通信工程專業課程建設和教學改革探索
——以《通信網理論基礎》為例

孫天字，王慧敏

（延邊大學工學院電子信息與通信學科，延吉 133000）

通信網是通信系統的重要組成部分，隨著通信網的迅速發展和應用，通信網相關課程受到各個高校電子信息類專業的關注，尤其是通信工程專業，通信網課程是非常重要的專業課程。其中，《通信網理論基礎》是學習移動通信，光纖通信，計算機網絡等后續課程的基礎。通過學習該課程，能夠使學生掌握通信網絡的基本概念、基本理論、基本方法以及掌握利用通信網絡的基本原理分析和解決實際問題的能力，為今后從事通信領域的研究，甚至設計搭建新型通信網絡打下堅實的理論基礎。

《通信網理論基礎》的主要內容是通信網絡中的共性原理，主要包括傳輸協議、網絡時延分析、多址技術、路由算法、流量和擁塞控制以及網絡結構設計。目的是討論各種通信網絡的設計原理和依據，為學生學習后續的通信網絡相關課程奠定基礎。

1 課程主要內容及存在問題

由于《通信網理論基礎》的內容會貫穿至后續專業課程中，所以該課程的教學內容必須能夠體現通信網絡中的基礎性和共同性的問題，并且能夠適當加入能夠反映通信領域的前沿技術以及最近的科技成果。因此該課程的內容應具有基礎知識清晰、結構體系完整、相關技術全面的特點。

1.1 課程主要內容

目前，《通信網理論基礎》課程的主要內容可以分為三大部分，如圖1所示：第一部分為通信網絡的基礎知識，包括通信網絡的基本構成和協議體系、通信網絡的基本理論問題，以及學習該門課程所需的數學基礎（含概率論、隨機過程、圖論基礎），這部分內容雖然不作為本課程的重點內容，但是學生對這部分的掌握程度，特別是數學知識的掌握程度，會影響對后續的內容的理解。第二部分為通信網絡的核心內容也是本門課程的重點內容，主要討論的是各種通信網絡的共性原理，包括端到端傳輸協議、網絡的時延性能、多址技術、路由算法以及流量和擁塞控制，該部分的內容是各種通信網絡的設計原理和依據，是分析和設計新型網絡的理論基礎。第三部分是網絡結構的設計，主要涉及網絡拓撲結構的知識，可視為擴展內容，擴大學生的知識面。

圖1 《通信網理論基礎》主要內容

1.2 課程中存在的問題

通過幾年的教學實踐并結合學生反饋的信息，不難發現在《通信網理論基礎》課程的教學過程中存在一些問題，在教學內容上也存在一定的局限性。

首先，教學內容的問題。該課程的學習要求學生有一定的數學基礎，而部分學生在先修課程的學習過程中并未意識到這些課程的重要性，導致數學基礎不夠扎實。因此，在利用數學方法對通信網絡進行分析時，理解、掌握并靈活運用是非常困難的。另外，在之前的教學中，重點大多是對網絡中基礎知識的講解，比如對路由算法的介紹中，主要介紹的是傳統路由算法，而對泛洪算法等一些新型算法介紹較少。又如網絡結構的設計中，仍然是一些經典結構類型，而對AdHoc、Mesh網等新型網絡結構的特點、優勢及關鍵技術的介紹幾乎沒有。

其次，教材內容的問題。參考一些相關教材后可以發現，教材中的部分內容并不是用簡單易懂的文字進行敘述，語言晦澀，不易理解，甚至在邏輯性和條理性上有一定的欠缺，使學生在課后復習時存在一定的難度。例如對ARQ算法的描述中，整個算法的流程不夠清晰流暢，不光增加了教師講解時的難度，學生理解起來也很吃力。

最后，教學方式的問題。目前在《通信網理論基礎》的教學形式上仍主要采用傳統的教學模式，即教師講授，學生聽課的單向授課形式，課堂上教師與學生的互動少，學生缺乏參與感。這種形式使學生的學習興趣下降，認為課程內容枯燥無味，導致課堂效率極差，課后復習難以達到理想效果，很難激發學生的研究興趣和創新意識。

由于上述問題的存在，如何能夠讓學生清楚、全面、立體地理解掌握通信網的基本原理、基本理論與基本技術，如何能準確地掌握通信網絡不斷發展變化過程中的本質，是急需解決的問題。

2 課程改革思路與安排

針對本課程的教學目標及當前教學內容安排存在的問題，促使我們要在課程內容和教學中做出調整和改革。調整和改革的目標應力求做到：課程內容主次分明、主線清晰、結構完整、理論聯系實際、擴展學生視野并接觸前沿技術。

基于上述目標，《通信網理論基礎》課程調整和改革的思路如下：

（1）由于學生已經具有《信號與系統》、《數字信號處理》、《通信原理》等相關的先修課程基礎，所以可以通過對信息、信號、系統和網絡的定義及其各部分之間的聯系與區別的清晰闡述，建立起通信網絡的概念，并明確通信網絡要解決的基本問題，從而建立起網絡研究內容的框架體系結構。

（2）隨機過程、排隊論和圖論是研究分析通信網絡的數學基礎，考慮學生對這些數學知識的掌握程度，在教學過程中，此部分將教材中復雜的數學推導過程省略，側重于方法和結論的使用，使學生建立起利用數學理論分析通信網絡的方法和概念，從而能夠再后續具體通信網絡的學習過程中掌握清晰的分析、研究甚至設計方法。

（3）端到端傳輸協議、網絡的時延性能、多址技術、路由算法以及流量和擁塞控制是通信網絡的核心部分，是網絡設計的理論基礎和依據。該部分的教學內容既要重視基礎知識、經典算法、經典結構的講解，將教材中部分語言晦澀，不易理解的內容用簡單、清楚、流暢、更易于理解的方式進行闡述，更加有利于學生的理解與掌握。另一方面，還要適當加入一些能夠反映本學科領域的前沿以及最新科技成果，將理論與實際相結合，以此來帶動和激發學生的學習興趣與創新意識，了解當前網絡技術發展的新趨勢和未來發展的方向。

（4）改變傳統的教學方式，引導學生在學習理論課程的同時，能夠積極參與到學習過程中來，將課程中的理論知識具體應用到網絡的建立與分析中。因此，在理論教學的同時，可適當加入一些研討課程，借助如Matlab等軟件工具，對理論學習中涉及到的公式、算法進行驗證。也可以進行通信網絡的建模與仿真，在對網絡各個環節模型的建立與分析中，學生能夠學會利用數學方式研究通信網絡，掌握研究通信網絡的數學分析方法，讓學生能夠獨立地對網絡進行分析，加深對通信網絡基本原理、基本結構和基本方法的理解和掌握，為將來搭建不同場景下的新型特色網絡奠定基礎。

3 結束語

《通信網理論基礎》是電子信息類，尤其是通信工程專業一門非常重要的必修課程，是學習移動通信、光纖通信、計算機網絡等后續通信網絡課程的基礎，該課程是學生在今后研究、設計和搭建通信網絡的理論基礎。對該課程的教學改革具有重要意義，我們將在教學實踐中不斷地總結經驗，實現本科教育與通信技術人才對接的培養目標，培養出適合通信行業發展需要的通信工程專業人才。