新工科背景下通信原理课程教学改革与研究*

林 宏，周传璘，李卫中，陈 敏

(湖北工程学院物理与电子信息工程学院，湖北 孝感 432000)

1 引言

当前通信技术、通信设备发展非常迅猛，可谓日新月异，但是现有《通信原理》课程中涉及的知识点却与时代的发展进步脱节、严重掉队，教学思维和教学方式也跟不上时代的发展要求，同时新时代大学生也由于眼界开阔、思维活跃，一般的教材课本内容很难满足他们学习的渴求，同时课程变革和手段创新也是新工科建设的一个重要范畴和内涵，因此迫切需要对现有《通信原理》课程进行重新设计与技术创新[1-4]。

2 课程教学中的主要问题

2.1 新通信技术的发展促使教学内容的更替

通信技术的发展始终处于现代科学技术发展的前沿和浪头，是当今科学技术发展的主要支柱之一，世界上绝大多数先进国家都将通信技术提高到国家优先发展的战略层面。现代通信技术的发展潜力巨大，拥有较为宽广的扩展空间和深掘趋势。尤其是面临5G 时代的来临，与通信相关的新理论、新技术不断涌现，教学内容需要大幅扩展。但是现有《通信原理》课程的内容不新颖，教学方式比较单一，教学技巧不先进，教学形式普遍滞后，与时代发展的脚步脱节、落伍，尤其是不符合现在新工科发展对专业课程升级改造的需求。因此，随着通信新领域的扩展、新手段的升级，现有《通信原理》课程必须不能落伍于时代的车轮，迫切需要提升教学手段、完善教学技巧、创新教学思维。

2.2 新工科建设提升课程教学改造

现在我国把新工科建设作为当前各个高校发展的主要目标，就务必保证各个高校在专业相关课程的顶层设计向创新型、实践型、综合型转变。而现有的《通信原理》课程在教学设计中偏向于原理阐述、文字讲解、数学推导、理论证明等，同时实践设计也是以说明性实验、描述性实验为主，对学生创新思维能力提升缺乏、综合素质训练不强。因此，在当前新工科建设的大环境下，传统《通信原理》课程教学必然与时代脚步脱节，不适应新工科建设的新形势，需要转变教学思维定势，升级改造教学手段，理论教学和实践教学两手都要抓，同时提升思维性、创新性、前沿性实践项目的比重，总体不得低于1/2。

2.3 传统教学方式不能满足时代的要求

《通信原理》课程涉及的学科比较多，知识点比较密集，内容比较庞大，而且对学生的实践动手能力要求也比较高。特别是该课程涉及的新技术、新方法、新知识点更新非常快，如果仅仅依靠教材的编写和出版，完全跟不上学生对新知识渴望的脚步，不符合知识传授的新形势。另外，随着网上教学、优课慕课、翻转课堂、手机教学等新教学技术、新教学方式的出现和发展，对传统的课程教学产生了极大的冲击和影响。现有《通信原理》课程教学必须进行转变和提升，满足时代的要求，满足新工科建设的要求。

3 教学内容的完善

3.1 添加前沿新技术

针对传统《通信原理》课程的教学内容，可以将“第二章确知信号”和“第三章随机过程”这两章选讲，因为这两章侧重介绍数学基本概念和基本知识，如果学生上过概率论和随机过程的相关课程，这两章内容就可以删除不讲。“第四章信道中4.6.1 离散信道容量”这一小节内容可以删除，这一小节内容偏重于概率论的数学计算，老师不容易讲懂，学生不容易学懂，而且没有太大的实用价值，在实际场景中出现的概率非常低。“第五部分模拟调制通信”中的AM 通信手段和FM 通信手段教学内容都可以压缩或删减，主要原因在于这些相关内容在《高频电子技术》中也会出现，需要避免重复。“第五部分模拟调制系统中5.6 频分复用和调频立体声”这一节内容需要压缩或删减，这些技术和方案现在已经被淘汰，再花一定的课时介绍就不合适。在“第八部分新类型数字调制通信方式”这一部分内容中建议添加OFDM 复用通信方式，这种技术在4G 通信和5G 通信中被广泛的使用，学生对这些可以在工作中应用到的新技术、新知识点会非常感兴趣。同时，建议在“第八章新型数字带通调制技术”这一章内容中增加5G 通信技术的相关介绍，让学生了解当前通信技术发展的趋势。在“第十二章正交编码与伪随机序列”这一章内容中建议增加码分复用技术，以及码分多址技术的相关知识点，这些通信技术在4G 通信和5G 通信中应用也非常普遍，学生可以在学校就能够提前学习这些内容和技术，为未来的就业和学习打下基础。

