郝秀兰　杜 煜　苏利敏　张雪芬

摘 要： “通信原理” 是电子信息类专业重要的专业基础课程， 本文结合北京联合大学实际情况， 分析 “通信原理” 课程的教学特点、 现状及存在的问题， 提出 “通信原理” 课程建设和教学中的一些改进措施， 主要包括： 丰富教学方法、 实施分层次教学； 强调教学内容间的连贯性； 注意理论与工程实际相结合； 淡化公式推导、 强化物理意义的实际运用等， 取得较好的教学效果。

关键词： 通信原理， 教学手段， 教学改革， 教学理念

Abstract： To electronic information professional， the course of Principles of Communica-tions is an important basic course.This paper analyzes the characteristics， the status and exist-ing problems of this course linked with practical situations in our university （Beijing Union University）.Some improvements in curriculum construction and teaching of “Principles of Communications” are put out.Those major included improving the teaching methods and teachingat different levels， emphasizing the consistency of the course， applying theory to practice， diluting the formula derivation and strengthening the actual use of physical meaning， which achieved good results.

Keywords： signals and systems； teaching method； teaching reform； teaching idea

“通信原理” 是电子信息类专业的专业基础课程， 也是通信类专业研究生入学考试的必考科目之一。 在教学中， 该课程具有相当的理论难度和深度， 既涉及 “概率论与随机过程” “信号与系统” 等先修课程的内容， 又为学生学习 “光纤通信” “计算机通信与网络” 和 “移动通信” 等通信类后续专业课程提供理论支撑。 该课程在教学环节中起着承上启下的作用， 地位非常重要， 学生对该门课程掌握得如何将直接影响对学生的培养质量。

但是从历年的教学效果看， 不是很理想， 主要原因是该门课程抽象的公式很多，学习该课程要求具有工程数学的基础， 如离散变换等， 而多数本校学生对这些数学是望而生畏的。 针对学生数学功底浅、 基础知识欠扎实、 学习能力较差等实际情况， 如果在课程中一味强调数学推导和理论分析， 势必使学生产生畏难和厌学情绪， 难以激发学生的学习兴趣和积极性从而导致他们对该门课程失去学习兴趣。 但是， 在该课程中如果完全不涉及理论分析， 将必然无法达到我校培养既具有一定专业理论知识又有较强动手能力的应用型人才的培养目标。 因此， 如何避免繁杂的理论推导， 将枯燥、难懂的内容变得有趣、 易解， 使学习由抽象的纯理论方式演变成理论与应用紧密结合的方式， 激发学生的学习激情成为我们的努力方向， 这对通信原理的教学提出了挑战。

通过近年的教学实践， 该课程在传统教学中存在以下主要问题： 一是学时少而理论知识过多、 概念繁多， 理论抽象而难懂， 学生基础差而难以接受的矛盾， 因而理论教学效果不佳； 二是教学方法单一， 基本采取传统注入式授课， 考虑教学进度多， 顾及学生主动性少， 导致学生听课积极性不高； 三是对学生综合成绩的评定主要以理论考试为主， 常常忽视了学生实践教学环节的表现， 不利于激发学生在实践教学中的学习积极性， 从而影响学生专业动手能力的提高。

可见， 单一的传统的课堂教学已经无法满足新技术发展的需求， 为了改变以上情况， 提高该课程的教学质量， 必须针对上述主要问题进行课程内容和教学方法改革，以激发学生的学习激情， 实现以应用型为特色的专业培养目标。

1. 根据学生特点， 分层次实施教学

针对不同层次的学生， 在教学过程中提出不同的培养目标， 采用不同的教学形式。

根据 “通信原理” 课程内容的特点， 将知识点分为不同的层次， 从易到难， 从低到高。 低层次目标要求学生掌握必修知识点； 高层次目标要求学生掌握课程全部内容，包括必修知识点和选修知识点； 中层次目标介于二者之间， 要求学生掌握必修知识点，了解选修知识点。

按照知识点层次和对不同学生要求的差异， 主要按下面几个原则实施分层次教学。

（1） 对基础知识牢固、 数学基础较好的同学

要求掌握全部课程内容。 首先让学生看书自学， 然后通过小组讨论、 质疑问难和补充一些具有综合性和启发性的练习题， 帮助他们在理解的基础上掌握新知识， 锻炼思维能力。

（2） 对基础知识稍差的同学

主要由教师直接教学， 帮助他们复习基础知识， 在新旧知识之间 “牵线搭桥”， 进而引导他们掌握和获取新知识。

（3） 对基础知识最差的同学

偏爱差生， 重点辅导差生， 要求其掌握必修知识点。 差生思维惰性明显， 基础差，学习上常常机械模仿， 照葫芦画瓢。 为激发这部分学生的学习积极性， 根据学生的特点， 在传授新课时， 在例题后设计 “练一练” 模仿题， 此类习题是例题的 “复制品”。先提问差生， 使其品尝到成功的喜悦； 用难度稍大的问题提问中等生； 利用能够深化教学内容、 拓展思路的问题提问优等生， 这样因教学内容难易程度、 因学生而问， 使不同层次的学生都能积极思考， 不断增强学生学习的自信心。

