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時(shí)間:2023-04-08 11:47:42
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇本科電子信息論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
2電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案修訂遵循的基本原則
2.1充分的調(diào)查論證
(1)召開學(xué)生座談會(huì),征集畢業(yè)年級(jí)學(xué)生及畢業(yè)后走上工作崗位學(xué)生對(duì)“方案”的修訂意見,了解學(xué)生自身需求。堅(jiān)持以學(xué)生的學(xué)為中心,處理好教與學(xué)的關(guān)系。(2)邀請(qǐng)用人單位參與“方案”的修訂。了解行業(yè)最新發(fā)展動(dòng)態(tài),邀請(qǐng)用人單位參與修訂論證,充分考慮行業(yè)對(duì)專業(yè)人才的要求,尤其是行業(yè)協(xié)會(huì)制定的人才質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。(3)參照?qǐng)?zhí)行教育部的專業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),確保專業(yè)完整性。
2.2德、智、體、美全面發(fā)展,處理好通識(shí)教育與專業(yè)教育的關(guān)系
本著“通識(shí)教育為體,專業(yè)教育為用”的思想,通識(shí)素質(zhì)類教育貫穿始終,德育工作與通識(shí)類課程考核結(jié)合,學(xué)術(shù)講座日?;?引進(jìn)并開設(shè)高質(zhì)量的藝術(shù)類通識(shí)教育課程。針對(duì)全國(guó)各地生源基礎(chǔ)教育水平差異,對(duì)外語、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)課程進(jìn)行分級(jí)教學(xué)。專業(yè)教育逐步向產(chǎn)學(xué)研合作的模式靠近,專業(yè)課程開設(shè)以業(yè)界需求為主導(dǎo),鼓勵(lì)與業(yè)界建立長(zhǎng)期、穩(wěn)定、互動(dòng)的合作關(guān)系,鼓勵(lì)“方案”的部分課程以合作教育的形式開展,包括合作辦學(xué)、合作育人、合作就業(yè)、合作發(fā)展等。
2.3大力開展第二課堂教育,“方案”反映培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的要求設(shè)置6學(xué)分區(qū)間,給予參加學(xué)科競(jìng)賽、參與教師教、科研課題研究,參加人文、社會(huì)科學(xué)、自然科技、軍事、歷史、藝
術(shù)類通識(shí)課程修讀,開展創(chuàng)業(yè),參加職業(yè)資格認(rèn)證考試、英語四、六級(jí)考試,參加計(jì)算機(jī)等級(jí)考試等學(xué)生的學(xué)分獎(jiǎng)勵(lì),該模塊是學(xué)生畢業(yè)必要條件之一。
2.4改革實(shí)踐教學(xué)模式,加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),處理好理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的關(guān)系
按照《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作合格評(píng)估方案》,工科實(shí)踐教學(xué)比例占總學(xué)分不低于25%。根據(jù)校企合作的實(shí)際情況,改革實(shí)踐教學(xué)模式,靈活多樣,畢業(yè)實(shí)習(xí)以集中統(tǒng)一安排為主。重點(diǎn)讓學(xué)生體驗(yàn)基層行業(yè)工人的工作過程,磨練意志,為走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。提倡學(xué)生的畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))以參與教師的教、科研課題的形式完成。重視課程設(shè)計(jì)。
2.5合理安排第四學(xué)年教學(xué)工作
根據(jù)學(xué)生職業(yè)發(fā)展需求“,方案”要考慮考取研究生深造和就業(yè)兩種需求,1-10周集中安排課程,剩余時(shí)間安排畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))、準(zhǔn)備研究生考試,確保教學(xué)秩序。
2.6教學(xué)計(jì)劃統(tǒng)一性與靈活性相結(jié)合
隨時(shí)關(guān)注行業(yè)發(fā)展需求,建立專業(yè)與行業(yè)信息交流機(jī)制,將行業(yè)發(fā)展最新的信息整合為課程資源,通過短課時(shí)的課程、講座等形式開設(shè),同時(shí)必須堅(jiān)持“方案”的執(zhí)行穩(wěn)定性。
2.7分方向培養(yǎng)
中圖分類號(hào):G424 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)19-0085-02
一、引言
信息論與編碼是南通大學(xué)電子信息類本科三年級(jí)的一門專業(yè)必修課,主要是研究信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘囊婚T學(xué)科[1,2]。該課程是通信技術(shù)與概率論、隨機(jī)過程、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等學(xué)科相互融合而發(fā)展起來的一門交叉學(xué)科[3]。該課程要求學(xué)生掌握線性代數(shù)、微積分等基本的數(shù)學(xué)工具,還需要學(xué)生對(duì)通信原理等課程有較深刻的認(rèn)識(shí)。個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及和通信專業(yè)軟件的日益成熟,使得該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為可能??梢?,該課程理論性強(qiáng)、內(nèi)容多,與先修課程有密切的關(guān)系。針對(duì)該課程的變化與最新發(fā)展,為了提高教學(xué)效果,筆者在理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研聯(lián)系教學(xué)、考核方式等多個(gè)方面進(jìn)行了改革。
二、教材選擇
根據(jù)學(xué)校的層次、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)對(duì)象選擇一本合適的教材是教學(xué)改革的一個(gè)基本方面。目前,有關(guān)信息論與編碼這一課程的教材非常多。如王育民編著的《信息論與編碼理論》以及Cover著寫的《信息論基礎(chǔ)》的中譯本和英文影印本。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展,最近出現(xiàn)了一些新教材,如仇佩亮編著的《多用戶信息論》、Yeung編寫的《信息論基礎(chǔ)》和Gamal編著的《網(wǎng)絡(luò)信息論》。這些教材的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)和側(cè)重點(diǎn)各有不同,而且差別很大。根據(jù)信息論與編碼專業(yè)必修課的性質(zhì),按照強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí),突出對(duì)所學(xué)理論知識(shí)靈活應(yīng)用的原則,我校選用了曹雪虹主編的《信息論與編碼》作為教材。該教材吸收了國(guó)內(nèi)外眾多現(xiàn)有教材的精華,注重基本概念,突出基礎(chǔ)理論,強(qiáng)調(diào)應(yīng)用。而且,該教材難度適中,文字通俗易懂,用較多的例題和圖示闡述了基本概念、基礎(chǔ)理論和應(yīng)用,適合作為我校信息工程和通信工程等專業(yè)的教材。
三、課程內(nèi)容改革
教學(xué)內(nèi)容改革是課程改革的核心。根據(jù)我校相關(guān)專業(yè)的實(shí)際教學(xué)情況和效果,對(duì)信息論與編碼教學(xué)內(nèi)容改革有如下的考慮。
(一)注重教學(xué)內(nèi)容的承上啟下
教師在該課程教學(xué)中,要強(qiáng)調(diào)已學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課中的信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理和通信原理,分別解決點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)中關(guān)于信源和信道的一些具體問題,而信息論與編碼將從更抽象的層面看待整個(gè)通信系統(tǒng),為通信學(xué)科的發(fā)展指明了方向。正如著名通信理論家Viterbi所說,如果把現(xiàn)代通信技術(shù)比喻成飛船,則晶體管是它的引擎,而信息論是它的方向盤[4]。注重該課程與已學(xué)課程融合的同時(shí),還要突出該課程在后續(xù)課程學(xué)習(xí)中的作用,指出該課程是數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、語音信號(hào)處理、圖像處理等課程的理論基礎(chǔ)。另外,教學(xué)過程中,還要適當(dāng)介紹信息論的最新進(jìn)展和研究熱點(diǎn),以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
(二)教學(xué)內(nèi)容的模塊化
