應(yīng)用型高?！艾F(xiàn)代移動通信原理”模塊化教學(xué)改革
——以武夷學(xué)院為例

劉 奇，夏婷婷，蔣 藝，閻兵早

（武夷學(xué)院數(shù)學(xué)與計算機學(xué)院，福建 武夷山 354300）

近年來，我國高等教育由原來的精英教育模式轉(zhuǎn)型為大眾教育模式，這也導(dǎo)致高校生源，特別是地方院校生源素質(zhì)有降低的趨勢，地方院校課程體系缺乏更新，加上社會科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展等因素，高校畢業(yè)生難于適應(yīng)社會崗位的需求。在此背景下，2015年中華人民共和國教育部、國家發(fā)展改革委、財政部聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》，鼓勵地方院校向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型，核心思想是要培養(yǎng)理論基礎(chǔ)好，實踐能力強的應(yīng)用型人才。

德國是發(fā)展應(yīng)用型大學(xué)較早的國家之一，幾十年的探索形成了一套較為成熟的應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案，主要采取了模塊化教學(xué)手段，成功的培養(yǎng)了一批高水平的應(yīng)用型人才，成為了世界應(yīng)用型高校辦學(xué)的典范[1]。我國高校人才培養(yǎng)目標與德國高校有相似之處，借鑒德國應(yīng)用型大學(xué)辦學(xué)的成功經(jīng)驗對我國高校改革有較大的幫助[2]。

模塊化教學(xué)的優(yōu)勢和特點近年來也受到國內(nèi)外大學(xué)的重視，已經(jīng)有許多學(xué)者將模塊化教學(xué)體系的概念引入到具體課程教學(xué)當(dāng)中去[3-6]，但基于模塊化教學(xué)的“現(xiàn)代通信原理”課程改革目前未見報道。“現(xiàn)代移動通信原理”主要是針對高等院校本科高年級學(xué)生或研究生安排的課程，課程基本概念和原理性的知識較多，課程安排學(xué)時數(shù)相對較少，而移動通信技術(shù)更新快，實踐性強，如何培養(yǎng)學(xué)生在獲取一定深度的理論知識的基礎(chǔ)上，又具備較強實踐應(yīng)用能力，是該門課程探索的重點。

1 模塊化教學(xué)的基本概念和特征

由文獻[1,2]可知，“模塊化教學(xué)”是將一門課程劃分為若干個模塊，每個模塊劃分的依據(jù)主要是以社會職業(yè)技能為導(dǎo)向，學(xué)生既要掌握一定寬度和深度的專業(yè)理論知識，也要有一定的實踐能力，是職業(yè)技能和專業(yè)能力的融合。與模塊化教學(xué)相比，傳統(tǒng)課程的教學(xué)是以該課程為一個整體模塊，教學(xué)過程一定要保證該課程的系統(tǒng)性和完整性。模塊化教學(xué)中的模塊可以是一門課程的片段，也可以是多門課程的融合，主要目的是讓學(xué)生獲得較好的專業(yè)知識和較強的職業(yè)技能水平，縮小學(xué)校教學(xué)與社會需求的距離。從整個專業(yè)學(xué)科體系來看，構(gòu)建學(xué)科的模塊化教學(xué)體系，能最大限度的降低課程之間的內(nèi)容重復(fù)，增強課程之間的緊湊性。

2 模塊化教學(xué)體系的構(gòu)建思路

2.1 專業(yè)課程社會需求調(diào)研

首先要調(diào)查本專業(yè)在讀學(xué)生學(xué)習(xí)情況，對本校學(xué)生素質(zhì)能力進行評價。分析往屆畢業(yè)生對課程的掌握情況，跟蹤畢業(yè)生在相關(guān)崗位的工作狀況，對近幾屆學(xué)生掌握的專業(yè)知識和實踐能力進行評價，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，為課程改革提供重要依據(jù)。

2.2 人才培養(yǎng)目標的確認

分析（1）獲取的數(shù)據(jù)，掌握社會崗位的需求，根據(jù)2015年我國教育部下發(fā)的《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》和學(xué)校辦學(xué)定位的特點，對當(dāng)前培養(yǎng)方案的不足之處進行改進，既要滿足課程的專業(yè)知識和職業(yè)能力的要求，也要重視學(xué)生素質(zhì)的拓展。

2.3 能力要素的組合

根據(jù)人才培養(yǎng)目標的要求，分解各個模塊的要素，對教學(xué)內(nèi)容進行重組。依照學(xué)校辦學(xué)的目標定位，分析社會崗位的需求，對相應(yīng)課程進行必要的補充，精簡關(guān)聯(lián)性不強的教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生行業(yè)素質(zhì)，縮短學(xué)校教學(xué)與崗位要求的距離。

