《通信原理》課程的教學實踐及探索

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　　摘要：《通信原理》課程由于知識點多，公式繁雜，內容抽象，往往會導致部分學生在學習過程中喪失學習興趣。本文針對當前部分學生對通信原理課程喪失學習興趣的原因進行分析，從調整課堂教學內容，改革課堂教學方法兩個方面入手，給出相應解決問題方案，激發學生學習主動性，適應當前通信技術發展新需求。
　　關鍵詞：通信原理;教學改革;教學方法
　　中圖分類號：G642.0     文獻標志碼：A     文章編號：1674-9324（2019）19-0139-02
　　 一、引言
　　不知不覺已在南京郵電大學從事《通信原理》課程教學近十個年頭，回想起這些年教學本門課程的感受，感覺學生在學習本門課程中主要存在如下問題。
　　1.學生在學習本門課程過程中，成績好的與成績差的往往出現兩極分化的局面，造成這種因素的原因固然一方面是由于這部分學生學習態度的原因，而很大一部分原因在于他們對本門課程喪失學習興趣?！锻ㄐ旁怼氛n程是電子信息類專業本科生一門重要的專業基礎課，公式繁多，理論抽象，如果按部就班地去教學，部分學生很容易喪失對本門課程的學習興趣和學習信心。
　　2.課堂教學內容與當前通信技術熱點以及發展趨勢有些脫節。一方面學生學習的教材內容以及學校的教學大綱內容更新速度相對較慢，另外一方面由于新的通信技術的涌現層出不窮，很容易就會造成課堂教學內容與當前的通信技術熱點內容相脫節的局面。
　　并且上述兩種因素又是相互關聯的，按部就班地按照教材的教學內容進行講授，由于教學內容不能反映當前通信技術熱點內容以及通信技術發展的新趨勢，就比較容易讓學生喪失對本門課程的學習興趣。因此，本人將嘗試對課堂教學內容和教學方法兩個方面進行改革來解決上述問題。
　　二、通信原理教學內容探索
　　在認真研究本校所使用樊昌信老師的通信原理第七版教材，以及國內外一些經典通信原理教材的基礎之上，對《通信原理》課程內容改革的探索如下。
　　1.在教學內容上既要重視通信的基本理論和基本概念的學習，又要兼顧對當前通信技術的熱點內容以及發展趨勢的介紹，并盡可能使兩者相輔相成。對研究技術熱點及發展趨勢的介紹可以激起學生的學習熱情，而熱點技術與基本理論之間又存在密不可分的關系，從而促使學生能夠帶著強烈的求知欲和好奇心去學習基本理論知識。例如，在講授第一章通信的發展時，可以考慮介紹當前無線通信技術熱點-5G技術，5G相對4G數據傳輸速率可以提高100倍，意味著需要更高頻率的電磁波進行傳輸數據，國際上主要使用28GHz的頻率進行試驗，即毫米波通信，但是我們基帶信號的頻率通常沒有那么高，如語音信號的頻率通常為300—3400Hz范圍內，如何使低頻段的信號在高頻載波上進行傳輸，就需使用調制技術，教材上的第五、第七和第八章都是介紹調制技術，從而在本門課開始階段便能激起學生對調制技術的好奇心及學習興趣。
　　2.在教學內容上應力求使學生形成系統性的知識結構，避免形成片面孤立的知識結構，造成學生知識結構混亂，從而喪失學習積極性。例如，教材上講解第四章中信道特性對信號傳輸影響時，講授的內容僅僅與小尺度衰落相關。而實際上無線信道的衰落可分為大尺度衰落和小尺度衰落兩個方面，大尺度衰落是通信距離和頻率的函數，是無線網絡規劃和設計所考慮的主要因素。小尺度衰落由多徑信號在接收端疊加形成，導致接收信號強度變化的空間尺度與載波波長在相同的數量級。并且教材上講解的是接收端相對發射端靜止的情況，如考慮接收天線和發射天線間的相對運動，則傳輸路徑間會產生多普勒擴展。如果按照教材上內容講解，僅能使學生掌握信源與信宿相對靜止的小尺度衰落信道特性的孤立知識片段，形成無線信道的衰落僅存在小尺度衰落的錯覺。因而我們考慮將上述內容進行系統化講解，從而可以避免學生對信道相關知識形成片面的知識結構，造成知識結構混亂，以至于喪失學習積極性。
