《通信原理》課程教學改革研究與實踐

賈蘭芳

（長治學院 電子信息與物理系，山西 長治 046000）

《通信原理》課程教學改革研究與實踐

賈蘭芳

（長治學院 電子信息與物理系，山西 長治 046000）

《通信原理》是電子信息、專科學校專業(yè)的主干課程。但在教學同實踐中均存在許多難點。解決這些難點，應著手從激發(fā)學生學習興趣、培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識以及改善實驗教學三個方面加以解決。

通信原理；創(chuàng)新意識；教學改革

《通信原理》課程是電子信息與科學技術專業(yè)的必修主干專業(yè)課程，也是各大院校通信類專業(yè)研究生、博士生入學必考科目之一，同時又是其它后續(xù)課程，如《移動通信》、《信息論與編碼》的先導課程，起著承前啟后的作用，在通信類相關課程中具有舉足輕重的地位。但學生普遍反映學習這門課感覺吃力，覺得內(nèi)容多且難學，想學好又不會學習。如何在有限的課時內(nèi)解決這一問題，是每一位《通信原理》課程教師時時關心的一個問題。根據(jù)筆者多年的相關學科教學經(jīng)驗，認為可以嘗試從以下幾個方面入手加以解決。

1 注重學生的個性化，提高學生的學習興趣

1.1 培養(yǎng)學生的興趣

“興趣是最好的老師”。許多研究都已經(jīng)表明：能力的高低不是取得成功的唯一因素，興趣等隱性的情感傾向性因素才是起決定性作用的。

在講授《通信原理》這門課程的時候，培養(yǎng)學生的興趣筆者堅持從易到難的方法。“易”就是讓學生感覺到該課程不是一些高深的理論推導而是和實際生活密切相關的，是我們經(jīng)歷過的或正發(fā)生在身邊的事情。“難”就是要想理解現(xiàn)代通信的本質(zhì)必須基于高數(shù)、信號與系統(tǒng)、高頻電路等的專業(yè)知識。

比如在講緒論時先從中國西周末年周幽王為博褒姒一笑，點燃烽火臺戲弄諸侯的故事講起。在講第三章信道時，從“美國獨立戰(zhàn)爭的最后一戰(zhàn)”講起，講述落后的通信手段讓人們付出了生命的代價，從而引入1846年世界第一條海底電纜的鋪設。再如，施工之前想到信道衰減，認為可以加大反射功率，但是在接收端接收到波形和發(fā)送的信號波形是完全不相關。直到1856年凱爾文用微分方程解決了這個問題，頻率較低的成分可以通過信道，而頻率較高的成分則被衰減掉了，引進信道具有頻率特性和高數(shù)解決通信問題的思路。同時提出了怎樣才能節(jié)約信道，引進調(diào)制技術的出現(xiàn)。這樣在講故事、講歷史的同時就把通信的本質(zhì)、頻率選擇性衰落信道、模擬調(diào)制這樣抽象的概念融會到一個個具體的例子中，學生聽起來就具體而不空洞，從而引起其學習的興趣。在講其它章節(jié)同樣如此。通過教師自己知識的不斷更新，將枯燥的通信原理的數(shù)學推導變成一堂堂有聲有色的教學。

1.2 注重學生的個性化

在培養(yǎng)學生興趣的同時，必須尊重和重視學生的個性化，也只有尊重和重視學生的個性化，才能更好的培養(yǎng)學生學習通信原理這門課的興趣。由于該課程側(cè)重講基本原理、基本概念，所以數(shù)學推導較多，而講商用化的新技術不多。且每位學生先導課程的掌握程度和各自的感興趣內(nèi)容不同，所以在講授時必須注重學生的差異。在教學中嘗試采用提前告訴學生多個專題的內(nèi)容，讓學生結(jié)合自己的興趣選擇一個或多個內(nèi)容，自己上網(wǎng)或上圖書館找資料，然后組織學生以小組討論或?qū)ｎ}講座的形式，從各個不同的層面提出問題，最后教師再在課內(nèi)講解。這樣對同一個問題不同的學生就有不同的興趣點和切入點，從而適應了不同個性和不同層次學生的需求。筆者在實際教學中，開設了“國內(nèi)通信行業(yè)現(xiàn)狀”、“移動通信的BS專題”、“擴頻通信專題”、“無線接收裝置研究”、“3G關鍵技術專題”等內(nèi)容。因?qū)ｎ}是考慮學生不同層次而設，所以大多數(shù)學生不會覺得太難而無從下手。

2 通信原理課程教學的創(chuàng)新意識培養(yǎng)

創(chuàng)新意識的培養(yǎng)就是要重視培養(yǎng)學生會學習、善思維、勤探索、能創(chuàng)造的意識。應引導學生從不同的角度來審視同一件事物。比如以手機為例，對于通信研究人來說就是一個收發(fā)裝置，對商人來講是它就意味著市場銷量和利潤，對于幼兒來講它是會放好聽的歌的玩具。對通信原理這門課程而言就是要著重從思維意識中培養(yǎng)一種創(chuàng)新理念，從事物的本質(zhì)出發(fā)培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

