數(shù)字通信教學(xué)與實(shí)踐改革探索

李文杰 屈 霞 鄒 凌

常州大學(xué) 江蘇常州 213164

數(shù)字通信教學(xué)與實(shí)踐改革探索

李文杰 屈 霞 鄒 凌

常州大學(xué) 江蘇常州 213164

數(shù)字通信是計(jì)算機(jī)和通信專業(yè)的重要課程。根據(jù)以往的教學(xué)觀察和反饋，針對學(xué)生理論學(xué)習(xí)理解不透徹，實(shí)踐動手能力不強(qiáng)等問題，對教學(xué)過程進(jìn)行總結(jié)，并從幾個(gè)方面進(jìn)行改革探索。在教學(xué)內(nèi)容組織上，注意整個(gè)知識體系與章節(jié)部分的關(guān)系，使其具有較好的邏輯性和系統(tǒng)性。處理好理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)系，使其相互融合，互為促進(jìn)。豐富教學(xué)形式，建設(shè)好網(wǎng)絡(luò)課堂，方便學(xué)生在課后的學(xué)習(xí)。經(jīng)過在教學(xué)實(shí)踐中的嘗試，取得了較為良好的效果。

數(shù)字通信；內(nèi)容組織；教學(xué)方法；網(wǎng)絡(luò)課堂

數(shù)字通信是計(jì)算機(jī)和通信學(xué)科的重要課程。不管是在工程應(yīng)用還是在科學(xué)研究中，數(shù)字通信都占據(jù)著極其重要的地位。我院針對計(jì)算機(jī)和通信工程專業(yè)的本科生開設(shè)了數(shù)字通信課程，講授數(shù)字通信的基本體系和主要知識模塊。在以往的教學(xué)實(shí)踐中，我們積累了一些經(jīng)驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)了一些不太理想的地方，比如學(xué)生的知識整體性不強(qiáng)，解題模式僵硬，分析解決問題能力薄弱等。為了提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生綜合能力，在總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對教學(xué)內(nèi)容的組織，教學(xué)方法和教學(xué)形式進(jìn)行了改革，取得了較為明顯的成效。

1 課程系統(tǒng)的整體性與結(jié)構(gòu)性

關(guān)于現(xiàn)代系統(tǒng)論，馬克思主義哲學(xué)中有這樣的描述：“系統(tǒng)具有整體性，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)性”。這提醒我們在教學(xué)內(nèi)容的組織和講授中，要注意這對關(guān)系。根據(jù)以往教學(xué)觀察和反饋，學(xué)生對數(shù)字通信的知識體系缺乏全局觀，對知識模塊的掌握存在孤立性，所學(xué)到的東西不能串成一個(gè)有機(jī)整體。這體現(xiàn)在處理問題的簡單化，刻板化。

針對這種情況，在教學(xué)內(nèi)容的組織上，不單單是知識模塊的簡單羅列，而是它們的有機(jī)結(jié)合。首先從大處著眼，讓學(xué)生知道這門課程知識內(nèi)容的對象是什么。由此首先分析數(shù)字通信系統(tǒng)的一般組成，如圖1所示：

圖1 數(shù)字通信系統(tǒng)的一般組成

該組成并不是一成不變的，它可以有簡化，也可以根據(jù)具體要求進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)充。講授時(shí)遵循從簡單到復(fù)雜的認(rèn)識規(guī)律，先講簡單的，當(dāng)簡單系統(tǒng)遇到通信困難的時(shí)候，在系統(tǒng)中添加某些模塊來解決該問題。這樣不僅讓同學(xué)們認(rèn)識了整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，也對系統(tǒng)中的各個(gè)部分印象深刻。在同學(xué)們熟悉了數(shù)字通信的基本組成之后，講授該系統(tǒng)中涉及的主要知識模塊和技術(shù)，形成往后教學(xué)中的主要章節(jié)。因此，根據(jù)上述組成，除去緒論部分，將主要教學(xué)章的內(nèi)容安排如下：(1)第1部分講述信源的基本知識，包括信號的種類、信號的描述和表達(dá)、信號的分析方法、信息及其度量等等。(2)第2部分講述信道的種類和特性，信道的數(shù)學(xué)模型。(3)第3部分講述信源數(shù)字化和編碼的內(nèi)容，包括抽樣、量化、脈沖編碼調(diào)制和增量調(diào)制。(4)第4部分主要講述基帶傳輸信號的基本概念、基帶傳輸信號的常用碼型和基帶傳輸系統(tǒng)。(5)第5部分主要講述數(shù)字調(diào)制的方法，包括數(shù)字振幅調(diào)制、數(shù)字頻率調(diào)制和數(shù)字相位調(diào)制。(6)第6部分講述信道編碼的知識，包括差錯(cuò)控制的概念和方法，常用檢錯(cuò)碼、線性分組碼、循環(huán)碼和卷積碼。(7)第7部分介紹同步技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)。

