通信原理課程的理論教學模式優化探索

郭海燕　朱佳

【摘要】通信原理課程是一門理論性和綜合性很強的專業課。針對目前通信原理課程理論教學中存在的問題，提出了注重與先修課程的緊密聯系、注重學生對系統的理解、采用啟發式輔助教學和采用MATLAB輔助教學的教學模式優化探索，來改進課堂教學效果，提升學生的學習興趣和主動思考的能力。

【關鍵詞】通信原理 教學改革 教學優化

【基金項目】南京郵電大學教學改革項目（JG00214JX62）資助。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）03-0227-01

一、通信原理課程的特點

通信原理是電子信息類本科專業的專業核心課，具有理論性強、綜合性強和實踐性強的特點，也是高校通信信息類專業研究生入學考試或復試必考科目之一。同時，通信原理也是無線通信等其他通信技術的基礎，對其的掌握程度直接影響到對目前和未來廣泛使用的新型通信技術的理解。

通信原理課程的先修課程很多，包括高等數學、概率統計、隨機信號處理、信號與系統和數字信號處理等理論基礎課和專業基礎課，涉及的知識面廣，知識點多，且許多知識點都有復雜的公式及推導，理解難度大。

二、目前教學模式普遍存在的問題

南京郵電大學通信原理課程采用的教材為樊昌信、曹麗娜編著的《通信原理（第6版）》[1]，主要內容分為緒論、預備知識、信道、模擬通信系統、數字通信系統、模擬信號的數字轉換，其它通信相關知識等，知識分塊清楚，便于學生梳理。課程教授主要采用以理論教學為主，實驗箱實驗仿真為輔助，理論教學采用PPT與板書相結合的授課方式。

目前教學模式普遍存在著以下問題：

1.對《信號與系統》課程聯系不緊密，直接影響到學生對知識點的透徹理解。盡管《通信原理（第6版）》中有兩章預備章節《確知信號》和《隨機過程》，對《信號與系統》課程中有關的預備知識進行了復習，但筆者在教學過程中發現這些預備知識對于本課程的理解還不夠。其原因是《信號與系統》與本課程的聯系非常緊密，其知識點貫穿在整個章節中[2]。例如：通信原理課程中基帶傳輸系統和調制傳輸系統的原理講解都在頻域中進行，涉及到《信號與系統》中基本信號的頻域分析，信號通過系統后的變化等。筆者發現學生對《信號與系統》相關知識的遺忘嚴重影響了對通信原理課程的理解。

2.知識點的講授偏重理論上的理解，未納入系統中讓學生領會。由于通信原理課程理論性很強，很多小節都設及到大量的公式，在教學中往往會偏重通過板書推導一遍來理解此知識點，導致的一個問題是學生單單從理論上理解了這個知識點，但對為什么需要這樣，對整個系統中所處的位置或作用不明確甚至沒有概念。

3.目前通信原理課程講解主要是“填鴨”式教學，學生被動接受知識，缺乏積極性。由于通信原理課程理論性強的特性，教師在講解此課程中無法回避理論知識的傳授，但由于理論知識的枯燥乏味，導致學生學習主動性不高，課堂活躍性不夠，學生缺乏主動思考，導致學生對課程的理解也僅限于解題。

4.目前，通信原理課程的實驗主要以實驗箱實驗仿真為主，實驗箱仿真的目的主要是加深學生對理論課的理解，提高學生的實際動手能力。但是由于實驗課課時有限，加上實驗課滯后于理論課，對理論教學的理解幫助有限。因此，如何用更便捷的實驗手段幫助學生直觀地理解通信原理系統及各個框架的工作原理，是目前通信原理課程存在的一個問題。