教學(xué)過程中,將信息論與編碼的教學(xué)內(nèi)容看作一個(gè)有機(jī)整體,遵循注重結(jié)論表述的通俗易懂、突出理論嚴(yán)密和精美的原則,把課程內(nèi)容分為信息度量、香農(nóng)三大定理、編碼三大塊內(nèi)容。信息度量描述了將抽象信息量化的方法,為學(xué)習(xí)香農(nóng)三大定理提供了理論基礎(chǔ)。隨后,結(jié)合學(xué)生已學(xué)課程,介紹香農(nóng)三大定理的意義,通俗形象地表述香農(nóng)三大定理,指出香農(nóng)三大定理是信源編碼和信道編碼技術(shù)的理論基礎(chǔ)。
編碼理論包含信源編碼和糾錯(cuò)碼兩大塊內(nèi)容。其中信源編碼部分主要包括香農(nóng)編碼、費(fèi)諾編碼、霍夫曼編碼、游程編碼、算術(shù)編碼、變換編碼等,是香農(nóng)第一和第三定理的應(yīng)用。糾錯(cuò)碼包含線性分組碼、循環(huán)碼、卷積碼、TCM碼和Turbo碼等,是香農(nóng)第二定理的經(jīng)典應(yīng)用。講授這部分內(nèi)容時(shí),主要向?qū)W生介紹二元編碼,以簡(jiǎn)代繁,讓學(xué)生能夠快捷掌握實(shí)用的編碼技術(shù)。
(三)融合最新研究成果,突出實(shí)踐和應(yīng)用
授課過程中,一方面,注意引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)到的理論解釋先前所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課的部分經(jīng)典內(nèi)容和結(jié)論,突出所學(xué)課程的應(yīng)用功能。例如用數(shù)據(jù)處理不等式解釋為什么信號(hào)經(jīng)過處理會(huì)丟失部分信息,用限平均功率最大熵定理解釋為什么總假設(shè)信道噪聲是高斯白噪聲,用信息論的基本概念導(dǎo)出香農(nóng)信道容量公式等。另一方面,隨著信息和通信技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,在講課過程中,需要向?qū)W生講授LDPC碼、協(xié)作通信、MIMO通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)編碼等最新出現(xiàn)的通信和編碼技術(shù),以及網(wǎng)絡(luò)信息論的最新理論成果。
許多高校在講授信息論與編碼這門課時(shí),往往注重理論教學(xué),重視向?qū)W生講解抽象的概念、理論和對(duì)重要結(jié)論的邏輯推理,而忽略了這門課是理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的課程,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)注非常有限,學(xué)生很難將學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合[5]。課程改革后,為該課程確定了四個(gè)實(shí)驗(yàn),分別是信息熵計(jì)算、信道容量計(jì)算、霍夫曼編碼實(shí)驗(yàn)、CRC校驗(yàn)編碼實(shí)驗(yàn)。
四、教學(xué)方式改革
教學(xué)方式改革的目的就是要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生成為教學(xué)的主體,信息論與編碼的教學(xué)方式的改革包含以下幾個(gè)方面。
(一)傳統(tǒng)板書與多媒體結(jié)合
信息論與編碼這一課程的內(nèi)容多、理論性強(qiáng),許多結(jié)論需嚴(yán)格的推理證明。因此,課程教學(xué)中需要把多媒體教學(xué)信息量大和傳統(tǒng)板書易于展示復(fù)雜理論推導(dǎo)、表現(xiàn)力強(qiáng)、便于師生交流的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合。這樣,生動(dòng)形象的多媒體教學(xué)保證了課堂的信息量,而嚴(yán)格的推理證明可以讓學(xué)生深刻理解相關(guān)結(jié)論,領(lǐng)悟理論的精要,掌握課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
(二)內(nèi)容講述形象化,邏輯推理嚴(yán)格化
信息論與編碼是運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決通信中問題的典范。課改過程中,講授該課程時(shí),做到語言通俗易懂;表述重要結(jié)論時(shí),盡量形象生動(dòng)。例如,講授香農(nóng)第二定理時(shí),先指出香農(nóng)第二定理所給出的結(jié)論是信息傳輸是否出錯(cuò),取決于信道容量和信息率之間的關(guān)系,而不是數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇螖?shù),這和人們直觀認(rèn)識(shí)不一樣。在學(xué)生對(duì)香農(nóng)第二定理有了感性認(rèn)識(shí)后,給出香農(nóng)第二定理嚴(yán)格的推理證明,讓學(xué)生感受理論的嚴(yán)密和精美。
(三)靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法
綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法,不僅能將理論知識(shí)融會(huì)貫通,而且可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)的探究性學(xué)習(xí),還可以引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考,積極參加討論,提高學(xué)習(xí)效率及綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力[6]。
在信息論與編碼課程改革過程中,筆者根據(jù)學(xué)生所在系別和專業(yè)的不同,綜合運(yùn)用案例式教學(xué)、研究型教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、演示練習(xí)式教學(xué)、互動(dòng)討論教學(xué)等多種教學(xué)方法,將這些教學(xué)方法貫穿于該課程教學(xué)的始終。并在該課程教學(xué)中引入實(shí)驗(yàn)教學(xué),使用Matlab仿真軟件搭建通信系統(tǒng)模型,實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。
五、課程考核方式改革
課程改革后,采用的考核方式比傳統(tǒng)考核方式更加全面、細(xì)致、科學(xué)。學(xué)生的成績(jī)將由平時(shí)作業(yè)、課堂練習(xí)、學(xué)習(xí)報(bào)告、課堂討論發(fā)言、實(shí)驗(yàn)和期末考試幾個(gè)部分組成。
布置適量的課后作業(yè)可以讓學(xué)生及時(shí)鞏固所學(xué)知識(shí),深化對(duì)基本概念和基本理論的理解,掌握解決問題的基本方法,提升學(xué)生解決問題的能力。同時(shí),能激發(fā)學(xué)生探索發(fā)現(xiàn)解決問題的方法,通過一題多解、一題巧解能夠把學(xué)生的發(fā)散性思維和聚斂思維結(jié)合起來。
針對(duì)課程的典型例題和解決問題的典型方法,教學(xué)過程中進(jìn)行精講和演示,爾后選擇合適的習(xí)題,讓學(xué)生做課堂小測(cè)試。這種小測(cè)試是根據(jù)“90后”學(xué)生喜歡看手機(jī)、注意力容易分散的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的,小測(cè)試可提高學(xué)生的注意力,增強(qiáng)教師對(duì)課堂氣氛的調(diào)動(dòng)和掌控,同時(shí)可讓學(xué)生及時(shí)鞏固所學(xué)理論和方法。
要求學(xué)生組成3~4人的學(xué)習(xí)小組,圍繞與該課程緊密相關(guān)的抽象概念、基本理論展開討論,讓學(xué)生經(jīng)過討論對(duì)課程有更全面的認(rèn)識(shí)。每個(gè)學(xué)習(xí)小組的學(xué)生一起完成實(shí)驗(yàn),并選擇和該課程密切相關(guān)的科研課題,閱讀與所選課題密切相關(guān)的書籍和論文,合作書寫一份不少于3000字的手寫報(bào)告,要求參考文獻(xiàn)不少于10篇。
該課程最終需要閉卷考試,教學(xué)改革后,我們更新了題庫(kù)的部分題目,增加了近年來出現(xiàn)的新題型。同時(shí),各任課教師統(tǒng)一了考試要點(diǎn),重點(diǎn)檢測(cè)學(xué)生對(duì)核心內(nèi)容的理解和掌握,避免了偏題和怪題的出現(xiàn),有效檢驗(yàn)了學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容掌握情況,真實(shí)反映了學(xué)生對(duì)課程的理解程度。
六、結(jié)語
該文分析了信息論與編碼課程最新的發(fā)展和變化趨勢(shì),根據(jù)課程組各位任課教師多年的教學(xué)心得,對(duì)課程進(jìn)行了教學(xué)改革,因地制宜地調(diào)整了教學(xué)大綱,重新對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì),優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容,增加了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法,提高課程的趣味性和應(yīng)用性,促使學(xué)生積極、主動(dòng)地學(xué)習(xí)該課程。
參考文獻(xiàn):
[1]曹雪虹,張宗橙.信息論與編碼[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009.
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[3]謝正光,包志華,章國(guó)安.概率統(tǒng)計(jì)在信息論與編碼教學(xué)中的應(yīng)用[J].南通大學(xué)學(xué)報(bào),2008,25(4):88-90.
