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湖南工學院《數字通信原理》課程教學模式改革與實踐研究
湖南工學院《數字通信原理》課程教學模式改革與實踐研究
【摘 要】基于《數字通信原理》課程教學難度大，內容抽象難懂的特點，針對我院學生的實際情況，通過采取分層次教學內容探索、現代化教學手段和傳統教學手段的結合、引用Matlab/Simulink仿真軟件到理論課堂中、實驗環節的完善、注重培養學生的信息素養以及前沿通信技術相關知識與教學內容相融合等多種途徑對《數字通信原理》課程教學模式改革進行了實踐研究。這些方法提高了學生的學習興趣和對課程相關內容的理解深度，實現了教學效果的不斷提高。
【論文關鍵詞】數字通信原理；教學模式改革；實驗仿真；實踐研究
1 現狀與分析
《數字通信原理》是電子信息類、計算機類專業的重要專業基礎課程，也是許多學校電子信息類專業碩士研究生入學考試的必考科目之一[1-3].該課程是以《高等數學》、《概率論與數理統計》、《信號與系統》等為先修課程，又為后續的《移動通信技術》等課程打下理論基礎，其理論性強、數學公式推導多，抽象概念多、實踐性強、覆蓋面廣、從而增加了學生的學習難度[4-7].目前，我院的教學情況是，受課時的限制，教學安排相對緊張，導致學生在學習過程中對知識點理解程度不夠、興趣不濃，很難達到該課程的基本要求。如何讓學生能夠在有限的理論課課堂中較好地掌握數字通信原理的理論知識，調動學生的學習興趣，提高學生學習的積極性，培養學生分析問題和解決問題的能力，適應現代通信技術發展的需求是亟待解決的問題。因此，改革和優化數字通信原理課程體系的教學內容、教學方法和教學手段勢在必行。
2 《數字通信原理》課程的教學改革與實踐研究
針對目前在教學過程中存在的問題，結合應用型人才培養目標，以夯實基礎、注重應用、實出能力為目的，根據兩年來的教學實踐，提出以下教學改革與實踐研究具體措施。
2.1 分層次教學內容探索
將教學內容劃分為基礎概念、重點知識和擴展閱讀三個層次，并劃分難點內容。其中基礎概念和重點知識都是一些基本概念、基本原理和基本分析方法等，故而要求所有學生必須掌握，也是考察的重點，在授課過程中，教師要對重點知識詳細講解，反復強調，包括公式推導，物理意義等；而擴展閱讀則往往都是一些結合實際通信系統的應用案例分析等，以便讓學有余力的學生進一步學習。當然，對于難點要有針對性地進行更為細致的講解。另外，對于一些相近的知識點，可以讓學生對比學習，進行分組自主討論學習，沒有必要在課堂教學上面面俱到。
2.2 現代化教學手段和傳統教學手段的結合
通信原理課程基本原理多、公式推導復雜、流程圖原理分析圖也很多，使用傳統的板書講授費時費力效果還不好，很多復雜公式的推導、原理分析都很慢，不夠清晰明了，所以采用多媒體教學和板書結合的方式，節省了時間，處理了內容多與學時少的矛盾，并且兩種方法還可以優勢互補。教學論文在課堂教學中使用現代化的教學手段，通過文字、聲音、圖形、圖像和動畫等多種媒體對通信原理內容進行有機的整合和生動的表達，給教學注入生動翔實的內容和豐富的信息量，并用板書輔助講解，幫助學生理解，使講述內容更連貫。不但增強了課堂教學內容的生動性與形象性，而且增強了教學過程中的互動性，有利于知識的獲取與保持。
2.3 引用Matlab/Simulink仿真軟件到理論課堂中
在數字通信原理的課堂教學過程中，只利用課本中的相關公式和方框圖，對學生來說，缺乏可視化的直觀表現，學生難以理解，嚴重影響和制約了課程的教學效果。引用Matlab/Simulink仿真軟件到課堂中，可簡化計算過程，把計算結果以圖的形式形象地顯示出來，讓學生直觀地觀察各種調制解調信號波形、頻譜等，同時仿真軟件中的Simulink仿真工具可以仿真許多通信系統，通過改變某些參數來觀察通信系統的性能，增強學生的感性認識，加深學生對知識的理解，給學生清晰的學習思路，從而可以獲得比較好的教學效果。
2.4 實驗環節的完善
在課程的實驗教學和課程設計環節中大力發揮Matlab軟件的強大功能，可從三個方面設計數字通信原理實驗和課程設計的項目：①M文件編程仿真；②Simulink動態系統仿真；③GUI（圖形用戶界面）演示系統設計。
學生在學習過程中可以根據所學內容自行設計實驗方案，通過對知識點的仿真分析，使學生更專注于問題的解決方法，而不是無意義的大量重復勞動，培養了學生的自主編程能力和創新能力。
2.5 注重培養學生的信息素養
信息素養是思維能力、問題解決能力、決策能力和合作能力的基礎。擁有良好的信息素養就等于擁有了創新的催化劑。它反映了人們在網絡時代中的一種數字化生存能力。數字通信原理課程的教學對象大都是電子信息類專業的學生。這些學生在將來的職業崗位上要接收和處理大量的技術信息，要適應未來數字信息化社會的急劇變化。教師在課堂中要積極培養學生收集信息、處理信息、獨立思考和解決新問題的能力。例如在講解通信領域時分復用技術時，教師可以要求學生課后了解復用技術的最新科研動態，并在下次課讓學生提出自己的認識和見解。這樣既可以培養學生處理信息的能力，又可以為學生將來深入研究、創新專業技術打下一定的理論基礎。
2.6 前沿通信技術相關知識與教學內容相融合
由于電子信息技術發展很快，數字通信原理課程的教材很難跟上科學技術的步伐。而學生要具有創新意識，就必須有大量的知識積累。教師在課堂教學中可以將與學生專業有關的前沿通信技術相關知識滲透到教學內容中去。例如在講解模擬調制系統抗噪聲性能時，教師可以簡要介紹最新的基于小波理論的信號降噪方法。這樣既可以讓學生了解最新的學科知識，又豐富了學生后續課程所需的專業知識。
3 結束語
總之，《數字通信原理》是通信專業的主干課程，對后續課程影響深遠。通過研究與實踐，對《數字通信原理》課程的教學內容進行層次劃分，加強教學方法和教學手段的改革，構建科學合理的數字通信原理課程體系，同時把現代化教學手段和傳統教學手段相結合、將Matlab/Simulink仿真軟件引入到理論教學中，完善實驗環節，并將前沿通信技術相關知識與教學內容相融合，注重提高學生的信息素養，激發了學生主動學習的熱情，充分突出學生的主體作用，發揮教師的主導作用，提高了教學質量。但在實際教學過程中碰到的問題還很多，這些問題的解決有待在《數字通信原理》課程教學改革實踐中不斷完善。
【參考文獻】
[1]羅濤，桑林，楊鴻文。"通信原理"國際化教學方法探索[J].電氣電子教學學報， 2013,35（1）。
[2]安靜，康琦，汪鐳，吳啟迪。面向卓越工程師培養的"通信原理"教學改革與實踐[J].2014,30（11）。
[3]張翠芳。基于創新型人才培養的"通信原理"課程教學研究[J].北京郵電大學學報（社會科學版），2010,12（2）。
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