多維立體化教學模式在通信原理課程改革中的應用

張海一

（北華大學電氣信息工程學院，吉林 吉林132021）

多維立體化教學模式在通信原理課程改革中的應用

張海一

（北華大學電氣信息工程學院，吉林 吉林132021）

通信原理是通信工程、電子信息等專業的專業基礎課程，其內容豐富，理論性強。根據通信原理的這一特點提出采用多維立體化教學模式進行教學改革。在課堂教學中應用新型多媒體課件，以更加直觀的方式進行講解。在課堂之外以微課的形式為學生提供更加便利的學習條件，激發學生的學習興趣。在實驗教學上使用MATLAB軟件及虛擬實驗平臺改善硬件實驗設備的不足。實踐證明，采用多維立體化教學模式教學效果得到明顯改善。

通信原理；多維立體化；微課；虛擬實驗平臺

0 前言

通信原理課程一直以來都是我院的省級優秀課程，是通信、信息、電子等專業的專業基礎課，學生通過學習該門課程可以了解到通信系統的組成和技術原理，掌握通信系統的基本理論和分析方法，從而使得學生在進一步學習過程中和未來工作中具備良好的理論基礎和應用能力。然而，通信原理的知識點豐富，概念原理抽象，理論性強，對數學知識的掌握程度要求高，因此，教師難教、學生難學一直是這門課程的困惑[1]。

經過幾年的教學改革探索和經驗總結，自2014年課題組提出并應用多維立體化教學模式的通信原理課程改革方案。通過實施該改革方案，引導學生從實際應用的角度理解并掌握通信原理的知識內容并學以致用，取得了較好的教學效果，為培養理論功底扎實、實踐能力強的創新型綜合素質人才打下堅實基礎。

1 課堂教學改革

通信原理課程內容抽象、專業術語多、公式的數學推導多，要想學好這門課對學生的數學功底要求較高同時還要對專業知識有較強的理解能力。原來那種以板書的形式進行講解的形式完全不能適應現在的教學要求，而近些年被大多數院校采用的多媒體授課方式也大多只是停留在簡單的使用PPT軟件的形式上，把原來的板書形式簡單的移植到多媒體的幻燈片上，因此在教學形式上并沒有本質上的改進，而多媒體課件的先進性也未被體現出來，這樣導致的直接后果是學生上課睡覺的多，打游戲的多，看小說的多，真正聽課的少，真正聽懂的更少，因此教學質量難以得到提高。為了改變這種教的累學的也累的局面，課題組改變原來那種板書加PPT模式，開發出具備多樣化形式的新型課件，在課件中以Flash動畫、流媒體等形式將基本的概念、公式和理論推導等抽象的理論公式形象化[2]。例如在講解奈奎斯特采樣定理時，在課件中加入視頻與音頻的播放案例。通過播放對音頻與視頻的不同采樣的采樣結果使學生直觀生動的了解采樣定理，充分發揮了多媒體的先進性，寓教于樂，將枯燥的理論知識以生動形象的方式呈現出來，既提高了學生學習專業知識的興趣，又降低了知識本身的理解難度，使枯燥的理論不再枯燥。通過這樣的案例教學，將理論聯系實際，不但活躍了課堂氣氛還提高了學生的學習興趣，加深了學生對問題的認識，將學生重新“拉回”到課堂上，有效的利用了課堂時間。

2 教材的選取

教材是學生學習不可或缺的工具。目前，通信原理教材普遍存在的現象是偏重于理論知識的闡述，對于通信領域的最新發展和最新技術，特別是新技術的應用背景和應用效果介紹的少。從現代通信行業的發展來看，西方國家確實領先于中國。國外教材對新技術、新成果的跟蹤也較緊密[1]。因此，課題組采用原版英文教材，課堂主要采用雙語教學模式，讓學生在掌握通信原理的基本知識的同時，可以了解新技術的發展，豐富學生的專業知識，促進學生使用英語能力的提高及學生查閱相關英文文獻的能力的提高，從而帶動并促進專業學習的教學效果。

3 微課堂

在目前通信原理課程的課時不斷被壓縮的前提下，傳統的課堂學習已經完全滿足不了通信原理這門課程的教學需求，那么怎樣利用學生的課余時間來完成對通信原理的學習，是多維立體化教學模式要解決的重要內容。為了解決課時不足及提高學生利用課余時間自學的能力，課題組提出了微課教學的模式。微課是指基于教學設計思想，使用多媒體技術在五分鐘以內就一個知識點進行有針對性講解的一段音頻或視頻。在教育教學中，微課所講授的內容呈“點”狀、碎片化，這些知識點，可以是教材解讀、題型精講、考點歸納;也可以是方法傳授、教學經驗等技能方面的知識講解和展示。

