基于OBE理念的通信原理課程教學改革探索

屈霞 萬軍 韓學超

摘? 要? 針對傳統(tǒng)的通信原理課程中存在的教學目標不清晰、學生達成學習成果機會不足、課程的挑戰(zhàn)度不夠和課程思政教育不充分等問題，聚焦課程目標，闡述注重學習成果、擴大機會保證成功、增加期望值和反向設計等四個OBE原則在通信原理課程中的具體實施，實踐證明收效明顯，也進一步發(fā)揮了成果驅(qū)動教育的重要作用。

關(guān)鍵詞? 工程教育;OBE;課程思政;通信原理;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）06-0117-03

Exploration on Teaching Reform of Communication Prin-ciple Course based on OBE//QU Xia， WAN Jun， HAN Xue-chao

Abstract? In view of the problems such as teaching goal being?not clear， lack of the opportunity for students to achieve lear-ning outcomes， challenge being not enough and the course ideological education problems being insufficient existing in the traditional Communication Principle course， the paper is?focused on the course objectives. This paper expounds the?focus on learning outcomes， expanding opportunity to gua-rantee success， increasing expectations and reverse design of?four OBE principle in the concrete implementation of Commu-nication Principle course. Practice has proved that the effect is obvious， but also further play the important role of results-driven education.

Key words? engineering education; outcome-based educa-tion; curriculum ideology and politics; communication prin-ciple; teaching reform

0? 前言

當前，工程教育認證工作在全國高校迅速推進，基于OBE（Outcome-Based Education，成果導向教育）理念的工程教育成為大勢所趨[1]。常州大學為滿足國家和經(jīng)濟社會發(fā)展需要，以OBE理念引導工程教育改革，積極推動工程教育專業(yè)認證和課程評估，著力推進“目標導向”“以學生為中心”和“持續(xù)改進”的三個轉(zhuǎn)變[2]，進一步提高工程人才質(zhì)量。本文分析通信原理課程教學問題，引入OBE理念，結(jié)合教學實踐，介紹OBE理念在課程教學改革中的具體實施。

1? 傳統(tǒng)通信原理授課存在的問題

通信原理課程是常州大學軌道交通信號與控制（含老撾留學生信控）、電子、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)本科培養(yǎng)方案中的專業(yè)核心課，主要使學生掌握通信基本理論和分析方法。課程理論基礎深厚，實踐性和綜合性較強。傳統(tǒng)授課存在下面幾個問題：

1）課程教學目標不清晰，各知識點之間的聯(lián)系弱化、割裂，缺乏主線貫穿，缺乏整合，導致學生不能清楚預期學習最終成果;

2）課程提供的學生達成學習成果的機會不足，僅僅依賴線下授課受限于既定的程序和課表，沒有考慮學生個體差異，無法滿足每個學生時間和資源上獨特的學習需要;

3）課程的挑戰(zhàn)度不夠，不適合學生深度學習;

4）課程的思政教育不充分，不利于激發(fā)學生的社會責任感。

這種教學方式違背了工程教育的初衷，不利于學生能力的培養(yǎng)。

2? 成果導向教育理念下通信原理課程教學設計的具體實施

基于OBE理念的課程教學設計和教學實施的核心目標要直指通過教學活動最終取得的學習成

果[1]。通信原理課程明確了每個學生都要達到的核心目標，創(chuàng)設成果需要的兩個重要條件：一是為課程設置具有挑戰(zhàn)性的、清晰的知識及能力目標，為學生勾勒成功必備的成果內(nèi)容和能力;二是為學生創(chuàng)設既能實現(xiàn)聚焦學習成果又能發(fā)展能力的完整過程所需要的環(huán)境，通過建立網(wǎng)絡化環(huán)境，滿足學生多元彈性的個性化學習要求，擴大成功的機會。為保證學生在通信原理課程中達成預期成果，課程教學主要從聚焦學習成果、擴大成功機會、提高期待和反向設計等四個實施原則展開[2]。

2.1? 教學目標清楚聚焦在成果上

OBE理念下的教學實施目標聚焦學生能達成的最終學習成果，課程從知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)的角度，設置多維度深層次課程教學目標。制定清晰而有挑戰(zhàn)性的目標，有助于學生展望通過課程能獲得的預期成果，使學生產(chǎn)生想學的動機。