二、圍繞工程創(chuàng)新進(jìn)行課程體系建設(shè)
我校電子信息工程專業(yè)定位為以滿足西北地區(qū)特別是陜南地區(qū)的電子行業(yè)需求為目的,為社會(huì)培養(yǎng)電子信息工程領(lǐng)域適應(yīng)面寬、實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)、具有敬業(yè)精神及創(chuàng)新能力的高級(jí)工程技術(shù)人才。對(duì)照國(guó)家教育部高等學(xué)校電子信息科學(xué)與工程類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)2010年制訂印發(fā)的《高等學(xué)校電子信息科學(xué)與工程類本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范(試行)》,在培養(yǎng)方案的制訂中對(duì)素質(zhì)要求、能力要求和知識(shí)要求做了細(xì)化分類,進(jìn)行了明確的解釋。重點(diǎn)突出了對(duì)電子信息工程學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的要求,指出專業(yè)素質(zhì)包括科學(xué)素質(zhì)和工程素質(zhì),科學(xué)素質(zhì)包含科學(xué)思維方法、科學(xué)研究方法和求實(shí)創(chuàng)新意識(shí);工程素質(zhì)包含工程意識(shí)、綜合分析素養(yǎng)和革新精神。在能力要求方面做了細(xì)化分類,獲取知識(shí)的能力包括自學(xué)能力、交流能力和文獻(xiàn)檢索能力;應(yīng)用知識(shí)能力包括綜合應(yīng)用知識(shí)能力、綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰凸こ叹C合實(shí)踐能力;創(chuàng)新能力包括創(chuàng)新思維能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力、科研開發(fā)研究能力,重點(diǎn)突出工程實(shí)踐能力。在知識(shí)要求方面指出專業(yè)知識(shí)包括工程技術(shù)知識(shí)和專業(yè)方向知識(shí)。電子信息工程專業(yè)的課程體系設(shè)置分為通識(shí)教育課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程三大層次模塊,課程的基本內(nèi)容覆蓋了知識(shí)體系中大部分的知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn)。通識(shí)教育課程包括思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、中國(guó)近現(xiàn)代史綱要、基本原理、軍事理論、思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概論、形勢(shì)與政策、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)英語、計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、大學(xué)體育、素質(zhì)教育選修課等。創(chuàng)新教育模塊選修課程包括大學(xué)生職業(yè)生涯規(guī)劃、心理健康教育、中小企業(yè)管理、技術(shù)創(chuàng)新管理、電子商務(wù)案例分析等。學(xué)科基礎(chǔ)課程包括電子信息工程專業(yè)概論、C語言程序設(shè)計(jì)、線性代數(shù)、大學(xué)物理、電路分析基礎(chǔ)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、信號(hào)與系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、微機(jī)原理與單片機(jī)應(yīng)用等。專業(yè)必修課程包括信息論與編碼、高頻電子線路、電磁場(chǎng)與電磁波、數(shù)字信號(hào)處理、通信原理、現(xiàn)代傳感與檢測(cè)技術(shù);專業(yè)選修課程包括MATLAB程序設(shè)計(jì)、EDA技術(shù)、電子測(cè)量技術(shù)、專業(yè)英語、數(shù)字圖像處理、數(shù)字語音處理、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、DSP原理與應(yīng)用、Labview圖形化編程等;校企聯(lián)合開設(shè)課程包括Linux操作系統(tǒng)基礎(chǔ)、ARM嵌入式應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)、基于SOPC的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、數(shù)字電視技術(shù)、微波與天線技術(shù)等。
三、實(shí)踐教學(xué)體系的改革與建設(shè)
工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制課內(nèi)理論課時(shí),增加社會(huì)調(diào)查、實(shí)踐,綜合實(shí)訓(xùn)和課程綜合設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。構(gòu)建獨(dú)立設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課、專業(yè)實(shí)驗(yàn)課、實(shí)習(xí)課、社會(huì)實(shí)踐相輔構(gòu)成的實(shí)踐教學(xué)體系。還包含科研訓(xùn)練課程、科研訓(xùn)練活動(dòng)、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目等在內(nèi)的科研訓(xùn)練課程與活動(dòng)體系,側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力,以及自主性學(xué)習(xí)能力和研究能力[5]。
(一)實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置
電子信息工程專業(yè)是實(shí)踐性很強(qiáng)的工科類專業(yè),強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐能力,包括實(shí)驗(yàn)技能、工程設(shè)計(jì)和技術(shù)協(xié)調(diào)等。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)過程中,提倡專業(yè)教學(xué)實(shí)踐與人文社會(huì)實(shí)踐結(jié)合,教育學(xué)生學(xué)會(huì)做人、做事,鍛煉適應(yīng)社會(huì)的能力,提高學(xué)生的素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)。電子信息工程專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置包括基本環(huán)節(jié)的國(guó)防教育、公益勞動(dòng),專業(yè)環(huán)節(jié)的金工實(shí)習(xí)、電工電子實(shí)習(xí)、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、高頻電路課程設(shè)計(jì)、企業(yè)工程實(shí)習(xí)、嵌入式系統(tǒng)及EDA課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì),專業(yè)拓展環(huán)節(jié)設(shè)置為選修模塊,學(xué)生可以通過科研訓(xùn)練、學(xué)科競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目及相應(yīng)的學(xué)術(shù)成果和競(jìng)賽獲獎(jiǎng)獲取課外實(shí)踐創(chuàng)新學(xué)分。
國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)需要大量高素質(zhì)、多樣化的應(yīng)用型人才,向應(yīng)用技術(shù)型高校轉(zhuǎn)型是新建地方本科院校走向內(nèi)涵式發(fā)展的必然選擇和重大機(jī)遇。在向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型的背景下,各新建地方本科院校突出了“應(yīng)用型”辦學(xué)定位[1]。然而,目前多數(shù)新建地方本科院校仍然沿用傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)模式,側(cè)重理論知識(shí)的教學(xué),對(duì)不同專業(yè)未加以區(qū)分,在教材選用、教學(xué)內(nèi)容、授課方式和考核評(píng)價(jià)等方面仍采用同一標(biāo)準(zhǔn)。不同專業(yè)有不同的特點(diǎn)和人才培養(yǎng)目標(biāo),對(duì)大學(xué)物理課的教學(xué)的需求也不盡相同,缺乏專業(yè)針對(duì)性的大學(xué)物理教學(xué)模式顯然已不適合新形勢(shì)下應(yīng)用型人才綜合素質(zhì)培養(yǎng)的要求。因此,如何將大學(xué)物理與各理工科專業(yè)有機(jī)結(jié)合,進(jìn)行具有專業(yè)針對(duì)性的大學(xué)物理課程教學(xué)模式改革的探索與實(shí)踐具有重要的意義。
1.目前大學(xué)物理課程設(shè)置中存在的問題
1.1大學(xué)物理課程與理工科各專業(yè)其它課程結(jié)合度差
目前,多數(shù)新建地方本科院校各理工科專業(yè)使用統(tǒng)一的大學(xué)物理教材,與各個(gè)具體的專業(yè)結(jié)合不夠緊密,專業(yè)針對(duì)性差。雖然大學(xué)物理是理工科各專業(yè)的公共基礎(chǔ)課,但各專業(yè)有各自的專業(yè)特色和要求,因此對(duì)大學(xué)物理課的要求也不盡相同[2]。大學(xué)物理課程缺乏專業(yè)針對(duì)性容易使學(xué)生產(chǎn)生物理無用論的錯(cuò)覺,認(rèn)為學(xué)習(xí)物理對(duì)專業(yè)知識(shí)、課程的學(xué)習(xí)沒有幫助,學(xué)習(xí)積極性不高,學(xué)習(xí)效果差。
1.2教學(xué)內(nèi)容陳舊,較少體現(xiàn)現(xiàn)代性和專業(yè)針對(duì)性
當(dāng)今社會(huì)科技發(fā)展日新月異,物理新知識(shí)、新技術(shù)不斷涌現(xiàn),為其它學(xué)科的進(jìn)步奠定了重要的理論和物質(zhì)基礎(chǔ),推動(dòng)了諸如信息科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)以及農(nóng)業(yè)科學(xué)等學(xué)科的進(jìn)步。然而目前多數(shù)新建地方本科院校使用的物理教材,教學(xué)內(nèi)容陳舊,側(cè)重于經(jīng)典物理學(xué)中的力學(xué)、熱學(xué)、振動(dòng)和波動(dòng)光學(xué)以及電磁學(xué)基本知識(shí)和理論的教學(xué),較少涉及高新技術(shù)、科技在現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的應(yīng)用,同時(shí)缺乏專業(yè)針對(duì)性,對(duì)與信息科學(xué)、材料科學(xué)以及生物科學(xué)等學(xué)科關(guān)系緊密的激光信息技術(shù)、量子通信技術(shù)、同步輻射核磁共振波譜技術(shù)、新型顯微技術(shù)、混沌理論和耗散結(jié)構(gòu)等鮮有介紹。
