現(xiàn)代通信技術(shù)研討式教學(xué)

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摘要：對照新工科的產(chǎn)業(yè)需求，現(xiàn)代通信技術(shù)課程亟須改變教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容。文章從新工科的產(chǎn)業(yè)需求出發(fā)，探索以通信工程課程群建設(shè)為突破口，在現(xiàn)代通信技術(shù)課程實施研討式教學(xué)，提升通信工程專業(yè)學(xué)生的工程理念和工程應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：新工科；產(chǎn)業(yè)需求；課程群；研討式教學(xué)；現(xiàn)代通信技術(shù)

一、引言

為了適應(yīng)產(chǎn)業(yè)變革和調(diào)整，教育部從2017年起積極引導(dǎo)新工科專業(yè)和課程建設(shè)，先后形成“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，旨在發(fā)掘全球領(lǐng)先的中國工程教育模式和經(jīng)驗，以新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)為背景，樹立創(chuàng)新型、綜合化、全周期工程教育新理念[1]。我校高度重視新工科建設(shè)，已經(jīng)組建深圳研究院、人工智能學(xué)院和數(shù)字經(jīng)濟學(xué)院，開辦智能制造、人工智能、大數(shù)據(jù)等新工科專業(yè)。新工科專業(yè)和課程建設(shè)對大學(xué)生的工程理念和工程應(yīng)用能力培養(yǎng)提出了綜合性、創(chuàng)新性要求，也促使傳統(tǒng)工科專業(yè)重構(gòu)課程體系和完善培養(yǎng)方案。大多數(shù)高校的通信工程專業(yè)的現(xiàn)有課程體系主要涉及通信工程專業(yè)的理論知識，很少包含計算機、自動化等其他相關(guān)領(lǐng)域的理論知識和通信行業(yè)背景知識。另一方面，新工科和產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)，需要具備寬廣的知識才能解決復(fù)雜工程問題，進而教學(xué)需要綜合多門課程的知識講解，而通信工程專業(yè)現(xiàn)有的課程都是獨立開設(shè)的，沒有交叉融合。針對這種情形，首先通信工程專業(yè)現(xiàn)有的培養(yǎng)方案和課程教學(xué)內(nèi)容都要按照新工科的產(chǎn)業(yè)需求做出大幅調(diào)整。其次通信工程專業(yè)相關(guān)課程的知識點要建立聯(lián)系，同時引入其他專業(yè)的相關(guān)知識，以課程群的形式組織專題教學(xué)。文章以現(xiàn)代通信技術(shù)課程為例，介紹如何按照新工科的產(chǎn)業(yè)需求，以通信工程課程群建設(shè)為突破口，實施研討式教學(xué)，旨在吸引更多同行參與通信工程專業(yè)課程群研究，提升通信工程專業(yè)學(xué)生的工程理念和工程應(yīng)用能力。

二、現(xiàn)代通信技術(shù)課程教學(xué)研究現(xiàn)狀

現(xiàn)代通信技術(shù)課程是通信工程專業(yè)的選修課，其目的是使通信工程專業(yè)學(xué)生掌握現(xiàn)代通信技術(shù)的基本概念，了解現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展路線和趨勢，掌握運用現(xiàn)代通信理論分析解決復(fù)雜工程問題的方法。傳統(tǒng)的現(xiàn)代通信技術(shù)課程教學(xué)注重理論內(nèi)容講解，教師先講解概念再舉例說明，對綜合運用通信、計算機、自動化等知識解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)重視不夠，也沒有介紹產(chǎn)業(yè)需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。學(xué)生主動參與課堂教學(xué)的積極性不高，分析和解決復(fù)雜工程問題的能力沒有得到訓(xùn)練，難以理解現(xiàn)代通信技術(shù)的理論，綜合運用現(xiàn)代通信理論更是無從下手。另外，現(xiàn)代通信技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容陳舊，完全沒有體現(xiàn)通信技術(shù)的快速發(fā)展，比如一些教材的移動通信章節(jié)還只介紹第四代移動通信，沒有提到第五代和第六代。因此教師亟須改進教學(xué)理念和方法，從“滿堂灌”轉(zhuǎn)變?yōu)椤把杏扅c評”，學(xué)生也從“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。教師從新工科的產(chǎn)業(yè)需求出發(fā)，給學(xué)生安排復(fù)雜工程問題的課程討論，調(diào)動學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性。同時教師要改變教學(xué)內(nèi)容，融入最新的現(xiàn)代通信和其他相關(guān)知識，特別是通信行業(yè)的發(fā)展情況。一些教師針對現(xiàn)代通信技術(shù)課程教學(xué)存在的上述問題開展了深入研究。例如，文獻[2]針對現(xiàn)代通信技術(shù)課程教學(xué)中呈現(xiàn)的問題，提出現(xiàn)代通信技術(shù)課程教學(xué)改革與實踐的對策。文獻[3]針對高職院校學(xué)生在現(xiàn)代通信技術(shù)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，對課程進行教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法設(shè)計、仿真軟件應(yīng)用以及實踐教學(xué)實施等方面的研究。文獻[4]改變傳統(tǒng)的實驗箱教學(xué)模式，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到實驗教學(xué)中。文獻[5]整合《現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)》的教學(xué)內(nèi)容，重新設(shè)定目標，調(diào)整教學(xué)設(shè)計。文獻[6]對現(xiàn)代通信技術(shù)課程在教學(xué)過程中存在的問題進行討論和總結(jié)，針對這些問題從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實驗課程、校企結(jié)合等多個方面提出改革措施。文獻[7]針對現(xiàn)代電子通信技術(shù)課程教學(xué)改革進行簡單的淺析。文獻[8]針對現(xiàn)代通信技術(shù)課堂教學(xué)中存在的問題，提出利用傳統(tǒng)教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢、融合多種教學(xué)手段的混合式學(xué)習(xí)來提高課程教學(xué)效果。文獻[9]對《現(xiàn)代通信技術(shù)實驗》教學(xué)模式的改革進行探索，提出多樣化的考核方式與軟硬件結(jié)合的教學(xué)改革方法。這些研究都沒有考慮以新工科產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，以通信工程課程群建設(shè)為突破口，在現(xiàn)代通信技術(shù)課程實施研討式教學(xué)，培養(yǎng)新工科人才。

