通信原理课程的理论教学模式优化探索

郭海燕　朱佳

【摘要】通信原理课程是一门理论性和综合性很强的专业课。针对目前通信原理课程理论教学中存在的问题，提出了注重与先修课程的紧密联系、注重学生对系统的理解、采用启发式辅助教学和采用MATLAB辅助教学的教学模式优化探索，来改进课堂教学效果，提升学生的学习兴趣和主动思考的能力。

【关键词】通信原理 教学改革 教学优化

【基金项目】南京邮电大学教学改革项目（JG00214JX62）资助。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）03-0227-01

一、通信原理课程的特点

通信原理是电子信息类本科专业的专业核心课，具有理论性强、综合性强和实践性强的特点，也是高校通信信息类专业研究生入学考试或复试必考科目之一。同时，通信原理也是无线通信等其他通信技术的基础，对其的掌握程度直接影响到对目前和未来广泛使用的新型通信技术的理解。

通信原理课程的先修课程很多，包括高等数学、概率统计、随机信号处理、信号与系统和数字信号处理等理论基础课和专业基础课，涉及的知识面广，知识点多，且许多知识点都有复杂的公式及推导，理解难度大。

二、目前教学模式普遍存在的问题

南京邮电大学通信原理课程采用的教材为樊昌信、曹丽娜编著的《通信原理（第6版）》[1]，主要内容分为绪论、预备知识、信道、模拟通信系统、数字通信系统、模拟信号的数字转换，其它通信相关知识等，知识分块清楚，便于学生梳理。课程教授主要采用以理论教学为主，实验箱实验仿真为辅助，理论教学采用PPT与板书相结合的授课方式。

目前教学模式普遍存在着以下问题：

1.对《信号与系统》课程联系不紧密，直接影响到学生对知识点的透彻理解。尽管《通信原理（第6版）》中有两章预备章节《确知信号》和《随机过程》，对《信号与系统》课程中有关的预备知识进行了复习，但笔者在教学过程中发现这些预备知识对于本课程的理解还不够。其原因是《信号与系统》与本课程的联系非常紧密，其知识点贯穿在整个章节中[2]。例如：通信原理课程中基带传输系统和调制传输系统的原理讲解都在频域中进行，涉及到《信号与系统》中基本信号的频域分析，信号通过系统后的变化等。笔者发现学生对《信号与系统》相关知识的遗忘严重影响了对通信原理课程的理解。

2.知识点的讲授偏重理论上的理解，未纳入系统中让学生领会。由于通信原理课程理论性很强，很多小节都设及到大量的公式，在教学中往往会偏重通过板书推导一遍来理解此知识点，导致的一个问题是学生单单从理论上理解了这个知识点，但对为什么需要这样，对整个系统中所处的位置或作用不明确甚至没有概念。

3.目前通信原理课程讲解主要是“填鸭”式教学，学生被动接受知识，缺乏积极性。由于通信原理课程理论性强的特性，教师在讲解此课程中无法回避理论知识的传授，但由于理论知识的枯燥乏味，导致学生学习主动性不高，课堂活跃性不够，学生缺乏主动思考，导致学生对课程的理解也仅限于解题。

4.目前，通信原理课程的实验主要以实验箱实验仿真为主，实验箱仿真的目的主要是加深学生对理论课的理解，提高学生的实际动手能力。但是由于实验课课时有限，加上实验课滞后于理论课，对理论教学的理解帮助有限。因此，如何用更便捷的实验手段帮助学生直观地理解通信原理系统及各个框架的工作原理，是目前通信原理课程存在的一个问题。

