教学改革探索与实践
XXX，XXX
（内蒙古工业大学 信息工程学院，呼和浩特 010051）
摘 要：“通信原理”课程作为一门系统性很强的专业基础课，在电子信息技术类专业人才培养方案中占据着核心技术基础课程的地位。在精品课程的建设和教学改革的过程中，本课程组从教学内容、教学手段和教学实践三个方面做了较大改革。在发挥传统教学优势的基础上，增加了现代化的多媒体教学手段，利用通信仿真软件对所学通信系统进行动态仿真演示与性能分析。实践表明，这对于教学水平的提高十分有益，并取得了良好的教学效果。 关键词：通信原理；教学改革； XXXX
中图分类号:TN911;G642.0 文献标识码:A
一、引言
“通信原理”是通信和电子专业的重要专业基础课之一。为了提高教学质量，培养学生分析和解决实际问题的能力，达到真正掌握运用所学内容的目的，须从教学内容、教学方法及实际应用等多个方面对“通信原理”进行教学改革和探索，开创出一条适合当前科技发展的具有内蒙古工业大学特色的教学模式。
合，突出应用所学知识分析问题与解决问题能力。教学目的不仅是传授知识，更要锻炼学生自主学习能力及认识能力，实现融知识传授、能力培养、素质教育于一体，融数学概念、物理概念和工程概念于一体，融原理、方法、应用于一体。
⑵以通信系统性能指标为主线，精讲基本概念
评价各种通信系统的性能指标为主线，精讲基本概念及分析方法。在模拟通信系统中，以调幅为基本出发点，详细介绍AM、DSB、SSB和VSB的基本原理及抗噪声性能分析，同时与高频电子线路中学过的模拟调制系统进行比对，再对模拟调制系统性能进行全面小结。在数字通信系统中，以码元速率、频带利用率和误码率为主线，分析数字基带传输系统、ASK、FSK及PSK的基本原理及抗噪声性能，并精讲相应的改进措施与方法。
⑶以前沿技术为支撑，扩展学生眼界 “通信原理”是“程控交换”、“移动通信”、“光纤通信”和“数字电视”等课程的先行必修课程。本课程的学习应紧密跟随当
二、教学内容
⑴以前后课程的关系为主线，精选教学内容
教学内容组织上，较好地处理了前后课程的关系，在信息论中已经涉及的信道模型、信道容量及纠错编码等内容进行剪切，增加了随机信号分析、新型数字带通调制技术及数字信号的最佳接收等内容的学时，避免课程间内容的重复与学时紧张的局面，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。在教学过程中，将理论教学与实验教学有机结
基金项目: XXXX项目
作者简介: XXXX(1969-),男,硕士研究生, ,研究方向XXXX。
前科学技术的发展。因此，在频带系统部分加入了QAM、MSK、OFDM等新型调制技术及其应用的介绍；在基带系统部分加入了ADPCM、DM等新技术及其应用的介绍；并着重讲解数字信号的最佳接收、多址技术为主的应用系统，以及OFDM与多址技术相结合来共享频谱资源的具体实现方法。这样，可有利于提高学生运用所学的知识来解决实际问题的能力。
三、教学手段
充分利用现代化教学手段，以《通信原理》PowerPoint课件为核心，构建了包括《通信原理》讲稿、《通信原理实验指导书》文字教材、授课教案、课程实验和多种仿真及二次开发实验等内容的课程体系。主要由以下几个方面：
⑴传统与现代教学手段有机结合 以往传统的教学手段是黑板、粉笔加教案，其优点是有利于教师主导作用的发挥，弊端是教师主宰课堂，忽视了学生的主体作用。随着多媒体及教育网络的普及，以学生为主体和中心的教育理念和教学手段已经形成。对基本概念、基本原理和系统工作过程的讲授宜用传统手段与现代教学手段有机结合。本课程组制作了“通信原理”电子课
