摘 要 近年來，數(shù)字化、智能化的飛速發(fā)展深刻改變了人們的日常生活，而廣大高校教師也在教學(xué)活動中開始大量探索數(shù)智技術(shù)的應(yīng)用。文章針對“航空通信技術(shù)與系統(tǒng)”課程的特點、建設(shè)現(xiàn)狀和問題挑戰(zhàn)，以雨課堂和大語言模型為主要數(shù)智技術(shù)支撐平臺，從知識圖譜、題庫建設(shè)、智能助教、實踐教學(xué)、課程思政等方面進(jìn)行課程數(shù)智化建設(shè)的初步探索，以期有效增強學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，顯著提升課程教學(xué)質(zhì)效。

關(guān)鍵詞 數(shù)智化；課程建設(shè)；航空通信

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " "DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.34.033

Preliminary Exploration into the Digitization Construction of the Course

\"Aviation Communication Technology and Systems\"

ZHANG Bo， LI Taoyong， WEI Jiahua

（College of Information and Navigation， Air Force Engineering University， Xi'an， Shanxi 710000）

Abstract In recent years， the rapid development of digitization and intelligence has profoundly changed people's daily lives， and a large number of university teachers have also begun to explore the application of digital intelligence technology in their teaching activities. The article focuses on the characteristics， current construction status， and challenges of the \"Aviation Communication Technology and Systems\" course. Using Rain Classroom and Big Language Model as the main digital technology support platforms， the article explores the preliminary construction of course digitalization from multiple aspects such as knowledge graph， question bank construction， intelligent teaching assistants， practical teaching， and course ideological and political education， in order to effectively enhance students' learning initiative and significantly improve the quality and efficiency of course teaching.

Keywords digitization; curriculum development; aviation communication

如今，以數(shù)字技術(shù)和人工智能（AI）技術(shù)為代表的信息技術(shù)正經(jīng)歷著前所未有的高速發(fā)展，人們的生活方式隨之發(fā)生了深刻變革。具體到教育領(lǐng)域，教學(xué)范式正由傳統(tǒng)的“師生二元交互”逐步向“師生機三元交互”轉(zhuǎn)變。一方面，數(shù)智技術(shù)在課程資源建設(shè)、課堂教學(xué)設(shè)計、教學(xué)效果評估等多個方面為廣大教師減輕了工作負(fù)擔(dān)，使教師可以將寶貴的工作精力花在更需要創(chuàng)造性的教學(xué)活動中[1]；另一方面，數(shù)智技術(shù)又為學(xué)生根據(jù)自身興趣和學(xué)力開展生成式探究學(xué)習(xí)創(chuàng)造了極大的便利：個性化學(xué)習(xí)需求更受重視，數(shù)字化學(xué)習(xí)資源更加豐富，靈活智能、實時交互的教學(xué)工具層出不窮……數(shù)智技術(shù)改變了教育者與受教育者的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)了教育公平，提高了教與學(xué)的質(zhì)量和效率[2]。

在數(shù)智化浪潮下，高等教育中的課程教學(xué)自然也要直面數(shù)智化帶來的機遇和挑戰(zhàn)[3-4]。近年來，軍內(nèi)外高校全面推進(jìn)課程的數(shù)智化建設(shè)工作，形成了大量的理論研究和實踐成果[5-8]。作為空軍院校通信工程專業(yè)的核心課程，“航空通信技術(shù)與系統(tǒng)”承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生成為德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)、專業(yè)化新型空軍通信人才的重要使命，亟須順應(yīng)時代發(fā)展趨勢開展數(shù)智化課程建設(shè)，以期更好地滿足學(xué)生個性化的學(xué)習(xí)需求、更加高效高質(zhì)地達(dá)成課程的教學(xué)目標(biāo)。

本文結(jié)合“航空通信技術(shù)與系統(tǒng)”這門課程的特點，以“學(xué)為中心、目標(biāo)導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”作為育人和教學(xué)理念，綜合分析課程現(xiàn)有資源條件、教學(xué)對象特點、教學(xué)中的痛點問題等方面的建設(shè)現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)，明確課程的數(shù)智化建設(shè)需求，并以雨課堂和大語言模型為主要數(shù)智技術(shù)支撐平臺，基于線上并線下混合式教學(xué)模式，從知識圖譜、題庫建設(shè)、智能助教、實踐教學(xué)、課程思政等方面進(jìn)行課程數(shù)智化建設(shè)的初步探索，以期有效增強學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，顯著提升課程教學(xué)質(zhì)量。

