通信原理教学改革方法论文
摘要：为了提升学生的综合能力，文章提出了面向综合能力培养的通信原理教学改革方法。首先分析了目前通信原理教学中存在的问题。然后给出了有针对性的通信原理教学改革方法，主要包括四个方面：体系化教学，优化教学内容；互联网+课堂教学，夯实学科基础；关注学科前沿，培养综合素质；创新实践教学，提升综合能力。提出的教学改革方法将为培养学生综合能力提供参考借鉴。
关键词：通信原理；综合能力；教学改革
1绪论
通信技术的飞速发展有力地推动了物联网、移动通信、卫星导航等技术的发展，改善了人类的物质生活和精神生活，极大地促进了社会经济发展[1-2]。与之伴随而来的是社会对通信技术人才的应用能力和创新能力的要求也越来越高，因此，面向综合能力培养的通信原理教学改革势在必行。通信原理主要阐述了通信技术的基本概念和基本原理，是电子信息类和通信类专业重要的基础课程，起着承上启下的作用，为学习移动通信、光纤通信、卫星通信、计算机网络通信等重要的专业课程奠定了坚实的理论基础[3]。目前，通信原理的基础理论和分析方法已广泛地应用于图像视频传输、移动通信、互联网、遥感和雷达等领域。
2通信原理教学中存在的问题
通信原理课程综合了高等数学、概率论、信号与系统、高频电子线路以及信息论等课程的内容[4]。目前国内高校使用较为广泛的教材是樊昌信编写的《通信原理》，课程中公式和推导多，文字解释相对较少，对前修课程的综合应用要求较高；加之通信原理课程本身理论抽象、内容繁杂，导致了教师难讲，学生难懂，教学效果比较差，学生的综合能力培养很难得到保证。由于通信原理课程主要讲解经典的通信理论和方法，与现阶段通信技术的应用(例如5G通信、量子通信、物联网、卫星导航等)存在很大的差距，导致前沿性的学科知识很少被引入到课堂教学中，从而无法激发学生学习和创新的动力。在实践教学中，通信原理实验一般安排16学时，实验内容大部分都是验证性实验，缺乏让学生应用所学知识解决实际问题的综合性实验和创新实验，无法提高学生的应用能力和创新能力[5]。
3教学改革方法探索
通信原理是电子信息类和通信类专业重要的专业基础课，在培养通信技术人才的过程中起着至关重要的作用。本次教学改革的目标是培养学生的综合能力，该综合能力包括工程应用能力和创新能力两方面，围绕这一目标，面向综合能力培养的通信原理教学改革将从如下几个方面展开：
3.1体系化教学，优化教学内容
大多数院校通信原理的教学总学时为64学时，其中理论教学48学时，实践教学16学时。在有限的48学时理论教学时间内，把樊昌信编写的通信原理13章内容讲透彻是不太现实的。考虑到通信原理的前修课程包括信号与系统、高频电子线路以及信息论与编码等，通信原理与这些前修课程内容存在很大联系并且教学内容有一定的重叠。因此应该将通信原理与这些前修课程纳入体系化教学，统筹课程体系，优化教学内容。考虑到信号与系统中已经讲解了确定信号的频域分析、高频电子线路中已经重点讲解了模拟信号的调幅和调频以及信息论与编码课程中重点讲解了信道和差错控制编码，通信原理13章内容就可以精简为7章左右。因此在通信原理的理论教学中，可以精简这些重叠的教学内容，只需要对这些前修内容进行简单的复习即可，不仅可以将通信原理与前修课程形成一个知识体系，而且可以节省教学学时，从而保证在有限的48学时内保质保量地讲授通信的基本概念和数字通信的基本原理，提高教学质量。
3.2互联网+课堂教学，夯实学科基础
