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摘要:通信原理课程是电子信息类专业的核心课程,理论性、系统性、物理性都较强,课程教学质量与效果的好坏直接影响此类专业人才的培养。文章结合大连理工大学城市学院应用型人才培养的目标,对教学方法进行了深入探索,并取得了良好的效果。
关键词:通信原理;教学方法;应用型人才培养
大连理工大学城市学院应用型人才培养目标分为三个方面:(1)应用型研究人才:应使学生具有较深厚的基础理论知识,具备进一步接受应用型硕士、博士研究生学历教育的能力;(2)应用型技术人才:应使学生具有较宽的基础知识,使学生在未来的就业和创业竞争中具有较强的适应性和竞争能力;(3)应用型复合人才:主要是交叉专业的培养。
通信原理课程是电子信息类专业的核心课程,同时也是此类专业学生研究生入学考试的科目之一。该课程一方面涉及概率统计、信号与系统、电路分析等多门前修课程的内容,另一方面又是后继的通信专业课程的先修课程,在教学环节中起着承上启下的作用。为了适应多元化应用型人才培养的要求,通信原理课程采用A、B班进行教学。A班(提高班)面对应用型研究人才的培养;B班(普通班)面对应用型技术人才、复合人才的培养。由于通信原理课程理论性、系统性、物理性都较强,在授课中应尽量从工程应用的角度去讲授知识,让学生从实际应用的角度理解并掌握这些内容。
教为不教,学为会学。针对现存的问题,在日常的教学中进行了探索,并取得了一定的成效。具体实施如下:
一、把握主线,定性分析,善于总结
通信原理的主线就是点对点的通信系统模型,可靠性和有效性是其主要的性能衡量指标。抓住这根主线,然后对模型的各个功能模块(各章节)进行分析;分析方法一般都是从时域和频域两个角度展开(需要信号与系统的知识),会涉及一些公式推导,但分析的结论尤为重要;所以在教学中,对于过于复杂的公式推导,只需定性分析。最后一定要善于总结,灵活运用。例如在教学中,就时域和频域的关系,总结如下:时域与频域是满足辩证关系。时域有限对应频域无限;时域周期对应频域离散;时域衰减快对应频域衰减慢;上述关系反之也成立。这些结论能快速地解决我们经常遇到的一些问题,比如,在讲解基带无码间干扰时,为什么“频带波形为三角波”的信号要比“频带波形为方波”好,可以应用上述的结论直接解答这些问题。
二、通信系统模型贯穿整个教学过程
通信系统模型可分为模拟通信系统和数字通信系统,学习通信原理应从系统模型的角度来看待各章节的内容。目前各大院校通信原理课程的教材都选自樊昌信版本,很多学生学习每一章内容都是孤立地学,学到最后都不明白各章节的关系,这就要求教师在授课过程中要从系统模型上进行把握,把每一章的内容与系统模型的子模块对应起来,这样有利于学生更好地掌握通信原理;除此之外,在授课顺序方面,可以将模拟信号数字化章节的内容放在基带传输系统章节之前,因为在樊昌信版本的通信原理教材中,将模拟信号数字化放在第九章,很多学校按照教材的顺序授课,先讲基带传输、频带传输,再讲模拟信号数字化,当学生学完模拟信号数字化,都不知道它和前面的基带有什么关系,所以在授课内容安排方面,教师要从系统模型的角度把握好各章节之间的关系。现将数字通信系统模型与各章节内容关系对照图表示如下:
三、抓好课上与课下环节
课堂教学模式采用讲授与讨论、启发相结合,避免“灌输式”教学模式,将“提出问题――分析问题――解决问题”实施到教学中,一方面可以提高学生应对问题时的分析、解决能力,另一方面可以激发学生学习的乐趣。课下作业训练是一个必不可少的环节,通过作业训练,一来可以检验学生的学习掌握情况,二来可以方便教师及时掌握学生的学习动态,以便调整教学。
四、紧密结合实际、加深学生理解
在通信原理授课中,会经常遇到一些抽象的公式、定理,而书本中的解释有时也比较抽象,要想让学生更好地理解和掌握,需要在教学过程中不断地总结,紧密结合实际应用。
