通信原理課程混合式教學改革淺析

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【摘要】“通信原理”課程理論性強、概念抽象，通過在教學手段和實驗教學等方面對“通信原理”課程進行教學改革，如微課、云班課等，使學生可以更好地理解和掌握課程的基本概念和基本原理，結合實驗教學設計，提高學生的學習興趣和學習效率。

【關鍵詞】通信原理；教學改革；微課；GNURadio

0引言

“通信原理”課程是浙江傳媒學院廣播電視工程、電子信息工程等專業的一門重要專業主干課程，系統地介紹了通信理論的基本概念和基本原理。通過理論學習和實驗，幫助學生掌握較為扎實的理論基礎，培養學生具備對各種通信系統（主要是數字通信系統）的分析能力，為后繼課程的學習及將來從事相關領域的工作奠定必要的理論基礎，課程起著承前啟后、由專業基礎課向專業課過渡的作用。

1課程教學中存在的主要問題

人才培養方案的修改更注重對學生能力和素質的培養，因此“通信原理”課程教學中存在的一些問題也日益凸顯出來。（1）課程內容多，先修知識容易遺忘?！巴ㄐ旁怼闭n程內容多，要求學生熟練掌握信號與系統和概率論等先修課程知識，但學生對一些先修課程知識記憶模糊或已遺忘，學生反映課程學習起來有一定難度。（2）授課方式單一。浙江傳媒學院的“通信原理”課程以傳統教學模式為主，教師在課堂上結合PPT和板書進行講授，課堂上師生互動不足。（3）驗證性實驗為主。改個前，浙江傳媒學院“通信原理”課程主要是利用實驗箱進行實驗，以驗證性實驗為主，內容與學生日常生活缺乏聯系，學生對實驗的態度大多是以完成實驗為目的。（4）考核形式比較單一。課程的成績由平時成績、實驗成績和期末考試成績組成，期末考試成績占比60%，對課程能否及格起了決定性作用，部分學生平時學習不認真，期末前突擊復習，考核形式不利于對學生的培養。針對這些狀況，課程組對“通信原理”課程從教學手段、實驗教學等方面進行探索和改革。

2優化課程教學手段

2.1微課

微課概念源于1993年美國北愛荷華大學提出的60秒課程（60-secondcourse）及1995年英國納皮爾大學提出的1分鐘演講（TheOneMinuteLecture，OML）[1-2]。是以闡釋某一知識點為目標，以短小精悍的視頻為表現形式，以學習或教學應用為目的的教學視頻[3]。隨著手機、平板電腦等移動終端的普及，微課在我國教育領域也迅速發展起來。根據心理學家對人類注意力的研究，大多數人對一件事的專注時間只有10分鐘左右，之后注意力就會被其他事情所吸引，無法再保持專注。因此，傳統的全程錄制教師上課的教學視頻，不僅制作成本高，也會因視頻時間過長而導致效果不理想。由于“通信原理”課程內容較多、理論性強、概念抽象，涉及很多數學公式和推導，在有限的課堂教學時間內，學生難以完全掌握，因此課程組將部分重難點知識、選修課知識等錄制成微課視頻。微課視頻的長度一般控制在5～8分鐘，盡量不超過10分鐘，短而精是微課視頻的特點，因此需要按照教學大綱的要求，將“通信原理”課程的教學內容按知識點進行碎片化處理，將其分成無碼間串擾條件、復用、PCM編碼等知識點。根據“通信原理”課程教學內容和教學目標要求，視頻內容可以是重難點知識的分析與講解，可以是典型習題的解答過程，還可以是一些有關實驗的微視頻，讓學生在實驗前進行預習，對實驗內容、儀器設備的使用等有初步了解，實驗過程中重點關注實驗原理和實驗內容本身。在現有的微課錄制軟件中，筆者選擇Camtasia軟件和超級錄屏軟件錄制微課[4-5]。對于主要是講解概念的知識點，采用PPT的形式進行屏幕的錄制，而對需要進行推導和分析的知識點，可結合手寫板和PPT的形式進行錄屏，對重點和難點通過手寫板進行分析，有助于學生理解。還可以加入動畫視頻，以多樣化的形式，提高學生的學習興趣，將原本枯燥的知識點變得生動有趣。如在視頻中插入一些知識點的MATLAB仿真，講授AM的調制時，首先講解AM調制的原理，然后利用MATLAB仿真軟件編寫m文件，運行后得到相關的調制和解調等波形[6]。AM調制相關波形，如圖1所示。

