培養(yǎng)新工科通信人才的混合式教學探索

李 曦， 紀 紅， 楊鴻文， 尹長川

(北京郵電大學 信息與通信工程學院，北京 100876)

0 引言

為了響應黨和國家“加快一流大學和一流學科建設，實現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展”的號召，推進“雙萬計劃”，我校提出探索“理工融合”的新工科人才培養(yǎng)模式，大力推進一流專業(yè)建設，探索高水平人才培養(yǎng)體系。我校的信息與通信工程學科在教育部學科評估中獲評A+，是學校的傳統(tǒng)和特色學科。在信息與通信技術(shù)飛速發(fā)展的新時代，培養(yǎng)面向新工科建設要求的通信人才，需要在思想政治教育、高水平人才培養(yǎng)體系、教育教學方法改革等方面展開深入探索和實踐。其中，推進互聯(lián)網(wǎng)支撐的信息化教學建設，由試點課程開展線上線下混合式教學模式的研究和探索，對培養(yǎng)未來高水平通信人才，具有非常重要的意義[1]。

對于線上線下混合式教學而言，線上教學一般指學生在教師的建議和指導下，通過互聯(lián)網(wǎng)公布的視頻、課件、習題等課程資源，自學知識的過程。其中，MOOC(Massive Online Open Course)即慕課，是目前廣受關(guān)注的一類在線開放課程[2][3]。自2012年在美國發(fā)展起來至今，慕課數(shù)量急劇增加，學習人數(shù)穩(wěn)步增長，在造福了諸多社會學習者的同時，也為高等院校的教學改革提供了新的思路。另一方面，線下教學一般指課堂教學方式，教師講授，學生聽課。但是對于混合式教學而言，線下教學不應囿于傳統(tǒng)課堂授課方式，應引入翻轉(zhuǎn)課堂等新型教學方法，培養(yǎng)學生的學習熱情和綜合能力，實現(xiàn)線上線下學習的有益互補。

我校通信工程專業(yè)開設的必修課程“現(xiàn)代通信技術(shù)”依托于信息與通信工程一流學科，是學校的特色課程，在新工科通信人才培養(yǎng)的課程體系中處于承前啟后的重要地位。本課程經(jīng)過多年建設，獲得了國家級精品課程、國家級教學成果二等獎、國家級精品資源共享課等一系列成果。目前，課程組依托于我校信息通信領域的深厚底蘊，開展慕課建設，探索具有專業(yè)特色的線上線下混合式教學方式，為我校培養(yǎng)新工科通信人才進行了積極實踐，也為其他兄弟院校的通信工程專業(yè)建設提供了有益參考。

1 培養(yǎng)新工科通信人才的指導思想

我校建設理工融合的高水平通信人才培養(yǎng)體系，堅持立德樹人、德育為先的基本原則，樹立以學生為中心、全面發(fā)展的培養(yǎng)目標，基于OBE(Outcomes-based Education)工程教育思維[3]，優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)，完善課程體系，更新教學內(nèi)容，改進教學方法，通過教學改革促進學習革命，強化思維訓練，提升學業(yè)挑戰(zhàn)度，激發(fā)學生的學習興趣和潛能，培養(yǎng)多元思維和批判性思維。為了達到上述目標，線上線下混合式教學模式是一個有效的手段。“現(xiàn)代通信技術(shù)”成為我校首批探索課程之一。

本課程從信息通信網(wǎng)絡分層架構(gòu)和網(wǎng)絡融合體系的角度出發(fā)，介紹主要通信技術(shù)的基本概念、原理和實現(xiàn)方式，主要包括“業(yè)務與終端”、“交換與路由”、“接入與傳送(光通信)”和“接入與傳送(無線通信)”等模塊，理論與實踐并重，基礎知識與前沿技術(shù)共存。既是“通信原理”、“交換原理”等先導基礎課程的綜合應用，又為“移動通信”、“光纖通信”等后續(xù)專業(yè)課程的深入學習打下基礎，是我校通信工程專業(yè)課程體系的核心支撐課程之一。

