应用型高校“现代移动通信原理”模块化教学改革——以武夷学院为例

刘 奇，夏婷婷，蒋 艺，阎兵早

（武夷学院数学与计算机学院，福建 武夷山 354300）

近年来，我国高等教育由原来的精英教育模式转型为大众教育模式，这也导致高校生源，特别是地方院校生源素质有降低的趋势，地方院校课程体系缺乏更新，加上社会科学技术的飞速发展等因素，高校毕业生难于适应社会岗位的需求。在此背景下，2015年中华人民共和国教育部、国家发展改革委、财政部联合下发了《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》，鼓励地方院校向应用型大学转型，核心思想是要培养理论基础好，实践能力强的应用型人才。

德国是发展应用型大学较早的国家之一，几十年的探索形成了一套较为成熟的应用型人才培养方案，主要采取了模块化教学手段，成功的培养了一批高水平的应用型人才，成为了世界应用型高校办学的典范[1]。我国高校人才培养目标与德国高校有相似之处，借鉴德国应用型大学办学的成功经验对我国高校改革有较大的帮助[2]。

模块化教学的优势和特点近年来也受到国内外大学的重视，已经有许多学者将模块化教学体系的概念引入到具体课程教学当中去[3-6]，但基于模块化教学的“现代通信原理”课程改革目前未见报道。“现代移动通信原理”主要是针对高等院校本科高年级学生或研究生安排的课程，课程基本概念和原理性的知识较多，课程安排学时数相对较少，而移动通信技术更新快，实践性强，如何培养学生在获取一定深度的理论知识的基础上，又具备较强实践应用能力，是该门课程探索的重点。

1 模块化教学的基本概念和特征

由文献[1,2]可知，“模块化教学”是将一门课程划分为若干个模块，每个模块划分的依据主要是以社会职业技能为导向，学生既要掌握一定宽度和深度的专业理论知识，也要有一定的实践能力，是职业技能和专业能力的融合。与模块化教学相比，传统课程的教学是以该课程为一个整体模块，教学过程一定要保证该课程的系统性和完整性。模块化教学中的模块可以是一门课程的片段，也可以是多门课程的融合，主要目的是让学生获得较好的专业知识和较强的职业技能水平，缩小学校教学与社会需求的距离。从整个专业学科体系来看，构建学科的模块化教学体系，能最大限度的降低课程之间的内容重复，增强课程之间的紧凑性。

2 模块化教学体系的构建思路

2.1 专业课程社会需求调研

首先要调查本专业在读学生学习情况，对本校学生素质能力进行评价。分析往届毕业生对课程的掌握情况，跟踪毕业生在相关岗位的工作状况，对近几届学生掌握的专业知识和实践能力进行评价，获取相关数据，为课程改革提供重要依据。

2.2 人才培养目标的确认

分析（1）获取的数据，掌握社会岗位的需求，根据2015年我国教育部下发的《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》和学校办学定位的特点，对当前培养方案的不足之处进行改进，既要满足课程的专业知识和职业能力的要求，也要重视学生素质的拓展。

2.3 能力要素的组合

根据人才培养目标的要求，分解各个模块的要素，对教学内容进行重组。依照学校办学的目标定位，分析社会岗位的需求，对相应课程进行必要的补充，精简关联性不强的教学内容，提高学生行业素质，缩短学校教学与岗位要求的距离。

3 武夷学院“现代移动通信原理”模块化教学实施方案

武夷学院是2007新办全日制普通本科院校，也是首批积极响应国家教育部号召，以建设高水平应用型本科院校为发展目标定位的地方性本科院校。传统课程教学要求学生完整和系统的掌握专业知识，根据学校定位要求，课程改革应以社会需求为基础，根据专业职业技能特点为依据，对课程进行模块化处理，培养学生有一定深度和广度的理论知识，具备较强社会实践应用能力，图1为《现代移动通信原理》课程实施方案流程。

图1 现代移动通信原理模块化教学实施方案流程Figure 1 Flow of modular teaching scheme for modern mobile communication principles

3.1 “现代移动通信原理”教学模块的分解

根据武夷学院往届毕业生回访的反馈信息，我校通信工程专业学生较多涉及了运营管理、系统集成及维护、产品销售等方面的工作，而从事通信技术开发、产品设计制造等方面的学生很少。主要原因是学生实践能力不够强，无法胜任行业要求或进入行业角色较慢，这其中不乏有学习成绩较好的同学出现该现象。随着通信行业的发展，第5代移动通信技术已经成熟，对通信技术行业人才的研发能力要求也在进一步提高，“现代移动通信原理”课程有较多知识涉及到技术研发的基础技能，继续按照传统模式下的基础教学难于满足行业要求。

