产业变革下信息通信类专业核心课程综合教学改革

李学华+杨玮

摘 要 围绕高素质工程人才的培养目标，结合产业发展、学生群体和新兴教学手段，从教学综合改革的角度探讨专业核心课的建设和改革。以通信原理课程为例，积极开展专业教育，紧密联系行业企业，合理组织课程内容，开展理论与实践一体化建设，探索以学生为主体的教学方式。实践表明，通信原理课程的综合改革，有利于专业培养目标的实现，更好地适应了社会发展对人才素质能力的新要求。

关键词 高素质工程人才；通信原理；微课

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）16-0099-04

Abstract Taking the course Principles of Communications as an example， course construction is made in several aspects as follows： actively carry out the professional education and explore take the stu-dent as the main body teaching mode to motivate the students active learning； keep close contact with companies within the information industry， and integrate theory with practice to meet the enterprise requirements； update teaching materials continuously. Practice shows that the comprehensive reform of the course communication principle is conductive to the implement of specialized training goal and meets social demands.

Key words high quality project talent； communication theory； microclass

1 前言

信息通信产业一直以来都是国民经济各行业中技术变革与应用创新最为活跃的领域。在产业创新驱动下，信息通信产业中各类行业岗位的内涵不断变化，因此能胜任岗位的人才所具备的能力和素质要求也在不断改变和升级。业界对人才的要求主要表现为技术上的精细化与能力上的综合化的矛盾统一，即：一方面技术不断产生新的分支，要求人才掌握专精技能；另一方面对处理复合型和交叉型实际工程问题的能力要求又大大增加。在《工程教育认证标准（2015版）》的毕业要求中也提到：学生能够围绕“复杂工程问题”进行分析、设计/开发解决方案和研究。可见，产业的发展和升级对高等教育的人才培养提出新的要求。

为了适应产业界的发展，提升高等教育服务社会的能力，高等教育已经进入改革深水区。2015年，北京市制订并开始实施“北京市高等学校高水平人才交叉培养计划”，旨在通过实施“双培计划”“外培计划”和“实培计划”，全面提升高校办学水平，更好地为全社会提供高端人才智力支持。全国各大高校都在进行人才培养模式的改革和创新，以适应新时代产业发展对人才的需求，增强毕业生的核心竞争力，更好地发挥高校服务社会的能力。

人才培养模式的改革和创新，无一例外都落实到专业建设和平台建设上[1-2]。其中，專业建设的重要内容就是课程建设，特别是核心课程的建设水平将直接影响专业建设的水平，在很大程度上影响人才培养的质量[1-3]。培养解决复杂工程问题的能力需要扎实的理论知识作为基础，因此要将核心课程的建设与改革作为重点来抓[2]。

北京信息科技大学作为地方本科院校，以主动适应首都经济社会发展为己任，努力培养高素质应用型人才。近年来，学校在强化办学特色，服务首都行业发展，提升应用型人才的工程实践和创新能力方面，做了大量有益的改革实践工作。以信息通信类专业的核心骨干课通信原理为例，目前全国有200余所普通院校开设了这门课。结合学校的人才培养目标和定位，该课程主要讲授通信的概念、通信的基本理论和基本的计算方法，要求学生通过学习和实践，能建立通信系统的基本模型，能深入理解并掌握通信系统的工作原理和性能分析方法。可见，通信原理的教学目标是高标准的。然而，该课程知识点多，数学过程繁杂，学习难度较大。当前信息产业发展迅速，新知识和新技术层出不穷，而随着教学改革的深入，课程学时不增反减，教师面临学时有限而内容繁多的矛盾，如何协调好是个关键问题。同时，通信原理作为专业核心课，实践教学与理论教学是并重的，如何设计实践环节，使其更好地支撑课程目标，提高学生对理论知识的掌握和应用能力，以及动手、协作和创新能力，也是摆在大家面前的重要问题[4]。

