多維立體化教學(xué)模式在通信原理課程改革中的應(yīng)用

張海一

【摘 要】通信原理是通信工程、電子信息等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容豐富，理論性強(qiáng)。根據(jù)通信原理的這一特點(diǎn)提出采用多維立體化教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)改革。在課堂教學(xué)中應(yīng)用新型多媒體課件，以更加直觀的方式進(jìn)行講解。在課堂之外以微課的形式為學(xué)生提供更加便利的學(xué)習(xí)條件，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上使用MATLAB軟件及虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)改善硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不足。實(shí)踐證明，采用多維立體化教學(xué)模式教學(xué)效果得到明顯改善。

【關(guān)鍵詞】通信原理；多維立體化；微課；虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

The Application of Multidimensional Stereoscopic Teaching Mode in the Reform of Communication Principle Course

ZHANG Hai-yi

（School of electrical and information engineering，Beihua University，Jilin Jilin 132021，China）

【Abstract】Communication theory is a basic course of communication engineering，electronic information.According to the characteristics of communication principle，this feature is put forward to carry out the teaching reform by using multi-dimensional three-dimensional teaching mode.In the classroom teaching，the application of the new type of multimedia courseware，in a more intuitive way to explain.Outside the classroom in the form of micro lesson to provide students with more convenient learning conditions，to stimulate students interest in learning.Using MATLAB software and virtual experiment platform to improve the hardware experiment equipment in the experiment teaching.Practice has proved that the use of multi-dimensional three-dimensional teaching mode teaching effect has been significantly improved.

【Key words】Communication principle；Multidimensional stereo；Micro lesson；Virtual experiment platform

0 前言

通信原理課程一直以來(lái)都是我院的省級(jí)優(yōu)秀課程，是通信、信息、電子等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)該門課程可以了解到通信系統(tǒng)的組成和技術(shù)原理，掌握通信系統(tǒng)的基本理論和分析方法，從而使得學(xué)生在進(jìn)一步學(xué)習(xí)過(guò)程中和未來(lái)工作中具備良好的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用能力。然而，通信原理的知識(shí)點(diǎn)豐富，概念原理抽象，理論性強(qiáng)，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的掌握程度要求高，因此，教師難教、學(xué)生難學(xué)一直是這門課程的困惑[1]。

經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)改革探索和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，自2014年課題組提出并應(yīng)用多維立體化教學(xué)模式的通信原理課程改革方案。通過(guò)實(shí)施該改革方案，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際應(yīng)用的角度理解并掌握通信原理的知識(shí)內(nèi)容并學(xué)以致用，取得了較好的教學(xué)效果，為培養(yǎng)理論功底扎實(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)的創(chuàng)新型綜合素質(zhì)人才打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 課堂教學(xué)改革

通信原理課程內(nèi)容抽象、專業(yè)術(shù)語(yǔ)多、公式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)多，要想學(xué)好這門課對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)功底要求較高同時(shí)還要對(duì)專業(yè)知識(shí)有較強(qiáng)的理解能力。原來(lái)那種以板書的形式進(jìn)行講解的形式完全不能適應(yīng)現(xiàn)在的教學(xué)要求，而近些年被大多數(shù)院校采用的多媒體授課方式也大多只是停留在簡(jiǎn)單的使用PPT軟件的形式上，把原來(lái)的板書形式簡(jiǎn)單的移植到多媒體的幻燈片上，因此在教學(xué)形式上并沒(méi)有本質(zhì)上的改進(jìn)，而多媒體課件的先進(jìn)性也未被體現(xiàn)出來(lái)，這樣導(dǎo)致的直接后果是學(xué)生上課睡覺的多，打游戲的多，看小說(shuō)的多，真正聽課的少，真正聽懂的更少，因此教學(xué)質(zhì)量難以得到提高。為了改變這種教的累學(xué)的也累的局面，課題組改變?cè)瓉?lái)那種板書加PPT模式，開發(fā)出具備多樣化形式的新型課件，在課件中以Flash 動(dòng)畫、流媒體等形式將基本的概念、公式和理論推導(dǎo)等抽象的理論公式形象化[2]。例如在講解奈奎斯特采樣定理時(shí)，在課件中加入視頻與音頻的播放案例。通過(guò)播放對(duì)音頻與視頻的不同采樣的采樣結(jié)果使學(xué)生直觀生動(dòng)的了解采樣定理，充分發(fā)揮了多媒體的先進(jìn)性，寓教于樂(lè)，將枯燥的理論知識(shí)以生動(dòng)形象的方式呈現(xiàn)出來(lái)，既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的興趣，又降低了知識(shí)本身的理解難度，使枯燥的理論不再枯燥。通過(guò)這樣的案例教學(xué)，將理論聯(lián)系實(shí)際，不但活躍了課堂氣氛還提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了學(xué)生對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，將學(xué)生重新“拉回”到課堂上，有效的利用了課堂時(shí)間。

2 教材的選取

教材是學(xué)生學(xué)習(xí)不可或缺的工具。目前，通信原理教材普遍存在的現(xiàn)象是偏重于理論知識(shí)的闡述，對(duì)于通信領(lǐng)域的最新發(fā)展和最新技術(shù)，特別是新技術(shù)的應(yīng)用背景和應(yīng)用效果介紹的少。從現(xiàn)代通信行業(yè)的發(fā)展來(lái)看，西方國(guó)家確實(shí)領(lǐng)先于中國(guó)。國(guó)外教材對(duì)新技術(shù)、新成果的跟蹤也較緊密[1]。因此，課題組采用原版英文教材，課堂主要采用雙語(yǔ)教學(xué)模式，讓學(xué)生在掌握通信原理的基本知識(shí)的同時(shí)，可以了解新技術(shù)的發(fā)展，豐富學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生使用英語(yǔ)能力的提高及學(xué)生查閱相關(guān)英文文獻(xiàn)的能力的提高，從而帶動(dòng)并促進(jìn)專業(yè)學(xué)習(xí)的教學(xué)效果。