件，并不断总结完善电子课件，制作大量FLASH动画演示，模拟通信系统信号传输的动态过程。积极探索互动式教学，激发学生的学习兴趣，充分发挥学生的主动性。提高了授课质量和教学效率，解决了课时紧张与教学内容多、更新快的矛盾。使学生轻松、愉快地学习，从而加深对基本概念、基本原理的理解，牢固掌握各种分析和设计方法，提高对知识的掌握程度。
⑵理论与实验教学并重手段 《通信原理》课程现有实验平台的特点是模块化独立体。为了培养学生的工程意识、系
统观念，各实验模块按照系统参数统一进行
设计。这样每块实验模块既可独立的开设实验，又可以通过预留的接口，把不同的模块组合起来，构成不同的通信系统，实现综合性、创造性的实验体系。通信原理实验室拥有数字存储示波器，满足学生可以自行设计 搭建电路，测试分析的要求。硬件实验效果如图1所示。
图1 FSK硬件实验波形
⑶计算机辅助教学手段
选用了著名信号处理软件SystemView、MATLAB等，建设了现有实验设备难以达到的现代通信新技术仿真实验或演示性实验。
图2 脉宽为Tb的矩形脉冲经过滤波器后波形对比
例如讲解码间串扰概念时，以MATLAB软件仿真演示一个脉宽为Tb的矩形脉冲，经过一个Butterworth滤波器后的时域波形和频谱的变化，如图2和3、4所示。因为通信系统中的码元是连续发送，这样滤波后的
波形在相邻码元产生码间串扰，如图5所示，总之，不同的教学手段有其各自的特点三个脉冲经过滤波器后的波形，直观的表达了限带传输时的码间串扰的概念。
z
H/B d
fTb
图3 脉宽为Tb的矩形脉冲滤波前频谱图
0-10-20
z
H/B-30 d -40-50-60-70-80
-10
-8
-6
-4
-2
2
4
6
8
10
fTb
图4 脉宽为Tb的矩形脉冲滤波后频谱图
图5 三个脉冲在通信系统中发送时域波形
在CPLD/FPGA、DSP及ARM二次开发实验平台上，以VHDL语言或c语言来编程实现设计性、创造性为一体的数字通信电路设计性实验。
和优势，选择什么样的教学手段，应针对不同的教学内容，多体并存、优势互补、各显其能。
四、教学实践
《通信原理》课程即有严格的理论基础，又涉及广泛的专业知识，在教学工作中，该课程教学组能结合本门课程的特点，将习题和例题的讲解穿插进课堂中，并在每节课后布置一道练习题，第二次上课简单讲解，培养学生分析问题、解决问题的能力，达到很好的教学效果。
在实践教学方面注重理论与实践相结合，培养学生的工程意识、系统观念，强化学生的动手能力，在现有10个学时的实验课程的基础上，我们选用了著名信号处理软件SystemView、MATLAB等，对通信系统
进行仿真分析，可扩充综合性更强、技术更新、现有实验设备难以达到的现代通信新技术仿真实验或演示性实验，可极大拓宽学生知识视野，建立超前思维意识。在CPLD/FPGA、DSP及ARM二次开发实验平台上，以VHDL语言或c语言对数字通信电
路进行开发设计，不仅延伸了通信原理教学内容，而且对通信系统理论知识在二次开发实验平台上进行综合性、设计性、创造性应用和实现。例如讲解DPSK调制解调概念
时，引入CPLD/FPGA实验平台，运用VHDL语言实现基于CPLD/FPGA的DPSK调制波
形，如图6所示，其中，上面波形为DPSK调制输入，下面波形为DPSK调制输出。基于CPLD/FPGA的DPSK解调波形，如图7
所示，其中，上面波形为DPSK解调输入，五、结束语 下面波形为DPSK解调输出波形。从图6和7波形，可以证明解调输出信号与调制输入信号相同，学生能够直观的了解数字通信系统中的调制解调方法，有效地理解数字系统中0相位和 相位脉冲表示方式，培养学生分析问题、解决问题的能力。
