新工科建設(shè)背景下通信課程改革新思路

張瑩

關(guān)鍵詞：移動通信；仿真平臺；互聯(lián)網(wǎng)+

中圖分類號：G424+ 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）08-0083-03

0 引言

近幾年，移動通信技術(shù)發(fā)展迅速，從2G到5G，技術(shù)的革新促進(jìn)人們生活質(zhì)量的不斷提升，通信技術(shù)專業(yè)人才短缺問題也日趨突顯。如何培養(yǎng)高素質(zhì)、高水平通信人才是應(yīng)用型高校一直探討的問題。

在各高校中，移動通信技術(shù)都以理論課堂講授和實驗課堂操作來完成。在理論上，教師專業(yè)知識豐富，緊跟技術(shù)發(fā)展，傾囊相授移動技術(shù)知識。但是實驗課上，由于實驗條件的局限，并不能達(dá)到理想的效果。目前，大多數(shù)高校使用的實驗箱依然是移動通信實驗課程的首選。實驗箱能夠?qū)σ苿油ㄐ偶夹g(shù)中的調(diào)制和解制、擴(kuò)頻和解擴(kuò)等基礎(chǔ)原理進(jìn)行模擬仿真，通過示波器對各級信號波形的觀察和分析來幫助學(xué)生們掌握移動通信的基礎(chǔ)知識。同時，實驗箱設(shè)備價格較低，易于配備，因此一直受高校青睞[1]。

實驗教學(xué)作為檢驗學(xué)生是否充分理解并掌握理論知識的方式，應(yīng)該與理論教學(xué)相輔相成，但是實驗箱僅能滿足基礎(chǔ)性原理的驗證，不能構(gòu)建蜂窩無線通信系統(tǒng)，與現(xiàn)實的移動交換機(jī)、基站、手機(jī)用戶等元素組建的通信網(wǎng)絡(luò)相差較大；在實驗箱中，多個信號處理模塊集成在一起，學(xué)生無法觀察到信號的傳輸和處理過程，對模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理不夠清楚，也不能參與模塊的設(shè)計與制作及改進(jìn)；此外，實驗箱的驗證操作對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、綜合實驗?zāi)芰?、解決問題的能力等方面，也存在一定的局限性，學(xué)生對理論知識理解和動手能力的培養(yǎng)都難以達(dá)到效果。

因此，為了讓學(xué)生更好地掌握移動通信技術(shù)、提升實際工程組網(wǎng)能力、啟發(fā)學(xué)生能夠獨自思考和解決問題、培養(yǎng)未來社會高素質(zhì)通信人才，移動通信技術(shù)課堂需不斷改革新的教學(xué)方式。

1 改革教學(xué)方式

1.1“互聯(lián)網(wǎng)+信息技術(shù)”理論教學(xué)

《移動通信技術(shù)》是高等院校通信工程與信息工程專業(yè)的核心課程，涉及移動通信的基本理論、無線通信系統(tǒng)的傳播特性和組網(wǎng)方式；移動通信的關(guān)鍵技術(shù)，如編碼、數(shù)字調(diào)制、干擾和抑制等；不同類型的移動通信多地址接入方式；移動通信技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)，覆蓋2G到5G移動網(wǎng)絡(luò)，課程內(nèi)容理論性強(qiáng)、知識點多，學(xué)生掌握困難，對理論教學(xué)的改革迫在眉睫。

1）“互聯(lián)網(wǎng)+”的海量資源

近幾年，學(xué)校通過網(wǎng)絡(luò)、微信群等方式不斷推送諸如中國大學(xué)MOOC、智慧樹、超星、雨課堂等教學(xué)平臺信息以及介紹各類線上教學(xué)優(yōu)秀案例，移動通信課程組教師充分學(xué)習(xí)并借鑒上述資源，對該課程的教學(xué)單元內(nèi)容、考核方式、課程資源等環(huán)節(jié)進(jìn)行了建設(shè)。此外，在《移動通信技術(shù)》課程建設(shè)過程中，不斷陸續(xù)增加教學(xué)團(tuán)隊自行錄制的視頻資源，針對學(xué)生專業(yè)特點和應(yīng)用型高校需求，嵌入實踐和案例資源，有效地豐富教學(xué)資源。

