新工科背景下“通信原理”課程教學(xué)改革探索

劉迪迪 劉俊秀 李自立 傅得立

【摘要】? ? “通信原理”作為通信、電子信息類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，為了適應(yīng)“新工科”的建設(shè)，本文探討了通信原理課程教學(xué)的改革探索方案：修訂了符合新工科要求的教學(xué)大綱;梳理、精簡提煉教學(xué)內(nèi)容;在微型課程中介紹基本理論;優(yōu)化新的教學(xué)手段和方法;注意加強教學(xué)實踐環(huán)節(jié);進(jìn)一步推進(jìn)校企合作等措施。提高學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)信息技術(shù)領(lǐng)域的高素質(zhì)工程技術(shù)人員奠定堅實的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】? ? 新工科? ? ?通信原理? ? 工程教育? ? 課程教學(xué)

引言：

當(dāng)前，“新工程”建設(shè)是我國高等教育面臨的重要課題，更加注重學(xué)科的實用性，交叉性和綜合性?！巴ㄐ旁怼笔峭ㄐ藕碗娮有畔I(yè)的重要基礎(chǔ)課程，是從專業(yè)能力培訓(xùn)到職業(yè)能力培訓(xùn)的過渡課程，它在通信和電子信息專業(yè)的教學(xué)體系中發(fā)揮著承上啟下作用[1]。它也是著名的大學(xué)A必修專業(yè)課程，用于通信和信息系統(tǒng)的研究生入學(xué)考試。因此“通信原理”課程應(yīng)緊跟信息時代的發(fā)展步伐，其教學(xué)改革應(yīng)適應(yīng)新工科建設(shè)發(fā)展的需求[1-2]。

一、“通信原理”課程教學(xué)存在的問題

1.“通信原理”課程的中相關(guān)原理的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和通信系統(tǒng)的理論分析具有很高的理論性，需要專業(yè)基礎(chǔ)知識的高度綜合。對于廣西師范大學(xué)電子工程學(xué)院這樣普通高校學(xué)生來說，他們的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不夠扎實，電子電路和信號處理的基礎(chǔ)課程也不夠扎實。通信原理的數(shù)學(xué)推導(dǎo)對學(xué)生來顯得很吃力，在學(xué)習(xí)過程中容易產(chǎn)生畏難情緒，因此他們學(xué)習(xí)通信原來的熱情會受到打擊。

2.目前，現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展迅速，國內(nèi)高校普遍使用“通信原理”教材的內(nèi)容顯然落后陳舊，比如許多教科書仍在使用大量空間來引入模擬通信系統(tǒng)，而今移動通信系統(tǒng)4G已經(jīng)普及，5G正在試用中，國內(nèi)外學(xué)者已著手研究6G的新技術(shù)，因此對《通信原理》課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革是勢在必行。

3.驗證演示性實驗教學(xué)不利于學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)，且目前通信原理實驗教學(xué)內(nèi)容很少涉及新理論、新技術(shù)、新成果，脫離市場需求。但社會對通信人才的需求卻并沒有降低，目前通信技術(shù)研發(fā)從移動通信擴散到其他領(lǐng)域和行業(yè)研究所、傳統(tǒng)企業(yè)、創(chuàng)業(yè)公司人才需要增長明顯，因此該課程的實驗和實踐教學(xué)應(yīng)迎合市場需求，設(shè)計利于學(xué)生工程實踐能力培養(yǎng)的綜合性實驗。

二、新工科背景下的改革方案

2.1修訂“通信原理”教學(xué)大綱

為使“通信原理”的教學(xué)適應(yīng)新工科背景，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力，廣西師范大學(xué)電子工程學(xué)院通信原理課程教學(xué)小組重修修訂了教學(xué)大綱，明確細(xì)化了新工科背景下“通信原理”的課程目標(biāo)，并確立該課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要去指標(biāo)點的對應(yīng)關(guān)系，分別如表1和表2所示。

2.2梳理知識點，引入微課精講基本理論

通信原理教學(xué)內(nèi)容繁多，因此需要在有限的教學(xué)時間內(nèi)對通信原理課程的知識點進(jìn)行有效梳理，合理簡化，突出基本概念和核心知識點，講授信息傳輸?shù)幕纠碚摵图夹g(shù)。經(jīng)過教學(xué)小組研討，該課程教學(xué)以“點對點信號傳輸”為起點、以“接收端”為終點進(jìn)行組織教學(xué)，建立各種傳輸系統(tǒng)的信號傳輸過程。以數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)為例，如圖1所示，介紹了數(shù)字基帶傳輸?shù)闹R點，并將所有的知識點滲透到圖中。

