王昕 龔清勇

摘要：基于網絡信息技術的課程教學以及研究性教學是近幾年來我國教育研究關注的熱點之一。疫情期間，將在線平臺和教學相結合，實現在線教學互動，師生互助學習結合，成為一種新穎而有力的教學手段。本文對《寬帶無線通信技術》傳統(tǒng)的課程教學方式進行了分析，基于騰訊課堂實現在線教學，利用投票和開放性課題作業(yè)提高了學生學習的興趣和自主研發(fā)的能力。最后，教學實踐證明了新型教學方法的有效性。

關鍵詞：網絡信息技術;移動通信;教學

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）33-0173-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 引言

寬帶無線通信是指以寬帶信號為載體進行通信的系統(tǒng)，包括無線局域網（WLAN）、4G、5G、UWB以及多種定位和個域網系統(tǒng)。上述寬帶無線通信不僅可以實現短消息、圖文等多媒體數據的傳輸，還可以實現無線定位、個域網連接和物聯等功能。目前，寬帶無線通信已經涵蓋生活中的各個領域，并發(fā)展得到了各種不同的系統(tǒng)應用，如WLAN、寬帶蜂窩移動通信、UWB室內定位、寬帶衛(wèi)星通信等。

實際應用中，寬帶無線通信系統(tǒng)與我們的生活息息相關。不同寬帶無線通信系統(tǒng)的信號傳輸和復用技術通常有所區(qū)別，網絡配置算法、協(xié)議體系結構以及接人方式等也都存在互異特性，無線傳輸特征和網絡架構也復雜多變。僅對移動通信系統(tǒng)進行課程教學無法去深入了解不同應用領域的寬帶無線系統(tǒng)原理和架構。因此，國內許多本科院校都專門設置了《寬帶無線通信》課程學習，對不同應用背景下寬帶無線通信系統(tǒng)的基本原理進行介紹，其中包括信號處理流程、通信網絡架構以及協(xié)議體系。通過該課程的學習，可以使得學生能夠基本了解無線傳播信道中發(fā)射和接收信號的處理流程以及各種系統(tǒng)中，從而為后續(xù)其他專業(yè)課的學習和工作打下堅實的基礎。

然而，課堂教學往往僅針對1-2本參考教材進行講解，教材中可能存在一些陳舊過時的內容，無法體現現代快速發(fā)展的多領域應用的最新進展。此外，教師講學生聽的模式下，學生吸收知識較為被動，對教材內容理解可能存在偏差或者浮于表面的現象，也無法培養(yǎng)自主解決問題的能力。

近年來，互聯網絡的迅速發(fā)展將我們的生活帶人一個嶄新的時代。現實生活中的各個寬帶通信系統(tǒng)都在實現或者將實現通信和網絡的融合。其中，4G-5G通信的數據傳輸速率的提升，多網融合技術也使得各種在線教學平臺層出不窮，在線教學確實可以落地實現。疫情期間，各大高校封校，線下教學關閉，使得在線教學需求急劇增加。

2 傳統(tǒng)課堂教學的問題

2.1 教材內容落后

目前，大部分本科院校采用的教材內容均落后于當前最新技術。教材中介紹的蜂窩移動通信技術基礎主要章節(jié)還依然基于第2代和第3代蜂窩系統(tǒng)技術，內容陳舊，對于現有生活中廣泛應用的第4-5代系統(tǒng)介紹不多，關鍵技術原理沒有涉及，與現實生活脫節(jié)。衛(wèi)星通信網絡章節(jié)中，部分衛(wèi)星系統(tǒng)和應用已經停止，教材中仍然在做介紹。此外，已經更新的衛(wèi)星定位系統(tǒng)也沒有在教材中做更新。這部分陳舊落后的內容在教學中需要進行選擇性的剔除和更新，以適應當前日新月異的技術發(fā)展。

2.2 學生興趣偏離

專業(yè)基礎課教學大都采用被動的填鴨式理論教學方法。由于專業(yè)基礎知識理論性較強，文字敘述內容過多，主動性操作少，使得學生對該課程學習的興趣不高，主觀能動性不強。本門課程中，衛(wèi)星通信以及無線自組織網絡架構應用領域較為特殊，遠離學生的日常應用。此外，WLAN和物聯網章節(jié)雖然與生活聯系緊密，但是教材中對這些系統(tǒng)地介紹理論性較強，遠離學生感興趣的上網多媒體傳輸和智能家居等相關內容。即使學生學習，也只能依靠單純的理論內容聯想獲得一些理解。上課時，由于不感興趣，部分同學存在不認真聽講的現象。此外，單純依靠教材講解和PPT播放的教學方式，文字內容過多，同一頁幻燈片播放時間較短，學生僅能短暫記憶部分考試內容，不容易實現理論基礎知識的長期記憶。

2.3 學生主動性低

傳統(tǒng)教學中是老師講理論知識，學生聽講，課后老師提出問題并給出答案。在這個過程中，學生自己主動性較低，并沒有動力去自主提出問題，理解問題存在的背景和原因，更不能深入分析一些現象的基本原理以及解決方案。單純進行課堂教學，課外活動時同學隨即會把興趣轉移，即使進行課后作業(yè)，也存在抄襲或者隨意回答的現象。此外，由于課后作業(yè)只是采取簡單的問答和計算的形式，學生在短時間回憶上課內容并完成作業(yè)后就不再關注課程。由此可見，學生積極性不高，不僅使得課程學習時間受限，還會導致學習不能深入。大部分學生在簡單了解了各類系統(tǒng)的基本原理架構后不再花費更多時間去深入研究其中的關鍵技術。另外，被動性接受知識也會使得記憶不深刻，很容易就會在短時間內忘記。

