“種子班”通信原理課程教改:

摘要：目前的通信原理課程教學仍然延續了傳統教學方式中以理論傳授為主的教學形式，一定程度上遏制了工程領域創新人才的發展。華中科技大學“種子班”通過幾年來的探索實踐，重新設計了理論教學和實驗教學（包括課程設計）的課時比例，實驗教學中突出課程設計，以完整通信系統為設計目標，輔導學生自主設計、實現和測試通信系統，為學生提供了不可替代的學習體驗，并相應地對學生的考核評價方式進行了改革。目前這門課程的實踐改革已取得了初步成效，學生反映較好。作為工程教育中專業理論教學改革的一次探索，“種子班”通信原理課程教學改革的模式具有很好的推廣和挖掘價值。

關鍵詞：通信原理；教學改革；種子班

中圖分類號：G642.0?搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）33-0055-03

通信原理是通信和電子信息類專業的核心專業基礎課，是通信工程等專業的標志性課程，是電子信息學科量大面廣的主干課程，建設好這一課程將使大量學生受益。該課程強調一定的理論深度，同時涉及大量的工程背景知識。在當前的課程教學中，相當數量的學生反映難以系統性把握課程知識，形容上課“如聽天書”“聽不懂”，教師也反映課時不夠，要求增加課時。我們認為出現上述現象的原因是：當前通信原理的教學與工程學科其他專業理論課類似，仍然是按傳統教學方式組織的，即以知識傳授為主，以學科體系為中心，以教師為主體，在教學實踐中強調教學就是教育者（教師）實施“教”的行為，未能強調“教”與“學”的雙向活動過程。這種教學方式難以使學生真正通過自己的體驗建立起對通信原理的系統性認知。尤其在當前網絡信息時代，這些學生往往不滿足于既定的教材和教學內容，很難在課堂教學中集中注意力。這種現象背后的深層次原因是我們的整個工程教育體系是按照科學教育體系構建的，它的主要表現特征是，仍以課堂講授理論知識為主，輔助以驗證性實驗。如果只是小改革，則依然擺脫不了師“教”生“學”的傳統模式，難以達到促使學生自己建構起通信原理的知識與能力體系的目的。可見，通信原理課程迫切需要進行大幅度的改革創新。只有突出工程實踐的創造性、設計性、綜合性，符合工程教育的特點，才能提高學生的學習興趣，全面提高教學質量。

一、“種子班”通信原理教學改革的思路

華中科技大學“種子班”以培養拔尖創新人才為目標，培養方案突出了小班教學、項目牽引、重視理論結合實踐等特點。華中科技大學“種子班”創建于2006年，全稱是基于項目的信息類專業教育實驗班。目前“種子班”采用了與其他班級不同的學制和課程設置，其主要特點是：暑假初從全校信息類專業選拔大二優秀學生20～30人編入該班進行大學后兩年的學習直至畢業；教學計劃和教學大綱單列，由該班導師講授特色課程，課程與科研項目密切掛鉤，實踐性學時多于課堂講授學時。“種子班”最主要的特色是：將通過科研項目進行學習的方式納入到體制內，以真實科研項目為牽引，將專業理論知識的學習與科研項目實踐緊密結合，打破以往課堂上只講“已知”和“正確”的知識，用項目牽引方式導入大量“未知”信息，刺激學生快速增強自主學習能力、創新思維能力和實踐動手能力。在充分認識本科工程教育以及“種子班”人才培養特點的基礎上，我們進行通信原理課程的改革思路是：遵從工程教育的特點，強化實踐、設計、創新和綜合等環節和思想，改革課堂教學和實驗教學，加強設計性實驗教學，使學生能在這專業的關鍵性課程中體會到工程實踐的創造性、設計性、綜合性，系統把握通信原理課程的關鍵知識點，獲得良好的學習體驗，提高學習興趣。“種子班”小班教學、項目牽引、重視理論結合實踐的特點給了我們一次進行通信原理課程教學大改革的良好機會。大改革意味著大提高，“種子班”這一培養拔尖創新人才的試驗田為我們提供了先行先試的極好平臺。

