通信原理課堂教學(xué)初探

陳潔 成運(yùn) 侯海良

摘要：該文指出了《通信原理》傳統(tǒng)教學(xué)中存在的不利于提高教學(xué)質(zhì)量的弊端,提出通過精選教學(xué)內(nèi)容、采用靈活多變的教學(xué)方法和注重理論聯(lián)系實(shí)際等方法來提高課堂教學(xué)效果的改革探索。

關(guān)鍵詞：通信原理；教學(xué)改革；信源編碼；信道編碼

中圖分類號(hào)：G642.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)01-0231-02

Research on the Reform in Teaching of The Principle of Communication

CHEN Jie, CHENG Yun, HOU Hai-liang

(Department of Communications & Control Engineering, Hunan Institute of Humanities, Science and Technology, Loudi 417000, China) Abstract: The problems existing in the presently teaching of“The Principles of Communication”are discussed, and the reform measures such as selection the teaching contents, using of many kinds of teaching methods deftly and linking theory with practice are introduced to improve the effect in teaching.

Key words: the principles of communication; teaching reform; signal source coding; signal channel coding

1《通信原理》課程教學(xué)現(xiàn)狀

《通信原理》是電子信息工程、通信工程等信息類本科專業(yè)的一門重要的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，也是許多高等院校通信和信息類專業(yè)研究生入學(xué)考試的初試或者復(fù)試必考科目之一。本課程主要內(nèi)容為通信系統(tǒng)的基本組成、信號(hào)的編碼與調(diào)制、信道編碼及調(diào)制技術(shù)、信號(hào)的接收、傳輸?shù)牟铄e(cuò)控制及同步等。

《通信原理》是一門理論性、綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程[1]，在實(shí)際教學(xué)中，我校安排的總課時(shí)為64節(jié)，包括48節(jié)理論課和16節(jié)實(shí)驗(yàn)課。理論教學(xué)主要以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)地接受的模式。采用講授為主的教學(xué)模式在該課程的教學(xué)中主要表現(xiàn)為以下5個(gè)方面的難點(diǎn)：

1）課程對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)要求高，理論性強(qiáng)，數(shù)學(xué)推導(dǎo)多。課程中知識(shí)的推導(dǎo)涉及到很多高數(shù)、概率論和線性代數(shù)知識(shí)，比如平穩(wěn)隨機(jī)過程、信道容量、信道編碼等。從先修的信號(hào)與系統(tǒng)、通信電子線路開始，教師講授都會(huì)涉及大量的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，長(zhǎng)時(shí)間的理論學(xué)習(xí)加重了學(xué)生的厭學(xué)情緒，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。

2）課程的概念多、專有名詞多而且很多概念都比較抽象。如信道、信道編碼及編碼方法、信源編碼及編碼方法等，對(duì)于初學(xué)者來說，這些概念很容易混淆，不好理解。通常是講到后面的知識(shí)，學(xué)生忘了前面的知識(shí)。

3）先修課程學(xué)習(xí)效果直接影響通信原理的教學(xué)。信息類專業(yè)的不同課程之間知識(shí)銜接緊密，一環(huán)扣一環(huán)，一門課程沒學(xué)好將直接導(dǎo)致后續(xù)課程無法有效的組織教學(xué)。通信原理課程是在信號(hào)與系統(tǒng)、通信電子線路等專業(yè)基礎(chǔ)課程開設(shè)的前提下開課，而那些課程的理論性也相當(dāng)?shù)膹?qiáng)。長(zhǎng)期的理論學(xué)習(xí)使得學(xué)生對(duì)這些理論性較強(qiáng)的課程產(chǎn)生了強(qiáng)烈的抵制心理。

4）知識(shí)點(diǎn)多，講授內(nèi)容多，課時(shí)少。通信原理的包括的知識(shí)范圍廣，包括信號(hào)分析、模擬通信、數(shù)字通信、信源和信源編碼、信道和信道編碼、通信系統(tǒng)的組成等方面的知識(shí)，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都很重要，48課時(shí)的理論教學(xué)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?，F(xiàn)代交換原理、移動(dòng)通信、光纖通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)及擴(kuò)頻通信等后續(xù)專業(yè)課程迫切需要“通信原理”課程堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)作為后盾。通信原理的知識(shí)點(diǎn)沒講到或者知識(shí)講解不透徹，直接影響到后續(xù)課程的教學(xué)和學(xué)習(xí)，進(jìn)而影響到人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

