張正言 黃煒嘉 凌 霖 蘇胤杰 解志斌 王 彪

(江蘇科技大學(xué)海洋學(xué)院， 江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

一、引言

為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，教育部自2017年以來積極推進新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”“北京指南”等一系列指導(dǎo)性文件，推動高等工科教育進入一個新的發(fā)展階段[1]。新工科建設(shè)一方面要建立和發(fā)展一批新型、新生、新興的工科專業(yè)，另一方面要改革傳統(tǒng)工科專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)具有實踐能力強、創(chuàng)新能力突出的高素質(zhì)復(fù)合型人才[2]。成果導(dǎo)向教育(Outcome Based Education，OBE)作為一種先進的教育理念，強調(diào)教學(xué)模式要以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向并持續(xù)改進，該理念有助于改進高等工程教育的人才培養(yǎng)模式，推動工程教育專業(yè)的課程教學(xué)改革。

《通信原理》是電子信息類專業(yè)的一門必修的專業(yè)主干課程，要求學(xué)生掌握各種通信系統(tǒng)的基本概念與原理、關(guān)鍵技術(shù)與分析方法，為后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)和未來從事的職業(yè)打下基礎(chǔ)[3]。目前，《通信原理》課程教學(xué)主要存在以下幾個方面的不足：一是信息通信領(lǐng)域新技術(shù)的發(fā)展日新月異，而教材的內(nèi)容與實際通信理論與技術(shù)的發(fā)展相脫節(jié)，不能引起學(xué)生對課程的重視和學(xué)習(xí)興趣；二是課堂教學(xué)主要以集中講授為主，缺乏師生、生生之間的互動交流，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性；三是課程實驗主要以驗證性為主，缺乏與課程相關(guān)的實踐環(huán)節(jié)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和實踐創(chuàng)新能力；四是在課程的考核中，往往通過期末的閉卷考試來評定，方式較為單一，缺乏過程性評價，不利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題的能力。

基于此，在新工科背景下，基于OBE理念對《通信原理》課程的教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段以及教學(xué)評價等方面進行改革探索與實踐，以期激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)質(zhì)量，滿足電子通信等行業(yè)對人才的需求。

二、課程的改革與實踐

1.重塑課程的教學(xué)目標

教學(xué)目標是教學(xué)活動的出發(fā)點和歸宿，既是教學(xué)活動的導(dǎo)向，也是評價教學(xué)效果的尺度。因此，教學(xué)目標在整個教學(xué)過程中有著非常重要的作用。

以工程教育專業(yè)認證的OBE理念為指導(dǎo)，依據(jù)學(xué)校的人才培養(yǎng)方案，根據(jù)畢業(yè)要求和相對應(yīng)的指標點，對《通信原理》課程的教學(xué)目標進行重塑，具體目標如下：

(1)通信基礎(chǔ)知識方面

熟悉通信的基本概念，理解信息及其度量，熟悉基本的通信系統(tǒng)模型與主要性能指標，理解隨機過程及其基本性質(zhì)，理解信道的數(shù)學(xué)模型以及信道容量，能應(yīng)用信息論和隨機過程的基本性質(zhì)對通信系統(tǒng)性能進行分析與計算。

(2)模擬通信方面

熟悉模擬通信系統(tǒng)線性和非線性調(diào)制解調(diào)的基本概念，理解模擬幅度調(diào)制、角度調(diào)制的基本原理，能構(gòu)建模擬通信系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析模型，并運用對信號進行時域和頻域分析的數(shù)學(xué)方法，計算和比較各種模擬調(diào)制系統(tǒng)性能。

(3)數(shù)字通信方面

理解數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)、數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)、模擬信號的數(shù)字傳輸、數(shù)字信號最佳接收的基本原理，能正確比較二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能，能構(gòu)建數(shù)字通信系統(tǒng)模型，并具備分析與計算典型數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸性能的能力。

2.重組課程的教學(xué)內(nèi)容

為了解決通信原理教學(xué)內(nèi)容繁多，課時相對不足的問題，必須對教學(xué)內(nèi)容進行重組，對課程的主要知識點進行有效的梳理，化繁為簡，提煉通信原理的基礎(chǔ)知識和核心概念，精簡先修課程的相關(guān)知識，弱化一些不重要的數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，加深學(xué)生對于知識點所對應(yīng)的物理意義的理解。同時，增加現(xiàn)代先進通信技術(shù)的介紹。將教材中確知信號的相關(guān)內(nèi)容制作微課，供學(xué)生在課余時間自主復(fù)習(xí)，用以節(jié)約課時，提高教學(xué)效率；增加對課程相關(guān)的前沿技術(shù)、研究熱點、創(chuàng)新應(yīng)用的介紹，如5G關(guān)鍵技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、量子通信、激光通信等，使學(xué)生能夠了解通信行業(yè)的背景和最新進展，拓寬自身知識面的同時，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.強化工程實踐環(huán)節(jié)

