信息化背景下《通信原理》課程教學改革探索

朱珺

(湖北廣播電視大學電信工程學院，湖北武漢430074)

隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深入發(fā)展，社會信息化進程進一步加快，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到我國經(jīng)濟、社會、教育各個領(lǐng)域并產(chǎn)生了重大影響?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》指出：“信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性的影響，必須予以高度重視”。在此大環(huán)境下，《通信原理》課程應(yīng)積極利用現(xiàn)代信息技術(shù)改革教學過程中不適合時代發(fā)展的落后因素，進一步提高教學質(zhì)量。

一、《通信原理》課程在專業(yè)課程體系中的重要地位

《通信原理》作為通信、電信的專業(yè)基礎(chǔ)課，安排在大學二年級下學期開設(shè)，涵蓋通信系統(tǒng)的基本理論、模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)的基本構(gòu)架和信息傳輸理論等方面內(nèi)容。通信技術(shù)專業(yè)的很多課程都與本課程密切相關(guān)，如表1所示。

表1 2013級通信技術(shù)專業(yè)各大類課程學分比例關(guān)系

《通信原理》課程對模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)進行了詳細的分析，其中各種調(diào)試方法（AM，DSB,SSB,VSB,ASK,FSK,PSK,DPSK）的學習需要用到《信號與系統(tǒng)》課程中關(guān)于信號變換的內(nèi)容；信噪比和誤碼率及性能指標的計算則涉及到數(shù)學知識；而模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分析則涉及到通信電子線路的內(nèi)容。可見，先修課程掌握的程度也制約著通信原理課程的學習。同時，后續(xù)的《移動通信》、《光纖通信》、《通信網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)》等專業(yè)課也必須在掌握了《通信原理》課程的基本內(nèi)容后才能順利的學習，可見該課程在整個課程體系中發(fā)揮著重要的穿針引線的作用，將整個課程系統(tǒng)從點到線到面都串聯(lián)了起來。

二、《通信原理》課程課改必要性分析

通過對畢業(yè)生發(fā)放調(diào)研問卷的信息反饋，我們發(fā)現(xiàn)大部分同學對于學習《通信原理》課程還是比較畏懼的，主要在于該課程內(nèi)容多，原理復(fù)雜，理論與實踐結(jié)合不易，學生數(shù)學基礎(chǔ)差、教學方式方法單一等原因，很多同學在學習過程中逐漸就產(chǎn)生了畏難的情緒，導(dǎo)致最后學習效果不佳。

對于本學期的授課對象2013級通信技術(shù)專業(yè)，我們與大部分同學進行了溝通交流，學生普遍表示雖然了解該課程的重要地位，也想學習通信的基本理論知識，但是在單純的理論講解下，他們接受知識比較困難，同時我們還分析了他們的先修課程的成績單，以該專業(yè)學生為例，《高等數(shù)學》課程優(yōu)秀率2%，合格率98%，不及格率2%；《電路基礎(chǔ)》優(yōu)秀率5%，合格率74%，不及格率21%；《模擬電子線路》優(yōu)秀率6%，合格率91%，不及格率3%；《數(shù)字電子技術(shù)》優(yōu)秀率9%，合格率80%，不及格率11%；《信號與線性系統(tǒng)》優(yōu)秀率3%，合格率97%，不及格率0%；可見大部分學生的先修課程基礎(chǔ)都不是很牢，學習逐漸進入到了進退兩難的境地。目前該專業(yè)學生共42名，上課認真聽講并能理解的2名，上課認真聽講一知半解的20名，上課無法集中精神不能接受知識的20名。

通過與4名通信行業(yè)資深工程師以及2家用人企業(yè)的主管溝通發(fā)現(xiàn)，對于新進員工而言，是否學過《通信原理》，以及《通信原理》課程學的好不好，直接影響了他們接受新知識、新技術(shù)、新技能的程度。比如在排查通信網(wǎng)絡(luò)故障時需要掌握通信系統(tǒng)的基本功能結(jié)構(gòu)的知識，通信工程的設(shè)計規(guī)劃則離不開通信系統(tǒng)的各個性能指標的計算，當下4G通信的核心技術(shù)MIMO(多輸入多輸出)也是在信道復(fù)用和信道性能指標計算的基礎(chǔ)上升級而來的新構(gòu)想。

我們認為，大部分學生還是希望好好學習《通信原理》課程的，只是由于種種主觀、客觀的原因給他們的學習帶來了重重阻礙。顯然目前的課堂加實驗教學方法需要改革，我們可以利用現(xiàn)代信息技術(shù)將有限的課堂學習引申到無限的課堂之外，實現(xiàn)隨時隨地的移動學習，幫助學生在學習中獲得知識，找到樂趣。

