通信原理课程教学特点分析 本文关键词：课程教学，原理，通信，分析
通信原理课程教学特点分析 本文简介：摘要：“新工科”相对于传统工科而言，更强调学科的实用性、交叉性与综合性。“通信原理”作为通信、电子信息类专业的重要基础课程，在“新工科”建设背景下，也要注重课程的实用性、交叉性与综合性。目前，“通信原理”课程教学在内容安排、教学方法和教学手段、实验和实践教学设计等方面都存在着一定问题。为了适应“新工
通信原理课程教学特点分析 本文内容：
摘要：“新工科”相对于传统工科而言，更强调学科的实用性、交叉性与综合性。“通信原理”作为通信、电子信息类专业的重要基础课程，在“新工科”建设背景下，也要注重课程的实用性、交叉性与综合性。目前，“通信原理”课程教学在内容安排、教学方法和教学手段、实验和实践教学设计等方面都存在着一定问题。为了适应“新工科”的建设，探讨了“通信原理”课程教学改革措施：引入精讲基本理论的“微课”、设置新技术专题课程、引入开放设计类考核题型、增加新型教学方法、优选教学手段、开设综合设计类和项目研究类实验、进一步促进校企合作等。课程教学改革后，提高了学生的工程实践能力和创新能力，提升了教师的教学水平和科研水平，为培养信息技术领域高素质工程技术人才奠定了扎实的基础。
关键词：新工科；通信原理；工程教育；课程教学
在“新工科”建设和改革的探索阶段，电子信息类、自动化类、计算机类、新能源、功能材料等专业已被纳入“新工科”的范畴［１］。现代通信系统和网络已经成为支撑国民经济，方便政治、军事和商务活动，丰富人们日常生活的基础建设之一。随着信息产业的快速发展，新一代信息技术将成为“新工科”专业设置的主干领域。因此“通信原理”课程也应紧跟信息时代的发展步伐，与时俱进。
一、“通信原理”课程教学的特点
“通信原理”是通信、电子信息类专业的重要基础课程，它是“模拟电子技术”“数字电子技术”“概率论与数理统计”“高频电子技术”“信号处理与系统”“数字信号处理”等课程的基础，承接着“移动通信”“计算机通信网”“通信网络”“光纤通信”等专业课程。其教学目标是让学生掌握通信系统的基本概念、基本原理、关键技术和分析方法，熟悉各种通信技术的特点、性能和应用，为后续专业课程的学习和未来工作打下理论基础。“通信原理”课程教学具有系统性强、应用领域广的特点，强调理论和实践的融会贯通，注重培养学生的工程实践能力和创新能力。
二、“通信原理”课程教学存在的问题
传统的“通信原理”课程采取的是教师讲，学生听的灌输式教学模式，影响了学生学习的兴趣和积极性。在课程学习过程中，学生仅仅记住了一些基本理论，很难成长为一个合格的工程科技人才。目前“通信原理”课程教学存在的问题主要体现在教学内容、教学方法和教学手段、实验和实践教学设计等方面。
（一）教材内容与实际脱节
目前，国内高校普遍使用的“通信原理”课程教材用较大篇幅介绍的是正在逐步被数字通信系统取代的模拟通信系统，而对于一些现代数字调制解调技术，例如正交振幅调制ＱＡＭ、正交频分复用ＯＦＤＭ等介绍得过于抽象和简略，影响了学生的深入理解和应用；教材对移动通信系统的介绍还停留在３Ｇ时代（第三代移动通信系统），而今４Ｇ已经普及，５Ｇ也已处于不断演进之中；教材的例题和习题多以技巧性解题为目标，学生很难将抽象的原理与工程实践相结合。
（二）教学方法单一，难以激发学生的学习兴趣
学习“通信原理”课程知识需要有较为扎实的数学和物理基础，但数学和物理又是不少学生的薄弱学科，因此，数学和物理基础薄弱的学生对课程中较抽象的概念和定理难以理解和消化，加之通信系统中的信号看不见摸不着，直观性差，使学生容易产生畏难情绪。目前“通信原理”课程教学方法比较单一，主要采取的是传统的讲授方式，教学手段的选择缺少针对性，致使教学效果不够理想。
