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摘要：目前的通信原理课程教学仍然延续了传统教学方式中以理论传授为主的教学形式，一定程度上遏制了工程领域创新人才的发展。华中科技大学“种子班”通过几年来的探索实践，重新设计了理论教学和实验教学（包括课程设计）的课时比例，实验教学中突出课程设计，以完整通信系统为设计目标，辅导学生自主设计、实现和测试通信系统，为学生提供了不可替代的学习体验，并相应地对学生的考核评价方式进行了改革。目前这门课程的实践改革已取得了初步成效，学生反映较好。作为工程教育中专业理论教学改革的一次探索，“种子班”通信原理课程教学改革的模式具有很好的推广和挖掘价值。
关键词：通信原理；教学改革；种子班
中图分类号：G642.0?摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）33-0055-03
通信原理是通信和电子信息类专业的核心专业基础课，是通信工程等专业的标志性课程，是电子信息学科量大面广的主干课程，建设好这一课程将使大量学生受益。该课程强调一定的理论深度，同时涉及大量的工程背景知识。在当前的课程教学中，相当数量的学生反映难以系统性把握课程知识，形容上课“如听天书”“听不懂”，教师也反映课时不够，要求增加课时。我们认为出现上述现象的原因是：当前通信原理的教学与工程学科其他专业理论课类似，仍然是按传统教学方式组织的，即以知识传授为主，以学科体系为中心，以教师为主体，在教学实践中强调教学就是教育者（教师）实施“教”的行为，未能强调“教”与“学”的双向活动过程。这种教学方式难以使学生真正通过自己的体验建立起对通信原理的系统性认知。尤其在当前网络信息时代，这些学生往往不满足于既定的教材和教学内容，很难在课堂教学中集中注意力。这种现象背后的深层次原因是我们的整个工程教育体系是按照科学教育体系构建的，它的主要表现特征是，仍以课堂讲授理论知识为主，辅助以验证性实验。如果只是小改革，则依然摆脱不了师“教”生“学”的传统模式，难以达到促使学生自己建构起通信原理的知识与能力体系的目的。可见，通信原理课程迫切需要进行大幅度的改革创新。只有突出工程实践的创造性、设计性、综合性，符合工程教育的特点，才能提高学生的学习兴趣，全面提高教学质量。
一、“种子班”通信原理教学改革的思路
华中科技大学“种子班”以培养拔尖创新人才为目标，培养方案突出了小班教学、项目牵引、重视理论结合实践等特点。华中科技大学“种子班”创建于2006年，全称是基于项目的信息类专业教育实验班。目前“种子班”采用了与其他班级不同的学制和课程设置，其主要特点是：暑假初从全校信息类专业选拔大二优秀学生20～30人编入该班进行大学后两年的学习直至毕业；教学计划和教学大纲单列，由该班导师讲授特色课程，课程与科研项目密切挂钩，实践性学时多于课堂讲授学时。“种子班”最主要的特色是：将通过科研项目进行学习的方式纳入到体制内，以真实科研项目为牵引，将专业理论知识的学习与科研项目实践紧密结合，打破以往课堂上只讲“已知”和“正确”的知识，用项目牵引方式导入大量“未知”信息，刺激学生快速增强自主学习能力、创新思维能力和实践动手能力。在充分认识本科工程教育以及“种子班”人才培养特点的基础上，我们进行通信原理课程的改革思路是：遵从工程教育的特点，强化实践、设计、创新和综合等环节和思想，改革课堂教学和实验教学，加强设计性实验教学，使学生能在这专业的关键性课程中体会到工程实践的创造性、设计性、综合性，系统把握通信原理课程的关键知识点，获得良好的学习体验，提高学习兴趣。“种子班”小班教学、项目牵引、重视理论结合实践的特点给了我们一次进行通信原理课程教学大改革的良好机会。大改革意味着大提高，“种子班”这一培养拔尖创新人才的试验田为我们提供了先行先试的极好平台。
二、“种子班”通信原理教学改革具体措施
1.重新设计理论教学和实验教学（包括课程设计）的课时比例。具体措施主要表现在合理消减课堂教学课时数，增加实验教学和课程设计课时数，将原先56学时理论教学加8学时实验的课时安排调整为：40学时理论教学加24学时实验。另外，如果学生未能在24学时内完成实验，则需要额外增加实验学时数，但增加的实验学时数不多于6个学时。我们进行这种课时比例调整的目的是：改变强调课堂教学的模式为强调实验教学的模式，尤其强调设计性实验，使学生能将课程理论知识用于解决实际通信问题，提高学习兴趣和主动参与程度。因为在网络信息时代，学生普遍熟练掌握网络使用，网络和其他类型的学习资源极为丰富，学生已经不再单纯依靠课堂教学和教材来获取知识，更乐于接受别的学习方法（如网上的公开课，采用搜索工具搜索问题答案），所以往往忽视参与课堂教学，大大降低了课堂教学的效果。通过强调实验教学，尤其强调设计性实验，使学生能将课程理论知识用于解决实际通信问题，能有效提高学生的学习兴趣和主动参与程度。
