構建知識體系的專題課程教學改革實踐和探索

焉曉貞+羅清華+劉愛軍

[摘 要]專題課程是研究生課程體系中針對專業領域的前沿技術進行深入學習和探索研究的一門課程，主要側重對學生專業素養和創新能力的培養。構建知識體系的專題內容，開展系統性和研究性的理論教學體系，對培養學生的學術研究能力和解決實際問題能力是十分必要的。以現代通信技術專題為例，結合目前通信技術的前沿理論和技術，高校可以構建整個現代通信技術知識體系，并劃分成相對獨立的授課專題，來替代以往單一、分散的學科前沿技術的講解。其在課程內容、教學方法和評價體系等多方面進行的實踐和探索，為其他專題類課程的新教學思路提供了重要參考。

[關鍵詞]專題課程；知識體系；前沿技術；創新能力

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）12-0141-03

專題課程是研究生課程體系的重要組成部分，是針對某一專業領域的研究熱點和關鍵技術進行深入的思考和分析，對學生了解學科前沿、系統掌握專業知識結構具有重要意義。現代通信技術專題是通信與信息系統專業研究生的學科前沿課程，也是很多高校通信專業研究生的必修課，對于研究生建立通信系統知識體系和掌握通信方向的最新發展趨勢具有重要作用。[1]

因此，有必要開展現代通信技術專題課程教學的研究和探索，包括理論教學和實踐教學相結合的研究、課程評價考核等方面的研究，以提高課程的教學效果，促進學生對課程基礎知識的深入理解、掌握、運用和拓展，鍛煉并提高學生學習和研究的能力。

一、國內外研究現狀分析

20世紀90年代以來，隨著教育及改革的不斷推進，各高校把豐富學生知識、提高學生分析思考、創新思維和動手能力作為研究生教學改革的主要目的和目標。[2][3]通信專題課程是通信與信息系統學科的前沿課程，教學較為普遍，其教學方法和教學內容不盡相同。

在國外，通信類專業基礎課多以理論教學和實驗環節相結合的方式組織教學，其實踐環節所占比例較高；理論教學多以專題報告和技術研討專題的形式進行[3]；實驗環節以課程設計為主線，在學習通信類仿真軟件和硬件平臺的基礎上，進行有針對性的專題課程設計任務。

在國內，通信專題課程多數由多個教師共同授課，各自介紹自己的研究領域，而缺乏通信系統層面的講述；且授課環節以理論授課為主，缺少與通信新技術匹配的實踐環節[4]，不利于學生對通信前沿技術和關鍵技術的掌握。而且，教學環節中仍存在諸多問題，分析如下：

（一）課程理論內容陳舊，學生被動接受知識

授課過程中本科化模式嚴重[5]，基礎性內容偏多，而忽視了研究生課程更注重專業性和前沿性的特點，不能很好地適應研究生培養的要求。在學習過程中，仍然是以教師為主的授課模式，學生在教學環節中始終處于被動接受的地位。另外，學習內容偏重專業基礎，學生不感興趣，缺乏學習的主動性。

（二）理論知識不成體系

專題課程一般是教師介紹自己的研究領域，對于一個大的學科而言，研究方向很多，各個專題分屬獨立的研究方向，缺乏系統性。學生無法將各個獨立的專題和整個學科系統地聯系起來。

（三）研究生動手能力得不到鍛煉，理論基礎和實踐解決問題能力培養脫節

專題課程90%以上以理論授課為主，缺乏與專題對應的實踐環節，課程的研究成分較少。因此，研究生的研究主動性沒有激發出來，研究能力得不到很好的鍛煉。[6]

基于此，需開展基于知識體系構建的專題課程教學改革實踐與探索。以現代通信技術專題為例，要改變以往的以單純經典通信理論教學為主或單純進行新技術講解而忽視整個通信理論知識體系構建，忽略激發研究生的研究興趣和提高其研究能力的鍛煉過程的做法，而以數字通信系統知識框架為基礎，采用專題授課模式，幫助學生建立完整的通信知識體系。同時，在各專題基本理論學習的基礎上，要進行擴展性教學，引入對應通信專題技術的發展前沿技術和發展趨勢，在開闊學生視野的同時進一步鞏固其對通信專業知識的理解。并在理論教學過程中采用引導式、互動式、啟發式等教學方法，加強課堂教學的效果。將理論環節和實踐環節相結合、課內教學和課外自學相結合，實現掌握基本理論、了解前沿技術和實現關鍵技術等三個層次的課程學習。

