新工科理念下通信工程专业实践教学改革研究

唐万伟，姚明林，姜凌红，王丽侠

(唐山学院a.智能与信息工程学院；b.科技处，河北 唐山 063000)

为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略，自2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推荐新工科研究与实践项目的通知》，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设(1)新工科_百度百科https：//baike.baidu.com/item/%E6%96%B0%E5%B7%A5%E7%A7%91/20597803?fr=aladdin.。对于新工科的理解大体可以分为三个层面：一是新兴、新型和新生的工程学科；二是新理念、新要求、新途径；三是学科专业“新结构”、人才培养“新模式”和工程教育“新质量”。新工科理念是顺应新时代、新环境、新形势需求，对新时期工程人才培养达成的初步共识，对于高等工程教育改革具有重大的指导意义。

作为传统工科专业，通信工程专业在新工科建设中的发展最为迅速。通信技术的研究和发展水平也成为一个国家科技实力的重要标志[1]。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》强调：教育要坚持能力为重，着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力。这对于通信工程专业人才培养来说，既是更高的要求，也是更大的挑战。本文以唐山学院通信工程专业实践教学改革为例，针对人才培养过程中普遍存在的共性问题，如工程实践能力培养环节薄弱[2-3]，实践教学体系合理性、可行性和系统性不足[4-8]，校企合作[9]、项目教学法推广不够深入等[10]，对新工科理念下通信工程专业实践教学改革的要求、方案及效果等进行研究和探讨。

1 新工科理念对通信工程专业实践教学改革的要求

新工科理念要求人才培养必须以学生为本，从“以教师为中心”的“传道、授业、解惑”逐步走向“以学生为中心”的“悟道、求业、生惑”的新境界。结合通信工程专业特点，新工科核心理念可从以下四个方面加以概括。如图1所示。

图1 新工科核心理念

1.1 新标准

要求进一步明确通信工程专业人才培养目标，对专业课程体系进行重构，依托大类通识教育，突出通信工程专业教育，培养复合型、创新型通信工程专业人才。

1.2 新模式

要求转变仅以课堂教学为主的教学模式，积极探索校企合作、产教融合等多方协同育人新模式，增强学校育人与社会需求的有效对接。

1.3 新方法

要求教师成为导师，引导学生主动实践、拓展知识；要求探索形成教学新形态和人才培养“人文+科学+工程+其他”新方向。

1.4 新技术

要求根据通信领域科技发展前沿，不断更新实践教学内容。针对相关教材及课程内容滞后问题，在教学中随时引进新技术、新成果，引导学生及时了解专业领域内最新的技术、设备、理念等。

2 新工科理念下通信工程专业实践教学改革方案

实践教学与理论教学是一体两面，二者相辅相成。对于通信工程专业来说，由于学校定位和培养目标及所在区域行业发展水平的不同，不同学校的理论和实践课程体系均有差异。

2.1 修订专业培养目标

通信工程专业人才培养目标不仅需要体现工科专业特点，而且受所在区域行业发展水平及人才需求的影响。因此，作为专业培养目标修订重点的实践教学体系要充分考量专业设置特点及学校的内外部条件。基于以上及新工科新标准要求，对唐山学院通信工程本科专业培养目标进行修订，在原有基础上增加了劳动教育，重点培养学生的动手能力，重点强化学生的工程实践能力，可具体表述为：培养专业基础扎实、知识面宽，具有较强的分析、设计与应用能力，特别是在现代通信技术与系统、通信网与计算机网络及多媒体信息传输与处理、无线通信、物联网通信等领域从事科学研究、设计开发、制造及网络运行维护、分析等技术工作的能力，具有较强的创新意识、工程实践能力及自主创业能力，文化修养较高、敬业精神和社会责任感强，德、智、体、美、劳全面发展的应用型高级专门人才。

2.2 优化实践课程体系

基于新工科新标准要求，根据教育部教育指导委员会制定的专业规范及通信工程专业人才培养面向，将实践教学贯穿通信工程专业整个本科教育阶段，实践学时数占总学时数的百分比达到25%以上。

2.2.1 增加课内实验学时

根据课程难易程度及教学需要，在相关专业课中增加课内实验学时，以提高教学效果。例如，“电磁场与电磁波”是后续相关专业课程的基础课程，理论性较强，学生掌握的程度直接影响后续专业课程的学习效果，因此有必要适度增加实验环节以帮助学生扎实掌握相关理论。为此，我们组建了“电磁场与电磁波”实验室，增加了“电磁场与电磁波”实验8学时。实践证明，这8学时实验课对学生理解并掌握电磁场与电磁波的传播特性发挥了重要作用。此外，部分核心专业基础课也视需要增加了实训、实践学时。

