基于“項目式訓練”模式在《通信原理》課程中的“多方位”教學改革

葉霞 王玉槐 倪虹 安康 王李冬

摘要：本次改革推行“項目式訓練”的教學模式在《通信原理》課堂教改中“多方位”教學改革，是基于以學生為本的思想，通過構建多層次的基礎課程框架，創造多方位的教學資源、組織引導學生參與科研活動的措施，目標旨在提高學生科研能力，實現實踐內容與教學內容的有機結合，促進學生實踐能力、研究能力和創新精神的形成。

關鍵詞：項目式訓練;學科競賽;學賽融合;工程實踐能力

1 引言

近幾年來，各大應用型高校按照“工程實踐人才”培養目標的要求，對《通信原理》課程從課程教學大綱、教學方法與手段、實驗實踐教學環節和教學考核方式等幾個方面都進行了改革的初步嘗試，但是在各個環節的初步探索中也發現存在以下問題：

1）教學方法、教學內容和通信課程結構方面存在問題。

2）如何實現以教師為中心轉變為以學生為中心，實現學生主動學習。

3）缺乏課程的“項目訓練”教學方式的引導，如何提高學生實際完成一個通信項目的興趣。

4）注重問題多方位教學方式，如何激發學生探究性探索。

5）實驗考核上以驗證性建模實驗為主，缺乏基于項目類通信系統的設計實驗。

基于以上分析，本文從當前電子信息類人才培養面臨的問題出發，提出基于“項目式訓練”模式在《通信原理》課程中的“多方位”教學改革，在傳統培養模式的基礎上，以項目訓練為驅動，全面提高學生的創新創業能力和工程實踐能力，增強學生學習的積極性和主動性，提升學生動手實踐的能力。

本文第2節介紹課堂“多方位”教學改革的主要內容;第3節詳細介紹改革的實施方案;最后總結全文創新點。

2 課程“多方位”教學改革內容

為了更好的完成教學目標，本次改革探索采用CDIO工程教育理念開展教學。“多方位”的教學改革內容包括實驗教學課堂、網絡課堂建設和科研實踐和競賽訓練三個方面。

2.1 “CDIO理念”融入理論教學課堂改革

本次教學改革以CDIO工程教育模式為導向，學生作為主體，分別從構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）四個階段融入到理論課堂，采用閉環反饋式教學法加強學生對理論知識點的理解。四個階段如下：

（1）構思知識點，精簡理論，遵循“理論夠用”原則講授基礎知識。

（2）案例設計，根據所學知識點由教師提出設計項目，師生共同討論項目的解決方案，項目組隊共同完成設計任務。

（3）仿真實現，利用仿真軟件如systemview、simulink設計通信仿真系統進行真實環境模擬，調試參數指標，分析數據。

（4）資源共享，每個小組獨立講授自己項目的設計思路、仿真結果以及在設計中遇到的問題，其他組提出意見，相互分享，教師提出改進措施，指出不足。最后驗證理論是否正確。

具體實現過程如圖1所示。

2.2 構建“多方位”的實驗教學課堂

本次《通信原理》的實驗改革主要包括通信課程仿真實驗教學改革、通信課程硬件實驗實踐改革和通信系統課程設計改革三個部分，形成“多方位”的實驗教學改革。

1）通信課程仿真實驗教學改革

《通信原理》課程采用通信仿真軟件systemview和simulink來具體實現，該仿真軟件是一個完整的動態通信系統設計、模擬和分析的可視化軟件，操作簡單，使用方便，學生只需根據所要設計的系統，從圖形庫中選擇合適的通信模塊并設置好參數，完成整個通信仿真系統的構建，學生在不具備先進儀器的條件下可直觀完成復雜的通信系統的設計與仿真。

Systemview通信仿真貫穿于整個教學過程中，將該仿真應用于課程的實驗教學中，能夠實現虛擬通信壞境與實際電路實驗的完美結合，仿真實驗教學可以讓學生在不具備先進測試儀器的實驗環境下觀察信號圖，不會對電子元器件和實驗儀器造成損壞，減少實際實驗過程中學生操作不當問題，大大調動學生學習的積極性。

2）通信課程硬件實驗實踐改革

根據《通信原理》課程的實踐特點和人才培養方案的修訂，新建《通信原理》課程實驗室，結合應用型高校的學生特點，本次改革結合硬件實驗課程，制定了一套符合本專業特色的實驗教學教材，每個實驗都包含有實驗目的、實驗原理、實驗設備、實驗內容、實驗步驟、實驗注意事項，思考題和實驗報告。另外增加了設計性實驗、綜合性實驗和科研創新性實驗等，學生可以自主的設計基本的通信系統，獲得進行科研創新型實驗的基本能力。

3）“項目式訓練”的通信系統課程設計改革

通信系統課程設計改革主要通過“項目式訓練”方式進行引導，首先教師以項目方式下達任務，學生自主選題，自行設計，根據需求指標，設計方案。設計初期采用仿真軟件對方案進行仿真，驗證設計的方案是否可行，如果理論設計沒問題，進入實驗室制作硬件調試系統，在調試過程中很多想不到的問題會出現，需要學生不斷的查閱資料修改調試，在實踐中不斷研究，直到實物調試成功教師驗收成功。教師在學生課設期間給予適當引導，學生作為主角在實踐中發揮自己的想象力、創造力和動手實踐能力，通過做項目的方式，提高學生獨立分析和解決問題的能力。

2.3 構建“多方位”網絡課堂建設

在移動互聯網高速發達時代，結合現代教學手段，利用現代網絡資源，搭建《通信原理》智慧學習環境。《通信原理》網絡課堂結構如圖2所示。

學生在學習平臺下復習課堂理論、下載課件、上傳作業、在線答疑，同時可以將在線原理驗證、虛擬實驗、試題測試的結果同步反映在后臺數據庫，為學生自主學習提供良好的“多方位”網絡教學平臺。

