培养新工科通信人才的混合式教学探索

李 曦， 纪 红， 杨鸿文， 尹长川

(北京邮电大学 信息与通信工程学院，北京 100876)

0 引言

为了响应党和国家“加快一流大学和一流学科建设，实现高等教育内涵式发展”的号召，推进“双万计划”，我校提出探索“理工融合”的新工科人才培养模式，大力推进一流专业建设，探索高水平人才培养体系。我校的信息与通信工程学科在教育部学科评估中获评A+，是学校的传统和特色学科。在信息与通信技术飞速发展的新时代，培养面向新工科建设要求的通信人才，需要在思想政治教育、高水平人才培养体系、教育教学方法改革等方面展开深入探索和实践。其中，推进互联网支撑的信息化教学建设，由试点课程开展线上线下混合式教学模式的研究和探索，对培养未来高水平通信人才，具有非常重要的意义[1]。

对于线上线下混合式教学而言，线上教学一般指学生在教师的建议和指导下，通过互联网公布的视频、课件、习题等课程资源，自学知识的过程。其中，MOOC(Massive Online Open Course)即慕课，是目前广受关注的一类在线开放课程[2][3]。自2012年在美国发展起来至今，慕课数量急剧增加，学习人数稳步增长，在造福了诸多社会学习者的同时，也为高等院校的教学改革提供了新的思路。另一方面，线下教学一般指课堂教学方式，教师讲授，学生听课。但是对于混合式教学而言，线下教学不应囿于传统课堂授课方式，应引入翻转课堂等新型教学方法，培养学生的学习热情和综合能力，实现线上线下学习的有益互补。

我校通信工程专业开设的必修课程“现代通信技术”依托于信息与通信工程一流学科，是学校的特色课程，在新工科通信人才培养的课程体系中处于承前启后的重要地位。本课程经过多年建设，获得了国家级精品课程、国家级教学成果二等奖、国家级精品资源共享课等一系列成果。目前，课程组依托于我校信息通信领域的深厚底蕴，开展慕课建设，探索具有专业特色的线上线下混合式教学方式，为我校培养新工科通信人才进行了积极实践，也为其他兄弟院校的通信工程专业建设提供了有益参考。

1 培养新工科通信人才的指导思想

我校建设理工融合的高水平通信人才培养体系，坚持立德树人、德育为先的基本原则，树立以学生为中心、全面发展的培养目标，基于OBE(Outcomes-based Education)工程教育思维[3]，优化专业结构，完善课程体系，更新教学内容，改进教学方法，通过教学改革促进学习革命，强化思维训练，提升学业挑战度，激发学生的学习兴趣和潜能，培养多元思维和批判性思维。为了达到上述目标，线上线下混合式教学模式是一个有效的手段。“现代通信技术”成为我校首批探索课程之一。

本课程从信息通信网络分层架构和网络融合体系的角度出发，介绍主要通信技术的基本概念、原理和实现方式，主要包括“业务与终端”、“交换与路由”、“接入与传送(光通信)”和“接入与传送(无线通信)”等模块，理论与实践并重，基础知识与前沿技术共存。既是“通信原理”、“交换原理”等先导基础课程的综合应用，又为“移动通信”、“光纤通信”等后续专业课程的深入学习打下基础，是我校通信工程专业课程体系的核心支撑课程之一。

“现代通信技术”课程自2002年开设以来，长期致力于将信息技术融入传统课堂教学。2013年，本课程入选首批国家精品资源共享课建设立项项目。2014年，我校开通了爱课堂平台，本课程是该平台第一批上线课程之一。2018年，本课程在中国大学慕课网首次开课。2019年春季学期，本课程还在我校通信工程专业大三学生中开展了线上线下混合式教学的实践。根据课程定位和教学目标，本课程确定了“线上学基础概念，线下重解疑释惑”的指导思想，注重培养学生的解决问题、沟通分析和终身学习能力，提高学生的学习兴趣和专业热情，获得了良好的实践效果。

2 教学方式和内容

2.1 教学准备

根据教学大纲，我校课程组选取合适的知识点制作了慕课资源。本课程从全程全网的角度介绍各类代表性的通信网络和技术，涉及知识面较广，基础概念较多。很多知识点相互交叉，互有联系，形成较为复杂的知识体系。而慕课的学习是以独立的知识点为单位的，采用5至15分钟的短小视频着重介绍一个知识点，并配以课件和习题等辅助学习资料[5]。因此，课程组仔细梳理了课程大纲，经过反复讨论修改，将课程内容拆分成相对独立、精简的知识点，并完成了对应视频的拍摄，以及配套线上资源的建设。由于线上线下同步开课，线上慕课是每周一上午公布本周教学内容，线下课堂教学是不同授课班级每周两次上课，线上线下教学进度的安排也进行了协调。

