基于《高級(jí)通信原理》課程的留學(xué)生培養(yǎng)教學(xué)實(shí)踐

黃曉舸

摘 要：針對(duì)《高級(jí)通信原理》課程教學(xué)過程中存在的若干問題，依據(jù)我校課程總體教學(xué)改革的要求，本文提出國(guó)際留學(xué)生培養(yǎng)教學(xué)創(chuàng)新模式研究，主要涉及教學(xué)方法、教學(xué)手段以及考核方式的創(chuàng)新和改革。主要目標(biāo)是推進(jìn)以能力培養(yǎng)為核心的“三合一”課程教學(xué)改革與創(chuàng)新模式的課堂實(shí)踐。教學(xué)實(shí)踐反饋表明：將靜態(tài)的知識(shí)動(dòng)態(tài)化、過程化、實(shí)例化，采用啟發(fā)式教學(xué)有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂的參與度，加深對(duì)課程內(nèi)容的理解。

關(guān)鍵詞：信號(hào)檢測(cè)與估計(jì) 輔助教學(xué) Matlab

中圖分類號(hào)：G812.47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）03（b）-0177-02

《高級(jí)通信原理》課程是通信、電子信息類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，通過對(duì)通信原理課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解信號(hào)傳輸?shù)幕靖拍睿徽莆胀ㄐ畔到y(tǒng)的基本原理性能；為路由與交換技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)等后續(xù)課程打好基礎(chǔ)[1]。通信原理是一門承上啟下的課程。因此，如何結(jié)合留學(xué)生特點(diǎn)提高課程教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)效果、提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和發(fā)現(xiàn)解決問題的能力，如何讓學(xué)生較好掌握各個(gè)知識(shí)點(diǎn)和整個(gè)通信系統(tǒng)關(guān)系，把握最新科研動(dòng)態(tài)，是一項(xiàng)緊迫重要的工作。

《高級(jí)通信原理》課程留學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新模式著眼于教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方式及考核方式的改革。教學(xué)內(nèi)容上采用雙教材模式，參考國(guó)際和國(guó)內(nèi)同類課程基礎(chǔ)知識(shí)部分[2-3]；教學(xué)方式上采用理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合“三合一”教學(xué)方法：理論教學(xué)主要采取啟發(fā)式課堂教學(xué)方法。理論結(jié)合實(shí)踐，學(xué)生參與到科研團(tuán)隊(duì)中，由此實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系的拓展性；考核方式增加實(shí)際場(chǎng)景解決方案以考察對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和把握能力。

1 《高級(jí)通信原理》課程教學(xué)過程中存在的主要問題

通信原理課程是通信、電子信息及網(wǎng)絡(luò)類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其特點(diǎn)是系統(tǒng)性強(qiáng)、概念抽象。通信原理課程在專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中處于非常重要的地位，是一門承上啟下的課程。目前，《高級(jí)通信原理》課程在是我校信息工程專業(yè)留學(xué)生的必修學(xué)位課。相比其它信號(hào)類課程，這門課程理論性更強(qiáng)、概念更抽象、數(shù)學(xué)公式不但多而且比較復(fù)雜。筆者及所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)在講授這門課的過程中發(fā)現(xiàn)：由于留學(xué)生普遍數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較薄弱，在面對(duì)繁雜的數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)過程顯得很迷茫，特別是不能將相關(guān)結(jié)論和通信整個(gè)體系以及信號(hào)系統(tǒng)等知識(shí)結(jié)合起來(lái)，從而導(dǎo)致對(duì)基本理論的理解上存在一定的困難。此外，該課程使用全英文教學(xué)，部分留學(xué)生并非英語(yǔ)母語(yǔ)國(guó)家，由于語(yǔ)言上的差異，也導(dǎo)致理論講述和實(shí)際應(yīng)用上的一定障礙。隨著新的教學(xué)模式采用和課程改革的深化，如何結(jié)合理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用成為保證該課程教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

