电子信息专业《通信原理》课程创新性教学研究

2021-01-29陈良艳刘卫华

科技视界 2020年33期

陈良艳李丹方焯刘卫华

（武汉轻工大学电气与电子工程学院，湖北武汉 430023）

0 引言

《通信原理》这门课程是电子信息通信类的一门专业核心课程，是众多中国高等院校考研必考的一门专业课程。学习此课程之前要求修过的课程为：矩阵论、概率论与数理统计、随机过程等基础课程以及电子专业的数字电路、模拟电路等电子线路以及信号与系统等课程。通信原理课程不仅需要抽象基础，而且名词和概念较多、公式的推导也较多、许多公式得出的结论和含义很难于理解，课程在讲授时难度较大，学生在学习时普遍感到困难，容易滋生厌学情绪，调动学生的学习积极性，加强学生学习的参与感与成就感，从学生的学习主体性上下功夫，有助于教学效果的提升。

1《通信原理》传统教学的特点

通信原理课程概念多、公式多和内容抽象。要加强教学效果，一般在传统教学上从以下方面改进。

（1）从教学内容顺序和重难点突出提高教学效果[1-2]。内容上将模拟信号带通传输和数字信号传输作为教学重点，教学顺序上先讲模拟信号数字化传输，再进行数字信号传输的教学。着重强调衡量通信的有效性和可靠性的参数，围绕这些参数的确定和推导来理解和掌握各种通信系统的特点。

（2）采用多媒体软件辅助等教学方法辅助教学，改善教学效果[3-4]。采用多媒体动画辅助改善通信原理中内容抽象的特征，吸引同学的学习兴趣。尽量结合现代通信技术，以情景式互动来提高学生的学习兴趣。

2 以学生为主体的创新性教学探索

传统教学教师付出了大量的努力和创新，取得了一定的成果，但由于学生课程较多，课外学习不足，课内的学习很容易走马观花，学生对通信原理的掌握、理解运用非常不足。因此，教师要提高学生的积极性，发挥其学习主体的能动性，带动学生课外的任务，让学生在课外的实践中加强学习。

2.1 发挥学生能动性，让学生总结类比数学规律在通信原理和信号与系统、数字信号处理中的应用

信号传输需要进过一系列的硬软件处理（称之为系统），要理解处理的结果，首先要将信号考虑到频域，但是很多同学对时域、频域之间的变换不理解。引导学生自主总结比较信号与系统、数字信号处理和通信原理中学习的这几种变换的数学形式、性质等，同时明确信号通过系统时通过频域更直观有效的处理信号。让学生将专业课程融会贯通起来，更加理解通信的本质，学生在学习单一一门专业课程时觉得难度大，将多门课程融合起来后有利于更清晰的认识专业的核心内容和本质，专业基础掌握得越多，知识基础面越宽广，学习能力越强。

2.2 锻炼学生应用matlab等软件工具辅助学习

通信原理课程里公式推导较多，需要前期掌握的基础课程，有高等数学、概率论、矩阵、随机过程等数学基础课以及电路基础、数字电路、信号与系统等电类基础课[5]。对这些基础课程掌握的欠缺可能导致畏难情绪的产生。数学公式也让学生对知识的兴趣减弱，而应用软件将抽象的数据形象化可以增加学生的直观感受和兴趣。

应用matlab模拟仿真通信系统，可以提高学生的动手实践能力，同时也能加深对通信系统的理解。现代大学生对于电脑及软件的应用相对兴趣浓厚，能将抽象的物理数学现象通过软件可视化展示出来可以很大强度的吸引他们，能自如应用一款软件编程也可以增强成就感。通信原理课程是通信的基础，现代通信技术有了极大的发展，在阅读通信文献和资料时，可能极少看到书本中的调制解调方式，导致学生学习兴趣不高或者不知学习的目的。可以让学生阅读现代通信技术中的核心技术，让学生完成matlab的建模仿真，促进学生对工具的掌握和对通信原理课程学习能力培养，提高学生的动手能力。应用科学计算来分析解决科技问题已经成为现代研究日常，将通信中的几种基本调制解调方式用matlab编程并打包可视化，一方面可以增强学习通信系统中的直观感受，另一方面可以锻炼学生的编程能力和实践动手能力，有利于学生进一步进行科研工作的基本能力的培养。

2.3 鼓励学生自己感兴趣的通信专题探索，激发学生对通信系统及其实际应用和核心技术的理解

采取项目小组的形式，每3～5个人组成一个团队小组，每个小组成员明确分工，共同完成一个通信相关的课程题目，课题可以自己拟定或者选择老师推荐的，进行专题探索。该专题探索可以通信技术探索类：例如利用软件仿真通信系统的性能（模拟带通、数字基带、数字带通及现代通信技术等等），可以结合硬件电路设计制作（PCM编码器、DSB/AM信号调制器、平方环法提取载波同步信号等），可以和EDA结合实现器件电路的自动化设计。可以是一个通信应用的系统建立方面：例如校园广播系统的建设如何进行（采用的设备、广播频段的选择等），救灾等用的通信应急车如何建设，移动电话通信的基站的建设布局调研等。也可以是对市场行情的调研和把握：对未来通信市场的发展和方向的调研，对通信市场利润里的调研和把握等。

让学生选择自己感兴趣的专题进行调研探索，写成对应的专题报告。组内指派组员进行专题的报告讲座，交流自己对于通信的兴趣和认识。在报告中指明组员的负责模块和贡献。通过这种专题的模式，在实践中学生的创新性实践能力及团队协作精神，同时兼顾学生的兴趣和关注点，摆脱教学上的单一理论学习层面，从通信的全方位让学生发挥自己的特长。通过查阅资料、选题、项目实现和PPT报告等环节，学生进行了一个基本的大学生科研的流程训练过程，为学生日后从事本专业的专业技术工作打下坚实的基础。