課堂教學改革背景下無線通信課程引導式教學創(chuàng)新與實踐

周 曉，王成優(yōu)，王小利，李光明，張 亮

（山東大學 機電與信息工程學院，山東 威海 264209）

無線通信（以下簡稱“本課程”）作為電子信息科學與技術、通信工程等相關專業(yè)的核心課程，在本科生的培養(yǎng)中具有重要的地位和作用。本課程旨在讓學生建立完整的通信理論體系，熟練掌握通信的基礎知識與概念。伴隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，高新技術產(chǎn)業(yè)日新月異，所需要的高科技人才要有更強的基礎知識儲備和實踐能力，因此，學生需要做到學以致用，增強其應用和工程實踐能力[1]。無線通信課程作為一門基礎的綜合課程，涉及多個領域，綜合性強，拓展面廣，為后續(xù)學生的學習和工作奠定基礎[2-3]。本課程的發(fā)展歷程已經(jīng)持續(xù)了多年，對于通信領域具有極為重要的意義。伴隨著5G 的商用和6G 的進一步發(fā)展，其中的內(nèi)容也在不斷地更新迭代。不僅如此，新時代下課程的學科交叉、人工智能背景下的無線通信[4]、物聯(lián)網(wǎng)背景下的無線通信[5]和全英課程[6]等推動無線通信課程的發(fā)展，并充實其內(nèi)容，但也因此，所對應的教學內(nèi)容、教學方法和教學工具均需要不斷地更新和完善。

技術和知識的更新必然也會帶來新的問題。因此，需要我們抓住機遇和問題，應對挑戰(zhàn)，使這門課程可以囊括更多的新知識，并更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和應對挑戰(zhàn)的能力[7-8]。因此，需要持續(xù)關注無線通信技術的最新發(fā)展，及時更新課程內(nèi)容，采用更靈活多樣的教學方法，如實踐項目、案例研究等，來激發(fā)學生的學習興趣和動手能力。此外，也可以引入與產(chǎn)業(yè)界合作的機會，讓學生參與實際項目，了解實際應用情況，提高其解決實際問題的能力。綜上所述，我們需要持續(xù)關注無線通信課程的發(fā)展，幫助學生了解前沿，并將所學運用到實踐上，通過不斷更新和改進教學的方法，培養(yǎng)出新時代通信領域的優(yōu)秀人才。

一 課程教學面臨的問題

通過調(diào)研與教學實踐發(fā)現(xiàn)，目前無線通信課程的教學中主要存在以下不足。

課程理論和公式復雜繁多且理解困難。無線通信領域涉及非常廣的知識面，并且有些知識抽象難懂。學生在面對大量抽象、枯燥的理論和數(shù)學公式時，會很難抓住重點，學生對遇到許多相關聯(lián)的數(shù)學基礎知識也會有遺忘問題。

教學內(nèi)容缺乏前沿技術。由于無線通信技術的前沿性和快速變化，每隔十年左右就會出現(xiàn)新一代無線通信技術，這要求教學必須緊跟技術的步伐，否則就會導致學生無法跟上前沿技術發(fā)展的問題。

理論與實踐結合差。課程的理論內(nèi)容是實際通信和標準的基礎，而實際通信系統(tǒng)和應用案例是課程技術內(nèi)容的有效展示和必要補充，因此不能只關注課程理論內(nèi)容而忽略培養(yǎng)學生的實際應用能力。目前，學生存在很難將理論知識與實際應用相結合的問題。

二 無線通信教學改革方案

在課堂教學的改革背景下，為深化課堂改革，構建高效課堂，要始終以學生為中心，根據(jù)學生的實際需求和興趣愛好，構建富有啟發(fā)性和趣味性的教學環(huán)境，引導學生打好扎實基礎，了解前沿技術，并能將理論與實踐相結合。在課堂中引導學生積極自主地掌握所學無線通信基礎知識，對概念和理論有深刻地認識并能熟練運用。緊密關注無線通信前沿方向的發(fā)展，引導學生去了解6G 等新發(fā)展的技術，并交流討論，培養(yǎng)學生的科研興趣。為培養(yǎng)學生對理論知識與實踐相結合的能力，將最新的無線通信標準和實際通信系統(tǒng)應用案例融入到課程中來，彌補理論和實踐之間的脫節(jié)現(xiàn)象。為學生展示無線通信實驗過程，加深對概念的理解，并令學生自主合作完成仿真模擬，培養(yǎng)其動手實踐能力。期末考核采取多樣形式，注重過程考核，讓學生能真正掌握并應用本課程所學到的知識。本文提出的整體改革方案如圖1 所示。

