基于系统论的《通信原理》教学模式的探索①

摘 要:运用系统论的观点对《通信原理》课程提出了一种新的教学模式,该模式为学生建立了“系统化”的学科架构及知识结构,重点是将系统论的整体性原则应用于《通信原理》的教学过程中。

关键词:系统论整体性通信原理教学

中图分类号:G424文献标识码:A文章编号:1673-9795(2011)09(b)-0077-02

系统论教学设计是把教学过程作为一个完整的系统,在教学实施之前对教学的各个要素进行有效的设计,然后按照计划实施教学,并尽量控制带有偶然性、复杂性和不确定性的教学活动,始终着眼于整体与部分、整体与环境的相互作用,从而综合地处理问题,以达到最佳目的的一种科学方法。其中整体性是系统论最为显著的一个特点。

当前,基于三论的学科教学逐渐成为将新技术应用于教学工作的一个大趋势,尤其是系统论的整体性原则既适用于学科建设又能应用于课程教学,使得近年来各个学科纷纷提出了基于系统论的学科重构,课程改革。但是,通信学科在国内仍属于新兴学科,先有基于系统论的关于学科的重构观点,同时,通信学科以及其主干课程的整体性特点较强,非常适合适用系统论进行学科体系内容的重构以及课程的改革。

1 《通信原理》课程的特点及存在的问题

《通信原理》课程是通信工程、信息工程等专业必修的主干专业基础课程,也是很多学校通信类专业研究生入学考试的必考课程之一,主要介绍通信系统的基本理论、基本分析方法和各项性能指标。具有以下特点。

1.1 很强的理论性

《通信原理》课有极强的理论性,表现为有大量、严密的数学推导和公式,分析推导的方法往往从时域和频域同时展开,要求从时域和频域的不同方面准确、方便地理解信号,掌握系统处理的特点和结果。因此要求学生有较好的数学基础和专业基础。

1.2 很强的系统性

《通信原理》不同于《电路》、《模电》、《数电》等只实现局部功能的课程,它针对的往往是某一种点对点的完整通信系统,要站在通信系统的角度来分析和研究问题,这是它作为专业课的特点之一。课程的章节仅仅围绕通信系统方框图展开,系统性极强,这也给系统论在其教学中的应用提供了很好的理论基础。

1.3 很强的物理性

《通信原理》中的公式和物理量都有明确的物理意义,在学习的过程中必须仔细体会、深刻理解,否则,很容易出现“虽然公式记了不少,却不知如何使用;题目中的已知条件给了不少,但是却弄不清楚什么意思”这样的情况。

传统的《通信原理》教学方法采用“传递—接受”的教学模式,采用替代式教学策略,即教师讲学生听,学生极其被动的学习,投入的智力活动和实践活动少。教学过程中,缺少令学生自主、探索性学习的机会[1]。

本文提出了一套新的“系统化”知识结构的教学模式,将系统论应用在课程教学中。将与《通信原理》关联的课程形成一套完善的系统,运用控制反馈的思想将学科关系、通信系统设计分析紧密地结合起来。旨在引导学生明确《通信原理》在通信学科体系中的重要性,理解各类通信系统的特点和相互关系,提升学生学习的积极性和自主性。

2 系统化教学模式在《通信原理》课程中的运用

2.1 系统化的课程体系

布鲁纳在《教育过程》一书中指出“不论我们选择什么学科,务必使学生理解该学科的基本结构”[2]。建立课程系统的认识,就是要向学生强调并明确《通信原理》与其他课程形成的系统结构,总结前置课程的研究成果,有层次、渐进地积累学习经验,提高学习能力;同时更有针对性的为其他专业课程提供支撑。从而将单门课程的学习和建立整体性的学科体系更好地融合起来。根据不同的出发点,可以得出不同的学科系统归纳,这对于学生的认识能有更深入的促进作用。