图6 基于CPLD/FPGA的DPSK调制波形
图7 基于CPLD/FPGA的DPSK解调波形
同时鼓励学生参加全国性电子科技竞赛，运用所学的知识完成小的科技制作，达到学以致用的目的。在科研训练和本科毕业设计的过程中，辅导学生如何运用所学知识来设计符合性能要求的通信系统，为毕业工作奠定了必要的基础。
在近五年的“通信原理”的校级精品课程建设和教学改革的过程中，我们采用了多种仿真软件来实现信号传输的动态过程与通信系统性能的仿真过程，提高学生的学习兴趣和学习效率，培养学生的工程意识、系统观念，强化学生的动手能力。今后通信原理如可发展？我们认为进一步完善实践教学系统。设计更好的硬件实验内容，开发基于LabVIEW的远程虚拟实验平台，解决高校实验经费紧张和实验资源有限的难题，突破时间和空间的限制，让学生能随时随地做实验，更好地辅助教学。加大科研和教学的融合度，支持本科生科研活动，积极参与大学生创新基金和大学生课外科学研究。
总之，通信原理课程组密切关注国际、
国内学科发展，积极探索符合学生的认知规律，准确把握学科特点、知识结构和课程衔接，为高素质创新人才奠定理论基础。
参考文献:
[1] 樊昌信,曹丽娜.通信原理[M].北京:国防工业出版社,2006.
[2] 曹志刚,钱亚生.现代通信原理[M].北京:清华大学出版社, 1995.
[3] 王琳,李晓峰,刘镰斧,饶力等.浅谈“通信原理”课程教改的探索和体会[J].南京:电子电气教学学报,2006,28(5).
[4] 徐洪梅,熊建设,石雷.计算机仿真技术在通信原理实验教学中的应用[J].北京:实验技术与管理,2006,23(8).
教学改革探索与实践
XXX，XXX
（内蒙古工业大学 信息工程学院，呼和浩特 010051）
摘 要：“通信原理”课程作为一门系统性很强的专业基础课，在电子信息技术类专业人才培养方案中占据着核心技术基础课程的地位。在精品课程的建设和教学改革的过程中，本课程组从教学内容、教学手段和教学实践三个方面做了较大改革。在发挥传统教学优势的基础上，增加了现代化的多媒体教学手段，利用通信仿真软件对所学通信系统进行动态仿真演示与性能分析。实践表明，这对于教学水平的提高十分有益，并取得了良好的教学效果。 关键词：通信原理；教学改革； XXXX
中图分类号:TN911;G642.0 文献标识码:A
一、引言
“通信原理”是通信和电子专业的重要专业基础课之一。为了提高教学质量，培养学生分析和解决实际问题的能力，达到真正掌握运用所学内容的目的，须从教学内容、教学方法及实际应用等多个方面对“通信原理”进行教学改革和探索，开创出一条适合当前科技发展的具有内蒙古工业大学特色的教学模式。
合，突出应用所学知识分析问题与解决问题能力。教学目的不仅是传授知识，更要锻炼学生自主学习能力及认识能力，实现融知识传授、能力培养、素质教育于一体，融数学概念、物理概念和工程概念于一体，融原理、方法、应用于一体。
⑵以通信系统性能指标为主线，精讲基本概念
评价各种通信系统的性能指标为主线，精讲基本概念及分析方法。在模拟通信系统中，以调幅为基本出发点，详细介绍AM、DSB、SSB和VSB的基本原理及抗噪声性能分析，同时与高频电子线路中学过的模拟调制系统进行比对，再对模拟调制系统性能进行全面小结。在数字通信系统中，以码元速率、频带利用率和误码率为主线，分析数字基带传输系统、ASK、FSK及PSK的基本原理及抗噪声性能，并精讲相应的改进措施与方法。