另一方面，现在高等教育面对的大学生的见识和成长环境与以往大不相同，他们的眼界更开阔、个性更强、更有主见，对新事物好奇，获取知识的愿望强烈，不满足于课堂上的“教师一言堂”，需求多样。在信息爆炸的时代背景下，学生获取知识的途径也非常多，课堂和学校不再是他们的唯一选择。因此，高校的教育模式能否适应这种变化，能否吸引学生，成为高校教学质量能否提高的重要因素。具体在通信原理教学过程中，就需要考虑如何激发学生的兴趣、吸引学生的注意力、兼顾不同学生的需求和差异。

此外，近年来，微课和翻转课堂悄悄走进高校教学课堂。微课是以单一知识点为教学内容，通过简短的视频或音频等多媒体形式记载并结合一定的学习任务而形成的一种教学资源[5]。微课以其“内容短小精悍、信息清晰明确、易于资源分享传输”等特点，深受教师和学生的喜爱[6]。而翻转课堂是将学生学习知识的过程放到课下，课堂时间则用于知识的巩固和深化，因此，该模式允许学生在个性化的、分布式的情境中学习[7]。翻转课堂作为一种新型教学模式，将其与微课资源有机整合，成为我国信息化教学改革的新方向[8-10]。那么，在通信原理教学中，借鉴微课和翻转课堂，探索以学生为主体的教学方式，吸引学生主动学习，也是课程组在积极探讨的课题。endprint

因此，类似通信原理的这类专业核心课改革不仅是一项课程改革，更是一项综合性的教学改革，需要面向产业发展的新趋势，结合新时代大学生的特点并借鉴新型教学模式。北京信息科技大学通信原理课程组教师立足学校办学定位，围绕高素质工程人才培养目标，在课前、课中和课后进行有益探索，积累了一些经验，包括：课前积极开展专业教育，激发学习兴趣，做好前期铺垫；紧密联系行业企业，合理组织课程内容，打造高素质双师型教学团队；借鉴新型教学模式，采取有效的课堂管理，吸引学生主动学习；虚拟与现实结合，理论与实践同步，构建完善的课程教学体系；课后固化成果，加强教材建设，扩大受益辐射。

2 教学改革措施

积极开展专业教育，激发学习兴趣，做好前期铺垫 以北京信息科技大学通信专业的课程体系为例，通信原理的先修课程主要有高等数学、概率论与随机过程、信号与系统、模拟电子技术、数字电子设计、高频电子线路，后续课程有数据通信网、移动通信和光纤通信等。通信原理将前后课程连接起来，实现从基础理论到实际应用的过渡，对培养高素质应用型人才具有重要作用。要增强通信原理的教学效果，就应该从课程体系入手，做好前期铺垫。

通信原理课程是在大三第一学期开设的，但前期准备工作早在大一、大二就已經进行了。每学年，专业教师都会针对不同年级学生的特点，分年级进行专业教育。专业教育突出对培养方案的解读和课程体系的梳理，使学生能够快速了解本专业方向和知识体系，清楚每个学年要完成的学习任务、重点、难点和前后关联，帮助学生建立学业规划蓝图、有的放矢。

以大一的专业教育为例，明确“专业启蒙”为首要目标，旨在引导新生快速进入专业学习，促进自我成长。从信息通信行业的“大视野、大格局、大前沿”出发，制订系列专题讲座教学计划，采用“请进来，走出去”的方式，联合中兴、普天、小米等企业，引入行业知名人士进课堂，带领学生参加国家通信展，参观电信博物馆，有效激发学生对专业的学习热情，快速建立起学生的归属感。

通过大一、大二的专业教育和课程学习，学生能够具备比较扎实的基础知识储备，明确专业定位和发展目标，有利于打好通信原理的学习基础。

紧密联系行业企业，打造高素质双师型教学团队，合理组织课程内容 教师作为教育教学的主导，对教学效果和高素质应用型人才的培养有很大影响。由于信息通信行业的快速发展，新技术层出不穷，为了紧跟时代脚步，教师要不断学习。通信原理课程组通过与行业企业紧密联系，充分利用中兴通讯、悦成集团等国家级和市级的校外人才培养基地的资源优势，“请进来，走出去”，长期进行师资交流和培训，使教学队伍具备工程的宏观视野。同时，鼓励教师积极开展教学研究，参与教改项目，并定期组织教学方法研讨，参加教学实践能力培训和全国性的研讨会，提高教学水平；带领学生参加学科竞赛，参与高水平科研项目，提升队伍水平，打造高素质双师型教学团队。

