“通信原理”核心課程教學(xué)方法與手段改革研究

王麗俠

(唐山學(xué)院 智能與信息工程學(xué)院，河北 唐山 063000)

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“通信原理”核心課程教學(xué)方法與手段改革研究

王麗俠

(唐山學(xué)院 智能與信息工程學(xué)院，河北 唐山 063000)

“通信原理”課程存在理論知識難、實(shí)踐性強(qiáng)、傳統(tǒng)教學(xué)方式單一等問題。為了改善教學(xué)效果，在教學(xué)方法和手段上做了一系列改革和嘗試，將“層次化實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺及虛擬實(shí)驗(yàn)平臺引入到教學(xué)工作中，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。經(jīng)實(shí)踐證明，教學(xué)改革取得了一定的成效。

通信原理；層次化實(shí)驗(yàn)教學(xué)法；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺；虛擬實(shí)驗(yàn)平臺

“通信原理”課程是通信工程專業(yè)的核心課，也是學(xué)習(xí)通信技術(shù)相關(guān)課程的專業(yè)基礎(chǔ)課，在通信工程專業(yè)教學(xué)中具有重要的地位。此課程涉及的知識廣、概念多、系統(tǒng)性強(qiáng)，需要較強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，所以多數(shù)學(xué)生對其望而生畏，這為課程的教學(xué)增加了難度。為了提高教學(xué)水平，確保應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)質(zhì)量，探索、研究有效可行的課程教學(xué)方法和手段是一項(xiàng)非常重要的工作。

1 課堂教學(xué)方法的改革

1.1 將“層次化實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”引入課堂

為了解決“通信原理”課程理論生澀難懂的問題，我們將“層次化實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”適當(dāng)?shù)匾氲搅苏n堂中。所謂“層次化”[1]可從兩方面理解：其一是指在實(shí)驗(yàn)類別上包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)演示、通信系統(tǒng)模塊構(gòu)建、自主編程及硬件實(shí)現(xiàn)等多個層次；其二是針對具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置由簡到繁、從易到難的多層次。

1.1.1 算法實(shí)驗(yàn)構(gòu)建

為了讓學(xué)生更深刻地理解課程中的某一知識點(diǎn)，我們進(jìn)行了演示驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，即利用軟件進(jìn)行算法的演示或驗(yàn)證，同時觀測算法的運(yùn)算結(jié)果。例如，利用Matlab函數(shù)庫或自行開發(fā)的一些函數(shù)包，輸入幾條指令，直觀得出結(jié)果，不僅操作簡單，而且方便、省時。1.1.2 小系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)建構(gòu)

利用相關(guān)軟件如Systemview，Matlab，Labview等進(jìn)行小系統(tǒng)的構(gòu)建，讓學(xué)生掌握簡單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法。例如，在利用Systemview進(jìn)行小系統(tǒng)構(gòu)建中，教師只需拖動模塊庫中的相關(guān)模塊，并連接、運(yùn)行，即可實(shí)現(xiàn)簡單系統(tǒng)的仿真。此軟件簡單易學(xué)，可快速構(gòu)建出實(shí)驗(yàn)通信系統(tǒng)模型，可用于教師課堂教學(xué)演示，也可用于學(xué)生課下仿真練習(xí)。

1.1.3 大系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)構(gòu)建

利用相關(guān)軟件對完整的通信系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，讓學(xué)生對完整通信系統(tǒng)的運(yùn)行及信號處理過程有直觀的了解。

以上三部分實(shí)驗(yàn)在課程授課的不同章節(jié)和階段穿插進(jìn)行，既兼顧了單個知識點(diǎn)的掌握，又將系統(tǒng)的概念貫穿始終，為后續(xù)課程奠定了基礎(chǔ)。同時，利用專業(yè)仿真軟件還彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備不足及靈活性差的缺點(diǎn)，而且提高了學(xué)生學(xué)習(xí)和開發(fā)的興趣。

