“信息處理與通信理論”課程群的改革與建設(shè)探討

張梅 羅桂蘭 奎麗萍 馮立波

摘 要：“信息處理與通信理論”課程群是大理大學(xué)通信工程專業(yè)的核心課程群。為了提高群內(nèi)課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)具有較好的信息處理及通信理論應(yīng)用能力和較強綜合素質(zhì)的通信工程專業(yè)人才，并提升教師教學(xué)理論水平和實踐能力，文章針對群內(nèi)課程特點及課程教學(xué)中存在的一些問題，結(jié)合大理大學(xué)實際情況，對信息處理與通信理論課程群的教學(xué)內(nèi)容、教師隊伍、教學(xué)方法、教學(xué)手段、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)等五個方面的改革建設(shè)進行了探討，為進一步促進信息處理與通信理論課程群的改革建設(shè)和實踐提供了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：信息處理；通信理論；課程群建設(shè)

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）02-0125-03

Abstract： The curriculum group of information processing and communication theory is the core curriculum group of communication engineering specialty of Dali University. In order to improve the teaching effect of intra-group courses， to train communication engineering professionals with better information processing and communication theory application ability and comprehensive quality， and to enhance teachers' teaching theory and practice ability， the reform and construction of the "information processing and communication systems theory" curriculum group has been discussed in this paper. In view of the characteristics of the courses in the group and the problems in the teaching of the courses and the actual situation of Dali University， the reform and construction of five aspects of the course group of information processing and communication theory has been discussed in this paper， including the teaching content， the teaching staff， the teaching methods， the teaching means and the practical teaching links. These discussions provide experience for further promoting the reform and construction of information processing and communication theory curriculum group.

Keywords： Information processing； communication theory； curriculum group construction

大理大學(xué)通信工程本科專業(yè)是一個以培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才為目標的專業(yè)。且通信工程專業(yè)是信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速并極具活力的一個領(lǐng)域，具有極其廣闊的發(fā)展前景。但是近年來，從我校通信工程專業(yè)學(xué)生的反饋情況分析，本專業(yè)學(xué)生在考研、研究生復(fù)試、找工作及正式工作過程中，常常感到在信息處理和通信理論方面的應(yīng)用能力不足。雖然我校已設(shè)置了一定的信息處理和通信理論課程，但是不盡合理，依然存在不少問題，例如相關(guān)課程之間內(nèi)容重復(fù)，不能有效銜接等。為此，根據(jù)我校通信工程專業(yè)的具體現(xiàn)狀及企事業(yè)單位對學(xué)生的能力要求，以提高我校通信工程專業(yè)學(xué)生的信息處理及通信理論的應(yīng)用能力為目標，本文對通信工程專業(yè)“信息處理與通信理論”課程群的課程體系、教師隊伍的建設(shè)及實踐教學(xué)環(huán)節(jié)等方面進行了全面的探討，并提出了通信工程專業(yè)“信息處理與通信理論”課程群的建設(shè)和改革的基本思路和措施，以完善通信工程專業(yè)課程群的設(shè)置，從而提高學(xué)生的通信應(yīng)用能力，培養(yǎng)具有較強綜合素質(zhì)的通信工程專業(yè)人才。

