電子信息專業(yè)《通信原理》課程創(chuàng)新性教學(xué)研究

陳良艷 李 丹 方 焯 劉衛(wèi)華

（武漢輕工大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，湖北 武漢 430023）

0 引言

《通信原理》這門課程是電子信息通信類的一門專業(yè)核心課程，是眾多中國高等院?？佳斜乜嫉囊婚T專業(yè)課程。學(xué)習(xí)此課程之前要求修過的課程為：矩陣論、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過程等基礎(chǔ)課程以及電子專業(yè)的數(shù)字電路、模擬電路等電子線路以及信號(hào)與系統(tǒng)等課程。通信原理課程不僅需要抽象基礎(chǔ)，而且名詞和概念較多、公式的推導(dǎo)也較多、許多公式得出的結(jié)論和含義很難于理解，課程在講授時(shí)難度較大，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)普遍感到困難，容易滋生厭學(xué)情緒，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的參與感與成就感，從學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性上下功夫，有助于教學(xué)效果的提升。

1《通信原理》傳統(tǒng)教學(xué)的特點(diǎn)

通信原理課程概念多、公式多和內(nèi)容抽象。要加強(qiáng)教學(xué)效果，一般在傳統(tǒng)教學(xué)上從以下方面改進(jìn)。

（1）從教學(xué)內(nèi)容順序和重難點(diǎn)突出提高教學(xué)效果[1-2]。內(nèi)容上將模擬信號(hào)帶通傳輸和數(shù)字信號(hào)傳輸作為教學(xué)重點(diǎn)，教學(xué)順序上先講模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸，再進(jìn)行數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)慕虒W(xué)。著重強(qiáng)調(diào)衡量通信的有效性和可靠性的參數(shù)，圍繞這些參數(shù)的確定和推導(dǎo)來理解和掌握各種通信系統(tǒng)的特點(diǎn)。

（2）采用多媒體軟件輔助等教學(xué)方法輔助教學(xué)，改善教學(xué)效果[3-4]。采用多媒體動(dòng)畫輔助改善通信原理中內(nèi)容抽象的特征，吸引同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。盡量結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)，以情景式互動(dòng)來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 以學(xué)生為主體的創(chuàng)新性教學(xué)探索

傳統(tǒng)教學(xué)教師付出了大量的努力和創(chuàng)新，取得了一定的成果，但由于學(xué)生課程較多，課外學(xué)習(xí)不足，課內(nèi)的學(xué)習(xí)很容易走馬觀花，學(xué)生對(duì)通信原理的掌握、理解運(yùn)用非常不足。因此，教師要提高學(xué)生的積極性，發(fā)揮其學(xué)習(xí)主體的能動(dòng)性，帶動(dòng)學(xué)生課外的任務(wù)，讓學(xué)生在課外的實(shí)踐中加強(qiáng)學(xué)習(xí)。

2.1 發(fā)揮學(xué)生能動(dòng)性，讓學(xué)生總結(jié)類比數(shù)學(xué)規(guī)律在通信原理和信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用

信號(hào)傳輸需要進(jìn)過一系列的硬軟件處理（稱之為系統(tǒng)），要理解處理的結(jié)果，首先要將信號(hào)考慮到頻域，但是很多同學(xué)對(duì)時(shí)域、頻域之間的變換不理解。引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)比較信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理和通信原理中學(xué)習(xí)的這幾種變換的數(shù)學(xué)形式、性質(zhì)等，同時(shí)明確信號(hào)通過系統(tǒng)時(shí)通過頻域更直觀有效的處理信號(hào)。讓學(xué)生將專業(yè)課程融會(huì)貫通起來，更加理解通信的本質(zhì)，學(xué)生在學(xué)習(xí)單一一門專業(yè)課程時(shí)覺得難度大，將多門課程融合起來后有利于更清晰的認(rèn)識(shí)專業(yè)的核心內(nèi)容和本質(zhì)，專業(yè)基礎(chǔ)掌握得越多，知識(shí)基礎(chǔ)面越寬廣，學(xué)習(xí)能力越強(qiáng)。

2.2 鍛煉學(xué)生應(yīng)用matlab等軟件工具輔助學(xué)習(xí)

通信原理課程里公式推導(dǎo)較多，需要前期掌握的基礎(chǔ)課程，有高等數(shù)學(xué)、概率論、矩陣、隨機(jī)過程等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課以及電路基礎(chǔ)、數(shù)字電路、信號(hào)與系統(tǒng)等電類基礎(chǔ)課[5]。對(duì)這些基礎(chǔ)課程掌握的欠缺可能導(dǎo)致畏難情緒的產(chǎn)生。數(shù)學(xué)公式也讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的興趣減弱，而應(yīng)用軟件將抽象的數(shù)據(jù)形象化可以增加學(xué)生的直觀感受和興趣。

