基于智慧課堂的“通信原理”教學(xué)實(shí)踐研究

許會芳

(安徽科技學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院，安徽 蚌埠 233000)

信息技術(shù)的飛速發(fā)展，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析并解決問題的能力、知識重構(gòu)能力等。為此，在互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)的推動(dòng)下，出現(xiàn)了多種有利于改革傳統(tǒng)課堂教學(xué)的新模式，如智慧課堂、雨課堂，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性[1-2]。

國外學(xué)者研究智慧課堂的出發(fā)點(diǎn)是注重學(xué)生的全面發(fā)展、提升學(xué)生的能力。如Kumara等[3]通過問卷方式來探討智慧課堂是否能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。Lee等[4]提出要善于將現(xiàn)代化的信息技術(shù)與新方法有效結(jié)合，使智慧課堂的功能更加具體化并能夠進(jìn)行持續(xù)發(fā)展和應(yīng)用。Lui等[5]則將智慧課堂應(yīng)用于生物學(xué)科的實(shí)驗(yàn)中，旨在通過現(xiàn)代信息技術(shù)增強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的直觀感知，形成對生物學(xué)科認(rèn)識的完整體系。

國內(nèi)學(xué)者劉邦奇[6]提出“三段十步”的智慧課堂結(jié)構(gòu)模型。王興偉等[7]通過重構(gòu)教學(xué)流程來研究智慧課堂的教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容的改革。郭曉珊等[8]基于智慧學(xué)習(xí)的特征，設(shè)計(jì)出不同的智慧課堂學(xué)習(xí)模式。黃榮懷等[9]以智慧教室的5個(gè)特征為維度構(gòu)建智慧教室的“SMART”概念模型。綜上所述，國內(nèi)外學(xué)者對智慧課堂進(jìn)行了不同的教學(xué)實(shí)踐研究。

1 “通信原理”課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

“中國制造2025”將“新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)”列于十大領(lǐng)域之首。為順應(yīng)“中國制造2025”關(guān)于通信技術(shù)的要求和緊扣新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會議精神，著力提升專業(yè)建設(shè)水平，推進(jìn)課程內(nèi)容更新，推動(dòng)課程改革，各高校針對“通信原理”課程教學(xué)都進(jìn)行了一定的改革。但調(diào)研發(fā)現(xiàn)，仍存在著諸多不足，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 課時(shí)被壓縮，知識點(diǎn)講不透

“通信原理”課時(shí)壓縮嚴(yán)重，由原來的64學(xué)時(shí)減少為目前的40學(xué)時(shí)。為保證教學(xué)內(nèi)容的完整性，教師只能加快進(jìn)度。如“確知信號”和“隨機(jī)過程分析”這兩章內(nèi)容中數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)煩瑣，學(xué)生難以接受。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分高校的做法是這兩章內(nèi)容都不講，但這部分知識點(diǎn)在后續(xù)章節(jié)中恰恰起到了很大的作用，顯然不講不行。還有部分高校的做法是講授這兩章內(nèi)容，但一帶而過，學(xué)生理解不了。如果采用智慧課堂，學(xué)生結(jié)合教師課堂教學(xué)和智慧平臺資源的再學(xué)習(xí)，會大大提升學(xué)習(xí)效果，且能適應(yīng)課時(shí)壓縮的現(xiàn)狀。

1.2 重教師課堂灌輸，輕學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)過程

雖然教師擁有豐富的教學(xué)資源和先進(jìn)的教學(xué)理念，但目前教學(xué)模式仍以講授法為主，學(xué)生處于被動(dòng)接受的狀態(tài)。學(xué)生的主觀能動(dòng)性無法充分發(fā)揮，自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)更加欠缺。