“現(xiàn)代通信技術(shù)”課程自2002年開設以來，長期致力于將信息技術(shù)融入傳統(tǒng)課堂教學。2013年，本課程入選首批國家精品資源共享課建設立項項目。2014年，我校開通了愛課堂平臺，本課程是該平臺第一批上線課程之一。2018年，本課程在中國大學慕課網(wǎng)首次開課。2019年春季學期，本課程還在我校通信工程專業(yè)大三學生中開展了線上線下混合式教學的實踐。根據(jù)課程定位和教學目標，本課程確定了“線上學基礎概念，線下重解疑釋惑”的指導思想，注重培養(yǎng)學生的解決問題、溝通分析和終身學習能力，提高學生的學習興趣和專業(yè)熱情，獲得了良好的實踐效果。

2 教學方式和內(nèi)容

2.1 教學準備

根據(jù)教學大綱，我校課程組選取合適的知識點制作了慕課資源。本課程從全程全網(wǎng)的角度介紹各類代表性的通信網(wǎng)絡和技術(shù)，涉及知識面較廣，基礎概念較多。很多知識點相互交叉，互有聯(lián)系，形成較為復雜的知識體系。而慕課的學習是以獨立的知識點為單位的，采用5至15分鐘的短小視頻著重介紹一個知識點，并配以課件和習題等輔助學習資料[5]。因此，課程組仔細梳理了課程大綱，經(jīng)過反復討論修改，將課程內(nèi)容拆分成相對獨立、精簡的知識點，并完成了對應視頻的拍攝，以及配套線上資源的建設。由于線上線下同步開課，線上慕課是每周一上午公布本周教學內(nèi)容，線下課堂教學是不同授課班級每周兩次上課，線上線下教學進度的安排也進行了協(xié)調(diào)。

在教學組織方面，本課程使用線上慕課資源安排預習、復習和平時作業(yè)，由學生課下自行選擇合適的時間完成。為此，課程組制作了專門的慕課使用手冊指導學生如何使用慕課資源。教師通過慕課網(wǎng)站的單元測驗答題結(jié)果，以及討論區(qū)發(fā)帖討論內(nèi)容，獲得學生對于知識點學習情況的反饋，可以酌情調(diào)整下一次課堂教學內(nèi)容，并對集中的疑問進行統(tǒng)一講解。這樣就形成了線上線下教學的一個完整閉環(huán)。此外，課程組安排了專門的教師負責翻轉(zhuǎn)課堂的小組試點，學生自愿報名參加。教師提前發(fā)布翻轉(zhuǎn)課堂教學任務，學生利用慕課資源自學。每次上課有兩名同學主講，并通過隨堂習題和引申的集體討論話題，加深學生對于知識點的理解以及提高學習熱情。

2.2 線上線下互為補充

針對本課程在教學內(nèi)容上學淺用深、識專面廣的特點，掌握基本概念是重要基礎，了解概念間的聯(lián)系是重點難點，構(gòu)建專業(yè)知識框架是核心目標，激發(fā)學習興趣是“教好、學好”的切入點。

對于線上部分，本課程借助多年來國家精品資源共享課和我校愛課堂平臺等線上資源運營積累的豐富經(jīng)驗，結(jié)合慕課的先進理念，以知識點為中心構(gòu)建了線上課程的教學大綱，鼓勵學生充分利用碎片化時間，自主掌握學習進度，以知識點的基本概念為主要學習目標，完成預習、復習、習題測驗和話題討論等環(huán)節(jié)。

對于線下部分，在常規(guī)課堂教學中，教師授課更側(cè)重于知識點之間的關(guān)聯(lián)，重點難點概念的深入理解，幫助學生構(gòu)建完整的知識體系，在學習專業(yè)知識的同時培養(yǎng)多元思維和批判性思維。此外，在學生中通過自愿報名的方式試點了小班翻轉(zhuǎn)課堂，注重學生綜合能力的培養(yǎng)。

線上自學遇到的疑問可以通過線下課堂進行解答，線下教學出現(xiàn)的新技術(shù)新概念可以通過線上資源進一步了解。線上與線下互為補充，形成了完整的教學閉環(huán)。

2.3 翻轉(zhuǎn)課堂試點

翻轉(zhuǎn)課堂的教學方法轉(zhuǎn)變了教師和學生的角色，教師由講授者變?yōu)橐龑д撸瑢W生由被動的知識接受者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習主體[5]。本課程在小范圍試點翻轉(zhuǎn)課堂教學，通過學生主講、課堂習題和集體討論話題，提高學生的學習主動性，取得了良好的效果。

