通信工程专业多层次融合式创新能力培养模式探究

龚国强，唐庭龙，崔文超

(三峡大学 计算机与信息学院，湖北 宜昌 443002)

一、概述

当前，在以5G通信技术为代表的科技迅猛发展，正把当今社会带入万物互联的新信息化时代，以华为公司为代表的一批通信企业呈现出蓬勃发展的势头，标志着我国通信行业正迈入高速发展时期。随着我国的高等教育向工程认证体系的转变，大学人才培养模式的内涵发生了深刻转变，人才培养的定位因地域、高校、产业等因素的差异而不同。高等教育的方式逐渐以面向学生的能力产出为最终目标，围绕学生的学习成果产出成为判断高校人才培养的衡量标准，地方高校因为教育资源、教育经费、学生就业等诸多原因，逐渐形成自己的办学特色，越来越向培养具有行业背景、工程应用型人才看齐。对培养人才的创新实践能力要求越来越高，通信工程技术领域更新换代快速，新技术喷涌而出，使得对人才创新能力和创新意识培养方式改革的力度逐渐增强[1]。

总体说来，通信工程专业学生毕业后从事的职业可分为三种类型[2]：首先是到电信公司从事通信设备的运行维护工作，其次是到相关公司从事与工程项目相关的管理和销售工作，最后是到通信设备制造企业从事核心技术产品的研发工作。通常核心技术研发对学生的能力要求很高，由于高校在创新实践能力培养方面较薄弱，出现了社会需求和高校人才创新能力培养的脱节，各高校开始反思，不断研究如何从培养方案上改革，培养学生的创新能力。 对学生创新能力的培养必须按照创新能力渐进式的培养规律实施，地方高校尽管在自身资源方面受到限制，在找准专业定位的同时，仍需保持与通信行业对创新能力的高要求对接，切实加强通信工程专业创新能力人才培养体系建设。

二、“三层次四融合”创新能力培养模式的设计理念

如图1所示，根据人才培养循序渐进的理念，创新能力培养也必须遵循分阶段、渐进式的训练过程[3]，以创新能力的培养机制建立为重心。按地方高等学校的“服务地方经济发展”的功能，将服务地方的需求和专业建设融合，定位出通信工程专业创新人才应具备的核心创新能力，围绕达成核心创新能力及创新能力培养过程，确立“三个层次”的训练过程。在已有满足工程认证的人才培养方案的基础上，打造理论课程体系、实践教学环节、学生创新平台机制，实施旨在达成创新能力的培养体系，建立系统的培养机制，实现创新教育教学活动的持续改进和完善。最终通过产教、科教、多学科交叉的多元融合，实现教育资源最大化，最终完成人才创新能力培养目标达成。

三、创新能力培养模式的实践

根据上述思路，培养模式具体分解为创新能力的核心要素定位、创新能力培养体系中的课程体系、实践体系建设，产教融合、科教融合、学科交叉融合的培养机制建设，创新能力训练活动的实施等层面。

图1 “三层次四融合”创新能力培养模式

(一)明确创新能力培养的目标

1.明确学生为中心的创新能力产出导向

学生是学习的主体，在吸收知识的过程中，通过对知识的理解，逐渐具备创新性思维能力。依据工程认证以学生为中心的教育理念，人才培养目标和培养模式应考虑学生作为学习主体的真实情况，在构建过程中体现学生的基础、学生的能力需求和对职业的期望[4]。大多数通信工程专业的学生希望在学校具备较高的创新实践能力，毕业后能够到具有较高知名度的企事业单位就职，继续从事和自身专业对口的工作。因此在对创新能力的培养模式进行改革的过程中，我们注重培养学生解决复杂工程问题的能力，围绕通信行业的工程应用背景，不仅满足学生对专业知识学习的基本要求，还要培养出适应未来工作发展的创新能力。

2.明确创新能力培养的目标定位

充分发挥地方经济发展的创新需求，定位创新人才所需要素[5]，面向“长江经济带”“两圈一带”战略和宜昌电子信息“千亿产业”，围绕学校水电特色，提出通信工程专业创新人才应具备的核心能力即通信电子系统设计能力、智能信息分析与处理能力、移动通信网络规划能力、电信业务软件开发能力。通过高校服务地方经济的创新能力需求的精准定位，以此来打造本专业创新能力培养的体系。进而在创新人才培养目标的实施过程中，围绕这四个核心能力来组织课程体系、教学环节、平台机制。

