“通信原理”课程的教学改革与实践

陈朝阳，刘 璟，查时应

(1.集美大学信息工程学院，福建厦门361021;2.上海远洋海事培训中心，上海200136)

“通信原理”是通信工程专业最重要的一门专业基础课。“通信原理”课程讲述通信系统的组成，通信系统的性能评估，通信信号的数字化、传输、变换和通信系统的编码等的基本理论和方法，是相关专业本科生的主要必修课和选修课，也是通信与信息系统专业研究生的入学考试课程之一。但目前“通信原理”课程教学普遍存在教师队伍缺乏工程经验、教学模式过于单一、实践平台与市场严重脱钩等现象，不利于学生成长为能适应市场需求的通信工程师，因此对该课程的教学进行探索和改革很有必要。

一、“通信原理”课程普遍存在的具体问题

一是师资力量有待加强，许多理论课教师专业技能不过硬，理论水平较高而缺乏工程实践经验，未能有效引导学生学以致用。

二是现有的教学模式比较单一，一般分为知识学习、知识实践和知识应用三个层次，分别通过理论课程、实验课程和实践教学三个教学环节来实现。三个环节彼此分离，而且知识应用环节被弱化，学生学习的积极性不高。

三是“通信原理”现有教学环节中主要还是侧重对单元或章节课程内容的讲解，缺乏对每一章节在现代通信系统地位与作用的深刻讲解，缺乏每一章节组成系统时各个系统参数、系统各章节组成的模块间信号传递的讲述，学生学完章节知识后对如何构建通信系统还是“一头雾水”，在各种考试或将来的研究设计过程中还无法将“通信原理”所学的知识进行科学应用和推陈出新。许多学生学习过程中看似已经学懂但实际上还是无法灵活应用所学的系统知识，对后续的专业课程的学习造成影响。

四是实验平台过于封闭，与市场实践严重脱钩，现有的实验只侧重于一些常见的单元验证性实验，如FSK、PSK、PCM 等几个典型的验证性实验，主要满足于验证理论结果，独立利用所学的系统知识进行设计性实验能力较差，学生处于被动地位，积极性不高，实验效果不理想。

二、“通信原理”课程改革的建设思路

作为一门重要的专业基础课程，教师应深刻掌握“通信原理”课程的内涵和本质，其教学必须突出该门课程在专业课程体系中应起到的承上启下的作用，该课程应该在教学模式、教学方法、实践环节等各个方面进行全面改革，改革过程中应根据各学校的实际情况注重与学校培养目标与培养人才的定位相结合。因此几年来根据学校实际，本团队在以下几个方面做了些有益的改革探索。

1.组建具备扎实理论基础与丰富工程实践经验的“双师型”教师队伍

专业建设中，师资队伍的建设是重点。经过多年的培养和引进，本团队已经构建了较合理的师资队伍结构和比较扎实的师资基础，建立起一支具备扎实理论基础与丰富工程实践经验的“双师型”专业教师队伍。近年来，聘用有丰富实践经验、国内外知名高校的高学历、高水平的青年教师加入教学团队，近3年派遣1位中青年教师到美国做高级访问学者，3位年轻教师到知名大学继续深造。采取措施积极培养教师的职业责任感以及宽广的国际视野，同时还聘请有丰富工程实际经验的工程师来校教学和指导学生。逐步提升专业教师工程实践能力，选派1—2名教师到企业顶岗实训，参与企业技术开发、产品研制，提高其工程实践能力。逐步改变现行以科研项目和发表论文为主的教师业绩和学术水平评价体系，充分发挥和肯定部分工程实践能力强的教师在学生培养过程中的积极作用。鼓励年轻教师到企业进行工程实践训练或从事工程科技项目开发和工程项目设计，以加强自身的工程实践能力，并争取获得工程师或高级工程师职称。从现有合作企业中选聘具有丰富工程实践经验的技术骨干，作为学生的“企业导师”参与实践指导。注重引进有企业工作经历的高级工程师及参与过企业项目研发的博士毕业生，以提高师资队伍整体工程实践能力。

2.设计“知识—能力—品格”一体化培养的教学模式

借鉴先进的工程教育改革理念，结合本校的特色和人才培养定位，依托学校人才培养管理体系和架构，设计“知识—能力—品格”一体化培养的课程模式，以学生的理论知识、个人素质、发展能力、团队协作能力和在企业与社会环境下的工程综合能力为培养目标，加强工程实践能力的培养和训练。为了增强各个课程之间的联系，克服现有的以考试为驱动的教学模式的弊端(重理论轻实践、重知识学习轻知识应用)，本课程增开一系列专题教学环节，将各章节知识点进行渗透、融合，设置一系列专题，以增加章节之间的联系，强化知识的应用。同时将几个相关专题整合为一个实训(工程)项目，每个项目都有明确的训练目标和训练形式，由相应的核心章节和若干专题来支撑。项目以接受任务开始，以完成项目为目标展开学习，以完成项目设计为考核方式，构建一种项目(任务)驱动型的综合培养方案。

