何小年

（湖南涉外經(jīng)濟學(xué)院電氣與信息工程學(xué)部，湖南長沙 410205）

學(xué)科教學(xué)知識視角下的《通信原理》課程教學(xué)

何小年

（湖南涉外經(jīng)濟學(xué)院電氣與信息工程學(xué)部，湖南長沙 410205）

舒爾曼提出的“學(xué)科教學(xué)知識”推動了教育研究與實踐的向前發(fā)展。高?！锻ㄐ旁怼氛n程學(xué)科教學(xué)的知識結(jié)構(gòu)與內(nèi)容框架主要包括通信原理課程教學(xué)模式等七個方面，對《通信原理》課程教學(xué)策略的知識應(yīng)用進(jìn)行論述，具有較強的理論和現(xiàn)實意義。

教師教學(xué)；學(xué)科教學(xué)知識；通信原理

一、教師的學(xué)科教學(xué)知識

在20世紀(jì)80年代的西方教師專業(yè)化運動中，美國斯坦福大學(xué)的Shulman教授，針對當(dāng)時在對教師的資格認(rèn)證中，將教師的教學(xué)能力簡單理解為教師具備的學(xué)科知識和教學(xué)知識的問題，指出對教師知識的分析是推動我們對教師行為分析的最主要的因素，提出了“學(xué)科教學(xué)知識”(pedagogical contentknowledge/PCK，也有人譯為教育學(xué)內(nèi)容知識、教學(xué)學(xué)科知識、教學(xué)專業(yè)知能、學(xué)科內(nèi)容教學(xué)知識等)這一重要概念。舒爾曼認(rèn)為，學(xué)科教學(xué)知識是學(xué)科知識和教育學(xué)知識的特殊混合體，是教師對學(xué)科知識獨特的專業(yè)理解，為教師所特有，是“教師對如何幫助學(xué)生理解具體學(xué)科內(nèi)容而做出的理解”。[1]學(xué)科教學(xué)知識使教師學(xué)會如何組織和呈現(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。學(xué)科教學(xué)知識的形成需要教師對學(xué)科知識、教學(xué)知識、學(xué)生知識、情景知識等進(jìn)行整合，并對教學(xué)經(jīng)驗不斷歸納、總結(jié)與調(diào)整。因此，學(xué)科教學(xué)知識具有實踐性、情景性和個體性。學(xué)科教學(xué)知識的形成揭示了教師教學(xué)能力發(fā)展的復(fù)雜過程，使對教師教學(xué)能力的研究更為深入與科學(xué)。[2]

舒爾曼提出的“學(xué)科教學(xué)知識”概念引起了學(xué)者們對與教師教學(xué)實踐相關(guān)知識的重視，學(xué)者們進(jìn)行了大量的論述與研究，“學(xué)科教學(xué)知識”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)過修改和補充，舒爾曼又進(jìn)一步闡釋了學(xué)科教學(xué)知識的框架。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)知識包括：教師教育信念、學(xué)科知識、教育學(xué)知識、關(guān)于學(xué)生的知識、教學(xué)情境知識等幾個方面。[3]

二、《通信原理》課程教師的學(xué)科教學(xué)知識

現(xiàn)代社會是信息社會，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)容涉及隨機過程、復(fù)變函數(shù)與積分變換、信息論、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理等多方面的知識。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《通信原理》課程教師的知識結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行分析、研究。

對于教師學(xué)科教學(xué)知識框架，除理論研究之外，也要進(jìn)行實證研究，如調(diào)查分析、測量、比較等；而教師知識結(jié)構(gòu)必然會涉及學(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)知識框架。高校《通信原理》課程教師的學(xué)科教學(xué)知識應(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

《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，強調(diào)學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)，以傳授專業(yè)知識為主的教學(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)、利用實驗室條件進(jìn)行研究的“小組合作學(xué)習(xí)”或“合作探究”模式?；陧椖炕蛘n題的教學(xué)模式，即以“導(dǎo)向”性的問題為中心，圍繞一個主題組織概念、原理，指導(dǎo)學(xué)生通過實驗和調(diào)查得出解決方案等。[4]