上述教學(xué)內(nèi)容的組織，遵循了兩個(gè)規(guī)則，一是從整體入手，做到各個(gè)章節(jié)的部分是“整體中的部分”。二是遵循認(rèn)識規(guī)律，先從最簡單的系統(tǒng)組成講起，隨著解決問題的需要逐步豐富系統(tǒng)，新的知識模塊被加入進(jìn)來，系統(tǒng)就這樣由各個(gè)部分有機(jī)地組織起來。

2 理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相輔相承

我院的數(shù)字通信課程安排有專門的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，教學(xué)中應(yīng)當(dāng)充分利用好理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)合優(yōu)勢，它們應(yīng)當(dāng)是相輔相成，互相促進(jìn)的。但在以往的教學(xué)中，這種作用不是十分明顯。有部分學(xué)生表現(xiàn)為：理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)相互剝離。在理論教學(xué)中不清楚理論的具體應(yīng)用是什么，或者是如何應(yīng)用；在實(shí)踐教學(xué)中僅僅是按部就班的操作，缺乏分析和思考。

針對這種情況，從兩個(gè)角度進(jìn)行改革：

(1)合理安排實(shí)驗(yàn)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的講解注意引導(dǎo)性、啟發(fā)性和思考性

當(dāng)完全在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，以往有些學(xué)生會強(qiáng)記實(shí)驗(yàn)步驟，動手后就一步一步操作，滿足于看到結(jié)果，缺乏思考，遇到意外情況不會分析。因此對實(shí)驗(yàn)室中的教學(xué)，一是合理地安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，既體現(xiàn)理論水平，又體現(xiàn)動手操作性。二是實(shí)驗(yàn)開始前的講解也十分重要，不是一味地講第一步做什么，第二步做什么，這樣只會讓學(xué)生產(chǎn)生依賴性，局限于按部就班地操作。講解中應(yīng)該做到：①目的性，實(shí)驗(yàn)的目的是什么，學(xué)生應(yīng)該圍繞實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)而展開思考。②邏輯性，為驗(yàn)證或達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?yīng)怎樣展開實(shí)驗(yàn)，安排實(shí)驗(yàn)步驟。③適當(dāng)留有懸念，有些問題不必過早告知結(jié)論，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中去尋找答案。

(2)實(shí)驗(yàn)不應(yīng)當(dāng)和理論劃清界限，不光是在實(shí)驗(yàn)室中做的才叫實(shí)驗(yàn)

在課堂教學(xué)中，引入實(shí)踐性質(zhì)的內(nèi)容，以模擬來實(shí)踐，以實(shí)踐來促進(jìn)理論分析。具體做法是，采用仿真手段對某些理論進(jìn)行模擬分析。與其直接告訴學(xué)生結(jié)果應(yīng)該怎么樣，不如通過模擬實(shí)踐讓學(xué)生自己看看結(jié)果會是怎樣。這樣做的好處在于：相對于填鴨式的簡單灌輸，它更容易激起學(xué)生的興趣，帶著問題去發(fā)現(xiàn)的過程，鍛煉了思維能力，最終發(fā)現(xiàn)的結(jié)論更有說服力，因而印象更加深刻。

下面以一個(gè)簡單的例子實(shí)踐上述方法。奈奎斯特采樣定理是數(shù)字通信模擬信號離散化中的一個(gè)重要內(nèi)容，講述如果要求從離散信號中恢復(fù)原信號，對采樣頻率的要求。如果直接給學(xué)生講解該定理的內(nèi)容，以及直接講解不同采樣頻率情況下的后果，學(xué)生興趣不濃，缺乏思考，一般采取死記硬背的學(xué)習(xí)方法，效果不佳。這里我們可以采用Matlab之類的工具進(jìn)行編程仿真。比如對一個(gè)單邊指數(shù)信號，用滿足和不滿足采樣定理的兩種采樣頻率進(jìn)行采樣，并分析其過程和結(jié)果，如圖2所示。

