新工科背景下《通信原理》教學(xué)改革的研究

熊水平

（河池學(xué)院，廣西 河池 546300）

為了適應(yīng)科技改革、產(chǎn)業(yè)更新以及新經(jīng)濟(jì)背景下培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越人才所做出的工程教育重大改革與戰(zhàn)略方針，我國應(yīng)用型本科院校提出了“新工科”理念。新工科理念是指將各個領(lǐng)域?qū)W科交叉與融合的實踐教學(xué)方式，是工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的著力點，是對傳統(tǒng)工程專業(yè)的改革及創(chuàng)新，其目的是可以服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。河池學(xué)院自2004年專升為本科院校以來，學(xué)校一直以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，圍繞地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，開設(shè)了電子工程、電氣工程等電子類相關(guān)專業(yè)，服務(wù)于地方電子設(shè)備相關(guān)企業(yè)。為了培養(yǎng)電子類應(yīng)用型人才，學(xué)校在“通信原理”課程等相關(guān)核心課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、課程設(shè)計等方面，進(jìn)行了改革，注重理論知識與實踐教學(xué)相結(jié)合。

1 《通信原理》教學(xué)現(xiàn)狀

目前，許多本科院校在通信原理實際教學(xué)過程中，仍主要演示PPT教學(xué)為主、黑板書寫為輔的傳統(tǒng)教學(xué)方式。教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于通信原理相關(guān)數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)以及傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的理論分析，內(nèi)容比較枯燥乏味，實驗內(nèi)容主要以基礎(chǔ)實驗箱為主，僅能滿足學(xué)生驗證性實驗。通信原理課程內(nèi)容多且抽象，學(xué)習(xí)難度大，授課內(nèi)容與高速發(fā)展的通信技術(shù)不同步，大部分知識點與當(dāng)前通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用脫節(jié)，這樣就難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。加之學(xué)生前期基礎(chǔ)課程如高等數(shù)學(xué)、信號與系統(tǒng)等課程學(xué)習(xí)不扎實，學(xué)生對知識理解困難，學(xué)習(xí)積極性也受到打擊，難以有效保障對學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和能力的培養(yǎng)。這樣就很難培養(yǎng)出新工科背景下應(yīng)用型人才，因此，應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案要加強(qiáng)實踐技能的培養(yǎng)。

2 《通信原理》教學(xué)改革的方法

鑒于“通信原理”課程的重要作用，針對新工科背景下應(yīng)用型人才的培養(yǎng)特點，基于目前存在的問題，《通信原理》課程應(yīng)該在課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及實驗教學(xué)等方面進(jìn)行改革。

2.1 《通信原理》教學(xué)大綱修訂

為了滿足廣西、珠三角區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要，服務(wù)地方電子信息行業(yè)中小企業(yè)發(fā)展需求，具有較強(qiáng)的工程實踐能力和創(chuàng)新精神，具有扎實的電子信息工程領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)知識，能夠勝任區(qū)域中小企業(yè)中電子信息單元、系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)、系統(tǒng)集成、生產(chǎn)組織管理、運行維護(hù)等方面的工作，能夠成長為技術(shù)骨干、項目管理骨干等高素質(zhì)應(yīng)用型人才根據(jù)電子類行業(yè)需求制定人相應(yīng)的才培養(yǎng)方案，從而設(shè)計教學(xué)思路。人才培養(yǎng)目標(biāo)建立電子類專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)要求指標(biāo)點，教學(xué)目標(biāo)要與畢業(yè)要求之間要應(yīng)有明確的對應(yīng)關(guān)系。其中，通信原理課程有三個教學(xué)目標(biāo)。

課程思政目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的國家、民族和專業(yè)的自豪感；培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和工程意識；鼓勵學(xué)生科學(xué)鉆研，勇于動腦的精神。

知識目標(biāo)：（1）理解通信原理的基本概念；能將數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)的語言工具用于電子信息科學(xué)與工程領(lǐng)域相關(guān)工程問題的表述。能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析電子信息科學(xué)與工程專業(yè)復(fù)雜工程問題。（2）掌握通信原理的基本理論；能認(rèn)識到解決問題有多種方案可選擇，會通過文獻(xiàn)研究尋求可替代的解決方案。能運用基本原理，借助文獻(xiàn)研究，分析過程的影響因素，獲得有效結(jié)論。（3）掌握通信原理的基本分析方法；能夠根據(jù)實驗方案構(gòu)建實驗系統(tǒng)，安全地開展實驗，科學(xué)地采集實驗數(shù)據(jù)。了解電子信息科學(xué)與工程專業(yè)常用的現(xiàn)代儀器、信息技術(shù)工具、工程工具和模擬軟件的使用原理和方法，并理解其局限性。（4）養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣；能在社會發(fā)展的大背景下，認(rèn)識到自主和終身學(xué)習(xí)的必要性。具有自主學(xué)習(xí)的能力，包括技術(shù)理解力，凝練綜述能力和提出問題的能力等，能夠適應(yīng)行業(yè)及社會的發(fā)展變化。

