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湖南工学院《数字通信原理》课程教学模式改革与实践研究
湖南工学院《数字通信原理》课程教学模式改革与实践研究
【摘 要】基于《数字通信原理》课程教学难度大，内容抽象难懂的特点，针对我院学生的实际情况，通过采取分层次教学内容探索、现代化教学手段和传统教学手段的结合、引用Matlab/Simulink仿真软件到理论课堂中、实验环节的完善、注重培养学生的信息素养以及前沿通信技术相关知识与教学内容相融合等多种途径对《数字通信原理》课程教学模式改革进行了实践研究。这些方法提高了学生的学习兴趣和对课程相关内容的理解深度，实现了教学效果的不断提高。
【论文关键词】数字通信原理；教学模式改革；实验仿真；实践研究
1 现状与分析
《数字通信原理》是电子信息类、计算机类专业的重要专业基础课程，也是许多学校电子信息类专业硕士研究生入学考试的必考科目之一[1-3].该课程是以《高等数学》、《概率论与数理统计》、《信号与系统》等为先修课程，又为后续的《移动通信技术》等课程打下理论基础，其理论性强、数学公式推导多，抽象概念多、实践性强、覆盖面广、从而增加了学生的学习难度[4-7].目前，我院的教学情况是，受课时的限制，教学安排相对紧张，导致学生在学习过程中对知识点理解程度不够、兴趣不浓，很难达到该课程的基本要求。如何让学生能够在有限的理论课课堂中较好地掌握数字通信原理的理论知识，调动学生的学习兴趣，提高学生学习的积极性，培养学生分析问题和解决问题的能力，适应现代通信技术发展的需求是亟待解决的问题。因此，改革和优化数字通信原理课程体系的教学内容、教学方法和教学手段势在必行。
2 《数字通信原理》课程的教学改革与实践研究
针对目前在教学过程中存在的问题，结合应用型人才培养目标，以夯实基础、注重应用、实出能力为目的，根据两年来的教学实践，提出以下教学改革与实践研究具体措施。
2.1 分层次教学内容探索
将教学内容划分为基础概念、重点知识和扩展阅读三个层次，并划分难点内容。其中基础概念和重点知识都是一些基本概念、基本原理和基本分析方法等，故而要求所有学生必须掌握，也是考察的重点，在授课过程中，教师要对重点知识详细讲解，反复强调，包括公式推导，物理意义等；而扩展阅读则往往都是一些结合实际通信系统的应用案例分析等，以便让学有余力的学生进一步学习。当然，对于难点要有针对性地进行更为细致的讲解。另外，对于一些相近的知识点，可以让学生对比学习，进行分组自主讨论学习，没有必要在课堂教学上面面俱到。
2.2 现代化教学手段和传统教学手段的结合
通信原理课程基本原理多、公式推导复杂、流程图原理分析图也很多，使用传统的板书讲授费时费力效果还不好，很多复杂公式的推导、原理分析都很慢，不够清晰明了，所以采用多媒体教学和板书结合的方式，节省了时间，处理了内容多与学时少的矛盾，并且两种方法还可以优势互补。教学论文在课堂教学中使用现代化的教学手段，通过文字、声音、图形、图像和动画等多种媒体对通信原理内容进行有机的整合和生动的表达，给教学注入生动翔实的内容和丰富的信息量，并用板书辅助讲解，帮助学生理解，使讲述内容更连贯。不但增强了课堂教学内容的生动性与形象性，而且增强了教学过程中的互动性，有利于知识的获取与保持。
2.3 引用Matlab/Simulink仿真软件到理论课堂中
在数字通信原理的课堂教学过程中，只利用课本中的相关公式和方框图，对学生来说，缺乏可视化的直观表现，学生难以理解，严重影响和制约了课程的教学效果。引用Matlab/Simulink仿真软件到课堂中，可简化计算过程，把计算结果以图的形式形象地显示出来，让学生直观地观察各种调制解调信号波形、频谱等，同时仿真软件中的Simulink仿真工具可以仿真许多通信系统，通过改变某些参数来观察通信系统的性能，增强学生的感性认识，加深学生对知识的理解，给学生清晰的学习思路，从而可以获得比较好的教学效果。
2.4 实验环节的完善
在课程的实验教学和课程设计环节中大力发挥Matlab软件的强大功能，可从三个方面设计数字通信原理实验和课程设计的项目：①M文件编程仿真；②Simulink动态系统仿真；③GUI（图形用户界面）演示系统设计。
学生在学习过程中可以根据所学内容自行设计实验方案，通过对知识点的仿真分析，使学生更专注于问题的解决方法，而不是无意义的大量重复劳动，培养了学生的自主编程能力和创新能力。
2.5 注重培养学生的信息素养
信息素养是思维能力、问题解决能力、决策能力和合作能力的基础。拥有良好的信息素养就等于拥有了创新的催化剂。它反映了人们在网络时代中的一种数字化生存能力。数字通信原理课程的教学对象大都是电子信息类专业的学生。这些学生在将来的职业岗位上要接收和处理大量的技术信息，要适应未来数字信息化社会的急剧变化。教师在课堂中要积极培养学生收集信息、处理信息、独立思考和解决新问题的能力。例如在讲解通信领域时分复用技术时，教师可以要求学生课后了解复用技术的最新科研动态，并在下次课让学生提出自己的认识和见解。这样既可以培养学生处理信息的能力，又可以为学生将来深入研究、创新专业技术打下一定的理论基础。
2.6 前沿通信技术相关知识与教学内容相融合
由于电子信息技术发展很快，数字通信原理课程的教材很难跟上科学技术的步伐。而学生要具有创新意识，就必须有大量的知识积累。教师在课堂教学中可以将与学生专业有关的前沿通信技术相关知识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。这样既可以让学生了解最新的学科知识，又丰富了学生后续课程所需的专业知识。
3 结束语
总之，《数字通信原理》是通信专业的主干课程，对后续课程影响深远。通过研究与实践，对《数字通信原理》课程的教学内容进行层次划分，加强教学方法和教学手段的改革，构建科学合理的数字通信原理课程体系，同时把现代化教学手段和传统教学手段相结合、将Matlab/Simulink仿真软件引入到理论教学中，完善实验环节，并将前沿通信技术相关知识与教学内容相融合，注重提高学生的信息素养，激发了学生主动学习的热情，充分突出学生的主体作用，发挥教师的主导作用，提高了教学质量。但在实际教学过程中碰到的问题还很多，这些问题的解决有待在《数字通信原理》课程教学改革实践中不断完善。
【参考文献】
[1]罗涛，桑林，杨鸿文。"通信原理"国际化教学方法探索[J].电气电子教学学报， 2013,35（1）。
[2]安静，康琦，汪镭，吴启迪。面向卓越工程师培养的"通信原理"教学改革与实践[J].2014,30（11）。
[3]张翠芳。基于创新型人才培养的"通信原理"课程教学研究[J].北京邮电大学学报（社会科学版），2010,12（2）。
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