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课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称： 通信原理 一级学科：  08 工学
二级学科： 0806 电气信息类 教学层次：  本科
负责教师： 杨鸿文 学校名称：  北京邮电大学
院系名称：   申报状态：  已获奖
申报级别： 国家级 申报文件下载：  无下载文件
获奖名称： 获奖年度：  2006
主页地址： http://txyl.ste.bupt.cn 是否交换：  否
浏览次数： 7670 网上评论：  没有相关评论
课程介绍：

北京邮电大学是一所以通信信息科技为主要特色、在国内通信行业中有重要影响力的大学。是首批进入“211工程”建设的全国重点大学。通信、信息、电子类专业是北邮致力建设的精品专业。北邮的毕业生深受社会的欢迎，多年来已经为通信行业输送了大批高素质人才。北邮的招生生源素质也很好，在各省份的高考招生中分数始终处在上游。
北邮在通信、信息、电子方面的专业设置和课程设置旨在培养理论扎实、素质强、具有创新能力的研究型人才，以满足通信行业和学生的期望。“通信原理”是此类专业中非常关键的一门专业基础课，是区分通信类专业和非通信类专业的一个主要标志。目前该课是我校电信工程学院、电子工程学院、信息工程学院等多个学院的必修课，每届授课学生约一千五百多人，占全校当届学生的一半以上。该课还是北邮硕士研究生入学考试中约一半考生的考试科目。
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“通信原理”课程的目标是为通信、信息、电子类专业的学生建立现代通信技术所必要的基础知识、分析能力和思维方式，培养创新能力和研究能力，使学生在以后的学习，包括终身的学习过程中能按其个性化的需要通过专业课程或自学的方式学习任何与通信相关的课程和知识，为将来从事其特定的专业工作奠定扎实的基础。
4-2-2知识模块顺序及对应的学时
?知识模块和对应学时
根据表3-3所述的教学改革思想，我们将“通信原理”课程的教学内容分为如下模块，下面所列的学时包括案例教学、课堂讨论所需要的时间。
《通信原理I》64学时
1．? 概论2学时
2．? 预备知识8学时（包括对现代通信系统分析非常重要的等效基带分析、功率谱分析）；
3．? 模拟调制10学时；
4．? 数字基带传输12学时（比传统增加了ISI方面和数字基带系统方面的理论分析，增加了均衡）；
5．? 数字调制16学时（比传统增加了高阶调制、大大加强了对现代通信系统来说非常重要的信号空间理论和最佳接收理论）；
6．? 模拟信号的数字化14学时（比传统增加了Max-Lloyd量化）；
《通信原理II》32学时
7．? 信源及信源编码 6学时（偏重从信息论的视角看待信源的基本问题）；
8．? 信道及信道容量 6学时（能覆盖信道容量的基本信息论原理，覆盖对今天的通信技术来说非常重要的多径衰落信道）；
9．? 信道编码 12学时（使得能对信道编码打下良好的基础，能够包括Viterbi译码这种经典的译码算法，这个基础使得我们能介绍信道编码的前沿进展）
10．?? 扩频通信及多址通信 6学时（包括了正交码及m序列，直序扩频和码分多址的基本原理）
这样的知识模块设计使得《通信原理》这门课能真正做到完整地打下现代通信系统基本基础的目的。如果不打算向特定专业发展可以不选一些特定的专门的课程（如《信息论》）。
改革的成效
(1)缩减了总学时。不再设《纠错编码》、《扩频通信》这些专门课程。需要在这方面深入学习的学生可以用已有的知识自学或者在研究生阶段学习。取消了《数字微波》，一部分内容进入《通信原理I》，一部分进入《现代通信技术》。优化了《移动通信》，使其专注于移动通信系统所特有的技术问题，不再花许多时间补它所用到的信道编码等概念。
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(2)提高了学生的能力和素质。从已毕业并在通信行业工作或在通信领域读研的毕业生感受来看，《通信原理I》《通信原理II》整体内容正是他们工作中非常重要的基础性内容。
4-2-3课程的重点、难点及解决办法
教学重点：
根据现代通信技术中所起的重要性和学生基本能力培养的基础性作用，我们设计的教学重点包括：信号空间及最佳接收理论，功率谱、信噪比、误码率的分析，基带传输理论，信道编码。学好了这些内容，是未来学习各种通信专业知识的基础。
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教学难点：
由于我们教学导向是夯实基础，因此难点也就是理论性抽象性强的知识点，包括：信号空间及最佳接收理论，ISI相关知识点，最佳量化，Viterbi译码。对学生来说，难就难在数学性强，比较抽象。
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解决办法：
本课程组采取多种办法来解决上述难点，例如通过案例式教学和讨论式教学使学生深入理解问题的实质（如ISI问题）。通过向学生介绍所学知识在前沿科技中的具体应用使抽象、难以理解的问题真实化（如最佳基带系统）。通过仿真实验使学生深入体会所学的知识点（如最佳量化）。通过多媒体课件直观表示抽象的理论概念（如Vitebi译码）。
4-2-4实践教学的设计思想与效果（不含实践教学内容的课程不填）
根据通信技术在科学研究和工程技术中的实际，以及教学过程中体会，并参照国外大学的经验。为了使实践环节真正能有效达到教学的目的，我们的设计思想是要“三明确”：
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1.明确通过实践环节要达到什么目的
