胥田田　雷錫騫　秦玉娟　金慧

關(guān)鍵詞：通信原理；教學(xué)模式；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）03-0160-03

1 引言

通信原理是電子信息類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和眾多院校研究生入學(xué)考試必考科目。隨著現(xiàn)代信息化技術(shù)的迅速發(fā)展及社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需求，課程作為人才培養(yǎng)的核心要素，通信原理課程開(kāi)設(shè)過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)以信息化建設(shè)為手段，引入慕課、學(xué)堂在線等優(yōu)質(zhì)課程資源，逐步完善教學(xué)資源；以“老帶新”、研討、觀摩等形式探討課程“做什么、怎么做、誰(shuí)來(lái)做”等問(wèn)題；建立網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，探索線上線下混合教學(xué)模式，在日常教學(xué)中充分利用各項(xiàng)教育資源，達(dá)到課程提質(zhì)創(chuàng)新、促進(jìn)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展的目的。在原有教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，各研究者基于課程特點(diǎn)融合信息化教育，保留傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行改革，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、分析解決通信領(lǐng)域工程問(wèn)題的應(yīng)用能力。

2 通信原理課程教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)教學(xué)方式重教師主導(dǎo)教、輕學(xué)生自主學(xué)，擬制了學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，不利于啟迪、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，阻礙學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的形成，缺乏更高層次的創(chuàng)新提升，在步入工作崗位后很難將所學(xué)知識(shí)與行業(yè)應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，從而缺少解決實(shí)際工程項(xiàng)目的能力，“翻轉(zhuǎn)課堂”等模式提高了學(xué)生自主有效的學(xué)習(xí)能力[1]。通信原理課程理論性強(qiáng)、概念抽象、公式復(fù)雜，授課過(guò)程中學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容難直觀理解、難以學(xué)以致用，易失去學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)力，雨課堂、智慧課堂等現(xiàn)代化技術(shù)手段的加入，潛移默化提升學(xué)生積極創(chuàng)新、工程實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力[2-3]。通信原理實(shí)驗(yàn)課程可通過(guò)實(shí)驗(yàn)箱或仿真平臺(tái)開(kāi)展，前者的硬件電路固化在內(nèi)部箱內(nèi)，學(xué)生難以通過(guò)硬件電路連線和示波器調(diào)試掌握實(shí)驗(yàn)原理，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)和理論脫節(jié)，形成似學(xué)非學(xué)、似懂非懂的學(xué)習(xí)狀態(tài)；同時(shí)，因時(shí)間、區(qū)域的影響，基于硬件平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源面向?qū)W生開(kāi)放時(shí)受到限制，且實(shí)驗(yàn)設(shè)備的升級(jí)、擴(kuò)展及后續(xù)維護(hù)成本較高。實(shí)際進(jìn)行中可將虛擬仿真和硬件電路同時(shí)開(kāi)展，兩者相輔相成加強(qiáng)了學(xué)生創(chuàng)新思維方法和綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)[4-6]。針對(duì)不同專業(yè)、課程學(xué)時(shí)、學(xué)情等參差不齊的情況，引入BOPPPS、CDIO等模型開(kāi)展教學(xué)，在教學(xué)模式、教學(xué)方式、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)評(píng)價(jià)等角度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)的培養(yǎng)，取得學(xué)生工程應(yīng)用、創(chuàng)新能力提高的學(xué)習(xí)成果[7-9]。課程依據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，立足教學(xué)內(nèi)容巧融思政元素，規(guī)劃線上線下學(xué)時(shí)分配，明確各單元教學(xué)目標(biāo)與要求，掌握學(xué)情，調(diào)整教學(xué)過(guò)程。

