国家一流本科专业建设背景下通信原理教学改革_许学杰.pdf

第 43卷 第 1期 高 师 理 科 学 刊 Vol.43 No.1 2023年 1月 Journal of Science of Teachers College and University Jan.2023 文章编号：1007-9831（2023）01-0083-04 国家一流本科专业建设背景下通信原理教学改革 许学杰，赵庆平，邵芬（淮北师范大学 物理与电子信息学院，安徽 淮北 235000）摘要：通信原理是电子信息工程专业的核心课程之一为了达到新工科建设、人才培养、振兴教育的目的，针对通信原理课程的特点，从团队建设、教学方式、教学考核等方面进行了探索教学实践表明，通信原理课程改革在激发学生兴趣，提高专业素养等方面取得了良好的效果，实现了教学改革的预期目标 关键词：通信原理；一流本科专业；教学改革 中图分类号：TN911G642.0 文献标识码：A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2023.01.018 Teaching reform of communication principles under the background of national first-class undergraduate major construction XU Xuejie，ZHAO Qingping，SHAO Fen（School of Physics and Electronic Information，Huaibei Normal University，Huaibei 235000，China）AbstractAbstract：Communication principles is a core professional course for the electronic and information engineering majorIn order to achieve the goal of new engineering construction，personnel training，vitalizing education，discusses team building，teaching methods and teaching assessment，according to the feature of communication principlesTeaching practice shown that these methods have obtained good results in stimulating students interest and improving professional quality，and the expected goal of teaching reform is achieved Key wordsKey words：communication principles；first-class undergraduate major；teaching reform 通信原理课程是电子信息工程专业（入选国家级一流本科建设专业）大三开设的一门专业基础课在本科专业的培养方案中，通信原理起着承上启下的桥梁作用，高等数学、信号与系统、电路分析等强理论性课程是它的先修课程，而它又是移动通信、光纤通信等强应用型课程的基础，环环相扣的课程设置使通信原理的地位举足轻重1-2对于学生来说，学好这门课是理论联系实际的关键；对于教师来说，讲好这门课的责任和意义重大 本文在国家一流本科专业建设的背景下，针对通信原理课程教学上存在的诸多问题，对团队建设、教学手段和考核方式等多个方面进行了改革 1 通信原理课程教学存在的问题 随着 5G 技术的发展和成熟，社会对信息人才的要求逐步提高，如何利用本科教学提升学生的专业素养成为通信原理教师关注的焦点通信原理课程的专业综合性强，内容复杂抽象，需要结合多门课程的理论深入理解3-4以樊昌信等编著、国防工业出版社出版的通信原理（第 7 版）教材5为例，第 2 章的确 收稿日期：2022-08-10 基金项目：国家自然科学基金资助项目（41875040）；安徽省高校自然科学研究项目（KJ2019B17）作者简介：许学杰（1990-），男，湖南郴州人，助教，硕士，从事压缩感知研究E-mail： 84 高 师 理 科 学 刊 第 43 卷 知信号需要信号与系统的理论，第 3 章的随机过程需要概率论与数理统计的基础，而在研究数字调制系统的抗噪声性能时，需要大量高等数学的知识综合理论性越强，意味着对学生理论基础的要求越高，若基础不扎实，则很难跟上节奏，从而失去学习的兴趣，更加不愿意动脑动手，恶性循环教师要提高教学质量，应该自查自纠，意识到不足，发现问题才能解决问题根据多年调研发现，该课程存在 3 个方面的问题（见图）图 从师、生的角度总结课程存在的问题 1.1 课程设置不合理 以淮北师范大学为例，通信原理课程的理论课设置 54 学时，计划教学内容共 9 章，实验课设置 15 学时考虑到学生基础薄弱的现实问题，理论课实际教学会增加确知信号章节，因此实际教学内容共 10 章，平均每章 5.4 学时，相对于课程庞大的结构和难度，学时显得不足在调研中，相关教师反映学时无法支撑教学内容，导致教师在课程结束后需要额外补课实验课共 5 个实验，每个实验 3 学时，实验类别均为验证性基础实验，实验的硬件部分已经在通信原理实验箱内部集成好，学生仅需将接口和示波器连接，稍加调试即可得到实验结果相对于 3 学时的时间，这样的实验内容显得过于简单调研发现，学生只注重实验结果，却不注重实验原理，无法将实验结果和理论知识有机联系起来无论是对专业知识的巩固，还是学生的动手能力，都无法得到良好的锻炼 1.2 