對照新工科的產業需求實施現代通信技術研討式教學

陳宏濱 趙響

摘要：對照新工科的產業需求，現代通信技術課程亟須改變教學方法和教學內容。文章從新工科的產業需求出發，探索以通信工程課程群建設為突破口，在現代通信技術課程實施研討式教學，提升通信工程專業學生的工程理念和工程應用能力。

關鍵詞：新工科;產業需求;課程群;研討式教學;現代通信技術

中圖分類號：H319? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）15-0254-03

一、引言

為了適應產業變革和調整，教育部從2017年起積極引導新工科專業和課程建設，先后形成“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，旨在發掘全球領先的中國工程教育模式和經驗，以新經濟、新產業為背景，樹立創新型、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，已經組建深圳研究院、人工智能學院和數字經濟學院，開辦智能制造、人工智能、大數據等新工科專業。新工科專業和課程建設對大學生的工程理念和工程應用能力培養提出了綜合性、創新性要求，也促使傳統工科專業重構課程體系和完善培養方案。大多數高校的通信工程專業的現有課程體系主要涉及通信工程專業的理論知識，很少包含計算機、自動化等其他相關領域的理論知識和通信行業背景知識。另一方面，新工科和產業密切相關，需要具備寬廣的知識才能解決復雜工程問題，進而教學需要綜合多門課程的知識講解，而通信工程專業現有的課程都是獨立開設的，沒有交叉融合。針對這種情形，首先通信工程專業現有的培養方案和課程教學內容都要按照新工科的產業需求做出大幅調整。其次通信工程專業相關課程的知識點要建立聯系，同時引入其他專業的相關知識，以課程群的形式組織專題教學。文章以現代通信技術課程為例，介紹如何按照新工科的產業需求，以通信工程課程群建設為突破口，實施研討式教學，旨在吸引更多同行參與通信工程專業課程群研究，提升通信工程專業學生的工程理念和工程應用能力。

二、現代通信技術課程教學研究現狀

現代通信技術課程是通信工程專業的選修課，其目的是使通信工程專業學生掌握現代通信技術的基本概念，了解現代通信技術的發展路線和趨勢，掌握運用現代通信理論分析解決復雜工程問題的方法。傳統的現代通信技術課程教學注重理論內容講解，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雜工程問題能力的培養重視不夠，也沒有介紹產業需求和產業發展。學生主動參與課堂教學的積極性不高，分析和解決復雜工程問題的能力沒有得到訓練，難以理解現代通信技術的理論，綜合運用現代通信理論更是無從下手。另外，現代通信技術課程教學內容陳舊，完全沒有體現通信技術的快速發展，比如一些教材的移動通信章節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理念和方法，從“滿堂灌”轉變為“研討點評”，學生也從“要我學”轉變為“我要學”。教師從新工科的產業需求出發，給學生安排復雜工程問題的課程討論，調動學生參與課堂教學的積極性。同時教師要改變教學內容，融入最新的現代通信和其他相關知識，特別是通信行業的發展情況。一些教師針對現代通信技術課程教學存在的上述問題開展了深入研究。例如，文獻[2]針對現代通信技術課程教學中呈現的問題，提出現代通信技術課程教學改革與實踐的對策。文獻[3]針對高職院校學生在現代通信技術教學過程中出現的問題，對課程進行教學內容設置、教學方法設計、仿真軟件應用以及實踐教學實施等方面的研究。文獻[4]改變傳統的實驗箱教學模式，將虛擬仿真技術應用到實驗教學中。文獻[5]整合《現代通信網技術基礎》的教學內容，重新設定目標，調整教學設計。文獻[6]對現代通信技術課程在教學過程中存在的問題進行討論和總結，針對這些問題從教學內容、教學方法、實驗課程、校企結合等多個方面提出改革措施。文獻[7]針對現代電子通信技術課程教學改革進行簡單的淺析。文獻[8]針對現代通信技術課堂教學中存在的問題，提出利用傳統教學和網絡學習的優勢、融合多種教學手段的混合式學習來提高課程教學效果。文獻[9]對《現代通信技術實驗》教學模式的改革進行探索，提出多樣化的考核方式與軟硬件結合的教學改革方法。這些研究都沒有考慮以新工科產業需求為導向，以通信工程課程群建設為突破口，在現代通信技術課程實施研討式教學，培養新工科人才。

三、通信工程課程群框架

對照新工科的產業需求實施現代通信技術研討式教學的通信工程課程群框架如下圖所示。

現代通信技術課程除了講授本課程的知識，還要綜合通信原理、計算機網絡、自動化、通信行業等知識，以新工科的產業需求為導向組織若干專題研討式教學，使得學生掌握通信行業所需的綜合知識，能夠快速適應通信行業的崗位。