2） 信息技術(shù)為教學(xué)助力

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，將網(wǎng)絡(luò)平臺資源與線下教學(xué)相結(jié)合是幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的有效途徑之一。教師將課程內(nèi)容按章節(jié)上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺，供學(xué)生自主查閱和學(xué)習(xí)，他們可以利用課余時間對移動通信技術(shù)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，加深對知識的理解；網(wǎng)絡(luò)課庫中設(shè)置的大量各章節(jié)的練習(xí)題，老師可以通過下發(fā)作業(yè)的形式對學(xué)生知識掌握的情況進(jìn)行考核，學(xué)生也可以自主在題庫中進(jìn)行練習(xí)；課堂中，教師通過軟件選人答題和全員答題投票的環(huán)節(jié)，加強(qiáng)了師生之間的互動，使課堂生動、有趣。圖1為使用網(wǎng)絡(luò)平臺的教學(xué)情況。

3） 翻轉(zhuǎn)課堂

“以學(xué)生為中心”教學(xué)理念不斷深入，使移動通信課堂從原來的“由老師講出來”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝蓪W(xué)生說出來”，教師引導(dǎo)學(xué)生查閱資料、提出問題、開展討論、尋找答案，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析和解決問題的能力。尤其針對某個案例的頭腦風(fēng)暴、分組討論、講臺展示，更能引起學(xué)生的興趣，激發(fā)他們的勝負(fù)欲，取得“教”“學(xué)”雙贏的效果[2]。

1.2 豐富實驗教學(xué)手段

1） 實驗箱教學(xué)

在實驗教學(xué)中，利用模塊化集成電路實驗箱進(jìn)行原理性實驗，學(xué)生自己動手連接和測試電路板，利用示波器可以對波形進(jìn)行觀察和分析，結(jié)合實驗現(xiàn)象，對結(jié)果和問題進(jìn)行分析討論，加深對信號產(chǎn)生、調(diào)制、解調(diào)原理的認(rèn)識，提高實際操作和動手能力。

2） 仿真軟件教學(xué)

目前，《移動通信技術(shù)》課程采用的虛擬仿真實驗平臺包含場景仿真系統(tǒng)和仿真路側(cè)端系統(tǒng)兩部分。場景仿真系統(tǒng)能夠?qū)崟r仿真，該系統(tǒng)模擬生成的數(shù)據(jù)能夠被仿真路側(cè)端系統(tǒng)采集記錄，仿真結(jié)束后，場景仿真系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠供仿真路側(cè)端系統(tǒng)導(dǎo)入并進(jìn)行分析，通過對參數(shù)的調(diào)整來實現(xiàn)移動系統(tǒng)的優(yōu)化。場景仿真系統(tǒng)和仿真路側(cè)端系統(tǒng)相互配合使用能夠形成一個閉環(huán)的操作系統(tǒng)，幫助學(xué)生們更好的學(xué)習(xí)移動通信網(wǎng)絡(luò)以及相關(guān)的知識。仿真平臺和仿真測試如圖2所示。

3） 校企聯(lián)合實驗教學(xué)

對于應(yīng)用類型的高校來說，教書育人的主要目標(biāo)是培養(yǎng)能夠為行業(yè)所用、企業(yè)好用的專業(yè)型人才。學(xué)校深度開展校企合作，豐富合作方式和內(nèi)容，建立校企聯(lián)合實驗室，針對不同年級的學(xué)生，開展不同的教學(xué)模式。對于大一新生，邀請合作企業(yè)的工程師到校和師生交流，建立學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)識和認(rèn)可，讓學(xué)生了解通信專業(yè)的發(fā)展歷程、前景和應(yīng)用，建立專業(yè)自信。對于大二、大三的中年級學(xué)生，充分利用企業(yè)工程師資源，帶案例和行業(yè)新技術(shù)進(jìn)課堂、給予實訓(xùn)指導(dǎo)，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容與時俱進(jìn)。對于大四畢業(yè)班的學(xué)生，學(xué)校積極響應(yīng)搭建校企聯(lián)合平臺，輸送畢業(yè)生到企業(yè)中實習(xí)，幫助學(xué)生理論聯(lián)系實際，增強(qiáng)工程實戰(zhàn)經(jīng)驗，促進(jìn)“畢業(yè)”與“就業(yè)”的無縫銜接。

