淺談《通信原理》課程教學中全方位、全程育人

孫云山+張立毅+耿艷香+費騰

摘要：本文以《通信原理》課程為例，闡述了在課堂教學中實施全方位、全程育人，重點分析了結合課程教學，對學生團隊精神、自學能力、實踐能力、認知能力、科研創新能力、工程素養的培養以及辯證唯物主義和理想信念的教育，收到了春雨潤物細無聲的效果。

關鍵詞：通信原理；課程教學；全方位育人；全程育人

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）51-0209-03

《通信原理》課程是通信工程專業的核心主干課程，也是通信類考研必考的課程之一[1]。主要講授現代通信系統的基本原理、基本性能和基本分析方法，培養學生熟悉通信系統的基本構成，了解通信系統的技術指標及改善系統性能的一些基本技術措施，掌握模擬通信和數字通信系統信息傳輸的基本原理及分析方法[2]。

習近平總書記在全國思想政治工作會議上指出：“要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面”，并強調“要用好課堂教學這個主渠道，……其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”。課程組結合多年的《通信原理》課程教學，認真落實習近平總書記的這一重要講話精神。

一、全方位育人

教師的教學活動貫穿于學生學習生活的全過程，對學生的思想、觀念和言行的影響是最直接和有效的。充分挖掘課程教學內容，創新教學方法，精心組織教學，可以對學生起到潛移默化的影響，收到春雨潤物細無聲的效果。

1.注重團隊精神的培養。在《通信原理》課程教學中，實施了基于問題式（PBL）的教學模式，根據課程內容，設計了“抓住一個主線，理解兩個指標，掌握三種調制，把握四個準則，設置N個問題”等課題，即抓住一個主線——抗干擾，理解兩個指標——有效性和可靠性，掌握三種調制——幅度調制、頻率調制和相位調制，把握四個準則——香農公式、奈奎斯特第一準則、奈奎斯特第二準則和奈奎斯特抽樣定理，設置N個問題——每章提出30個問題覆蓋核心內容。將PBL模式貫穿課程講授的全過程。在授課前，將“一、兩、三、四、N”介紹給學生，使學生對課程內容有所了解，學有目的，學有重點；在授課過程中，將其揉在課程內容中，使學生前后聯想，融會貫通；在復習階段，將學生分組進行研討總結，通過分組討論，不僅增強了學生的團隊意識、協作精神，而且增強了對課程內容的理解掌握。

2.注重自學能力的培養。《通信原理》課程具有抽象概念多、數學推導多、邏輯性強、基礎性強“兩多兩強”的特點，加之學時少，內容多，學生較難理解掌握。因此，課程組采取多種措施，編寫助學資料，研制教學網站，以利于學生自學。首先，撰寫了近40萬字的《通信原理教案》，在2008年天津商業大學首屆教學質量月活動中獲得優秀教案一等獎。其次，隨著新的數字載波調制技術的不斷涌現，編寫了近8萬字的“新型數字調制技術”助學資料，納入清華大學出版社出版的《移動通信原理與技術》（2009年1月出版）。第三，將《通信原理》第八章內容“數字信號的最佳接收”擴展，撰寫成《信號檢測與估計》一書，被評為“十一五”國家級規劃教材和“十二五”天津市規劃教材，已由清華大學出版社出版發行。第四，研制了《通信原理》教學網站，涵蓋了教學資料、授課教案、電子課件、習題解答、助學資料、精品鏈接等等，同時利用BBS和電子郵件開展合作學習，實現網上交流，建立了通信原理課程討論系統，學生可以在其中發言、討論，也可以通過郵件系統與主講教師以及其他同學進行非實時的信息通訊，從而更好地加深對問題的理解，提高學習效率，啟發學生更積極的思維活動，引導學生自己發現和探索問題。該網站獲得第十屆全國多媒體課件大賽高教工科組二等獎。這些助學資料由學生自學，教師答疑輔導，不僅加深了對課程教學內容的理解掌握，而且培養了學生的自學能力。