（三）缺少实验和实践环节，不利于学生工程实践能力的培养
目前，“通信原理”课程的实验多是利用实验箱进行常规的验证性演示实验。此类实验虽然可以帮助学生巩固和加深对理论知识的理解，培养学生最基本的动手能力，但是由于其操作步骤是事先设计好的，学生只需按部就班地重复前人的工作即可，所以不利于提高其自主创新能力。此外，实验器材和设备大多老旧落后，实验教学内容与生活实际脱节，很少涉及新理论、新技术和新成果，影响了学生工程实践能力的提升。
三、“通信原理”课程教学的改革措施
（一）完善课程教学内容
１．引入微课，精讲基本理论知识“通信原理”课程内容丰富，系统而详尽地讲解每一个章节需要占用大量课时。北京林业大学电子专业的“通信原理”课程只有４０课时，无法完成课程教学内容。为了解决教学内容丰富与课时不足的矛盾，笔者引入了微课［２］，它具有时间短、内容少、资源容量小且便于传播的特点。笔者将“通信原理”课程中的重要知识点制作成微课，让学生利用课余时间观看和学习，微课不限学习时间、地点和次数，学生可以随时随地学习。笔者制作的“通信原理”微课内容有信息度量、ＡＭ调制、ＳＳＢ调制、ＦＭ调制、２ＰＳＫ调制、奈奎斯特准则、抽样定理等。２．增设“通信新技术”专题目前国内高校普遍使用的“通信原理”课程教材内容明显滞后于日新月异的现代通信技术。为了弥补“通信原理”课程教材内容前沿性不足的缺点，笔者设计了“通信新技术”专题课程，将一些前沿技术、科研热点和最新的研究成果引入教学内容，使课程内容常变常新，激发学生的学习兴趣，拓宽学生的视野。“通信新技术”专题课程的内容包括软件定义网络ＳＤＮ、光传输网（ＯＴＮ）、量子通信、第五代无线通信技术５Ｇ的关键技术、云计算、大数据、工业以太网、车联网等。３．加强与其他课程中相关知识的融合目前，“通信原理”课程的教学例题、课后习题和考试题等多注重解题的技巧性，学生只需记住几个定理和公式，或者仿照例题“依样画葫芦”就能完成作业，这种题型的弊端就是当学生结束课程学习后，往往将所学知识抛之脑后，待到进一步深造或是从事相关工作时，才发现不知如何将所学知识应用于实践中。针对这一现象，笔者在教学中引入开放设计类考核题型，以“通信原理”课程为主，以其他相关课程为辅，将多方面的知识点融合到一个实际应用问题中，培养学生根据自己的知识体系搜索有用信息并解决实际问题的能力。
（二）根据教学内容采取多种教学方法
“通信原理”课程中的概念和定理较为抽象，公式推导复杂，直观性差，学生在课程学习过程中容易逐渐失去自信心，缺少学习兴趣。因此，笔者在传统教学方法的基础上适当增加了一些新型的教学方法，以激发学生的学习兴趣。传统教学法包括讲授法、讨论法、演示法、练习法、类比法等，这些教学方法可以帮助学生加强对基本理论的理解。而新型教学方法则将一些新鲜的元素和形式引入课堂，以吸引学生的注意力。例如启发互动教学法、协作教学法、案例教学法［３］、项目驱动教学法［４］、自主学习法等。笔者在讲授低通抽样定理时就采用了案例教学法，选取了“电影中车轮转速影响观察到的转动方向”的案例［５］。低通抽样定理的内容是当抽样速率大于或等于原始模拟信号最高频率的２倍时，可以用等间隔的离散抽样值重建原始模拟信号。电影里每秒钟有２４帧画面，若车轮转速为每秒１０圈，则可以满足抽样定理的条件，能看到车轮在沿正方向转动。若车轮转速为每秒１８圈，则抽样速率无法达到２倍频，会发生“欠采样”现象，能看到车轮在沿反方向转动。通过案例教学，学生可以更好地掌握课程知识。而在讲授无码间串扰条件时，笔者则采用了任务驱动教学法，即为学生设置一个任务，让学生自己设计出满足指标要求的低通滤波器，培养学生的动手能力。
