通信原理课程教学方法探索与实践

曹明华 王惠琴 贾科军

[摘要]通信原理课程的特点是系统性强、概念抽象、数学推导多，课程教学中普遍存在重视理论分析而忽视实践教学的现象。针对这一现象，我校在课程理论和实践教学方面进行了探索和研究，总结出了一些有益的经验，完善了教学手段与教学方法。

[关键词]通信原理 精品课程 教学方法 实践环节

[中图分类号]G642.41

一、引言

随着信息技术的快速发展，新理论、新方法、新技术、新系统层出不穷，对通信原理的教学内容、教学质量也在不断提出新的要求[1-4]。通信原理课程理论性强，数学分析过程多，其理论教学需紧跟技术的发展，做到理论联系实际。而其实践性教学旨在加强学生对理论知识的理解和补充，同时进行工程能力的训练，培养学生分析问题、解决问题的能力，进而提高创新能力。

我校通信原理课程在加强基础、注重实践、培养能力、提高素质等原则的指导下，从凝练专业主干、提高专业适应性来调整教学内容，下面主要从课堂理论教学和实践教学环节介绍相关的课程建设工作。

二、课堂教学方法探索

（一）换位思考，加强课程内容的形象化，使学生便于理解记忆和应用

通信原理课程以书本厚、理论性强、内容抽象、知识点多而被很多学生称为“天书”。为了使学生便于理解和应用，在课程教学中主讲教师注重对课程内容的形象化归纳总结，对于抽象的知识点，以现实生活中的实例来比喻，从而使这些知识点形象、生动的展现在学生面前。在备课时，教师首先扮演学生的角色，感悟他们的困惑和疑问，寻找最佳的切入点和突破口，以使学生更好地理解知识要点，攻克知识难点，在最短的时间内收到最佳的教学效果，使教和学达到和谐统一。

（二）利用课程理论性强、数学分析过程多的特点，培养学生的科学思维能力和理论素养

通信原理课程教学中，无论是在时域还是频域，也无论是模拟通信还是数字通信，无不伴随着严密的数学推理和证明。在这些数学推导和证明过程中，突出体现了概括与抽象、归纳和演绎，以及建模等科学思想和方法。以此为基础，在教学过程中，充分利用这一特点，以提问的方式引起学生的好奇和思考，并不断的启发，引导学生通过数学假设、推导和论证的过程，进行科学思维能力与数学理论素质的培养。例如：在讲授数字调制原理时，从学生较为熟悉的模拟调制原理推演到数字调制原理，在此基础上演绎出数字调制特有的键控调制方式，这样使学生既巩固了原有的模拟调制理论知识，又扩展了数字调制理论知识，还明白了模拟调制与数字调制之间的联系与区别，同时又体会到了数学中的演绎思想及分析方法。

（三）突出应用背景，注重学科前沿发展状况，培养学生对理论知识的应用能力和创新能力

通信技术作为目前发展最快、创新最多、对我们日常生活影响最大的技术领域之一，其应用涉及到了生活的方方面面。授课中广泛的引入工程背景和学科前沿，从生活中的实例入手，如通过手机上网这样的例子，就可以将信源编码、复用、信道干扰、基带频带传输、信号检测等知识包含在其中，使学生较完整的了解所学知识与现实技术之间的关系。使学生领悟到通信技术自身发展的规律及其与不同领域学科的结合方式，对学生创新能力的培养很有帮助。

（四）逐步完善案例教学，进一步加强PBL教学模式的探讨

案例教学和PBL（Problem Based Learning）教学模式不仅有助于加深学生对基本原理、基本方法的理解和掌握，而且有助于激发学生的学习兴趣，培养学生独立思考和解决实际问题的能力。例如在教学过程中，始终以手机通话及上网为案例，贯穿在整个通信原理的教学过程中。在介绍调制时，以该案例为基础加深学生对模拟通信基本原理和系统性能的理解和认识，并在此基础上引出数字调制的必要性及意义。在介绍信源编码时，以该案例为基础，以抽样、量化、编码为核心，进行了系统分析、设计模型、具体实现和性能分析，最终实现模拟信号的数字传输。通过对该案例的分析和设计使学生对通信系统设计的过程有了更深入的理解，为以后进行工程设计打下了坚实的基础。同时，在问题的驱动下，促使学生自主思考，并通过自主学习、协作学习等方法，探求解决问题的途径。

（五）给学生独立思考留一定的空间，培养学生自主获取知识的能力

课堂教学中，知识的传授注重思想和思路上的引导，只对一些重点难点问题进行数学推导，而将一般的推证过程留给学生。在习题的选择上，设计一些能通过结论学到新知识的习题，给学生留有一定的独立思考空间[5]。实践环节中，通过观察、动手和对实验结果的总结，使学生将理论与实践相结合，在巩固理论知识的基础上掌握建立系统数学模型的方法和实际中切实可行的工程方法，培养学生自主获取知识的能力。

（六）建立网络教学环境

为了促进学生自主学习，课程组建立了通信原理课程网站，主要内容包括：教学课件，教学大纲，习题库及参考答案、网上辅导答疑系统和相关参考资料等。借助学校方便的局域网，学生可以进行课程学习，练习自测等。通过答疑系统，可以与教师进行畅通无阻的交流，及时解决学习过程中遇到的问题。

