通信原理課程教學(xué)改革的探討

肖琨

【摘 要】針對大學(xué)通信工程專業(yè)通信原理教學(xué)實(shí)踐中出現(xiàn)的問題，對該課程教學(xué)的手段、方法和內(nèi)容進(jìn)行改革實(shí)踐，以期進(jìn)一步提升通信原理課程的教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】通信工程專業(yè) 通信原理 教學(xué)實(shí)踐

【中圖分類號】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）07C-0151-02

一、通信原理教學(xué)存在的問題

通信原理是通信與信息系統(tǒng)學(xué)科的專業(yè)主干課程，闡述通信系統(tǒng)特別是數(shù)字通信的基本理論，為學(xué)生在今后的工作掌握和研究各種通信系統(tǒng)打下基礎(chǔ)，課程的教學(xué)質(zhì)量直接影響通信工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)質(zhì)量。在總結(jié)多年教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，我們歸納出該課程教學(xué)存在以下問題：

（一）對多媒體教學(xué)的依賴影響了通信原理課程的授課質(zhì)量。在大力提倡多媒體授課之前的時(shí)間里，教師主要通過黑板板書的方式進(jìn)行教學(xué)，這種授課方式的主要缺點(diǎn)是板書占用時(shí)間太多，一些知識點(diǎn)如各種信號波形和頻譜圖不易描述。當(dāng)前教師基本采用多媒體授課，主要通過PPT進(jìn)行課堂講解，這種授課方式的主要優(yōu)點(diǎn)是信息量大，但是缺陷也非常突出，教師和學(xué)生都容易對多媒體教學(xué)形成依賴心理，特別是對于部分同學(xué)，上課就像看電影，上完了也就看完了，同時(shí)也很快忘光了。

（二）通信原理章節(jié)內(nèi)容的講授方法有待提高。由于教材將通信的基本理論分割成相對獨(dú)立的技術(shù)，每一章闡述的知識點(diǎn)是一個(gè)個(gè)的單元，與通信系統(tǒng)的整體架構(gòu)和工作原理是分割的，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中是被動接受不同的通信技術(shù)，并不理解學(xué)習(xí)這些知識的作用和重要性，也就是不知為什么要學(xué)這些東西。

（三）教材的部分內(nèi)容已經(jīng)跟不上通信發(fā)展的步伐。部分知識與其它課程的知識點(diǎn)重疊，一些未來可能成為主流通信技術(shù)的知識在教材中尚是空白，不能適應(yīng)培養(yǎng)高質(zhì)量通信人才的需要。

二、通信原理教學(xué)手段和方法的改革

當(dāng)前，通信原理課程的教學(xué)手段和方法呈現(xiàn)多樣化的格局，推動了課程的改革進(jìn)程，取得了較好的教學(xué)成績，但是仍有一些問題沒有得到很好的解決，新的問題還在不斷出現(xiàn)，立足于現(xiàn)實(shí)情況，該課程在教學(xué)手段和方法還需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行改革：

（一）對緒論中的通信系統(tǒng)模型要做重點(diǎn)講解。在后續(xù)章節(jié)具體技術(shù)的講解與通信系統(tǒng)模型緊密結(jié)合起來，讓學(xué)生明白所學(xué)技術(shù)理論在實(shí)際通信系統(tǒng)中扮演的角色和發(fā)揮的作用。緒論是教材的總綱，大部分通信原理教材在緒論中介紹通信的基本概念、通信系統(tǒng)的組成、評價(jià)通信系統(tǒng)性能的主要技術(shù)指標(biāo)等，這些都是通信系統(tǒng)最重要的內(nèi)容，掌握的好壞對于學(xué)習(xí)和研究通信系統(tǒng)至關(guān)重要。在以往的通信原理課程教學(xué)中，很多教師認(rèn)為緒論的內(nèi)容在教材后續(xù)章節(jié)都會詳細(xì)闡述，因此不重視緒論部分內(nèi)容的講解，導(dǎo)致學(xué)生不能從總體上理解通信系統(tǒng)。針對這個(gè)問題，我們在通信原理教學(xué)中，投入了大量精力和充足的課時(shí)對緒論中的內(nèi)容，尤其是通信系統(tǒng)的組成和性能指標(biāo)等進(jìn)行了通俗詳盡地講解，讓通信系統(tǒng)的架構(gòu)深深地印入同學(xué)們的腦海，建立起對通信系統(tǒng)的初步理解和框架。同時(shí)，我們在后續(xù)講解每一章節(jié)的時(shí)候，將該章的知識點(diǎn)的基本原理與通信系統(tǒng)的工作原理結(jié)合起來，闡明其在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用以及如何與其它系統(tǒng)部分配合工作，對于學(xué)好通信原理是非常關(guān)鍵的。