例如,在通信中有一个很重要的香农公式:C=B・log(1+S/N),每当讲到这个知识点时,可以事先让学生查阅扩频通信原理的资料。在解释B、S、N间的关系时,书本中的解释有时比较抽象,如“在满意一定传输速率的情况下可以牺牲带宽来换取信噪比”。为了让学生更好地理解,可以给他们举个CDMA手机通信的例子,CDMA通过扩展信号的带宽,来换取发射功率小的“优点”,所以有人把CDMA手机称为绿色手机。通过与实际应用相结合,使学生深刻理解香农定理。
五、课题型实践训练
与理论课程配套的实验主要是验证性实验,学生处于被动地位,积极性不高。为此,在通信原理理论课中开展课题型实践,主要运用MATLAB工具进行系统仿真。学生可以选择不同的课题,按照给定任务要求进行训练。通过实践训练,提高学生综合解决问题的能力。
六、A班部分内容采用“学生自学,老师课下指导”方式
由于教学目标较高和课时限制,A班通信原理很多知识点不可能都在课堂讲授。为此,将部分知识点作为课下内容,采用“学生自学,老师课下指导”的方式加以解决。为了提高学生课下自主学习能动性,将课下内容作为额外的考核知识点,在期末试卷上以附加题形式出现,成为学生考核加分指标的依据。
由于通信原理课程理论性、系统性、物理性都较强,如何在教学中解决这些问题,同时激发学生的学习兴趣,培养学生的自主学习能力、创新能力,并为考研学生专业课的复习奠定基础,是本文研究的重要出发点。
参考文献:
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关键词:案例教学法;移动通信;教学设计
中图分类号:G642.41 文献标识码:A
《移动通信技术》课程以《电路分析》、《数字电路》、《信号与系统》、《通信原理》和《数字数据通信》等课程为先修与前导课程,是通信技术专业的一门专业必修课程,同时也是一门理论性和实用性很强的课程。该课程具有基础起点高、教学内容涉及面广、知识更新快、实践性强,而学时相对偏少等特点。[1]该课程不仅要详细介绍移动通信技术的基本概念、基本原理、组网技术以及GSM、CDMA等移动通信系统的关键技术和重要工作流程,让学生对当前典型的移动通信系统有较为深入的认识,而且该课程也对学生掌握的通信技术基础知识(信息论、电子线路技术、数字信号处理等)提出了较高要求。
随着3G的日益普及和4G时代的到来, 移动通信技术已应用到社会生活的方方面面。尤其是移动通信已成为大中专院校所有学生在日常生活中接触最多也最为方便的通信手段。但是很多学生往往只会进行接打电话和手机上网等基本的业务操作,而不知道其技术原理是什么,这意味着移动通信课程的重要性和实用性越来越突出。如何才能学习和掌握好移动通信课程也成为通信专业学生普遍关注的问题。
一、移动通信技术教学特点
移动通信系统自从20世纪80年代诞生以来,经过数次技术更新的发展历程,已经在社会各方面发展中起到无法替代的作用。移动通信技术专业培养从事移动通信运营和移动通信制造行业的应用型高级技术人才和管理人才,本专业教学中要求理论知识够用、深度适合,高度重视实践教学,重视学生实践能力的培养,把职业资格培训纳入教学中,学生毕业时已具备实际操作能力。[2]而目前学校教学过程中,教师往往以知识灌输性的教学方式为止,学生只是被动地接受课堂上讲解的内容,导致学生普遍反映难、不容易学懂、课堂教学效果欠佳。此外,目前的“移动通信技术”教学活动多数注重理论知识的培养,在讲解不易理解的知识点时往往缺乏典型案例的验证分析,不能做到深入浅出,给学生接收过于抽象的理论知识带来一定的障碍。因此,在“移动通信技术”课程教学中,运用典型案例对教材理论知识进行剖析,不仅能加深学生对教材内容的掌握程度,也可以使学生对本课程产生浓厚的兴趣。
二、移动通信课程案例教学设计
案例教学是一种通过模拟或者重现现实生活中的一些场景,让学生把自己纳入案例场景,通过讨论或者研讨来进行学习的一种教学方法,被认为是代表未来教育方向的一种成功教育方法。[3]在传统的课堂教学中,教师更习惯于进行完整系统的理论教学,而学生则是被动地、适应性的接受理论知识。与传统的“填鸭式”式教学方式不同,在课堂进行案例教学可以让学生从被动学习转变为主动学习,让学生在案例的阅读、思考、分析和讨论中,建立起一套适合自己的完整而又严密的逻辑思维方法和思考问题的方式,加强学生独立思考的能力,增加学生学习的积极性。根据教学实践发现,要成功运用案例法加强学生学习效果,需要从以下几点着手:
