基于“项目式训练”模式在《通信原理》课程中的“多方位”教学改革

叶霞 王玉槐 倪虹 安康 王李冬

摘要：本次改革推行“项目式训练”的教学模式在《通信原理》课堂教改中“多方位”教学改革，是基于以学生为本的思想，通过构建多层次的基础课程框架，创造多方位的教学资源、组织引导学生参与科研活动的措施，目标旨在提高学生科研能力，实现实践内容与教学内容的有机结合，促进学生实践能力、研究能力和创新精神的形成。

关键词：项目式训练;学科竞赛;学赛融合;工程实践能力

1 引言

近几年来，各大应用型高校按照“工程实践人才”培养目标的要求，对《通信原理》课程从课程教学大纲、教学方法与手段、实验实践教学环节和教学考核方式等几个方面都进行了改革的初步尝试，但是在各个环节的初步探索中也发现存在以下问题：

1）教学方法、教学内容和通信课程结构方面存在问题。

2）如何实现以教师为中心转变为以学生为中心，实现学生主动学习。

3）缺乏课程的“项目训练”教学方式的引导，如何提高学生实际完成一个通信项目的兴趣。

4）注重问题多方位教学方式，如何激发学生探究性探索。

5）实验考核上以验证性建模实验为主，缺乏基于项目类通信系统的设计实验。

基于以上分析，本文从当前电子信息类人才培养面临的问题出发，提出基于“项目式训练”模式在《通信原理》课程中的“多方位”教学改革，在传统培养模式的基础上，以项目训练为驱动，全面提高学生的创新创业能力和工程实践能力，增强学生学习的积极性和主动性，提升学生动手实践的能力。

本文第2节介绍课堂“多方位”教学改革的主要内容;第3节详细介绍改革的实施方案;最后总结全文创新点。

2 课程“多方位”教学改革内容

为了更好的完成教学目标，本次改革探索采用CDIO工程教育理念开展教学。“多方位”的教学改革内容包括实验教学课堂、网络课堂建设和科研实践和竞赛训练三个方面。

2.1 “CDIO理念”融入理论教学课堂改革

本次教学改革以CDIO工程教育模式为导向，学生作为主体，分别从构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）四个阶段融入到理论课堂，采用闭环反馈式教学法加强学生对理论知识点的理解。四个阶段如下：

（1）构思知识点，精简理论，遵循“理论够用”原则讲授基础知识。

（2）案例设计，根据所学知识点由教师提出设计项目，师生共同讨论项目的解决方案，项目组队共同完成设计任务。

（3）仿真实现，利用仿真软件如systemview、simulink设计通信仿真系统进行真实环境模拟，调试参数指标，分析数据。

（4）资源共享，每个小组独立讲授自己项目的设计思路、仿真结果以及在设计中遇到的问题，其他组提出意见，相互分享，教师提出改进措施，指出不足。最后验证理论是否正确。

具体实现过程如图1所示。

2.2 构建“多方位”的实验教学课堂

本次《通信原理》的实验改革主要包括通信课程仿真实验教学改革、通信课程硬件实验实践改革和通信系统课程设计改革三个部分，形成“多方位”的实验教学改革。

1）通信课程仿真实验教学改革

《通信原理》课程采用通信仿真软件systemview和simulink来具体实现，该仿真软件是一个完整的动态通信系统设计、模拟和分析的可视化软件，操作简单，使用方便，学生只需根据所要设计的系统，从图形库中选择合适的通信模块并设置好参数，完成整个通信仿真系统的构建，学生在不具备先进仪器的条件下可直观完成复杂的通信系统的设计与仿真。

Systemview通信仿真贯穿于整个教学过程中，将该仿真应用于课程的实验教学中，能够实现虚拟通信坏境与实际电路实验的完美结合，仿真实验教学可以让学生在不具备先进测试仪器的实验环境下观察信号图，不会对电子元器件和实验仪器造成损坏，减少实际实验过程中学生操作不当问题，大大调动学生学习的积极性。

2）通信课程硬件实验实践改革

根据《通信原理》课程的实践特点和人才培养方案的修订，新建《通信原理》课程实验室，结合应用型高校的学生特点，本次改革结合硬件实验课程，制定了一套符合本专业特色的实验教学教材，每个实验都包含有实验目的、实验原理、实验设备、实验内容、实验步骤、实验注意事项，思考题和实验报告。另外增加了设计性实验、综合性实验和科研创新性实验等，学生可以自主的设计基本的通信系统，获得进行科研创新型实验的基本能力。

3）“项目式训练”的通信系统课程设计改革

通信系统课程设计改革主要通过“项目式训练”方式进行引导，首先教师以项目方式下达任务，学生自主选题，自行设计，根据需求指标，设计方案。设计初期采用仿真软件对方案进行仿真，验证设计的方案是否可行，如果理论设计没问题，进入实验室制作硬件调试系统，在调试过程中很多想不到的问题会出现，需要学生不断的查阅资料修改调试，在实践中不断研究，直到实物调试成功教师验收成功。教师在学生课设期间给予适当引导，学生作为主角在实践中发挥自己的想象力、创造力和动手实践能力，通过做项目的方式，提高学生独立分析和解决问题的能力。

