通信原理課程混合式教學(xué)改革與實踐探究

楊 靜， 劉 潔

（桂林理工大學(xué)南寧分校，廣西 南寧 532100）

0 引言

通信原理是電子信息工程、通信等相關(guān)專業(yè)必修的課程，也是一門重要的主干專業(yè)基礎(chǔ)理論課程和研究生入學(xué)考試課程。內(nèi)容主要是介紹通信系統(tǒng)的基本理論、基本分析方法和各項性能指標(biāo)；其特點是內(nèi)容豐富，理論性、系統(tǒng)性、物理性較強，抽象概念多，數(shù)學(xué)公式復(fù)雜，枯燥難懂，導(dǎo)致學(xué)生對于學(xué)習(xí)這門課程的積極性和主動性不高，再加上學(xué)時緊，授課時間短，無法細(xì)致重復(fù)講解知識難點，學(xué)生碰到知識難點容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒，最終影響學(xué)習(xí)進(jìn)度以及學(xué)習(xí)效果。如何調(diào)動起學(xué)生的積極性，加強學(xué)生學(xué)習(xí)的參與感，逐步實現(xiàn)課內(nèi)、課外的教學(xué)、學(xué)習(xí)與交流功能，使學(xué)生學(xué)習(xí)方式便捷化、個性化，提高學(xué)生信息素養(yǎng)，從而獲得高質(zhì)量的學(xué)習(xí)結(jié)果，是本文探討的主線[1]。

1 通信原理課程傳統(tǒng)教學(xué)特點

目前，國內(nèi)理工科高校大部分開設(shè)了《通信原理》這門課程，但對通信相關(guān)專業(yè)的學(xué)生在該課程上的要求都是掌握其基本的原理即可，忽略了其應(yīng)用性。課程中公式推導(dǎo)較多，需學(xué)生前期掌握的基礎(chǔ)課程包括高等數(shù)學(xué)、概率論、矩陣、信號與系統(tǒng)等，這些基礎(chǔ)課程普遍較難，學(xué)生掌握的程度參差不齊，致使通信原理課程講授過程中需花費些許課時進(jìn)行知識回顧后才能進(jìn)一步進(jìn)行公式的推導(dǎo)，且數(shù)學(xué)公式也讓學(xué)生對知識的興趣減弱，講授難度較大，導(dǎo)致教學(xué)重點集中在繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，因課時限制，教學(xué)缺乏配套的實驗課程，學(xué)生較難體會信號傳輸過程中經(jīng)過調(diào)制解調(diào)時信號波形的差異，對概念理解較為抽象，增加了對課程內(nèi)容的理解難度。

2 通信原理課程教學(xué)中存在的問題

2.1 教材內(nèi)容迭代更新慢

現(xiàn)行教材基本以大篇幅內(nèi)容介紹模擬通信系統(tǒng)相關(guān)原理，內(nèi)容上先講模擬調(diào)制系統(tǒng)以及模擬信號數(shù)字化傳輸，再進(jìn)行數(shù)字信號傳輸?shù)慕虒W(xué)，而現(xiàn)代通信技術(shù)以數(shù)字通信為主，滯后于科學(xué)技術(shù)發(fā)展，缺少了許多最新的通信技術(shù)知識，且現(xiàn)行教材中存在大量的數(shù)學(xué)公式，過于強調(diào)理論公式推導(dǎo)而缺少實踐應(yīng)用，顯然會降低學(xué)生聽課的熱情和專注度，和實際工作嚴(yán)重脫節(jié)，不利于培養(yǎng)應(yīng)用型人才。

2.2 教學(xué)模式單一

受傳統(tǒng)教育思想和教學(xué)方法的影響，在現(xiàn)行通信原理課堂教學(xué)中，主要還是單純的“教師講，學(xué)生聽”的教與學(xué)的課堂教學(xué)模式，側(cè)重的是對理論知識的單方向灌輸，容易忽略學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)水平的差異。這種模式在實際中，存在許多的劣勢，會使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，降低學(xué)習(xí)積極性。

2.3 實踐課程的缺失

大多數(shù)高等院校的通信原理課程都是以理論課為主，一些院校雖設(shè)置有實驗課，基本上也是基于Matlab仿真進(jìn)行驗證性實驗，對于應(yīng)用型本科學(xué)生而言，沒有學(xué)習(xí)過Matlab仿真分析軟件，需要花費大量時間和精力去學(xué)習(xí)編程，效果得不償失。因課程實踐教學(xué)與理論教學(xué)是分開獨立進(jìn)行的，學(xué)生若沒有很好地掌握理論知識的內(nèi)容，在實驗課需要用到相關(guān)理論內(nèi)容時，不能做到舉一反三，融會貫通，導(dǎo)致實驗無法順利進(jìn)行。理論教學(xué)效果不理想直接影響學(xué)生實驗的積極性。而無法熟練使用仿真軟件，會讓學(xué)生更加產(chǎn)生厭學(xué)情緒，無法做到通過實踐教學(xué)加深理論知識的理解，最終結(jié)果只能是通過抄寫別人的實驗結(jié)果，為了應(yīng)付老師而提交實驗報告。