應(yīng)用matlab模擬仿真通信系統(tǒng)，可以提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，同時(shí)也能加深對(duì)通信系統(tǒng)的理解。現(xiàn)代大學(xué)生對(duì)于電腦及軟件的應(yīng)用相對(duì)興趣濃厚，能將抽象的物理數(shù)學(xué)現(xiàn)象通過軟件可視化展示出來可以很大強(qiáng)度的吸引他們，能自如應(yīng)用一款軟件編程也可以增強(qiáng)成就感。通信原理課程是通信的基礎(chǔ)，現(xiàn)代通信技術(shù)有了極大的發(fā)展，在閱讀通信文獻(xiàn)和資料時(shí)，可能極少看到書本中的調(diào)制解調(diào)方式，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高或者不知學(xué)習(xí)的目的?？梢宰寣W(xué)生閱讀現(xiàn)代通信技術(shù)中的核心技術(shù)，讓學(xué)生完成matlab的建模仿真，促進(jìn)學(xué)生對(duì)工具的掌握和對(duì)通信原理課程學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。應(yīng)用科學(xué)計(jì)算來分析解決科技問題已經(jīng)成為現(xiàn)代研究日常，將通信中的幾種基本調(diào)制解調(diào)方式用matlab編程并打包可視化，一方面可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)通信系統(tǒng)中的直觀感受，另一方面可以鍛煉學(xué)生的編程能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，有利于學(xué)生進(jìn)一步進(jìn)行科研工作的基本能力的培養(yǎng)。

2.3 鼓勵(lì)學(xué)生自己感興趣的通信專題探索，激發(fā)學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)及其實(shí)際應(yīng)用和核心技術(shù)的理解

采取項(xiàng)目小組的形式，每3～5個(gè)人組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)小組，每個(gè)小組成員明確分工，共同完成一個(gè)通信相關(guān)的課程題目，課題可以自己擬定或者選擇老師推薦的，進(jìn)行專題探索。該專題探索可以通信技術(shù)探索類：例如利用軟件仿真通信系統(tǒng)的性能（模擬帶通、數(shù)字基帶、數(shù)字帶通及現(xiàn)代通信技術(shù)等等），可以結(jié)合硬件電路設(shè)計(jì)制作（PCM編碼器、DSB/AM信號(hào)調(diào)制器、平方環(huán)法提取載波同步信號(hào)等），可以和EDA結(jié)合實(shí)現(xiàn)器件電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)?？梢允且粋€(gè)通信應(yīng)用的系統(tǒng)建立方面：例如校園廣播系統(tǒng)的建設(shè)如何進(jìn)行（采用的設(shè)備、廣播頻段的選擇等），救災(zāi)等用的通信應(yīng)急車如何建設(shè)，移動(dòng)電話通信的基站的建設(shè)布局調(diào)研等。也可以是對(duì)市場行情的調(diào)研和把握：對(duì)未來通信市場的發(fā)展和方向的調(diào)研，對(duì)通信市場利潤里的調(diào)研和把握等。

讓學(xué)生選擇自己感興趣的專題進(jìn)行調(diào)研探索，寫成對(duì)應(yīng)的專題報(bào)告。組內(nèi)指派組員進(jìn)行專題的報(bào)告講座，交流自己對(duì)于通信的興趣和認(rèn)識(shí)。在報(bào)告中指明組員的負(fù)責(zé)模塊和貢獻(xiàn)。通過這種專題的模式，在實(shí)踐中學(xué)生的創(chuàng)新性實(shí)踐能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，同時(shí)兼顧學(xué)生的興趣和關(guān)注點(diǎn)，擺脫教學(xué)上的單一理論學(xué)習(xí)層面，從通信的全方位讓學(xué)生發(fā)揮自己的特長。通過查閱資料、選題、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)和PPT報(bào)告等環(huán)節(jié)，學(xué)生進(jìn)行了一個(gè)基本的大學(xué)生科研的流程訓(xùn)練過程，為學(xué)生日后從事本專業(yè)的專業(yè)技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，“通信原理”課程中學(xué)生發(fā)揮主體能動(dòng)性，將多門專業(yè)課程融合可以培養(yǎng)其工科動(dòng)手實(shí)踐能和創(chuàng)新能力。這個(gè)主體作用的發(fā)揮是一個(gè)長期磨煉、綜合培養(yǎng)的過程，同樣可以用于電子專業(yè)其他課程的學(xué)習(xí)中，綜合運(yùn)用，發(fā)揮價(jià)值。