“通信原理”課程教學改革與實踐

摘要：針對目前通信原理課程教學中存在的主要問題，從教學內容、教學方法及實驗實踐教學方面對通信原理進行教學改革。教學實踐表明，提高了學生的分析和解決實際問題的能力、創新能力和協作能力，取得良好的教學效果。

關鍵詞：通信原理；教學改革；實驗教學

作者簡介：侯艷麗（1981-），女，黑龍江克山人，河北科技大學信息科學與工程學院，講師；崔惠敏（1969-），女，河北定州人，河北科技大學信息科學與工程學院，副教授。（河北 石家莊 050026）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）25-0101-02

“通信原理”是通信專業及其相關專業的一門至關重要的專業基礎課，它是移動通信、光線通信、微波通信等不斷涌現的新型通信技術的理論基礎，也是高校通信類專業研究生入學考試的必考科目。該課程主要研究現代各種模擬通信、數字通信的基本原理、方法以及各種系統的傳輸性能，該課程教學質量的好壞直接影響著學生對后續專業課程的學習和理解，以及考研和就業。為了提高教學質量，培養學生分析和解決實際問題的能力，達到真正掌握運用所學內容的目的，從教學內容、教學方法及實驗實踐教學方面對“通信原理”課程進行教學改革和探索，開創出兼顧通信技術發展和河北科技大學（以下簡稱“本校”）學生特點的教學模式。

一、合理選擇“通信原理”教學內容

1.重點講解基本概念

根據本校通信工程專業的培養目標和目前的生源情況，選用教材為樊昌信主編的普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《通信原理》（第6版）。了解通信的基本概念，掌握通信系統的基本構成和評價通信系統的兩個重要性能指標——有效性和可靠性。簡要回顧本課程應用到的信號與系統、隨機過程的部分內容，在此基礎上學習其他主要內容。在模擬調制系統中，首先介紹AM，在此基礎上給出線性調制的一般模型，進而引出DSB、SSB和VSB。了解角度調制，重點強調FM以其帶寬換取信噪比，比較這幾種調制方法在傳輸帶寬、信噪比、設備復雜度以及主要應用方面的差異。在數字通信系統中，以碼元速率、頻帶利用率和誤碼率為主線，分析和比較二進制單極性基帶系統、二進制雙極性基帶系統、2ASK系統、2PSK系統、2DPSK系統及2FSK系統的性能，掌握無碼間串擾的基帶傳輸特性。

2.注重理論聯系實際

“通信原理”課程的學習往往涉及大量復雜的數學推導和抽象的理論概念，理論性強，但學生還不會將理論知識與實踐聯系起來，并將其運用于實踐。因此在教學改革中，在講授理論知識的同時，穿插一些該理論應用的實踐內容，引導學生了解理論與實踐的聯系，使學生對知識點理解更加深刻，利于發揮學生的主觀能動性，調動其學習興趣和積極性，使他們學會學習，主動學習。這樣既有利于培養學生善于思考、勇于探索的精神，又有利于培養學生的創新能力。如學習AM和FM時，聯系調幅收音機和調頻收音機進行講解；學習頻分復用時，聯系無線電廣播進行講解。

3.以先進的通信信息新技術為支撐

為了提高原有通信系統的性能，不斷出現新型的通信技術。要適度增加新型通信技術原理的介紹，同時為學生指定經典文獻和學科前沿文獻選讀，使學生了解學科前沿和通信技術的發展趨勢，開闊學生眼界，激發他們更大的學習興趣。

二、優化“通信原理”課程的教學方法

1.采用探究式教學方法

課堂教學中，丟棄傳統注入式教學方法，采用探究式教學方法，教學中要不斷設置問題，激發學生學習的興趣，最大限度地調動他們的學習積極性；要求他們按照自己的思路尋找解決問題的方法，培養學生主動學習和創新學習的精神，形成自主學習的良好習慣，獲得終身受益的自學能力；對正確的方法給予肯定，對錯誤的思路給予講解，并引導學生分析導致錯誤的原因；最后給出問題的正確答案，并舉例說明，加深理解。

2.傳統教學與多媒體教學有機結合

多媒體教學可以理解為傳統教學基礎上增加多媒體（包括計算機）這一特殊工具的教學。與傳統教學相比，它的優勢表現在：

（1）易于創設教學情境，有助于激發學生學習的興趣。運用形象直觀的多媒體技術可以創設出一個生動有趣的教學情境，使學生產生極大的學習興趣。例如講授《通信原理》的緒論部分，播放一段有關“通信的發展”的影視片斷，此片斷把從古代的烽火臺、飛鴿傳書到現在的光線通信、衛星通信，讓學生覺得既輕松又新穎，激發了學生學習、探究這門課的濃厚興趣，喚起了學生求知的好奇心。

