新工科理念下移動通信實驗教學模式探索

陳萬通　馮青　王續喬

摘要：移動通信是普通高校通信工程專業重要的專業必修課，移動通信技術的飛速發展與實驗教學的相對滯后是當前該課程建設的主要矛盾。本文在“新工科”的背景下，研究了移動通信實驗教學的新模式，探討了實施開放性實驗教學、合作學習以及新考評體系的具體途徑，并對實踐教學模式的改革措施進行了相關闡述，以期為各類高校開展基于新工科的課程建設提供參考和借鑒。

關鍵詞：新工科；核心能力；實驗教學；工程教育

中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）28-0268-02

一、引言

當前，我國正處在實施“互聯網+”、“網絡強國”、“一帶一路”、“中國制造2025”等一系列重大發展倡議的關鍵時期，新經濟發展進程中的新技術、新業態對工程科技人才培養模式提出了更高的要求。在這一趨勢下，建設與發展“新工科”已然成為當前社會產業升級與發展的必然要求，同時也是深化高校工程教育范式改革的一項創新舉措，更是未來全球創新生態系統的必經之路。實驗教學是移動通信課程的一個關鍵環節，傳統的以各類“實驗箱”為基礎的實驗教學模式已經無法匹配當前的“新工科”建設。那么，如何對當前的實驗教學模式實施改革，如何在改革中實踐“新工科”內涵，如何以“新經濟”為導向實施工程能力培養，成為當前移動通信實驗教學模式的核心問題。

二、傳統實驗教學模式的主要矛盾

1.實驗教學手段“滯后”于行業技術需求。傳統模式下，“移動通信”課程采用實驗箱式教學，其實驗內容相對固定，涵蓋有限，靈活性差，并且實施兩三年便明顯“落后”于最新的網絡系統，無法做到“與時俱進”。此外，在基于實驗箱的教學中，學生按照實驗手冊按部就班地進行操作即可觀測到無線通信過程的基本指標，但卻無法窺視其“內部”工作機理而沒有從根本上掌握實驗原理，學生的實際動手能力也得不到應有的鍛煉，無法滿足“新工科”內涵中對學生能夠“主動適應新技術”的能力培養。

2.實驗教學內容“脫離”于經濟發展需求。

三、實驗教學模式改革措施

新工科著重要培養的是兩種能力，即工程創新能力和適應變化能力，這兩種能力是學生適應未來行業高速發展的基石。下面針對移動通信實驗教學環節的新工科能力培養，以中國民航大學2014級通信工程專業“雙語試驗班”本科生為實驗對象，對傳統的實驗環節進行了改革。

1.以產業和經濟為導向，實施開放性自主擬題。與傳統“實驗箱式”教學策略不同的是，開放性實驗要求學生以當前的移動通信產業和經濟為導向，以移動通信核心知識點為中心，實施開放式自主擬題，成果形式包括硬件、軟件、調研報告、視頻制作及學術論文等多種形式。即學生不單是項目的執行者，更是項目的設計者。開放式自主擬題鼓勵以下幾點：（1）實驗項目設計新穎、獨特，突顯創新性；（2）跨專業、跨學科；（3）與新技術、新產業聯系緊密；（4）實驗內容或研究成果具有潛在的巨大經濟效益。學生可根據各自特長，3—5人自行分組，成果形式不限，完成期限為一個學期，指導教師為學生提供實驗器材和試驗場地。學生對于開放性自主擬題熱情較高，典型題目如“網聯無人機低空移動通信網絡接入終端設計”、“LTE物聯網技術在摩拜單車實時監控系統中的實施策略”、“蜂窩窄帶LTE IoT網絡部署方案與性能評估”、“基于4G和云計算的智能家居監控系統設計”。

2.以合作學習為渠道，協同培養“核心能力”。國際高等教育界倡導基于能力的教育，大學教育的重點必須由知識與技能傳授，逐漸轉向學生核心能力的培養與測評。對于“新工科”，核心能力包括培養學生的個人效能、知識能力、學術能力、技術能力和社會能力等5類核心能力。傳統實驗教學中側重于“知識能力”，涵蓋不足。5類核心能力協同培養的一個有效機制是合作學習，即有共同研究目標和明確責任分工的互性學習，在達到小組目標的過程中每個小組成員都提高了自己的認知水平。由于未來的移動通信技術是多元融合的復雜性系統工程，個人“知識能力”不再占據主導地位，團隊成員的“社會能力”將是工程項目成敗的關鍵因素，因此“新工科”實驗改革聚焦“合作學習”模式，該模式是協同培養“核心能力”，特別是“社會能力”的一個重要途徑。

3.構建適應“新工科”理念的考核評價機制。在實施新工科人才培養戰略中，傳統的考試評價體系已不適用，需要結合人才培養目標與課程體系特點，研究成果導向、發展導向的課程評價方法，需要結合創新型、綜合化、全周期工程教育理念建立新的考核評價機制。對于移動通信課程而言，新技術層出不窮、日新月異，因此評價機制不在關注學生掌握了多少知識和技術，而是關注了知識獲取方法和實踐能力，具體包含以下三個方面：（1）學生學習能力的綜合體現，即在實驗過程中，有多少知識和技能是學生在實踐過程中自行學習得到的；（2）“宏思維”的體現，即課程之外的社會、經濟、科技、工程等多方面的重大問題的觀察、思考及領悟能力，從系統的角度，建立課程與其他學科關聯性的能力；（3）反思能力，學生對于數據、結論、信息來源、證據以及邏輯關系要有獨立思辨的能力，善于抓住問題中的矛盾。考核評價手段首次實現基于校園網的網絡評價，將學生作品上傳至Bb網上教學平臺，開通網上留言與星級評價。未來將逐步建立機制，實現“企業點評”和“互聯網點評”模式。

四、實踐教學模式改革

“新工科”建設中僅依靠實驗教學改革是不夠的，必須構建以課堂實踐教學為主線、以企業實踐為主導、有機連接學科競賽、畢業設計以及大學生創新創業項目的實踐教學模式。在傳統的實踐教學中，在企業實踐方面的布局不夠深入，缺乏有效的校企合作方式。在“新工科”建設中，校企合作構建工程教育共同體是一個關鍵環節，目前，大量以“移動通信”和“移動互聯網”為核心的企業需要“高校”培養出能夠迅速適應行業發展需求的畢業生，即希望縮短畢業生在企業入職后的培訓周期，這就迫使高校在實踐教學環節加強與企業的“業務銜接”，一方面，高校要更多地使學生了解企業的發展動態，使學生建立課程所學知識與實際應用中的產品研發之間的關聯；另一方面，學校應允許學生在企業完成“創新創業項目”、“學科競賽”乃至“畢業設計”，并在校企之間建立合作機制促進其得以充分、有效地實施。

五、結語

以“移動通信”行業發展和人才需求現狀為背景，基于“新工科”建設理念，對移動通信實驗教學和實踐教學進行改革，其優勢在于：（1）人才培養迎合當前產業升級需求；（2）學生核心能力得以協同培養，適應未來工程需要；（3）提升“工程教育”的涵蓋廣度和深度，培養“跨界”型工程技術人才。

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