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，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?？平虒W(xué)中，則宜運用基于項目或課題的教學(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)與實驗、實習(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

通信專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)一批具有堅實的理論基礎(chǔ)、很強的創(chuàng)新意識和動手能力的人才，主要培養(yǎng)德智體全面發(fā)展、基礎(chǔ)扎實、知識面寬、素質(zhì)高、富有創(chuàng)新意識、在通信領(lǐng)域內(nèi)獲得專業(yè)訓(xùn)練的高級技術(shù)人才，以適應(yīng)國家加速信息化發(fā)展對人才的需要。專業(yè)是以通信技術(shù)為主，結(jié)合計算機應(yīng)用的寬口徑專業(yè)。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，我們應(yīng)該重點圍繞通信系統(tǒng)設(shè)計、智能信息處理、無線通信及測控、現(xiàn)代交換技術(shù)、光通信技術(shù)、計算機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，從高等教育特點和各學(xué)校具體條件出發(fā)，結(jié)合各個專業(yè)的特點，加強專業(yè)理論教學(xué)、實驗教學(xué)、實踐教學(xué)活動。

（三）《通信原理》課程目標(biāo)與內(nèi)容知識

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)、強能力，特別是具有工程實踐能力和創(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)理論知識和基本技能，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下扎實的理論基礎(chǔ)和動手能力；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實的基礎(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)、信道簡介；信息熵的基本概念；AWGN信道下香農(nóng)信道容量理論；信號的頻域分析方法，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，等效基帶分析；隨機信號與平穩(wěn)隨機信號，窄帶平穩(wěn)隨機信號，高斯白噪聲過程；模擬調(diào)制；模擬信號的數(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)?。對這些內(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。

除了對這些基礎(chǔ)知識的牢固掌握以外，教師還應(yīng)該對通信的研究史和發(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)生對本專業(yè)知識的理解能力知識

通信專業(yè)教師應(yīng)該了解學(xué)生對具體專業(yè)知識的理解能力，包括學(xué)生學(xué)習(xí)需要和學(xué)習(xí)困難的知識。所謂學(xué)生學(xué)習(xí)需要的知識指的是學(xué)生在學(xué)習(xí)某個通信原理課程內(nèi)容之前必備的專業(yè)知識和技能。學(xué)生的學(xué)科理解能力是影響教學(xué)效果的重要原因。只有深入了解學(xué)生學(xué)習(xí)《通信原理》課程需要哪些預(yù)備知識、難點是哪些等，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，較難理解和接受的知識包括通信的抽象概念、隨機過程概念、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

通信安全涉及國家、單位，以及個人的通信秘密保障，關(guān)乎國家、社會征集、經(jīng)濟、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)知識的運用

《通信原理》課程教師應(yīng)該具備上述學(xué)科教學(xué)知識，并能熟練地運用于教學(xué)實踐活動中。作者在自己的教學(xué)實踐中對《通信原理》課程學(xué)科教學(xué)知識進(jìn)行了靈活運用。下面對其中的教學(xué)策略知識的運用舉例說明如下：

（一）學(xué)科知識傳授方面，教學(xué)重點放在數(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)容有機地組合起來，在學(xué)習(xí)具體知識點時能明確它們在通信系統(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，采用換位思考方法，感受學(xué)生的困惑，考慮講解的技巧，以在最短的時間內(nèi)收到最佳的教學(xué)效果。同時根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對象，注意將學(xué)生自學(xué)和精講重點、難點結(jié)合起來。在每章及每小節(jié)結(jié)束時，注意進(jìn)行課程總結(jié)，讓學(xué)生及時鞏固所學(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，在中國的高等教育中，工科教育的一個較明顯的缺陷是最新科研與開發(fā)成果很難及時在教材中體現(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。[5]通信的發(fā)展日新月異，新技術(shù)層出不窮，如何在有限的課時里讓學(xué)生掌握通信基本理論的同時，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)展的形式來實現(xiàn)。例如，在講解基本內(nèi)容的同時，附帶介紹了移動通信的發(fā)展?fàn)顩r、移動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)計上注意突破簡單的演示型模式，體現(xiàn)知識的建構(gòu)過程，重視知識要點的剖析，提高學(xué)生主體的參與程度；在課堂講解上，注意將重點內(nèi)容在黑板上列出，避免讓學(xué)生有看電影的感覺，同時便于學(xué)生理解掌握原理，從而彌補了傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)各自的不足；同時，利用仿真軟件對通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真觀察，提高了學(xué)生對理論的理解能力，培養(yǎng)了學(xué)生的系統(tǒng)觀念。

