徐東輝，劉國東，韋素媛，楊文可

（1.火箭軍工程大學(xué)302 教研室，陜西 西安 710025；2.火箭軍工程大學(xué)作戰(zhàn)保障學(xué)院，陜西 西安 710025）

0 引言

傳統(tǒng)課程教學(xué)過程中存在教師以理論講解理論，聯(lián)系工程實踐不緊密、學(xué)生系統(tǒng)性獲取專業(yè)知識困難、缺乏實際解決工程項目的能力等問題。如何運用新教育理念進(jìn)行課程教學(xué)模式改革，培養(yǎng)滿足產(chǎn)業(yè)界需求，具有職業(yè)素質(zhì)和專業(yè)能力的信息類工程人才是當(dāng)下必須解決的現(xiàn)實問題。

1 課程特點

《通信原理》課程是我校生長干部學(xué)歷教育階段，信息類專業(yè)的一門必修工程技術(shù)基礎(chǔ)課程。既要求學(xué)員系統(tǒng)掌握信號，信道及噪聲，模擬信號的調(diào)制與解調(diào)，數(shù)字信號的基帶傳輸，數(shù)字信號的頻帶傳輸，模擬信號的數(shù)字傳輸，多路復(fù)用與數(shù)字復(fù)接，同步原理，差錯控制編碼和偽隨機序列與應(yīng)用等內(nèi)容，又要學(xué)員及時了解掌握現(xiàn)代通信有關(guān)技術(shù)，對于培養(yǎng)學(xué)員掌綜合運用所學(xué)知識，具備創(chuàng)新精神和對新技術(shù)、新環(huán)境的適應(yīng)能力，從事信息傳輸領(lǐng)域的應(yīng)用研究具有重要作用。

課程具有三大特點：一是內(nèi)容豐富、概念抽象，課程主要講授信號編碼與傳輸原理與技術(shù)，許多概念、現(xiàn)象，無形無像，看不見、摸不著，學(xué)員理解難度大[1]；二是原理復(fù)雜、理論性強，既要講解發(fā)送、接收、信道等過程性原理，又包括編碼、調(diào)制、解調(diào)、差錯控制與檢測等方法行內(nèi)容，還要講清楚模塊設(shè)計、電路組成等系統(tǒng)性原理，多重邏輯交織，教員講授難度大；三是應(yīng)用廣泛、學(xué)用結(jié)合，作為多專業(yè)的公共工程技術(shù)基礎(chǔ)課程，如何在課堂教學(xué)中針對本專業(yè)特色和需求，實現(xiàn)學(xué)用結(jié)合，也對教員教學(xué)實施提出挑戰(zhàn)。

2 教學(xué)設(shè)計

采用傳統(tǒng)教學(xué)手段和方法難以突出課程特色，因此運用CDIO工程教育理念開展教學(xué)。CDIO工程教育理念是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）、運作（Operate）四個環(huán)節(jié)過程，是由麻省理工學(xué)院等跨國研究結(jié)構(gòu)經(jīng)過四年的探索研究得到的創(chuàng)新成果[2]。CDIO是一種基于項目的研究型教學(xué)方法，堅持以“學(xué)生為中心，教員為主導(dǎo)”，重在學(xué)員能力的培養(yǎng)。使《通信原理》的授課活動在CDIO模式框架內(nèi)進(jìn)行是本文研究的主要內(nèi)容，通過基于項目的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的積極性，增強學(xué)生解決問題與研發(fā)的能力，以及團(tuán)隊工作和溝通能力，教學(xué)設(shè)計分為理論內(nèi)容教學(xué)設(shè)計和實訓(xùn)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計兩部分。

2.1 理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

（1）課程教學(xué)中構(gòu)思環(huán)節(jié)主要突出面向授課對象構(gòu)建內(nèi)容框架，建立課程MAP圖，突出信息傳輸和數(shù)字通信系統(tǒng)；（2）設(shè)計環(huán)節(jié)主要以工程應(yīng)用為牽引，以信息傳輸過程為主線設(shè)計教學(xué)內(nèi)容；（3）實施環(huán)節(jié)注重行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范解析，強化學(xué)員工程思維，通過橫向比較，拒絕內(nèi)容重復(fù)；（4）運作環(huán)節(jié)主要突出運用實踐教學(xué)加速學(xué)員知識轉(zhuǎn)化，加深現(xiàn)實理解應(yīng)用。

基于以上分析，課程教學(xué)設(shè)計中按照信號在通信系統(tǒng)中的傳輸過程這一主線，將課程內(nèi)容劃分為模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)、模擬信號數(shù)字化和綜合實驗等四大模塊，注重概念提煉，避免大量數(shù)學(xué)推導(dǎo)、突出基本原理講解、關(guān)鍵技術(shù)分析、具體方法實現(xiàn)和實際應(yīng)用結(jié)合。理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)計如圖1所示。

2.2 實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

依據(jù)CDIO構(gòu)思、設(shè)計、實施到運作的工程教育理念，秉承理論與實踐教學(xué)并行開展，相輔相成的要求，基于通信技術(shù)實驗室的創(chuàng)新實訓(xùn)平臺、結(jié)合通信系統(tǒng)仿真軟件（Matlab、System View和LabView)、自編配套“通信原理仿真與實訓(xùn)教程”，設(shè)計了理論教學(xué)與實踐項目有機結(jié)合實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容體系。依據(jù)信號的傳輸流程，遵循以項目為載體、以任務(wù)為驅(qū)動、以實訓(xùn)帶動教學(xué)的學(xué)員技能培養(yǎng)思路，完成從“原理驗證→仿真設(shè)計→綜合創(chuàng)新”為目標(biāo)的實訓(xùn)培養(yǎng)過程，使學(xué)生在由淺入深、由易到難的項目實訓(xùn)中理解通信基本原理、提升實踐創(chuàng)新能力。依據(jù)課程特點，選取7組典型項目開展實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，如圖2所示。

