淺談《通信原理》課程教學中全方位、全程育人

孫云山+張立毅+耿艷香+費騰

摘要：本文以《通信原理》課程為例，闡述了在課堂教學中實施全方位、全程育人，重點分析了結合課程教學，對學生團隊精神、自學能力、實踐能力、認知能力、科研創(chuàng)新能力、工程素養(yǎng)的培養(yǎng)以及辯證唯物主義和理想信念的教育，收到了春雨潤物細無聲的效果。

關鍵詞：通信原理；課程教學；全方位育人；全程育人

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）51-0209-03

《通信原理》課程是通信工程專業(yè)的核心主干課程，也是通信類考研必考的課程之一[1]。主要講授現(xiàn)代通信系統(tǒng)的基本原理、基本性能和基本分析方法，培養(yǎng)學生熟悉通信系統(tǒng)的基本構成，了解通信系統(tǒng)的技術指標及改善系統(tǒng)性能的一些基本技術措施，掌握模擬通信和數(shù)字通信系統(tǒng)信息傳輸?shù)幕驹砑胺治龇椒╗2]。

習近平總書記在全國思想政治工作會議上指出：“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面”，并強調(diào)“要用好課堂教學這個主渠道，……其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應”。課程組結合多年的《通信原理》課程教學，認真落實習近平總書記的這一重要講話精神。

一、全方位育人

教師的教學活動貫穿于學生學習生活的全過程，對學生的思想、觀念和言行的影響是最直接和有效的。充分挖掘課程教學內(nèi)容，創(chuàng)新教學方法，精心組織教學，可以對學生起到潛移默化的影響，收到春雨潤物細無聲的效果。

1.注重團隊精神的培養(yǎng)。在《通信原理》課程教學中，實施了基于問題式（PBL）的教學模式，根據(jù)課程內(nèi)容，設計了“抓住一個主線，理解兩個指標，掌握三種調(diào)制，把握四個準則，設置N個問題”等課題，即抓住一個主線——抗干擾，理解兩個指標——有效性和可靠性，掌握三種調(diào)制——幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制，把握四個準則——香農(nóng)公式、奈奎斯特第一準則、奈奎斯特第二準則和奈奎斯特抽樣定理，設置N個問題——每章提出30個問題覆蓋核心內(nèi)容。將PBL模式貫穿課程講授的全過程。在授課前，將“一、兩、三、四、N”介紹給學生，使學生對課程內(nèi)容有所了解，學有目的，學有重點；在授課過程中，將其揉在課程內(nèi)容中，使學生前后聯(lián)想，融會貫通；在復習階段，將學生分組進行研討總結，通過分組討論，不僅增強了學生的團隊意識、協(xié)作精神，而且增強了對課程內(nèi)容的理解掌握。

2.注重自學能力的培養(yǎng)?！锻ㄐ旁怼氛n程具有抽象概念多、數(shù)學推導多、邏輯性強、基礎性強“兩多兩強”的特點，加之學時少，內(nèi)容多，學生較難理解掌握。因此，課程組采取多種措施，編寫助學資料，研制教學網(wǎng)站，以利于學生自學。首先，撰寫了近40萬字的《通信原理教案》，在2008年天津商業(yè)大學首屆教學質(zhì)量月活動中獲得優(yōu)秀教案一等獎。其次，隨著新的數(shù)字載波調(diào)制技術的不斷涌現(xiàn)，編寫了近8萬字的“新型數(shù)字調(diào)制技術”助學資料，納入清華大學出版社出版的《移動通信原理與技術》（2009年1月出版）。第三，將《通信原理》第八章內(nèi)容“數(shù)字信號的最佳接收”擴展，撰寫成《信號檢測與估計》一書，被評為“十一五”國家級規(guī)劃教材和“十二五”天津市規(guī)劃教材，已由清華大學出版社出版發(fā)行。第四，研制了《通信原理》教學網(wǎng)站，涵蓋了教學資料、授課教案、電子課件、習題解答、助學資料、精品鏈接等等，同時利用BBS和電子郵件開展合作學習，實現(xiàn)網(wǎng)上交流，建立了通信原理課程討論系統(tǒng)，學生可以在其中發(fā)言、討論，也可以通過郵件系統(tǒng)與主講教師以及其他同學進行非實時的信息通訊，從而更好地加深對問題的理解，提高學習效率，啟發(fā)學生更積極的思維活動，引導學生自己發(fā)現(xiàn)和探索問題。該網(wǎng)站獲得第十屆全國多媒體課件大賽高教工科組二等獎。這些助學資料由學生自學，教師答疑輔導，不僅加深了對課程教學內(nèi)容的理解掌握，而且培養(yǎng)了學生的自學能力。

