通信原理課程多元化教學(xué)改革與實(shí)踐

程欽　錢志文　俞洋　陶為戈　任艷玲

摘 要：通信原理課程是高校信息專業(yè)的骨干課程。結(jié)合江蘇理工學(xué)院通信工程、物聯(lián)網(wǎng)工程和電子信息工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)定位，以通信原理課程為載體，引入合作學(xué)習(xí)模式，突出理論教學(xué)的N+1過程考核與評(píng)價(jià)改革，實(shí)施課程理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)信息化教學(xué)等多元化改革與實(shí)踐。通過近三屆相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)實(shí)施表明，通信原理課程實(shí)施多元化教學(xué)改革措施能夠有效提升課堂教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)與綜合能力的訓(xùn)練。

關(guān)鍵詞：通信原理；信息化教學(xué)；N+1考核

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-7394（2016）04-0111-04

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，通信原理課程成為高等學(xué)校信息專業(yè)的主干課程。該課程理論性強(qiáng)，概念抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。以慕課為代表的信息化教學(xué)和N+1過程性考核為代表的新型教學(xué)模式不斷涌現(xiàn)，不斷沖擊著大學(xué)的課堂教學(xué)。通信原理課程專項(xiàng)改革圍繞江蘇理工學(xué)院應(yīng)用型專門人才培養(yǎng)核心，突出通信、物聯(lián)網(wǎng)及電子專業(yè)課程的教學(xué)特色，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。結(jié)合通信專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)[1]以及國內(nèi)外高等教育新的形勢(shì)，我們從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段、課程資源建設(shè)等方面對(duì)通信原理課程教學(xué)進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

1 課程目標(biāo)

通信原理課程改革實(shí)施過程中，我們希望能夠做到五個(gè)方面：（1）堅(jiān)持專業(yè)教師隊(duì)伍建設(shè)，加強(qiáng)教師隊(duì)伍敬業(yè)精神培養(yǎng)；堅(jiān)持教學(xué)與科研相結(jié)合的原則；加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)教學(xué)方法的研究。（2）加強(qiáng)教學(xué)資源和教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)，嘗試課程內(nèi)外合作學(xué)習(xí)模式。研制開發(fā)具有針對(duì)性的、有利于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)的教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生開展創(chuàng)新性實(shí)踐項(xiàng)目。（3）創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)手段，完善多層次實(shí)踐教學(xué)模式；引入計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)，虛實(shí)結(jié)合。（4）合理利用多媒體教學(xué)，突出信息化教學(xué)，建立無紙化課程試題庫，完善課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的資源建設(shè)。（5）采取N+1考核與過程性評(píng)價(jià)體系。

2 教學(xué)內(nèi)容改革

2.1 精選理論教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生參與度

2.11精選教材

國內(nèi)“通信原理”課程可以參考的教材較多。不同類型高校對(duì)教材的要求差異很大。北郵版和清華版教材對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求比較高，涉及較多數(shù)學(xué)推導(dǎo)和復(fù)雜計(jì)算。國防科大版教材則重在一些基本概念和通信系統(tǒng)的介紹，內(nèi)容相對(duì)廣而淺，輔助資料完善。知識(shí)介紹使用許多插圖，能使一些抽象的概念得到直觀體現(xiàn)，教學(xué)實(shí)踐表明應(yīng)用型高校采用該書更加有助于學(xué)生學(xué)習(xí)。

2.1.2強(qiáng)化數(shù)字通信

“通信原理”課程包括模擬通信和數(shù)字通信兩大部分。[2]授課主線為“模擬通信系統(tǒng)-數(shù)字通信系統(tǒng)-信源編碼-信道編碼”。模擬部分調(diào)制內(nèi)容在先修課程“通信電子線路”中已作了介紹，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)抗噪聲性能計(jì)算。數(shù)字通信教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于數(shù)字通信及新型數(shù)字載波調(diào)制和編碼技術(shù)，增加OFDM調(diào)制和LDPC編碼知識(shí)介紹。通過內(nèi)容調(diào)整，一方面降低學(xué)習(xí)難度；另一方面也體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)。

2.1.3以科研促進(jìn)教學(xué)

課程組教師能夠緊跟通信技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，不斷將通信新理論、新方法、新成果引入課堂教學(xué)。近年來，課程組教師在可視光通信（VLC）、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)/物聯(lián)網(wǎng)（WSN/IoT）、低密度奇偶校驗(yàn)碼（LDPC）理論與應(yīng)用研究等方面取得了一定的成果。課程改革實(shí)施過程中，通過穿插物聯(lián)網(wǎng)等通信熱點(diǎn)問題，拓展學(xué)生專業(yè)思維。還積極開展通信原理課堂學(xué)習(xí)與課后通信前沿文獻(xiàn)的閱讀引導(dǎo)活動(dòng)。通過精心挑選難易程度適中的專業(yè)外文教材和文獻(xiàn)，指導(dǎo)學(xué)生科學(xué)閱讀文獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)意識(shí)。此外，課程組教師還積極組織和參與學(xué)院各專業(yè)學(xué)生通信原理課程考研輔導(dǎo)，從考研學(xué)生反饋來看，此項(xiàng)改革對(duì)各專業(yè)考研學(xué)生的專業(yè)課程復(fù)試起到了積極作用。

