省級一流本科專業(yè)建設背景下通信原理教學改革實踐

邸金紅

（鄭州航空工業(yè)管理學院 智能工程學院，河南 鄭州 450046）

0 引 言

2019年4月，教育部辦公廳正式發(fā)布《關于實施一流本科專業(yè)建設“雙萬計劃”的通知》，計劃2019—2021年，建設一萬個左右國家級一流本科專業(yè)點和一萬個左右省級一流本科專業(yè)點。根據《河南省教育廳辦公室關于2020年度一流本科專業(yè)建設點申報工作的通知》安排，鄭州航空工業(yè)管理學院通信工程專業(yè)于2020年8月獲得省級一流專業(yè)立項建設。根據省級一流專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，人才培養(yǎng)模式也要逐步改進，專業(yè)課程的教學改革也勢在必行。通信原理課程作為通信工程專業(yè)的必修課程，在培養(yǎng)方案中處于核心地位。該課程主要闡述了通信技術的基本概念和基本原理，并且對后繼課程通信網絡技術、移動通信等的學習產生了重要的影響。如何在一流本科專業(yè)建設背景下推進通信原理課程的教學模式改革，是當前重要的一個課題。

1 課程特點與存在的問題

通信原理課程內容豐富，綜合性較強，以高等數學、概率論、電路分析、信號與系統(tǒng)等課程為基礎，要求學生有較好的數學基礎。在教學過程中，因為抽象概念多、覆蓋內容廣、數學公式多，導致很難引起學生的學習興趣和學習主動性。該課程教學存在的問題主要表現在以下幾個方面。

1.1 課堂內容與通信領域日新月異的發(fā)展不匹配

通信原理目前是本校通信工程、電子信息工程、物聯網工程專業(yè)的必修課。物聯網工程專業(yè)開設在第四學期，通信工程和電子信息工程專業(yè)開設在第五學期。該課程主要內容包括通信系統(tǒng)與模型、確知信號、隨機過程、信道、模擬調制系統(tǒng)、數字基帶傳輸系統(tǒng)、數字頻帶傳輸系統(tǒng)、新型數字帶通調制技術、信源編碼等。該課程涉及的先修課程的知識比較多，大多數學生基礎比較薄弱，講解這些基礎知識需要一定的課時。此外，5G通信、量子通信等通信新技術發(fā)展迅速，并且與人們的生活息息相關。但是在有限的課時限制下，這些新理論無法充分展開討論，新技術的各種應用也很難拓展。因此，造成該課程部分教學內容比較陳舊，無法體現新的技術發(fā)展與更新，同時理論與實踐應用結合不緊密，甚至脫節(jié)。

1.2 重理論教學，輕實驗教學

本校的通信原理課程設置4個學分，64學時，其中理論56學時和實驗8學時。實驗教學僅有8個課時，包括4個實驗。4個實驗都是基礎性實驗，實驗電路結構相對固定，可拓展性不強。再者，由于時間有限，學生大都是按照指導書按部就班做完實驗，看到了最終的實驗結果，但是對實驗原理和實驗結果的意義理解不深刻、不到位，甚至無法利用所學理論知識解釋實驗現象。這些都嚴重制約了實驗教學的目的，難以保證學生的動手能力和實踐應用能力的培養(yǎng)。

1.3 考核方式難以反映學生對該課程的掌握程度

目前，通信原理的考核方式大多是以期末的閉卷理論考試為主，實驗教學所占比重較低，這更加劇了學生對實驗教學的不重視。根據教學大綱進行的理論考試，考試內容比較固定，學生為了拿到學分應付考試，只是考前突擊學習重要知識點，而不注重知識的系統(tǒng)性和應用性。這與“新工科”人才培養(yǎng)目標是相悖的。此外，這種考核方式只是對學生掌握的知識進行了簡單評價，并沒有對學生的學習態(tài)度、學習興趣、學習能力等學習過程進行監(jiān)控，難以合理全面反映學生的學習效果。

2 通信原理課程教學改革與實踐

2.1 課程思政融入課堂教學

課程思政是學校落實立德樹人根本任務的戰(zhàn)略性舉措。課程思政也是教育教學的有機組成部分。因此根據通信原理的特點，系統(tǒng)梳理課程內容，深入挖掘課程中蘊含的思政教育元素，合理選取課程思政的切入點，潛移默化地實現思政育人的教育目標。

在通信技術的發(fā)展中對通信發(fā)展歷程中的重要事件進行剖析。新冠肺炎疫情發(fā)生以來，通信技術為疫情防控工作提供了強大支撐，在疫情跟蹤監(jiān)測、發(fā)展態(tài)勢研判、病毒研究攻克等方面顯現巨大能量。中國速度、民族凝聚力和執(zhí)行力，在此次疫情期間也依靠著我國發(fā)達的通信網絡震驚世界。其中最典型最直觀的就是10天建成了“火雷二神”醫(yī)院，并通過5G全球進行了“云監(jiān)工”。而5G網絡不僅僅是直播了火神山雷神山醫(yī)院的建設，更是幫助了實現遠程會診與醫(yī)療指揮。此外，新冠肺炎疫情期間，為了確保師生的生命安全，教育部下發(fā)通知，要求2020年春季學期延期開學。停課不停教、停課不停學是抗擊疫情的應急之舉，而強有力的通信網絡是保證教師和學生進行線上教學學習的關鍵。此后通信系統(tǒng)也為全國的復工復產之路提供了堅實有力的保障。助力5G發(fā)展，為中華民族的復興做出我們的貢獻。通過學習先進的通信技術能夠實現中國夢，讓學生在情感體驗中產生共鳴。再者華為手握全球最多的5G專利，在5G領域有話語權，彰顯了知識產權的重要價值，讓學生由此認識到知識產權的重要性，通過講述任正非和華為的事跡增強學生的民族自豪感、責任心和拼搏精神。

