論文關(guān)鍵詞：教師教學(xué)；學(xué)科教學(xué)知識；通信原理

論文摘要：舒爾曼提出的“學(xué)科教學(xué)知識”推動了教育研究與實(shí)踐的向前發(fā)展。高校《通信原理》課程學(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(gè)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(qiáng)的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

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(yùn)動中，美國斯坦福大學(xué)的Shulman教授，針對當(dāng)時(shí)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 content knowledge/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(dú)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”。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(yàn)不斷歸納、總結(jié)與調(diào)整。因此，學(xué)科教學(xué)知識具有實(shí)踐性、情景性和個(gè)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)能力的研究更為深人與科學(xué)。

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(shí)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(bǔ)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(gè)方面。

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(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(shí)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，提出了高校《通信原理》課程教師的學(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(qiáng)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(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。基于項(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

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(shí)、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(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。

(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(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)、信道簡介;信息嫡的基本概念;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(jī)信號與平穩(wěn)隨機(jī)信號，窄帶平穩(wěn)隨機(jī)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)取@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(gè)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、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

通信安全涉及國家、單位，以及個(gè)人的通信秘密保障，關(guān)乎國家、社會征集、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。《通信原理》課程教師不僅自己應(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(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，并能熟練地運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐活動中。作者在自己的教學(xué)實(shí)踐中對《通信原理》課程學(xué)科教學(xué)知識進(jìn)行了靈活運(yùn)用。下面對其中的教學(xué)策略知識的運(yùn)用舉例說明如下:

(一)學(xué)科知識傳授方面，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)具體知識點(diǎn)時(shí)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。《通信原理》是一門理論和實(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(jì)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(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(qiáng)教學(xué)實(shí)踐，鞏固所學(xué)內(nèi)容

《通信原理》是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)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(shí)踐。其一，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用本系現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(gè)簡單的數(shù)字通信系統(tǒng)，重點(diǎn)讓學(xué)生練習(xí)使用信源編碼信道及接收機(jī)的仿真實(shí)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(gè)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(jià)等可操作層面，使學(xué)科教學(xué)知識具有了現(xiàn)實(shí)的意義。y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(jī)，同時(shí)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。