目前大理大學(xué)的通信工程專業(yè)課程體系教學(xué)模式遵循先基礎(chǔ)、后專業(yè)。且各門課程的任課教師之間都是各自完成各自的教學(xué)任務(wù)，很少交流，從而課程之間也缺乏了連續(xù)性，這也就造成了學(xué)生經(jīng)常學(xué)此忘彼，無法從總體上掌握這些課程之間的聯(lián)系，從而無法具備完整的實踐和研究應(yīng)用能力[1]，這一點在每年的畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)實習(xí)中均有所體現(xiàn)。并且大部分課程教學(xué)主要是將學(xué)生集中起來，以課堂講授為主，教學(xué)課件的組織及內(nèi)容的編排幾乎都教材內(nèi)容翻版， 教學(xué)手段單一。在教學(xué)中也存在許多問題，例如：課程內(nèi)容多與教學(xué)時數(shù)少的矛盾、教學(xué)方法單一抽象。因此，對于通信工程專業(yè)這類理論抽象實踐性強的課程，學(xué)生做不到學(xué)以致用，容易在理論與實踐應(yīng)用之間有所脫節(jié)，從而無法達到好的學(xué)習(xí)效果。針對目前通信工程專業(yè)課程群建設(shè)中存在的問題，本文著重對通信工程專業(yè)“信息處理與通信理論課程群”群內(nèi)課程理論教學(xué)內(nèi)容、教師隊伍、教學(xué)方法和教學(xué)手段、實踐環(huán)節(jié)等五個方面進行改革與建設(shè)，加強課程群各門課程間的聯(lián)系，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段上保持較強的連續(xù)性，通過實踐環(huán)節(jié)使得各門課程形成一個統(tǒng)一的整體，最終使學(xué)生系統(tǒng)、全面地掌握通信工程知識，并具備較強的實踐應(yīng)用能力。

一、課程群內(nèi)課程理論教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合

通信工程專業(yè)跨電子、計算機專業(yè)，所修專業(yè)課程均需要較好的數(shù)理基礎(chǔ)以及較強的動手應(yīng)用能力。大理大學(xué)通信工程專業(yè)的“信息處理與通信理論”課程群包括《信號與系統(tǒng)》、《數(shù)字信號處理》、《現(xiàn)代通信原理》、《移動通信》、《信號與系統(tǒng)實訓(xùn)》、《現(xiàn)代通信原理實訓(xùn)》等課程。目前這些課程均是我國各高校電子信息、通信工程專業(yè)的核心課程。且課程群內(nèi)這些課程之間的教學(xué)內(nèi)容并非是相互獨立的，而是有著千絲萬縷的聯(lián)系，因此，對群內(nèi)課程理論教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化整合，從而避免課程間的重復(fù)與脫節(jié)是很有必要的。

課程群建設(shè)是各課程知識體系的重組，是對培養(yǎng)方案里整個課程群內(nèi)課程的教學(xué)大綱和教學(xué)計劃的再設(shè)計，對整個課程群內(nèi)課程理論教學(xué)內(nèi)容進行整合、分解與優(yōu)化[2]。因而，在“信號處理與通信理論”課程群內(nèi)課程的教學(xué)大綱制訂過程中，課程群內(nèi)的各任課教師應(yīng)通過相互交流，合理確定好各門課程的教學(xué)內(nèi)容，除了考慮本課程的基本教學(xué)內(nèi)容的完成以外，還需再增加能夠增強課程群聯(lián)系的相關(guān)知識點間的講解學(xué)時，學(xué)時做到有增有減，從而適度地把握各課程間的交叉與滲透。這樣，也能讓老師從整體上將各門課程相互融合的知識點有機結(jié)合起來。在教材和教學(xué)內(nèi)容的選擇方面，應(yīng)與大理大學(xué)通信工程專業(yè)特色相結(jié)合，盡量選擇同一個知名出版社出版的、系統(tǒng)性和連續(xù)性較強的成套教材。另外，由于信息技術(shù)的快速發(fā)展，“各課程的教材很難跟上社會的發(fā)展 ，而學(xué)生要具有創(chuàng)新意識，就必須有大量的知識積累。因而，教師在講授相關(guān)的課程中，可以將與學(xué)生專業(yè)有關(guān)的科研成果滲透到教學(xué)內(nèi)容中去，也可以將各種新的技術(shù)同課程中相關(guān)的部分結(jié)合起來，幫助學(xué)生及時了解本專業(yè)本學(xué)科的發(fā)展動態(tài)與趨勢。引導(dǎo)學(xué)生進行自主探究和創(chuàng)新[3]。

