题，从而建立起网络研究内容的框架体系结构。

（2）随机过程、排队论和图论是研究分析通信网络的数学基础，考虑学生对这些数学知识的掌握程度，在教学过程中，此部分将教材中复杂的数学推导过程省略，侧重于方法和结论的使用，使学生建立起利用数学理论分析通信网络的方法和概念，从而能够再后续具体通信网络的学习过程中掌握清晰的分析、研究甚至设计方法。

（3）端到端传输协议、网络的时延性能、多址技术、路由算法以及流量和拥塞控制是通信网络的核心部分，是网络设计的理论基础和依据。该部分的教学内容既要重视基础知识、经典算法、经典结构的讲解，将教材中部分语言晦涩，不易理解的内容用简单、清楚、流畅、更易于理解的方式进行阐述，更加有利于学生的理解与掌握。另一方面，还要适当加入一些能够反映本学科领域的前沿以及最新科技成果，将理论与实际相结合，以此来带动和激发学生的学习兴趣与创新意识，了解当前网络技术发展的新趋势和未来发展的方向。

（4）改变传统的教学方式，引导学生在学习理论课程的同时，能够积极参与到学习过程中来，将课程中的理论知识具体应用到网络的建立与分析中。因此，在理论教学的同时，可适当加入一些研讨课程，借助如Matlab等软件工具，对理论学习中涉及到的公式、算法进行验证。也可以进行通信网络的建模与仿真，在对网络各个环节模型的建立与分析中，学生能够学会利用数学方式研究通信网络，掌握研究通信网络的数学分析方法，让学生能够独立地对网络进行分析，加深对通信网络基本原理、基本结构和基本方法的理解和掌握，为将来搭建不同场景下的新型特色网络奠定基础。

3 结束语

《通信网理论基础》是电子信息类，尤其是通信工程专业一门非常重要的必修课程，是学习移动通信、光纤通信、计算机网络等后续通信网络课程的基础，该课程是学生在今后研究、设计和搭建通信网络的理论基础。对该课程的教学改革具有重要意义，我们将在教学实践中不断地总结经验，实现本科教育与通信技术人才对接的培养目标，培养出适合通信行业发展需要的通信工程专业人才。