1.3課程體系結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理
向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型的大形勢(shì)下大學(xué)物理地位被削弱,大學(xué)物理教學(xué)面臨著學(xué)時(shí)少而教學(xué)內(nèi)容多的突出的矛盾。目前,大多數(shù)新建地方本科院校各理工科專業(yè)主要是通過刪減教學(xué)內(nèi)容來克服學(xué)時(shí)少的矛盾,側(cè)重于經(jīng)典物理知識(shí)的教學(xué)而對(duì)于近現(xiàn)代物理技術(shù)及其應(yīng)用僅作簡(jiǎn)單介紹或干脆完全刪除,在課程體系設(shè)置方面則主要還是采用單一的必修課。物理新知識(shí)、新技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了其他學(xué)科的發(fā)展,因此,有必要對(duì)物理學(xué)新進(jìn)展、新技術(shù)及其在各專業(yè)中的應(yīng)用加以介紹。顯然,單一的課程結(jié)構(gòu)已不能適應(yīng)物理學(xué)知識(shí)的深度與廣度上不斷發(fā)展的趨勢(shì),不能滿足各理工科專業(yè)對(duì)物理新知識(shí)的需求。
2.改革的具體措施
2.1優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、加強(qiáng)專業(yè)關(guān)聯(lián)性
物理學(xué)包括經(jīng)典物理學(xué),近代物理學(xué)與當(dāng)代物理學(xué)三個(gè)部分。經(jīng)典物理學(xué)主要涉及力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué)等內(nèi)容,這部分內(nèi)容的教學(xué)對(duì)理工科專業(yè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、數(shù)理思維以及分析解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)具有重要意義。在向應(yīng)用技術(shù)型技術(shù)大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展的背景下雖然大學(xué)物理的地位被弱化、教學(xué)課時(shí)被縮減,但筆者認(rèn)為大學(xué)物理中經(jīng)典物理知識(shí)的完整性不應(yīng)被削弱和破壞,但要結(jié)合各專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化整合[3]。在學(xué)時(shí)有限的前提下,那些與專業(yè)課程聯(lián)系不是特別緊密的內(nèi)容只需圍繞物理學(xué)基本知識(shí)、概念、定律和思想方法進(jìn)行定性介紹,只要能夠使學(xué)生建立清晰的物理圖像即可,避免繁雜的數(shù)學(xué)論證和理論推導(dǎo);而那些對(duì)專業(yè)課程具有較大影響的內(nèi)容則要進(jìn)行重點(diǎn)教學(xué)。比如,對(duì)于通信工程和電子信息工程類專業(yè)的學(xué)生,電磁學(xué)部分要進(jìn)行重點(diǎn)教學(xué)。對(duì)于這些專業(yè)的學(xué)生而言,《電磁場(chǎng)理論》是一門非常重要的專業(yè)課。電磁場(chǎng)和電磁波作為信息的重要載體,在通信領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,在雷達(dá)、遙感、導(dǎo)航等技術(shù)領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。因此,通信工程和電子信息工程類的學(xué)生必須熟練掌握電磁場(chǎng)與電磁波的基本性質(zhì)、傳播規(guī)律和傳輸、輻射、散射的基本理論。作為《電磁波理論》的先導(dǎo)課程,大學(xué)物理課程教學(xué)時(shí)應(yīng)該突出電磁學(xué)部分的教學(xué),重點(diǎn)介紹電磁感應(yīng)現(xiàn)象和變化的電磁場(chǎng)等內(nèi)容,使學(xué)生對(duì)感應(yīng)定律、自感和互感、電磁振蕩、電磁波和電磁波譜的基本理論和規(guī)律有充分的認(rèn)識(shí),為《電磁波理論》的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。對(duì)于土木工程類專業(yè)大學(xué)物理在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)該側(cè)重于力學(xué)部分;而對(duì)于石油化工等專業(yè)則需要側(cè)重于流體力學(xué)和熱力學(xué)基礎(chǔ)定律等知識(shí)。近現(xiàn)代物理學(xué)與當(dāng)代物理學(xué)前沿知識(shí)的教學(xué)可以開闊學(xué)生的視野,有利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。在有限的課時(shí)內(nèi),需結(jié)合理工科各專業(yè)的特點(diǎn)從眾多物理學(xué)新知識(shí)和新技術(shù)中選擇與專業(yè)緊密相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)教學(xué)。比如對(duì)于材料類專業(yè),應(yīng)選擇與材料檢測(cè)、分析息息相關(guān)的電子掃描顯微鏡、X射線衍射儀、激光超聲檢測(cè)等先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)的原理和方法進(jìn)行重點(diǎn)教學(xué);對(duì)于通信類專業(yè),應(yīng)選擇激光信息技術(shù)、量子通信技術(shù)、量子計(jì)算機(jī)和光復(fù)用與光放大等技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)介紹。
2.2完善課程結(jié)構(gòu),將必修、選修和網(wǎng)絡(luò)課程有機(jī)結(jié)合
各專業(yè)的特點(diǎn)和人才培養(yǎng)目標(biāo)不同,對(duì)大學(xué)物理課的教學(xué)需求不盡相同。因此,需要對(duì)大學(xué)物理課程體系進(jìn)行調(diào)整,改變單一化的課程模式,豐富大學(xué)物理課程體系[4]。根據(jù)大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容與各專業(yè)的緊密程度,可以分成必修、選修和自主學(xué)習(xí)三個(gè)模塊。必修模塊主要包括經(jīng)典物理理論基礎(chǔ)知識(shí)和核心內(nèi)容,其中重點(diǎn)在于與各專業(yè)聯(lián)系緊密的物理知識(shí),是學(xué)生必須掌握的部分,學(xué)生通過該模塊的學(xué)習(xí)可以形成基本的科學(xué)素養(yǎng)、數(shù)理思維以及分析解決實(shí)際問題能力;選修模塊則側(cè)重于物理知識(shí)的延展與應(yīng)用,主要包括與各專業(yè)聯(lián)系最緊密的物理學(xué)前沿知識(shí)、技術(shù)及其在各專業(yè)中的應(yīng)用,本模塊可為理工科各專業(yè)學(xué)生后續(xù)的實(shí)踐、操作課程奠定理論基礎(chǔ),增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力;科技發(fā)展日新月異,知識(shí)量、信息量劇增,除了通過必修模塊和選修模塊將經(jīng)典物理學(xué)內(nèi)容和與各專業(yè)聯(lián)系密切的近現(xiàn)代物理學(xué)前沿知識(shí)、技術(shù)傳授給學(xué)生,還應(yīng)優(yōu)選與專業(yè)關(guān)系緊密的物理學(xué)最新進(jìn)展,如“高亮度發(fā)光二極管”、“超導(dǎo)體與超流體”、“混沌理論”和“熵信息論”等內(nèi)容制成網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻,供學(xué)生根據(jù)興趣和需要自主學(xué)習(xí),達(dá)到開闊學(xué)生視野,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新型思維的目的。
2.3豐富教學(xué)方式、手段,開展多元化教學(xué)
如上所述,為適應(yīng)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要大學(xué)物理課程的教學(xué)內(nèi)容、課程體系需要根據(jù)理工科各專業(yè)的特點(diǎn)和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)做出相應(yīng)調(diào)整。教學(xué)內(nèi)容和課程體系的調(diào)整要求教學(xué)方式和教學(xué)手段也必須作出相應(yīng)的變革。
2.3.1傳統(tǒng)教學(xué)方式與研討式、啟發(fā)式有機(jī)結(jié)合
向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型的背景下,大學(xué)物理課程課時(shí)被大幅壓縮。傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)是以保姆式、注入式的教學(xué)方式為主,需要耗費(fèi)較多的課時(shí),而且教師一言堂講授式教學(xué)往往忽略了學(xué)生的主體地位,教學(xué)效果普遍不佳[5]。因此,應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)和專業(yè)特色,將傳統(tǒng)的教學(xué)方式與啟發(fā)式、研討式等教學(xué)方式有機(jī)結(jié)合。比如講解“位移電流”時(shí),教師可以利用奧斯特實(shí)驗(yàn)進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。通過奧斯特實(shí)驗(yàn)學(xué)生已經(jīng)知道了變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。因此,教師可以類比地提出問題“變化的磁場(chǎng)是否產(chǎn)生電場(chǎng)”,通過類比的方法,引導(dǎo)學(xué)生提出“位移電流”的假設(shè),并與“傳導(dǎo)電流”進(jìn)行比較,從而使學(xué)生對(duì)于“位移電流”的本質(zhì)有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。除了傳統(tǒng)的講授式和啟發(fā)式教學(xué)外,對(duì)于那些與各專業(yè)的工程技術(shù)和實(shí)際生活聯(lián)系緊密的,學(xué)生又易混淆、難以理解和掌握的物理概念和知識(shí),可以通過創(chuàng)設(shè)問題情境的方式引導(dǎo)學(xué)生研討,使學(xué)生對(duì)原本模糊的概念、知識(shí)和規(guī)律有清晰的認(rèn)識(shí)。比如,為了加深學(xué)生對(duì)極性分子的極化、取向變化以及電磁感應(yīng)和渦流加熱原理的理解,在教學(xué)中可以讓學(xué)生討論為何金屬容器不能放進(jìn)微波爐而電磁爐只能使用鋼、鐵等金屬容器?在學(xué)生文獻(xiàn)查閱、交流討論的基礎(chǔ)上,教師進(jìn)行物理相關(guān)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)概括,最終使學(xué)生電磁感應(yīng)和渦流加熱原理。
