新工科背景下應(yīng)用型本科“通信原理”課程實(shí)踐教學(xué)研究

摘?要：隨著社會(huì)科技的快速發(fā)展，新工科成為新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。為了培養(yǎng)適應(yīng)這一發(fā)展的人才，教學(xué)內(nèi)容需要不斷拓寬，既要涵蓋新工科的核心知識(shí)，也要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。通過(guò)分析“通信原理”課程教學(xué)中的難點(diǎn)問(wèn)題，并以創(chuàng)新精神和技術(shù)復(fù)合型的新工科人才培養(yǎng)為目標(biāo)，加強(qiáng)校企合作，旨在提高應(yīng)用型本科院校實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生工程實(shí)踐能力，有效提高“通信原理”課程教學(xué)實(shí)踐效果，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：通信原理；實(shí)踐教學(xué)；新工科

中圖分類號(hào)：G640??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research?on?Practical?Teaching?of?"Principles?of?Communications"

in?Applied?Undergraduate?Programs?under?the?Background

of?Emerging?Engineering?Education

Zhao?Mingquan

Guilin?Institute?of?Information?Technology?GuangxiGuilin?541004

Abstract：With?the?rapid?development?of?social?technology，emerging?engineering?has?become?an?important?direction?for?new?industry development.In?order?to?cultivate?talents?that?can?adapt?to?this?development，the?teaching?content?needs?to?be?continuously?expanded，covering?not?only?the?core?knowledge?of?emerging?engineering?but?also?the?cultivation?of?students’?innovation?and?practical?abilities.By?analyzing?the?difficulties?in?the?teaching?of?the?"Principles?of?Communications"?course?and?aiming?to?cultivate?innovative?and?technologically?versatile?talents?in?emerging?engineering，strengthening?the?cooperation?between?universities?and?enterprises?aims?to?improve?the?quality?of?practical?teaching?in?applied?undergraduate?institutions?and?enhance?students’?engineering?practical?abilities.This?can?effectively?improve?the?effectiveness?of?the?teaching?practice?of?the?"Principles?of?Communications"?course?and?promote?students’?comprehensive?development.practice?teaching.

Keywords：Principles?of?Communications；practice?teaching；Emerging?Engineering?Education

1?概述

當(dāng)前，信息技術(shù)正成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的關(guān)鍵因素。隨著科技的不斷發(fā)展和創(chuàng)新的推動(dòng)，信息技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，這使得經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化。高新科技產(chǎn)業(yè)正成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，各個(gè)產(chǎn)業(yè)紛紛靠攏高新信息產(chǎn)業(yè)，以適應(yīng)這個(gè)時(shí)代的變化［1］。高校作為社會(huì)培養(yǎng)輸送人才、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量，順應(yīng)新經(jīng)濟(jì)的需求，應(yīng)運(yùn)而生新工科?！巴ㄐ旁怼弊鳛樾畔⒐こ填悓I(yè)的核心基礎(chǔ)課程，支撐著專業(yè)技術(shù)向前革新。如何優(yōu)化“通信原理”課程的教學(xué)工作，提出引領(lǐng)性的課程改革案例，培養(yǎng)符合新工科標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合型工程人才已成為我國(guó)高校課程改革的重要議題［2］。這一舉措旨在推動(dòng)我國(guó)高新科技產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步革新。

“通信原理”課程知識(shí)原理復(fù)雜、理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。學(xué)生常常面臨著難以理解知識(shí)點(diǎn)及接觸工程實(shí)踐的困境，因?yàn)槠渲性S多知識(shí)點(diǎn)對(duì)他們來(lái)說(shuō)是全新的。同時(shí)，該課程的教材內(nèi)容較為陳舊，已經(jīng)不能滿足新工科對(duì)知識(shí)的要求［34］。此外，傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)模式已經(jīng)無(wú)法滿足新工科人才培養(yǎng)的理念要求，并且學(xué)科教學(xué)與行業(yè)需求之間存在一定的脫節(jié)，不再適合應(yīng)用型本科對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)要求。因此，對(duì)實(shí)踐教學(xué)方法和學(xué)生培養(yǎng)方式的改革至關(guān)重要，目標(biāo)是增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生的合作與交流能力，增強(qiáng)對(duì)通信行業(yè)發(fā)展了解，提升實(shí)踐操作技能［5］。

