通信原理课程教学中的思政元素*

郭强 刘洲峰 杨蕾 刘琴

摘  要  在教育部大力推动课程思政教学背景下，通信原理作为一门纯工科专业基础课，处在与思想政治理论和社会实践都有一定距离的尴尬境地。立足工程技术人才培养目标，通信原理课程采取“提出问题、解决问题；解放思想、引导创新；虚拟仿真、模拟实践”的教学思路，开发学生的工程能力和创新思维，培养其责任感、使命感和勇于探索、精益求精的工匠精神。

关键词  通信原理；课程思政；思政元素；MATLAB；虚拟仿真

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）16-0130-04

0  引言

2020年5月，教育部正式颁发《高等学校课程思政建设指导纲要》（以下简称《纲要》），在全国高校大力推广课程思政建设，将思想政治教育贯穿人才培养体系。具体措施就是充分运用每门专业课的教学平台，融入思政元素，将教书和育人融为一体，真正做到传道授业[1]。

通信原理作为通信工程一门纯工科专业基础课，与政治思想理论和社会实践都有一定距离。特别是在当今普通高校的授课学时普遍较少的情况下，如果单纯增添内容，似乎不切实际。另外，作为专业理论基础，通信原理的内容与实践应用之间并没有很多的直接联系。这些因素使得课程教学不易插入思政元素。

不同专业、不同课程具有不同的教学平台，但有着共同的人才培养目标，那就是在传授知识的同时，培养学生正确的世界观、人生观和价值观。以这个共同的育人目标为引领，各专业课的教学任务就是根据自身的平台特点，积极谋划、制订方案[2]，在思政建设的大系统中，“守好一段渠，种好责任田”。这也意味着课程思政建设绝不是简单地给专业内容“贴标签”，形成“两张皮”，而是根据专业特点，有机地融入思政元素，形成一体化的教学计划。这就决定了各专业的课程思政必将是百花齐放、百家争鸣。

1  通信原理课程中的思政元素

通信原理课程的难点是数学变换复杂、波形变换抽象，需时、频域对照分析，既是典型的工学课程，又有理学特点，所以应在培养学生科学思维方法的科学伦理教育和强化学生工程伦理教育两方面下功夫。为此，提出挖掘通信原理课程思政元素的做法。

1.1  以问题为导向的授课方式

以问题为导向的授课方式是指从理论课的教学中，利用不同知识点的层次递进关系，针对初始方法存在的不足或缺陷，依靠提出克服缺陷的思路或方案，引出后续方法的概念。这样就使得学生在学习新内容之前带有解决问题的渴望，从而使注意力集中于探求新方法的有效性，总是从解决问题的视角去学习新知识。这种学习方式的形成不仅有助于学生掌握知识，更可以帮其形成在今后的工程中解决实践问题的能力。

从本质上说，通信方法是通信原理课程的主要内容之一，从模拟调制、数字基带传输、数字调制再到数字传输等，很多调制方式和传输过程的引出，都是在满足基本要求的前提下，在不断地提出问题和解决问题的过程中进行的[3]，通过不断地克服问题，使通信手段不断优化。如在数字基带传输系统中，关于码间干扰的消除问题就是一个典型的例子。

根据奈奎斯特第一准则，容易给出消除码间干扰的理想低通型系统特性，及其时域冲激响应波形。以此为基础，分析其存在不足，形成“分析解决系统特性实现困难和响应波形衰减震荡较大的问题→提出升余弦滚降系统→分析解决余弦滚降系统频带利用率的问题→提出部分响应系统→解决部分响应系统存在已知码间干扰问题→提出预编码→相关编码→模L判决的解决方案”的层次递进的授课方案，如图1所示。

由于上述各解决方案之间相互支撑，具有较强的相关性，可充分发挥学生的连贯思维，最终形成较为完善的数字基带传输系统。这种层次递进、相互支撑的知识体系是工科类课程常用的表述方式，符合科学和工程伦理的规律，这正是培养学生善于发现问题、勇于解决问题的良好素材。

1.2  解放思想，引导创新

“解放思想，引导创新”的教学方法类似于常说的启发式教学，但是这里不仅仅是作为一种传授知识的方式，而是更注重培养学生科学思维的方法和创新能力。创新精神培养是《纲要》对专业课程载体明确要求的一项重要职能。但是培养创新内容的切入点要进行合理选择、恰如其分，方式方法也可以多种多样。通信原理是开始专业学习的入门课程，启发、创新要有一定的知识铺垫，由浅入深、循序渐进，同时要鼓励学生摆脱各种禁锢，解放思想、发挥想象。很多举世闻名的重大发现往往是受到一些简单、常见的事物和现象启发，而它们引导了对重要自然规律的发现。