（二）課堂教學(xué)中應(yīng)該加強(qiáng)對黑板板書授課方式的重視。以PPT、視頻為代表的多媒體教學(xué)手段在一定程度上提高了講解效率，加大了課堂信息量，但是在通信原理課程上的弊端也日益凸顯，雖然這些弊端并不是多媒體教學(xué)本身的問題。不可否認(rèn)的是，隨著多媒體教學(xué)的日益普及，事實(shí)上黑板板書在課堂教學(xué)中的比重已經(jīng)很小了，很多教師幾乎采用純PPT教學(xué)，板書的內(nèi)容寥寥無幾，違背了提倡多媒體教學(xué)的初衷。究其原因是多方面的，其中多媒體授課相對黑板板書節(jié)省了教師大量的體力勞動，且可以重復(fù)使用，也是很重要的原因之一，于是教師越來越對多媒體教學(xué)形成依賴就不難想象。事實(shí)上，這種授課方式對工科學(xué)生是非常有害的。就通信原理課程而言，如果用形象生動的圖形直觀顯示在幻燈片上，確實(shí)有助于學(xué)生理解所學(xué)的知識，教師也可以方便直觀地進(jìn)行講解。但同時(shí)我們知道，通信原理是一門理論性較強(qiáng)的課程，基本理論都是建立在數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)基礎(chǔ)之上的，教師不通過黑板板書向?qū)W生教授推導(dǎo)的過程，學(xué)生是很難學(xué)到其中的精髓的。不僅通信原理，很多工科課程都是如此，數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力可以說是每個(gè)工科學(xué)生所必須具備的能力，一旦學(xué)生養(yǎng)成了看PPT而疏于動手推導(dǎo)的習(xí)慣，后果將是非常嚴(yán)重的，我們是培養(yǎng)不出合格的工科人才的。因此，我們在通信原理課程的教授中，不僅通過PPT講解，還在黑板上進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，并要求學(xué)生在課下自己進(jìn)行推導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)能力。還要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是，現(xiàn)在的大學(xué)生往往不喜歡動手做筆記，熱衷于拷貝多媒體講義復(fù)習(xí)所學(xué)的內(nèi)容，事實(shí)上動手做筆記是一個(gè)非常重要的學(xué)習(xí)習(xí)慣，不僅僅是抄寫的過程，同時(shí)也是加深理解的過程。

（三）將章節(jié)學(xué)習(xí)與MATLAB仿真同步展開，加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解和感性認(rèn)識。為了鞏固課堂所學(xué)的知識，一般的做法是實(shí)驗(yàn)課和理論課程同步，例如脈沖調(diào)幅、相移鍵控等實(shí)驗(yàn)，安排在理論課一上完就進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，以鞏固和提高學(xué)生對理論知識的掌握程度。這種做法有一定的效果，但是由于受到時(shí)間、設(shè)備等因素的影響，效果不是很理想，原因在于學(xué)生做一次實(shí)驗(yàn)形成的印象并不深刻，而重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)實(shí)條件下又不可行，在條件較差的學(xué)校，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的欠缺，往往幾個(gè)人共用一套實(shí)驗(yàn)器材，效果又得打折扣。針對這個(gè)問題，我們在教學(xué)中采取將章節(jié)學(xué)習(xí)與MATLAB程序仿真同步展開，相互印證，達(dá)到了很好的教學(xué)效果。眾所周知，通信原理教材中的幾乎每一種技術(shù)都是可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的，而現(xiàn)在的大學(xué)生基本上人手一臺電腦，只需要安裝MATLAB軟件，就可以自由地進(jìn)行通信基本理論的仿真，不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，既充分鞏固了所學(xué)的理論知識，又提高了編程能力，一舉多得。

