“通信原理”课程教学改革的探索

【关键词】通信原理；教学改革

【基金项目】本文系乐山师范学院校级教改项目“通信原理教学模式与方法改革”（编号：201418）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2017）26-0070-03

“通信原理”课程是通信、电子、信息类专业一门重要的专业必修课，旨在通过本课程的学习，使学生掌握数字通信基础知识、数字通信系统的基本原理，了解数字通信中的信源编码、信道编码及同步的概念，为后续课程的学习奠定必要的理论基础。

“通信原理”课程教学中存在的主要问题是：①教学内容多，课时少。教材内容共7章，而课时只有48学时，在这么少的课时内，根本不可能把所有的知识点都讲解完。原来还开设辅助实验课，后来由于实验设备老化坏了，干脆取消了实验课。没有实验辅助，更增加了理论讲解的难度。②课程理论性强，原理抽象，数学基础要求高。学生数学功底差，专业基础薄弱，自学能力差，对这些深奥的理论既不感兴趣，又难以理解和掌握。③教材内容理论性强和实践应用性差，只有深奥的理论，没有鲜活的应用实例，学生不了解这些理论的实际应用和现实意义，从而对课程学习失去兴趣，导致学习效果差。

现在社会发展迅猛，竞争十分激烈，为了使学生真正学有所成，能适应社会对应用型人才的需求，在激烈竞争中取胜，必须深化改革课程的教学内容、教学方法和教学手段。

一、教学内容的改革

1. 删减陈旧知识，引入前沿技术

在广泛调研的基础上修订了教学内容和教学目标，重新制定了本课程的教学大纲，确立了以培养学生的创新能力、促进学生个性发展和素质提高的教学目标。新大纲注重课程间的衔接，“通信原理”课程的先修课程有“信号与系统”“概率与统计”“高频电子线路”。在先修课程中已经重点讲解的内容，本课程就不再详细介绍，这样避免了重复讲解，将节省出来的课时用于新内容的教学。新大纲删减了陈旧落后的知识，引入前沿技术，明确指出了本课程的核心内容、重难点内容和需要掌握、了解的内容。数字通信系统由于具有很好的可靠性和稳定性，在现代通信中越来越占主导地位，而且通过数模转换和模数转换，模拟信号也可以通过数字通信系统传输，模拟通信系统将被慢慢淘汰。所以，本课程以数字通信系统的各环节作为学习的重点，删减了模拟通信部分的内容，引入现代典型的通信系统，如GSM数字蜂窝移动通信系统、CDMA数字蜂窝移动通信系统、数字卫星通信系统。

2. 精简整合教学内容，采用模块化方式开展教学

根据“通信原理”的教学大纲和教学改革要求，精心提炼教学内容，做到少而精，同时保证教学内容的实用性和先进性。“通信原理”课程重点讲解数字通信原理，要用到信息论的知识，所以补充讲解信息论基础理论。在对信道中噪声进行分析时，要用到随机过程理论，应加强随机过程分析的学习。在通信领域，编码技术、同步技术和复用技术是三大关键技术，将其作为重点学习内容。

将课程核心内容根据通信系统的组成整合成12个模块：模块1，数字通信概论；模块2，信号；模块3，信道；模块4，信源编码；模块5，模拟信号的数字化传输；模块6，语音和图像编码；模块7，数字信号的基带传输；模块8，数字信号的频带传输；模块9，数字复用技术；模块10，数字信号的最佳接收；模块11，同步技术；模块12，信道编码。每个模块内容相对独立又相互联系，授课时按照顺序依次讲解，循序渐进，先让学生掌握通信系统每个环节的工作原理，再前后联系，掌握整个通信系统的工作原理。

3. 将工程实例引入课堂教学

通信基本原理理论性强，在理论讲解完后，辅之以工程实例，学生往往更感兴趣，同时也能进一步拓宽学生的视野。比如，在讲解频分多路复用技术时，引入多级载波电话系统，如图1所示。12路话音信号，每路4KHz，频分复用后成为一个基群（Basic Group），带宽48K。5个基群共60路构成一个基本超群（Basix Super Group），带宽240K。10个基本超群共600路构成一个基本主群（Basic Master Group）。这样能加深学生对频分复用技术的理解和认识，同时激发学生的学习兴趣。

二、教学方法的改革

1. 课堂教学中引入通信系统的MATLAB\SIMULINK仿真

“通信原理”课程中的很多理论和结论都是经过烦琐的数学推导得来的，对学生来说既抽象，又难理解。Matlab提供了用于对动态系统进行建模、仿真和分析的工具包Simulink。Simulink可以将抽象的、深奥的知识点建模仿真，实现复杂问题简单化，抽象问题可视化、生动化，使学生容易理解和掌握知识，激发学生的学习兴趣，从而达到提高课堂教学质量的效果。例如，在讲解二进制频移键控（2FSK）时，可以根据2FSK调制解调原理建立如图2所示的2FSK数字频带传输系统的仿真模型。