教学方式陈旧（1）通信原理课程的教学以“教师讲、学生听”的传统模式为主，因为内容繁多，教师为了赶进度，不得已采用满堂灌的策略，单向的输出使得原本枯燥的课堂变得更加乏味，容易引起学生的厌学情绪，产生抵触心理（2）过于依赖板书或者过分依赖幻灯片是常见的弊端，通信原理课程公式推导复杂，完全利用幻灯片讲解速度过快，学生未必能及时理解消化，而对于不规则信号的时域图和频谱图，传统的板书无法规范地演示（3）课堂氛围沉闷，师生互动极少，忽视了学生实际掌握情况，遑论因材施教（4）对任课教师的限制多，不利于发挥创新的空间 1.3 考核方式单一 考核分为教师教学业绩考核和学生成绩考核教学业绩考核基本标准是工作量，如普通讲师要求 240学时的教学工作量若教师排课远高于此，会导致精力用在“赶课”，不注重教学质量；若排课过少，又会出现工作量不足的现象学生成绩考核分为 2 部分：期末考试 70%和平时成绩 30%平时成绩的考核方式为作业和考勤，期末考试的方式为笔试闭卷，为了让学生成绩不至于太差，考试试题常以课后作业为主，题目重复率或者同质化太高，无法反映学生真实水平调研发现，学生多以考前临时突击应对，甚至出现极个别因不复习考得差而抱怨教师不出作业题的荒谬行为长此以往，师生双方可能会滋长自欺欺人的心理 2 通信原理课程的教学改革 2.1 建立课程群组，优化团队结构 教师是课程群的主体，优秀的教师团队是构建优秀课程群的必备因素，不仅要将书本知识讲解透彻，第 1 期 许学杰，等：国家一流本科专业建设背景下通信原理教学改革 85 还要能联系实际应用，关注领域前沿技术并及时介绍给学生，激发学生的兴趣点6通信原理以通信系统各个部分贯穿全篇，需要多门课程做基础，从综合素养来说，在本科经过系统学习的人具有天然的优势，遴选通信原理课程群成员时应优先考虑通信类本科背景的教师，在此基础上筛选其他工科专业教师通信原理课程群现有教师大部分具有通信类本科背景 课程群内加强交流，忌闭门造车以组长为领导核心，增加团队的凝聚力，宜以 3 周为期经常性地开展教学讨论，集中备课，互相听课，取长补短以博士为主力，提高团队的学术水平，宜以 1 个月为限定期开展学术报告及讨论，交流学术成果，互助合作建立青年教师学术导师制，在自愿的基础上，一对一结成大手拉小手学术对子，帮助青年教师在学术上迅速成长 课程群间紧密联系，忌各自为政除了通信原理课程群以外，一个系还有电子技术课程群、信号处理课程群等课程与课程之间的关联性大，教师之间也应加强沟通如 2020 年疫情肆虐，学生上半年在家上网课，信号处理课程组反映学生基础不扎实，于是通信原理课程组决定下半年在涉及相关知识点时重点回顾而随机信号分析和通信原理第 3 章有不少重叠的部分，在确定学生相关理论基础较为扎实的情况下，随机信号分析课程在相应章节适当减少学时，把重点放在新内容的讲解上 2.2 精简教学内容，改进教学手段 精简教学内容不是简单地删减教学内容，而是以人为本，以新工科人才培养为核心，有目的地对教学内容进行合理地取舍从电子信息工程专业的培养方案出发，各大课程群组群策群力，全方位地统筹教学内容如正交频分复用，在通信原理课程中作为新型数字带通调制技术安排在第 8 章最后一节，而该技术是第四代移动通信的核心技术，在移动通信课程中会详细介绍，那么可以在通信原理课程中精简这部分内容，把它作为重点放在移动通信的教学计划中对教学内容进行全局性地整合，重难点突出，使课程设置更加紧凑合理，更有利于科学性地培养人才 改进教学手段要勇于突破传统教学的壁垒，以改善授课效果、提高教学质量为宗旨，颠覆单一模式，灵活运用多媒体工具，新旧方式有机结合，讲授式教学和探究性教学齐头并进，以课本理论知识为基础，启发学生多思多想复杂公式推导尽量使用传统板书，在板书的过程中留给学生思考消化的余地抽象的概念尝试用多媒体进行展示，如在介绍有线信道时，可以分别展示常见的明线、对称电缆和同轴电缆的图片，让学生直观地感受到它们的结构和特点；在介绍抽样定理时，可以采用动画的形式让学生清晰地看到频谱的变化过程另外，深入浅出的教学方式有助于新理论的理解和记忆，首推类比法和口诀法如可以把调制类比为商品运输，可以用“1 变 0 不变”“异变同不变”等简明的口诀快速地记住 2PSK 和 2DPSK 之间的区别 探究性教学有别于讲授式教学，后者注重基础知识框架的构建，前者注重学生科研能力的培养探究性学习定义为：学生在学科领域内选取课题，进行探索、研究在实际教学中，探究性教学分为 5 步骤：自主选题、理论研究、实验验证、汇报、撰写报告自主选题激发学生的兴趣点，理论研究和实验验证培养学生的科研素养，汇报和撰写报告锻炼学生的语言表达能力和文字能力，这些都是学术交流道路上不可缺少的重要因素调研发现，不限时间和地点的探究性学习有利地提高了学生的学习积极性，备受学生推崇如在讲解完奈奎斯特采样定理后，扩展介绍了压缩感知理论（见图），有学生对此很感兴趣，把它作为课题，研究了多种重构算法，并表示今后要继续压缩感知相关方面的研究有了方向，就有了学习的动力，教学目的就水到渠成 图 从传统采样定理扩展到压缩感知理论 86 高 师 理 科 学 刊 第 43 卷 2.3 完善考核机制，促进良性竞争 完成规定的教学工作量是每个教师应尽的义务，但基本工作量应根据专业实际情况灵活调整（1）淮北师范大学电子信息工程专业每年招生 12 个班，通信工程专业每年招生 1 个班，招生人数较少，总的工作量相对于教师的数量偏少，此时可适当降低基本工作量要求（2）在一定的阈值范围内，教学工作量可以和科研工作量等额换算，这样既可以解决基本工作量不足的问题，也可以激励教师教学和科研同行，用科研促进教学，但阈值需要谨慎考虑，不宜过大，避免出现只科研不教学或者只教学不科研的弊端（3）推进教学评价体系的多元化，从教学效果、教学改革、教学研讨会等多个维度考察教学业绩，建立自我评教、学生评教、同行评教、督导评教和专家评教的五体合一评教体制，全方位地完善评教体制（4）提高教学在职称评审、评优评先等方面的占比，促进教学良性竞争，激励教师用心、用情地投入到教学工作中 学生成绩考核是教学的重要组成部分，不仅考察学生对课程