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（1） 通过实践环节帮助学生理解理论学习的知识点
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（2） 通过实践环节使学生掌握基本的仿真和硬件设计技能
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（3） 通过实践环节激发学生的探究心理，使他们能通过自我设计的实验以研究的方式来学习。
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2.为了达到这个目的，明确应当怎样开展实践教学
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(1)设置通信原理实验，通过不同形式的实验（仿真实验、硬件实验、软硬结合的实验）、不同方式的实验（必做实验、自选实验、创新实验）达到预期的教学目的。
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(2)设置“课程设计”环节，通过某些知识点专题以小型科研的方式，培养学生的思考能力和深入思考的能力。
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(3)通过“毕业设计/论文”环节以综合性的方式运用理论知识，通过让学生体会到准研究/技术人员的专业性工作，进一步提升能力。
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(4)通过专业实习更进一步使学生体会通信原理理论知识如何具体体现在真实的通信系统中。
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3.为了开展这样的实践教学，明确实验室应该如何建设和运行
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(1)建立专设的“通信原理实验室”，业务由任课教师负责，实验室管理和运行由实验教师负责。提高了实验室的运行效率。
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(2)实验室完全开放，有大量选做的高水平实验，并可由学生自主设计实验。
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(3)大力建设实习基地。
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(4)大量增配研究生、博士生作为助教，指导实验和课程设计。实践表明，对于通信原理实验，特别是matlab仿真试验，师兄师姐的指导往往会有非常好的促进效果。
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经过不断建设和不断探索，实践教学取得了超乎预期的效果。各个环节的实践教学得到了学生广泛的好评，对学生能力培养和学习热情起到了很好的促进作用。例如同学们说，“此次实习我只是对实际微波通信有了一个基本的了解，但激发了想在这方面钻研的兴趣，我会在以后的学习工作中用心学习这方面的技术”，“以前学的那些波形，那些性质，真的不知道有什么用。干嘛要学误码率？干嘛要学波特率？老师讲的那么多东西有用么？通过杨老师讲述一套工程设备，我完全明白了。原来这些知识是和这个有联系的，原来课程上讲述的性质都是工程中一个个比较重要的指标”
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4-3教学条件（含教材使用与建设；促进学生主动学习的扩充性资料使用情况；配套实验教材的教学效果；实践性教学环境；网络教学环境）
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教材使用与建设
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国内外已陆续出版了一些《通信原理》方面的教材，但从现代通信技术发展的视角以及培养目标对课程的定位来说，这些教材从内容和结构上还需要进一步改进与完善。为此周炯槃院士带领庞沁华教授、续大我教授、吴伟陵教授等教学经验极其丰富的老教师开始了教材建设的工作，于2002年8月出版了21世纪信息通信系列教材、普通高等教育“九五”国家级重点教材《通信原理》（上、下册）。投入使用3年后，在一线骨干教师杨鸿文教授、桑林副教授、刘杰教授、林家儒教授等的协助下进行了适当的增删修订，又于2005年9月推出《通信原理》合订本。
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《通信原理》上下册及《通信原理》合订本一经推出就受到读者的广泛欢迎。年均销售册数近一万册，7成以上是校外购买。该教材还被兰州大学等许多学校选作主讲教材或主要参考教材。
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扩充性资料
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为了促进学生主动性学习，并为了便于学生从多角度多方面学习，我们通过教学网站提供了丰富的扩充性材料，包括
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(1)列举了国内外主要的通信原理相关教材，学生可在图书馆借阅。
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(2)列举了国内外主要的通信原理课程网站和相关的通信技术性网站。