1 "“航空通信技術(shù)與系統(tǒng)”課程的特點

航空通信特指航空飛行器與其他通信終端之間進(jìn)行信息傳輸?shù)耐ㄐ攀侄?，它在飛行安全中起到至關(guān)重要的作用?！昂娇胀ㄐ偶夹g(shù)與系統(tǒng)”課程按照“原理―技術(shù)―應(yīng)用”的思路進(jìn)行組織，既包括航空信道特性的分析和航空通信中的抗衰落、編碼調(diào)制、抗干擾、網(wǎng)絡(luò)接入等關(guān)鍵技術(shù)，又涵蓋典型航空通信系統(tǒng)的介紹。作為一門融合了“技術(shù)”與“系統(tǒng)”的專業(yè)核心課程，“航空通信技術(shù)與系統(tǒng)”課程在課程體系中起著承前啟后的橋梁作用，向前承接專業(yè)基礎(chǔ)課程，向后又為具體航空通信裝備的操作運用奠定堅實的基礎(chǔ)。本課程知識覆蓋范圍廣，理論性、專業(yè)性和綜合性強，并且具有鮮明的應(yīng)用導(dǎo)向性?！昂娇胀ㄐ偶夹g(shù)與系統(tǒng)”課程將問題建模和系統(tǒng)分析的方法貫穿始終，注重培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識解決復(fù)雜工程問題的能力，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)。

在教學(xué)過程中，一方面，教學(xué)團(tuán)隊要使學(xué)生掌握好這門課的基本理論知識；另一方面，為落實好“立德樹人、為戰(zhàn)育人”這一軍隊院校課程思政總目標(biāo)，教學(xué)團(tuán)隊還要從這門課程的特點出發(fā)，通過引導(dǎo)學(xué)生辨別分析技術(shù)與系統(tǒng)背后的邏輯和哲理，培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義科學(xué)思維方式，同時通過讓學(xué)生充分了解航空通信的發(fā)展歷程，引導(dǎo)他們深入探究航空通信專業(yè)的內(nèi)涵與價值，從而增強學(xué)生對于航空通信專業(yè)的認(rèn)同感，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣與內(nèi)在動力，最終促使其堅定投身軍隊航空通信事業(yè)的決心。

2 "數(shù)智化建設(shè)需求分析

下面將從課程資源條件、教學(xué)對象特點、教學(xué)痛點問題三個方面綜合分析課程建設(shè)現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)，從而明確本課程的數(shù)智化建設(shè)需求。

2.1 "課程資源條件

作為省級一流本科課程，在教學(xué)團(tuán)隊多年來的不斷建設(shè)下，“航空通信技術(shù)與系統(tǒng)”課程目前已經(jīng)建設(shè)完成了包括學(xué)堂在線慕課、公開出版教材、標(biāo)準(zhǔn)化課件、習(xí)題/試卷庫、課程文獻(xiàn)資料庫等在內(nèi)的較為完備的數(shù)字化教學(xué)資源體系，可以為構(gòu)建數(shù)智化課程提供較為翔實的素材，這是數(shù)智化建設(shè)的根基所在。此外，教學(xué)團(tuán)隊積極進(jìn)行教學(xué)模式改革，積累了豐富有益經(jīng)驗，這也為新一輪探索提供了人才支撐。

2.2 "教學(xué)對象特點

課程的教學(xué)對象為通信工程專業(yè)的大三學(xué)生，這些學(xué)生前期已經(jīng)學(xué)習(xí)過“信號與系統(tǒng)”“通信原理”等通用和專業(yè)基礎(chǔ)課程，但對于所學(xué)知識在專業(yè)知識體系中的地位和進(jìn)一步應(yīng)用缺乏系統(tǒng)性的認(rèn)知，對于無線通信理論的思考浮于表面，對于前沿科學(xué)技術(shù)的發(fā)展了解偏少。此外，學(xué)生對航空飛行和航空通信充滿好奇，但對空軍通信兵的實際工作缺少直觀感性認(rèn)識，獻(xiàn)身國防和專業(yè)認(rèn)同意識亟待加強。同時，作為網(wǎng)生一代，學(xué)生的覺悟?qū)π率挛镌敢夥e極嘗試，已經(jīng)在日常生活和學(xué)習(xí)中普遍使用AI工具，對其他各種信息化教學(xué)工具的接受認(rèn)可度也較高，他們內(nèi)心期望通過信息化手段提升學(xué)習(xí)的樂趣和效率。

2.3 "教學(xué)痛點問題

盡管教學(xué)團(tuán)隊對課程教學(xué)模式、教學(xué)、方法進(jìn)行著持續(xù)的改進(jìn)迭代，也嘗試了翻轉(zhuǎn)課堂等形式，但總體上看，教學(xué)仍然是以“教師講、學(xué)生聽”的單向教授模式為主。在這一模式主導(dǎo)下，學(xué)生的課堂參與度受限，面對抽象復(fù)雜的概念原理容易感到疑惑迷茫，缺少高質(zhì)量的交流研討，其個性化學(xué)習(xí)需求無法得到充分滿足，這些都給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來了很大的挑戰(zhàn)，影響了學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

