問題圖譜牽引課程教學的探索與實踐以數字通信原理課程為例

一、引言

數字通信原理課程是電子信息工程專業的核心課程，是幫助學生構建專業知識體系的堅實基礎。然而，當前的教學模式主要側重于知識傳授，在培養學生專業能力和提高專業素養方面存在局限。面對現如今信息技術的迅猛發展，通信行業對人才的要求不斷提升，對學生的專業能力和素養要求極為高。

鑒于此，本文探討了問題圖譜牽引課程教學的教學模式改革。該模式以問題圖譜為引導，通過構建與教學目標和課程內容緊密結合的問題圖譜，引導學生主動探索、思考和解決問題，使其不但能夠系統掌握數字通信原理課程的知識，還能夠在課程學習過程中鍛煉問題解決能力、提高實踐能力、培養創新思維，進而全面提升專業素養。

二、數字通信原理課程教學現狀分析

數字通信原理課程具有高度的系統性，各章節環環相扣，共同編織出通信系統的骨架，并且與其他通信專業課程緊密相關。在教學中要著重培育學生分析和解決錯綜復雜的通信問題的能力。該課程融合了豐富的物理概念和數學語言，理論與實踐并重。然而，教學策略過于側重知識傳授，削弱了學生將理論付諸實踐的能力。

其次，隨著通信領域新技術日新月異，數字通信原理課程內容應適應新技術發展和應用趨勢。遺憾的是，現有教學模式在鏈接基礎理論與新技術方面顯得力不從心，大幅影響了學生的學習積極性和求知欲望。此外，現有教學模式在個性化教學方面的缺失，難以滿足當代大學生對知識探索和個性化學習的需求。

三、問題圖譜牽引課程教學的重要意義

問題圖譜并非孤立的問題集合，而是以關鍵的全局問題為核心，編織出與課程內容緊密交織的問題網絡。將與全局問題相關的各類子問題、關聯問題以及它們之間錯綜復雜的關系，以圖形化方式展現，直觀揭示問題之間的邏輯關系、層次結構和內在聯系，形成與知識體系相對應的問題體系。

（一）問題圖譜牽引學生高效學習

1.問題牽引激發學生學習興趣

基于問題圖譜牽引的教學過程中，首先提出挑戰性的復雜問題，再剖析拆解，化為具體小問題，而每個小問題都指向特定的知識點或技能點。這一過程能夠激發學生的好奇心和求知欲。學生在解決問題的過程中，能夠體驗到探索的樂趣和成就感，從而更加積極主動地投人學習。

2.圖譜形式幫助學生規劃學習路徑

問題圖譜以直觀、生動的形式揭示問題間的邏輯脈絡，通過問題圖譜能夠清晰看到以問題為牽引的知識脈絡。學生可以自主規劃學習路徑，就問題進行針對性學習，掌握相關知識，實現學習目標。

3.圖譜架構提高學生問題解決能力

在以問題圖譜為牽引的學習過程中，學生在面對復雜問題時，需要獨立思考，探索創新的解決策略，并根據掌握的資料剖析復雜問題、探索相關原理、掌握具體知識點，逐步確定解決問題方案。在這一過程中，學生的問題解決思維會逐漸形成，問題解決方法不斷積累，有助于不斷提高學生的問題解決能力。

（二）問題圖譜助力教師高質量傳道授業

1.架起能力培養與知識傳授的“橋梁”

問題圖譜構建向上對接能力培養，全局問題的構建準確對接能力培養目標，而教學內容以問題圖譜為牽引進行組織，確保教學內容組織能夠緊貼能力培養目標；向下對應知識圖譜，問題圖譜中的子問題在知識圖譜中均有對應關系，問題解決的關鍵與核心強關聯于知識圖譜中的重難點。問題圖譜在能力培養與知識傳授之間架起“橋梁”，使知識傳授緊盯能力培養目標。

2.助力多樣化的教學組織方式

問題圖譜向下對應知識圖譜，全面覆蓋課程教學內容，但又不同于知識圖譜，以問題圖譜牽頭的教學組織，能夠為教師提供多角度的教學思路，并且能夠更好地保證知識講授的連貫性；同時，因為問題解決的關鍵強關聯于知識圖譜中的重難點，有助于教師更有針對性地強調重難點。基于問題圖譜的教學組織，既能夠讓學生清晰地把握課程內容，同時能夠培養學生快速查找解決問題的能力。

