基于工程模式的“通信原理”課程建設

【摘要】 “通信原理”是電子信息類本科專業非常重要的專業基礎課程，其原理抽象、理論性強，為了提高教學質量，本文結合課程的特點及本院實際教學經驗，從教學與實驗方面探索提高課程建設水平的思路和改革方案。

【關鍵詞】 工程模式 通信原理 教學改革 實驗 課程建設

一、引言

隨著科技的飛速發展，電子信息技術在科技領域發揮著越來越重要的作用。根據社會發展的需求，應用型本科高等院校應適應目前這一現狀，培養出能從事各類電子信息系統的研究、設計、制造、應用和開發的復合型高級工程技術人才。如何實現這一目標是高校亟待解決的一個難題，也是教師所面臨的一項重要課題。“通信原理”課程是電子信息類專業非常重要的專業基礎課程，也是許多學校研究生入學考試的專業課程之一。“通信原理”既在整個課程體系中起到承上啟下的作用，也是學生“信息素養”的重要內涵，對學生畢業后的工作有很大的幫助[1]。由于本門課程的重要性及其自身內容具有原理抽象、理論性強、數學基礎要求高等特點，研究如何提高教學效果、調動學生學習的積極性、將理論知識運用到實踐中去，具有重要的現實意義。

自2000年發起研究和實施CDIO工程教育模式以來，工程教育模式已為教育界、產業界所矚目，成果非常顯著。工程教育模式讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。以綜合的培養方式使學生在工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力達到預定目標[2]。因此，通過引入工程模式，進行“通信原理”整體課程體系優化，提高教學效率，培養學生自主學習的能力，以響應學校對本專業“卓越工程師”項目的支持以及對地方“親產業”理念的體現。

二、教學改革探索

2.1 教學理念改革

轉變教學理念，根據不同層次人才培養的要求，以及本校對培養“卓越工程師”以及“親產業”應用型人才的理念，采用分級教學，區分卓越類和普通類不同層次的培養需求，有針對性地修改培養方案。

通過分級教學，將卓越班和普通班區分開，明確教學目的。卓越班在教學過程中既要注重實踐，同時也要掌握重點公式的推導，為今后在該領域深造打好理論基礎。而普通班的教學更側重于培養技能強硬、善于合作、會干實事的應用型人才，從而適應就業需求[3]。

2.2 教學內容改革

進行工程模式下的教學改革，要重組教學內容，統觀全局，分清層次，有詳有略，確定重點難點。本院“通信原理”課程開設時間并不長，相應的教學大綱和要求同其他重點學校相比存在一定差距。制定一個適合本院專業特色和學生特點的培養模式，就要求教學大綱從根本上進行改革，制定符合地方需要的應用型人才培養方案。“通信原理”課程內容包括通信的基本理論、模擬調制、數字傳輸、差錯控制技術等幾個部分。由于現代通信的發展趨勢是數字通信，因此，將教學重點放在數字通信部分，著重講清數字通信的基本原理，并擴展至目前實際使用的數字傳輸系統，使教學內容具有理論性與實用性。

2.3 教學方法改革

轉變一些習慣性的授課方法，將工程模式靈活地貫穿到教學過程中。將課程所涉及的理論與現實中對應以及類似的系統進行對照說明，或引入目前通信領域的新技術，激發學生學習興趣。主要采用多媒體教學，并輔以互動教學、啟發教學、形像教學、網絡教學、項目驅動教學等多樣手段，以學生為主體，發揮學生主動能力，加深他們對重難點的理解，也讓他們體會到理論的重要性。具體方法如下：

（1） 多媒體教學：制作高質量的多媒體課件，用最簡潔明了的方式展現“通信原理”課程中的重點和難點，同時利用黑板板書進行分析和推導，以課程目標、課堂目標來安排教學，并根據學生反饋適當調整講課進度與速度。

（2） 互動教學：在講授重要知識點前，通過問題的形式引導學生，并采取小組討論、學生回答、老師總結等交互式學習方法，充分提高學生的學習積極性。

（3） 啟發教學：在講授基本概念、基本原理之前，先介紹相關的實際應用背景，讓學生明白“為什么要學”、“如何應用”，讓學生對其應用建立直觀的感性認識，激發學生的學習興趣，從被動學習轉為主動學習。

（4） 形像教學：講解抽象概念以及原理時，采用動態的信號波形圖、頻譜圖加以驗證，既可以利用動畫方式直觀地呈現信號的特點，又可以加深學生對數學公式推導的理解，提高學生主體的參與度。

（5） 網絡教學：根據本校所建立的網絡平臺，開設“通信原理”課程網站，提供全方位的信息，包括課程通知、教學資料、作業系統、試題考核、答疑討論等，方便學生課后在網上回顧課堂內容，加深理解。通過Email、QQ等方式在網上進行輔導，解答學生的疑難問題，了解學生的學習情況及教學建議，以便及時調整授課方法及進度。