3 通信原理課程改革措施

3.1 優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容

將信息技術(shù)深度融合到《通信原理》課程教學(xué)中，優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，簡化理論推導(dǎo)，將詳細(xì)數(shù)學(xué)推導(dǎo)改成流程圖式的思路講解或者建立思維導(dǎo)圖，配上動態(tài)圖展示推導(dǎo)過程。教學(xué)內(nèi)容上加入最新熱點通信技術(shù)及工程應(yīng)用案例，結(jié)合實際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。涉及信號與系統(tǒng)等相關(guān)前導(dǎo)課程的知識點時，可以引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)，比較信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理等課程涉及的數(shù)學(xué)形式的變換，讓學(xué)生將專業(yè)課程聯(lián)系起來，融會貫通，加深知識點的理解，獨立學(xué)習(xí)一門專業(yè)課容易讓學(xué)生產(chǎn)生此門課程作用不大，不學(xué)也罷的思想，將多門課程融合起來講解，可以令學(xué)生捋順專業(yè)的核心內(nèi)容以及所學(xué)知識應(yīng)用的方向，讓學(xué)生明白只有打好專業(yè)基礎(chǔ)，將專業(yè)基礎(chǔ)知識學(xué)扎實，才有益于以后核心課程的學(xué)習(xí)。

3.2 采用混合式教學(xué)模式

跟隨互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，“翻轉(zhuǎn)課堂”混合式教學(xué)模式與方法都得到了廣泛的關(guān)注，區(qū)別于傳統(tǒng)的枯燥的授課形式，線上、線下混合式教學(xué)模式將學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體地位，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)[2]。

針對通信原理課程的特點，可借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺輔助實現(xiàn)課程線上線下混合式教學(xué)模式。以采用云班課教學(xué)平臺為例[3]，在教學(xué)設(shè)計方面，老師可把每堂課的知識重點和知識難點做成教學(xué)視頻，通過平臺組織教學(xué)活動并接收反饋，實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。通過視頻的方式呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，從聽覺和視覺刺激學(xué)生，通過平臺提前展示給學(xué)生們，讓學(xué)生可以提前了解課程內(nèi)容并進(jìn)行針對性的預(yù)習(xí)，有助于提高線下課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

對于通信原理課程中數(shù)學(xué)公式較多推導(dǎo)較為繁瑣的問題，數(shù)學(xué)功底較差的學(xué)生在課堂上是比較難跟上老師的教學(xué)節(jié)奏，對于涉及較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)問題，可以將推導(dǎo)的過程和詳細(xì)講解做成視頻課件，讓學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)，學(xué)生可以根據(jù)自身的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)情況，通過調(diào)速、重復(fù)等方式觀看視頻，學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行同步推導(dǎo)，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行課堂教學(xué)時，加上與老師的互動就可以快速理解并掌握知識點。

通信原理課程主要講授的是信號傳輸?shù)脑怼⒄{(diào)制解調(diào)的過程，可以將這些關(guān)鍵的知識點制作成微課，便于學(xué)生課后進(jìn)行復(fù)習(xí)。例如模擬信號數(shù)字化、調(diào)制解調(diào)技術(shù)等這些較為抽象的概念，學(xué)生常常覺得難以理解，做成動畫的形式作為教學(xué)資源放在云班課的平臺上，可以讓學(xué)生課后反復(fù)觀看，加深學(xué)生理解。

云班課平臺不但能存儲各項教學(xué)資源，多樣化的平臺功能可以方便實現(xiàn)線下師生互動。例如直播/討論活動可以用于課堂中知識點的討論，可以題目、問答等方式激發(fā)學(xué)生課堂上的積極性，提升學(xué)生與老師之間的互動，讓課堂不再枯燥。還可以通過平臺將學(xué)生劃分為學(xué)習(xí)任務(wù)小組，分配學(xué)習(xí)任務(wù)，小組內(nèi)成員明確分工，共同完成通信相關(guān)的題目，也可以讓學(xué)生自主選擇感興趣的專題進(jìn)行探索，寫成報告的形式，將課堂中的知識與實際的生活例子進(jìn)行掛鉤，例如校園廣播的頻段該如何選擇等，通過組員分工合作，互相交流個人對于通信知識的認(rèn)識，擺脫了教學(xué)上簡單理論學(xué)習(xí)層面，從學(xué)生的興趣出發(fā)，激發(fā)學(xué)生對通信系統(tǒng)及其實際應(yīng)用的理解。