2.3.2優(yōu)化多媒體、電視教學(xué)等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用
多媒體、動(dòng)畫演示、仿真視頻等技術(shù)手段可以將抽象的物理概念、現(xiàn)象形象化,可以幫助學(xué)生從直觀的物理現(xiàn)象中加深對(duì)基本物理概念、物理規(guī)律的理解和掌握,同時(shí)避免概念、定理等文字性內(nèi)容的板書,顯著增加課堂的容量。但是,在大學(xué)物理課程教學(xué)中應(yīng)當(dāng)注意多媒體等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)不能偏離課堂教學(xué)輔助手段的定位,不能忽略教學(xué)內(nèi)容的主導(dǎo)作用,應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)適當(dāng)?shù)厥褂枚嗝襟w技術(shù),避免過分依賴多媒體課件。對(duì)于抽象的概念和側(cè)重演示與觀摩的教學(xué)內(nèi)容,使用多媒體和電視教學(xué)等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)可以獲得較好的教學(xué)效果;而對(duì)于側(cè)重理論推導(dǎo)和定量計(jì)算的教學(xué)內(nèi)容,傳統(tǒng)的授課方式效果更好。比如推導(dǎo)“麥克斯韋方程”時(shí),傳統(tǒng)的推導(dǎo)式教學(xué)可以引導(dǎo)、培養(yǎng)學(xué)生的思維,學(xué)生更容易形成自己的邏輯推理能力,而用多媒體演示的效果要差得多。
2.4優(yōu)化考核、評(píng)價(jià)體系
現(xiàn)有的大學(xué)物理課程基本上是采用結(jié)合平時(shí)作業(yè)、考勤和期末閉卷考試卷面成績(jī)的考核方式,其中又以期末閉卷考試為主。閉卷考試的考核方式容易造成學(xué)生為了應(yīng)付考試而死記硬背例題,從而忽略對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用。為適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求,對(duì)學(xué)生的考核、評(píng)價(jià)體系也應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、課程體系和教學(xué)方法的改革同步地作出調(diào)整,宜采用多元化和累加式的考核方式,增加平時(shí)考核的項(xiàng)目和比重[5]。平時(shí)測(cè)試可以包括隨堂測(cè)試、單元考核和攥寫探究性論文等形式。比如在講授電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí),教師在分析了均勻帶電圓環(huán)在其軸線上的電場(chǎng)分布后可以隨堂測(cè)試學(xué)生是否能夠推導(dǎo)出均勻帶電圓盤在其軸線上的電場(chǎng)分布情況。教師還可以將教學(xué)內(nèi)容分成幾個(gè)單元,在每個(gè)單元教學(xué)結(jié)束后針對(duì)本單元的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)給出知識(shí)應(yīng)用型題目,采用開卷答題考試的方式考察學(xué)生掌握情況。除此之外,教師還可以針對(duì)生活中常見的物理現(xiàn)象提出問題,讓學(xué)生通過自主查閱文獻(xiàn)資料,撰寫科技小論文。除了平時(shí)測(cè)試,針對(duì)基本知識(shí)和教學(xué)重點(diǎn),每學(xué)期末再進(jìn)行一次開卷答題考試。最終按照作業(yè)10%,考勤10%,平時(shí)測(cè)試成績(jī)40%,期末考試成績(jī)40%的比例核定總成績(jī)。
3.結(jié)語
圍繞服務(wù)新建地方本科院校向應(yīng)用技術(shù)型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展和高素質(zhì)、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的,結(jié)合學(xué)科、專業(yè)的特點(diǎn)對(duì)《大學(xué)物理》課程從教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方式和考核評(píng)價(jià)體系幾個(gè)環(huán)節(jié)開展教學(xué)改革的討論和探索,給出了改革的具體建議,希望能夠?qū)D(zhuǎn)型發(fā)展形勢(shì)下的《大學(xué)物理》課程教學(xué)工作有所促進(jìn)。
作者:顏慧賢 曾振武 楊秀珍 單位:三明學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院
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一、教師的學(xué)科教學(xué)知識(shí)
在20世紀(jì)80年代的西方教師專業(yè)化運(yùn)動(dòng)中,美國(guó)斯坦福大學(xué)的Shulman教授,針對(duì)當(dāng)時(shí)在對(duì)教師的資格認(rèn)證中,將教師的教學(xué)能力簡(jiǎn)單理解為教師具備的學(xué)科知識(shí)和教學(xué)知識(shí)的問題,指出對(duì)教師知識(shí)的分析是推動(dòng)我們對(duì)教師行為分析的最主要的因素,提出了“學(xué)科教學(xué)知識(shí)”(pedagogical content knowledge/PCK,也有人譯為教育學(xué)內(nèi)容知識(shí)、教學(xué)學(xué)科知識(shí)、教學(xué)專業(yè)知能、學(xué)科內(nèi)容教學(xué)知識(shí)等)這一重要概念。舒爾曼認(rèn)為,學(xué)科教學(xué)知識(shí)是學(xué)科知識(shí)和教育學(xué)知識(shí)的特殊混合體,是教師對(duì)學(xué)科知識(shí)獨(dú)特的專業(yè)理解,為教師所特有,是“教師對(duì)如何幫助學(xué)生理解具體學(xué)科內(nèi)容而做出的理解”。學(xué)科教學(xué)知識(shí)使教師學(xué)會(huì)如何組織和呈現(xiàn)具體學(xué)科的主題、問題、結(jié)果,使之與學(xué)習(xí)者多樣的興趣與能力相適應(yīng),從而組織教學(xué)。學(xué)科教學(xué)知識(shí)的提出,為教師的專業(yè)化發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。
學(xué)科教學(xué)知識(shí)是教師在教學(xué)中將特定的學(xué)科教學(xué)內(nèi)容加工轉(zhuǎn)化而形成的能為學(xué)生接受的知識(shí)。學(xué)科教學(xué)知識(shí)的形成需要教師對(duì)學(xué)科知識(shí)、教學(xué)知識(shí)、學(xué)生知識(shí)、情景知識(shí)等進(jìn)行整合,并對(duì)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不斷歸納、總結(jié)與調(diào)整。因此,學(xué)科教學(xué)知識(shí)具有實(shí)踐性、情景性和個(gè)體性。學(xué)科教學(xué)知識(shí)的形成揭示了教師教學(xué)能力發(fā)展的復(fù)雜過程,使對(duì)教師教學(xué)能力的研究更為深人與科學(xué)。
舒爾曼提出的“學(xué)科教學(xué)知識(shí)”概念引起了學(xué)者們對(duì)與教師教學(xué)實(shí)踐相關(guān)知識(shí)的重視,學(xué)者們進(jìn)行了大量的論述與研究,“學(xué)科教學(xué)知識(shí)”理論成為教師教育、課堂教學(xué)行為分析、科學(xué)教育等學(xué)科教育研究的重要內(nèi)容與基礎(chǔ)框架。后經(jīng)過修改和補(bǔ)充,舒爾曼又進(jìn)一步闡釋了學(xué)科教學(xué)知識(shí)的框架。以此為基礎(chǔ),學(xué)者根據(jù)自己的理解,提出了學(xué)科教學(xué)知識(shí)的內(nèi)涵;盡管不同的學(xué)者有不同的見解,但大同小異,基本上都認(rèn)為學(xué)科教學(xué)知識(shí)包括:教師教育信念、學(xué)科知識(shí)、教育學(xué)知識(shí)、關(guān)于學(xué)生的知識(shí)、教學(xué)情境知識(shí)等幾個(gè)方面。
二、《通信原理》課程教師的學(xué)科教學(xué)知識(shí)
現(xiàn)代社會(huì)是信息社會(huì),電子與通信類專業(yè)從而也成為極為熱門的專業(yè)。在電子與通信類專業(yè)的課程結(jié)構(gòu)中,《通信原理》是極為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。此課程的主要任務(wù)在于研究通信系統(tǒng)中的基本概念和基本原理,讓學(xué)生掌握通信系統(tǒng)的基本組成、理論原理、實(shí)現(xiàn)方法和系統(tǒng)性能,能夠在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和工作中靈活應(yīng)用,并激發(fā)他們對(duì)通信學(xué)科方面的學(xué)習(xí)興趣和熱情,使他們有足夠的自信和能力來適應(yīng)這一日新月異的領(lǐng)域。該課程內(nèi)容涉及隨機(jī)過程、復(fù)變函數(shù)與積分變換、信息論、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理等多方面的知識(shí)。高等教育是人才培養(yǎng)的主渠道,而教師則是決定學(xué)校教育質(zhì)量的關(guān)鍵。在創(chuàng)新人才教育的大背景下,有必要對(duì)《通信原理》課程教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行分析、研究。
對(duì)于教師學(xué)科教學(xué)知識(shí)框架,除理論研究之外,也要進(jìn)行實(shí)證研究,如調(diào)查分析、測(cè)量、比較等;而教師知識(shí)結(jié)構(gòu)必然會(huì)涉及學(xué)科和專業(yè)。以往的研究多涉及基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的教師;近年來,高等教育專業(yè)的教師學(xué)科教學(xué)知識(shí)也開始受到重視。筆者在理論分析、聽課、親歷教學(xué)的基礎(chǔ)上,提出了高校《通信原理》課程教師的學(xué)科教學(xué)知識(shí)框架。高校《通信原理》課程教師的學(xué)科教學(xué)知識(shí)應(yīng)該包括如下主要內(nèi)容:
