通信原理课程教学方法的改革
一、引言
通信原理是高等院校电子信息与通信工程学科的专业基础课，课程的主要任务是以现代通信系统为背景、以通信系统的模型为主线，讲述现代通信的基本原理、基本技术和通信系统性能的分析方法，以适应现代信息社会对通信人才的需求。
通信原理课程的主要特点是理论性强、直观性差、数学公式推导多，而且涉及到数学、信号等多门前修课程，学习难度大。在教学过程中，学生普遍反映课堂教学难于理解和掌握，教学效果不理想。因此，教学改革的要求很迫切。
二、本校通信原理教学中存在的问题
现有的教学模式仍不能很好的适应教学现状，问题主要有以下几点：
第一、理论教学与通信产业与通信新技术的联系不够密切，需适当关注通信新技术的发展。
第二、教学经验不足，在活跃课堂气氛、激发学生学习兴趣方面要进一步深入探讨并进行改革。
第三、实验教学内容有待于改革。
三、通信原理授课思路和策略
教学过程中，需要抓住课程主线和章节脉络及相互关系、理清思路，这样可以把抽象的知识连贯起来，更容易掌握。通信原理课程的知识结构由通信系统的一般模型展开，各章即为系统模型中各模块的介绍，一般先围绕系统框图介绍原理，并通过各模块前后有用信号和噪声的时域、频域表示形式来展开讲解；然后，围绕评价通信系统的两个最重要的质量指标展开分析和讨论，即有效性和可靠性。对可靠性来说，就是要讨论模拟通信系统的信噪比和数字通信系统的误码率，对有效性来说，就是要分析带宽和频带利用率。最后，讲完相关章节时，总结、比较一下各种通信系统的原理及其有效性、可靠性，可以起到复习的效果。如各模拟通信系统的相干解调器框图基本相同的、数字系统的相干解调框图与模拟系统的相比较只不过最后多了一个抽样判决等。
四、教学改革
受浙江省2010年教育科学规划（高校）课题资助，针对通信原理课程存在的上述问题，我们从理论教学内容、教学方法、实验教学方面着手进行了教学改革。
1.教材与课程内容
目前，国内通信原理的教材非常多，其中，西安电子科技大学樊昌信教授的《通信原理》最为经典，内容丰富、体系较为完整，因此，我们以该版本的“通信原理”作为基本教材，并自编辅助教材介绍与教材各部分内容相关的一些新理论、新技术。
自编辅助教材或教案时，将与学生专业有关的科研成果、典型通信网络系统案例分析等渗透到教学内容中去。例如在讲解模拟调制系统抗噪声性能时，教师可以简要介绍最新的基于小波理论的信号降噪方法。再如，在讲数字调制解调新技术时讲些GSM和CDMA数字蜂窝移动通信系统等，这样做既可让学生了解最新的学科知识，又可以引起学生的兴趣。
2.实践教学
主要从以下两个方面着手改革。
（1）引入Matlab仿真实验。本校目前的通信原理课内实验，主要是围绕通信原理实验箱开设一些验证性实验，这种类型的实验大都是演示性和验证性的，实验步骤都是事先安排好的，学生动手操作的范围有限，使得学生对实验兴趣不高，无法满足提高动手能力和培养创新意识的要求。另外，与实验箱配套的实验基本上局限在单一的知识点上，难以建立通信系统级的概念。
而仿真软件的引入可以很好地弥补上述缺陷，极大地提高实验的综合性和设计性，在学生使用Matlab等仿真软件进行仿真试验的过程中，要设计系统方案、搭建模型、设置仿真参数，直至运行、改进等具体工作，这对提高学生的综合素质是一种有力的锻炼。另外，软件仿真实验内容既可与基本理论相结合而设置，又能与硬件实验相互补充。如：对于FM调制技术，在实验箱的实验中，主要目的是验证调制原理，在示波器上观察时域波形的变化。而在Matlab仿真平台上实现AM调制技术，则可以灵活设计系统结构，仿真不同信噪比下的误码率等性能，观察频谱特点，分析功率分配等问题，这些方面是目前实验箱实验所不具备的，但却是学生需要掌握的。实践表明，采用软件仿真试验，教学效果好，可提高学生的学习兴趣和热情。