北京信息科技大学的办学定位是培养高素质应用型人才。因此，通信原理课程团队通过紧密联系行业企业，及时更新和调整教学内容，在教学内容组织上突出工程性和实用性，培养学生“发现问题—提炼问题—解决问题”的科学思维和解决复杂工程问题的能力。如压缩模拟通信的内容和学时，扩充和加深数字通信的先进技术原理。在教学中引入丰富的工程案例，如以3G和4G移动通信中的关键技术为例，说明高阶调制原理、最佳接收机方案以及信道编码原理等。与此同时，在理论分析中注重结合实用性，在数学推导中注重突出物理意义，在知识结构中注重以基本知识构建框架，从而使学生能快速进入学习状态，高效掌握通信原理最核心的知识，而不至于畏难厌学。

借鉴新型教学模式，采取有效的课堂管理，吸引学生主动学习 面对95后的学生群体，传统的教师“一言堂”式的教学方法效果欠佳，“逃课族”“低头族”越来越多。教师如何把学生吸引到课堂教学中来，是困扰大家已久的难题。尤其是面对大班授课，强制点名和频繁提问的效果和效率都不太理想。因此，要探索以学生为主体的教学方式，在教学中最大限度地引导学生参与教学活动，使之由被动地吸收变为主动地探索。

目前，微课和翻转课堂作为一种新型的教学资源和教学模式，允许学生在个性化的、分布式的情境中学习，能够吸引学生主动学习。那么，在通信原理教学中如何运用微课和翻转课堂呢？根据学校实际情况，学生的基础和起点与211、985高校的学生相比有很大差距，而且通信原理作为工科专业基础课，理论知识点多，内容相对枯燥，学生自学难度较大，不能完全照搬使用微课、翻转课堂”来替代课堂教学。为此，借鉴微课、翻转课堂的合理要素进行一些尝试。如以每章的最后一个小节的知识点作为载体，针对该知识点准备详细的学习材料或视频资料，布置课下学习任务，最后进行课上讨论和检查。这种教学方式穿插在课堂教学中，起到有益的补充和调节作用。

在课堂教学中，除了转变教学方式、合理设计教学内容之外，采用有效的课堂管理手段尤为重要，为此设计一套行之有效的课堂管理方法。

首先是“定规矩”。要求每次课结束后，每个学生现场上交一份课堂作业，要求写下对本次课印象最深的知识点，并提出还没有搞懂的疑难问题。

其次是“重点评”。下次课上课时，教师会根据上次课堂作业的情况进行点评，包括总体掌握情况，特别是“好”和“差”两部分的比例；并对集中反映的疑难问题进行讲解，相当于有重点地复习了之前的知识。

最后是“树榜样”。榜样的力量是无穷的，每次教师会挑选出好的课堂作业进行展示并对学生进行表扬。实践证明，这部分学生起到学风的标杆作用，在本门课程的整体学习中辐射出非常重要的正能量。

这种课堂全员参与、课上集中交流与点评的方法，加强了学生的参与感，从正面激发了学生的潜力，同时解决了大班上课人数较多、互动交流效率较低的问题。从实践效果来看，课堂抬头率大大提升，课堂秩序井然，不少学生反映“这是极具参与感的正能量课堂”。endprint