三、教學模式的優化探索

筆者近幾年來一直從事通信原理課程的教學，鑒于目前通信原理課程中存在的上述問題，從實際課堂和學生角度出發，從以下幾個方面對教學模式的優化進行探索。

1.注重與《信號與系統》課程的緊密聯系。《信號與系統》是《通信原理》的重要專業先修課程，對《信號與系統》中相應知識（如基本信號的頻域變換，信號通過系統等）的理解和熟悉程度直接影響到對《通信原理》中重要知識點的理解。例如：調制與解調是通信原理的重要內容，其中通過信號與載波相乘來進行調制，實現信號的頻譜搬移，實際上就是《信號與系統》課程中常見變換的頻域分析；為什么AM信號頻譜中存在載頻分量而DSB信號頻譜中沒有載頻分量，對應著《信號與系統》課程中基本信號和常見變換的頻域分析；在講解基帶傳輸系統中無碼間串擾的時域條件時，需要幫助學生回顧《信號與系統》中“沖激信號通過系統后的輸出信號為系統的沖激響應”。因此，在課前復習下相應知識或要求學生準備《信號與系統》查閱，將有利于學生對通信原理課程的掌握，同時也使學生對通信原理課程的畏難情緒減少。

2.在講解理論知識點的同時，注重學生對系統的理解。由于通信原理課程的理論性強，在很多小節上需要板書理論推導來加深學生對知識點的理解，很多情況下會導致學生只理解了理論公式，而對系統迷糊不解。因此，在從理論上講解各小知識點前，需要先講解其在系統中所處的位置和具體作用。例如：在講解模擬調制系統的抗噪聲性能時，重點講解輸入信噪比與輸出信噪比，在計算輸入噪聲功率時，需要用到帶通濾波器的帶寬，在計算輸出噪聲功率時，需要用到低通濾波器的帶寬。只有將此帶通濾波器和低通濾波器在系統中所起的作用講解清楚了，學生才能理解兩者的帶寬如何計算，也才會理解FM系統中帶通濾波器的帶寬為什么不等于FM信號的帶寬。

3.采用以問題為導向的啟發式教學方式來輔助課程的理論教學。目前通信原理課程的理論教學主要是以PPT和板書相結合的方式，教師傳授為主，學生被動接受，缺乏主動思考的積極性。為了提高學生的學習積極性，提高學生主動思考的能力，在課堂中采用以問題為導向的啟發式輔助教學方式[3]。在講解知識之前先提出一至兩個相應的開放性問題，讓學生帶著問題去聽課，在講解知識之后請學生討論回答，從回答中能得到學生對知識理解的反饋，再對未理解的部分進行解釋討論。另外，在每章結束后，分配一至兩個額外的綜合性問題或習題請學生分組討論回答，提升學生對系統整體的理解。

4.采用MATLAB仿真工具模擬信號通過通信系統，來輔助理論教學。由于實驗箱仿真滯后于理論教學，且相對費時，所以對理解理論知識輔助有限。而MATLAB仿真工具能方便實時地從數值上對通信系統進行模擬，來幫助學生對通信系統的工作原理進行直觀地理解，且提高學生的課堂積極性[4]。例如：采用MATLAB仿真工具模擬語音信號的調制解調，將已調語音信號，解調語音信號和原始語音信號從時域和頻域進行比較，加深對調制解調系統的理解；在講解DSB調制時，可直接展示用MATLAB繪制的已調信號波形，幫助學生理解“載波反相點”。

四、總結

針對通信原理課程理論性強的特點，提出了在各知識點上注重與《信號與系統》課程的緊密聯系、在理解理論知識的同時注重對總體系統的理解、采用問題導向式的啟發式教學和MATLAB仿真工具來輔助課程的理論教學，使學生對理論知識的掌握更輕松更深刻，提高學生的課堂積極性，激發學生主動思考，并用于實際的課程教學中，改進了課程的教學效果。

參考文獻：

[1]樊昌信，曹麗娜. 通信原理（第6版）[M]. 北京：國防工業出版社，2007.

[2]索郎桑姆，寧長春. “信號與系統” 與 “通信原理” 的教學關系研究 [J]. 電氣電子教學學報，2014，36（2）.

[3]徐紅，彭宏，吳濤.“通信原理”課程問題引導的啟發式教學 [J]. 電氣電子教學學報，2015，37（2）.

[4]王欣，陶杰等. 通信原理的教學改革[J].教育教學論壇，2015，9（39）.