(1)以课程设置为出发点的课程体系。

《通信原理》是一门承前启后的专业主干课。如何将先修课程和后续课程交代给学生,让他们认识到《通信原理》及其主要相关课程之间的关系,这对于课程的认识是很有必要的。通常,在课程的第一节课,就会给出这样的系统性介绍,如图1所示。这样做一方面可以让学生有针对性地提早弥补和复习相关的基础知识,同时通过明确《通信原理》的后续课程,可以帮助学生尽早树立专业方向,提升专业素养。(如图1）

图1仅仅给出了和《通信原理》密切相关的课程关系图,包含了通信方向的几乎所有课程,在课堂讲解的时候可以结合信息,电路,微波等方向对其他课程做简单介绍,加强学生的专业认识。

(2)以就业渠道为出发点的课程体系。

通信是服务行业,产业链包括标准的制订,核心的研发,设备制造商,建设商,维护商,运营商,终端销售商;涉及的职业岗位有研发、设计、生产、安装、调试、运行、维护,营销等;作者所在的高校是师范院校,因此不乏从事教育工作的毕业生。通过对毕业生就业去向的调查,结合对其工作岗位的知识、能力和素质的要求,列出以就业为导向的,与《通信原理》课程有关的通信技术课程结构图,如图2所示。

通过对学生的讲解,有助于尽早进行职业规划,这对于教学改革也很有借鉴意义。

2.2 《通信原理》课程的系统性

前文已经给出《通信原理》的一个显著特点就是有很强的系统性,它针对的往往是某一种点对点的完整通信系统,学习该课程要站在通信系统的角度来分析和研究问题,对于第一章的通信系统的方框图要有正确的认识和系统化的理解。

《通信原理》包含了对模拟通信系统和数字通信系统的介绍,重点在于数字通信系统。下面以樊昌信老师编著的《通信原理》第六版来进行说明[3]。

图3给出了模拟通信系统和数字通信系统的模型,以及各个模块所对应的各个章节。由此可以看到,课程的系统性很强,在学习的过程中要把握好通信系统框图这条主线。（如图3）

第十章,第十三章的内容是针对整个系统的,图中没有标识出来。这样,通过通信系统模型对整个课程就可以有一个整体性的认识。

在对各个章节进行具体的教学时,也要进行总结归纳,给出清晰的脉络,形成系统。以第五章的模拟调制系统为例,可以以图4作为归纳。（如图4）

《通信原理》的系统性很强,在教学过程中要注意归纳总结,结合学生的实际情况进行调整,并在此基础上重视实践环节,可以借助于EDA技术以及通信系统的仿真平台,开设一些自主性、综合性及创新性较强的实验,鼓励学生重视课程的物理意义,树立良好的工程概念,为形成牢固的通信知识体系结构打下良好的基础。

3 结语

美国教学设计理论家赖格卢斯说,教学科学作为一门应用学科还非常年轻,每个理论观点都带有某些合理性,但每一种理论只能部分把握教学的本质[4]。系统教学设计研究中,最重要的指导思想就是系统思维观和设计观。该模式的有效应用和学科教学的结合是分不开的。现代教学设计理论并不拘泥于系统论的理论基础,不强调对教学活动的绝对控制。在教学过程中,要放弃呆板的设计模式,强调教学设计的关系性、灵活性和创造性,注重对学生的创造性思维及工程思维的培养。

参考文献

[1]邢国稳,顾韵华.系统论在《数据结构》课程教学中的应用[J].中国科教创新导刊,2008,29:165～166.

[2](美)杰罗姆·S·布鲁纳.教育过程[M]. 上海:上海人民出版社,1973(8).

[3]樊昌信,曹丽娜.通信原理[M].北京:国防工业出版社,2007,297.

[4]张轶炳,李芒.用系统论的方法分析信息技术与课程整合的层次性与多样性[J].电化教育研究,2005(11):62～66.

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