3.明确创新能力培养的方法

为解决人才的创新能力培养这一关键问题，在人才培养体系中构建出创新意识的诱发训练阶段、创新思维的启发训练阶段、创新能力的激发训练阶段共三个层次的人才培养体系，通过不同阶段的课程体系、教学过程、实践环节的实施，达到创新能力的渐进式培养体系，通过构建适应三个层次阶段的教学目标、教学内容、教学方式，最终达成本专业学生具备创新能力这一目标。

(二)创新能力培养体系建设

1.课程体系建设

优化现有人才培养方案中的课程体系结构，打造核心创新能力要素的4大专业核心课程群：一是电子技术课程群，包括电路、低频电子线路、脉冲与数字逻辑、通信电子线路、微型计算机原理与技术、单片机应用与技术、DSP技术、嵌入式系统原理与设计、RFID原理与应用；二是数字信息处理课程群，包括信号与系统、数字信号处理、随机信号分析、Matlab信号处理系统设计、数字图像处理、机器学习等；三是移动通信网络课程群，包括电磁场与电磁波、微波技术与天线、信息论基础、通信原理、计算机网络、移动通信、无线网络规划与优化、通信前沿技术；四是电信业务软件课程群包括C程序设计、数据结构、面向对象程序设计、JAVA程序设计、移动应用开发、项目综合实践。

2.教学方法改革

教学的目的除了传道、授业、解惑外，本质是让学生具备独立的创新思维能力，在教学活动中始终围绕创新能力这一主题，以学生的学为中心，具体举措如下：通过创新形象化的教学方法在课堂中引入仿真研究；结合板书、多媒体和网络三者进行教学；让学生参与课程讲授，将学生积极性调动起来；引导学生学会探究式学习。

通过以上措施，在课堂教学环节中采用启发式教学方法，引导学生主动参与学习过程，通过独立思考不断启发学生的创新性思维能力。包括问题导向式教学法、课外探究式学习法、交互式教学法、工程案例示范法。将网络和课堂教学有机结合起来，注重雨课堂、微课、MOOC、三峡大学“求索学堂”等现代教学手段与传统方式的合理使用，提高学生的学习体验，利用线上线下的混合式教学，不断提高学生的学习效果。

3.实践体系建设

按照增加层次、更新内容、开放实验、契合工程的思路，以电子电路基础实验、电子专业实验、电子综合实践三大子项目为重点进行实验内容体系改革和实验室建设，涵盖多媒体信息处理(数字信号处理、FPGA应用等)、电子系统综合设计(低频、高频、射频电路、嵌入式系统等)，在对实验教学内容、实验课程、实训、实习之间的相互衔接关系进行研究认证的基础上，形成了具有通信工程专业特色的创新能力培养的实践教学体系，即实验、实践相促进，创新训练三阶段。

(1)基础实验。我们把支撑课程知识结构教学的实验作为创新训练的基础，基础实验侧重于对专业知识的理解掌握，主要采用验证性、测试性实验。实验手段以实验箱、专业仪器、仪表的使用为主，实验内容紧密结合课堂教学。该层次的实验教学注重全面培养学生的基本技能，形成科学、有序的工作习惯，为学生打基础。

(2)创新实践。主要目的是为了让学生具备分析问题、解决问题的能力，在实践过程中培养学生的创造性思维、创新性设计、实践动手能力。把创新实践从原来的实验教学环节中剥离出来，设计符合工程项目类型的实践环节，成为专门的实践体系，即“三层次创新训练”。在该体系中，分别设计初级、中级、高级阶段的工程项目训练内容，分布于不同的学期，从四个创新核心能力实现的角度来使学生得到全面训练。

创新意识诱发训练的初始阶段。该阶段的创新训练强调对模块化功能的设计，如对常用元器件的基本应用、对一些基础性的处理模块(如放大器、滤波器)、数字系统(如组合逻辑和时序逻辑电路)进行设计，对通信专业的一些基本理论型课程加强软件仿真方面的实验，主要作用是培养学生动手制作、思考的兴趣、提升专业认知能力，理解通信系统的基本流程。

