通信工程專業移動通信課程教學改革探索*

摘" 要" 移動通信是中原工學院通信工程專業的核心課程之一，對該課程進行創新性的教學改革是非常必要的。根據該課程理論性強的特點，提出以課程內容緊跟技術前沿為導向、以思維導圖與短視頻講授為核心的教學方法，并通過理論結合實踐的形式進行課程教學改革。教學實踐表明：新的教學方法與教學模式有利于學生理論知識的掌握與實踐能力的培養，可以有效提升學生的學習積極性與主動性，理論教學與實踐教學成果均取得良好效果。

關鍵詞" 通信工程；移動通信；思維導圖；教學改革

中圖分類號：G642.0" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）10-0107-03

0" 引言

《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》（教高司函〔2017〕6號）中指出，新經濟（如新產業、新技術、新模式）的蓬勃發展，對工程科技人才培養提出更高的要求，迫切需要加快工程教育改革創新。新工科人才的培養離不開高等院校[1]。新工科背景下的現有工科各專業，特別是通信工程、電子信息工程、計算機技術等專業的人才培養方案及各專業課程教學都需要進行改革創新[2]。無論是新一代寬帶無線移動通信網國家中長期戰略科技規劃在5G時代的延續，還是當下中美5G競賽中的人才戰略儲備需求，都對信息通信工程專業復合型人才培養提出新的要求。

目前，社會各個領域科技發展迅猛，這對高校學生提出更高的技術要求，當代大學生掌握的知識必須與時俱進。移動通信作為通信工程專業的核心課程，不僅是一門綜合性強、知識面廣的專業必修課，更是學生進入通信領域并在該領域不斷發展的基礎。其中，數字信號處理、信號與系統、通信原理等都是學習移動通信課程前的基礎課程，要求學生學習該課程前具備一定的基礎知識儲備。此外，課程在系統性、理論性強的同時更強調實踐性，教授過程中更要注重理論課程與實踐實驗相結合。鑒于移動通信課程在眾多領域的重要性，要求教師教授的知識緊隨通信技術發展。當前移動通信領域技術知識更新換代快[3-4]，但各高校所教授的移動通信課程內容仍是最基礎的理論內容，無法讓學生對新技術、新理論有足夠的了解。同時，移動通信教材的更新速度跟不上移動通信時代的發展，對知識的普及仍停留在“古代”移動通信階段，現在以5G為代表的無線通信技術發展迅速，需要有大量的新技術理論融入實際應用。此外，移動通信相關教學內容綜合度高、內容繁多、教學形式枯燥、教授的知識點涉及多個領域，但由于課時安排的局限性，需要學生在短時間內記憶大量的專業內容，灌輸式的教學方式達不到理想的效果，學生容易失去學習主動性與積極性，課堂學習效率偏低。

因此，通過探索基于新工科建設需求的移動通信課程混合式教學改革，探索更加多樣化和個性化的通信工程人才培養新模式，培養具有創新創業能力和跨界整合能力的通信工程科技人才，為推進5G時代和未來更多代移動通信技術發展作貢獻，以便更好地應對未來新技術和新產業國際競爭的挑戰。

1" 教學改革實施方案擬定

1.1" 教學改革目的

傳統的教育是不管學生是否愿意接受，都只用一種方法教育學生，只能讓學生被動接受教育，無法讓學生形成主動學習的意識。這樣不論是對學生現在課程知識的學習，還是日后工作科研的發展，都是不利的，教育改革特別是課程改革就是要解決此類問題[5]。課程是教育的核心，也是教育思想與教育觀念傳遞的依據，通過授課才能在組織教育教學活動中實現教育目的，因此，教學改革要以課程改革為核心。此次教學改革旨在于新時代科技快速發展背景下，引導學生了解、理解通信領域最前沿的科技研究成果；激發學生對移動通信課程的興趣和思考動力，增強學生創新意識；提高學生對通信與信息系統實際問題的分析能力和解決能力，符合國家中長期科技發展對信息類科研人才培養的要求。

1.2" 教學改革內容及創新點

首先，此次教學改革要緊跟技術前沿，緊跟5G時代發展趨勢，在授課過程中及時更新移動通信課程教學內容，引入5G和下一代通信網絡相關技術和項目工程案例，將移動通信課程內容緊密融合最新的5G移動通信技術原理，并在授課過程中進行原理解析，盡可能大量引用5G和下一代通信技術在計算機、互聯網、金融等各個領域實際工程中的應用實例，讓學生了解和掌握最前沿的通信信息技術。