5）通信原理知識(shí)更新?lián)Q代快，教材中的知識(shí)點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)。比如CDMA、數(shù)據(jù)通信等技術(shù)十多年前還僅僅存在理論中，目前已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)并得到飛速發(fā)展，并出現(xiàn)了一些新的技術(shù)，而教材的更新?lián)Q代速度跟不上通信知識(shí)的發(fā)展，學(xué)生在學(xué)習(xí)中難免會(huì)有疑問。這就需要授課者及時(shí)跟蹤，了解通信的新技術(shù)，向?qū)W生介紹新的技術(shù)并且有效的解釋學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題。

2《通信原理》課程教學(xué)改革措施

2.1精選教學(xué)內(nèi)容，合理安排教學(xué)順序

《通信原理》知識(shí)點(diǎn)多，知識(shí)覆蓋面廣，教學(xué)內(nèi)容豐富，而我系電子信息工程和通信工程本科專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃中安排該門課程的理論教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)為48節(jié)，要在短短的48學(xué)時(shí)內(nèi)把通信原理500多面的教材內(nèi)容講授完是不可能的。因此，我們必須精選教學(xué)內(nèi)容，對(duì)全局知識(shí)作合理規(guī)劃，分清層次、確定重難點(diǎn)，對(duì)一些相對(duì)較容易的內(nèi)容安排學(xué)生自學(xué)。通信原理主要包括數(shù)字通信和模擬通信兩部分。實(shí)際應(yīng)用中主要采用數(shù)字通信，因此應(yīng)該重點(diǎn)講授數(shù)字通信系統(tǒng)及及其相關(guān)技術(shù)。信號(hào)分析部分在信號(hào)與系統(tǒng)課程中學(xué)生已經(jīng)詳細(xì)學(xué)習(xí)過，但防止部分學(xué)生掌握不牢，本部分只簡(jiǎn)要的講授傅里葉變換、信號(hào)的能量和相關(guān)函數(shù)等方面的知識(shí)，其他內(nèi)容要求學(xué)生自學(xué)。還有模擬調(diào)制中的角度調(diào)制（調(diào)頻和調(diào)相）部分通信電子線路或者高頻電子線路中有相關(guān)內(nèi)容，也不需要作重點(diǎn)講解。另外信源編碼和信道編碼方法很多，也只能講授常用的一些編碼方法，其它的只講解其編碼原理或者全部要求學(xué)生自學(xué)。

選定好教學(xué)內(nèi)容后，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，還有必要對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講授順序作一定的調(diào)整。一般來講，教材編排順序就是課堂教學(xué)內(nèi)容的組織順序。但通過多次教學(xué)實(shí)踐和摸索發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整教學(xué)順序有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中形成一條學(xué)習(xí)主線，抓住這根線無論是聽課還是自學(xué)都變得更容易。比如整個(gè)講授過程按照通信系統(tǒng)的組成和通信流程進(jìn)行：先講信號(hào)及其描述和變換、接著講信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)，再講信源編碼和信道編碼，最后介紹通信網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識(shí)。每個(gè)部分的講授中，也抓住一條主線，比如講授各種信源編碼方法時(shí)可以以提高有效性這條主線來展開，信道編碼可以以增加通信的可靠性來展開。

2.2采用多種教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

通信原理的知識(shí)比較抽象，概念多、數(shù)學(xué)公式和數(shù)學(xué)推導(dǎo)比較多，采取傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)方式會(huì)使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣下降，為此，需要靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效率。

首先，應(yīng)該拋棄以教師講授為主,學(xué)生被動(dòng)地接受的教學(xué)模式，采用以教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體的教學(xué)方式。教師先通過相關(guān)通信知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用引起學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的興趣，并隨之提出疑問，進(jìn)而進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的講授。對(duì)于要求學(xué)生自學(xué)或者預(yù)習(xí)的部分，也提前提出問題，讓學(xué)生帶著問題自學(xué)，同時(shí)要求學(xué)生在下次上課前回答問題或者對(duì)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行講解，使自學(xué)效果得以保證。

其次，充分發(fā)揮《通信原理課程》多媒體課件的作用[2]，并用flash制作各種演示動(dòng)畫。多媒體課件主要內(nèi)容包括了基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)、公式推導(dǎo)、通信系統(tǒng)功能各模塊的輸出波形和相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的練習(xí)題等。在幾年的教學(xué)中，我用flash軟件制作了各種編碼、調(diào)制解調(diào)等方面的動(dòng)畫演示，使學(xué)生能直觀形象的理解各知識(shí)點(diǎn)。