在課程群內(nèi)，各門課程之間既有縱向知識的聯(lián)系，又有橫向知識的聯(lián)系。例如，“信息處理與通信理論”課程群內(nèi)的《信號與系統(tǒng)》課程與其后續(xù)課程《數(shù)字信號處理》課程的核心知識點存在部分重疊的現(xiàn)象，如離散時間信號與系統(tǒng)的時域分析、Z變換與序列的傅里葉變換知識點。又如《現(xiàn)代通信原理》中的調(diào)制、抽樣、濾波即是《信號與系統(tǒng)》課程中的傅里葉變換在通信系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用等。又如《現(xiàn)代通信原理》中的調(diào)制與編碼在《移動通信》課程中也有所重復(fù)等。如果將各課程分離教學(xué)，那么極可能出現(xiàn)重疊教學(xué)內(nèi)容占用學(xué)時較多的問題，因此，我們可以以《信號與系統(tǒng)》為主線，對群內(nèi)各課程的教學(xué)內(nèi)容整合優(yōu)化。在《信號與系統(tǒng)》中重點分析信號與線性時不變系統(tǒng)的基本概念和理論，而在《數(shù)字信號處理》中則突出離散時間信號的處理方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在《現(xiàn)代通信原理》中則突出信號與系統(tǒng)分析方法在實際通信系統(tǒng)中具體是如何應(yīng)用的。在《現(xiàn)代通信原理》中以通信系統(tǒng)的性能指標為主線，精講基本概念及分析方法，包括調(diào)制解調(diào)、信源信道編解碼、同步等，而在《移動通信》課程中則突出移動通信的體系結(jié)構(gòu)、電波傳播特點與模型、各移動通信系統(tǒng)的技術(shù)及性能、先進的調(diào)制解調(diào)與編解碼等。這樣才能在保持各自課程教學(xué)完整性的基礎(chǔ)上，更好地銜接了群內(nèi)課程，從而達到提升整體教學(xué)效果的目的。

二、教師隊伍的建設(shè)

要培養(yǎng)出能很好地適應(yīng)社會需求的通信工程專業(yè)學(xué)生，不僅需要在專業(yè)領(lǐng)域知識更新快、科研能力強的教師，更需要眼界開闊、思路清晰、能把握本專業(yè)課程脈絡(luò)、善于組織課堂和課外教學(xué)的優(yōu)秀教師[4]。而大理大學(xué)通信工程專業(yè)成立于2011年，大部分授課教師都為近幾年剛畢業(yè)的碩士或博士研究生，教師隊伍中存在的問題是部分教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)時間段，教學(xué)經(jīng)驗不足。

針對這一情形，也為了使教師隊伍建設(shè)與課程群的建設(shè)有機結(jié)合，我們可以做以下幾個方面的努力。第一， 每一名上課程群內(nèi)專業(yè)課程的青年教師都安排一名有經(jīng)驗的老教師幫帶，通過聽課、評課、討論等方式對青年教師的教學(xué)質(zhì)量進行嚴格把關(guān)。并將青年教師納入自己的教學(xué)科研團隊，幫助青年教師將一些前沿技術(shù)及科研成果很好地融入到教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中，增強理論知識與實踐應(yīng)用的結(jié)合。第二、多組織課程群教師團隊討論，以便加強各課程教師間的交流，對同課程或有著緊密聯(lián)系的課程進行整合，并交流探討其教學(xué)方式等，使群內(nèi)所有授課教師對“信息處理與通信理論”課程群有比較透徹了解，能將群內(nèi)所有課程很好地串連起來。第三，鼓勵教師隊伍里的教師多參加學(xué)術(shù)交流會議及一些新技術(shù)的培訓(xùn)，多了解本學(xué)科發(fā)展前沿動態(tài)，開闊教學(xué)視野，進一步提高課程群內(nèi)課程的教學(xué)質(zhì)量，進一步帶動大理大學(xué)通信工程專業(yè)“信息處理與通信理論”課程群的建設(shè)。