其次，使用思維導圖MindMap豐富課件，將復雜的移動通信知識可視化、圖像化，圖文并茂地呈現各項經典移動通信理論和對應5G關鍵技術原理之間的繼承、發展與演變關系，幫助學生看到移動通信知識之間的聯系，更好地理解、重構和運用抽象理論知識，促進新知識與現有知識結構的整合與貫通。授課過程中可通過使用短視頻等新媒體的方式構建易于理解的移動通信視頻微課，用學生感興趣的影音多媒體技術包裝枯燥難懂的移動通信理論知識。同時，短視頻易于保存、方便下載，將相關短視頻上傳至相應的網站與授課軟件上，便于學生自主學習，并在課后進行知識鞏固，從而激發學生的學習興趣，調動學生的自學驅動力和學習自控力。

最后，鼓勵學生在電子信息專業實驗中心使用移動通信綜合平臺實驗設備，根據具體的移動通信實驗內容和目的，參照課本或實際給出的例子進行自主實驗，繼而引導學生自己設計各類型通信系統，模擬相關信號的產生與優化，進行編程、信號/信道建模以及算法實現，通過實驗驗證所學的相關理論并推導出結論的正確性，鞏固所學知識的同時達到理論與實踐相結合的目的。

此次教學改革的創新點體現在增強教授理論實時性的情況下，應用思維導圖MindMap等圖文結合的形式將復雜的移動通信知識可視化、圖像化，使復雜繁多的課程內容有更清晰易懂的表達與傳授方式。同時，通過設計應用短視頻的方式呈現移動通信中的經典知識點，力求將枯燥的移動通信基礎理論知識變得更加生動，吸引學生的學習興趣。在此基礎上加強理論與實踐的結合，利用組建課外學習小組的形式，在任務分配過程中讓學生找到自己的學科知識興趣點，培養學生的團結合作意識；在實踐授課過程中鼓勵學生設計各種類型通信系統，培養和發展學生的實踐應用能力。

1.3" 教學改革方案實施擬解決的關鍵問題

目前，大多數課程仍采用傳統的教學模式，課程結構與內容相對單一和封閉。隨著現代社會硬件與軟件技術發展的突飛猛進，單一封閉的課程結構已無法反映當前時代科技與社會發展的新內容[6]。同時，應試教育造成課程管理方式的統一，學生無法對所學知識進行融會貫通的應用并將其熟練運用于社會實際，難以滿足自身多樣化發展的需求。因此，實施針對性的課程教學改革是必要的，能在很大程度上解決上述問題帶來的影響。針對移動通信學科的教學需求，擬解決以下三個問題：

1）通信技術發展較快，如何解決現有教材知識點種類繁多但大多數知識點老舊的矛盾？

2）通信技術知識點繁多、涉及領域廣泛，如何引導學生融會貫通各知識點，并充分理解各種技術的成因與局限[7]？

3）通信技術課程結構枯燥，如何增強課堂趣味性，激發學生學習興趣，引導學生自主學習？

2" 制訂教學改革實施計劃

2.1" 教學改革計劃的特色

此次教學改革緊跟通信發展步伐，以“抓5G，強動手”作為主要的教學改革思路，通過更新移動通信課程教學內容，引入5G和下一代通信網絡相關技術、標準專利與項目工程案例的相關內容，并對教學方式進行大膽改革，應用思維導圖Mind-Map將復雜的移動通信知識可視化、圖像化，同時利用短視頻的形式，圖文并茂地呈現各項經典通信理論和對應5G關鍵技術原理之間的繼承、發展與演進關系，力求將原本“古代”和枯燥的移動通信課程變成學生喜愛的有趣、靈動的“現代”移動通信課程[8]。

2.2" 教學改革實施方案及方法

1）縮減現有移動通信課程中第二、三、四代移動通信系統的授課比重，增加OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術、大規模多天線傳輸技術等5G新方法的學時，適量補充新型信道編碼和接入技術的內容，帶領學生熟悉具有時代感的最新通信技術。

2）采用思維導圖幫助學生理解第五代通信系統分層的概念及各知識點之間的邏輯關系，加深學生對通信過程的理解，突破傳統的只講當前章節內容的局限性。

3）采用當前學生喜愛且流行的短視頻方式，將新技術充分視頻化，幫助學生理解新技術的重要性。同時，利用線上線下混合式教學方式激發學生學習的主動性，讓學生更好地掌握5G背景下移動通信技術知識，緊跟社會發展，了解社會需求。

