面向工程實踐的通信原理課程教學體系改革

曾軍英

摘要：為了在教學中提高學生的工程能力，本文針對“通信原理”教學實踐的特點，結合信息專業的具體內容，針對普通本科的學生，從調整理論教學內容、改革教學方法、加強實踐教學等三個方面來實施通信原理課程教學體系的改革。

關鍵詞：通信原理；教學方法；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）13-0080-02

在高等理工科院校通信與電子信息等專業中，通信原理課程是一門十分重要的專業基礎課。本課程理論性強，概念不好理解，而且涉及到很多其他通信課程的內容，比如：隨機理論、高頻電子線路、信息論與編碼技術、擴頻技術及應用等，并且理論內容缺乏直觀表現，需要抽象的理解，相比于重點本科的學生，普通本科的學生普遍數學基礎不好，而且對理論學習缺乏興趣，學生理解通信原理的結論對于3G、4G通信的應用有一定難度，所以對于學生學習通信原理的興趣不高，因為存在上述問題，使得通信原理的教學實際教學效果不好，而且不能很好的培養學生工程能力。通信原理課程經過多年的教學探索，在教學方法、教學內容、教學評估等方面都逐步成熟完善[1，2]，但立足于培養學生的工程實踐能力，提高學生的綜合用能力，特別是對于激發普通本科大學生的興趣，在減少理論學時的基礎上，加強實驗教學，是一個很重要的課題。本文對教學的160名同學進行“通信原理”教學調查，調查結果表明：由于這門課比較抽象，使得一半以上的同學認為自己該課程學得不好，該課程的內容不好掌握。特別是，不少同學反映課堂上不能理解透徹通信原理教學內容，導致布置的作業不會做。因此，為了促進學生更好地理解通信的思想，提高學生學習的積極性和主動性，鍛煉學生的工程實踐，本文從調整教學內容、改革教學方法、加強實踐教學等三個方面來實踐通信原理教學改革，充分利用實驗和虛擬實驗讓學生能更深刻的理解這門課程。

一、改革教學方法

高等教育教學體系中越來越多地強調教學中學生的主體性、教師的實踐性教學以及教師和實踐課程的協同性。以項目導向為基礎的協同培養教學方法是一種以工程項目為載體來進行教學，以學生為主體的教學方法；以項目導向為基礎的協同培養教學方法最顯著的特點就是以工程項目為載體、教師主導教學、學生成為為主體，試圖改變工科大學以往教師在臺上講、學生被動聽的消極的教學方法，創造學生自己參與、主動與他人協作、積極探索創新的新型教學方法[3，4]。通信原理的工程就嘗試應用該種教學方法以項目為導向、協同多門課程共同教學。

項目導向為基礎的課程協同培養教學方法，是通過組織學生參與實際的工程項目的整個過程，從項目的初始設計、實踐和過程管理，全部的教學過程都融入到整個的工程項目的實現過程中。

具體的教學實施步驟如下：

1.學生進行分組和選擇具體項目。根據學生的個人愛好、學習能力、實踐能力等特點，將學生分成若干小組。每個小組建立后需要制定各自的溝通方法，實施中的制度。由指導教師設計提出不同類型的各種項目選題，通信系統設計的選題、電子綜合系統的設計選題、通信綜合系統的設計選題，涉及的課程也比較多，如模擬電路、數字電力、高頻電路、編碼技術、通信原理等，然后各個小組的學生根據自身實踐能力、興趣愛好等原則確定所要完成的工程項目。

2.學生制定詳細的工程實施計劃。實施計劃是工程項目的指導方針，優秀的實施計劃是工程項目能夠完成的前提。要求學生要確定項目的最終目標、將具體項目進行任務分解，落實到具體個人，同時還要制定工程項目的實施的時間表、具體的溝通方法、每周的協調會進展。

3.工程項目的實施。每周或每個階段實施后，主要的教學指導教師要及時跟進，要及時進行組員之間的溝通，各組之間的交流和檢查，同時進行各個項目相關課程的設計、具體的細節的解答和共同討論。指導教師要及時引導學生、督促整個工程實施順利進行。

同時在協同教學的基礎上，靈活運用傳統教學方法。通信原理課程，在分析高斯信道傳輸的時候，信號產生誤比特的公式時，因為誤比特公式是采用最大似然原理方法來推導的，因此在推導該公式之前，可以花一部分時間專門介紹最大似然檢測的基本原理和由來，這樣學生就能更好的學習誤比特公式。又如比較教學法，在學習四種不同的數字調制方式ASK、FSK、PAM和PSK的時候，將上述四種數字調制信號采取比較的方法，從四種數字調制信號的時域表達式與該數字調制信號的產生與解調、該信號的波形、功率譜密度及抗噪聲性能等多方面對它們逐一進行闡述。該方法可以使學生更好的理解這四種數字調制信號的特點及各自之間的差異。另外通過適當減少作業量，在課堂上實時的考察學生的學習內容，更好的了解學生掌握知識的程度。