教師提前一周安排翻轉(zhuǎn)課堂教學的自學知識點范圍，發(fā)布相關(guān)學習任務。學生根據(jù)線上慕課資源，如視頻和課件等，進行課前預習。通過自愿報名的方式選定兩名主講學生，并確定各自擬講授的知識點。主講學生與教師溝通，對授課擬使用的課件、隨堂習題、討論話題等教學資源進行確認。

在翻轉(zhuǎn)課堂上，教師首先進行簡要介紹和引導，接下來兩名主講學生分別對選擇的知識點進行講授。考慮到學生準備難度和教學效果，每堂課控制在4個知識點。對于每個知識點，主講學生先介紹基本概念和基本原理，然后給出1-2道隨堂習題，供聽課學生討論回答，鞏固對知識點的理解。接下來，圍繞這個知識點，給出1個引伸的集體討論話題，可以是相關(guān)概念的比較，也可以是學術(shù)界和工業(yè)界相關(guān)前沿技術(shù)的發(fā)展思考，鼓勵所有學生發(fā)表觀點，彼此交流，進一步加強對于專業(yè)知識體系的構(gòu)建。最后，本堂課的教學任務完成，由教師進行總結(jié)。

學生在課下完成相關(guān)知識點在慕課網(wǎng)上的單元測驗，鞏固已學知識。所有集體討論話題也會公布到慕課的網(wǎng)上討論區(qū)。所有選課學生都可以發(fā)帖繼續(xù)參與話題討論。

通過翻轉(zhuǎn)課堂，希望學生能夠掌握所學習知識點的基本概念和基本特點，并與已學過的相關(guān)知識進行聯(lián)系和比較，進一步地，對于相關(guān)技術(shù)的發(fā)展進行思考。通過這種方式，提高了學生的學習主動性，增強了課堂互動性和趣味性，鍛煉了學生的表達能力、課堂組織和團隊協(xié)作能力。同時，利用慕課平臺上傳的各類資源和在線討論話題，學生們接觸了信息通信領域?qū)W術(shù)界和工業(yè)界的前沿技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀，進一步激發(fā)專業(yè)熱情，開闊了學生的視野。

2.4 成績評定

本課程的期末成績由期末考試和平時成績兩部分組成。其中，期末考試由學校教務處統(tǒng)一組織安排，而參與慕課線上學習得到的成績作為平時成績的重要參考。

本課程在中國大學慕課網(wǎng)上的在線開放課程評分包括了每周單元測驗/作業(yè)、線上考試和參與指定話題討論三個部分。其中，每周單元測驗/作業(yè)占50%，是對每周學習內(nèi)容的鞏固和練習；線上考試占30%，是對慕課學習知識的整體考查；參與指定話題討論占20%，在每周學習內(nèi)容公布后，教師會發(fā)起與本周學習內(nèi)容相關(guān)的話題討論活動，學生對此進行回帖參與討論，發(fā)帖達到指定數(shù)量及以上可以獲得滿分，學生可以根據(jù)興趣選擇參與討論的題目，水貼不計分。由此，可以引導學生辨析實際工程問題，了解前沿技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，思考信息通信領域的演進方向。

線上線下部分中，師生之間、同學之間都具有多種互動方式和反饋渠道。在課堂提問、課下答疑、翻轉(zhuǎn)課堂討論、評教反饋之外，又增加了在慕課討論區(qū)發(fā)帖交流的方式，更加貼合學生的喜好，成為了很多學生青睞的師生交流渠道。

3 混合式教學模式的思考

“現(xiàn)代通信技術(shù)”課程經(jīng)過一輪線上線下混合式教學的實踐，課程組進行了總結(jié)和思考，以期持續(xù)改進，為培養(yǎng)新工科通信人才積累經(jīng)驗，為其他課程建設提供有益參考。