1.2 豐富課堂教學(xué)手段

鑒于“通信原理”課程數(shù)學(xué)公式多且復(fù)雜難懂的特點(diǎn)，教師仍需要秉承“傳統(tǒng)板書教學(xué)為主，其他方式為輔”的授課宗旨，有效融合板書教學(xué)、多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)平臺教學(xué)等多種授課方式。板書教學(xué)有助于學(xué)生跟上教師的講課思路，使學(xué)生在聽課過程中有較多領(lǐng)會和思考的時間。而對于課程中的一些圖示，例如系統(tǒng)框圖、信號波形的轉(zhuǎn)換圖等，則可采用多媒體授課方式，充分利用圖像、動畫等多種形式，使知識點(diǎn)生動形象地展示，以便于學(xué)生理解。學(xué)生課后復(fù)習(xí)內(nèi)容、課程相關(guān)背景知識以及課堂內(nèi)容的擴(kuò)展部分則通過建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提供課程相關(guān)資源，包括課程教學(xué)大綱、教案、習(xí)題庫、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等常規(guī)資料，且平臺上設(shè)置師生討論區(qū)，便于師生的交流、互動。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

2.1 借助已有實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行二次開發(fā)

通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)箱均具有豐富的二次開發(fā)接口，學(xué)生可自主編程并下載到模塊中，對系統(tǒng)參數(shù)等進(jìn)行修改，也可在已有模塊的基礎(chǔ)上外接自己設(shè)計(jì)的模塊。目前，我們借助現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)箱已開發(fā)出多個綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)題目，供學(xué)生在開放性實(shí)驗(yàn)課中使用。

2.2 綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，建立系統(tǒng)級實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

我們依托現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備開展教學(xué)改革，以使教學(xué)資源得到充分利用。一方面，利用通信原理實(shí)驗(yàn)室開展常規(guī)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生深刻理解“通信原理”課程中的基本概念和基礎(chǔ)理論；另一方面，安排學(xué)生自己借助移動通信、光纖通信、程控交換實(shí)驗(yàn)室的各種設(shè)備和平臺，搭建中小規(guī)模的通信系統(tǒng)，以使學(xué)生能夠“學(xué)以致用”，了解通信基本知識在各類通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，提高他們對通信系統(tǒng)的分析能力。在項(xiàng)目實(shí)踐中，通過指導(dǎo)學(xué)生對不同通信系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的對比分析，如信源編譯碼在光纖通信和移動通信系統(tǒng)中不同的應(yīng)用，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識時不再是“死記硬背”“紙上談兵”，提高了他們的學(xué)習(xí)興趣、動手能力和創(chuàng)新思維。

2.3 建立網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺

由于通信專業(yè)系統(tǒng)級實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)需要大量的資金，而且淘汰速度較快[2]，因此，我們結(jié)合“通信原理”課程的內(nèi)容與特點(diǎn)，充分利用Matlab強(qiáng)大的計(jì)算功能及豐富的圖形功能，構(gòu)建了一個純軟件虛擬實(shí)驗(yàn)平臺。利用該平臺，學(xué)生可以根據(jù)任務(wù)需求完成算法級、小系統(tǒng)級以及大系統(tǒng)級的實(shí)驗(yàn)，而完全不受硬件條件的限制。

此網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺基于B/S模式，不受時空和地域的限制，學(xué)生可隨時隨地訪問學(xué)習(xí)。在虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺上，學(xué)生既可以驗(yàn)證算法，也可以設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并可模擬實(shí)際系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀況，觀測運(yùn)行結(jié)果。此外，通過此平臺還可訪問其他高校的實(shí)驗(yàn)課程，增進(jìn)與兄弟院校間的學(xué)術(shù)交流。虛擬實(shí)驗(yàn)平臺的運(yùn)行主頁如圖1所示。