多樣化的實驗教學(xué)，是理論教學(xué)的補(bǔ)充，它把難懂的理論進(jìn)行形象化展示，幫助學(xué)生們對加深對通信系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)的理解，提高系統(tǒng)設(shè)計能力和分析解決問題的能力，符合應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)的需求[3]。

1.3 以賽促學(xué)

培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐和檢驗教學(xué)效果的重要途徑之一就是參與各類競賽，它有很強(qiáng)的針對性和專業(yè)性，能夠激勵學(xué)生向縱深方向?qū)W習(xí)、鉆研和發(fā)展。在課堂教學(xué)中，教師會鼓勵通信專業(yè)學(xué)生們積極參加各類學(xué)科比賽，如“大唐杯”“藍(lán)橋杯”電子技術(shù)設(shè)計大賽“互聯(lián)網(wǎng)+”等，經(jīng)過參賽促進(jìn)學(xué)生更主動、更深入地去學(xué)習(xí)，實現(xiàn)“以學(xué)促賽、以賽促學(xué)，學(xué)賽合一”。

1） 零基礎(chǔ)培訓(xùn)計劃。對于低年級的大學(xué)生，面向本專業(yè)學(xué)生開展基礎(chǔ)培訓(xùn)，掌握專業(yè)技能，比如CAD工程制圖、PCB印制板設(shè)計、單片機(jī)設(shè)計等，擴(kuò)大學(xué)生的參與面，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將競賽項目融入基礎(chǔ)的教學(xué)環(huán)節(jié)，有效地解決了理論課程枯燥乏味、課后作業(yè)抄襲嚴(yán)重、課程實踐報告千篇一律等問題。

2） 實驗室、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺開放計劃。近幾年來，學(xué)校先后與多個知名科技公司完成校企合作、共建聯(lián)合實驗室，實驗室全面向?qū)W生進(jìn)行開放，使學(xué)生有了創(chuàng)新的土壤、實踐的平臺。同時，企業(yè)攜帶創(chuàng)新項目與師生共同參與開發(fā)，企業(yè)工程導(dǎo)師為學(xué)生自主創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊提供指導(dǎo)和咨詢，多樣化的校企深度合作方式大力開展，實現(xiàn)企業(yè)、高校、學(xué)生三方共贏的局面。

3） 優(yōu)質(zhì)團(tuán)隊養(yǎng)成計劃。實戰(zhàn)經(jīng)驗豐富的優(yōu)秀指導(dǎo)老師團(tuán)隊，圍繞競賽對參賽學(xué)生給予持續(xù)的關(guān)注和指導(dǎo)，旨在提高比賽成績。前期開展校內(nèi)選拔賽，針對優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，采用持續(xù)培養(yǎng)模式，即“大一選拔入隊加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，大二跟隊鍛煉申報學(xué)生課題，大三組隊比賽成果量產(chǎn)”，形成周期良性循環(huán)，從深度和廣度上提高學(xué)生的專業(yè)技能和實踐創(chuàng)新能力，達(dá)到以賽促學(xué)目的。

“以賽促學(xué)”的逐步推進(jìn)，學(xué)生們在各類競賽中均取得多次國賽一等獎、二等獎的好成績，同時，“以賽促學(xué)”有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，提高學(xué)習(xí)熱情；有利于提升他們分析、解決問題的能力，增強(qiáng)就業(yè)競爭力；有利于促進(jìn)教師的工作積極性并熱愛自己的職業(yè)，提升教師的責(zé)任感和成就感。

