信息化背景下《通信原理》課程教學改革探索

朱珺

(湖北廣播電視大學電信工程學院，湖北武漢430074)

隨著多媒體技術和網絡技術的深入發展，社會信息化進程進一步加快，信息技術已經滲透到我國經濟、社會、教育各個領域并產生了重大影響。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》指出：“信息技術對教育發展具有革命性的影響，必須予以高度重視”。在此大環境下，《通信原理》課程應積極利用現代信息技術改革教學過程中不適合時代發展的落后因素，進一步提高教學質量。

一、《通信原理》課程在專業課程體系中的重要地位

《通信原理》作為通信、電信的專業基礎課，安排在大學二年級下學期開設，涵蓋通信系統的基本理論、模擬通信系統和數字通信系統的基本構架和信息傳輸理論等方面內容。通信技術專業的很多課程都與本課程密切相關，如表1所示。

表1 2013級通信技術專業各大類課程學分比例關系

《通信原理》課程對模擬通信系統和數字通信系統進行了詳細的分析，其中各種調試方法（AM，DSB,SSB,VSB,ASK,FSK,PSK,DPSK）的學習需要用到《信號與系統》課程中關于信號變換的內容；信噪比和誤碼率及性能指標的計算則涉及到數學知識；而模擬通信系統和數字通信系統功能結構分析則涉及到通信電子線路的內容。可見，先修課程掌握的程度也制約著通信原理課程的學習。同時，后續的《移動通信》、《光纖通信》、《通信網絡實訓》等專業課也必須在掌握了《通信原理》課程的基本內容后才能順利的學習，可見該課程在整個課程體系中發揮著重要的穿針引線的作用，將整個課程系統從點到線到面都串聯了起來。

二、《通信原理》課程課改必要性分析

通過對畢業生發放調研問卷的信息反饋，我們發現大部分同學對于學習《通信原理》課程還是比較畏懼的，主要在于該課程內容多，原理復雜，理論與實踐結合不易，學生數學基礎差、教學方式方法單一等原因，很多同學在學習過程中逐漸就產生了畏難的情緒，導致最后學習效果不佳。

對于本學期的授課對象2013級通信技術專業，我們與大部分同學進行了溝通交流，學生普遍表示雖然了解該課程的重要地位，也想學習通信的基本理論知識，但是在單純的理論講解下，他們接受知識比較困難，同時我們還分析了他們的先修課程的成績單，以該專業學生為例，《高等數學》課程優秀率2%，合格率98%，不及格率2%；《電路基礎》優秀率5%，合格率74%，不及格率21%；《模擬電子線路》優秀率6%，合格率91%，不及格率3%；《數字電子技術》優秀率9%，合格率80%，不及格率11%；《信號與線性系統》優秀率3%，合格率97%，不及格率0%；可見大部分學生的先修課程基礎都不是很牢，學習逐漸進入到了進退兩難的境地。目前該專業學生共42名，上課認真聽講并能理解的2名，上課認真聽講一知半解的20名，上課無法集中精神不能接受知識的20名。

通過與4名通信行業資深工程師以及2家用人企業的主管溝通發現，對于新進員工而言，是否學過《通信原理》，以及《通信原理》課程學的好不好，直接影響了他們接受新知識、新技術、新技能的程度。比如在排查通信網絡故障時需要掌握通信系統的基本功能結構的知識，通信工程的設計規劃則離不開通信系統的各個性能指標的計算，當下4G通信的核心技術MIMO(多輸入多輸出)也是在信道復用和信道性能指標計算的基礎上升級而來的新構想。

我們認為，大部分學生還是希望好好學習《通信原理》課程的，只是由于種種主觀、客觀的原因給他們的學習帶來了重重阻礙。顯然目前的課堂加實驗教學方法需要改革，我們可以利用現代信息技術將有限的課堂學習引申到無限的課堂之外，實現隨時隨地的移動學習，幫助學生在學習中獲得知識，找到樂趣。