3.2 提升实践课时比重

当前，不少学校的现有《通信原理》课程开设情况为：64 个学时的理论课；16 个学时的实验课，在改革后可以优化为48 个学时的理论课；32 个学时的实验课。一般情况下，《通信原理》只要与其它相关课程协调好，好比《随机过程分析》、《概率与统计》、《数字信号处理技术》、《高频电子线路》和《编码信息理论》等，就能讲清楚相关的知识点和教学内容，满足学生学习要求的学时数至少要为48 个。另外，一般情况下，每个实验项目涉及的学时数为3 个左右，现有《通信原理》课程能够开设的实验项目个数只有5 个，一旦实验课时提升到32 个学时，就能够新增开设5 个左右的实验项目，提升比例能够达到100%。常规情况下，现有《通信原理》实验方案一般涉及到：数字信号基础操作、数字解调通信实验、数字调制通信实验、AM 通信方式设计实验、PAM 通信方式设计实验。在实验课比重提升的情况下，就可以多开设以下项目：模拟锁相技术与载波信号恢复实验、数字锁相方案与脉冲同步信号恢复实验、群同步信号恢复实验、PCM 通信方案设计实验、音频信号多通道多编码方案设计实验。通过减小理论课时比重，提升实验课学时数，可以锻炼学生的思维创新，开阔学生的技术眼界，满足建设新工科的需要。

3.3 提升与其它课程的黏合度

为了建设新工科的需要，《通信原理》课程需要删除一些过时的旧内容，同时又要缩减理论教学学时数，就会造成知识点覆盖面要大和讲述内容要深之间存在矛盾。这样，老师讲述起来很难受，学生学习起来也会一知半解。但是由于现在很多课程的知识点之间都有交叉，内容之间有部分重复，《通信原理》课程中就有部分知识点在别的课程中可能讲述过，好比“第二部分确知信号”和“第三部分随机信号”这两部分章节就在《数学分析》、《随机分析》、《统计与概率》等教材中提及到；“第五章模拟调制系统中”的AM通信方式和FM通信方式教学内容都在《高频电子技术》中出现过。因此，只要做好《通信原理》课程与其它相关课程的衔接，提升与这些课程的黏合度，避免知识涉及面上的交叉或者重复，这样就能够减轻老师的讲述压力和降低学生的学习难度。

4 教学方法的改革

4.1 利用网络资源

在远程教学、视频教学、共享资源等方式手段的推动下，巧妙与网络资源结合，能够提升教学效率、丰富教学手段，可以促进和提升现有《通信原理》课程的教学方式和教学技巧。目前，在部分大学内部的网上精品课程、中国慕课的大学联盟课程，以及全国优课的高校联盟课程等中都涉及有丰富的《通信原理》共享网络资源。各个高校的《通信原理》课程教师都应该合理利用这些网络资源，对自己教案和教授知识点进行升级换代、取长补短，可以提升课堂讲课的效率。同时，一些讲授比较好、经验比较丰富的教师，也可以尝试把自己讲授《通信原理》课程的内容或者资料制作成电子资源，上传到网络进行资源共享。这样，不仅可以促使自己在教学中进行改革和提升，还可以促进别人的提高和进步，进而可以带动各个高校的《通信原理》课程教学水平的整体提高。

4.2 翻转课堂教学

要改变传统的《通信原理》课程教学方式，将“老师主讲，学生主听”的方式进行变革。只有进行翻转课堂式教学，才能提高《通信原理》课程的课堂教学效率，杜绝上课走神、思维死板、自主学习能动性差、创新活力不够等毛病，把学生的注意力从手机转移到课堂上。如果采用翻转课堂教学的形式就可以很好改变上述问题，转变教师在课堂上的绝对支配角色，把课堂交给学生来发挥、来设计，老师充分进行引导或者辅助。这样可以大大的提高学生的学习自主性，让学生更好的参与教学的每一个环节，提升学生的融入感、获得感。学生在每次课程开始之前，收集好各种资料，提前预习好上课的学习内容，设计好课程的方案。同时，可以将教师从繁杂的课堂讲述中解放出来，教师只需要提前布置好预习内容，安排好课堂讲述流程、设计好上课环节。这样，在课堂上教师也可以有充分的时间和学生进行探讨，解答每个人的疑惑。

4.3 加强课后学习

每节课的实际教学时间只有45 分钟，《通信原理》课程一般每周3～4 节课左右，仅仅利用课堂时间学习，远远是不够的，因此，需要充分利用课外时间、业余时间进行预习、复习、习题、答疑和查找资料等。老师在每节课结束时，合理设计好下次的教学内容，让学生充分的去准备，调动学生在课外学习的主动性、积极性，自然而然课堂上的学习效率就会提升；另外还要布置本节课后的复习内容和习题，这样下课后通过复习强化课堂上的教学内容，让学生短期内不会忘记。在课外时间，老师还可以安排一些查找资料、撰写小作文、协调合作等学习方式，锻炼学生的思维创新能力，树立学生的学习能动性。

5 总结

通过对传统《通信原理》课程的教学内容进行完善，以及改革传统的教学方法，就能够在一定程度上适应新工科建设的时代发展要求，也能够通过课程教学反映出当前通信新技术的发展趋势，同时也能够满足各个高校学生各种学习的迫切需求，能够培养眼界开阔、思维活跃、创新突出、基础知识扎实、具备一定竞争力的高层次工程技术型人才。