高職院校《數(shù)字通信原理》課程教學(xué)改革的實(shí)踐探討

1、高職院校?數(shù)字通信原理?課程教學(xué)改革的理論討論摘要：從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式與手段、理論教學(xué)等方面系統(tǒng)闡述了高職院校?數(shù)字通信原理?課程的教學(xué)改革與理論。關(guān)鍵詞：數(shù)字通信原理；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)形式；理論教學(xué)體系?數(shù)字通信原理?是高職院校通信類、電子類等專業(yè)的專業(yè)根底課，既是根底課向?qū)I(yè)課的過(guò)渡，也是電子通信學(xué)科的入門(mén)課，在通信類、電子類專業(yè)中占有非常重要的地位。這門(mén)課的教學(xué)直接影響這些專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量和所培養(yǎng)人才的知識(shí)構(gòu)造及綜合才能。這門(mén)課綜合了電路分析基儲(chǔ)電子電路、高頻電路、數(shù)字電路等電類根底課以及高等數(shù)學(xué)、概率論等數(shù)學(xué)課程，具有相當(dāng)大的難度和理論深度。而高職高專學(xué)生根底普遍薄弱，數(shù)學(xué)功底和自學(xué)才能

2、較差，假如強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)推導(dǎo)和理論討論，無(wú)疑將使學(xué)消費(fèi)生畏難情緒，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性；但假如完全不涉及理論分析，教學(xué)又無(wú)法到達(dá)高職院校的培養(yǎng)目的，即無(wú)法培養(yǎng)出既具備一定專業(yè)理論素養(yǎng)、又具有較強(qiáng)動(dòng)手才能的技術(shù)應(yīng)用型人才。通過(guò)多年的教學(xué)理論，筆者認(rèn)為，?數(shù)字通信原理?課的教學(xué)，一方面要強(qiáng)調(diào)根本理論、方法的分析，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的考慮才能，另一方面必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，重點(diǎn)是培養(yǎng)崗位技能。該課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握典型數(shù)字通信系統(tǒng)的組成、工作原理、性能特點(diǎn)、根本分析方法和實(shí)驗(yàn)技能等，熟悉當(dāng)前數(shù)字通信技術(shù)開(kāi)展的現(xiàn)狀和最新進(jìn)展。核心是培養(yǎng)學(xué)生良好的通信知識(shí)和素養(yǎng)，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的

3、基?？紤]?數(shù)字通信原理?課的教學(xué)情況和課程地位，我院2022年將該門(mén)課程確定為院重點(diǎn)課程，通過(guò)不斷轉(zhuǎn)變教學(xué)理念、更新教學(xué)內(nèi)容、完善教學(xué)方法、改良教學(xué)手段，在?數(shù)字通信原理?課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式和理論教學(xué)體系等方面進(jìn)展了富有特色的改革理論。以線帶點(diǎn)，改革教學(xué)內(nèi)容在?數(shù)字通信原理?的傳統(tǒng)教學(xué)形式中，往往介紹許多通信的數(shù)學(xué)模型和原理，由于理論抽象、概念繁多，知識(shí)點(diǎn)顯得零散，那些數(shù)學(xué)基儲(chǔ)自學(xué)才能和自制力均較差的學(xué)生難以承受。筆者認(rèn)為，應(yīng)遵循“以線帶點(diǎn)的改革思路進(jìn)展教學(xué)內(nèi)容的改革。一強(qiáng)化學(xué)習(xí)道路圖，建立數(shù)字通信系統(tǒng)的整體觀念在教學(xué)中，筆者強(qiáng)調(diào)數(shù)字通信系統(tǒng)整體觀念的建立，即以數(shù)字通信系統(tǒng)的模型圖作為學(xué)

4、習(xí)的總道路圖如下列圖，以圖中功能框圖為“點(diǎn)，有向線段為“線。以道路圖中的節(jié)點(diǎn)涉及的典型技術(shù)理論分析為重點(diǎn)，以信號(hào)的傳輸流程為主線，以線帶點(diǎn)，使學(xué)生掌握通信系統(tǒng)的宏觀分析思路和微觀分析方法。在教學(xué)初期，首先向?qū)W生介紹通信系統(tǒng)的根本概念，核心是讓學(xué)生掌握通信的本質(zhì)將大量有用的信息高效率、無(wú)失真地進(jìn)展傳遞，并在傳遞過(guò)程中抑制無(wú)用、有害的信息；其次，系統(tǒng)闡述數(shù)字通信模型如何表達(dá)通信的本質(zhì)以及數(shù)字通信系統(tǒng)模型每個(gè)節(jié)點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)在各章的分配。在教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)信號(hào)的傳遞途徑，老師應(yīng)“順藤摸瓜，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)展功能分析，注重強(qiáng)調(diào)該節(jié)點(diǎn)在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位、層次以及關(guān)鍵性能和指標(biāo)。隨著教學(xué)的進(jìn)展，不斷強(qiáng)調(diào)或強(qiáng)化