2 基于《高級(jí)通信原理》課程的留學(xué)生培養(yǎng)教學(xué)實(shí)踐

課程組在國(guó)際化人才培養(yǎng)、學(xué)生綜合能力培養(yǎng)，國(guó)際留學(xué)生能力提升等方面突出授課特色；明確提出了以學(xué)生的素質(zhì)教育為中心，從教師觀念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考試方式等方面進(jìn)行課程體系改革的系統(tǒng)模式。確立學(xué)生的中心地位，尊重學(xué)生個(gè)性，豐富講課內(nèi)容，運(yùn)用信息化技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方法。通過調(diào)查問卷、座談等方式征求、聽取學(xué)生合理意見，增加課堂發(fā)言和課外作業(yè)的成績(jī)比重，研究學(xué)生評(píng)教結(jié)果，反饋、調(diào)整、改進(jìn)及時(shí)。促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，提升學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的專業(yè)人才。面對(duì)《高級(jí)通信原理》課程教學(xué)過程中存在的如上問題，作者及所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)，通過多次教學(xué)活動(dòng)的討論，得出以下培養(yǎng)教學(xué)方案。在具體教學(xué)過程中本課程采用“3+1”課程教學(xué)改革與創(chuàng)新模式，并使用以學(xué)生為課堂主導(dǎo)翻轉(zhuǎn)課堂模式，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)灌輸向任務(wù)完成的轉(zhuǎn)變；同時(shí)，課程組基于我校自主研發(fā)的“全開放通信網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，最后以重慶市移動(dòng)通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為依托，自主搭建系統(tǒng)仿真平臺(tái)，結(jié)合當(dāng)前熱點(diǎn)前沿通信技術(shù)，提出新的系統(tǒng)模型和優(yōu)化實(shí)現(xiàn)方案，做出仿真結(jié)果，撰寫高水品論文。下面一一列舉各個(gè)方案的實(shí)施辦法。

2.1 以能力培養(yǎng)為核心的通信理論課程群“3+1”課程教學(xué)創(chuàng)新模式實(shí)施

通信理論課程群“3+1”課程教學(xué)模式是指構(gòu)建一個(gè)科學(xué)的、有發(fā)展性和可推廣性的通信理論課程群新體系，完成教學(xué)內(nèi)容的梳理與整合，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行重組、優(yōu)化與更新，開展理論與實(shí)踐相結(jié)合的“課內(nèi)外多層次、全方位、一體化”教學(xué)模式。

“3”指課堂教學(xué)采用“三環(huán)節(jié)”教學(xué)新模式：效果演示、理論推導(dǎo)、實(shí)現(xiàn)流程及特性分析。通過課堂“三環(huán)節(jié)”教學(xué)新模式，能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)清楚、認(rèn)識(shí)明確，不僅知道實(shí)際效果，并且也熟悉算法的基本原理及實(shí)現(xiàn)步驟。

“1”指課后學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐實(shí)訓(xùn)，實(shí)訓(xùn)形式包括仿真實(shí)訓(xùn)、參與科研項(xiàng)目、參加科技競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)、自擬課題等方式。通過構(gòu)建通信理論綜合系統(tǒng)仿真實(shí)踐平臺(tái)，加深學(xué)生對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)、對(duì)相關(guān)理論作用的理解，理清理論知識(shí)的前后邏輯聯(lián)系，加強(qiáng)應(yīng)用相關(guān)理論解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生的實(shí)際編程能力。

課程實(shí)踐考核采用“現(xiàn)場(chǎng)操作+設(shè)計(jì)報(bào)告+答辯”（詢問學(xué)生基本概念、工作原理、設(shè)計(jì)思路、演示實(shí)施過程、仿真結(jié)果分析）的考核評(píng)價(jià)方式。教師不強(qiáng)調(diào)用書本知識(shí)來(lái)考評(píng)學(xué)生，而以基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力并結(jié)合設(shè)計(jì)過程所表現(xiàn)出來(lái)的分析問題與解決問題能力、動(dòng)手能力等綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的成績(jī)。

課堂講解注重采用啟發(fā)式教學(xué)，注意激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的求知欲，通過創(chuàng)設(shè)問題情境引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)分析問題和解決問題。教學(xué)中強(qiáng)調(diào)師生互動(dòng)，學(xué)生們可以隨時(shí)提出問題和老師進(jìn)行討論。對(duì)于學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，依托通信學(xué)院設(shè)有的移動(dòng)通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。應(yīng)用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的教學(xué)，并鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手搭建系統(tǒng)，仿真信號(hào)等。實(shí)驗(yàn)室還有多種比較成熟的通信平臺(tái)，部分實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是根據(jù)各位老師的科研項(xiàng)目，設(shè)計(jì)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，實(shí)用性強(qiáng)，學(xué)生興趣高。在此基礎(chǔ)上，有不少學(xué)生能寫出優(yōu)秀的畢業(yè)論文，并有學(xué)術(shù)論文在高水平期刊上發(fā)表。

2.2 采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)灌輸向任務(wù)完成轉(zhuǎn)變

全面轉(zhuǎn)變教學(xué)理念、教學(xué)方式、考核方法，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的主動(dòng)式學(xué)習(xí)的根本性變革。在教學(xué)實(shí)踐中，課程組教師通過全面采用多媒體教學(xué)手段，提高了課堂效率、擴(kuò)展了教學(xué)內(nèi)容、為更多的學(xué)生參與創(chuàng)造了條件。翻轉(zhuǎn)課堂模式采用大量的課堂討論、案例分析、課外作業(yè)、小組發(fā)言調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。通過參與式、體驗(yàn)式教學(xué)，真正實(shí)現(xiàn)向以學(xué)生為中心，的教育模式轉(zhuǎn)變。主要實(shí)施方式如下。