3 武夷學(xué)院“現(xiàn)代移動通信原理”模塊化教學(xué)實施方案

武夷學(xué)院是2007新辦全日制普通本科院校，也是首批積極響應(yīng)國家教育部號召，以建設(shè)高水平應(yīng)用型本科院校為發(fā)展目標定位的地方性本科院校。傳統(tǒng)課程教學(xué)要求學(xué)生完整和系統(tǒng)的掌握專業(yè)知識，根據(jù)學(xué)校定位要求，課程改革應(yīng)以社會需求為基礎(chǔ)，根據(jù)專業(yè)職業(yè)技能特點為依據(jù)，對課程進行模塊化處理，培養(yǎng)學(xué)生有一定深度和廣度的理論知識，具備較強社會實踐應(yīng)用能力，圖1為《現(xiàn)代移動通信原理》課程實施方案流程。

圖1 現(xiàn)代移動通信原理模塊化教學(xué)實施方案流程Figure 1 Flow of modular teaching scheme for modern mobile communication principles

3.1 “現(xiàn)代移動通信原理”教學(xué)模塊的分解

根據(jù)武夷學(xué)院往屆畢業(yè)生回訪的反饋信息，我校通信工程專業(yè)學(xué)生較多涉及了運營管理、系統(tǒng)集成及維護、產(chǎn)品銷售等方面的工作，而從事通信技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計制造等方面的學(xué)生很少。主要原因是學(xué)生實踐能力不夠強，無法勝任行業(yè)要求或進入行業(yè)角色較慢，這其中不乏有學(xué)習(xí)成績較好的同學(xué)出現(xiàn)該現(xiàn)象。隨著通信行業(yè)的發(fā)展，第5代移動通信技術(shù)已經(jīng)成熟，對通信技術(shù)行業(yè)人才的研發(fā)能力要求也在進一步提高，“現(xiàn)代移動通信原理”課程有較多知識涉及到技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)技能，繼續(xù)按照傳統(tǒng)模式下的基礎(chǔ)教學(xué)難于滿足行業(yè)要求。

“現(xiàn)代移動通信原理”涉及的先修課程有“通信原理”，“信息論與編碼”等，培養(yǎng)計劃設(shè)置的課程時數(shù)為48學(xué)時，其中實驗學(xué)時數(shù)為0。按模塊化教學(xué)要求應(yīng)從以下幾點進行改革：

（1）通信系統(tǒng)的基本概念、基本原理、編碼理論等在先修課都有詳細介紹，建議將該部分劃分一個模塊，根據(jù)需求精減一部分內(nèi)容，將單純的理論講解改為實驗仿真加理論分析，該模塊用4課時進行介紹。重點介紹數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換原理、編碼、信號同步和信道復(fù)用，CDMA技術(shù)可以按照仿真模型分析信號傳輸流程，通過現(xiàn)象說明輸入與輸出之間的關(guān)系，為銜接好第四代移動通信的技術(shù)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（2）第四代移動通信調(diào)制技術(shù)作為第二個模塊，主要針對的是OFDM技術(shù)的教學(xué)，該模塊建議用20學(xué)時完成。模塊主要要素有：1、OFDM工作原理，重點分析保護間隔、循環(huán)前綴和加窗技術(shù)。根據(jù)我校生源情況，建議略去模型數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，重點分析每個模塊的物理意義，通過仿真現(xiàn)象和具體程序?qū)崿F(xiàn)步驟對應(yīng)基礎(chǔ)理論講解。2、OFDM峰均比問題，該問題是目前的研究熱點，重點介紹幾種解決峰均比問題的方法。3、OFDM系統(tǒng)的同步問題，可以簡要介紹同步誤差出現(xiàn)的影響，重點分析當(dāng)前熱門的算法，通過仿真演示，程序分析等鞏固同步技術(shù)的概念。4、OFDM系統(tǒng)中的信道估計技術(shù)，說明信道估計的意義，重點分析LS和LMMSE兩種算法，其他算法只做仿真演示，說明各算法優(yōu)缺點即可。5、OFDM多址接入技術(shù)，該模塊要素難度較大，建議簡要介紹下多址技術(shù)的方案，重點分析與TDMA、CDMA結(jié)合的系統(tǒng)，可采用Simulink模塊仿真，說明工作原理和信號流程，分析系統(tǒng)效果，精簡不必要的理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程。

（3）OFDM系統(tǒng)下的資源調(diào)度可以作為第三個模塊，建議4個學(xué)時完成。根據(jù)調(diào)研情況可以看出，在研發(fā)類崗位有涉及到相關(guān)知識點，該模塊是本課程的有效補充，目的是提高學(xué)生的職業(yè)技能。該模塊理論難度較大，主要通過仿真和程序單步調(diào)試講解，再回顧基本理論能有不錯的效果。

