面向一流本科專業(yè)建設(shè)的ねㄐ旁理教學(xué)改革思考與實(shí)踐

曹超 邢建平 亓海鳳 郭海君

摘?要：為了完成國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)要求，文章簡(jiǎn)要介紹了通信原理課程教學(xué)改革的背景和意義，在實(shí)際教學(xué)中對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行了教學(xué)改革，堅(jiān)持“以本為本”原則，完成“立德樹人”根本任務(wù)，根據(jù)學(xué)院培養(yǎng)方案，合理刪減教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)課程思政建設(shè)，因材施教革新教學(xué)模式，使用新型信息化教學(xué)工具等措施，所積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)將有助于建設(shè)國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)，對(duì)培養(yǎng)復(fù)合型優(yōu)秀人才發(fā)揮積極作用。

關(guān)鍵詞：一流本科專業(yè)建設(shè);通信原理;教學(xué)改革

通信原理是全國(guó)高校信息領(lǐng)域的一門專業(yè)課程，特別是電子信息、通信類專業(yè)中的一門極為重要的專業(yè)核心課，也是山東大學(xué)微電子學(xué)院集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。教育部于2019年4月啟動(dòng)一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計(jì)劃”，于2019—2021年建設(shè)10000個(gè)左右國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)點(diǎn)和10000個(gè)左右省級(jí)一流本科專業(yè)點(diǎn)。國(guó)家級(jí)一流專業(yè)建設(shè)分“兩步走”實(shí)施：報(bào)送的專業(yè)第一步被確定為國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn);教育部組織開展專業(yè)認(rèn)證，通過后再確定為國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)，建設(shè)新工科等示范本科專業(yè)[1]。2019年我院的集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)入選國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，體現(xiàn)了學(xué)院大力推進(jìn)專業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)、持續(xù)開展專業(yè)建設(shè)優(yōu)化改進(jìn)的階段性成果。在一流本科專業(yè)建設(shè)過程中，通信原理作為專業(yè)基礎(chǔ)課承擔(dān)了較為重要的人才培養(yǎng)任務(wù)。本學(xué)院集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)中使用了國(guó)防工業(yè)出版社出版的普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，由西安電子科技大學(xué)樊昌信、曹麗娜等老師編著的《通信原理》（第六版）教材[2]，學(xué)期內(nèi)共安排了理論授課48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8周。課程內(nèi)容繁多，學(xué)時(shí)相對(duì)有限，實(shí)際教學(xué)中如何根據(jù)學(xué)時(shí)合理分配教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生最大化地掌握知識(shí)和培養(yǎng)能力和素質(zhì)成為一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。面對(duì)這一挑戰(zhàn)，已有多所高校采用了多種方式，開展了各類針對(duì)性的教學(xué)改革活動(dòng)[36]。因此，通信原理課程組的老師們極其重視，在近幾年的教學(xué)實(shí)踐過程中，以本學(xué)院集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)的培養(yǎng)方案為綱，面向國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)任務(wù)，堅(jiān)持“以本為本”原則，貫徹“立德樹人”根本任務(wù)，積極進(jìn)行教學(xué)改革，探索新型教學(xué)模式。在教學(xué)過程中高度重視本科生的意見和建議，解決教學(xué)中遇到的各種問題，不斷反思，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)如下，以饗讀者。

一、通信原理課程的特點(diǎn)和教學(xué)問題

通信原理課程在本學(xué)院中主要作為集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)的專業(yè)必修課，作為微電子科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)選修課。該課程介紹通信技術(shù)的基本概念、原理和主流技術(shù)，通過講授本課程，要求學(xué)生掌握信息傳輸、交換的基本原理和通信系統(tǒng)的基本分類及相應(yīng)通信系統(tǒng)性能指標(biāo)和分析方法，能夠利用所學(xué)知識(shí)分析和解決電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，特別是通信系統(tǒng)中復(fù)雜工程問題，并可通過文獻(xiàn)研究分析問題并得出結(jié)論，為后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)基礎(chǔ)。該課程特點(diǎn)突出，一方面內(nèi)容繁多艱深，高度抽象，具有很強(qiáng)的理論性;另一方面工程應(yīng)用豐富，發(fā)展日新月異，又具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。因此導(dǎo)致該課程教學(xué)難度較大，學(xué)生掌握情況差，特別是解決復(fù)雜工程問題、研發(fā)設(shè)計(jì)等能力的培養(yǎng)上面挑戰(zhàn)巨大。具體而言：在理論學(xué)習(xí)過程中，存在大量復(fù)雜難懂的數(shù)學(xué)公式和嚴(yán)密繁多的推導(dǎo)過程，高度依賴學(xué)生在之前學(xué)習(xí)的高等數(shù)學(xué)、概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)、信號(hào)與系統(tǒng)等前序的平臺(tái)基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課中對(duì)應(yīng)內(nèi)容的識(shí)記、掌握及應(yīng)用情況。而通信技術(shù)作為當(dāng)前信息時(shí)代的重要推動(dòng)力量，工程技術(shù)應(yīng)用發(fā)展極為迅速，涌現(xiàn)了豐富而新穎的工程實(shí)踐內(nèi)容，是課程的“源頭活水”，比如5G、WiFi6、THz、NBIoT、Stralink為代表的全球低軌衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)等等。

