《通信原理》課程建設探討

王磊 劉海濤 王曉亮 王鵬

摘要：圍繞“研究性教學”的教學理念，本文分析了《通信原理》課程現狀和在人才培養中的地位，指出存在的問題和需要改進的方向，從如何提高師生互動效率、培養學生主動學習能力、加強實踐環節和進一步設計教學資料等方面進行了深入討論和實踐探索。

關鍵詞：通信原理；教學設計；實踐教學；研究性教學

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）42-0149-02

一、課程概況

《通信原理》課程是我校電信與自動化學院通信、電子專業的專業必修課，課時量大，理論性強，是通信類課（《數據通信》、《擴頻通信》、《衛星通信》等）的基礎課程，在人才培養中起著承上啟下的重要作用。而通信又是一個發展迅速、新技術新應用層出不窮的領域，這些都對《通信原理》的課程建設提出更多更高的要求[1-3]。

二、課程建設內容

（一）基于問題的教學提高師生互動

我校學生多，教師少，師生比太小的問題一直比較突出。除雙語實驗班外，《通信原理》的教學班學生人數均在100名左右。這樣的學生規模，在實際授課實踐中很難進行有效的師生互動。一般來說，小班授課更有利于教學活動的組織，但在目前無法短時間內分成小班授課的條件下，我們采用了其他方式，如基于問題的教學模式，來促進師生間的互動，引導學生主動學習。具體來說，先對課程進行梳理，分析各個教學單元中每一章、每一節的知識體系，得到知識間的邏輯、遞進等關系，然后每章給出一個大問題，大問題由各個小問題來支撐。授課時先大致講一下本章導論，然后給出問題，讓學生帶著問題去學習。例如，“差錯控制編碼”這一章可以設計如下問題：（1）通信系統中采用差錯控制的目的是什么？（2）“信源編碼”和“信道編碼”有何不同，分別解決了什么問題？（3）編碼的糾錯和檢錯能力怎樣來分析？（4）設計（7，4）漢明碼的編碼器和譯碼器，等等。讓學生帶著問題學習，享受研究的樂趣，慢慢培養主動解決問題的能力。課上的互動和討論雖然不多，卻是一個必不可少的環節。另外，圍繞問題組織教學，目標明確，也能避免出現課堂上“看著很熱鬧，實際上啥也不知道”的狀況。

在此基礎上，教師再針對課程學習的重點和難點，設計多個研究題目，來開展“研究性教學”。學生分成若干組，每組選擇一個題目，經過文獻檢索、仿真設計、撰寫報告和答辯等環節后，由教師來評定成績，并計入平時考核。

（二）不斷深化課程體系改革

我校2016年版的培養方案中，《通信原理》的學時從72學時減少到64學時，需要對授課內容進行整合，主要體現在以下方面：（1）縮減模擬通信系統的學時。由于在前期課程“通信電子線路”中已經講授了模擬振幅調制（AM、DSB、SSB和VSB）和角度調制（FM和PM），因此本課中的這部分內容學時可以進行刪減。（2）兼顧不同方向設置課程。我院通信工程專業下分“現代通信”和“民航”兩個方向，學生在大學三年級劃分具體專業方向。針對不同的方向，其后續課程也有所不同。例如，現代通信方向的學生要透徹理解現代通信技術，可以繼續學習《信息論與編碼》、《移動通信》、《衛星通信》等后續課程。而民航方向的學生需要理解民航中的實際通信系統，因此后續的課程有《空管通信系統》等課程。在這種情況下，作為專業基礎課的《通信原理》，某些通信理論我們只需要簡單講授即可。例如，“信源編碼和信道編碼”這部分內容如果用幾個學時就講得很清楚、很透徹，幾乎是不可能的。在《通信原理》中，我們只講授了幾種簡單、常用的編碼，起到“入門”的目的即可，詳細的知識體系將在《信息論與編碼》課中體現。

