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101ComputerEducation教育与教学研究文章编号:1672-5913(2008)24-0101-04“通信原理”教学研究杨桂芹(兰州交通大学电信学院通信工程系,兰州7300700)摘要:在“通信原理”教学中如何实现教学过程的互动性、教学方式的启发性、教学方法的多样性和教学手段的现代化,以及如何激起学生的学习兴趣、调动学生学习的积极性都值得我们思考和研究。本文结合作者长期从事“通信原理”教学活动积累的经验,谈几点自己的看法,旨在推动“通信原理”教和学,提高学生的创新起点。关键词:教学学术;通信原理;课程教学;创新中图分类号:G642文献标识码:A1引言现代科技发展所呈现的互相渗透、互相融合趋势,给人才的培养带来了更高的要求。未来的人才是在通晓多门相关学科基础上专于一科的专门人才。“通信原理”是通信专业人才区别于其它信息类专业人员的重要知识结构,是每个优秀的通信专业人员必修的一门核心专业基础课程。本课程通过综合理解和运用信息理论、数字信号的表示和传输、通信系统结构等各种知识,形成通信专业人才特有的系统的专业知识结构。通过本课程的学习,一方面可使学生对通信理论的基础知识有充分的认识,另一方面,通过课程的综合设计实践,灵活运用理论知识,设计和仿真较大规模通信系统,可培养学生研究型学习活动的意识,从而提高其解决实际问题的能力。本课程的主要特点是内容丰富,原理性、逻辑性、综合性强,抽象概念多,并且前后概念与内容相互交错,知识体系繁杂,对于教和学都有一定的难度。特别是今天在教学学时不断受到压缩的情况下,又出现了教学内容多而学时数少的矛盾,如何在有限的学时内成功地完成本课程教学任务更是一个难题。所有这些要求我们必须对本课程的教和学进行认真研究。高质量的教学是教学学术水平的体现。在“通信原理”教学中如何实现教学过程的互动性、教学方式的启发性、教学方法的多样性和教学手段的现代化,以及如何激起学生的学习兴趣、调动学生学习的积极性都值得我们思考和研究。另一方面在本课程的教学中,教师对先进的教育理念的认识,对教学体系、教学内容的深入理解,及对教学模式的革新等直接关系着本课程的教学质量和教学效果。本文结合作者长期从事“通信原理”教学活动积累的经验,谈几点自己的看法,旨在推动“通信原理”教学,提高学生的创新起点。2高质量的教学是教学学术水平的体现2.1先进的教育理念为先导“通信原理”作为一门核心专业基础课程,课程教学的基本任务有两个,即通信原理基础理论的传授、学生学习兴趣和创新能力的培养。没有扎实的理论基础,创新根本无从谈起。但与理论基础相比,创新更为重要,而兴趣是创新的源泉。在通信原理教学中,应注意处理好传授基础理论知识与激发学生学习兴趣和培养学生创新能力的关系。重点应放在后者,如何激发学生的学习兴趣以及如何培养学生的创新能力。2.2“通信系统思想”贯穿整个教学过程数字通信代表着现代通信的发展方向,课程的主要内容应以数字通信为主,即以“数字通信系统模型”为主线,建立课程主要内容体系结构,将通信原理的各部分内容有机地串联起来。课程内容体系结构如图1所示。本课程教学应着重讲授课程的基本原理和内在结构,促进知识和技能的迁移,达到举一反三,触类旁通。为了适应当前通信技术的发展和教学需要,本课程着眼于加强基本概念的讲解,在增强数学分析严谨性进行的同时适量简化数学推导,减少过时的技术内容并增加新型通信技术原理的介绍。2.3以“现代通信系统功能模型”为背景随着通信技术的快速发展,通信已由独立的发送-接收系统模型过渡到了网络化。从通信网络的系统组成看,现代通信系统主要分为四大功能模块:接入功能模块、传输功能模块、控制功能模块及应用功能模块,而通信原理所讲授内容主要集中在传输功能模块。102ComputerEducation教育与教学研究图1课程主要内容体系结构本课程是学生接触到的第一门通信类课程。给学生一个通信原理的应用背景介绍,明确本课程在专业学习中的地位至关重要。