通信原理課程的研究型教學(xué)模式探索

梁彥　何雪云　張翠芳

摘 要：通信原理課程是高等院校通信、電子、信息類(lèi)學(xué)科中重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之一?；谕ㄐ旁碚n程理論性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)通信原理課程的研究型教學(xué)模式進(jìn)行了探索和研究。提出在教學(xué)中引入科技前沿知識(shí)、采用基于Matlab的軟件實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)以及進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)的三點(diǎn)思路，并應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐。實(shí)踐表明，采用通信原理課程的研究型教學(xué)模式可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、改善教學(xué)效果，同時(shí)提高學(xué)生的創(chuàng)造性和分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：通信原理 研究型教學(xué)模式 Matlab 啟發(fā)式教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）09（a）-0128-02

Abstract：Communication principle is an important basic course for the majors in communication， electronics and information. According to the characteristic of the course of communication principle， the research- based teaching model of communication principle is investigated. The new idea is presented which introduces the advanced science and technology， the Matlab-based software experiment and the application of heuristic teaching into instruction of communication principle. The research- based teaching model stimulates the students initiative in study， improves the teaching effect， foster the students creative spirit and their ability to analyse and solve practical problems.

Key Words：Communication principle；The research- based teaching model；Matlab；Heuristic teaching

通信原理課程是高等院校通信、電子、信息類(lèi)學(xué)科中重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之一，是通信工程等專(zhuān)業(yè)的標(biāo)志性課程，是電子信息學(xué)科的主干課程。隨著信息社會(huì)的飛速發(fā)展，通信原理課程的重要性日益凸顯。通信原理課程作為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，其教學(xué)質(zhì)量直接決定著我國(guó)通信領(lǐng)域的人才培養(yǎng)質(zhì)量，并間接影響我國(guó)通信產(chǎn)業(yè)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力。通信原理課程對(duì)于本科學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也起到重要作用。

通信原理課程以高等數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過(guò)程、線性代數(shù)為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，涉及電路分析、信號(hào)與系統(tǒng)、隨機(jī)信號(hào)分析等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的理論基礎(chǔ)。通信原理課程具有理論性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)、包含較多理論分析和大量公式推導(dǎo)、直觀性差的特點(diǎn)，這給學(xué)生學(xué)習(xí)本門(mén)課程帶來(lái)了一定的難度。

目前通信原理課程的教學(xué)模式多以多媒體教學(xué)為主、黑板板書(shū)為輔。授課中以知識(shí)傳授為主，“教”與“學(xué)”的雙向活動(dòng)過(guò)程較少。這種方式容易導(dǎo)致學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生畏難情緒，使學(xué)習(xí)興趣下降。

為解決通信原理課程教學(xué)中存在的上述難題，我們針對(duì)通信原理課程進(jìn)行了研究型教學(xué)模式的探索與研究。主要思路是，基于通信原理課程的特點(diǎn)，在課程教學(xué)中引入研究型教學(xué)模式，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)通信原理課程的積極性和主動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)際、基礎(chǔ)知識(shí)和前沿技術(shù)、課堂教學(xué)和課外互動(dòng)、知識(shí)教育和素質(zhì)培養(yǎng)相結(jié)合的新模式。

1 通信原理課程研究型教學(xué)模式的探索內(nèi)容

19世紀(jì)初，德國(guó)學(xué)者洪堡提出了“教學(xué)與科研相統(tǒng)一”的觀點(diǎn)。之后，許多大學(xué)紛紛把科研引入教學(xué)，形成研究型教學(xué)模式。研究型教學(xué)模式是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)會(huì)收集、分析、歸納、整理資料，學(xué)會(huì)處理信息，更加注重獲取知識(shí)的過(guò)程，關(guān)注學(xué)習(xí)內(nèi)容的豐富性和研究方法的多樣性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)、技能的實(shí)際應(yīng)用。

我們?cè)谕ㄐ旁碚n程的教學(xué)過(guò)程中，也進(jìn)行了研究型教學(xué)模式的探索。我們以教師的研究型教學(xué)和學(xué)生的研究型學(xué)習(xí)相結(jié)合為平臺(tái)，注重在教學(xué)過(guò)程中融合學(xué)科知識(shí)與研究方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，注重學(xué)生參與學(xué)習(xí)的過(guò)程和對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用與實(shí)踐。具體進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的探索與實(shí)踐。

1.1 將科技前沿知識(shí)引入教學(xué)

