立体教学法在通信原理中的应用研究

陈洁　侯海良

摘要：该文分析了传统教学方法在通信原理教学中存在的问题和立体教学法实施要点，并指出了立体教学模式在通信原理的理论教学和实践教学中的实施方法。实践证明，该方法可以提高学生的学习积极性和主动性，改善教学质量。

关键词：通信原理；教学改革；立体教学法；仿真

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）27-6397-02

Abstract： The problems existing in the presently teaching of “The Principles of Communication” and the key points in application of the stereo teaching methods are discussed， and the use of this method in theory teaching and experiment teaching are introduced to improve the effect in teaching. Practice has proved that this method can enhance students enthusiasm and initiative.

Key words： The Principles of Communication； Teaching Reform； Stereo Teaching Method； Simulation

1 《通信原理》立体教学法的提出背景和内涵

《通信原理》是电子信息工程、通信工程等信息类专业的一门重要的专业基础课，是这类专业的很多后续课程，如现代交换原理、移动通信、光纤通信、计算机网络、数据通信网及扩频通信等课程学习的基础；也是许多高等院校通信和信息类专业研究生入学考试初试或者复试必考科目之一。因此，必须保证教学效果，切实提高人才培养的质量[1]。

传统的教学模式注重理论讲授，以课本为中心，以老师讲授和学生听讲为主要形式。上课模式为一支粉笔 + 一块黑板。而《通信原理》是一门理论性、综合性、实践性很强的课程，采用传统的教学模式组织通信原理的教学必将降低教学效率，原因是多方面的：

1） 通信原理数学公式多，数学推导多，理论性强。以讲解为手段的课堂教学方法 难于调动学生的积极性和主动性。容易使学生产生厌学情绪，影响教学效果。

2） 课程的概念多、知识点多，讲授内容多。以课堂为阵地的教学形式，难于适合通信原理的教学。通信原理包括通信系统的基本组成、信源编码和信道编码、调制和解调技术、最佳接收技术、传输的差错控制技术及同步等，48节课堂教学时间不可能完成教学任务，必须采取措施让学生在课外时间内主动的学习，补充课时不足带来的问题。

3） 通信技术发展迅速，课本知识存在滞后，而且书本中的理论和实际应用脱节，需要授课者及时跟踪。否则，学生在学习中会对讲授的知识存在质疑，影响学生的学习兴趣。

鉴于以上原因，通过作者4年多来的通信原理教学实践和探索，总结出了一种行之有效的教学模式——立体式教学模式。

所谓“立体教学法”是指教师在清楚的理解课程特点和知识体系之后，利用与学生全方位、多方式的信息交流和沟通后，在多种教学形式和多种感官刺激下，使学生透彻理解各知识点，提高学生的学习兴趣和综合素质，取得良好的教学效果。

立体教学法的内涵丰富，涉及到教师、学生、教学方法和手段等方方面面的问题，要有效的运用好立体教学模式，有必要解决以下4个方面的问题：

1） 教学主体问题。传统的教学以教师为中心，学生是学习的“容器”，教师上课的任务就是把知识灌输进学生的大脑。这种填鸭式的教学模式扼杀了学生的学习主动性，而且学生运用知识的能力也较差。目前有人提出教学是以学生为中心，教师的一切教学活动都应为着学生转，这样教师和学生的积极性都得不到保证。立体式教学倡导以教师为主导，学生为主体的教学模式，认为教学中的教师和学生是相互依存、互相作用的两个中心。

2） 教学中介问题。传统的教学模式以知识讲授为中介，教师教学的目的是把知识点讲透，学生课堂学习的目的是把知识装进大脑。这种方式容易造成学生学习知识和应用知识脱节，学生不能用所学的知识解决实际问题。而立体式教学强调以实际应用为目的。采用问题或者任务为中介，让教师和学生都参与解决问题，全面激发学生的灵感，开拓学生的视野。

3） 教学手段问题。在立体式教学中，要求学生要面向社会实际，学习实用的知识。强调灵活运用多种教学方式和手段，充分调动学生的积极性，变被动接受为主动学习。在教学中充分发挥启发式、设疑、质疑和点拨等方式，让学生主动思考，带着问题学习知识。教师在准备每堂课时应将更多精力放在追踪与讲授内容有关的最新的知识和应用上，为讲授内容设置问题、精选习题或案例、总结学习方法，对抽象的知识或者教学中的重点、难点，采用多种方式让学生受到多种感官刺激而加强对知识的理解和掌握。

