對比式問題驅動教學法在通信原理課程中的應用實踐

鄭 翔 俞 璐 武欣嶸 劉 熹

（陸軍工程大學通信工程學院 江蘇·南京 210007）

1 概述

問題驅動式教學法是一種得到了廣泛應用和證明的優秀教學方法，這個教學法的核心是“問題”，整個教學過程可以分解為提出問題、分析問題、解決問題三個步驟，[1]通過“問題鏈”來啟發和引導學生的獨立思考。問題驅動式教學法的關鍵在于問題提出是否抓住了教學內容的關鍵、分析問題是否直觀易理解、解決問題的難度是否適中，如果這幾方面不能和課程內容以及學生狀態相契合，則難以起到良好的教學效果。

對比教學法則特別適合于具有相互聯系又有區別的授課內容，可以通過歸納和類比等引導學生深化理解知識點，這有利于形成和提升學生的比較式思辨能力。[2]根據具體采用的對比方法，對比教學法又包括橫向縱向、定性定量、宏觀微觀、靜態動態等多種對比方法。[3]對比式教學法和問題引導式教學法是兩種不同維度，對于適合的教學內容，可以將兩者結合，發揮各自的優勢，起到單獨一種教學法難以達到的教學效果。[4]

通信原理課程是通信各專業最重要的基礎課程之一，主要內容包括基帶信號傳輸、模擬調制技術、數字調制技術、模擬信號的數字傳輸、差錯控制編碼和同步原理等部分，總體上概念抽象、內容繁多、推導復雜、需要較強的數學基礎。通信原理課程的教學采用問題引導式教學法是比較常見的，存在的主要問題則是分析過程比較晦澀、解決問題過程復雜，因此，問題啟發和對學生的驅動有時會較弱，由于解決問題的過程難度較大，往往會出現以教師為主而學生參與程度不高的現象。然而，在通信原理課程中，幾乎所有的問題都存在著多種解決方案，因此，該課程非常適合對比教學和問題驅動教學法的結合應用，以問題引導為教學主線，以方案之間的橫向縱向對比來降低分析的難度，強化學生對知識點的理解。實踐教學效果表明，采用對比式問題驅動教學法能夠在解決問題的過程中，有效地引導學生進行比較思辨和歸納總結，從而對教學內容的理解更加準確和深刻，教學效果良好。

2 對比式問題驅動教學法實施要點

對比式問題驅動教學法的核心主線仍然是提出問題、分析問題、解決問題三步曲，然而，對比式教學法為這三步曲提供了新的內涵和外延拓展。該教學法的成功實施應該做好以下幾個步驟和要點。

第一是精心設計問題。愛因斯坦曾說過，提出問題比解決問題更重要。在對比式問題驅動教學法中也是如此。設計問題的過程主要考慮三點，首先是問題必須是所有分析和解決過程的核心，且問題的提法應該具體而有啟發性；其次，在提出問題的過程中可以讓學生參與進來，即對學生關心的問題進行篩選和提煉。學生提出的問題是開放式的，可以是學生自學時難以理解的問題，也可以是自己提出的方法需要得到進一步確認的或是需要和同學們分享的，只要是和知識點內容相關的都可以。這樣的問題夠引起學生的共鳴，使得學生產生濃厚的興趣，從而可以有效開展分析和解答的過程。最后，如果提出的問題能和以前的問題具有類比性，則可以對學生產生啟發和引導。

第二是分析過程中引入對比。對比式問題驅動教學法中的對比主要體現在分析問題和解決問題的過程當中，因此在這個過程中設計好對比環節是對比式問題驅動教學法的核心和關鍵。一個復雜的分析過程或問題求解過程，如果能通過一些已學習過的知識進行對比，則可以將復雜過程簡單化，有力地改善學生對復雜過程的理解；有些復雜知識互相之間可以進行對比，學生得以從不同的角度審視這些難點，從而有效打開學生的思路，提升學生對知識點的掌握能力。

第三是對解決過程進行歸納總結。歸納總結包含兩部分內容，首先是把對比時發散的思維過程重新收回來，對問題提出、問題分析和問題解答全周期的總結，在總結中得出知識點的一般規律，有效升華學生對知識點的深刻理解。其次，應該實現對思路方法、參與精神、合作態度等全維度的總結歸納。在總結過程中要努力引導和啟發學生進行質疑、思考和提升。