1. 教师对案例的甄选
影响案例教学效果的关键因素之一在于教学案例的选择。目前高校关于移动通信课程案例教学方面的教材较少,因此要求教师必须结合现有的教学大纲和教学计划自行选择合适的案例。教师必须以典型性、相关性、实际性和科学性为选择案例的原则,注重设计的案例既要符合课堂教学的需要,又要联系生活中的实际运用,以最大程度地使学生能从中学到知识,并促进学生主动思考及进一步发挥。
例如,笔者在讲解“IMSI Attach/Detach”时,在课堂上可以给学生引入一个案例:当把自己的手机按键关机后,如果用别人的电话打自己的手机得到的应答是 “您拨打的电话已关机”;而把自己的手机电池拔掉后得到的提示则是 “您拨打的电话不在服务区,请稍候再拨”。无论是按键关机还是直接拔电池,都是通过断电让手机关机,可得到的语音提示却完全不同,请考虑这是什么原因导致的?这个案例是学生在实际中经常碰到的,在问题没有正式提出来之前,大家只会对这一现象习惯性的接受,当把该现象作为一个案例引入教学时,学生对此会表现出极其浓厚的兴趣,课堂表现会非常认真。
1. 案例的教学设计与实施
学习过程中,如果学生带着问题寻找解决方案,要比直接生硬的学习知识点的效果好,往往能达到事半功倍的效果。这要求教师需将社会实践中遇到的问题提前分发给学生,让学生分组预习课程并讨论解决方案。案例教学首先应该调动学生主动思考问题的积极性,因此需要教师对案例进行合理设计。一般需要学生解决三个问题:(1)分析出现问题的原因,由学生分析为什么会出现此问题;(2)给出解决方案并进行分组讨论,由学生对组内的不同意见进行梳理、优化,最后总结出最优解决方案;(3)解决方案所利用的原理,由学生总结解决方案所利用教材的知识点。[4]
这种教学方法既加强了学生对教材知识点的理解,又锻炼了学生独立思考问题的能力以及团队协作的意识,迎合了现代企业对员工的基本职业素质要求,在就业以及以后的工作中都具有较强的竞争力。
2. 案例的分析总结
案例教学结束后,教师必须对本次案例教学的过程及效果进行认真的分析和总结。总结归纳是案例教学中至关重要的一个环节,其意义在于教师针对学生的表现进行合理性的评判。该评判并非是给学生一个统一的标准答案,而是积极肯定学生正确的思路,针对错误的认识予以指导,归纳总结出必要的理论知识和基本原理。[5]由于案例教学是双向的,因此学生也应该针对案例教学的内容进行认真的思考,总结从案例中得到的价值启示,查漏补缺,不断完善自己。
三、案例教学法在“移动通信技术”课程中的实践
为了检验案例教学法在“移动通信技术”课程中的实践效果,作者在教学中进行了相关研究与实践。下面是一案例教学法的实际应用。
讲解GSM系统的移动台开机入网流程时,引入典型的案例教学题目:每天早上醒来后,大家开启手机电源几秒或几十秒后手机屏幕将显示运营商的名称。请思考在该过程中手机做了哪些工作?由于该案例和大家的日常生活息息相关,因此该案例能够引起学生极大的注意力,学习热情高涨。
接下来,教师首先对该案例的基本背景和相关知识点进行简单的指引和提及,然后将有利于大家理解和讨论的案例材料提前发送到每位同学手中。材料包括移动台位置更新、GSM系统的传输信道分类、移动台的用户状态和GSM的安全性管理等等。同时,教师提出一系列问题,组织学生分组进行商讨。如:移动台入网流程是什么样的?当没有信号时,手机屏幕上会显示什么?如果用户现在处于漫游地,开机入网时是否会有位置更新?现行的手机归属地查询软件的运行原理是什么,是否和手机号码编号计划有关等等。案例教学时,教师可以采用头脑风暴法,鼓励每个同学都参与,并采用分组讨论、小组PK的方法来激发学生讨论的热情,集思广益,并要求每个小组请一个同学作为代表,发表本组对于案例的研究成果,同时接受其他小组同学的问题询问。当然,同一小组的成员可以代替发言人回答问题。老师充当引导者和阐述者的角色,可以对小组讨论及展示结果给予评价,给表现较好的小组加分,以激发大家讨论的兴趣,同时可以将学生回答的关键字记录在黑板上,对学生的陈述及时提出质疑和总结,并将所需讲解的理论知识和基本原理穿插其中,在轻松愉悦地教学氛围中完成教学任务。