通過以上分析，課程的數(shù)智化建設(shè)需求可以得到明確，即利用數(shù)字技術(shù)和AI技術(shù)，構(gòu)建全面立體又即時鮮活的課程知識和資源數(shù)據(jù)庫，通過信息化教學(xué)平臺以及各種智能輔助工具，幫助學(xué)生充分鏈接知識體系和教學(xué)資源，提供師生間的線上交流平臺，精準(zhǔn)掌握學(xué)生個體學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，個性化地給予每位學(xué)生反饋建議和學(xué)習(xí)輔助，助力學(xué)生開展實踐和創(chuàng)新活動，精準(zhǔn)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)體驗。

3 "課程數(shù)智化建設(shè)初探

針對課程特點和數(shù)智化建設(shè)需求，教學(xué)團(tuán)隊以雨課堂和大語言模型為主要數(shù)智技術(shù)支撐平臺，從知識圖譜、題庫建設(shè)、智能助教、實踐教學(xué)、課程思政等方面開展課程數(shù)智化建設(shè)的初步探索。

3.1 "知識圖譜

課程建設(shè)，內(nèi)容先行。知識圖譜是一種基于圖模型的結(jié)構(gòu)化、可視化知識組織工具，在當(dāng)前數(shù)智化課程建設(shè)中被經(jīng)常使用。數(shù)智平臺可以利用AI自動對教師在課程教學(xué)過程中上傳的電子教材、課件、參考文獻(xiàn)等資源進(jìn)行解析處理和知識點歸納總結(jié)，直接生成課程知識圖譜。教師可以對圖譜進(jìn)行二次編輯，對照課程大綱進(jìn)一步梳理完善知識體系（包含思政點），明確重難點和認(rèn)知維度，管理關(guān)聯(lián)教學(xué)資源，并利用圖譜拆解教學(xué)內(nèi)容、規(guī)劃教學(xué)實施路徑、高效完成備課工作。學(xué)生可以利用圖譜更加清楚地把握課程知識體系，理清知識點之間的聯(lián)系，輔助理解和記憶，快速接入（知識點關(guān)聯(lián)的）文獻(xiàn)、習(xí)題等學(xué)習(xí)資源，根據(jù)個性需求規(guī)劃學(xué)習(xí)路徑、開展自主學(xué)習(xí)。

3.2 "題庫建設(shè)

習(xí)題是檢測教學(xué)成效的重要手段，既能驅(qū)動學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，又可為教師反饋學(xué)情從而及時調(diào)整教學(xué)策略。數(shù)智平臺支持教師將課程原先積累的習(xí)題集按照特定格式重新排版后批量導(dǎo)入，從而完成題庫的初始建設(shè)。新興的AI出題技術(shù)則能利用“通用AI大模型+課程電子文檔資料（教材、課件等）”高效率、高質(zhì)量地自動生成指定數(shù)量、類型和難度的習(xí)題，再輔以教師的審核檢查修改即可完成課程題庫的補充完善，從而提高了出題的靈活多變性，減輕了教師的工作負(fù)擔(dān)。此外，在高度結(jié)構(gòu)化的題庫基礎(chǔ)上，數(shù)智平臺可以隨機抽題生成預(yù)習(xí)/課后作業(yè)、隨堂測驗以及期中/期末考試的試題。試題的知識覆蓋面、重難點內(nèi)容以及試卷難度都能方便地按需定制，更加有力地支撐“教考分離”的實施。

3.3 "智能助教

智能助教本質(zhì)上是一個基于大語言模型的智能體。通過對知識庫輸入內(nèi)容（教材、課件、航空通信法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)等電子文獻(xiàn)）的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，智能助教可以為學(xué)生提供實時的互動答疑、作業(yè)輔導(dǎo)等服務(wù)。學(xué)生通過連續(xù)自主的“線上對話”，逐步加深對知識的理解。同時，教師可以對智能助教的問答進(jìn)行調(diào)試反饋，從而持續(xù)優(yōu)化問答的準(zhǔn)確度。此外，教師還可以通過添加插件來進(jìn)一步增加助教功能（例如生成匯報PPT、畫思維導(dǎo)圖、搜索文獻(xiàn)等），進(jìn)而滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求，持續(xù)提升教與學(xué)的質(zhì)量。

3.4 "實踐教學(xué)