三、教学模式的优化探索

笔者近几年来一直从事通信原理课程的教学，鉴于目前通信原理课程中存在的上述问题，从实际课堂和学生角度出发，从以下几个方面对教学模式的优化进行探索。

1.注重与《信号与系统》课程的紧密联系。《信号与系统》是《通信原理》的重要专业先修课程，对《信号与系统》中相应知识（如基本信号的频域变换，信号通过系统等）的理解和熟悉程度直接影响到对《通信原理》中重要知识点的理解。例如：调制与解调是通信原理的重要内容，其中通过信号与载波相乘来进行调制，实现信号的频谱搬移，实际上就是《信号与系统》课程中常见变换的频域分析；为什么AM信号频谱中存在载频分量而DSB信号频谱中没有载频分量，对应着《信号与系统》课程中基本信号和常见变换的频域分析；在讲解基带传输系统中无码间串扰的时域条件时，需要帮助学生回顾《信号与系统》中“冲激信号通过系统后的输出信号为系统的冲激响应”。因此，在课前复习下相应知识或要求学生准备《信号与系统》查阅，将有利于学生对通信原理课程的掌握，同时也使学生对通信原理课程的畏难情绪减少。

2.在讲解理论知识点的同时，注重学生对系统的理解。由于通信原理课程的理论性强，在很多小节上需要板书理论推导来加深学生对知识点的理解，很多情况下会导致学生只理解了理论公式，而对系统迷糊不解。因此，在从理论上讲解各小知识点前，需要先讲解其在系统中所处的位置和具体作用。例如：在讲解模拟调制系统的抗噪声性能时，重点讲解输入信噪比与输出信噪比，在计算输入噪声功率时，需要用到带通滤波器的带宽，在计算输出噪声功率时，需要用到低通滤波器的带宽。只有将此带通滤波器和低通滤波器在系统中所起的作用讲解清楚了，学生才能理解两者的带宽如何计算，也才会理解FM系统中带通滤波器的带宽为什么不等于FM信号的带宽。

3.采用以问题为导向的启发式教学方式来辅助课程的理论教学。目前通信原理课程的理论教学主要是以PPT和板书相结合的方式，教师传授为主，学生被动接受，缺乏主动思考的积极性。为了提高学生的学习积极性，提高学生主动思考的能力，在课堂中采用以问题为导向的启发式辅助教学方式[3]。在讲解知识之前先提出一至两个相应的开放性问题，让学生带着问题去听课，在讲解知识之后请学生讨论回答，从回答中能得到学生对知识理解的反馈，再对未理解的部分进行解释讨论。另外，在每章结束后，分配一至两个额外的综合性问题或习题请学生分组讨论回答，提升学生对系统整体的理解。

4.采用MATLAB仿真工具模拟信号通过通信系统，来辅助理论教学。由于实验箱仿真滞后于理论教学，且相对费时，所以对理解理论知识辅助有限。而MATLAB仿真工具能方便实时地从数值上对通信系统进行模拟，来帮助学生对通信系统的工作原理进行直观地理解，且提高学生的课堂积极性[4]。例如：采用MATLAB仿真工具模拟语音信号的调制解调，将已调语音信号，解调语音信号和原始语音信号从时域和频域进行比较，加深对调制解调系统的理解；在讲解DSB调制时，可直接展示用MATLAB绘制的已调信号波形，帮助学生理解“载波反相点”。

四、总结

针对通信原理课程理论性强的特点，提出了在各知识点上注重与《信号与系统》课程的紧密联系、在理解理论知识的同时注重对总体系统的理解、采用问题导向式的启发式教学和MATLAB仿真工具来辅助课程的理论教学，使学生对理论知识的掌握更轻松更深刻，提高学生的课堂积极性，激发学生主动思考，并用于实际的课程教学中，改进了课程的教学效果。

参考文献：

[1]樊昌信，曹丽娜. 通信原理（第6版）[M]. 北京：国防工业出版社，2007.

[2]索郎桑姆，宁长春. “信号与系统” 与 “通信原理” 的教学关系研究 [J]. 电气电子教学学报，2014，36（2）.

[3]徐红，彭宏，吴涛.“通信原理”课程问题引导的启发式教学 [J]. 电气电子教学学报，2015，37（2）.

[4]王欣，陶杰等. 通信原理的教学改革[J].教育教学论坛，2015，9（39）.