構(gòu)建知識(shí)體系的專題課程教學(xué)改革實(shí)踐和探索

焉曉貞+羅清華+劉愛(ài)軍

[摘 要]專題課程是研究生課程體系中針對(duì)專業(yè)領(lǐng)域的前沿技術(shù)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和探索研究的一門(mén)課程，主要側(cè)重對(duì)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。構(gòu)建知識(shí)體系的專題內(nèi)容，開(kāi)展系統(tǒng)性和研究性的理論教學(xué)體系，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)研究能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力是十分必要的。以現(xiàn)代通信技術(shù)專題為例，結(jié)合目前通信技術(shù)的前沿理論和技術(shù)，高?？梢詷?gòu)建整個(gè)現(xiàn)代通信技術(shù)知識(shí)體系，并劃分成相對(duì)獨(dú)立的授課專題，來(lái)替代以往單一、分散的學(xué)科前沿技術(shù)的講解。其在課程內(nèi)容、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)體系等多方面進(jìn)行的實(shí)踐和探索，為其他專題類課程的新教學(xué)思路提供了重要參考。

[關(guān)鍵詞]專題課程；知識(shí)體系；前沿技術(shù)；創(chuàng)新能力

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）12-0141-03

專題課程是研究生課程體系的重要組成部分，是針對(duì)某一專業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的思考和分析，對(duì)學(xué)生了解學(xué)科前沿、系統(tǒng)掌握專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)具有重要意義?，F(xiàn)代通信技術(shù)專題是通信與信息系統(tǒng)專業(yè)研究生的學(xué)科前沿課程，也是很多高校通信專業(yè)研究生的必修課，對(duì)于研究生建立通信系統(tǒng)知識(shí)體系和掌握通信方向的最新發(fā)展趨勢(shì)具有重要作用。[1]

因此，有必要開(kāi)展現(xiàn)代通信技術(shù)專題課程教學(xué)的研究和探索，包括理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的研究、課程評(píng)價(jià)考核等方面的研究，以提高課程的教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程基礎(chǔ)知識(shí)的深入理解、掌握、運(yùn)用和拓展，鍛煉并提高學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的能力。

一、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著教育及改革的不斷推進(jìn)，各高校把豐富學(xué)生知識(shí)、提高學(xué)生分析思考、創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力作為研究生教學(xué)改革的主要目的和目標(biāo)。[2][3]通信專題課程是通信與信息系統(tǒng)學(xué)科的前沿課程，教學(xué)較為普遍，其教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容不盡相同。

在國(guó)外，通信類專業(yè)基礎(chǔ)課多以理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)相結(jié)合的方式組織教學(xué)，其實(shí)踐環(huán)節(jié)所占比例較高；理論教學(xué)多以專題報(bào)告和技術(shù)研討專題的形式進(jìn)行[3]；實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)以課程設(shè)計(jì)為主線，在學(xué)習(xí)通信類仿真軟件和硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行有針對(duì)性的專題課程設(shè)計(jì)任務(wù)。

在國(guó)內(nèi)，通信專題課程多數(shù)由多個(gè)教師共同授課，各自介紹自己的研究領(lǐng)域，而缺乏通信系統(tǒng)層面的講述；且授課環(huán)節(jié)以理論授課為主，缺少與通信新技術(shù)匹配的實(shí)踐環(huán)節(jié)[4]，不利于學(xué)生對(duì)通信前沿技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)的掌握。而且，教學(xué)環(huán)節(jié)中仍存在諸多問(wèn)題，分析如下：

（一）課程理論內(nèi)容陳舊，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)

授課過(guò)程中本科化模式嚴(yán)重[5]，基礎(chǔ)性內(nèi)容偏多，而忽視了研究生課程更注重專業(yè)性和前沿性的特點(diǎn)，不能很好地適應(yīng)研究生培養(yǎng)的要求。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，仍然是以教師為主的授課模式，學(xué)生在教學(xué)環(huán)節(jié)中始終處于被動(dòng)接受的地位。另外，學(xué)習(xí)內(nèi)容偏重專業(yè)基礎(chǔ)，學(xué)生不感興趣，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

（二）理論知識(shí)不成體系

專題課程一般是教師介紹自己的研究領(lǐng)域，對(duì)于一個(gè)大的學(xué)科而言，研究方向很多，各個(gè)專題分屬獨(dú)立的研究方向，缺乏系統(tǒng)性。學(xué)生無(wú)法將各個(gè)獨(dú)立的專題和整個(gè)學(xué)科系統(tǒng)地聯(lián)系起來(lái)。

