[面向计算机专业的通信原理课程教改探索与实践]计算机专业课程

面向计算机专业的通信原理课程教改探索与实践

摘 要：
计算机；
通信原理；
教学研究；
教学改革 1. 课程现状 在高等院校本科教学中，“通信原理”是信息大类专 业的重要核心课程之一，是通信、电子、计算机科学等专业 的重要专业基础课程，在本科教学中占有重要的地位。该课 程内容丰富，所涉及的知识包括概率论与统计、随机过程、 排队论、信息论、信号处理、通信网络理论等。由于课程中 涉及的抽象概念较多，覆盖内容广，并涉及大量的数字公式 推导，学生初学时往往难以领会和理解。特别是对于计算机 专业的学生来说，由于缺少必要的前期相关知识积累如信号 处理、傅立叶变换等，而学时往往又安排的比较紧（通常仅 安排48个学时），授课时间短，在很大程度上进一步增加了教师授课和学生学习的难度，教学效果不理想。

2. 课程教改的探索与实践 2.1 教材选择 与在通信专业中的绝对核心地位不同，“通信原理”课 程在计算机专业的教学中虽然被设为一门重要的课程，但是 并没有针对该课程的设置足够相关先修课程，如信号处理、 信息论与编码等。然而，通信原理课程的教学在计算机专业 的教学中起着重要的作用，它不仅有助于学生将来在计算机 网络和无线网络方面的后续学习，也是学生在进入研究生阶 段后深入理解现代新型无线通信技术并进而从事相关领域 研究的基础。

针对计算机专业的教学目标和学生需求，我们对目前国 内外主要通信原理教材进行了认真比较，以期选出最合适的 教材。在教材的选择过程中，主要考虑教材的可剪裁性和自 包含性。由于计算机专业为该课程安排的时间较少，而通信 原理包含的内容又过于丰富，我们在选择教材的时候力求选 择含有足够丰富的内容，使得教师能够选择主要内容在课题 上进行讲授，而学有余力或者对该课有兴趣的学生又能够根 据自己的要求进行更深入的学习。自包含性是我们选择教材 的另一个标准。如前所述，由于计算机专业的课程设置中往 往没有安排先修课程，学生在理解所学内容的时候会遇到很 大困难。选择一本自包含性较强的教材，能够让学生在同一 本教材内学到所需各种知识，有助于更好的理解所学内容。我们比较了当前国内外通信原理的主要教材，主要包 括：1） 樊昌信主编、国防工业出版社出版的《通信原理》 第6版[1]；
2）曹志刚主编、清华大学出版社出版的《现代 通信原理》[2]；
3） 徐家恺主编、科学出版社出版的《通 信原理教程》[3]；
以及4）国外原版教材如Bernard Sklar 著的《Digital Communication: Fundamentals and Applications》[4]。考虑到该课程安排在二年级下半学期， 在没有先修课程的情况下，学生的英语水平不足以直接使用 英文原版教材，因此主要考虑中文教材。在前面所列的3本 教材中，樊昌信主编的《通信原理》第六版具备丰富的授课 内容，各部分之间的逻辑性较强。教材中对重要的数学公式 给出了详细清晰的推理过程，自包含性强，有助于学生对所 授内容的理解。该教材的内容随着通信技术的发展不断更新， 目前已经更新到第6版，包括了很多通信方面的最新研究成 果。因此我们选择了这本书作为授课教材。

2.2 教学内容与教学体系设计 针对计算机科学专业教学的要求，我们依据教学大纲安 排对所选教材的教学内容进行了裁减，着重传授通信的基本 原理以及与后续网络课程学习相关的知识。在教学内容上， 注意加强基本概念的讲解，对于数学公式在注意分析和推导 的严谨性的同时适量简化数学推导。在授课过程中，减少过 时的技术内容，重点向数字通信部分倾斜，对于偏底层硬件 的内容如最佳接收机等让有兴趣或者学有余力的同学讨论自学。在教材已有内容的基础上，增加了目前国际上最新的 研究内容如认知无线电和MIMO天线系统，并在教学过程中有 针对性地向学生介绍科研的基本理论和方法，交流自己的研 究心得和成果，使学生不仅了解本专业和通信学科的前沿动 态，更激发了他们探索前沿课题的兴趣，提高了学生的创新 能了和科学思维方法。另外，为了更好地解决学生先修课程 知识缺乏的问题，我们对“通信原理”课程的内容进行了调 整，将信号与编码一章独立成一门专业选修课，单独授课， 增强了学生的前期知识储备，进一步改善了教学效果。

