通信原理課程多元化教學改革與實踐

程欽　錢志文　俞洋　陶為戈　任艷玲

摘 要：通信原理課程是高校信息專業(yè)的骨干課程。結合江蘇理工學院通信工程、物聯(lián)網(wǎng)工程和電子信息工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標定位，以通信原理課程為載體，引入合作學習模式，突出理論教學的N+1過程考核與評價改革，實施課程理論與實踐環(huán)節(jié)信息化教學等多元化改革與實踐。通過近三屆相關專業(yè)學生的教學實施表明，通信原理課程實施多元化教學改革措施能夠有效提升課堂教學質(zhì)量，提高學生學習興趣，促進學生專業(yè)知識學習與綜合能力的訓練。

關鍵詞：通信原理；信息化教學；N+1考核

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：2095-7394（2016）04-0111-04

隨著通信技術的發(fā)展，通信原理課程成為高等學校信息專業(yè)的主干課程。該課程理論性強，概念抽象，學生學習難度較大。以慕課為代表的信息化教學和N+1過程性考核為代表的新型教學模式不斷涌現(xiàn)，不斷沖擊著大學的課堂教學。通信原理課程專項改革圍繞江蘇理工學院應用型專門人才培養(yǎng)核心，突出通信、物聯(lián)網(wǎng)及電子專業(yè)課程的教學特色，提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。結合通信專業(yè)人才培養(yǎng)目標[1]以及國內(nèi)外高等教育新的形勢，我們從課程目標、教學內(nèi)容、教學方法和教學手段、課程資源建設等方面對通信原理課程教學進行了探索與實踐。

1 課程目標

通信原理課程改革實施過程中，我們希望能夠做到五個方面：（1）堅持專業(yè)教師隊伍建設，加強教師隊伍敬業(yè)精神培養(yǎng)；堅持教學與科研相結合的原則；加強團隊教學方法的研究。（2）加強教學資源和教學項目建設，嘗試課程內(nèi)外合作學習模式。研制開發(fā)具有針對性的、有利于培養(yǎng)學生動手能力和綜合素質(zhì)的教學資源，引導學生開展創(chuàng)新性實踐項目。（3）創(chuàng)新實踐教學手段，完善多層次實踐教學模式；引入計算機虛擬技術，虛實結合。（4）合理利用多媒體教學，突出信息化教學，建立無紙化課程試題庫，完善課程網(wǎng)絡教學平臺的資源建設。（5）采取N+1考核與過程性評價體系。

2 教學內(nèi)容改革

2.1 精選理論教學內(nèi)容，提高學生參與度

2.11精選教材

國內(nèi)“通信原理”課程可以參考的教材較多。不同類型高校對教材的要求差異很大。北郵版和清華版教材對學生數(shù)學基礎要求比較高，涉及較多數(shù)學推導和復雜計算。國防科大版教材則重在一些基本概念和通信系統(tǒng)的介紹，內(nèi)容相對廣而淺，輔助資料完善。知識介紹使用許多插圖，能使一些抽象的概念得到直觀體現(xiàn)，教學實踐表明應用型高校采用該書更加有助于學生學習。

2.1.2強化數(shù)字通信

“通信原理”課程包括模擬通信和數(shù)字通信兩大部分。[2]授課主線為“模擬通信系統(tǒng)-數(shù)字通信系統(tǒng)-信源編碼-信道編碼”。模擬部分調(diào)制內(nèi)容在先修課程“通信電子線路”中已作了介紹，重點強調(diào)抗噪聲性能計算。數(shù)字通信教學內(nèi)容側重于數(shù)字通信及新型數(shù)字載波調(diào)制和編碼技術，增加OFDM調(diào)制和LDPC編碼知識介紹。通過內(nèi)容調(diào)整，一方面降低學習難度；另一方面也體現(xiàn)教學內(nèi)容與時俱進。

2.1.3以科研促進教學

課程組教師能夠緊跟通信技術發(fā)展動態(tài)，不斷將通信新理論、新方法、新成果引入課堂教學。近年來，課程組教師在可視光通信（VLC）、無線傳感器網(wǎng)絡/物聯(lián)網(wǎng)（WSN/IoT）、低密度奇偶校驗碼（LDPC）理論與應用研究等方面取得了一定的成果。課程改革實施過程中，通過穿插物聯(lián)網(wǎng)等通信熱點問題，拓展學生專業(yè)思維。還積極開展通信原理課堂學習與課后通信前沿文獻的閱讀引導活動。通過精心挑選難易程度適中的專業(yè)外文教材和文獻，指導學生科學閱讀文獻，培養(yǎng)學生專業(yè)意識。此外，課程組教師還積極組織和參與學院各專業(yè)學生通信原理課程考研輔導，從考研學生反饋來看，此項改革對各專業(yè)考研學生的專業(yè)課程復試起到了積極作用。