2.压缩课堂教学时间，突出课程中的关键理论。“种子班”通信原理课程在缩减理论教学1/3学时情况下，必须有效利用有限的课堂教学时间，突出课程中的关键理论。对于通信原理这门课程，尤其要强调数学和信号处理方法在通信中的运用。我们在课堂教学中将重点放在以下四个关键环节：①信号、信道、噪声模型；②带通信号的复包络表示；③奈奎斯特无码间串扰准则与均衡方法；④加性高斯白噪声信道中的最佳接收机。而对于课程中的一些知识性的教学内容，则鼓励学生通过教材自学、网络自学和小组讨论等形式获得相关知识。
3.实验教学以课程设计为中心，以完整通信系统为设计目标，辅导学生自主设计、实现和测试通信系统，为学生提供了不可替代的学习体验。在网络信息时代，学生获得知识的来源广泛而且快捷，大学提供的学习体验很多已经可以被网络替代，然而不能被网络替代的学习体验中很重要的一部分就是实验教学。因此，在通信原理课程中为学生（尤其是通信工程专业的学生）建立通信系统的整体概念，使学生体验一个完整通信系统的设计、实现和测试是通信原理课程改革的重心。我们的实验教学侧重点不在于对已有理论的检验，而是以课程设计为中心，以完整通信系统为设计目标，辅导学生自主设计、实现和测试通信系统，为学生提供不可替代的学习体验。我们给出的通信系统设计题目是一个典型的工程问题，其中包含一些明确的设计目标以及一些作为约束的边界条件，而设计者可以自主决定技术方案。学生可以通过采用更好的技术增加通信系统功能和性能来获得更高的成绩评价，但同时也要考虑实现的复杂性，以保证按时提交课程设计。通过这一通信系统设计，学生在完成该课程设计的过程中可以体会到工程实践的诸多方面。
4.设计具有创造性、设计性和综合性的实验内容。我们在实验教学中强调实验的创造性、设计性和综合性，比较少地安排验证性实验。“人们一般认为，人类从事创造性工作所付出的代价无比高昂，因为在从事这类创造性工作时，人们要拿出他们的全部能力”，因此，我们在实验教学的改革中，引入创造性学习的过程，希望学生在“拿出他们的全部能力”来创造一个通信系统的过程中，自然而系统地完成对课程知识的学习。这样既保证了学生完成的通信系统达到基本要求，也使学生设计的通信系统具有多样性，促进了学生对课程知识的深入思考。学生需要重温课程中的很多理论和知识点，综合多项通信技术，才能拟定技术方案。可见，我们的这一实验教学方式充分保证了实验的创造性、设计性和综合性。
关键词：通信原理；教学改革；种子班
中图分类号：G642.0?摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）33-0055-03
通信原理是通信和电子信息类专业的核心专业基础课，是通信工程等专业的标志性课程，是电子信息学科量大面广的主干课程，建设好这一课程将使大量学生受益。该课程强调一定的理论深度，同时涉及大量的工程背景知识。在当前的课程教学中，相当数量的学生反映难以系统性把握课程知识，形容上课“如听天书”“听不懂”，教师也反映课时不够，要求增加课时。我们认为出现上述现象的原因是：当前通信原理的教学与工程学科其他专业理论课类似，仍然是按传统教学方式组织的，即以知识传授为主，以学科体系为中心，以教师为主体，在教学实践中强调教学就是教育者（教师）实施“教”的行为，未能强调“教”与“学”的双向活动过程。这种教学方式难以使学生真正通过自己的体验建立起对通信原理的系统性认知。尤其在当前网络信息时代，这些学生往往不满足于既定的教材和教学内容，很难在课堂教学中集中注意力。这种现象背后的深层次原因是我们的整个工程教育体系是按照科学教育体系构建的，它的主要表现特征是，仍以课堂讲授理论知识为主，辅助以验证性实验。如果只是小改革，则依然摆脱不了师“教”生“学”的传统模式，难以达到促使学生自己建构起通信原理的知识与能力体系的目的。可见，通信原理课程迫切需要进行大幅度的改革创新。只有突出工程实践的创造性、设计性、综合性，符合工程教育的特点，才能提高学生的学习兴趣，全面提高教学质量。
一、“种子班”通信原理教学改革的思路
