新工科背景下通信原理课程教学改革探索与实践
赵春波，谭雪霏，徐娟娟
（滨州学院，山东 滨州）
摘 要： 在“新工科”教育背景下，为适应具有创新能力的应用型人才培养目标，对通信工程专业的核心课程—通信原理开展了积极的改革探索与实践，在课堂教学、实验教学、网络资源建设、课程考核等方面进行了不断的尝试，逐步形成了以“混合式教学”为主的新的教学模式，教学实践结果表明，效果显著。
关键词： 新工科；通信原理；教学改革；混合式教学
2017年2月，教育部发布了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》[1]，明确提出了新工科教育的方向：新技术、新业态、新模式、新产业。“新工科”强调学科的实用性、交叉性与综合性，尤其注重信息通讯、电子控制、软件设计等新技术与传统工业技术的紧密结合。在这样的背景下，如何改革现有课程教学，增强学科交叉的复合型、应用型人才培养，提高学生的工程意识与创新能力，成为“新工科”建设主要的思考问题。
《通信原理》是信息、通信类专业的必修专业基础课，在通信工程专业的教学体系中起着前后衔接的重要作用。该课程特点是：概念多、知识点多、数学公式和数学推导多，课程容量大且相对抽象枯燥，对数学和电路方面的基础要求较高。为了更好地实现该课程的教学目标，并与教育部提倡的“新工科”教育相适应，培养具有独立思考能力、自主学习能力和创新创业意识的高素质应用型人才[2]，笔者在近两年的通信原理教学中，积极探索和实践，在教学内容、教学方法、实验教学、教学资源建设等方面进行了研究和试验，取得了一些成果，这些成果为通信工程专业“新工科”教育积累了经验。
一 适当增删、调整和优化课堂教学内容
通信原理课程内容较多，我们采用的是经典教材樊昌信的通信原理[3]第七版，全书共14章，有限的课时无法容纳这么多的教学内容，因此在实际教学过程中，要进行适当删减。对于数学推导过于复杂，耗费时间且学生不易掌握的部分内容在不影响后续内容理解的基础上不讲或略讲，而将主要精力集中在掌握基本原理、思想、方法上，这样既能保证教材中的内容完整，又能适当降低课程难度，节约课堂时间。例如，对于数字基带功率谱密度公式的推导，课堂详细讲解大约需要一节课的时间，事实证明学生即使不掌握其理论推导过程，也不妨碍利用该公式解决实际问题，对于类似的内容课堂上只讲述相关的方法，而淡化具体数学推导。
由于通信技术发展日新月异，教材的内容和通信理论与技术的发展相比要落后很多，因此在授课过程中适时增加新理论和技术的介绍是很有必要的[4]。一方面能够使学生了解技术的最新发展与应用现状，拓展学生的知识面；另一方面也能吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣和探索新知识的动力。例如，在讲授窄带通信的时候，适时增加超宽带通信的基本概念与应用，使学生了解两种通信技术之间的区别，更加深刻地理解通信带宽与抗噪声性能、信号功率之间的关系，认识通信的本质；又如在讲到压缩编码理论时，适当加入话音、图像压缩编码的基础知识，并要求学生课余时间搜集阅读相关资料，使学生对信源编码这种通信中的重要领域有基本的认知，激发他们继续探索研究的兴趣。
在不影响课程体系连贯性的前提下，调整课本中部分教学内容的授课顺序，将联系紧密、对比关系明显的知识点放在一起进行讲授，更能体现这些知识点之间的联系，通过对比能够加深学生对于知识的理解和掌握。例如，教材中的频分复用、正交频分复用和时分复用原本分属于不同章节，但它们之间又有着非常密切的内在联系，因此将这三部分内容调整为一个知识点，放在一起进行对比讲解，取得了比较好的教学效果。
通过教学内容的优化，既保证了教材中的重点内容都能讲到，又减轻了学生的学习负担，节约有限的课堂时间，使学生将更多的精力放到基本概念、原理、思想、方法上，多年的教学实践表明，成效明显。
二 采用丰富多样的教学手段和教学方法
编者按：改革开放是决定当代中国命运的关键一招。改革开放40年来，我国改革已经进入攻坚期和深水区，进一步深化改革，必须坚定信心、凝聚共识、统筹谋划、协同推进。要勇于冲破思想观念的障碍和利益固化的藩篱，敢于啃硬骨头，敢于涉险滩，更加尊重市场规律，更好发挥政府作用，以开放的最大优势谋求更大发展空间。本期刊出的一组文章，分别从我国社会化养老、中国化马克思主义群众观的发展、耦合视角下我国政府机构改革三个方面的理论与实践问题进行了梳理、总结并预判将来的发展趋势，以飨读者。
文言文中定语后置的这几种形式，只要用心识记、揣摩，遇到实际问题时细心明辨，灵活处理，就不会被表面的形式蒙蔽，弄懂它的意思进而把它准确地译成现代汉语。
网络资源建设采用微课的形式，将通信原理的知识点进行分解，每个主题按照“一个知识点、一个例子、一个仿真、一个习题”的形式组织，并以“金课”的标准录制成8～15分钟的微视频[5]。这些知识点不再以教材的章节顺序进行录制，而是根据知识点的衔接关系重新组织。将录制好的教学视频和其他教学资源上传到网络资源空间中，使学生能够随时随地进行学习，既可以做课前预习，也可以做课后复习，充分扩大了学生的学习空间。
通信原理同时也是一门实践性强的课程，实验教学具有突出的作用和地位，以往的实验都是在实验箱的基础上进行验证性实验，实验模块大多由集成电路实现并且功能是固定的，实验过程中学生缺乏主动的思考和分析，很难起到实验应有的效果[6]。