5、學(xué)習(xí)道路圖，并標(biāo)明學(xué)習(xí)進(jìn)度在道路圖上的表達(dá)，重點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)前后節(jié)點(diǎn)之間的內(nèi)在關(guān)系。在教學(xué)后期，老師應(yīng)不斷闡述各節(jié)點(diǎn)存在的必要性以及互相間的邏輯關(guān)系，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)的根底上進(jìn)一步幫助學(xué)生建立數(shù)字通信系統(tǒng)的整體概念。例如，信源編碼是保證通信有效性的技術(shù)手段，使用的關(guān)鍵技術(shù)是脈沖編碼調(diào)制；信道編碼是保障通信可靠性的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)涉及檢錯(cuò)編碼和糾錯(cuò)編碼。信源編碼和信道編碼是互相補(bǔ)充的關(guān)系，但實(shí)現(xiàn)的方法是互相“矛盾的，信源編碼通過(guò)壓縮消息冗余量實(shí)現(xiàn)，信道編碼那么通過(guò)增加消息冗余量實(shí)現(xiàn)，這是由通信過(guò)程中不同階段的通信目的決定的。二精選典型技術(shù)，強(qiáng)調(diào)根本模塊的分析和知識(shí)運(yùn)用在宏觀分析的根底上，以信號(hào)的傳遞

6、流程為主線，逐步展開(kāi)典型數(shù)字通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)分析。在教學(xué)活動(dòng)中，針對(duì)高職學(xué)生的特點(diǎn)，對(duì)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的講解不應(yīng)貪多求全，而要精選典型技術(shù)進(jìn)展微觀分析，關(guān)鍵是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和幫助學(xué)生建立數(shù)字通信技術(shù)的知識(shí)體系。詳細(xì)方法是建立積木式教學(xué)模塊，將全課程的數(shù)字通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)分解為信源編碼模塊、信道編碼模塊、傳輸模塊基帶傳輸與頻帶傳輸、同步模塊等四個(gè)核心模塊。針對(duì)每個(gè)模塊精心進(jìn)展分析，挑選經(jīng)典技術(shù)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)展分析，對(duì)經(jīng)典技術(shù)堅(jiān)持目的驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式，核心是建立知識(shí)體系，充分認(rèn)識(shí)和承受數(shù)字通信技術(shù)的概念，掌握根本模塊的分析方法。建立了各局部的知識(shí)模塊后，必須精選相應(yīng)模塊的典型技術(shù)。例如，在頻帶傳輸分析中，選

7、擇ASK、FSK、PSK、DPSK等根本的數(shù)字調(diào)制技術(shù)作為必學(xué)內(nèi)容，要求學(xué)生掌握這些典型數(shù)字調(diào)制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)、解調(diào)、帶寬分析、畫(huà)圖分析和抗噪聲分析等內(nèi)容。而將多進(jìn)制調(diào)制技術(shù)和現(xiàn)代調(diào)制技術(shù)列入增強(qiáng)模塊，僅進(jìn)展簡(jiǎn)單的介紹，以知識(shí)擴(kuò)展為目的，不做應(yīng)會(huì)要求。在對(duì)典型技術(shù)進(jìn)展微觀分析時(shí)，以注重比擬研究、概念提煉，防止數(shù)學(xué)推導(dǎo)和理論復(fù)制，應(yīng)以大量的圖示進(jìn)展理論知識(shí)的詮釋，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的運(yùn)用。以數(shù)字調(diào)制方式的帶寬分析為例，將授課重點(diǎn)放在各種調(diào)制方式的帶寬圖示比擬上，不進(jìn)展頻域的數(shù)學(xué)演算；同樣，在噪聲分析中，不引入誤差函數(shù)等概念，僅比擬各種數(shù)字調(diào)制方式的抗噪聲才能。關(guān)鍵是幫助學(xué)生理解帶寬、抗噪聲才能在實(shí)際應(yīng)用中的意