2 《通信原理》立体式理论教学的实施措施

立体式教学的核心是要求学生对所学的知识知其然、知其所以然，从而提高学习兴趣和学习效率，提高的知识的运用和解决实际问题的能力。因此，教师在教学中要告诉学生每部分知识的来源、用途及在本学科以至于整个知识（专业） 体系中的地位和作用。在通信原理教学中，通过4年多的教学实践，总结出了通信原理立体式教学的实施的要点[2]：

1） 导，即引导、启发。《通信原理》知识点多，知识覆盖面广，教学任务重，而我系电子信息工程和通信工程本科专业的培养计划中安排该门课程的理论教学学时数为48节，要在短短的48学时内把通信原理500多面的教材内容讲授完是不可能的，但是，教材涉及到的知识点都要求学生有所理解，否则会影响到后续课程的教学。因此，我们必须精选课堂讲授内容，有效的组织学生自学和预习。

在立体式教学强调对学生进行有效的引导。首先，对教学内容进行引导。在安排学生自学或者预习时，提前在课堂上讲解本部分内容在整个知识体系中的地位、实际应用情况，使学生充分认识到自学并不意味着内容不重要。每堂课讲授前，安排一些问题、案例或习题，带着问题讲解。其次，注重实效。为了保证自学、预习的效果，在此之前，会提前布置一些问题、习题或安排一个主题，学生要求在自学和预习中完成相应任务。每堂讲授课后，也会布置一定的习题，要求学生当场作答或者作为作业。最后，在下一次课时，安排一定的时间检查学习效果。比如限失真信源编码部分，在安排学生自学前就花10分钟具体介绍了该编码技术在视频、图像处理中的应用情况以及视频图像传输的发展现状和前景。同时要求学生在自学时回答：预测编码是怎样实现的？DPCM编码中会出现哪些误差，分别怎样解决？预测编码的实际应用情况？前两个问题通过直接阅读教材就可以解决，但第三个问题需要学生拓宽知识面，收集资料后并进行分析总结才能得出。

2） 探，探指探索，主要是针对教师的讲课方法而言，要求教师在了解学生学习心理的基础上，探索出通信原理讲授的有效方法。在通信原理的实际讲授时，让学生接受多种感官的刺激，产生对知识的综合记忆。首先通过知识点的应用情况引起学生对知识点的兴趣，随之提出问题，进而由教师对知识点的基本理论进行讲解，然后采用flash动画或者实验设备进行现场演示，使学生获得直观认识。在此基础上，采用多媒体课件进行数学公式精确推导，并用Matlab进行仿真，上升到理论高度。完成上述过程后再回头总结关键点，要求学生回答问题或者通过例题巩固所学知识。

3） 习，指温习和练习，温故而知新。通信原理的知识分为几大块，各块之间知识点比较独立，而且知识点比较抽象，学生经常发现在课堂上掌握了的知识课后就忘记了，或者学了后面的知识前面的又忘记了，因此，要经常复习和练习。为了避免学生知识遗忘，一是布置作业。每堂课后布置一定的作业，作业内容既要涵括本堂课的知识点，也应综合以前的一些知识。作业不宜太多，否则容易造成学生作业压力大，应付了事。二是搞些课堂小测试。课堂小测试题目应综合以前学过的知识点，并且提前告诉学生小测试的时间，测试成绩纳入平时分的计算中。通过小测试一方面可以督促学生定期复习前面的知识，另一方面可以检查学生对知识的掌握情况，方便老师调整教学进度。

3 《通信原理》立体式实验教学的实施措施

目前，大多数学校的通信原理实验都是依托实验箱进行，基本上是以验证性实验为主。学生对这类实验的兴趣和积极性都不高，而且这类实验对培养学生的动手能力和创新能力的作用不大。为此，在通信原理实验教学中采用了立体式实验教学模式。

