通信原理課程教學改革的探討

肖琨

【摘 要】針對大學通信工程專業通信原理教學實踐中出現的問題，對該課程教學的手段、方法和內容進行改革實踐，以期進一步提升通信原理課程的教學質量。

【關鍵詞】通信工程專業 通信原理 教學實踐

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）07C-0151-02

一、通信原理教學存在的問題

通信原理是通信與信息系統學科的專業主干課程，闡述通信系統特別是數字通信的基本理論，為學生在今后的工作掌握和研究各種通信系統打下基礎，課程的教學質量直接影響通信工程專業本科生的培養質量。在總結多年教學實踐的基礎上，我們歸納出該課程教學存在以下問題：

（一）對多媒體教學的依賴影響了通信原理課程的授課質量。在大力提倡多媒體授課之前的時間里，教師主要通過黑板板書的方式進行教學，這種授課方式的主要缺點是板書占用時間太多，一些知識點如各種信號波形和頻譜圖不易描述。當前教師基本采用多媒體授課，主要通過PPT進行課堂講解，這種授課方式的主要優點是信息量大，但是缺陷也非常突出，教師和學生都容易對多媒體教學形成依賴心理，特別是對于部分同學，上課就像看電影，上完了也就看完了，同時也很快忘光了。

（二）通信原理章節內容的講授方法有待提高。由于教材將通信的基本理論分割成相對獨立的技術，每一章闡述的知識點是一個個的單元，與通信系統的整體架構和工作原理是分割的，學生在學習的過程中是被動接受不同的通信技術，并不理解學習這些知識的作用和重要性，也就是不知為什么要學這些東西。

（三）教材的部分內容已經跟不上通信發展的步伐。部分知識與其它課程的知識點重疊，一些未來可能成為主流通信技術的知識在教材中尚是空白，不能適應培養高質量通信人才的需要。

二、通信原理教學手段和方法的改革

當前，通信原理課程的教學手段和方法呈現多樣化的格局，推動了課程的改革進程，取得了較好的教學成績，但是仍有一些問題沒有得到很好的解決，新的問題還在不斷出現，立足于現實情況，該課程在教學手段和方法還需要在以下幾個方面進行改革：

（一）對緒論中的通信系統模型要做重點講解。在后續章節具體技術的講解與通信系統模型緊密結合起來，讓學生明白所學技術理論在實際通信系統中扮演的角色和發揮的作用。緒論是教材的總綱，大部分通信原理教材在緒論中介紹通信的基本概念、通信系統的組成、評價通信系統性能的主要技術指標等，這些都是通信系統最重要的內容，掌握的好壞對于學習和研究通信系統至關重要。在以往的通信原理課程教學中，很多教師認為緒論的內容在教材后續章節都會詳細闡述，因此不重視緒論部分內容的講解，導致學生不能從總體上理解通信系統。針對這個問題，我們在通信原理教學中，投入了大量精力和充足的課時對緒論中的內容，尤其是通信系統的組成和性能指標等進行了通俗詳盡地講解，讓通信系統的架構深深地印入同學們的腦海，建立起對通信系統的初步理解和框架。同時，我們在后續講解每一章節的時候，將該章的知識點的基本原理與通信系統的工作原理結合起來，闡明其在通信系統中的應用以及如何與其它系統部分配合工作，對于學好通信原理是非常關鍵的。

（二）課堂教學中應該加強對黑板板書授課方式的重視。以PPT、視頻為代表的多媒體教學手段在一定程度上提高了講解效率，加大了課堂信息量，但是在通信原理課程上的弊端也日益凸顯，雖然這些弊端并不是多媒體教學本身的問題。不可否認的是，隨著多媒體教學的日益普及，事實上黑板板書在課堂教學中的比重已經很小了，很多教師幾乎采用純PPT教學，板書的內容寥寥無幾，違背了提倡多媒體教學的初衷。究其原因是多方面的，其中多媒體授課相對黑板板書節省了教師大量的體力勞動，且可以重復使用，也是很重要的原因之一，于是教師越來越對多媒體教學形成依賴就不難想象。事實上，這種授課方式對工科學生是非常有害的。就通信原理課程而言，如果用形象生動的圖形直觀顯示在幻燈片上，確實有助于學生理解所學的知識，教師也可以方便直觀地進行講解。但同時我們知道，通信原理是一門理論性較強的課程，基本理論都是建立在數學公式推導基礎之上的，教師不通過黑板板書向學生教授推導的過程，學生是很難學到其中的精髓的。不僅通信原理，很多工科課程都是如此，數學推導能力可以說是每個工科學生所必須具備的能力，一旦學生養成了看PPT而疏于動手推導的習慣，后果將是非常嚴重的，我們是培養不出合格的工科人才的。因此，我們在通信原理課程的教授中，不僅通過PPT講解，還在黑板上進行大量的數學推導，并要求學生在課下自己進行推導，以培養學生的數學能力。還要強調一點的是，現在的大學生往往不喜歡動手做筆記，熱衷于拷貝多媒體講義復習所學的內容，事實上動手做筆記是一個非常重要的學習習慣，不僅僅是抄寫的過程，同時也是加深理解的過程。