1）基于OBE模式的通信原理課程強調(diào)通信系統(tǒng)性能指標、隨機過程、信道和噪聲、模擬調(diào)制、模擬信號的數(shù)字傳輸、數(shù)字基帶傳輸、數(shù)字頻帶傳輸?shù)戎R單元的整合，將隨機過程的數(shù)學方法和結(jié)論貫穿應用于各知識單元。學生通過課程的理論教學和實驗訓練，應精熟各知識單元的具體內(nèi)容，以與能力結(jié)構(gòu)相呼應，達成頂峰成果。

2）課程的能力目標包括：能夠?qū)⒏怕收摗⒏道锶~變換、隨機過程等數(shù)學知識用于信號系統(tǒng)中的通信工程問題的表述，能夠?qū)こ讨械脑肼暫碗S機信號進行性能計算和分析;能夠運用模擬信號調(diào)制原理，分析工程問題中已調(diào)信號的帶寬和輸出信噪比等性能參數(shù)，能比較和選擇模擬信號數(shù)字傳輸中脈沖調(diào)制問題中的多種方案;能夠針對無碼間串擾的基帶傳輸系統(tǒng)特定需求，完成傳輸系統(tǒng)設計;能夠針對數(shù)字信號調(diào)制特定需求，完成QPSK及QDPSK波形的設計;能針對數(shù)字信號波形特定需求，完成AMI碼、HDB3碼、差分碼等波形的設計;能夠采用PCM的A率13折線，設計PCM編碼。

3）課程的素質(zhì)教育在于培養(yǎng)學生良好的人文精神和科學精神，提高對通信信號的設計興趣，關(guān)心通信前沿進展，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神，敢于依據(jù)事實提出自己的見解。

2.2? 反向設計教學設計

專業(yè)將中國工程教育專業(yè)認證中的12個畢業(yè)要求分解為30個指標點，根據(jù)通信原理課程能夠?qū)χ笜它c的支撐情況，形成課程目標與畢業(yè)要求指標點的匹配關(guān)系[2-3]，如表1所示。課程主要對專業(yè)工程知識、問題分析、設計/開發(fā)解決方案等三點畢業(yè)要求有貢獻。

2.3? 建設網(wǎng)絡化環(huán)境，擴大機會保證成功

課程使用信息技術(shù)工具輔助學習活動的開展，代替以教師為中心教學的模式。課程采用線上和線下混合式教學，在超大超星泛雅平臺建設在線開放課程，采用超星平臺、學習通和微信及QQ群結(jié)合的授課方式;建設七章37節(jié)課的PPT課件，包括52個視頻，總時長795分鐘。網(wǎng)絡平臺拓寬了教與學的空間，有力地支撐指標點的達成。

在線課程可以作為信控、電子、物聯(lián)網(wǎng)等跨學科跨專業(yè)學生同步視頻、難點鞏固、作業(yè)、與教師互動的平臺。在線課程關(guān)注信控專業(yè)留學生，作為留學生在線學習、新課預習、重點復習、鞏固復習、專項提高等的平臺，滿足他們獨特的學習需要，創(chuàng)設條件構(gòu)筑他們的成功機會，直接地促進成功的學習和進步[1]。由于課程是自動化類、通信類、電子信息類等學科考研的專業(yè)課程或者復試課程，可作為學生考研階段進行難點鞏固、查漏補缺、考研沖刺等的學習平臺。對于參加全國大學生電子設計、智能機器人等競賽的學生，通信原理在線課程的開設也方便他們通過同步視頻，掌握通信、接口以及協(xié)議等知識。

2.4? 增加期望值

在學生預期成果達成后，為了提高對學生學習的期待，設定具有挑戰(zhàn)性的績效標準，通過各種途徑支持和引導有能力的學生向著更高的成果努力。

1）增加研究性、創(chuàng)新性、綜合性內(nèi)容，讓學生體驗“跳一跳才能夠得著”的學習挑戰(zhàn)。首先展開利用現(xiàn)代工具編寫數(shù)字傳輸信號的專題研討，通過師生互動研討引導探究式與個性化課外學習，引導學生通過Quartus環(huán)境的VHDL編程設計目前常用的各種傳輸信號碼型，通過查閱文獻，設計并驗證m序列、BPSK、CMI碼、曼徹斯特碼、彌勒碼等數(shù)字基帶編碼。通過開展現(xiàn)代通信傳輸碼型設計，提升學生解決通信領(lǐng)域復雜工程問題的能力。

