王玲玲　尹愛兵

摘? 要：通信原理是電子信息學科的主干專業(yè)基礎課，其涉及的基本理論和基本方法在現代通信技術中被廣泛應用。為進一步提高教學效果，培養(yǎng)創(chuàng)新性通信技術人才，分析了傳統(tǒng)通信原理教學的不足，從理論教學、實踐教學和考核方式三個方面進行改革。教學內容與時俱進，重難點知識形象化，建立配套線上課程；充分利用實驗增強學生實踐能力，成立創(chuàng)新興趣小組；多角度評價學生的學習效果，增加創(chuàng)新能力和實踐能力考核比重。經實踐教學表明，該方法提高了學生學習興趣，能夠有效地幫助學生掌握課程主要內容，同時促進了具有創(chuàng)新精神和實踐能力的綜合性人才培養(yǎng)。

關鍵詞：應用型本科；通信原理；教學改革；創(chuàng)新能力

中圖分類號：TP39；G434? 文獻標識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）20-0173-04

Teaching Methods Reform for the Course of Communication Principles in Application-oriented Undergraduate Colleges

WANG Lingling， YIN Aibing

（School of Electronic and Electrical Engineering， Anhui Wenda University of Information Engineering， Hefei? 231201， China）

Abstract： Communication principle is the main professional basic course of electronic information discipline， and the basic theories and methods involved are widely used in modern communication technology. In order to further improve the teaching effect and cultivate innovative communication technology talents， this paper analyzes the defects of traditional communication principle teaching， reformed from three aspects： theoretical teaching， practical teaching and assessment methods. The teaching content should keep pace with the times， visualize the key and difficult knowledge， and establish the supporting online courses. It makes full use of experiments to enhance students' practical abilities， establishes innovation interest groups， evaluates the learning effects from multiple perspectives， and increases the proportion of innovative ability and practical ability assessment. The practical teaching shows that this method improves students' learning interest， can effectively help students master the main content of the course and promote the cultivation of comprehensive talents with innovative spirit and practical ability.

Keywords： application-oriented undergraduate; communication principle; teaching reform; innovation ability

0? 引? 言

當今社會正通過數字化轉型向萬物互聯(lián)、萬物感知和萬物智能的智能化時代轉變[1，2]，這離不開人工智能、物聯(lián)網、大數據及云計算等技術的快速發(fā)展和應用，而通信技術作為其中堅力量做出了重要的貢獻[3]。時代與新技術的發(fā)展為通信技術注入了新的知識和生命，同時也對高等院校的通信課程提出了更新、更高的要求[4，5]。

通信原理課程是電子信息與通信工程的一門主干專業(yè)基礎課，主要內容包括模擬通信和數字通信兩大部分，其涉及的基本理論和方法在現代通信技術中被廣泛應用[6]。因此，通信原理課程對于培養(yǎng)通信技術人才意義重大。而當前通信原理教學不同程度地存在一些問題[7]：1）教學過程以教師為中心，學生學習較為被動，缺乏學習主動性和積極性；2）教學內容跟不上信息技術發(fā)展的步伐，授課方式單一；3）對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的針對性不足，學生理論聯(lián)系實際的能力較差。這些問題導致了學生對通信原理基本知識與基本分析方法難以深入理解與掌握，對其在現代通信技術中發(fā)揮的理論與方法指導作用不夠清楚，應用理論解決實際問題的能力欠缺，不利于創(chuàng)新應用型人才的培養(yǎng)。因此，通信原理課程改革是十分迫切且必要的。

本文將從理論教學、實踐教學與考核方式三個方面就應用型本科高校通信原理課程改革進行探討，總結自身教學經驗，同時博采眾長，給出以下思考。

1? 理論教學改革

1.1? 依據時代發(fā)展合理取舍教學內容

通信原理的先修課程有信號與系統(tǒng)、隨機過程、概率論等，對理論基礎要求較高，且大部分電子信息與通信工程的本科生并沒有系統(tǒng)接觸過隨機過程這一課程；其次，通信原理物理概念抽象，綜合性高，數學推導煩瑣。為貼合應用型本科高校人才培養(yǎng)定位，通信原理中的隨機信號與噪聲分析部分更應注重理論知識的理解與其在后續(xù)章節(jié)中的應用，不應過多花費精力在理論的論證上。

此外，緊跟時代發(fā)展的需求，精簡模擬通信內容，突出數字通信，將課程中的理論知識與前沿技術相結合，能夠幫助學生更好地理解知識點，使學生產生濃厚的學習興趣，也為學生展現了學以致用的典范。如在介紹香農公式時，要傳輸固定大小的信息量，在通道條件不好時，可以用帶寬換信噪比，即擴頻通信CDMA的傳輸原理；若帶寬有限，可以信噪比換帶寬，采用多進制多電平多星座圖的多進制調制方式，如256QAM；也可以時間換信噪比，如在深空通信中，一般采用太陽能電池板供電，發(fā)射功率有限，經過幾萬里的傳輸距離，信噪比極低，可以增加傳輸時間，以完成信息量的傳輸。一個香農公式可以帶來這么多的工程應用，理論聯(lián)系實際，提高學生的學習興趣。