3.增強教學的針對性和實效性

借助問題圖譜實施教學，教師能更直觀地觀察每個學生的學習軌跡，以及學習過程中遇到的問題和挑戰，進而動態調整和優化教學內容及方式，確保更加緊密地契合學生學習需求與個人特點。

四、問題圖譜的構建

（一）創建全局問題

全局問題的構建是整個問題圖譜的核心，必須緊密貼合教學要求，并且能夠引領課程核心內容。首先，應深入剖析教學大綱和培養方案，這有助于明確教學目標和內容，挖掘能力培養的深層含義，為構建全局問題提供指導依據；其次，緊密圍繞既定目標和內容設計全局問題，問題不僅要全面概括課程的核心內容，還要具有啟發性和深入探討的價值，以激發學生的求知欲，引導他們進行深入的思考。

（二）分解問題

問題分解能力是高效解決問題的關鍵，如何將復雜問題合理地細化分解，直接影響問題圖譜體系結構的穩固性和有效性。在確定全局問題后，首要任務是將其拆解為一系列子問題，這些子問題之間既保持相互獨立，又彼此關聯。具體而言，子問題可劃分為兩個層次：一是概念層問題，二是方法層問題。

1.概念層問題

概念層問題對應課程的各個知識章節或專題，旨在幫助學生把握和理解最核心的概念與原理，并引導其進一步深入思考問題解決方法。首先，應充分把握課程章節或者模塊的核心內容；其次，概念層問題的挖掘應著重體現教學思路，而問題設計和表述要突出問題解決的思路，并貼近學生的思維習慣。

2.方法層問題

方法層問題應全面覆蓋課程知識點，并且能夠與課程知識圖譜構成配套使用。方法層問題設計要能夠引導學生運用知識點解決實際問題，學生能夠借助問題圖譜迅速定位并關聯到知識圖譜中的相應知識點。在完成課程學習后，學生不僅能夠形成以知識圖譜為基礎的全面、系統的課程知識體系，實現知識傳授目標；還能夠建立以問題圖譜為指導行之有效的問題解決策略，全面提升學生問題解決能力、實踐能力和創新思維等專業素養。需要強調的是，與注重知識傳授的知識圖譜不同，問題圖譜強調對學生問題解決能力的培養。通過問題圖譜的牽引，學生不再是被動的知識接受者，而是成為主動的問題探索者和解決者，其學習主動性、積極性和創造性得到了充分激發和釋放。

（三）關聯關系

在分解出概念層和方法層問題后，應要明確問題之間的多種關系，如構成、并列、因果、相關、遞進等。明確這些關系有三個目的：

一是為了避免知識點混淆和誤解，確保學生在學習過程中對每個知識點的理解準確無誤。

二是增強知識點之間的相互關系，提升問題圖譜的系統性和連貫性，促使學生深刻洞察各知識點間的內在聯系，進而構建出系統的知識體系。

三是通過精細化的關系定義，更加精確地反映課程內容的內在邏輯結構，提升了問題圖譜的精確度和邏輯

嚴謹性，為教師組織教學提供更全面的指導，為學生開拓多元化學習路徑提供更多可能性。

（四）圖譜優化

在課程教學過程中，應保持問題圖譜的時效性和適用性，以滿足學生的學習需求和教師的教學要求。主要有以下幾個方面的要求：

一是教學內容緊密貼合通信技術的快速發展，及時引入新的、反映當前技術趨勢的信息。

二是根據學生學習反饋，調整問題的表述方式，使其更加清晰、準確，并貼近學生的思維模式。

三是根據學生學習路徑和進度，適時增減問題圖譜中的問題，如重難點內容可以增加問題進一步進行深入探討，簡單或學生掌握良好的內容可以適當減少問題數量。

四是基于學生學習反饋和教學實踐，不斷優化調整問題間的關聯強度，通過增強或削弱問題之間的聯系，使問題圖譜更加精確地反映課程的邏輯結構和知識脈絡。

五、教學案例分析

本文結合數字通信原理課程教學要求，創建了五個全局問題，涵蓋課程所有教學內容，分解出的概念層問題共同映射課程內容的10大模塊，方法層問題之間構成多種關聯關系。

本文選取其中一個全局問題進行教學案例分析，由于分解問題較多且關聯關系涉及整個問題圖譜，本文僅展示部分內容。全局問題分解為6個概念層問題，分別對應教學內容的6個模塊，方法層問題分解對應具體知識點，具體對應關系如圖1所示。