四、案例教学法引入效果调查与分析
在“移动通信技术”课程教学中引入案例分析后,为了进一步了解不同学生对本课程教学方法存在的看法,针对本教学班一共112位学生进行课后问卷调查。调查表明,学生们学习积极性明显提高,大部分学生对本课程产生了浓厚的兴趣,课堂中能积极参与小组讨论。由于学生基础知识存在差异,逻辑思维能力也不尽相同,大多数学生在学习过程中善于主动分析问题,而部分学生在学习方法上仍然采用机械式的死记硬背,对本课程采用案例分析的教学方式接受起来相对困难。因此,教师在运用案例分析时要注意教学方法,既考虑到大部分学生分析问题的能力,也要照顾到极少部分学生学习过程中遇到的问题,加以引导。
五、结束语
在“移动通信技术”课程教学中通过运用案例分析,明显提高了学生学习的积极性,强化了学生运用理论知识分析解决实践问题的能力。该教学方式不仅能够避免教师在课堂上“独唱”和填鸭式地教学,实现教学相长,还能调动学生学习的主动性和积极性,让所有学生参与讨论,学生在课堂上不是忙于记笔记,而是共同探讨问题。由于在案例教学中可以根据实际情况不断地变更教学形式,因此学生的注意力可以得到不断调节,有利于学生的学习状态始终维持最佳状态。案例教学法由于调动了教师和学生集体的智慧和力量,因此容易开阔思路,具有相当大的发展空间。当然,案例教学也需要任课教师熟悉专业知识,具有一定的行业经验、投入较多时间等,对任课老师提出了更高的要求。
参考文献
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作者简介:
关键词:移动通信原理;行动导向教学法;理论课型
移动通信原理是一门理论性较强的专业基础课程,它作为通信专业的核心课程,在该专业的整个学习过程中起着非常重要的作用。如果能学好、学透这门课程,对学生而言不仅有利于优质就业,而且为学生日后在工作中学习新的通信技术与技能打下良好的基础。
如何在中职通信专业学生中上好理论类型的专业核心课程呢?这是很多担任理论类型专业课程的老师很关注的问题。以往移动通信原理课程的教学效果不是很理想,一方面该课程的难度较大,理论性强,本科院校的学生学起来尚有难度,更何况我们的中职学生;另一方面以往的教学采取的是传统的教学方法,注重教师课堂讲解,学生听,而不是把主动权交给学生,引导学生分析,让学生在主动学习中掌握知识与技能。因此,该课程“教师难教、学生难学”的现象普遍存在。
近几年在职业教育领域中出现了一种新思潮――行动导向教学法,该教学法是注重以学生为主体的一种教学法,有别于我们传统的教学方法。我们在教学中尝试将这一教学法用到移动通信原理课程的教学当中,本文就在移动通信原理课程中开展行动导向教学法进行探索。
一、行动导向教学法在移动通信原理课程中实施的可行性
行动导向教学法通过各种自主型的教学方式和共同解决问题的教学方法开展教学,是学生同时用脑、心、手进行学习的一种教学法。它的意义在于学生是学习过程的主体,教师是学习过程的组织者与协调者,在教学过程中教师与学生互动,学生在整个学习过程中通过自己“用心、动脑、动手”进行实践,并在这个过程中掌握专业知识与职业技能。
行动导向教学法有一套具体的教学方法,包括角色扮演法、模拟教学法、项目教学法、小组教学法、引导文教学法、张贴板教学法、头脑风暴法、思维导图法、案例教学法等等,这些方法可单独使用,也可根据教师上课的需求灵活地结合在一起使用。
移动通信原理课程的理论性较强、内容抽象,教师在上课的过程中选择适当的行动导向教学方法,可以调动学生主动学习的积极性,有助于将抽象的、系统化的知识转化为模拟的项目类的内容,便于学生理解、接受,在一定程度上加强了学生对所学知识的理解,同时调动了学生的学习热情、提高了教学的有效性。
二、行动导向教学法在移动通信原理课程中的应用
(一)项目教学法与小组教学法结合运用
1.工作任务设置
在学习移动通信系统的基本结构时,我们根据内容设置了一个具体的工作任务:请你来组建一个移动通信本地网,该网可实现网内用户的通信。(提示:组建一个移动通信本地网需要用到哪些通信设备和资源,如何实现?)通过工作任务的设置,使学生明确学习目标,激发学生学习的主动性,在工作任务的驱动下学生对学习任务产生浓厚的兴趣。
