潘玉劍

（杭州電子科技大學(xué)電子信息學(xué)院 浙江·杭州 310018)

0 引言

“通信原理”是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課，同時(shí)也是通信與信息工程領(lǐng)域的入門(mén)課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步掌握通信與其系統(tǒng)的基本概念、理論和方法，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造或從事通信相關(guān)領(lǐng)域的工作奠定必備的理論基礎(chǔ)。[1]

“通信原理”課程的主要特點(diǎn)有：理論性強(qiáng)、公式多、直觀性差，涉及多門(mén)先修課程，學(xué)習(xí)難度較大。不管是從教師的反映還是學(xué)生的反饋，都指出當(dāng)前的課程教學(xué)存在不少問(wèn)題。比如，教師普遍反映學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，而學(xué)生反映上課聽(tīng)不懂等。因此，“通信原理”課程的教學(xué)改革和教學(xué)質(zhì)量的提升顯得很迫切。[2]本文針對(duì)此問(wèn)題，首先，分別從教師和學(xué)生角度指出當(dāng)前“通信原理”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題；其次，分析這些問(wèn)題存在的原因；最后，給出解決問(wèn)題的建議。

1 教學(xué)中存在的問(wèn)題及原因分析

根據(jù)作者近幾年在“通信原理”課程教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出當(dāng)前存在的以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）教學(xué)材料與新技術(shù)部分脫節(jié)。目前，國(guó)內(nèi)高校普遍采用的教材是國(guó)防工業(yè)出版的由樊昌信和曹麗娜老師寫(xiě)的《通信原理》。[3]該書(shū)很好地覆蓋了通信原理的基礎(chǔ)知識(shí)，而且布局排版清晰、書(shū)寫(xiě)語(yǔ)言淺顯易懂。但是，雖然該書(shū)已經(jīng)更新到了第七版，但仍然跟不上新技術(shù)的發(fā)展。例如目前實(shí)際應(yīng)用中普遍采用的多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)、以及4G 及5G 相關(guān)技術(shù)都沒(méi)有涉及。不過(guò)，作為廣泛使用的教材書(shū)籍，難以跟進(jìn)新技術(shù)的發(fā)展也是正?，F(xiàn)象。

（2）授課方式單一陳舊。最早的授課方式是黑板板書(shū)，這種方式下學(xué)生可以很好地跟上教師的節(jié)奏，但是板書(shū)書(shū)寫(xiě)比較耗時(shí)。后來(lái)隨著多媒體教學(xué)的興起，尤其是基于幻燈片（PPT）的授課方式成了主流，一直延續(xù)到現(xiàn)在。多媒體教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)很明顯，教師可以把準(zhǔn)備素材的時(shí)間放到備課過(guò)程中，盡量不占用上課的寶貴時(shí)間。但多媒體教學(xué)的方式也有其缺點(diǎn)，即多媒體教學(xué)降低了教師的授課門(mén)檻。教師可以不需要對(duì)課程知識(shí)有深入的了解和掌握，甚至可以從其他教師或網(wǎng)上獲得現(xiàn)成的PPT 課件，上課照本宣科地跟著PPT 走就行了。因此，多媒體教學(xué)盡管可以盡可能利用上課時(shí)間，卻可能造成教學(xué)質(zhì)量的下降。由于“通信原理”是一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，因此一般由較為年長(zhǎng)的教師擔(dān)任課程負(fù)責(zé)人。課程負(fù)責(zé)人會(huì)按其一貫的授課方法進(jìn)行授課，其他的年輕教師也會(huì)跟著課程負(fù)責(zé)人所寫(xiě)的教學(xué)大綱和授課計(jì)劃進(jìn)行教學(xué)。這可能是造成授課方式單一陳舊的原因之一。

