《通信原理》課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐

賈蘭芳

（長(zhǎng)治學(xué)院 電子信息與物理系，山西 長(zhǎng)治 046000）

《通信原理》課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐

賈蘭芳

（長(zhǎng)治學(xué)院 電子信息與物理系，山西 長(zhǎng)治 046000）

《通信原理》是電子信息、?？茖W(xué)校專業(yè)的主干課程。但在教學(xué)同實(shí)踐中均存在許多難點(diǎn)。解決這些難點(diǎn)，應(yīng)著手從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)以及改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)三個(gè)方面加以解決。

通信原理；創(chuàng)新意識(shí)；教學(xué)改革

《通信原理》課程是電子信息與科學(xué)技術(shù)專業(yè)的必修主干專業(yè)課程，也是各大院校通信類專業(yè)研究生、博士生入學(xué)必考科目之一，同時(shí)又是其它后續(xù)課程，如《移動(dòng)通信》、《信息論與編碼》的先導(dǎo)課程，起著承前啟后的作用，在通信類相關(guān)課程中具有舉足輕重的地位。但學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)這門課感覺吃力，覺得內(nèi)容多且難學(xué)，想學(xué)好又不會(huì)學(xué)習(xí)。如何在有限的課時(shí)內(nèi)解決這一問題，是每一位《通信原理》課程教師時(shí)時(shí)關(guān)心的一個(gè)問題。根據(jù)筆者多年的相關(guān)學(xué)科教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為可以嘗試從以下幾個(gè)方面入手加以解決。

1 注重學(xué)生的個(gè)性化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

1.1 培養(yǎng)學(xué)生的興趣

“興趣是最好的老師”。許多研究都已經(jīng)表明：能力的高低不是取得成功的唯一因素，興趣等隱性的情感傾向性因素才是起決定性作用的。

在講授《通信原理》這門課程的時(shí)候，培養(yǎng)學(xué)生的興趣筆者堅(jiān)持從易到難的方法?！耙住本褪亲寣W(xué)生感覺到該課程不是一些高深的理論推導(dǎo)而是和實(shí)際生活密切相關(guān)的，是我們經(jīng)歷過的或正發(fā)生在身邊的事情。“難”就是要想理解現(xiàn)代通信的本質(zhì)必須基于高數(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)、高頻電路等的專業(yè)知識(shí)。

比如在講緒論時(shí)先從中國(guó)西周末年周幽王為博褒姒一笑，點(diǎn)燃烽火臺(tái)戲弄諸侯的故事講起。在講第三章信道時(shí)，從“美國(guó)獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)的最后一戰(zhàn)”講起，講述落后的通信手段讓人們付出了生命的代價(jià)，從而引入1846年世界第一條海底電纜的鋪設(shè)。再如，施工之前想到信道衰減，認(rèn)為可以加大反射功率，但是在接收端接收到波形和發(fā)送的信號(hào)波形是完全不相關(guān)。直到1856年凱爾文用微分方程解決了這個(gè)問題，頻率較低的成分可以通過信道，而頻率較高的成分則被衰減掉了，引進(jìn)信道具有頻率特性和高數(shù)解決通信問題的思路。同時(shí)提出了怎樣才能節(jié)約信道，引進(jìn)調(diào)制技術(shù)的出現(xiàn)。這樣在講故事、講歷史的同時(shí)就把通信的本質(zhì)、頻率選擇性衰落信道、模擬調(diào)制這樣抽象的概念融會(huì)到一個(gè)個(gè)具體的例子中，學(xué)生聽起來就具體而不空洞，從而引起其學(xué)習(xí)的興趣。在講其它章節(jié)同樣如此。通過教師自己知識(shí)的不斷更新，將枯燥的通信原理的數(shù)學(xué)推導(dǎo)變成一堂堂有聲有色的教學(xué)。

