高宏峰，冀保峰，鄭國強，劉 偉

(河南科技大學信息工程學院，河南 洛陽 471003)

0 前言

隨著信息技術的發(fā)展，5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器技術、大數(shù)據(jù)等已成為現(xiàn)階段最熱門的通信技術，未來十年通信電子行業(yè)人才具有較大的缺口。為了適應電子行業(yè)的需求，大部分高校在通信專業(yè)的研究生培養(yǎng)方案中設置了隨機信號處理、現(xiàn)代編碼技術、無線通信原理、信號檢測與估計、空時無線通信等與通信系統(tǒng)相關的理論性課程，同時也設置了DSP、嵌入式應用等提高學生動手能力的實踐性課程。然而，在臨近畢業(yè)時，大部分研究生未真正掌握通信系統(tǒng)的設計方法，對通信系統(tǒng)各模塊間的聯(lián)系及參數(shù)設置不清楚，更未掌握硬件平臺實現(xiàn)方法。研究生所學知識與實踐脫節(jié)，造成在就業(yè)時缺乏通信系統(tǒng)的實際設計能力，與企業(yè)的實踐能力需求有較大差距，擇業(yè)受到較大影響。

分析其主要原因有以下幾個方面：

1) 通信系統(tǒng)各課程模塊中，在教學計劃中安排的實驗環(huán)節(jié)以單一課程為單位，只對特定課程的相關知識的驗證和鞏固，缺少系統(tǒng)化環(huán)節(jié)，難以建立多課程的整體設計概念。

2) 每門課程中的實踐環(huán)節(jié)課時較少，學生主要完成一些驗證性實驗。學生依照通信模塊中的單一算法原理進行實驗，對于多個通信模塊間的關系缺少探究，這種教學方式不利于培養(yǎng)研究生的動手能力和解決復雜問題的能力。

3) 課程中注重編程仿真實驗，缺少硬件實現(xiàn)環(huán)節(jié)。研究生具有一定編程能力，但硬件實踐能力較弱。由于硬件設計調試的周期較長，研究生不能經(jīng)歷原理設計、參數(shù)設置、聯(lián)合調試的全過程。

4) 課程考核由理論考核為主，采用試卷形式，分值占較大比例。課程實驗主要在課下完成，一般以實驗報告為主，動手能力難以真正量化。研究生為了取得高分，比較重視理論學習，而放松實踐環(huán)節(jié)。

5) 研究生往往存在著發(fā)表論文的壓力，大部分研究生特別是非211、985高校的研究生畢業(yè)論文課題一般是通信理論研究，研究方向僅針對通信領域的個別模塊，應用面窄，研究結果限于仿真研究。

針對這些問題，本文提出一種基于項目驅動法的通信專業(yè)研究生的教學模式。在教學過程中，將項目與多門課程相融合，從教師為中心的授課模式向以學生為中心的學習模式轉變，從單一模塊向系統(tǒng)轉變。通過教學實踐，取得了較好的教學效果。

1 項目目標與內容

1.1 項目目標

項目驅動(project-based learning，PBL)法是以學生為中心的教學方法[1]。在教學過程中，不以獲取知識為目標，而是強調知識的應用。教師根據(jù)教學內容提出一些實際工程項目，項目應為復雜的工程項目[2,3]。教師根據(jù)學生情況，將項目分配給學生。學生通過查閱資料、設計方案、實驗調試等環(huán)節(jié)完成項目內容。項目應為包含多門通信相關課程的綜合性項目[4]。在項目執(zhí)行過程中，學生遇到問題時，教師起引導作用，通過討論解決問題。PBL可有效提高學生的學習參與度，鼓勵學生深度學習，增強學習動機，培養(yǎng)學生的合作能力與批判性思維能力。

1.2 項目內容

通信系統(tǒng)的模型如圖1所示，包含信源編碼/信源譯碼、信道編碼/信道譯碼、調制/解調、信源/信宿等模塊。通信系統(tǒng)中的各模塊對應的課程內容如表1所示。可以看到，不同的課程對應不同的通信系統(tǒng)模塊。因此，通過構建一個完整的通信系統(tǒng)工程項目，可以涵蓋所有課程內容。每門課程對應通信系統(tǒng)的一個或多個模塊。

圖1 通信系統(tǒng)模型

通信模塊課程項目內容信源/信宿多媒體通信,隨機信號分析接收隨機信號,將信號轉換為數(shù)字信源。接收端將數(shù)字信號轉換為信宿信號。信源編碼/信源譯碼現(xiàn)代編碼技術、多媒體通信選擇適當?shù)男旁淳幾g碼技術,對數(shù)據(jù)進行壓縮/解壓縮信道編碼/信道譯碼現(xiàn)代編碼技術、空時無線通信通過信道編碼技術,對數(shù)據(jù)進行糾檢錯處理數(shù)字調制/數(shù)字解調信號檢測與估計,空時無線通信選擇適當?shù)恼{制方式、均衡器,對信號進行調制/解調信道信號檢測與估計、無線協(xié)作通信、光通信系統(tǒng)根據(jù)信道情況,建立信道模型。了解信道特性