8、義和作用，理解當(dāng)考慮帶寬、抗噪聲才能等因素時(shí)選擇哪種調(diào)制方式才能滿足實(shí)際需要。強(qiáng)化互動(dòng)，改革教學(xué)形式在各種教學(xué)形式的爭(zhēng)論中，主流的形式有兩種，即以老師為中心的教學(xué)形式和以學(xué)生為中心的教學(xué)形式。前者的優(yōu)點(diǎn)是有利于老師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，重視情感因素在學(xué)習(xí)過(guò)程中的作用；其突出的缺點(diǎn)那么是強(qiáng)調(diào)傳遞承受式，在教學(xué)過(guò)程中把學(xué)生置于被動(dòng)承受位置，學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性難以發(fā)揮，不利于激發(fā)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。后者的突出優(yōu)點(diǎn)是有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；其缺點(diǎn)是無(wú)視老師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，不利于系統(tǒng)知識(shí)的傳授，不重視情感因素在學(xué)習(xí)過(guò)程中的作用。高職學(xué)生的特點(diǎn)一方面是根底知識(shí)較差，厭學(xué)情緒嚴(yán)重，另一方面是學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、考慮問(wèn)

9、題的積極性都較差，同時(shí)普遍存在自卑心理。假設(shè)采用傳統(tǒng)的以老師為中心的教學(xué)形式，顯然無(wú)法實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的。但是，假如完全采用以學(xué)生為中心的教學(xué)形式，也必然導(dǎo)致教學(xué)的失敗。因此，必須進(jìn)展教學(xué)形式的改革與討論。在高職院校的教學(xué)理論中，筆者基于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，將兩種教學(xué)形式結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。一方面，針對(duì)高職學(xué)生自學(xué)才能差的特點(diǎn)，充分利用老師的指導(dǎo)作用，以老師的專業(yè)素養(yǎng)和個(gè)人品格強(qiáng)化學(xué)生的知識(shí)構(gòu)造和學(xué)習(xí)態(tài)度；另一方面，充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特點(diǎn)，基于世界上兩大網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)之一的Blakbard建立完好的虛擬教學(xué)課堂，提供課下網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，建立自主教學(xué)環(huán)境，加強(qiáng)教學(xué)互動(dòng)，及時(shí)進(jìn)展師生間的雙向反應(yīng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)

10、習(xí)積極性，培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)的方法和獨(dú)立考慮的才能。從目前的理論看，初期根本上還應(yīng)以老師為中心的教學(xué)形式為主，隨著教學(xué)的進(jìn)展，逐步過(guò)渡到以學(xué)生為中心的教學(xué)形式。突出技能培養(yǎng)，改革理論教學(xué)體系?數(shù)字通信原理?是一門(mén)理論性很強(qiáng)的課程，對(duì)于高職院校學(xué)生來(lái)說(shuō)，加強(qiáng)他們技能培養(yǎng)的途徑是建立一套完善的課程理論教學(xué)體系。?數(shù)字通信原理?的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)豐富，高度抽象，不建立感性的認(rèn)識(shí)，學(xué)生很難穩(wěn)固理論知識(shí)。因此，幫助學(xué)生建立通信系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)、培養(yǎng)他們分析和解決實(shí)際問(wèn)題的才能、進(jìn)步實(shí)際操作技能是理論教學(xué)體系的目的和出發(fā)點(diǎn)。一因材施教，分層次組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)在理論教學(xué)活動(dòng)中，我院建立了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、仿真設(shè)計(jì)實(shí)

11、驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)層層遞進(jìn)的理論教學(xué)體系，針對(duì)不同的學(xué)生分層次組織理論教學(xué)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是指在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)相關(guān)理論的正確性進(jìn)展驗(yàn)證，目的是穩(wěn)固和加深學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的理解；仿真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的根底上，在相關(guān)通信技術(shù)原理的指導(dǎo)下，以通信系統(tǒng)仿真軟件如SysteVie等為平臺(tái)進(jìn)展通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證；創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)敲词墙M織掌握程度較好、學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)展相關(guān)工程的開(kāi)發(fā)，工程可以是創(chuàng)新的，也可以是現(xiàn)有的，一般與各類電子競(jìng)賽相聯(lián)絡(luò)。尤其是SysteVie通過(guò)模塊搭建進(jìn)展通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，與積木式模塊教學(xué)方法照應(yīng)，不需要學(xué)生進(jìn)展復(fù)雜的編碼即可實(shí)現(xiàn)實(shí)際通信系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)，并能將結(jié)果下載到FPGA芯片中