1.3 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺教學(xué)質(zhì)量不佳

單純網(wǎng)絡(luò)教學(xué)對于主動(dòng)學(xué)習(xí)性薄弱、自控力欠缺的學(xué)生，在缺乏監(jiān)督的環(huán)境下，難以達(dá)到好的教學(xué)效果。如網(wǎng)絡(luò)平臺上的視頻學(xué)習(xí)流于刷課時(shí)，會使教學(xué)效果受限。同時(shí)，教學(xué)質(zhì)量評價(jià)缺乏反饋機(jī)制，教學(xué)質(zhì)量考核評價(jià)體系不完善等問題尤其突出。

1.4 重理論輕實(shí)踐，考核方式單一

傳統(tǒng)的期末考試形式單一，一張?jiān)嚲淼膸讉€(gè)題型不能全面體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果。平時(shí)成績主要依據(jù)出勤率和作業(yè)評定，未涉及實(shí)踐知識的考核和過程性考核，顯然缺乏合理的量化標(biāo)準(zhǔn)?；谡n程的教學(xué)現(xiàn)狀，為提升教學(xué)質(zhì)量，采用智慧課堂建設(shè)課程勢在必行。

2 “通信原理”課程智慧課堂教學(xué)的實(shí)踐

2.1 規(guī)范“通信原理”課程教學(xué)基本材料

“通信原理”課程以教學(xué)大綱等教學(xué)指導(dǎo)性文件或標(biāo)準(zhǔn)開展規(guī)范化的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，教師應(yīng)全面掌握課程的教學(xué)內(nèi)容及其結(jié)構(gòu)體系，依據(jù)學(xué)情分析，從了解、理解和掌握3個(gè)層次梳理出課程的基本知識、基本理論和基本方法，總結(jié)出課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)知識。

建立“通信原理”智慧課堂平臺。智慧課堂移動(dòng)端分為教師端和學(xué)生端，教師端包括微課制作模塊、教學(xué)基本資料推送模塊、學(xué)生任務(wù)分配模塊、小測試模塊、作業(yè)實(shí)時(shí)提交模塊、學(xué)生和教師的交流溝通和實(shí)時(shí)反饋評價(jià)模塊等。學(xué)生端包括學(xué)習(xí)模塊、作業(yè)提交模塊、小組溝通模塊等。智慧課堂云平臺實(shí)現(xiàn)內(nèi)容“收、存、管、用”，并通過微課平臺、在線教學(xué)平臺與課堂教學(xué)相互銜接，既可以實(shí)現(xiàn)輔助教學(xué)，也可以提供完整的在線學(xué)習(xí)、作業(yè)與動(dòng)態(tài)評價(jià)等。

2.2 設(shè)計(jì)“通信原理”課程教學(xué)內(nèi)容

“通信原理”是電子類、通信類等專業(yè)的一門專業(yè)核心課，該課程在教學(xué)中以培養(yǎng)具有高水平應(yīng)用型的電子類人才為目標(biāo)。本著“夯實(shí)基礎(chǔ)、突出應(yīng)用、加強(qiáng)實(shí)踐、培養(yǎng)素質(zhì)”的原則，“通信原理”課程的教學(xué)內(nèi)容主要有信息傳輸?shù)幕靖拍?、基礎(chǔ)理論、基本方法和通信前沿技術(shù)。要求學(xué)生了解通信系統(tǒng)的基本概念；理解通信系統(tǒng)的基本組成與工作原理，評價(jià)各種系統(tǒng)的性能指標(biāo)及其基本分析方法；掌握各種新型通信系統(tǒng)所需要的新技術(shù)、新方法、新手段。同時(shí)要求學(xué)生了解通信技術(shù)的發(fā)展前沿和最新動(dòng)態(tài)(如5G技術(shù)、北斗導(dǎo)航技術(shù)和量子通信技術(shù)等)，以及通信新技術(shù)、無線通信技術(shù)等在航空航天、海底通信等實(shí)際工程領(lǐng)域的應(yīng)用，為進(jìn)一步提高邏輯推理能力、分析計(jì)算能力、實(shí)驗(yàn)研究能力、總結(jié)歸納能力、創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)該課程，應(yīng)達(dá)到如下學(xué)習(xí)目標(biāo)：