三、通信工程課程群框架

對照新工科的產(chǎn)業(yè)需求實施現(xiàn)代通信技術(shù)研討式教學(xué)的通信工程課程群框架如下圖所示。現(xiàn)代通信技術(shù)課程除了講授本課程的知識，還要綜合通信原理、計算機網(wǎng)絡(luò)、自動化、通信行業(yè)等知識，以新工科的產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向組織若干專題研討式教學(xué)，使得學(xué)生掌握通信行業(yè)所需的綜合知識，能夠快速適應(yīng)通信行業(yè)的崗位。

四、現(xiàn)代通信技術(shù)研討式教學(xué)

大學(xué)課程的研討式教學(xué)是大學(xué)生先分組討論然后教師評價引導(dǎo)的教學(xué)方法，在培養(yǎng)大學(xué)生的分析和解決復(fù)雜工程問題的能力方面將發(fā)揮著重要的作用。為了提升通信工程專業(yè)學(xué)生的工程理念和工程應(yīng)用能力，現(xiàn)代通信技術(shù)課程的研討式教學(xué)必須以新工科的產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向。新工科的產(chǎn)業(yè)需求總體來講就是既要掌握通信工程專業(yè)的理論知識，又要掌握其他相關(guān)領(lǐng)域的理論知識和通信行業(yè)背景知識，具備將理論知識應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)、解決復(fù)雜工程問題的能力。從這我們可以看到，現(xiàn)代通信技術(shù)的研討式教學(xué)要重點開展針對通信工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行初步描述和推理、認識通信技術(shù)發(fā)展迅速和更新周期短等教學(xué)。特別針對通信工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行初步描述和推理這塊教學(xué)需要綜合多門課程的知識，因此要開展通信工程課程群建設(shè)。從通信工程專業(yè)的課程體系來看，通信原理、計算機網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代通信技術(shù)三門課程可以作為構(gòu)成通信工程課程群的主干。因此在講解現(xiàn)代通信技術(shù)課程知識的時候要結(jié)合通信原理、計算機網(wǎng)絡(luò)和其他相關(guān)專業(yè)知識，使得現(xiàn)代通信技術(shù)的講解更有趣和接地氣，學(xué)生也容易理解現(xiàn)代通信技術(shù)的概念和理論，同時課程群建設(shè)要融入通信行業(yè)背景，使學(xué)生能輕松地分析和解決來自產(chǎn)業(yè)的復(fù)雜工程問題。面對現(xiàn)代通信技術(shù)課程教學(xué)存在的不足，我們考慮以通信工程課程群建設(shè)為突破口，積極開展現(xiàn)代通信技術(shù)研討式教學(xué)，努力對接新工科產(chǎn)業(yè)需求。新的教學(xué)方法大致如下：將現(xiàn)代通信的概念和理論放在一起做成若干專題，對于每個專題內(nèi)容，教師先講解基本概念，并且對比相近的概念和延伸概念的含義，增加學(xué)生理解概念的深廣度。然后教師重點講解理論和來自產(chǎn)業(yè)的復(fù)雜工程問題，給學(xué)生演示綜合運用知識分析和解決問題的方法。最后教師從新工科的產(chǎn)業(yè)需求出發(fā)安排課堂討論，學(xué)生先自行分組討論如何解決復(fù)雜工程問題，然后每個組的代表上講臺介紹討論結(jié)果，最后教師點評問題解決的效果和應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)的可能性。課后學(xué)生再閱讀其他相關(guān)領(lǐng)域的書籍和查找通信行業(yè)背景，并且練習(xí)解決來自產(chǎn)業(yè)的復(fù)雜工程問題。通常教師從學(xué)術(shù)期刊和網(wǎng)頁上提取通信技術(shù)最新發(fā)展的文章片段，安排給學(xué)生做課外閱讀。課外閱讀內(nèi)容具有較大難度和挑戰(zhàn)性，拓寬了學(xué)生的視野。教學(xué)內(nèi)容適時穿插了通信原理、計算機網(wǎng)絡(luò)和自動化、通信行業(yè)等知識，反映了現(xiàn)代通信技術(shù)的最新進展和產(chǎn)業(yè)需求。例如我們在講第一單元現(xiàn)代通信技術(shù)概念時，先問學(xué)生信息通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，然后講解什么是通信、通信系統(tǒng)的組成和通信系統(tǒng)的分類，這樣學(xué)生對通信技術(shù)的發(fā)展就有了大致的印象。