通信原理課程教學(xué)改革論文
[摘要]通信原理是通信、電子信息工程專(zhuān)業(yè)的主干基礎課。對通信原理課程體系特點(diǎn)的研究，以及課程的教學(xué)內容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革是非常重要的一項工作。一些創(chuàng )新性的、有效提高教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)途徑將會(huì )給通信原理課程帶來(lái)新的啟示。
[關(guān)鍵詞]通信原理;課程;教學(xué)
21世紀是名副其實(shí)的信息時(shí)代，通信技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來(lái)了巨大的改變。隨著(zhù)通信的效率、內容與方式都發(fā)生了翻天覆地的變化，人們的遠距離通信方式從上世紀末的以書(shū)信，固定電話(huà)為主的方式轉變?yōu)榻裉斓囊砸苿?dòng)電話(huà)、網(wǎng)絡(luò )視頻等為主的方式。人與人之間的溝通變得更加的暢通無(wú)阻，信息的交流更加的方便。通信行業(yè)也成為了信息時(shí)代的一個(gè)關(guān)鍵行業(yè)，作為現代通信系統的理論基礎———通信原理的教學(xué)質(zhì)量，直接影響到我國通信人才的理論基礎，影響到我國通信產(chǎn)業(yè)的競爭力。因此通信原理課程的教學(xué)改革[1]-[7]意義重大。本文從多方面對通信原理課程進(jìn)行改革，特別是在教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)內容上做出創(chuàng )新與改革。
1教材的選取
教材要對課程內容全面的涵蓋，同時(shí)還需要表述清晰條理，結構完善，因此是課程的根本。經(jīng)過(guò)對眾多國內優(yōu)秀教材的比較和分析，筆者最終選用了張輝主編的優(yōu)秀經(jīng)典教材《現代通信技術(shù)與原理》(第二版)[8]，該教材為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，內容全面，難易適中，習題豐富，例題詳細，是本課程教材的首選。
2教學(xué)內容改革
課程的課時(shí)是非常有限的，而通信原理課程所涉及的內容相當廣，在有限的課時(shí)內把所有的內容都講透徹明白是不可能實(shí)現的，因此可以通過(guò)設立重點(diǎn)內容，對不同的內容合理分配課時(shí)來(lái)解決此問(wèn)題。筆者在保證內容的系統性的同時(shí)，結合本專(zhuān)業(yè)教學(xué)的具體特點(diǎn)與要求，緊跟新理論、新技術(shù)的發(fā)展方向，調整教學(xué)內容的重點(diǎn)。例如，隨著(zhù)近年來(lái)數字通信的蓬勃發(fā)展，可以考慮重點(diǎn)內容設定在數字通信上面，重點(diǎn)講述數字基帶、頻帶傳輸系統;模擬信號的數字傳輸;現代數字調制解調技術(shù)，特別是QAM正交振幅調制，OFDM調制等目前較為流行的調制解調技術(shù);以及數字通信當中特有的同步技術(shù)和差錯控制編碼技術(shù)。在介紹系統基本理論基礎同時(shí)，增加一些目前最前沿的應用技術(shù)的介紹，讓學(xué)生能對目前實(shí)用的技術(shù)有所了解。比如現在非常熱門(mén)的WCDMA、CD-MA2000和TS-SCDMA等3G技術(shù)，以及蓄勢待發(fā)的LTE 4G技術(shù)。將這些內容帶入課程當中，可以讓學(xué)生感受到他們所學(xué)的知識與現實(shí)應用技術(shù)同步，讓學(xué)習變得更加有意義。
3教學(xué)手段的改革
豐富的教學(xué)手段是實(shí)現教學(xué)目的、提高教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要方法。對于教學(xué)手段的改革，其主導思想是從更加豐富的形式來(lái)展現教學(xué)內容，要由單一的黑板講授轉變成為以學(xué)生為主的靈活多樣的教學(xué)方式。使得課程中出現的概念、原理、實(shí)現過(guò)程等內容可以很直觀(guān)很形象的呈現給學(xué)生，學(xué)生就可以很容易的掌握原本對他們來(lái)說(shuō)很抽象很陌生的知識。