二、構建知識體系的專題教學模式研究和探索

《教育部關于改進和加強研究生課程建設的意見》指出，要優化課程內容，注重前沿引領和方法傳授。根據學科發展、人才需求變化和課程實際教學效果，及時調整和凝練課程內容，加大課程的教學訓練強度。[7]因此在專題課程的教學模式研究和探索的過程中，要采取一系列改革措施，加強學生對創新過程的理解，著力培養研究生的知識獲取能力和解決實際問題的能力。

（一）教學內容上實現前沿技術與通信系統基本框架對接

改變以往專題課程中各個專題內容各不相關的情況，結合專業研究方向，形成一個主體系統。按照系統的工作過程或工作原理，將整個系統分為若干個相對獨立的功能模塊。在此基礎上，引入各功能模塊相關的前沿技術專題，讓學生不僅了解到相關的前沿技術，也能夠掌握該技術在整個專業體系中的作用，從而形成系統性的授課內容。

同時，在教學內容的選擇上，改變以往的基礎性、理論性為主的教學內容，根據當前的研究熱點和前沿技術開展專業性、創新性的培養。每一個專題都包括經典理論構建、關鍵問題突破和前沿研究進展等研究內容，形成從基礎到專業，從理論到應用的專題內容。

（二）課程結構上將實踐環節作為重要一環

在以往的教學環節中，教師都是采用純理論授課的教學模式，學生僅僅對課堂講解的理論內容有所了解，而無法學習與專題課程相關的關鍵技術的實現。理論與實踐環節嚴重脫節，不能滿足研究生創新能力和發展能力的培養目標。因此，在專題內容理論授課結束后，設置相關的關鍵技術的模型設計和仿真實現，并在課堂上交流和演示自己的實現方案，能讓學生在提升專業素養的同時，也鍛煉了解決實際問題的能力。

（三）教學方法采用多種方法緊密結合

在研究生教學環節中，教師多以講授式為主要的教學方法，學生的積極性、主動性不容易發揮。因此，在專題授課過程中，應采用引導式教學、研討式教學和案例式教學等多種教學方法相結合的教學方法。

整個教學過程不再是學生被動接受知識，而是教師主導，學生參與。由教師根據專題內容設置一定的課題，由學生自主學習完成方案論證和關鍵技術的仿真實現，這能激發學生的學習興趣，提升其自主學習能力。

三、基于現代通信技術專題的知識體系專題授課模式研究和探索

結合我校教學指導思想，研究生專業課教學改革的需求和通信專業的特點，以現代通信技術專題課程為基礎，學院開展了基于知識體系構建的專題課程教學改革實踐和探索，主要對課程教學體系進行研究，包括以下三個方面。

（一）整合理論教學內容，開展系統性教學

以數字通信系統知識框架為基礎，建立基于知識體系的授課模式，并結合目前通信技術的前沿理論和技術，開展系統性和研究性的理論教學體系。

1. 構建現代通信技術知識體系的基本理論

結合數字通信系統的基本組成和數字通信實現過程，將理論授課內容分為：信源編碼、信道編碼專題、數字調制專題、無線信道專題、多址技術專題、分集和均衡技術專題等。基本理論部分，主要介紹各專題的主要原理以及技術發展過程中出現的關鍵技術，以信道編碼為例，基本理論部分主要學習信道編碼的意義、基本原理，以及在信道編碼技術發展過程中起著關鍵作用的線性分組碼、卷積碼和級聯碼的基本實現過程。具體的基本理論框架及關鍵技術如圖1所示：

2. 加強前沿技術研究擴展教學

結合現代通信技術的基本理論框架，將數字通信技術中的前沿技術融合到通信系統框架中。比如將噴泉碼作為信道編碼專題的前沿技術擴展，將協作通信加入到分集和均衡技術專題中，讓學生在接收前沿技術的同時，能夠清晰認識到該技術的特點、在通信系統中的作用，為后續的研究打好基礎。各專題基本理論與前沿技術的擴展如圖2所示：

以上兩部分構成了課程理論教學的主要內容。在理論教學中，以教師授課，學生自學為主，采用引導式、互動式、啟發式等教學方法，講授現代通信技術中的基本理論、關鍵技術及其在通信技術發展過程中出現的前沿技術。當然，具體的教學內容可以根據當前通信技術的發展動態調整，也可以擴展補充通信技術發展過程中的其他一些前沿技術，例如計算機技術和通信技術融合產生的一些相關技術、物聯網技術等。

