一流专业建设背景下的通信原理多方位教学改革实践

张健 刘燕 肖庆高

[摘 要]从国家级一流本科专业建设及其支撑点“金课”建设目标出发，为了提升通信原理教学质量与效果，首先根据该课程的特点，从教学大纲、课程内容、考核方式三个方面，详细分析了目前教学过程中存在的问题，再结合国家级一流本科专业建设目标，提出通信原理课程教学改革的具体方案。通过重编教学大纲、改革授课内容、调整教学模式、加强教学手段和以赛代课等方面的探索，充分发掘信息媒介与实体教学相融合的教学手段，按需实施分层教学，开发学生自我学习能力，引导学生自主完成课外学科实践与竞赛。与此同时，强化思政元素的融入，激发学生的创新意识。实践证明，教学创新取得了一定成果。

[关键词]一流本科专业建设 通信原理 教学改革 教学大纲

基金项目：西安明德理工学院2020年度教育教学改革重点项目（项目编号：JG2020ZD01）。

引 言

西安明德理工学院连年持续推进专业建设并优化改进，于2021年成功获批国家级一流专业建设点通信工程专业，同时还有四个专业成为省级一流本科专业建设点，取得一定的阶段性成果。

一流本科专业建设离不开人才培养质量的持续提升，改革与创新课堂教学就成为很好的切入点。我校通信工程专业正处于紧张的三年专业建设改革时期，对于国家级一流专业遴选（建设）基本指标中关于专业综合改革部分，学校还要着重加强专业课教育理念更新，努力进行五类“金课”的打造与建设，推动课堂革命与创新。所以如何在当下紧张的一流本科专业建设期内推进以通信原理为代表的专业课一流“金课”建设，是我校目前最重要的课题之一。

课程教学以往存在的问题

通信原理属于承上启下的专业核心课程，自身内容多、逻辑强而难度大，且要求学生扎实掌握先修课程基础知识，又是相关专业硕士研究生入学初试或复试必考课程之一，让师生在传统的教学方式中处于一种既想教好学好却又不易教好学好的状态，造成这种双输结果的主要原因有以下几点：

第一，学生对于先修课程的掌握水平不同也就导致对本课程接受能力不一，而老版教学大纲忽略了此点，一味强调内容完整统一，不能较好地将具体知识点跟毕业要求能力指标点紧密联系，致使教学目标不够清晰。

第二，课程课时减少而内容日新月异。当前日益丰富的信息媒介与推陈出新的教学手段以及还时间于学生的呼声，导致大部分课程课时被压缩，通信原理也是如此。要想与时俱进地革新教学内容与手段，就必须思考如何培养具有创新应用思维的新时代人才。

第三，考核方式多以期末闭卷理论笔试为主，不能合理地多方位刺激学生进行课堂以外的实践竞赛活动，不能科学体现学生学习的过程，更谈不上知识、能力与素质的高度契合。

第四，缺乏课程思政内容，不能很好地将教书育人融入课程教学中。当前一流本科专业建设强调学校培养的人才应当服务于社会经济以及区域经济，必须把握行业发展前沿趋势，且应具有家国情怀和大国工匠精神。因此，就需要强化一流本科专业建设的发展思维，对通信原理的课堂教学进行多方位改革，将专业知识与思政教育大力結合，提升课堂教学效果。

基于工程教育理念重新制定教学大纲

目前我校通信工程专业处于一流专业建设时期，如何顺利通过教育部组织开展的专业认证，改革制定课程教学大纲就是其中至关重要的一环。

基于工程教育专业认证的先进教育理念，我校将以新形态新方法推进课堂革命，将教学目标与毕业要求相互对应。针对工程教育专业认证中的12条规范，课程内容应包含工程知识、问题分析、开发设计、研究应用和使用现代工具5个方面，学校依据此规范制定了5个课程目标，内容如下：

课程目标1：掌握通信的基本概念、高斯白信道与多径随参信道的特点、模拟调制方法和数字调制基本原理，同时要掌握信源编码原理、数字基带传输原理、多种复用技术系统原理、信道编码基本原理和同步原理。

课程目标2：熟悉信道模型的建模方法，掌握多种调制模型，理解通信系统的组成，并能够根据输入信号解得输出信号，能够对通信系统的用户质量与系统性能进行综合分析。

课程目标3：能根据设计要求及指标进行具体的通信系统计算，运用综合专业知识对整个系统的信源编译码、调制解调、信道编译码模型进行合理设计，并能够仿真调试所设计的系统模型。