2. 合理安排章节内容， 淡化公式推导， 强化物理意义的实际运用

为了提高教学效果， 根据本院以培养应用型学生为主的特点， 将每一章的课程内容做调整， 将理论课教学和实验课有机地结合起来。 比如在 “数字基带传输系统” 这个章节中的基带传输的常用码型， 可由原来的五种码型， 改为以介绍三种码型为主，并重点介绍实验内容中的HDB3码。

在授课的过程中， 注重课堂理论知识与工程实例相结合， 引入与专业紧密相结合的工程实例， 激发学生的学习兴趣， 调动学生的听课热情， 使学生感受到本门课程在工程应用中的重要性。 比如结合工程实例中通信过程里的调制技术来讲解傅里叶变换性质中的频谱搬移性质。 即在时域对信号进行调制， 其频域表现为对信号频谱的搬移，这样做不仅可以避免频谱混叠， 使各路信号得以恢复， 而且可以实现频分多路复用，使多路信号在同一种媒质中传输， 从而更有效地利用传输媒质。 无线广播电台就是采用这样的传输方式。 对每个章节根据课程内容， 开发相应的工程案例来提升教学效果。

3. 丰富教学方法， 引入MATLAB等软件， 提高课堂教学效率

MATLAB的名称源自Matrix Laboratory， 是1984年由美国Mathworks公司推出的一种科学计算软件， 专门以矩阵的形式处理数据， 是一个面向科学与工程的优秀、 高效的科学计算与可视化应用软件， 辅有动态系统仿真环境。 语言规则简捷， 程序编写、调试简单。

利用MATLAB计算结果可视化及信号处理工具箱的图形处理功能， 可以将结论直接用图形来演示， 将 “通信原理” 课程中大量较为抽象、 学生难以理解的概念、 定理、结论和习题编制成教学课件， 用文字、 声音、 图形、 动态画面及友好的人机交互界面展现出来， 让学生有直观的认识， 使学生易于理解和掌握， 加深对一些重要概念的理解。

另外， 引入MATLAB软件实验， 学生可以完成信号的调制、 信源编解码、 信道编解码等基本实验； 还能够完成基带传输系统、 频带传输系统等综合性、 创新性实验。

4. 引入基于问题的教学法， 开展专题研究 （大作业）， 培养学生的自主学习能力

专题研究式的教学与普通教学不同， 它是一种 “以学生为中心” 的教育模式， 具有开放性、 多向互动性和参与性强等特点。 专题研究课的教学过程主要包括以下五个步骤： 选择研究主题、 准备、 主题报告、 讨论与交流、 总结。

4.1 选择研究主题

要想组织好专题研究课程， 重要措施首先是选题， 即合理选择专题研究课的教学内容。

“通信原理” 专题研究课， 遵循的原则是以教学目标为导向， 备选主题很多， 可以是电子通信类等相关领域的基本应用实例， 也可以对课程中涉及的重要知识点、 较容易混淆的概念做进一步研究讨论。 选题根据学生的实际情况， 主要围绕数字通信的相关知识点设计专题研究的主题， 主要包括以下几个部分的内容。

（1） 数字带通传输系统的调制(www.daowen.com)

数字调制是现代数字通信技术的重要组成部分， 是本课程教学的重点。 专题研究首先要求学生分别用2ASK、 2FSK、 2PSK和2DPSK四种调制方式对一组随机的0、 1二进制比特序列进行调制， 调制参数课自行选择， 并要求相应的时域波形； 在此基础上， 进一步要求对QAM和MSK这两种调制技术进行仿真和验证， 观察和记录实验得到的时域信号。

（2） 噪声对信号的影响

为了加深学生对通信中随机信号和噪声的基本概念以及噪声对所传信号的影响的理解， 专题研究要求学生通过查找相关资料， 利用Matlab或Systemview搭建一个仿真系统， 在信道中加入高斯白噪声， 通过仿真实验， 观察和记录叠加高斯白噪声后的已调信号波形， 直观地体验实际通信中噪声对传输信号的影响。

（3） 数字带通传输系统的解调

数字带通传输系统的解调分为相干和非相干两种方式， 为了加深学生对解调原理的理解， 专题研究要求学生分别给出四种二进制调制系统 （2ASK、 2FSK、 2PSK和2DPSK） 已调信号通过高斯白噪声信道后的相干解调和非相干解调的原理框图， 并对其中所传信号进行理论分析； 随后通过仿真实现各模型的解调过程， 与理论分析结果进行比较， 以此帮助学生理解相干和非相干解调方式的区别， 正确地掌握它们的应用。