3 基于騰訊課堂的在線教學

基于上述傳統(tǒng)教學弊端，本文在對新型在線教學平臺進行研究后，開發(fā)基于騰訊課堂的新型《寬帶無線通信系統(tǒng)》課程的研究性教學模式，具體方案如下。

3.1《寬帶無線通信技術》教學大綱和資源調研

基于網絡信息技術進行文獻調研，使得教學不再局限于某本教材。集中教師和學生的力量，利用網絡搜索引擎尋找并辨別精品教學資料。充分利用各種資源，包括電子教材、教學大綱和網絡教學平臺，來綜合引導學生的主動性，達到寓教于學的目的。最終構建教學大綱如下圖1所示。其中包括無線通信網絡、無線通信技術基礎、無線局域網、無線城域網和蜂窩通信和衛(wèi)星網絡等章節(jié)。每個章節(jié)的重點內容在大綱的第三排里面總結列出。針對這些內容，在中國大學MOOC（愛課程）、智慧樹平臺、學堂在線平臺和網絡搜索引擎上查找了相關精品教學資料，并按照課程相關程度選擇了兩類精品課程——學堂在線的《寬帶無線通信》和中國大學MOOC北郵的《移動通信系統(tǒng)》部分章節(jié)。

3.2 按照大綱合理設計課件，結合生活相關主題

在大綱中引入聯系生活中實際的內容。對通信信道傳輸特征，從日常中經常遇到的WIFI連接為例，討論電磁波傳播過程中可能存在的傳播方式和損耗。強調日常中無障礙傳播為直射、有障礙傳播為繞射損耗、粗糙界面為散焦以及無論何種傳播方式都存在的損耗。從教材和調研文獻中發(fā)現損耗與距離的關系，并應用舉例和課后開放實驗的方式來進行驗證。

對第1代一第5代蜂窩移動通信系統(tǒng)章節(jié)介紹，可以結合手機的發(fā)展歷程，從中提取不同時代通信系統(tǒng)的關鍵技術以及對應的移動終端的改變，進而介紹通信基本原理。第3代移動通信開始引入CDMA多址接人技術，同時代出現了CDMA手機，從而引入不同時代系統(tǒng)中信號的多址接入方式介紹。CDMA中信號理論上正交，實際上多徑效應導致額外的時間延遲，導致信號不完全正交和衰減，進而討論CAMD系統(tǒng)中特有的抗信號衰減和功率控制技術。

在物聯網章節(jié)介紹中，結合現代生活中比較熱門的智能家居進行介紹，引人物聯網的幾個關鍵模塊。介紹關鍵模塊的功能，以現有比較熱門的智能音箱為例，說明關鍵模塊存在的地方，數據傳輸的無線特征，實現對物聯網架構和基本原理的理解。

這樣從生活出發(fā)，可以吸引學生的興趣，把注意力集中到實際應用的通信系統(tǒng)，進而引導學生考慮這些系統(tǒng)中實際遇到的問題。實現基礎知識原理從應用到理論，再回歸到理論的過程。

3.3 基于在線平臺的研究性學習

本文定義研究性學習方式為學生在教師的指導下，自主地調研文獻和背影知識，對開放性課題進行探討。經調研和分析后發(fā)現問題存在的原因進而解決問題，而不是由教師直接給出結論的學習方式。在《寬帶無線通信系統(tǒng)》課程中，如何引導學生實現研究性學習是本文的一個關鍵問題。在一些重要章節(jié)，結合重點難點內容提出幾個課題，設計學生分組選擇課題，引導學生在課前和課后進行網絡調研，對課題的基礎知識進行預習和探討。其中，課題列表如表1所示。上課期間，利用騰訊等平臺實現視頻實時交流，針對學生的課題分析進行討論，指出其中的問題所在，進而講解相關理論基礎知識;課后引導學生進行網絡調研，驗證研究方案并最終解決課題，撰寫課題分析報告。經歷上述課前到課后的一系列過程，學生從實際完成過程中學習課程中相關原理，不僅學會了自主發(fā)現和解決問題的思路，還可以對無線通信系統(tǒng)中的重點知識進行深刻理解和記憶。

3.4 綜合考核評價

在研究性學習的基礎上，對學生平時成績和期末成績進行綜合評價。平時成績中，需要對學生的開放性課題完成情況進行考核，不再單純地按照考勤和點名進行評價。其中，對學生課題完成報告中的文獻調研工作、背景調研、問題分析以及解決方案進行考核。此外，基于QQ群和騰訊課堂進行通知、平時簽到和課堂問答互動，對簽到和問答計分計次，如圖3所示。新考核評價機制實現了本文在線教學設計的初衷，極大程度上開發(fā)了學生自主學習、解決問題的能力，解決了線性點名占用時間長和學生回答問題不積極的現象。

經過為期一學期的實踐，學生自主解決問題的能力有所發(fā)展，不再是單純的記憶式學習，驗證了在線教學方法的有效性。

4 結論

本文對《寬帶無線通信技術》傳統(tǒng)教學方式進行了分析，指出其中的缺陷。然后，疫情期間，在線下課程受限的前提下，本文設計引入網絡信息技術，基于騰訊平臺實現新型線上教學和實踐。實踐結果表明，本文在線教學方法極大程度地提高了學生學習的興趣并提高了學生自主解決問題的能力，為課程教學的長久發(fā)展奠定了基礎。

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【通聯編輯：梁書】