三、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改進

教學(xué)方法和教學(xué)手段的改進是“信息處理與通信理論”課程群建設(shè)的一項重要內(nèi)容。在遵循因材施教的教學(xué)原則上，為了最大限度地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，各任課教師應(yīng)該結(jié)合自身科研、學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及學(xué)科發(fā)展動態(tài)，及時調(diào)整并改進自身的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生自己思考，同時也提升自身的教學(xué)能力及教學(xué)效果[5]。另外，教師應(yīng)根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。例如，對于知識點的引入，教師可以先找準切入點（如工程實際問題或?qū)嶒炑菔镜龋┤缓笠蕴釂柗绞揭龑?dǎo)學(xué)生思考并討論，激起學(xué)生的好奇心與求知欲。對于一般概念和原理，以講授法為主，但得輔以形象化的方法（用Matlab軟件仿真實例并演示展示效果），讓學(xué)生有一個直觀認識，同時強調(diào)數(shù)學(xué)公式代表的物理意義，淡化數(shù)學(xué)計算，注重其應(yīng)用。對于一些綜合性比較強的問題，鼓勵學(xué)生利用所學(xué)查閱文獻，提出自己的觀點并利用硬件或軟件平臺去實現(xiàn)它，總結(jié)知識點的聯(lián)系，逐步建立起系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)并加以討論，實現(xiàn)師生互動，以培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力和分析解決問題的能力。

“信息處理與通信理論”課程群內(nèi)課程的理論性強，教學(xué)內(nèi)容多，且公式和數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁瑣，概念抽象。若完全依靠傳統(tǒng)板書式教學(xué)，則教學(xué)效率低從而導(dǎo)致課時緊張。若盲目地使用多媒體授課，走馬觀花，很難形成整體連貫的思路，這樣也會使授課質(zhì)量下降。因而，為了取得好的教學(xué)效果，可以采用多媒體與板書有效結(jié)合的教學(xué)手段。對于一些難點問題，譬如公式推導(dǎo)，可采用板書的形式一步步引導(dǎo)學(xué)生理解且消化公式推導(dǎo)的過程。但對一些概念、定理說明類的知識點，如《信號與系統(tǒng)》課程中信號的分解與合成、頻譜混疊現(xiàn)象等，又如《數(shù)字信號處理》課程中快速傅里葉變換的實現(xiàn)、濾波器的特性等，又如《現(xiàn)代通信原理》課程中信號的處理過程等。這些知識點含有大量的演變過程，可以利用多媒體的動畫功能逐步演示，既能形象生動地表示上述過程，使抽象的概念變得易于理解，又能讓學(xué)生感興趣，逐步看到整個變換的過程。

四、課程群實踐環(huán)節(jié)的建設(shè)

“信息處理與通信理論”課程群內(nèi)的課程均設(shè)有實驗環(huán)節(jié)，但各門實驗課程是由不同老師授課，各課程間之間無關(guān)聯(lián)，當(dāng)然有對于實驗內(nèi)容的安排也沒有考慮到相關(guān)課程的前后聯(lián)系等問題，更談不上用系統(tǒng)的觀念來設(shè)計整個課程群的實踐環(huán)節(jié)了[3]。本文將通過“信息處理與通信理論”課程群建設(shè)，對群內(nèi)課程的實踐環(huán)節(jié)進行統(tǒng)一安排，具體有以下幾個方面的探索。