知識目標(biāo)：掌握通信系統(tǒng)的基本原理、分析方法、前沿技術(shù)。

能力目標(biāo)：具備通信系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)能力；具備寫作科技論文的能力；具備創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和解決復(fù)雜工程問題的實(shí)踐能力。

素質(zhì)目標(biāo)：具備較強(qiáng)的專業(yè)素養(yǎng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；具備團(tuán)隊(duì)合作能力；具備大國工匠精神和科技報(bào)國的家國情懷。

因此，教學(xué)組織實(shí)施過程中，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)顯得尤其重要，課堂教學(xué)內(nèi)容實(shí)施時(shí)采用“三步走”思路。

第1步，梳理出“通信原理”課程的“導(dǎo)游圖”——標(biāo)出樹干、分支和樹葉(核心、章節(jié)和知識點(diǎn))。將課程分為：基礎(chǔ)知識模塊，包含通信與通信系統(tǒng)的基本概念、確知信號、隨機(jī)過程、信道、模擬調(diào)制系統(tǒng)；數(shù)字調(diào)制模塊，包含數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)、數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)、新型數(shù)字調(diào)制技術(shù)；編碼模塊，包含信源編、譯碼，信道編、譯碼；前沿技術(shù)模塊則包含如5G技術(shù)、量子通信等。

第2步，梳理出每章的“導(dǎo)游圖” ——梳理出每一章節(jié)的內(nèi)容主線、知識點(diǎn)關(guān)系，制定本章的學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)方法。如梳理出模擬調(diào)制系統(tǒng)的“導(dǎo)游圖”。從調(diào)制的目的、調(diào)制的方法和調(diào)制的應(yīng)用切入本章的教學(xué)內(nèi)容，基于理論和實(shí)踐闡述調(diào)制和解調(diào)的基本原理，并分析各種調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能。將調(diào)幅(AM)和調(diào)頻(FM)進(jìn)行對比，分析模擬調(diào)制系統(tǒng)的共性和個(gè)性，總結(jié)它們的優(yōu)缺點(diǎn)以及工程實(shí)踐應(yīng)用，做到理論與實(shí)踐的有機(jī)融合。同時(shí)，依據(jù)本章的“導(dǎo)游圖”，制定本章的學(xué)習(xí)策略：一是由時(shí)域到頻域的分析；二是采用借用和對比的理念使學(xué)生能夠?qū)⒅R點(diǎn)融會貫通。

第3步，融入科研思想及學(xué)科和專業(yè)最新的研究成果，梳理出新型數(shù)字帶通調(diào)制系統(tǒng)的“導(dǎo)游圖”——圍繞“為什么，怎么做，有什么好處(在工程實(shí)踐中的應(yīng)用如何)”展開各個(gè)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)。通過此方法，課程知識內(nèi)容主線清晰，且實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

2.3 有序開展“通信原理”課程各教學(xué)環(huán)節(jié)

構(gòu)建線上教學(xué)與線下教學(xué)、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)、課堂教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)相結(jié)合的多元化教學(xué)模式；優(yōu)化智慧課堂、多媒體教學(xué)、軟件仿真、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐技能操作等教學(xué)手段，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，建設(shè)在線虛擬仿真平臺與真實(shí)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相結(jié)合、傳統(tǒng)資源與網(wǎng)絡(luò)資源相結(jié)合的立體化教學(xué)資源，確保各教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)活動(dòng)有序開展。

一是課前——知識構(gòu)建、自主探究：教師準(zhǔn)備教學(xué)視頻、課件等教學(xué)資源，發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，提出學(xué)習(xí)的要求。同時(shí)，依據(jù)大數(shù)據(jù)學(xué)情分析、學(xué)習(xí)資源推送與結(jié)果反饋，教師適時(shí)對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法、手段進(jìn)行優(yōu)化處理。上課前10 min在學(xué)習(xí)通發(fā)布簽到，及時(shí)統(tǒng)計(jì)學(xué)生到課情況。

