非電子類專業(yè)通信原理課程教學探討

李全忠 吳嘉婧

（中山大學<計算機學院>，廣東 廣州 510006）

通信原理是一門專業(yè)性很強的課程，它闡述的概念非常抽象，涉及的數(shù)學推導非常繁雜，呈現(xiàn)的理論艱深晦澀[1]。 此外，它的開設往往與實驗課配套。 但在非電子類專業(yè)作為選修課開設時，由于課時、場地和設備等因素的限制，往往只開設理論課而沒有實驗課程。 因此，在非電子類專業(yè)的教學中，會遇到很多與電子專業(yè)教學不一樣的困難。

1 非電子類專業(yè)通信原理教學存在的困難分析

1.1 學生缺乏必要的專業(yè)知識

通信原理課程有一門非常重要的前導課程就是信號與系統(tǒng)課程，它也是電子類專業(yè)的一門必修課[2]。信號與系統(tǒng)課程講授很多與信號、系統(tǒng)相關的專業(yè)知識，比如，信號的頻譜、頻譜密度、線性系統(tǒng)的傳輸函數(shù)等。 然而，這些相關的知識是學生理解信號在通信系統(tǒng)中傳輸過程的基礎。 由于非電子類學生缺乏信號與系統(tǒng)課程的學習，不具備與信號、系統(tǒng)有關的專業(yè)知識，無法理解在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)氖鞘裁?、如何傳輸、傳輸后又變成了什么?學生缺乏必要的專業(yè)知識背景，給對非電子類學生的教學帶來了很大困難。

1.2 教學缺乏配套的實驗課程

在非電子類專業(yè)進行通信原理課程的教學，往往是只有理論課程，而缺乏相應的實驗課程。 由于沒有設置實驗教學， 學生對通信過程中所涉及的一些概念、原理和準則缺乏直觀和形象的感受，所有的理解都只停留在紙面上，對課程內(nèi)容產(chǎn)生一種抽象、艱深、晦澀的印象，增加了對課程內(nèi)容的理解難度。 此外，學生缺少動手實驗的機會，也使得學生感受不到通信的有趣現(xiàn)象，得不到重現(xiàn)某種通信過程的快樂感和成就感，從而降低學生學習通信課程的熱情和動力，進一步導致了教學效果的低下。

1.3 教材存在繁雜的數(shù)學推導

通信和數(shù)學從來不分家的。 從香農(nóng)的信息論開始，關于通信的很多概念、原理、規(guī)律都是用數(shù)學來描述的。 同樣，通信原理教材中存在大量的數(shù)學公式[3]，包括傅里葉變換、微分、積分、三角函數(shù)等。 而這些繁雜的數(shù)學公式使得非電子類專業(yè)的學生很難理解、推導和掌握，從而使得教師在講授相關的概念、原理及規(guī)律時，難于與學生進行互動和交流，也難于清楚知道學生的理解和接受程度。 而關鍵的是，這些數(shù)學推導又是學生理解通信概念、原理和規(guī)律的基礎。 這也使得通信原理課程對數(shù)學基礎不好的學生變得不友好起來。

2 非電子類專業(yè)通信原理教學措施

針對通信原理在非電子類專業(yè)教學中存在的困難，結合作者實際的教學經(jīng)驗，給出以下一些教學措施以供讀者參考。

2.1 抽象概念形象化

通信原理課程中涉及的概念是非常抽象的，尤其是通信是描述信號傳輸過程的，而關于信號特征的一些概念，如頻譜、自相關函數(shù)等，對缺乏信號與系統(tǒng)相關前導課程學習的非電子類專業(yè)學生來說，顯得尤為抽象難理解。 此時，把抽象的概念進行形象化的教學或許是一種不錯的辦法。 比如，作者把周期信號的頻譜比作五線譜和大海的波浪，把自相關函數(shù)與生活中的股票關聯(lián)，進行形象化的講解后，大部分的學生都對信號的頻譜和自相關函數(shù)的概念有了直觀的理解。這說明把通信原理課程中涉及的概念進行形象化的教學的效果是不錯的。

2.2 數(shù)學推導就簡去繁

通信原理的教材中存在大量的數(shù)學公式，如果直接對這些公式進行詳細的推導和講解，會有一種把通信原理課程上成數(shù)學課程的感受，而遺憾的是，大多數(shù)非電子類專業(yè)學生的學生 （如計算機專業(yè)學生）對數(shù)學是不感興趣的，這顯然會降低學生聽課的熱情和專注度。 由此，對教材中的數(shù)學公式進行詳細推導和講解的方法并不可取。 作者嘗試把詳細的數(shù)學推導改成帶流程圖式的思路講解，并配上一些動態(tài)圖來展示整個推導過程。以2PSK 信號的判決門限為例，作者制作一些思路流程圖，并向?qū)W生展示了隨判決門限的改變時2PSK 信號總誤碼率的變化動態(tài)圖， 使得大部分學生較容易地理解了2PSK 信號的最佳判決門限。

2.3 仿真演示取代實驗

在非電子類專業(yè)中， 通信原理課程一般只安排理論課程教學。由于缺乏實驗課程，學生對通信的一些概念、 原理和規(guī)律缺乏一個探索和漸近認識的過程。 此時， 作者嘗試用仿真演示的方法來取代實驗室的真實實驗操作，向?qū)W生講解一些概念、原理和規(guī)律。比如，作者用MATLAB 仿真平臺，模擬了2PSK 調(diào)制的過程[4]，并向?qū)W生展示了在不同信噪比下， 不同判決門限下，2PSK 調(diào)制的總誤碼率的變化規(guī)律，而這對非電子類專業(yè)的學生來說，是直觀且是可以自己重復實現(xiàn)的，大大增加了學生對通信原理學習的熱情和積極性。

2.4 理論聯(lián)系實際生活

通信原理課程的理論是抽象的， 但幸運的是，這些理論在人們的日常生活中都可以找到應用的例子。隨著智能手機的普及，學生幾乎人手一部手機，而手機又涉及豐富的通信知識，因此，手機能成為通信原理課程的一個非常實用的工具和例子。 例如，作者在講授數(shù)字調(diào)制時，就以手機的藍牙功能為例子。 作者請學生取出手機， 并嘗試與鄰座的同學進行密碼匹對，此時作者將會嘗試讓學生思考這些數(shù)字密碼是如何調(diào)制發(fā)送的，接著講解相應的數(shù)字調(diào)制方式。 這種做法使得很多學生對數(shù)字調(diào)制產(chǎn)生了深刻的印象。 由此，把理論和實際生活聯(lián)系起來，能很好地幫忙學生理解課程中的那些抽象的理論。

3 結語

本文分析了在非電子類專業(yè)進行通信原理課程教學時，遇到的一些實際教學困難，并針對這些困難，結合作者實際的教學經(jīng)驗，探討了一些可能有效的教學措施，希望能為提高通信原理課程在非電子類專業(yè)的教學質(zhì)量提供參考。