华中科技大学“种子班”以培养拔尖创新人才为目标，培养方案突出了小班教学、项目牵引、重视理论结合实践等特点。华中科技大学“种子班”创建于2006年，全称是基于项目的信息类专业教育实验班。目前“种子班”采用了与其他班级不同的学制和课程设置，其主要特点是：暑假初从全校信息类专业选拔大二优秀学生20～30人编入该班进行大学后两年的学习直至毕业；教学计划和教学大纲单列，由该班导师讲授特色课程，课程与科研项目密切挂钩，实践性学时多于课堂讲授学时。“种子班”最主要的特色是：将通过科研项目进行学习的方式纳入到体制内，以真实科研项目为牵引，将专业理论知识的学习与科研项目实践紧密结合，打破以往课堂上只讲“已知”和“正确”的知识，用项目牵引方式导入大量“未知”信息，刺激学生快速增强自主学习能力、创新思维能力和实践动手能力。在充分认识本科工程教育以及“种子班”人才培养特点的基础上，我们进行通信原理课程的改革思路是：遵从工程教育的特点，强化实践、设计、创新和综合等环节和思想，改革课堂教学和实验教学，加强设计性实验教学，使学生能在这专业的关键性课程中体会到工程实践的创造性、设计性、综合性，系统把握通信原理课程的关键知识点，获得良好的学习体验，提高学习兴趣。“种子班”小班教学、项目牵引、重视理论结合实践的特点给了我们一次进行通信原理课程教学大改革的良好机会。大改革意味着大提高，“种子班”这一培养拔尖创新人才的试验田为我们提供了先行先试的极好平台。
二、“种子班”通信原理教学改革具体措施
1.重新设计理论教学和实验教学（包括课程设计）的课时比例。具体措施主要表现在合理消减课堂教学课时数，增加实验教学和课程设计课时数，将原先56学时理论教学加8学时实验的课时安排调整为：40学时理论教学加24学时实验。另外，如果学生未能在24学时内完成实验，则需要额外增加实验学时数，但增加的实验学时数不多于6个学时。我们进行这种课时比例调整的目的是：改变强调课堂教学的模式为强调实验教学的模式，尤其强调设计性实验，使学生能将课程理论知识用于解决实际通信问题，提高学习兴趣和主动参与程度。因为在网络信息时代，学生普遍熟练掌握网络使用，网络和其他类型的学习资源极为丰富，学生已经不再单纯依靠课堂教学和教材来获取知识，更乐于接受别的学习方法（如网上的公开课，采用搜索工具搜索问题答案），所以往往忽视参与课堂教学，大大降低了课堂教学的效果。通过强调实验教学，尤其强调设计性实验，使学生能将课程理论知识用于解决实际通信问题，能有效提高学生的学习兴趣和主动参与程度。
2.压缩课堂教学时间，突出课程中的关键理论。“种子班”通信原理课程在缩减理论教学1/3学时情况下，必须有效利用有限的课堂教学时间，突出课程中的关键理论。对于通信原理这门课程，尤其要强调数学和信号处理方法在通信中的运用。我们在课堂教学中将重点放在以下四个关键环节：①信号、信道、噪声模型；②带通信号的复包络表示；③奈奎斯特无码间串扰准则与均衡方法；④加性高斯白噪声信道中的最佳接收机。而对于课程中的一些知识性的教学内容，则鼓励学生通过教材自学、网络自学和小组讨论等形式获得相关知识。
3.实验教学以课程设计为中心，以完整通信系统为设计目标，辅导学生自主设计、实现和测试通信系统，为学生提供了不可替代的学习体验。在网络信息时代，学生获得知识的来源广泛而且快捷，大学提供的学习体验很多已经可以被网络替代，然而不能被网络替代的学习体验中很重要的一部分就是实验教学。因此，在通信原理课程中为学生（尤其是通信工程专业的学生）建立通信系统的整体概念，使学生体验一个完整通信系统的设计、实现和测试是通信原理课程改革的重心。我们的实验教学侧重点不在于对已有理论的检验，而是以课程设计为中心，以完整通信系统为设计目标，辅导学生自主设计、实现和测试通信系统，为学生提供不可替代的学习体验。我们给出的通信系统设计题目是一个典型的工程问题，其中包含一些明确的设计目标以及一些作为约束的边界条件，而设计者可以自主决定技术方案。学生可以通过采用更好的技术增加通信系统功能和性能来获得更高的成绩评价，但同时也要考虑实现的复杂性，以保证按时提交课程设计。通过这一通信系统设计，学生在完成该课程设计的过程中可以体会到工程实践的诸多方面。
4.设计具有创造性、设计性和综合性的实验内容。我们在实验教学中强调实验的创造性、设计性和综合性，比较少地安排验证性实验。“人们一般认为，人类从事创造性工作所付出的代价无比高昂，因为在从事这类创造性工作时，人们要拿出他们的全部能力”，因此，我们在实验教学的改革中，引入创造性学习的过程，希望学生在“拿出他们的全部能力”来创造一个通信系统的过程中，自然而系统地完成对课程知识的学习。这样既保证了学生完成的通信系统达到基本要求，也使学生设计的通信系统具有多样性，促进了学生对课程知识的深入思考。学生需要重温课程中的很多理论和知识点，综合多项通信技术，才能拟定技术方案。可见，我们的这一实验教学方式充分保证了实验的创造性、设计性和综合性。