“现代移动通信原理”涉及的先修课程有“通信原理”，“信息论与编码”等，培养计划设置的课程时数为48学时，其中实验学时数为0。按模块化教学要求应从以下几点进行改革：

（1）通信系统的基本概念、基本原理、编码理论等在先修课都有详细介绍，建议将该部分划分一个模块，根据需求精减一部分内容，将单纯的理论讲解改为实验仿真加理论分析，该模块用4课时进行介绍。重点介绍数字调制系统、模数转换原理、编码、信号同步和信道复用，CDMA技术可以按照仿真模型分析信号传输流程，通过现象说明输入与输出之间的关系，为衔接好第四代移动通信的技术的学习打下基础。

（2）第四代移动通信调制技术作为第二个模块，主要针对的是OFDM技术的教学，该模块建议用20学时完成。模块主要要素有：1、OFDM工作原理，重点分析保护间隔、循环前缀和加窗技术。根据我校生源情况，建议略去模型数学推导过程，重点分析每个模块的物理意义，通过仿真现象和具体程序实现步骤对应基础理论讲解。2、OFDM峰均比问题，该问题是目前的研究热点，重点介绍几种解决峰均比问题的方法。3、OFDM系统的同步问题，可以简要介绍同步误差出现的影响，重点分析当前热门的算法，通过仿真演示，程序分析等巩固同步技术的概念。4、OFDM系统中的信道估计技术，说明信道估计的意义，重点分析LS和LMMSE两种算法，其他算法只做仿真演示，说明各算法优缺点即可。5、OFDM多址接入技术，该模块要素难度较大，建议简要介绍下多址技术的方案，重点分析与TDMA、CDMA结合的系统，可采用Simulink模块仿真，说明工作原理和信号流程，分析系统效果，精简不必要的理论分析和数学推导过程。

（3）OFDM系统下的资源调度可以作为第三个模块，建议4个学时完成。根据调研情况可以看出，在研发类岗位有涉及到相关知识点，该模块是本课程的有效补充，目的是提高学生的职业技能。该模块理论难度较大，主要通过仿真和程序单步调试讲解，再回顾基本理论能有不错的效果。

（4）将智能天线技术作为第四个模块，建议16学时完成该模块讲解。分解要素主要有：1、MIMO系统信号处理，重点讲解接收机和检测算法，主要以仿真和程序分析为主，中间穿插讲解基本原理，学生能够直观了解MIMO系统的工作原理和特点。2、MIMOOFDM系统，该模块要素是整个模块的重点内容，也是研究热点。系统的时频同步和信道估计技术需要仿真演示和程序分析，精简不必要的理论分析，该要素只有通过实验数据分析和程序思想的理解才更容易被掌握。3、天线选择和波束选择，该点要素引入雷达技术的概念，简要介绍MIMO雷达系统工作原理，重点分析天线与波束的选择。

（5）未来移动通信系统技术作为第五个模块，该模块用4学时完成。重点介绍LTE长期演进技术，系统讨论LTE的技术要求、无线接口协议和物理层技术等。

3.2 打造一支教学能力过硬，专业能力强的教学团队

（1）结合教师队伍研究方向的特点，形成团队教学

按照3.1的模块化教学改革要求，每个模块专业方向要求比较高，例如模块二和模块三更加适合研究移动通信技术的教师教学，模块四适合研究移动通信和雷达技术的教师讲解，而模块五适合网络通信研究的教师教学。按上述改革要求，单个教师进行教学难度较大，很难做到深入浅出，所以该门课程按不同研究方向的教师上课会更加有效果。应该注意团队教学需要对整个专业培养计划进行模块化分解，这样可以避免重复教学的现象。

（2）不断提高教师队伍职业技能水平

定期利用节假日送专业教师下到企业进修学习，实时掌握通信专业技术的发展状况和岗位需求，教师在职业技能水平提高的同时，也进一步加强了基础理论概念的理解。教师也能通过实际案例教学激励学生对专业学习的兴趣。聘请企业技术骨干来校讲课，特别是实践课程。邀请企业专家参与到模块化教学设计的过程中去。条件允许的情况下可以引进国内外优秀学者，或派送老师出国交流学习，开阔专业教师队伍的视野。鼓励专业教师多做教学相关的教改和科研论文，对获得成果的老师提供一定的奖励，在科研提升的过程中，教学水平和实践动手能力也得到了提高。