（三）研究生動(dòng)手能力得不到鍛煉，理論基礎(chǔ)和實(shí)踐解決問(wèn)題能力培養(yǎng)脫節(jié)

專題課程90%以上以理論授課為主，缺乏與專題對(duì)應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，課程的研究成分較少。因此，研究生的研究主動(dòng)性沒(méi)有激發(fā)出來(lái)，研究能力得不到很好的鍛煉。[6]

基于此，需開(kāi)展基于知識(shí)體系構(gòu)建的專題課程教學(xué)改革實(shí)踐與探索。以現(xiàn)代通信技術(shù)專題為例，要改變以往的以單純經(jīng)典通信理論教學(xué)為主或單純進(jìn)行新技術(shù)講解而忽視整個(gè)通信理論知識(shí)體系構(gòu)建，忽略激發(fā)研究生的研究興趣和提高其研究能力的鍛煉過(guò)程的做法，而以數(shù)字通信系統(tǒng)知識(shí)框架為基礎(chǔ)，采用專題授課模式，幫助學(xué)生建立完整的通信知識(shí)體系。同時(shí)，在各專題基本理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，要進(jìn)行擴(kuò)展性教學(xué)，引入對(duì)應(yīng)通信專題技術(shù)的發(fā)展前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)，在開(kāi)闊學(xué)生視野的同時(shí)進(jìn)一步鞏固其對(duì)通信專業(yè)知識(shí)的理解。并在理論教學(xué)過(guò)程中采用引導(dǎo)式、互動(dòng)式、啟發(fā)式等教學(xué)方法，加強(qiáng)課堂教學(xué)的效果。將理論環(huán)節(jié)和實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合、課內(nèi)教學(xué)和課外自學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)掌握基本理論、了解前沿技術(shù)和實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)等三個(gè)層次的課程學(xué)習(xí)。

二、構(gòu)建知識(shí)體系的專題教學(xué)模式研究和探索

《教育部關(guān)于改進(jìn)和加強(qiáng)研究生課程建設(shè)的意見(jiàn)》指出，要優(yōu)化課程內(nèi)容，注重前沿引領(lǐng)和方法傳授。根據(jù)學(xué)科發(fā)展、人才需求變化和課程實(shí)際教學(xué)效果，及時(shí)調(diào)整和凝練課程內(nèi)容，加大課程的教學(xué)訓(xùn)練強(qiáng)度。[7]因此在專題課程的教學(xué)模式研究和探索的過(guò)程中，要采取一系列改革措施，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)創(chuàng)新過(guò)程的理解，著力培養(yǎng)研究生的知識(shí)獲取能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（一）教學(xué)內(nèi)容上實(shí)現(xiàn)前沿技術(shù)與通信系統(tǒng)基本框架對(duì)接

改變以往專題課程中各個(gè)專題內(nèi)容各不相關(guān)的情況，結(jié)合專業(yè)研究方向，形成一個(gè)主體系統(tǒng)。按照系統(tǒng)的工作過(guò)程或工作原理，將整個(gè)系統(tǒng)分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的功能模塊。在此基礎(chǔ)上，引入各功能模塊相關(guān)的前沿技術(shù)專題，讓學(xué)生不僅了解到相關(guān)的前沿技術(shù)，也能夠掌握該技術(shù)在整個(gè)專業(yè)體系中的作用，從而形成系統(tǒng)性的授課內(nèi)容。

同時(shí)，在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，改變以往的基礎(chǔ)性、理論性為主的教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)當(dāng)前的研究熱點(diǎn)和前沿技術(shù)開(kāi)展專業(yè)性、創(chuàng)新性的培養(yǎng)。每一個(gè)專題都包括經(jīng)典理論構(gòu)建、關(guān)鍵問(wèn)題突破和前沿研究進(jìn)展等研究?jī)?nèi)容，形成從基礎(chǔ)到專業(yè)，從理論到應(yīng)用的專題內(nèi)容。

（二）課程結(jié)構(gòu)上將實(shí)踐環(huán)節(jié)作為重要一環(huán)