2.学生分组
开展工作任务之前先做好学生分组工作,分组采取学生自愿原则,每3~4名同学为一组,设一名组长,以小组的形式开展学习
任务。
3.工作任务开展
各小组首先对工作任务进行研究、探讨,该工作任务的实施需如何入手,需要做哪些准备,做出详细的工作任务计划。接着开展信息搜集工作,学生在搜集信息的过程中为找到信息量,必须主动进行教材自主学习,通过学习教材相关内容及上网搜索相关资源等手段,找到解决工作任务的信息,进而保证工作任务能顺利开展。
4.工作任务完成并进行展示
在获取了相应的信息之后,学生开展整理、归纳的工作,针对工作任务进行总结、策划完成一个具体可行的方案。完成方案后,各小组将本组的工作方案张贴出来进行展示。
5.评价与总结
学生开展自评、互评等评价活动。通过自己参与评价过程,学生可以比较各小组完成工作任务的情况,找到自己完成方案的优点和缺点,在比较的过程中提升对工作任务的认识、加深对知识的内化。最后教师根据学生完成的情况进行点评,重点指出各组的优点,通过给予学生肯定的评价,使学生的成就感得到满足,得以延续学生的学习热情。同时,教师将工作任务中涉及的理论知识进行补充、梳理,从而使学生对相关的理论知识进行强化。
(二)模拟教学法与小组教学法结合应用
由于移动通信整个完整的系统非常庞大,我们没有办法在教学中直接拿来给学生实操。为此,我们在教学中借助实训设备,模拟移动通信系统开展教学。在课程教学中我们使用了“移动通信原理实验箱”,该实验箱由无绳电话模块(模拟移动通信系统)与CDMA模块(数字移动通信系统)组成,能实现无绳电话系统与CDMA移动通信系统相应的模拟功能。下面以CDMA移动通信系统中扩频内容为例来进行开展:
1.设置模拟场景,布置实训任务
我们把CDMA移动通信系统实验箱模拟为现实生活中的CDMA移动通信网。根据所学内容设置任务:CDMA移动通信系统是一种宽带移动通信系统,该系统是如何实现把信号的频谱展宽(即扩频),从而来获得信号高速传输和强抗干扰能力的呢?
2.做好实训准备工作
学生领取实训任务之后,以小组为单位借助实验箱,模拟现实的移动通信工作过程开展实训。在开展实训前先做好分组工作,每3~4名学生为一组,选出一名小组长,小组长在整个过程中负责本小组的统筹安排,做好分工、决策等工作,并协助老师的工作。
3.开展实训,模拟现实场景
学生根据老师提供的工作页的指引,小组讨论好实训工作计划,按步骤开展实训。在实施的过程中,教师做好监控及引导工作。在实训的过程中要求各小组协同合作,实验箱的如何操作、示波器如何使用来测信号等等,这些需要小组所有成员共同合作协同来完成,在实操的过程中遇到问题可小组内部讨论或通过查阅书籍、上网等方式来解决。这也是培养学生独立分析问题、解决问题、锻炼团队合作精神、培养协调能力的一个过程。
4.成果展示
完成工作任务后,各小组将实训的结果以文字或者是将波形描述出来,形成一份完整的工作成果,并将成果进行张贴展示。
5.评价总结
再以自评、小组评价的形式对实训的结果进行评价,在评价过程中学生对实训内容能有更深一层的理解,同时也锻炼了表达能力。最后教师以总结性的评价对各组学生完成实训任务的情况进行点评。
在移动通信原理这种理论类核心专业课程中开展行动导向教学法,有助于将生硬、抽象的通信原理知识以形象、可见的形式展示出来,方便学生接受、理解,在一定程度上激发了学生学习的热情和兴趣。同时也培养了学生独立分析问题、解决问题的能力和团队协作精神,加强了学生学习的主动性和积极性,让学生在学习的过程中真正成为学习的主人。
参考文献:
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作者简介:吴泽萍,女,本科,广州市信息工程职业学校,研究方向:移动通信相关。
Exploration of the Action Oriented Teaching
Method in the Course of Principles in Mobile Communication
Wu Zeping