二是課中——知識內(nèi)化、合作探究：利用搶答、選人、分組討論等形式檢查學(xué)生所學(xué)內(nèi)容和新課預(yù)習(xí)情況。教師注意做好引導(dǎo)和組織工作，督促全班同學(xué)積極參與討論，并進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評和有針對性的指導(dǎo)以保證效果，同時(shí)實(shí)時(shí)記錄學(xué)生的課堂表現(xiàn)情況。比如針對某個(gè)模塊，首先要恰當(dāng)引入課題，一般按照為什么講解這個(gè)課題，這個(gè)課題包括什么(原理、方法等)，這個(gè)課題有什么作用(應(yīng)用)這3個(gè)流程進(jìn)行分析，給學(xué)生建立總體框圖，并實(shí)時(shí)提出一些問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考。通過搶答、選人、分組討論等形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情和主觀能動(dòng)性，提升學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力和歸納總結(jié)能力及溝通表達(dá)能力。

三是課后——鞏固提升、項(xiàng)目探究：該階段學(xué)生通過查閱資料、觀看視頻、在平臺進(jìn)行線上學(xué)習(xí)與討論等，消化吸收課堂上講解的知識點(diǎn)，完成個(gè)人作業(yè)和相關(guān)的小測試，并適當(dāng)拓展與延伸。同時(shí)做好預(yù)習(xí)任務(wù)，為下次課堂討論奠定基礎(chǔ)。作業(yè)要求與課堂所學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)，教師及時(shí)批改作業(yè)并進(jìn)行智能推送和個(gè)性化輔導(dǎo)，匯總并分析學(xué)生作業(yè)中出現(xiàn)的問題，有針對性地給予指導(dǎo)。同時(shí)，教師及時(shí)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況?！巴ㄐ旁怼闭n程在學(xué)習(xí)平臺預(yù)先制訂課后答疑計(jì)劃。答疑力爭照顧到班級全體同學(xué)，既幫助成績差的同學(xué)補(bǔ)缺補(bǔ)差，又能對優(yōu)秀的學(xué)生提更高的要求。

2.4 充分挖掘課程思政教學(xué)元素

堅(jiān)持把思想政治工作貫穿于課程教學(xué)全過程，滿足學(xué)生成長發(fā)展的需求和期待，守好一段渠、種好責(zé)任田，使專業(yè)課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，著力培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人?！巴ㄐ旁怼闭n程思政屬于隱性教育，需長期不懈、潛移默化地將中國通信新技術(shù)、典型人物、最新的典型案例等融入教學(xué)內(nèi)容中，實(shí)現(xiàn)思政內(nèi)容與“通信原理”內(nèi)容完美結(jié)合，增強(qiáng)同學(xué)們的愛國意識，激勵(lì)同學(xué)們在大學(xué)期間努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識，為國家的建設(shè)發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力量。

3 基于智慧課堂模式的“通信原理”考評量化設(shè)計(jì)

為全面貫徹落實(shí)全國教育大會及新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會議精神，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)理念,落實(shí)立德樹人為根本任務(wù)。建立“理論與實(shí)踐并重、過程性考核與期末考核相結(jié)合”的教學(xué)評價(jià)方法。基于“多元化—重過程—考能力”的教學(xué)考核方式改革指導(dǎo)思想，擬制定完善的、科學(xué)有效的教學(xué)考核機(jī)制，采取多種方式綜合考核學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)，對教學(xué)效果做出真實(shí)、客觀的評價(jià)，以充分促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，建立智能量化考評系統(tǒng)和詳細(xì)的課程考核量化評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，具體如表1所列。

表1 課程考核評價(jià)量化標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)語

智慧課堂是國家實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型教學(xué)改革的必要手段之一。“通信原理”課程采用智慧教學(xué)，能使任課教師全方位、多角度掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，同時(shí)根據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，根據(jù)學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)，采用個(gè)性化教學(xué)和精準(zhǔn)化教學(xué)，充分挖掘課程思政教學(xué)元素，最終提升課堂教學(xué)效果和教育教學(xué)質(zhì)量。