四、現代通信技術研討式教學

大學課程的研討式教學是大學生先分組討論然后教師評價引導的教學方法，在培養大學生的分析和解決復雜工程問題的能力方面將發揮著重要的作用。為了提升通信工程專業學生的工程理念和工程應用能力，現代通信技術課程的研討式教學必須以新工科的產業需求為導向。新工科的產業需求總體來講就是既要掌握通信工程專業的理論知識，又要掌握其他相關領域的理論知識和通信行業背景知識，具備將理論知識應用到產業、解決復雜工程問題的能力。從這我們可以看到，現代通信技術的研討式教學要重點開展針對通信工程領域復雜工程問題進行初步描述和推理、認識通信技術發展迅速和更新周期短等教學。特別針對通信工程領域復雜工程問題進行初步描述和推理這塊教學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。

從通信工程專業的課程體系來看，通信原理、計算機網絡和現代通信技術三門課程可以作為構成通信工程課程群的主干。因此在講解現代通信技術課程知識的時候要結合通信原理、計算機網絡和其他相關專業知識，使得現代通信技術的講解更有趣和接地氣，學生也容易理解現代通信技術的概念和理論，同時課程群建設要融入通信行業背景，使學生能輕松地分析和解決來自產業的復雜工程問題。

面對現代通信技術課程教學存在的不足，我們考慮以通信工程課程群建設為突破口，積極開展現代通信技術研討式教學，努力對接新工科產業需求。新的教學方法大致如下：將現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，增加學生理解概念的深廣度。然后教師重點講解理論和來自產業的復雜工程問題，給學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業需求出發安排課堂討論，學生先自行分組討論如何解決復雜工程問題，然后每個組的代表上講臺介紹討論結果，最后教師點評問題解決的效果和應用到產業的可能性。課后學生再閱讀其他相關領域的書籍和查找通信行業背景，并且練習解決來自產業的復雜工程問題。通常教師從學術期刊和網頁上提取通信技術最新發展的文章片段，安排給學生做課外閱讀。課外閱讀內容具有較大難度和挑戰性，拓寬了學生的視野。教學內容適時穿插了通信原理、計算機網絡和自動化、通信行業等知識，反映了現代通信技術的最新進展和產業需求。例如我們在講第一單元現代通信技術概念時，先問學生信息通信產業的發展現狀，然后講解什么是通信、通信系統的組成和通信系統的分類，這樣學生對通信技術的發展就有了大致的印象。接著我們講具體的通信技術，教學過程分為以下幾個步驟：（1）講解通信技術的發展歷程，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，解釋這些概念的區別;（3）講解理論難點，講到光纖通信系統的組成時，要學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起來理解光纖通信系統的組成;（4）布置課堂討論題目“光纖通信和無線通信的區別及其產業發展區別”，學生先分組討論光纖通信和無線通信及其產業發展區別，然后每個組的代表上講臺介紹討論內容，教師再逐個點評優缺點。最后教師布置復雜工程問題“在偏遠海島部署光纖通信系統”，引導學生綜合考慮工程、環境、經濟等因素，運用通信、計算機網絡、光纖通信行業等知識，解決這個復雜工程問題。我們接著講無線通信技術，教學過程分為以下幾個步驟：（1）先問學生移動通信產業的發展現狀，然后講解無線通信和無線網絡的發展歷程，特別是蜂窩網絡的發展歷程，提醒學生注意區分無線通信和無線網絡;（2）講解概念，講到蜂窩時，加入蜂窩網、小區、基站、移動站這些詞匯進行對比，并且解釋這些概念的區別;（3）講解理論難點，講到移動通信網時，要學生先回憶計算機網絡課程講的物理層、數據鏈路層、網絡層、路由協議等知識，再將它們和移動通信網對照理解移動通信網的架構和協議;（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業的影響”，學生先分組討論衛星通信和蜂窩通信的關鍵技術，然后每個組的代表上臺介紹討論內容，教師再逐個點評優缺點。我們還補充講解了第六代移動通信系統以及它和前五代移動通信系統對比的優勢。最后布置復雜工程問題“無人機作為移動基站的蜂窩通信”，引導學生綜合運用通信、計算機網絡、移動通信行業和無人機產業等知識，解決這個復雜工程問題。

這種教學方法和教學內容的變革創新產生意想不到的教學效果。學生上課要參與課堂討論和復雜工程問題分析，注意力集中于新知識學習，參與課堂教學的熱情高漲，同時學到課本以外的知識特別是通信行業背景，提高了復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的認識，從孤立的課程知識講解中跳出來，給學生加入和補充很多其他相關課程的知識，并且結合通信行業背景，提高理論課程教學水平。

五、結論

通信工程專業的課程都要跟蹤新工科的產業需求和現代通信技術的發展，創新變革教學內容和教學方法，以提高通信工程專業學生分析和解決復雜工程問題的能力。特別是現代通信技術作為培養通信工程專業學生新工科思維的重要課程，更需要強調通信和電子、計算機、自動化、通信行業等知識融合以及綜合運用這些知識解決復雜工程問題。從這點看，將通信原理、計算機網絡和現代通信技術三門課程以及其他相關知識聯系起來建設通信工程課程群，將是有益的嘗試，有助于實現新工科人才培養目標。

參考文獻：

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