⑶以前沿技术为支撑，扩展学生眼界 “通信原理”是“程控交换”、“移动通信”、“光纤通信”和“数字电视”等课程的先行必修课程。本课程的学习应紧密跟随当
二、教学内容
⑴以前后课程的关系为主线，精选教学内容
教学内容组织上，较好地处理了前后课程的关系，在信息论中已经涉及的信道模型、信道容量及纠错编码等内容进行剪切，增加了随机信号分析、新型数字带通调制技术及数字信号的最佳接收等内容的学时，避免课程间内容的重复与学时紧张的局面，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。在教学过程中，将理论教学与实验教学有机结
基金项目: XXXX项目
作者简介: XXXX(1969-),男,硕士研究生, ,研究方向XXXX。
前科学技术的发展。因此，在频带系统部分加入了QAM、MSK、OFDM等新型调制技术及其应用的介绍；在基带系统部分加入了ADPCM、DM等新技术及其应用的介绍；并着重讲解数字信号的最佳接收、多址技术为主的应用系统，以及OFDM与多址技术相结合来共享频谱资源的具体实现方法。这样，可有利于提高学生运用所学的知识来解决实际问题的能力。
三、教学手段
充分利用现代化教学手段，以《通信原理》PowerPoint课件为核心，构建了包括《通信原理》讲稿、《通信原理实验指导书》文字教材、授课教案、课程实验和多种仿真及二次开发实验等内容的课程体系。主要由以下几个方面：
⑴传统与现代教学手段有机结合 以往传统的教学手段是黑板、粉笔加教案，其优点是有利于教师主导作用的发挥，弊端是教师主宰课堂，忽视了学生的主体作用。随着多媒体及教育网络的普及，以学生为主体和中心的教育理念和教学手段已经形成。对基本概念、基本原理和系统工作过程的讲授宜用传统手段与现代教学手段有机结合。本课程组制作了“通信原理”电子课
件，并不断总结完善电子课件，制作大量FLASH动画演示，模拟通信系统信号传输的动态过程。积极探索互动式教学，激发学生的学习兴趣，充分发挥学生的主动性。提高了授课质量和教学效率，解决了课时紧张与教学内容多、更新快的矛盾。使学生轻松、愉快地学习，从而加深对基本概念、基本原理的理解，牢固掌握各种分析和设计方法，提高对知识的掌握程度。
⑵理论与实验教学并重手段 《通信原理》课程现有实验平台的特点是模块化独立体。为了培养学生的工程意识、系
统观念，各实验模块按照系统参数统一进行
设计。这样每块实验模块既可独立的开设实验，又可以通过预留的接口，把不同的模块组合起来，构成不同的通信系统，实现综合性、创造性的实验体系。通信原理实验室拥有数字存储示波器，满足学生可以自行设计 搭建电路，测试分析的要求。硬件实验效果如图1所示。
图1 FSK硬件实验波形
⑶计算机辅助教学手段
选用了著名信号处理软件SystemView、MATLAB等，建设了现有实验设备难以达到的现代通信新技术仿真实验或演示性实验。
图2 脉宽为Tb的矩形脉冲经过滤波器后波形对比
例如讲解码间串扰概念时，以MATLAB软件仿真演示一个脉宽为Tb的矩形脉冲，经过一个Butterworth滤波器后的时域波形和频谱的变化，如图2和3、4所示。因为通信系统中的码元是连续发送，这样滤波后的
波形在相邻码元产生码间串扰，如图5所示，总之，不同的教学手段有其各自的特点三个脉冲经过滤波器后的波形，直观的表达了限带传输时的码间串扰的概念。
z
H/B d
fTb
图3 脉宽为Tb的矩形脉冲滤波前频谱图
0-10-20
z
H/B-30 d -40-50-60-70-80
-10
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fTb
