冀保峰，陳蘇丹，鄭國強，高宏峰

(1.河南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院,河南 洛陽 471023;2.河南科技大學(xué) 林學(xué)院,河南 洛陽 471023;3.電子科技大學(xué) 航空航天學(xué)院, 四川 成都 611731)

0 引言

寬帶無線通信課程作為電信類本科生專業(yè)課，是電信類專業(yè)課程通信原理、數(shù)字信號處理等專業(yè)基礎(chǔ)課的延伸主干課之一，是大學(xué)電子信息類專業(yè)的特色課程。寬帶無線通信以學(xué)習(xí)過通信原理和計算機通信網(wǎng)的知識體系的電信類專業(yè)學(xué)生為培養(yǎng)對象，幫助他們掌握信息類學(xué)科最前沿的關(guān)鍵通信技術(shù)，及時了解全球最新發(fā)展動態(tài)，強化理論聯(lián)系實際的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)他們運用所學(xué)信息類理論知識分析和處理復(fù)雜工程問題的能力[1,2]。

寬帶無線通信課程是5G/B5G快速發(fā)展的核心專業(yè)課程之一，重點考察的關(guān)鍵技術(shù)包括時分/頻分/碼分/空分等多址接入、干擾管理、組網(wǎng)技術(shù)、抗干擾技術(shù)、容量提升等，以理論指導(dǎo)實踐和實驗操作相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的操作能力和創(chuàng)新能力，是目前電信類方向的專業(yè)必修課程，是適應(yīng)現(xiàn)代社會通信事業(yè)快速發(fā)展的需要，使學(xué)生能對移動通信原理、數(shù)字移動通信系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)等常見通信系統(tǒng)有較深刻的理解，成為頗具競爭力的高水平應(yīng)用研究型專業(yè)人才。

作為電子信息類的主干延伸專業(yè)課程，寬帶無線通信課程教學(xué)特色主要體現(xiàn)以下方面：

1) 課程體系完備。在教授寬帶無線通信理論體系的同時，還將通信原理、數(shù)字信號處理、計算機通信網(wǎng)等先行課的理論方法用于寬帶無線通信的分析和研究中。以信號的高速、可靠傳輸為切入點，將現(xiàn)代通信原理、數(shù)字信號處理、信號與系統(tǒng)等分支學(xué)科課程的理論方法融匯貫通，有助于學(xué)生形成通信方向完整的知識網(wǎng)絡(luò)。

2) 基礎(chǔ)訓(xùn)練扎實。與講授基本理論并重，運用最新科研成果編寫的應(yīng)用型教材，運用思維學(xué)、系統(tǒng)論、邏輯學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)知識，以科研促教研、教改和教學(xué)，大面積提高教學(xué)質(zhì)量，充分體現(xiàn)教學(xué)與科研、工程應(yīng)用與課程學(xué)習(xí)等5融合的教學(xué)模式。本課程強化學(xué)生動手操作的能力、理論知識應(yīng)用于實驗系統(tǒng)通信的能力以及實驗設(shè)計方案的創(chuàng)新能力。

3) 實踐環(huán)節(jié)到位。本課程既有深厚和前沿的基礎(chǔ)理論知識，又有完整的實驗設(shè)計分析處理實踐，更結(jié)合了相關(guān)的電子設(shè)計大賽、智能車等競賽，具有很好的應(yīng)用前景。

4) 教學(xué)與企業(yè)最新技術(shù)結(jié)合的緊密度。該課程作為電子信息類的專業(yè)課程，與目前全球該領(lǐng)域相關(guān)的電子產(chǎn)品設(shè)計、實驗系統(tǒng)開發(fā)、新型技術(shù)研發(fā)等方面有著緊密的契合關(guān)系，無論是企業(yè)最新技術(shù)研發(fā)所需的基礎(chǔ)理論知識，還是亟需的嵌入式開發(fā)、移動通信研發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)等，均起到了相輔相成培養(yǎng)亟需的時代人才的作用。近年來，作者教學(xué)團隊通過3+1的課程改革機制使得電信類專業(yè)學(xué)生通過實習(xí)、實訓(xùn)等培養(yǎng)成為相關(guān)企業(yè)所需的高級應(yīng)用研究型專業(yè)人才。

1 產(chǎn)學(xué)研融合的課程教學(xué)模式必要性

1.1 無線通信發(fā)展速度快，教材選取較難，教學(xué)內(nèi)容多，課時少

移動通信技術(shù)以驚人的速度在發(fā)展，短短幾年，已從2G、3G，發(fā)展到了4G。前幾年這門課程教師還只需講授到2G 或者到3G。但是，現(xiàn)在4G 時代已經(jīng)到來，4G 移動通信系統(tǒng)也是重要學(xué)習(xí)系統(tǒng)之一。但是該課程教材的更新速度遠比不上移動通信技術(shù)的更新發(fā)展速度。在教學(xué)過程中，不僅需要學(xué)習(xí)通信基礎(chǔ)知識和相關(guān)技術(shù)，更需要學(xué)習(xí)各個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)[3]。

