通信原理理論與實驗深度融合模式探索

童 艷，李 丹，賈雪松

(沈陽城市建設學院，沈陽 110167)

0 引言

通信原理課程是所有本專科院校通信工程專業的必修課，是通信工程專業的一門專業核心課，是通信工程專業很多專業課的基礎[1]，其先修課程有高等數學、線性代數、復變函數、概率論與數理統計、信息論基礎、信號與線性系統、模擬電子技術基礎、數字電子技術基礎、電磁場理論等。后續課程有移動通信系統、數字信號處理、光纖通信、多媒體通信、無線網絡通信新技術等。因此，通信原理在通信工程專業所有課程中起著承上啟下的作用[2]。由上述可見，通信原理課程是通信工程專業所有課程中最重要的專業課程之一，因此對通信原理課程教學模式和方法的研究十分有意義。另外，通信原理課程內容理論性很強，主要學習通信的基本概念、基本技術和原理，分析通信系統性能，學習過程中要用到很多數學推導，內容抽象不容易理解，比較枯燥，學生容易失去學習興趣[3]，因此有效的教學模式和方法能顯著提高課堂效率和教學效果，增加學生學習的動力和興趣，從而為學習后續專業課程打下堅實基礎。

1 通信原理課程教學中存在的問題

本校通信工程專業通信原理課程共72課時，是一門大課，其中理論講授占64課時，實驗占8課時。理論講授每次2課時，共32次課，均在梯形教室完成，實驗每次2課時，共4個實驗，均在實驗室完成，因此理論授課和實驗是分開獨立進行的。教室理論授課中雖采用了板書加多媒體授課形式，且注重與學生的互動并聯系生活實際，但由于內容理論性很強，概念抽象，難以理解，學生容易疲倦犯困，學習熱情仍然不高，學習動力仍然不足，坐在后排的學生有的甚至放棄了這門課程的學習，心不在焉，或者看其他書籍，或者玩手機。通信原理理論課效果不佳，實驗課也存在類似問題。實驗的目的本來是鍛煉學生的動手能力，在實驗過程中讓學生進一步理解理論課中的相關內容[4]，按常理來說，學生應該會更有興趣一些。但在實際的實驗課中，發現很多學生不愛動手做實驗，有些學生甚至不做實驗，等著別人做出實驗結果，最后再把別人的實驗結果抄在實驗報告上。總結實驗課出現這種現象的原因有：第一，四次實驗都是驗證性實驗，操作過于簡單，無挑戰性，學生缺乏動力。第二，沒有很好地掌握理論知識的內容，在實驗課需要用到相關理論內容時，不能做到融會貫通，實驗無法順利進行。第三，實驗與理論課分開獨立進行，兩者時間安排也是分開獨立安排，因此理論授課后，一般會相隔幾天甚至一兩個星期后才做相對應的實驗，有些學生本來就沒有很好地掌握理論知識，此時才做實驗，相應理論內容基本被遺忘，導致實驗無法順利進行，學生也會更加失去做實驗的興趣，甚至直接放棄實驗。在實驗課中，有不少學生問老師的問題都是最基本的理論問題，從這一點也可以說明理論和實驗分開獨立授課的弊端。

通信原理課程理論和實驗課中存在諸多問題，這些問題嚴重影響了該門課程的教學效果，導致課堂效率不高，進而影響了后續專業課程的學習。因此，通信原理課程現有的教學模式和方法亟待改革。

2 理論與實驗深度融合教學模式的實施

通信原理課程無論是理論授課還是實驗，都存在不少問題。理論課內容抽象枯燥乏味，只聽教師講課或者加上一些互動，學生沒有及時動手實驗親自驗證，容易疲倦失去興趣，課堂效果大打折扣。實驗課與理論課之間相隔了較長時間，實驗與理論容易脫節，實驗課不能及時驗證理論課相應內容，學生缺乏實驗動力。因此，針對這些問題，提出了通信原理理論和實驗深度融合的教學模式。

理論與實驗深度融合，就是理論授課與實驗同時同地進行，理論授課的同時，借助實驗來驗證理論內容，理論課與實驗課不再在時間和地點上有清晰的界限。這樣做的好處是，理論知識能得到及時驗證，學生親自動手操作，理論知識的接受將變得更容易和有趣一些，學生也能更牢固掌握理論知識。另外，講授完理論知識馬上就做實驗，趁熱打鐵，實驗進行能夠更加順利。可見，理論與實驗深度融合的教學模式，能讓理論與實驗相互促進，進而提高教學效果。

理論與實驗要深度融合，就要在課程時間地點安排和教學內容安排上做出改革。在課時安排上，通信原理72課時不再分理論課和實驗課分別占多少課時，每節課內容完全由任課教師自主安排，課程安排靈活度很高，只要能達到教學目的和效果即可。在地點安排上，為了能夠及時做實驗，該門課程都安排在相應的實驗室進行授課，這樣能充分利用實驗室資源和儀器設備，當然前提是該實驗室有足夠空間和設備容納本專業本年級的學生，如果有多媒體設備效果會更佳。每節課的教學內容安排上，教師可采用圖1所示的流程進行理論授課和實驗，其中的各個環節都可以利用啟發、互動、多媒體、板書等方式進一步提高教學效果。

圖1 理論與實驗深度融合教學流程Fig.1 Deep integration teaching process of theory and experiment

對理論內容的驗證，所做的實驗大部分都是驗證性實驗，驗證性實驗與理論講授可以揉合在一起進行，當然還有必要利用一些較大的綜合性實驗將各種知識點融會貫通，利用一些設計性實驗來提高學生的綜合應用能力以及分析問題和解決問題的能力，培養學生的探索和創新精神。綜合性和設計性實驗未來將進行研究，下面就驗證性實驗與理論內容的關系進行探討。

本校通信原理課程采用樊昌信編寫的《通信原理(第七版)》教材，理論課講授內容主要包括第1章緒論、第4章信道、第5章模擬調制系統、第6章數字基帶傳輸系統(除6.7)、第7章數字帶通傳輸系統(除7.4、7.5)、第10章信源編碼(除10.6、10.7、10.9、10.10、10.11、10.12)、第11章差錯控制編碼(除11.6、11.7、11.8、11.9、11.10)，根據實驗室設備配置，除了第1章緒論和第4章信道外，其他章節理論內容都有相應實驗做支撐。理論內容與實驗之間的對應關系如表1(見下頁)所示，教師可以根據該關系表進行理論與實驗融合教學。

由表1可知，要想提高教學效果，增強學生的動手能力，讓學生牢固掌握理論知識，加上較大的綜合性和設計性實驗，現有的8課時實驗是遠遠不夠的，為了讓理論和實驗無縫銜接，理論授課和實驗深度融合十分必要。

表1 理論內容與實驗之間的對應關系Tab.1 Corresponding relationship between theoretical content and experiment

3 結語

對通信原理課程理論和實驗深度融合的教學模式進行了研究。指出了通信原理課程的重要性，分析了該課程理論教學和實驗中存在的諸多問題以及引起這些問題的原因，發現了理論教學和實驗分開獨立進行所帶來的弊端，因而提出了通信原理理論和實驗深度融合的教學模式。給出了該教學模式的概念及具體實施方案，分析了其可行性。針對本校本專業通信原理具體教學內容，在現有的實驗設備條件下，列出了各知識點所對應的實驗。由分析可見，通信原理課程理論和實驗深度融合的教學模式是可行的，在該模式下，理論與實驗相互配合、相互促進、無縫銜接，能有效激發學生的學習熱情，提高教學效果，達到教學目的。