2.2 優(yōu)化理論教學和實驗教學內容

課程整體設計需要統(tǒng)籌課程體系，優(yōu)化教學內容。合理精簡教學內容，突出通信原理的基礎概念與核心知識，簡化數學推導，以各種通信系統(tǒng)的有效性和可靠性分析為主線講授基本信息傳輸理論與技術。在教學的過程中，引導學生由淺至深、由簡單到復雜學習領悟知識，幫助學生由點到線、有線到面形成系統(tǒng)的知識體系。結合教學內容，將學科前沿引入課堂，適當增加跨學科、跨領域、跨行業(yè)的內容，體現“兩性一度”的深度、廣度和挑戰(zhàn)度。

在課程內容的安排上，第一章是通信的基本概念、通信系統(tǒng)模型、信息及其度量和通信系統(tǒng)的主要性能指標涉及這門課的基礎知識，需要重點講解和強化概念。第二章是確知信號，大部分內容是信號與系統(tǒng)的相關知識，要求學生結合學習通的在線資源進行自學，對后面章節(jié)涉及到的信號性質做重點考察。隨機過程和信道這兩部分根據章節(jié)統(tǒng)籌安排，適當略講。模擬調制系統(tǒng)部分以系統(tǒng)的有效性和可靠性為主線，依據與通信電子線路的內容重復程度進行學習。數字基帶系統(tǒng)和頻帶系統(tǒng)是該課程的核心部分，需要重點詳細講授。數字信號的最佳接收、信源編碼部分也是本課程的重點內容，需要占用一定的課時講解。在教學中采用以老師講授為主，兼用探究式教學、問題啟發(fā)教學、任務驅動教學等多種教學方法，體現老師主導作用與學生主體作用。2020年新冠疫情期間，通信原理課程組教師依托學習通平臺積極進行該課程的在線資源建設與完善，采用了“釘釘直播+學習通”在線教學模式，順利完成了教學任務，得到了學生的一致好評，也為線上線下融合教學奠定了基礎。

此外在通信原理的教學中，充分利用豐富的軟件資源構建實驗平臺。在課堂教學中可以通過MATLAB仿真演示重要系統(tǒng)關鍵節(jié)點的信號變換，使得學習更加簡單直觀。同時基于MATLAB平臺開發(fā)的仿真實驗能很好地彌補實驗箱的不足，可以靈活設計通信系統(tǒng)結構、完成系統(tǒng)搭建、仿真系統(tǒng)性能等。軟件仿真實驗可以在實驗室進行，也可以在宿舍進行，遇到任何問題可以與老師隨時交流討論，不受實驗場地和實驗學時的嚴格限制。

2.3 建立合理的課程考核與評價機制

目前通信原理課程的考核方式比較單一，評價機制也不合理。該課程的評價不應停留在學生掌握了哪些重要知識點，理論考試考了多少分，而應該更多地關注學生通過課程的學習掌握了哪些解決問題的方法和能力，加強對學生的學習態(tài)度、學習興趣、學習能力的監(jiān)控評價，同時將課堂提問、隨堂測試、線上章節(jié)測試、在線任務點學習、作業(yè)等各種考察方式融入到過程評價中。將過程考核和結果考核有機地結合起來，建立合理有效的課程考核和評價機制。因此，2020年春季學期本校對通信原理課程的考核評價進行了改革。平時成績（占30%）考核學生對知識點接受能力和程度，加強了對學生的學習過程的評價?？己朔绞綖檎n堂出勤、課堂提問和課堂測試（占10%），在線資源的章節(jié)測試和任務點學習（占10%）和作業(yè)（占10%）。實驗成績（占20%）主要通過實驗部分的教學，學生進一步鞏固和加深理解理論知識，掌握一些較綜合、較先進的實驗方法和技能。實驗包括硬件實驗和軟件仿真?？己朔绞綖閷嶒灡憩F（占15%）和實驗報告（占5%）。最終考核成績?yōu)槠綍r成績（30%）+實驗成績（20%）+期末考試成績（50%）。當然課程考核和評價機制的改革與在線課程資源的建設和維護密切相關。通信原理課程組的每一位老師分工協(xié)作，及時做好課程內容的維護、學生輔導答疑工作。在以后的工作中，逐步探索線上與線下相融合、過程評價與最終評價相結合的多元化考核評價體系，保證評價的科學性和合理性。

3 結 語

本文從通信原理課程的特點和定位出發(fā)，從課程思政、教學內容和考核方式三方面初步探索了通信原理課程教學改革的一些措施，并將其用于教學，取得了初步成效。將課程思政有機融入課堂，優(yōu)化理論和實驗內容，建立更加合理的課程評價機制，對于提高教學質量，提升學生學習的積極主動性，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和綜合素質具有積極的促進作用。