高职院校的《通信原理》是通信等信息类专业的基础理论课,以讲解通信系统结构和各种通信技术为核心,在培养学生通信理论分析与综合应用能力发挥着相当重要的作用,为学生以后适应现代电子通信技术行业打下基础。
二、《通信原理》课程教学现状
通信原理出现在课堂已有三十多年,随着时代变革,该课程的教学也在不断推进,现对通信原理目前的教学情况总结如下:
1.通信原理沿用了传统的教学模式,以教师的灌输式教育为主导,学生被动的接受知识,这不利于提高学生学习的积极主动性。
2.从教学内容上来说,通信原理的内容相比现代通信技术的快速发展而言,更新缓慢,再加上课本内容是对各种通信系统的抽象概括,缺乏和具体的实例相连,导致学生学完该课程后不知道它的实用价值在哪。
3.在大专院校中,通信原理的实验教学以单个模块的验证性实验为主,缺乏对完整通信系统的实验,这不利于培养学生的应用创新能力。
三、《通信原理》课程教学改革的思路与想法
(一)关于课堂教学改革的思考
通信原理作为一门抽象性学科,如何将这门课讲的浅显易懂,让学生易于接受,这是教师在课堂教学中必须思考的问题。
1.微课教学
微课是在传统教学上发展起来的一种新型教学资源,它以知识点为主题,用短小精悍的视频展现。而通信原理内容多,老师在上课讲解的重点难点学生不一定能完全消化吸收,这时微课可将作为一种辅教学手段,学生针对自己的困惑,选择相应的微课视频在课后时间进行自学,由于微课设计精致、趣味性强,并配套相关的教学材料,能让学生在较短时间内迅速掌握一个知识点。
2.结合案例教学
学生学到的知识最终是希望能在实际的工作生活中有所应用,而在教学过程中仅仅讲解纯原理、纯概念,会导致学生对知识用在哪,如何用缺乏一个全面的认识,若能结合案例进行教学,这一情况将会得到改善,例如讲解通信系统的结构,可以以学生熟知的电视系统为例,电视台是电视节目产生的源头,这就是信源,我们观看节目的电视机是节目的接收者,是信宿,节目从信源送到信宿需要线路的传送,这就是信道,信道中存在噪声的干扰,属于噪声源,这样通信系统的基本模型就阐述清楚了,通信系统中的各部分技术也能以此案例展开。
3.形象化教学
对于抽象的知识,教师若能结合学生熟知的事物或实例使其形象具体化,将有助于学生更好、更快地理解知识。例如讲解数字通信系统有效性和可靠性的反比关系时,可假设在A、B两座高山之间架设了一没有护栏的狭长独木桥和一没有护栏的宽阔马路,现有两个身体、心理素质相同的人要从山A去山B,一人从狭长的独木桥上走过去,另一人从宽阔的马路上走过去,这两人行走的速度相同,在其他因素也相同的情况下,明显走在宽阔马路上掉下悬崖的概率会更低,也就是说宽阔马路的可靠性更高,但是马路比独木桥更宽,占有的资源更多,即宽阔马路的有效性更低,这也就是说在可靠性高时有效性偏低,这个形象化的实例清楚地表明了有效性和可靠性成反比的原因,因此在教学过程中,教师应尽量结合学生熟悉的事物做类比,简化知识的理解难度,让知识更易于学生接受。
(二)编写适宜高职院校的教材
现行通信原理教材版本多种多样,但万变不离其中,都是抽象的概念并融合大量的数学公式,这对于基础相对薄弱的大专生来说,学起来会吃力,从而导致对该课的学习兴趣降低,因此编写一本易于大专生理解的教材是很有必要的。对于这类教材,笔者认为应该具备以下特点,首先,要以实际的通信系统为载体介绍各种通信技术;第二,理论的阐述要生动、具体化,最好能用学生熟知的例子做类比,帮助他们理解;第三,减少不必要的公式,大专学生不用搞科研,只要掌握了知识的原理会用就行,因此教材中应尽量不要出现数学推导,除个别简单,能帮助学生理解原理的除外,结论最好能直接给出。
(三)实验教学改革
实验教学是一种培养学生动手能力的好方法,但现行的通信原理实验大都只能完成验证性实验,为了能培养学生的综合应用创新能力,湖南铁道职院与武汉凌特公司合作,成立了武汉凌特工作室,并配备了大量的通信原理实验设备,这不仅能让学生在课堂上完成一些基础的验证性实验和综合实验,在课后那些对通信感兴趣的同学还能加入本工作室,对通信技术进行探讨、实验,这极大提升了学生的学习效果,更有助于学生形成对通信系统、通信技术地全面认识。
四、小结
关键词:通信原理;教学方法;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)13-0080-02