如果学生不了解其作用,教师也没有将理论与实际结合的方法与手段传授给学生,就会致使相当多的在校学生会不重视或对基础理论课程的学习不感兴趣。而本课程是通信工程专业的核心课程,其理论性和实践性都很强,所涉及和联结的知识几乎涵盖了通信专业的所有课程,其教学的成功与否关系到以后专业教学的成败。2.4以“信号传输流程”组织教学以“发送”为起点,“接收”为终点,建立各种传输系统的信号的传输流程,以数字信号基带传输为例,如图2所示。图2数字信号基带传输103ComputerEducation教育与教学研究显然,对于数字信号频带传输,若以清晰的信号传输流程“某信号调制→信道→解调、同步、抗噪性能等”组织教学,将同样便于讲述系统概念。2.5以“自主学习兴趣的激发”为出发点社会需要的是既有专业素质也有学习能力的人才。本课程教学要防止将中学阶段的应试教育延展到大学阶段。学生的自主学习兴趣被激发后,也有利于在较短的学时内,较好地理解通信的基础理论和实际应用。2.5.1完善的知识结构和扎实的基础是发挥学习积极性和主动性的前提高等教育大众化后,学生基础相对薄弱。当前普通本科教学中,存在着学生对课程体系不了解,盲目被动学习的普遍现象。对教学计划中开设的每门功课要求不高,及格就行,这就造成基础知识掌握不牢固而导致知识结构不完善等问题,在很大程度上遏制了学习的积极性和主动性的发挥。因此,教师在课程教学的前期阶段,有必要对学生的学习起点进行分析。本课程的先修课程有高等数学、概率论、电路分析、信号与系统、通信电子线路、随机信号分析、信息论与编码等。其中,学生对概率论、信号与系统、尤其是随机信号分析的掌握程度直接影响着本门课程中有关通信信号和噪声的分析学习。在一些学校,由于学时数的限制,没有专门开设随机信号分析,这就需要教师在教学设计时充分考虑这种情况。在讲授本课程主要知识之前,适当安排专门的章节学时讲解这部分内容。所谓的“适当”是指这部分内容即不能补充太多,使学生感觉枯燥,也加重学时少,内容多的矛盾;也不能太少,使概念缺乏完整性。为避免枯燥,同时兼顾完整性,讲解这部分知识时,要注意理论联系实际。例如,可直接以数字基带信号为例,讲解循环平稳随机过程概念,进而引出数字带通信号也是循环平稳随机过程,分析此类信号的频域特性时,都要从它们自相关函数的分析开始,经过自相关函数的傅立叶变换求解其功率谱密度。再如,讲解平稳随机过程通过线性系统时,直接以通信信道中的白噪声经过各种接收系统为例,使学生既掌握了平稳随机过程通过线性系统后输入与输出之间的关系,又学会了对各种通信接收系统中的噪声分析,增强了学习兴趣。良好的基础,会使本课程的教学变得更加流畅,可以把更多的精力放到知识层次的提高和能力的培养上,学生的学习也会变得轻松。2.5.2强调重点,围绕难点,各种教学媒体各施所长,优化组合“教”是为“学”服务的。教学方法应符合学生的认知规律和学习心理,使学生容易学、乐于学。根据学生问卷调查的结果分析,对于教学内容方面,有80%以上的学生都希望教师教学过程中突出重点,拓展思路,着重讲解难点,同时希望能够理论联系实际,“了解因为,明白所以”;而对于多媒体教学手段(调查包括本专业学生所经历的使用多媒体手段的所有课程教学)方面,也有80%以上的学生认为,多媒体教学设计至关重要,设计好的,可事半功倍,设计不好的,教师只是照着课件读,学生跟不上思路,“晕晕乎乎,不知所云”,多媒体教学应因课而异、因人而异、因时而异。而对于本课程,多数学生建议,鉴于他们目前的基础,希望以板书为主,多媒体为辅,这样可给他们留有一定的思考消化时间。根据问卷调查,有90%左右的学生都赞成课堂上引入适量动态仿真演示,避免纯理论教学的苦涩乏味,以增强其学习兴趣。从学生实际学习情况和本课程自身特色出发,我们课程组教师进行了精心的教学设计,采取了一系列的措施。例如,开设了更有利于教和学互动的本课程教学的公共邮箱,将每讲内容的重点和难点知识提前公布于邮箱,以利于学生的自学和课前预习;教学过程中注意“开始结束2分钟”,即课前2分钟做上讲课的总结,并引入本讲的知识点和任务,使学生连续思维,明确重点和难点;本讲课程结束前2分钟,总结本讲内容,提出思考问题,引出下讲知识点,以便预习和启发思维。