2 課程改革實施效果

1） 學(xué)習(xí)范圍更廣

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展推動了相關(guān)其他行業(yè)的技術(shù)革新，智能手機(jī)的普及和4G/5G技術(shù)的成熟，使移動智能、互聯(lián)互通成為互聯(lián)網(wǎng)+時代的特征，利用超星學(xué)習(xí)通等平臺，通過收集網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)資源，打造精品課程，實現(xiàn)資源共享、互惠雙贏。海量資源可通過首頁找資料一鍵查找，包括各類電子書、期刊、論文、報紙、專題、視頻、網(wǎng)課等，所有資源都可以供用戶免費使用，使學(xué)生在知識的海洋中暢游[4]。

2） 知識掌握更高效

天道酬勤，壯志凌云。網(wǎng)絡(luò)平臺在課堂教學(xué)的使用拓寬了學(xué)生學(xué)習(xí)的方式和渠道，讓知識的學(xué)習(xí)成為一種“交互式”學(xué)習(xí)，學(xué)生可以與教師平等交流，可以自主選擇更感興趣、更有針對性的學(xué)習(xí)內(nèi)容，使理論的知識不再枯燥和無趣，變得生動而易懂，促進(jìn)學(xué)生們德智并舉，茁壯成長。

3） 實踐力更強(qiáng)

實驗箱+仿真實驗平臺的改變，結(jié)合各類專業(yè)比賽的推動，使《移動通信技術(shù)》內(nèi)容更加豐富多彩、實用性強(qiáng)，加強(qiáng)學(xué)生對課程理論知識的掌握和理解，培養(yǎng)學(xué)生在實際工作中所需要的專業(yè)知識和技能，以及對移動通信系統(tǒng)的認(rèn)知能力，開闊學(xué)生的眼界和知識面，提高了學(xué)生在行業(yè)內(nèi)的就業(yè)競爭力，縮短了畢業(yè)生工作崗位適應(yīng)期，實現(xiàn)從“畢業(yè)”到“就業(yè)”的無縫銜接，滿足了新工科高校的需要。

4） 師生溝通更深入

翻轉(zhuǎn)式課堂使學(xué)生掌握課堂的主動權(quán)，“以學(xué)生為中心”讓他們有很深的融入感和歸屬感，師生之間更平等、更無拘無束，結(jié)合虛擬網(wǎng)絡(luò)世界，教師與學(xué)生之間的溝通更加頻繁和親密，問題答疑、案例探討、就業(yè)建議，甚至學(xué)習(xí)煩惱、情感疑惑都成為師生之間的“悄悄話”，給予學(xué)生充分的空間去表達(dá)和傾訴，引導(dǎo)學(xué)生良性地成長和始終保持積極向上的人生態(tài)度。

5） 學(xué)習(xí)興趣更濃

《移動通信技術(shù)》課程新教學(xué)方式的使用，對傳統(tǒng)的“老師講，學(xué)生聽”的方式進(jìn)行了變革，“以學(xué)生為中心”成為教學(xué)目標(biāo)和宗旨。翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂的教學(xué)效率，杜絕上課走神、思維死板、自主學(xué)習(xí)能動性差、創(chuàng)新力不夠等問題，把移動通信課堂交給學(xué)生來發(fā)揮、來設(shè)計，老師充分進(jìn)行引導(dǎo)或者輔助，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，讓學(xué)生更好地參與教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)，提升學(xué)生的融入感、獲得感[5]。

3 結(jié)束語

從傳統(tǒng)的《移動通信》課程教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā)，分析了實驗箱教學(xué)的制約因素，并將虛擬仿真平臺和校企合作引入移動通信實驗教學(xué)課堂，使學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性、綜合性的實驗，加強(qiáng)了對通信網(wǎng)絡(luò)的理解和掌握；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的使用，拉近了師生距離，使枯燥的移動通信原理變得更加生動形象和更加有趣，學(xué)習(xí)的資源也更加豐富；“以賽促學(xué)”的推進(jìn)，提高了學(xué)生的實踐能力和分析、解決問題的能力，增強(qiáng)了學(xué)生就業(yè)競爭力。在新工科建設(shè)背景下，不斷探索新的教學(xué)方式和思路，既有利于移動通信課堂的多元化發(fā)展，又促使學(xué)生“理論聯(lián)系實際”，快速成長為通信行業(yè)人才。