（七）积极开展科研活动，以科研促进教学

任课教师积极开展关的科研活动，以科研促进教学，使课程的教学内容和教学水平不断提高，先后指导学生设计并完成了多项项目，如：高原鼠兔自动识别系统中的图像处理算法研究与实现；基于VC的手机终端应用系统的设计与开发；智能车的设计和制作；基于无线传感器网络的远程报警系统等。

三、实践教学活动

为了促进学生动手能力、创新思维和研究能力的培养，课程组基于本课程特点，将通信原理的实践性教学分为课程实验、课程设计、综合性训练和实习。课程实验用于加深学生对重要知识点的理解和掌握，构建通信系统的概念；课程设计使学生对通信系统和各种信道的理解上升到一个新的层次；综合训练促进学生独立思考与动手能力，同时培养学生的团队合作精神；实习为学生了解企业和社会提供平台，提升学生的社会竞争能力。

（一）课程实验

为了使学生深刻理解通信原理中的教学内容，利用已有的通信原理综合实验箱，围绕课程教学大纲，开设既有验证性又有设计性的开放实验，加深学生对重要知识点的理解和掌握。为促进学生实践和创新能力的提高，还开设了具有创新性和综合性的项目实践课程，让学生在实验时做到目的明确、有的放矢。另外，在实验过程中，学生会发现实际系统中遇到的很多问题是理论课上没有讲授的，可以通过总结报告中的问答题来启发他们思考并在总结报告中给出解释。

（二）课程设计

课程实验是对基本理论和知识的验证，主要是对硬件的功能和结构进行配置，属于硬件体系实验教学环节，但具有一定的局限性。因此，利用课程设计来弥补这个缺陷。在课程设计阶段，选择一些学生感兴趣的问题，并给出实际要完成的各项指标，学生通过独立或相互协作进行需求分析、系统设计和详细设计，借助System View、Matlab等仿真软件对通信系统及其关键技术进行仿真，并对其参数进行设置和修改，以观测到各种参数对系统性能的影响，得到在实验板上不可能得到的实验结果，使学生对通信系统和各种信道的理解上升到一个新的层次，也为他们以后做科学研究打下基础。

软件仿真实验的引入对于帮助学生深入了解通信系统、对通信系统进行分析设计具有重要意义。因此，设计实验的一个重要思路是同一个实验（例如BPSK调制），要求学生在验证性实验箱、软件仿真以及电路板上这三种途径来实现。

（三）综合性训练

在完成实验和课程设计之后，选择具有一定应用背景的传输系统或其中的关键技术作为综合性训练的题目，使学生能够应用通信的基本知识和理论设计一个具有实用价值的通信系统，以培养学生独立思考与动手能力，以及学生团队合作精神。同时，鼓励学生参与各类电子设计大赛，课程组教师指导整个过程，比如查阅资料、设计、组装、测试等，尤其强调如何撰写设计报告。

（四）认识实习与毕业实习

将认识实习和毕业实习很好地融入到了通信原理的教学环节中，极大补充了课堂教学的不足。通过认识实习使学生获取通信系统的直观感受，增强理论学习的动力和效率。在毕业实习中，通过企业的技术人员和授课教师的联合指导和针对性的实际操作，使学生对移动通信、数据通信、光纤通信、微波通信、卫星通信、有线电视等通信系统的构成、传输原理、设计原理等有了非常直观的认识，使学生将课堂理论知识的学习自然地扩展到了具体的工程实践中，教学效果非常明显，从实质上增强了学生分析问题、解决问题的能力。

四、结束语

经过几届学生的教学实践证明，通过课堂和实践教学的循环推进，使学生不断积累经验，提高动手能力，能将所学理论知识逐渐应用于实践，达到了较好的效果。并为学生在后续的数学建模、电子大赛、博创杯、全国嵌入式设计大赛、国家大学生创新杯项目、全国大学生“飞思卡”杯智能汽车竞赛、全国电子专业人才设计与技能大赛、大学生创新杯竞赛等全国竞赛中获得优异成绩奠定了坚实的基础。在课程组成员的指导下，通信08级学生胡佳琪和胡文涛完成了“高原鼠兔自动识别系统中的图像处理算法研究与实现”项目，并代表兰州理工大学参加了全国第四届创新杯年会；通信07级学生杨鹏获得了“第七届‘博创杯全国大学生嵌入式设计大赛”全国总决赛三等奖、获得了第六届全国大学生“飞思卡”杯智能汽车竞赛西部赛区光电组二等奖。同时，培养出了以“蛟龙号”深海潜航员付文涛同学为代表的通信工程专业优秀毕业生。

基金项目：兰州理工大学2012年改学改革项目（JY2012027 ）；甘肃省《通信原理》省级精品课程。

[参考文献]

[1]王绵森.以现代教育理念为指导，加强精品课程建设[J].中国大学教学.2006（05），pp20-22

[2]余亚东，罗珩.《通信原理》教学方法探讨[J].电子技术，2010，47（9），pp72-73

[3]刘凯，徐桢，张军.《通信原理》中的教学方法研究[J].高教论坛，2009（3），pp26-29

[4]储婉琴.信息化背景下通信专业基础课程教学的探索[J]，长春理工大学学报（社会科学版），2010（1），pp169-170

[5]任玉波，赵延治.课堂教学过程中讨论课的设计与分析[J].教学研究，2012，35（3），pp50-51

（作者单位：兰州理工大学 计算机与通信学院 甘肃兰州）