“通信原理”课程教学中的问题与建议

潘玉剑

（杭州电子科技大学电子信息学院 浙江·杭州 310018)

0 引言

“通信原理”是电子信息类专业的必修课，同时也是通信与信息工程领域的入门课程。通过本课程的学习，使学生初步掌握通信与其系统的基本概念、理论和方法，为学生进一步学习深造或从事通信相关领域的工作奠定必备的理论基础。[1]

“通信原理”课程的主要特点有：理论性强、公式多、直观性差，涉及多门先修课程，学习难度较大。不管是从教师的反映还是学生的反馈，都指出当前的课程教学存在不少问题。比如，教师普遍反映学生缺乏学习兴趣，而学生反映上课听不懂等。因此，“通信原理”课程的教学改革和教学质量的提升显得很迫切。[2]本文针对此问题，首先，分别从教师和学生角度指出当前“通信原理”课程教学中存在的问题；其次，分析这些问题存在的原因；最后，给出解决问题的建议。

1 教学中存在的问题及原因分析

根据作者近几年在“通信原理”课程教学中的经验，总结出当前存在的以下几个问题：

（1）教学材料与新技术部分脱节。目前，国内高校普遍采用的教材是国防工业出版的由樊昌信和曹丽娜老师写的《通信原理》。[3]该书很好地覆盖了通信原理的基础知识，而且布局排版清晰、书写语言浅显易懂。但是，虽然该书已经更新到了第七版，但仍然跟不上新技术的发展。例如目前实际应用中普遍采用的多输入多输出（MIMO）技术、以及4G 及5G 相关技术都没有涉及。不过，作为广泛使用的教材书籍，难以跟进新技术的发展也是正常现象。

（2）授课方式单一陈旧。最早的授课方式是黑板板书，这种方式下学生可以很好地跟上教师的节奏，但是板书书写比较耗时。后来随着多媒体教学的兴起，尤其是基于幻灯片（PPT）的授课方式成了主流，一直延续到现在。多媒体教学的优点很明显，教师可以把准备素材的时间放到备课过程中，尽量不占用上课的宝贵时间。但多媒体教学的方式也有其缺点，即多媒体教学降低了教师的授课门槛。教师可以不需要对课程知识有深入的了解和掌握，甚至可以从其他教师或网上获得现成的PPT 课件，上课照本宣科地跟着PPT 走就行了。因此，多媒体教学尽管可以尽可能利用上课时间，却可能造成教学质量的下降。由于“通信原理”是一门专业必修课，因此一般由较为年长的教师担任课程负责人。课程负责人会按其一贯的授课方法进行授课，其他的年轻教师也会跟着课程负责人所写的教学大纲和授课计划进行教学。这可能是造成授课方式单一陈旧的原因之一。

（3）学生基础较差，学习吃力。笔者上课印象颇深的是，在讲完一个知识点后问学生懂了没有，不少学生会投来茫然的眼神。“通信原理”课程并不是空中楼阁，其重要的先修课程包括“信号与系统”和“概率论与数理统计”。如果这两门课程没有学好，学起来自然会吃力。举例来说，信源编码章节的低通模拟信号的抽样定理是重点学习内容，理解这一知识点的基础就是“信号与系统”的采样章节的内容。另外，数字带通传输系统章节，要想深入理解各种数字调制方式的抗噪性能离不开公式推导，而这些公式推导是建立在对“概率论与数理统计”知识的理解和运用的基础上。众所周知，“信号与系统”是学生普遍反映较难的一门，“概率论与梳理统计”不少学生也反映学得是云里雾里。

（4）学生缺乏学习兴趣。俗话说，兴趣是最好的老师，没有兴趣而学习，只能是为他人而学习。在课堂上，有时会出现教师提问，下面鸦雀无声，或者后排同学昏昏欲睡。对于“通信原理”，学生提不起兴趣，笔者认为有以下几个原因。首先，学生不知道“通信原理”对他们有什么用。学以致用是学习最朴素的愿望。如果学生能从单纯的以拿学分为目的，上升为今后找工作或继续深造增加砝码或打基础，学习兴趣自然会上升。其次，教师上课过多注重数学公式推导，忽略了从物理本质的讨论，学生难以获得直观的理解。最后，由于课程考核方式一般限于笔试，且笔试题型固定，为了应付考试，学生可以只听与考试相关的内容，甚至根据考试范围完全自学都有可能通过考试。