创新思维启发训练的中级阶段。设计并能实现简单的软件、硬件系统，能够应用单片机、FPGA、DSP、ARM等完成具有一定功能的系统，能够将自己的设计结果制作出PCB板级的电子系统，并能够通过软件、硬件的配合完成需要的功能。这类型的实践具有一定的难度，学生个体完成较困难，通常通过分组、分工协同完成，该训练阶段培养了学生的团队协作意识、创新思维、反应能力。

创新能力激发训练的高级阶段。该层次的实践要求学生设计并实现较复杂的信息与通信系统，包括软件和硬件两方面。这一阶段结合毕业设计和实习环节，通过参加各种学科竞赛，通过具体的工程项目的开发，让学生分别接触各种通信信息工程类的应用需求。将严格按照工程项目开发的流程来对实践的环节进行控制，从设计需求、总体设计方案、技术设计方案、硬件、软件开发、系统联合调试测试、工业设计等相关工程项目的设计过程中，培养学生的项目管理能力、综合创新能力、工程应用能力。同时在此阶段，加强产教融合、科教融合、学科交叉融合，尽量接近工业界的项目研发。

(三)多元融合创新能力培养机制建设

如图2所示，以学生创新能力的诱发、启发、激发作为学生参与创新实践活动的出发点，依托学校已建成的多个ICT交叉信息学科、省级科研平台以及 教育部ICT融合创新中心和多个校内外实践基地来引导学生、指导学生自发地加入到创新训练实践活动之中，以各平台正从事的科研活动带动创新培养，充分利用各资源平台的科研成果和内容，提取出学生感兴趣的问题和适合的研究方向，教师利用平台拟定出研究项目计划和参考资源，开放给学生实践。在学生对通信专业领域内的相关问题发生兴趣的情况下，进一步加强训练过程的指导工作，帮助他们顺利完成训练项目，学生通过“三层次”的创新实践训练活动，在大量的动手设计、难点思考、问题解决、测试分析等过程中提升了创新应用能力。通过以上举措，整合了创新能力资源配置的问题，形成可持续发展的创新能力培养机制。

图2 创新能力融合培养机制

将科研平台及科研项目中解决复杂工程问题的创新思维、创新内容、工程项目开发模式引入教学环节，充实创新实践内容、管理创新实践过程。发挥出计算机与信息学院水电工程智能视觉监测省重点实验室、省农田环境监测工程技术研究中心、省建筑质量检测装备工程技术研究中心等省部级重点实验室的平台优势，以科研促进创新创业。

企业与高校在资源、师资、实践活动等方面深度融合，在工程创新实践能力、工程技术训练等方面拓展学生的创新活动空间，补齐本专业在应用性创新训练方面的不足。通信工程专业依托教育部中兴ICT产教融合创新基地、省工程中心和省重点实验室，联合移动、华为等企业共建实训、实习基地，推动产教研融合，探索出了课堂、课外结合的开放式创新实践平台运行模式，培养学生解决复杂工程问题的创新能力。

利用多学科交叉融合来满足当前信息时代多种ICT技术融合创新的发展趋势，在创新实践平台构建中与物联网工程、计算机科学与技术、大数据科学与技术等专业交叉，组建学生创新团队，开发学科交叉创新实践项目，引入多学科交叉的教学、实践内容，在人工智能、物联网应用、智能制造等方面拓展通信工程学生的多学科交叉创新应用，激发学生在多学科领域的自主创新能力。

四、结语

融合地方服务和专业建设，建立适合地方高校通信工程专业创新能力培养的四大核心要素，并以此来组织课程体系、教学环节、实践平台，形成了具有通信工程专业特色的创新能力培养体系。融合产教、科教、学科交叉资源，按照通信工程创新能力达成这一目标，整合课程体系、实践体系，形成了可持续发展的创新能力培养机制。所在高校的通信工程专业经过多年的创新能力培养模式的探索与实践，获批湖北省综合试点改革专业，入选湖北省一流本科建设专业，并且完成了专业工程认证的申请受理。建成了教育部中兴ICT产教融合创新基地，获得省级、校级教学成果奖2项，完成3个校企联合共建实验室，搭建了“电子创客”“电子信息类创新实验室”“学科竞赛集训队”“启明星”等多学科融合创新平台，学生学科竞赛成绩优异，毕业生就业率稳定在95%左右，已成功地探索出了一套符合地方高校通信工程专业发展需求的工程应用型人才的创新能力培养模式。