非電子類專業(yè)通信原理課程教學(xué)探討

李全忠 吳嘉婧

（中山大學(xué)<計(jì)算機(jī)學(xué)院>，廣東 廣州 510006）

通信原理是一門(mén)專業(yè)性很強(qiáng)的課程，它闡述的概念非常抽象，涉及的數(shù)學(xué)推導(dǎo)非常繁雜，呈現(xiàn)的理論艱深晦澀[1]。 此外，它的開(kāi)設(shè)往往與實(shí)驗(yàn)課配套。 但在非電子類專業(yè)作為選修課開(kāi)設(shè)時(shí)，由于課時(shí)、場(chǎng)地和設(shè)備等因素的限制，往往只開(kāi)設(shè)理論課而沒(méi)有實(shí)驗(yàn)課程。 因此，在非電子類專業(yè)的教學(xué)中，會(huì)遇到很多與電子專業(yè)教學(xué)不一樣的困難。

1 非電子類專業(yè)通信原理教學(xué)存在的困難分析

1.1 學(xué)生缺乏必要的專業(yè)知識(shí)

通信原理課程有一門(mén)非常重要的前導(dǎo)課程就是信號(hào)與系統(tǒng)課程，它也是電子類專業(yè)的一門(mén)必修課[2]。信號(hào)與系統(tǒng)課程講授很多與信號(hào)、系統(tǒng)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，比如，信號(hào)的頻譜、頻譜密度、線性系統(tǒng)的傳輸函數(shù)等。 然而，這些相關(guān)的知識(shí)是學(xué)生理解信號(hào)在通信系統(tǒng)中傳輸過(guò)程的基礎(chǔ)。 由于非電子類學(xué)生缺乏信號(hào)與系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)，不具備與信號(hào)、系統(tǒng)有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，無(wú)法理解在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)氖鞘裁础⑷绾蝹鬏敗鬏敽笥肿兂闪耸裁础?學(xué)生缺乏必要的專業(yè)知識(shí)背景，給對(duì)非電子類學(xué)生的教學(xué)帶來(lái)了很大困難。

1.2 教學(xué)缺乏配套的實(shí)驗(yàn)課程

在非電子類專業(yè)進(jìn)行通信原理課程的教學(xué)，往往是只有理論課程，而缺乏相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程。 由于沒(méi)有設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)， 學(xué)生對(duì)通信過(guò)程中所涉及的一些概念、原理和準(zhǔn)則缺乏直觀和形象的感受，所有的理解都只停留在紙面上，對(duì)課程內(nèi)容產(chǎn)生一種抽象、艱深、晦澀的印象，增加了對(duì)課程內(nèi)容的理解難度。 此外，學(xué)生缺少動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，也使得學(xué)生感受不到通信的有趣現(xiàn)象，得不到重現(xiàn)某種通信過(guò)程的快樂(lè)感和成就感，從而降低學(xué)生學(xué)習(xí)通信課程的熱情和動(dòng)力，進(jìn)一步導(dǎo)致了教學(xué)效果的低下。

1.3 教材存在繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)

通信和數(shù)學(xué)從來(lái)不分家的。 從香農(nóng)的信息論開(kāi)始，關(guān)于通信的很多概念、原理、規(guī)律都是用數(shù)學(xué)來(lái)描述的。 同樣，通信原理教材中存在大量的數(shù)學(xué)公式[3]，包括傅里葉變換、微分、積分、三角函數(shù)等。 而這些繁雜的數(shù)學(xué)公式使得非電子類專業(yè)的學(xué)生很難理解、推導(dǎo)和掌握，從而使得教師在講授相關(guān)的概念、原理及規(guī)律時(shí)，難于與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)和交流，也難于清楚知道學(xué)生的理解和接受程度。 而關(guān)鍵的是，這些數(shù)學(xué)推導(dǎo)又是學(xué)生理解通信概念、原理和規(guī)律的基礎(chǔ)。 這也使得通信原理課程對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不好的學(xué)生變得不友好起來(lái)。

2 非電子類專業(yè)通信原理教學(xué)措施

針對(duì)通信原理在非電子類專業(yè)教學(xué)中存在的困難，結(jié)合作者實(shí)際的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，給出以下一些教學(xué)措施以供讀者參考。

