通信工程专业学生创新能力培养实践教学改革探索

韩一石，孙粤辉，李伟彤，张文慧，程昱

（广东工业大学 信息工程学院，广东 广州）

一 引言

近年来，通信产业目前已成为带动国民经济增长的、新的先导产业与支柱产业，是我国发展最快、最活跃的产业[1,2]，社会对通信工程等专业技术类人才需求不断增加，通信工程专业教育已成为高校以及社会教育研究的重要组成部分[3,4]。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出将新一代信息网络领域的发展壮大作为重点推进。新一代通信技术已成为新时期国家战略性新兴产业以及粤港澳地区发展规划重点推进方向，适应地区快速发展，培养具有创新意识、社会责任感和团队合作精神的移动通信和网络通信领域的工程技术人才，成为当前迫切需求[5,6]。

但是目前国内各高校通信工程专业绝大部分还停留在以专业课程为基础，开设针对单门课程的教学实验的阶段，各门课程的实验都是在相互孤立的情况下开展的，即使是同一门课程的各个实验，也是针对具体的不同知识点来设计，各个课程实验之间内在联系很弱，难以通过实践让学生把各学科的知识有机联系起来，更勿用说培养学生在系统中解决具体问题的能力[7,8]。传统的实验教学模式和运行机制既不能满足培养学生实践能力和创新能力的要求，也不能满足学生开展创新性、设计性和科研性实验的要求[9,10]。

为了解决上述问题，结合多年的人才培养综合教学改革实践，我们探索一种“牵驱互动”为特征的课程设置思路，为通信工程人才培养构建引导式课程体系，提高了学习的目标性与实效性，有效解决了学时缩减与知识面扩展的矛盾；设计一种“多维并举”的学习资源拓展途径，形成精品学习资源，发挥学生主体作用，实现以学生为导向的个性化教育培养；提出一种“全程全网”特征的综合实践平台环境建设，开展宽带网络通信、无线通信、移动多媒体通信等方向的大型综合性设计，培养分析问题能力，整体思维与创新意识，提升学生面向企业应用的综合创新能力。

二 课程教学内容体系改革

常规的专业课程通常根据新技术热点出现而增加新课，导致课程内容“大水漫灌、技术重叠”，学生缺少对通信技术的全貌认识。基于上述问题思考，我们围绕社会需求和学生期望重新设定培养目标，在广泛学习调研的基础上，持续性优化修订人才培养方案，并依托本学科跨专业的资源优势梳理课程体系，形成新的基础课程体系结构图与专业领域课程知识导图，如图1 所示。同时，我们在课程教学改革中，将专业课程设置与综合性实践内容进行对接，提出引导式“专业基本模块+特色拓展模块”课程体系结构，以培养学生整体和系统的通信网观念，提高专业知识应用能力，保障培养过程一体化实施“宽口径、重实践”的思路。

在课程设置中，着重提出《通信工程专业导论（大学一年级）》课程组设置，调整“老师+班级”固定模式，改为汇集本专业权威性、活跃的教授团队担任主讲，分别讲解通信工程专业最新的发展方向和专业前景，提高学生学习的目标性。同时将专业选修课进行统一设置，课程群的主讲教师与《专业导论》基本一致，保持与《专业导论》课程的延续性，引导学生专业方向的个性发展，建立“大通信、大网络”的整体概念。以上举措构建成“牵驱互动”的引导式课程体系，即以《通信工程专业导论》为牵引、以专业基本模块课程为核心、以特色拓展模块课程为桥梁、以通信工程选修课程群为个性驱动的“牵驱引导、四位互动”专业课程体系，引导学生在课程学习中改变盲目学习和被动学习的状况，有路可寻，解决知识海量增长与学时有限的矛盾。

三 实践环节的教学改革

前面提到，我们在课程设计环节中充分与综合性实践环节先对接，提出一套完整的，适用于通信工程专业培养的综合实践平台结构。在综合实践教学改革过程中，我们遵循“强化基础、突出创新、加强实践、提高素质”特色人才培养原则，建设“全程全网”通信工程专业综合实践平台环境，系统性地将通信专业领域课程与平台对接，体现理论认知到实践检验的专业特色，在平台环境下，以问题切入、兴趣导向引领学生选择性深入专业领域，开展大型综合性设计项目,专业综合实践平台结构如图2 所示。

图1 通信工程专业基础课程体系结构图

表1 选修课程群调整表

图2 “全程全网”综合实践平台框图

图3 宽带网络通信综合性设计结构图

图2 中，根据不通的网络层次，设计对应的专业实践综合实践环节，网络核心层重点考虑宽带网络通信方向，强调基于光纤的传输技术及基本交换原理；网络接入层重点考虑无线通信方向，强调基于无线通信和IP 交换的宽带通信技术；网络应用层重点考虑移动多媒体方向建设，强调基于已有的各种设备开展的业务应用。