3.注重實踐能力的培養。《通信原理》是一門理論性與實踐性都很強的專業基礎課。各院校都十分重視《通信原理》課程實驗的建設與發展。如我校通信工程專業作為天津市特色專業，目前擁有《通信原理》課程相關實驗儀器設備400余臺，其中通信原理實驗箱40臺，利用實驗箱可以開展PCM編譯碼系統、模擬鎖相環、差分BPSK相干解調系統、連續相位FSK傳輸系統、單路雙工通信系統等硬件實驗，鞏固理論知識。盡管各高校在《通信原理》課程實驗設置與投入方面都花費很大，但硬件實驗存在著實驗設備易損、實驗結果不穩定等問題，如何讓學生直觀、便捷地了解《通信原理》的基礎知識，實驗的虛實結合是目前實踐能力培養的重要手段。如通過MATLAB提供的相應工具箱完成《通信原理》所涉及到的相關內容的變換與仿真，觀察一些硬件實驗無法得到的中間過程，通過調整參數，達到最佳的實驗效果。同時，作為傳統實驗的預習工作，也可大大避免真實實驗中由于誤操作帶來的人身和儀器的傷害[3]。虛擬實驗仿真平臺允許學生自主地選擇或組合實驗環境，任何學生能在任何時間、任何地點選擇實驗內容、實驗儀器設備、實驗信息資料、實驗同組合作人員等，以及取得實驗結果的評估，并具有完全的自由度。此外，對于做了實驗后沒有掌握的實驗過程或實驗技術片斷，學生可以自己多次重復。這樣，學生始終處于實驗教學的主導地位，真正掌握學習的主動權，大大增強了學習效果，提高了學生的實踐動手能力。

4.注重認知能力的培養。在教學活動中，第一要務是提高學生認知世界、增長見識的能力。學生參與教學活動包括思維參與、情感參與和行為參與三方面，這樣有助于啟發學生認知世界。利用語言的描繪、文字的表述、圖像的演示、動畫的模擬、音樂的渲染等為學生創設了一種生動形象的教學氣氛，激發學生認知世界和知識的興趣，學生能以各種游戲、角色扮演等方式主動參與到教學中，領悟到所學內容主題的情感基調及基本內涵，做到情與理的統一。因此教師通過積極構建學生參與熏陶的教學氣氛，通過模擬、表演、談話等，使學生的思維、情感和行為融合起來。如通信系統的組成，可以利用動畫軟件制作“烽火戲諸侯”、“登月計劃”等動畫，真實的場景和形象的模擬給學生以強烈的視覺感受和心理刺激，讓學生體會到通信系統的發展，借用模擬交換機、數字交換機、家用電話等圖片描述模擬和數字通信系統，讓學生直觀形象地體會到系統之間的區別。教師在教學過程中要不斷改進教學模式，從而提高學生認知世界、了解學習新技術的能力。

5.注重辯證思維能力的培養。通信系統的主要指標是有效性和可靠性，分別反映了信號傳輸的速度和質量問題。體現在模擬通信中就是帶寬和信噪比，體現在數字通信中就是碼元（信息）傳輸速率和誤碼（信）率。兩個指標之間相互影響，相互制約，任何一項新技術均是兩個指標和系統復雜度之間的平衡。如在模擬幅度調制中，DSB的帶寬（為調制信號的最高頻率），SSB的帶寬，顯而易見SSB的有效性優于DSB；但DSB的調制制度增益，而SSB的調制制度增益，SSB的可靠性劣優于DSB，且SSB的實現復雜度較大。因此，提出了殘留邊帶幅度調制VSB，通過增加帶寬降低了實現復雜度。再如在數字調制中，2ASK、2FSK和2PSK中，2PSK的帶寬和誤碼率最小，但實現復雜度最高；2FSK雖然誤碼率優于2ASK，但帶寬最寬。因此，提出了多進制數字調制，在系統帶寬一定的條件下，多進制調制的信息傳輸速率高于二進制，即提高了頻帶利用率，有效性增加，但同時導致功率利用率下降，且隨著進制數的增加，在信號空間中各信號點間的距離減小，相應的信號判決區域隨之減小，當信號受到噪聲和干擾的損害時，接收信號的錯誤概率也隨之增加，導致可靠性降低。故又提出了振幅相位聯合鍵控方式，既可以獲得較好的功率利用率，設備組成也比較簡單，是目前研究和應用較多的一種調制方式。

由此可見，《通信原理》課程內容中處處蘊含著辯證唯物主義思想，在傳授知識的同時，對學生進行辯證唯物主義教育，使學生樹立辯證唯物主義世界觀和人生觀，學會運用辯證唯物主義觀點和方法理解和掌握通信技術，分析和解決實際問題，既有利于課程學習，也為學生成才奠定了基礎。