2.4 “多方位”的教學科研實踐和競賽訓練

“項目訓練”模式在課程后半學期進行，結合通信原理課程設計內容，分五個階段進行培養學生的團隊協作和創新精神。

階段1：結合往年電賽“通信類”競賽題目下達項目，學生自主組隊3人，設置組長。

階段2：結合團隊成員特點，從軟件、硬件和文檔分配任務。

階段3：項目進行，老師指導和督促進度，組長以報告形式匯報項目進展情況。

階段4：項目驗收，以答辯和實物展示方式驗收，成績納入課程考核。

階段5：考核優秀團隊參加暑期電子競賽，選取好的項目申請各類科研。

3 實施方案

3.1 理論教學、仿真設計和實物制作同步進行的多方位教學模式

從理論教學、systemview虛擬仿真、硬件電路制作、基礎通信模塊實驗到通信系統設計實驗和創新實驗不同層次融合工程案例CDIO導入教學法，采用一套完整的“多方位”教學方法。

3.2 建設以"學生為本、學生主導”的新型課程教學模式

《通信原理》課程是學生普遍感覺難學的課程，理論知識過于抽象，在教學時無法深入具體地講解通信系統內部每個部分工作原理，所以學生往往感到這門課程抽象、難學，再加上以往存在的教學學時數少、實驗條件沒有等客觀原因，更增加了該課程的教學難度。如何“化難為易”是本課程需解決的關鍵性問題。針對應用型本科院校學生的知識能力和學習特點，強調課程的基礎性和應用性，不再把學生作為被動接受知識的對象，而是學生能主動的去學習、追求、探索，充分調動學生的主觀能動性，使學生掌握自我獲得知識的方法，鍛煉、培養分析問題和解決問題的能力。同時，課程改革也要注重探究型教學模式的方法，教師有意識的創設各種問題情境，使學生產生困惑，激發學生探究和探索問題。

3.3 建設以"學生為本、學生主導”的新型課程教學模式

課堂改革倡導開發“項目式訓練”的學習進程，在教學活動中實踐“以學生為中心”的課程思想。學生通過完成“項目任務”進而完成課程的學習，同時將其“成果”用作學生評價的主要依據，這種采用“項目式訓練”的學習進程，能夠有效地促進教學過程中的師生互動，有利于培養學生自主學習的能力和方法。

3.4 實踐課堂的任務和創新，創造“多方位”實驗訓練

《通信原理》課程的實踐教學環節在提高學生的專業技術能力和實戰精神上非常重要。課程實驗作為課程教學的一部分，起著鞏固所學理論知識、提高理論與實際相結合、培養動手能力的重要作用。本次實驗教學改革打破了以驗證理論實驗為主的主流模式，開設了從systemview虛擬實驗、硬件電路制作、基礎通信模塊實驗到通信系統設計實驗和創新實驗的不同層次的“多方位”實驗訓練。同時，將電子設計競賽等課外科技活動與實驗教學緊密結合，注重培養學生的綜合應用能力、工程實踐能力和創新能力。

4 總結

本次《通信原理》課程教學改革，初步達到以下效果：

1）形成一套完整的成熟的“多樣化多方位”的教學體系，擺脫以往的單一授課模式。從課堂教學模式上采用引導方式來增加學習本門課程的積極性。

2）采用先進性、多樣性的教學方法和教學手段。在互聯網時代，采用線上線下交流方式，充分利用學生的碎片化時間完成對《通信原理》課程的學習。

3）建立符合應用性、創新性人才培養要求的實驗“多方位”教學方式。從理論授課、仿真電路設計、硬件平臺和項目式訓練的多層次教學，各個角度提高學生的學習主動性和能動性。

4）基于《通信原理》課程的教學改革成果推動電子學科學生科研與競賽。從項目式訓練中培養優秀的學生科研團隊參與學生科研與電子競賽比賽中，爭取獲得各類市、省到全國類的專業比賽獎項。

5）推動師資水平的提高和優秀學生團隊的形成。本次探索的另一特色還在于可以推動師資水平的提高和優秀學生團隊的形成。改革中教師需要轉變傳統教育的教學思想和模式，改進教學方法，更新教學內容，需具備創新創業導師的能力。

參考文獻：

[1]《通信原理》實驗教學中思政教育的設計與探索[J]. 張立毅，耿艷香，費騰. 高教學刊. 2018（22）.

[2]《通信原理》課程的數字化教學改革探析[J]. 劉麗，鄭秀萍，田文艷. 課程教育研究. 2014（04）.

[3]信息化技術在通信原理教學中的應用[J]. 期俊玲. 電子技術. 2021（07）.

[4]信息技術推動下“通信原理”課程教學改革探討[J]. 曹娟，章國安，張曉格，邱恭安. 科教導刊（下旬）. 2018（12）.

[5]MATLAB仿真在通信與電子工程中的應用[M]. 西安電子科技大學出版社 ， 徐明遠，邵玉斌編著， 2005.

[6]應用型本科院校通信原理課程教學方法探討[J]. 李雙，胡順仁，劉偉，鄭大青，梁快. 當代教育實踐與教學研究. 2018（02）.

[7]楊祖彬，杜力，李平. Research and Practice in Engineering Talents Cultivation Based on"Learning， Contest and Production" Interaction[J]. 重慶工商大學學報（自然科學版），2019， 036（002）：104-108.

項目：浙江省高等教育學會高等教育研究課題（KT2021192），杭州師范大學錢江學院精品在線課程建設《信號與系統》