產(chǎn)業(yè)變革下信息通信類專業(yè)核心課程綜合教學改革

李學華+楊瑋

摘 要 圍繞高素質(zhì)工程人才的培養(yǎng)目標，結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展、學生群體和新興教學手段，從教學綜合改革的角度探討專業(yè)核心課的建設(shè)和改革。以通信原理課程為例，積極開展專業(yè)教育，緊密聯(lián)系行業(yè)企業(yè)，合理組織課程內(nèi)容，開展理論與實踐一體化建設(shè)，探索以學生為主體的教學方式。實踐表明，通信原理課程的綜合改革，有利于專業(yè)培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，更好地適應了社會發(fā)展對人才素質(zhì)能力的新要求。

關(guān)鍵詞 高素質(zhì)工程人才；通信原理；微課

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）16-0099-04

Abstract Taking the course Principles of Communications as an example， course construction is made in several aspects as follows： actively carry out the professional education and explore take the stu-dent as the main body teaching mode to motivate the students active learning； keep close contact with companies within the information industry， and integrate theory with practice to meet the enterprise requirements； update teaching materials continuously. Practice shows that the comprehensive reform of the course communication principle is conductive to the implement of specialized training goal and meets social demands.

Key words high quality project talent； communication theory； microclass

1 前言

信息通信產(chǎn)業(yè)一直以來都是國民經(jīng)濟各行業(yè)中技術(shù)變革與應用創(chuàng)新最為活躍的領(lǐng)域。在產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動下，信息通信產(chǎn)業(yè)中各類行業(yè)崗位的內(nèi)涵不斷變化，因此能勝任崗位的人才所具備的能力和素質(zhì)要求也在不斷改變和升級。業(yè)界對人才的要求主要表現(xiàn)為技術(shù)上的精細化與能力上的綜合化的矛盾統(tǒng)一，即：一方面技術(shù)不斷產(chǎn)生新的分支，要求人才掌握專精技能；另一方面對處理復合型和交叉型實際工程問題的能力要求又大大增加。在《工程教育認證標準（2015版）》的畢業(yè)要求中也提到：學生能夠圍繞“復雜工程問題”進行分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案和研究?？梢?，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和升級對高等教育的人才培養(yǎng)提出新的要求。

為了適應產(chǎn)業(yè)界的發(fā)展，提升高等教育服務社會的能力，高等教育已經(jīng)進入改革深水區(qū)。2015年，北京市制訂并開始實施“北京市高等學校高水平人才交叉培養(yǎng)計劃”，旨在通過實施“雙培計劃”“外培計劃”和“實培計劃”，全面提升高校辦學水平，更好地為全社會提供高端人才智力支持。全國各大高校都在進行人才培養(yǎng)模式的改革和創(chuàng)新，以適應新時代產(chǎn)業(yè)發(fā)展對人才的需求，增強畢業(yè)生的核心競爭力，更好地發(fā)揮高校服務社會的能力。

人才培養(yǎng)模式的改革和創(chuàng)新，無一例外都落實到專業(yè)建設(shè)和平臺建設(shè)上[1-2]。其中，專業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容就是課程建設(shè)，特別是核心課程的建設(shè)水平將直接影響專業(yè)建設(shè)的水平，在很大程度上影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量[1-3]。培養(yǎng)解決復雜工程問題的能力需要扎實的理論知識作為基礎(chǔ)，因此要將核心課程的建設(shè)與改革作為重點來抓[2]。

