新工科背景下通信原理課程教學改革

楊 娜 葉晶晶

（黔南民族師范學院物理與電子科學學院 貴州·黔南 558000）

0 引言

教育部發布的《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》及《新工科建設指南》中對工科專業的培養目標提出新的任務，“強化工程人才的創新創業能力培養，完善工科人才‘創意—創新—創業’教育體系，以創新引領創業、創業帶動就業”。在“新工科”背景下，全國各高校都在大力推進新工科建設，現有的工科專業課程都將面臨一場深刻的變革。

《通信原理》是電子信息類專業的一門重要的核心課程，在碩士研究生考試中也占有很大比例。它以高等數學、概率論、隨機過程、信號與系統等前期所學課程為基礎，同時對光纖通信、移動通信等后續課程以及畢業設計有重要影響。本門課程的特點是內容涉及面比較廣，概念理解復雜，對理論的理解需要大量的公式推導作為基礎，因此老師授課過程中采用板書或者多媒體方式講解起來較困難，學生需要大量的前期數學知識作為基礎，學生稍有知識短板就很難繼續推導，因此學生學習起來比較枯燥，積極性差，教學效果不佳。作為工科專業的專業核心課程的通信原理，就需要在授課過程當中作出改革與創新，以適應新工科要求。

1 通信原理課程教學現狀

目前通信原理課程的教學一般包括理論教學和實驗兩部分。目前大部分高校的理論教學部分主要是對通信系統介紹、模擬調制系統、模擬信號數字化、基帶數字信號的表示和傳輸、基本的數字調整系統。所講授的內容大多以正弦波、二進制碼為例作為介紹基本原理。講授過程大多采用板書+PPT形式。

通信原理實驗一般是實驗箱完成硬件實驗。學生通過對實驗的理解，通過實驗箱完成相應連線，通過示波器或頻譜儀觀測實驗結果。

2 通信原理課程教學中存在的問題

2.1 教學內容滯后

目前大部分高校《通信原理》主要內容是傳統的模擬通信，數字通信等，盡管出現多個改進的版本教材，但仍有如下不足。沒有結合5G/6G的關鍵復用技術，傳統正交接入導致有限頻譜資源利用率不足。目前本科教學階段的通信原理中講解的技術是比較基礎的知識，但是沒有關注通信中遇到的一些通信瓶頸問題。

2.2 教學方式無法激發學生學習興趣

通信原理課程涉及公式推導多而且繁雜。求解過程更是涉及高等數字、概率論、隨機過程、信號與系統的多門課程知識的融合。一般就是教師講授，學生聽課，因此在講授過程中老師講解起來費時費力，學生聽起來枯燥無味，學生學習積極主動性差，教學效果不佳。

2.3 傳統實驗箱驗證實驗的局限

受困于傳統的實驗教學模式，通信原理實驗采用實驗箱進行實驗，所有的電路通過模塊集成封裝在實驗箱中，不需要進行任何設計，學生在實驗過程中只需要按照實驗步驟依葫蘆畫瓢進行接線。學習積極性無法得到充分調動，極大地限制了學生發散思維和設計創新能力的培訓，不能培養學生獨立設計及思考的能力。

由于電子產品的特殊性（對溫度、電壓、器件老化程度等），在實施驗證性實驗時，常出現實驗現象不明顯或無實驗現象或是在有限的教學時間內學生無法觀察到實驗現象，不能體會到實驗的意義，造成學生做了實驗，但并不知道到底做的什么實驗，或對實驗現象的緣由并不清楚，實驗原理無法掌握。而對于設計性實驗來說，由于受教學設備的制約，常常不能開設或開設少。并且傳統實驗箱維護周期長，費用昂貴，實驗多是驗證性實驗，無法激發學生探索和求知欲。

3 通信原理課程改革措施

3.1 教學內容改革

為了提升教育體系建設的完整性和針對性，應該指派相關老師到企業或生產服務一線實踐。通過了解企業各崗位的用人標準、技能要求、管理流程，掌握《通信原理》涉及專業的具體知識、實踐復雜點等進行整合，完善整個通信原理教學體系。引入最新通信技術知識，結合5G/6G應用場景在教學內容中的相應知識做出補充。

3.2 教學方法改革

3.2.1 仿真軟件的運用

Simulink是美國Mathworks軟件公司為Matlab提供的基于Windows環境的控制系統模型輸入與仿真工具。將該軟件應用于通信原理教學中運用軟件仿真方式驗證課本上復雜的公示推導過程，使得復雜的知識簡單化，理論原理可視化，對重點和難點的學習理解掌握更加容易。

Simulink軟件具有可視化交互式的建模和仿真環境，只需正確搭建電路圖，點擊“運行”即可在波形上觀察到結果并對結果進行分析，同時通過實驗箱借助示波器觀察實際輸入信號和輸出信號，將兩者進行對比，學生對理論原理更能理解和掌握。

在整個實驗過程中學生可以參與設計具體化，自行設計仿真模型，學習主動性得到充分發揮。仿真電路圖并不唯一，學生的思維得到拓展，通過運行可對各模塊參數不斷進行調整和修改，在這個過程中學生對理論原理理解更深，其創新能力、動手能力和分析能力也得到提高。

3.2.2 學習方式的轉變

目前高校學生基本都是00后，他們的思維活躍，機不離手。上課過程中已不再局限于認真的聽老師講課，可能會根據問題自己手機搜索想要的知識。或者是因公式推導枯燥而埋頭沉迷于手機。在傳統的課堂教學中，老師為了吸引學生的注意力，會不停的強調課堂紀律來管束學生。如何讓學生從被動的學習到主動學習，需要老師通過研究學生的學習特點，用學生感興趣的學習方式去吸引學生。

“超星學習通”平臺將簽到、投票、搶答、主題討論、測驗、問卷、直播、投屏等等功能進行融合，可以提高學生的學習興趣，活躍課堂氛圍，任何學生都可以用它來學習充電、查閱資料、共享海量資源，教師可以用它來輔助上課。在學習通中，可引導學生進行預習，如利用主題討論、測驗、問卷等形式考查與新課相關的知識點，問題提出后，學生可查閱資料發表觀點，可以對已學知識點進行檢測，當然學生也可向教師請教。在學習過程中，學生不需要擔心面對面的緊張，反而更加從容，又能有針對性地學習，從而帶著問題進入課堂。授課過程中，對于核心知識點，需要深刻理解的內容，可以適時引入搶答、討論、投票、問卷投屏等環節，隨時活躍課堂氣氛，增加了學生參與度，同時對學生的表現打分，學生可隨時了解自己的積分，更加有學習的動力。

4 小結

通信原理課程作為新工科認證中的核心課程，需要培養學生的創新能力，動手能力。只有致力于研究學生的學習特點，了解目前的社會需求，跟進時代進步的需要，改變現有教學內容和教學方式，才能夠有效的提升學生的綜合素質，滿足各高校的新工科建設的迫切要求。