图4 脉宽为Tb的矩形脉冲滤波后频谱图
图5 三个脉冲在通信系统中发送时域波形
在CPLD/FPGA、DSP及ARM二次开发实验平台上，以VHDL语言或c语言来编程实现设计性、创造性为一体的数字通信电路设计性实验。
和优势，选择什么样的教学手段，应针对不同的教学内容，多体并存、优势互补、各显其能。
四、教学实践
《通信原理》课程即有严格的理论基础，又涉及广泛的专业知识，在教学工作中，该课程教学组能结合本门课程的特点，将习题和例题的讲解穿插进课堂中，并在每节课后布置一道练习题，第二次上课简单讲解，培养学生分析问题、解决问题的能力，达到很好的教学效果。
在实践教学方面注重理论与实践相结合，培养学生的工程意识、系统观念，强化学生的动手能力，在现有10个学时的实验课程的基础上，我们选用了著名信号处理软件SystemView、MATLAB等，对通信系统
进行仿真分析，可扩充综合性更强、技术更新、现有实验设备难以达到的现代通信新技术仿真实验或演示性实验，可极大拓宽学生知识视野，建立超前思维意识。在CPLD/FPGA、DSP及ARM二次开发实验平台上，以VHDL语言或c语言对数字通信电
路进行开发设计，不仅延伸了通信原理教学内容，而且对通信系统理论知识在二次开发实验平台上进行综合性、设计性、创造性应用和实现。例如讲解DPSK调制解调概念
时，引入CPLD/FPGA实验平台，运用VHDL语言实现基于CPLD/FPGA的DPSK调制波
形，如图6所示，其中，上面波形为DPSK调制输入，下面波形为DPSK调制输出。基于CPLD/FPGA的DPSK解调波形，如图7
所示，其中，上面波形为DPSK解调输入，五、结束语 下面波形为DPSK解调输出波形。从图6和7波形，可以证明解调输出信号与调制输入信号相同，学生能够直观的了解数字通信系统中的调制解调方法，有效地理解数字系统中0相位和 相位脉冲表示方式，培养学生分析问题、解决问题的能力。
图6 基于CPLD/FPGA的DPSK调制波形
图7 基于CPLD/FPGA的DPSK解调波形
同时鼓励学生参加全国性电子科技竞赛，运用所学的知识完成小的科技制作，达到学以致用的目的。在科研训练和本科毕业设计的过程中，辅导学生如何运用所学知识来设计符合性能要求的通信系统，为毕业工作奠定了必要的基础。
在近五年的“通信原理”的校级精品课程建设和教学改革的过程中，我们采用了多种仿真软件来实现信号传输的动态过程与通信系统性能的仿真过程，提高学生的学习兴趣和学习效率，培养学生的工程意识、系统观念，强化学生的动手能力。今后通信原理如可发展？我们认为进一步完善实践教学系统。设计更好的硬件实验内容，开发基于LabVIEW的远程虚拟实验平台，解决高校实验经费紧张和实验资源有限的难题，突破时间和空间的限制，让学生能随时随地做实验，更好地辅助教学。加大科研和教学的融合度，支持本科生科研活动，积极参与大学生创新基金和大学生课外科学研究。
总之，通信原理课程组密切关注国际、
国内学科发展，积极探索符合学生的认知规律，准确把握学科特点、知识结构和课程衔接，为高素质创新人才奠定理论基础。
参考文献:
[1] 樊昌信,曹丽娜.通信原理[M].北京:国防工业出版社,2006.
[2] 曹志刚,钱亚生.现代通信原理[M].北京:清华大学出版社, 1995.
[3] 王琳,李晓峰,刘镰斧,饶力等.浅谈“通信原理”课程教改的探索和体会[J].南京:电子电气教学学报,2006,28(5).
[4] 徐洪梅,熊建设,石雷.计算机仿真技术在通信原理实验教学中的应用[J].北京:实验技术与管理,2006,23(8).