12、得到實(shí)際的產(chǎn)品，對(duì)于激發(fā)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)高職學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手才能、加強(qiáng)高職學(xué)生的專業(yè)思想具有重大意義。二改革實(shí)驗(yàn)形式，建立基于工程的實(shí)驗(yàn)方式傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)組織形式是安排學(xué)生分組，往往全組學(xué)生依賴某個(gè)才能強(qiáng)的學(xué)生，學(xué)生中蒙混過(guò)關(guān)的情況嚴(yán)重。我們提出以工程組織實(shí)驗(yàn)，每個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)一個(gè)或兩個(gè)詳細(xì)的工程，做到“人人有工程，組內(nèi)其他學(xué)生進(jìn)展輔助工作。在工程選擇上，要求完成數(shù)字通信系統(tǒng)模型中的根本“點(diǎn)工程，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生積極參與綜合性實(shí)驗(yàn)工程和各類各級(jí)競(jìng)賽工程，并在實(shí)驗(yàn)學(xué)分上進(jìn)展傾斜。在詳細(xì)實(shí)驗(yàn)施行上，要求作為工程負(fù)責(zé)人的學(xué)生主動(dòng)參與、進(jìn)展人員分工，對(duì)實(shí)驗(yàn)工程的方案和施行全權(quán)負(fù)責(zé)，如安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容討論、選擇實(shí)

13、驗(yàn)方式等。鼓勵(lì)才能強(qiáng)的學(xué)生同時(shí)選擇多種實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。工程負(fù)責(zé)人要負(fù)責(zé)組織本組學(xué)生分析和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)本組學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)展評(píng)價(jià)。工程組學(xué)生在老師指導(dǎo)下，根據(jù)理論學(xué)習(xí)的進(jìn)度自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自己準(zhǔn)備儀器完成實(shí)驗(yàn)，以到達(dá)培養(yǎng)和進(jìn)步學(xué)生的組織才能、思維才能和創(chuàng)造才能的目的。三改革考核方式，建立新的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)?數(shù)字通信原理?課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為兩個(gè)模塊，即課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和期末集中實(shí)訓(xùn)或課程設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)教學(xué)中，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的考核計(jì)入課程成績(jī)，集中實(shí)訓(xùn)或課程設(shè)計(jì)作為單獨(dú)的課程計(jì)分。我們認(rèn)為這種實(shí)驗(yàn)考核的方式割裂了實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容，不利于實(shí)驗(yàn)課程的改革，應(yīng)采取將課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和期末集中實(shí)訓(xùn)或課程設(shè)計(jì)統(tǒng)一為一門(mén)課程的考核方式。詳細(xì)的考核內(nèi)容可覆蓋實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和成果、實(shí)驗(yàn)難度等方面，建立完好的?數(shù)字通信原理?實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)體系，表達(dá)“強(qiáng)調(diào)過(guò)程，重視結(jié)果的考核思想?！皬?qiáng)調(diào)過(guò)程表達(dá)在對(duì)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)的評(píng)價(jià)占據(jù)整個(gè)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的60%，引導(dǎo)學(xué)生重視崗位才能、團(tuán)隊(duì)精神、專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)；“重視結(jié)果表達(dá)在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、討論上，而不在對(duì)錯(cuò)上，關(guān)鍵是分析出原因與對(duì)策。此外，假如學(xué)生在各級(jí)各類競(jìng)賽工程上獲獎(jiǎng)可以獲得相應(yīng)實(shí)驗(yàn)加分。課程特點(diǎn)與高職學(xué)生的特點(diǎn)給?數(shù)字通信原理?的教學(xué)帶來(lái)很大挑戰(zhàn)，本文提出，在教學(xué)內(nèi)容上，以線帶點(diǎn)構(gòu)建模塊化教學(xué)，降低理論難度，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)概念的建立和典型技術(shù)的分析；在教學(xué)形式上，結(jié)合以老師為中心的教學(xué)形式和以學(xué)生為中心