（二）加強實踐環節，開展研究型教學

研究生培養的主要目標是培養學生的知識獲取能力、獨立研究能力和解決實際問題的能力，如果僅僅停留在理論學習上，就不可能很好地調動學生的學習興趣，研究能力和創新能力的培養更無從談起。因此，實踐環節是研究生教學中必要的補充。要將通信系統中的關鍵技術實現作為課程的重要一環，開展研究型教學，加強學生創新能力和解決實際問題能力的培養。

結合現代通信技術基本理論和前沿技術，以提高學生分析和解決實際問題的研究能力為目標，設定前沿技術中的一些關鍵技術實現問題，讓學生利用課余時間進行調研學習，完成關鍵技術的實現模型設計和算法流程，進行仿真實驗驗證并與所學理論內容進行對照和驗證，然后在研討課上進行講解和展示。在鍛煉學生解決實際問題能力的同時，也鍛煉和提高他們團隊協作的能力。實踐教學流程如圖3所示：

（三）創新考核方式，建立綜合評價體系

改變單純以報告結課的評價方式，加強對研究生基礎知識、創新性思維和發現問題、解決問題能力的考查，突出實踐動手能力和知識運用能力，建立綜合評價體制。以創新人才培養為目標，重視教學過程考核，加強考核過程與教學過程的緊密結合；同時，加強對研究生基礎知識、創新性思維和發現問題、解決問題能力的考查。

1. 將課程學習過程計入評價體系中

重視教學過程考核，加強考核過程與教學過程的緊密結合。每個專題學習后都要求學生設計其關鍵技術的實現方案。這既考核了學生對該模塊基本理論的掌握情況，又能夠鍛煉學生獲取知識的能力。

2.將課外實踐環節作為評價考核的重要一環

加強能力素質考核，將實踐環節納入課程評價體系中。在課程學習過程中，學生任選一個關鍵技術，按照設計的實現方案完成軟件仿真。在加強方法學習和訓練的同時，培養其獨立研究能力和解決實際問題能力。

3.將學生作為課程評價體系中的重要組成部分

在課程評價過程中尊重學生的主體地位。在研討環節中，學生對自己完成的關鍵技術實現部分進行交流和討論，并將此部分作為課程考核體系的一部分。考核由學生和教師共同完成。讓學生在此過程中能夠很好地學習他人的研究思路和研究方法，在一定程度上能夠激發學生的學習興趣。

四、總結

結合課程教學改革，對現代通信技術專題課程進行教學研究探索。結合通信系統框架，將前沿技術融合其中，并對其關鍵技術加以軟件仿真實現，讓學生能夠從系統的角度來理解前沿技術的先進性、實用性、在現代通信技術中的重要性及其缺點，明確下一步的發展方向，實現了前沿技術與通信系統的對接。通過問卷調查和座談調研，參與課程學習的學生都認為課程的教學內容和教學方式，能夠滿足他們的學習興趣和專業發展的需求，達到既掌握基本理論，又培養了知識獲取能力、獨立研究能力和解決實際問題能力的目的。

當然，專題課程的教學改革過程中還會存在一些問題，需要在教學過程中進行探索和實踐，例如個別學生的研究方向是信號處理方向，在下一步的教學過程中需要對教學內容進行相關調整。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 吳偉陵，牛凱.移動通信原理[M].北京：電子工業出版社，2005：1-8.

[2] 楊林，劉念才.中國研究型大學的分類和定位研究[J].高等教育研究，2008（11）：23-29.

[3] 劉楠，申愛兵，趙韋侖.國外研究生教育對我國全日制專業碩士培養模式的啟示[J].沈陽工程學院學報（社會科學版）， 2014（10）：248-251.

[4] 張莉萍.淺析現代通信技術課程教學改革與實踐[J].中國信息技術教育，2014（22）：38.

[5] 何禮果，夏雨，羅雅璐.試論研究生專題類課程模式[J].黑龍江高教研究，2010（194）：162-164.

[6] 李濤，粱國越，陳路芳.從四種“少”向四種轉變——基于研究生教學改革的探討[J].經濟與社會發展，2011（9）：154-157.

[7] 教育部. 教育部關于改進和加強研究生課程建設的意見[Z].

[責任編輯：劉鳳華]