（2）增加教學容量，提高教學效率。多媒體教學可以大量節省教師板書的時間，從而使教師傳授更多的知識，在一定程度上增加了課堂的容量。

（3）突出教學重點，淡化難點，提高教學質量。多媒體教學可以變抽象為形象，變復雜為簡單，更易突出重點和難點，使教學收到了事半功倍的效果，提高了課堂教學的質量。例如：介紹時分復用的概念時，利用多媒體結合第二代通信技術中的GSM制式，將更容易理解。

教學過程中，要處理好傳統教學與多媒體教學的關系，才能充分發揮二者的優勢，使多媒體更好輔助傳統教學。“通信原理”課程理論性強，公式推導多，抽象概念多，在教學過程中要把握好多媒體的使用時機。對一些基本公式推導和例題講解過程，應以傳統板書講解為主，以PPT為輔，對重點進行提示。對一些抽象概念，以傳統板書給出概念，再聯系實際利用PPT給予形象直觀的解釋和舉例說明。在復習課的時候，多媒體的大容量是有效率的，但要注意中間的停頓以確保學生記下知識點。

3.將通信仿真軟件移入課堂

為了更加生動形象地開展教學，可以利用MATLAB、Systemview及Labview等仿真軟件輔助教學，將仿真實驗移入課堂，加深學生對知識點的理解。例如在講述AM調制時，可以通過MATLAB編程或利用其中的Simulink搭建模塊來實現AM的調制過程，仿真結果如圖1所示，分別是調制信號的時域波形和頻譜、已調信號的時域波形和頻譜。從圖1可以直觀地看出已調信號的幅度隨調制信號線性變化，已調信號的頻譜由載頻分量、上邊帶和下邊帶三部分構成。上邊帶的頻譜結構與原調制信號的頻譜結構相同，下邊帶是上邊帶的鏡像，由此可以得出AM信號是帶有載波分量的雙邊帶信號，它的帶寬是基帶信號帶寬的2倍。將仿真結果與公式推導得到的理論結果進行比較，使學生加深印象，同時也為學生進行仿真實驗打下基礎。

圖1 AM調制

4.建設網絡教學平臺

依托學校的網絡教學平臺，建立了“通信原理”課程的網絡教學平臺，上傳電子教案、典型例題及例題的詳細步驟，發布課后習題標準答案，回答學生提出的問題。

三、加強實驗和實踐教學

實驗和實踐教學是教學工作的重要組成部分，是培養合格的應用型高級專門人才，保障教學質量的重要環節，培養學生創新精神和實踐能力的重要手段。主要從以下幾個方面進行實施：

第一，利用實驗室現有的實驗箱、示波器和頻率計等測試設備進行實驗教學，讓學生自己動手調試，解決其中的問題。要求每個學生必須達到基本的操作要求，并將實驗的原理、操作過程中出現的問題及解決情況記錄在實驗報告中，進一步加深對課堂知識的理解。

第二，鼓勵學生結合仿真軟件進行綜合設計性實驗，使學生建立起完整的通信系統理論概念，加深了學生對通信系統的理解。學生可以選擇自己感興趣的題目，并在此基礎上，可以進行簡單實物的設計、仿真和調試。要求在整個實驗過程中，完全由學生獨立思考，獨自設計，提高了學生的學習興趣，同時又能讓學生充分發揮他們的聰明才智，提高學生綜合應用所學知識分析問題的能力，培養合作精神及創新能力，從而進一步提高學生自身的綜合素質。

第三，在一定的時間開放實驗室，讓學生選作實驗。學生根據自己的興趣在空閑時間選作實驗，培養其對實踐操作和專業技能的愛好，激發學習熱情。

第四，與專業實訓相結合。專業實訓主要是結合所學專業知識與技能進行實際能力的訓練，目的是對所學專業知識進行全面的了解、理解、掌握和應用。由學生自主選擇課程實訓，依據一定的硬件或軟件平臺，在教師的指導下完成實訓內容。“通信原理”實訓要求學生利用MATLAB軟件構建一個完整的數字通信系統，與實際通信相聯系，每一步都要合理設計和實現，最終實現整個系統的仿真，撰寫實訓報告。這樣做既加強學生對通信概念的理解，又增強學生的系統建模能力、計算機運用能力和解決實際問題的能力，為將來從事相關行業奠定基礎。

四、結論

為幫助學生更好地理解和掌握通信原理的基本概念和基本原理，激發學生的學習動機，提高學生的學習興趣，發展學生的專業技能，培養學生的創新能力，實現高等院校培養應用型人才和創新型人才的目的，從教學內容、教學方法和實驗實踐教學方面對“通信原理”課程實施教學改革。學生平時作業情況、期末成績和教學評價中的學生意見反饋都表明，本課程選取的教學內容、采用的教學方法和實驗教學內容，可幫助學生更好地理解和掌握通信系統知識，提高學生學習興趣和學習效率，從而提高了教學質量。隨著通信技術的飛速發展，“通信原理”課程的教學改革應在遵循教學規律的前提下，與現代應用相結合，與時俱進，不斷創新。隨著“通信原理”課程教學改革的不斷深入，教學質量將不斷踏上新的臺階。

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（責任編輯：王意琴）