通信原理課程教學中的思政元素*

郭強 劉洲峰 楊蕾 劉琴

摘? 要? 在教育部大力推動課程思政教學背景下，通信原理作為一門純工科專業基礎課，處在與思想政治理論和社會實踐都有一定距離的尷尬境地。立足工程技術人才培養目標，通信原理課程采取“提出問題、解決問題；解放思想、引導創新；虛擬仿真、模擬實踐”的教學思路，開發學生的工程能力和創新思維，培養其責任感、使命感和勇于探索、精益求精的工匠精神。

關鍵詞? 通信原理；課程思政；思政元素；MATLAB；虛擬仿真

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）16-0130-04

0? 引言

2020年5月，教育部正式頒發《高等學校課程思政建設指導綱要》（以下簡稱《綱要》），在全國高校大力推廣課程思政建設，將思想政治教育貫穿人才培養體系。具體措施就是充分運用每門專業課的教學平臺，融入思政元素，將教書和育人融為一體，真正做到傳道授業[1]。

通信原理作為通信工程一門純工科專業基礎課，與政治思想理論和社會實踐都有一定距離。特別是在當今普通高校的授課學時普遍較少的情況下，如果單純增添內容，似乎不切實際。另外，作為專業理論基礎，通信原理的內容與實踐應用之間并沒有很多的直接聯系。這些因素使得課程教學不易插入思政元素。

不同專業、不同課程具有不同的教學平臺，但有著共同的人才培養目標，那就是在傳授知識的同時，培養學生正確的世界觀、人生觀和價值觀。以這個共同的育人目標為引領，各專業課的教學任務就是根據自身的平臺特點，積極謀劃、制訂方案[2]，在思政建設的大系統中，“守好一段渠，種好責任田”。這也意味著課程思政建設絕不是簡單地給專業內容“貼標簽”，形成“兩張皮”，而是根據專業特點，有機地融入思政元素，形成一體化的教學計劃。這就決定了各專業的課程思政必將是百花齊放、百家爭鳴。

1? 通信原理課程中的思政元素

通信原理課程的難點是數學變換復雜、波形變換抽象，需時、頻域對照分析，既是典型的工學課程，又有理學特點，所以應在培養學生科學思維方法的科學倫理教育和強化學生工程倫理教育兩方面下功夫。為此，提出挖掘通信原理課程思政元素的做法。

1.1? 以問題為導向的授課方式

以問題為導向的授課方式是指從理論課的教學中，利用不同知識點的層次遞進關系，針對初始方法存在的不足或缺陷，依靠提出克服缺陷的思路或方案，引出后續方法的概念。這樣就使得學生在學習新內容之前帶有解決問題的渴望，從而使注意力集中于探求新方法的有效性，總是從解決問題的視角去學習新知識。這種學習方式的形成不僅有助于學生掌握知識，更可以幫其形成在今后的工程中解決實踐問題的能力。

從本質上說，通信方法是通信原理課程的主要內容之一，從模擬調制、數字基帶傳輸、數字調制再到數字傳輸等，很多調制方式和傳輸過程的引出，都是在滿足基本要求的前提下，在不斷地提出問題和解決問題的過程中進行的[3]，通過不斷地克服問題，使通信手段不斷優化。如在數字基帶傳輸系統中，關于碼間干擾的消除問題就是一個典型的例子。

根據奈奎斯特第一準則，容易給出消除碼間干擾的理想低通型系統特性，及其時域沖激響應波形。以此為基礎，分析其存在不足，形成“分析解決系統特性實現困難和響應波形衰減震蕩較大的問題→提出升余弦滾降系統→分析解決余弦滾降系統頻帶利用率的問題→提出部分響應系統→解決部分響應系統存在已知碼間干擾問題→提出預編碼→相關編碼→模L判決的解決方案”的層次遞進的授課方案，如圖1所示。

由于上述各解決方案之間相互支撐，具有較強的相關性，可充分發揮學生的連貫思維，最終形成較為完善的數字基帶傳輸系統。這種層次遞進、相互支撐的知識體系是工科類課程常用的表述方式，符合科學和工程倫理的規律，這正是培養學生善于發現問題、勇于解決問題的良好素材。

1.2? 解放思想，引導創新

“解放思想，引導創新”的教學方法類似于常說的啟發式教學，但是這里不僅僅是作為一種傳授知識的方式，而是更注重培養學生科學思維的方法和創新能力。創新精神培養是《綱要》對專業課程載體明確要求的一項重要職能。但是培養創新內容的切入點要進行合理選擇、恰如其分，方式方法也可以多種多樣。通信原理是開始專業學習的入門課程，啟發、創新要有一定的知識鋪墊，由淺入深、循序漸進，同時要鼓勵學生擺脫各種禁錮，解放思想、發揮想象。很多舉世聞名的重大發現往往是受到一些簡單、常見的事物和現象啟發，而它們引導了對重要自然規律的發現。