(一)《通信原理》課程教學(xué)模式知識(shí)
《通信原理》課程教學(xué)方法因課程中具體內(nèi)容的性質(zhì)而有所不同,常用的教學(xué)模式有:仿專家思考模式,是要求學(xué)生像通信專家一樣思考,強(qiáng)調(diào)學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn),以傳授專業(yè)知識(shí)為主的教學(xué)模式。概念轉(zhuǎn)換模式,是通過使學(xué)生產(chǎn)生情景上的沖突,改變學(xué)生原有的概念,幫助他們建立通信科學(xué)概念的模式。探究模式,包括一般意義上的探究和以學(xué)習(xí)共同體為中心、分工負(fù)責(zé)、利用實(shí)驗(yàn)室條件進(jìn)行研究的“小組合作學(xué)習(xí)”或“合作探究”模式?;陧?xiàng)目或課題的教學(xué)模式,即以“導(dǎo)向”性的問題為中心,圍繞一個(gè)主題組織概念、原理,指導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)和調(diào)查得出解決方案等。
在熟悉《通信原理》課程教學(xué)模式的基礎(chǔ)上,應(yīng)根據(jù)本科和高職??频摹锻ㄐ旁怼氛n程教學(xué)目標(biāo)的不同和學(xué)生基礎(chǔ)的不同,采用不同的課程教學(xué)模式。根據(jù)作者的經(jīng)驗(yàn),本科教學(xué)中適合采用仿專家思考模式、概念轉(zhuǎn)換模式、探究模式;高職專科教學(xué)中,則宜運(yùn)用基于項(xiàng)目或課題的教學(xué)模式和探究模式。這些模式在教學(xué)中還需要靈活交替使用。不論采用何種教學(xué)模式,《通信原理》課程的教師都應(yīng)當(dāng)具備體現(xiàn)《通信原理》課程特點(diǎn)的教學(xué)策略。筆者在教學(xué)中大量使用了理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)相結(jié)合,以及案例教學(xué)的策略。
(二)通信專業(yè)課程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)目標(biāo)知識(shí)
通信專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是:培養(yǎng)一批具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)、很強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力的人才,主要培養(yǎng)德智體全面發(fā)展、基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、素質(zhì)高、富有創(chuàng)新意識(shí)、在通信領(lǐng)域內(nèi)獲得專業(yè)訓(xùn)練的高級(jí)技術(shù)人才,以適應(yīng)國(guó)家加速信息化發(fā)展對(duì)人才的需要。專業(yè)是以通信技術(shù)為主,結(jié)合計(jì)算機(jī)應(yīng)用的寬口徑專業(yè)。根據(jù)教學(xué)目標(biāo),我們應(yīng)該重點(diǎn)圍繞通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、智能信息處理、無線通信及測(cè)控、現(xiàn)代交換技術(shù)、光通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺與圖像處理等展開教學(xué)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。
只有從總體上理解了通信專業(yè)課程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)目標(biāo),才能在課程教學(xué)中處理好《通信原理》和其他課程的關(guān)系,達(dá)到預(yù)期的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。為此,我們需要根據(jù)創(chuàng)新人才教育的大思路,從高等教育特點(diǎn)和各學(xué)校具體條件出發(fā),結(jié)合各個(gè)專業(yè)的特點(diǎn),加強(qiáng)專業(yè)理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。
(三)《通信原理》課程目標(biāo)與內(nèi)容知識(shí)
為了適應(yīng)新世紀(jì)的需要,《通信原理》課程的培養(yǎng)目標(biāo)是:培養(yǎng)具有厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強(qiáng)能力,特別是具有工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的科技人才。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生獲得必要的信息通信與傳輸方面的基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本技能,為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和動(dòng)手能力;使學(xué)生在模擬和數(shù)字通信方面建立清晰的系統(tǒng)概念,掌握通信系統(tǒng)的一般分析方法,并具備一定的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力;使學(xué)生了解通信技術(shù)的最新發(fā)展方向,從而把握通信學(xué)科發(fā)展脈絡(luò),激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性與創(chuàng)新性,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力,為培養(yǎng)能夠解決挑戰(zhàn)性問題的新一代工程師打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
《通信原理》課程內(nèi)容具體包括:通信的概念、通信系統(tǒng)基本組成、數(shù)字通信系統(tǒng)、信道簡(jiǎn)介;信息嫡的基本概念;AWGN信道下香農(nóng)信道容量理論;信號(hào)的頻域分析方法,自相關(guān)函數(shù)與功率譜密度,互相關(guān)函數(shù)與互譜密度;Hillbert變換,解析信號(hào),等效基帶分析;隨機(jī)信號(hào)與平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào),窄帶平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào),高斯白噪聲過程;模擬調(diào)制;模擬信號(hào)的數(shù)字化;高斯白噪聲信道中的數(shù)字傳輸;帶限AWGN信道下的數(shù)字傳輸?shù)?。?duì)這些內(nèi)容的深入了解和精深掌握是做好《通信原理》課程教學(xué)的前提條件。
除了對(duì)這些基礎(chǔ)知識(shí)的牢固掌握以外,教師還應(yīng)該對(duì)通信的研究史和發(fā)現(xiàn)史、學(xué)科研究與開發(fā)最新進(jìn)展,特別是光電子通信有較多的了解,并在教學(xué)中適當(dāng)進(jìn)行最新研究與開發(fā)成果介紹。
(四)學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)的理解能力知識(shí)
通信專業(yè)教師應(yīng)該了解學(xué)生對(duì)具體專業(yè)知識(shí)的理解能力,包括學(xué)生學(xué)習(xí)需要和學(xué)習(xí)困難的知識(shí)。所謂學(xué)生學(xué)習(xí)需要的知識(shí)指的是學(xué)生在學(xué)習(xí)某個(gè)通信原理課程內(nèi)容之前必備的專業(yè)知識(shí)和技能。學(xué)生的學(xué)科理解能力是影響教學(xué)效果的重要原因。只有深人了解學(xué)生學(xué)習(xí)《通信原理》課程需要哪些預(yù)備知識(shí)、難點(diǎn)是哪些等,才能有的放矢,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,提高教學(xué)效果。學(xué)生學(xué)習(xí)《通信原理》課程時(shí),較難理解和接受的知識(shí)包括通信的抽象概念、隨機(jī)過程概念、信息熵、Hillbert變換,教師教學(xué)中應(yīng)該努力讓學(xué)生掌握這些方面的內(nèi)容。
(五)通信安全意識(shí)
通信安全涉及國(guó)家、單位,以及個(gè)人的通信秘密保障,關(guān)乎國(guó)家、社會(huì)征集、經(jīng)濟(jì)、軍事等各方面的安全?,F(xiàn)有的《通信原理》課程教材都不涉及通信安全教育,這是一個(gè)很大的缺陷?!锻ㄐ旁怼氛n程教師不僅自己應(yīng)該具有一定的通信安全知識(shí)和相關(guān)思考,更應(yīng)該將其滲透于《通信原理》課程的教學(xué)之中。
三、《通信原理》課程學(xué)科教學(xué)知識(shí)的運(yùn)用
《通信原理》課程教師應(yīng)該具備上述學(xué)科教學(xué)知識(shí),并能熟練地運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中。作者在自己的教學(xué)實(shí)踐中對(duì)《通信原理》課程學(xué)科教學(xué)知識(shí)進(jìn)行了靈活運(yùn)用。下面對(duì)其中的教學(xué)策略知識(shí)的運(yùn)用舉例說明如下:
(一)學(xué)科知識(shí)傳授方面,教學(xué)重點(diǎn)放在數(shù)字通信系統(tǒng)部分
《通信原理》內(nèi)容包括通信的基本理論、模擬調(diào)制、數(shù)字傳輸、編碼技術(shù)幾個(gè)大部分。由于現(xiàn)代通信的發(fā)展方向是數(shù)字通信,因此,教學(xué)重點(diǎn)在數(shù)字通信系統(tǒng)部分。在課程的開始階段,讓學(xué)生準(zhǔn)確把握數(shù)字通信系統(tǒng)的組成、各模塊的功能,使得學(xué)生能夠把本課程的內(nèi)容有機(jī)地組合起來,在學(xué)習(xí)具體知識(shí)點(diǎn)時(shí)能明確它們?cè)谕ㄐ畔到y(tǒng)中所起的作用,收到“既見樹木,又見森林”的效果?!锻ㄐ旁怼肥且婚T理論和實(shí)踐并重的課程,在理論教學(xué)方面,要讓學(xué)生掌握通信系統(tǒng)的基本組成、理論原理、分析方法。為了提高教學(xué)效果,在課堂上采用設(shè)問思考和逆向思考提問等教學(xué)方法,啟發(fā)學(xué)生思考、誘發(fā)學(xué)生的思維、激起學(xué)生的求知欲望。在教學(xué)過程中注重考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和接受能力,在備課時(shí),采用換位思考方法,感受學(xué)生的困惑,考慮講解的技巧,以在最短的時(shí)間內(nèi)收到最佳的教學(xué)效果。同時(shí)根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對(duì)象,注意將學(xué)生自學(xué)和精講重點(diǎn)、難點(diǎn)結(jié)合起來。在每章及每小節(jié)結(jié)束時(shí),注意進(jìn)行課程總結(jié),讓學(xué)生及時(shí)鞏固所學(xué)內(nèi)容,便于繼續(xù)學(xué)習(xí)新的內(nèi)容。