2?教學(xué)存在的問(wèn)題

2.1?教學(xué)內(nèi)容更新緩慢

在傳統(tǒng)教學(xué)中，主要以知識(shí)理論的講授為主，然而這種方法未能充分分析前沿性問(wèn)題和發(fā)展性問(wèn)題。由于理論教學(xué)與通信新技術(shù)之間的聯(lián)系不夠緊密，導(dǎo)致課程內(nèi)容的更新速度較慢。另外，一些教學(xué)方法已經(jīng)過(guò)時(shí)，無(wú)法跟上現(xiàn)代通信技術(shù)的快速發(fā)展。理論課時(shí)較長(zhǎng)的設(shè)置導(dǎo)致學(xué)生難以將抽象原理與工程實(shí)踐結(jié)合應(yīng)用，從而無(wú)法解決實(shí)際工程中的問(wèn)題，學(xué)習(xí)動(dòng)力也因此不足。這些限制對(duì)于提高學(xué)生在實(shí)踐項(xiàng)目中解決復(fù)雜問(wèn)題的能力產(chǎn)生了影響。

2.2?實(shí)驗(yàn)教學(xué)不過(guò)關(guān)

部分院校在“通信原理”在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一、考核評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于表面化，考核結(jié)果無(wú)法準(zhǔn)確表明學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握程度。為了提升應(yīng)用型本科院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有必要改進(jìn)通信原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。首先，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)需齊頭并進(jìn)，兩者相輔相成，實(shí)踐教學(xué)與理論知識(shí)之間的聯(lián)系和銜接應(yīng)更為緊密。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中可能缺乏對(duì)理論知識(shí)的透徹理解，而僅僅是機(jī)械操作，導(dǎo)致實(shí)踐過(guò)程變得無(wú)意義和空洞。其次，一些院校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中常常使用非課程定制的專用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)匹配度較低。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的數(shù)量和品質(zhì)往往無(wú)法滿足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求。由于通信技術(shù)迅速發(fā)展，老舊的設(shè)備已經(jīng)無(wú)法支持最新的實(shí)驗(yàn)要求。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)所需的資源如硬件、軟件和實(shí)驗(yàn)材料等也可能不足，限制了學(xué)生的實(shí)踐操作和探索空間。最后，很多高校對(duì)“通信原理”課程的實(shí)踐項(xiàng)目考核重視不夠，雖增加了項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)方式，但課時(shí)安排較少，教學(xué)過(guò)程簡(jiǎn)單地通過(guò)“項(xiàng)目選題—成果總結(jié)—評(píng)分”來(lái)進(jìn)行，缺乏項(xiàng)目答辯和成果展示的環(huán)節(jié)，教師無(wú)法真正評(píng)估學(xué)生的項(xiàng)目完成情況。

3?以實(shí)驗(yàn)實(shí)踐為主的教學(xué)探索

“通信原理”課程以實(shí)踐為中心的學(xué)生培養(yǎng)方式，需要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的多樣性，引入更多與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的案例和項(xiàng)目，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用于實(shí)際工程情境中。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和設(shè)備的設(shè)計(jì)與配置，確保其適應(yīng)課程需求，提供給學(xué)生良好的實(shí)踐環(huán)境。應(yīng)用型本科院校加強(qiáng)校企合作，聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生，優(yōu)化考核與評(píng)價(jià)，確保學(xué)生綜合能力的充分展現(xiàn)和評(píng)估。

3.1?聯(lián)合仿真軟件教學(xué)