隨著通信技術(shù)日新月異的發(fā)展，通信原理教材上的內(nèi)容略顯陳舊。在通信原理課程的教學(xué)過(guò)程中，如果僅講授教材上的現(xiàn)有內(nèi)容，將難以滿(mǎn)足信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生知識(shí)結(jié)構(gòu)的需求。為將通信原理課程與通信技術(shù)的最新發(fā)展相聯(lián)系，我們?cè)谶M(jìn)行通信原理課程教學(xué)的同時(shí)，始終密切關(guān)注通信領(lǐng)域的最新研究?jī)?nèi)容和前沿技術(shù)，并及時(shí)將一些新理論、新技術(shù)、新成果乃至學(xué)科最新發(fā)展熱點(diǎn)引入通信原理的教學(xué)中。

一方面，在課堂教學(xué)中將教材上的內(nèi)容與相關(guān)的最新研究成果相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)一些優(yōu)秀的科研論文進(jìn)行擴(kuò)展閱讀，了解科技前沿動(dòng)態(tài)和產(chǎn)業(yè)界現(xiàn)狀，并啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考與討論。這樣既增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣，又讓學(xué)生了解了最新的學(xué)科知識(shí)和發(fā)展動(dòng)態(tài)，豐富了其學(xué)習(xí)后續(xù)課程所需的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也為學(xué)生的未來(lái)工作進(jìn)行了知識(shí)儲(chǔ)備。

另一方面，組織學(xué)生積極參與通信領(lǐng)域的學(xué)術(shù)活動(dòng)。針對(duì)目前高校中學(xué)術(shù)活動(dòng)多樣化的特點(diǎn)，由教師選取內(nèi)容基礎(chǔ)性較強(qiáng)、易于學(xué)生理解的學(xué)術(shù)報(bào)告，推薦學(xué)生參加。同時(shí)組織學(xué)生參與在本校舉辦的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議等項(xiàng)學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。這大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為他們今后從事科研工作打開(kāi)了一扇可行的大門(mén)。

同時(shí)，引領(lǐng)部分優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)入教師的課題組，接觸教師的科研項(xiàng)目，通過(guò)參與科研活動(dòng)進(jìn)一步加深對(duì)通信知識(shí)的理解和領(lǐng)悟。鼓勵(lì)本科生與研究生進(jìn)行交流、討論，從中了解從事科學(xué)研究所應(yīng)具備的基本素質(zhì)與能力。這不僅能彌補(bǔ)教材內(nèi)容相對(duì)陳舊的不足，也有利于為高校培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)研究生和科研后備力量。

1.2 采用基于Matlab仿真的軟件實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)

包括南京郵電大學(xué)在內(nèi)的一批國(guó)內(nèi)高等院校為通信原理課程配備了硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，為學(xué)生進(jìn)行硬件實(shí)驗(yàn)、提高動(dòng)手能力提供了有效的平臺(tái)。但目前在通信原理課程中開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)仿真環(huán)節(jié)、進(jìn)行軟件實(shí)驗(yàn)的高校為數(shù)不多，通信原理課程在軟件實(shí)驗(yàn)方面仍有較大的發(fā)展空間。

隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，通信系統(tǒng)的功能越來(lái)越強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。與此同時(shí)，通信系統(tǒng)技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期則越來(lái)越短。這得益于強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)技術(shù)和仿真工具的出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是分析、研究復(fù)雜系統(tǒng)的重要工具。

在通信原理課程的理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，設(shè)立基于計(jì)算機(jī)仿真的軟件實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)不但可以更好地向?qū)W生闡釋通信的基本原理，而且仿真圖像的引入加深了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和理性理解。軟件仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)茉鰪?qiáng)學(xué)生的編程能力和系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)能力，拓展學(xué)生的思路，有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和計(jì)算機(jī)水平，也將為學(xué)生日后的學(xué)習(xí)和工作奠定良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，軟件實(shí)驗(yàn)無(wú)需復(fù)雜的硬件平臺(tái)支持，只需采用普通計(jì)算機(jī)即可實(shí)現(xiàn)，便于開(kāi)展和進(jìn)一步推廣。

在仿真軟件的選擇方面，我們充分考慮到Matlab作為一套功能強(qiáng)大的系統(tǒng)仿真軟件，具有操作性強(qiáng)、易于上手、開(kāi)放性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)，我們借鑒了國(guó)外的一些優(yōu)秀通信原理教材使用Matlab仿真軟件輔助教學(xué)的寶貴經(jīng)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，我們把 Matlab軟件引入通信原理教學(xué)，開(kāi)設(shè)基于 Matlab的軟件實(shí)驗(yàn)，對(duì)教學(xué)起到了良好的輔助作用。

