《通信原理》課程的教學(xué)實(shí)踐及探索

梅中輝

摘要：《通信原理》課程由于知識(shí)點(diǎn)多，公式繁雜，內(nèi)容抽象，往往會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中喪失學(xué)習(xí)興趣。本文針對當(dāng)前部分學(xué)生對通信原理課程喪失學(xué)習(xí)興趣的原因進(jìn)行分析，從調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容，改革課堂教學(xué)方法兩個(gè)方面入手，給出相應(yīng)解決問題方案，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，適應(yīng)當(dāng)前通信技術(shù)發(fā)展新需求。

關(guān)鍵詞：通信原理;教學(xué)改革;教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2019）19-0139-02

一、引言

不知不覺已在南京郵電大學(xué)從事《通信原理》課程教學(xué)近十個(gè)年頭，回想起這些年教學(xué)本門課程的感受，感覺學(xué)生在學(xué)習(xí)本門課程中主要存在如下問題。

1.學(xué)生在學(xué)習(xí)本門課程過程中，成績好的與成績差的往往出現(xiàn)兩極分化的局面，造成這種因素的原因固然一方面是由于這部分學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的原因，而很大一部分原因在于他們對本門課程喪失學(xué)習(xí)興趣。《通信原理》課程是電子信息類專業(yè)本科生一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，公式繁多，理論抽象，如果按部就班地去教學(xué)，部分學(xué)生很容易喪失對本門課程的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)信心。

2.課堂教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)前通信技術(shù)熱點(diǎn)以及發(fā)展趨勢有些脫節(jié)。一方面學(xué)生學(xué)習(xí)的教材內(nèi)容以及學(xué)校的教學(xué)大綱內(nèi)容更新速度相對較慢，另外一方面由于新的通信技術(shù)的涌現(xiàn)層出不窮，很容易就會(huì)造成課堂教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)前的通信技術(shù)熱點(diǎn)內(nèi)容相脫節(jié)的局面。

并且上述兩種因素又是相互關(guān)聯(lián)的，按部就班地按照教材的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講授，由于教學(xué)內(nèi)容不能反映當(dāng)前通信技術(shù)熱點(diǎn)內(nèi)容以及通信技術(shù)發(fā)展的新趨勢，就比較容易讓學(xué)生喪失對本門課程的學(xué)習(xí)興趣。因此，本人將嘗試對課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法兩個(gè)方面進(jìn)行改革來解決上述問題。

二、通信原理教學(xué)內(nèi)容探索

在認(rèn)真研究本校所使用樊昌信老師的通信原理第七版教材，以及國內(nèi)外一些經(jīng)典通信原理教材的基礎(chǔ)之上，對《通信原理》課程內(nèi)容改革的探索如下。

1.在教學(xué)內(nèi)容上既要重視通信的基本理論和基本概念的學(xué)習(xí)，又要兼顧對當(dāng)前通信技術(shù)的熱點(diǎn)內(nèi)容以及發(fā)展趨勢的介紹，并盡可能使兩者相輔相成。對研究技術(shù)熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢的介紹可以激起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而熱點(diǎn)技術(shù)與基本理論之間又存在密不可分的關(guān)系，從而促使學(xué)生能夠帶著強(qiáng)烈的求知欲和好奇心去學(xué)習(xí)基本理論知識(shí)。例如，在講授第一章通信的發(fā)展時(shí)，可以考慮介紹當(dāng)前無線通信技術(shù)熱點(diǎn)-5G技術(shù)，5G相對4G數(shù)據(jù)傳輸速率可以提高100倍，意味著需要更高頻率的電磁波進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，國際上主要使用28GHz的頻率進(jìn)行試驗(yàn)，即毫米波通信，但是我們基帶信號(hào)的頻率通常沒有那么高，如語音信號(hào)的頻率通常為300—3400Hz范圍內(nèi)，如何使低頻段的信號(hào)在高頻載波上進(jìn)行傳輸，就需使用調(diào)制技術(shù)，教材上的第五、第七和第八章都是介紹調(diào)制技術(shù)，從而在本門課開始階段便能激起學(xué)生對調(diào)制技術(shù)的好奇心及學(xué)習(xí)興趣。

2.在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)力求使學(xué)生形成系統(tǒng)性的知識(shí)結(jié)構(gòu)，避免形成片面孤立的知識(shí)結(jié)構(gòu)，造成學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)混亂，從而喪失學(xué)習(xí)積極性。例如，教材上講解第四章中信道特性對信號(hào)傳輸影響時(shí)，講授的內(nèi)容僅僅與小尺度衰落相關(guān)。而實(shí)際上無線信道的衰落可分為大尺度衰落和小尺度衰落兩個(gè)方面，大尺度衰落是通信距離和頻率的函數(shù)，是無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)所考慮的主要因素。小尺度衰落由多徑信號(hào)在接收端疊加形成，導(dǎo)致接收信號(hào)強(qiáng)度變化的空間尺度與載波波長在相同的數(shù)量級(jí)。并且教材上講解的是接收端相對發(fā)射端靜止的情況，如考慮接收天線和發(fā)射天線間的相對運(yùn)動(dòng)，則傳輸路徑間會(huì)產(chǎn)生多普勒擴(kuò)展。如果按照教材上內(nèi)容講解，僅能使學(xué)生掌握信源與信宿相對靜止的小尺度衰落信道特性的孤立知識(shí)片段，形成無線信道的衰落僅存在小尺度衰落的錯(cuò)覺。因而我們考慮將上述內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)化講解，從而可以避免學(xué)生對信道相關(guān)知識(shí)形成片面的知識(shí)結(jié)構(gòu)，造成知識(shí)結(jié)構(gòu)混亂，以至于喪失學(xué)習(xí)積極性。