综上所述，在原来的教学模式基础上，增加了专题教学、项目实训和参加竞赛三个实践性较强的教学环节，有利于学生将所学知识融合在一起，提高知识的应用能力，增强工程经验。图1和图2分别表示原有教学模式和改革后的教学模式的关系。

图1 “通信原理”课原有的教学模式

图2 “通信原理”课改革后的新型教学模式

3.建立起“组合合理、引入有效、结合市场”的教学环节

(1)组合合理。课程组织按模拟通信系统、数字通信系统的组成顺序讲授，模拟通信系统作为独立的章节进行处理，数字通信系统按信源编码、基带传输系统、频带调制系统、最佳接收、信道编码和同步系统进行讲述，通过该方法使学生容易循序渐进地建立整个通信系统的结构联系，不会造成对通信系统组成支离破碎的理解，能够很好地建立起对课程核心的理解。

(2)引入有效。课堂的引入要设计得当，衔接好前次课程的内容，例如如何利用信号与系统知识实现本课程的信号处理，如何利用数字电路、模拟电子线路、通信电子线路的知识实现通信系统的功能等，再如实现差分编码可以教授学生如何用编程方法或硬件D触发器方法设计实现要求的功能。

(3)结合市场。适应市场需求，把产品引入课程中。学生在学习理论知识的同时，了解市场相关产品的动态，熟悉产品的功能和使用范围，也促使学生更加乐意完成书本的知识点转化为实际应用的过程，激发他们的探索欲望。同时，笔者在教学中，也经常把自身与企业合作的项目拿到课堂进行分析，从项目的创新型和技术指标等方面去拓展学生的专业知识面，让整个课程的学习内容更加丰富。

这些措施对教师掌握新技术的要求大大提高，同时要求教师对前续课程有很深的了解。课程组教师都要求有讲授前续一些课程的经历，大大提高教师钻研技术的兴趣，基本消除了从书本到书本、从理论到理论的枯燥的教学过程，真正发挥本课程的承上启下的作用。

4.搭建好“基础训练和创新实践相结合”的校内外实践平台

实验环节是工科学生最重要的教学环节之一，是理论联系实际发挥学生创造性的重要过程，是理论应用到解决实际工程技术问题的关键手段。通信系统的研究设计首先是理论方面的研究，要求学生能够很好掌握和应用通信的基础理论，而后能够利用仿真手段评估理论可行性和先进性，并能够灵活应用所学技术实现自己的研究设计。为此，通过对多年的教学研究总结，本团队在通信原理实验中将基础训练、单元训练、综合训练相结合，验证实验与设计实验相结合，最终达到使学生对通信系统有一个全面了解的基础上，通过“搭积木”的方式，完成通信系统的原理性设计与实现。

在实验平台的搭建上形成如下特点:

第一，硬件平台采用模块化设计，可支持“通信原理”中的各类模拟、数字通信的单元实验、平台中的各种接口支持各类波形的观测，强化和提升学生对基本概念的理解;

第二，更加注重基础实验的训练与升华，如对PCM、DPCM、CVSD、ASK、FSK、PSK(DPSK)、MSK、GMSK、QPSK、QAM编解码等实验进行扎实训练过关，在完成基础实验的基础上，可让学生根据自己的能力特点，适当选做一些设计性的课题，比如基于单片机(ARM)、A/D、DA、FPGA的数字振荡器的设计，各类调制解调通信实验等;

第三，实验平台配合将学院建设的“无线通信技术研发与测试平台”，利用Agilent ADS通信系统设计仿真软件，将信号发生器、示波器、频谱分析仪集中在一起，在取代传统示波器和替代高档频谱分析仪的基础上，可完成较复杂的数字通信综合实验，如信噪比对模拟、数字基带调制解调系统的传输误码率影响的研究、现代数字解调实验等教学内容，其中ADS软件系统主要有通信系统仿真软件包(E8852A)、射频微波电路设计软件包(E9004A-AK6)、3GPPWCDMA 设计库(E8875A)、高级通信系统模型库(E8827A)等，该平台使学生能够接触到业界最先进的工具，取得良好的效果;

第四，加强校外实践基地的建设，推进与厦门市电信局、联想移动通信科技有限公司、厦门市华泰视通科技有限公司、厦门工程机械股份有限公司、厦华恒达数据通讯设备有限公司等多家单位的合作，建立长期稳定的校外实习基地，开展实践教学活动，促进本课程校外实践基地的建设。

三、结 语

笔者根据集美大学近几年来的“通信原理”教学实践，适应通信新技术发展需要进行课程改革，取得良好的教学效果，促进了学生对通信原理课程内涵的深刻理解和对该课程知识体系的良好掌握，提高了学生的实际动手能力，较好地激发了学生的创造性和学习兴趣。

［1］樊昌信.通信原理：6版［M］.北京：国防工业出版社，2006.

［2］王 琳，李晓峰，刘镰斧，等.浅谈“通信原理”课程教改的探索和体会［J］.电气电子教学学报，2006，28(5).

［3］张尧学.扎实推进质量工程，抓紧抓实精品课程建设［J］.中国高等教育，2003(9).