在軟件實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方面，我們通過(guò) Matlab仿真將通信原理的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。Matlab的 Simulink開(kāi)放平臺(tái)適合應(yīng)用于通信系統(tǒng)的工作原理分析，它有助于學(xué)生避開(kāi)繁復(fù)的計(jì)算和編程細(xì)節(jié)、專(zhuān)注于通信系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)仿真。通過(guò) simulink開(kāi)放平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，有利于學(xué)生通過(guò)實(shí)踐建立起對(duì)通信原理的系統(tǒng)性認(rèn)知。

同時(shí)，Matlab軟件具有數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、圖形處理等諸多功能，其內(nèi)部的通信、射頻、濾波、信號(hào)處理和小波分析等工具箱提供了各種函數(shù)庫(kù)、模塊庫(kù)可以直接調(diào)用。學(xué)生可以利用Matlab中的現(xiàn)有程序、各種函數(shù)庫(kù)、模塊庫(kù)，加上部分自主編程和設(shè)計(jì)，進(jìn)行通信原理課程的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行自主選題、自主設(shè)計(jì)，并鼓勵(lì)學(xué)生積極參加學(xué)校及國(guó)家舉辦的各項(xiàng)大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)。這有效加深了學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容的理解，激發(fā)其學(xué)習(xí)通信原理課程的熱情和積極性，既鞏固了所學(xué)的理論知識(shí)，又提高了設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力。

1.3 通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)增強(qiáng)師生互動(dòng)

我們針對(duì)通信原理課程教學(xué)中師生互動(dòng)性不足的現(xiàn)狀進(jìn)行教學(xué)改革，實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)，增強(qiáng)師生互動(dòng)，充分發(fā)揮學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的能動(dòng)性。

首先，在教學(xué)思路上，重視對(duì)方法的分析與講解。力圖使學(xué)生領(lǐng)會(huì)分析、解決問(wèn)題的方法，并在后續(xù)教學(xué)進(jìn)程中帶領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)方法解決實(shí)際問(wèn)題。圍繞知識(shí)點(diǎn)在相關(guān)工程問(wèn)題中的實(shí)際應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生從理論聯(lián)系到實(shí)際，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)通信理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。

其次，在教學(xué)過(guò)程中，注重整體性、系統(tǒng)性。在每堂課的開(kāi)始階段通過(guò)提問(wèn)方式引導(dǎo)學(xué)生回顧前一堂課程的內(nèi)容。在各章節(jié)內(nèi)容出現(xiàn)較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性時(shí)啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行聯(lián)系和比較、引申，在每章授課內(nèi)容結(jié)束時(shí)引導(dǎo)學(xué)生梳理本章內(nèi)容，畫(huà)出內(nèi)容主線與脈絡(luò)圖。在授課內(nèi)容涉及到先修課程的基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)，要求學(xué)生提前復(fù)習(xí)先修課程內(nèi)容，并在課堂上請(qǐng)學(xué)生進(jìn)行概括性講解。促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中將單一的課程知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活多樣的學(xué)科知識(shí)，提高其自學(xué)能力。

再次，在提問(wèn)環(huán)節(jié)中，多提開(kāi)放性問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)言、提問(wèn)和課堂討論。組織學(xué)生就某些與實(shí)踐關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)的主題進(jìn)行分組討論，自主搜集材料、撰寫(xiě)整理PPT并上臺(tái)匯報(bào)，從而促使學(xué)生主動(dòng)思考、積極討論，充分參與到教學(xué)中，改變學(xué)生被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。由此激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新能力和提高教學(xué)效果的目的。

最后，在課余時(shí)間引導(dǎo)學(xué)生品讀經(jīng)典文獻(xiàn)，了解通信發(fā)展史上的重要人物和里程碑式事件，引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)課程內(nèi)容的理解和感悟，啟發(fā)學(xué)生對(duì)通信原理課程的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)提高其自學(xué)能力。

2 結(jié)語(yǔ)

對(duì)通信原理課程研究型教學(xué)模式的探索是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，應(yīng)該蘊(yùn)含在課程教學(xué)的整個(gè)進(jìn)程中。從我們目前取得的初步成果來(lái)看，通信原理課程的研究型教學(xué)模式使得學(xué)生學(xué)習(xí)通信原理課程的興趣有所提高，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性，提高學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力。這種研究型教學(xué)模式同樣可以應(yīng)用于其他學(xué)科的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程建設(shè)，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

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