為使課程的教學(xué)適應(yīng)新工科背景，新增了通信系統(tǒng)課程設(shè)計，學(xué)生通過團隊形式完成地面無線給定的設(shè)計項目，如數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)仿真等，使學(xué)生加深對課程中調(diào)制、解調(diào)、編碼、解碼等核心理論的理解，加強學(xué)生的團隊協(xié)作的精神，培養(yǎng)學(xué)生處理復(fù)雜工程問題的能力，強化分析和設(shè)計通信系統(tǒng)的能力。同時，通過與通信技術(shù)相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、專業(yè)實習(xí)等實踐環(huán)節(jié)，進一步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和實踐能力。此外，加強與企業(yè)的合作，實現(xiàn)產(chǎn)教融合，協(xié)同育人。

4.優(yōu)化教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段

優(yōu)化教學(xué)方法、豐富教學(xué)手段可以切實提高教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)過程中，要以學(xué)生為中心，要讓學(xué)生由被動接收知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹骄恐R，建立教師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生之間的交流機制，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，啟發(fā)學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

(1)采用“線上”+“線下”的混合式教學(xué)

混合式教學(xué)是將在線教學(xué)與課堂教學(xué)相結(jié)合的一種教學(xué)方式，有助于學(xué)生由淺表學(xué)習(xí)過渡到深度學(xué)習(xí)[4]。通信原理課程知識點較多，而線下課堂的教學(xué)學(xué)時有限，利用混合式教學(xué)能夠有效的改善和緩解這一問題。

課程利用超星學(xué)習(xí)通，打造立體化的教學(xué)資源，并不斷優(yōu)化教學(xué)方法。如，在講解低通取樣定理時，由于這部分內(nèi)容學(xué)生在《信號與系統(tǒng)》課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，此時就可以讓學(xué)生在課前通過線上的微課進行復(fù)習(xí)，在課堂中組織學(xué)生來講解相關(guān)原理，從而實現(xiàn)課堂的翻轉(zhuǎn)，活躍課堂氛圍，提高學(xué)生的主觀能動性，加強課堂中師生的互動交流；在講到OFDM技術(shù)時，事先在學(xué)習(xí)通上布置相關(guān)文獻資料的研讀，在課堂中就OFDM在5G通信技術(shù)中的演進與學(xué)生進行深入的研討，從而拓展到6G通信技術(shù)的展望，激發(fā)學(xué)生對新知識、新技術(shù)的好奇心。此外，借助學(xué)習(xí)通的隨堂練習(xí)功能，教師在課前準備好相關(guān)知識點的練習(xí)，主要以選擇題、是非題為主，在課堂講解完相應(yīng)知識點后，發(fā)布隨堂練習(xí)，以便及時了解學(xué)生對知識點的理解和掌握程度，從而提高課堂的教學(xué)效果；在學(xué)習(xí)通布置相應(yīng)的課后作業(yè)時，還可采用學(xué)生之間互評作業(yè)的模式，使學(xué)生真正參與到教學(xué)過程中，充分調(diào)動學(xué)生的積極性。

(2)板書、PPT課件和仿真平臺相結(jié)合

通信原理課程理論性較強，有些重要的理論公式推導(dǎo)必不可少。此時，如果采用傳統(tǒng)板書會占用較多時間，影響教學(xué)效率，而全部采用PPT課件，對于學(xué)生來說猶如走馬觀花，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳[5]。因此，教師需要針對不同的教學(xué)內(nèi)容有機的融合多種教學(xué)手段，提高課堂的教學(xué)質(zhì)量。又如，重要公式中關(guān)鍵步驟的推導(dǎo)、常用的定理與結(jié)論適用于傳統(tǒng)板書，有利于學(xué)生跟隨教師的思路，促進學(xué)生對相關(guān)知識的理解與消化，而諸如信號的波形、系統(tǒng)的框圖等則利用PPT課件呈現(xiàn)，增強學(xué)生的感觀認識。再如，在講解奈奎斯特第一準則時，通過PPT動畫展示信號的“切割、平移、疊加”過程，加深學(xué)生對其物理意義的理解，從而起到事半功倍的效果。此外，還可借助于MATLAB、SystemView等仿真平臺直觀的展示不同參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，如數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中誤碼率與信噪比的關(guān)系，采樣頻率對信號頻譜混疊的影響等。