3" 中原工學院移動通信課程教學改革成效

移動通信課程教學方式改革后，課堂教授過程的趣味性增強，學生的設計能力與溝通能力得到鍛煉，學習興趣與學習積極性得到極大提高。適當的理論與實踐課程的結合可以增強團隊配合意識與合理的項目分配能力。此次教學改革的設計以新型的趣味性教學手段顛覆傳統的專業導論灌輸式教學模式，讓學生在感性認知的基礎上加強對理性知識點的掌握，在理性知識點掌握的過程中增強感性認知、培養創新思想、鍛煉綜合能力。新型知識點的引入更能加深理論與實踐的聯系，增強課程的實用意義。總體而言，該教學改革方案不僅取得較為可觀的教學成果，也得到學生的良好反饋。

4" 結束語

根據新時代工科人才培養要求，針對移動通信課程理論性強、內容繁多的特點及教學難點，從課程緊跟技術前沿的需求出發，增加采用思維導圖與短視頻互動的講授方式，并采用理論結合實踐的形式進行課程教學改革，增強課程教授的邏輯性與趣味性的同時激發學生上課的積極性與實踐能動性。教學實踐表明：新的教學方法與教學模式有利于學生對理論知識的掌握與實踐能力的培養，能夠提升學生的學習積極性與主動性，理論教學與實踐教學成果均取得良好效果。

參考文獻

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[2] 蔡文靜，楊蕾，宋曉煒，等.通信原理混合式實驗教學改革探索[J].中國教育技術裝備，2020（11）：112-113.

[3] 常怡萍，劉琴，李春雷.4G時代移動通信技術課程教學改革與實踐[J].中國現代教育裝備，2015（1）：85-87.

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[5] 孫佳佳，杜冰.高校工科專業課程思政教學改革探索：以通信原理課程為例[J].教育教學論壇，2020（40）：15-16.

[6] 林宏，周傳璘，馬洪華，等.新工科背景下的通信原理實驗課程教學改革與創新[J].科教文匯，2021（1）：110-112.

[7] 高法欽，蔣路茸，陳淑敏，等.“通信原理”課程線上線下混合式翻轉課堂教學改革探討[J].中國電力教育，2021（1）：57-58.

[8] 張順外，何雪云.基于智慧教學工具的《通信原理》在線教學探討[J].電腦知識與技術，2021，17（2）：93-94.

*項目來源：2021年度中原工學院教學改革研究與實踐項目“5G背景下《移動通信》課程的混合式教學研究與改革”（項目編號：2021ZGJGLX062），“‘金課’建設背景下通信原理課程思政建設的研究和探索”（項目編號：2021ZGJGLX020），“《無人駕駛航空器設計開發與應用》教學方法探索”（項目編號：2021ZGJGLX095），“面向電類工程教育專業認證《數字電子技術》課程教學改革與探索”（項目編號：2021ZGJGLX029），“基于OBE反向設計理念的課程思政探索與實踐——以自動控制原理為例”（項目編號：2021ZGJGLX014）；2021年“紡織之光”中國紡織工業聯合會高等教育教學改革研究項目“航空類專業課程教學方法探索——以《無人駕駛航空器設計開發與應用》為例”（項目編號：2021BKJGLX561），“面向紡織類工程教育專業認證《電工學》課程教學改革與探索”（項目編號：2021BKJGLX556），“基于協同創新理念的‘自動控制原理’課程思政融合探索與實踐”（項目編號：2021BKJGLX559）；河南省教育科學“十三五”規劃2020年度一般課題“五位一體：疫情下大學生的主被動約束機制研究”（課題編號：2020YB0113）；中原工學院研究生教育質量提升工程項目“基于多元思政協同驅動的研究生培養探索與實踐——以計算智能國際聯合實驗室為例”（項目編號：JG202112）；2020年度河南省高等學校優秀基層教學組織建設“中原工學院通信工程系”（教高〔2020〕393號）；2018年度河南省高等學校合格基層教學組織建設“中原工學院通信工程系”（教高〔2018〕1058號）；2021年度河南省第二批一流本科課程“通信原理”（教高〔2021〕174號）。

作者：溫鵬偉、李召、張利民，中原工學院電子信息學院，講師，研究方向為通信工程教育、自動化教育、航空專業類教育；柴旭朝，中原工學院電子信息學院，副教授，研究方向為電工電子技術教育、航空專業類教育；楊蕾，中原工學院電子信息學院，教授，研究方向為通信工程教育（451191）。