北京信息科技大學作為地方本科院校，以主動適應首都經(jīng)濟社會發(fā)展為己任，努力培養(yǎng)高素質(zhì)應用型人才。近年來，學校在強化辦學特色，服務首都行業(yè)發(fā)展，提升應用型人才的工程實踐和創(chuàng)新能力方面，做了大量有益的改革實踐工作。以信息通信類專業(yè)的核心骨干課通信原理為例，目前全國有200余所普通院校開設(shè)了這門課。結(jié)合學校的人才培養(yǎng)目標和定位，該課程主要講授通信的概念、通信的基本理論和基本的計算方法，要求學生通過學習和實踐，能建立通信系統(tǒng)的基本模型，能深入理解并掌握通信系統(tǒng)的工作原理和性能分析方法。可見，通信原理的教學目標是高標準的。然而，該課程知識點多，數(shù)學過程繁雜，學習難度較大。當前信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，新知識和新技術(shù)層出不窮，而隨著教學改革的深入，課程學時不增反減，教師面臨學時有限而內(nèi)容繁多的矛盾，如何協(xié)調(diào)好是個關(guān)鍵問題。同時，通信原理作為專業(yè)核心課，實踐教學與理論教學是并重的，如何設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，使其更好地支撐課程目標，提高學生對理論知識的掌握和應用能力，以及動手、協(xié)作和創(chuàng)新能力，也是擺在大家面前的重要問題[4]。

另一方面，現(xiàn)在高等教育面對的大學生的見識和成長環(huán)境與以往大不相同，他們的眼界更開闊、個性更強、更有主見，對新事物好奇，獲取知識的愿望強烈，不滿足于課堂上的“教師一言堂”，需求多樣。在信息爆炸的時代背景下，學生獲取知識的途徑也非常多，課堂和學校不再是他們的唯一選擇。因此，高校的教育模式能否適應這種變化，能否吸引學生，成為高校教學質(zhì)量能否提高的重要因素。具體在通信原理教學過程中，就需要考慮如何激發(fā)學生的興趣、吸引學生的注意力、兼顧不同學生的需求和差異。

此外，近年來，微課和翻轉(zhuǎn)課堂悄悄走進高校教學課堂。微課是以單一知識點為教學內(nèi)容，通過簡短的視頻或音頻等多媒體形式記載并結(jié)合一定的學習任務而形成的一種教學資源[5]。微課以其“內(nèi)容短小精悍、信息清晰明確、易于資源分享傳輸”等特點，深受教師和學生的喜愛[6]。而翻轉(zhuǎn)課堂是將學生學習知識的過程放到課下，課堂時間則用于知識的鞏固和深化，因此，該模式允許學生在個性化的、分布式的情境中學習[7]。翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新型教學模式，將其與微課資源有機整合，成為我國信息化教學改革的新方向[8-10]。那么，在通信原理教學中，借鑒微課和翻轉(zhuǎn)課堂，探索以學生為主體的教學方式，吸引學生主動學習，也是課程組在積極探討的課題。endprint

因此，類似通信原理的這類專業(yè)核心課改革不僅是一項課程改革，更是一項綜合性的教學改革，需要面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢，結(jié)合新時代大學生的特點并借鑒新型教學模式。北京信息科技大學通信原理課程組教師立足學校辦學定位，圍繞高素質(zhì)工程人才培養(yǎng)目標，在課前、課中和課后進行有益探索，積累了一些經(jīng)驗，包括：課前積極開展專業(yè)教育，激發(fā)學習興趣，做好前期鋪墊；緊密聯(lián)系行業(yè)企業(yè)，合理組織課程內(nèi)容，打造高素質(zhì)雙師型教學團隊；借鑒新型教學模式，采取有效的課堂管理，吸引學生主動學習；虛擬與現(xiàn)實結(jié)合，理論與實踐同步，構(gòu)建完善的課程教學體系；課后固化成果，加強教材建設(shè)，擴大受益輻射。

2 教學改革措施

積極開展專業(yè)教育，激發(fā)學習興趣，做好前期鋪墊 以北京信息科技大學通信專業(yè)的課程體系為例，通信原理的先修課程主要有高等數(shù)學、概率論與隨機過程、信號與系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子設(shè)計、高頻電子線路，后續(xù)課程有數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、移動通信和光纖通信等。通信原理將前后課程連接起來，實現(xiàn)從基礎(chǔ)理論到實際應用的過渡，對培養(yǎng)高素質(zhì)應用型人才具有重要作用。要增強通信原理的教學效果，就應該從課程體系入手，做好前期鋪墊。