在高等理工科院校通信与电子信息等专业中,通信原理课程是一门十分重要的专业基础课。本课程理论性强,概念不好理解,而且涉及到很多其他通信课程的内容,比如:随机理论、高频电子线路、信息论与编码技术、扩频技术及应用等,并且理论内容缺乏直观表现,需要抽象的理解,相比于重点本科的学生,普通本科的学生普遍数学基础不好,而且对理论学习缺乏兴趣,学生理解通信原理的结论对于3G、4G通信的应用有一定难度,所以对于学生学习通信原理的兴趣不高,因为存在上述问题,使得通信原理的教学实际教学效果不好,而且不能很好的培养学生工程能力。通信原理课程经过多年的教学探索,在教学方法、教学内容、教学评估等方面都逐步成熟完善[1,2],但立足于培养学生的工程实践能力,提高学生的综合用能力,特别是对于激发普通本科大学生的兴趣,在减少理论学时的基础上,加强实验教学,是一个很重要的课题。本文对教学的160名同学进行“通信原理”教学调查,调查结果表明:由于这门课比较抽象,使得一半以上的同学认为自己该课程学得不好,该课程的内容不好掌握。特别是,不少同学反映课堂上不能理解透彻通信原理教学内容,导致布置的作业不会做。因此,为了促进学生更好地理解通信的思想,提高学生学习的积极性和主动性,锻炼学生的工程实践,本文从调整教学内容、改革教学方法、加强实践教学等三个方面来实践通信原理教学改革,充分利用实验和虚拟实验让学生能更深刻的理解这门课程。
一、改革教学方法
高等教育教学体系中越来越多地强调教学中学生的主体性、教师的实践性教学以及教师和实践课程的协同性。以项目导向为基础的协同培养教学方法是一种以工程项目为载体来进行教学,以学生为主体的教学方法;以项目导向为基础的协同培养教学方法最显著的特点就是以工程项目为载体、教师主导教学、学生成为为主体,试图改变工科大学以往教师在台上讲、学生被动听的消极的教学方法,创造学生自己参与、主动与他人协作、积极探索创新的新型教学方法[3,4]。通信原理的工程就尝试应用该种教学方法以项目为导向、协同多门课程共同教学。
项目导向为基础的课程协同培养教学方法,是通过组织学生参与实际的工程项目的整个过程,从项目的初始设计、实践和过程管理,全部的教学过程都融入到整个的工程项目的实现过程中。
具体的教学实施步骤如下:
1.学生进行分组和选择具体项目。根据学生的个人爱好、学习能力、实践能力等特点,将学生分成若干小组。每个小组建立后需要制定各自的沟通方法,实施中的制度。由指导教师设计提出不同类型的各种项目选题,通信系统设计的选题、电子综合系统的设计选题、通信综合系统的设计选题,涉及的课程也比较多,如模拟电路、数字电力、高频电路、编码技术、通信原理等,然后各个小组的学生根据自身实践能力、兴趣爱好等原则确定所要完成的工程项目。
2.学生制定详细的工程实施计划。实施计划是工程项目的指导方针,优秀的实施计划是工程项目能够完成的前提。要求学生要确定项目的最终目标、将具体项目进行任务分解,落实到具体个人,同时还要制定工程项目的实施的时间表、具体的沟通方法、每周的协调会进展。
3.工程项目的实施。每周或每个阶段实施后,主要的教学指导教师要及时跟进,要及时进行组员之间的沟通,各组之间的交流和检查,同时进行各个项目相关课程的设计、具体的细节的解答和共同讨论。指导教师要及时引导学生、督促整个工程实施顺利进行。
同时在协同教学的基础上,灵活运用传统教学方法。通信原理课程,在分析高斯信道传输的时候,信号产生误比特的公式时,因为误比特公式是采用最大似然原理方法来推导的,因此在推导该公式之前,可以花一部分时间专门介绍最大似然检测的基本原理和由来,这样学生就能更好的学习误比特公式。又如比较教学法,在学习四种不同的数字调制方式ASK、FSK、PAM和PSK的时候,将上述四种数字调制信号采取比较的方法,从四种数字调制信号的时域表达式与该数字调制信号的产生与解调、该信号的波形、功率谱密度及抗噪声性能等多方面对它们逐一进行阐述。该方法可以使学生更好的理解这四种数字调制信号的特点及各自之间的差异。另外通过适当减少作业量,在课堂上实时的考察学生的学习内容,更好的了解学生掌握知识的程度。
