數字通信教學與實踐改革探索

李文杰 屈 霞 鄒 凌

常州大學 江蘇常州 213164

數字通信教學與實踐改革探索

李文杰 屈 霞 鄒 凌

常州大學 江蘇常州 213164

數字通信是計算機和通信專業的重要課程。根據以往的教學觀察和反饋，針對學生理論學習理解不透徹，實踐動手能力不強等問題，對教學過程進行總結，并從幾個方面進行改革探索。在教學內容組織上，注意整個知識體系與章節部分的關系，使其具有較好的邏輯性和系統性。處理好理論教學和實驗教學的關系，使其相互融合，互為促進。豐富教學形式，建設好網絡課堂，方便學生在課后的學習。經過在教學實踐中的嘗試，取得了較為良好的效果。

數字通信；內容組織；教學方法；網絡課堂

數字通信是計算機和通信學科的重要課程。不管是在工程應用還是在科學研究中，數字通信都占據著極其重要的地位。我院針對計算機和通信工程專業的本科生開設了數字通信課程，講授數字通信的基本體系和主要知識模塊。在以往的教學實踐中，我們積累了一些經驗，也發現了一些不太理想的地方，比如學生的知識整體性不強，解題模式僵硬，分析解決問題能力薄弱等。為了提高教學質量，增強學生綜合能力，在總結教學經驗的基礎上，對教學內容的組織，教學方法和教學形式進行了改革，取得了較為明顯的成效。

1 課程系統的整體性與結構性

關于現代系統論，馬克思主義哲學中有這樣的描述：“系統具有整體性，同時具有結構性”。這提醒我們在教學內容的組織和講授中，要注意這對關系。根據以往教學觀察和反饋，學生對數字通信的知識體系缺乏全局觀，對知識模塊的掌握存在孤立性，所學到的東西不能串成一個有機整體。這體現在處理問題的簡單化，刻板化。

針對這種情況，在教學內容的組織上，不單單是知識模塊的簡單羅列，而是它們的有機結合。首先從大處著眼，讓學生知道這門課程知識內容的對象是什么。由此首先分析數字通信系統的一般組成，如圖1所示：

圖1 數字通信系統的一般組成

該組成并不是一成不變的，它可以有簡化，也可以根據具體要求進行進一步擴充。講授時遵循從簡單到復雜的認識規律，先講簡單的，當簡單系統遇到通信困難的時候，在系統中添加某些模塊來解決該問題。這樣不僅讓同學們認識了整個系統的結構，也對系統中的各個部分印象深刻。在同學們熟悉了數字通信的基本組成之后，講授該系統中涉及的主要知識模塊和技術，形成往后教學中的主要章節。因此，根據上述組成，除去緒論部分，將主要教學章的內容安排如下：(1)第1部分講述信源的基本知識，包括信號的種類、信號的描述和表達、信號的分析方法、信息及其度量等等。(2)第2部分講述信道的種類和特性，信道的數學模型。(3)第3部分講述信源數字化和編碼的內容，包括抽樣、量化、脈沖編碼調制和增量調制。(4)第4部分主要講述基帶傳輸信號的基本概念、基帶傳輸信號的常用碼型和基帶傳輸系統。(5)第5部分主要講述數字調制的方法，包括數字振幅調制、數字頻率調制和數字相位調制。(6)第6部分講述信道編碼的知識，包括差錯控制的概念和方法，常用檢錯碼、線性分組碼、循環碼和卷積碼。(7)第7部分介紹同步技術和多路復用技術。

上述教學內容的組織，遵循了兩個規則，一是從整體入手，做到各個章節的部分是“整體中的部分”。二是遵循認識規律，先從最簡單的系統組成講起，隨著解決問題的需要逐步豐富系統，新的知識模塊被加入進來，系統就這樣由各個部分有機地組織起來。

2 理論教學與實踐教學相輔相承

我院的數字通信課程安排有專門的實驗課時，教學中應當充分利用好理論教學和實驗教學的結合優勢，它們應當是相輔相成，互相促進的。但在以往的教學中，這種作用不是十分明顯。有部分學生表現為：理論學習和實踐學習相互剝離。在理論教學中不清楚理論的具體應用是什么，或者是如何應用；在實踐教學中僅僅是按部就班的操作，缺乏分析和思考。

針對這種情況，從兩個角度進行改革：

(1)合理安排實驗課時的實驗內容，實驗指導的講解注意引導性、啟發性和思考性

當完全在實驗室中進行實驗時，以往有些學生會強記實驗步驟，動手后就一步一步操作，滿足于看到結果，缺乏思考，遇到意外情況不會分析。因此對實驗室中的教學，一是合理地安排實驗內容，既體現理論水平，又體現動手操作性。二是實驗開始前的講解也十分重要，不是一味地講第一步做什么，第二步做什么，這樣只會讓學生產生依賴性，局限于按部就班地操作。講解中應該做到：①目的性，實驗的目的是什么，學生應該圍繞實現這個目標而展開思考。②邏輯性，為驗證或達到實驗目的，應怎樣展開實驗，安排實驗步驟。③適當留有懸念，有些問題不必過早告知結論，讓學生在實驗中去尋找答案。