在教学组织方面，本课程使用线上慕课资源安排预习、复习和平时作业，由学生课下自行选择合适的时间完成。为此，课程组制作了专门的慕课使用手册指导学生如何使用慕课资源。教师通过慕课网站的单元测验答题结果，以及讨论区发帖讨论内容，获得学生对于知识点学习情况的反馈，可以酌情调整下一次课堂教学内容，并对集中的疑问进行统一讲解。这样就形成了线上线下教学的一个完整闭环。此外，课程组安排了专门的教师负责翻转课堂的小组试点，学生自愿报名参加。教师提前发布翻转课堂教学任务，学生利用慕课资源自学。每次上课有两名同学主讲，并通过随堂习题和引申的集体讨论话题，加深学生对于知识点的理解以及提高学习热情。

2.2 线上线下互为补充

针对本课程在教学内容上学浅用深、识专面广的特点，掌握基本概念是重要基础，了解概念间的联系是重点难点，构建专业知识框架是核心目标，激发学习兴趣是“教好、学好”的切入点。

对于线上部分，本课程借助多年来国家精品资源共享课和我校爱课堂平台等线上资源运营积累的丰富经验，结合慕课的先进理念，以知识点为中心构建了线上课程的教学大纲，鼓励学生充分利用碎片化时间，自主掌握学习进度，以知识点的基本概念为主要学习目标，完成预习、复习、习题测验和话题讨论等环节。

对于线下部分，在常规课堂教学中，教师授课更侧重于知识点之间的关联，重点难点概念的深入理解，帮助学生构建完整的知识体系，在学习专业知识的同时培养多元思维和批判性思维。此外，在学生中通过自愿报名的方式试点了小班翻转课堂，注重学生综合能力的培养。

线上自学遇到的疑问可以通过线下课堂进行解答，线下教学出现的新技术新概念可以通过线上资源进一步了解。线上与线下互为补充，形成了完整的教学闭环。

2.3 翻转课堂试点

翻转课堂的教学方法转变了教师和学生的角色，教师由讲授者变为引导者，学生由被动的知识接受者转变为学习主体[5]。本课程在小范围试点翻转课堂教学，通过学生主讲、课堂习题和集体讨论话题，提高学生的学习主动性，取得了良好的效果。

教师提前一周安排翻转课堂教学的自学知识点范围，发布相关学习任务。学生根据线上慕课资源，如视频和课件等，进行课前预习。通过自愿报名的方式选定两名主讲学生，并确定各自拟讲授的知识点。主讲学生与教师沟通，对授课拟使用的课件、随堂习题、讨论话题等教学资源进行确认。

在翻转课堂上，教师首先进行简要介绍和引导，接下来两名主讲学生分别对选择的知识点进行讲授。考虑到学生准备难度和教学效果，每堂课控制在4个知识点。对于每个知识点，主讲学生先介绍基本概念和基本原理，然后给出1-2道随堂习题，供听课学生讨论回答，巩固对知识点的理解。接下来，围绕这个知识点，给出1个引伸的集体讨论话题，可以是相关概念的比较，也可以是学术界和工业界相关前沿技术的发展思考，鼓励所有学生发表观点，彼此交流，进一步加强对于专业知识体系的构建。最后，本堂课的教学任务完成，由教师进行总结。

学生在课下完成相关知识点在慕课网上的单元测验，巩固已学知识。所有集体讨论话题也会公布到慕课的网上讨论区。所有选课学生都可以发帖继续参与话题讨论。

通过翻转课堂，希望学生能够掌握所学习知识点的基本概念和基本特点，并与已学过的相关知识进行联系和比较，进一步地，对于相关技术的发展进行思考。通过这种方式，提高了学生的学习主动性，增强了课堂互动性和趣味性，锻炼了学生的表达能力、课堂组织和团队协作能力。同时，利用慕课平台上传的各类资源和在线讨论话题，学生们接触了信息通信领域学术界和工业界的前沿技术及发展现状，进一步激发专业热情，开阔了学生的视野。

2.4 成绩评定

本课程的期末成绩由期末考试和平时成绩两部分组成。其中，期末考试由学校教务处统一组织安排，而参与慕课线上学习得到的成绩作为平时成绩的重要参考。

本课程在中国大学慕课网上的在线开放课程评分包括了每周单元测验/作业、线上考试和参与指定话题讨论三个部分。其中，每周单元测验/作业占50%，是对每周学习内容的巩固和练习；线上考试占30%，是对慕课学习知识的整体考查；参与指定话题讨论占20%，在每周学习内容公布后，教师会发起与本周学习内容相关的话题讨论活动，学生对此进行回帖参与讨论，发帖达到指定数量及以上可以获得满分，学生可以根据兴趣选择参与讨论的题目，水贴不计分。由此，可以引导学生辨析实际工程问题，了解前沿技术的发展现状，思考信息通信领域的演进方向。