2.2.2 优化集中实践环节

对于课程设计、实习、毕业设计等集中实践环节的设置如图2所示。如基于Matlab是“通信原理”课程重要分析工具的考虑，在该专业第二学年增加了2周Matlab实践实训；根据“移动通信”课程需要，增加了2周LTE实训。通过加强部分核心专业基础课的实践实训学时，学生对专业理论知识的理解更加深入透彻，同时提高了动手能力和技术水平。

图2 集中实践课程体系

2.3 强化具有科研优势的相关课程实践

基于新工科新技术要求，依托我校智能与信息工程学院在移动通信方面的科研优势，新建了LTE综合实验室，并且在相关课程中增加了移动通信课内实验学时，让学生在实验环境中了解更多先进的科研成果。参加相关认证考试和移动通信大赛等是激励学生学习专业知识和拓展实践内容的重要途径，将课程教学与之有机结合，鼓励并指导学生积极参与其中也是增强相关课程实践教学效果的重要环节。通过依托优势、强化实践，学生能够更快速、更熟练地掌握通信信息系统研究分析以及设计、开发的集成方法。

2.4 强化实践引导机制

基于新工科新方法的要求实行导师制，由导师全面负责学生在校期间的学习并引导学生开展全方位的实践活动。为提升实践教学效果，积极与大唐移动通信有限公司等企业合作，建立模拟实践环境、搭建仿真实验平台等，做到课内与课外实践相结合、本专业与交叉专业实践内容相结合、校内与校外实践相结合、竞赛和实践课结合。如与大唐移动通信有限公司合作建立了模拟实际运营商网络的实践环境，搭建了LTE核心网平台。实践平台按真实电信机房环境搭建了4G通信实验室，分成室外天馈系统、室内分布系统、室内主设备以及操作维护系统等几部分，包含EPC，OMC-R，eNodeB等主要网元及配套的无线信号收发和传输设备。通过这一实践平台，学生能够直观感受无线高速数据通信功能，同时可在实训时利用LMT软件工具，通过BBU接口进行系统的操作维护和管理工作，从而迅速熟悉实际工作内容及工作环境。

2.5 对接企业需求深化产教融合

基于新工科新模式要求，与相关企业签订协同育人协议，共同确定实践内容等，并且结合社会需求热点随时调整教学及实践方向。如基于Labview的串口通信设计、嵌入式开发及物联网技术实践等，进一步强化学生针对通信系统和通信设备的科学研究及实践能力。又如综合设计电子线路类课程和信号与通信系统类课程的理论知识和实践技能体系，改革原有通信技术综合实践教学内容，融合前期基础课程相关理论知识，既对前期知识进行复习，又对新学知识加以运用，使学生具备电子、计算机技术应用方面的设计开发能力。此外，通过校企深度融合，把一些企业科研和生产基地引进实践教学及“双师型”教师队伍培养全过程，打造了集实践训练、工程创新、科学研究、社会服务于一体的专业实践育人平台，建成了集教育、培训、研发于一体的共享型协同育人实践平台。近年先后与唐山朗源科技有限公司等多家企业合作建设了实习、实训基地，这些平台、基地的引进和建设，使学生在扎实掌握专业理论的同时，大大提高了实践能力，同时使“双师型”教师队伍建设得到不断加强。

3 新工科理念下通信工程专业实践教学改革实施效果

新工科理念下实践教学改革方案在我校2016级通信工程专业开始实施，效果主要体现在以下几方面。

(1)强化了实践教学环节，提高了学生实践能力培养与人才社会需求的契合度。毕业设计题目30%以上来自企业需求，这使学生上岗后能很快胜任工作，普遍得到用人单位的认可。毕业生就业率显著提高，一次就业率达到95%以上。

(2)学生在课堂教学及实习实训中逐渐产生对科研和创新的兴趣，参加创新创业小组的人数逐年增加，截至2020年达到34%。

(3)认知、竞赛、实习、学术交流等实践教学平台面向本专业所有学生，覆盖率达到100%。自2016年至今，在历届“大唐杯全国大学生移动通信技术大赛”上，通信工程专业教师和学生屡获殊荣，多位教师多次获得全国教师赛一等奖，学生获得国家级二、三等奖及省级一、二、三等奖数十组，充分展现了实践教学改革的良好效果。