通信原理課程是在大三第一學期開設(shè)的，但前期準備工作早在大一、大二就已經(jīng)進行了。每學年，專業(yè)教師都會針對不同年級學生的特點，分年級進行專業(yè)教育。專業(yè)教育突出對培養(yǎng)方案的解讀和課程體系的梳理，使學生能夠快速了解本專業(yè)方向和知識體系，清楚每個學年要完成的學習任務、重點、難點和前后關(guān)聯(lián)，幫助學生建立學業(yè)規(guī)劃藍圖、有的放矢。

以大一的專業(yè)教育為例，明確“專業(yè)啟蒙”為首要目標，旨在引導新生快速進入專業(yè)學習，促進自我成長。從信息通信行業(yè)的“大視野、大格局、大前沿”出發(fā)，制訂系列專題講座教學計劃，采用“請進來，走出去”的方式，聯(lián)合中興、普天、小米等企業(yè)，引入行業(yè)知名人士進課堂，帶領(lǐng)學生參加國家通信展，參觀電信博物館，有效激發(fā)學生對專業(yè)的學習熱情，快速建立起學生的歸屬感。

通過大一、大二的專業(yè)教育和課程學習，學生能夠具備比較扎實的基礎(chǔ)知識儲備，明確專業(yè)定位和發(fā)展目標，有利于打好通信原理的學習基礎(chǔ)。

緊密聯(lián)系行業(yè)企業(yè)，打造高素質(zhì)雙師型教學團隊，合理組織課程內(nèi)容 教師作為教育教學的主導，對教學效果和高素質(zhì)應用型人才的培養(yǎng)有很大影響。由于信息通信行業(yè)的快速發(fā)展，新技術(shù)層出不窮，為了緊跟時代腳步，教師要不斷學習。通信原理課程組通過與行業(yè)企業(yè)緊密聯(lián)系，充分利用中興通訊、悅成集團等國家級和市級的校外人才培養(yǎng)基地的資源優(yōu)勢，“請進來，走出去”，長期進行師資交流和培訓，使教學隊伍具備工程的宏觀視野。同時，鼓勵教師積極開展教學研究，參與教改項目，并定期組織教學方法研討，參加教學實踐能力培訓和全國性的研討會，提高教學水平；帶領(lǐng)學生參加學科競賽，參與高水平科研項目，提升隊伍水平，打造高素質(zhì)雙師型教學團隊。

北京信息科技大學的辦學定位是培養(yǎng)高素質(zhì)應用型人才。因此，通信原理課程團隊通過緊密聯(lián)系行業(yè)企業(yè)，及時更新和調(diào)整教學內(nèi)容，在教學內(nèi)容組織上突出工程性和實用性，培養(yǎng)學生“發(fā)現(xiàn)問題—提煉問題—解決問題”的科學思維和解決復雜工程問題的能力。如壓縮模擬通信的內(nèi)容和學時，擴充和加深數(shù)字通信的先進技術(shù)原理。在教學中引入豐富的工程案例，如以3G和4G移動通信中的關(guān)鍵技術(shù)為例，說明高階調(diào)制原理、最佳接收機方案以及信道編碼原理等。與此同時，在理論分析中注重結(jié)合實用性，在數(shù)學推導中注重突出物理意義，在知識結(jié)構(gòu)中注重以基本知識構(gòu)建框架，從而使學生能快速進入學習狀態(tài)，高效掌握通信原理最核心的知識，而不至于畏難厭學。

借鑒新型教學模式，采取有效的課堂管理，吸引學生主動學習 面對95后的學生群體，傳統(tǒng)的教師“一言堂”式的教學方法效果欠佳，“逃課族”“低頭族”越來越多。教師如何把學生吸引到課堂教學中來，是困擾大家已久的難題。尤其是面對大班授課，強制點名和頻繁提問的效果和效率都不太理想。因此，要探索以學生為主體的教學方式，在教學中最大限度地引導學生參與教學活動，使之由被動地吸收變?yōu)橹鲃拥靥剿鳌?/p>