2.2 完善分層次漸進式實踐教學模型，提高學生實踐創(chuàng)新力

2.2.1突出實驗內(nèi)容的漸進式提升，通信原理實驗內(nèi)容采用模塊化教學

以現(xiàn)有驗證性實驗為基礎，向綜合性和設計性實驗方向延伸，層層深化。硬件和軟件仿真（例如：MatLab、Simulink、LabVIEW）相結合，優(yōu)化實驗指導書。

2.2.2鼓勵學生參加各類科技競賽活動，不斷提高創(chuàng)新能力

充分利用學院電子工程省級教學示范中心這個平臺，結合教師科研項目，引導學生參與教師科研。鼓勵指導學生參加全國、江蘇省及學校組織的各類大學生創(chuàng)新實踐競賽，例如電子設計大賽、“飛思卡爾”智能汽車競賽、機器人大賽、社會實踐與科技競賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目大賽等。通過參加各類競賽，加深學生對通信系統(tǒng)原理的理解，鍛煉學生解決問題的水平，深入理解通信前沿理論，提高學生科研素養(yǎng)。

3 教學方法與教學手段改革

3.1 采用新型教學手段，增強學生學習的系統(tǒng)性和有效性

改變傳統(tǒng)課堂灌輸知識的方法，將傳統(tǒng)教學、多媒體教學、專用軟件仿真、穿插典型例題解析和信息化教學等方式進行有機結合。針對課程中涉及大量的時域和頻域信號分析，我們使用多媒體方式將教學內(nèi)容以圖片方式直觀地展現(xiàn)在學生面前，但同時我們注意到，多媒體并不利于學生形成知識結構的系統(tǒng)化[3]，在這方面板書有其自身優(yōu)勢。通過精心設計板書，利用綱目式結構逐步引入知識重點和難點，授課結束時形成知識體系總結；將Systemview仿真軟件[4]引入理論教學和實驗教學，以演示方式展現(xiàn)信號特性，演示項目包括了基帶傳輸系統(tǒng)、ASK調(diào)幅法/鍵控法調(diào)制電路與非相干解調(diào)電路、采樣定理波形、CRC循環(huán)碼編解碼電路、PN序列產(chǎn)生電路、插入導頻法載波同步電路及波形顯示等，涵蓋了通信原理主要內(nèi)容，加深了學生對通信系統(tǒng)的理解；此外，我們還利用藍墨云班課、泛雅等信息化工具建立“通信原理”網(wǎng)絡教學平臺，通過手機，可以實現(xiàn)課堂教學與管理，教學資源分享、在線測試、頭腦風暴等功能，正如2012級李睿達和陳彬同學課程總結時所言，利用云班課上課新穎，生動，別開生面，老師和學生可以很好的互動，簡直無敵。

3.2 推動問題式教學和主題研討，增進師生課堂內(nèi)外交流

推動問題式教學[6]，設定課程導學內(nèi)容，每章教學前先列出“本章關注的問題”，章節(jié)完成后根據(jù)關注問題進行提問小結；推動主題式研討課，建立一種在合作學習環(huán)境下進行主題討論的學習模式。討論主題包括：（1）智能手機；（2）可穿戴通信；（3）藍牙技術；（4）通信廠商對專業(yè)人才需求；（5）通信原理在電信企業(yè)中的應用；（6）物聯(lián)網(wǎng)技術等。通過自學、匯報與討論“熱門”背后的產(chǎn)品設計、商業(yè)模式、技術標準、企業(yè)家創(chuàng)業(yè)與創(chuàng)新精神，提高學生學習的熱情，培養(yǎng)團隊合作與溝通能力。圖1是學生課后課堂匯報。