1.2? 重難點知識形象化

通信原理中有些概念比較抽象，要真正理解有一定困難，比如碼間串擾及碼間串擾消除的條件。無碼間串擾的時域條件為基帶系統(tǒng)沖激回應除t = 0時取值不為零外，其他抽樣時刻t = kTb上的抽樣值均為零，即無碼間串擾的充要條件是h（t）僅在本碼元的抽樣時刻有最大值，而在其他碼元的抽樣時刻均為零。這好比在一個教室里，老師提出一個問題，要同學們按座號依次回答，同學們正相互討論問題，是存在噪音和干擾的，而當老師叫到某位同學回答時，其他同學應保持安靜、無干擾狀態(tài)[8]。借助于生活中的體驗來形象化地理解通信原理中的困難知識點，減輕了學生負擔，使理論知識的理解與掌握更深刻。

在信源編碼中A律13折線PCM編譯碼是一個重要知識點。將課本相關內容提煉成圖1的數軸，圖中Δ=1/2 048，為一個最小量化單位。數軸上清楚地列出了0—1每一段的長度、起始電平和量化間隔，將A律13折線的壓擴特性完全地體現了出來，借助于這個數軸形象化的表達使瑣碎知識點的記憶變得簡單，再解PCM編碼、譯碼題目及計算量化誤差都會變得輕松，難以出錯。

1.3? 建立供學生自主預習、復習及測驗的在線課程

理論教學的同時建立配套的在線課程，包括所有章節(jié)知識點、教案及各類學習資料，可將在線的優(yōu)質教學資源或教師本人提前錄制好的教學視頻放置在對應章節(jié)供學生自主使用，同時可在線上發(fā)布課后作業(yè)，教師可指定在線完成或提交紙質版作業(yè)。每章結束創(chuàng)建章節(jié)測驗試題庫，客觀題可在系統(tǒng)設置好答案，系統(tǒng)自動批改，主觀題教師自行批改，章節(jié)測驗可以幫助學生及時查驗自身知識掌握情況，以便做好查缺補漏。圖2為通信原理章節(jié)知識點、作業(yè)庫與章節(jié)測驗。

1.4? 利用在線教學平臺豐富課堂互動

在線教學平臺互動形式多樣，題目形式有選擇、填空、判斷、投票、討論、問卷、隨堂練習等，教師將每節(jié)課的主要知識點提煉出來再編排成各種不同的題型，學生可以搶答，教師也可以利用隨機選人或指定學生參與回答。教師隨時查看所有學生的參與情況和作答正確率，及時掌握學生知識的薄弱點及時鞏固。此外，教師可以提前設定題目的積分，學生參與得越多，回答越準確得分就越高，學生也可以隨時查看自己獲得的積分，積分作為課堂表現的一個依據，將被統(tǒng)計進期末成績，這無疑會調動學生的參與熱情，從而促進課堂教學的效果。圖3為課堂互動的一些展示。

2? 實踐教學改革

2.1? 充分利用實驗增強學生實踐能力

通信原理實驗圍繞抽樣定理、數字基帶傳輸系統(tǒng)、數字頻帶傳輸系統(tǒng)、信源編譯碼、信道編譯碼、同步技術等基本內容展開，涵蓋了理論課幾乎所有的主要內容。實驗形式多樣，有驗證性實驗、綜合性實驗，還有一些如漢明編碼、卷積碼的開放性實驗。如何充分利用實驗資源，增強、鞏固理論知識消解，從而進一步發(fā)掘學生的創(chuàng)新能力與實踐興趣？

1）正確對待基礎性實驗，不可因其看似簡單就按部就班做完了之，帶著一顆主動思考和探索的心，在實驗中“知其然，知其所以然”，善于發(fā)現與總結，理論課上遺留的一些疑問或許就在實驗課上豁然開朗了。如，在PCM編譯碼實驗中，編碼時鐘為64 kHz與128 kHz時，同一模擬信號的PCM編碼數據是不一樣的，如圖4和圖5所示。因為編碼時鐘為64 kHz時，一幀中只能容納1路信號，編碼時鐘為128 kHz

時，一幀中能容納2路信號，實驗中僅提供了一路信號，故當編碼時鐘為128 kHz時僅占用了一幀中的一半時隙，觀察兩組編碼數據就明白了時分復用的意義，這即是知識間的融會貫通。