（三）將章節學習與MATLAB仿真同步展開，加深學生對所學知識的理解和感性認識。為了鞏固課堂所學的知識，一般的做法是實驗課和理論課程同步，例如脈沖調幅、相移鍵控等實驗，安排在理論課一上完就進行相關實驗，以鞏固和提高學生對理論知識的掌握程度。這種做法有一定的效果，但是由于受到時間、設備等因素的影響，效果不是很理想，原因在于學生做一次實驗形成的印象并不深刻，而重復多次實驗在現實條件下又不可行，在條件較差的學校，由于實驗設備的欠缺，往往幾個人共用一套實驗器材，效果又得打折扣。針對這個問題，我們在教學中采取將章節學習與MATLAB程序仿真同步展開，相互印證，達到了很好的教學效果。眾所周知，通信原理教材中的幾乎每一種技術都是可以進行計算機仿真的，而現在的大學生基本上人手一臺電腦，只需要安裝MATLAB軟件，就可以自由地進行通信基本理論的仿真，不受時間和地點的限制，既充分鞏固了所學的理論知識，又提高了編程能力，一舉多得。

三、通信原理教學內容的改革

與通信技術發展相適應的通信原理教學內容是時代的需求。因此，通信原理教材的內容也有必要不斷地修訂，對此我們也做了一系列的改革，具體內容是：

（一）壓縮模擬技術等的教學，增加新興通信技術手段的教學。現有的通信原理教材中，模擬調制技術、隨機過程等章節內容在通信工程專業其它課程如通信電子線路、隨機信號分析課程中已經詳細地學過，在通信原理教學中只需要簡單地提及。在新興通信技術上，部分教材增加了CDMA、OFDM技術的內容，但是還不夠，有必要增加MIMO技術的介紹，對于學生未來掌握應用MIMO通信系統是有益的，而MIMO通信系統是未來通信系統的主流候選方案。除此之外，中繼協同通信、認知無線電等新興通信技術也有必要在教學中涉及，使學生對前沿通信技術有所了解，為未來深入學習和研究通信技術打下基礎。

（二）強化通信信道的教學。雖然每一種通信原理教材都有信道這一章，但是對通信信道的闡述深度和廣度存在不足，一般只是簡單介紹無線信道和有線信道的概念與特點、信道的基本數學模型，這些概念固然重要，但不足以讓學生較好地掌握信道的特征，特別是移動信道的重要特征如衰落、電平通過率、平均衰落持續時間等，內容更具體化，在學習和工作中更常用到。

（三）強化信息論的基礎知識教學。信息論通常是研究生的培養課程，但是作為通信系統的指導理論很有必要在通信原理中有所涉及。學生在學習過程中會經常看到信息論中的一些基本概念如熵、信息量和信道容量等，會覺得很陌生，不能理解，有必要在通信原理教材中單獨用一章介紹信息論中的基礎知識，擴大學生對信息科學基本理論的知識面，提升學生對信源編碼和信道編碼核心內容的理解。信源編碼壓縮信源中的無規律的冗余比特，這部分比特不提供信息量；信道編碼向被壓縮過的信息序列中插入有規律的比特，接收端根據規律可以糾正信道干擾產生的信息錯誤。

我們在近幾年的通信工程專業本科生班級中進行了基于以上內容的教學改革實踐，取得了明顯成效，學生對于通信原理知識的理解程度顯著增強，知識更加全面，印象更加深刻，讀研學生的科研能力顯著提高。

【參考文獻】

[1]樊昌信.通信原理[M].北京：國防工業出版社，2001

[2]曹志剛，錢亞生.現代通信原理[M].北京：清華大學出版社，l999

【基金項目】廣西師范大學教育教學改革與建設立項A類項目

【作者簡介】肖 琨，男，廣西師范大學副教授，博士，研究方向：無線通信。