3.3 課程資源建設

通信原理作為校精品課程，課程組堅持“先規(guī)劃再建設”思路。團隊成員間不定期進行專業(yè)交流與討論，關注國內(nèi)外通信原理理論與實踐研究的新成果，積極參與國內(nèi)外有影響力的教學研討會，為課程組教師吸收新教學教法，提高教學水平提供支持。開發(fā)基于計算機虛擬技術的模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)實驗項目。結合已有教改成果建設內(nèi)容，將仿真工具引入到課堂演示、實驗驗證與課程設計，實現(xiàn)“實驗走進課堂，理論走進實驗室”的互動。新建“通信原理”泛雅網(wǎng)絡課堂資源庫，修訂了課程輔導教材與習題集。團隊教師還參加了大唐TD-LTE移動通信實踐培訓、高校MOOCs、SPOCs教學技能提升研討，校微課比賽等，聽取了專家授課，參與了同類院校一線教師教學技能提升研討活動，交流了教學經(jīng)驗，為課程后續(xù)優(yōu)化提供了重要保障。

3.4 考核方式改革

考試對學生起著重要的引導作用，考試不僅是評價學生的知識和能力，而且還應推動學生學習向好的方向發(fā)展，同時，也是對教學過程的反饋，可以促進教學工作改善。課程理論與實踐考核調(diào)整了傳統(tǒng)只以試卷、實驗報告等形式進行評價的方式，借鑒N+1過程考核與評價機制改革。重視學生理論與實踐能力綜合評價，重視過程監(jiān)督與管理。對過程考核，涉及兩方面改革，一是強調(diào)期末一考定終身轉向?qū)^程學習進行評價。課程理論考核包括平時作業(yè)（占20%），兩次單元測試（20%）、期中考核（10%）和期末考核（50%）。實驗與設計實踐環(huán)節(jié)考核包括實驗（占25%）、設計考核（設計成果基本部分占10%，創(chuàng)新部分占5%，面試占30%，設計報告占30%）。實驗報告批閱中“發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題”，對學生報告撰寫過程進行動態(tài)管理，綜合性實驗均采用單次實驗單次批閱，及時向全班同學反饋問題并提出后續(xù)實驗注意事項，實踐表明這種措施對學生撰寫實驗報告質(zhì)量有明顯提升。通過過程考核的方法，促使學生積極、主動學習。成績組成的多元化綜合考慮了學生在考試之外的表現(xiàn)情況，更加科學地反映了學生對課程的掌握程度。

4 結語

通過通信原理課程理論、實踐內(nèi)容、教學手段與教學方法、課程資源建設以及考核方式等方面的改革，取得了一定的教學效果。課程改革兩年多來，團隊專業(yè)教師多人次獲得校級教學名師培養(yǎng)人選稱號，校優(yōu)秀教師稱號，校微課比賽三等獎等榮譽；團隊成員獲得教學改革項目1項；指導學生獲得江蘇省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目省級項目多項；校優(yōu)秀畢業(yè)設計論文多篇，優(yōu)秀畢業(yè)設計團隊多個。

同時，課程改革中也存在一些困難和和挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)在三個方面：（1）課程教學改革沒有學生的配合與支持很難獲得成功，教師和學生這兩個教學主體只有共同努力才有可能完成較為成功的課程改革；（2）課程教學改革覆蓋面仍不夠廣，不能滿足近年來國家倡導的工程教育認證要求的惠及全體學生的期待；（3）課程改革方案設計和實施過程中，需要團隊教師傾注大量的時間和精力，比如現(xiàn)有N+1考核模式是一種有效的教學創(chuàng)新，然而在實際操作中可能會遇到各種棘手的問題，需要從學校、教師和學生三方面分別從完善制度建設、增強責任心、加強對考核的認識不斷提高認識并及時作出調(diào)整。

參考文獻：

[1] 錢志文，程欽，賈中寧.深化“通信原理”課程教學改革[J].電氣電子教學學報，2009，31（6）：26-27.

[2] 樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].6版.北京：國防工業(yè)出版社，2008.

[3] 姜大源.結構問題是課程開發(fā)的關鍵[N].中國教育報，2016-08-23（3）.

[4] 陳麗娜.基于System View的通信原理系統(tǒng)軟件實驗設計[J].實驗室研究與探索，2009，28（9）：62-64.

[5] 北京智啟藍墨信息技術有限公司.藍墨云班課[Z/OL].（2014-00-00）[2016-03-12] http：//www.mosoteach.cn/

[6] 徐紅，彭宏，吳濤.“通信原理”課程問題引導的啟發(fā)式教學[J].電氣電子教學學報，2015（2）：67-69.

責任編輯 祁秀春