3 混合式教學(xué)模式探索與實(shí)踐

3.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，巧融思政元素

教學(xué)內(nèi)容補(bǔ)充通信行業(yè)發(fā)展前沿技術(shù)，面向應(yīng)用，以微課等形式融入無(wú)線協(xié)同通信、量子通信等技術(shù)的研究現(xiàn)狀，結(jié)合教學(xué)方式，營(yíng)造良好學(xué)習(xí)氛圍，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)；充分運(yùn)用開(kāi)物云、雨課堂等進(jìn)行導(dǎo)學(xué)，課堂中用實(shí)例引入課程的前期知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生梳理已學(xué)知識(shí)點(diǎn)并對(duì)待學(xué)內(nèi)容有初步的了解，同時(shí)持續(xù)在課堂中以微課、科學(xué)家故事、時(shí)政熱點(diǎn)等形式融入思政元素，豐富思政教育內(nèi)容和載體，加強(qiáng)課堂教學(xué)效果。課程教學(xué)內(nèi)容從理論分析、工程實(shí)踐、創(chuàng)新應(yīng)用三個(gè)方面層層遞進(jìn)，課內(nèi)理論教學(xué)中弱化推導(dǎo)，強(qiáng)化實(shí)踐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)過(guò)程，實(shí)踐教學(xué)采用兩條分支、三種方式，分支包括實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，三種方式一是基于儀器設(shè)備開(kāi)展實(shí)際實(shí)驗(yàn)，二是利用Matlab軟件進(jìn)行仿真研究，三是結(jié)合e-Labsim仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)通信仿真系統(tǒng)；課外工程實(shí)踐中教師參與課題研究并引入教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與動(dòng)手實(shí)踐。擴(kuò)充題庫(kù)，根據(jù)題目將題型設(shè)置為基礎(chǔ)題、提升題、綜合應(yīng)用題，便于學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況，逐步、有序推進(jìn)課程學(xué)習(xí)。教師授課過(guò)程中歸納匯總每一單元教學(xué)內(nèi)容的思維導(dǎo)圖，引導(dǎo)學(xué)生更進(jìn)一步明確學(xué)習(xí)內(nèi)容，系統(tǒng)、有框架地學(xué)習(xí)課程。

3.2 調(diào)整教學(xué)模式，校企協(xié)同育人

課程充分利用省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、ICT產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地等優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)高校與社會(huì)教育資源有力互動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。探索線上線下混合教學(xué)模式，采用線上教學(xué)時(shí)，通過(guò)學(xué)生自主方式進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，學(xué)生課前自主探索、教師課中適當(dāng)引導(dǎo)、師生課后拓展交流；通過(guò)微視頻、PPT課件，使用多媒體和板書(shū)結(jié)合組織線下教學(xué)，在教學(xué)中引入翻轉(zhuǎn)課堂、分組討論、知識(shí)競(jìng)賽等，多樣化開(kāi)展理論、實(shí)踐教學(xué)。已開(kāi)展多學(xué)期的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)，通過(guò)學(xué)校開(kāi)物云、雨課堂等平臺(tái)推送教學(xué)視頻片段，課件、講義、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，按照課前、課中、課后的形式開(kāi)展教學(xué)，進(jìn)行在線作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、輔導(dǎo)答疑和小組討論等，結(jié)合師生評(píng)價(jià)進(jìn)行實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)督。課程采用混合式教學(xué)模式如圖1所示。

3.3 改進(jìn)教學(xué)方式，以學(xué)生為中心

借助雨課堂、開(kāi)物云等平臺(tái)，混合教學(xué)過(guò)程，師生教學(xué)活動(dòng)明確，實(shí)現(xiàn)從課堂“單向傳輸”到“單向引導(dǎo)+雙向溝通+多方互動(dòng)”的轉(zhuǎn)變進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂、小組討論、知識(shí)競(jìng)賽等，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)、目的明確，符合當(dāng)代以互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)、線上線下同步學(xué)習(xí)等先進(jìn)新型教育理念。利用Matlab開(kāi)發(fā)教學(xué)輔助平臺(tái)，以波形的形式直觀展示課程重點(diǎn)和難點(diǎn)，演示抽樣定理等的驗(yàn)證過(guò)程；運(yùn)用e-Labsim仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)通信仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制解調(diào)等，提升實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)質(zhì)量，銜接理論與實(shí)踐內(nèi)容。如在知識(shí)競(jìng)賽環(huán)節(jié)，教師設(shè)計(jì)知識(shí)競(jìng)賽方案、學(xué)生按照4～5人自行組隊(duì)，題型設(shè)置必答題、搶答題、冒險(xiǎn)題，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)動(dòng)力、學(xué)習(xí)積極性及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。課程組織進(jìn)行知識(shí)競(jìng)賽流程框圖如圖2所示。