3.注重實踐能力的培養(yǎng)?！锻ㄐ旁怼肥且婚T理論性與實踐性都很強的專業(yè)基礎課。各院校都十分重視《通信原理》課程實驗的建設與發(fā)展。如我校通信工程專業(yè)作為天津市特色專業(yè)，目前擁有《通信原理》課程相關實驗儀器設備400余臺，其中通信原理實驗箱40臺，利用實驗箱可以開展PCM編譯碼系統(tǒng)、模擬鎖相環(huán)、差分BPSK相干解調(diào)系統(tǒng)、連續(xù)相位FSK傳輸系統(tǒng)、單路雙工通信系統(tǒng)等硬件實驗，鞏固理論知識。盡管各高校在《通信原理》課程實驗設置與投入方面都花費很大，但硬件實驗存在著實驗設備易損、實驗結果不穩(wěn)定等問題，如何讓學生直觀、便捷地了解《通信原理》的基礎知識，實驗的虛實結合是目前實踐能力培養(yǎng)的重要手段。如通過MATLAB提供的相應工具箱完成《通信原理》所涉及到的相關內(nèi)容的變換與仿真，觀察一些硬件實驗無法得到的中間過程，通過調(diào)整參數(shù)，達到最佳的實驗效果。同時，作為傳統(tǒng)實驗的預習工作，也可大大避免真實實驗中由于誤操作帶來的人身和儀器的傷害[3]。虛擬實驗仿真平臺允許學生自主地選擇或組合實驗環(huán)境，任何學生能在任何時間、任何地點選擇實驗內(nèi)容、實驗儀器設備、實驗信息資料、實驗同組合作人員等，以及取得實驗結果的評估，并具有完全的自由度。此外，對于做了實驗后沒有掌握的實驗過程或實驗技術片斷，學生可以自己多次重復。這樣，學生始終處于實驗教學的主導地位，真正掌握學習的主動權，大大增強了學習效果，提高了學生的實踐動手能力。

4.注重認知能力的培養(yǎng)。在教學活動中，第一要務是提高學生認知世界、增長見識的能力。學生參與教學活動包括思維參與、情感參與和行為參與三方面，這樣有助于啟發(fā)學生認知世界。利用語言的描繪、文字的表述、圖像的演示、動畫的模擬、音樂的渲染等為學生創(chuàng)設了一種生動形象的教學氣氛，激發(fā)學生認知世界和知識的興趣，學生能以各種游戲、角色扮演等方式主動參與到教學中，領悟到所學內(nèi)容主題的情感基調(diào)及基本內(nèi)涵，做到情與理的統(tǒng)一。因此教師通過積極構建學生參與熏陶的教學氣氛，通過模擬、表演、談話等，使學生的思維、情感和行為融合起來。如通信系統(tǒng)的組成，可以利用動畫軟件制作“烽火戲諸侯”、“登月計劃”等動畫，真實的場景和形象的模擬給學生以強烈的視覺感受和心理刺激，讓學生體會到通信系統(tǒng)的發(fā)展，借用模擬交換機、數(shù)字交換機、家用電話等圖片描述模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)，讓學生直觀形象地體會到系統(tǒng)之間的區(qū)別。教師在教學過程中要不斷改進教學模式，從而提高學生認知世界、了解學習新技術的能力。

5.注重辯證思維能力的培養(yǎng)。通信系統(tǒng)的主要指標是有效性和可靠性，分別反映了信號傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量問題。體現(xiàn)在模擬通信中就是帶寬和信噪比，體現(xiàn)在數(shù)字通信中就是碼元（信息）傳輸速率和誤碼（信）率。兩個指標之間相互影響，相互制約，任何一項新技術均是兩個指標和系統(tǒng)復雜度之間的平衡。如在模擬幅度調(diào)制中，DSB的帶寬（為調(diào)制信號的最高頻率），SSB的帶寬，顯而易見SSB的有效性優(yōu)于DSB；但DSB的調(diào)制制度增益，而SSB的調(diào)制制度增益，SSB的可靠性劣優(yōu)于DSB，且SSB的實現(xiàn)復雜度較大。因此，提出了殘留邊帶幅度調(diào)制VSB，通過增加帶寬降低了實現(xiàn)復雜度。再如在數(shù)字調(diào)制中，2ASK、2FSK和2PSK中，2PSK的帶寬和誤碼率最小，但實現(xiàn)復雜度最高；2FSK雖然誤碼率優(yōu)于2ASK，但帶寬最寬。因此，提出了多進制數(shù)字調(diào)制，在系統(tǒng)帶寬一定的條件下，多進制調(diào)制的信息傳輸速率高于二進制，即提高了頻帶利用率，有效性增加，但同時導致功率利用率下降，且隨著進制數(shù)的增加，在信號空間中各信號點間的距離減小，相應的信號判決區(qū)域隨之減小，當信號受到噪聲和干擾的損害時，接收信號的錯誤概率也隨之增加，導致可靠性降低。故又提出了振幅相位聯(lián)合鍵控方式，既可以獲得較好的功率利用率，設備組成也比較簡單，是目前研究和應用較多的一種調(diào)制方式。

由此可見，《通信原理》課程內(nèi)容中處處蘊含著辯證唯物主義思想，在傳授知識的同時，對學生進行辯證唯物主義教育，使學生樹立辯證唯物主義世界觀和人生觀，學會運用辯證唯物主義觀點和方法理解和掌握通信技術，分析和解決實際問題，既有利于課程學習，也為學生成才奠定了基礎。