3.3 建设第二课堂，培养学生自主学习的能力

根据模块教学的理念，模块的划分和要素的构成是依据社会岗位的需求和专业技能发展的状况建立起来的。所以教学目标要求学生掌握一定深度的专业知识，这与课堂时间有限形成了矛盾。此外在实践能力方面的培养是一个重点，而学生并没有太多机会能够进行实践操作，因此建立第二课堂教学是完善课程教学改革的有效补充。可以利用我院空余实验机房，在固定时间对学生进行开放，专业教师在课堂布置好实验题目让学生自主完成。“现代移动通信原理”中涉及较多复杂的算法问题，一些经典算法比较成熟，学生通过互联网也较容易获取，可以要求学生自主查材料并在机房验证。通过第二课堂的学习，学生发挥了主观能动性，提升了实践能力，教师只需在课堂花较短的时间进行点评指导就能深化学生的知识体系。

3.4 课程采用多元化考核机制对学生成绩进行评定

学生成绩不能简单以期末考试成绩作为最终评定，应采用多元化的评定方式，综合评定课程的成绩。建议将平时成绩纳入考核机制，平时成绩的比例重点分布在同学第二课堂的表现，评定依据主要包括学生在第二课堂作业完成的效果、查找和分析文献的能力，学生优秀作品的展示等等，最大程度的激励学生自主学习的积极性。除此之外，每完成一个模块教学，专业教师应布置相应的一个大课题，按学生特点组成团队进行讨论和解决问题，对优秀的团队和突出表现者给予更高的平时分激励，帮助学生建立团队协作意识，增强集体荣誉感。课堂表现也是平时分的另一重要依据，包括学生的出勤，平时作业上交情况，课堂表现等等。总之，通过多元化机制能更全面的评价学生的专业素质，培养学生的专业兴趣和自信心，形成专业认同感。

4 “现代移动通信原理”模块化教学成效和反思

4.1 模块化教学取得的成效

（1）往届学生普遍对“现代移动通信原理”课程的学习兴趣不高，主要原因是学不懂，理论过于抽象。采用了团队教学后，充分发挥了团队老师各自学科的特长，每个模块的理论教学和实践教学融合度更高，学生反应强烈，学习兴趣较高，对各个模块的知识理解会更深入。团队教师之间取长补短，在教学讨论过程中不断完善和提高了自身专业技能。

（2）往届毕业生普遍反应融入企业时间较长，理论知识和企业需求有滞后现象。教师去企业培训和学习，增强了课程更深层次的理解，为制定课程模块化改革方案提供了重要依据，通过具体岗位实例教学培养了学生的专业技能，缩短了课堂教学与企业需求的距离，培养了学生的学习兴趣和专业认同感。

（3）往届学生调研情况说明学生学习比较被动，缺乏主动性和方向性。通过第二课堂的教学的改革，较好的促进了学生自主学习的积极性，学生发现问题，解决问题的能力得到提升。学生利用网络资源获取有用信息的能力普遍得到提高，实际操作能力和专业技能都有很大的提升，团队协作能力和集体荣誉感明显增强。

（4）模块教学过程中，学生可以根据自身对各个模块掌握的程度和兴趣爱好，继续进一步深入研究，为职业规划创造了条件，实验室长期开放为学生提供了必要的实验条件，实验室利用率也得到了提高。

4.2 模块化教学存在的问题和反思

（1）“现代移动通信原理”课程各个模块对专业理论知识要求较高，也需要好的数学基础，部分同学理论知识的学习深度不够，对实验现象理解不够清晰。主要原因是先修课程专业基础不够扎实，数学能力有限，另一重要原因是前期调研不够全面，对我院的生源素质研究不够充分。

（2）“现代移动通信原理”模块化教学改革和其他相关学科融合度不高，目前属于试点改革课程，后续还需对通信工程专业培养计划进行完善和修改，保证相关课程模块要素的组合更加科学。

（4）学校应提供必要的教改项目支持，鼓励专业老师开展教研教活动，专业教师在教研和科学研究中不断获取最前沿的知识，转化到课堂中去。

5 总结

模块化教学对建设应用型高校有一定的指导意义，依据武夷学院通信工程系现状，对“现代移动通信原理”课程进行了模块化教学改革，提出了具体的实施方案，获得了一定的教学改革成果。提出了目前改革过程中存在的具体问题并给出了相应的解决方案。

总之模块化教学模式应根据学校的具体情况进行调整，完全照搬国外经验或国内其他学校的改革方式不一定合理。结合本专业教学条件和学生生源素质的特点，在改革过程中不断完善课程各个模块的组成要素，在评价教学质量过程中发现和解决问题，形成一套较好的应用型人才培养方案。