图2为2FSK传输系统仿真模型，其中第一个虚线框所围部分为调制电路，第二个虚线框所围部分为高斯噪声信道，第三个虚线框所围部分为相干解调。解调后的信号再经过抽样、判决，恢复数字序列。系统各点信号波形由示波器分别显示出来，如图3所示。通过仿真可知，当高斯噪声方差比较小时，误码率也比较小，方差增大，误码率也增大。

2. 现代多媒体教学与传统板书教学有机结合

本课程在教学过程中充分发挥现代化教学手段的优势，提高教学效果和效率。灵活运用多种先进的教学方法，将现代教学方法与传统教学方法相结合，以调动学生的学习积极性，提高学生的认知能力，促使学生积极思考。在教学实施过程中，大量应用电子教案，使教师从原来大量的板书中解脱出来，节省了时间；而且课件的图像和画面比较直观，更容易激发学生的学习兴趣。但是，电子教案是为教学服务的，只是教学手段的一个必要补充，传统的板书教学方式不应该被抛弃，教师在讲授教学的重点和难点时，仍然需要在黑板上完成一些公式的推导和例题的演算，这是传统教学的魅力所在。通过多种教学方式的综合应用，教师可以根据实际情况灵活调整教学内容和教学方法，提高教学效果，促进教和学之间的双向交流。

3. 注重教师的引导作用，强调学生的主体地位

每个模块的教学采用任务驱动法，即教师课前先布置学习任务，明确学习目标，促使学生利用多种手段查询相关资料，进行自学、归纳和总结。上课时，教师先了解学生的自学情况，再根据学生存在的问题有针对性地讲解、分析、校正，每个模块结束时进行课堂测试。这样经常给学生实压，让学生有紧迫感，能促使学生养成良好的学习习惯，长期坚持，可以提高学生的学习效果，避免学生平时长期处于松懒状况，或者沉迷于手机、网络、游戏等，直到要考试时才发现自己什么都不会，问问题都无从问起的情况。

4. 建设课程网站，引导学生自主学习

随着Internet和Wifi的普及，利用网络资源建设的教学环境，可提供信息量大、内容简洁、画面生动的电子教材和多媒体演示系统。网络交互式的学习手段，有利于构建严谨、生动、轻松的学习环境，能激发学生的学习热情，有利于学生自主学习能力的培养。学生可以随时随地利用网上资源，重构知识，提升知识，创造性地学习。

三、改革的成效

此教改方案经过两轮运行，学习效果明显提高，课程考核得高分的学生增多了，不及格比例减低了。在新教学大纲的指导下授课，学生在明确学习内容和学习目标的前提下学习，学习兴趣明显提高。

通过精简、整合，将课程核心内容划分为12个模块，明确每个模块的学习内容、学习目标、重难点，使学生有的放矢，更容易学懂和掌握课程核心内容。通过工程案例的引入，有效地激发了学生的学习兴趣，拓宽了学生的视野，增强了学生的工程意识。

建立通信系统的Simulink仿真模型，将抽象的原理用直观的方式呈现出来，有利于学生理解和掌握深奥理论。同时利用多媒体课件辅助教学，有效地提高了教学效率和教学效果。

建设并基本完善了“通信原理”网络教学课程网站。网上资源丰富，目前已上网的资源有教学大纲、教学计划、课件、课后习题详解、Matlab/Simulink模块仿真、课后拓展阅读材料等，方便学生课余自主学习。

四、存在的不足

课程网站还没有建设互动论坛，以后可继续建设。互动论坛可以方便学生提问，教师能够及时解决学生的疑问，有利于激发学生继续学习的兴趣。教学过程中布置的任务，部分学生课余没有认真开展资料查阅、自主学习，导致课堂讨论质量不高，由于课堂讨论时间有限，有些学生没有发言交流的机会，表达能力、辩证性思维没有得到足够的训练。学生很少对教材内容提出批判性观点或是提出个人见解，对课程内容没有进行深入的学习和思考。

参考文献：

[1] 武林俊.通信原理课程教学改革[J].中国科技纵横,2010,(18):112.

[2] 李敏.信号与线性系统教学模式与方法改革[J].新课程研究,2014,(3):58-59.

[3] 徐彦凯,双凯,闫景富.通信原理教学改革探索[J].高师理科学刊,2016,36(8):93-95.