能力目標(biāo)：（1）能夠理通信原理的基本概念；能夠運用相關(guān)的數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識，針對電子信息科學(xué)與工程領(lǐng)域具體的問題建立數(shù)學(xué)模型并求解。能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識和數(shù)學(xué)模型方法用于電子信息科學(xué)與工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題解決方案的比較與綜合。（2）能夠掌握通信原理的基本理論；能運用相關(guān)科學(xué)原理，識別和判斷電子信息科學(xué)與工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。能基于相關(guān)科學(xué)原理和數(shù)學(xué)模型方法正確表達(dá)電子信息科學(xué)與工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。（3）夠掌握通信原理的基本方法；能夠基于科學(xué)原理，通過文獻(xiàn)研究，調(diào)研和分析解決電子信息科學(xué)與工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的方案。能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源、工程工具和專業(yè)模擬軟件，對電子信息科學(xué)與工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析、計算與設(shè)計。（4）能夠擁有終身學(xué)習(xí)的能力。

2.2 優(yōu)化適用于新工科背景下《通信原理》教學(xué)內(nèi)容

通過《通信原理》課程教學(xué)，學(xué)生掌握了確知信號的頻域、時域性質(zhì)、隨機(jī)過程及噪聲信號、信道特點、各種模擬調(diào)制與解調(diào)原理及抗噪聲性能、數(shù)字基帶信號、碼型變換、數(shù)字基帶信號傳輸特性；其次，掌握典型通信系統(tǒng)的組成、工作原理、性能特點、基本分析方法、工程計算方法和實驗技能，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)課程奠定扎實的基礎(chǔ)；再次，通過軟硬結(jié)合、同步實踐的方式，鍛煉學(xué)生的抽象思維能力、提高學(xué)生實際分析和解決問題能力、培養(yǎng)設(shè)計運用能力；最后，通過問題探究、小組討論的形式培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神、引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新精神，從而培養(yǎng)學(xué)生具有深度挖掘通信新技術(shù)前沿陣地、探索能力。教學(xué)過程中開展課程思政教育，對全面教書育人起到良好的促進(jìn)作用，從課程地位和內(nèi)容引入，學(xué)情分析及教師要求入手，為工科專業(yè)課程教學(xué)提供改革思路和實踐經(jīng)驗。

根據(jù)以上教學(xué)目的，首先要教材優(yōu)化，目前，國家級規(guī)劃的《通信原理》優(yōu)秀教材比較多，該類教材編寫內(nèi)容非常嚴(yán)謹(jǐn)而又系統(tǒng)，因此更適用于研究型的大學(xué)使用。而針對應(yīng)用型本科高校的教材較少，因此針對應(yīng)用型人才培養(yǎng)需要授課老師根據(jù)學(xué)生的實際情況對通信原理教材的內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰷p調(diào)整，使授課內(nèi)容與學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)和方向更加相適應(yīng)；其次，核心內(nèi)容需要調(diào)整，《通信原理》課程內(nèi)容主要覆蓋了通信原理的基本定理、信道的分類、模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)的調(diào)制傳輸系統(tǒng)、信源和信道編碼等。信號與系統(tǒng)是通信原理的先修專業(yè)課程，另外涉及概率論與數(shù)理統(tǒng)計、高等數(shù)學(xué)等相關(guān)數(shù)學(xué)課程，因此在本課程授課之前，要求通信原理授課教師與先修課程的教師之間增加交流，從而了解學(xué)生對以上幾門相關(guān)先修課程掌握情況，從而可以保證《通信原理》課程的教學(xué)質(zhì)量。最后，通過解析課程框架，優(yōu)化《通信原理》教學(xué)內(nèi)容，教師應(yīng)在把握學(xué)科體系課程的整體脈絡(luò)的基礎(chǔ)上，從而了解學(xué)生有關(guān)基礎(chǔ)知識的掌握情況，做到有的放矢地進(jìn)行教學(xué)，從而提高教學(xué)效率，達(dá)到更好的教學(xué)效果。同時要將《通信原理》授課內(nèi)容與比較前沿通信技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合，并且通信原理的教學(xué)內(nèi)容要涉及相關(guān)新理論、新技術(shù)、新成果乃至學(xué)科最新發(fā)展熱點。