2.1 抽象概念形象化

通信原理課程中涉及的概念是非常抽象的，尤其是通信是描述信號(hào)傳輸過(guò)程的，而關(guān)于信號(hào)特征的一些概念，如頻譜、自相關(guān)函數(shù)等，對(duì)缺乏信號(hào)與系統(tǒng)相關(guān)前導(dǎo)課程學(xué)習(xí)的非電子類專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，顯得尤為抽象難理解。 此時(shí)，把抽象的概念進(jìn)行形象化的教學(xué)或許是一種不錯(cuò)的辦法。 比如，作者把周期信號(hào)的頻譜比作五線譜和大海的波浪，把自相關(guān)函數(shù)與生活中的股票關(guān)聯(lián)，進(jìn)行形象化的講解后，大部分的學(xué)生都對(duì)信號(hào)的頻譜和自相關(guān)函數(shù)的概念有了直觀的理解。這說(shuō)明把通信原理課程中涉及的概念進(jìn)行形象化的教學(xué)的效果是不錯(cuò)的。

2.2 數(shù)學(xué)推導(dǎo)就簡(jiǎn)去繁

通信原理的教材中存在大量的數(shù)學(xué)公式，如果直接對(duì)這些公式進(jìn)行詳細(xì)的推導(dǎo)和講解，會(huì)有一種把通信原理課程上成數(shù)學(xué)課程的感受，而遺憾的是，大多數(shù)非電子類專業(yè)學(xué)生的學(xué)生 （如計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生）對(duì)數(shù)學(xué)是不感興趣的，這顯然會(huì)降低學(xué)生聽(tīng)課的熱情和專注度。 由此，對(duì)教材中的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行詳細(xì)推導(dǎo)和講解的方法并不可取。 作者嘗試把詳細(xì)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)改成帶流程圖式的思路講解，并配上一些動(dòng)態(tài)圖來(lái)展示整個(gè)推導(dǎo)過(guò)程。以2PSK 信號(hào)的判決門(mén)限為例，作者制作一些思路流程圖，并向?qū)W生展示了隨判決門(mén)限的改變時(shí)2PSK 信號(hào)總誤碼率的變化動(dòng)態(tài)圖， 使得大部分學(xué)生較容易地理解了2PSK 信號(hào)的最佳判決門(mén)限。

2.3 仿真演示取代實(shí)驗(yàn)

在非電子類專業(yè)中， 通信原理課程一般只安排理論課程教學(xué)。由于缺乏實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生對(duì)通信的一些概念、 原理和規(guī)律缺乏一個(gè)探索和漸近認(rèn)識(shí)的過(guò)程。 此時(shí)， 作者嘗試用仿真演示的方法來(lái)取代實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作，向?qū)W生講解一些概念、原理和規(guī)律。比如，作者用MATLAB 仿真平臺(tái)，模擬了2PSK 調(diào)制的過(guò)程[4]，并向?qū)W生展示了在不同信噪比下， 不同判決門(mén)限下，2PSK 調(diào)制的總誤碼率的變化規(guī)律，而這對(duì)非電子類專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，是直觀且是可以自己重復(fù)實(shí)現(xiàn)的，大大增加了學(xué)生對(duì)通信原理學(xué)習(xí)的熱情和積極性。

2.4 理論聯(lián)系實(shí)際生活

通信原理課程的理論是抽象的， 但幸運(yùn)的是，這些理論在人們的日常生活中都可以找到應(yīng)用的例子。隨著智能手機(jī)的普及，學(xué)生幾乎人手一部手機(jī)，而手機(jī)又涉及豐富的通信知識(shí)，因此，手機(jī)能成為通信原理課程的一個(gè)非常實(shí)用的工具和例子。 例如，作者在講授數(shù)字調(diào)制時(shí)，就以手機(jī)的藍(lán)牙功能為例子。 作者請(qǐng)學(xué)生取出手機(jī)， 并嘗試與鄰座的同學(xué)進(jìn)行密碼匹對(duì)，此時(shí)作者將會(huì)嘗試讓學(xué)生思考這些數(shù)字密碼是如何調(diào)制發(fā)送的，接著講解相應(yīng)的數(shù)字調(diào)制方式。 這種做法使得很多學(xué)生對(duì)數(shù)字調(diào)制產(chǎn)生了深刻的印象。 由此，把理論和實(shí)際生活聯(lián)系起來(lái)，能很好地幫忙學(xué)生理解課程中的那些抽象的理論。

3 結(jié)語(yǔ)

本文分析了在非電子類專業(yè)進(jìn)行通信原理課程教學(xué)時(shí)，遇到的一些實(shí)際教學(xué)困難，并針對(duì)這些困難，結(jié)合作者實(shí)際的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，探討了一些可能有效的教學(xué)措施，希望能為提高通信原理課程在非電子類專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量提供參考。