基于工程教育理念的混合式一流课程建设探索

王盟盟　谷志茹　黄曌　杨玲

摘  要：基于工程教育专业认证理念对工程教育专业课程建设提出的新要求，该文以线上线下混合式教学模式为基础，以信息通信类专业核心专业课程通信原理为例，重点从课程建设及应用情况以及课程特色与创新方面阐述一流课程建设的路径探索。利用信息化教学手段线上线下混合式课堂教学融合设计，以能力目标为导向，形成教学内容、教学方法和手段相结合的一体化设计。同时，引思政元素入理论教学，实现全方位协同育人，为一流本科专业建设和工程教育专业认证背景下的一流本科课程建设提供有力支撑。

关键词：工程教育；一流课程；线上线下混合式教学；通信原理；课程建设

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）14-0035-04

Abstract： Based on the new requirements for the construction of engineering education professional courses put forward by the concept of engineering education professional certification， this paper takes the online and offline hybrid teaching mode as the basis， and takes the course of Principles of Communicationas an example from four aspects： course objectives， course construction and application， course characteristics and innovation， and curriculum construction plan. Using information-based teaching methods， online and offline blended classroom teaching integration design， guided by ability goals， an integrated design combining teaching content， teaching methods and means is formed. At the same time， ideological and political elements are introduced into theoretical teaching to achieve all-round collaborative education.

Keywords： engineering education; first-class courses; online and offline blended teaching; Plastic Mechanics and Rolling Principle; curriculum building

工程教育专业认证坚持“以学生为中心、成果导向、持续改进”的教育理念[1]。自我国开展工程教育专业认证工作以来，国家对高等教育事业发展提出更高要求与标准，要求各高校应通过各种科学手段与方式努力培养符合现代工业要求的新时代人才，以便为推动国家与社会进一步发展。从社会对当代大学生综合能力所提出培养要求可以看出，传统大学课程教育模式已逐渐跟不上时代发展脚步，尤其是在工程教育认证日渐盛行背景下，传统大学课程教学模式的改革创新迫在眉睫[2]。本院开办信息工程专业，立足株洲先进轨道交通信息技术和新能源汽车国家级产业集群，面向车联网和智能交通系统等关键领域，以培养多学科交叉复杂工程问题的解决能力为目标[3]。通信原理课程是轨道交通学院信息工程专业通网模块组重点建设的一门专业核心课，针对目前大多数工科课程存在的“教学内容枯燥、乏味”“理论与实践结合难”等问题，亟需推进一流课程的建设[4]。

一  课程定位

通信原理课程在本专业的课程体系中起着“承上（先修课程）启下（后续课程）”的作用。该课程在大三第一学期开设，共有80个学时/5学分（理论课64学时+实验课16学时）。该课程以通信系统模型为主线，讲述现代通信系统的基本原理、基本概念、基本技术及系统性能的分析方法，包括模拟通信系统和数字通信系统。鉴于当前数字通信系统的优势，以数字通信系统为主，主要介绍信号设计、编码、调制等基本理论和噪声分析方法[5]。通过本课程课堂教学、讨论和实验等教学环节的实施，使得学生具备如下能力。知识目标：掌握通信系统基本组成及各组成部分的基本原理、设计方法，运用相关工程知识，对复杂工程问题进行系统级的设计。能力目标：掌握相关复杂工程问题的文献查阅和阅读方法，能够根据明确的需求，设计出针对智能交通领域复杂工程问题的解决方案。思政目标：倡导工匠精神，鼓励技术报国，能够对通信领域复杂工程问题进行归并处理和拓展，设计解决方案等。本课程教学团队由年轻博士组成，本着立德树人、以学生为中心的教学理念，教学团队认真负责，教学经验丰富，教学效果良好，积极开展教研活动，2020年信息工程專业获批湖南省一流本科专业建设点。

二  课程建设及应用

（一）  课程的建设发展历程

通信原理课程自开设以来，主要历经了课程建设阶段、课程规范阶段、混合式教学改革阶段、课程思政融入阶段。课程建设阶段主要根据学生特点和教学目标制订教学大纲、精选上课教材和参考书籍，确定教学内容，规范课堂教学，建立课程实验室，满足教学科研需要。2017年进入课程规范阶段，创建教学团队，研讨教学内容，按工程教育专业认证模式，编写教学大纲和教学设计，建立开放实验平台。随着混合式教学模式的发展，要求教师对各种教学媒体、教学方式、教学内容、教学场所，以及教学评价等授课要素要高效整合，通过提高学生的学习积极性和学习动手能力，达到最优学习效果。本课程混合式教学改革阶段，包括主持教研教改课题，推动教学改革；借助网络教学平台建立作业库、试题库和工程实例库，以MOOC课程资源为基础提出多元化混合式教学方法和科学合理多层次过程性考评体系。最后，为了构建“三全育人”格局将课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，把“立德树人”作为教育的根本任务的一种综合教育理念[6]。在课程建设过程中，增加课程的人文性和科技性，培养学生的文化自信、家国情怀和工匠精神。