二、“種子班”通信原理教學改革具體措施

1.重新設計理論教學和實驗教學（包括課程設計）的課時比例。具體措施主要表現在合理消減課堂教學課時數，增加實驗教學和課程設計課時數，將原先56學時理論教學加8學時實驗的課時安排調整為：40學時理論教學加24學時實驗。另外，如果學生未能在24學時內完成實驗，則需要額外增加實驗學時數，但增加的實驗學時數不多于6個學時。我們進行這種課時比例調整的目的是：改變強調課堂教學的模式為強調實驗教學的模式，尤其強調設計性實驗，使學生能將課程理論知識用于解決實際通信問題，提高學習興趣和主動參與程度。因為在網絡信息時代，學生普遍熟練掌握網絡使用，網絡和其他類型的學習資源極為豐富，學生已經不再單純依靠課堂教學和教材來獲取知識，更樂于接受別的學習方法（如網上的公開課，采用搜索工具搜索問題答案），所以往往忽視參與課堂教學，大大降低了課堂教學的效果。通過強調實驗教學，尤其強調設計性實驗，使學生能將課程理論知識用于解決實際通信問題，能有效提高學生的學習興趣和主動參與程度。

2.壓縮課堂教學時間，突出課程中的關鍵理論。“種子班”通信原理課程在縮減理論教學1/3學時情況下，必須有效利用有限的課堂教學時間，突出課程中的關鍵理論。對于通信原理這門課程，尤其要強調數學和信號處理方法在通信中的運用。我們在課堂教學中將重點放在以下四個關鍵環節：①信號、信道、噪聲模型；②帶通信號的復包絡表示；③奈奎斯特無碼間串擾準則與均衡方法；④加性高斯白噪聲信道中的最佳接收機。而對于課程中的一些知識性的教學內容，則鼓勵學生通過教材自學、網絡自學和小組討論等形式獲得相關知識。

3.實驗教學以課程設計為中心，以完整通信系統為設計目標，輔導學生自主設計、實現和測試通信系統，為學生提供了不可替代的學習體驗。在網絡信息時代，學生獲得知識的來源廣泛而且快捷，大學提供的學習體驗很多已經可以被網絡替代，然而不能被網絡替代的學習體驗中很重要的一部分就是實驗教學。因此，在通信原理課程中為學生（尤其是通信工程專業的學生）建立通信系統的整體概念，使學生體驗一個完整通信系統的設計、實現和測試是通信原理課程改革的重心。我們的實驗教學側重點不在于對已有理論的檢驗，而是以課程設計為中心，以完整通信系統為設計目標，輔導學生自主設計、實現和測試通信系統，為學生提供不可替代的學習體驗。我們給出的通信系統設計題目是一個典型的工程問題，其中包含一些明確的設計目標以及一些作為約束的邊界條件，而設計者可以自主決定技術方案。學生可以通過采用更好的技術增加通信系統功能和性能來獲得更高的成績評價，但同時也要考慮實現的復雜性，以保證按時提交課程設計。通過這一通信系統設計，學生在完成該課程設計的過程中可以體會到工程實踐的諸多方面。

4.設計具有創造性、設計性和綜合性的實驗內容。我們在實驗教學中強調實驗的創造性、設計性和綜合性，比較少地安排驗證性實驗。“人們一般認為，人類從事創造性工作所付出的代價無比高昂，因為在從事這類創造性工作時，人們要拿出他們的全部能力”，因此，我們在實驗教學的改革中，引入創造性學習的過程，希望學生在“拿出他們的全部能力”來創造一個通信系統的過程中，自然而系統地完成對課程知識的學習。這樣既保證了學生完成的通信系統達到基本要求，也使學生設計的通信系統具有多樣性，促進了學生對課程知識的深入思考。學生需要重溫課程中的很多理論和知識點，綜合多項通信技術，才能擬定技術方案。可見，我們的這一實驗教學方式充分保證了實驗的創造性、設計性和綜合性。