（6） 項目驅動教學：將重要知識點應用于實際工程，進行理論聯系實際。將抽象理論形象化，提高學生的學習興趣，鍛煉他們的實踐能力，進而培養他們的創新意識。項目包括虛擬實驗室仿真平臺、課程綜合性實驗、畢業設計、科研項目等。

2.4 引入工程教育理念

“通信原理”課程知識比較抽象，采取傳統的填鴨式教學方式會使學生的學習興趣下降，為此，將課程的理論概念聯系到現實中具體實物，調動學生學習興趣，從而提高教學效率。 可以根據學生掌握的基本理論與技能，結合學生個人興趣，將教學內容或實驗進行實際應用，通過老師的指導將學生一些可行性通信設計進行合理規劃并組建團隊，增強學生之間的協作，建立自身的學習模式[4]。

此外，還可以與企業聯合進行培養，通過聘請企業技術工程師，結合學生的興趣與特長，為學生量身定做實訓項目。根據學生意愿，鼓勵其參與教師科研課題、大學生創新實驗計劃項目、數學建模競賽、“挑戰杯”競賽、電子設計競賽等。通過教學體系改革與實踐，不僅可提高學生的理論水平、工程實踐能力，更重要的是注重學生創新能力和職業技術能力的培養，在走上崗位后能夠迅速掌握新知識，適應新環境。

三、實驗課程建設

3.1 實驗課程的分層設計

“通信原理”課程實驗是其教學的重要組成部分，其目的是通過“通信原理實驗箱”來對基本理論和應用進行再次提煉，以加深學生對原理部分內容的理解和進一步掌握，為以后從事相關領域的工作打下較好的基礎。課程的實驗分為有3個層次：驗證型、綜合型、設計型。

① 驗證型實驗：對單體知識點的鞏固和掌握，是教學的基本要求，學生可以通過記錄波形來鞏固基本的理論知識。

② 綜合型實驗：對多個單體知識點的綜合應用，培養學生的綜合應用能力，如數字頻帶調制實驗。

③ 設計型實驗：為培養學生的創新意識而設置，題目是給定或學生分組自擬，其過程包括方案設計、仿真驗證、燒寫程序及測試。通過實驗箱的二次開發模塊，將程序寫入FPGA，并用示波器測試設計結果。該過程既培養了學生的創新意識，又鍛煉了學生分析問題和動手實踐的能力。

實驗教學采用以上三種形式，層次由低到高，內容由淺入深、由簡單到復雜，有利于學生感性認識的逐步深入，有利于學生動手實踐能力的培養和提高，有利于學生綜合素質、綜合能力的培養。

3.2 建立軟件仿真實驗

除了硬件仿真實驗，還可以將Matlab/Simulink等系統仿真軟件引入實驗教學，這些仿真軟件提供了一個交互式動態仿真平臺，學生可以利用直觀的方框圖以及相關的程序代碼對通信系統進行建模仿真，從而擺脫煩瑣的數學推導，通過方框圖以及程序的理解，加深對通信系統的概念和運行過程的理解，以此鍛煉學生的綜合應用能力，為學生將來從事相關科研工作打下堅實的基礎[5]。

3.3 建立開放性實驗室

結合實驗室安排，在空閑時間全面開放實驗室，學生可根據個人情況預約時間進行實驗。開放性實驗室給學生提供一個自由學習與實驗的空間，激勵學生的創造性和創新思維，培養學生的獨立工作和獨立實驗能力[6]。

3.4 校企合作建立聯合實驗室

與電子通信類公司合作，建立校企聯合實驗室，為學生進行深入實踐和工程開發創造條件。定期邀請企業專家進行指導，利用實驗室內的硬件和軟件條件，學生可以進行通信傳輸方面的實驗與工程開發。

四、總結

將工程教育模式引入“通信原理”教學與實驗是一種先進的理念，是對教學的一種可持續研究，對于教學改革以及實驗課程建設都具有非常好的參考價值，對培養學生的實踐能力、創新能力、溝通能力和團隊協作能力有著巨大的幫助。

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參 考 文 獻

[1] 張翠芳. 基于創新型人才培養的 “通信原理” 課程教學研究[J]. 北京郵電大學學報： 社會科學版， 2010 （2）： 90-94.

[2] 萬金華. 基于 CDIO 模式的綜合訓練項目的探索[J]. 現代企業教育， 2009 （4）： 103-105.

[3] 馮暖. 通信原理精品課程建設中教學方法的研究與改進[J]. 黑龍江科技信息， 2012 （15）： 174-174.

[4] 韋江華， 周堅和， 林川. 基于 CDIO 教育理念的高校通信工程人才培養實踐教學改革[J]. 中國電力教育： 中， 2012 （7）： 104-105.

[5] 邵玉斌. Matlab/Simulink 通信系統建模與仿真實例分析[M]. 清華大學出版社， 2008.

[6] 周德全. “通信原理” 課程教學改革探討[J]. 中國電力教育： 上， 2012 （8）： 56-57.

[7] 肖閩進， 趙泓揚， 姜文斌， 等. “卓越計劃” 中 “通信原理” 課程建設的探索與實踐[J]. 常州工學院學報， 2014， 2： 019.