(3)融入課程思政元素

課程思政的根本目的在于“立德樹人”。通過思政課，增強學(xué)生對專業(yè)的熱愛，提升創(chuàng)新意識，重視美學(xué)素養(yǎng)，從而全面提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)，踐行社會主義核心價值觀。本課程堅持以育人為目的，在教學(xué)內(nèi)容的重組過程中，設(shè)計了相關(guān)知識點所對應(yīng)的思政元素，盡可能使思政做到“潤物細無聲”，避免生搬硬套。在介紹當代通信技術(shù)的發(fā)展部分，借助我國華為公司的5G技術(shù)，增強學(xué)生的國家認同感和民族自豪感；在介紹模擬信號數(shù)字化傳輸部分，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片受到西方國家的管控，引出芯片“卡脖子”問題，從而增強學(xué)生的使命感，激發(fā)愛國主義情懷等。

5.完善考核方式，構(gòu)建多元化的課程評價體系

在課程考核方面，注重整個學(xué)習(xí)過程的考核。通過學(xué)生課堂討論情況、課后作業(yè)、隨堂練習(xí)、期中考試和期末考試進行綜合評定，期末考試盡量減少死記硬背的客觀題型，加大學(xué)生對解決復(fù)雜工程問題能力的考查。

在教學(xué)評價方面，遵循OBE理念所強調(diào)以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向并持續(xù)改進原則，構(gòu)建多元化的課程評價體系，在教學(xué)過程中的每個環(huán)節(jié)都設(shè)置相應(yīng)的評價與反饋，從而使得整個課程體系形成閉環(huán)，進而讓教師和學(xué)生得以雙向的持續(xù)改進。具體評價體系包括：

第一，準備性評價：在教學(xué)初期進行先修課程掌握程度的問卷調(diào)查，用以評估學(xué)生已有的知識水平和能力，以便于教師針對不同的教學(xué)班級及時調(diào)整相應(yīng)的教學(xué)計劃；

第二，形成性評價：在教學(xué)過程中學(xué)生對于每一個具體的課程目標是否達成進行的自我評價，同時對教學(xué)過程中存在的問題進行及時反饋，進一步提高“教”與“學(xué)”的質(zhì)量；

第三，總結(jié)性評價：在教學(xué)過程后期，教師對學(xué)生能否達成課程目標的總體情況進行分析與評價，為今后課程體系的修訂與完善提供指導(dǎo)。

除此以外，學(xué)校的評估處對教師的教學(xué)過程進行全程監(jiān)督指導(dǎo)，通過學(xué)生評教、教學(xué)文檔資料檢查等對教師進行教學(xué)業(yè)績考核，從而進一步提高教學(xué)質(zhì)量。

三、教學(xué)改革成效

課程組從學(xué)校18級電子信息工程專業(yè)本科生的通信原理教學(xué)班開始進行課程的改革試點，目前已收到顯著成效，具體表現(xiàn)在：激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，課程的目標達成度達到0.83，同比提高了近3%，課程考核也獲得了學(xué)校A等級；提高了學(xué)生參加各類競賽的參與度，參加省級和校級的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的學(xué)生比例超過40%，進一步提高學(xué)生的工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)力度；通過校企合作，畢業(yè)設(shè)計中將近25%的課題來自于企業(yè)的實際需求，使學(xué)生近距離的接觸和參與實際工程項目，在走出校園之前就能提前感知企業(yè)文化。與此同時，通過課程改革，對于教師的教學(xué)觀念也發(fā)生了改變，以學(xué)生為中心，以學(xué)生最終能夠獲得相應(yīng)的能力為出發(fā)點，將工程應(yīng)用中的先進理念、先進技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，與時俱進，教學(xué)相長并持續(xù)改進。

四、結(jié)語

在新工科背景下，基于OBE理念，開展了《通信原理》課程的教學(xué)改革與探索，從教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段以及教學(xué)評價體系等方面進行改革實踐，使教學(xué)模式從以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，使學(xué)生從被動接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動探究知識，取得了較好的教學(xué)效果，教學(xué)質(zhì)量顯著提升，同時，進一步提高了學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。