（4）將智能天線技術(shù)作為第四個模塊，建議16學(xué)時完成該模塊講解。分解要素主要有：1、MIMO系統(tǒng)信號處理，重點講解接收機和檢測算法，主要以仿真和程序分析為主，中間穿插講解基本原理，學(xué)生能夠直觀了解MIMO系統(tǒng)的工作原理和特點。2、MIMOOFDM系統(tǒng)，該模塊要素是整個模塊的重點內(nèi)容，也是研究熱點。系統(tǒng)的時頻同步和信道估計技術(shù)需要仿真演示和程序分析，精簡不必要的理論分析，該要素只有通過實驗數(shù)據(jù)分析和程序思想的理解才更容易被掌握。3、天線選擇和波束選擇，該點要素引入雷達技術(shù)的概念，簡要介紹MIMO雷達系統(tǒng)工作原理，重點分析天線與波束的選擇。

（5）未來移動通信系統(tǒng)技術(shù)作為第五個模塊，該模塊用4學(xué)時完成。重點介紹LTE長期演進技術(shù)，系統(tǒng)討論LTE的技術(shù)要求、無線接口協(xié)議和物理層技術(shù)等。

3.2 打造一支教學(xué)能力過硬，專業(yè)能力強的教學(xué)團隊

（1）結(jié)合教師隊伍研究方向的特點，形成團隊教學(xué)

按照3.1的模塊化教學(xué)改革要求，每個模塊專業(yè)方向要求比較高，例如模塊二和模塊三更加適合研究移動通信技術(shù)的教師教學(xué)，模塊四適合研究移動通信和雷達技術(shù)的教師講解，而模塊五適合網(wǎng)絡(luò)通信研究的教師教學(xué)。按上述改革要求，單個教師進行教學(xué)難度較大，很難做到深入淺出，所以該門課程按不同研究方向的教師上課會更加有效果。應(yīng)該注意團隊教學(xué)需要對整個專業(yè)培養(yǎng)計劃進行模塊化分解，這樣可以避免重復(fù)教學(xué)的現(xiàn)象。

（2）不斷提高教師隊伍職業(yè)技能水平

定期利用節(jié)假日送專業(yè)教師下到企業(yè)進修學(xué)習(xí)，實時掌握通信專業(yè)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和崗位需求，教師在職業(yè)技能水平提高的同時，也進一步加強了基礎(chǔ)理論概念的理解。教師也能通過實際案例教學(xué)激勵學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣。聘請企業(yè)技術(shù)骨干來校講課，特別是實踐課程。邀請企業(yè)專家參與到模塊化教學(xué)設(shè)計的過程中去。條件允許的情況下可以引進國內(nèi)外優(yōu)秀學(xué)者，或派送老師出國交流學(xué)習(xí)，開闊專業(yè)教師隊伍的視野。鼓勵專業(yè)教師多做教學(xué)相關(guān)的教改和科研論文，對獲得成果的老師提供一定的獎勵，在科研提升的過程中，教學(xué)水平和實踐動手能力也得到了提高。

3.3 建設(shè)第二課堂，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力

根據(jù)模塊教學(xué)的理念，模塊的劃分和要素的構(gòu)成是依據(jù)社會崗位的需求和專業(yè)技能發(fā)展的狀況建立起來的。所以教學(xué)目標要求學(xué)生掌握一定深度的專業(yè)知識，這與課堂時間有限形成了矛盾。此外在實踐能力方面的培養(yǎng)是一個重點，而學(xué)生并沒有太多機會能夠進行實踐操作，因此建立第二課堂教學(xué)是完善課程教學(xué)改革的有效補充?？梢岳梦以嚎沼鄬嶒灆C房，在固定時間對學(xué)生進行開放，專業(yè)教師在課堂布置好實驗題目讓學(xué)生自主完成?！艾F(xiàn)代移動通信原理”中涉及較多復(fù)雜的算法問題，一些經(jīng)典算法比較成熟，學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)也較容易獲取，可以要求學(xué)生自主查材料并在機房驗證。通過第二課堂的學(xué)習(xí)，學(xué)生發(fā)揮了主觀能動性，提升了實踐能力，教師只需在課堂花較短的時間進行點評指導(dǎo)就能深化學(xué)生的知識體系。