圖1 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺運(yùn)行主頁

虛擬實(shí)驗(yàn)平臺投入使用后，效果顯著。一方面，網(wǎng)絡(luò)在線的實(shí)驗(yàn)方式較傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式更能激發(fā)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生將課程學(xué)習(xí)中存在的問題，隨時隨地以自主實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行驗(yàn)證和解決，鞏固了他們對理論知識的學(xué)習(xí)。另一方面，教師將自己在教學(xué)和科研中產(chǎn)生的新方法新項(xiàng)目融入于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺中，使得虛擬實(shí)驗(yàn)平臺不斷更新和完善，一定程度上提升了教師的業(yè)務(wù)能力。

3 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的完善與應(yīng)用

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與主動性，我們通信技術(shù)課程組制作了“基于課程群的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺”[3]，針對課程組內(nèi)存在多門課程，而多門課程又以“通信原理”為核心課程的情況，在設(shè)計(jì)平臺時既考慮了多門課程的獨(dú)立性，又以“通信原理”為核心對教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面做了綜合性設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了各課程間的聯(lián)系性，使其形成一個統(tǒng)一的整體。該平臺資源豐富、交互性強(qiáng)、更新及時、學(xué)生的使用不受時空限制。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)框圖如圖2所示，運(yùn)行主頁如圖3所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖

圖3 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的運(yùn)行主頁

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中課程資源模塊包括“通信原理”“通信網(wǎng)基礎(chǔ)”“信息論與編碼”“移動通信”“光纖通信技術(shù)”幾門課程。在“通信原理”課程教學(xué)區(qū)，課程組教師將與課程相關(guān)的常規(guī)資料與擴(kuò)展資料等信息上傳到教學(xué)平臺上，供學(xué)生在線瀏覽或下載。在“師生聊學(xué)”模塊，同學(xué)間可交流學(xué)習(xí)心得，教師也可在此模塊進(jìn)行在線答疑。實(shí)踐證明，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺作為課堂教學(xué)的輔助工具，對教學(xué)效果的提高有顯著的作用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取、加工、分析、創(chuàng)新、利用、交流等能力。

4 結(jié)語

基于“通信原理”課程的特點(diǎn)與教學(xué)現(xiàn)狀，從課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式等幾個方面進(jìn)行了教學(xué)改革。在教學(xué)改革中尤其注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建設(shè)，并通過“層次化實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”將實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有效地融入到課堂教學(xué)中，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維產(chǎn)生了積極的促進(jìn)作用。今后，我們將進(jìn)一步完善“層次化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法”，并將其貫穿于整個教學(xué)體系中，以促進(jìn)“通信原理”課程乃至整個課程群教學(xué)質(zhì)量的提高，為培養(yǎng)出合格的應(yīng)用型通信人才奠定基礎(chǔ)。

[1] 郭明喜，高媛媛.層次化實(shí)驗(yàn)體系在通信原理教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國電力教育，2012(31)：109-110.

[2] 陳芳妮.面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的通信原理課程改革探討[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，26(1)：68-71.

[3] 王麗俠.通信技術(shù)課程組網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用[J].電子世界，2014(15)：174-175.

(責(zé)任編校：李秀榮)

A Research on the Reform of the Teaching Methods and Means for the Core Course of Communication Principles

WANG Li-xia

(College of Intelligence and Information Engineering， Tangshan University， Tangshan 06300， China)

The course of Communication Principles has some inherent problems， such as difficult theories， requirement of much practice， and boring traditional teaching methods. In order to improve teaching methods and means， the authors of this paper introduces the “classified experimental teaching method”， online teaching and virtual experimental platforms， so as to inspire students’s learning interests and foster students’s initiative. It is proved by practice that the teaching reform has gained the desired effect.

Communication Principles； classified experimental teaching method；online teaching platform；virtual experimental teaching platform.

王麗俠(1982-)，女，河北唐山人，講師，碩士，主要從事信息處理與通信技術(shù)研究。

G642.4

A

1672-349X(2016)05-0094-03

10.16160/j.cnki.tsxyxb.2016.06.023