2）教師開動腦筋，在基礎性實驗的基礎上逐漸開設有創(chuàng)新性和設計性的開放性實驗，如碼分復用解復用實驗，漢明碼、交織碼、循環(huán)碼編譯碼與糾錯能力實驗等。碼分復用是發(fā)送端用各不相同的、相互（準）正交的擴頻碼調制發(fā)送信號，接收端利用碼型正交性，通過解擴，從混合信號中解調出相應的信號。在理解原理的基礎上，可以根據實驗條件先在Matlab/Simulink上進行仿真，完成不同擴頻碼的擴頻與解擴，然后進行擴頻碼調制進行碼分復用與解調完成信號恢復，有了仿真數據再利用實驗箱組合各模塊進行理論和實踐的驗證與反復磨合。這一過程可以讓學生的能力得到盡情發(fā)揮，專業(yè)設計性較強，對學生綜合實踐能力培養(yǎng)有極大的促進作用。

2.2? 成立創(chuàng)新興趣小組

鼓勵學生成立創(chuàng)新興趣小組，每組3～5人，圍繞調制&解調、信源編碼&譯碼、信道編碼&譯碼、同步技術、復用技術等通信原理課程主要內容，學生可依據個人興趣和知識積累來選擇題目。教師制定課題基本的設計任務，每組在查閱相關的經典參考文獻和一些最新參考文獻基礎上完成基本的設計任務，有能力者可進行功能擴展，如進行對比實驗和性能優(yōu)化。興趣小組最終成果要能夠進行演示，形成設計報告，進行答辯，設計突出的小組可以將成果整理成論文進行發(fā)表。表1列出了一些任務課題，可供參考。通過創(chuàng)新興趣小組，鍛煉了學生的編程能力、解決實際問題的能力以及團隊協(xié)作能力。開放性實驗及創(chuàng)新興趣小組的工作積累也會為學生以后的畢業(yè)論文提供更多的選擇，使優(yōu)秀的學生能夠站在更高的知識水平寫出高質量論文，也會以后工作選擇打下扎實的基礎。

3? 考核方式改革

期末考核方式以筆試為主，卷面成績占比一般為總成績的60%。此外，通信原理課程考核采用多因子加權綜合評定法，建立多元有效、可評可測的全過程智慧教學效果[9，10]。在課程教學環(huán)節(jié)中，提前預習、課后復習、出勤、課堂表現、作業(yè)、期中測驗等都應制定不同的評價指標納入期末考核環(huán)節(jié)，從多個角度來評價學生的學習效果。同時，增加創(chuàng)新能力和實踐應用能力考核的比重，將學生在開放性實驗及創(chuàng)新興趣小組的日常表現和考核結果納入最終成績的認定當中并適當提高相應的比重，激發(fā)學生在創(chuàng)新能力鍛煉和實踐應用能力鍛煉上的興趣，適當增加學習壓力，促使學生既綜合全面地掌握通信原理課程基本原理、基本方法和基本應用，更在實踐和創(chuàng)新能力上成為一名名副其實的綜合性人才。

4? 結? 論

本文以應用型本科高校為依托，對通信原理課程的理論教學、實踐教學與考核方式改革進行了探討與嘗試。與時俱進，依據通信技術發(fā)展合理取舍教學內容；重難點知識形象化；建立配套在線課程，做好預習、復習和課堂互動；充分利用實驗增強學生實踐能力；成立創(chuàng)新興趣小組；多角度評價學生學習效果，提高創(chuàng)新能力和實踐應用能力考核比重。通信原理課程通過多方位的教學改革與實踐，取得了良好的成效，教學內容更加合理，線上線下教學系統(tǒng)相互補充，滿足了學生的多樣化學習需求；注重理論與實踐結合，突出了學生的學習主體地位，培養(yǎng)了學生的綜合素質與自主學習、探索精神。

綜上，本文所提出的一系列改革方法有助于激發(fā)學生學習興趣，提高通信原理學習效果，同時強化了創(chuàng)新實踐教育，促進了人才培養(yǎng)質量的提高。本研究對應用型本科高校電子信息類通信原理課程的教學有一定的指導價值，但仍存在不足，在以后的教學過程中仍要不斷地探索更為學生有益的教學方法，不斷提高自身素養(yǎng)和教學水平。

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[10] 劉冀瓊，馮帥.多維度立體式線上線下混合教學創(chuàng)新研究——基于阜陽師范大學運籌學課程的探索與實踐 [J].內蒙古農業(yè)大學學報：社會科學版，2022，24（1）：27-32.

作者簡介：王玲玲（1983—），女，漢族，山東濟寧人，講師，碩士，研究方向：信號與信息處理；尹愛兵（1977—），男，漢族，江蘇漣水人，講師，碩士，研究方向：通信信號處理。

收稿日期：2023-04-09

基金項目：2020年安徽省質量工程項目（2020jyxm0764）