“通信原理”課程問(wèn)題引導(dǎo)的啟發(fā)式教學(xué)

徐 紅，彭 宏，吳 濤

(浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，浙江杭州310023)

0 引言

“通信原理”作為電子信息類一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是在通信工程領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，也是“移動(dòng)通信”、“光纖通信”和“衛(wèi)星通信”等后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可以系統(tǒng)掌握各種通信技術(shù)的基本原理和應(yīng)用。該課程知識(shí)點(diǎn)多，與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密，且技術(shù)不斷發(fā)展和更新。為適應(yīng)現(xiàn)代電子通信技術(shù)對(duì)專業(yè)人才的要求，對(duì)該門(mén)課程進(jìn)行教學(xué)改革具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

啟發(fā)式教學(xué)是根據(jù)教學(xué)目的、內(nèi)容、學(xué)生的知識(shí)水平和知識(shí)規(guī)律，運(yùn)用各種教學(xué)手段，采用啟發(fā)誘導(dǎo)的方法傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力，使學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，以促進(jìn)身心發(fā)展。

問(wèn)題引導(dǎo)法，又稱發(fā)現(xiàn)法，是指學(xué)生在教師提出問(wèn)題的引導(dǎo)下按自己觀察事物的特殊方式掌握學(xué)科的結(jié)構(gòu)，借助教材或其他參考資料親自探索或發(fā)現(xiàn)事物發(fā)展規(guī)律，主動(dòng)概括應(yīng)知應(yīng)會(huì)的基本原理或規(guī)律性的知識(shí)[2]。

本文結(jié)合本校實(shí)際情況，在多年“通信原理”教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上，對(duì)課程特點(diǎn)和存在的問(wèn)題進(jìn)行思考，并進(jìn)行問(wèn)題引導(dǎo)的啟發(fā)式教學(xué)實(shí)踐，促進(jìn)“通信原理”課程教與學(xué)質(zhì)量的提高，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維能力，提高專業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 “通信原理”課程特點(diǎn)及問(wèn)題

目前本校的通信工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中“通信原理”課程是64個(gè)學(xué)時(shí)，教材采用文獻(xiàn)[3]，配套參考書(shū)較多?！巴ㄐ旁怼敝R(shí)點(diǎn)之間有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:

(1)各章節(jié)之間的關(guān)聯(lián)性—例如系統(tǒng)性能指標(biāo)與后續(xù)章節(jié)都有聯(lián)系;隨機(jī)過(guò)程與噪聲建模以及通信系統(tǒng)的抗噪聲性能分析聯(lián)系密切，模擬調(diào)制的思想會(huì)有助于數(shù)字調(diào)制的學(xué)習(xí)，新型數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)是在基本數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。這樣的關(guān)聯(lián)性內(nèi)容很多，如果某一章節(jié)沒(méi)有理解好，可能會(huì)影響后續(xù)章節(jié)學(xué)習(xí)的效果。

(2)與先修課程的關(guān)聯(lián)性—“通信原理”課程經(jīng)常要用到“高等數(shù)學(xué)”、“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”和“信號(hào)與系統(tǒng)”等先修課程的內(nèi)容，如果教師對(duì)其他課程的知識(shí)儲(chǔ)備不夠，學(xué)生又沒(méi)有進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，會(huì)導(dǎo)致課堂上不能充分理解所學(xué)內(nèi)容[4，5]。

2 問(wèn)題引導(dǎo)的啟發(fā)式教學(xué)改革

2.1 問(wèn)題的設(shè)置

教師在課程教學(xué)的過(guò)程中問(wèn)題的設(shè)置要考慮學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)水平和已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，在這兩方面結(jié)合點(diǎn)上產(chǎn)生的問(wèn)題，最能激發(fā)學(xué)生有效地驅(qū)使有目的去探究問(wèn)題。同時(shí)這里的問(wèn)題引導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)問(wèn)題的導(dǎo)向作用，或者說(shuō)延伸作用，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生本人對(duì)知識(shí)的思考。通過(guò)學(xué)生的學(xué)與思得出結(jié)論，學(xué)到更多的知識(shí)，并能體會(huì)學(xué)習(xí)的過(guò)程和方法[6]。我們的問(wèn)題引導(dǎo)要具體到課前、課中和課后問(wèn)題設(shè)置以及實(shí)施方法，又要體現(xiàn)各自不同的特點(diǎn)。

2.2 為課中教學(xué)服務(wù)的課前設(shè)問(wèn)

