“通信原理”課程教學中的問題與建議

潘玉劍

（杭州電子科技大學電子信息學院 浙江·杭州 310018)

0 引言

“通信原理”是電子信息類專業的必修課，同時也是通信與信息工程領域的入門課程。通過本課程的學習，使學生初步掌握通信與其系統的基本概念、理論和方法，為學生進一步學習深造或從事通信相關領域的工作奠定必備的理論基礎。[1]

“通信原理”課程的主要特點有：理論性強、公式多、直觀性差，涉及多門先修課程，學習難度較大。不管是從教師的反映還是學生的反饋，都指出當前的課程教學存在不少問題。比如，教師普遍反映學生缺乏學習興趣，而學生反映上課聽不懂等。因此，“通信原理”課程的教學改革和教學質量的提升顯得很迫切。[2]本文針對此問題，首先，分別從教師和學生角度指出當前“通信原理”課程教學中存在的問題；其次，分析這些問題存在的原因；最后，給出解決問題的建議。

1 教學中存在的問題及原因分析

根據作者近幾年在“通信原理”課程教學中的經驗，總結出當前存在的以下幾個問題：

（1）教學材料與新技術部分脫節。目前，國內高校普遍采用的教材是國防工業出版的由樊昌信和曹麗娜老師寫的《通信原理》。[3]該書很好地覆蓋了通信原理的基礎知識，而且布局排版清晰、書寫語言淺顯易懂。但是，雖然該書已經更新到了第七版，但仍然跟不上新技術的發展。例如目前實際應用中普遍采用的多輸入多輸出（MIMO）技術、以及4G 及5G 相關技術都沒有涉及。不過，作為廣泛使用的教材書籍，難以跟進新技術的發展也是正常現象。

（2）授課方式單一陳舊。最早的授課方式是黑板板書，這種方式下學生可以很好地跟上教師的節奏，但是板書書寫比較耗時。后來隨著多媒體教學的興起，尤其是基于幻燈片（PPT）的授課方式成了主流，一直延續到現在。多媒體教學的優點很明顯，教師可以把準備素材的時間放到備課過程中，盡量不占用上課的寶貴時間。但多媒體教學的方式也有其缺點，即多媒體教學降低了教師的授課門檻。教師可以不需要對課程知識有深入的了解和掌握，甚至可以從其他教師或網上獲得現成的PPT 課件，上課照本宣科地跟著PPT 走就行了。因此，多媒體教學盡管可以盡可能利用上課時間，卻可能造成教學質量的下降。由于“通信原理”是一門專業必修課，因此一般由較為年長的教師擔任課程負責人。課程負責人會按其一貫的授課方法進行授課，其他的年輕教師也會跟著課程負責人所寫的教學大綱和授課計劃進行教學。這可能是造成授課方式單一陳舊的原因之一。

（3）學生基礎較差，學習吃力。筆者上課印象頗深的是，在講完一個知識點后問學生懂了沒有，不少學生會投來茫然的眼神。“通信原理”課程并不是空中樓閣，其重要的先修課程包括“信號與系統”和“概率論與數理統計”。如果這兩門課程沒有學好，學起來自然會吃力。舉例來說，信源編碼章節的低通模擬信號的抽樣定理是重點學習內容，理解這一知識點的基礎就是“信號與系統”的采樣章節的內容。另外，數字帶通傳輸系統章節，要想深入理解各種數字調制方式的抗噪性能離不開公式推導，而這些公式推導是建立在對“概率論與數理統計”知識的理解和運用的基礎上。眾所周知，“信號與系統”是學生普遍反映較難的一門，“概率論與梳理統計”不少學生也反映學得是云里霧里。

（4）學生缺乏學習興趣。俗話說，興趣是最好的老師，沒有興趣而學習，只能是為他人而學習。在課堂上，有時會出現教師提問，下面鴉雀無聲，或者后排同學昏昏欲睡。對于“通信原理”，學生提不起興趣，筆者認為有以下幾個原因。首先，學生不知道“通信原理”對他們有什么用。學以致用是學習最樸素的愿望。如果學生能從單純的以拿學分為目的，上升為今后找工作或繼續深造增加砝碼或打基礎，學習興趣自然會上升。其次，教師上課過多注重數學公式推導，忽略了從物理本質的討論，學生難以獲得直觀的理解。最后，由于課程考核方式一般限于筆試，且筆試題型固定，為了應付考試，學生可以只聽與考試相關的內容，甚至根據考試范圍完全自學都有可能通過考試。