三、通信原理教學(xué)內(nèi)容的改革

與通信技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的通信原理教學(xué)內(nèi)容是時(shí)代的需求。因此，通信原理教材的內(nèi)容也有必要不斷地修訂，對此我們也做了一系列的改革，具體內(nèi)容是：

（一）壓縮模擬技術(shù)等的教學(xué)，增加新興通信技術(shù)手段的教學(xué)?，F(xiàn)有的通信原理教材中，模擬調(diào)制技術(shù)、隨機(jī)過程等章節(jié)內(nèi)容在通信工程專業(yè)其它課程如通信電子線路、隨機(jī)信號分析課程中已經(jīng)詳細(xì)地學(xué)過，在通信原理教學(xué)中只需要簡單地提及。在新興通信技術(shù)上，部分教材增加了CDMA、OFDM技術(shù)的內(nèi)容，但是還不夠，有必要增加MIMO技術(shù)的介紹，對于學(xué)生未來掌握應(yīng)用MIMO通信系統(tǒng)是有益的，而MIMO通信系統(tǒng)是未來通信系統(tǒng)的主流候選方案。除此之外，中繼協(xié)同通信、認(rèn)知無線電等新興通信技術(shù)也有必要在教學(xué)中涉及，使學(xué)生對前沿通信技術(shù)有所了解，為未來深入學(xué)習(xí)和研究通信技術(shù)打下基礎(chǔ)。

（二）強(qiáng)化通信信道的教學(xué)。雖然每一種通信原理教材都有信道這一章，但是對通信信道的闡述深度和廣度存在不足，一般只是簡單介紹無線信道和有線信道的概念與特點(diǎn)、信道的基本數(shù)學(xué)模型，這些概念固然重要，但不足以讓學(xué)生較好地掌握信道的特征，特別是移動信道的重要特征如衰落、電平通過率、平均衰落持續(xù)時(shí)間等，內(nèi)容更具體化，在學(xué)習(xí)和工作中更常用到。

（三）強(qiáng)化信息論的基礎(chǔ)知識教學(xué)。信息論通常是研究生的培養(yǎng)課程，但是作為通信系統(tǒng)的指導(dǎo)理論很有必要在通信原理中有所涉及。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會經(jīng)?？吹叫畔⒄撝械囊恍┗靖拍钊珈亍⑿畔⒘亢托诺廊萘康?，會覺得很陌生，不能理解，有必要在通信原理教材中單獨(dú)用一章介紹信息論中的基礎(chǔ)知識，擴(kuò)大學(xué)生對信息科學(xué)基本理論的知識面，提升學(xué)生對信源編碼和信道編碼核心內(nèi)容的理解。信源編碼壓縮信源中的無規(guī)律的冗余比特，這部分比特不提供信息量；信道編碼向被壓縮過的信息序列中插入有規(guī)律的比特，接收端根據(jù)規(guī)律可以糾正信道干擾產(chǎn)生的信息錯(cuò)誤。

我們在近幾年的通信工程專業(yè)本科生班級中進(jìn)行了基于以上內(nèi)容的教學(xué)改革實(shí)踐，取得了明顯成效，學(xué)生對于通信原理知識的理解程度顯著增強(qiáng)，知識更加全面，印象更加深刻，讀研學(xué)生的科研能力顯著提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]樊昌信.通信原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2001

[2]曹志剛，錢亞生.現(xiàn)代通信原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，l999

【基金項(xiàng)目】廣西師范大學(xué)教育教學(xué)改革與建設(shè)立項(xiàng)A類項(xiàng)目

【作者簡介】肖 琨，男，廣西師范大學(xué)副教授，博士，研究方向：無線通信。