1.2 注重學(xué)生的個(gè)性化

在培養(yǎng)學(xué)生興趣的同時(shí)，必須尊重和重視學(xué)生的個(gè)性化，也只有尊重和重視學(xué)生的個(gè)性化，才能更好的培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)通信原理這門課的興趣。由于該課程側(cè)重講基本原理、基本概念，所以數(shù)學(xué)推導(dǎo)較多，而講商用化的新技術(shù)不多。且每位學(xué)生先導(dǎo)課程的掌握程度和各自的感興趣內(nèi)容不同，所以在講授時(shí)必須注重學(xué)生的差異。在教學(xué)中嘗試采用提前告訴學(xué)生多個(gè)專題的內(nèi)容，讓學(xué)生結(jié)合自己的興趣選擇一個(gè)或多個(gè)內(nèi)容，自己上網(wǎng)或上圖書館找資料，然后組織學(xué)生以小組討論或?qū)ｎ}講座的形式，從各個(gè)不同的層面提出問題，最后教師再在課內(nèi)講解。這樣對(duì)同一個(gè)問題不同的學(xué)生就有不同的興趣點(diǎn)和切入點(diǎn)，從而適應(yīng)了不同個(gè)性和不同層次學(xué)生的需求。筆者在實(shí)際教學(xué)中，開設(shè)了“國(guó)內(nèi)通信行業(yè)現(xiàn)狀”、“移動(dòng)通信的BS專題”、“擴(kuò)頻通信專題”、“無線接收裝置研究”、“3G關(guān)鍵技術(shù)專題”等內(nèi)容。因?qū)ｎ}是考慮學(xué)生不同層次而設(shè)，所以大多數(shù)學(xué)生不會(huì)覺得太難而無從下手。

2 通信原理課程教學(xué)的創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)

創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)就是要重視培養(yǎng)學(xué)生會(huì)學(xué)習(xí)、善思維、勤探索、能創(chuàng)造的意識(shí)。應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度來審視同一件事物。比如以手機(jī)為例，對(duì)于通信研究人來說就是一個(gè)收發(fā)裝置，對(duì)商人來講是它就意味著市場(chǎng)銷量和利潤(rùn)，對(duì)于幼兒來講它是會(huì)放好聽的歌的玩具。對(duì)通信原理這門課程而言就是要著重從思維意識(shí)中培養(yǎng)一種創(chuàng)新理念，從事物的本質(zhì)出發(fā)培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。

在通信原理這門課程中，創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)表現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）借助現(xiàn)代科技手段，比如MATLAB軟件和CAI課件使抽象的概念得以直觀表達(dá)，使繁瑣的計(jì)算得以大大簡(jiǎn)化，從而使學(xué)生把重點(diǎn)放在對(duì)概念和方法的理解上，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。比如在講模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制時(shí)，作者用MATLAB編寫了幾個(gè)程序。需要說明的是，MATLAB工具箱本身含有調(diào)制解調(diào)的專用函數(shù)。但對(duì)初學(xué)《通信原理》這門課程的學(xué)生來說，需要從理解原理角度出發(fā)，增加透明度。作者是根據(jù)模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制的調(diào)制解調(diào)原理來編寫的程序，這樣不但可以引起學(xué)生的興趣，對(duì)其了解整個(gè)通信原理的仿真也有一定幫助。再比如在講噪聲時(shí)，通過編寫一個(gè)信號(hào)消噪的程序讓學(xué)生對(duì)加性高斯白噪聲、瑞利衰落信道和頻率選擇性衰落信道有一個(gè)直觀而清楚的了解。（2）課堂良好的師生互動(dòng)。課堂教學(xué)應(yīng)注重引導(dǎo)啟發(fā)，而不是灌輸和填鴨，更禁止一言堂。只要能引起學(xué)生的共鳴，老師的講授方法可以不拘一格，采取適合教師自身的各種有效方法。

先謀思，而后有所作為?！锻ㄐ旁怼愤@門課程的創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)不但應(yīng)體現(xiàn)在老師的講授中，更應(yīng)該作為學(xué)生的學(xué)習(xí)理念并貫穿其中。在“以學(xué)生發(fā)展為本”的中心理念指導(dǎo)下，要有一雙慧眼，善于發(fā)現(xiàn)不同學(xué)生的不同潛力和創(chuàng)造性品質(zhì)，從而最大限度開發(fā)其潛能和個(gè)性、活躍其思維。尤其是要樹立以學(xué)生為中心的理念，要喚醒學(xué)生主動(dòng)發(fā)展的意識(shí)，教師的作用是使學(xué)生在學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)自我，會(huì)充分利用外部條件去發(fā)展自身。

3 通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

通信原理是一門理論推導(dǎo)較多、內(nèi)容抽象而動(dòng)手實(shí)踐相對(duì)較少的課程，通信原理實(shí)驗(yàn)課程正好彌補(bǔ)這一不足，是該課程的重要組成部分。通過實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生對(duì)書本上抽象的原理有進(jìn)一步的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)基本原理的理解。通過實(shí)踐教學(xué)把本課程的基本理論和基本應(yīng)用通過實(shí)驗(yàn)再次提煉,不但可以幫助學(xué)生在試驗(yàn)的過程中進(jìn)一步掌握原理和基本的實(shí)現(xiàn)方法，而且還可以設(shè)計(jì)更高層次的實(shí)驗(yàn)來了解整個(gè)通信網(wǎng)的知識(shí)，為將來從事通信類相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。