2 教学中的建议

针对以上“通信原理”课程教学中存在的问题，提出几点建议，以促进教学改革，提高教学质量。

（1）抓基础、重前沿。建高楼的第一步就是打好基础。打好学生在学习“通信原理”的基础需要多个课程教学联动。一方面，“信号原理”及“概率论与数理统计”等基础课程需要提高教学质量，把好关。不单单是对于“通信原理”，基础课程是学生未来几乎所有学习的基础，提高它们的教学质量显得非常重要。另一方面，在“通信原理”课堂里，可以单独开设1～2 节课，专门用于基础知识回顾，并提醒学生这几节课的重要性，认真的学生自然会用心学习。

针对现有教学材料与现有新技术脱节的问题，教师可以在讲完所有基础理论知识后，开设几节新技术专题课。教师可以结合自己的研究领域特点，自行准备教学材料。并且这些教学材料需要每隔几年更新一下跟进新技术，以发挥其灵活性

（2）新型授课及考核方式。传统的教学方式是教师讲，学生听，其后果是缺乏反馈。教师不知道学生掌握得如何，对自己教学水平提高也没有帮助。应对的方式是增加师生之间的互动。比如对于前面提到的新技术专题课，可以采用由教师作简单介绍，再有学生基于课前的文献检索，解释新技术的原理及应用，最后教师对于学生的讲解进行点评。这样，一方面，对学生来说，是在教师的直接指导下进行学习。另一方面，也提高了教师的授课门槛，因为只有对新知识的深入掌握才能有效点评。

在课程考核方面，在笔试外增加新的考核方式，增加考核的不确定性，鼓励学生学习知识，而不是获得学分。国外有的高校，在期末考核中增加面试考核环节，即教师提问，学生回答，最后教师打分，结合一定权重，算到期末总分里面。这样一来等于增加了一定的不确定性，需要学生平时下功夫，从而促进学生认真学习。

（3）公式推导与物理意义两手抓。在对一个知识点进行讲解时，大部分教师可能会侧重公式推导，而忽略了物理意义讲解。诚然，公式推导是逻辑绝对正确的，对于学习也是必不可少的。但缺点是会降低学生的兴趣。对于初学者最好能从物理意义讲解，进而再用公式证明。比如，在讲解数字信号的最佳接收章节的匹配滤波器时，最好能向学生讲解匹配滤波名字的由来，进而拓展至匹配滤波的物理本质。可以告诉学生匹配滤波的前提是对发射波形先验，不然谈何匹配。这样的讲解比单纯公式堆导更能让学生加深理解。又比如，在讲解信源编码章节的低通模拟信号的抽样定理，向学生解释为何只要抽样频率高于信号最高频率的两倍就可以由离散信号重构出原始模拟信号时，可以告诉学生频率低的信号其信息量本身就不大，所以有实现无损失重构的可能。当然，从物理本质进行讲解对教师也提出了更高的要求，不过这也达到了教学相长的目的。

（4）引入软件辅助教学。“通信原理” 知识部分过于理论化，会导致学生学习起来提不起兴趣。因此如何使“通信原理” 的课程教学变得直观很重要。除了在实验课程中引导学生进行仪器辅助的实验，还可以在理论课堂中引入软件辅助教学。目前市面上的SystemVue[4]以及Matlab[5]可以很好的完成这一目的。以Matlab 为例，在讲解正交相移键控（QPSK）数字调制时，可以利用其自带的通信工具箱以可视化的方式完整仿真QPSK 的发射和接收链路，其中星座图、升余弦滤波等概念可以非常直观的显示。由于Matlab 有这非常完整的帮助文件，非常便于自学，因此教师也可以布置基于Matlab 的作业，让学生在课后设计基于课上所学通信理论的程序。

（5）课程接地气。不知道所学知识有何作用，是目前大学生普遍抱有的困惑。为了让“通信原理”这么课显得不那么高高在上，可以尝试做一下接地气的事情。比如，可以让读相关专业的研究生现身说法，讲讲他在学习深造中，“通信原理”这门课的重要性。又比如，可以带学生参观当地通信领域的公司，或者请公司的技术人员来课堂交流，让学生了解“通信原理”课程上所教的理论是指是如何在实际中发挥作用的。

3 结束语

本文结合笔者近几年在“通信原理”课程教学中的体会，给出了教学中的思考和建议。文中给出的部分建议已应用到我校的“通信原理”的课程教学中，并取得了不错的效果。笔者相信文中给出的建议能给国内高校在“通信原理”课程改革上提供借鉴。