本文對教學(xué)手段提出以下幾點(diǎn)改革方案:第一，使用多媒體教學(xué)，多媒體課件的多樣化展示方式可以幫助學(xué)生更好地理解教學(xué)內容，大大增加了傳授信息量，節約了傳統板書(shū)方式中所耗費的時(shí)間。多媒體課件種類(lèi)繁多，比如最常見(jiàn)的PPT課件，制作優(yōu)秀的PPT課件可以加入許多動(dòng)畫(huà)，圖片等內容，可以形象的演示信號的處理過(guò)程;合理利用MATLAB，System view等仿真工具，對一些經(jīng)典的通信理論，比如傅里葉變換、抽樣定理等內容進(jìn)行仿真，讓學(xué)生對內容有直觀(guān)和具體的認識和感受，并借此提倡和鼓勵學(xué)生掌握自主的仿真能力;第二，通過(guò)小游戲的方式來(lái)傳授內容，此方法可以最大限度地提高學(xué)生的參與性。經(jīng)過(guò)精心設計的游戲環(huán)節和某些通信模式相似。從而達到從游戲中學(xué)習的目的。筆者曾設計一個(gè)這樣的游戲，把一條信息寫(xiě)在紙條上，讓一位同學(xué)讀取紙條上的內容后，口頭告訴第二個(gè)同學(xué)，然后再由第二個(gè)同學(xué)口頭轉述給第三個(gè)同學(xué)，經(jīng)過(guò)若干次傳遞之后，再把信息在黑板上寫(xiě)出，再與原信息對比。
游戲之后進(jìn)行點(diǎn)評，指出通信的最終目的其實(shí)都是信息傳遞，而本游戲就是一個(gè)信息傳遞的通常模型，信息從第一個(gè)人傳遞到最后一個(gè)人;再提問(wèn)同學(xué)們?yōu)楹巫詈笠晃煌瑢W(xué)接收到的信息與原信息有著(zhù)許多的錯誤之處，產(chǎn)生這些錯誤的最主要原因是什么，讓同學(xué)們主動(dòng)積極的思考這些問(wèn)題之后，再進(jìn)行點(diǎn)評:第一位同學(xué)與最后一位同學(xué)的信息可以理解為信息傳遞過(guò)程中的失真現象，而產(chǎn)生失真的最主要原因是信道帶寬不足，傳遞信息靠的是同學(xué)們記憶再經(jīng)過(guò)口頭傳遞，而人的記憶力是有限的，紙條上的信息長(cháng)度超過(guò)人腦短時(shí)間能記憶的信息上限(也就是需要傳送的信息量超過(guò)了信道容量)，所以產(chǎn)生了大量的失真，改善的方法可以有縮短信息長(cháng)度(使通信數據帶寬小于信道帶寬)或者改用筆錄的方式記錄信息，再進(jìn)行傳遞(改善信道環(huán)境，增加信道容量)。讓同學(xué)們既能在快樂(lè )的氛圍當中學(xué)習，課堂氣氛非�；钴S，教學(xué)效果良好。通過(guò)游戲能讓學(xué)生深刻理解通信模型的關(guān)鍵知識點(diǎn)，每當想起游戲過(guò)程，便可以幫助回憶相關(guān)知識點(diǎn)的特性。第三，采用多樣化教學(xué)方式的同時(shí)不能忽視和丟棄傳統的板書(shū)教學(xué)方法。寫(xiě)傳統板書(shū)的優(yōu)勢首先在于便于教師整理思路，使得講解更加有條理，同時(shí)學(xué)生在老師推演過(guò)程中能讓學(xué)生有時(shí)間思考，跟著(zhù)老師的節奏去解題;其次教師講解的內容和速度可以靈活控制。因此傳統板書(shū)的教學(xué)手段仍然是十分必要的。
4教學(xué)方法的改革
通信原理是一門(mén)理論性較強，數學(xué)公式較多的學(xué)科，對學(xué)生的數學(xué)基礎也有較高的要求，如果是按部就班的講解會(huì )比較枯燥，因此在教學(xué)方法上面注重與現實(shí)結合，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。以學(xué)生為主，讓學(xué)生自主思考問(wèn)題、討論問(wèn)題、體驗問(wèn)題，而不再是傳統的老師講授方式。在課堂當中構思一些開(kāi)放性問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生展開(kāi)討論，活躍學(xué)生的思路，促進(jìn)學(xué)生的思考。