3 微課堂

在目前通信原理課程的課時(shí)不斷被壓縮的前提下，傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)已經(jīng)完全滿足不了通信原理這門課程的教學(xué)需求，那么怎樣利用學(xué)生的課余時(shí)間來(lái)完成對(duì)通信原理的學(xué)習(xí)，是多維立體化教學(xué)模式要解決的重要內(nèi)容。為了解決課時(shí)不足及提高學(xué)生利用課余時(shí)間自學(xué)的能力，課題組提出了微課教學(xué)的模式。微課是指基于教學(xué)設(shè)計(jì)思想，使用多媒體技術(shù)在五分鐘以內(nèi)就一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性講解的一段音頻或視頻。在教育教學(xué)中，微課所講授的內(nèi)容呈“點(diǎn)”狀、碎片化，這些知識(shí)點(diǎn)，可以是教材解讀、題型精講、考點(diǎn)歸納；也可以是方法傳授、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)等技能方面的知識(shí)講解和展示。

通信原理課程理論性強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)多，知識(shí)點(diǎn)的難度與重點(diǎn)程度各不相同，將知識(shí)點(diǎn)分散開來(lái)，分別錄制不同長(zhǎng)度的視頻，將這些視頻、音頻上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，學(xué)生可以通過(guò)移動(dòng)終端登錄網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)點(diǎn)擊感興趣的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)自主選擇學(xué)習(xí)的時(shí)間，地點(diǎn)與內(nèi)容。

4 實(shí)踐教學(xué)

4.1 軟硬件結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

在通信原理課程中，實(shí)驗(yàn)是必不可少的實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生更好的理解所學(xué)的內(nèi)容，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)中，我們采用的實(shí)驗(yàn)箱是天煌教儀有限公司的通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該實(shí)驗(yàn)箱的主要特點(diǎn)是模塊化設(shè)計(jì)，各模塊采用獨(dú)立電源開關(guān)，可根據(jù)需要自行配置。涵蓋了通信系統(tǒng)中的信源編碼技術(shù)、基帶和帶通傳輸技術(shù)、數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)、復(fù)用技術(shù)、同步技術(shù)以及接口技術(shù)等通信原理課程的教學(xué)內(nèi)容。但是隨著使用年限的增加，教學(xué)用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備會(huì)逐漸的磨損老化，在進(jìn)行部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)時(shí)差錯(cuò)概率會(huì)增大，可能達(dá)不到理想的原理驗(yàn)證效果。所以課題組除采用硬件實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，還將Matlab 仿真引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中。學(xué)生通過(guò)運(yùn)用 Matlab 軟件的圖形功能將理論公式轉(zhuǎn)化為圖形表述。通信原理中的很多知識(shí)點(diǎn)，如模擬調(diào)制、數(shù)字調(diào)制、通信系統(tǒng)的同步原理等，都可以借助 Matlab 進(jìn)行仿真分析。學(xué)生可以根據(jù)所學(xué)內(nèi)容自行設(shè)計(jì)方案、編寫程序，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行仿真分析。通過(guò)這個(gè)過(guò)程，許多抽象深?yuàn)W的理論變得形象、生動(dòng)、具體，學(xué)生可以更好地理解公式所要表達(dá)的意思，從圖形中進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。從死記硬背記公式轉(zhuǎn)化為以理解公式和圖形為主，減少學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的困難，從而有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興趣，培養(yǎng)自主創(chuàng)新能力，提高分析解決問(wèn)題的能力和綜合設(shè)計(jì)能力。

4.2 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)

由于受到學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間和場(chǎng)地等因素的制約，在課后學(xué)生想繼續(xù)研究課程內(nèi)容并實(shí)際操作是不現(xiàn)實(shí)的[3]。因此為了改善學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的需求，課題組采用了虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，只要有電腦和網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生就可以通過(guò)虛擬的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)自己動(dòng)手配置、連接、調(diào)節(jié)和使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備來(lái)完成所需的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以后，可自由選擇所要完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，熟悉自己的實(shí)驗(yàn)任務(wù)并選擇單人完成或多人協(xié)同完成。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生能隨時(shí)和其他同學(xué)或教師進(jìn)行交流，在實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)實(shí)驗(yàn)者可通過(guò)選擇觀看實(shí)驗(yàn)演示或向教師或同學(xué)請(qǐng)教來(lái)解決問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)這種多方協(xié)作的方式完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。系統(tǒng)將自動(dòng)記錄學(xué)生的實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并把數(shù)據(jù)反饋給教師。實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生可以進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)討論區(qū)，與教師或其他同學(xué)一起分析實(shí)驗(yàn)中存在的難點(diǎn)、問(wèn)題，進(jìn)行交流和反思。這一環(huán)境的提供，進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性并培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

在多維立體化教學(xué)模式下，通信原理課程通過(guò)更新教學(xué)內(nèi)容、完善理論和實(shí)踐教學(xué)方法、等改革措施，不斷提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，通過(guò)幾年的教改實(shí)踐，我專業(yè)學(xué)生對(duì)通信原理課程質(zhì)量評(píng)價(jià)逐年提高，學(xué)生就業(yè)率一直在學(xué)院名列前茅，同時(shí)，學(xué)生考上本專業(yè)研究生的人數(shù)也逐年增多。這些事實(shí)充分說(shuō)明課程教改已初見成效。

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[責(zé)任編輯：李書培]