目前，微課和翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新型的教學資源和教學模式，允許學生在個性化的、分布式的情境中學習，能夠吸引學生主動學習。那么，在通信原理教學中如何運用微課和翻轉(zhuǎn)課堂呢？根據(jù)學校實際情況，學生的基礎(chǔ)和起點與211、985高校的學生相比有很大差距，而且通信原理作為工科專業(yè)基礎(chǔ)課，理論知識點多，內(nèi)容相對枯燥，學生自學難度較大，不能完全照搬使用微課、翻轉(zhuǎn)課堂”來替代課堂教學。為此，借鑒微課、翻轉(zhuǎn)課堂的合理要素進行一些嘗試。如以每章的最后一個小節(jié)的知識點作為載體，針對該知識點準備詳細的學習材料或視頻資料，布置課下學習任務，最后進行課上討論和檢查。這種教學方式穿插在課堂教學中，起到有益的補充和調(diào)節(jié)作用。

在課堂教學中，除了轉(zhuǎn)變教學方式、合理設(shè)計教學內(nèi)容之外，采用有效的課堂管理手段尤為重要，為此設(shè)計一套行之有效的課堂管理方法。

首先是“定規(guī)矩”。要求每次課結(jié)束后，每個學生現(xiàn)場上交一份課堂作業(yè)，要求寫下對本次課印象最深的知識點，并提出還沒有搞懂的疑難問題。

其次是“重點評”。下次課上課時，教師會根據(jù)上次課堂作業(yè)的情況進行點評，包括總體掌握情況，特別是“好”和“差”兩部分的比例；并對集中反映的疑難問題進行講解，相當于有重點地復習了之前的知識。

最后是“樹榜樣”。榜樣的力量是無窮的，每次教師會挑選出好的課堂作業(yè)進行展示并對學生進行表揚。實踐證明，這部分學生起到學風的標桿作用，在本門課程的整體學習中輻射出非常重要的正能量。

這種課堂全員參與、課上集中交流與點評的方法，加強了學生的參與感，從正面激發(fā)了學生的潛力，同時解決了大班上課人數(shù)較多、互動交流效率較低的問題。從實踐效果來看，課堂抬頭率大大提升，課堂秩序井然，不少學生反映“這是極具參與感的正能量課堂”。endprint

虛擬與現(xiàn)實結(jié)合，理論與實踐同步，構(gòu)建完善的課程教學體系 學以致用是學習的最終目的。通信原理課程的重點在于詮釋通信的基本原理與方法，如果不與實踐結(jié)合起來，就成了紙上談兵，無法激起學生的學習興趣。為此，把理論和實踐教學同步起來，課堂與實驗室一起行動，讓學生深刻體會原理在技術(shù)實現(xiàn)中的重要作用。在教學手段上把現(xiàn)實的硬件設(shè)備與虛擬仿真軟件相結(jié)合，在硬件實驗設(shè)備上訓練學生對原理的工程化應用，使用MATLAB等仿真平臺訓練學生深入掌握核心原理知識。通信原理的實驗教學體系包括基礎(chǔ)型實驗、綜合設(shè)計型實驗和探究型實驗，它是一個多層次、立體化、開放式的結(jié)構(gòu)。

基礎(chǔ)型實驗通過通信原理課內(nèi)實驗完成，采用硬件實驗箱，目的是鍛煉學生的動手操作能力，鞏固和加深學生對基本知識的掌握程度。如“時分復用2DPSK、2FSK通信系統(tǒng)”，要求學生用數(shù)字信源、數(shù)字終端、數(shù)字調(diào)制、2DPSK解調(diào)、載波同步、位同步及幀同步等七個模塊構(gòu)成理想信道時分復用2DPSK、2FSK通信系統(tǒng)并使之正常工作，可以使學生進一步掌握時分復用2DPSK、2FSK通信系統(tǒng)的基本原理及數(shù)字信號的傳輸過程。