本課程的實踐教學(xué)包括信號級軟件仿真實驗，需要學(xué)生使用MATLAB、Python、SystemView等仿真工具完成仿真程序的設(shè)計編寫和調(diào)試運行，而程序代碼生成正是AI大模型目前最為火熱的應(yīng)用領(lǐng)域之一，大量專業(yè)程序員已在工作中使用大模型輔助代碼編寫。學(xué)生通過與大模型的交互問答，可以高效地完成仿真環(huán)境搭建、仿真代碼編寫、調(diào)試優(yōu)化和實驗報告撰寫等各個實踐環(huán)節(jié)。大模型背后的海量代碼語料庫能夠支持學(xué)生根據(jù)自身學(xué)力和興趣完成各種個性化延伸實驗。以MSK調(diào)制解調(diào)的仿真為例，學(xué)生可以通過簡單的提示詞，指定大模型生成基本的MSK正交調(diào)制和相干解調(diào)代碼。在分析代碼注釋和實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，學(xué)生還可以通過大模型進(jìn)一步生成非正交調(diào)制、非相干解調(diào)等不同版本的MSK仿真代碼，從而進(jìn)行對比總結(jié)，深化提升對MSK的認(rèn)識。學(xué)有余力的學(xué)生還可以使用大模型生成可運行在嵌入式無線電開發(fā)平臺上的代碼，進(jìn)行物理（硬件）信號實驗。

3.5 "課程思政

現(xiàn)如今，知識圖譜還專門提供對課程思政方面的支持，教師可以編輯知識圖譜中每個知識點關(guān)聯(lián)的思政元素類型（道德倫理、愛國主義、法治、社會責(zé)任、科學(xué)文化等）和具體融入方式，利用知識圖譜直觀可視的特點和規(guī)律發(fā)掘的能力不斷優(yōu)化課程思政的體系化設(shè)計。此外，大模型強大的智能搜索能力可以幫助教師從互聯(lián)網(wǎng)上自動搜集思政素材。例如配置一個智能體定期抓取軍事融媒體平臺上發(fā)布的資訊，解析搜尋其中與航空通信相關(guān)的內(nèi)容，隨后匯集推送給教師。

4 "結(jié)語

在教學(xué)團(tuán)隊的積極探索嘗試下，“航空通信技術(shù)與系統(tǒng)”初步展開由“普通課程”向“數(shù)智化課程”的轉(zhuǎn)型之路，教師和學(xué)生都能從中獲益。值得注意的是，發(fā)展迅猛的數(shù)智技術(shù)今天仍然存在諸多不足之處，例如，在問題理解上缺乏深度，所生成的答案有時質(zhì)量不佳，甚至?xí)霈F(xiàn)錯誤。因此，作為數(shù)智技術(shù)的應(yīng)用探索者，廣大教師應(yīng)當(dāng)緊盯數(shù)智技術(shù)的前沿進(jìn)展，在教學(xué)活動中持審慎態(tài)度和批判思維，積極擁抱變革，大膽進(jìn)行創(chuàng)新嘗試。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳霓，任昌山，潘靜文，等.數(shù)智時代的知識生產(chǎn)和教育變革[J].天津師范大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2024（4）：40-56.

[2] 張磊.高校思政教育數(shù)智化發(fā)展的趨勢、回應(yīng)與把控[J].黑龍江高教研究，2024，42（7）：146-152.

[3] 楊波，葛榮雨，王艷芳.數(shù)智技術(shù)賦能課程改革的價值意蘊、基本取向與實施路徑[J].中國大學(xué)教學(xué)，2024（6）：55-61.

[4] 趙立紅，史冬巖，楊立平，等.數(shù)字賦能“機械制造基礎(chǔ)”新形態(tài)課程探索與實踐[J/OL].實驗室研究與探索，2024，43（7）：143-147.

[5] 呂新芳，張偉.數(shù)智化背景下課程思政的探索、創(chuàng)新和實踐——以“遺傳學(xué)”課程為例[J].教育教學(xué)論壇，2024（19）：93-96.

[6] 龐利.智慧交通下數(shù)字化轉(zhuǎn)型教學(xué)策略探究——以軌道交通車站客運管理課程為例[J].時代汽車，2024（9）：77-79.

[7] 閆曉輝，郭雙建，謝進(jìn)，等.數(shù)智轉(zhuǎn)型背景下智慧教學(xué)模式探究——以“計算方法”為例[J].曲阜師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2024，50（2）：120-124.

[8] 王翔，韓銳.數(shù)智化背景下“測繪管理學(xué)與法律法規(guī)”課程融入測繪工程課程體系建設(shè)探索[J].科教導(dǎo)刊（電子版），2024（13）：61-63.