基于《高級通信原理》課程的留學生培養教學實踐

黃曉舸

摘 要：針對《高級通信原理》課程教學過程中存在的若干問題，依據我校課程總體教學改革的要求，本文提出國際留學生培養教學創新模式研究，主要涉及教學方法、教學手段以及考核方式的創新和改革。主要目標是推進以能力培養為核心的“三合一”課程教學改革與創新模式的課堂實踐。教學實踐反饋表明：將靜態的知識動態化、過程化、實例化，采用啟發式教學有利于激發學生的學習興趣和課堂的參與度，加深對課程內容的理解。

關鍵詞：信號檢測與估計 輔助教學 Matlab

中圖分類號：G812.47 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）03（b）-0177-02

《高級通信原理》課程是通信、電子信息類專業一門重要的專業基礎課程，通過對通信原理課程的學習，學生了解信號傳輸的基本概念；掌握通信系統的基本原理性能；為路由與交換技術、移動通信技術等后續課程打好基礎[1]。通信原理是一門承上啟下的課程。因此，如何結合留學生特點提高課程教學質量、改善教學效果、提高學生主動學習的積極性和發現解決問題的能力，如何讓學生較好掌握各個知識點和整個通信系統關系，把握最新科研動態，是一項緊迫重要的工作。

《高級通信原理》課程留學生培養創新模式著眼于教學內容，教學方式及考核方式的改革。教學內容上采用雙教材模式，參考國際和國內同類課程基礎知識部分[2-3]；教學方式上采用理論教學和實踐教學相結合“三合一”教學方法：理論教學主要采取啟發式課堂教學方法。理論結合實踐，學生參與到科研團隊中，由此實現知識體系的拓展性；考核方式增加實際場景解決方案以考察對基礎知識的理解和把握能力。

1 《高級通信原理》課程教學過程中存在的主要問題

通信原理課程是通信、電子信息及網絡類專業一門重要的專業基礎課程，其特點是系統性強、概念抽象。通信原理課程在專業知識結構中處于非常重要的地位，是一門承上啟下的課程。目前，《高級通信原理》課程在是我校信息工程專業留學生的必修學位課。相比其它信號類課程，這門課程理論性更強、概念更抽象、數學公式不但多而且比較復雜。筆者及所在教學團隊在講授這門課的過程中發現：由于留學生普遍數學基礎比較薄弱，在面對繁雜的數學理論推導過程顯得很迷茫，特別是不能將相關結論和通信整個體系以及信號系統等知識結合起來，從而導致對基本理論的理解上存在一定的困難。此外，該課程使用全英文教學，部分留學生并非英語母語國家，由于語言上的差異，也導致理論講述和實際應用上的一定障礙。隨著新的教學模式采用和課程改革的深化，如何結合理論知識和實際應用成為保證該課程教學質量的一個重要環節。

2 基于《高級通信原理》課程的留學生培養教學實踐

課程組在國際化人才培養、學生綜合能力培養，國際留學生能力提升等方面突出授課特色；明確提出了以學生的素質教育為中心，從教師觀念、教學內容、教學方法、考試方式等方面進行課程體系改革的系統模式。確立學生的中心地位，尊重學生個性，豐富講課內容，運用信息化技術改進教學方法。通過調查問卷、座談等方式征求、聽取學生合理意見，增加課堂發言和課外作業的成績比重，研究學生評教結果，反饋、調整、改進及時。促進學生全面發展，強化學生的實踐能力，增強學生的競爭意識，提升學生綜合素質，培養具有國際競爭力的專業人才。面對《高級通信原理》課程教學過程中存在的如上問題，作者及所在教學團隊，通過多次教學活動的討論，得出以下培養教學方案。在具體教學過程中本課程采用“3+1”課程教學改革與創新模式，并使用以學生為課堂主導翻轉課堂模式，實現從知識灌輸向任務完成的轉變；同時，課程組基于我校自主研發的“全開放通信網絡綜合實驗實訓平臺”設計實踐教學的各個環節，最后以重慶市移動通信重點實驗室為依托，自主搭建系統仿真平臺，結合當前熱點前沿通信技術，提出新的系統模型和優化實現方案，做出仿真結果，撰寫高水品論文。下面一一列舉各個方案的實施辦法。

2.1 以能力培養為核心的通信理論課程群“3+1”課程教學創新模式實施

通信理論課程群“3+1”課程教學模式是指構建一個科學的、有發展性和可推廣性的通信理論課程群新體系，完成教學內容的梳理與整合，精心設計教學過程，對授課內容進行重組、優化與更新，開展理論與實踐相結合的“課內外多層次、全方位、一體化”教學模式。

“3”指課堂教學采用“三環節”教學新模式：效果演示、理論推導、實現流程及特性分析。通過課堂“三環節”教學新模式，能大大激發學生的學習興趣，對課程的學習目標清楚、認識明確，不僅知道實際效果，并且也熟悉算法的基本原理及實現步驟。

“1”指課后學生進行實踐實訓，實訓形式包括仿真實訓、參與科研項目、參加科技競賽、畢業設計、自擬課題等方式。通過構建通信理論綜合系統仿真實踐平臺，加深學生對系統的認識、對相關理論作用的理解，理清理論知識的前后邏輯聯系，加強應用相關理論解決實際問題的能力，提高學生的實際編程能力。