课程目标4：掌握通信工程系统模型中关键问题的研究分析方法，例如软硬件结合仿真运算所设计的通信系统的各项数据，对实验数据进行科学分析研究，得出合理结论。

课程目标5：面对复杂通信工程系统问题，有能力合理选择现代化工程工具和信息化技术工具，设计并仿真复杂通信工程系统问题，并能意识到其局限性。熟悉通信专业领域与5G相关的国际技术标准和通信产业的发展方向。

将以上课程目标分别对应专业培养方案中的毕业要求，以明确教学大纲中课程教学的目标，并进一步支撑完成培养方案的毕业要求与培养目标。在大纲中明确给出教学内容与课程教学目标的对应关系，指导教师完成备课内容并达到大纲要求。例如教学章节内容，既要给出课程目标要求，又需明确应达到支撑哪些目标的要求。大纲还给出了课程教学目标评价框架，明确了各项课程需要通过哪些方面考核，如表1所示，以此衡量以上课程教学内容是否恰当地完成了教学目标，支撑了培养方案中的毕业要求与培养目标。

最后在大纲中明确要求课程成绩的比例构成，充分体现教学实施各阶段的成果考核。课程最终成绩包括2个部分，分别是理论成绩和实验成绩。其中理论课成绩由平时成绩和结课考试成绩构成，实验课成绩单独给出。具体要求及成绩评定方法如下：

1.理论课成绩

理论课成绩由平时成绩和闭卷笔试成绩构成，其中平时成绩由线上平台统计，分别为考勤（10%）、课程视频资源（15%）、课内任务提交（15%）、课堂讨论（10%）、章节作业（30%）和章节测验（20%），闭卷笔试以卷面成绩为准，最后按比例合成理论课最终成绩。

2.实验课成绩

实验成绩独立计算，具体成绩由实验室老师给出。未完成实验、未按时提交实验报告、实验过程或报告存在抄袭的，该次实验成绩记0。

依据课程大纲提出多方位教学改革方案并积极实践

依据以上新版课程大纲，通过梳理并丰富教学内容和资源，调整教学模式，丰富教学手段，结合课堂仿真驱动不断渗透工程概念，进行多元化考核。根据电子信息类专业课程设置及特点，充分挖掘信息媒介与实体教学相融合的教学方法，按需求实施分层教学，提高学生自主学习能力，引导学生自主进行课外学科实践与竞赛。教学的同时积极融入思政元素，激发学生的创新意识。

1.提升课程高阶性与创新性

通信原理课程内容理论性强，涉及大量的数学公式，还有较多的波形图，因此，信号与系统和高等数学两门课的基础要打牢。我校学生自身的数理基础一般，学生在学习通信原理的时候跟不上，容易产生畏难情绪。提出以下三点建议：

第一，改变单一的知识教学，将提高解决问题的能力融入课程教学设计，以提升思维能力为目标，不设标准答案。我校的办学定位是培养应用型人才，大部分学生毕业后不会从事理论研究工作，而是从事具体实践工作，所以授课时要突出最基本的分析方法。另一部分有考研深造意愿的学生，可以额外提供合理的教学资源，以达到全面照顾，分层分类教学。

第二，紧跟社会与时代通信信息技术发展，利用专家报告或专题课堂为学生引入新技术内容，比如，我国自主研发的北斗导航技术、5G+等，拓展学生专业视野，更加明确行业需求要点。

第三，合理利用仿真技术，给学生提供软件仿真平台，直接设置参数与观察波形，亦可以编写程序，把抽象的理论知识直观地展现出来，使学生全面了解系统构成。

2.调整教学模式

以往的教学方法一般是板书结合课件授课，优点是大部分学生容易跟上进度，缺点是授课速度较慢且不能兼顾接受能力不同的学生的需求，对于波形图演示的讲解，授课效率明显较低。学科知识点抽象复杂，学生被动式学习，部分学生无法跟上教师的授课节奏，因此应将课堂转变为线上线下结合的自主学习模式。

