通信原理課程教學(xué)改革實(shí)踐與探索*

田竹梅

(忻州師范學(xué)院物理電子系 山西忻州 034000)

《通信原理》課程為通信工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是許多學(xué)校通信類專業(yè)研究生入學(xué)考試的必考課程之一，其主要內(nèi)容是介紹通信系統(tǒng)的基本理論、基本分析方法和各項(xiàng)性能指標(biāo)[1]。這門(mén)課程理論性強(qiáng)、概念抽象、推導(dǎo)復(fù)雜，學(xué)生不容易學(xué)，老師不容易教?，F(xiàn)結(jié)合通信原理課程的特點(diǎn)及我院通信原理實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，從課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面提出提高通信原理課程課堂教學(xué)質(zhì)量，提高課程建設(shè)水平的思路。

1 相關(guān)專業(yè)課程內(nèi)容的整合

《通信原理》課程是一門(mén)承前啟后的課程，它既是通信系統(tǒng)的入門(mén)課程，也是學(xué)習(xí)現(xiàn)代通信技術(shù)的基礎(chǔ)，其先修課程有《信號(hào)與系統(tǒng)》《概率論》《高頻電子線路》等，后續(xù)課程有《移動(dòng)通信》《程控交換》等[2]。其中，《通信原理》課程的部分內(nèi)容與《信號(hào)與系統(tǒng)》《移動(dòng)通信》課程中的部分內(nèi)容交叉重復(fù)、可能會(huì)造成某些內(nèi)容在多門(mén)課程中講授，浪費(fèi)時(shí)間；有些重要內(nèi)容被忽略掉。因此，需要進(jìn)行課程體系的優(yōu)化與課程的整合[3]。

在教學(xué)過(guò)程中，要及時(shí)與相關(guān)代課教師進(jìn)行溝通，各門(mén)課程合理的選擇教學(xué)內(nèi)容，既避免多門(mén)課程教學(xué)內(nèi)容重復(fù)，又保證相關(guān)專業(yè)課程的獨(dú)立性與連貫性。比如，傅立葉變換的性質(zhì)、功率譜密度、相關(guān)函數(shù)等為《信號(hào)與系統(tǒng)》等先修課程的基礎(chǔ)知識(shí)。在《通信原理》課程中涉及到這些知識(shí)點(diǎn)時(shí)，提前給學(xué)生布置任務(wù)讓學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)，在授課過(guò)程中教師應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)在具體通信過(guò)程中的理解與應(yīng)用，而無(wú)需強(qiáng)化它們的基本概念。數(shù)字調(diào)制技術(shù)為《通信原理》課程的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，但往往由于課時(shí)有限，只能對(duì)二進(jìn)制的數(shù)字調(diào)制技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析。多進(jìn)制的數(shù)字調(diào)制方式介紹不是很詳細(xì)，可以把該內(nèi)容重點(diǎn)講授放在移動(dòng)通信等后續(xù)課程中，如在現(xiàn)代移動(dòng)通信中廣泛使用的GMSK、QPSK等調(diào)制技術(shù)，可以讓同學(xué)們通過(guò)具體實(shí)際的要求與應(yīng)用加深對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的理解。類似處理的還有信道編碼、隨機(jī)序列、擴(kuò)頻調(diào)制等內(nèi)容。通信原理授課時(shí)重點(diǎn)介紹基本理論內(nèi)容，推薦學(xué)生提前預(yù)習(xí)其在移動(dòng)通信中的應(yīng)用，使學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和掌握形成一體化的結(jié)構(gòu)，把實(shí)踐運(yùn)用融入課堂教學(xué)，真正做到學(xué)生學(xué)有所用，學(xué)有所值，學(xué)有所成[3]。

2 理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的結(jié)合

《通信原理》課程理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，許多理論和公式比較抽象，學(xué)生對(duì)具體的通信過(guò)程難以理解掌握。學(xué)生在接受完理論知識(shí)后進(jìn)行相關(guān)的實(shí)踐操作，既能強(qiáng)化學(xué)生對(duì)理論概念的掌握與運(yùn)用，又能提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力[3]。

傳統(tǒng)的通信原理實(shí)踐教學(xué)采用現(xiàn)成的通信原理實(shí)驗(yàn)箱，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)只能進(jìn)行固定的線路連接，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)項(xiàng)目受限，開(kāi)設(shè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)受限，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。為此，筆者在通信原理實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，把傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱與通信仿真工具結(jié)合起來(lái)，一方面通過(guò)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱讓學(xué)生體會(huì)具體的通信過(guò)程與信號(hào)變化情況；另一方面把仿真實(shí)驗(yàn)手段MATLAB、SYSTEMVIEW等引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生自己繪制通信電路，自己改變電路參數(shù)，通過(guò)示波器、頻譜儀、星座圖、BER測(cè)試儀、眼圖等不同的工具形象直觀地觀察實(shí)驗(yàn)效果。采用兩種實(shí)驗(yàn)手段結(jié)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以綜合兩種實(shí)驗(yàn)方法的特點(diǎn)，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和設(shè)計(jì)能力，使學(xué)生能夠得到更好的全面發(fā)展[2]。

