基于工程教育理念的混合式一流課程建設探索

王盟盟　谷志茹　黃曌　楊玲

摘? 要：基于工程教育專業(yè)認證理念對工程教育專業(yè)課程建設提出的新要求，該文以線上線下混合式教學模式為基礎，以信息通信類專業(yè)核心專業(yè)課程通信原理為例，重點從課程建設及應用情況以及課程特色與創(chuàng)新方面闡述一流課程建設的路徑探索。利用信息化教學手段線上線下混合式課堂教學融合設計，以能力目標為導向，形成教學內容、教學方法和手段相結合的一體化設計。同時，引思政元素入理論教學，實現(xiàn)全方位協(xié)同育人，為一流本科專業(yè)建設和工程教育專業(yè)認證背景下的一流本科課程建設提供有力支撐。

關鍵詞：工程教育；一流課程；線上線下混合式教學；通信原理；課程建設

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）14-0035-04

Abstract： Based on the new requirements for the construction of engineering education professional courses put forward by the concept of engineering education professional certification， this paper takes the online and offline hybrid teaching mode as the basis， and takes the course of Principles of Communicationas an example from four aspects： course objectives， course construction and application， course characteristics and innovation， and curriculum construction plan. Using information-based teaching methods， online and offline blended classroom teaching integration design， guided by ability goals， an integrated design combining teaching content， teaching methods and means is formed. At the same time， ideological and political elements are introduced into theoretical teaching to achieve all-round collaborative education.

Keywords： engineering education; first-class courses; online and offline blended teaching; Plastic Mechanics and Rolling Principle; curriculum building

工程教育專業(yè)認證堅持“以學生為中心、成果導向、持續(xù)改進”的教育理念[1]。自我國開展工程教育專業(yè)認證工作以來，國家對高等教育事業(yè)發(fā)展提出更高要求與標準，要求各高校應通過各種科學手段與方式努力培養(yǎng)符合現(xiàn)代工業(yè)要求的新時代人才，以便為推動國家與社會進一步發(fā)展。從社會對當代大學生綜合能力所提出培養(yǎng)要求可以看出，傳統(tǒng)大學課程教育模式已逐漸跟不上時代發(fā)展腳步，尤其是在工程教育認證日漸盛行背景下，傳統(tǒng)大學課程教學模式的改革創(chuàng)新迫在眉睫[2]。本院開辦信息工程專業(yè)，立足株洲先進軌道交通信息技術和新能源汽車國家級產(chǎn)業(yè)集群，面向車聯(lián)網(wǎng)和智能交通系統(tǒng)等關鍵領域，以培養(yǎng)多學科交叉復雜工程問題的解決能力為目標[3]。通信原理課程是軌道交通學院信息工程專業(yè)通網(wǎng)模塊組重點建設的一門專業(yè)核心課，針對目前大多數(shù)工科課程存在的“教學內容枯燥、乏味”“理論與實踐結合難”等問題，亟需推進一流課程的建設[4]。

一? 課程定位

通信原理課程在本專業(yè)的課程體系中起著“承上（先修課程）啟下（后續(xù)課程）”的作用。該課程在大三第一學期開設，共有80個學時/5學分（理論課64學時+實驗課16學時）。該課程以通信系統(tǒng)模型為主線，講述現(xiàn)代通信系統(tǒng)的基本原理、基本概念、基本技術及系統(tǒng)性能的分析方法，包括模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。鑒于當前數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)勢，以數(shù)字通信系統(tǒng)為主，主要介紹信號設計、編碼、調制等基本理論和噪聲分析方法[5]。通過本課程課堂教學、討論和實驗等教學環(huán)節(jié)的實施，使得學生具備如下能力。知識目標：掌握通信系統(tǒng)基本組成及各組成部分的基本原理、設計方法，運用相關工程知識，對復雜工程問題進行系統(tǒng)級的設計。能力目標：掌握相關復雜工程問題的文獻查閱和閱讀方法，能夠根據(jù)明確的需求，設計出針對智能交通領域復雜工程問題的解決方案。思政目標：倡導工匠精神，鼓勵技術報國，能夠對通信領域復雜工程問題進行歸并處理和拓展，設計解決方案等。本課程教學團隊由年輕博士組成，本著立德樹人、以學生為中心的教學理念，教學團隊認真負責，教學經(jīng)驗豐富，教學效果良好，積極開展教研活動，2020年信息工程專業(yè)獲批湖南省一流本科專業(yè)建設點。