綜合設(shè)計型實驗通過獨立的課程設(shè)計完成，需要學生將前后知識聯(lián)系起來并綜合運用，然后進行軟件和硬件的設(shè)計，實現(xiàn)能力的提升，可以避免只見樹木不見森林的問題。如提供“基于MATLAB的QPSK數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)”“基于315M的小型無線通信系統(tǒng)設(shè)計”等課題供學生選擇，要求學生先進行系統(tǒng)方案的設(shè)計，然后完成仿真程序的設(shè)計、硬件系統(tǒng)搭建和調(diào)試等，最后分析結(jié)果，得出合理結(jié)論，從而加深對整個通信系統(tǒng)的理解程度，更直觀地認識到通信系統(tǒng)的組成原理與實際應用。

探究型實驗是在教師的指導下，通過開放實驗項目、大學生科技創(chuàng)新項目、學科競賽和畢業(yè)設(shè)計完成，突出創(chuàng)新性和學術(shù)性，通過實際項目的探索實踐來加深和拓展學生對通信原理理論知識的應用。如“高速光纖通信系統(tǒng)中OFDM技術(shù)的研究”“5G場景下的新型多址方案設(shè)計”等來源于科研項目的題目，其中涉及許多通信原理知識，可以培養(yǎng)學生學術(shù)研究的素養(yǎng)，鍛煉學生的綜合創(chuàng)新能力和解決復雜工程問題的能力。

這三類實驗相互配合、循序漸進，符合學生的認知規(guī)律，可以滿足不同層次學生的需要，體現(xiàn)了以人為本、因材施教的原則，以促進學生可持續(xù)發(fā)展。

固化成果，加強教材建設(shè)，擴大受益輻射 為了把教學中積累的有益經(jīng)驗固化下來并使更多的學生受益，在教材建設(shè)上投入大量精力。面向龐大的應用型本科教育群體，站在以學生為主體的視角，十余年來堅持不懈地對教材進行修訂優(yōu)化，并編寫立體化的輔導教材和電子課件。教材定位于工程應用型人才培養(yǎng)層次，因此在理論層面上注重結(jié)合實用性，在數(shù)學推導中注重結(jié)合物理意義，在知識面的構(gòu)成中注重以基本知識為框架，從而使學生能高效率掌握通信原理最核心的知識，滿足應用型本科層次的教學需求。

在教材編寫中，課程組多年來持續(xù)跟蹤國內(nèi)外著名教材發(fā)展趨勢，結(jié)合教學一線和畢業(yè)生的反饋信息，不斷優(yōu)化教材內(nèi)容與表述。以清晰的物理概念貫穿復雜的數(shù)學推導，使抽象的理論問題得到合理化解，在便于教學的同時，有效地激發(fā)了學生的學習興趣，增強了學習信心。主教材以現(xiàn)代通信系統(tǒng)為模型，涵蓋了現(xiàn)代通信技術(shù)的基本原理、典型應用及新技術(shù)發(fā)展。教材內(nèi)容的選擇均有明確的針對性，難度適中，理論問題都有工程背景支撐。教材中使用了大量的圖表來引導科學有效的學習，并提供了豐富的例題來幫助理解、輔助閱讀。目前，教材銷量累計達12萬冊，已經(jīng)出版第三版。主教材和配套輔導教材于2014年獲批為國家級“十二五”規(guī)劃教材。

3 結(jié)語

綜上所述，高素質(zhì)人才培養(yǎng)是一個系統(tǒng)工程，專業(yè)核心課的建設(shè)和改革同樣是一項綜合性工作，需要學生、教師、學校管理者和產(chǎn)業(yè)界的共同努力，必須充分調(diào)動各方面的積極性，共同投入，包括激發(fā)學生的學習興趣、提高師資水平、緊跟產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢、精心組織教學內(nèi)容、吸引學生主動學習、理論與實踐并重、加強教材建設(shè)等。

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