3.4 新型考核方式，增加不確定性

多樣化考核方式全面、隨機(jī)，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)。與教學(xué)方式、教學(xué)模式相輔相成，涵蓋教學(xué)內(nèi)容，借助雨課堂、開(kāi)物云等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，結(jié)合新型教學(xué)方式，考核方式采用“過(guò)程+末考”的形式，過(guò)程側(cè)重反映學(xué)生的平時(shí)學(xué)習(xí)狀況，除上述兩項(xiàng)平時(shí)成績(jī)構(gòu)成因素以外，可以將預(yù)習(xí)、問(wèn)題討論、翻轉(zhuǎn)課堂、單元測(cè)試等加入考核范疇，新元素以互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)等為載體，順應(yīng)時(shí)代變化，同時(shí)增加學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。作業(yè)、課堂測(cè)驗(yàn)等實(shí)時(shí)教學(xué)監(jiān)督、師生評(píng)價(jià)反饋，便于持續(xù)改進(jìn)，優(yōu)化閉環(huán)教學(xué)，多樣化考核方式各環(huán)節(jié)所占比例如圖3所示。

4 以“無(wú)碼間串?dāng)_基帶傳輸特性”為例，探索實(shí)施混合式教學(xué)模式

通信原理課程要求主講教師立足教學(xué)內(nèi)容有序開(kāi)展課程教學(xué)。教師通過(guò)講解奈奎斯特第一準(zhǔn)則，以微課形式講述科學(xué)家奈奎斯特的奮斗歷程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度、勇敢探索未知、積極追求真理、攀登知識(shí)高峰的工匠精神，具備嚴(yán)謹(jǐn)縝密的科學(xué)思維和堅(jiān)持不懈的科學(xué)精神，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、知識(shí)遷移、工程應(yīng)用的統(tǒng)一。

1） 課前預(yù)習(xí)檢查：教師在雨課堂發(fā)布少量題目進(jìn)行前測(cè)試，題目?jī)?nèi)容與所學(xué)內(nèi)容和待學(xué)內(nèi)容相關(guān)，以選擇或判斷的形式查看學(xué)生對(duì)常見(jiàn)基帶傳輸碼型的編碼規(guī)則、信息傳輸過(guò)程中造成誤碼因素的掌握及理解情況，在了解知識(shí)點(diǎn)內(nèi)化的情況下同時(shí)實(shí)現(xiàn)學(xué)生考勤工作，替換傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中的“點(diǎn)名”環(huán)節(jié)，提高教學(xué)效率。

2） 課中引導(dǎo)：一是引導(dǎo)學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，分析碼間串?dāng)_產(chǎn)生的情況（遇到問(wèn)題）；二是引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法，分析消除碼間串?dāng)_的原理（分析問(wèn)題）；三是引導(dǎo)學(xué)生理解無(wú)碼間串?dāng)_的理論基礎(chǔ)，復(fù)雜公式簡(jiǎn)單化，得到無(wú)碼間串?dāng)_的時(shí)域、頻域條件（解決問(wèn)題）；四是引導(dǎo)學(xué)生將知識(shí)點(diǎn)掌握吸收，學(xué)會(huì)判斷抽樣點(diǎn)上能否實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間串?dāng)_的過(guò)程（課堂測(cè)驗(yàn)）；五是引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，分析理想基帶傳輸特性存在的問(wèn)題，以實(shí)際中可實(shí)現(xiàn)的升余弦滾降系統(tǒng)為例（知識(shí)延伸），為學(xué)生展現(xiàn)解決工程問(wèn)題的流程，引導(dǎo)學(xué)生從設(shè)計(jì)準(zhǔn)則出發(fā)，具備全面發(fā)現(xiàn)、思考、解決問(wèn)題的工程思維和不斷優(yōu)化系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)能力；六是結(jié)合Matlab、e-Labsim仿真平臺(tái)通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段方便地估計(jì)系統(tǒng)性能，掌握眼圖的測(cè)量過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，將理論與實(shí)踐充分結(jié)合（參與式學(xué)習(xí)）；七是引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)，融會(huì)貫通，強(qiáng)化并應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)。