在實(shí)踐教學(xué)中，試驗(yàn)可分成3個(gè)層次：驗(yàn)證試驗(yàn)、設(shè)計(jì)綜合試驗(yàn)、創(chuàng)新性試驗(yàn)。

3.1 驗(yàn)證型試驗(yàn)

在驗(yàn)證型試驗(yàn)里，學(xué)生必須完成幾個(gè)驗(yàn)證性試驗(yàn),如HDB3編碼好解碼、2ASK調(diào)制、2FSK調(diào)制、BPSK調(diào)制和PCM編碼譯碼試驗(yàn)。但在實(shí)驗(yàn)中不能只停留在觀測(cè)波形和得出數(shù)據(jù)這個(gè)要求上，教師應(yīng)當(dāng)注意引導(dǎo)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握，才能得出實(shí)驗(yàn)波形和數(shù)據(jù)。

3.2 設(shè)計(jì)綜合性試驗(yàn)

由于第1個(gè)層次的驗(yàn)證型試驗(yàn)里有明顯缺點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)需要大量昂貴的實(shí)驗(yàn)器材，實(shí)驗(yàn)器材人均相對(duì)少。所以在設(shè)計(jì)綜合性試驗(yàn)里借鑒先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)：采用MATLB軟件來自主、隨機(jī)搭建實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。不但擺脫了繁雜的計(jì)算，而且所花的代價(jià)遠(yuǎn)小于驗(yàn)證型試驗(yàn)代價(jià)，并且為學(xué)生將來從事相關(guān)科研和工作打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的底子。此部分實(shí)驗(yàn)首先要求用仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真，結(jié)合驗(yàn)證性試驗(yàn)和原理知識(shí)用編程的方法完成并畫出最后的仿真圖。在具體教學(xué)中教師可給出多個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的題目，學(xué)生任選其中的一個(gè)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目見表1。

表1 設(shè)計(jì)綜合性試驗(yàn)內(nèi)容及要求

3.3 創(chuàng)新性試驗(yàn)

創(chuàng)新的試驗(yàn)主要目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。這部分內(nèi)容需教師組織進(jìn)行，既要保證發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新性，但又不作無謂的浪費(fèi)。既要注意學(xué)生的可實(shí)現(xiàn)性，又必須有一定的深度。先做設(shè)計(jì)方案并畫出原理圖，然后對(duì)設(shè)計(jì)方案仿真。方案通過的可以設(shè)計(jì)安裝布線圖，列出元件清單并采購(gòu)，最后進(jìn)行焊接制作；方案未通過的教師要給予必要的指導(dǎo)，再重復(fù)剛才的步驟，直到通過。在實(shí)踐教學(xué)中可以是學(xué)生分組自擬題目，也可以老師給定題目。比如教師給定學(xué)生分組設(shè)計(jì)題目為一個(gè)簡(jiǎn)易收發(fā)裝置，可以有多種不同的方案，這樣能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。將通信原理、EDA、電子工藝學(xué)、高頻電路、傳聲器相結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高了學(xué)生分析問題和動(dòng)手實(shí)踐的能力。

4 結(jié)束語

注重學(xué)生的個(gè)性化、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、教學(xué)過程中創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)和通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革三個(gè)方面來解決學(xué)生課程學(xué)習(xí)中的問題。以上三方面在實(shí)際教學(xué)中得到應(yīng)用并取得了明顯的效果,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)效率得到了較大的提高,課堂教學(xué)評(píng)價(jià)較高。

［1］樊昌信，張甫翊，徐炳祥，等.通信原理［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002.

［2］徐洪梅，熊建設(shè)，石雷.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23（8）：88-90.

［3］唐青才，朱德全.契約學(xué)習(xí)：教師個(gè)性化教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的有效途徑［J］.中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育,2007，（4）：36-38.

（責(zé)任編輯 王璟琳）

G649.21

A

1673-2014（2010）05-0077-03

2010—08—05

本文系“2007年長(zhǎng)治學(xué)院院級(jí)基金項(xiàng)目”（項(xiàng)目編號(hào)：20072002）的研究成果。

賈蘭芳（1977— ），女，山西長(zhǎng)治人，講師，碩士研究生，主要從事通信中盲信號(hào)處理和空時(shí)編碼研究。