（3）學(xué)生基礎(chǔ)較差，學(xué)習(xí)吃力。筆者上課印象頗深的是，在講完一個(gè)知識(shí)點(diǎn)后問(wèn)學(xué)生懂了沒(méi)有，不少學(xué)生會(huì)投來(lái)茫然的眼神?！巴ㄐ旁怼闭n程并不是空中樓閣，其重要的先修課程包括“信號(hào)與系統(tǒng)”和“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”。如果這兩門(mén)課程沒(méi)有學(xué)好，學(xué)起來(lái)自然會(huì)吃力。舉例來(lái)說(shuō)，信源編碼章節(jié)的低通模擬信號(hào)的抽樣定理是重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，理解這一知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)就是“信號(hào)與系統(tǒng)”的采樣章節(jié)的內(nèi)容。另外，數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)章節(jié)，要想深入理解各種數(shù)字調(diào)制方式的抗噪性能離不開(kāi)公式推導(dǎo)，而這些公式推導(dǎo)是建立在對(duì)“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”知識(shí)的理解和運(yùn)用的基礎(chǔ)上。眾所周知，“信號(hào)與系統(tǒng)”是學(xué)生普遍反映較難的一門(mén)，“概率論與梳理統(tǒng)計(jì)”不少學(xué)生也反映學(xué)得是云里霧里。

（4）學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣。俗話說(shuō)，興趣是最好的老師，沒(méi)有興趣而學(xué)習(xí)，只能是為他人而學(xué)習(xí)。在課堂上，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)教師提問(wèn)，下面鴉雀無(wú)聲，或者后排同學(xué)昏昏欲睡。對(duì)于“通信原理”，學(xué)生提不起興趣，筆者認(rèn)為有以下幾個(gè)原因。首先，學(xué)生不知道“通信原理”對(duì)他們有什么用。學(xué)以致用是學(xué)習(xí)最樸素的愿望。如果學(xué)生能從單純的以拿學(xué)分為目的，上升為今后找工作或繼續(xù)深造增加砝碼或打基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)興趣自然會(huì)上升。其次，教師上課過(guò)多注重?cái)?shù)學(xué)公式推導(dǎo)，忽略了從物理本質(zhì)的討論，學(xué)生難以獲得直觀的理解。最后，由于課程考核方式一般限于筆試，且筆試題型固定，為了應(yīng)付考試，學(xué)生可以只聽(tīng)與考試相關(guān)的內(nèi)容，甚至根據(jù)考試范圍完全自學(xué)都有可能通過(guò)考試。

2 教學(xué)中的建議

針對(duì)以上“通信原理”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出幾點(diǎn)建議，以促進(jìn)教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量。

（1）抓基礎(chǔ)、重前沿。建高樓的第一步就是打好基礎(chǔ)。打好學(xué)生在學(xué)習(xí)“通信原理”的基礎(chǔ)需要多個(gè)課程教學(xué)聯(lián)動(dòng)。一方面，“信號(hào)原理”及“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”等基礎(chǔ)課程需要提高教學(xué)質(zhì)量，把好關(guān)。不單單是對(duì)于“通信原理”，基礎(chǔ)課程是學(xué)生未來(lái)幾乎所有學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，提高它們的教學(xué)質(zhì)量顯得非常重要。另一方面，在“通信原理”課堂里，可以單獨(dú)開(kāi)設(shè)1～2 節(jié)課，專(zhuān)門(mén)用于基礎(chǔ)知識(shí)回顧，并提醒學(xué)生這幾節(jié)課的重要性，認(rèn)真的學(xué)生自然會(huì)用心學(xué)習(xí)。

針對(duì)現(xiàn)有教學(xué)材料與現(xiàn)有新技術(shù)脫節(jié)的問(wèn)題，教師可以在講完所有基礎(chǔ)理論知識(shí)后，開(kāi)設(shè)幾節(jié)新技術(shù)專(zhuān)題課。教師可以結(jié)合自己的研究領(lǐng)域特點(diǎn)，自行準(zhǔn)備教學(xué)材料。并且這些教學(xué)材料需要每隔幾年更新一下跟進(jìn)新技術(shù)，以發(fā)揮其靈活性

（2）新型授課及考核方式。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師講，學(xué)生聽(tīng)，其后果是缺乏反饋。教師不知道學(xué)生掌握得如何，對(duì)自己教學(xué)水平提高也沒(méi)有幫助。應(yīng)對(duì)的方式是增加師生之間的互動(dòng)。比如對(duì)于前面提到的新技術(shù)專(zhuān)題課，可以采用由教師作簡(jiǎn)單介紹，再有學(xué)生基于課前的文獻(xiàn)檢索，解釋新技術(shù)的原理及應(yīng)用，最后教師對(duì)于學(xué)生的講解進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。這樣，一方面，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，是在教師的直接指導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí)。另一方面，也提高了教師的授課門(mén)檻，因?yàn)橹挥袑?duì)新知識(shí)的深入掌握才能有效點(diǎn)評(píng)。