　　3.注重加強教學過程中對理論教學內容的驗證性環節。學生在學習過程往往對大量的理論公式感覺枯燥，從而喪失對課程的學習興趣。如果在理論教學過程中，加強對理論教學內容的驗證性環節，則不僅可以使學生對相關知識內容有更為直觀地認識和理解，而且能夠使學生在編程驗證仿真過程中，增強學習主動性和學習興趣。例如，在講解信道編碼一章相關內容過程中，可以考慮讓學生使用MATLAB工具編程對不同的信道編碼方法，不同的碼率，不同解碼方法的系統誤碼率性能進行對比，從而能使學生更直觀感受不同編碼方法，碼率以及解碼方法對系統性能的影響，調動學生的學習積極性和學習興趣。
　　三、通信原理教學方法改革探索
　　為充分調動學生的學習興趣，我們考慮對《通信原理》課程課堂教學方法作如下探索。
　　1.注意類比性教學。類比性教學強調知識結構間的聯系，從而可以使學生形成系統性的知識結構。學生往往對一個孤立、陌生的知識點會產生抵觸性心理，但如果能利用其熟悉的知識點進行串聯，即利用熟悉的知識點進行類比搭橋，則能消除學生的抵觸性心理，激起學生的學習興趣。例如，在講解MSK時候，可以將其與2FSK調制進行類比，強調MSK是一種2FSK調制，但又是一種特殊的2FSK調制，是一種相位連續，頻移最小且兩載波嚴格正交的2FSK。而在講解OFDM時候，又可以將其與MSK調制進行類比，2FSK是一種兩個載波間正交的調制，而OFDM可以看作是對MSK的擴展，為多個載波間正交的調制技術，因而2FSK兩個載波的正交條件對于OFDM中任何兩個載波間的正交條件同樣適用。因此，通過類比性教學，學生可以將2FSK，MSK，以及OFDM知識進行串聯起來學習，可以消除其對陌生知識點恐懼性和抵觸性心理，充分調動其學習積極性。
　　2.注意互動式教學。傳統的教學方法往往強調教師的主體性作用，是一個教師向學生單向的傳輸知識過程，而往往也會形成一個教師向學生灌輸知識的過程，結果教師可能教的很辛苦，而學生可能會覺得學的很乏味，喪失學習興趣。并且，由于教師的知識結構與學生的知識結構存在巨大的差異性，教師可能覺得相對較容易掌握的知識點，學生可能會覺得學的很吃力。因而考慮互動性教學，充分尊重學生在學習過程中的主體性作用，激發學生的學習興趣，并且教師在與學生進行互動的過程中，也能夠更好地把握學生的學習情況，從而可以利用學生的學習情況進行針對性地教學。例如在講解二進制調制2ASK，2FSK，以及2PSK的時候，由于知識內容間的關聯性比較強，2FSK可被看作是兩種不同載波的2ASK信號疊加在一起，而2PSK可被看作為基帶信號是一個雙極性信號的2ASK調制，并且這部分知識點相對容易掌握，可考慮讓學生組成學習小組進行自學，然后提出疑問讓老師進行解答，可充分調動學生的學習積極性，增強學生自學能力的培養。
　　四、結束語
　　在通信原理教學過程中，如何激發學生的學習興趣至關重要，我們考慮將當前通信熱點技術引入課堂教學過程中，將教學內容系統化，加強理論知識驗證環節等方面對課堂教學內容進行改革，在課堂教學過程中注重運用類比性和互動式等教學方法，從而充分調動學生學習該門課程的學習積極性和學習興趣。
　　參考文獻：
　　[1]樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].北京：國防工業出版社.2015.
　　[2]曹志剛.通信原理與應用-基礎理論部分[M].北京：高等教育出版社.2015.
　　[3]Proakis J.Salehi G.，M.Digital Communication[M].5th ed.New York：McGraw-Hill Higher Education.
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