2.2云班課

傳統教學以教師為中心，雖然在課堂上會和學生有一定的互動，但因為時間有限，一般以全班或點名個別學生的方式進行提問，不管哪種方式都不能幫助教師了解全班學生對知識點的掌握程度，為解決這一問題，課程組在課堂上引入了云班課。云班課可以方便師生之間進行互動、資源分享、測試等[7]。在課堂上教師利用頭腦風暴進行提問，每名學生都參與其中，促使學生認真思考問題。教師可在上課開始或者課中插入一些小測試，了解學生對上節課或本節課內容的掌握程度，測試結束后不僅可以得到每名學生的成績、完成時間等數據，還可以得到每道題的正確率等具體信息，教師通過這些數據，對每名學生的課堂聽講情況、知識點掌握情況等就有了清楚的了解[8]。云班課學生測試情況，如圖2所示。教師可以將微課視頻等課程相關資料上傳到云班課的資源文件夾，方便學生預習和復習。教師還可以制作一些與微課視頻配套的微練習，通過學生微練習的完成情況，來檢驗學生的學習效果。教師給微課視頻、教學課件、微練習等分配一定的經驗值，學生在觀看微課視頻和完成微練習后可以獲得這些經驗值，作為激勵的同時，也可以作為期末成績評定的依據之一。學生在課下通過觀看微課視頻掌握和鞏固相關知識點，在課堂上結合云班課App學習課程知識，這種線上線下相混合的教學模式，具有激勵與評價體系，相比傳統的課堂教學，學生的參與度更高，可以激發學生在移動設備上的自主學習興趣，教師也可以對學生本節課堂內容的掌握程度形成相對客觀全面的了解。

3實驗教學的改革

實驗是教學工作的重要組成部分，可以培養學生的動手能力和創新能力，保障教學質量。傳統的“通信原理”實驗采用實驗箱，學生選擇相應的實驗模塊，按照實驗指導書步驟進行少量連線，并在指定的測試點觀察相關波形，這種情況下學生對實驗的原理和具體的信號處理過程理解不深，而且實驗內容相對比較單一，創新性不夠。GNURadio是一個開源的、以通用軟件無線電硬件平臺為依托的無線電信號處理平臺，通過軟件編程，可實現無線電通信的各種功能[9]。在正弦消息的FM調制實驗中，運行后可顯示正弦消息、FM信號等波形。更改調制指數、載波頻率和消息頻率，可以觀察FM信號波形的變化。將GNURadio引入“通信原理”實驗中，將“通信原理”實驗內容與日常生活聯系起來[10]。在基于USRP2900的收音機設計實驗里，學生可以收聽到FM91.8、西湖之聲等電臺的節目，大大提高了學生的興趣，加深了學生對課程知識點的理解，達到了很好的教學效果。

4考核方式多樣化

為了改變以往期末考試成績起決定性作用、學生期末突擊復習的情況，課程組修改了期末成績的比例，從以往的60%降為40%，在教學過程中增加了2次大測驗（占考核比例的20%）。以往的平時成績主要由考勤、作業和課堂表現組成，課堂表現主要由有限次的課堂提問來進行評分，比較單一。在進行線上和線下混合式教學后，課堂表現評分可以結合學生課堂上小測驗的得分：觀看微視頻、參與互動等得到的經驗值綜合評判。改革后的考核方式，更注重對學生進行過程性考核，要求學生注重平時的學習。

5結語

為了幫助學生更好地理解和掌握“通信原理”課程的基本概念和基本原理，提高學生的學習興趣，課程組從教學手段和實驗教學等方面對“通信原理”課程進行了教學改革，使學生的學習形式更加豐富和多樣，從實際的反饋情況看，教學改革使學生對學習的興趣及學習的效率都得到了提高，教師也可以更全面了解學生的學習情況，教學質量得到了進一步提升。

作者:何曉華 單位:浙江傳媒學院