虚拟与现实结合，理论与实践同步，构建完善的课程教学体系 学以致用是学习的最终目的。通信原理课程的重点在于诠释通信的基本原理与方法，如果不与实践结合起来，就成了纸上谈兵，无法激起学生的学习兴趣。为此，把理论和实践教学同步起来，课堂与实验室一起行动，让学生深刻体会原理在技术实现中的重要作用。在教学手段上把现实的硬件设备与虚拟仿真软件相结合，在硬件实验设备上训练学生对原理的工程化应用，使用MATLAB等仿真平台训练学生深入掌握核心原理知识。通信原理的实验教学体系包括基础型实验、综合设计型实验和探究型实验，它是一个多层次、立体化、开放式的结构。

基础型实验通过通信原理课内实验完成，采用硬件实验箱，目的是锻炼学生的动手操作能力，巩固和加深学生对基本知识的掌握程度。如“时分复用2DPSK、2FSK通信系统”，要求学生用数字信源、数字终端、数字调制、2DPSK解调、载波同步、位同步及帧同步等七个模块构成理想信道时分复用2DPSK、2FSK通信系统并使之正常工作，可以使学生进一步掌握时分复用2DPSK、2FSK通信系统的基本原理及数字信号的传输过程。

综合设计型实验通过独立的课程设计完成，需要学生将前后知识联系起来并综合运用，然后进行软件和硬件的设计，实现能力的提升，可以避免只见树木不见森林的问题。如提供“基于MATLAB的QPSK数字通信系统设计和实现”“基于315M的小型无线通信系统设计”等课题供学生选择，要求学生先进行系统方案的设计，然后完成仿真程序的设计、硬件系统搭建和调试等，最后分析结果，得出合理结论，从而加深对整个通信系统的理解程度，更直观地认识到通信系统的组成原理与实际应用。

探究型实验是在教师的指导下，通过开放实验项目、大学生科技创新项目、学科竞赛和毕业设计完成，突出创新性和学术性，通过实际项目的探索实践来加深和拓展学生对通信原理理论知识的应用。如“高速光纤通信系统中OFDM技术的研究”“5G场景下的新型多址方案设计”等来源于科研项目的题目，其中涉及许多通信原理知识，可以培养学生学术研究的素养，锻炼学生的综合创新能力和解决复杂工程问题的能力。

这三类实验相互配合、循序渐进，符合学生的认知规律，可以满足不同层次学生的需要，体现了以人为本、因材施教的原则，以促进学生可持续发展。

固化成果，加强教材建设，扩大受益辐射 为了把教学中积累的有益经验固化下来并使更多的学生受益，在教材建设上投入大量精力。面向庞大的应用型本科教育群体，站在以学生为主体的视角，十余年来坚持不懈地对教材进行修订优化，并编写立体化的辅导教材和电子课件。教材定位于工程应用型人才培养层次，因此在理论层面上注重结合实用性，在数学推导中注重结合物理意义，在知识面的构成中注重以基本知识为框架，从而使学生能高效率掌握通信原理最核心的知识，满足应用型本科层次的教学需求。

在教材编写中，课程组多年来持续跟踪国内外著名教材发展趋势，结合教学一线和毕业生的反馈信息，不断优化教材内容与表述。以清晰的物理概念贯穿复杂的数学推导，使抽象的理论问题得到合理化解，在便于教学的同时，有效地激发了学生的学习兴趣，增强了学习信心。主教材以现代通信系统为模型，涵盖了现代通信技术的基本原理、典型应用及新技术发展。教材内容的选择均有明确的针对性，难度适中，理论问题都有工程背景支撑。教材中使用了大量的图表来引导科学有效的学习，并提供了丰富的例题来帮助理解、辅助阅读。目前，教材销量累计达12万册，已经出版第三版。主教材和配套辅导教材于2014年获批为国家级“十二五”规划教材。

3 结语

综上所述，高素质人才培养是一个系统工程，专业核心课的建设和改革同样是一项综合性工作，需要学生、教师、学校管理者和产业界的共同努力，必须充分调动各方面的积极性，共同投入，包括激发学生的学习兴趣、提高师资水平、紧跟产业发展趋势、精心组织教学内容、吸引学生主动学习、理论与实践并重、加强教材建设等。

参考文献

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[10]钟晓流，宋述强，焦丽珍.信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究，2013（1）：58-64.endprint