2.3 教学手段改革探讨 对教学手段进行改革，采用多媒体教学手段来增强和学 生的互动，提高课堂教学效果。对于需要进行推导的公式， 通过板书进行推导，帮助学生进行理解。通过二者相结合来 更好地改善教学效果。

一方面，多媒体教学可以减少教师板书的时间，有效地 增加讲授时间，同时能够增强与学生地互动，从而更能吸引 学生的注意力。在“通信原理”课程的教学中，合理的使用 多媒体授课方式，有助于取得好的教学效果。比如，在“通 信原理”的教学内容中常常涉及信号的处理过程，传统的方 法是通过画框图和数学公式将其表达出来。采用多媒体教学， 在课堂上通过仿真软件动态仿真信号的处理过程，能够更加 生动直观的展示信号波形和频谱图地变换过程，帮助学生更 好地理解信号处理的全过程。另一方面，多媒体教学作为一种辅助教学方法和手段， 不能盲目的过度使用。比如，在展示一些重要公式的推导过 程时，就需要多媒体与教师板书相结合。如果仅仅依靠幻灯 片，则学生的思维常常跟不上讲解的速度，难以形成整体连 贯的思路，教学效果并不理想。而板书能够一步一步地引导 学生，有相对充裕的时间来理解消化公式推导的过程，解决 其中的难点问题。由于“通信原理”公式推导多，若完全依 靠传统黑板板书，教学效率低，会导致课时紧张。与多媒体 教学相结合，通过幻灯片显示推导整个过程，利用板书给出 具体推导，可以将教师从繁重的板书中解脱出来，充分利用 课堂时间进行讲解，从而更好地完成教学任务。

2.4 学生考核方式的改革 传统的学生考核方式中，期末考试占比重过大，使得学 生在往往考前集中突击、死记硬背。虽然考试成绩不错，但 是实际上没有真正学到知识，存在着考核结果与学习能力相 关度不高的问题。我们在考核过程中，将结果与过程、理论 与实践相结合，对学生成绩的评定采取综合考评模式，即总 成绩由平时成绩、实验成绩和期末成绩组成。其中，平时成 绩占15％；
实验成绩占25%，主要考察学生在实验箱上重现、 复习所学知识的能力；
期末考试占60％。在试题设定上坚持 “重视基础，注重方法；
重视应用，侧重能力；
题型多样， 结构合理”的原则，突出能力考核。有效的提高了考核结果 与学生实际掌握知识之间的相关性，提高了学生运用所学理论认识分析与解决现实问题的能力。

3. 结束语 针对计算机科学专业“通信原理”课程教学的要求及特 点，笔者在教学过程中进行了一系列的教学改革探索和实践， 从课程教材选择，教学内容设计、教学手段以及学生考评方 式等方面进行了改革，有效的改善了教学效果。将来，我们 考虑利用MCLA教学法[5]进一步改善教学效果。

参考文献：
［1］. 樊昌信，曹丽娜．通信原理[M]．第六版.北京：
国防工业出版社，2006． ［2］. 曹志刚，钱亚生．现代通信原理[M]．第二版. 北 京：清华大学出版社，2008． ［3］. 徐家恺，沈庆宏，阮雅端. 通信原理教程[M]. 第 二版．北京：科学出版社，2007． ［4］. Bernard Sklar. Digital Communications: Fundamentals and Applications [M]. 第二版. Prentice-Hall, 2001. ［5］. 郭克华，段桂华. “面向对象技术”课程的MCLA 教学法研究[A]. 张凤翔.第23届全国计算机新科技与计算机 教育学术会议论文集, 2012.