通信原理課程理論性強，知識點多，知識點的難度與重點程度各不相同，將知識點分散開來，分別錄制不同長度的視頻，將這些視頻、音頻上傳到網絡平臺，學生可以通過移動終端登錄網絡平臺點擊感興趣的內容，實現自主選擇學習的時間，地點與內容。

4 實踐教學

4.1 軟硬件結合的實驗教學方式

在通信原理課程中，實驗是必不可少的實踐環節，通過實驗可以使學生更好的理解所學的內容，提高學生的動手能力和分析解決實際問題的能力。在傳統的硬件實驗中，我們采用的實驗箱是天煌教儀有限公司的通信原理綜合實驗系統。該實驗箱的主要特點是模塊化設計，各模塊采用獨立電源開關，可根據需要自行配置。涵蓋了通信系統中的信源編碼技術、基帶和帶通傳輸技術、數字調制解調技術、復用技術、同步技術以及接口技術等通信原理課程的教學內容。但是隨著使用年限的增加，教學用的實驗設備會逐漸的磨損老化，在進行部分驗證性實驗時差錯概率會增大，可能達不到理想的原理驗證效果。所以課題組除采用硬件實驗箱進行實驗教學外，還將Matlab仿真引入實驗教學環節中。學生通過運用 Matlab軟件的圖形功能將理論公式轉化為圖形表述。通信原理中的很多知識點，如模擬調制、數字調制、通信系統的同步原理等，都可以借助 Matlab進行仿真分析。學生可以根據所學內容自行設計方案、編寫程序，對知識點進行仿真分析。通過這個過程，許多抽象深奧的理論變得形象、生動、具體，學生可以更好地理解公式所要表達的意思，從圖形中進一步加深對所學知識的理解和掌握。從死記硬背記公式轉化為以理解公式和圖形為主，減少學生在學習過程中的困難，從而有效地提高學生學習的熱情和興趣，培養自主創新能力，提高分析解決問題的能力和綜合設計能力。

4.2 虛擬實驗平臺建設

由于受到學校的實驗室開放時間和場地等因素的制約，在課后學生想繼續研究課程內容并實際操作是不現實的[3]。因此為了改善學生動手實踐的需求，課題組采用了虛擬實驗平臺。

虛擬實驗系統不受時間、地點的限制，只要有電腦和網絡，學生就可以通過虛擬的實驗平臺自己動手配置、連接、調節和使用實驗設備來完成所需的實驗，學生在進入實驗平臺以后，可自由選擇所要完成的實驗項目，熟悉自己的實驗任務并選擇單人完成或多人協同完成。在實驗過程中，學生能隨時和其他同學或教師進行交流，在實驗出現問題時實驗者可通過選擇觀看實驗演示或向教師或同學請教來解決問題。學生通過這種多方協作的方式完成整個實驗，并提交實驗報告。系統將自動記錄學生的實驗記錄和實驗結果，并把數據反饋給教師。實驗完成后，學生可以進入虛擬實驗討論區，與教師或其他同學一起分析實驗中存在的難點、問題，進行交流和反思。這一環境的提供，進一步促進了學生學習的積極性并培養了學生的創新能力。

5 結束語

在多維立體化教學模式下，通信原理課程通過更新教學內容、完善理論和實踐教學方法、等改革措施，不斷提高教學質量和教學效果，通過幾年的教改實踐，我專業學生對通信原理課程質量評價逐年提高，學生就業率一直在學院名列前茅，同時，學生考上本專業研究生的人數也逐年增多。這些事實充分說明課程教改已初見成效。

［1］陳芳妮.面向應用型人才培養的通信原理課程改革探討[J]．浙江科技學院學報，2014,26(1):68-71.

［2］沈文麗，余燕平，賈波.《通信原理》課程的課堂與實驗教學改革[J]．實驗科學與技術,2014,12(1):55-57.

［3］余筱潔,周存山,符慶功,等.開放式虛擬實驗平臺構建及其管理模式[J].安徽農學通報,2011,17(22):119-120.

［責任編輯：李書培］

The Application of Multidimensional Stereoscopic Teaching Mode in the Reform of Communication Principle Course

ZHANG Hai-yi
(School of electrical and information engineering,Beihua University，Jilin Jilin 132021，China)

Communication theory is a basic course of communication engineering,electronic information.According to the characteristics of communication principle,this feature is put forward to carry out the teaching reform by using multi-dimensional three-dimensional teaching mode.In the classroom teaching,the application of the new type of multimedia courseware,in a more intuitive way to explain.Outside the classroom in the form of micro lesson to provide students with more convenient learning conditions,to stimulate students’interest in learning.Using MATLAB software and virtual experiment platform to improve the hardware experiment equipment in the experiment teaching.Practice has proved that the use of multidimensional three-dimensional teaching mode teaching effect has been significantly improved.

Communication principle;Multidimensional stereo;Micro lesson;Virtual experiment platform

張海一（1981—），女，吉林農安人，講師，研究方向為通信與信息系統。