2.3 制定適用于應(yīng)用型本科《通信原理》的教學(xué)方式

教學(xué)方式有多種，如傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)、現(xiàn)在使用線上與線下混合教學(xué)，另外還有翻滾式教學(xué)等多種方法，因此授課老師可以兼顧以上教學(xué)方法，針對具體內(nèi)容實施啟發(fā)式教學(xué)，加強(qiáng)師生互動環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和能動性。學(xué)生掌握知識點、解決實際應(yīng)用的能力，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)到的知識來解決工程應(yīng)用問題。啟發(fā)學(xué)生將理論知識聯(lián)系實踐，增強(qiáng)學(xué)生對通信理論和專業(yè)知識的學(xué)習(xí)興趣；同時結(jié)合虛擬仿真技術(shù)輔助教學(xué)，依托虛擬仿真平臺，以虛擬化的多元路徑學(xué)習(xí)為標(biāo)志及借助現(xiàn)代教育技術(shù)如慕課、微課等多種教學(xué)方法為核心。在教學(xué)過程中通過引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，進(jìn)而提升學(xué)生自學(xué)能力及解決問題能力，同時教學(xué)團(tuán)隊制定了以下幾種具體教學(xué)方式：（1）利用雨課堂、PowerPoint等軟件設(shè)計“引導(dǎo)―教學(xué)―實訓(xùn)―拓展”一體化的教學(xué)課件，建設(shè)用于課堂、課后、期中、期末測試的課程題庫；（2）設(shè)計《通信原理》課程技能訓(xùn)練專用硬件，并設(shè)計與教學(xué)內(nèi)容同步的實訓(xùn)任務(wù)，編寫《通信原理》實踐同步指導(dǎo)書；（3）根據(jù)人才培養(yǎng)方案修訂教學(xué)大綱，設(shè)計新的課程考核評價標(biāo)準(zhǔn)；（4）利用藍(lán)墨云、雨課堂、超星平臺等發(fā)布教學(xué)資料、收集學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的反饋信息。以上軟、硬件資源已在電子信息工程專業(yè)2018級、2019級教學(xué)過程中投入使用，且授課效果良好，得到了學(xué)生的好評。

2.4 制定適用于應(yīng)用型本科《通信原理》的實驗教學(xué)方案

《通信原理》是門理論與實踐相結(jié)合的課程，因此實驗教學(xué)是非常重要的一個環(huán)節(jié)，實驗教學(xué)分為傳統(tǒng)實驗教學(xué)和開放實驗教學(xué)兩部分。在傳統(tǒng)實驗教學(xué)中完成大概占40%的驗證型實驗教學(xué)，在開放型實驗教學(xué)完成30%的綜合型、15%設(shè)計型實驗及15%的創(chuàng)新型實驗。創(chuàng)新型實驗內(nèi)容是非常重要，通信技術(shù)日新月異，這就要求通信原理實驗的教學(xué)跟上前沿通信技術(shù)的發(fā)展。在講授通信原理理論知識時可以通過演示信號調(diào)制與解調(diào)等波形加強(qiáng)學(xué)生對抽象概念及公式理解。同時，課后布置適量的課程設(shè)計，學(xué)生通過思考、編程、實驗方案設(shè)計等，進(jìn)一步提高學(xué)生動手能力，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力及創(chuàng)新能力。提高學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，從而達(dá)到工科背景下應(yīng)用型人才培養(yǎng)。

2.5 加強(qiáng)校企合作，深化教學(xué)改革

高等教育實踐證明，產(chǎn)學(xué)結(jié)合、校企合作是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要途徑和有效平臺。通過校企合作以多種方式建立校外實踐教學(xué)基地。教師可以去企業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)培訓(xùn)，同時校企合作單位安排具有研發(fā)能力的工程技術(shù)人員到學(xué)校授課，校外技術(shù)人員上課注重實際教學(xué)。同時，通過校企合作可以將應(yīng)用在企業(yè)最新的通信技術(shù)引入到課堂教學(xué)，使學(xué)生在學(xué)校就可以接受企業(yè)工程師培訓(xùn)，達(dá)到資源共享。另外，通過校企合作，實施定向培養(yǎng)，提高學(xué)生就業(yè)水平。合理安排學(xué)生在校學(xué)習(xí)內(nèi)容和企業(yè)掛職學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，對學(xué)生實行“雙師雙能型”教育，專業(yè)任課教師可以去合作企業(yè)培訓(xùn)，培養(yǎng)“雙師雙能型”教師，從而真正實現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)的無縫連接，適應(yīng)通信技術(shù)迅猛發(fā)展的形勢。