2 教學中的建議

針對以上“通信原理”課程教學中存在的問題，提出幾點建議，以促進教學改革，提高教學質量。

（1）抓基礎、重前沿。建高樓的第一步就是打好基礎。打好學生在學習“通信原理”的基礎需要多個課程教學聯動。一方面，“信號原理”及“概率論與數理統計”等基礎課程需要提高教學質量，把好關。不單單是對于“通信原理”，基礎課程是學生未來幾乎所有學習的基礎，提高它們的教學質量顯得非常重要。另一方面，在“通信原理”課堂里，可以單獨開設1～2 節課，專門用于基礎知識回顧，并提醒學生這幾節課的重要性，認真的學生自然會用心學習。

針對現有教學材料與現有新技術脫節的問題，教師可以在講完所有基礎理論知識后，開設幾節新技術專題課。教師可以結合自己的研究領域特點，自行準備教學材料。并且這些教學材料需要每隔幾年更新一下跟進新技術，以發揮其靈活性

（2）新型授課及考核方式。傳統的教學方式是教師講，學生聽，其后果是缺乏反饋。教師不知道學生掌握得如何，對自己教學水平提高也沒有幫助。應對的方式是增加師生之間的互動。比如對于前面提到的新技術專題課，可以采用由教師作簡單介紹，再有學生基于課前的文獻檢索，解釋新技術的原理及應用，最后教師對于學生的講解進行點評。這樣，一方面，對學生來說，是在教師的直接指導下進行學習。另一方面，也提高了教師的授課門檻，因為只有對新知識的深入掌握才能有效點評。

在課程考核方面，在筆試外增加新的考核方式，增加考核的不確定性，鼓勵學生學習知識，而不是獲得學分。國外有的高校，在期末考核中增加面試考核環節，即教師提問，學生回答，最后教師打分，結合一定權重，算到期末總分里面。這樣一來等于增加了一定的不確定性，需要學生平時下功夫，從而促進學生認真學習。

（3）公式推導與物理意義兩手抓。在對一個知識點進行講解時，大部分教師可能會側重公式推導，而忽略了物理意義講解。誠然，公式推導是邏輯絕對正確的，對于學習也是必不可少的。但缺點是會降低學生的興趣。對于初學者最好能從物理意義講解，進而再用公式證明。比如，在講解數字信號的最佳接收章節的匹配濾波器時，最好能向學生講解匹配濾波名字的由來，進而拓展至匹配濾波的物理本質。可以告訴學生匹配濾波的前提是對發射波形先驗，不然談何匹配。這樣的講解比單純公式堆導更能讓學生加深理解。又比如，在講解信源編碼章節的低通模擬信號的抽樣定理，向學生解釋為何只要抽樣頻率高于信號最高頻率的兩倍就可以由離散信號重構出原始模擬信號時，可以告訴學生頻率低的信號其信息量本身就不大，所以有實現無損失重構的可能。當然，從物理本質進行講解對教師也提出了更高的要求，不過這也達到了教學相長的目的。

（4）引入軟件輔助教學。“通信原理” 知識部分過于理論化，會導致學生學習起來提不起興趣。因此如何使“通信原理” 的課程教學變得直觀很重要。除了在實驗課程中引導學生進行儀器輔助的實驗，還可以在理論課堂中引入軟件輔助教學。目前市面上的SystemVue[4]以及Matlab[5]可以很好的完成這一目的。以Matlab 為例，在講解正交相移鍵控（QPSK）數字調制時，可以利用其自帶的通信工具箱以可視化的方式完整仿真QPSK 的發射和接收鏈路，其中星座圖、升余弦濾波等概念可以非常直觀的顯示。由于Matlab 有這非常完整的幫助文件，非常便于自學，因此教師也可以布置基于Matlab 的作業，讓學生在課后設計基于課上所學通信理論的程序。

（5）課程接地氣。不知道所學知識有何作用，是目前大學生普遍抱有的困惑。為了讓“通信原理”這么課顯得不那么高高在上，可以嘗試做一下接地氣的事情。比如，可以讓讀相關專業的研究生現身說法，講講他在學習深造中，“通信原理”這門課的重要性。又比如，可以帶學生參觀當地通信領域的公司，或者請公司的技術人員來課堂交流，讓學生了解“通信原理”課程上所教的理論是指是如何在實際中發揮作用的。

3 結束語

本文結合筆者近幾年在“通信原理”課程教學中的體會，給出了教學中的思考和建議。文中給出的部分建議已應用到我校的“通信原理”的課程教學中，并取得了不錯的效果。筆者相信文中給出的建議能給國內高校在“通信原理”課程改革上提供借鑒。