(1)預(yù)見(jiàn)性和追溯性—預(yù)見(jiàn)性是指教師根據(jù)已有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，站在學(xué)生角度，預(yù)見(jiàn)學(xué)生可能會(huì)遇到的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生課前通過(guò)查閱資料認(rèn)真思考解決。在這個(gè)過(guò)程中可能會(huì)引申出更多的問(wèn)題，思維變得越來(lái)越開(kāi)闊，這也是教師希望看到的。追溯性是指教師提出的問(wèn)題能夠引導(dǎo)學(xué)生去挖掘知識(shí)的來(lái)源和用途。

例如，在學(xué)習(xí)模擬信號(hào)數(shù)字化這一章之前，可以先讓學(xué)生去思考:為什么要把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)?為什么抽樣定理是這一過(guò)程的理論基礎(chǔ)?學(xué)生在思考這兩個(gè)問(wèn)題時(shí)，可能會(huì)引伸出更多問(wèn)題，例如為什么數(shù)字通信成為當(dāng)今通信系統(tǒng)的主流?當(dāng)信號(hào)的頻率太高時(shí)如何抽樣?在上課時(shí)和學(xué)生討論這些問(wèn)題不但使教學(xué)內(nèi)容更容易理解，還可以使學(xué)生獲得與知識(shí)的來(lái)龍去脈以及實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的知識(shí)。

(2)課程相關(guān)性—相關(guān)性是指當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容與其他課程可能有密切的相關(guān)性，因此在課前有必要去翻閱回顧先修課程的內(nèi)容。例如在學(xué)習(xí)隨機(jī)過(guò)程這一章之前，讓學(xué)生去解決:在“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”課程里如何分析隨機(jī)變量;在學(xué)習(xí)調(diào)制解調(diào)之前，讓學(xué)生去解決:在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程里如何分析信號(hào)的頻域特性。課前帶著這些問(wèn)題去預(yù)習(xí)不但可以擴(kuò)展知識(shí)面，也使課中教學(xué)更順暢，效果更好。

2.3 課中教學(xué)可以培養(yǎng)科學(xué)思維

(1)基礎(chǔ)性和引伸性—復(fù)雜的理論都是從最基本的原理性知識(shí)引伸推演出來(lái)的。課中教學(xué)時(shí)，在使學(xué)生透徹理解基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)簡(jiǎn)單直接的問(wèn)題一步一步引伸出相對(duì)復(fù)雜的知識(shí)和理論，學(xué)生更容易理解，也容易建立學(xué)習(xí)的自信心。

例如在學(xué)習(xí)線性分組碼時(shí)，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的奇偶校驗(yàn)碼引伸過(guò)來(lái):奇偶校驗(yàn)碼的最小碼距是多少?奇偶校驗(yàn)碼能糾錯(cuò)嗎?如果想糾錯(cuò)該怎么辦?糾正1個(gè)比特錯(cuò)需要加幾個(gè)監(jiān)督位?糾正n個(gè)比特錯(cuò)呢?能通過(guò)加足夠多的監(jiān)督位使誤碼率理論上為0嗎?再進(jìn)一步思考，在信息位個(gè)數(shù)不變的條件下，增加監(jiān)督位的實(shí)質(zhì)是什么?從而又回到最初的最小碼距問(wèn)題，即實(shí)現(xiàn)了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜再回歸到簡(jiǎn)單的思維過(guò)程[7]。

(2)聯(lián)系性—課堂教學(xué)要注重知識(shí)之間的聯(lián)系性。通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)，可以將這種聯(lián)系變得明確和實(shí)在，并架構(gòu)成整體性的知識(shí)體系，幫助學(xué)生建立整體性認(rèn)知。

例如，講到系統(tǒng)的抗噪聲性能分析時(shí)，讓學(xué)生思考:為什么通信系統(tǒng)的噪聲可以建模成一個(gè)窄帶高斯平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程?講到數(shù)字調(diào)制時(shí)思考:數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的分析為什么不再考慮碼間干擾?講到QAM調(diào)制時(shí)思考:MASK和MPSK是如何實(shí)現(xiàn)的?M增大時(shí)，各自有什么缺點(diǎn)?通過(guò)思考這樣的問(wèn)題，使學(xué)生更容易理解將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，并培養(yǎng)普遍聯(lián)系的整體思維方式。

(3)緩沖性—緩沖性是指在一段難度較大或是新知識(shí)點(diǎn)較多的教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后，應(yīng)放慢上課節(jié)奏，作為緩沖提出一些總結(jié)性或歸納性的問(wèn)題。