2.3 构建“多方位”网络课堂建设

在移动互联网高速发达时代，结合现代教学手段，利用现代网络资源，搭建《通信原理》智慧学习环境。《通信原理》网络课堂结构如图2所示。

学生在学习平台下复习课堂理论、下载课件、上传作业、在线答疑，同时可以将在线原理验证、虚拟实验、试题测试的结果同步反映在后台数据库，为学生自主学习提供良好的“多方位”网络教学平台。

2.4 “多方位”的教學科研实践和竞赛训练

“项目训练”模式在课程后半学期进行，结合通信原理课程设计内容，分五个阶段进行培养学生的团队协作和创新精神。

阶段1：结合往年电赛“通信类”竞赛题目下达项目，学生自主组队3人，设置组长。

阶段2：结合团队成员特点，从软件、硬件和文档分配任务。

阶段3：项目进行，老师指导和督促进度，组长以报告形式汇报项目进展情况。

阶段4：项目验收，以答辩和实物展示方式验收，成绩纳入课程考核。

阶段5：考核优秀团队参加暑期电子竞赛，选取好的项目申请各类科研。

3 实施方案

3.1 理论教学、仿真设计和实物制作同步进行的多方位教学模式

从理论教学、systemview虚拟仿真、硬件电路制作、基础通信模块实验到通信系统设计实验和创新实验不同层次融合工程案例CDIO导入教学法，采用一套完整的“多方位”教学方法。

3.2 建设以"学生为本、学生主导”的新型课程教学模式

《通信原理》课程是学生普遍感觉难学的课程，理论知识过于抽象，在教学时无法深入具体地讲解通信系统内部每个部分工作原理，所以学生往往感到这门课程抽象、难学，再加上以往存在的教学学时数少、实验条件没有等客观原因，更增加了该课程的教学难度。如何“化难为易”是本课程需解决的关键性问题。针对应用型本科院校学生的知识能力和学习特点，强调课程的基础性和应用性，不再把学生作为被动接受知识的对象，而是学生能主动的去学习、追求、探索，充分调动学生的主观能动性，使学生掌握自我获得知识的方法，锻炼、培养分析问题和解决问题的能力。同时，课程改革也要注重探究型教学模式的方法，教师有意识的创设各种问题情境，使学生产生困惑，激发学生探究和探索问题。

3.3 建设以"学生为本、学生主导”的新型课程教学模式

课堂改革倡导开发“项目式训练”的学习进程，在教学活动中实践“以学生为中心”的课程思想。学生通过完成“项目任务”进而完成课程的学习，同时将其“成果”用作学生评价的主要依据，这种采用“项目式训练”的学习进程，能够有效地促进教学过程中的师生互动，有利于培养学生自主学习的能力和方法。

3.4 实践课堂的任务和创新，创造“多方位”实验训练

《通信原理》课程的实践教学环节在提高学生的专业技术能力和实战精神上非常重要。课程实验作为课程教学的一部分，起着巩固所学理论知识、提高理论与实际相结合、培养动手能力的重要作用。本次实验教学改革打破了以验证理论实验为主的主流模式，开设了从systemview虚拟实验、硬件电路制作、基础通信模块实验到通信系统设计实验和创新实验的不同层次的“多方位”实验训练。同时，将电子设计竞赛等课外科技活动与实验教学紧密结合，注重培养学生的综合应用能力、工程实践能力和创新能力。

4 总结

本次《通信原理》课程教学改革，初步达到以下效果：

1）形成一套完整的成熟的“多样化多方位”的教学体系，摆脱以往的单一授课模式。从课堂教学模式上采用引导方式来增加学习本门课程的积极性。

2）采用先进性、多样性的教学方法和教学手段。在互联网时代，采用线上线下交流方式，充分利用学生的碎片化时间完成对《通信原理》课程的学习。

3）建立符合应用性、创新性人才培养要求的实验“多方位”教学方式。从理论授课、仿真电路设计、硬件平台和项目式训练的多层次教学，各个角度提高学生的学习主动性和能动性。

4）基于《通信原理》课程的教学改革成果推动电子学科学生科研与竞赛。从项目式训练中培养优秀的学生科研团队参与学生科研与电子竞赛比赛中，争取获得各类市、省到全国类的专业比赛奖项。

5）推动师资水平的提高和优秀学生团队的形成。本次探索的另一特色还在于可以推动师资水平的提高和优秀学生团队的形成。改革中教师需要转变传统教育的教学思想和模式，改进教学方法，更新教学内容，需具备创新创业导师的能力。

参考文献：

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项目：浙江省高等教育学会高等教育研究课题（KT2021192），杭州师范大学钱江学院精品在线课程建设《信号与系统》