目標(biāo)導(dǎo)向情景教學(xué)方法在通信原理課程中的應(yīng)用

一、引 言

通信原理是電子信息和通信工程類專業(yè)學(xué)生重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程理論性較強(qiáng)，如果課堂教學(xué)主要采取傳統(tǒng)理論講解的方式進(jìn)行，從“教”的環(huán)節(jié)看，老師難以將枯燥的原理形象化；從“學(xué)”的環(huán)節(jié)看，學(xué)生難以提起興趣。如何改革課堂教學(xué)手段，提高課堂教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題和創(chuàng)新能力，始終是圍繞本課程教學(xué)的一項(xiàng)重要課題。

二、目標(biāo)導(dǎo)向情景教學(xué)方法的提出

全國(guó)大多數(shù)院校的本科通信原理課程教學(xué)大綱要求學(xué)生掌握通信的基本原理。課程內(nèi)容主要包括：模擬調(diào)制方法和性能分析，模擬信號(hào)的數(shù)字化方法，數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸方法及性能分析，數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸方法及性能分析，復(fù)用及數(shù)字復(fù)接技術(shù)。該課程內(nèi)容豐富，原理性、概念抽象、覆蓋內(nèi)容多，數(shù)字公式多，對(duì)數(shù)學(xué)基本功要求高，再加上學(xué)時(shí)數(shù)少、授課時(shí)間短，在很大程度上增加了老師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。

同時(shí)受傳統(tǒng)教育思想和教學(xué)方法的影響，在現(xiàn)行的“老師講、學(xué)生聽”的通信原理課堂教學(xué)模式下，老師往往是單方面地灌輸，重結(jié)果輕過程，以老師對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解過程代替學(xué)生學(xué)的過程。致使學(xué)生被動(dòng)聽講，參與較少。因此必須改革，即教法逐漸從“教”法向“學(xué)”法轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)基于“學(xué)”的“教”，另外還要從“傳授”法向“互動(dòng)”法轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)基于“互動(dòng)”的“傳授”。

根據(jù)該課程的教學(xué)現(xiàn)狀，通過對(duì)兄弟院校通信原理教學(xué)模式的學(xué)習(xí)，結(jié)合我院“科研強(qiáng)院”的宗旨和學(xué)生的具體情況，發(fā)現(xiàn)“目標(biāo)導(dǎo)向情景教學(xué)”方法能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果得到了老師和學(xué)生的肯定。

三、通信原理課程情景教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

教學(xué)設(shè)計(jì)大師梅里爾(Merrill)教授認(rèn)為最有效的學(xué)習(xí)結(jié)果或?qū)W習(xí)環(huán)境是以問題(目標(biāo))為中心，即：(1)激活已有經(jīng)驗(yàn)；(2)展示知識(shí)技能；(3)應(yīng)用知識(shí)技能；(4)將知識(shí)技能整合到實(shí)際生活中。這里所說的“知識(shí)”既包括知識(shí)本身也包括技能；既包括學(xué)習(xí)者將要學(xué)的知識(shí)技能，也包括他們已經(jīng)獲得的知識(shí)技能。參考梅里爾的以問題(目標(biāo))為中心的教學(xué)基本原理及推論，根據(jù)本課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，可將總體任務(wù)分解為多個(gè)子任務(wù)，即多個(gè)隋景，進(jìn)行情景設(shè)計(jì)，本課程設(shè)計(jì)了十個(gè)情景，每一隋景中又分別根據(jù)學(xué)生的知識(shí)積累情況分多組進(jìn)行實(shí)施。

所有的“情景”分為三組：第一組：模擬通信系統(tǒng)的主要技術(shù)，包括隋景1：了解通信原理，掌握基本結(jié)構(gòu)；情景2：結(jié)合FM收音機(jī)，分析模擬通信系統(tǒng)的工作原理和關(guān)鍵技術(shù)；情景3：對(duì)模擬部分內(nèi)容進(jìn)行綜合，分析模擬信號(hào)在系統(tǒng)中的傳輸過程和表現(xiàn)形式；第二組：數(shù)字通信系統(tǒng)的主要技術(shù)，包括情景4：認(rèn)識(shí)數(shù)字通信系統(tǒng)，清楚數(shù)字系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)的異同點(diǎn)；情景5：掌握數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，包括數(shù)字信號(hào)碼型的選擇，系統(tǒng)無碼間干擾的條件等；情景6：掌握數(shù)字調(diào)制的主要技術(shù)，包括ASK，F(xiàn)SK，PSK及多進(jìn)制的DPSK等；情景7：對(duì)數(shù)字通信的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行回顧，分析數(shù)字通信全過程；第三組：模擬，數(shù)字綜合型通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，包括情景8：結(jié)合模擬和數(shù)字通信過程進(jìn)行分析，掌握在數(shù)字通信系統(tǒng)中進(jìn)行模擬信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)；情景9：運(yùn)用所學(xué)知識(shí)提出模擬，數(shù)字綜合型的通信統(tǒng)的任務(wù)，并利用Systemview，Maflab、Max-plusII等仿真軟件或CPLD，DSP開發(fā)實(shí)現(xiàn)；情景10：討論各小組的設(shè)計(jì)結(jié)果，評(píng)出優(yōu)劣。對(duì)設(shè)計(jì)較好的通信系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化，最終可投入實(shí)踐直用或者以論文或發(fā)明專利等形式表現(xiàn)出來，這樣使學(xué)生受到很大的鼓舞，更能激發(fā)他們學(xué)習(xí)研究的積極性。這些“情景”的具體實(shí)施可從以下五個(gè)方面進(jìn)行：