二、調整教學內容

1.突出數字基帶傳輸和數字帶通傳輸，弱化隨機信號的理論講解，以介紹結論為主，隨機理論的學習比較困難，對隨機理論的學習通過編程的方法加強。

2.強化數字通信的內容。隨著電子技術的飛速發展，數字通信取代模擬通信已經成為了主流。移動通信已經全面數字化。數字城市的興起，智慧城市的建設，原來通信原理課程的教學內容必須進行修改，其主體內容應該調整為數字通信，同時在講述過程中介紹3G通信、4G通信的應用，這樣才能使得教學跟上技術的發展。

3.增加正在發展的通信技術內容。如現在的MIMO技術、4G技術、通信技術發展很快，教學內容涉及的比較少，為了提高學生的興趣，同時使學生能將理論知識和實際結合，應該介紹一些先進的通信技術。

三、加強實踐教學

1.充分利用開放式實驗環境。實驗和實踐教學環節是工程型人才培養的前提條件。現在各個學校都實施開放式實驗室，開放式實驗室是指在非教學計劃課時內，教師和學生開展非實驗課程內容的實驗項目的實驗室。學生在開放式實驗室可以充分利用實驗室條件，開展教師提出的通信原理項目的研究，可以在教師指導下進行通信原理課外科技創新、創業，學生也可以協助教師進行通信的相關學術研究。

2.構建實踐、創新能力實訓平臺。通信原理課程實踐教學的目的是培養學生工程實踐能力。因此該課程必須構建一個實踐、創新能力實訓平臺。學生可以通過實訓平臺中多種實驗手段，提高自己的工程實踐能力。

（1）學院通過與公司合作，引進了一套實訓基地方案設計，面向整個信息學科的學生，融合4GLTE全領域技術、物聯網技術、移動互聯網技術以及云計算技術，整個實訓平臺由多個子系統組成，主要包括：終端接入子系統、4G通信子系統、網絡優化規劃子系統、移動應用開發子系統、云計算系統。可對學生進行4G網絡技能、智能終端和嵌入式開發、移動業務開發以及網絡優化規劃、現代云計算技術等方面進行全方位的實訓和培養。學生在該套實訓平臺的實踐得到了很好的鍛煉，可以比較迅速地理解移動運營商、通信公司的先進技術，對提高學生學習通信原理的興趣，增強學生的工程實踐能力起到了積極的效果。

（2）利用實驗仿真環境，要求學生實現通信仿真實驗[5-7]。比如在課外布置學生進行Labview數字通信原理實驗的仿真設計，把抽象的數字調制模型通過可視化的方法展現出來，使得學生對于該部分內容的理解得到大大的加強。同時我們還組織學生開發相應的實驗項目，學生不但在實驗室完成了插線看波形的實驗箱實驗，同時還熟悉了軟件仿真實驗。對于一般學生，要求學生完成基本驗證實驗，對于自主學習能力強的學生要求完成綜合性實驗，對于有創新意識的學生要求完成設計型實驗。

（3）鼓勵學生結合通信原理課程知識、綜合運用通信系統設計知識，積極申報學校及全國的各項大學生創新創業活動。在通信原理課程的具體講解中，鼓勵學生運用某部分知識，充分利用學院的創新平臺，指導學生設計通信物聯網方面的工程項目，也使得學生對于通信原理課程的學習興趣大大提高。

（4）組織學生參觀校外和校內的通信、物聯網實驗，了解實驗室的創新成果。讓授課班級學生與實驗室創新創業項目成員交流，激發學生學習通信原理理論知識的熱情、加強學生進行科技實踐和創新活動的動力。

四、結語

本文針對普通本科的學生，面對通信原理教學實際中存在的問題，從調整理論教學內容、改革教學方法、加強實踐教學等三個方面來實施通信原理課程教學體系的改革實踐。對于本次通信原理課程的教學實踐探索，我院在通信專業12級、13級四個班中進行了實踐，通過一系列的教學措施，使得不少同學對原本抽象、枯燥的通信知識有了更透徹的理解，激發了學生的學習興趣，促進了學生對通信理論知識的理解，也提高了學生對于通信系統、先進通信技術的了解。通過這次教學改革，學生的實踐情況比教師的預計要好，而且學生普遍感覺收獲很大。這次通信原理課程的教學改革探索還有很多需要提高的地方，在今后的教學過程中還需要不斷總結。

參考文獻：

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