（三）结合教学实际需要优选教学手段
“通信原理”课程的教学手段包括板书讲解、ＰＰＴ课件展示、ＦＬＡＳＨ动画演示、仿真实验演示等。笔者针对具体授课内容优选教学手段，并在教学实践中根据学生的反馈不断反思和调整，以期逐步达到最佳教学效果。板书讲解主要用于讲授重要定理、公式推导和例题解答，在授课过程中可以随用随看。ＰＰＴ课件作为一种辅助补充手段，主要用于呈现一些信息量大的图表、复杂的计算过程、不利于表述的实验结果等内容。例如，笔者在讲授常规调幅ＡＭ时，频谱表达式的推导过程是用板书来展示的，而信号的时域波形和频谱图则是用ＰＰＴ课件展示，频谱的搬移过程被制作成ＦＬＡＳＨ动画演示出来，这些仿真实验演示能够克服教学内容直观性差的缺点［６］。又如，笔者在讲授眼图内容时，利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真软件搭建了基带传输系统，让学生从终端观测窗口观察码间串扰和噪声对眼图造成的影响，学生不仅很好地理解了眼图的作用，还了解了示波器中扫描参数的设置方法。
（四）加强实验和实践教学
１．增设综合性、研究型实验为了加强对学生工程实践能力的培养，笔者设计了综合性、研究型实验，这些实验可以与课程设计、专业实习、本科毕业设计、科研训练、大学生创新创业活动、大学生电子设计竞赛等相联系。研究型实验还可以是各种纵向的、横向的科学研究项目和课题，内容应涉及到当前工程领域中最前沿、关注度最高、最迫切需要解决的实际问题。２．加强校企合作２０１７年，第十届“中国－东盟教育交流周”聚焦了当前高校教育最热的两个词，“ＩＣＴ产教融合”和“新工科”。“ＩＣＴ产教融合”指的是利用现代信息通信技术加强产业与（职业）教育融合、生产与教学融合［７］。高等教育的实践表明，“产教融合、校企合作”是工程科技人才培养的重要途径。在“通信原理”课程的教学过程中，笔者协助学院加强与航天星图、旋极信息等信息技术企业的联系，建立了共建实验室和校外实践基地，以参观交流和短期实训等形式，让学生零距离接触实际工程项目，快速提升工程实践能力。
四、“通信原理”课程教学改革的成效
（一）提高了学生的工程实践能力和创新能力
课程教学改革后，学生在课堂上能够集中注意力，逐步建立起学习的自信心，学习态度变得积极主动。通过微课学习，学生提升了学习效率；通过参加实训活动，学生开阔了视野，扩展了知识面，明确了未来的发展方向。在２０１７年的全国电子设计竞赛中，北京林业大学电子专业共有２７名学生获奖，展现了他们的工程实践能力和创新能力。
（二）提升了教师的教学水平和科研水平
课程教学改革后，教师的教学水平得到显著提升，教学质量大幅度提高。微课的引入使得任课教师不需要在“降低教学难度”和“减少教学内容”之间徘徊。教师在课程的形式和内容上都下足功夫，努力让授课形式灵活多变，授课内容常变常新。开放设计类考核试题的引入使教师树立起全局观念，逐步扩展教学工作的深度和广度。在指导学生完成课程实践的同时，教师的科研水平也得到进一步提高。在不到半年的时间里，教学团队的教师发表了ＳＣＩ期刊论文１篇，中文核心期刊论文２篇。
（三）为国家信息技术领域培养了一批高素质工程技术人才
课程教学改革前，部分电子专业的学生毕业后并没有从事信息技术行业的工作，究其原因，大多是对这个行业的发展没有清楚的认识，或是自身不具备足够的从业能力和竞争力。课程教学改革后，大部分毕业生能全方位了解信息技术行业的发展形势，紧跟通信技术的发展动态，树立了在此行业创业、就业或从事科研工作的决心。近年来，报考通信方向的研究生不断增多，决定去华为、大唐这样国内通信公司工作的学生也在逐年增多。
作者：孙阳 赵睿 单位：北京林业大学理学院