為了提高學(xué)生對(duì)通信原理的理解和應(yīng)用能力，在教學(xué)過(guò)程中引入通信仿真軟件是非常有效的?！巴ㄐ旁怼鄙婕霸S多抽象的概念和算法，例如調(diào)制解調(diào)、信道編碼等。MATLAB仿真軟件能夠?qū)⑦@些抽象的概念通過(guò)圖表、動(dòng)畫等方式進(jìn)行可視化展示，使學(xué)生更容易理解和記憶，更重要的是在仿真過(guò)程中可以根據(jù)不同的通信需求自由設(shè)計(jì)和調(diào)整信號(hào)處理算法，并實(shí)時(shí)觀察仿真結(jié)果。這種靈活性使學(xué)生能夠嘗試不同的方案和算法，從而深入理解通信原理。例如，基于MATLAB仿真軟件進(jìn)行OFDM（Orthogonal?FrequencyDivision?Multiplexing）系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析。OFDM是一種常用的多載波調(diào)制技術(shù)，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中。通過(guò)MATLAB仿真軟件，可以設(shè)計(jì)和調(diào)整OFDM調(diào)制器和解調(diào)器的參數(shù)，可以分析和優(yōu)化OFDM系統(tǒng)的頻譜效率、抗干擾性能等指標(biāo)。通過(guò)這樣的實(shí)踐，學(xué)生可以充分理解OFDM系統(tǒng)的原理和特點(diǎn)，并掌握系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法。

3.2?實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革

3.2.1?加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)比重

目前，部分院校存在一個(gè)普遍問(wèn)題，即“通信原理”課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容較少。造成這個(gè)問(wèn)題的原因可能是學(xué)校在課程設(shè)置時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)部分的重視不夠，或者由缺乏相應(yīng)的設(shè)備或教師資源而導(dǎo)致。通信原理實(shí)驗(yàn)通過(guò)具體實(shí)踐操作、理論驗(yàn)證、數(shù)據(jù)采集與分析等方法，幫助學(xué)生更好地理解通信原理的基本識(shí)和技術(shù)原理。然而，在過(guò)去的教學(xué)實(shí)踐中，我們常常將理論授課視為主要教學(xué)形式，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)比重相對(duì)較低，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于通信原理的理論知識(shí)掌握得較好，但在實(shí)際應(yīng)用能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力上存在一定的欠缺。

為了從根本上解決這個(gè)問(wèn)題，學(xué)?？梢圆扇∠鄳?yīng)措施來(lái)豐富教學(xué)方式。通過(guò)線上和線下結(jié)合的形式，減輕教師在理論知識(shí)教學(xué)方面的壓力，并考慮搭建虛擬實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)，為學(xué)生提供自主開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生能夠直觀地感到通信原理相關(guān)技術(shù)的基本原理和操作流，從而提高他們的動(dòng)手實(shí)踐能力。這種能力在今后的工作中是非常重要的，因?yàn)閮H僅掌握理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須能夠?qū)⒅R(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題能夠主動(dòng)思考和解決，從而培養(yǎng)他們的問(wèn)題解決能力。實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)存在一些未知條件和變量，學(xué)生需要通過(guò)實(shí)踐來(lái)解決這些問(wèn)題，這將提高他們的綜合分析解決問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以幫助學(xué)生將抽象的理論轉(zhuǎn)化為具體實(shí)踐操作和現(xiàn)象，從而加深對(duì)理論的理解和記憶。通過(guò)親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生能夠更好地掌握和記憶理論知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效果。

3.2.2?豐富實(shí)踐教學(xué)模式

在科技發(fā)展浪潮下，學(xué)生應(yīng)具備創(chuàng)新意識(shí)和強(qiáng)大的工程實(shí)踐能力。部分院校的“通信原理”課程教學(xué)內(nèi)容不夠全面，要求教師與教研組共同探討新的教學(xué)模式，引入更豐富和獨(dú)特的內(nèi)容。在實(shí)踐課程中，采用小組式和項(xiàng)目式教學(xué)。