在通信原理這門課程中，創(chuàng)新意識的培養(yǎng)表現(xiàn)在兩個方面：（1）借助現(xiàn)代科技手段，比如MATLAB軟件和CAI課件使抽象的概念得以直觀表達，使繁瑣的計算得以大大簡化，從而使學生把重點放在對概念和方法的理解上，增加了學生學習的興趣。比如在講模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制時，作者用MATLAB編寫了幾個程序。需要說明的是，MATLAB工具箱本身含有調(diào)制解調(diào)的專用函數(shù)。但對初學《通信原理》這門課程的學生來說，需要從理解原理角度出發(fā)，增加透明度。作者是根據(jù)模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制的調(diào)制解調(diào)原理來編寫的程序，這樣不但可以引起學生的興趣，對其了解整個通信原理的仿真也有一定幫助。再比如在講噪聲時，通過編寫一個信號消噪的程序讓學生對加性高斯白噪聲、瑞利衰落信道和頻率選擇性衰落信道有一個直觀而清楚的了解。（2）課堂良好的師生互動。課堂教學應注重引導啟發(fā)，而不是灌輸和填鴨，更禁止一言堂。只要能引起學生的共鳴，老師的講授方法可以不拘一格，采取適合教師自身的各種有效方法。

先謀思，而后有所作為。《通信原理》這門課程的創(chuàng)新意識培養(yǎng)不但應體現(xiàn)在老師的講授中，更應該作為學生的學習理念并貫穿其中。在“以學生發(fā)展為本”的中心理念指導下，要有一雙慧眼，善于發(fā)現(xiàn)不同學生的不同潛力和創(chuàng)造性品質(zhì)，從而最大限度開發(fā)其潛能和個性、活躍其思維。尤其是要樹立以學生為中心的理念，要喚醒學生主動發(fā)展的意識，教師的作用是使學生在學習中實現(xiàn)自我，會充分利用外部條件去發(fā)展自身。

3 通信原理實驗教學的改革

通信原理是一門理論推導較多、內(nèi)容抽象而動手實踐相對較少的課程，通信原理實驗課程正好彌補這一不足，是該課程的重要組成部分。通過實驗可以使學生對書本上抽象的原理有進一步的感性認識，加深對基本原理的理解。通過實踐教學把本課程的基本理論和基本應用通過實驗再次提煉,不但可以幫助學生在試驗的過程中進一步掌握原理和基本的實現(xiàn)方法，而且還可以設計更高層次的實驗來了解整個通信網(wǎng)的知識，為將來從事通信類相關工作打下良好的基礎。

在實踐教學中，試驗可分成3個層次：驗證試驗、設計綜合試驗、創(chuàng)新性試驗。

3.1 驗證型試驗

在驗證型試驗里，學生必須完成幾個驗證性試驗,如HDB3編碼好解碼、2ASK調(diào)制、2FSK調(diào)制、BPSK調(diào)制和PCM編碼譯碼試驗。但在實驗中不能只停留在觀測波形和得出數(shù)據(jù)這個要求上，教師應當注意引導學生對基礎理論知識的掌握，才能得出實驗波形和數(shù)據(jù)。

3.2 設計綜合性試驗

由于第1個層次的驗證型試驗里有明顯缺點：實驗需要大量昂貴的實驗器材，實驗器材人均相對少。所以在設計綜合性試驗里借鑒先進的實驗經(jīng)驗：采用MATLB軟件來自主、隨機搭建實驗項目。不但擺脫了繁雜的計算，而且所花的代價遠小于驗證型試驗代價，并且為學生將來從事相關科研和工作打下一個堅實的底子。此部分實驗首先要求用仿真軟件對實驗進行仿真，結(jié)合驗證性試驗和原理知識用編程的方法完成并畫出最后的仿真圖。在具體教學中教師可給出多個設計性實驗的題目，學生任選其中的一個，旨在培養(yǎng)學生的綜合應用能力。設計性實驗題目見表1。

表1 設計綜合性試驗內(nèi)容及要求

3.3 創(chuàng)新性試驗

創(chuàng)新的試驗主要目的是為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。這部分內(nèi)容需教師組織進行，既要保證發(fā)揮學生的創(chuàng)新性，但又不作無謂的浪費。既要注意學生的可實現(xiàn)性，又必須有一定的深度。先做設計方案并畫出原理圖，然后對設計方案仿真。方案通過的可以設計安裝布線圖，列出元件清單并采購，最后進行焊接制作；方案未通過的教師要給予必要的指導，再重復剛才的步驟，直到通過。在實踐教學中可以是學生分組自擬題目，也可以老師給定題目。比如教師給定學生分組設計題目為一個簡易收發(fā)裝置，可以有多種不同的方案，這樣能有效地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和動手能力。將通信原理、EDA、電子工藝學、高頻電路、傳聲器相結(jié)合，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識，提高了學生分析問題和動手實踐的能力。

4 結(jié)束語

注重學生的個性化、提高學生的學習興趣、教學過程中創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和通信原理實驗教學的改革三個方面來解決學生課程學習中的問題。以上三方面在實際教學中得到應用并取得了明顯的效果,學生在學習過程中學習效率得到了較大的提高,課堂教學評價較高。

［1］樊昌信，張甫翊，徐炳祥，等.通信原理［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2002.

［2］徐洪梅，熊建設，石雷.計算機仿真技術在通信原理實驗教學中的應用［J］.實驗技術與管理，2006，23（8）：88-90.

［3］唐青才，朱德全.契約學習：教師個性化教學和學生自主學習的有效途徑［J］.中國職業(yè)技術教育,2007，（4）：36-38.

（責任編輯 王璟琳）

G649.21

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1673-2014（2010）05-0077-03

2010—08—05

本文系“2007年長治學院院級基金項目”（項目編號：20072002）的研究成果。

賈蘭芳（1977— ），女，山西長治人，講師，碩士研究生，主要從事通信中盲信號處理和空時編碼研究。