3.注重加強(qiáng)教學(xué)過程中對理論教學(xué)內(nèi)容的驗(yàn)證性環(huán)節(jié)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程往往對大量的理論公式感覺枯燥，從而喪失對課程的學(xué)習(xí)興趣。如果在理論教學(xué)過程中，加強(qiáng)對理論教學(xué)內(nèi)容的驗(yàn)證性環(huán)節(jié)，則不僅可以使學(xué)生對相關(guān)知識(shí)內(nèi)容有更為直觀地認(rèn)識(shí)和理解，而且能夠使學(xué)生在編程驗(yàn)證仿真過程中，增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣。例如，在講解信道編碼一章相關(guān)內(nèi)容過程中，可以考慮讓學(xué)生使用MATLAB工具編程對不同的信道編碼方法，不同的碼率，不同解碼方法的系統(tǒng)誤碼率性能進(jìn)行對比，從而能使學(xué)生更直觀感受不同編碼方法，碼率以及解碼方法對系統(tǒng)性能的影響，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣。

三、通信原理教學(xué)方法改革探索

為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們考慮對《通信原理》課程課堂教學(xué)方法作如下探索。

1.注意類比性教學(xué)。類比性教學(xué)強(qiáng)調(diào)知識(shí)結(jié)構(gòu)間的聯(lián)系，從而可以使學(xué)生形成系統(tǒng)性的知識(shí)結(jié)構(gòu)。學(xué)生往往對一個(gè)孤立、陌生的知識(shí)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生抵觸性心理，但如果能利用其熟悉的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)，即利用熟悉的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行類比搭橋，則能消除學(xué)生的抵觸性心理，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講解MSK時(shí)候，可以將其與2FSK調(diào)制進(jìn)行類比，強(qiáng)調(diào)MSK是一種2FSK調(diào)制，但又是一種特殊的2FSK調(diào)制，是一種相位連續(xù)，頻移最小且兩載波嚴(yán)格正交的2FSK。而在講解OFDM時(shí)候，又可以將其與MSK調(diào)制進(jìn)行類比，2FSK是一種兩個(gè)載波間正交的調(diào)制，而OFDM可以看作是對MSK的擴(kuò)展，為多個(gè)載波間正交的調(diào)制技術(shù)，因而2FSK兩個(gè)載波的正交條件對于OFDM中任何兩個(gè)載波間的正交條件同樣適用。因此，通過類比性教學(xué)，學(xué)生可以將2FSK，MSK，以及OFDM知識(shí)進(jìn)行串聯(lián)起來學(xué)習(xí)，可以消除其對陌生知識(shí)點(diǎn)恐懼性和抵觸性心理，充分調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性。

2.注意互動(dòng)式教學(xué)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往強(qiáng)調(diào)教師的主體性作用，是一個(gè)教師向?qū)W生單向的傳輸知識(shí)過程，而往往也會(huì)形成一個(gè)教師向?qū)W生灌輸知識(shí)的過程，結(jié)果教師可能教的很辛苦，而學(xué)生可能會(huì)覺得學(xué)的很乏味，喪失學(xué)習(xí)興趣。并且，由于教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)與學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)存在巨大的差異性，教師可能覺得相對較容易掌握的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生可能會(huì)覺得學(xué)的很吃力。因而考慮互動(dòng)性教學(xué)，充分尊重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體性作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且教師在與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)的過程中，也能夠更好地把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從而可以利用學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行針對性地教學(xué)。例如在講解二進(jìn)制調(diào)制2ASK，2FSK，以及2PSK的時(shí)候，由于知識(shí)內(nèi)容間的關(guān)聯(lián)性比較強(qiáng)，2FSK可被看作是兩種不同載波的2ASK信號(hào)疊加在一起，而2PSK可被看作為基帶信號(hào)是一個(gè)雙極性信號(hào)的2ASK調(diào)制，并且這部分知識(shí)點(diǎn)相對容易掌握，可考慮讓學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組進(jìn)行自學(xué)，然后提出疑問讓老師進(jìn)行解答，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)。

四、結(jié)束語

在通信原理教學(xué)過程中，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣至關(guān)重要，我們考慮將當(dāng)前通信熱點(diǎn)技術(shù)引入課堂教學(xué)過程中，將教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)化，加強(qiáng)理論知識(shí)驗(yàn)證環(huán)節(jié)等方面對課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，在課堂教學(xué)過程中注重運(yùn)用類比性和互動(dòng)式等教學(xué)方法，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1]樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].北京：國防工業(yè)出版社.2015.

[2]曹志剛.通信原理與應(yīng)用-基礎(chǔ)理論部分[M].北京：高等教育出版社.2015.

[3]Proakis J.Salehi G.，M.Digital Communication[M].5th ed.New York：McGraw-Hill Higher Education.