（2）利用Matlab仿真演示辅助课堂教学。利用Matlab仿真辅助教学，将抽象的内容教学寓于形象直观、启发性强的仿真演示中，激发学生的学习兴趣[5]。例如，在讲解“无码间干扰传输特性的奈奎斯特准则”时，通过仿真先演示理想冲激脉冲序列及其系统响应，让学生注意观察脉冲序列叠加的情况，并适时引导学生思考：“粗看，输出端各脉冲序列的系统响应是叠加的，无法恢复，但仔细观察，是否存在不叠加的时刻?”在教师的引导下，同学们会发现在一些点上只有一个系统响应有最大值而其他系统响应为零，而且这些点是周期性出现的。然后，教师点评：“只要我们在这些点上对信号抽样，就可以做到无码间干扰，否则，码间干扰现象就无法避免，那么，如何才能做到恰巧在这些点上抽样？即抽样应该满足什么条件”，这样，学生就会对问题有整体和实质性的认识。奈奎斯特准则的内容较抽象，数学推导也很多，在有限的课堂教学过程中，如果仅作数学推导和理论讲解，效果并不好。所以在讲授类似内容时，把严密的数学推导留给学生课后，而把课堂的大部分时间留给仿真演示，由教师引导学生观察和思考，通过这种手段提高教学效果。
（3）课堂教学改革。教学手段、教学方法改革是提高教学质量的重要途径。
①教师与学生间的互动
教师与学生间的有效互动，对于调动学生的学习积极性非常有帮助。
在讲完一章内容之后，安排20到30分钟时间，让学生来总结该章内容，老师则坐在台下。只有学生在整章内容的讲授过程中认真听课，抓住老师强调的重点，才可以总结章节的内容。因此，学生要能做到比较顺畅地总结章节内容，就必须认真听课，这无形之中就调动起他们听课的积极性和主动性，请他们来总结章节的内容既帮助他们回忆和加深对所学知识的记忆，又锻炼了他们语言表达和归纳总结的能力，增强了他们的自信心。
教师坐在台下，可以换一个角度来审视自己讲授的内容是否完整，讲课方式是否得当，并及时了解学生的学习状况。在讲完数字频带信号后，我从学生的总结中发现学生的理解大都比较肤浅，这有可能是因为我没讲解清楚，忘了比较不同调制方式下的异同、以及模拟调制与相应的数字调制系统间的异同，包括调制器、解调器、误码率推导等方面。在学生总结完之后，我就以上问题重新做了补充讲解。
经过上述教学改革试验，结果表明同学们听课的积极性越来越高，课堂互动效果明显改善，课堂上看小说、打瞌睡、小声聊天、发短信的现象减少了。
②传统板书与仿真课件、电子课件相结合
由于“通信原理”理论性强，公式推导不少，如果教师花很大一部分时间用在公式推导上，或者用很多时间去写一大串公式，这样做必然导致教学效率低下，教学效果肯定不好。如果采用多媒体教学，简单地把教学内容制成课件，这样教学的信息量虽然大，但学生像看电影一样走马观花式的学习，自然不能完全理解教学内容。因此，片面强调单一教学手段是不正确的，需要多种教学手段并用。传统板书法适应于理论公式推导多的情况，其优点是能够集中学生精力，可以说用笔尖带着学生思路走。如：对于复杂的公式动手推导，重要的定理、结论板书在黑板上，这样做会得到事半功倍的效果，提高教学效果。对于抽象的内容，如2ASK、2FSK、2PSK等的误码率分析，适合采用仿真课件讲解，通过MATLAB仿真获得三种动态曲线，而且可随时修改参数把最佳状态展现出来，相反，如果只通过板书把误码率曲线画到黑板上进行分析，总觉得说服力不强。对叙述性多的，公式推导少的章节可以采用电子课件，讲解各种频谱图、调制解调框图等也适合用多媒体电子课件。
③充分利用所学内容与已有知识点间的联系
让学生将原有的知识与将要学习的内容发生联系，学生就会饶有兴趣地投入到新内容的学习。例如，在讲授码分多址时，要先结合前面已经学习过的频分多址和时分多址的知识，指出这两种方式在用户数增大时面临的瓶颈，如何解决呢? 接着教师结合码元正交介绍伪随机序列的原理及其使用情况，当学生听完介绍后会对码分多址很感兴趣，这就激起了学生好奇心，从而使整个课堂充满了生机和活力！多年的教学实践表明，充分利用各部分教学内容间的联系，能够取得很好的课堂教学效果。
五、总结
总之，在高校《通信原理》的教学中，要以教学大纲为指导，但不拘泥于教材和教学计划，根据学生的实际学习情况适时调整教学内容和方法，并在教学过程中创造性地运用到各种教学手段，巧妙地建立起课程情境，让学生对学习内容充满学习兴趣，积极主动地投入到课程学习，是高校教师提高教学质量的必然要求。
