面向5G時代的通信類課程教學(xué)改革

張軍

[摘 要] 通信類課程是培養(yǎng)信息技術(shù)人才的基礎(chǔ)，在5G和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，提出了通信類理論課程、實(shí)踐教學(xué)、以及教學(xué)方法等三個方面的改革方法，并結(jié)合長期的教學(xué)與科研實(shí)踐，提出了人才培養(yǎng)的一些思考。

[關(guān)鍵詞] 5G;通信類課程;教學(xué)改革

[作者簡介] 張 軍（1980—），男，安徽安慶人，博士，副教授，研究方向?yàn)槲磥頍o線通信理論與關(guān)鍵技術(shù)。

[中圖分類號] G40-059.9? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）26-0355-02? ? [收稿日期] 2020-01-21

一、引言

近年來，隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，信息系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)形式將人、機(jī)、物連接起來進(jìn)行信息傳輸，并實(shí)現(xiàn)了智慧化的信息服務(wù)。未來信息技術(shù)是以支持大規(guī)模社會化協(xié)同信息智能交換為目的的，它促進(jìn)信息科技產(chǎn)業(yè)發(fā)生革命性變革，推動信息社會創(chuàng)新發(fā)展進(jìn)入一個全新的時代。隨著信息社會和“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的迅速發(fā)展，通信行業(yè)正面臨信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的革命性變化和歷史性戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移。相關(guān)行業(yè)與產(chǎn)業(yè)面臨空前難得的發(fā)展機(jī)遇，同時也面臨各種新的挑戰(zhàn)和激烈的競爭，特別是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對通信技術(shù)提出了更高的要求。

與高速發(fā)展的信息技術(shù)相比，高校通信類課程的教學(xué)開始出現(xiàn)一些問題和不足，已不能滿足通信行業(yè)對高質(zhì)量通信人才的需求。針對應(yīng)用性極強(qiáng)的通信類課程，通信類課程要面向通信學(xué)科未來發(fā)展與通信行業(yè)的需求。因此，在進(jìn)一步完善傳統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)課的同時，需要新增和完善理論課程與實(shí)踐課程，改進(jìn)教學(xué)方法與手段，以適應(yīng)通信技術(shù)日新月異的快速發(fā)展，為通信領(lǐng)域提供復(fù)合型創(chuàng)新人才。文本將對通信類理論課程、實(shí)踐教學(xué)以及教學(xué)方法進(jìn)行探討。

二、通信類理論課程改革

融合是當(dāng)今社會信息技術(shù)高速發(fā)展的主旋律，通信類專業(yè)學(xué)生必須保持知識結(jié)構(gòu)體系的不斷更新，以適應(yīng)通信技術(shù)日新月異的快速發(fā)展。構(gòu)建以點(diǎn)—線—面為架構(gòu)的通信類課程體系，可以有效建立合理的通信類專業(yè)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)體系，使得通信類課程體系與最新的通信技術(shù)有機(jī)融合。具體而言，在開設(shè)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，增設(shè)專業(yè)導(dǎo)論課和前沿通信技術(shù)講座，例如5G技術(shù)導(dǎo)論、人工智能與通信技術(shù)導(dǎo)論以及未來6G的發(fā)展方向等。在內(nèi)容安排上由淺入深，承前啟后，不斷強(qiáng)化基礎(chǔ)性、體系性以及前瞻性。

此外，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課教學(xué)過程中，融入與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的5G先進(jìn)技術(shù)，比如大規(guī)模天線、毫米波、新波形、超密集網(wǎng)絡(luò)、自組織網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)切片、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)。讓學(xué)生結(jié)合課堂講解的內(nèi)容，在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的同時了解到5G通信技術(shù)與6G通信的前沿研究熱點(diǎn)，涉獵諸多與通信相關(guān)的知識，激發(fā)學(xué)生的研究興趣。