（三）實踐教學和網絡教學平臺建設

實踐教學是課程重要的教學環節，可以加深對理論教學中重要概念、重要原理的理解，提高學生的動手及分析解決問題的能力。由于條件所限，我們目前開出來的實驗項目中設計性實驗占比少，大部分是驗證性實驗。學生在實驗環節大多是按照實驗步驟“走一遍”，觀測關鍵點的波形，分析歸納結論，然后撰寫實驗報告。這種傳統的實驗教學模式已經逐漸顯露出缺點和不足：難度較小，在培養學生自主設計實驗的能力方面欠缺，不能激起學生的主動求知欲。為此，我們分三步走。第一步，利用Matlab、SystemVue等軟件為學生設計了仿真實驗項目[4，5]。學生在仿真環境中觀測波形、頻譜等，然后記錄分析。第二步，在理論講授和第一步仿真操作的基礎上，讓學生針對學習中遇到的問題，自己設計仿真實驗，做仿真來研究。例如，學生在學習了二進制數字調制系統的誤碼率之后，可以在Matlab中編寫函數，運行仿真來驗證一下各種調制系統的抗噪聲性能。第三步，利用通信原理實驗室，并結合《空管通信系統》、《通信原理與系統》等課程的實驗建設需要，將現有實驗室改擴建，構建“VHF話音通信系統”測試平臺。學生利用SystemVue軟件設計收發系統，然后加載到平臺來生成信號，通過觀察時域波形、頻譜等來驗證設計正確與否，在這個過程中也掌握了VHF話音通信系統收發信機關鍵技術參數的測量方法。

在信息和網絡普及的時代，學生獲取知識的渠道是多方面的。因此，除了課堂的面對面講授之外，借助學校的Bb教學平臺，我們也開發了針對通信原理課程的網上教學平臺。該平臺目前已經加載了課程信息、教師隊伍介紹、教學課件（教學大綱、實驗大綱、教學PPT和講義、每章重難點和習題等）以及網絡資源鏈接等。結合前期工作，我們將更新充實后的講義、教案上傳到Bb平臺，并建設了通信原理案例庫，將通信領域的新技術、新應用等設計成若干案例。考慮到畢業學生將來大多走向民航的通導、機務維修等部門，因此在設計案例時充分考慮民航行業現狀，設計了3—5個民航空管通信系統和飛機通信系統的案例。另外，關鍵的知識點、難點錄制成小視頻，通信領域新動向和有價值的新聞、記錄短片等視頻資料也在收集整理后上傳。為了滿足學生進一步擴展性學習的需要，還補充了一些課外閱讀資料和學習網站的鏈接，讓學生的學習“吃得飽”。

（四）精心設計講稿和教案

每一堂課都需要精心設計和組織，這些都應該體現在講稿和教案等教學資料中。雖然上好一堂課的標準不唯一，但下面幾點在教育界是有共識的：（1）目的明確，教學目的恰當，課堂上的一切活動圍繞教學目的進行；（2）內容正確，要確保教學內容的科學性、系統性；（3）方法恰當，在教學活動中為達到教學目的選擇的方法合理、得當；（4）組織嚴密，大學授課學時寶貴，在教學中要充分利用好一堂課時間，兼顧學生的表現，適時引導。一個看似簡單的課堂提問也需要精心設計：怎樣設計問題、什么時候提問、如何啟發學生按照教師的意圖去思考。某些理論性強、不好理解的知識，需要引入例子，并在講稿和教案中根據例子設計教學過程。

三、結束語

教學是一門藝術，而藝術本身就是無止境的一種追求。在目前條件下，課程建設實踐如“基于問題的教學”、“研究性教學”等，首先在小班內進行試點，積累和總結經驗后再逐步推廣至全部教學班。

參考文獻：

[1]范馨月，蔣青，周非.“通信原理”精品課程教學改革研究[J].電氣電子教學學報，2010，32（6）：21-25.

[2]王琳，蔡竟業，劉鐮斧，等.融多種教學法于“通信原理”課程的實踐[J].電氣電子教學學報，2007，29（增刊）：80-82.

[3]李莉，趙蓉，項東.通信原理綜合實驗教學改革的實踐[J].實驗室研究與探索，2015，34（8）：179-181.

[4]任峻，張紅燕.運用虛擬仿真實驗改革通信原理實驗教學[J].實驗技術與管理，2014，31（3）：95-104.

[5]許正榮，賈賢龍，李陽，等.通信原理實驗教學改革與實踐[J].實驗技術與管理，2013，30（4）：171-174.