一流本科建设背景下高校《通信原理》课程的教学改革与实践研究

王咸鹏 沈重

摘  要：文章针对电子、信息、通信等学科的核心基础课《通信原理》课程在长期的教学中存在的一些问题加以讨论，根据学生、教师、课程的特点，从特色自编教材的选用、实践课程的加强、引入“翻转课堂”模式的方式以及学生与教师的考核机制等方面加以拓展性的研究，综合教学方式、教学手段等内容，形成了对《通信原理》课程理论与实践课程的教学改革方式，给出了有效的教学改革措施。

关键词：信息与通信工程;电子技术;通信原理;教学改革

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）32-0008-04

Abstract： This paper discusses some problems in the long-term teaching of the core basic course "Principle of Communication" in electronics， information， communication and other disciplines. According to the characteristics of students， teachers， and courses， the study is carried outfrom the selection of characteristic self-made teaching materials and practical courses strengthening the research， introducing the "flipping classroom" mode and the assessment mechanism of students and teachers to conduct extensive research. Comprehensive teaching methods， teaching methods and other content have formed the teaching reform of the "Principles of Communication" course theory and practice course. Way， gives effective teaching reform measures.

Keywords： information and communication engineering; electronic technology; communication principles; teaching reform

引言

《通信原理》课程是信息与通信工程专业的一门专

业基础课，核心主干课程，是高校电子、信息、通信等学科的核心基础课，同时也是高校通信与信息类硕士研究生、博士研究生入学考试中，专业知识科目考试必考的知识点来源课程，足可见其在整个通信与信息学科中重要的课程地位。海南大学信息与通信工程专业已被列入世界一流学科建设名单，学院现有信息与通信工程一级学科博士点，信息与通信工程一级学科硕士点、电子与通信工程硕士点。《通信原理》是专业基础课程中的核心课程，所有任课教师也都非常重视，作者在连续几年的教学过程中，一直在搜集整理学生对该课程的学习情况反馈意见，及时发现课程教学与学生学习中存在的问题，并针对性的去研究解决问题的对策和方法，作为课程教学改革的一些经验，并加以总结。

一、《通信原理》课程的基本情况及特点

《通信原理》在整个学科专业中，属于基础课，同时也是一门具有重要承上启下功能的衔接课程，其前序课程有《高等数学》《数字电路》《信号与系统》等。《通信原理》课程主要在通信系统的组成、信号与频谱、语音编码、图像编码、模拟调制、数字基带传输系统、数字频带传输系统、信道与复用、信道编码、传输中的同步、MATLAB通信仿真分析等方面知识内容进行全面的介绍及教授。课程内容繁多，不好理解对学生的学习耐性和认真性具有极强的挑战，打好本门课程的基础，才能够对后续的专业课程做到驾驭自如，《通信原理》课程不但理论性强，实践性也很高，MATLAB通信仿真是应用性非常强的实验知识和技術手段，所以《通信原理》课程具有综合性强的特点（见图1）。

二、《通信原理》课程教学中存在的问题

通过近年来对《通信原理》的教学，发现在本门课程的教学过程中，存在一些问题。主要可总结为以下四点：

1. 随着我国高等教育的普及率逐渐提高，国民素质不断增强，近年来，我国高校也随之在持续扩招，同时，随着海南的旅游热，海南整体经济和综合实力的迅速提高，海南高校近三年来在全国招生的报考率，出现了激增现象，在每年的高考后填报志愿环节，有无数的考生带着去美丽的“天涯海角”读书梦选择了海南高校。海南大学作为海南省唯一一所“211”工程大学，在生源数量上近年来更是持续增长，专业数量和招生人数均在不断扩大，但随之而来的是学生的生源差别也略有改变，区别于学生的学习素质上有所差异，对课程的理解和学习的掌握程度出现不同程度的差别。学生们高中阶段所在学校开设的《信息技术》课程程度不一，因此大多数都不被受重视，甚至一些县镇级高中不具备硬件机房设施，无法正常开设计算机类课程，学生对通信原理的理论知识的认知几乎为零，因此形成专业课程入门起点不同，学生学习课程的适应速度有快有慢，参差不齐等问题，这在《通信原理》课程的教学效果上尤为明显。

2. 《通信原理》是一门理论性强、实践难度高的课程，从开始的系列专业概念词汇，到繁琐复杂的数学公式，学生的掌握难度较高，初入高校，生活环境与学习方式的转变，使得学习的精神状态会有所放松，对于难度较高的课程会有偷懒和脱节情况，例如前序课程《高等数学》的学习情况直接影响本门课程的公式推导能力，会造成学生们对《通信原理》课程的直接影响。《通信原理》课程中，大量的公式、数学知识，以及较强的专业知识术语及内容，会使学生产生一种畏难情绪。每周四个学时的专业课讲授时间比较紧张，课后自学的主动性也有所差别，造成学生课上、课后衔接性不够，长期下来会有部分同学产生厌学情绪，学习效果自然受到影响。这也是所有高校信息、通信、电子专业新生学习《通信原理》课程所出现的普遍客观情况。