6.注重理想信念的培養(yǎng)。在課程教學過程中，有意識地向學生介紹通信名人，如有線電報的發(fā)明人薩密爾·莫爾斯（Morse，Samuel Finley Breese）、經(jīng)典電動力學的創(chuàng)始人詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwel）、電話的發(fā)明人亞歷山大·格拉漢姆·貝爾（Alexander Graham Bell）、無線電報的發(fā)明人伽利爾摩·馬可尼（Guglielmo Marchese Marconi）、信息論的創(chuàng)始人克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)（Claude Elwood Shannon）、電磁學之父邁克爾·法拉第（Michael Faraday）、光纖之父高錕（Charles K.Kao）等等。通過有針對性地介紹這些通信名人的卓越成就、成功經(jīng)驗，激發(fā)學生樹立遠大理想，以科學的態(tài)度、嚴謹?shù)淖黠L、辛勤的努力來實現(xiàn)人生價值。

二、全程育人

全程育人是指學生從入學到畢業(yè)的整個過程中，學校都要將思想教育貫穿始終，促進學生成長成才。在《通信原理》課程教學中，不僅在課堂教學中注重對學生的能力培養(yǎng)和素質(zhì)教育，而且引深課程內(nèi)容，將課程內(nèi)容與大創(chuàng)項目、畢業(yè)設計相結合，繼續(xù)提升學生的綜合素質(zhì)。

1.注重學習能力。學習能力就是學習的方法與技巧，學習到知識后，通過消化和思考，才能形成專業(yè)知識?！锻ㄐ旁怼纷鳛橐婚T專業(yè)基礎課程，它既是通信工程的技術基礎，也是學生從事工程實踐的理論基礎。通信技術日新月異，如果沒有良好的學習能力，將無法適應新技術的要求。如香農(nóng)定理是通信原理的重要定理，給出了信道信息傳送速率的上限和信道信噪比及帶寬的關系。利用香農(nóng)定理對新通信系統(tǒng)進行分析，如對于4G系統(tǒng)，利用香農(nóng)進行分析，要在5MHz的帶寬上傳輸20Mb/s的數(shù)據(jù)，則所需要的SNR為12dB?？梢妼τ?G系統(tǒng)，由于速率很高，對接收機的性能要求也要高得多。

2.注重創(chuàng)新能力。隨著通信技術的飛速發(fā)展，各種新的調(diào)制技術、編碼技術、均衡技術不斷涌現(xiàn)。課程組除在課程講授時注意介紹信理論、新技術、新方法外，還注意將課程內(nèi)容引深為研究課題（包括大學生訓練計劃項目、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目），旨在培養(yǎng)學生的科研創(chuàng)新能力。如先后設計了“神經(jīng)網(wǎng)絡在自適應均衡技術中的應用研究”、“數(shù)字通信信號調(diào)制方式的識別與仿真”、“模擬通信信號調(diào)制方式的識別與仿真”等研究課題，學生在溫習課程講授原理的基礎上，通過查閱資料、設計算法、計算機仿真等，完成了研究內(nèi)容，得到了科研訓練。

3.注重工程能力。工程素養(yǎng)是指使學生能獨立思考各種工程問題，抓住復雜多變的實際問題的主要矛盾，具備工程簡化能力，建立合理、經(jīng)濟、簡便地解決實際工程的能力以及結合實踐自我學習、自我完善的能力，使其成為合格的高級工程技術人員。

4.注重拓展能力。拓展能力是指教育教學過程中，學生學習內(nèi)容、學習形式、學習方法的擴容增加和優(yōu)化發(fā)展，是對學生學習的全方位的促進，這是教學創(chuàng)新的需要，是素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。作為信息產(chǎn)業(yè)，知識不斷更新，學生要注重培養(yǎng)拓展能力，對原有知識的延伸或對原有知識進行補充、強化、鞏固。

三、結束語

課堂教學作為教師向學生傳授知識的主渠道，也是進行人才培養(yǎng)最直接、最重要的環(huán)節(jié)。因此，教師要認真領會課程內(nèi)容，精心挖掘課程中蘊含的哲學思想，在向學生傳授知識的同時，充分利用課堂教學過程中育人的實效性，對學生進行思想教育滲透，這樣可以大大提高育人效果，實現(xiàn)全程、全方位育人。

參考文獻：

[1]嚴紅麗，程學彩.《通信原理》課程教學改革與探索[J].赤峰學院學報（自然科學版），2016，32（1）：263-264.

[2]張立毅，孫云山，劉婷.科學發(fā)展觀指導下的通信原理課程教學[J].高等理科教育，2011，（4）：126-128.

[3]孫云山，張立毅，耿艷香，等.《通信原理》虛擬實驗仿真系統(tǒng)研究[J].實驗室科學，2010，13（6）：101-103.

Abstract：Using the course of "principles of communication " as an example，this article discusses course teaching of all-round education of all students. And it also focuses on the cultivation of students' team spirit，self-learning ability，practical ability，cognitive ability，research and creative ability or engineering quality，education of dialectical materialism and ideas and beliefs，eventually students benefits from it unconsciously .

Key words：communication principle；course teaching；overall education；whole-process education