在學(xué)生管理方面，通過觀察學(xué)生平臺上的經(jīng)驗值，詳細(xì)了解學(xué)生參與資源學(xué)習(xí)、簽到、測試、討論、作業(yè)/小組任務(wù)等情況，可以及時評估學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，對于經(jīng)驗值較低的同學(xué)，可以采取重點關(guān)注、組成學(xué)習(xí)幫扶小組的形式，采用個性化教學(xué)。學(xué)生也可以通過查看自己的經(jīng)驗值及明細(xì)，及時調(diào)整自己的學(xué)習(xí)方法。

借助互聯(lián)網(wǎng)平臺的教學(xué)輔助管理，可幫助老師全方位地實時記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在問題，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)，以便更好地調(diào)整授課進(jìn)度、重難點的解析，提高老師與學(xué)生的課堂互動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善教師對課程教學(xué)的管理。

3.3 理論與實驗同步融合，借助仿真設(shè)計優(yōu)化教學(xué)手段

通信原理理論課內(nèi)容較為抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易失去學(xué)習(xí)的興趣，實驗課的本質(zhì)是為了通過仿真讓學(xué)生加深對知識點的理解，但是由于課程設(shè)置問題，往往會出現(xiàn)實驗課與理論課之間相隔較長的時間，導(dǎo)致理論和實驗容易出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象，實驗課不能及時驗證理論知識，學(xué)生缺乏動手能力，缺乏實驗興趣。

鑒于此現(xiàn)象[4]，在課程設(shè)置上，應(yīng)適當(dāng)將理論與實驗進(jìn)行同步融合，即理論授課與實驗同時進(jìn)行，在進(jìn)行理論授課的時候，將實驗課程融合，借助實驗來驗證對應(yīng)知識點，通過實驗的方式讓抽象的概念形象化，讓學(xué)生動手進(jìn)行實驗，即提高了學(xué)生的動手能力又能激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，也能更牢固掌握理論知識。

通信原理課程通常都是以驗證性實驗為主，相關(guān)的仿真軟件多種多樣，常用的有Matlab軟件，對于基礎(chǔ)較為薄弱，學(xué)習(xí)能力較為欠缺的部分應(yīng)用型本科學(xué)生，沒有學(xué)習(xí)過Matlab仿真分析軟件，需要花費大量時間和精力去學(xué)習(xí)編程，效果得不償失。System View仿真軟件是美國ELANIX公司推出的，基于Windows環(huán)境下運行的用于系統(tǒng)仿真分析的可視化軟件工具，采用功能模塊去描述程序，無須與復(fù)雜的程序語言打交道，不用寫一句代碼即可完成各種系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，能快速地建立和修改系統(tǒng)、訪問與調(diào)整參數(shù)，非常適合學(xué)生用于設(shè)計、仿真各類通信系統(tǒng)。結(jié)合System View仿真軟件對通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計、仿真，從基礎(chǔ)原理知識到綜合實踐應(yīng)用的訓(xùn)練，體現(xiàn)專業(yè)的完整性，培養(yǎng)學(xué)生分析、動手解決實際問題的能力和嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的工作習(xí)慣。

3.4 優(yōu)化考核方案

將傳統(tǒng)的考試轉(zhuǎn)化成行為過程的考核，采用過程性動態(tài)考核方法與靜態(tài)測評相結(jié)合的方法，注重考核學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出的顯性和隱性行為和能力，以每個任務(wù)的完成情況和實際的操作水平為依據(jù)，將學(xué)習(xí)過程的行為表現(xiàn)量化成指標(biāo)，構(gòu)建過程考核量化表，注重學(xué)習(xí)過程考查和學(xué)生能力評價，建立規(guī)范、多樣的考核制度和符合課程特點的試題庫，培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)獲取知識和技能的方法，注重學(xué)生綜合素質(zhì)的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語

以網(wǎng)絡(luò)為載體，探索與實踐《通信原理》教學(xué)信息化改革，實現(xiàn)《通信原理》教學(xué)與信息化技術(shù)的深度融合，創(chuàng)新信息化環(huán)境下的混合式教學(xué)模式，改善課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，采用線上線下混合式教學(xué)，利用System View仿真軟件工具，在實踐教學(xué)中采用System View仿真軟件進(jìn)行仿真設(shè)計的教學(xué)方法，調(diào)整課程設(shè)置，將實踐與理論糅合于一體，真正實現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做、做中教”，構(gòu)建出“教師主導(dǎo)—學(xué)生主體”相結(jié)合的新型課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，線上線下、虛實結(jié)合，深入淺出，有效激發(fā)大學(xué)生自主學(xué)習(xí)主動性、創(chuàng)造性，促進(jìn)大學(xué)生實踐能力的提高。