3.4 課程采用多元化考核機制對學(xué)生成績進行評定

學(xué)生成績不能簡單以期末考試成績作為最終評定，應(yīng)采用多元化的評定方式，綜合評定課程的成績。建議將平時成績納入考核機制，平時成績的比例重點分布在同學(xué)第二課堂的表現(xiàn)，評定依據(jù)主要包括學(xué)生在第二課堂作業(yè)完成的效果、查找和分析文獻的能力，學(xué)生優(yōu)秀作品的展示等等，最大程度的激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。除此之外，每完成一個模塊教學(xué)，專業(yè)教師應(yīng)布置相應(yīng)的一個大課題，按學(xué)生特點組成團隊進行討論和解決問題，對優(yōu)秀的團隊和突出表現(xiàn)者給予更高的平時分激勵，幫助學(xué)生建立團隊協(xié)作意識，增強集體榮譽感。課堂表現(xiàn)也是平時分的另一重要依據(jù)，包括學(xué)生的出勤，平時作業(yè)上交情況，課堂表現(xiàn)等等。總之，通過多元化機制能更全面的評價學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣和自信心，形成專業(yè)認同感。

4 “現(xiàn)代移動通信原理”模塊化教學(xué)成效和反思

4.1 模塊化教學(xué)取得的成效

（1）往屆學(xué)生普遍對“現(xiàn)代移動通信原理”課程的學(xué)習(xí)興趣不高，主要原因是學(xué)不懂，理論過于抽象。采用了團隊教學(xué)后，充分發(fā)揮了團隊老師各自學(xué)科的特長，每個模塊的理論教學(xué)和實踐教學(xué)融合度更高，學(xué)生反應(yīng)強烈，學(xué)習(xí)興趣較高，對各個模塊的知識理解會更深入。團隊教師之間取長補短，在教學(xué)討論過程中不斷完善和提高了自身專業(yè)技能。

（2）往屆畢業(yè)生普遍反應(yīng)融入企業(yè)時間較長，理論知識和企業(yè)需求有滯后現(xiàn)象。教師去企業(yè)培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，增強了課程更深層次的理解，為制定課程模塊化改革方案提供了重要依據(jù)，通過具體崗位實例教學(xué)培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)技能，縮短了課堂教學(xué)與企業(yè)需求的距離，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)認同感。

（3）往屆學(xué)生調(diào)研情況說明學(xué)生學(xué)習(xí)比較被動，缺乏主動性和方向性。通過第二課堂的教學(xué)的改革，較好的促進了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力得到提升。學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源獲取有用信息的能力普遍得到提高，實際操作能力和專業(yè)技能都有很大的提升，團隊協(xié)作能力和集體榮譽感明顯增強。

（4）模塊教學(xué)過程中，學(xué)生可以根據(jù)自身對各個模塊掌握的程度和興趣愛好，繼續(xù)進一步深入研究，為職業(yè)規(guī)劃創(chuàng)造了條件，實驗室長期開放為學(xué)生提供了必要的實驗條件，實驗室利用率也得到了提高。

4.2 模塊化教學(xué)存在的問題和反思

（1）“現(xiàn)代移動通信原理”課程各個模塊對專業(yè)理論知識要求較高，也需要好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，部分同學(xué)理論知識的學(xué)習(xí)深度不夠，對實驗現(xiàn)象理解不夠清晰。主要原因是先修課程專業(yè)基礎(chǔ)不夠扎實，數(shù)學(xué)能力有限，另一重要原因是前期調(diào)研不夠全面，對我院的生源素質(zhì)研究不夠充分。

（2）“現(xiàn)代移動通信原理”模塊化教學(xué)改革和其他相關(guān)學(xué)科融合度不高，目前屬于試點改革課程，后續(xù)還需對通信工程專業(yè)培養(yǎng)計劃進行完善和修改，保證相關(guān)課程模塊要素的組合更加科學(xué)。

（4）學(xué)校應(yīng)提供必要的教改項目支持，鼓勵專業(yè)老師開展教研教活動，專業(yè)教師在教研和科學(xué)研究中不斷獲取最前沿的知識，轉(zhuǎn)化到課堂中去。

5 總結(jié)

模塊化教學(xué)對建設(shè)應(yīng)用型高校有一定的指導(dǎo)意義，依據(jù)武夷學(xué)院通信工程系現(xiàn)狀，對“現(xiàn)代移動通信原理”課程進行了模塊化教學(xué)改革，提出了具體的實施方案，獲得了一定的教學(xué)改革成果。提出了目前改革過程中存在的具體問題并給出了相應(yīng)的解決方案。

總之模塊化教學(xué)模式應(yīng)根據(jù)學(xué)校的具體情況進行調(diào)整，完全照搬國外經(jīng)驗或國內(nèi)其他學(xué)校的改革方式不一定合理。結(jié)合本專業(yè)教學(xué)條件和學(xué)生生源素質(zhì)的特點，在改革過程中不斷完善課程各個模塊的組成要素，在評價教學(xué)質(zhì)量過程中發(fā)現(xiàn)和解決問題，形成一套較好的應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案。