三、通信類實(shí)踐課程改革

通信類專業(yè)具有極強(qiáng)的工程性，實(shí)踐類課程是培養(yǎng)實(shí)踐能力的必要環(huán)節(jié)。從課堂實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、綜合課設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)等方面構(gòu)建循序漸進(jìn)的實(shí)踐體系，設(shè)置豐富的實(shí)踐類型，包括驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型、科研型以及綜合性等。從不同方面充分培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、交流能力、協(xié)作能力以及創(chuàng)新能力。為此，需要構(gòu)建各種通信類創(chuàng)新實(shí)踐平臺，比如基于各種5G技術(shù)（天線技術(shù)、射頻技術(shù)、物理層傳輸技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)等）的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺。根據(jù)技術(shù)的難易程度設(shè)計(jì)不同類型的實(shí)踐，讓學(xué)生對這些先進(jìn)的技術(shù)具有基本的理解，并激發(fā)其創(chuàng)新熱情。如果學(xué)校構(gòu)建這類平臺的實(shí)力不足，可以與相關(guān)公司或其他科研機(jī)構(gòu)開展合作，共建與企業(yè)研發(fā)相關(guān)的實(shí)習(xí)與開發(fā)平臺，探索校企合作育人培養(yǎng)模式，學(xué)生可以直接了解到企業(yè)的需求。

另外，鼓勵學(xué)生有目的地參與各種層次的電子設(shè)計(jì)競賽、科創(chuàng)比賽、物聯(lián)網(wǎng)大賽以及挑戰(zhàn)杯等也非常重要，使學(xué)生做到學(xué)以致用。這些創(chuàng)新實(shí)踐平臺可以提高學(xué)生的責(zé)任感、自主合作學(xué)習(xí)的能力、生活能力、科學(xué)精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力。由于通信系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，多層次的實(shí)踐體系與理論課程要充分結(jié)合，形成“理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐完善理論”的良性循環(huán)，加深學(xué)生對通信系統(tǒng)的理解，為全方位地培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力奠定基礎(chǔ)。

四、通信類教學(xué)方法創(chuàng)新

針對工程性極強(qiáng)的通信類教學(xué)，需要符合工程系統(tǒng)的社會應(yīng)用需求、符合信息科學(xué)發(fā)展的未來趨勢。為此，提出三種創(chuàng)新教學(xué)方式：

1.情景啟發(fā)式教學(xué)方式。以通信面臨的實(shí)際問題為主，設(shè)置情景形象逼真的問題，讓學(xué)生參與教學(xué)環(huán)節(jié)，營造從實(shí)際問題的探索、交互、發(fā)現(xiàn)過程中啟發(fā)式地獲取知識的濃厚氛圍，讓學(xué)生體會到思考和想象的樂趣，有效地提高教學(xué)質(zhì)量。比如，人們對通信的質(zhì)量與時延有深刻的體會，由此引出一些與之相關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)并分析其各自的特點(diǎn)，學(xué)生則能比較好地理解和接受。

2.應(yīng)用實(shí)踐式教學(xué)方式，以通信方案或案例為主，讓學(xué)生對現(xiàn)有的方法和算法進(jìn)行再現(xiàn)和仿真，對其實(shí)踐或仿真結(jié)果進(jìn)行比較和分析，讓學(xué)生體會到動手和實(shí)踐的樂趣，有效鞏固教學(xué)效果。比如，學(xué)生可以動手編程實(shí)現(xiàn)各種信號處理的方法，加深對相關(guān)知識點(diǎn)的理解與掌握。

3.科研探索式教學(xué)方式，以學(xué)生閱讀與課程相關(guān)的高水平文獻(xiàn)為主，讓學(xué)生撰寫論文閱讀報(bào)告并再現(xiàn)仿真結(jié)果，對論文中的思想方法進(jìn)行深入討論，讓部分有能力的學(xué)生提出新的想法并進(jìn)行初步的研究，以有效培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

三種教學(xué)方式相互結(jié)合，做到教學(xué)與科研交叉，把國際前沿的5G通信技術(shù)研究與創(chuàng)新思維融入課堂，拓展學(xué)習(xí)視野，提高學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)，為今后進(jìn)一步從事科研工作奠定基礎(chǔ)。