（一）實踐教學(xué)內(nèi)容的整合與優(yōu)化

目前，在整個“信息處理與通信理論”課程群里各門課程的實踐內(nèi)容會稍有重復(fù)。如《信號與系統(tǒng)》與《數(shù)字信號處理》里都含有離散時間信號與系統(tǒng)的分析與實現(xiàn)實驗內(nèi)容，又如《現(xiàn)代通信原理》與《移動通信》課程中都含有調(diào)制解調(diào)的實驗內(nèi)容。針對這些問題，可以將其內(nèi)容重新組織和整合，成為一個新的實驗平臺。如搭建基于Matlab軟件的信息處理與通信理論課程群綜合仿真實驗平臺，其中包括《信號與系統(tǒng)》、《數(shù)字信號處理》、《現(xiàn)代通信原理》、《移動通信》的Matlab仿真實驗的設(shè)計，這樣既能將這四門課程的實驗內(nèi)容緊密銜接，既能增強學(xué)生興趣，又能提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

（二）課程群課程設(shè)計的探索

課程設(shè)計是“信息處理與通信理論”課程群實踐環(huán)節(jié)建設(shè)的一項重要內(nèi)容。應(yīng)在課程設(shè)計中體現(xiàn)學(xué)生的自主創(chuàng)新性，以增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神為目的，鼓勵學(xué)生圍繞所學(xué)課程知識點自擬課程設(shè)計的題目。另外，根據(jù)課程群內(nèi)各課程的修讀順序，除了在每門獨立課程修讀時需進行本課程知識點的課程設(shè)計內(nèi)容外，還應(yīng)該在后續(xù)相關(guān)聯(lián)的課程修讀時設(shè)計相關(guān)聯(lián)課程間的聯(lián)合實驗。例如在《數(shù)字信號處理》課程時可以設(shè)計與《信號與系統(tǒng)》課程知識點緊密關(guān)聯(lián)的實驗題目。如快速傅里葉變換（FFT）是《數(shù)字信號處理》課程的內(nèi)容，抽樣和頻譜問題則是《信號與系統(tǒng)》課程的內(nèi)容，因此在課程設(shè)計時可以設(shè)計用FFT來驗證抽樣和分析頻譜問題，這樣就將兩門課程有效結(jié)合在一起了。所有的課程設(shè)計不限定實現(xiàn)平臺，軟件或硬件平臺皆可。

（三）開放性實驗環(huán)境的充分利用

盡量設(shè)立開放性實驗室并加以充分利用[6]，設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目，鼓勵學(xué)生利用“信息處理與通信理論”課程群內(nèi)課程所學(xué)的知識，積極參加校級、省級及國家級各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等的申報。并對學(xué)生在校期間自覺地到開放實驗室進行實踐活動進行跟蹤記錄，且經(jīng)開放實驗室指導(dǎo)老師認定，可給與相應(yīng)課外學(xué)分。課程群內(nèi)各任課教師也得鼓勵同學(xué)們充分利用學(xué)校的開放實驗環(huán)境及各類資源，指導(dǎo)并邀請相關(guān)企業(yè)的經(jīng)驗豐富的高級工程師作為兼職輔導(dǎo)老師協(xié)同指導(dǎo)學(xué)生完成自主設(shè)計的實踐過程，以培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能及創(chuàng)新能力。同時，每年可有計劃地組織學(xué)生參加全國、全省的大學(xué)生電子設(shè)計、制作大賽、全國大學(xué)生挑戰(zhàn)杯大賽、物聯(lián)網(wǎng)大賽等，激發(fā)學(xué)生的實踐熱情，并開拓視野。

五、結(jié)束語

本文結(jié)合大理大學(xué)通信工程專業(yè)的實際情況，從“信息處理與通信理論”課程群的特點出發(fā)，以提高教學(xué)質(zhì)量為目的，對整個課程群內(nèi)課程教學(xué)內(nèi)容進行了優(yōu)化整合，同時也在教師隊伍建設(shè)、教學(xué)方法與教學(xué)手段的改進、課程群實踐環(huán)節(jié)的建設(shè)環(huán)節(jié)上進行了探索與改革。為進一步促進“信息處理與通信理論”課程群的改革建設(shè)和實踐提供了經(jīng)驗。也為培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展與需求的通信工程專業(yè)畢業(yè)生打下了基礎(chǔ)。

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