省级一流本科专业建设背景下通信原理教学改革实践

邸金红

（郑州航空工业管理学院 智能工程学院，河南 郑州 450046）

0 引 言

2019年4月，教育部办公厅正式发布《关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知》，计划2019—2021年，建设一万个左右国家级一流本科专业点和一万个左右省级一流本科专业点。根据《河南省教育厅办公室关于2020年度一流本科专业建设点申报工作的通知》安排，郑州航空工业管理学院通信工程专业于2020年8月获得省级一流专业立项建设。根据省级一流专业人才培养的要求，人才培养模式也要逐步改进，专业课程的教学改革也势在必行。通信原理课程作为通信工程专业的必修课程，在培养方案中处于核心地位。该课程主要阐述了通信技术的基本概念和基本原理，并且对后继课程通信网络技术、移动通信等的学习产生了重要的影响。如何在一流本科专业建设背景下推进通信原理课程的教学模式改革，是当前重要的一个课题。

1 课程特点与存在的问题

通信原理课程内容丰富，综合性较强，以高等数学、概率论、电路分析、信号与系统等课程为基础，要求学生有较好的数学基础。在教学过程中，因为抽象概念多、覆盖内容广、数学公式多，导致很难引起学生的学习兴趣和学习主动性。该课程教学存在的问题主要表现在以下几个方面。

1.1 课堂内容与通信领域日新月异的发展不匹配

通信原理目前是本校通信工程、电子信息工程、物联网工程专业的必修课。物联网工程专业开设在第四学期，通信工程和电子信息工程专业开设在第五学期。该课程主要内容包括通信系统与模型、确知信号、随机过程、信道、模拟调制系统、数字基带传输系统、数字频带传输系统、新型数字带通调制技术、信源编码等。该课程涉及的先修课程的知识比较多，大多数学生基础比较薄弱，讲解这些基础知识需要一定的课时。此外，5G通信、量子通信等通信新技术发展迅速，并且与人们的生活息息相关。但是在有限的课时限制下，这些新理论无法充分展开讨论，新技术的各种应用也很难拓展。因此，造成该课程部分教学内容比较陈旧，无法体现新的技术发展与更新，同时理论与实践应用结合不紧密，甚至脱节。

1.2 重理论教学，轻实验教学

本校的通信原理课程设置4个学分，64学时，其中理论56学时和实验8学时。实验教学仅有8个课时，包括4个实验。4个实验都是基础性实验，实验电路结构相对固定，可拓展性不强。再者，由于时间有限，学生大都是按照指导书按部就班做完实验，看到了最终的实验结果，但是对实验原理和实验结果的意义理解不深刻、不到位，甚至无法利用所学理论知识解释实验现象。这些都严重制约了实验教学的目的，难以保证学生的动手能力和实践应用能力的培养。

1.3 考核方式难以反映学生对该课程的掌握程度

目前，通信原理的考核方式大多是以期末的闭卷理论考试为主，实验教学所占比重较低，这更加剧了学生对实验教学的不重视。根据教学大纲进行的理论考试，考试内容比较固定，学生为了拿到学分应付考试，只是考前突击学习重要知识点，而不注重知识的系统性和应用性。这与“新工科”人才培养目标是相悖的。此外，这种考核方式只是对学生掌握的知识进行了简单评价，并没有对学生的学习态度、学习兴趣、学习能力等学习过程进行监控，难以合理全面反映学生的学习效果。

2 通信原理课程教学改革与实践

2.1 课程思政融入课堂教学

课程思政是学校落实立德树人根本任务的战略性举措。课程思政也是教育教学的有机组成部分。因此根据通信原理的特点，系统梳理课程内容，深入挖掘课程中蕴含的思政教育元素，合理选取课程思政的切入点，潜移默化地实现思政育人的教育目标。

在通信技术的发展中对通信发展历程中的重要事件进行剖析。新冠肺炎疫情发生以来，通信技术为疫情防控工作提供了强大支撑，在疫情跟踪监测、发展态势研判、病毒研究攻克等方面显现巨大能量。中国速度、民族凝聚力和执行力，在此次疫情期间也依靠着我国发达的通信网络震惊世界。其中最典型最直观的就是10天建成了“火雷二神”医院，并通过5G全球进行了“云监工”。而5G网络不仅仅是直播了火神山雷神山医院的建设，更是帮助了实现远程会诊与医疗指挥。此外，新冠肺炎疫情期间，为了确保师生的生命安全，教育部下发通知，要求2020年春季学期延期开学。停课不停教、停课不停学是抗击疫情的应急之举，而强有力的通信网络是保证教师和学生进行线上教学学习的关键。此后通信系统也为全国的复工复产之路提供了坚实有力的保障。助力5G发展，为中华民族的复兴做出我们的贡献。通过学习先进的通信技术能够实现中国梦，让学生在情感体验中产生共鸣。再者华为手握全球最多的5G专利，在5G领域有话语权，彰显了知识产权的重要价值，让学生由此认识到知识产权的重要性，通过讲述任正非和华为的事迹增强学生的民族自豪感、责任心和拼搏精神。