3） 課后拓展：教師提出問(wèn)題，給學(xué)生安排任務(wù)，一是綜合已學(xué)知識(shí)，思考碼間串?dāng)_造成的誤碼能否徹底消除？在理想低通系統(tǒng)中，存在難以實(shí)現(xiàn)，且沖激響應(yīng)尾巴振幅大、收斂慢、對(duì)定時(shí)要求嚴(yán)格的情況；升余弦滾降系統(tǒng)可以克服以上缺點(diǎn)，但是以犧牲頻帶利用率為前提，兩者不能適應(yīng)高速傳輸?shù)陌l(fā)展；是否存在具備兩者優(yōu)點(diǎn)的系統(tǒng)？二是查閱開(kāi)物云平臺(tái)資料，學(xué)生根據(jù)問(wèn)題，聯(lián)系實(shí)際、查閱資料初步學(xué)習(xí)均衡技術(shù)，部分響應(yīng)系統(tǒng)，并將學(xué)習(xí)情況反饋授課教師，便于教師“有序、有理、有據(jù)”、學(xué)生有目標(biāo)地開(kāi)展課程教學(xué)。

5 教學(xué)改革成效和反思

經(jīng)過(guò)三年的教學(xué)改革，學(xué)生的綜合能力不斷提高，教師的教學(xué)素養(yǎng)也在持續(xù)改進(jìn)。學(xué)生滿意度評(píng)價(jià)：經(jīng)過(guò)對(duì)學(xué)生進(jìn)行課程問(wèn)卷調(diào)查，學(xué)生對(duì)改革的參與度、滿意度較好，結(jié)合新型信息化教學(xué)手段，學(xué)生表現(xiàn)積極、反映良好，評(píng)教結(jié)果優(yōu)秀。

考核結(jié)果對(duì)比評(píng)價(jià)：通過(guò)對(duì)2018、2019、2020三屆學(xué)生統(tǒng)計(jì)通信原理課程平均分，知識(shí)傳授的初步成效分別體現(xiàn)為71.7、72.05、74.26，學(xué)生綜合考試成績(jī)逐年提升。目前課程改革還需要更進(jìn)一步的創(chuàng)新與應(yīng)用，教師主導(dǎo)、學(xué)生主動(dòng)，在保證課程教學(xué)效果的同時(shí)，更簡(jiǎn)潔地梳理教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、提高應(yīng)用能力，促進(jìn)不同學(xué)生的全面發(fā)展。

1） 每節(jié)課教學(xué)目標(biāo)需要完善，以學(xué)習(xí)目標(biāo)引導(dǎo)學(xué)生明確學(xué)習(xí)要求、鍛煉思維模式。

2） 每節(jié)課重難點(diǎn)需要進(jìn)一步簡(jiǎn)化推導(dǎo)過(guò)程，針對(duì)不同學(xué)生的理解程度，優(yōu)化教學(xué)案例，采用類比教學(xué)日?；绞?，促進(jìn)學(xué)生的直觀理解，避免“不懂、不會(huì)、不想”的惡性循環(huán)。

3） 思政案例、工程應(yīng)用實(shí)例等不夠豐富，限制學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、工程思維等能力的培養(yǎng)。

4） 在小組討論、知識(shí)競(jìng)賽等團(tuán)隊(duì)合作任務(wù)中，部分學(xué)生參與度不高，教師需進(jìn)一步完善任務(wù)要求、調(diào)整任務(wù)內(nèi)容，理論聯(lián)系實(shí)際，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

6 結(jié)束語(yǔ)

通信原理知識(shí)點(diǎn)較多、較雜，對(duì)高等數(shù)學(xué)、信號(hào)與系統(tǒng)等課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)要求較高，團(tuán)隊(duì)分析課程特點(diǎn)及存在問(wèn)題，掌握學(xué)情，提出基于應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)背景下混合式教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生有目標(biāo)、有方法、有條理地進(jìn)行課程學(xué)習(xí)。通過(guò)優(yōu)化課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系，教師實(shí)時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，線上線下結(jié)合引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐，提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與工程思維。多樣化教學(xué)手段調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，實(shí)現(xiàn)合理閉環(huán)教學(xué)，并在日常課程建設(shè)和課程教學(xué)中落實(shí)應(yīng)用。