二? 課程建設及應用

（一）? 課程的建設發(fā)展歷程

通信原理課程自開設以來，主要歷經(jīng)了課程建設階段、課程規(guī)范階段、混合式教學改革階段、課程思政融入階段。課程建設階段主要根據(jù)學生特點和教學目標制訂教學大綱、精選上課教材和參考書籍，確定教學內容，規(guī)范課堂教學，建立課程實驗室，滿足教學科研需要。2017年進入課程規(guī)范階段，創(chuàng)建教學團隊，研討教學內容，按工程教育專業(yè)認證模式，編寫教學大綱和教學設計，建立開放實驗平臺。隨著混合式教學模式的發(fā)展，要求教師對各種教學媒體、教學方式、教學內容、教學場所，以及教學評價等授課要素要高效整合，通過提高學生的學習積極性和學習動手能力，達到最優(yōu)學習效果。本課程混合式教學改革階段，包括主持教研教改課題，推動教學改革；借助網(wǎng)絡教學平臺建立作業(yè)庫、試題庫和工程實例庫，以MOOC課程資源為基礎提出多元化混合式教學方法和科學合理多層次過程性考評體系。最后，為了構建“三全育人”格局將課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應，把“立德樹人”作為教育的根本任務的一種綜合教育理念[6]。在課程建設過程中，增加課程的人文性和科技性，培養(yǎng)學生的文化自信、家國情懷和工匠精神。

（二）? 課程與教學改革要解決的重點問題

在推進新工科的建設之前，工科專業(yè)教育的建設面臨著教學理念陳舊、培養(yǎng)出的人才缺乏核心能力、不能適應新時代發(fā)展的需要等諸多難題。目前，通信原理課程的教學模式也同樣面臨著如下問題。①學生建立工程設計思維方式難，即缺乏對系統(tǒng)內在結構、功能、要素、關聯(lián)性等進行分析、處理、解決實際問題的能力。大部分學生理解通信基本理論，也掌握系統(tǒng)的組成原理，但解決復雜工程問題能力弱，從問題到工程設計是軟硬件協(xié)作思維活動，學生難突破理論與實踐結合的知識應用思維方式。②教學方法創(chuàng)新難。由于本課程涉及信息論、隨機過程和確知信號等內容，學生普遍存在數(shù)學基礎薄弱，學習主動性差等問題，通過實施以任務和問題為導向的混合式教學模式，可以充分利用網(wǎng)絡課程資源、翻轉課堂教學模式、討論式教學法激發(fā)學生興趣。③教學實時反饋機制建立難。教學是一個師生教學相長的過程[7]，只有對學生在課堂活動中的表現(xiàn)進行及時評價與指導，教師才能及時了解學生學習情況，對教學進行調整、改進和反思。學生也能夠通過教師的反饋及時反思和改進。而傳統(tǒng)教學模式中，評價方式單一，教師難以實時了解學生知識掌握情況，以致不能實時調整教學內容和方式。學生缺乏實時的教師引導，學習具有盲目性，缺乏主動性?；诒菊n程在人才培養(yǎng)方面的難題，本文將從課程內容、課程資源的建設、課程教學模式和評價模式等方面對混合式一流課程的建設進行探索。

（三）? 課程內容與資源建設及應用情況

課程內容選用經(jīng)典教材《通信原理》（第7版，樊昌信、曹麗娜編著），針對本門課程自身特點，課程涉及的知識面廣，理論與實踐性強，內容多而抽象等。首先，建立了通信系統(tǒng)的概念和組成。其次，在各章深入介紹各個部分的性能。從整體到局部，思路明確，框架結構清晰。再次，涉及信號與系統(tǒng)、概率論等相關先導課程的知識點時，可以引導學生自主總結，并比較各課程涉及的數(shù)學形式的變換，讓學生將專業(yè)課程聯(lián)系起來，融會貫通，加深知識點的理解。通信原理課程教學知識點梳理如圖1所示。教師授課時應注重各模塊知識體系之間的內在聯(lián)系，避免知識點過于分散雜亂。

同時，為達到教學大綱所規(guī)定的培養(yǎng)目標，將課程內容進行復雜工程問題分解及重組織，并設計可實施的具有復雜工程問題的大作業(yè)，具體包括：①模擬通信系統(tǒng)的設計和仿真；②數(shù)字通信系統(tǒng)設計和仿真；③信源編解碼設計和仿真；④信道編解碼設計和仿真。每個復雜工程問題，論證知識點對目標達成度的作用，以細化具體課堂組織過程。以信源編解碼設計與仿真為例，教師提前在教學平臺發(fā)布任務書，學生自主學習相關原理并在Simulink軟件中搭建PCM編碼電路，如圖2所示。另外，通過教學平臺，學生還可同步記錄下學習過程中較為薄弱的部分，與教師進行互動交流[8]。

最后，組建通信原理一流課程教學團隊，團隊成員各司其職，共同參與本課程教學資源的建設與實施；在現(xiàn)有的超星泛雅課程建設基礎上，建設線上課程資源，規(guī)劃好教學設計和課程資源建設，分工合作搭建好本課程線上線下電子檔資源庫，構建“問題導向+混合式教學+課堂互動+研討設計+展示評價”多元化教學形式。