3 將思政元素融入《通信原理》教學(xué)

課程思政建設(shè)是以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想和“三全育人”思想為指導(dǎo)，推崇主流價值觀；以本地民族文化、蠶桑產(chǎn)業(yè)發(fā)展為切入點，增強(qiáng)學(xué)生服務(wù)祖國、服務(wù)廣西地方建設(shè)的責(zé)任感；在專業(yè)課程教學(xué)中貫穿“立德樹人”的理念，凝聚學(xué)生的價值認(rèn)同，實現(xiàn)專業(yè)課程教學(xué)和思政教育同向同行。

教學(xué)團(tuán)隊反復(fù)開展“理論研討―資源設(shè)計―教學(xué)實施―評價調(diào)整”課程實踐，挖掘?qū)W科文化、發(fā)揮課程特色、深度解析課程內(nèi)容，融入工科精神和社會主義核心價值觀等思政元素，使專業(yè)課程內(nèi)容與“思政”有機(jī)地融合、內(nèi)化?！锻ㄐ旁怼氛n程以概率論與數(shù)理統(tǒng)計、信號與系統(tǒng)等課程為先導(dǎo)，以通信系統(tǒng)工程為背景，以課程教師和項目導(dǎo)師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，建設(shè)高素質(zhì)教育隊伍；采用視頻互動教學(xué)、案例教學(xué)、微課教學(xué)等多種學(xué)生喜聞樂見的形式，通過多樣化教學(xué)方式將思政教學(xué)潛移默化地融入各個環(huán)節(jié)，豐富思政教育的內(nèi)容和載體，教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生樹立正確價值觀與積極人生觀。

因此，在課程思政建設(shè)過程中，依靠“任課教師+學(xué)科競賽導(dǎo)師+項目導(dǎo)師”的教學(xué)團(tuán)隊、重構(gòu)的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容、以本地民族文化、蠶桑產(chǎn)業(yè)發(fā)展為切入點，采用“第一課堂+第二課堂+企業(yè)”的聯(lián)動培養(yǎng)方式，確切落實“全員育人、全程育人、全方位育人”的要求。在具體授課過程做到：（1）加強(qiáng)課程教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)，提升教育理念與教學(xué)水平，提高育人效果。教師是提升“課程思政”教學(xué)質(zhì)量的決定性要素。授課教師、實驗員、學(xué)科競賽導(dǎo)師、項目導(dǎo)師等參與育人工作；開展針對性、示范性的“課程思政”教學(xué)指導(dǎo)，建設(shè)高素質(zhì)教育隊伍，提升教師課程思政建設(shè)的主動性，教師的言傳和身教相結(jié)合，將思政元素自然地融入課程，增加學(xué)生的真實體驗，力求達(dá)到沉浸式的育人效果；（2）重構(gòu)教學(xué)目標(biāo)，深度解析教學(xué)內(nèi)容，提取思政元素。在《通信原理》課程大綱原有知識、能力教學(xué)目標(biāo)基礎(chǔ)上，增加課程總體思政目標(biāo)，增加每章的情感態(tài)度和價值目標(biāo)。

4 總結(jié)

加強(qiáng)理論與實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，重視理論與實踐教學(xué)相結(jié)合作用及融入思政元素是促進(jìn)《通信原理》課程教學(xué)改革的重要手段。同時《通信原理》課程中學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)是一個長期、綜合培養(yǎng)的過程。應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式還要不斷地探索，學(xué)科之間也是相互關(guān)聯(lián)，相輔相成的，通信原理課程的培養(yǎng)模式，同樣適用于其他學(xué)科專業(yè)課程的建設(shè)，因此，對通信原理課程教學(xué)改革具有一定的實踐應(yīng)用價值和推廣價值。通信原理課程的學(xué)習(xí)，對通信及電子專業(yè)的后續(xù)課程學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的作用。