图3 中，以光传输网络和数据交换网络两部分实验内容为主，构建宽带网络通信综合性设计，最终实现核心网络中IP 数据流传送过程，基于此平台的综合设计项目主要培养学生整体的、系统的现代通信网络观念。

图4 中，以信息采集平台和信息处理两部分实验内容为主，构建无线通信大型综合性设计，利于学生理解无线、物联网通信技术在实际工程场景中应用。

图5 中，以多媒体信息处理和基于移动通信网络传输两部分实验内容为主，构建移动多媒体通信大型综合性设计，基于此平台的综合设计项目意在扩展学生在移动通信、多媒体通信领域理解。

通过以上设计，从根本上打破理论教学为主、实验验证为辅的传统教学模式，将通信工程专业相关的多门课程有机融合，使学生在掌握专业课程的基础上，通过“网际互通”环境下的实践，包括从获取信息到处理、传输、存储和展示等部分，涉及通信工程专业17 门课程内容和绝大部分实验内容，强化学生的系统观念，加深课程之间关联性的理解，形成完备的通信专业知识结构，将原含于通信专业理论教学中的实验课嵌入到“多网融合”通信专业实验环境平台中，并按照“理论认知—实验验证—综合设计—探究创新”的层次安排具有通信系统整体性与工程性的大型综合设计项目，以改善原有实验课用试验箱验证原理的实验模式，使学生在一个完整的、综合现有各种通信业务平台的通信系统上，完成原理验证和综合性实验。充分考虑通信行业技术的发展与粤港澳地区的企事业单位人才需求，形成相对独立，多层次以及有机结合理论教学的实践教学体系，达到解决“大通信、大系统”对学生工程实践能力的要求与传统课堂教学之间的矛盾，培养实践创新意识能力的目的。

图4 无线通信大型综合性设计项目

图5 移动多媒体通信大型综合性设计项目

四 学习资源建设

为培养知识面宽广的复合型通信创新人才，适应地域发展的需求，从课程设置、教学环节和教学环境等多个维度进行探索，建设学习资源，达成“以学生为中心”因材施教。

（1）针对“理论基础”和“技术应用”不同需求，根据工程教育认证标准设计分级分类课程的教学方案。

（2）将创新创业教育学院开发的课程纳入专业人才培养方案，作为选修课程，使学生接受专业化创业培训。

（3）将创新创业等活动作为实践学分纳入培养方案，借鉴粤港机器人联合学院设立本科生导师制，指导学生参与创造性学术研究、参加创新性科技竞赛。

（4）综合运用教师与珠三角众多企业关于物联网、移动互联网、大数据以及人工智能等前沿技术省部产学研方面的研究，有机结合课题教学和培养现代应用型实践人才，通过全方位全周期收集和分析师生教学行为数据，构建具有多维化互动、泛在化感知、精准化评价、数据化决策、个性化引导的教学环境。

通过分级分类的课程设置，形成立体融合的培养方案，给学生自主选择的空间；通过创新、创业等实践教学环节，建立了多维导向的培养模式，适应学生个性化发展；通过智慧教学2.0 构建教学环境，网络化虚拟化等多种学习渠道，丰富学生的学习资源，促使学生成为学习的主体。上述改革有效解决学生个体素质和个性化需求与统一的教学培养的矛盾。

五 结语

经过多年的探索与持续改进，通信工程专业教学改革取得一定的效果，主要包括：

（1）成果的核心思路与举措，诸如，人才培养方案，课程体系，特色模块拓展课程、综合实践平台等等，已在全院其他专业的本科教学之中进行推广。学生的科技创新活动在全校全院形成良好的创新氛围，起到良好的示范性效果。

（2）通过有组织、有计划的大学生科研训练计划和科技创新活动，在大量高水平科研骨干教师的指导下，本专业超过50%的本科生参与到各类科研项目创新活动中，形成勇于探索、敢于实践的学术创新氛围，在各类重大科技竞赛中获得优异成绩，学生在各次竞赛上的作品得到了同行专家的好评，创新意识和综合素质显著提高。

（3）通信工程专业学生以专业知识扎实全面、创新能力强、后劲足等鲜明特点受到用人单位广泛认可。根据近三年的统计数据，反映通信工程专业的学生的就业竞争优势，说明培养目标的制定既符合社会经济发展的需求，同时也满足行业领域技术发展的需求，实现了就业率与就业质量的双高。

综上所述，针对目前信息通信相关专业高等教育教学中对全面发展人才观认识不足，人才培养的系统性不够和培养模式单一等问题，提出的系统解决方案覆盖信息通信众多关键技术和核心专业领域，方法有效，效果显著，特色鲜明，在通信工程技术人才培养方面具有不可替代的地位，为特色鲜明的创新型人才培养提供成功范例，具有重要的示范作用和重大的推广价值。