在以往的教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師都是采用純理論授課的教學(xué)模式，學(xué)生僅僅對(duì)課堂講解的理論內(nèi)容有所了解，而無(wú)法學(xué)習(xí)與專題課程相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)嚴(yán)重脫節(jié)，不能滿足研究生創(chuàng)新能力和發(fā)展能力的培養(yǎng)目標(biāo)。因此，在專題內(nèi)容理論授課結(jié)束后，設(shè)置相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)的模型設(shè)計(jì)和仿真實(shí)現(xiàn)，并在課堂上交流和演示自己的實(shí)現(xiàn)方案，能讓學(xué)生在提升專業(yè)素養(yǎng)的同時(shí)，也鍛煉了解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（三）教學(xué)方法采用多種方法緊密結(jié)合

在研究生教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師多以講授式為主要的教學(xué)方法，學(xué)生的積極性、主動(dòng)性不容易發(fā)揮。因此，在專題授課過(guò)程中，應(yīng)采用引導(dǎo)式教學(xué)、研討式教學(xué)和案例式教學(xué)等多種教學(xué)方法相結(jié)合的教學(xué)方法。

整個(gè)教學(xué)過(guò)程不再是學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，而是教師主導(dǎo)，學(xué)生參與。由教師根據(jù)專題內(nèi)容設(shè)置一定的課題，由學(xué)生自主學(xué)習(xí)完成方案論證和關(guān)鍵技術(shù)的仿真實(shí)現(xiàn)，這能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升其自主學(xué)習(xí)能力。

三、基于現(xiàn)代通信技術(shù)專題的知識(shí)體系專題授課模式研究和探索

結(jié)合我校教學(xué)指導(dǎo)思想，研究生專業(yè)課教學(xué)改革的需求和通信專業(yè)的特點(diǎn)，以現(xiàn)代通信技術(shù)專題課程為基礎(chǔ)，學(xué)院開(kāi)展了基于知識(shí)體系構(gòu)建的專題課程教學(xué)改革實(shí)踐和探索，主要對(duì)課程教學(xué)體系進(jìn)行研究，包括以下三個(gè)方面。

（一）整合理論教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)展系統(tǒng)性教學(xué)

以數(shù)字通信系統(tǒng)知識(shí)框架為基礎(chǔ)，建立基于知識(shí)體系的授課模式，并結(jié)合目前通信技術(shù)的前沿理論和技術(shù)，開(kāi)展系統(tǒng)性和研究性的理論教學(xué)體系。

1. 構(gòu)建現(xiàn)代通信技術(shù)知識(shí)體系的基本理論

結(jié)合數(shù)字通信系統(tǒng)的基本組成和數(shù)字通信實(shí)現(xiàn)過(guò)程，將理論授課內(nèi)容分為：信源編碼、信道編碼專題、數(shù)字調(diào)制專題、無(wú)線信道專題、多址技術(shù)專題、分集和均衡技術(shù)專題等?；纠碚摬糠?，主要介紹各專題的主要原理以及技術(shù)發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，以信道編碼為例，基本理論部分主要學(xué)習(xí)信道編碼的意義、基本原理，以及在信道編碼技術(shù)發(fā)展過(guò)程中起著關(guān)鍵作用的線性分組碼、卷積碼和級(jí)聯(lián)碼的基本實(shí)現(xiàn)過(guò)程。具體的基本理論框架及關(guān)鍵技術(shù)如圖1所示：

2. 加強(qiáng)前沿技術(shù)研究擴(kuò)展教學(xué)

結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)的基本理論框架，將數(shù)字通信技術(shù)中的前沿技術(shù)融合到通信系統(tǒng)框架中。比如將噴泉碼作為信道編碼專題的前沿技術(shù)擴(kuò)展，將協(xié)作通信加入到分集和均衡技術(shù)專題中，讓學(xué)生在接收前沿技術(shù)的同時(shí)，能夠清晰認(rèn)識(shí)到該技術(shù)的特點(diǎn)、在通信系統(tǒng)中的作用，為后續(xù)的研究打好基礎(chǔ)。各專題基本理論與前沿技術(shù)的擴(kuò)展如圖2所示：

以上兩部分構(gòu)成了課程理論教學(xué)的主要內(nèi)容。在理論教學(xué)中，以教師授課，學(xué)生自學(xué)為主，采用引導(dǎo)式、互動(dòng)式、啟發(fā)式等教學(xué)方法，講授現(xiàn)代通信技術(shù)中的基本理論、關(guān)鍵技術(shù)及其在通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的前沿技術(shù)。當(dāng)然，具體的教學(xué)內(nèi)容可以根據(jù)當(dāng)前通信技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)調(diào)整，也可以擴(kuò)展補(bǔ)充通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的其他一些前沿技術(shù)，例如計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融合產(chǎn)生的一些相關(guān)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。