三、《通信原理》課程改革目標

高職教育以就業為導向，學生的就業能力是學校核心競爭力的體現，所有的教育教學活動都應以培養、增強學生的就業能力為目標。在現代信息化大背景下，《通信原理》課程應該結合通信專業技術人員職業水平考試（初級標準），教會學生掌握通信系統的一般組成、基本原理、系統性能和特點，掌握通信系統的基本分析方法和相關的性能指標，還應注重學生信息素養、創新能力的訓練，同時培養學生的專業交流與表達能力。具體目標如下：

1. 知識技能目標：掌握模擬通信系統、數字通信系統的基本構架、基本原理，能對指定的通信系統進行定量分析、定性計算，對實驗過程中出現的問題能排查、解決。

2. 過程方法目標：信息收集、判斷的能力，自主探究的意識、創新意識。

3. 情感態度目標：團隊合作的意識、整體產品意識、工藝流程規范意識以及職業責任感。

四、《通信原理》課程改革舉措

（一）教學內容的整合與重構

通常的教學流程是先講授理論知識，然后再開展實驗教學，這與“單工通信”模式有點類似，更偏向于教師的單項知識傳遞，學生的參與積極性不高，也沒有將知識內化后靈活運用在實際項目當中。美國教育家約翰·杜威（JohnDowey.1859-1952）指出，在整個學校生活與教學中學生必須成為積極主動的參與者，而教師則是學生活動的協助者[1]，因此我們需要將“單工通信”轉變成為“雙工通信”，將重要的知識點通過理論講授結合實驗操作等形式，讓學生在聽課、實驗實訓操作過程中理解知識、應用知識。《通信原理》課程教學改革首先要從教學內容的整合上入手，授課教師不僅應講清楚基本的原理與方法，更應將課堂搬進實驗室，利用我們的一體化教室，將授課內容有機的融入到實驗當中理論講解與實驗操作穿插進行，形成“知識引入—實驗操作—理論再次講解—總結提高”這樣一種新的模式，如圖1所示。

圖1《通信原理》傳統教學內容與實驗內容的有機融合

（二）教學模式及教學方法的改革

本次課改我們計劃采用“POIT”即感知（Perception）、操作（Operation）、內化（Internalization）、遷移（Transfer）的教學模式。基于此模式，我們的教學方法也應進行相應調整，以項目驅動、團隊協作為主線，注重學生信息素質的培養，堅持“走出去，請進來”帶領學生走出校門，到通信企業觀看真實的工作場景和工作流程，讓學生體會通信的理論是怎么“用”到實際工作當中的；同時將企業專家請入課堂，以真實項目為例，進行知識的分解與講解，讓學生感受真實的工作需要自己掌握哪些知識要點，進一步明確學習目標和努力方向。

這種教育模式注重的是學生三個層面能力的培養：一是專業基礎知識的掌握，包括通信的基本理論、基本性能指標等；二是個人素質能力的拓展訓練，包括發現問題、分析問題、解決問題的能力以及信息搜集、信息篩選能力等；三是專業的溝通與交流能力的提高，包括對于設計方案的描述、網絡性能的分析、專業知識的溝通與交流等。如圖2所示。

圖2 POIT教育模式“信源編碼”教學單元示例

POIT教育模式的核心是實踐性，給學生設置真實的項目情境，在項目中學習，在項目中練習，在項目中激發學生的學習興趣，提高學生解決實際問題的能力。這離不開實驗項目的設置，在基本理論掌握的基礎之上實踐操作，在實踐的過程中把握理論知識的要點，這一切都融合了教師的“教”和學生的“學”。

（三）教學資源庫的建立

利用現代信息技術和信息手段建立《通信原理》課程資源庫，既能夠為課程的教學提供豐富的資源，又能鍛煉學生的信息搜集、信息處理能力。課程信息資源庫按照教學所要求的教學內容，以學生的興趣和需要為前提，面向不同層面的學生，應包括以下內容：多媒體課件、圖書資源、視頻資源、網絡課程、虛擬實驗、綜合試題。如圖3所示。

1. 多媒體課件是教師所用的電子課件和電子教案，應支持PowerPoint、Flash等開發平臺，配備豐富的多媒體元素例如圖片、動畫、聲音等，從多種角度激發學生的學習興趣。