圖2 采樣定理的模擬實(shí)驗(yàn)

圖2中左側(cè)是用大于奈奎斯特速率的頻率進(jìn)行采樣的過程，以及所對應(yīng)的頻譜。右側(cè)是用小于奈奎斯特速率的頻率進(jìn)行采樣的過程，以及所對應(yīng)的頻譜。我們可以看到，左側(cè)的信號未發(fā)生失真，而右側(cè)采樣比較稀疏的時(shí)候，其頻譜發(fā)生了明顯的失真。通過這樣的一個(gè)教學(xué)過程，同學(xué)們看到了整個(gè)模擬過程，在結(jié)果出來之前也一直能夠保持思考，最終能將自己的想法和結(jié)果進(jìn)行比較，不管一致與否，印像都很深刻，那么對該定理的把握也比較牢固。

3 豐富教學(xué)形式，建設(shè)網(wǎng)路課堂

傳統(tǒng)的教學(xué)形式主要是課堂教學(xué)。我們的課堂教學(xué)中已經(jīng)加入了實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，將理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合，同時(shí)做到兩者的相互滲透。除此之外，為了使學(xué)生的學(xué)習(xí)不僅僅局限于課堂時(shí)間，我們建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)課堂。在網(wǎng)絡(luò)課堂中有教學(xué)大綱，讓學(xué)生了解課程的知識布局，把握哪些是重點(diǎn)；也放置了教學(xué)計(jì)劃，同學(xué)們能夠通過查閱教學(xué)計(jì)劃，及時(shí)地進(jìn)行預(yù)習(xí)；還放置了講課時(shí)用的全部多媒體課件，同學(xué)們可以根據(jù)自己聽課狀況進(jìn)行有選擇地進(jìn)行回顧復(fù)習(xí)；另外還可以留課后練習(xí)，以及疑難題目的解答，大大增強(qiáng)了互動。網(wǎng)絡(luò)課堂的好處在于它打破了時(shí)間和空間的限制，學(xué)生能夠更加方便自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

4 結(jié)束語

數(shù)字通信是一門既有理論深度，又注重實(shí)際應(yīng)用能力的課程。在實(shí)際教學(xué)中，要從組織好教學(xué)內(nèi)容做起，讓學(xué)生清楚掌握基本內(nèi)容，同時(shí)注意實(shí)踐的重要性，做到實(shí)踐和理論教學(xué)的有機(jī)統(tǒng)一。在教學(xué)形式上，避免單一化，凡是圍繞教學(xué)的，有助于提高學(xué)生課程綜合能力的，都可以展開。通過在上述方面進(jìn)行的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和方法改革，在教學(xué)實(shí)踐中，取得了比較理想的效果。

[1] 江德興.馬克思主義哲學(xué)原理[M].江蘇：蘇州大學(xué)出版社，2001

[2] (美)John G.Proakis. 數(shù)字通信[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003

[3] 陳光軍.數(shù)據(jù)通信技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2008

[4] 屈霞.探索程控?cái)?shù)字交換技術(shù)課程的基本結(jié)構(gòu)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28(3)：57～90

The reform exploration for teaching and practicing in the course of digital communications

Li Wenjie, Qu xia, Zou Ling
Changzhou university, Changzhou, 213164, China

Digital communications is an important course in the major of computer science and communication. Based on the former teaching observation and feedback, due to the problem that students’ comprehension of theory study is not thorough, and the ability of practice is not strong, then the conclusion on teaching is done, the reform exploration is carried on in several parts. On the organization of teaching content,pay attention to the relation of the whole and part chapters, make it logical and systematic. The relation between theory and experiment is well handled. They join and promote each other. The teaching form is abundant, network class is established, which facilitates students study after class. After the exploration in teaching practice, good effect is achieved.

digital communications; content organization; teaching method; network class

2010-09-04 稿件編號：1009013

李文杰，碩士，講師。屈霞，碩士，副教授。鄒凌,博士,副教授。

2010年常州大學(xué)教育教學(xué)研究課題（編號：GJY10020029）。