“通信原理”課程內(nèi)容豐富，為解決課時不足的問題，筆者引入了微課，將該課程中的重要知識點制作成微課，讓學(xué)生利用課余時間觀看和學(xué)習(xí)。微課具有時間短、內(nèi)容少、資源容量小且便于傳播等特點[3]，并且學(xué)生可以隨時隨地學(xué)習(xí)。筆者所做的微講座包括AM、SSB、FM模擬調(diào)制技術(shù)、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK數(shù)字調(diào)制技術(shù)、信息測量、奈奎斯特準(zhǔn)則、采樣定理等。

2.3 優(yōu)化教學(xué)手段和教學(xué)方式

根據(jù)《通信原理》課程教學(xué)內(nèi)容的不同，采用不同的教學(xué)手段和方法，并根據(jù)學(xué)生的反饋不斷進(jìn)行調(diào)整，針對不同的教學(xué)內(nèi)容逐步選用最合適的教學(xué)手段和方法，達(dá)到最佳的教學(xué)效果。例如，筆者在講授調(diào)制這一章節(jié)時，用板書推導(dǎo)的教學(xué)方式來展示頻譜表達(dá)式，而信號的時域波形圖和頻譜圖則選用PPT課件的方式展示，進(jìn)而，頻譜的搬移過程則被制作成Flash動畫進(jìn)行演示，這樣根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)同選用不同的教學(xué)手段及能節(jié)省授課時間，又能夠克服教學(xué)內(nèi)容直觀性差的缺點[4]。再例如，在無碼間串?dāng)_的教學(xué)中，筆者采用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法，讓學(xué)生自行設(shè)計一個滿足指標(biāo)要求的濾波器，使學(xué)生從被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥乃季S，從而積極參與教學(xué)。此外在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)時，注重從理論到工程應(yīng)用的研究和解決問題的方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力[5-6]。

2.4加強教學(xué)實踐環(huán)節(jié)

為加強學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)，廣西師范大學(xué)電子工程學(xué)院“通信原理”教學(xué)小組設(shè)計了綜合性、研究型實驗，其中有一個讓學(xué)生完成通信系統(tǒng)軟件編程的實驗很受學(xué)生歡迎，實驗系統(tǒng)框圖如圖2所示。

為完成該實驗，對“通信原理”理論教學(xué)進(jìn)行了調(diào)整，增加了復(fù)基帶信號相關(guān)知識講授，通過5次作業(yè)先完成PCM和PSK系統(tǒng)個模塊的軟件編程，用4個實驗課時完成相應(yīng)的軟件編程和在線驗收，以及4個實驗課時完成系統(tǒng)軟件下載軟件無線電和實驗驗收。由于該課程實驗教學(xué)課時有限，課程小組還設(shè)計了開放性的實踐項目和研究項目，讓有余力、感興趣的學(xué)生靈活性地參與到相關(guān)科研項目和課題當(dāng)中。

2.5加強校企合作

我院注重“產(chǎn)教融合、校企合作”。近來，學(xué)院與中移鐵通有限公司建立了合作關(guān)系，共同建立實驗室和校外實踐基地，并擬于廣西師范大學(xué)電子工程學(xué)院教學(xué)樓頂設(shè)立開放的5G基站，在搭建5G基站和后期維護(hù)期間，以供學(xué)生參觀學(xué)習(xí)，讓學(xué)生近距離接觸并參與實際工程項目，快速提升其工程實踐能力;此外我學(xué)院與大唐通信公司共建了LTE實驗室，供該專業(yè)的學(xué)生實踐學(xué)習(xí)以及開展學(xué)術(shù)研究。

三、結(jié)束語

在廣西師范大學(xué)電子工程學(xué)院“新工科”人才培養(yǎng)模式改革的指導(dǎo)下，課程小組對通信原理課程教學(xué)進(jìn)行了一系列改革：修訂了適合“新工科”要求的教學(xué)大綱，梳理、精簡提煉教學(xué)內(nèi)容;在微型課程中介紹基本理論;優(yōu)化新的教學(xué)手段和方法;注意加強教學(xué)實踐環(huán)節(jié);進(jìn)一步推進(jìn)校企合作等措施。目前教學(xué)改革取得了階段性成果，教學(xué)改革后，學(xué)生對該課程甚至本專業(yè)的興趣明顯增加了，增強了在該產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)、就業(yè)或科研的信心，大部分學(xué)生畢業(yè)時能夠充分了解信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢，近年來，我院該專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)率保持領(lǐng)先水平，到華為、大唐等國內(nèi)知名通信公司工作的學(xué)生越來越多，報考通信工程方向研究生的學(xué)生也逐年增多。

參考文獻(xiàn)

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