圖1 無線通信教學改革整體方案

（一）加強學生對無線通信理論基礎的引導與培養(yǎng)

無線通信課程涉及大量抽象、枯燥的理論和公式，缺乏一定的數(shù)學基礎和理解能力，導致對無線通信這門課程的學習感到吃力。在教學中加強對于數(shù)學基礎的學習和無線通信知識的理解，將抽象、難懂的概念具象化，并穿插相關數(shù)學基礎的講解，引入互動式學習和教學方法，引導學生對無線通信知識的深層次理解。讓學生從課程中開拓前沿科技視野，培養(yǎng)足夠扎實的數(shù)學基礎和通信工程師素養(yǎng)。因此，針對學生在學習無線通信課程時遇到的困難，需要加強對學生的引導和培養(yǎng)。

為了學生能夠更好地理解和掌握本課程中抽象復雜的理論和公式，提高學習效率，改善教學效果，對無線通信課程的理論教學內(nèi)容進行改革，改革的具體內(nèi)容如下。

1）引導學生課前預習并回憶課程相關的數(shù)學知識。在本課程中，繁多且精細的理論知識會讓學生在課堂中很難完全理解，所以需要學生課前預習。本課程包含許多相關聯(lián)的數(shù)學基礎知識，比如微積分、線性代數(shù)和復變函數(shù)等。學生對此難免會有遺忘，可以配合穿插數(shù)學知識的講解，并在課前打印相關數(shù)學資料給學生，讓學生提前學習，在課堂上更容易深刻理解所學內(nèi)容，防止因為數(shù)學知識的遺漏導致理解出現(xiàn)偏差，影響后續(xù)教學。

2）利用先進工具引導學生理解無線通信知識。在教學模式上需充分利用學校配備的現(xiàn)代化多媒體教育技術工具和形象的道具模型如交互式電子黑板、玻璃幕墻、數(shù)學模型等。制作圖文并茂、易于理解的課件內(nèi)容或者選擇合適的道具模型，與講解形成良好的配合，便于學生學習和理解無線通信的概念，更容易抽繁化簡，加深理解。

3）引導學生在日常生活中強化理論學習。例如，在學習近距離無線通信系統(tǒng)時，可以讓學生思考藍牙通信系統(tǒng)是如何實現(xiàn)日常生活中的汽車無鑰匙開門功能的，讓學生搞清楚在生活中的汽車無線免接聽藍牙電話系統(tǒng)也是短距離無線通信系統(tǒng)在實際通信工程中的應用。這樣就更加強化學生在學習理論知識時與日常生活實際相關的通信工程背景結合的能力，進一步提升學生的學習積極性，調(diào)動學生濃厚的學習興趣，打好無線通信知識的基礎，做到學有所長，學以致用。

（二）引導學生對當前先進6G 技術的了解和學習

由于無線通信技術的前沿性和快速變化，每隔十年左右就會出現(xiàn)新一代無線通信技術，這要求教學必須緊跟技術的步伐，否則就會導致學生無法跟上前沿技術的發(fā)展和掌握最新的發(fā)展動態(tài)[9]。不緊跟前沿容易造成學生學習的知識無法適應新需求、無法解決實際問題和喪失競爭力等問題。因此，需要及時更新課程內(nèi)容，將最新一代的6G 無線通信技術知識融入到課程中，與已有的知識相關聯(lián)，以便讓學生掌握最新的通信技術和前沿方向，達到教學與最新的技術同步發(fā)展的目的。我們定期監(jiān)測和分析最新的無線通信技術趨勢和發(fā)展方向，引導學生完成對6G 等新技術的了解與學習，提高競爭力和解決實際問題的能力。具體的改革內(nèi)容如下。