(二)通過介紹新技術(shù)進(jìn)展,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣
《通信原理》是通信專業(yè)的基礎(chǔ)課程,涉及的最新技術(shù)不多,而本院電子信息與科學(xué)技術(shù)專業(yè)通信方面的后續(xù)課程也不多。而且,在中國(guó)的高等教育中,工科教育的一個(gè)較明顯的缺陷是最新科研與開發(fā)成果很難及時(shí)在教材中體現(xiàn),用什么教材講什么內(nèi)容的傳統(tǒng)也使得最新科研與開發(fā)成果很難在教師的授課過程中被包括進(jìn)來。通信的發(fā)展日新月異,新技術(shù)層出不窮,如何在有限的課時(shí)里讓學(xué)生掌握通信基本理論的同時(shí),盡量了解更多關(guān)于通信方面的新理論和新技術(shù)是教學(xué)中需要解決的問題之一。作者在教學(xué)中采用課內(nèi)附帶介紹最新進(jìn)展的形式來實(shí)現(xiàn)。例如,在講解基本內(nèi)容的同時(shí),附帶介紹了移動(dòng)通信的發(fā)展?fàn)顩r、移動(dòng)通信中常用多址方式、3G技術(shù)及其現(xiàn)狀等內(nèi)容,既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,開拓其視野,也能為他們將來從事這方面的研究和開發(fā)指明方向。
(三)通過CAI和仿真輔助教學(xué),加深對(duì)理論的理解
大量使用多媒體進(jìn)行教學(xué),并在課件設(shè)計(jì)上注意突破簡(jiǎn)單的演示型模式,體現(xiàn)知識(shí)的建構(gòu)過程,重視知識(shí)要點(diǎn)的剖析,提高學(xué)生主體的參與程度;在課堂講解上,注意將重點(diǎn)內(nèi)容在黑板上列出,避免讓學(xué)生有看電影的感覺,同時(shí)便于學(xué)生理解掌握原理,從而彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)各自的不足;同時(shí),利用仿真軟件對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真觀察,提高了學(xué)生對(duì)理論的理解能力,培養(yǎng)了學(xué)生的系統(tǒng)觀念。
(四)加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐,鞏固所學(xué)內(nèi)容
一、教師的學(xué)科教學(xué)知識(shí)
在20世紀(jì)80年代的西方教師專業(yè)化運(yùn)動(dòng)中,美國(guó)斯坦福大學(xué)的shulman教授,針對(duì)當(dāng)時(shí)在對(duì)教師的資格認(rèn)證中,將教師的教學(xué)能力簡(jiǎn)單理解為教師具備的學(xué)科知識(shí)和教學(xué)知識(shí)的問題,指出對(duì)教師知識(shí)的分析是推動(dòng)我們對(duì)教師行為分析的最主要的因素,提出了“學(xué)科教學(xué)知識(shí)”(pedagogicalcontentknowledge/pck,也有人譯為教育學(xué)內(nèi)容知識(shí)、教學(xué)學(xué)科知識(shí)、教學(xué)專業(yè)知能、學(xué)科內(nèi)容教學(xué)知識(shí)等)這一重要概念。舒爾曼認(rèn)為,學(xué)科教學(xué)知識(shí)是學(xué)科知識(shí)和教育學(xué)知識(shí)的特殊混合體,是教師對(duì)學(xué)科知識(shí)獨(dú)特的專業(yè)理解,為教師所特有,是“教師對(duì)如何幫助學(xué)生理解具體學(xué)科內(nèi)容而做出的理解”。學(xué)科教學(xué)知識(shí)使教師學(xué)會(huì)如何組織和呈現(xiàn)具體學(xué)科的主題、問題、結(jié)果,使之與學(xué)習(xí)者多樣的興趣與能力相適應(yīng),從而組織教學(xué)。學(xué)科教學(xué)知識(shí)的提出,為教師的專業(yè)化發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。
學(xué)科教學(xué)知識(shí)是教師在教學(xué)中將特定的學(xué)科教學(xué)內(nèi)容加工轉(zhuǎn)化而形成的能為學(xué)生接受的知識(shí)。wWW.133229.cOM學(xué)科教學(xué)知識(shí)的形成需要教師對(duì)學(xué)科知識(shí)、教學(xué)知識(shí)、學(xué)生知識(shí)、情景知識(shí)等進(jìn)行整合,并對(duì)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不斷歸納、總結(jié)與調(diào)整。因此,學(xué)科教學(xué)知識(shí)具有實(shí)踐性、情景性和個(gè)體性。學(xué)科教學(xué)知識(shí)的形成揭示了教師教學(xué)能力發(fā)展的復(fù)雜過程,使對(duì)教師教學(xué)能力的研究更為深人與科學(xué)。
舒爾曼提出的“學(xué)科教學(xué)知識(shí)”概念引起了學(xué)者們對(duì)與教師教學(xué)實(shí)踐相關(guān)知識(shí)的重視,學(xué)者們進(jìn)行了大量的論述與研究,“學(xué)科教學(xué)知識(shí)”理論成為教師教育、課堂教學(xué)行為分析、科學(xué)教育等學(xué)科教育研究的重要內(nèi)容與基礎(chǔ)框架。后經(jīng)過修改和補(bǔ)充,舒爾曼又進(jìn)一步闡釋了學(xué)科教學(xué)知識(shí)的框架。以此為基礎(chǔ),學(xué)者根據(jù)自己的理解,提出了學(xué)科教學(xué)知識(shí)的內(nèi)涵;盡管不同的學(xué)者有不同的見解,但大同小異,基本上都認(rèn)為學(xué)科教學(xué)知識(shí)包括:教師教育信念、學(xué)科知識(shí)、教育學(xué)知識(shí)、關(guān)于學(xué)生的知識(shí)、教學(xué)情境知識(shí)等幾個(gè)方面。
二、《通信原理》課程教師的學(xué)科教學(xué)知識(shí)
現(xiàn)代社會(huì)是信息社會(huì),電子與通信類專業(yè)從而也成為極為熱門的專業(yè)。在電子與通信類專業(yè)的課程結(jié)構(gòu)中,《通信原理》是極為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。此課程的主要任務(wù)在于研究通信系統(tǒng)中的基本概念和基本原理,讓學(xué)生掌握通信系統(tǒng)的基本組成、理論原理、實(shí)現(xiàn)方法和系統(tǒng)性能,能夠在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和工作中靈活應(yīng)用,并激發(fā)他們對(duì)通信學(xué)科方面的學(xué)習(xí)興趣和熱情,使他們有足夠的自信和能力來適應(yīng)這一日新月異的領(lǐng)域。該課程內(nèi)容涉及隨機(jī)過程、復(fù)變函數(shù)與積分變換、信息論、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理等多方面的知識(shí)。高等教育是人才培養(yǎng)的主渠道,而教師則是決定學(xué)校教育質(zhì)量的關(guān)鍵。在創(chuàng)新人才教育的大背景下,有必要對(duì)《通信原理》課程教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行分析、研究。
對(duì)于教師學(xué)科教學(xué)知識(shí)框架,除理論研究之外,也要進(jìn)行實(shí)證研究,如調(diào)查分析、測(cè)量、比較等;而教師知識(shí)結(jié)構(gòu)必然會(huì)涉及學(xué)科和專業(yè)。以往的研究多涉及基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的教師;近年來,高等教育專業(yè)的教師學(xué)科教學(xué)知識(shí)也開始受到重視。筆者在理論分析、聽課、親歷教學(xué)的基礎(chǔ)上,提出了高?!锻ㄐ旁怼氛n程教師的學(xué)科教學(xué)知識(shí)框架。高?!锻ㄐ旁怼氛n程教師的學(xué)科教學(xué)知識(shí)應(yīng)該包括如下主要內(nèi)容:
(一)《通信原理》課程教學(xué)模式知識(shí)
《通信原理》課程教學(xué)方法因課程中具體內(nèi)容的性質(zhì)而有所不同,常用的教學(xué)模式有:仿專家思考模式,是要求學(xué)生像通信專家一樣思考,強(qiáng)調(diào)學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn),以傳授專業(yè)知識(shí)為主的教學(xué)模式。概念轉(zhuǎn)換模式,是通過使學(xué)生產(chǎn)生情景上的沖突,改變學(xué)生原有的概念,幫助他們建立通信科學(xué)概念的模式。探究模式,包括一般意義上的探究和以學(xué)習(xí)共同體為中心、分工負(fù)責(zé)、利用實(shí)驗(yàn)室條件進(jìn)行研究的“小組合作學(xué)習(xí)”或“合作探究”模式?;陧?xiàng)目或課題的教學(xué)模式,即以“導(dǎo)向”性的問題為中心,圍繞一個(gè)主題組織概念、原理,指導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)和調(diào)查得出解決方案等。
在熟悉《通信原理》課程教學(xué)模式的基礎(chǔ)上,應(yīng)根據(jù)本科和高職專科的《通信原理》課程教學(xué)目標(biāo)的不同和學(xué)生基礎(chǔ)的不同,采用不同的課程教學(xué)模式。根據(jù)作者的經(jīng)驗(yàn),本科教學(xué)中適合采用仿專家思考模式、概念轉(zhuǎn)換模式、探究模式;高職專科教學(xué)中,則宜運(yùn)用基于項(xiàng)目或課題的教學(xué)模式和探究模式。這些模式在教學(xué)中還需要靈活交替使用。不論采用何種教學(xué)模式,《通信原理》課程的教師都應(yīng)當(dāng)具備體現(xiàn)《通信原理》課程特點(diǎn)的教學(xué)策略。筆者在教學(xué)中大量使用了理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)相結(jié)合,以及案例教學(xué)的策略。
(二)通信專業(yè)課程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)目標(biāo)知識(shí)