五、結(jié)論與思考

通信類課程教學(xué)改革一直是相關(guān)專業(yè)廣大師生共同關(guān)注的熱點(diǎn)問題，如何進(jìn)行理論課程、實(shí)踐教學(xué)以及教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新，是提高通信類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的重點(diǎn)和難點(diǎn)。近年來通信技術(shù)發(fā)展迅猛，一些基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)展相對成熟，但還有許多技術(shù)的發(fā)展遇到了瓶頸。特別是一些以巨量資源為代價(jià)換取性能增益的技術(shù)對社會發(fā)展帶來巨大挑戰(zhàn)，這些瓶頸需要高精尖端的人才來取得顛覆性的突破。因此，未來通信領(lǐng)域?qū)νㄐ蓬惾瞬刨|(zhì)量的需求越來越高。為此，本人結(jié)合長期的教學(xué)與科研實(shí)踐，提出幾點(diǎn)思考：

1.通信類課程基礎(chǔ)化。由于通信在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，各專業(yè)領(lǐng)域與通信專業(yè)高度融合，通信知識變得越來越基礎(chǔ)化，已經(jīng)成為許多行業(yè)必備的基礎(chǔ)工具。因此，一些非通信專業(yè)開設(shè)通信類基礎(chǔ)課程變得越來越有必要。

2.通信專業(yè)人才培養(yǎng)模式從數(shù)量向質(zhì)量轉(zhuǎn)變。雖然社會對通信人才需求的數(shù)量巨大，但通信本科專業(yè)就業(yè)形勢逐年下降。一方面是部分通信技術(shù)相對成熟，低層次人才出現(xiàn)飽和，另一方面是我國諸多技術(shù)高度依賴國外，需要大量高層次人才。要解決這個矛盾必須集中精力培養(yǎng)高精尖端人才。

3.加強(qiáng)學(xué)科交叉人才培養(yǎng)。通信學(xué)科與數(shù)學(xué)、物理、電子、計(jì)算機(jī)、人工智能等學(xué)科關(guān)系密切，在高質(zhì)量人才培養(yǎng)時，應(yīng)鼓勵其他學(xué)科的學(xué)生進(jìn)入通信學(xué)科進(jìn)行學(xué)習(xí)和科研，有利于吸收其他學(xué)科的思想，打破傳統(tǒng)通信學(xué)科的思維定式，有可能會在一些重大難點(diǎn)問題上取得顛覆性突破。

4制定符合社會人才需求的考核機(jī)制。當(dāng)前高校教育的考核機(jī)制相對較松，少數(shù)學(xué)生認(rèn)為不努力學(xué)習(xí)也可以輕松通過學(xué)校考核，導(dǎo)致這部分學(xué)生雖然畢業(yè)，但是達(dá)不到用人單位的要求。因此，需要制定與人才需求相接軌的考核機(jī)制，嚴(yán)格把握質(zhì)量考核關(guān)，既是給學(xué)生以壓力，也是對用人單位負(fù)責(zé)。

針對上述幾點(diǎn)思考，在教學(xué)過程中應(yīng)倡導(dǎo)堅(jiān)持以點(diǎn)—線—面為架構(gòu)的通信類教學(xué)體系，確立以學(xué)生為本的教學(xué)理念，樹立教學(xué)與科研相結(jié)合、理論與實(shí)踐相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式，采用豐富多樣化的教學(xué)方式，從課程理論、實(shí)踐創(chuàng)新以及科研創(chuàng)新等多層次培養(yǎng)人才，對應(yīng)對當(dāng)前5G時代信息技術(shù)快速發(fā)展具有重要的實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)

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Teaching Reform of Telecommunication Courses Facing 5G Era

ZHANG Jun

（College of Telecommunications and Information Engineering，Nanjing University of Posts and Telecommunications，Nanjing，Jiangsu 210003，China）

Abstract：Telecommunication courses are the basis for training information technology talents.Under the background of the rapid development of 5G and Internet of Things technologies，the reform methods of telecommunication theoretical courses，practical courses，and teaching methods are put forward，and combined with long-term teaching and research practice，some thoughts on talent training are proposed.

Key words：5G;telecommunication courses;teaching reform