1）引導學生研讀最新無線通信資料。跟蹤無線通信的最新發(fā)展趨勢，不定期地給學生打印一些輔助的課程資料，在課堂上引導學生進行研讀，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。同時，要培養(yǎng)學生自主查閱最新資料的能力。學生通過深入調(diào)研和總結整理后，能夠?qū)o線通信理論進行歸納總結、仿真驗證，培養(yǎng)復合型、開放型的無線通信專業(yè)人才。

連上了年紀的人都會這樣抱怨：光電效應有什么用？三角函數(shù)真扯淡？立定跳遠好干嗎？為什么要學這些沒用的東西？有時他們是焦灼的父母，在質(zhì)疑教育制度，而我，只覺啼笑皆非。

2）雙語教學，引導學生了解前沿。目前所接觸的前沿內(nèi)容大多以英語呈現(xiàn)，培養(yǎng)學生雙語學習的能力[10]。應該引導學生學習通信專業(yè)英語，激發(fā)學生創(chuàng)新意識，提高教學效果，培養(yǎng)學生的專業(yè)興趣。另外，還應引導學生閱讀若干最新英文論文，參加前沿的學術講座，培養(yǎng)學生總結與歸納外文文獻蘊含的通信數(shù)學與通信技術原理能力。

3）引導學生匯報總結前沿內(nèi)容。利用翻轉式教學方法，讓學生自主合作進行講解，將歸納總結的內(nèi)容制作成PPT 與班級內(nèi)其他同學分享討論，使學生的掌握更加深刻，提高學生課堂參與度。將其中精華部分的總結作為新教學材料，來更新無線通信實踐教學，使師生共同擴大知識面，提高學生查詢和吸收最新知識的能力。

（三）增強學生的理論與實踐相結合的能力

增強學生的無線通信理論與實踐相結合的能力是現(xiàn)代教育的一項重要任務。在課程教學中需要做到理論和實踐并重，課程理論知識是基礎，實際應用是課程內(nèi)容必要補充[11]。只有理論知識的學習會讓學生脫離現(xiàn)實，無法達到實際應用需求。在培養(yǎng)學生的過程中將傳統(tǒng)的理論教學與實踐環(huán)節(jié)相結合，引導學生主動思考，培養(yǎng)學生的專業(yè)自信和創(chuàng)新精神。這不僅可以提高學生學習效果、促進創(chuàng)新，還可以培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)，推動產(chǎn)學融合，增強學生的無線通信理論與實踐相結合的能力以更好地適應現(xiàn)代社會的需求，培養(yǎng)學生成為具備實際應用能力和創(chuàng)新能力的專業(yè)人才。為了培養(yǎng)學生的學習實踐能力，彌補理論和實踐之間的脫節(jié)現(xiàn)象，提高學生的實用能力和應用水平，我們采取了如下措施。

1）加強實踐性教學實用案例的引入。將最新的無線通信標準和實際通信系統(tǒng)應用案例融入到課程中來，彌補理論和實踐之間的脫節(jié)現(xiàn)象。提供實際通信系統(tǒng)應用案例的案例研究，以幫助學生了解這些應用的實現(xiàn)方式和效果。與學生共同調(diào)研無線通信系統(tǒng)應用的案例研究，在課堂上講解相關實例，并與相對應的課程基礎知識結合。課后，學生需調(diào)研相關案例，撰寫相關調(diào)研報告內(nèi)容包括案例內(nèi)容、涉及基礎無線通信知識、有何啟發(fā)和優(yōu)缺點等。展示優(yōu)秀調(diào)研報告和案例供其他學生學習。

2）增加實踐和動手能力的培養(yǎng)。在課程中，引入相關的仿真軟件或硬件實驗平臺，讓學生能夠模擬和實踐無線通信系統(tǒng)的各種應用場景，培養(yǎng)其動手能力和實踐能力，使課程更具前沿應用和工程實踐特點。為學生展示真實的無線通信系統(tǒng)，并引導學生完成相應的模擬仿真，鍛煉學生對實踐知識的動手能力。讓學生以團隊的形式進行實踐，訓練多個學生間的團隊合作能力，通過仿真結果檢驗學生對實驗內(nèi)容的真正掌握程度，以及學生在做實驗過程中體現(xiàn)出的創(chuàng)新能力。讓學生在學習這門課程時更加容易理解和掌握相關的理論知識，從而提高其學習效果。