例如:在學(xué)習(xí)AM和FM系統(tǒng)的過(guò)程中，學(xué)生接觸到了很多通信領(lǐng)域的新概念，譬如調(diào)制解調(diào)方法、頻域特性和抗噪聲性能分析等。為了讓學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整理和消化，可以提出以下問(wèn)題:AM系統(tǒng)和FM系統(tǒng)哪個(gè)好?各自有什么優(yōu)缺點(diǎn)及具體應(yīng)用?解決這些問(wèn)題的過(guò)程實(shí)際上是對(duì)前面知識(shí)的總結(jié)，并培養(yǎng)學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)性知識(shí)的能力和歸納思維的能力。

課中教學(xué)是教師和學(xué)生互動(dòng)最重要的平臺(tái)，問(wèn)題的設(shè)置要注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維能力。這不但能提升本門(mén)課的學(xué)習(xí)效果，對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作也會(huì)起到積極的促進(jìn)作用。

2.4 課后設(shè)置開(kāi)放性思考題

課后問(wèn)題是使學(xué)生主動(dòng)通過(guò)查閱更多的資料和參考書(shū)擴(kuò)展知識(shí)面，增強(qiáng)專業(yè)興趣。提出一些面向應(yīng)用有趣的問(wèn)題，從而使學(xué)生在整個(gè)過(guò)程中學(xué)到更廣泛的知識(shí)，對(duì)本門(mén)課在整個(gè)專業(yè)和學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)中的作用也會(huì)有一定的認(rèn)知。例如，讓學(xué)生課后思考:為什么先出現(xiàn)電報(bào)后出現(xiàn)電話?為什么近幾年才開(kāi)始實(shí)現(xiàn)光纖到戶?幾代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中有哪些調(diào)制技術(shù)和復(fù)用技術(shù)?你認(rèn)為未來(lái)通信會(huì)是什么樣子?這樣的問(wèn)題通常是開(kāi)放性的，但是與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)，與其他課程的內(nèi)容也有銜接，學(xué)生在解決這些問(wèn)題的過(guò)程中可以學(xué)到很多課堂上無(wú)法兼顧的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生一種探究的學(xué)習(xí)精神。

3 問(wèn)題引導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué)的要求

為了使問(wèn)題引導(dǎo)的啟發(fā)式教學(xué)取得更好的教學(xué)效果，對(duì)教學(xué)環(huán)境、教師以及成績(jī)?cè)u(píng)定方法等方面都提出了更高的要求。

1)小班化教學(xué)

隨著教學(xué)改革的不斷推進(jìn)和師資力量的擴(kuò)充，小班化教學(xué)在各個(gè)高校越來(lái)越受到重視，并在小范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)踐和探索。小班化教學(xué)無(wú)疑會(huì)促進(jìn)啟發(fā)式教學(xué)的有效實(shí)施，教師可以關(guān)注到每一個(gè)學(xué)生，并通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)和每個(gè)學(xué)生進(jìn)行充分的互動(dòng)，課堂和課后的交流都變得更加順暢和有效，學(xué)生的參與感更強(qiáng)，從而充分實(shí)現(xiàn)學(xué)生的主體性，增強(qiáng)他們的自信心和成就感[8]。

2)教師需要不斷提高

作為專業(yè)基礎(chǔ)課的“通信原理”在整個(gè)知識(shí)體系中的作用非常重要。為了使學(xué)生獲得完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)，教師必須對(duì)前后課程有較全面的了解，以適應(yīng)教學(xué)改革的要求。同時(shí)注意關(guān)注本學(xué)科的前沿課題和發(fā)展趨勢(shì)，不斷更新和改革教學(xué)內(nèi)容，使理論知識(shí)不與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)。

3)重視過(guò)程的成績(jī)?cè)u(píng)定方法

我們應(yīng)逐步將過(guò)去那種單純?cè)谡n程結(jié)束時(shí)進(jìn)行考試的評(píng)測(cè)方式轉(zhuǎn)化為與課程同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程性評(píng)價(jià)。對(duì)學(xué)生成績(jī)的評(píng)定除了包括期末筆試外，還應(yīng)包括課前準(zhǔn)備及課堂討論、基本作業(yè)、課后開(kāi)放性問(wèn)題以及參加大學(xué)生科技活動(dòng)等部分的考察，即充分注重學(xué)習(xí)的整個(gè)過(guò)程。

4 結(jié)語(yǔ)

專業(yè)基礎(chǔ)課處于學(xué)生專業(yè)知識(shí)發(fā)展和完善的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，將問(wèn)題引導(dǎo)的啟發(fā)式教學(xué)運(yùn)用到“通信原理”課程教學(xué)中，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。學(xué)生在獲取專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，提高自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并培養(yǎng)科學(xué)的思維方法。

問(wèn)題引導(dǎo)的啟發(fā)式教學(xué)需要教師和學(xué)生積極配合，是對(duì)教師重視教學(xué)不斷提高自身素質(zhì)的督促，也是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的鞭策。

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