（二）  课程与教学改革要解决的重点问题

在推进新工科的建设之前，工科专业教育的建设面临着教学理念陈旧、培养出的人才缺乏核心能力、不能适应新时代发展的需要等诸多难题。目前，通信原理课程的教学模式也同样面临着如下问题。①学生建立工程设计思维方式难，即缺乏对系统内在结构、功能、要素、关联性等进行分析、处理、解决实际问题的能力。大部分学生理解通信基本理论，也掌握系统的组成原理，但解决复杂工程问题能力弱，从问题到工程设计是软硬件协作思维活动，学生难突破理论与实践结合的知识应用思维方式。②教学方法创新难。由于本课程涉及信息论、随机过程和确知信号等内容，学生普遍存在数学基础薄弱，学习主动性差等问题，通过实施以任务和问题为导向的混合式教学模式，可以充分利用网络课程资源、翻转课堂教学模式、讨论式教学法激发学生兴趣。③教学实时反馈机制建立难。教学是一个师生教学相长的过程[7]，只有对学生在课堂活动中的表现进行及时评价与指导，教师才能及時了解学生学习情况，对教学进行调整、改进和反思。学生也能够通过教师的反馈及时反思和改进。而传统教学模式中，评价方式单一，教师难以实时了解学生知识掌握情况，以致不能实时调整教学内容和方式。学生缺乏实时的教师引导，学习具有盲目性，缺乏主动性。基于本课程在人才培养方面的难题，本文将从课程内容、课程资源的建设、课程教学模式和评价模式等方面对混合式一流课程的建设进行探索。

（三）  课程内容与资源建设及应用情况

课程内容选用经典教材《通信原理》（第7版，樊昌信、曹丽娜编著），针对本门课程自身特点，课程涉及的知识面广，理论与实践性强，内容多而抽象等。首先，建立了通信系统的概念和组成。其次，在各章深入介绍各个部分的性能。从整体到局部，思路明确，框架结构清晰。再次，涉及信号与系统、概率论等相关先导课程的知识点时，可以引导学生自主总结，并比较各课程涉及的数学形式的变换，让学生将专业课程联系起来，融会贯通，加深知识点的理解。通信原理课程教学知识点梳理如图1所示。教师授课时应注重各模块知识体系之间的内在联系，避免知识点过于分散杂乱。

同时，为达到教学大纲所规定的培养目标，将课程内容进行复杂工程问题分解及重组织，并设计可实施的具有复杂工程问题的大作业，具体包括：①模拟通信系统的设计和仿真；②数字通信系统设计和仿真；③信源编解码设计和仿真；④信道编解码设计和仿真。每个复杂工程问题，论证知识点对目标达成度的作用，以细化具体课堂组织过程。以信源编解码设计与仿真为例，教师提前在教学平台发布任务书，学生自主学习相关原理并在Simulink软件中搭建PCM编码电路，如图2所示。另外，通过教学平台，学生还可同步记录下学习过程中较为薄弱的部分，与教师进行互动交流[8]。

最后，组建通信原理一流课程教学团队，团队成员各司其职，共同参与本课程教学资源的建设与实施；在现有的超星泛雅课程建设基础上，建设线上课程资源，规划好教学设计和课程资源建设，分工合作搭建好本课程线上线下电子档资源库，构建“问题导向+混合式教学+课堂互动+研讨设计+展示评价”多元化教学形式。

（四）  课程教学内容及组织实施情况

针对高校普通存在的学生学习主动性差、师生交流少、创新意识欠缺等问题，以信息化网络为平台，对通信原理课程贯彻以任务为驱动的线上线下混合式教学方法，教学主要是课堂教学，辅以线上和实践课时，以学生为中心，从“知识、能力、思政”多方位全面培养[9]。

教学过程采用多种教学手段和方法相结合，利用优质线上资源，教师线上发布任务，学生明确学习目标，同时，根据教师在不同章节所设置的任务，完成线上课前测试、课堂讨论问题的准备、相关主题资料检索等任务；课堂理论教学中，设计采用讲授法、项目教学法、分组讨论法、随堂测试法和翻转课堂等多种教学方法，引导学生思考解决问题，并开展多种总结展示评价活动，课后布置大作业巩固知识；实践教学环节，采用演示法、任驱动法等方法，让学生边学边练，激发学习热情，增强其实践操作的技能[10]。整个教学实施过程，实时关注线上学习数据。线上线下混合式教学设计思路如图3所示。

多维度的评价能够督促学生按时做好课程的预习，加强课程中的互动，及时地评价学习效果，让学生有种“所见即所得”的感觉，增强了学习的获得感[11]。加大工程设计能力考核比例、采用“考试+大作业+作业+讨论”多层次的考核方法；建立与线上线下教学模式相匹配的评价体系，课堂随机反馈测验，线上自学任务点完成及评论区讨论等。