二、调整教学内容
1.突出数字基带传输和数字带通传输,弱化随机信号的理论讲解,以介绍结论为主,随机理论的学习比较困难,对随机理论的学习通过编程的方法加强。
2.强化数字通信的内容。随着电子技术的飞速发展,数字通信取代模拟通信已经成为了主流。移动通信已经全面数字化。数字城市的兴起,智慧城市的建设,原来通信原理课程的教学内容必须进行修改,其主体内容应该调整为数字通信,同时在讲述过程中介绍3G通信、4G通信的应用,这样才能使得教学跟上技术的发展。
3.增加正在发展的通信技术内容。如现在的MIMO技术、4G技术、通信技术发展很快,教学内容涉及的比较少,为了提高学生的兴趣,同时使学生能将理论知识和实际结合,应该介绍一些先进的通信技术。
三、加强实践教学
1.充分利用开放式实验环境。实验和实践教学环节是工程型人才培养的前提条件。现在各个学校都实施开放式实验室,开放式实验室是指在非教学计划课时内,教师和学生开展非实验课程内容的实验项目的实验室。学生在开放式实验室可以充分利用实验室条件,开展教师提出的通信原理项目的研究,可以在教师指导下进行通信原理课外科技创新、创业,学生也可以协助教师进行通信的相关学术研究。
2.构建实践、创新能力实训平台。通信原理课程实践教学的目的是培养学生工程实践能力。因此该课程必须构建一个实践、创新能力实训平台。学生可以通过实训平台中多种实验手段,提高自己的工程实践能力。
(1)学院通过与公司合作,引进了一套实训基地方案设计,面向整个信息学科的学生,融合4GLTE全领域技术、物联网技术、移动互联网技术以及云计算技术,整个实训平台由多个子系统组成,主要包括:终端接入子系统、4G通信子系统、网络优化规划子系统、移动应用开发子系统、云计算系统。可对学生进行4G网络技能、智能终端和嵌入式开发、移动业务开发以及网络优化规划、现代云计算技术等方面进行全方位的实训和培养。学生在该套实训平台的实践得到了很好的锻炼,可以比较迅速地理解移动运营商、通信公司的先进技术,对提高学生学习通信原理的兴趣,增强学生的工程实践能力起到了积极的效果。
(2)利用实验仿真环境,要求学生实现通信仿真实验[5-7]。比如在课外布置学生进行Labview数字通信原理实验的仿真设计,把抽象的数字调制模型通过可视化的方法展现出来,使得学生对于该部分内容的理解得到大大的加强。同时我们还组织学生开发相应的实验项目,学生不但在实验室完成了插线看波形的实验箱实验,同时还熟悉了软件仿真实验。对于一般学生,要求学生完成基本验证实验,对于自主学习能力强的学生要求完成综合性实验,对于有创新意识的学生要求完成设计型实验。
(3)鼓励学生结合通信原理课程知识、综合运用通信系统设计知识,积极申报学校及全国的各项大学生创新创业活动。在通信原理课程的具体讲解中,鼓励学生运用某部分知识,充分利用学院的创新平台,指导学生设计通信物联网方面的工程项目,也使得学生对于通信原理课程的学习兴趣大大提高。
(4)组织学生参观校外和校内的通信、物联网实验,了解实验室的创新成果。让授课班级学生与实验室创新创业项目成员交流,激发学生学习通信原理理论知识的热情、加强学生进行科技实践和创新活动的动力。
四、结语
本文针对普通本科的学生,面对通信原理教学实际中存在的问题,从调整理论教学内容、改革教学方法、加强实践教学等三个方面来实施通信原理课程教学体系的改革实践。对于本次通信原理课程的教学实践探索,我院在通信专业12级、13级四个班中进行了实践,通过一系列的教学措施,使得不少同学对原本抽象、枯燥的通信知识有了更透彻的理解,激发了学生的学习兴趣,促进了学生对通信理论知识的理解,也提高了学生对于通信系统、先进通信技术的了解。通过这次教学改革,学生的实践情况比教师的预计要好,而且学生普遍感觉收获很大。这次通信原理课程的教学改革探索还有很多需要提高的地方,在今后的教学过程中还需要不断总结。
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[5]李环,任波,华宇宁.通信系统仿真设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2009.