如模拟调制系统中的幅度调制问题，由于通信工程专业的前期课程都有提及，因此，大多教材仅是简要分析调制原理，未就解调进行专题分析[3]，或仅在时域或频域进行简要分析[4]。根据解调即是调制的反变换过程，可发挥学生的思想能动作用，让他们自行分析解调原理。

图2所示是由DSB-SC的调制过程（图2a），分析得到解调过程（图2b）。图2b中的解调基本上是对图2a中已调信号sm（t）进行反变换的过程。通过解调过程的自我推导和分析，可以挖掘学生以恢复出原信号包络m（t）为目的的创新因素。虽然解调过程并不复杂，但通过频域变换及频谱分析，可以使学生认识调制过程H（ω）的决定作用，为后续学习SSB和VSB调制，特别是理解VSB调制中H（ω）的互补对称性有很大帮助，从而使学生产生获得感，激发他们主动思考、追求创新的科学思维方法。

1.3  虚拟仿真，模拟实践

通信原理以理论教学为主，少量的课内实验也主要是为一些重要结论和定律开设的验证性实验。但是信号处理的方法和计算在实际工程运用中是不可或缺的，而这类内容在通信原理教学中也有大量应用，关键是如何把它充分地体现出来。要达到《纲要》要求的强化工程能力教育的目标，将课程教学最大限度地与工程实践相结合是一条重要途径。对于通信原理教学来说，这条途径就是虚拟仿真，将难以在社会生产中实现的实践过程放到虚拟空间模拟进行。

针对频谱和波形变换较多、复杂的特点，利用MATLAB进行编程仿真，画出频谱或波形，可以加深学生对波形变换过程的理解。MATLAB编写严格、容错率低，只有在切实理解算法的基础上才能得到正确的结果，因此，借助编程也可以纠正一些理论上的错误认识。如图3所示，以模拟电话语音信号（带宽取3 kHz）为例，利用MATLAB编程，实现图1中部分响应系统波形由理想冲击响应的合成过程。

通过编程（图3a），可使学生真切地感受到响应波形码元间隔与抽样时刻之间、响应时间与相对幅度之间的数值关系，而且精确的作图可以准确地反映出部分响应波形显著减小的衰减震荡（图3b）[3]。

另外，由所得波形向量y、y3，利用傅里叶变换语句也容易得到对应系统频率特性（图3c）。

2  结束语

无论是培养工程实践能力还是开发创新能力，其目的都是解决实际问题。对于当代青年大学生，特别是大多数普通高校的所谓后进生，受现代经济社会快节奏生活的影响，存在急功近利或缺乏自信等心理问题，表现为对学习无兴趣，被动应付，心浮气躁，或追求虚名，缺乏爱国情怀等现象。利用工科教学平台进行课程思政教育，其本质就是运用辩证唯物的哲学观点，培养学生实事求是、追求真理、脚踏实地、锲而不舍、勇攀科学高峰的精神[5]。将这种精神逐渐升华、凝练成为职业操守和行为准则，将受益无穷[2]。

能力培养绝不是一蹴而就、一朝一夕的事，而是要针对培养对象精准下药。另外，课程的实施还受学时影响，应结合课下、线上、作业、测验、实验等多种形式进行。

参考文献

[1] 袁瑞霞，刘战剑，王微，等.课程思政视域下的高校专创融合教育模式探索[J].产业与科技论坛，2022（2）：175-176.

[2] 徐蓉，深刻认识全面推进高校课程思政建设的价值目标[J].马克思主义与现实，2020（5）：176-182.

[3] 樊昌信，曹丽娜.通信原理[M].7版.北京：国防工业出版社，2013：63-68，107.

[4] 曹志刚，钱亚生.现代通信原理[M].北京：清华大学出版社，1998：27-34.

[5] 戴智伟，葛永芳，陆峰.高职工科专业思政课研究：技术实践论视野[J].内蒙古煤炭经济，2020（10）：191- 193.

*项目来源：中原工学院校级教学与改革重点项目“‘金课建设背景下通信原理课程思政建设的研究和探索”（教务〔2021〕26号）；河南省教育厅2014年度河南省高等学校专业综合改革试点项目“通信工程专业综合改革试点”（序号：56）（教高〔2015〕33号）；中原工学院2020年度校级一流本科专业建设点立项“通信工程系”（教务〔2020〕18号）。

作者：郭强，中原工学院电子信息学院通信工程系，工学博士，教授，主要研究方向为通信、雷达信号处理与算法仿真；刘洲峰，中原工学院副校长，工学博士，教授，研究方向为通信与信息系统；杨蕾，中原工学院电子信息学院通信工程系，工学博士，副教授，研究方向为通信与信息系统；刘琴，中原工学院电子信息学院通信工程系，副教授，研究方向为通信与信息系统（450007）。