圖3 《通信原理》課程教學資源庫

2. 電子圖書資源是教師為學生選取的與本課程相關的參考資料，一般為圖書鏈接或期刊名。在學生搜集信息、處理信息階段，為其提供有參考價值的學習輔助資料是有利于學生的自主學習的。

3. 視頻資源、網絡課程包括教師在授課過程中的重點章節的授課視頻，重要知識點的微課視頻、以及世界名校的相關公開課視頻。利用開放的網絡為學生搜集豐富的課程資源，使得學生的學習可以沖破課堂有限的時間限制，讓課上課下隨時隨地的學習變為可能。

4. 虛擬實驗平臺是利用MATALAB結合JAVA技術構建的開放式網絡化實驗教學系統。將虛擬實驗納入資源庫原因有二：一是學校的實驗室開放時間有限，在課后若學生還想繼續研究課程內容并實際操作是不現實的。二是因為隨著使用年限的增加，教學用的實驗設備會逐漸的磨損老化，在進行部分驗證性實驗時差錯概率會增大，可能達不到理想的原理驗證效果。虛擬實驗系統不受時間、地點的限制，只要有電腦和網絡，學生就可以通過虛擬的實驗平臺自己動手配置、連接、調節和使用實驗設備來完成所需的實驗，這一環境的提供，可進一步促進學生學習的積極性，同時培養了學生的創新能力[2]。

5. 綜合試題包括習題和試題兩類題庫，習題包括課堂練習題、課后練習題的詳細解答；試題則是歷年的考試真題。

教學資源庫的建立是信息化教學改革最重要的一個環節，其中的電子圖書資源、視頻及網絡課程資源和虛擬實驗平臺是資源庫的核心。電子圖書、視頻及網絡課程相當于給學生指定了參考書目，通過廣泛的閱讀與思考，從不同的側面和表述來理解課程內容，對于《通信原理》當中晦澀的理論理解是相當有利的；虛擬實驗平臺則是進一步打破了時空的限制，在學生有所靈感的時候可以隨時自己動手搭建電路，驗證原理，或是設計綜合性的通信網絡，這在無形中也增強了學生的創新意識。

（四）科學客觀評價機制的建立

在POIT模式下，我們的教學是圍繞“實踐（實驗）”來開展的，因此我們對于學生學習本課程的評價也應以此為判斷依據。《通信原理》課程主要內容包括通信的基本理論、側重信息傳輸理論，學生學完課程的收獲應體現在實際應用當中，因此我們的最終評價主要從三個方面考量：一是教學過程中的學習參與度，包括上課聽講是否認真，實驗操作是否積極參與并積極發現問題、解決問題。二是經過實驗等實踐環節的鍛煉，自己對于知識的掌握程度是否有提高。這兩項評價標準都偏于主觀化，基于此，我們的第三項評價指標是客觀的操作設計結果，即讓學生利用課程所學知識來構建一個簡單的通信系統，并評判該系統是否能夠成功搭建并滿足相應的性能指標。

（五）專業教師的培養

通信技術的發展日新月異，《通信原理》課程教學難度與日俱增，為了保證教學質量，需要建立一支愛崗敬業、師德高尚、技術水平高、科研能力強的教學團隊。具體做法：一是定期開展教研活動，授課教師主動學習通信新技術并將其融入到教學當中。二是有計劃的將專業教師送入專業對口的企業或高校學習培訓。三是引進有豐富通信類企業工作經驗的科技人員。

五、總 結

《通信原理》課程是通信、電信專業的重要專業基礎課，該課程內容學習的好壞直接關系到后續的學習能否順利進行。由于本課程內容繁多、原理抽象等各種原因，課程教學難度較大。在信息化技術廣泛普及的大背景下，利用現代信息技術和信息手段，從教學內容到教學模式、教學方法方面進行一系列改革，建立課程信息資源庫，著力培養學生的自主學習能力、信息素養和創新能力，將有效地推動課程的教學。

[1]查建中.論“做中學”戰略下的 CDIO模式 [J].高等工程教育研究,2008(3):1.

[2]劉麗.《通信原理》課程的數字化教學改革探析 [J].課程教育研究，2014（2）:250-251.