3）引導學生積極參與科研項目。鼓勵學生參加與無線通信相關的實習或科研項目。學生可以接觸到最新的無線通信技術和發(fā)展趨勢，了解實際應用中的需求和挑戰(zhàn)。這種實踐經(jīng)驗不僅可以增強學生的無線通信理論與實踐相結合的能力，還有助于順利地步入職業(yè)領域。

（四）多方位綜合考核方式改革

當前的無線通信課程的教學往往以本課程的期末成績?yōu)橹鳎狈W生的過程考核。需要特別關注學生在學習過程中對無線通信知識的掌握能力和學生綜合能力的培養(yǎng)，避免學生只在考前進行死記硬背的突擊。這門課程不僅要教授相關的無線通信知識，還要培養(yǎng)學生的批判性思維和創(chuàng)新能力，從而使學生在將來能夠更好地應對復雜多變的現(xiàn)實挑戰(zhàn)。

無線通信課程總成績考核占比采用過程考核（50%）+期末成績（50%）。過程考核提高比重，加強過程考核，重視平時學生對于無線通信知識的掌握能力，讓學生在學習過程中打牢基礎。期末考試是考查學生對無線通信理論基礎知識的掌握程度和應用能力的重要手段。期末考試內(nèi)容除基礎的常規(guī)題目外，還需包括部分開放性綜合性題目，設立非標準答案，可以培養(yǎng)學生的綜合能力和主觀能動性。過程考核可以體現(xiàn)學生綜合素質(zhì)和能力。如圖2 所示，可以將過程考核分別設置為測驗、作業(yè)、出勤、PPT 匯報和調(diào)研報告，分別賦予25%、25%、20%、15%和15%的比重。測驗和作業(yè)的內(nèi)容是課本中的無線通信知識，目的讓學生打牢基礎知識；PPT匯報的內(nèi)容來自前沿知識的學習和調(diào)研的內(nèi)容，目的是加強學生競爭力和創(chuàng)新能力；調(diào)研報告的內(nèi)容是應用實踐案例，目的是加強學生實踐能力和專業(yè)認知。從多個角度出發(fā)，采用多方位的綜合考核方式，注重學生綜合能力的培養(yǎng)和學習過程考核，更全面地反應學生的能力和潛力。

圖2 過程考核占比

三 結束語

以學生發(fā)展為中心，滿足學生的個性化學習需求與能力發(fā)展需要。本文在課堂教學的改革背景下旨在將啟發(fā)式、引導式教學理念引入課堂教學。針對無線通信課程概念難理解且需要相對應數(shù)學知識問題，本項目利用圖文模型配合講解，引導學生深刻理解相關基礎知識，可以熟練掌握并能舉一反三，靈活運用。本課程發(fā)展速度快，新技術不斷涌現(xiàn)，為使學生掌握最新的無線通信知識，引導學生關注并查閱最新6G 等知識，提高學生查閱能力并培養(yǎng)學習興趣。本課程基礎理論知識較多，為培養(yǎng)學生實踐與理論相結合的能力，引導學生學習應用案例并在課后自主完成模擬仿真，提高學生對理論知識的應用能力。本文提出了注重過程考核的多方位綜合考核方式，在平時加強對學生的過程考核，提高學生對無線通信知識的掌握能力，注重對綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。本文所提出的教學改革將為學生的綜合能力提升和個性化發(fā)展奠定堅實基礎，為新時代通信領域的優(yōu)秀人才培養(yǎng)作出貢獻。這種啟發(fā)式、引導式教學理念的應用在無線通信課程中將為其他高校的課程教學提供參考和借鑒。通過持續(xù)不斷的探索和創(chuàng)新，為學生在通信領域的進一步學習和就業(yè)打下堅實的基礎。