（4） 频域特性、 误比特率曲线

专题研究要求学生观察原始信号和调制信号的频域波形， 帮助学生理解调制的频移特性； 并要求将误比特率曲线与各自的理论值曲线进行比较和分析等。 通过专题研究加深对理论知识的理解。

4.2 准备讲稿和专题研究报告

专题研究课的准备工作是根据所选主题， 由主题报告人或小组大量查阅相关资料，并制作讲稿、 搭建仿真电路进行系统仿真和撰写专题研究报告。

4.3 讨论与交流

这是师生互动环节， 教师应根据学生系统设计、 仿真和专题报告的情况， 进行师生互动， 对主题展开讨论或组织同学进行答辩。

4.4 总结

专题研究课是师生互动的重要平台， 通过讨论和答辩， 可以加强师生间沟通， 有益于教师掌握学生对课程的理解， 有利于提高学生主动学习的能力。

5. 理论教学与实践教学相结合

“通信原理” 课程的理论性非常强， 有大量公式和数学推导， 纯理论教学模式学习起来非常枯燥， 而且即使公式记了不少， 也不知如何用。 因此实践教学在本课程中占据了非常重要的地位， 理论教学与实践教学应该是紧密结合、 互相渗透、 彼此促进的。理论教学指导实践教学， 实践教学促进理论教学。

在理论教学环节增加案例教学， 将理论知识与实际应用相结合， 帮助学生理解教学内容， 提高学习兴趣。 在实践教学环节中， 提高验证性实验课的同步性， 做到实验课和理论课程教学同步， 比如验证脉冲编码调制实验PCM和相移键控等实验， 安排在理论课之后的实验课进行， 以便和课堂理论课程结合， 互相促进， 巩固和提高学生对理论知识的掌握程度。 同时尝试将部分验证性实验如采样定理放在理论课前面， 提出问题， 引导学生思考， 加深对基本概念的掌握程度。

6. 多媒体与板书相结合， 提高教学效率

“通信原理” 课程的理论比较抽象， 不够直观， 仅仅用文字很难表达清楚。 为使学生更好地理解这门课程， 可采用多媒体教学与传统板书相结合的教学方法， 提高教学效率和教学效果。 通过制作多媒体课件及动画， 把调制、 眼图等抽象的概念可视化，直观明了地展示给学生， 引导学生较快地把握新知识。

例如抽样定理， 当一个带限信号的抽样频率慢慢减小时， 其频谱将由不混叠到混叠变化， 此过程先用flash编写的动画呈现出来， 会更加直观， 容易理解， 激发了学生的兴趣， 然后再用板书进行相关理论推导与例题的讲解， 可以取得较好的教学效果。

在讲解调制的频域性质时， 也可以适当地引入FLASH动画， 形象生动地展示频谱搬移的过程， 相比教师单纯地板书讲解来说， 学生对频移性质理解得要透彻得多。 多媒体的引入， 既可以节省板书的书写时间， 又丰富信息量， 从而激发了学生的学习兴趣， 教学效果非常明显。

7. 结论

“通信原理” 是电子信息类专业一门很重要的专业基础课， 理论性、 实践性均很强， 其基本原理和方法广泛应用于信息处理的各个领域。 但学生理解和掌握这门课程有一定的难度， 在 “通信原理” 的教学过程中， 应注重理论联系实际， 采用传统教学与多媒体教学相结合的方式， 淡化公式推导， 引导学生理解结论、 公式的物理意义，进一步提高学生的学习兴趣， 激发他们不断探索的好奇心和钻研精神， 推动学生灵活、深入地掌握基本知识。

参考文献

［1］ 李星蓉. “通信原理” 课程教学方法研究 ［J］. 中国电力教育， 2009 （10）：63-64.

［2］ 束锋， 邱文教， 孙锦涛. 通信原理课程教学改革 ［J］. 南京电气电子教学学报，2006，28 （1）：23-25.

［3］ 时长江. 讨论式教学法及其在 “两课” 教学中的运用 ［J］. 高等教育研究， 2005，26 （7）：73-76.

［4］ 毛羽刚， 蔡开裕， 朱培栋. 网络工程专业通信类课程实践探讨 ［J］. 计算机教育，2013 （2）.

［5］ 冯小安， 刘艳萍， “通信原理” 课程教学质量指标体系的构建与评价 ［J］. 电气电子教学学报，2010，32 （4）.

［6］ 周峰. 互动式教学在通信专业教学中的实践与思考 ［J］. 中国电子教育， 2008 （2）.

［7］ 程如岐， 鞠兰， 高艺. “通信原理” 软硬件相结合的实验教学方法探索 ［J］.实验室科学，2012 （5）.

［8］ 蒋铃鸽， 苏胤杰. “通信原理” 大作业教学的探索与实践 ［J］. 电气电子教学学报，2012 （1）.