（四）加強教學(xué)實踐，鞏固所學(xué)內(nèi)容

《通信原理》是一門實驗性很強的課程，為了幫助學(xué)生鞏固所學(xué)的內(nèi)容，加深理解，筆者在教學(xué)中采用兩種方法來進(jìn)行教學(xué)實踐。其一，精心設(shè)計實驗，利用本系現(xiàn)有的實驗設(shè)備，設(shè)計實驗內(nèi)容；其二，利用MATLAB仿真軟件，編寫仿真程序，采用課堂演示的方法。比如，通過仿真實現(xiàn)多種解調(diào)方式的誤碼率曲線，可以讓學(xué)生們直觀地了解它們的性能差異，體會“面對面”交流的樂趣。而編程基礎(chǔ)比較好的同學(xué)可以開發(fā)一個簡單的數(shù)字通信系統(tǒng)，重點讓學(xué)生練習(xí)使用信源編碼信道及接收機的仿真實現(xiàn)等。這樣，既提高了學(xué)生的編程能力，也加深了其對整個通信系統(tǒng)的理解。

四、結(jié)語

近幾年來，對于學(xué)科教學(xué)知識的研究已經(jīng)轉(zhuǎn)向指導(dǎo)教師教育、進(jìn)行教師能力評價等可操作層面，使學(xué)科教學(xué)知識具有了現(xiàn)實的意義。[6]通信科學(xué)的飛速發(fā)展為專業(yè)教師的發(fā)展提供了契機，同時也提出了挑戰(zhàn)。本文在理論分析和教師教學(xué)行為分析的基礎(chǔ)上，提出了《通信原理》課程教師學(xué)科教學(xué)知識的框架，希望能為《通信原理》課程教師培養(yǎng)與發(fā)展提供一些借鑒。

[1]Shulman.L.Knowledgeandteaching：Foundationsofthene-wreform[J].Harvard EducationalReview,1987,(57):1-22.

[2]劉海濤,昊雪梅.談生物學(xué)專業(yè)教師的知識結(jié)構(gòu)[J].中國大學(xué)教學(xué),2007,(2):43-44.

[3]李瓊,倪玉菁,蕭寧波.小學(xué)數(shù)學(xué)教師的學(xué)科教學(xué)知識:表現(xiàn)特點及其關(guān)系的研究[J].教育學(xué)報,2006,(4):58-64.

[4]劉清華.學(xué)科教學(xué)知識的結(jié)構(gòu)觀[J].河南大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2005,(1):134-137.

[5]潘麗峰.對工科大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思考[J].湖南第一師范學(xué)報,2008,(3).

[6]趙發(fā)勇.《通信原理》課程的教學(xué)研究[J].中國電力教育,2008,(9):71-73.

Communication Theory Teaching from the Perspective of Pedagogical Content Know ledge

HEXiao-nian

（Departmentof Electricity Information Engineering,Hunan International Economics University,Changsha,Hunan 410205）

PedagogicalContent Know ledge(PCK)presented by Schulman promoted the developmentofeducation research and practice.College PCK of teaching know ledge structure and content framework of communications theory courses includes seven aspects.Analysison the teaching strategies from the perspective of PCK isofgreatsignificance both in theory and practice.

teaching;PedagogicalContent Know ledge;Communication Theory

TN911-4

A

1674-831X（2010）01-0061-03

2009-08-15

何小年(1977-)，女，湖南望城人，湖南涉外經(jīng)濟學(xué)院電氣與信息工程學(xué)部講師，碩士，研究方向：運籌學(xué)與控制論。

[責(zé)任編輯：胡 偉]