接著我們講具體的通信技術(shù)，教學(xué)過程分為以下幾個步驟：（1）講解通信技術(shù)的發(fā)展歷程，分有線通信和無線通信兩個部分；（2）講解基本概念，講到光纖通信時，加入光纖、電纜、激光、可見光通信這些詞匯進行對比，解釋這些概念的區(qū)別；（3）講解理論難點，講到光纖通信系統(tǒng)的組成時，要學(xué)生先回憶通信原理課程講的信源、信道、信宿等知識，再將它們和光纖通信對應(yīng)起來理解光纖通信系統(tǒng)的組成；（4）布置課堂討論題目“光纖通信和無線通信的區(qū)別及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展區(qū)別”，學(xué)生先分組討論光纖通信和無線通信及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展區(qū)別，然后每個組的代表上講臺介紹討論內(nèi)容，教師再逐個點評優(yōu)缺點。最后教師布置復(fù)雜工程問題“在偏遠海島部署光纖通信系統(tǒng)”，引導(dǎo)學(xué)生綜合考慮工程、環(huán)境、經(jīng)濟等因素，運用通信、計算機網(wǎng)絡(luò)、光纖通信行業(yè)等知識，解決這個復(fù)雜工程問題。我們接著講無線通信技術(shù)，教學(xué)過程分為以下幾個步驟：（1）先問學(xué)生移動通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，然后講解無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程，特別是蜂窩網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程，提醒學(xué)生注意區(qū)分無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)；（2）講解概念，講到蜂窩時，加入蜂窩網(wǎng)、小區(qū)、基站、移動站這些詞匯進行對比，并且解釋這些概念的區(qū)別；（3）講解理論難點，講到移動通信網(wǎng)時，要學(xué)生先回憶計算機網(wǎng)絡(luò)課程講的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、路由協(xié)議等知識，再將它們和移動通信網(wǎng)對照理解移動通信網(wǎng)的架構(gòu)和協(xié)議；（4）布置課堂討論題目“空天地一體化通信及其對移動通信產(chǎn)業(yè)的影響”，學(xué)生先分組討論衛(wèi)星通信和蜂窩通信的關(guān)鍵技術(shù)，然后每個組的代表上臺介紹討論內(nèi)容，教師再逐個點評優(yōu)缺點。我們還補充講解了第六代移動通信系統(tǒng)以及它和前五代移動通信系統(tǒng)對比的優(yōu)勢。最后布置復(fù)雜工程問題“無人機作為移動基站的蜂窩通信”，引導(dǎo)學(xué)生綜合運用通信、計算機網(wǎng)絡(luò)、移動通信行業(yè)和無人機產(chǎn)業(yè)等知識，解決這個復(fù)雜工程問題。這種教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容的變革創(chuàng)新產(chǎn)生意想不到的教學(xué)效果。學(xué)生上課要參與課堂討論和復(fù)雜工程問題分析，注意力集中于新知識學(xué)習(xí)，參與課堂教學(xué)的熱情高漲，同時學(xué)到課本以外的知識特別是通信行業(yè)背景，提高了復(fù)雜工程問題分析和解決能力，對新工科有了更加深入的了解。教師也加深了對新工科和通信工程課程群建設(shè)的認識，從孤立的課程知識講解中跳出來，給學(xué)生加入和補充很多其他相關(guān)課程的知識，并且結(jié)合通信行業(yè)背景，提高理論課程教學(xué)水平。

五、結(jié)論

通信工程專業(yè)的課程都要跟蹤新工科的產(chǎn)業(yè)需求和現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)新變革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，以提高通信工程專業(yè)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題的能力。特別是現(xiàn)代通信技術(shù)作為培養(yǎng)通信工程專業(yè)學(xué)生新工科思維的重要課程，更需要強調(diào)通信和電子、計算機、自動化、通信行業(yè)等知識融合以及綜合運用這些知識解決復(fù)雜工程問題。從這點看，將通信原理、計算機網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代通信技術(shù)三門課程以及其他相關(guān)知識聯(lián)系起來建設(shè)通信工程課程群，將是有益的嘗試，有助于實現(xiàn)新工科人才培養(yǎng)目標。

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作者：陳宏濱 趙響 單位：桂林電子科技大學(xué)