2.2 优化理论教学和实验教学内容

课程整体设计需要统筹课程体系，优化教学内容。合理精简教学内容，突出通信原理的基础概念与核心知识，简化数学推导，以各种通信系统的有效性和可靠性分析为主线讲授基本信息传输理论与技术。在教学的过程中，引导学生由浅至深、由简单到复杂学习领悟知识，帮助学生由点到线、有线到面形成系统的知识体系。结合教学内容，将学科前沿引入课堂，适当增加跨学科、跨领域、跨行业的内容，体现“两性一度”的深度、广度和挑战度。

在课程内容的安排上，第一章是通信的基本概念、通信系统模型、信息及其度量和通信系统的主要性能指标涉及这门课的基础知识，需要重点讲解和强化概念。第二章是确知信号，大部分内容是信号与系统的相关知识，要求学生结合学习通的在线资源进行自学，对后面章节涉及到的信号性质做重点考察。随机过程和信道这两部分根据章节统筹安排，适当略讲。模拟调制系统部分以系统的有效性和可靠性为主线，依据与通信电子线路的内容重复程度进行学习。数字基带系统和频带系统是该课程的核心部分，需要重点详细讲授。数字信号的最佳接收、信源编码部分也是本课程的重点内容，需要占用一定的课时讲解。在教学中采用以老师讲授为主，兼用探究式教学、问题启发教学、任务驱动教学等多种教学方法，体现老师主导作用与学生主体作用。2020年新冠疫情期间，通信原理课程组教师依托学习通平台积极进行该课程的在线资源建设与完善，采用了“钉钉直播+学习通”在线教学模式，顺利完成了教学任务，得到了学生的一致好评，也为线上线下融合教学奠定了基础。

此外在通信原理的教学中，充分利用丰富的软件资源构建实验平台。在课堂教学中可以通过MATLAB仿真演示重要系统关键节点的信号变换，使得学习更加简单直观。同时基于MATLAB平台开发的仿真实验能很好地弥补实验箱的不足，可以灵活设计通信系统结构、完成系统搭建、仿真系统性能等。软件仿真实验可以在实验室进行，也可以在宿舍进行，遇到任何问题可以与老师随时交流讨论，不受实验场地和实验学时的严格限制。

2.3 建立合理的课程考核与评价机制

目前通信原理课程的考核方式比较单一，评价机制也不合理。该课程的评价不应停留在学生掌握了哪些重要知识点，理论考试考了多少分，而应该更多地关注学生通过课程的学习掌握了哪些解决问题的方法和能力，加强对学生的学习态度、学习兴趣、学习能力的监控评价，同时将课堂提问、随堂测试、线上章节测试、在线任务点学习、作业等各种考察方式融入到过程评价中。将过程考核和结果考核有机地结合起来，建立合理有效的课程考核和评价机制。因此，2020年春季学期本校对通信原理课程的考核评价进行了改革。平时成绩（占30%）考核学生对知识点接受能力和程度，加强了对学生的学习过程的评价。考核方式为课堂出勤、课堂提问和课堂测试（占10%），在线资源的章节测试和任务点学习（占10%）和作业（占10%）。实验成绩（占20%）主要通过实验部分的教学，学生进一步巩固和加深理解理论知识，掌握一些较综合、较先进的实验方法和技能。实验包括硬件实验和软件仿真。考核方式为实验表现（占15%）和实验报告（占5%）。最终考核成绩为平时成绩（30%）+实验成绩（20%）+期末考试成绩（50%）。当然课程考核和评价机制的改革与在线课程资源的建设和维护密切相关。通信原理课程组的每一位老师分工协作，及时做好课程内容的维护、学生辅导答疑工作。在以后的工作中，逐步探索线上与线下相融合、过程评价与最终评价相结合的多元化考核评价体系，保证评价的科学性和合理性。

3 结 语

本文从通信原理课程的特点和定位出发，从课程思政、教学内容和考核方式三方面初步探索了通信原理课程教学改革的一些措施，并将其用于教学，取得了初步成效。将课程思政有机融入课堂，优化理论和实验内容，建立更加合理的课程评价机制，对于提高教学质量，提升学生学习的积极主动性，培养学生创新意识和综合素质具有积极的促进作用。