第一，将线上与线下教学手段、学习资源融合，通信原理涵盖的知识量很大，需要回顾的知识点多，在面临课时量压缩的情况下，充分利用现代化信息手段，将课程内容及其先修关联内容整理成线上资源，设计教学环节让学生自主查阅预习和复习，完成一定的学习任务并提出相应思考，以达到课堂学习模式的转变。

第二，选用张会生教授编写的《通信原理（第二版）》教材，着重从“重视系统性”“突出应用性”和“体现先进性”合理设计过程性教学环节，形成不同结论。可要求学生以辩论的形式给出各自依据，得出错误结论的同学会反思错误的原因，更正后印象会更加深刻，而回答正确的学生也会加深对原理的理解。

第三，配合实验课程的设置，设计并布置合理的仿真实践课外学习任务，从而达到理论与实践相结合的目的。

3.丰富教学方法，结合课堂仿真驱动，不断渗透工程理念，提升课程挑战度

第一，课程内容多且复杂，学生在学习过程中不易建立起框架式立体思维，教师可利用思维导图（图1），为学生构建知识网提供支架，极大地提升他们的创造性系统思维，有助于学生有效而系统地管理和理解信息。

第二，充分利用校企合作实践平台或MATLAB等软件工具提高课程内容挑战度，组织学生在课堂上利用软件工具对学科竞赛或项目需求中的通信系统进行抽象建模软仿和结论分析，一方面合理提升课程创新挑战度，另一方面也可以让学生着手对通信系统原理有更直观的认识和理解，结合信息媒介与实际操作摆脱时空局限，随时随地学习答疑，也为实验课打下了坚实的基础。例如模拟通信系统教学，我校使用校企合作平台仿真界面，在理论课堂进行（图2）动态演示，可变更参数，多方位比较模拟通信系统各个调制方式的区别，课下布置仿真任务，提高学生的课程参与度。

第三，加强課赛结合的力度，将以“大唐杯”为代表的专业学科竞赛内容与课程内容相结合，力求把行业企业前沿技术动态引进基础课堂，以赛代课，不断为学生渗透工程理念，以达成相应教学目标。

4.多元化考核办法

借助线上平台的辅助统计，如平时任务的表现、专题讨论的回答情况、小论文提交和小视频答辩等，大大提升学生的课程参与度，同时也客观记录了学习过程中相关内容的评价结果。平时表现与考试结果相结合的评价制度既可以激发学生学习的自主性，也能让教师较好掌握学生的学习情况。此外若学生参加竞赛，可按照获奖情况酌情奖励加分。

5.加强校企合作

通过跨区域多单位联合的省级虚拟教研室，强化产学研联用和校企合作落地，行业专业资源及师资共建共享，提高了授课教师的科研能力、工程实践能力和创新教学能力。

依托学校通信工程国家级一流专业建设虚拟教研室，定期组织各形态教研活动，引入校外教学力量，开展多方位教师专业培训。一方面组织开展常态化培训，发挥国家级教学团队、教学名师的示范引领作用，推广成熟有效的人才培养模式、课程实施方案等；另一方面阶段性开展专题培训，发挥行业企业专家的技术优势，推进教师业务能力更新及“双师型”教学模式发展。

最后在教学的同时积极融入思政元素，激发学生的创新意识。高校教育的根本任务是立德树人，在培养学生的过程中，想要保证价值塑造、能力培养和知识传授三位一体共同发展，关键核心是课程思政。课程教学引入国家领先的通信技术，如我国自主研发的北斗卫星导航系统，还有当下热门的5G移动通信与其周边融合技术等。不但要在此类行业技术分析中体现工程应用，如北斗导航电文等与课程相关的内容，同时还要加强对行业先锋砥砺奋进、开拓创新等优秀精神品质的学习，实现专业课全过程立德树人。

结 语

以通信原理课程为例进行教学改革与实践，梳理好的教学经验以及存在的问题，整合并开发线上线下多方位资源，同时结合课题式教学、学生竞赛活动等内容，对本校通信工程与电子信息工程专业2017级与2018级学生进行为期两年的教学改革，获得了一定改革成效：坚持合理分层分类教学，规划设计媒体教学环节，引入全新教学手段，融入课程思政内容，开发全过程课程评价模式。在以“金课”为标准提升本课程改革建设的同时，也将对通信工程专业建设国家级一流本科专业提供有力支撑。

参考文献：

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（张健、刘燕、肖庆高：西安明德理工学院）