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(3)编写了《数字通信》、《通信原理习题集》、《通信原理考研指导》等配套教材
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(4)教师针对一些专题和知识点撰写或利用网络搜集一些专题课后读物，放在网站上供学生阅读。
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配套实验教材的教学效果
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我们在国内率先于1998年编写了matlab通信原理仿真实验讲义，后又出版了《现代通信实验系统的计算机仿真》作为正式的实验教材。随着各种实验的不断开发，还陆续编写了相应的实验讲义。此外，针对课程设计、毕业设计中以及学生自我仿真学习的需要，又编写出版了《通信原理-基于Matlab的计算机仿真》。这些配套教材对相关实验环节的展开起到了非常关键的作用。
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实践性教学环境
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(1)通信原理实验室的建设始终是通信原理课程建设的一部分，目前实验室用房面积520平米，近5年院校两级累积投入约150万元。承担全校一千多人的通信原理实验。通信原理实验室设有matlab仿真试验室、Tims硬件实验室、创新实验室。同时还开发了虚拟实验环境。
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(2)除了专门为通信通信原理实验室外，还设有全程全网实验室，这个实验室服务于包括通信原理在内的多门课程，旨在通过全程全网的系统平台来使加强学生对通信类各门课程知识的理解，例如全程全网实验室中的数字微波传输系统是通信原理教学的一个极好实施例。全程全网实验室占地270平米，近5年累积投入约500万元。
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教学网站
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通信原理网站已运行3年，其中改版4次。网站具有专用域名(http://txyl.ste.bupt.cn)、专用邮箱（txyl@bupt.edu.cn）、专用服务器及专设的网络管理员。百度及google都可以搜到。网站上有丰富的学习资源，有习题答案及题库，有大量不同老师的多媒体课件、电子讲稿教案，有实验程序、照片及动画演示，有课表、考表教学信息、有课后阅读资料，有讨论区以在线答疑，还有国内外“通信原理”相关的教学网站链接。相对于国内同类课程网站来说，我们的通信原理网站实际使用率非常高。通信原理已改版4次，上一版点击次数达4万多次（约一年多时间）。新版未再设计数器以统计访问量，但从讨论区的访问量来看，日均访问量还在增加。讨论区气氛活跃，已成为名副其实的第二课堂。
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4-4教学方法与教学手段（含多种教学方法灵活使用的形式与目的；教育技术应用与教学改革）
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自上世纪90年代末以来，欧美等西方发达国家的大学为了面对工程技术日新月异的发展需要，已经开始了对传统教学方法的改革，这些改革的主要特点是：摒弃传统的以教师为主体的教学方法，采用各种以学生为主体的新一代教学方法，如“案例式（case study）”教学，“问题式教学（Problem Based Learning, PBL）”，“协作式教学（Cooperative Learning）”，这些教学方法关注的是学生的能力培养，而不是知识的灌输，培养的是学生的一种终生的学习能力。
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在我们的课程建设中，已经对以上的多种现代教学方法进行了初步的探索和实践，并总结出了一些行之有效的方法。教师们经常召开教学研讨会，探讨如何将各种现代教学方法和理念应用于教学实践，“如何教通信原理”“如何培养学生具备学习现代通信知识的能力”是一个永恒的话题。下面所列的是我们摸索出的一些行之有效的方法：
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(1)强调“以学生为主体的教学方法”。我们不可能在有限的时间内交给学生无限增长的通信知识。而且从受教育者来说，再精确的人生规划也不可能准确的判断哪些知识点是十年二十年后他最需要的知识点，教师不可能陪伴学生一倍子，学生必须学会在今后的工作中如何学习新的现代通信知识。因此，授人以鱼不如授人以渔。对受教育者来说，比知识点更为重要的是学习的方式和解决问题的方法，知识点只不过是这些方式方法的载体。同时，素质教育、个性化教育的诉求也要求我们的教学行为不是设计好一个模式来把学生塑造成我们期望的样子，而是要以学生为主体。
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(2)多采用“问题式（PBL）”教学方法。PBL教学方法的好处在于将散布在书本上“死”的知识变成多个学生需要自己解决的“实际问题”，可大大激发学生的学习兴趣。学生通过解决实际问题，既学到了知识，又得到了自己解决问题的能力的锻炼，可达到“一箭双雕”的目的。