小組式教學(xué)將學(xué)生分成小組進(jìn)行教學(xué)的方式，通過(guò)小組合作、互幫互助的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生可以在實(shí)踐中相互交流和合作，共同解決問(wèn)題。在教學(xué)中，一是組建多樣化的實(shí)驗(yàn)小組，在組建實(shí)驗(yàn)小組時(shí)可以盡量多樣化，既可以選擇同專業(yè)的學(xué)生組成小組，也可以選擇在不同專業(yè)的學(xué)生之間進(jìn)行跨專業(yè)合作，這樣可以促進(jìn)不同背景、不同專業(yè)的學(xué)生之間的交流和合作，豐富實(shí)踐教學(xué)的視角和思維方式。二是設(shè)計(jì)具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。教師可以設(shè)計(jì)一些具有一定難度和挑戰(zhàn)性的任務(wù)，讓學(xué)生在小組內(nèi)共同思考和解決。

項(xiàng)目式教學(xué)是將學(xué)生分成小組進(jìn)行實(shí)踐項(xiàng)目的方式。在教學(xué)中，一是設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目，教師可以設(shè)計(jì)一些以實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)的項(xiàng)目，讓學(xué)生從設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的角去探索通信原理的應(yīng)用。例如，設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)或者模擬一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)等。通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)踐過(guò)程，學(xué)生可以更深入地理解和應(yīng)用通信原理的知識(shí)。二是強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作和角色分工，在項(xiàng)目式教學(xué)中，團(tuán)隊(duì)合作和角色分工非常重要?？梢砸龑?dǎo)學(xué)生在項(xiàng)目中合理分工，每個(gè)人負(fù)責(zé)一個(gè)或多個(gè)任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作并充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。

為了確保學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中取得良好的效果，教師可以提供實(shí)踐指導(dǎo)和及時(shí)反饋。指導(dǎo)可以包括項(xiàng)目的整體框架、關(guān)鍵技術(shù)指導(dǎo)等，反饋可以包括項(xiàng)目進(jìn)展的審核、實(shí)踐過(guò)程中存在的問(wèn)題和改進(jìn)建議。

3.3?校企合作

3.3.1?教學(xué)資源優(yōu)化

如前文已經(jīng)提到，教師在教授“通信原理”這門與時(shí)俱進(jìn)的課程時(shí)，需要充分了解最新問(wèn)題和發(fā)展動(dòng)態(tài)，并不斷更新教學(xué)內(nèi)容。然而，由于教師的角色從過(guò)去的“學(xué)生學(xué)?！鞭D(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的“教師學(xué)?！保瑢?dǎo)致在工程背景方面的不足，缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的教師相對(duì)較少，借助校企合作資源來(lái)補(bǔ)這方面的不足。具體的改革措施包括以下兩個(gè)方面。首先，引入與通信行業(yè)內(nèi)具備權(quán)威性的企業(yè)合作，利用其豐富的工程經(jīng)驗(yàn)和第一線優(yōu)勢(shì)，改革和完善培養(yǎng)方案和課程設(shè)置。積極與這些企業(yè)進(jìn)行談判，以實(shí)現(xiàn)校企協(xié)同培養(yǎng)人才和共同建設(shè)課程。其次，提升教師的實(shí)踐能力，鼓勵(lì)他們參與企業(yè)實(shí)際崗位上的培訓(xùn)和實(shí)戰(zhàn)活動(dòng)，以增強(qiáng)他們的工程能力、學(xué)科前沿知識(shí)和國(guó)際視野。通過(guò)利用“產(chǎn)學(xué)研用”基地，培養(yǎng)教的實(shí)踐教學(xué)能力和操作技能。不斷改進(jìn)和創(chuàng)新課程，通過(guò)內(nèi)外培養(yǎng)、校企合作和產(chǎn)教融合來(lái)實(shí)施這些改革。這樣的改革舉措將有助于提升教師的工程背景，進(jìn)一步加強(qiáng)校企合作，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)與教育的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)課程的持續(xù)改進(jìn)和創(chuàng)新。