1.合理安排教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)學(xué)習(xí)與時(shí)代緊密聯(lián)系的理論

在教學(xué)內(nèi)容上，首先要按時(shí)代發(fā)展的脈搏進(jìn)行取舍，將模擬通信的內(nèi)容進(jìn)行精簡(jiǎn)，只作簡(jiǎn)單介紹，學(xué)生只作了解，重點(diǎn)突出數(shù)字通信。因?yàn)殡S著移動(dòng)通信、廣播電視的發(fā)展，數(shù)字通信終將逐步取代模擬通信，那么以數(shù)字通信為核心內(nèi)容、為主線，才能保證教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性，才能跟上時(shí)代發(fā)展的要求。實(shí)際教學(xué)中以數(shù)字通信為重點(diǎn)，同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)內(nèi)容和開發(fā)應(yīng)用，如無線局域網(wǎng)、短距離無線通信技術(shù)都已經(jīng)與，MI]的生活息息相關(guān)。在介紹新的現(xiàn)代通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)時(shí)，宜采用先廣后精的方法，花一到兩個(gè)課時(shí)將諸如GSM／GPRS接入和cDMA無線接入系統(tǒng)、數(shù)字星空通信系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)系統(tǒng)等作介紹，讓學(xué)生了解到短距離無線通信中的MSK技術(shù)、移動(dòng)通信中的擴(kuò)頻技術(shù)、衛(wèi)星通信中的TCN網(wǎng)格編碼技術(shù)、廣泛使用的OFDII技術(shù)等。再選擇典型通信網(wǎng)絡(luò)案例進(jìn)行分析并詳細(xì)介紹兩到三個(gè)技術(shù)，這不但解決了課時(shí)少內(nèi)容多的矛盾，而且也達(dá)到了強(qiáng)化現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)的目的。

2.運(yùn)用技術(shù)間的交互作用，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)逼真的教學(xué)情景

利用多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代教育技術(shù)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)生動(dòng)的教學(xué)情景，它使得所呈現(xiàn)給學(xué)生的材料具有活動(dòng)性、可視性和空間立體感，通過三維效果形象地將教學(xué)目標(biāo)傳遞給學(xué)生。例如，在學(xué)習(xí)幅度調(diào)制時(shí)，可以用Java或者Flash編寫一段小程序來演示調(diào)制前后信號(hào)波形變化的快慢。又例如在學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)頻帶傳輸時(shí)，讓學(xué)生觀看信號(hào)經(jīng)過各種調(diào)制之后所呈現(xiàn)的波形。同時(shí)還要在傳統(tǒng)的教學(xué)手段上挖掘潛力，比如在數(shù)字調(diào)制部分可采用比較教學(xué)法，將ASK、FSK、PSK和PAN四種不同的數(shù)字調(diào)制方式進(jìn)行有機(jī)組合，采取比較方法，從四種數(shù)字調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式與波形、數(shù)字調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)、信號(hào)功率譜密度及抗噪聲性能等方面對(duì)它們進(jìn)行闡述，使學(xué)生清晰地掌握這四種數(shù)字調(diào)制信號(hào)的各自特點(diǎn)及它們之間的區(qū)別。

3.強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生深化本課程的學(xué)習(xí)

使用“目標(biāo)導(dǎo)向情景教學(xué)”模式，老師會(huì)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，帶領(lǐng)學(xué)生回顧與該目標(biāo)有關(guān)的知識(shí)，引發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)所需的未知知識(shí)的渴求，再導(dǎo)入新的知識(shí)點(diǎn)。例如，在講解數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸時(shí)，先提出通信過程中會(huì)出現(xiàn)哪些問題，要保證可靠通信用什么方法解決這些問題，能不能用解決基帶傳輸?shù)姆椒ê退悸方鉀Q基帶通信過程中的問題等等。通過這一系列的問題，使學(xué)生在學(xué)習(xí)本章內(nèi)容時(shí)有了目標(biāo)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在本章學(xué)習(xí)的過程中，還應(yīng)結(jié)合當(dāng)今先進(jìn)通信技術(shù)，在已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，安排學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。比如通過Sys-temView軟件設(shè)計(jì)數(shù)字基帶信號(hào)傳輸系統(tǒng)，包括數(shù)字基帶無失真?zhèn)鬏敆l件和奈奎斯特采樣定理的驗(yàn)證，特別是噪聲對(duì)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)性能所產(chǎn)生的眼圖演示，以及在2DPSK調(diào)制和解調(diào)實(shí)驗(yàn)和PCN調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)開設(shè)的基礎(chǔ)上，增加采用PCN集群信號(hào)進(jìn)行8路2DPSK頻帶傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，指定在8個(gè)確定的時(shí)隙進(jìn)行通信。通過這種實(shí)驗(yàn)極大促進(jìn)了學(xué)生的獨(dú)立思考與動(dòng)手能力，同時(shí)還深化了他們對(duì)本課程的學(xué)習(xí)。