二、改革措施

在2018、2019連續(xù)兩個(gè)學(xué)年的教學(xué)實(shí)踐中通信原理課程組的各位老師做了一些教學(xué)探索和教學(xué)改革，主要表現(xiàn)在通信原理課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式上。

（一）在教學(xué)內(nèi)容上

（1）為了解決通信原理課程中數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)要求高，數(shù)學(xué)公式復(fù)雜和推導(dǎo)過程困難繁瑣的問題，與前序的平臺(tái)基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課，如信號(hào)與系統(tǒng)、高頻電子線路、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、高等數(shù)學(xué)等課程做好銜接。合理安排《通信原理》中第二章“確知信號(hào)”和第三章“隨機(jī)過程”的課時(shí)和難度，在教學(xué)過程中對(duì)學(xué)生進(jìn)行課前測(cè)試或調(diào)查問卷，第一時(shí)間掌握并分析學(xué)生的學(xué)情，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略和方法。在教學(xué)中，發(fā)布教學(xué)相關(guān)的閱讀資料、線上音視頻資源、例題和習(xí)題，強(qiáng)調(diào)這兩章的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，確保學(xué)生對(duì)后續(xù)章節(jié)必?需的概念、知識(shí)和典型的數(shù)學(xué)技巧有足夠的掌握。結(jié)合最新的通信工程應(yīng)用實(shí)踐及時(shí)更新并調(diào)整第一章“緒論”和第四章“信道”內(nèi)容，在模擬調(diào)制系統(tǒng)、數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)、數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)和新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)等幾個(gè)方面安排布置更多的教學(xué)課時(shí)和精力。

（2）為了貫徹“立德樹人”根本任務(wù)，統(tǒng)籌推進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、價(jià)值塑造和能力培養(yǎng)的多元統(tǒng)一。在通信原理課程的教學(xué)內(nèi)容上做了優(yōu)化、調(diào)整和重新編排，增加并突出了課程思政的相關(guān)內(nèi)容，介紹了通信技術(shù)發(fā)展歷史過程中各個(gè)杰出的科學(xué)家和工程師做出的各類有益探索，在這波瀾壯闊通信技術(shù)發(fā)展史中提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)科學(xué)思維培養(yǎng)。突出強(qiáng)調(diào)了中國(guó)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，比如中國(guó)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變遷，特別是中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)經(jīng)過“三步走”戰(zhàn)略，經(jīng)歷了從北斗一號(hào)到北斗三號(hào)的建設(shè)，完成了全球組網(wǎng);比如以華為、中興為代表中國(guó)通信企業(yè)從落后崛起，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，從通信行業(yè)的跟隨者到現(xiàn)在的領(lǐng)跑者等內(nèi)容，幫助學(xué)生更好地理解工程教育認(rèn)證中的“工程與社會(huì)”和“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”等內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，塑造學(xué)生的價(jià)值觀。

（3）為了緊跟通信技術(shù)的迅猛發(fā)展和豐富的工程實(shí)踐，教學(xué)中適當(dāng)?shù)卦黾恿俗钚碌耐ㄐ偶夹g(shù)的介紹和討論，比如5G、MIMO、LIFI、空天地一體化通信等內(nèi)容，讓學(xué)生體會(huì)通信原理知識(shí)的在實(shí)際工作、生產(chǎn)生活中巨大的應(yīng)用價(jià)值，感受通信技術(shù)、特別是數(shù)字通信技術(shù)發(fā)展演進(jìn)的海量應(yīng)用和巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值。