1.2 教學(xué)方法和教學(xué)手段比較單一，教學(xué)效果不明顯

目前該課程大部分采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以教師講授為主，學(xué)生學(xué)習(xí)比較被動。該課程的教學(xué)內(nèi)容比較枯燥乏味，移動通信中涉及到一些技術(shù)上的知識也只能通過理論知識的講授使學(xué)生明白，并不能結(jié)合實際應(yīng)用來進行學(xué)習(xí)，與崗位工作上的內(nèi)容關(guān)聯(lián)性比較低，難以讓學(xué)生與市場需求真正接軌起來[4]。采取如此單一的教學(xué)模式使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)效果會很差。所以，僅僅采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式進行教學(xué)，已經(jīng)無法適應(yīng)和滿足該課程的教學(xué)了。該課程一般采取”多媒體+板書”的形式進行“講聽式”教學(xué)，教師按照PPT 進行教學(xué)，給學(xué)生討論和思考的時間較少，不利于學(xué)生思維活動的發(fā)散。

1.3 實驗設(shè)備的更新速度遠遠跟不上技術(shù)更新速度

由于移動通信產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，使得無線通信技術(shù)的更新速度已難以快速落實到課本上，同時，無線通信的相關(guān)設(shè)備比較昂貴，一般高校的經(jīng)費難以滿足學(xué)生的實驗需求，而且學(xué)校更換教學(xué)設(shè)備一般速度不快，諸多因素將導(dǎo)致學(xué)生的動手能力下降，直接影響課程和實驗教學(xué)的質(zhì)量[5]。

基于諸多原因，采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式已無法滿足快速發(fā)展的無線通信課程和實驗教學(xué)要求了，因此，采用和相關(guān)企業(yè)進行產(chǎn)學(xué)研合作，不僅可將所學(xué)最新的專業(yè)知識付諸實踐，緩解一般院校經(jīng)費緊張的壓力，而且可有效地鍛煉學(xué)生的動手能力。

2 基于產(chǎn)學(xué)研融合的寬帶無線通信課程教學(xué)模式

寬帶無線通信課程針對不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)階段將采取不同的方法。

1) 基礎(chǔ)理論部分采用講授的方式，既注重基礎(chǔ)知識的講授，使學(xué)生打牢基礎(chǔ)，也適當(dāng)介紹學(xué)術(shù)前沿和不同的學(xué)術(shù)觀點，以引起學(xué)生的專業(yè)興趣，培養(yǎng)他們獨立思考的素質(zhì)。教學(xué)中充分利用多媒體手段，通過動畫演示描述收發(fā)端的信號傳輸流程等知識，建立起比較直觀的無線空間概念，通過相應(yīng)的公式推導(dǎo)，使學(xué)生理解所學(xué)的數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)知識的應(yīng)用場景。

2) 專業(yè)技能部分采用理論講授和實踐操作相結(jié)合的方式，通過講授如何將理論知識應(yīng)用于實驗通信實現(xiàn)，組織學(xué)生之間組隊競賽和討論，使學(xué)生能鞏固和加深所學(xué)知識的理解。

3) 采用多樣化的教學(xué)方法和教學(xué)手段，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同來采取不同的教學(xué)方法和手段。例如，對于基礎(chǔ)原理的講解，由于所涉及的知識內(nèi)容比較多，學(xué)生自己難以將知識連貫起來構(gòu)成一個系統(tǒng)，教師采用歸納法將其進行歸類，對有關(guān)聯(lián)的知識點進行總結(jié)和比較分析。對于一些比較抽象化，學(xué)生難以理解并覺得枯燥的知識點，可以通過演示法來描述。例如，多址方式可以將其比喻為不同語言之間的交流，更加生動形象的呈現(xiàn)所要學(xué)習(xí)的知識，獲得更好的教學(xué)效果。

4) 加強虛擬實驗平臺建設(shè)，通過搭建虛擬實驗平臺，結(jié)合理論知識，引入工程上的一些應(yīng)用，與社會人才發(fā)展需求相結(jié)合。同時，減少了設(shè)備投資，節(jié)省了大量的資源，方便教師布置實驗任務(wù)，檢查學(xué)生完成實驗的情況，方便學(xué)生隨時隨地進行實驗，無需局限于實驗室。例如講解安全通信中的混沌調(diào)制方法，可以將仿真程序予以分析并教授仿真結(jié)果如圖1。

圖1 混沌信號及誤碼率性能

5) 工程項目教學(xué)法，項目教學(xué)法建立在認(rèn)知同化學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上，是目前一些發(fā)達國家普遍采用的一種實踐性較強的教學(xué)方法。項目教學(xué)法是指教師和學(xué)生在共同完成一個科研項目的過程中，培養(yǎng)學(xué)生的操作能力、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新發(fā)展思維和綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)等方面。2001 年，美國麻省理工學(xué)院與瑞典的查爾姆斯技術(shù)學(xué)院等3 所高校共同提出CDIO工程教育理念和實施體系[6-7]。本課程主要與北京百科融創(chuàng)產(chǎn)學(xué)研合作實現(xiàn)課程教學(xué)、實驗教學(xué)以及課程設(shè)計的改革和探索，獲得了較好的效果。

3 結(jié)論

本文針對目前《寬帶無線通信》課程教學(xué)模式單一、實驗教學(xué)匱乏等方面存在的問題，提出了與課程相關(guān)企業(yè)進行產(chǎn)學(xué)研融合的教學(xué)和實驗?zāi)Ｊ?，有效體現(xiàn)5融合和3+1的教學(xué)機制，研究了如何將企業(yè)真實工程項目、教師科研課題與學(xué)生的課程教學(xué)相融合，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研融合的課程教學(xué)新模式。近年教學(xué)實踐表明，采用基于產(chǎn)學(xué)研融合的模式進行課程教學(xué)和學(xué)習(xí)，對提高電子、通信類專業(yè)本科生的專業(yè)知識能力效果明顯。

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