线上线下部分中，师生之间、同学之间都具有多种互动方式和反馈渠道。在课堂提问、课下答疑、翻转课堂讨论、评教反馈之外，又增加了在慕课讨论区发帖交流的方式，更加贴合学生的喜好，成为了很多学生青睐的师生交流渠道。

3 混合式教学模式的思考

“现代通信技术”课程经过一轮线上线下混合式教学的实践，课程组进行了总结和思考，以期持续改进，为培养新工科通信人才积累经验，为其他课程建设提供有益参考。

1) 思政工作是通信专业课程建设的重要内容

要培养高水平的通信专业人才，最首要的工作是促使学生树立正确的世界观、价值观、人生观，培养良好的品德和职业道德。我校提出在高水平人才培养体系建设中，将立德树人作为根本，“坚定理想信念、厚植爱国主义情怀、加强品德修养、增长知识见识、培养奋斗精神、增强综合素质”，弘扬“崇尚奉献，追求卓越“的北邮精神，营造良好文化氛围，引导学生树立“传邮万里，国脉所系”的情怀。除了完善专门的德育课程，通过专业课程开展课堂思政工作也是非常重要的[7]。在本课程中，通过介绍我国通信行业发展的历史、老一辈通信科技人员顽强拼搏的事迹、通信公司风云变幻的过往和前沿技术日新月异的演进，学生对于通信行业有了更加深刻和具体的认识，激发了专业热情，增强了社会责任感。这对于激励学生的学习自主性和专业认同感起到了非常明显的促进作用。

2) 加强学习过程管理能够有效提升通信专业课程的教学效果

通信专业课程通常包含大量的数学推导、众多的基础概念和专有名词，学习难度较大。要达到良好的学习效果，需要加强学习过程管理，分解平时每堂课的教学目标，并对应设计合理的反馈机制，了解学生的掌握情况和疑难问题，随之调整教学进度，因材施教。混合式教学方式增加了线上教学的反馈渠道，通过对各个知识点短视频的点击次数、单元测验/作业的答题得分、讨论区的发帖提问，都可以反映出学生对于知识点的学习情况。此外，可以充分利用慕课习题库资源，控制单元测验的题量和阶梯型难度，促使学生自主检测知识点的掌握程度，进行及时复习和解惑。相比于传统的随堂测验、课下作业、期中/期末考试只能在特定时间点和有限时间内抽查学习效果，在线开放课程提供了更加灵活有效的学习过程管理渠道，非常适合通信专业课程的教学需求。

3) 培养具有创新能力的通信专业人才需要注重科教协同育人以及国际合作交流

科研反哺教学是近年来高校本科教学改革的重要方向，具体实现方法还需要根据各专业的特点量身定制。通信技术发展非常迅速，通信系统和网络更是复杂多变，而本科教学往往注重经典知识和基本概念的学习，导致课本和实践脱节，不利于培养学生的创新能力。我校提出把高水平科研成果转化为优质教育资源，把科技创新优势转化为人才培养优势，并渗透进入本科教学的各个环节。本课程的教学内容中包含了对前沿技术发展的介绍，利用在线开放课程的资源库，可以随时补充修订教学内容，增加对新技术、新概念的学习，并且可以根据学生的基础知识掌握情况，酌情设置新技术的拓展学习资源。此外，还可以充分利用“互联网+”教育资源，未来引入国际知名专家学者的科研成果介绍，开阔学生的国际视野，培养创新精神。同时，可以拓展翻转课堂的试点范围，发布前沿技术的系列学习任务，鼓励学生主动了解学术界和工业界的关注热点，培养本科生的科研创新能力。

4 结语

本文针对高水平新工科通信人才的培养目标，介绍了“现代通信技术”课程采用线上线下混合式教学方式的指导思想和教学过程，总结了实践探索过程中的经验和思考。线上线下教学并不是简单组合在一起，而是需要整体设计、协调，根据教学目标进行有益拓展，互为补充，形成教学闭环。在课程建设中，要将思政工作放在首要位置，利用在线开放课程的优势增加反馈渠道，加强学习过程管理，注重科教协同育人和国际合作交流，培养具有高尚品德、综合能力、创新精神的新一代通信人才，为我国蓬勃发展的信息通信行业贡献力量。