3. 每周四学时的课时量实际上对于本门课程的讲授是很紧凑的，教学内容较多，所延伸知识内容，具有重要的扩展学习性，往往不能够完全渗透给学生。相对大量的讲授内容与紧张的教学学时，教师通常会采取必要的重点、难点突出，详略结合的填鸭式讲授，由于大一、大二学年的课程较多，密度较大，学生们还要花费较多的精力去应对其他课程，所以想全力攻坚本门课程也会力不从心。此外，在课程内容的安排上，存在详略安排不得当的问题，一些章节的讲解上存在前序课程认为《通信原理》课程应该重点讲解，所以略过，而《通信原理》课程内容中，教师觉得前序课程已经讲过，本课程不用过多赘述，又或者某一章节内容认为是后续合成的核心内容，本门课程节约课时而略过，造成学生对该部分不能扎实掌握。

4. 课程群教师教学方式各有特色，对考试命题掌握长点、难点、侧重点不同，班级间对学生的考核情况有所差异，没有形成统一的题库统考系统，成绩所反映出的教学情况客观度不统一。教师间的教学状态和水平有差异，在教学上没有形成课程团队的竞争机制，此外部分教师在教学态度上没有发挥最大、最佳状态，也是对教学效果有所影响原因之一。考试试卷没有形成题库式机制，每个专业或班级的《通信原理》课程由承担教学任务的教师个人负责，造成不同班级学生被考核的知识点有所差异，学习和复习的重点、难点也各自不同，完全依赖与任课教师所划定的考试范围，每位教师对同一门课程的理解程度也不尽相同，试卷的难易程度也不一样，所以由此得出的开始成绩数据对于教学质量的考核及评估是不客观的。

5. 以往的本科生教学过程中，只涉及到理论与实验教学，对科研项目的概念几乎不了解，也不清楚该怎样建立一个适合自己或感兴趣的研究方向，尤其大一新生，对这些新的科研词语更是知之甚少。因此，在《通信原理》课程教学过程中，可适当增加此学习阶段的科研内容与学生互动，提高学生对专业科研知识的了解。

三、《通信原理》课程的教学改革措施

1. 海南大学信息与通信工程学院，《通信原理》课

程教学团队，经过多年教学工作中总结的经验，针对教学过程中出现的各种问题，采取定期召开专业课程群教学研讨会的方式给予及时解决。教师们通过交流与研讨针对教学过程中出现的问题，形成有效地解决方案，相互交流教学经验;在教材的选取上，往往许多高校喜欢选取名气大、出版社级别高、影响力广的优秀教材，虽然教材综合质量没问题，但是其实不一定完全适合本校学生的实际情况，那么，较为科学的方式应该是，结合优秀教材的内容，组织《通信原理》课程教学团队教师，自编教材，针对本校学生的实际情况，从教学内容的结构安排，重点、难点教学分配，实验环节的侧重点等方面，做到因地制宜、因材施教，编写适合于本校特色的《通信原理》课程教材，并统一编写教案、课件等，促使教学效果的效率性更高。

2. 重视实验环节，《通信原理》课程的一个重要特点就是理论结合实践性强，在牢固学习理论知识的同时，实践教学的实验环节也是本门课程的重中之重，同时也是后续衔接课程及专业实验的技术手段，所以，针对实验教学部分，一定要有针对性、系统性的实践教学，来保证教学效果。《通信原理》课程实验工具一般采用MATLAB仿真软件，MATLAB是一种实用性很强的交互式的数学软件，具有强大科学及工程的计算与可视化功能[1]，可广泛应用于通信、信号处理、工程计算等领域。利用MATLAB中的Simulink软件对通信系统进行動态系统建模、仿真和分析，可以非常直观地看到通信系统各部分输出的各种实时图形，并且通过修改系统参数还可观察参数变化对通信系统各部分输出影响，从而可以大大加深学生对通信原理的理解，同时还可激发学生的学习兴趣，调动学生对本门课程学习的主动性。

3. 在课程内容的安排上，前两章“通信原理的基本概念”“确知信号”这两部分虽然在前序课程有所涉及，但是一定不能省略性地讲解，这是巩固学习专业知识效果的最佳机会，因为前序课程如《信号与系统》恰恰也会因为后续课程有《通信原理》的因素，而不做重点和详细的重点讲解，所以基础部分就显得特别重要;“随机过程”与“信道”部分可以结合学生的掌握效果，适当略讲，“模拟调制系统”与前序课程“高频电子线路”课程的内容有所重复，可以将侧重点放在降噪部分上;“数字信号的最佳接收”等信号处理部分是本门课程的核心部分之一，所以要重点、详细的教授;“信源编码”“差错控制编码”“正交编码与伪随机序列”是后续课程《移动通信》的核心教学内容，所以在本课程中可做铺垫式的精简教授;“同步原理”是通信系统技术中心的核心技术内容，