首先，合理规划实验课时。在我校安排的16课时的实验中，验证性实验、设计性实验和创新性实验按照为3：4：1进行设置，同时理论教学时安排一部分简单的验证性实验作为补充[3]。验证性实验与相应的理论讲解同步进行的，实验内容要与课程内容紧密结合。比如AM、角度调制、2ASK的调制与解调、2DPSK的调制与解调、2FSK的调制与解调、MSK、部分响应、抽样定理等10多个验证实验都可以在理论教学时通过实验箱或者动画演示完成。实验课内开设的3个验证性实验为：PCM编码和译码原理（含非线性PCM编码）、基带无码间串扰及眼图、同相正交环锁相环提取载波。设计性实验是让学生设计制作全部、部分电路实现特定的功能或者完成某一功能的软件系统设计等。在实际实验时，安排了4个设计性的实验，其中两个是利用实验箱的扩展口，自己设计部分电路、制作电路板完成实验，一个为自己设计完整的电路和一个软件系统设计。具体可选择用CPLD 可编程器件编程设计各种数字信号、FSK 硬件系统、眼图电路搭建和PCM 编码等内容。通过设计实验极大地提高学生的实际动手能力。创新性实验主要采用提前布置题目，学生自主设计的开放式实验，由学生在课余时间完成，在指定的实验时间内主要进行验收和答疑。题目内容是设计制作一个功能较为简单的实际通信系统，提出性能参数和指标。题目有：时分多路（PCM）系统硬件与软件编程的实现、简单增量调制小系统的设计、DPSK 系统中绝对码与相对码转换、数字锁相法位同步、数字式频率合成器、增量调制（△—Σ）编译码器等。创新性实验还可以通过学生参与教师的科研项目的工作或者将教师的科研项目融入实验题目的设计中，达到“教”“学”相长，使实验教学真正成为培养学生创新能力的重要环节。

其次，实验教学方法体现 “四个结合”：理论与实验结合、虚拟与真实结合[4]、单元与系统结合以及课内与课外结合。注意理论对实验的指导作用，强调实验结果对理论证实和扩展；引入Matlab、System View和动画等进行仿真实验或者对设计实验和创新实验的方案进行验证，然后硬件实现；实验内容要体现综合性，强调对一类知识的综合应用；对于有些实验，没有充足的实验课时，可以采用预约的方式利用课余时间完成，对于创新实验，有限的两个课时无法完成，可以要求学生在课外时间完成设计，课堂时间验收和答疑，实现课内不足课外补。

最后，重视实验过程，注重实效。为了保证实验取得预定效果，要在实验验收和成绩评定中体现学生实验的实际效果。在验收时，教师既要看实验现象和结果，又要学生能回答与实验相关的问题。问题设置包括实验内容的方方面面，如实验原理，电路的功能、电路中某一元器件的作用、遇到某种问题的解决方法等等，通过这些措施真正培养学生分析问题和解决问题的能力。

4 教学效果

通过在通信原理中采用立体式教学模式，极大的提高了学生的学习兴趣和积极性。教学内容上实现了理论和实际的通信系

统的结合；教学上采用“教师为主导，学生为主体”的教学模式，充分调动了学生学习的主观能动性；在实验上既强调理论指导实践，又强调实践对理论的支持和补充作用，同时还注重学生创新能力的培养。

通过立体式教学模式的实施，学生在整个学习过程中学习态度更加端正，学生在学习中更加注意知识的实际应用，学生分析问题和解决问题的能力得到极大的提高。学生普遍反映学习不再枯燥，考试成绩也有了较大的提高，课程及格率也不断提升，特别是2009级通信工程专业和电子信息工程专业217名学生不及格人数只有14人。2008级学生参加研究生入学考试，26人考通信原理平均分高达126.43分，达到了历史最好水平。

参考文献：

[1] 张水英. “通信原理”课程教学改革探索[J].电气电子教学学报，2003（10）：12-14.

[2] 王峰，杨凯，王娟，宋博. 多维立体教学法在“通信原理”教学中的应用[J].电气电子教学学报，2008（10）： 97-100.

[3] 王艳芬，张申，李中山.“通信原理”实验开放改革与实践[J].煤炭高等教育，2003（10）：12-14.

[4] 丁俊军，仲丛久，耿祖鹤. 通信原理实验的System View仿真[J].沈阳航空工业学院学报，2003（06）：38-40.