通信專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是:培養(yǎng)一批具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)、很強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力的人才,主要培養(yǎng)德智體全面發(fā)展、基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、素質(zhì)高、富有創(chuàng)新意識(shí)、在通信領(lǐng)域內(nèi)獲得專業(yè)訓(xùn)練的高級(jí)技術(shù)人才,以適應(yīng)國(guó)家加速信息化發(fā)展對(duì)人才的需要。專業(yè)是以通信技術(shù)為主,結(jié)合計(jì)算機(jī)應(yīng)用的寬口徑專業(yè)。根據(jù)教學(xué)目標(biāo),我們應(yīng)該重點(diǎn)圍繞通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、智能信息處理、無線通信及測(cè)控、現(xiàn)代交換技術(shù)、光通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺與圖像處理等展開教學(xué)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。
只有從總體上理解了通信專業(yè)課程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)目標(biāo),才能在課程教學(xué)中處理好《通信原理》和其他課程的關(guān)系,達(dá)到預(yù)期的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。為此,我們需要根據(jù)創(chuàng)新人才教育的大思路,從高等教育特點(diǎn)和各學(xué)校具體條件出發(fā),結(jié)合各個(gè)專業(yè)的特點(diǎn),加強(qiáng)專業(yè)理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。
(三)《通信原理》課程目標(biāo)與內(nèi)容知識(shí)
為了適應(yīng)新世紀(jì)的需要,《通信原理》課程的培養(yǎng)目標(biāo)是:培養(yǎng)具有厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強(qiáng)能力,特別是具有工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的科技人才。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生獲得必要的信息通信與傳輸方面的基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本技能,為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和動(dòng)手能力;使學(xué)生在模擬和數(shù)字通信方面建立清晰的系統(tǒng)概念,掌握通信系統(tǒng)的一般分析方法,并具備一定的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力;使學(xué)生了解通信技術(shù)的最新發(fā)展方向,從而把握通信學(xué)科發(fā)展脈絡(luò),激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性與創(chuàng)新性,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力,為培養(yǎng)能夠解決挑戰(zhàn)性問題的新一代工程師打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
《通信原理》課程內(nèi)容具體包括:通信的概念、通信系統(tǒng)基本組成、數(shù)字通信系統(tǒng)、信道簡(jiǎn)介;信息嫡的基本概念;awgn信道下香農(nóng)信道容量理論;信號(hào)的頻域分析方法,自相關(guān)函數(shù)與功率譜密度,互相關(guān)函數(shù)與互譜密度;hillbert變換,解析信號(hào),等效基帶分析;隨機(jī)信號(hào)與平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào),窄帶平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào),高斯白噪聲過程;模擬調(diào)制;模擬信號(hào)的數(shù)字化;高斯白噪聲信道中的數(shù)字傳輸;帶限awgn信道下的數(shù)字傳輸?shù)?。?duì)這些內(nèi)容的深入了解和精深掌握是做好《通信原理》課程教學(xué)的前提條件。
除了對(duì)這些基礎(chǔ)知識(shí)的牢固掌握以外,教師還應(yīng)該對(duì)通信的研究史和發(fā)現(xiàn)史、學(xué)科研究與開發(fā)最新進(jìn)展,特別是光電子通信有較多的了解,并在教學(xué)中適當(dāng)進(jìn)行最新研究與開發(fā)成果介紹。
(四)學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)的理解能力知識(shí)
通信專業(yè)教師應(yīng)該了解學(xué)生對(duì)具體專業(yè)知識(shí)的理解能力,包括學(xué)生學(xué)習(xí)需要和學(xué)習(xí)困難的知識(shí)。所謂學(xué)生學(xué)習(xí)需要的知識(shí)指的是學(xué)生在學(xué)習(xí)某個(gè)通信原理課程內(nèi)容之前必備的專業(yè)知識(shí)和技能。學(xué)生的學(xué)科理解能力是影響教學(xué)效果的重要原因。只有深人了解學(xué)生學(xué)習(xí)《通信原理》課程需要哪些預(yù)備知識(shí)、難點(diǎn)是哪些等,才能有的放矢,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,提高教學(xué)效果。學(xué)生學(xué)習(xí)《通信原理》課程時(shí),較難理解和接受的知識(shí)包括通信的抽象概念、隨機(jī)過程概念、信息熵、hillbert變換,教師教學(xué)中應(yīng)該努力讓學(xué)生掌握這些方面的內(nèi)容。
(五)通信安全意識(shí)
通信安全涉及國(guó)家、單位,以及個(gè)人的通信秘密保障,關(guān)乎國(guó)家、社會(huì)征集、經(jīng)濟(jì)、軍事等各方面的安全。現(xiàn)有的《通信原理》課程教材都不涉及通信安全教育,這是一個(gè)很大的缺陷?!锻ㄐ旁怼氛n程教師不僅自己應(yīng)該具有一定的通信安全知識(shí)和相關(guān)思考,更應(yīng)該將其滲透于《通信原理》課程的教學(xué)之中。
三、《通信原理》課程學(xué)科教學(xué)知識(shí)的運(yùn)用
《通信原理》課程教師應(yīng)該具備上述學(xué)科教學(xué)知識(shí),并能熟練地運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中。作者在自己的教學(xué)實(shí)踐中對(duì)《通信原理》課程學(xué)科教學(xué)知識(shí)進(jìn)行了靈活運(yùn)用。下面對(duì)其中的教學(xué)策略知識(shí)的運(yùn)用舉例說明如下:
(一)學(xué)科知識(shí)傳授方面,教學(xué)重點(diǎn)放在數(shù)字通信系統(tǒng)部分
《通信原理》內(nèi)容包括通信的基本理論、模擬調(diào)制、數(shù)字傳輸、編碼技術(shù)幾個(gè)大部分。由于現(xiàn)代通信的發(fā)展方向是數(shù)字通信,因此,教學(xué)重點(diǎn)在數(shù)字通信系統(tǒng)部分。在課程的開始階段,讓學(xué)生準(zhǔn)確把握數(shù)字通信系統(tǒng)的組成、各模塊的功能,使得學(xué)生能夠把本課程的內(nèi)容有機(jī)地組合起來,在學(xué)習(xí)具體知識(shí)點(diǎn)時(shí)能明確它們?cè)谕ㄐ畔到y(tǒng)中所起的作用,收到“既見樹木,又見森林”的效果?!锻ㄐ旁怼肥且婚T理論和實(shí)踐并重的課程,在理論教學(xué)方面,要讓學(xué)生掌握通信系統(tǒng)的基本組成、理論原理、分析方法。為了提高教學(xué)效果,在課堂上采用設(shè)問思考和逆向思考提問等教學(xué)方法,啟發(fā)學(xué)生思考、誘發(fā)學(xué)生的思維、激起學(xué)生的求知欲望。在教學(xué)過程中注重考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和接受能力,在備課時(shí),采用換位思考方法,感受學(xué)生的困惑,考慮講解的技巧,以在最短的時(shí)間內(nèi)收到最佳的教學(xué)效果。同時(shí)根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對(duì)象,注意將學(xué)生自學(xué)和精講重點(diǎn)、難點(diǎn)結(jié)合起來。在每章及每小節(jié)結(jié)束時(shí),注意進(jìn)行課程總結(jié),讓學(xué)生及時(shí)鞏固所學(xué)內(nèi)容,便于繼續(xù)學(xué)習(xí)新的內(nèi)容。
(二)通過介紹新技術(shù)進(jìn)展,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣
《通信原理》是通信專業(yè)的基礎(chǔ)課程,涉及的最新技術(shù)不多,而本院電子信息與科學(xué)技術(shù)專業(yè)通信方面的后續(xù)課程也不多。而且,在中國(guó)的高等教育中,工科教育的一個(gè)較明顯的缺陷是最新科研與開發(fā)成果很難及時(shí)在教材中體現(xiàn),用什么教材講什么內(nèi)容的傳統(tǒng)也使得最新科研與開發(fā)成果很難在教師的授課過程中被包括進(jìn)來。通信的發(fā)展日新月異,新技術(shù)層出不窮,如何在有限的課時(shí)里讓學(xué)生掌握通信基本理論的同時(shí),盡量了解更多關(guān)于通信方面的新理論和新技術(shù)是教學(xué)中需要解決的問題之一。作者在教學(xué)中采用課內(nèi)附帶介紹最新進(jìn)展的形式來實(shí)現(xiàn)。例如,在講解基本內(nèi)容的同時(shí),附帶介紹了移動(dòng)通信的發(fā)展?fàn)顩r、移動(dòng)通信中常用多址方式、3g技術(shù)及其現(xiàn)狀等內(nèi)容,既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,開拓其視野,也能為他們將來從事這方面的研究和開發(fā)指明方向。
(三)通過cai和仿真輔助教學(xué),加深對(duì)理論的理解
大量使用多媒體進(jìn)行教學(xué),并在課件設(shè)計(jì)上注意突破簡(jiǎn)單的演示型模式,體現(xiàn)知識(shí)的建構(gòu)過程,重視知識(shí)要點(diǎn)的剖析,提高學(xué)生主體的參與程度;在課堂講解上,注意將重點(diǎn)內(nèi)容在黑板上列出,避免讓學(xué)生有看電影的感覺,同時(shí)便于學(xué)生理解掌握原理,從而彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)各自的不足;同時(shí),利用仿真軟件對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真觀察,提高了學(xué)生對(duì)理論的理解能力,培養(yǎng)了學(xué)生的系統(tǒng)觀念。
(四)加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐,鞏固所學(xué)內(nèi)容