新工科背景下通信原理课程教学改革

杨 娜 叶晶晶

（黔南民族师范学院物理与电子科学学院 贵州·黔南 558000）

0 引言

教育部发布的《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》及《新工科建设指南》中对工科专业的培养目标提出新的任务，“强化工程人才的创新创业能力培养，完善工科人才‘创意—创新—创业’教育体系，以创新引领创业、创业带动就业”。在“新工科”背景下，全国各高校都在大力推进新工科建设，现有的工科专业课程都将面临一场深刻的变革。

《通信原理》是电子信息类专业的一门重要的核心课程，在硕士研究生考试中也占有很大比例。它以高等数学、概率论、随机过程、信号与系统等前期所学课程为基础，同时对光纤通信、移动通信等后续课程以及毕业设计有重要影响。本门课程的特点是内容涉及面比较广，概念理解复杂，对理论的理解需要大量的公式推导作为基础，因此老师授课过程中采用板书或者多媒体方式讲解起来较困难，学生需要大量的前期数学知识作为基础，学生稍有知识短板就很难继续推导，因此学生学习起来比较枯燥，积极性差，教学效果不佳。作为工科专业的专业核心课程的通信原理，就需要在授课过程当中作出改革与创新，以适应新工科要求。

1 通信原理课程教学现状

目前通信原理课程的教学一般包括理论教学和实验两部分。目前大部分高校的理论教学部分主要是对通信系统介绍、模拟调制系统、模拟信号数字化、基带数字信号的表示和传输、基本的数字调整系统。所讲授的内容大多以正弦波、二进制码为例作为介绍基本原理。讲授过程大多采用板书+PPT形式。

通信原理实验一般是实验箱完成硬件实验。学生通过对实验的理解，通过实验箱完成相应连线，通过示波器或频谱仪观测实验结果。

2 通信原理课程教学中存在的问题

2.1 教学内容滞后

目前大部分高校《通信原理》主要内容是传统的模拟通信，数字通信等，尽管出现多个改进的版本教材，但仍有如下不足。没有结合5G/6G的关键复用技术，传统正交接入导致有限频谱资源利用率不足。目前本科教学阶段的通信原理中讲解的技术是比较基础的知识，但是没有关注通信中遇到的一些通信瓶颈问题。

2.2 教学方式无法激发学生学习兴趣

通信原理课程涉及公式推导多而且繁杂。求解过程更是涉及高等数字、概率论、随机过程、信号与系统的多门课程知识的融合。一般就是教师讲授，学生听课，因此在讲授过程中老师讲解起来费时费力，学生听起来枯燥无味，学生学习积极主动性差，教学效果不佳。

2.3 传统实验箱验证实验的局限

受困于传统的实验教学模式，通信原理实验采用实验箱进行实验，所有的电路通过模块集成封装在实验箱中，不需要进行任何设计，学生在实验过程中只需要按照实验步骤依葫芦画瓢进行接线。学习积极性无法得到充分调动，极大地限制了学生发散思维和设计创新能力的培训，不能培养学生独立设计及思考的能力。

由于电子产品的特殊性（对温度、电压、器件老化程度等），在实施验证性实验时，常出现实验现象不明显或无实验现象或是在有限的教学时间内学生无法观察到实验现象，不能体会到实验的意义，造成学生做了实验，但并不知道到底做的什么实验，或对实验现象的缘由并不清楚，实验原理无法掌握。而对于设计性实验来说，由于受教学设备的制约，常常不能开设或开设少。并且传统实验箱维护周期长，费用昂贵，实验多是验证性实验，无法激发学生探索和求知欲。

3 通信原理课程改革措施

3.1 教学内容改革

为了提升教育体系建设的完整性和针对性，应该指派相关老师到企业或生产服务一线实践。通过了解企业各岗位的用人标准、技能要求、管理流程，掌握《通信原理》涉及专业的具体知识、实践复杂点等进行整合，完善整个通信原理教学体系。引入最新通信技术知识，结合5G/6G应用场景在教学内容中的相应知识做出补充。

3.2 教学方法改革

3.2.1 仿真软件的运用

Simulink是美国Mathworks软件公司为Matlab提供的基于Windows环境的控制系统模型输入与仿真工具。将该软件应用于通信原理教学中运用软件仿真方式验证课本上复杂的公示推导过程，使得复杂的知识简单化，理论原理可视化，对重点和难点的学习理解掌握更加容易。

Simulink软件具有可视化交互式的建模和仿真环境，只需正确搭建电路图，点击“运行”即可在波形上观察到结果并对结果进行分析，同时通过实验箱借助示波器观察实际输入信号和输出信号，将两者进行对比，学生对理论原理更能理解和掌握。

在整个实验过程中学生可以参与设计具体化，自行设计仿真模型，学习主动性得到充分发挥。仿真电路图并不唯一，学生的思维得到拓展，通过运行可对各模块参数不断进行调整和修改，在这个过程中学生对理论原理理解更深，其创新能力、动手能力和分析能力也得到提高。

3.2.2 学习方式的转变

目前高校学生基本都是00后，他们的思维活跃，机不离手。上课过程中已不再局限于认真的听老师讲课，可能会根据问题自己手机搜索想要的知识。或者是因公式推导枯燥而埋头沉迷于手机。在传统的课堂教学中，老师为了吸引学生的注意力，会不停的强调课堂纪律来管束学生。如何让学生从被动的学习到主动学习，需要老师通过研究学生的学习特点，用学生感兴趣的学习方式去吸引学生。

“超星学习通”平台将签到、投票、抢答、主题讨论、测验、问卷、直播、投屏等等功能进行融合，可以提高学生的学习兴趣，活跃课堂氛围，任何学生都可以用它来学习充电、查阅资料、共享海量资源，教师可以用它来辅助上课。在学习通中，可引导学生进行预习，如利用主题讨论、测验、问卷等形式考查与新课相关的知识点，问题提出后，学生可查阅资料发表观点，可以对已学知识点进行检测，当然学生也可向教师请教。在学习过程中，学生不需要担心面对面的紧张，反而更加从容，又能有针对性地学习，从而带着问题进入课堂。授课过程中，对于核心知识点，需要深刻理解的内容，可以适时引入抢答、讨论、投票、问卷投屏等环节，随时活跃课堂气氛，增加了学生参与度，同时对学生的表现打分，学生可随时了解自己的积分，更加有学习的动力。

4 小结

通信原理课程作为新工科认证中的核心课程，需要培养学生的创新能力，动手能力。只有致力于研究学生的学习特点，了解目前的社会需求，跟进时代进步的需要，改变现有教学内容和教学方式，才能够有效的提升学生的综合素质，满足各高校的新工科建设的迫切要求。