三  课程特色与创新

本课程基于OBE教育理念的成果导向教育，融合学情分析，将课程内容进行复杂工程问题分解及重组织，并设计可实施的具有复杂工程问题项目，始终贯穿整个教学过程，突出培养学生的输出能力。

（一）  着重工程设计能力培养

教学以复杂工程应用驱动，以问题为切入点，从教师单向的知识传授转型至师生互动学习，将学生从继承知识为主引导至对未知事物主动探究式学习。强化学生对工程技术现象和问题的分析能力。

（二）  教学方法创新

采用混合式教学手段和多元教学组织模式，课堂教学案例驱动，问题导向，分组式研讨，以及采用翻转课堂模式，解决问题探究深刻度不够问题。学生通过探索、实践与反思完成知识内化、思维训练，形成复杂工程问题的解决能力。

（三）  课程考核方法创新

改变传统的考评机制，坚持“理论考试与技能考核结合”“线上考核与线下考核结合”“过程考核与结果考核结合”“教师评价与学生互评结合”的原则。采用多层次的考核方法来检验教学效果，强化教学内容，全面、客观、真实地反映学生学习效果。

从课程考核结果看，近一期多元混合式教学班级与传统教学班级比较，成绩优异率提升显著，科研兴趣增加，信息工程专业毕业设计作品展中工程课程数量逐步增长，学生毕业后从事通信相关工作比重增加。从学生在教学平台上的学习数据统计和问卷调查结果看，访问数量及交流区的留言说明了学生学习的主动性、学习兴趣在增强，对课程的满意度越来越高。

四  结束语

为适应工程教育专业认证的需要，对于该课程达到的工程认证标准提出了一系列的挑战。本课程从教学内容的提炼与丰富、教学过程的设计与优化、教学形式的革新和教学资源的建设和课程考核的多样化等诸多方面进行建设，同时应提升教师工程业务能力。探索专业教师到企业实践制度；鼓励教师加入行业协会组织；鼓励教师“走出去”参加学习培训、技术交流和教学交流。建立线下虚拟实验室仿真平台，提升大学生工程创新能力。

参考文献：

[1] 李洪均，胡伟.工程教育专业认证背景下电子信息类实践课程建设与改革[J].中国教育技术装备，2019（4）：129-131.

[2] 孙晓玲，杨秋格，李姗姗.基于工程教育认证的大学课程改革研究——评《成果导向教育与工程教育认证》[J].中国高校科技，2022（3）：106.

[3] 谷志茹，胡久松，黄晓峰，等.“车联网系统”课程教学方法研究[J].教育教学论坛，2021（32）：156-159.

[4] 邓铭，胡颖.一流本科课程的混合式教学创新与实践[J].山西财经大学学报，2022，44（S2）：152-154.

[5] 罗新民.现代通信原理[M].3版.北京：高等教育出版社，2017.

[6] 陈言琛.高中通用技术教学中项目学习的开展[J].西部素质教育，2019，5（11）：2.

[7] 屈传琦.论道德与法治课堂教学评价即时反馈[J].中学政治教学参考，2022（15）：71-73.

[8] 黄曌，龙永红，梁建华，等.“双一流”背景下混合式教學探究与实践——以模拟电子技术课程为例[J].高教学刊，2022，8（22）：28-31，37.

[9] 马小青，侯亚玲.通信原理课程的混合式教学改革与实践[J].物联网技术，2020，10（9）：113-114.

[10] 魏武华，罗雅过，侯敏，等.线上线下混合式教学模式的探索与实践[J].计算机时代，2020（3）：87-89.

[11] 于虹.线上线下教学模式下的课程思政教学实践——以“传感器与检测技术”课程为例[J].现代职业教育，2022（5）：73-75.

基金项目：国家自然科学基金面上项目“量子光频梳用于高灵敏时延测量的研究”（61875205）；湖南省教育厅科学研究项目“基于光学采样的双光梳测距性能研究”（21C0428）；湖南省教学改革项目“新工科背景下基于OBE-CDIO项目驱动的“两性一度”电子信息类专业课程建设研究”（HNJG-20230739）；湖南工业大学教学改革研究一般项目“‘双一流背景下面向创新人才培养的CDIO模式实践课程建设探讨”（2021YB14）；湖南工业大学课程思政建设研究项目“‘三全育人背景下《电子技术1》（模拟部分）课程思政建设探讨”（无编号）；湖南工业大学教学改革研究一般项目“基于OBE理念的通信原理课程混合式教学改革研究”（无编号）

第一作者简介：王盟盟（1990-），女，汉族，山东潍坊人，博士，讲师。研究方向为光频梳测距及量子时间同步。