再次，加強(qiáng)與學(xué)生的溝通，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，及時(shí)調(diào)整講課進(jìn)度。通過提問、課間與學(xué)生聊天、批改作業(yè)、課間小測(cè)試和布置練習(xí)題等，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，聽取同學(xué)們對(duì)教學(xué)建議，并及時(shí)調(diào)整自己的授課進(jìn)度和講課方法。平時(shí)注意與同學(xué)們建立了友好的關(guān)系，利用情感紐帶建立和諧的課堂秩序。

2.3注重理論聯(lián)系實(shí)際

《通信原理》是一門應(yīng)用很廣的課程，要深入的理解和掌握它必須將它與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來。首先，通信的相關(guān)技術(shù)日新月異，使得通信原理教材中的相關(guān)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)。其次，通信原理注重基本通信理論的介紹，主要包括理論的數(shù)學(xué)機(jī)理、各種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)框圖和相關(guān)技術(shù)，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)對(duì)相關(guān)內(nèi)容沒有直觀的認(rèn)識(shí)。

課堂教學(xué)中,要多和實(shí)際應(yīng)用建立聯(lián)系,將抽象深?yuàn)W的原理融入到具體的例子中進(jìn)行講解。比如在講頻分復(fù)用技術(shù)時(shí)，學(xué)生很難理解，可以將該技術(shù)與多人同時(shí)進(jìn)出教學(xué)大樓大門聯(lián)系起來形象的進(jìn)行講解。

在進(jìn)行知識(shí)講解時(shí)，要注意將相關(guān)理論的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行介紹，讓學(xué)生覺得通信原理不僅僅是一些抽象的理論，而且具有很強(qiáng)的實(shí)用性，這樣才能使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更濃。比如在講授通信系統(tǒng)時(shí)，可以直接以手機(jī)通信為例，介紹其采用的調(diào)制技術(shù)、解調(diào)方法，復(fù)用技術(shù)等，這樣就將理論和實(shí)際聯(lián)系起來了。

通信原理知識(shí)更新?lián)Q代迅速，任課教師需要及時(shí)跟蹤新出現(xiàn)的技術(shù)，并將相關(guān)知識(shí)融入到對(duì)應(yīng)的知識(shí)中進(jìn)行介紹[3]。

3實(shí)際教學(xué)效果

通過在2006級(jí)、2007級(jí)、2008級(jí)通信工程專業(yè)和2008級(jí)電子信息工程專業(yè)的《通信原理》課堂教學(xué)中不斷摸索和總結(jié)，形成了以上措施。事實(shí)證明，通過這些措施，《通信原理》的課堂教學(xué)效果有了較大的提高,學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)不再枯燥，很多學(xué)生都會(huì)課后花時(shí)間去消化已學(xué)知識(shí)。為了能夠回答好老師課前布置的問題，對(duì)于自學(xué)內(nèi)容或者沒有深人講解的部分，學(xué)生也會(huì)保質(zhì)保量的進(jìn)行了自學(xué)。幾年來，學(xué)生對(duì)《通信原理》的課程學(xué)習(xí)興趣逐年提高，學(xué)生的考試成績(jī)也有了較大的提高，在考試難度不變的情況下課程及格率也不斷提升，特別是2008級(jí)通信專業(yè)學(xué)生不及格人數(shù)只有8人，達(dá)到了歷史最好水平。

4小結(jié)

本文首先分析了《通信原理》課程教學(xué)中存在的問題，并就怎樣提高課程教學(xué)進(jìn)行了探討，提出依靠整合教學(xué)內(nèi)容、合理安排知識(shí)講授順序、綜合運(yùn)用多種教學(xué)手段和理論聯(lián)系實(shí)際等措施提高教學(xué)質(zhì)量，形成以教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體的教學(xué)方式。事實(shí)證明，該方法具有很強(qiáng)的可行性，能夠有效的提高教學(xué)質(zhì)量。下一步將繼續(xù)對(duì)通信原理課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行研究，為理論性強(qiáng)課程的教學(xué)探討出一種行之有效的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。同時(shí)注重“亮點(diǎn)”效應(yīng)，將該模式運(yùn)用到信號(hào)與系統(tǒng)、通信電子線路、移動(dòng)通信、自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論等相關(guān)理論型課程教學(xué)中，提升這一類課程的教學(xué)效果。

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