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(3)加强学生“协作学习（Cooperative Learning）”能力的锻炼。在我国的传统教学法中强调的是学生个体的作用，要求学生独立完成作业，独立思考，但现代社会需要通信工程师分工协作完成复杂通信系统的研制。在教学中，我们尝试引入了“协作式教学”方法，在课堂上加强了集体讨论，课后给学生留“集体作业（Groupwork），这些方法大大培养了学生的协作能力和集体观念，为学生走向社会奠定了基础。
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?(4)问题来源于实际，课堂教学与科学研究密切联系。学生在学习时，最常遇到的一个问题就是：现在学的这些除了考试还有什么用？不能即时领会到所学的用处，往往会造成读死书或者对学习失去热情。针对这个问题，我们的对策是结合科研实际中的问题、现代通信系统发展过程中的问题来引出知识点。发挥教师队伍在科研方面的优势，我们在教学中往往根据自己的科研内容，或提出问题，或举例，或指出自己科研中遇到的某个问题和现在所学是什么关系。学生不必完全懂科研中深层的理论问题，但可以认识到基本思路和脉络。这种做法能大大促进学生学习的热情，并能加深他们对问题的认识。
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(5)通过教学互动和启发式教学，让学生自己想出来。自己想到的知识总比别人告诉的知识体会深刻。学生正处在求知欲强、爱思考的这个年龄段。针对这一点，我们在教学中经常是教师先提出问题，提示学生根据已有知识来思考问题，即使学生的回答是错误的或者很幼稚，也进行鼓励，最终在教师的引导下到达问题的解。这样做除了能启发学生思考外，还能使教师迅速发现学生在理解上的困难和障碍，进而就能有针对性地解决这些问题。
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(6)注意知识点之间的融会贯通。简单地按知识点逐个去教，不仅要耗费许多学时，而且由于缺少重复刺激和联想，也不符合教育规律。我们在教新的知识点时，特别注意说明它和已学知识的内在关系和相似性，让学生在学习过程中能感受到书越读越薄的道理。有趣的是，我们的教学内容中就有这样一个知识点：“实际信源是相关性的，相关信源的实际信息量（熵）远小于单独信息量之和，这是我们能进行如预测编码、变换编码的基础”。所以，通信原理的教学方式更应该重视知识点的相关性。
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(7)根据教学内容的特点，灵活采用现代的信息技术手段。不同的知识点有其最佳的表现方式，数学推导性强、学生需要较多反应和思考时间的内容（如最佳接收理论）宜采用板书；而陈述性、直观性的内容则适合采用视觉表现力强的多媒体课件，如星座图，ISI等概念的直观理解；而有些内容通过一个随堂的简单仿真就能达到最好的效果。例如，当堂花几分钟就能通过复高斯随机随机数仿真出瑞利和指数随机变量，而学生通过公式去想象它们的关系一般都需要花很长的时间。
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(8)通过实践环节加强学生对所学知识的理解，并培养相关的仿真和动手技能。常规的仿真实验能帮助学生理解体会一些重要的知识点，同时能使他学会仿真的基本技能。经过一定的实验训练后，他就能够针对任何学习过程中的问题，自己做仿真来探究问题。例如，学会了QPSK的仿真后，他就有了仿真二维调制的能力，假如学生对MPSK的误码率公式感到困惑，他就可以通过自己设计的仿真来比对理论结果。很除了常规实验外，我们还设置了“通信原理课程设计”，“专业实习”等环节。
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(9)考试得当也是素质教育。提到应试教育、素质教育这些词的时候，考试往往会被人们所诟病。其实，问题不在考试本身，而在如何运用。考试对学生学习无疑有极强的引导性，正因为如此，当学生发现死记硬背更容易取得高分时，考试就使教学沦为应试教育，而如果学生认识到只有真正的理解和掌握才能面对考试的时候，他自然会选择正确的学习态度。为了引导学生不要去押题、猜题，我们的考试都会在第一时间在课程网站上公布试题及答案，试题变化性强。目的在于让学生认识到，题的形式是次要的。为了进一步减少个别学生考前突击学习的情形，我们已确定下一学年给期中考试和期末考试同等的权重，多少趋向于国外按季结课的做法。此外，为了弥补两小时考试的不足，我们在考评方式上结合采用作业、小测验、较大型的课后思考题等方式，将期末考试对学生的重要性分散到整个学期。
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(10)趣味性和有新意的作业——提高学生学习的兴趣。课后练习是学习的一个重要环节，为了通过联系激发学生的兴趣和思考，除了课本每章所列的题目外，我们还特意构思了一些趣味性、新颖的题目（详见课程网站）。非常受学生欢迎。
(11)以教学网站为课堂的延伸。我们的教学网站比较成功地达到了这个目的，学生可以从网站上得到许多信息，例如国内外主要的各种通信原理相关教材，国内外主要的通信原理网站网址，课后题，实验，历届考题等等。特别是答疑讨论区已成为学生答疑的一个重要途径。
(12)不断完善教学评估体系。通过问卷、网上评教、学生座谈、专家听课、后续课效果调查等多种方式全面展开教学质量评估，根据发现的问题进行改进。
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