新工科背景下“通信原理”教学研究

赵立权 贾雁飞

摘 要：“通信原理”课程是电子信息类专业的一门重要的基础必修课程，也是大部分高校考研的必考课程之一。如何在新工科背景下提高“通信原理”课程的教学质量、培养学生学习能力、创新能力、独立思考等能力的作用至关重要。文章主要阐述如何在新工科背景下，对“通信原理”课程教学进行调整，使其更适应新工科对电子信息类人才培养的要求，使培养出的学生能更好地适应飞速发展的社会。

关键词：通信原理；课堂教学；新工科；教学质量

2017年2月18日，我国教育部在复旦大学召开了教育战略讨论会，第一次正式提出了新工科的概念[1-2]，并对其内涵和特征以及发展进行了讨论，为新工科的研究奠定了基础。近年来，我国实施了创新驱动发展战略，这就要求新工科人才具有较强的创新能力、多学科交叉能力、创业能力等综合能力。传统的工科背景下的教育，更多关注的是知识的传授，教师如何将知识传授给学生，学生如何从教师那里学习更多的知识，整个教学过程完全忽略了知识以外的能力培养问题。导致学生缺少独立学习、思考问题、解决问题和分析问题以及创新能力，不适应当下我国经济发展对人才的需求，间接影响了我国经济转型发展的速度。

1 “通信原理”教学手段改革

“通信原理”课程不但涉及大量的数学公式，还有较多的波形图，而且知识较难理解。为了使得学生更容易理解“通信原理”知识，一部分教师采用板书进行授课，该授课方法的主要优点是课堂教学过程中学生容易跟上任课教师的进度，学生容易理解数学公式的推导，不足之处在于授课速度较慢，尤其对于波形图演示的讲解，授课效率明显低下。另外一部分教师采用PPT进行授课，授课速度较快，效率较高，但是由于PPT演示过程中速度较快，学生对知识的接受程度和预期结果不一致，尤其采用PPT讲解数学公式的推导，学生无法跟上教师的授课节奏，导致学生上课不愿意听课，学校兴趣不高。而且PPT演示波形过程中无法调整波形参数，只能演示固定参数的信号波形，效果不够理想。

为了解决上述问题，我们采用板书和仿真软件相结合的方式进行课题教学。对于需要数学公式推导的内容，采用板书进行推导，这样有利于学生对公式的理解，增强学生对于数学知识运用的素养。对于波形演示的内容，采用我们自己研制的仿真软件进行现场演示，通过直观的方式让学生理解真实通信过程中信号的发送和接收波形，而且通过参数的调整使得学生理解所学知识。仿真软件采用Labview和Matlab软件相结合进行编写，该软件设计简单，而且易于实现，程序调整比其他软件便捷[3-4]。图1是“通信原理”模拟仿真实验系统，课堂上可以利用该系统对模拟调制和数字调制解调进行演示。图2是FM调制仿真子系统用户界面。在仿真系统中可以任意调整信号的幅度、频率等参数，这样学生可以从多角度全面理解所学知识。

2 “通信原理”教学方法改革

为了更好地培养学生的学习能力、独立思考能力和分析问题以及解决问题的综合能力，我们在课题授课的过程中增加了自学环节和问题思考环节。例如在讲解为什么要进行无线通信的知识时，给同学自学时间，通过閱读教材和反思的形式自学。自学过后教师通过提问的形式引导学生进行思考。引导大家思考类似“如果不进行调制，信号是否可以通过天线发送出去”“是否有什么无线通信可以不需要进行调制”“语音信号的频率和已调信号频率之间的关系”以及“调制为什么能够提高系统的抗噪声性能”等思考题，引导学生积极思考。在设置独立自学的教学内容时应考虑学生的学习能力以及学生知识掌握情况。在实际教学过程中，我们一般选取文字较多的内容让学生自学，对于公式推导部分的内容一般采用讲授的进行教学，逐渐培养学生的自学能力、分析问题和解决问题等综合能力。

3 “通信原理”教学内容改革

“通信原理”教学内容始终是围绕如何进行通信展开的，原有授课计划是根据经典教材按照第一章绪论，主要讲解通信的概念和信息及其度量以及通信系统主要性能指标；第二章信道，主要讲解各种信号的数学模型；第三章讲解模拟调制系统；第四章是数字基带传输系统；第五章数字带通传输系统；第六章信源编码；第七章差错控制编码。

按照该授课顺序讲解，学生在学习的过程中无法更好地理解通信过程，例如没有讲解如何实现的0和1组成的数字信号，就直接讲解如何信道模型和信道容量，讲解如何传输数字信号等，造成学生对通信完整过程理解存在很大困惑。为此，我们将授课顺序进行了调整。调整过程如下：第一章讲解通信的基本概念、发展历史等常规性知识，在讲解信息及其度量之前讲解原第六章的内容，即信源编码的内容，使得学生能按照信号在通信过程中的变化顺序理解通信的基本原理；第二章讲解信道，重点讲解是信道容量的定义和计算方法；将第五章模拟调制系统内容放在最后一章讲解。因为其他各章节教学内容都是围绕数字信号展开的，中间讲解模拟调制系统容易导致学生所学知识混乱。

4 结语

本文主要从教学手段、教学方法和教学内容改革3个方面探讨了如何提高“通信原理”课程课堂教学质量，提高学生的自学能力、思考能力、分析问题和解决问题的能力，以期更好地适应新工科背景下社会对人才的需求，更好地为社会提供满意的通信方面的人才，为经济转型和创新性社会发展作出贡献。