面向工程实践的通信原理课程教学体系改革

摘要：为了在教学中提高学生的工程能力，本文针对“通信原理”教学实践的特点，结合信息专业的具体内容，针对普通本科的学生，从调整理论教学内容、改革教学方法、加强实践教学等三个方面来实施通信原理课程教学体系的改革。

关键词：通信原理；教学方法；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）13-0080-02

在高等理工科院校通信与电子信息等专业中，通信原理课程是一门十分重要的专业基础课。本课程理论性强，概念不好理解，而且涉及到很多其他通信课程的内容，比如：随机理论、高频电子线路、信息论与编码技术、扩频技术及应用等，并且理论内容缺乏直观表现，需要抽象的理解，相比于重点本科的学生，普通本科的学生普遍数学基础不好，而且对理论学习缺乏兴趣，学生理解通信原理的结论对于3G、4G通信的应用有一定难度，所以对于学生学习通信原理的兴趣不高，因为存在上述问题，使得通信原理的教学实际教学效果不好，而且不能很好的培养学生工程能力。通信原理课程经过多年的教学探索，在教学方法、教学内容、教学评估等方面都逐步成熟完善[1，2]，但立足于培养学生的工程实践能力，提高学生的综合用能力，特别是对于激发普通本科大学生的兴趣，在减少理论学时的基础上，加强实验教学，是一个很重要的课题。本文对教学的160名同学进行“通信原理”教学调查，调查结果表明：由于这门课比较抽象，使得一半以上的同学认为自己该课程学得不好，该课程的内容不好掌握。特别是，不少同学反映课堂上不能理解透彻通信原理教学内容，导致布置的作业不会做。因此，为了促进学生更好地理解通信的思想，提高学生学习的积极性和主动性，锻炼学生的工程实践，本文从调整教学内容、改革教学方法、加强实践教学等三个方面来实践通信原理教学改革，充分利用实验和虚拟实验让学生能更深刻的理解这门课程。

一、改革教学方法

高等教育教学体系中越来越多地强调教学中学生的主体性、教师的实践性教学以及教师和实践课程的协同性。以项目导向为基础的协同培养教学方法是一种以工程项目为载体来进行教学，以学生为主体的教学方法；以项目导向为基础的协同培养教学方法最显著的特点就是以工程项目为载体、教师主导教学、学生成为为主体，试图改变工科大学以往教师在台上讲、学生被动听的消极的教学方法，创造学生自己参与、主动与他人协作、积极探索创新的新型教学方法[3，4]。通信原理的工程就尝试应用该种教学方法以项目为导向、协同多门课程共同教学。

项目导向为基础的课程协同培养教学方法，是通过组织学生参与实际的工程项目的整个过程，从项目的初始设计、实践和过程管理，全部的教学过程都融入到整个的工程项目的实现过程中。

具体的教学实施步骤如下：

1.学生进行分组和选择具体项目。根据学生的个人爱好、学习能力、实践能力等特点，将学生分成若干小组。每个小组建立后需要制定各自的沟通方法，实施中的制度。由指导教师设计提出不同类型的各种项目选题，通信系统设计的选题、电子综合系统的设计选题、通信综合系统的设计选题，涉及的课程也比较多，如模拟电路、数字电力、高频电路、编码技术、通信原理等，然后各个小组的学生根据自身实践能力、兴趣爱好等原则确定所要完成的工程项目。

2.学生制定详细的工程实施计划。实施计划是工程项目的指导方针，优秀的实施计划是工程项目能够完成的前提。要求学生要确定项目的最终目标、将具体项目进行任务分解，落实到具体个人，同时还要制定工程项目的实施的时间表、具体的沟通方法、每周的协调会进展。

3.工程项目的实施。每周或每个阶段实施后，主要的教学指导教师要及时跟进，要及时进行组员之间的沟通，各组之间的交流和检查，同时进行各个项目相关课程的设计、具体的细节的解答和共同讨论。指导教师要及时引导学生、督促整个工程实施顺利进行。

同时在协同教学的基础上，灵活运用传统教学方法。通信原理课程，在分析高斯信道传输的时候，信号产生误比特的公式时，因为误比特公式是采用最大似然原理方法来推导的，因此在推导该公式之前，可以花一部分时间专门介绍最大似然检测的基本原理和由来，这样学生就能更好的学习误比特公式。又如比较教学法，在学习四种不同的数字调制方式ASK、FSK、PAM和PSK的时候，将上述四种数字调制信号采取比较的方法，从四种数字调制信号的时域表达式与该数字调制信号的产生与解调、该信号的波形、功率谱密度及抗噪声性能等多方面对它们逐一进行阐述。该方法可以使学生更好的理解这四种数字调制信号的特点及各自之间的差异。另外通过适当减少作业量，在课堂上实时的考察学生的学习内容，更好的了解学生掌握知识的程度。