针对上述状况，对实验教学进行了改革，设计了“三段递进式”的实验教学模式：计算机仿真实验-实验箱实验-通信电子电路设计实验。实验箱主要完成理论验证实验，学生通过连接实验箱中的电路、调试测量仪器，可以对信号传输过程的波形变化进行观察和分析，从而加深对相关理论知识的理解和掌握。计算机仿真可以完成系统级的综合性实验，并且可以对通信系统性能进行整体分析和评价，系统级的实验以从信源到信宿构成的完整的通信系统为基础，是对理论知识的综合应用，通过仿真实验能够使学生建立系统级概念，同时对教材上的知识融会贯通，综合应用，有效提高学生解决实际问题的能力。通信电路设计实验则以实际的硬件电路设计为主，学生以小组的形式自主设计、实现、调试，最终完成一个实际的通信设备，如FM收音机、数字基带传输系统等。在这个过程中，充分发挥学生自主设计、制作、调试等能力，提高学生的实际应用水平。
三 以计算机仿真和应用为主的实验教学体系
通信原理理论性强，数学分析较多，在学习中做题是很重要的一部分。在多年的教学和考核中，积累了大量的习题，建设了针对性极强的习题库，包括教材上的典型例题和习题、其他参考书中练习题和精选的部分院校近年的考研题，这些习题和其他教学资源同步上网，在每章学习结束后，指导学生下载和练习。
综上，在实际教学的过程中，教师要与时俱进，不断更新教学观念，将最新的教学手段和方法及时引进到教学实践中来，建立以学习者为中心的工程教育模式，从而提高学生的综合创新能力。
课堂教学主要采用多媒体课件和板书相结合的方法，多媒体课件能够采用文字、图形等多种形式体现讲述内容，且课堂信息量大，有效节约时间；但传统的板书仍然必不可少，在进行理论推导和数学分析时，板书能够引导学生的逻辑思维，增强分析问题和解决问题能力。
信息技术的应用，突破了传统教学手段时空的限制，使教学手段和方法更加立体化。通信原理作为专业核心课程，采用了“线上+线下”的混合式教学模式。
四 教学质量的过程控制与考核
为实现既定的教学目标，及时把握学生学习的进度和知识掌握程度，对教学全过程进行过程控制，包括课堂考勤、课堂提问、作业、期中考试、期末考试、实验报告等，将控制结果记录在案并评分，以一定的比例纳入期末总评。通过以上措施，避免了只用期末考试成绩作为课程考核总成绩的片面性，同时也能发现教学过程中的偏差和不足，做到及时发现问题、及时整改、及时总结实施。
在培养创新型人才、实现国家现代化的道路上,高质量的高等教育占据着十分重要的地位。中华民族的伟大复兴归根结底还是要靠人才、靠教育。在中国高等教育办学体制改革创新进程中，独立学院办学体制应运而生。独立学院依托社会资源和母体学校的办学优势，已经成为我国高等教育体系的重要构成部分。然而,独立学院在迅速的发展中也暴露出很多问题，比如教学效果不是很理想、教学质量不是很高等等。这时，改革和丰富课程教学方式方法就显得尤为重要。
五 结论
为响应教育部“新工科”建设，根据人才培养目标要求，本文对通信工程专业核心课程《通信原理》课堂教学、实验教学方法进行了研究。从教学内容、教学模式、评价体系等方面阐述了课程教学改革的主要措施，形成了以“线上+线下”的“混合式教学”为主的新的课堂教学模式，设计了“三段递进式”的实验教学模式。在教学过程中通过教学质量的过程控制与考核达到提高教学质量的目标。实践结果表明，上述几种方法提高了学生的积极性和学习兴趣，取得了良好的教学效果。
在网络如此发达的今天，应鼓励学生充分利用网络视频，视频中图文并茂的讲解，可以使学生一下子明白操作的要点，比起看课本来说，效率要高很多，收到事半功倍的结果。比如在百度视频输入“水蒸气蒸馏”，就可以了解水蒸气蒸馏的原理、要求条件、仪器的安装及注意的要点。这样，学生不仅学习了具体的知识，更重要的是培养了他们的自学能力，而这种自学能力的培养，在以后的学习和科研工作中发挥着重要的作用；再则，学生在网络上学习时，会感知自身知识的不足，从而进一步激发他们的求知欲，取得更大的进步。
参考文献
[1] 教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知[EB/OL].http://www.moe.gov.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html.
[2] 吴中江，黄成亮.应用型人才内涵及应用型本科人才培养[J].高等工程教育研究，2014（2）：66-70.
[3] 樊昌信编著.通信原理（第七版）[M].北京：国防工业出版社，2012.11.
[4] 郭常盈,徐春雨,徐国清.工程教育认证背景下的《通信原理》课程教学改革探索[J].现代计算机(专业版),2019(05):75-78.
[5] 张华.通信原理慕课建设与教学改革[J].实验室研究与探索，2015（12）：208-210.
[6] 王茜.“通信原理”课程实践教学探讨[J].电气电子教学学报，2013（8）：114-116.
本文引用格式： 赵春波,等.新工科背景下通信原理课程教学改革探索与实践[J]. 教育现代化,2019,6(71):90-91.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.71.030
基金项目： 滨州学院本科专业核心课程项目：通信原理（BYZYHX201710）。
作者简介： 赵春波，男，讲师，主要研究方向为嵌入式系统设计、信号与信息处理。