3.3.2?校企定制班級(jí)

校企合作定制班級(jí)可采取2+1+1的培養(yǎng)模式，學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)2年基礎(chǔ)課程，1年學(xué)習(xí)企業(yè)的自設(shè)課程或定制課程，最后1年加入企業(yè)當(dāng)中去進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)。

校企合作定制班級(jí)注重實(shí)際問(wèn)題和實(shí)際項(xiàng)目的解決，學(xué)生能夠直接參與實(shí)踐活動(dòng)，例如實(shí)習(xí)、項(xiàng)目實(shí)踐、企業(yè)訪問(wèn)等。這使得學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境中，培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，并增強(qiáng)工程實(shí)踐能力。定制班級(jí)的課程內(nèi)容和教學(xué)方式緊密與行業(yè)需求相結(jié)合，學(xué)生將學(xué)習(xí)到最新的前沿技術(shù)和行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，有助于提升學(xué)生的行業(yè)適應(yīng)力和競(jìng)爭(zhēng)力。定制班級(jí)能夠更好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研體化，將學(xué)校、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)資源有效整合起來(lái)，形成合作共贏的格局。學(xué)生在實(shí)踐項(xiàng)目中可以與企業(yè)合作解決實(shí)際問(wèn)題，獲取真實(shí)的工作經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)學(xué)校和企業(yè)可以共同探索前沿技術(shù)和開展科研項(xiàng)目。定制班級(jí)通常設(shè)有企業(yè)導(dǎo)師和學(xué)校導(dǎo)師，學(xué)生能夠得到來(lái)自實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)豐富的企業(yè)導(dǎo)師和學(xué)術(shù)指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)豐富的學(xué)校導(dǎo)師的指導(dǎo)。這樣的導(dǎo)師指導(dǎo)可以提供學(xué)生貼近行業(yè)實(shí)踐和學(xué)術(shù)前沿的指導(dǎo)，幫助學(xué)生更好地發(fā)展專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)。

校企合作定制班級(jí)與學(xué)校教學(xué)課堂的教學(xué)內(nèi)容優(yōu)勢(shì)點(diǎn)在于：一是課程定制，根據(jù)企業(yè)需求和行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，定制適合校企合作定制班級(jí)的課程體系。確保程緊密關(guān)聯(lián)實(shí)際項(xiàng)目和行業(yè)需求，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和適應(yīng)能力。二是專業(yè)實(shí)習(xí)和項(xiàng)目實(shí)踐，為學(xué)生提供與企業(yè)合作的實(shí)習(xí)和項(xiàng)目實(shí)踐機(jī)會(huì)，通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力。三是設(shè)立企業(yè)導(dǎo)師和學(xué)校導(dǎo)師，為學(xué)生提供專業(yè)指導(dǎo)和職業(yè)規(guī)劃建議，幫助學(xué)生在實(shí)踐中提高技術(shù)水平和職業(yè)素養(yǎng)。

結(jié)語(yǔ)

在新工科背景下，我國(guó)社會(huì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)于高校的工科人才培養(yǎng)提出了更高的要求。特別是對(duì)于信息通信類專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們的工程實(shí)踐能力需要得到較大的提升。因此，在分析“通信原理”教學(xué)存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，聚焦于實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，探究實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)方法、教學(xué)模式的改進(jìn)、校企合作中教學(xué)資源的優(yōu)化，以及培養(yǎng)方式中校企定制班級(jí)的設(shè)立，提供了應(yīng)用型本科提升教學(xué)質(zhì)量、工程實(shí)踐能力的實(shí)踐方法，側(cè)重學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，促進(jìn)學(xué)科交叉，推動(dòng)前沿產(chǎn)業(yè)的繁榮。

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基金項(xiàng)目：2021年度桂林信息科技學(xué)院校級(jí)應(yīng)用型課程建設(shè)項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：趙明權(quán)（1991—?），男，漢族，廣西桂林人，碩士，工程師，研究方向：通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)。