（1）通過慕課或微課完成課前學(xué)習(xí)，這個(gè)環(huán)節(jié)比通常意義的預(yù)習(xí)更進(jìn)一步，要求更高，要求學(xué)生能初步解決簡(jiǎn)單問題，掌握部分知識(shí)點(diǎn)，完成部分作業(yè)。

（2）課堂知識(shí)點(diǎn)的串講。凡是能夠通過慕課或微課解決的問題，課堂上絕不重復(fù)。這個(gè)過程更多的引導(dǎo)學(xué)生形成相關(guān)知識(shí)的結(jié)構(gòu)圖。

（3）下達(dá)任務(wù)和幫助學(xué)生解決問題。這個(gè)環(huán)節(jié)是整個(gè)翻轉(zhuǎn)課堂的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如何組織學(xué)生、如何將知識(shí)點(diǎn)向任務(wù)轉(zhuǎn)換，如何把握任務(wù)的深度和廣度，如何引導(dǎo)和評(píng)價(jià)學(xué)生的能力，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的難點(diǎn)和關(guān)鍵。知識(shí)灌輸向完成任務(wù)轉(zhuǎn)變，教師更多的是學(xué)習(xí)參與者，負(fù)責(zé)組織課堂，觀察學(xué)生在解決問題過程中的表現(xiàn)，給以指導(dǎo)和幫助。

（4）方案展示和典型案例的講解。這個(gè)過程的目的在于與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合并再次總結(jié)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)有助于幫助學(xué)生提高組織能力、表達(dá)能力、合作能力和應(yīng)用能力等。

2.3 基于我校自主研發(fā)“全開放通信網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)

團(tuán)隊(duì)成員在認(rèn)真分析教學(xué)內(nèi)容，學(xué)科發(fā)展以及工程需求的基礎(chǔ)上，借助我校自主研發(fā)的“全開放通信網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”，建立了適合本課程教學(xué)的《通信原理全程全網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)》，精心設(shè)計(jì)了實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)包括：基礎(chǔ)驗(yàn)證、演示型實(shí)驗(yàn)?zāi)K；綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)?zāi)K；研究綜合型實(shí)驗(yàn)?zāi)K；工程實(shí)踐模塊以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)模塊。

（1）基礎(chǔ)驗(yàn)證、演示型實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)圍繞課程大綱知識(shí)點(diǎn)的要求，加深學(xué)生對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)和理解和掌握。通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)通信原理課程的基本原理、重要理論和實(shí)現(xiàn)技術(shù)有一個(gè)較為完整的理解。熟悉常用工程儀器儀表的使用。

（2）綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

實(shí)驗(yàn)均可通過申請(qǐng)、預(yù)約進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。該模塊教學(xué)目標(biāo)是完成理論教學(xué)中較為綜合的研究與設(shè)計(jì)，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)初步的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新精神。例如，2DPSK、2FSK通信系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)。

（3）研究綜合型實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

建立了培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、綜合能力、設(shè)計(jì)能力和研究能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，實(shí)驗(yàn)手段由原來(lái)以實(shí)驗(yàn)箱為主的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)增加了Matlab仿真實(shí)驗(yàn)、Systemview仿真實(shí)驗(yàn)，DSP設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方法由原來(lái)單一的必修實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加了選修和開放性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。例如，Matlab在通信原理中的應(yīng)用等研究綜合型實(shí)驗(yàn)中分析MIMO信道建模與多天線技術(shù)。

（4）工程實(shí)踐模塊。

該模塊包括課程設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。其教學(xué)目標(biāo)是以培養(yǎng)工程實(shí)踐能力為主旨，在實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，集中時(shí)間進(jìn)行一些工程項(xiàng)目的訓(xùn)練，培養(yǎng)工程實(shí)踐能力，開發(fā)創(chuàng)新潛力。學(xué)院建設(shè)有多個(gè)穩(wěn)定的校外實(shí)習(xí)基地，為學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了良好的環(huán)境。

3 結(jié)語(yǔ)

高級(jí)通信原理課程目的和任務(wù)是通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握通信系統(tǒng)基礎(chǔ)理論知識(shí)，掌握典型通信系統(tǒng)的組成工作原理、性能特點(diǎn)、基本分析方法、工程計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)技能等，了解通信技術(shù)當(dāng)期發(fā)展?fàn)顩r及未來(lái)發(fā)展方向，為學(xué)生形成良好的專業(yè)素質(zhì)打好基礎(chǔ)。針對(duì)《高級(jí)通信原理》課程教學(xué)過程中存在的若干問題，本文根據(jù)留學(xué)生具體特點(diǎn)，提出國(guó)際留學(xué)生培養(yǎng)教學(xué)創(chuàng)新模式研究。教學(xué)實(shí)踐反饋表明：將靜態(tài)的知識(shí)動(dòng)態(tài)化、過程化、實(shí)例化，采用啟發(fā)式教學(xué)有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂的參與度，加深對(duì)課程內(nèi)容的理解。

參考文獻(xiàn)

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