在課程考核方面，在筆試外增加新的考核方式，增加考核的不確定性，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)，而不是獲得學(xué)分。國(guó)外有的高校，在期末考核中增加面試考核環(huán)節(jié)，即教師提問(wèn)，學(xué)生回答，最后教師打分，結(jié)合一定權(quán)重，算到期末總分里面。這樣一來(lái)等于增加了一定的不確定性，需要學(xué)生平時(shí)下功夫，從而促進(jìn)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)。

（3）公式推導(dǎo)與物理意義兩手抓。在對(duì)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解時(shí)，大部分教師可能會(huì)側(cè)重公式推導(dǎo)，而忽略了物理意義講解。誠(chéng)然，公式推導(dǎo)是邏輯絕對(duì)正確的，對(duì)于學(xué)習(xí)也是必不可少的。但缺點(diǎn)是會(huì)降低學(xué)生的興趣。對(duì)于初學(xué)者最好能從物理意義講解，進(jìn)而再用公式證明。比如，在講解數(shù)字信號(hào)的最佳接收章節(jié)的匹配濾波器時(shí)，最好能向?qū)W生講解匹配濾波名字的由來(lái)，進(jìn)而拓展至匹配濾波的物理本質(zhì)?？梢愿嬖V學(xué)生匹配濾波的前提是對(duì)發(fā)射波形先驗(yàn)，不然談何匹配。這樣的講解比單純公式堆導(dǎo)更能讓學(xué)生加深理解。又比如，在講解信源編碼章節(jié)的低通模擬信號(hào)的抽樣定理，向?qū)W生解釋為何只要抽樣頻率高于信號(hào)最高頻率的兩倍就可以由離散信號(hào)重構(gòu)出原始模擬信號(hào)時(shí)，可以告訴學(xué)生頻率低的信號(hào)其信息量本身就不大，所以有實(shí)現(xiàn)無(wú)損失重構(gòu)的可能。當(dāng)然，從物理本質(zhì)進(jìn)行講解對(duì)教師也提出了更高的要求，不過(guò)這也達(dá)到了教學(xué)相長(zhǎng)的目的。

（4）引入軟件輔助教學(xué)?！巴ㄐ旁怼?知識(shí)部分過(guò)于理論化，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)提不起興趣。因此如何使“通信原理” 的課程教學(xué)變得直觀很重要。除了在實(shí)驗(yàn)課程中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行儀器輔助的實(shí)驗(yàn)，還可以在理論課堂中引入軟件輔助教學(xué)。目前市面上的SystemVue[4]以及Matlab[5]可以很好的完成這一目的。以Matlab 為例，在講解正交相移鍵控（QPSK）數(shù)字調(diào)制時(shí)，可以利用其自帶的通信工具箱以可視化的方式完整仿真QPSK 的發(fā)射和接收鏈路，其中星座圖、升余弦濾波等概念可以非常直觀的顯示。由于Matlab 有這非常完整的幫助文件，非常便于自學(xué)，因此教師也可以布置基于Matlab 的作業(yè)，讓學(xué)生在課后設(shè)計(jì)基于課上所學(xué)通信理論的程序。

（5）課程接地氣。不知道所學(xué)知識(shí)有何作用，是目前大學(xué)生普遍抱有的困惑。為了讓“通信原理”這么課顯得不那么高高在上，可以嘗試做一下接地氣的事情。比如，可以讓讀相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究生現(xiàn)身說(shuō)法，講講他在學(xué)習(xí)深造中，“通信原理”這門(mén)課的重要性。又比如，可以帶學(xué)生參觀當(dāng)?shù)赝ㄐ蓬I(lǐng)域的公司，或者請(qǐng)公司的技術(shù)人員來(lái)課堂交流，讓學(xué)生了解“通信原理”課程上所教的理論是指是如何在實(shí)際中發(fā)揮作用的。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合筆者近幾年在“通信原理”課程教學(xué)中的體會(huì)，給出了教學(xué)中的思考和建議。文中給出的部分建議已應(yīng)用到我校的“通信原理”的課程教學(xué)中，并取得了不錯(cuò)的效果。筆者相信文中給出的建議能給國(guó)內(nèi)高校在“通信原理”課程改革上提供借鑒。