2.2 完善分層次漸進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)模型，提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新力

2.2.1突出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的漸進(jìn)式提升，通信原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用模塊化教學(xué)

以現(xiàn)有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，向綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方向延伸，層層深化。硬件和軟件仿真（例如：MatLab、Simulink、LabVIEW）相結(jié)合，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。

2.2.2鼓勵(lì)學(xué)生參加各類科技競(jìng)賽活動(dòng)，不斷提高創(chuàng)新能力

充分利用學(xué)院電子工程省級(jí)教學(xué)示范中心這個(gè)平臺(tái)，結(jié)合教師科研項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生參與教師科研。鼓勵(lì)指導(dǎo)學(xué)生參加全國、江蘇省及學(xué)校組織的各類大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐競(jìng)賽，例如電子設(shè)計(jì)大賽、“飛思卡爾”智能汽車競(jìng)賽、機(jī)器人大賽、社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目大賽等。通過參加各類競(jìng)賽，加深學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)原理的理解，鍛煉學(xué)生解決問題的水平，深入理解通信前沿理論，提高學(xué)生科研素養(yǎng)。

3 教學(xué)方法與教學(xué)手段改革

3.1 采用新型教學(xué)手段，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性和有效性

改變傳統(tǒng)課堂灌輸知識(shí)的方法，將傳統(tǒng)教學(xué)、多媒體教學(xué)、專用軟件仿真、穿插典型例題解析和信息化教學(xué)等方式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。針對(duì)課程中涉及大量的時(shí)域和頻域信號(hào)分析，我們使用多媒體方式將教學(xué)內(nèi)容以圖片方式直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，但同時(shí)我們注意到，多媒體并不利于學(xué)生形成知識(shí)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)化[3]，在這方面板書有其自身優(yōu)勢(shì)。通過精心設(shè)計(jì)板書，利用綱目式結(jié)構(gòu)逐步引入知識(shí)重點(diǎn)和難點(diǎn)，授課結(jié)束時(shí)形成知識(shí)體系總結(jié)；將Systemview仿真軟件[4]引入理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以演示方式展現(xiàn)信號(hào)特性，演示項(xiàng)目包括了基帶傳輸系統(tǒng)、ASK調(diào)幅法/鍵控法調(diào)制電路與非相干解調(diào)電路、采樣定理波形、CRC循環(huán)碼編解碼電路、PN序列產(chǎn)生電路、插入導(dǎo)頻法載波同步電路及波形顯示等，涵蓋了通信原理主要內(nèi)容，加深了學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)的理解；此外，我們還利用藍(lán)墨云班課、泛雅等信息化工具建立“通信原理”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，通過手機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與管理，教學(xué)資源分享、在線測(cè)試、頭腦風(fēng)暴等功能，正如2012級(jí)李睿達(dá)和陳彬同學(xué)課程總結(jié)時(shí)所言，利用云班課上課新穎，生動(dòng)，別開生面，老師和學(xué)生可以很好的互動(dòng)，簡直無敵。

3.2 推動(dòng)問題式教學(xué)和主題研討，增進(jìn)師生課堂內(nèi)外交流

推動(dòng)問題式教學(xué)[6]，設(shè)定課程導(dǎo)學(xué)內(nèi)容，每章教學(xué)前先列出“本章關(guān)注的問題”，章節(jié)完成后根據(jù)關(guān)注問題進(jìn)行提問小結(jié)；推動(dòng)主題式研討課，建立一種在合作學(xué)習(xí)環(huán)境下進(jìn)行主題討論的學(xué)習(xí)模式。討論主題包括：（1）智能手機(jī)；（2）可穿戴通信；（3）藍(lán)牙技術(shù)；（4）通信廠商對(duì)專業(yè)人才需求；（5）通信原理在電信企業(yè)中的應(yīng)用；（6）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。通過自學(xué)、匯報(bào)與討論“熱門”背后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、商業(yè)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)家創(chuàng)業(yè)與創(chuàng)新精神，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作與溝通能力。圖1是學(xué)生課后課堂匯報(bào)。

3.3 課程資源建設(shè)