與其說對比式問題驅動教學法是一種有效的課堂教授方法，不如說該教學法更是一種提高學生思辨能力的學法。從選擇問題、對比設計、歸納總結的所有環節都可以引導學生參與。具體方法可以采用分組討論、集中研討等多種教學形式，鼓勵學生不斷嘗試，不斷探討，激發學生主動參與；引導學生全面思考而不是失之偏頗，最終培養學生采用比較法分析問題的能力。

3 在通信原理課程應用對比式問題驅動教學法

通信原理課程概念多、內容廣、難度深，直接采用平鋪直敘的教學法無疑難以收到良好的教學效果。然而，通信原理課程知識點彼此聯系而又有所區別，其解決方法往往有很多種，因此非常適合對比式問題驅動教學法的應用。模擬調制、基帶傳輸、數字調制、差錯控制編碼等通信原理都具有明顯的橫向、縱向等可對比方面。因此，對比式問題驅動教學法實際上能夠在通信原理課程的整個教學周期中得到深入應用。

教學案例1：數字調制技術

案例說明：數字調制技術是通信原理課程的核心知識點之一，內容比較多，要求學生掌握的程度也高，因此需要引導學生對內容進行深刻理解。由于數字調制知識點在模擬調制和基帶傳輸章節之后，因此在提出問題時就可以和模擬調制及基帶傳輸進行對比，所以數字調制技術是非常適合采用對比式問題驅動教學法的。具體教學過程中，可以在復習模擬調制技術的基礎上，引導學生自主提出對比問題。

提出問題：如何實現數字調制？

（1）對比于模擬調制系統，數字調制可以控制載波的哪些參數？

（2）對比于模擬調制系統，數字調制應該如何實現？

問題對比分析：

（1）ASK 調制和解題過程；

（2）FSK 調制和解調過程；

（3）PSK 調制和解調過程，含DPSK 的調制解調；

（4）功率譜分析、誤碼率分析和基帶傳輸進行對比。

解決問題的對比歸納：在系統誤碼率、頻帶寬度、對信道特性變化的敏感性、設備的復雜程度等方面對ASK、FSK、PSK和DPSK 進行對比歸納，整個對比歸納過程由學生分組討論得出結論，最后將學生討論結果加以提煉總結，由此完成了數字調制技術的授課過程。

案例說明：脈沖編碼調制和增量調制技術是模擬信號數字傳輸的重點內容，要求學生必須掌握其原理和主要性能指標如量化信噪比等。這部分內容涉及量化和編碼過程，在以往教學過程中發現部分學生理解是有一定難度的。因此，本章節內容講授時，先講解脈沖編碼調制技術，然后講解增量調制技術時，采用對比式問題驅動教學法，方便學生理解增量調制技術，同時又反過來加深了對脈沖編碼調制技術的進一步理解。

問題對比分析：

（1）PCM 編碼過程和譯碼過程；

（3）在過載特性、動態編碼范圍等具體實現方面進行對比分析。

解決問題的對比歸納：在抽樣速率、占用帶寬、量化信噪比、信道誤碼影響、設備復雜度等方面對兩種編碼調制技術進行歸納分析，整個對比歸納過程由學生分組討論得出結論。在此過程中要求學生不但知其然，還要知其所以然，即要結合實現原理，能深刻理解為什么會出現這樣的對比分析結果。最后，分別針對PCM 和M 各自存在的問題，引導學生進一步考慮改進方法，如ADPCM 等技術。

4 總結

對比式問題驅動教學法是問題驅動教學法和對比教學法的有機結合，該方法以問題驅動為主線，以對比分析為手段，將彼此相互聯系又互相區別的知識點提取出來，互相啟發印證，引導學生深入思考和歸納分析，同時有助于形成比較式、關聯式思維。該方法在通信原理課程的教學過程中得到了應用，長期的教學實踐表明，該教學法能顯著地提高學生對通信原理課程知識點的認知和教師的教學效果。該教學方法在其他具備對比分析和問題引導條件的課程教學中也具有明顯的推廣應用價值。