教学形式采用“板书为主,多媒体为辅,适时引入动态仿真演示”等多种媒体的优化组合。结合教学内容,适当引入仿真,针对同一个通信系统,采用不同的参数设计系统,通过对仿真结果分析,并与理论结果相比较,可将课程中较难掌握和理解的内容形象生动的展现出来,从而使学生对所学知识的理解更加透彻。使理论应用得以情境化和具体化。教学过程转变为在教师引导下师生共同探索的过程,由单纯讲知识转向同时讲授获得知识的方法和思维的方法。长期的教学实践表明:精心的教学设计、灵活多样的教学形式,启发式的教学方法等,使得课堂气氛轻松、活泼,有问有答,学生注意力集中,主动性高,使课程内容不再枯涩难懂,趣味性增加,根据调查发现,知识的当堂掌握率大大提高,学生的自主学习意识明显增强。2.5.3由浅入深,适度进行研究型学习方法培养在尊重学生主体性的基础上,教师通过引导启发,使学生学会自主获取知识,培养能力。在教学过程中,鼓励学生通过查询阅读相关文献著作(而不是习题集)掌握相关知识。通过本课程的公共邮箱,不定期地向学生推荐与课程中的知识相关的一些经典的著作、期刊文献或相关的技术网站,同时给出适度要求,例如,要求学生通过查阅和浏览,列表统计相关项目(如“期刊主办单位”、“每期学术论文的篇数”或“技术网站上讨论了哪些热点技术”、“你对其中的理论或技术理解多少?”等等)。通过查询阅读,扩大了学生的知识面,加强了他们对通信领域前沿学科的了解,培养了他们收集、阅读和理解参考文献的能力,更重要的是提高了他们的学习兴趣。教学过程中,对于一些较新的通信技术如OFDM、TCM、扩频技术等给予足够的重视。为使基础性和前沿性的有机结合,选取卫星通信、计算机通信、扩频通信、软104ComputerEducation教育与教学研究件无线电等当前发展迅速的应用实例对相关基本原理进行介绍和讲解。另一面,在教学过程中,适时适量地向学生介绍一些目前通信领域常用的仿真技术和软件,如基于FPGA的仿真、基于Matlab、SystemView或LabView的仿真等,向学生推荐有关通信仿真方面的书籍,激发学生的学习欲望,引导学生学习时要注重研究和解决问题的方法,使学生改变被动的学习状态为主动思考,为进行研究型学习打下一定的基础。2.5.4课程设计是培养学生创新能力的重要途径课程设计作为独立的实践性教学环节,与理论教学相结合,主要采用探究式教学方式,即由教师给定一个课题,给予学生一定的指导,要求学生通过集体探讨来完成学习任务,培养学生独立学习能力,协作交流意识和发现问题、研究分析问题和解决问题的能力。课题的选择既要关注学科前沿发展,又要考虑学生的实际情况,有深有浅、有难有易,注意“抓两头、促中间”,防止“优生吃不饱,差生吃不了”的现象。针对某个课题学生可个人独自完成或由几个学生组成小组完成。课程设计提交的报告要求以规范的论文形式书写,内容主要包括摘要、选题的目的、设计的理论依据、仿真的基本方法和结果分析、创新点,设计的心得体会以及主要参考文献等,通过小论文的书写,可培养学生的表达技能和写作技能,逐步具备写作毕业论文和有关科技论文的能力。课程设计注重学生的过程性体验,让学生既动手又动脑。在设计过程中,能够使复杂的理论知识具体化,将许多抽象的概念通过一个模型对象联系起来。通过课程设计学生的学习自主性、团队合作精神、工程应用意识培养和实验技能训练等都可以得到锻炼。并可使他们理清思路,把握课程的教学主线,掌握重点和难点,对所学知识达到融会贯通,进而有所创新。同时,课程设计起到了理论知识向实践能力转化的作用。通过对知识的综合应用、可使分散的知识点转变为有序的整体,可全方位地展开学生的思维和昀大限度地解放学生的思想,能够使学生获得一定的成就感,更大程度上激发了学生的学习兴趣,培养了学生活跃的应变思维能力。2.
本文标题:“通信原理”教学研究
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