通信原理作為校精品課程，課程組堅(jiān)持“先規(guī)劃再建設(shè)”思路。團(tuán)隊(duì)成員間不定期進(jìn)行專業(yè)交流與討論，關(guān)注國內(nèi)外通信原理理論與實(shí)踐研究的新成果，積極參與國內(nèi)外有影響力的教學(xué)研討會(huì)，為課程組教師吸收新教學(xué)教法，提高教學(xué)水平提供支持。開發(fā)基于計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。結(jié)合已有教改成果建設(shè)內(nèi)容，將仿真工具引入到課堂演示、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與課程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)“實(shí)驗(yàn)走進(jìn)課堂，理論走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室”的互動(dòng)。新建“通信原理”泛雅網(wǎng)絡(luò)課堂資源庫，修訂了課程輔導(dǎo)教材與習(xí)題集。團(tuán)隊(duì)教師還參加了大唐TD-LTE移動(dòng)通信實(shí)踐培訓(xùn)、高校MOOCs、SPOCs教學(xué)技能提升研討，校微課比賽等，聽取了專家授課，參與了同類院校一線教師教學(xué)技能提升研討活動(dòng)，交流了教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，為課程后續(xù)優(yōu)化提供了重要保障。

3.4 考核方式改革

考試對(duì)學(xué)生起著重要的引導(dǎo)作用，考試不僅是評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)和能力，而且還應(yīng)推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)向好的方向發(fā)展，同時(shí)，也是對(duì)教學(xué)過程的反饋，可以促進(jìn)教學(xué)工作改善。課程理論與實(shí)踐考核調(diào)整了傳統(tǒng)只以試卷、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等形式進(jìn)行評(píng)價(jià)的方式，借鑒N+1過程考核與評(píng)價(jià)機(jī)制改革。重視學(xué)生理論與實(shí)踐能力綜合評(píng)價(jià)，重視過程監(jiān)督與管理。對(duì)過程考核，涉及兩方面改革，一是強(qiáng)調(diào)期末一考定終身轉(zhuǎn)向?qū)^程學(xué)習(xí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程理論考核包括平時(shí)作業(yè)（占20%），兩次單元測(cè)試（20%）、期中考核（10%）和期末考核（50%）。實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)考核包括實(shí)驗(yàn)（占25%）、設(shè)計(jì)考核（設(shè)計(jì)成果基本部分占10%，創(chuàng)新部分占5%，面試占30%，設(shè)計(jì)報(bào)告占30%）。實(shí)驗(yàn)報(bào)告批閱中“發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題”，對(duì)學(xué)生報(bào)告撰寫過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，綜合性實(shí)驗(yàn)均采用單次實(shí)驗(yàn)單次批閱，及時(shí)向全班同學(xué)反饋問題并提出后續(xù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，實(shí)踐表明這種措施對(duì)學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量有明顯提升。通過過程考核的方法，促使學(xué)生積極、主動(dòng)學(xué)習(xí)。成績組成的多元化綜合考慮了學(xué)生在考試之外的表現(xiàn)情況，更加科學(xué)地反映了學(xué)生對(duì)課程的掌握程度。

4 結(jié)語

通過通信原理課程理論、實(shí)踐內(nèi)容、教學(xué)手段與教學(xué)方法、課程資源建設(shè)以及考核方式等方面的改革，取得了一定的教學(xué)效果。課程改革兩年多來，團(tuán)隊(duì)專業(yè)教師多人次獲得校級(jí)教學(xué)名師培養(yǎng)人選稱號(hào)，校優(yōu)秀教師稱號(hào)，校微課比賽三等獎(jiǎng)等榮譽(yù)；團(tuán)隊(duì)成員獲得教學(xué)改革項(xiàng)目1項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生獲得江蘇省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目省級(jí)項(xiàng)目多項(xiàng)；校優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)論文多篇，優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)多個(gè)。

同時(shí)，課程改革中也存在一些困難和和挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)在三個(gè)方面：（1）課程教學(xué)改革沒有學(xué)生的配合與支持很難獲得成功，教師和學(xué)生這兩個(gè)教學(xué)主體只有共同努力才有可能完成較為成功的課程改革；（2）課程教學(xué)改革覆蓋面仍不夠廣，不能滿足近年來國家倡導(dǎo)的工程教育認(rèn)證要求的惠及全體學(xué)生的期待；（3）課程改革方案設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中，需要團(tuán)隊(duì)教師傾注大量的時(shí)間和精力，比如現(xiàn)有N+1考核模式是一種有效的教學(xué)創(chuàng)新，然而在實(shí)際操作中可能會(huì)遇到各種棘手的問題，需要從學(xué)校、教師和學(xué)生三方面分別從完善制度建設(shè)、增強(qiáng)責(zé)任心、加強(qiáng)對(duì)考核的認(rèn)識(shí)不斷提高認(rèn)識(shí)并及時(shí)作出調(diào)整。

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責(zé)任編輯 祁秀春