（四）? 課程教學內容及組織實施情況

針對高校普通存在的學生學習主動性差、師生交流少、創(chuàng)新意識欠缺等問題，以信息化網(wǎng)絡為平臺，對通信原理課程貫徹以任務為驅動的線上線下混合式教學方法，教學主要是課堂教學，輔以線上和實踐課時，以學生為中心，從“知識、能力、思政”多方位全面培養(yǎng)[9]。

教學過程采用多種教學手段和方法相結合，利用優(yōu)質線上資源，教師線上發(fā)布任務，學生明確學習目標，同時，根據(jù)教師在不同章節(jié)所設置的任務，完成線上課前測試、課堂討論問題的準備、相關主題資料檢索等任務；課堂理論教學中，設計采用講授法、項目教學法、分組討論法、隨堂測試法和翻轉課堂等多種教學方法，引導學生思考解決問題，并開展多種總結展示評價活動，課后布置大作業(yè)鞏固知識；實踐教學環(huán)節(jié)，采用演示法、任驅動法等方法，讓學生邊學邊練，激發(fā)學習熱情，增強其實踐操作的技能[10]。整個教學實施過程，實時關注線上學習數(shù)據(jù)。線上線下混合式教學設計思路如圖3所示。

多維度的評價能夠督促學生按時做好課程的預習，加強課程中的互動，及時地評價學習效果，讓學生有種“所見即所得”的感覺，增強了學習的獲得感[11]。加大工程設計能力考核比例、采用“考試+大作業(yè)+作業(yè)+討論”多層次的考核方法；建立與線上線下教學模式相匹配的評價體系，課堂隨機反饋測驗，線上自學任務點完成及評論區(qū)討論等。

三? 課程特色與創(chuàng)新

本課程基于OBE教育理念的成果導向教育，融合學情分析，將課程內容進行復雜工程問題分解及重組織，并設計可實施的具有復雜工程問題項目，始終貫穿整個教學過程，突出培養(yǎng)學生的輸出能力。

（一）? 著重工程設計能力培養(yǎng)

教學以復雜工程應用驅動，以問題為切入點，從教師單向的知識傳授轉型至師生互動學習，將學生從繼承知識為主引導至對未知事物主動探究式學習。強化學生對工程技術現(xiàn)象和問題的分析能力。

（二）? 教學方法創(chuàng)新

采用混合式教學手段和多元教學組織模式，課堂教學案例驅動，問題導向，分組式研討，以及采用翻轉課堂模式，解決問題探究深刻度不夠問題。學生通過探索、實踐與反思完成知識內化、思維訓練，形成復雜工程問題的解決能力。

（三）? 課程考核方法創(chuàng)新

改變傳統(tǒng)的考評機制，堅持“理論考試與技能考核結合”“線上考核與線下考核結合”“過程考核與結果考核結合”“教師評價與學生互評結合”的原則。采用多層次的考核方法來檢驗教學效果，強化教學內容，全面、客觀、真實地反映學生學習效果。

從課程考核結果看，近一期多元混合式教學班級與傳統(tǒng)教學班級比較，成績優(yōu)異率提升顯著，科研興趣增加，信息工程專業(yè)畢業(yè)設計作品展中工程課程數(shù)量逐步增長，學生畢業(yè)后從事通信相關工作比重增加。從學生在教學平臺上的學習數(shù)據(jù)統(tǒng)計和問卷調查結果看，訪問數(shù)量及交流區(qū)的留言說明了學生學習的主動性、學習興趣在增強，對課程的滿意度越來越高。

四? 結束語

為適應工程教育專業(yè)認證的需要，對于該課程達到的工程認證標準提出了一系列的挑戰(zhàn)。本課程從教學內容的提煉與豐富、教學過程的設計與優(yōu)化、教學形式的革新和教學資源的建設和課程考核的多樣化等諸多方面進行建設，同時應提升教師工程業(yè)務能力。探索專業(yè)教師到企業(yè)實踐制度；鼓勵教師加入行業(yè)協(xié)會組織；鼓勵教師“走出去”參加學習培訓、技術交流和教學交流。建立線下虛擬實驗室仿真平臺，提升大學生工程創(chuàng)新能力。

參考文獻：

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基金項目：國家自然科學基金面上項目“量子光頻梳用于高靈敏時延測量的研究”（61875205）；湖南省教育廳科學研究項目“基于光學采樣的雙光梳測距性能研究”（21C0428）；湖南省教學改革項目“新工科背景下基于OBE-CDIO項目驅動的“兩性一度”電子信息類專業(yè)課程建設研究”（HNJG-20230739）；湖南工業(yè)大學教學改革研究一般項目“‘雙一流背景下面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的CDIO模式實踐課程建設探討”（2021YB14）；湖南工業(yè)大學課程思政建設研究項目“‘三全育人背景下《電子技術1》（模擬部分）課程思政建設探討”（無編號）；湖南工業(yè)大學教學改革研究一般項目“基于OBE理念的通信原理課程混合式教學改革研究”（無編號）

第一作者簡介：王盟盟（1990-），女，漢族，山東濰坊人，博士，講師。研究方向為光頻梳測距及量子時間同步。