二、调整教学内容

1.突出数字基带传输和数字带通传输，弱化随机信号的理论讲解，以介绍结论为主，随机理论的学习比较困难，对随机理论的学习通过编程的方法加强。

2.强化数字通信的内容。随着电子技术的飞速发展，数字通信取代模拟通信已经成为了主流。移动通信已经全面数字化。数字城市的兴起，智慧城市的建设，原来通信原理课程的教学内容必须进行修改，其主体内容应该调整为数字通信，同时在讲述过程中介绍3G通信、4G通信的应用，这样才能使得教学跟上技术的发展。

3.增加正在发展的通信技术内容。如现在的MIMO技术、4G技术、通信技术发展很快，教学内容涉及的比较少，为了提高学生的兴趣，同时使学生能将理论知识和实际结合，应该介绍一些先进的通信技术。

三、加强实践教学

1.充分利用开放式实验环境。实验和实践教学环节是工程型人才培养的前提条件。现在各个学校都实施开放式实验室，开放式实验室是指在非教学计划课时内，教师和学生开展非实验课程内容的实验项目的实验室。学生在开放式实验室可以充分利用实验室条件，开展教师提出的通信原理项目的研究，可以在教师指导下进行通信原理课外科技创新、创业，学生也可以协助教师进行通信的相关学术研究。

2.构建实践、创新能力实训平台。通信原理课程实践教学的目的是培养学生工程实践能力。因此该课程必须构建一个实践、创新能力实训平台。学生可以通过实训平台中多种实验手段，提高自己的工程实践能力。

（1）学院通过与公司合作，引进了一套实训基地方案设计，面向整个信息学科的学生，融合4GLTE全领域技术、物联网技术、移动互联网技术以及云计算技术，整个实训平台由多个子系统组成，主要包括：终端接入子系统、4G通信子系统、网络优化规划子系统、移动应用开发子系统、云计算系统。可对学生进行4G网络技能、智能终端和嵌入式开发、移动业务开发以及网络优化规划、现代云计算技术等方面进行全方位的实训和培养。学生在该套实训平台的实践得到了很好的锻炼，可以比较迅速地理解移动运营商、通信公司的先进技术，对提高学生学习通信原理的兴趣，增强学生的工程实践能力起到了积极的效果。

（2）利用实验仿真环境，要求学生实现通信仿真实验[5-7]。比如在课外布置学生进行Labview数字通信原理实验的仿真设计，把抽象的数字调制模型通过可视化的方法展现出来，使得学生对于该部分内容的理解得到大大的加强。同时我们还组织学生开发相应的实验项目，学生不但在实验室完成了插线看波形的实验箱实验，同时还熟悉了软件仿真实验。对于一般学生，要求学生完成基本验证实验，对于自主学习能力强的学生要求完成综合性实验，对于有创新意识的学生要求完成设计型实验。

（3）鼓励学生结合通信原理课程知识、综合运用通信系统设计知识，积极申报学校及全国的各项大学生创新创业活动。在通信原理课程的具体讲解中，鼓励学生运用某部分知识，充分利用学院的创新平台，指导学生设计通信物联网方面的工程项目，也使得学生对于通信原理课程的学习兴趣大大提高。

（4）组织学生参观校外和校内的通信、物联网实验，了解实验室的创新成果。让授课班级学生与实验室创新创业项目成员交流，激发学生学习通信原理理论知识的热情、加强学生进行科技实践和创新活动的动力。

四、结语

本文针对普通本科的学生，面对通信原理教学实际中存在的问题，从调整理论教学内容、改革教学方法、加强实践教学等三个方面来实施通信原理课程教学体系的改革实践。对于本次通信原理课程的教学实践探索，我院在通信专业12级、13级四个班中进行了实践，通过一系列的教学措施，使得不少同学对原本抽象、枯燥的通信知识有了更透彻的理解，激发了学生的学习兴趣，促进了学生对通信理论知识的理解，也提高了学生对于通信系统、先进通信技术的了解。通过这次教学改革，学生的实践情况比教师的预计要好，而且学生普遍感觉收获很大。这次通信原理课程的教学改革探索还有很多需要提高的地方，在今后的教学过程中还需要不断总结。

参考文献：

[1]田敏，邓红涛，钟福如，张锐敏.《通信原理》课程实践体系的改革与实践[J].武汉大学学报（理学版），2012（10）：58（S2）.

[2]樊昌信.通信原理[M].第6版.北京：国防工业出版社，2006.

[3]周中林.信息管理与信息系统专业“卓越工程师”培养模式探索[J].大家，2012，（12）.

[4]季沛.应用型高校卓越工程师教育培养模式的探索[J].教育管理，2012，（2）.

[5]李环，任波，华宇宁.通信系统仿真设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2009.

[6]刘学勇.详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真[M].北京：电子工业出版社，2011.

[7]程铃，徐冬冬.MATLAB仿真在通信原理教学中的应用[J].实验室研究与探索，2010，（2）.