在《通信原理》基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之外，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行通信的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，也是一個(gè)不錯(cuò)的提高教學(xué)質(zhì)量的方法。首先教師提出設(shè)計(jì)要求，學(xué)生根據(jù)課本中的理論知識(shí)和相關(guān)系統(tǒng)框圖，參考相關(guān)資料，獨(dú)立設(shè)計(jì)初步方案；然后運(yùn)用MATLAB、SYSTEMVIEW等建立通信系統(tǒng)仿真模型，驗(yàn)證方案的正確性和可行性，反復(fù)試驗(yàn)，測(cè)定參數(shù)，通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)；最后學(xué)生撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告，教師驗(yàn)收[4]。通過(guò)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，既加深了學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解和運(yùn)用，又培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，且提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[4]。當(dāng)然相應(yīng)的方法也可以推廣到學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)及全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽通信方向競(jìng)賽題目的設(shè)計(jì)中。

3 教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)手段的改革

針對(duì)《通信原理》課程理論難度大的特點(diǎn)，教師需要結(jié)合學(xué)生的基礎(chǔ)及接受能力，適當(dāng)處理教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的能動(dòng)性。

教師在進(jìn)行新章節(jié)的講授之前，首先要給學(xué)生介紹該章節(jié)所授內(nèi)容在整個(gè)通信系統(tǒng)中的作用，讓學(xué)生們有清晰的學(xué)習(xí)思路與學(xué)習(xí)重點(diǎn)。同時(shí)，也要緊密結(jié)合當(dāng)前通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，介紹當(dāng)前的一些熱門(mén)技術(shù)，較如CDMA、OFDM等，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講授完各章內(nèi)容之后，要進(jìn)行相應(yīng)的總結(jié)，比如對(duì)于各種模擬調(diào)制與數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，從有效性與可靠性兩方面對(duì)它們的性能進(jìn)行對(duì)比分析。利用通信系統(tǒng)框圖分析信號(hào)的產(chǎn)生、調(diào)制、解調(diào)的各個(gè)過(guò)程以及信號(hào)經(jīng)過(guò)各渠道處理后的相關(guān)性質(zhì)，如表達(dá)式、帶寬、信號(hào)功率等，將抽象的概念形象化，讓學(xué)生能夠更加系統(tǒng)條理地掌握各章內(nèi)容。

《通信原理》課程公式推導(dǎo)多，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)多，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，往往被煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)細(xì)節(jié)沖昏頭腦。因此，在講授隨機(jī)信號(hào)和隨機(jī)過(guò)程等內(nèi)容時(shí)，將復(fù)雜的理論推導(dǎo)簡(jiǎn)化，著重結(jié)論介紹和結(jié)論運(yùn)用，使基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生不用糾纏復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，而把精力集中在通信系統(tǒng)原理的理解和運(yùn)用上[5]。在后續(xù)內(nèi)容講解中需要用到相關(guān)知識(shí)時(shí)，適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)充，降低課程的理論難度，這樣可以有效降低學(xué)生對(duì)該課程學(xué)習(xí)的畏懼心理[5]。

通信原理理論復(fù)雜，如果采用原理框圖與信號(hào)波形描述實(shí)際通信過(guò)程的方法講授，可以使學(xué)生理解起來(lái)相對(duì)容易些，但是必要的公式推導(dǎo)過(guò)程也必不可少。在授課過(guò)程中，可以采用黑板講授與多媒體相結(jié)合的教學(xué)手段，采用多媒體手段提供教學(xué)的主線、框圖、波形及主要公式提示，給學(xué)生清晰的學(xué)習(xí)思路，在講授具體的理論推導(dǎo)過(guò)程時(shí)，比如無(wú)碼間干擾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，各種調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能分析等，通過(guò)合理的板書(shū)呈現(xiàn)，讓學(xué)生能夠緊跟教師思路。在涉及到具體的通信過(guò)程時(shí)，采用MATLAB、SYSTEMVIEW等通信系統(tǒng)仿真軟件，現(xiàn)場(chǎng)仿真各種通信系統(tǒng)，直觀地觀察各種調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)波形、噪聲對(duì)“眼圖”的影響等，比較各種通信系統(tǒng)的優(yōu)劣，使學(xué)生加深對(duì)通信系統(tǒng)各部分的理解，對(duì)通信系統(tǒng)有更全面的了解[1]。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上是筆者在通信原理課程教學(xué)及其改革中的幾點(diǎn)嘗試，取得了良好的教學(xué)效果。對(duì)于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生全面、系統(tǒng)地掌握通信原理方面的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生能力、提高學(xué)生素質(zhì)等方面起了重要作用。今后應(yīng)不斷學(xué)習(xí)新的教育理念，提高教師自身素質(zhì)，為培養(yǎng)合格的具有創(chuàng)新型的通信人才繼續(xù)努力。

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