課程實踐考核采用“現場操作+設計報告+答辯”（詢問學生基本概念、工作原理、設計思路、演示實施過程、仿真結果分析）的考核評價方式。教師不強調用書本知識來考評學生，而以基礎知識、實踐能力、創新能力并結合設計過程所表現出來的分析問題與解決問題能力、動手能力等綜合評價學生的成績。

課堂講解注重采用啟發式教學，注意激發學生的學習興趣和強烈的求知欲，通過創設問題情境引導學生主動分析問題和解決問題。教學中強調師生互動，學生們可以隨時提出問題和老師進行討論。對于學生的研究性學習和自主學習，依托通信學院設有的移動通信技術重點實驗室。應用相關設備進行進一步的教學，并鼓勵學生自己動手搭建系統，仿真信號等。實驗室還有多種比較成熟的通信平臺，部分實驗平臺是根據各位老師的科研項目，設計的創新型實驗，實用性強，學生興趣高。在此基礎上，有不少學生能寫出優秀的畢業論文，并有學術論文在高水平期刊上發表。

2.2 采用翻轉課堂模式，實現從知識灌輸向任務完成轉變

全面轉變教學理念、教學方式、考核方法，真正實現以學生為中心的主動式學習的根本性變革。在教學實踐中，課程組教師通過全面采用多媒體教學手段，提高了課堂效率、擴展了教學內容、為更多的學生參與創造了條件。翻轉課堂模式采用大量的課堂討論、案例分析、課外作業、小組發言調動了學生主動學習的積極性。通過參與式、體驗式教學，真正實現向以學生為中心，的教育模式轉變。主要實施方式如下。

（1）通過慕課或微課完成課前學習，這個環節比通常意義的預習更進一步，要求更高，要求學生能初步解決簡單問題，掌握部分知識點，完成部分作業。

（2）課堂知識點的串講。凡是能夠通過慕課或微課解決的問題，課堂上絕不重復。這個過程更多的引導學生形成相關知識的結構圖。

（3）下達任務和幫助學生解決問題。這個環節是整個翻轉課堂的關鍵環節。如何組織學生、如何將知識點向任務轉換，如何把握任務的深度和廣度，如何引導和評價學生的能力，實現翻轉課堂的難點和關鍵。知識灌輸向完成任務轉變，教師更多的是學習參與者，負責組織課堂，觀察學生在解決問題過程中的表現，給以指導和幫助。

（4）方案展示和典型案例的講解。這個過程的目的在于與實際應用相結合并再次總結相關知識點。同時有助于幫助學生提高組織能力、表達能力、合作能力和應用能力等。

2.3 基于我校自主研發“全開放通信網絡綜合實驗實訓平臺”設計實踐教學

團隊成員在認真分析教學內容，學科發展以及工程需求的基礎上，借助我校自主研發的“全開放通信網絡綜合實驗實訓平臺”，建立了適合本課程教學的《通信原理全程全網實踐教學平臺》，精心設計了實踐教學的各個環節包括：基礎驗證、演示型實驗模塊；綜合設計型實驗模塊；研究綜合型實驗模塊；工程實踐模塊以及創新能力培養模塊。

（1）基礎驗證、演示型實驗模塊。

基礎實驗圍繞課程大綱知識點的要求，加深學生對重要知識點和理解和掌握。通過基礎實驗，使學生對通信原理課程的基本原理、重要理論和實現技術有一個較為完整的理解。熟悉常用工程儀器儀表的使用。

（2）綜合設計型實驗模塊。

實驗均可通過申請、預約進入實驗室。該模塊教學目標是完成理論教學中較為綜合的研究與設計，培養分析問題和解決問題的能力，培養初步的創新意識與創新精神。例如，2DPSK、2FSK通信系統等實驗。

（3）研究綜合型實驗模塊。

建立了培養學生動手能力、綜合能力、設計能力和研究能力的實驗教學體系，實驗手段由原來以實驗箱為主的驗證性實驗增加了Matlab仿真實驗、Systemview仿真實驗，DSP設計性實驗，實驗方法由原來單一的必修實驗內容增加了選修和開放性實驗內容。例如，Matlab在通信原理中的應用等研究綜合型實驗中分析MIMO信道建模與多天線技術。

（4）工程實踐模塊。

該模塊包括課程設計和實習兩個教學環節。其教學目標是以培養工程實踐能力為主旨，在實習和課程設計環節中，集中時間進行一些工程項目的訓練，培養工程實踐能力，開發創新潛力。學院建設有多個穩定的校外實習基地，為學生的生產實習、認識實習、畢業實習、畢業設計提供了良好的環境。

3 結語

高級通信原理課程目的和任務是通過本課程的學習使學生掌握通信系統基礎理論知識，掌握典型通信系統的組成工作原理、性能特點、基本分析方法、工程計算方法和實驗技能等，了解通信技術當期發展狀況及未來發展方向，為學生形成良好的專業素質打好基礎。針對《高級通信原理》課程教學過程中存在的若干問題，本文根據留學生具體特點，提出國際留學生培養教學創新模式研究。教學實踐反饋表明：將靜態的知識動態化、過程化、實例化，采用啟發式教學有利于激發學生的學習興趣和課堂的參與度，加深對課程內容的理解。

參考文獻

[1] Simon Haykin.Communication System 4th edition[M].美國：John Wiley & Sons，2008.

[2] 樊昌信.Principles of Communications Second edition[M].北京：電子工業出版社，2015.

[3] 蔣青，范馨月，陳善學.通信原理[M].北京：科學出版社，2010.