3 教學(xué)實踐

課程教學(xué)實踐過程是保證教學(xué)設(shè)計得以有效落實的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，基于CDIO工程教育理念的《通信原理》教學(xué)過程是落實工程項目實踐的一種有效方式。

3.1 理論內(nèi)容教學(xué)過程

按照CDIO工程理念組織教學(xué)內(nèi)容，在理論教學(xué)過程中教員通過梳理和明確項目模塊中所涉及的理論知識點，并借助課堂教學(xué)幫助學(xué)員完成所需知識的學(xué)習(xí)和儲備。通過將學(xué)員劃分項目小組協(xié)作完成任務(wù)，通過小組討論，制定項目計劃、技術(shù)方案、實施步驟、電路設(shè)計和實現(xiàn)算法等具體項目內(nèi)容，鍛煉學(xué)員合作意識、團(tuán)隊意識[3]。項目小組長作為第一責(zé)任人，負(fù)責(zé)項目進(jìn)度掌握、成員根據(jù)安排分別完成電路搭建、程序編寫和測試驗證等任務(wù)，實現(xiàn)由理論研究到項目產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變。對項目完成情況進(jìn)行合理評價和客觀反饋，判斷是否達(dá)到任務(wù)要求，完成項目報告撰寫，并指定專人進(jìn)行成果匯報，總結(jié)經(jīng)驗進(jìn)行推廣。

3.2 實訓(xùn)內(nèi)容教學(xué)過程

《通信原理》課程實訓(xùn)內(nèi)容主要借助硬件平臺和軟件仿真，實現(xiàn)從“原理驗證→仿真設(shè)計→綜合創(chuàng)新”，將理論知識與實踐操作有機結(jié)合，鍛煉學(xué)員的創(chuàng)新意識和探究意識[4]。硬件平臺實訓(xùn)項目，由于學(xué)員可利用所學(xué)的電路設(shè)計知識進(jìn)行實際通信系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，更利于學(xué)員動手能力和綜合設(shè)計能力的培養(yǎng)，相比軟件仿真更易培養(yǎng)學(xué)生的工程實施和創(chuàng)新能力，但成本更高，靈活性較低[5]。軟件仿真作為硬件設(shè)計的有效補充，學(xué)員可利用其強大的人機交互界面搭建通信系統(tǒng)，實現(xiàn)動態(tài)仿真。軟件仿真需要學(xué)員具備較強的抽象理解能力，通過編程語言和圖像化方式進(jìn)行相關(guān)通信系統(tǒng)模型的設(shè)計和計算，并能使學(xué)員可清晰觀察信號傳輸整個過程中不同節(jié)點的波形或頻譜變化。

通過CDIO模式下《通信原理》課程教學(xué)實踐，既能夠幫助學(xué)員完成不同學(xué)期所學(xué)各相關(guān)課程理論知識的整合和聯(lián)系，又能夠幫助使其樹立通信工程的系統(tǒng)性概念，充分理解通信系統(tǒng)的工作原理，并學(xué)會借助硬件實驗平臺和仿真軟件完成對通信工程技術(shù)問題的實際解決[6]。

4 考核評價

科學(xué)合理的考核方式對于激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性、促進(jìn)課程教學(xué)效果的提升至關(guān)重要?；贑DIO工程理念的教學(xué)模式考核評價過程貫穿整個教學(xué)過程[7]。評價方式也由原來的單純教員打分改為由學(xué)員自評、互評、教員評價和同行專家評議相結(jié)合的方式。教員引導(dǎo)學(xué)員對各小組從“構(gòu)思→設(shè)計→實現(xiàn)→運作”四個環(huán)節(jié)完成課程項目的表現(xiàn)進(jìn)行綜合考核[8]。各小組之間通過交流互評，引導(dǎo)學(xué)員反思、總結(jié)和改進(jìn)，鞏固學(xué)員對通信原理、典型系統(tǒng)、信號傳輸?shù)睦斫馀c應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)員綜合應(yīng)用、系統(tǒng)構(gòu)建、調(diào)控技能及團(tuán)隊協(xié)作能力。

整個考核評價過程中關(guān)注對學(xué)員實踐創(chuàng)新能力，系統(tǒng)構(gòu)建與調(diào)控能力的考核，注重結(jié)合理論知識考察、項目方案計劃、項目調(diào)試驗證、成果展示及總結(jié)報告等方面對小組成員給出總體評價與意見建議?？己嗽u價的多樣化也促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的多樣化，更利于建立和完善評價系統(tǒng)，保證教學(xué)效果的有效落實。

5 結(jié)語

基于CDIO工程教育理念開展課程教學(xué)模式改革是新工科院校教學(xué)改革的新方向和新舉措。根據(jù)專業(yè)課程特點將教學(xué)內(nèi)容項目化，按CDIO工程理念組織教學(xué)過程，注重教學(xué)實踐環(huán)節(jié)落實和動手能力培養(yǎng)，通過合理客觀的考核評價，最終達(dá)到培養(yǎng)和鍛煉學(xué)員的參與意識、合作意識、思維意識和探究意識的目的。