三、《通信原理》課程改革目標

高職教育以就業(yè)為導(dǎo)向，學生的就業(yè)能力是學校核心競爭力的體現(xiàn)，所有的教育教學活動都應(yīng)以培養(yǎng)、增強學生的就業(yè)能力為目標。在現(xiàn)代信息化大背景下，《通信原理》課程應(yīng)該結(jié)合通信專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)水平考試（初級標準），教會學生掌握通信系統(tǒng)的一般組成、基本原理、系統(tǒng)性能和特點，掌握通信系統(tǒng)的基本分析方法和相關(guān)的性能指標，還應(yīng)注重學生信息素養(yǎng)、創(chuàng)新能力的訓(xùn)練，同時培養(yǎng)學生的專業(yè)交流與表達能力。具體目標如下：

1. 知識技能目標：掌握模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)的基本構(gòu)架、基本原理，能對指定的通信系統(tǒng)進行定量分析、定性計算，對實驗過程中出現(xiàn)的問題能排查、解決。

2. 過程方法目標：信息收集、判斷的能力，自主探究的意識、創(chuàng)新意識。

3. 情感態(tài)度目標：團隊合作的意識、整體產(chǎn)品意識、工藝流程規(guī)范意識以及職業(yè)責任感。

四、《通信原理》課程改革舉措

（一）教學內(nèi)容的整合與重構(gòu)

通常的教學流程是先講授理論知識，然后再開展實驗教學，這與“單工通信”模式有點類似，更偏向于教師的單項知識傳遞，學生的參與積極性不高，也沒有將知識內(nèi)化后靈活運用在實際項目當中。美國教育家約翰·杜威（JohnDowey.1859-1952）指出，在整個學校生活與教學中學生必須成為積極主動的參與者，而教師則是學生活動的協(xié)助者[1]，因此我們需要將“單工通信”轉(zhuǎn)變成為“雙工通信”，將重要的知識點通過理論講授結(jié)合實驗操作等形式，讓學生在聽課、實驗實訓(xùn)操作過程中理解知識、應(yīng)用知識。《通信原理》課程教學改革首先要從教學內(nèi)容的整合上入手，授課教師不僅應(yīng)講清楚基本的原理與方法，更應(yīng)將課堂搬進實驗室，利用我們的一體化教室，將授課內(nèi)容有機的融入到實驗當中理論講解與實驗操作穿插進行，形成“知識引入—實驗操作—理論再次講解—總結(jié)提高”這樣一種新的模式，如圖1所示。

圖1《通信原理》傳統(tǒng)教學內(nèi)容與實驗內(nèi)容的有機融合

（二）教學模式及教學方法的改革

本次課改我們計劃采用“POIT”即感知（Perception）、操作（Operation）、內(nèi)化（Internalization）、遷移（Transfer）的教學模式?；诖四Ｊ?，我們的教學方法也應(yīng)進行相應(yīng)調(diào)整，以項目驅(qū)動、團隊協(xié)作為主線，注重學生信息素質(zhì)的培養(yǎng)，堅持“走出去，請進來”帶領(lǐng)學生走出校門，到通信企業(yè)觀看真實的工作場景和工作流程，讓學生體會通信的理論是怎么“用”到實際工作當中的；同時將企業(yè)專家請入課堂，以真實項目為例，進行知識的分解與講解，讓學生感受真實的工作需要自己掌握哪些知識要點，進一步明確學習目標和努力方向。

這種教育模式注重的是學生三個層面能力的培養(yǎng)：一是專業(yè)基礎(chǔ)知識的掌握，包括通信的基本理論、基本性能指標等；二是個人素質(zhì)能力的拓展訓(xùn)練，包括發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力以及信息搜集、信息篩選能力等；三是專業(yè)的溝通與交流能力的提高，包括對于設(shè)計方案的描述、網(wǎng)絡(luò)性能的分析、專業(yè)知識的溝通與交流等。如圖2所示。

圖2 POIT教育模式“信源編碼”教學單元示例

POIT教育模式的核心是實踐性，給學生設(shè)置真實的項目情境，在項目中學習，在項目中練習，在項目中激發(fā)學生的學習興趣，提高學生解決實際問題的能力。這離不開實驗項目的設(shè)置，在基本理論掌握的基礎(chǔ)之上實踐操作，在實踐的過程中把握理論知識的要點，這一切都融合了教師的“教”和學生的“學”。

（三）教學資源庫的建立

利用現(xiàn)代信息技術(shù)和信息手段建立《通信原理》課程資源庫，既能夠為課程的教學提供豐富的資源，又能鍛煉學生的信息搜集、信息處理能力。課程信息資源庫按照教學所要求的教學內(nèi)容，以學生的興趣和需要為前提，面向不同層面的學生，應(yīng)包括以下內(nèi)容：多媒體課件、圖書資源、視頻資源、網(wǎng)絡(luò)課程、虛擬實驗、綜合試題。如圖3所示。

1. 多媒體課件是教師所用的電子課件和電子教案，應(yīng)支持PowerPoint、Flash等開發(fā)平臺，配備豐富的多媒體元素例如圖片、動畫、聲音等，從多種角度激發(fā)學生的學習興趣。