2）課程每個部分都提供了豐富的課外知識點的自主學習視頻，如在模擬信號數(shù)字化部分，提供了循環(huán)碼及糾錯能力、交織編譯碼及糾錯能力的視頻。所有視頻都有配套開放實驗，學生可以選擇和預約，由課程教師和實驗教師協(xié)同，協(xié)助他們實踐，使學習能力強的學生變得更強，學習能力較弱的學生得到提高。

2.5? 充分發(fā)掘課程內(nèi)容和教學方式中蘊含的思想政治教育資源

課程挖掘思政教育元素，以培養(yǎng)學生適應未來生活的能力。

1）從知識點中發(fā)掘思政元素，如對信息概念的本源以及與社會生活的關(guān)系等展開討論，揭示知識內(nèi)含的價值觀、思維、邏輯和思想。

2）從通信發(fā)展歷程和名家故事中挖掘思政元素，在首次課中講述通信技術(shù)的發(fā)展，從高錕、古迪納夫等名家故事中挖掘科學研究中的勤奮、堅毅、鉆研、創(chuàng)新精神和批判性思維等思政元素。

3）以針對性問題為線索，提出當前熱點和難點問題，通過找解決辦法，呈現(xiàn)正確的價值觀和思維模式。如結(jié)合我國在衛(wèi)星導航和5G通信等領(lǐng)域的技術(shù)進步引入國家自信，從“美國打壓華為”引出國家意識和自主創(chuàng)新的重要性，從北斗的發(fā)展激發(fā)學生科技興國的責任意識和擔當意識，激發(fā)學生科技報國的責任感。

4）挖掘課程思政中的中國元素，進行案例教學。如引入光纖之父的案例：華裔諾貝爾科學家高錕長期從事光導纖維在通信領(lǐng)域運用的研究。再如在PCM編碼中引入我國A率編碼進行案例教學。

5）結(jié)合實驗課程中蘊含的思政元素，教育學生敬畏與自覺遵守實驗制度，注重環(huán)保，培養(yǎng)客觀、嚴謹和細致的科學態(tài)度，培養(yǎng)協(xié)作精神。

3? 結(jié)語

本文探索在通信原理課程中采用成果驅(qū)動教學模式，重新定位教育教學：從強調(diào)方法到強調(diào)成果，從教到學[3];調(diào)動學生的學習主動性，發(fā)掘課程內(nèi)容和教學方式中蘊含的思政元素，極大地激發(fā)學生科技興國的責任意識和擔當意識，激發(fā)其探究和創(chuàng)造的興趣。通過改革，專業(yè)順利通過學校評估，受到學生和學院的肯定。■

參考文獻

[1] 屈霞.基于OBE理念的“嵌入式系統(tǒng)及應用”課程設計教學改革探索[J].高校實驗室工作研究，2017（1）：4-5.

[2] 李志義，朱泓，劉志軍.用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革[J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34，70.

[3] 屈霞.基于OBE的列車運行控制技術(shù)教學模式探索[J].黑龍江教育（高教研究與評估版），2017（6）：6-7.

*基金項目：2021年教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目“專業(yè)教師工程實踐教學能力培養(yǎng)與提升”（202101014034）;常州大學2020年教育教學研究項目“軌道交通信號與控制專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的研究”（GJY2020090）;常州大學2021年教育教學研究項目“基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學改革與實踐——以軌道交通信號與控制專業(yè)課程教學為例”（GJY2021089）。

作者：屈霞，常州大學機械與軌道交通學院，副教授，研究方向為軌道交通信號與控制相關(guān)研究;萬軍，常州大學機械與軌道交通學院，副教授，博士，研究方向為軌道交通信號與控制相關(guān)研究;韓學超，常州大學機械與軌道交通學院，講師，研究方向為軌道交通信號與控制相關(guān)研究（213164）。