也是本门课程的本源教学内容，所以不但要重点讲解，而且还要占据较大比重的课时量。

4. 引入翻转课堂的教学方式，翻转课堂译自

“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，也可译为“颠倒课堂”，是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生[2]。将教学中的学习任务，以作业和科研课题的方式布置给学生，保证其需用足够的课后时间来完成任务，从而增加其课外自学的时间。与传统的教学模式相比，翻转课堂更注重课后的学习任务的延续，有效地解决了有限教学实践内教学任务重的问题，也使得学生在课余时间更加充实地融入到生活学习中。《通信原理》课程中实验部分的比重较大，而且实验技能的掌握对学生后续专业学习和科学研究都非常重要，可以说是专业研究赖以生存的工具之一，所以，实践教学部分对于本门课程具有重要的基础意义，而紧凑的教学学时又大大限制了对这部分教学质量的提高，于是，要想向课外要时间，翻转课堂的教学方式是最佳的教学手段，有效地让学生们把课后时间更多的、主动性的投入到《通信原理》课程中来。

5. 《通信原理》课程组，在采用自编教材后，统一教学大纲、教案等，必然推动建立统一的试题库模式，题库由课程组教师统一参加命题，从考试大纲、考试内容、考试重点、试题类型、试卷结构等多方面的综合确定，形成题库形式，考试各班级统一抽题考试，执行过考试的试卷次年从题库中剔除，每年组织课程组教师对题库进行新试卷的补充，考试分为理论和实践两个部分，总成绩由平时成绩+理论课成绩+实践课成绩三部分组成，比例为3：4：3，重视实践操作考试的重要性，为今后学生对实践本领的应用打下坚实基础;好的教学质量离不开优秀的教师[3]，学期末考试结束对教学成绩统计后，对课程组教师的班级成绩整体排名，以优秀率、良好率、及格率、不及格率综合比较，结合学生对教师的评教结果，形成对课程组教师的教学考核，对排名最后，不适合本门专业课教学的教师对《通信原理》课程的教学任务加以调整，形成竞争机制。

6. 结合科研教学，将学生分组，参与到教师的科研项目与科研实验当中，让本科生“走进实验室”。课题组教师或专业中的科研型教师面向学生公开自己的可供参与研究的科研项目，本科生5-6人一组的规模选择感兴趣的课题或项目进项参与，深入教师所带硕士研究生的科研实验室，发挥硕士研究生的传、帮、带作用，让本科生以观摩为主、能力强学生实践参与为辅的形式，将课题或项目中基础数据的处理，试验仿真部分分配给小组完成，有教师和教师所带的硕士研究生进行指导，进行科研式教学，学期末形成一个科研实践总结作业，反馈学生的学习程度。这样的优势主要在于，以往本科生主要学习理论知识为主，对科研实践接触比较少，这样的观摩、参与，让学生能够理解科研活动的概念与内容，对《通信原理》课程的实践应用部分内容学以致用，提高学生的科研学习兴趣，同时，对硕士研究生的学习、科研生活有所了解，引导学生产生考研的目标和期望，也使得本科生提前建立一个自己了解并感兴趣的研究方向，在学习本门课程的同时，收获专业的研究理念，将科学研究渗透给本科教学，让科研也达到一种回归教学的方式，可谓一举多得。

四、结束语

教学与实践过程往往存在复杂多变的教学情况与教学效果，《通信原理》课程是高校电子信息类专业课中重要的核心基础课，海南大学《通信原理》课程教学组经过对本门课程多年的教学经验总结，形成了一定的教学经验的积累，在以提高教學质量为目的和宗旨的前提下，不断实践教学改革，通过对2015-2018级几届学生《通信原理》课程的教学效果对比与总结，发现效果确实逐年有所改变，学生对专业理论知识、实践动手能力、及格率、优秀率都有明显的提高，教师教学与学生学习的积极性也都有明显改观，深入执行教学改革是一个长期的事业，不仅只针对于专业课、核心课，更应该是整体课程改革与提高。文本通过近四年来《通信原理》课程的教学改革为例，讲述在高校新时期高等人才培养过程中的一些经验方法，助力高校面向社会及就业市场需求，培养高水平的应用型、复合型优秀人才。

参考文献：

[1]邸金红，王春彦，闫利超.MATLAB在通信原理课程教学中的应用[J].价值工程，2014（08）：222-223.

[2]郝晓宁.基于翻转课堂的大学英语项目式教学实践结果探究[J].智库时代，2017（14）：80-81.

[3]张鲲，黄学彬，周文.旅游管理硕士专业学位（MTA）《旅游信息系统》课程教学改革实践研究——以海南热带海洋学院为例[EB/OL].中国科技论文在线，北京：[2017-08-25].http：//www.paper.edu.cn/releasepaper/content/201708-104.