充分利用互联网优势，建立以慕课、微课为主的线上学习平台，采取线上线下相结合的学习模式，夯实学科基础。结合我校实际，采取微课+课堂教学的模式进行通信原理理论教学。首先将每一章节的重要知识点录制成10-15分钟的教学片断，在课堂教学之前，先让学生结合微课的教学片断预习所学的内容，让学生对即将学习的知识点有一个初步的了解。在进行课堂教学时，教师首先讲解所学章节涉及的基本概念，然后采用互动式的教学方法，老师对所学章节重点知识进行详细讲解，讲解过程中，采用学生提问老师设问的方式加深为知识点的.掌握。考虑到通信原理教学中公式推导多，概念抽象的问题，对于难以理解的内容，充分利用多媒体动画和软件仿真的形式，帮助学生理解相关的内容。如图1所示为2FSK的仿真过程，通过该仿真，可以让学生非常清晰地理解2FSK的调制过程，加深对该知识点的理解。
3.3关注学科前沿，培养综合素质
通信技术的发展日新月异，而通信原理教材主要讨论经典的通信理论和概念，与当今最新的通信技术有一定的差距。为了开拓学生的知识面，激发学生学习通信技术的兴趣，在课堂教学中，老师应该结合教学内容，将学科前沿知识引入课堂教学，这不仅能丰富课堂教学内容，而且能很好地将理论和应用有机结合，激发学生的学习兴趣。同时，我校还要求每一位学习通信原理的同学提交一份通信技术调研报告，可以通过网络、文献以及技术论坛的方式，查阅通信技术的发展前沿，并将查阅的材料组织成一份技术报告；然后组织一个技术报告交流会，让学生分享自己查阅的通信新技术。采用问-答的互动交流方式，能有效地拓展学生的知识面，进一步提升学生的综合素质。
3.4创新实践教学，提升综合能力
实践教学是通信原理教学的重要组成部分，是巩固基础知识、提升应用能力和创新能力的重要环节。结合我校教学实际，将通信原理实践教学分为三个阶段：验证性实验阶段、综合性实验阶段和创新性实验阶段。(1)验证性实验巩固基础知识验证性实验主要对通信原理的基本理论进行实验验证，加深学生对基础知识的理解。考虑到验证性实验教学主要以实验箱和仿真软件为主，实现起来相对比较容易，因此对这部分的实验学时进行了压缩，一般分配4学时左右，实验箱验证在实验中心集中进行，软件仿真作为课后实验由学生在课后自主完成。实验箱验证实验主要有：AM调幅、数字基带信号编译码、ASK数字调制解调、PSK/DPSK调制解调。课后软件仿真实验主要有：DSB调制、FSK数字调制解调、PCM编译码和PAM调制解调。(2)综合性实验提升应用能力综合性实验运用所学的基础知识，利用常用的实验模块解决实际问题，可以很好地将理论知识与实践有机地结合起来，提升学生的应用能力，这也是(3)融合学科竞赛的创新性实验激发学生的创新能力创新实验将综合运用模拟电路、数字电路、通信原理、高频电子线路等课程的知识，旨在提高学生分析问题、解决问题的能力，激发学生的创新能力。考虑到创新实验工作量相对较大，一般分配6学时+课外时间完成。创新实验题目以各类学科竞赛中通信类题目为主（如全国大学生电子设计竞赛、全国大学生智能车竞赛等），选取其中难度适中的题目供学生选择（例如：单工无线呼叫系统、无线环境监测模拟装置、简易无线电遥控装置等）。学生在本环节是主体，教师只需要进行相关的辅导工作。每2—3名学生组成一队，每人既有明确的分工，又相互协作。要求每队自主完成方案论证、自主完成硬件电路设计和软件编程。通过这一环节的训练，学生解决实际问题的能力有了明显的提高。
4结语
通信原理是电子信息类和通信类专业重要的基础课程。本文分析了现有通信原理教学存在的问题，然后给出了面向综合能力培养的通信原理教学方法探索，主要包括：体系化教学，优化教学内容；互联网+课堂教学，夯实学科基础；关注学科前沿，培养综合素质；创新实践教学，提升综合能力等四个方面。分别选择我校电子信息工程和通信工程专业的学生于2017年秋和2018年春进行通信原理教学改革试点，学生的综合能力培养有了明显提升，师生评价良好。
作者：李卫中 马洪华 单位：湖北工程学院 物理与电子信息工程学院
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