具體有以下兩點(diǎn)改革辦法:第一，在講授過(guò)程中，結合現代通信發(fā)展的現狀，穿插講授各種基礎技術(shù)理論的發(fā)展，演變，和現實(shí)當中的應用，做到讓學(xué)生學(xué)得有目的、有感受，而不是孤立的學(xué)習理論知識。比如說(shuō)早幾年移動(dòng)通信從模擬網(wǎng)絡(luò )到數字網(wǎng)絡(luò )的變化，資費的下降和服務(wù)類(lèi)型的增加，每個(gè)人都能的感受得到，而這些變化的背后其實(shí)是移動(dòng)通信技術(shù)和手段發(fā)展的結果。結合這些變化來(lái)談移動(dòng)通信技術(shù)的變遷，則可以達到增加學(xué)生學(xué)習興趣，易于接受的效果;第二，對公式的講解做到深入淺出，注重框架和原理的，結合模型特征來(lái)理解公式。對公式的理解，主要是從公式計算的目的，公式的框架結構，使用的計算技巧等方面著(zhù)手，采用先全局后細節的講解方法，避免為了推導公式而推導公式的做法，讓學(xué)生始終帶著(zhù)目的去學(xué)習，帶著(zhù)問(wèn)題去思考。
5加強實(shí)驗環(huán)節
雖然仿真軟件可以對某些通信模型進(jìn)行仿真，但是仿真的體驗效果仍然是沒(méi)有實(shí)驗的體驗效果更加直接和具有現實(shí)意義。在仿真當中，許多條件都是用理想化的假設，而在實(shí)驗中，可以真切體會(huì )到噪聲的干擾，電路的損耗，以及各種各樣外界干擾對信號的影響。比如說(shuō)同樣是相干解調系統，仿真系統中不會(huì )出現同步丟失現象，而實(shí)驗當中，由于兩個(gè)不同機器，即使是設定的頻率一致，但是兩者的頻率之間總是存在一定的誤差，因此系統同步之后，長(cháng)時(shí)間沒(méi)進(jìn)行同步糾正的話(huà)，容易產(chǎn)生同步丟失現象。通過(guò)實(shí)驗，還可以增強學(xué)生的動(dòng)手能力，可以掌握示波器和信號發(fā)生器的使用;可以了解到如何利用鎖相環(huán)進(jìn)行相位鎖定;
可以體驗模擬基站與移動(dòng)站的通信;可以直觀(guān)感受調制與解調的過(guò)程與結果等。實(shí)驗當中讓同學(xué)們親自動(dòng)手去實(shí)踐，去感受，能對知識內容留下深刻的記憶，加深學(xué)生對本課程重點(diǎn)知識的印象。
由于做實(shí)驗所需的時(shí)間彈性是非常大的，僅僅利用課堂時(shí)間有時(shí)候難以順利完成，因此可以考慮安排專(zhuān)職的實(shí)驗室管理員負責管理實(shí)驗室儀器與實(shí)驗指導工作，除了課堂的實(shí)驗時(shí)間之外，在日常工作時(shí)間允許學(xué)生自由進(jìn)入實(shí)驗室進(jìn)行試驗操作與學(xué)習，這樣的學(xué)習效果會(huì )大大提高。
6結束語(yǔ)
隨著(zhù)通信領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，通信技術(shù)的日新月異，通信原理課程改革的路還很長(cháng)，需要做的事還很多。盡管筆者已經(jīng)做了許多嘗試:教學(xué)內容更加的與時(shí)俱進(jìn)，跟上時(shí)代步伐;教學(xué)手段和形式更多樣化、現代化，更加自由，融入更多的元素;教學(xué)方法更加的有針對性;更加的注重學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力的培養。但是筆者深知改革創(chuàng )新的路還很長(cháng)，將力求把“以教為主”的教學(xué)模式轉變?yōu)椤耙詫W(xué)為主”的教學(xué)模式，遵循教學(xué)規律，不斷改革創(chuàng )新，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，為培養高素質(zhì)通信人才做出努力。
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