4.提高學(xué)生的探究能力以及與他人合作的能力

通信原理課程的教學(xué)情境大多是具有一定復(fù)雜性的挑戰(zhàn)性問題。學(xué)生難于單獨(dú)在短時(shí)間內(nèi)解決問題，這便給學(xué)生提供了

一個(gè)探究學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。組內(nèi)同學(xué)需要相互配合，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中嘗試他們提出的解決方案。例如，在講解模擬信號(hào)數(shù)字化方法，目前使用廣泛的有兩種：PCM和△M。在簡(jiǎn)單介紹后，可將學(xué)生分成兩大組，一組完成PCN方法的模數(shù)轉(zhuǎn)換，另一組完成△M的模數(shù)轉(zhuǎn)換。在整個(gè)過程中，各小組自行收集資料，制定實(shí)施方案，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證結(jié)果的正確性。完成后，讓每組推舉一名同學(xué)講解方案。主要講解決問題的思路和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。然后老師和其它組員點(diǎn)評(píng)此方案，對(duì)于優(yōu)秀且速度快的方案給予鼓勵(lì)，對(duì)于存在問題的方案，討論并指出問題的癥結(jié)所在。學(xué)生在相互配合中認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)的力量，在解決問題的過程中感受到了成功的喜悅，學(xué)生普遍認(rèn)為變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)其樂無窮。隨著課程的深化，“情景”實(shí)施方式也需要調(diào)整，當(dāng)學(xué)生們的知識(shí)能力積累到一定的程度后，不再是老師提出問題、學(xué)生解決問題，而是老師為學(xué)生提供豐富的資源，讓學(xué)生自行學(xué)習(xí)，然后學(xué)生互相提問，查找資料解決問題，這樣不僅鍛煉了學(xué)生解決問題的能力，還提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

5.采用多元化的考核方式，打破以成績(jī)定能力的評(píng)價(jià)體系

傳統(tǒng)的單一、刻板的通信原理命題考試制度不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。要改變以課程考試分?jǐn)?shù)定優(yōu)劣這種只注重結(jié)果而忽視過程的評(píng)價(jià)體系，構(gòu)建多種形式有機(jī)結(jié)合的、動(dòng)態(tài)的、全方位的素質(zhì)評(píng)價(jià)體系。在通信原理課程考核命題中，應(yīng)本著既考知識(shí)又考能力的原則，點(diǎn)面結(jié)合把學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力計(jì)入總分，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。考核采用開卷、閉卷、報(bào)告、論文等形式相結(jié)合，并參考平時(shí)學(xué)習(xí)表現(xiàn)給出最后成績(jī)，建立起一種開放的多元評(píng)價(jià)機(jī)制。同時(shí)對(duì)在通信競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)、在刊物上發(fā)表論文和獲得發(fā)明或?qū)＠膶W(xué)生給予加分。這種新的評(píng)價(jià)機(jī)制激勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中積極主動(dòng)，有意識(shí)地培養(yǎng)創(chuàng)造性思維、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，最大限度地挖掘自己的潛能。

四、結(jié)束語(yǔ)

通信原理教學(xué)采用“目標(biāo)導(dǎo)向情景教學(xué)”模式，目的是不僅要使學(xué)生掌握通信原理課程的基本概念和基本原理，更重要的是讓學(xué)生掌握處理復(fù)雜問題的思路和基本方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和創(chuàng)新的能力。實(shí)踐證明，學(xué)生在每個(gè)情境中學(xué)習(xí)的內(nèi)容、掌握的解決問題的方法以及協(xié)作能力和表達(dá)能力都是社會(huì)所必需的，這樣做到了課堂教學(xué)與社會(huì)需求之間的對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)了高等院校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的目的，滿足了國(guó)家對(duì)創(chuàng)新人才的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]樊昌信，曹麗娜，通信原理(第六版)[M]，北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006

[2]束鋒，邱文教，孫錦濤，通信原理課程教學(xué)改革[J]，電氣電子學(xué)報(bào)，2006(2)

[3]李京文，姚成，目標(biāo)導(dǎo)向情境教學(xué)模式(GBS)架起了社會(huì)與學(xué)校之間的橋梁—《路由交換技術(shù)》課程改革探索[J]，滁州學(xué)院學(xué)報(bào)，2009(8)

[4]李星蓉，“通信原理”課程教學(xué)方法研究[J]，中國(guó)電力教育，2009(5)

[5]陳穎，張福洪，基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的通信原理課程改革的探索[J]青年與社會(huì)，2009(6)