下面以第一個概念層問題“如何對音／視頻進行數字化？”為例進行具體分析。

采用Wi-Fi進行視頻通話，首先要能夠對視頻和音頻進行采集。視頻采集可通過攝像頭捕捉實時視頻圖像，攝像頭將光學信號轉換為電信號；音頻采集可通過麥克風捕捉實時音頻信號。無論是視頻信號還是音頻信號，在網絡中傳輸都需轉換為數字信號，而解決這一問題的關鍵就是“如何將如何音／視頻進行數字化”，這一問題映射教學內容中“模擬信號數字化”模塊。

談及“音／視頻信號的數字化”，涉及模擬信號和數字信號兩大類信號，接下來就是如何將模擬信號轉換為數字信號，并且這種轉換不能丟失原始信號信息，最終轉換后信號經過傳輸到達接收端還要恢復出人能夠接受的音/視頻。這一過程中可提出的方法層問題包括：

章/模塊全局問題 概念層問題 方法層問題 知識點音/視頻信號屬 模擬信號與數于什么信號？ 字信號模擬信號數字化如何進行模擬信 模擬信號數字為什么可以使用WF進行視頻通話 如何對音視頻進 號數信 號不失真？ 抽樣定理 化程接收端如何恢復信號重建音視頻信號？如何對音/視頻/數據進行壓縮 信源壓縮編碼編碼？如何減少數據在傳輸中錯誤？ 信道編碼及差錯控制Wi-Fi無線網絡如何通信？ 無線通信Wi-Fi信號如何發送和接收？ 模擬調制2 如何實現多方通信？ 多路復用

“音／視頻信號屬于什么信號”“如何進行模擬信號數字化”“如何保證抽樣信號不失真”“在接收端如何恢復出音/視頻信號”。這些方法層問題都對應教學內容的具體知識點，通過問題引導進而展開相關內容的教學。

六、問題圖譜牽引課程教學對教師的要求

首先，教師必須具備深厚的專業知識基礎，能夠準確理解課程中的復雜問題，并且持續更新和擴展自己的知識體系，以適應問題圖譜牽引教學的需要；其次，教師應具備出色的教學設計能力，能夠準確把握教學目標和學生的學習特點，設計具有啟發性和探究性的學習任務，組織符合教學目標和學生學習規律的教學活動，并能夠靈活應對學生反饋的問題，及時調整教學策略。此外，教師還應掌握構建問題圖譜的方法和技術。

七、總結與展望

本文探討了問題圖譜牽引式教學的重要意義及構建方法，并進行了教學案例分析，還提出了對教師能力素質的要求，旨在通過探索問題圖譜在教學中的應用，更好地助力數字通信原理課程以及相關領域課程的教學。然而，問題圖譜牽引式教學也存在一定的不足和挑戰，在今后的教學實踐中，還需不斷探索優化問題圖譜構建方法，提高其自動化構建水平。

作者單位：楊春曉王瑩瑩 王亞男王藝菲空軍工程大學防空反導學院

參考文獻

[1]密海英，芮文艷，郝愛語.基于優慕課平臺的混合式教學改革研究——以Web前端設計基礎課程為例[J]，教育現代化，2020，7（56）：45-48+79.

[2]王冠，王軍敏．“以學生為中心”的通信原理課程混合式教學改革與研究[J].科技視界，2022（16）：88-90.

[3]孔英會，劉濤，王雅寧，等.以學生為中心的“通信原理”多元化教學探索[J].電氣電子教學學報，2021，43（06）：87-90.

[4]楊曉剛.基于知識圖譜的高校創新創業教育研究可視化分析[J].高教學刊，2023，9（11）：47-52.

[5]張立珠，范瑞清，唐冬雁，等.問題引導法提高學生學習主動性的探索與實踐——以大學化學混合式教學為例[J].化學教育（中英文），2022，43（12）：30-33.

[6]劉瑩，張曉紅，信俊昌，等.基于知識圖譜的匯編語言程序設計課程教學方法探索[J].高教學刊，2022.8（33）：86-89.