（二）加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，開(kāi)展研究型教學(xué)

研究生培養(yǎng)的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)獲取能力、獨(dú)立研究能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，如果僅僅停留在理論學(xué)習(xí)上，就不可能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，研究能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)更無(wú)從談起。因此，實(shí)踐環(huán)節(jié)是研究生教學(xué)中必要的補(bǔ)充。要將通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)作為課程的重要一環(huán)，開(kāi)展研究型教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。

結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)基本理論和前沿技術(shù)，以提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的研究能力為目標(biāo)，設(shè)定前沿技術(shù)中的一些關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，讓學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行調(diào)研學(xué)習(xí)，完成關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)模型設(shè)計(jì)和算法流程，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并與所學(xué)理論內(nèi)容進(jìn)行對(duì)照和驗(yàn)證，然后在研討課上進(jìn)行講解和展示。在鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力的同時(shí)，也鍛煉和提高他們團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。實(shí)踐教學(xué)流程如圖3所示：

（三）創(chuàng)新考核方式，建立綜合評(píng)價(jià)體系

改變單純以報(bào)告結(jié)課的評(píng)價(jià)方式，加強(qiáng)對(duì)研究生基礎(chǔ)知識(shí)、創(chuàng)新性思維和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的考查，突出實(shí)踐動(dòng)手能力和知識(shí)運(yùn)用能力，建立綜合評(píng)價(jià)體制。以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)，重視教學(xué)過(guò)程考核，加強(qiáng)考核過(guò)程與教學(xué)過(guò)程的緊密結(jié)合；同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)研究生基礎(chǔ)知識(shí)、創(chuàng)新性思維和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的考查。

1. 將課程學(xué)習(xí)過(guò)程計(jì)入評(píng)價(jià)體系中

重視教學(xué)過(guò)程考核，加強(qiáng)考核過(guò)程與教學(xué)過(guò)程的緊密結(jié)合。每個(gè)專題學(xué)習(xí)后都要求學(xué)生設(shè)計(jì)其關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案。這既考核了學(xué)生對(duì)該模塊基本理論的掌握情況，又能夠鍛煉學(xué)生獲取知識(shí)的能力。

2.將課外實(shí)踐環(huán)節(jié)作為評(píng)價(jià)考核的重要一環(huán)

加強(qiáng)能力素質(zhì)考核，將實(shí)踐環(huán)節(jié)納入課程評(píng)價(jià)體系中。在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生任選一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，按照設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案完成軟件仿真。在加強(qiáng)方法學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的同時(shí)，培養(yǎng)其獨(dú)立研究能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力。

3.將學(xué)生作為課程評(píng)價(jià)體系中的重要組成部分

在課程評(píng)價(jià)過(guò)程中尊重學(xué)生的主體地位。在研討環(huán)節(jié)中，學(xué)生對(duì)自己完成的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)部分進(jìn)行交流和討論，并將此部分作為課程考核體系的一部分。考核由學(xué)生和教師共同完成。讓學(xué)生在此過(guò)程中能夠很好地學(xué)習(xí)他人的研究思路和研究方法，在一定程度上能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

四、總結(jié)

結(jié)合課程教學(xué)改革，對(duì)現(xiàn)代通信技術(shù)專題課程進(jìn)行教學(xué)研究探索。結(jié)合通信系統(tǒng)框架，將前沿技術(shù)融合其中，并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)加以軟件仿真實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生能夠從系統(tǒng)的角度來(lái)理解前沿技術(shù)的先進(jìn)性、實(shí)用性、在現(xiàn)代通信技術(shù)中的重要性及其缺點(diǎn)，明確下一步的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)了前沿技術(shù)與通信系統(tǒng)的對(duì)接。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和座談?wù){(diào)研，參與課程學(xué)習(xí)的學(xué)生都認(rèn)為課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，能夠滿足他們的學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)發(fā)展的需求，達(dá)到既掌握基本理論，又培養(yǎng)了知識(shí)獲取能力、獨(dú)立研究能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的目的。

當(dāng)然，專題課程的教學(xué)改革過(guò)程中還會(huì)存在一些問(wèn)題，需要在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行探索和實(shí)踐，例如個(gè)別學(xué)生的研究方向是信號(hào)處理方向，在下一步的教學(xué)過(guò)程中需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)調(diào)整。

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[7] 教育部. 教育部關(guān)于改進(jìn)和加強(qiáng)研究生課程建設(shè)的意見(jiàn)[Z].

[責(zé)任編輯：劉鳳華]