如模擬調制系統中的幅度調制問題，由于通信工程專業的前期課程都有提及，因此，大多教材僅是簡要分析調制原理，未就解調進行專題分析[3]，或僅在時域或頻域進行簡要分析[4]。根據解調即是調制的反變換過程，可發揮學生的思想能動作用，讓他們自行分析解調原理。

圖2所示是由DSB-SC的調制過程（圖2a），分析得到解調過程（圖2b）。圖2b中的解調基本上是對圖2a中已調信號sm（t）進行反變換的過程。通過解調過程的自我推導和分析，可以挖掘學生以恢復出原信號包絡m（t）為目的的創新因素。雖然解調過程并不復雜，但通過頻域變換及頻譜分析，可以使學生認識調制過程H（ω）的決定作用，為后續學習SSB和VSB調制，特別是理解VSB調制中H（ω）的互補對稱性有很大幫助，從而使學生產生獲得感，激發他們主動思考、追求創新的科學思維方法。

1.3? 虛擬仿真，模擬實踐

通信原理以理論教學為主，少量的課內實驗也主要是為一些重要結論和定律開設的驗證性實驗。但是信號處理的方法和計算在實際工程運用中是不可或缺的，而這類內容在通信原理教學中也有大量應用，關鍵是如何把它充分地體現出來。要達到《綱要》要求的強化工程能力教育的目標，將課程教學最大限度地與工程實踐相結合是一條重要途徑。對于通信原理教學來說，這條途徑就是虛擬仿真，將難以在社會生產中實現的實踐過程放到虛擬空間模擬進行。

針對頻譜和波形變換較多、復雜的特點，利用MATLAB進行編程仿真，畫出頻譜或波形，可以加深學生對波形變換過程的理解。MATLAB編寫嚴格、容錯率低，只有在切實理解算法的基礎上才能得到正確的結果，因此，借助編程也可以糾正一些理論上的錯誤認識。如圖3所示，以模擬電話語音信號（帶寬取3 kHz）為例，利用MATLAB編程，實現圖1中部分響應系統波形由理想沖擊響應的合成過程。

通過編程（圖3a），可使學生真切地感受到響應波形碼元間隔與抽樣時刻之間、響應時間與相對幅度之間的數值關系，而且精確的作圖可以準確地反映出部分響應波形顯著減小的衰減震蕩（圖3b）[3]。

另外，由所得波形向量y、y3，利用傅里葉變換語句也容易得到對應系統頻率特性（圖3c）。

2? 結束語

無論是培養工程實踐能力還是開發創新能力，其目的都是解決實際問題。對于當代青年大學生，特別是大多數普通高校的所謂后進生，受現代經濟社會快節奏生活的影響，存在急功近利或缺乏自信等心理問題，表現為對學習無興趣，被動應付，心浮氣躁，或追求虛名，缺乏愛國情懷等現象。利用工科教學平臺進行課程思政教育，其本質就是運用辯證唯物的哲學觀點，培養學生實事求是、追求真理、腳踏實地、鍥而不舍、勇攀科學高峰的精神[5]。將這種精神逐漸升華、凝練成為職業操守和行為準則，將受益無窮[2]。

能力培養絕不是一蹴而就、一朝一夕的事，而是要針對培養對象精準下藥。另外，課程的實施還受學時影響，應結合課下、線上、作業、測驗、實驗等多種形式進行。

參考文獻

[1] 袁瑞霞，劉戰劍，王微，等.課程思政視域下的高校專創融合教育模式探索[J].產業與科技論壇，2022（2）：175-176.

[2] 徐蓉，深刻認識全面推進高校課程思政建設的價值目標[J].馬克思主義與現實，2020（5）：176-182.

[3] 樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].7版.北京：國防工業出版社，2013：63-68，107.

[4] 曹志剛，錢亞生.現代通信原理[M].北京：清華大學出版社，1998：27-34.

[5] 戴智偉，葛永芳，陸峰.高職工科專業思政課研究：技術實踐論視野[J].內蒙古煤炭經濟，2020（10）：191-?193.

*項目來源：中原工學院校級教學與改革重點項目“‘金課建設背景下通信原理課程思政建設的研究和探索”（教務〔2021〕26號）；河南省教育廳2014年度河南省高等學校專業綜合改革試點項目“通信工程專業綜合改革試點”（序號：56）（教高〔2015〕33號）；中原工學院2020年度校級一流本科專業建設點立項“通信工程系”（教務〔2020〕18號）。

作者：郭強，中原工學院電子信息學院通信工程系，工學博士，教授，主要研究方向為通信、雷達信號處理與算法仿真；劉洲峰，中原工學院副校長，工學博士，教授，研究方向為通信與信息系統；楊蕾，中原工學院電子信息學院通信工程系，工學博士，副教授，研究方向為通信與信息系統；劉琴，中原工學院電子信息學院通信工程系，副教授，研究方向為通信與信息系統（450007）。