圖3 《通信原理》課程教學資源庫

2. 電子圖書資源是教師為學生選取的與本課程相關(guān)的參考資料，一般為圖書鏈接或期刊名。在學生搜集信息、處理信息階段，為其提供有參考價值的學習輔助資料是有利于學生的自主學習的。

3. 視頻資源、網(wǎng)絡(luò)課程包括教師在授課過程中的重點章節(jié)的授課視頻，重要知識點的微課視頻、以及世界名校的相關(guān)公開課視頻。利用開放的網(wǎng)絡(luò)為學生搜集豐富的課程資源，使得學生的學習可以沖破課堂有限的時間限制，讓課上課下隨時隨地的學習變?yōu)榭赡堋?/p>

4. 虛擬實驗平臺是利用MATALAB結(jié)合JAVA技術(shù)構(gòu)建的開放式網(wǎng)絡(luò)化實驗教學系統(tǒng)。將虛擬實驗納入資源庫原因有二：一是學校的實驗室開放時間有限，在課后若學生還想繼續(xù)研究課程內(nèi)容并實際操作是不現(xiàn)實的。二是因為隨著使用年限的增加，教學用的實驗設(shè)備會逐漸的磨損老化，在進行部分驗證性實驗時差錯概率會增大，可能達不到理想的原理驗證效果。虛擬實驗系統(tǒng)不受時間、地點的限制，只要有電腦和網(wǎng)絡(luò)，學生就可以通過虛擬的實驗平臺自己動手配置、連接、調(diào)節(jié)和使用實驗設(shè)備來完成所需的實驗，這一環(huán)境的提供，可進一步促進學生學習的積極性，同時培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力[2]。

5. 綜合試題包括習題和試題兩類題庫，習題包括課堂練習題、課后練習題的詳細解答；試題則是歷年的考試真題。

教學資源庫的建立是信息化教學改革最重要的一個環(huán)節(jié)，其中的電子圖書資源、視頻及網(wǎng)絡(luò)課程資源和虛擬實驗平臺是資源庫的核心。電子圖書、視頻及網(wǎng)絡(luò)課程相當于給學生指定了參考書目，通過廣泛的閱讀與思考，從不同的側(cè)面和表述來理解課程內(nèi)容，對于《通信原理》當中晦澀的理論理解是相當有利的；虛擬實驗平臺則是進一步打破了時空的限制，在學生有所靈感的時候可以隨時自己動手搭建電路，驗證原理，或是設(shè)計綜合性的通信網(wǎng)絡(luò)，這在無形中也增強了學生的創(chuàng)新意識。

（四）科學客觀評價機制的建立

在POIT模式下，我們的教學是圍繞“實踐（實驗）”來開展的，因此我們對于學生學習本課程的評價也應(yīng)以此為判斷依據(jù)?！锻ㄐ旁怼氛n程主要內(nèi)容包括通信的基本理論、側(cè)重信息傳輸理論，學生學完課程的收獲應(yīng)體現(xiàn)在實際應(yīng)用當中，因此我們的最終評價主要從三個方面考量：一是教學過程中的學習參與度，包括上課聽講是否認真，實驗操作是否積極參與并積極發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。二是經(jīng)過實驗等實踐環(huán)節(jié)的鍛煉，自己對于知識的掌握程度是否有提高。這兩項評價標準都偏于主觀化，基于此，我們的第三項評價指標是客觀的操作設(shè)計結(jié)果，即讓學生利用課程所學知識來構(gòu)建一個簡單的通信系統(tǒng)，并評判該系統(tǒng)是否能夠成功搭建并滿足相應(yīng)的性能指標。

（五）專業(yè)教師的培養(yǎng)

通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，《通信原理》課程教學難度與日俱增，為了保證教學質(zhì)量，需要建立一支愛崗敬業(yè)、師德高尚、技術(shù)水平高、科研能力強的教學團隊。具體做法：一是定期開展教研活動，授課教師主動學習通信新技術(shù)并將其融入到教學當中。二是有計劃的將專業(yè)教師送入專業(yè)對口的企業(yè)或高校學習培訓(xùn)。三是引進有豐富通信類企業(yè)工作經(jīng)驗的科技人員。

五、總 結(jié)

《通信原理》課程是通信、電信專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程內(nèi)容學習的好壞直接關(guān)系到后續(xù)的學習能否順利進行。由于本課程內(nèi)容繁多、原理抽象等各種原因，課程教學難度較大。在信息化技術(shù)廣泛普及的大背景下，利用現(xiàn)代信息技術(shù)和信息手段，從教學內(nèi)容到教學模式、教學方法方面進行一系列改革，建立課程信息資源庫，著力培養(yǎng)學生的自主學習能力、信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，將有效地推動課程的教學。

[1]查建中.論“做中學”戰(zhàn)略下的 CDIO模式 [J].高等工程教育研究,2008(3):1.

[2]劉麗.《通信原理》課程的數(shù)字化教學改革探析 [J].課程教育研究，2014（2）:250-251.