1) 思政工作是通信專業(yè)課程建設的重要內(nèi)容

要培養(yǎng)高水平的通信專業(yè)人才，最首要的工作是促使學生樹立正確的世界觀、價值觀、人生觀，培養(yǎng)良好的品德和職業(yè)道德。我校提出在高水平人才培養(yǎng)體系建設中，將立德樹人作為根本，“堅定理想信念、厚植愛國主義情懷、加強品德修養(yǎng)、增長知識見識、培養(yǎng)奮斗精神、增強綜合素質(zhì)”，弘揚“崇尚奉獻，追求卓越“的北郵精神，營造良好文化氛圍，引導學生樹立“傳郵萬里，國脈所系”的情懷。除了完善專門的德育課程，通過專業(yè)課程開展課堂思政工作也是非常重要的[7]。在本課程中，通過介紹我國通信行業(yè)發(fā)展的歷史、老一輩通信科技人員頑強拼搏的事跡、通信公司風云變幻的過往和前沿技術(shù)日新月異的演進，學生對于通信行業(yè)有了更加深刻和具體的認識，激發(fā)了專業(yè)熱情，增強了社會責任感。這對于激勵學生的學習自主性和專業(yè)認同感起到了非常明顯的促進作用。

2) 加強學習過程管理能夠有效提升通信專業(yè)課程的教學效果

通信專業(yè)課程通常包含大量的數(shù)學推導、眾多的基礎概念和專有名詞，學習難度較大。要達到良好的學習效果，需要加強學習過程管理，分解平時每堂課的教學目標，并對應設計合理的反饋機制，了解學生的掌握情況和疑難問題，隨之調(diào)整教學進度，因材施教。混合式教學方式增加了線上教學的反饋渠道，通過對各個知識點短視頻的點擊次數(shù)、單元測驗/作業(yè)的答題得分、討論區(qū)的發(fā)帖提問，都可以反映出學生對于知識點的學習情況。此外，可以充分利用慕課習題庫資源，控制單元測驗的題量和階梯型難度，促使學生自主檢測知識點的掌握程度，進行及時復習和解惑。相比于傳統(tǒng)的隨堂測驗、課下作業(yè)、期中/期末考試只能在特定時間點和有限時間內(nèi)抽查學習效果，在線開放課程提供了更加靈活有效的學習過程管理渠道，非常適合通信專業(yè)課程的教學需求。

3) 培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的通信專業(yè)人才需要注重科教協(xié)同育人以及國際合作交流

科研反哺教學是近年來高校本科教學改革的重要方向，具體實現(xiàn)方法還需要根據(jù)各專業(yè)的特點量身定制。通信技術(shù)發(fā)展非常迅速，通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡更是復雜多變，而本科教學往往注重經(jīng)典知識和基本概念的學習，導致課本和實踐脫節(jié)，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。我校提出把高水平科研成果轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)教育資源，把科技創(chuàng)新優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為人才培養(yǎng)優(yōu)勢，并滲透進入本科教學的各個環(huán)節(jié)。本課程的教學內(nèi)容中包含了對前沿技術(shù)發(fā)展的介紹，利用在線開放課程的資源庫，可以隨時補充修訂教學內(nèi)容，增加對新技術(shù)、新概念的學習，并且可以根據(jù)學生的基礎知識掌握情況，酌情設置新技術(shù)的拓展學習資源。此外，還可以充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”教育資源，未來引入國際知名專家學者的科研成果介紹，開闊學生的國際視野，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。同時，可以拓展翻轉(zhuǎn)課堂的試點范圍，發(fā)布前沿技術(shù)的系列學習任務，鼓勵學生主動了解學術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注熱點，培養(yǎng)本科生的科研創(chuàng)新能力。

4 結(jié)語

本文針對高水平新工科通信人才的培養(yǎng)目標，介紹了“現(xiàn)代通信技術(shù)”課程采用線上線下混合式教學方式的指導思想和教學過程，總結(jié)了實踐探索過程中的經(jīng)驗和思考。線上線下教學并不是簡單組合在一起，而是需要整體設計、協(xié)調(diào)，根據(jù)教學目標進行有益拓展，互為補充，形成教學閉環(huán)。在課程建設中，要將思政工作放在首要位置，利用在線開放課程的優(yōu)勢增加反饋渠道，加強學習過程管理，注重科教協(xié)同育人和國際合作交流，培養(yǎng)具有高尚品德、綜合能力、創(chuàng)新精神的新一代通信人才，為我國蓬勃發(fā)展的信息通信行業(yè)貢獻力量。