(2)實驗不應當和理論劃清界限，不光是在實驗室中做的才叫實驗

在課堂教學中，引入實踐性質的內容，以模擬來實踐，以實踐來促進理論分析。具體做法是，采用仿真手段對某些理論進行模擬分析。與其直接告訴學生結果應該怎么樣，不如通過模擬實踐讓學生自己看看結果會是怎樣。這樣做的好處在于：相對于填鴨式的簡單灌輸，它更容易激起學生的興趣，帶著問題去發現的過程，鍛煉了思維能力，最終發現的結論更有說服力，因而印象更加深刻。

下面以一個簡單的例子實踐上述方法。奈奎斯特采樣定理是數字通信模擬信號離散化中的一個重要內容，講述如果要求從離散信號中恢復原信號，對采樣頻率的要求。如果直接給學生講解該定理的內容，以及直接講解不同采樣頻率情況下的后果，學生興趣不濃，缺乏思考，一般采取死記硬背的學習方法，效果不佳。這里我們可以采用Matlab之類的工具進行編程仿真。比如對一個單邊指數信號，用滿足和不滿足采樣定理的兩種采樣頻率進行采樣，并分析其過程和結果，如圖2所示。

圖2 采樣定理的模擬實驗

圖2中左側是用大于奈奎斯特速率的頻率進行采樣的過程，以及所對應的頻譜。右側是用小于奈奎斯特速率的頻率進行采樣的過程，以及所對應的頻譜。我們可以看到，左側的信號未發生失真，而右側采樣比較稀疏的時候，其頻譜發生了明顯的失真。通過這樣的一個教學過程，同學們看到了整個模擬過程，在結果出來之前也一直能夠保持思考，最終能將自己的想法和結果進行比較，不管一致與否，印像都很深刻，那么對該定理的把握也比較牢固。

3 豐富教學形式，建設網路課堂

傳統的教學形式主要是課堂教學。我們的課堂教學中已經加入了實驗課內容，將理論和實驗教學融合，同時做到兩者的相互滲透。除此之外，為了使學生的學習不僅僅局限于課堂時間，我們建設了網絡課堂。在網絡課堂中有教學大綱，讓學生了解課程的知識布局，把握哪些是重點；也放置了教學計劃，同學們能夠通過查閱教學計劃，及時地進行預習；還放置了講課時用的全部多媒體課件，同學們可以根據自己聽課狀況進行有選擇地進行回顧復習；另外還可以留課后練習，以及疑難題目的解答，大大增強了互動。網絡課堂的好處在于它打破了時間和空間的限制，學生能夠更加方便自主地進行學習。

4 結束語

數字通信是一門既有理論深度，又注重實際應用能力的課程。在實際教學中，要從組織好教學內容做起，讓學生清楚掌握基本內容，同時注意實踐的重要性，做到實踐和理論教學的有機統一。在教學形式上，避免單一化，凡是圍繞教學的，有助于提高學生課程綜合能力的，都可以展開。通過在上述方面進行的經驗總結和方法改革，在教學實踐中，取得了比較理想的效果。

[1] 江德興.馬克思主義哲學原理[M].江蘇：蘇州大學出版社，2001

[2] (美)John G.Proakis. 數字通信[M].北京：電子工業出版社，2003

[3] 陳光軍.數據通信技術與應用[M].北京：北京郵電大學出版社，2008

[4] 屈霞.探索程控數字交換技術課程的基本結構[J].電氣電子教學學報，2006，28(3)：57～90

The reform exploration for teaching and practicing in the course of digital communications

Li Wenjie, Qu xia, Zou Ling
Changzhou university, Changzhou, 213164, China

Digital communications is an important course in the major of computer science and communication. Based on the former teaching observation and feedback, due to the problem that students’ comprehension of theory study is not thorough, and the ability of practice is not strong, then the conclusion on teaching is done, the reform exploration is carried on in several parts. On the organization of teaching content,pay attention to the relation of the whole and part chapters, make it logical and systematic. The relation between theory and experiment is well handled. They join and promote each other. The teaching form is abundant, network class is established, which facilitates students study after class. After the exploration in teaching practice, good effect is achieved.

digital communications; content organization; teaching method; network class

2010-09-04 稿件編號：1009013

李文杰，碩士，講師。屈霞，碩士，副教授。鄒凌,博士,副教授。

2010年常州大學教育教學研究課題（編號：GJY10020029）。