2 基于項目驅動法的項目實施方法

在項目的執(zhí)行過程中，采取以下方法：

1) 教學案例與項目的選擇

為了項目驅動教學法能達到預期效果，在教學中需要選擇和設計適當?shù)捻椖堪咐?。項目內容應涵蓋通信系統(tǒng)的所有模塊。各門課程教師通過協(xié)調建立各階段適當?shù)捻椖繋?，根?jù)課程內容從項目庫中選擇不同的項目進行實施，設立難易程度不同的項目供學生選擇。

在學生熟悉的區(qū)域內選擇項目的設計，項目的整體框架和難度要控制在學生可以接受的范圍內。如果項目選題太難，學生容易產(chǎn)生畏難情緒，打擊學生的積極性。在實踐的過程中使得學生不愿意繼續(xù)下去，進而喪失興趣。項目過于容易，則不能涵蓋教學內容，達不到最終教學效果。

2) 過程控制

教師應對工程設計過程進行控制。項目實施分為信息查詢、方案設計、硬件實現(xiàn)、軟件實現(xiàn)、效果評估多個階段。在項目實施過程中，教師應培養(yǎng)學生的批判性思維能力。

在信息查找、處理、分析階段，要求研究生采用多種信息資源，例如互聯(lián)網(wǎng)、市場企業(yè)調研等。學生通過小論文、PPT等形式匯報自己所收集的信息，從大量的信息中選出適合項目參數(shù)要求的信息。

在方案設計階段，教師可以準備多個項目相關問題，讓學生回答，查看學生對基本概念、基本問題的掌握情況。根據(jù)多種應用場景進行考核，讓學生思考方案如何才能合理設計。當學生遇到問題時，可以在課堂上公開討論，鼓勵學生給出多種解決方案，通過信息比較與推理、爭論確定解決方案。

3) 學生的獨立性與團隊意識的培養(yǎng)

在現(xiàn)有的實踐教學中，能力強的學生過于獨立、缺少合作精神，而能力差的學生照搬照抄其他同學的實驗結果的情況。因此，在項目的實施中，注意在保持每個學生獨立性的同時，培養(yǎng)團隊精神。

項目以組為單位，每人分配不同的任務，這樣既可以培養(yǎng)學生的獨立工作能力，又加強學生的團隊意識。項目初期，教師設定項目目標并發(fā)給項目組。在組內將項目分為多個模塊，每個學生分配一定的模塊。在每個階段，學生根據(jù)目標進行分析，提出滿足設計要求的方案。每個階段結束時，教師對項目進行檢查、評估，學生通過演示、答辯來展示本組成果。

教師通過學生在項目中的貢獻、交流及責任心判斷學生是否有團隊合作精神。觀察學生在項目的準備、實施、評價階段是否為團隊服務，方案確定時是否提供信息與看法。在與同組同學交流時是否能夠傾聽他人的意見，贊賞他人的觀點。通過是否按節(jié)點完成自己的任務、積極參加聯(lián)合調試等活動觀察其集體責任感等。

3 項目評價

學生成績從3個方面來評價：個人表現(xiàn)、小組合作及技術報告，分別占50%、25%、25%。個人表現(xiàn)根據(jù)主動性、解決問題的能力水平、對項目的貢獻等方面。小組合作考核小組成員間在完成各自模塊任務的基礎上，是否相互配合完成整個項目。技術報告考核通?？己藢懽魇欠褚?guī)范、結果分析是否全面與透徹等。

圖2為2017-2018學年與2018-2019學年研究生成績分布情況，成績?yōu)楦骺瞥煽兊钠骄怠?017-2018學年采用傳統(tǒng)教學方法，2018-2019年采用項目驅動法。由圖可以看出，與2017-2018年相比，2018-2019年研究生成績的優(yōu)良率有明顯的提高。

圖2 2017-2018與2018-2019學年研究生成績分布

4 結論

本文提出了將項目驅動法應用于通信專業(yè)研究生培養(yǎng)模式，將多門課程內容融合到一個綜合性的通信系統(tǒng)中。在項目驅動法教學模式下，課程教學的主要環(huán)節(jié)為通信項目，而不是課堂講授。通過通信項目在多課程中的實施，提高了研究生的分析問題與解決問題的能力，培養(yǎng)了學生的批判性思維能力與團隊合作能力。