6.注重理想信念的培養。在課程教學過程中，有意識地向學生介紹通信名人，如有線電報的發明人薩密爾·莫爾斯（Morse，Samuel Finley Breese）、經典電動力學的創始人詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwel）、電話的發明人亞歷山大·格拉漢姆·貝爾（Alexander Graham Bell）、無線電報的發明人伽利爾摩·馬可尼（Guglielmo Marchese Marconi）、信息論的創始人克勞德·艾爾伍德·香農（Claude Elwood Shannon）、電磁學之父邁克爾·法拉第（Michael Faraday）、光纖之父高錕（Charles K.Kao）等等。通過有針對性地介紹這些通信名人的卓越成就、成功經驗，激發學生樹立遠大理想，以科學的態度、嚴謹的作風、辛勤的努力來實現人生價值。

二、全程育人

全程育人是指學生從入學到畢業的整個過程中，學校都要將思想教育貫穿始終，促進學生成長成才。在《通信原理》課程教學中，不僅在課堂教學中注重對學生的能力培養和素質教育，而且引深課程內容，將課程內容與大創項目、畢業設計相結合，繼續提升學生的綜合素質。

1.注重學習能力。學習能力就是學習的方法與技巧，學習到知識后，通過消化和思考，才能形成專業知識。《通信原理》作為一門專業基礎課程，它既是通信工程的技術基礎，也是學生從事工程實踐的理論基礎。通信技術日新月異，如果沒有良好的學習能力，將無法適應新技術的要求。如香農定理是通信原理的重要定理，給出了信道信息傳送速率的上限和信道信噪比及帶寬的關系。利用香農定理對新通信系統進行分析，如對于4G系統，利用香農進行分析，要在5MHz的帶寬上傳輸20Mb/s的數據，則所需要的SNR為12dB。可見對于4G系統，由于速率很高，對接收機的性能要求也要高得多。

2.注重創新能力。隨著通信技術的飛速發展，各種新的調制技術、編碼技術、均衡技術不斷涌現。課程組除在課程講授時注意介紹信理論、新技術、新方法外，還注意將課程內容引深為研究課題（包括大學生訓練計劃項目、大學生創新創業計劃項目），旨在培養學生的科研創新能力。如先后設計了“神經網絡在自適應均衡技術中的應用研究”、“數字通信信號調制方式的識別與仿真”、“模擬通信信號調制方式的識別與仿真”等研究課題，學生在溫習課程講授原理的基礎上，通過查閱資料、設計算法、計算機仿真等，完成了研究內容，得到了科研訓練。

3.注重工程能力。工程素養是指使學生能獨立思考各種工程問題，抓住復雜多變的實際問題的主要矛盾，具備工程簡化能力，建立合理、經濟、簡便地解決實際工程的能力以及結合實踐自我學習、自我完善的能力，使其成為合格的高級工程技術人員。

4.注重拓展能力。拓展能力是指教育教學過程中，學生學習內容、學習形式、學習方法的擴容增加和優化發展，是對學生學習的全方位的促進，這是教學創新的需要，是素質教育的重要內容。作為信息產業，知識不斷更新，學生要注重培養拓展能力，對原有知識的延伸或對原有知識進行補充、強化、鞏固。

三、結束語

課堂教學作為教師向學生傳授知識的主渠道，也是進行人才培養最直接、最重要的環節。因此，教師要認真領會課程內容，精心挖掘課程中蘊含的哲學思想，在向學生傳授知識的同時，充分利用課堂教學過程中育人的實效性，對學生進行思想教育滲透，這樣可以大大提高育人效果，實現全程、全方位育人。

參考文獻：

[1]嚴紅麗，程學彩.《通信原理》課程教學改革與探索[J].赤峰學院學報（自然科學版），2016，32（1）：263-264.

[2]張立毅，孫云山，劉婷.科學發展觀指導下的通信原理課程教學[J].高等理科教育，2011，（4）：126-128.

[3]孫云山，張立毅，耿艷香，等.《通信原理》虛擬實驗仿真系統研究[J].實驗室科學，2010，13（6）：101-103.

Abstract：Using the course of "principles of communication " as an example，this article discusses course teaching of all-round education of all students. And it also focuses on the cultivation of students' team spirit，self-learning ability，practical ability，cognitive ability，research and creative ability or engineering quality，education of dialectical materialism and ideas and beliefs，eventually students benefits from it unconsciously .

Key words：communication principle；course teaching；overall education；whole-process education