通信工程專業多層次融合式創新能力培養模式探究

龔國強，唐庭龍，崔文超

(三峽大學 計算機與信息學院，湖北 宜昌 443002)

一、概述

當前，在以5G通信技術為代表的科技迅猛發展，正把當今社會帶入萬物互聯的新信息化時代，以華為公司為代表的一批通信企業呈現出蓬勃發展的勢頭，標志著我國通信行業正邁入高速發展時期。隨著我國的高等教育向工程認證體系的轉變，大學人才培養模式的內涵發生了深刻轉變，人才培養的定位因地域、高校、產業等因素的差異而不同。高等教育的方式逐漸以面向學生的能力產出為最終目標，圍繞學生的學習成果產出成為判斷高校人才培養的衡量標準，地方高校因為教育資源、教育經費、學生就業等諸多原因，逐漸形成自己的辦學特色，越來越向培養具有行業背景、工程應用型人才看齊。對培養人才的創新實踐能力要求越來越高，通信工程技術領域更新換代快速，新技術噴涌而出，使得對人才創新能力和創新意識培養方式改革的力度逐漸增強[1]。

總體說來，通信工程專業學生畢業后從事的職業可分為三種類型[2]：首先是到電信公司從事通信設備的運行維護工作，其次是到相關公司從事與工程項目相關的管理和銷售工作，最后是到通信設備制造企業從事核心技術產品的研發工作。通常核心技術研發對學生的能力要求很高，由于高校在創新實踐能力培養方面較薄弱，出現了社會需求和高校人才創新能力培養的脫節，各高校開始反思，不斷研究如何從培養方案上改革，培養學生的創新能力。 對學生創新能力的培養必須按照創新能力漸進式的培養規律實施，地方高校盡管在自身資源方面受到限制，在找準專業定位的同時，仍需保持與通信行業對創新能力的高要求對接，切實加強通信工程專業創新能力人才培養體系建設。

二、“三層次四融合”創新能力培養模式的設計理念

如圖1所示，根據人才培養循序漸進的理念，創新能力培養也必須遵循分階段、漸進式的訓練過程[3]，以創新能力的培養機制建立為重心。按地方高等學校的“服務地方經濟發展”的功能，將服務地方的需求和專業建設融合，定位出通信工程專業創新人才應具備的核心創新能力，圍繞達成核心創新能力及創新能力培養過程，確立“三個層次”的訓練過程。在已有滿足工程認證的人才培養方案的基礎上，打造理論課程體系、實踐教學環節、學生創新平臺機制，實施旨在達成創新能力的培養體系，建立系統的培養機制，實現創新教育教學活動的持續改進和完善。最終通過產教、科教、多學科交叉的多元融合，實現教育資源最大化，最終完成人才創新能力培養目標達成。

三、創新能力培養模式的實踐

根據上述思路，培養模式具體分解為創新能力的核心要素定位、創新能力培養體系中的課程體系、實踐體系建設，產教融合、科教融合、學科交叉融合的培養機制建設，創新能力訓練活動的實施等層面。

圖1 “三層次四融合”創新能力培養模式

(一)明確創新能力培養的目標

1.明確學生為中心的創新能力產出導向

學生是學習的主體，在吸收知識的過程中，通過對知識的理解，逐漸具備創新性思維能力。依據工程認證以學生為中心的教育理念，人才培養目標和培養模式應考慮學生作為學習主體的真實情況，在構建過程中體現學生的基礎、學生的能力需求和對職業的期望[4]。大多數通信工程專業的學生希望在學校具備較高的創新實踐能力，畢業后能夠到具有較高知名度的企事業單位就職，繼續從事和自身專業對口的工作。因此在對創新能力的培養模式進行改革的過程中，我們注重培養學生解決復雜工程問題的能力，圍繞通信行業的工程應用背景，不僅滿足學生對專業知識學習的基本要求，還要培養出適應未來工作發展的創新能力。

2.明確創新能力培養的目標定位

充分發揮地方經濟發展的創新需求，定位創新人才所需要素[5]，面向“長江經濟帶”“兩圈一帶”戰略和宜昌電子信息“千億產業”，圍繞學校水電特色，提出通信工程專業創新人才應具備的核心能力即通信電子系統設計能力、智能信息分析與處理能力、移動通信網絡規劃能力、電信業務軟件開發能力。通過高校服務地方經濟的創新能力需求的精準定位，以此來打造本專業創新能力培養的體系。進而在創新人才培養目標的實施過程中，圍繞這四個核心能力來組織課程體系、教學環節、平臺機制。

3.明確創新能力培養的方法

為解決人才的創新能力培養這一關鍵問題，在人才培養體系中構建出創新意識的誘發訓練階段、創新思維的啟發訓練階段、創新能力的激發訓練階段共三個層次的人才培養體系，通過不同階段的課程體系、教學過程、實踐環節的實施，達到創新能力的漸進式培養體系，通過構建適應三個層次階段的教學目標、教學內容、教學方式，最終達成本專業學生具備創新能力這一目標。

(二)創新能力培養體系建設

1.課程體系建設

優化現有人才培養方案中的課程體系結構，打造核心創新能力要素的4大專業核心課程群：一是電子技術課程群，包括電路、低頻電子線路、脈沖與數字邏輯、通信電子線路、微型計算機原理與技術、單片機應用與技術、DSP技術、嵌入式系統原理與設計、RFID原理與應用；二是數字信息處理課程群，包括信號與系統、數字信號處理、隨機信號分析、Matlab信號處理系統設計、數字圖像處理、機器學習等；三是移動通信網絡課程群，包括電磁場與電磁波、微波技術與天線、信息論基礎、通信原理、計算機網絡、移動通信、無線網絡規劃與優化、通信前沿技術；四是電信業務軟件課程群包括C程序設計、數據結構、面向對象程序設計、JAVA程序設計、移動應用開發、項目綜合實踐。

2.教學方法改革

教學的目的除了傳道、授業、解惑外，本質是讓學生具備獨立的創新思維能力，在教學活動中始終圍繞創新能力這一主題，以學生的學為中心，具體舉措如下：通過創新形象化的教學方法在課堂中引入仿真研究；結合板書、多媒體和網絡三者進行教學；讓學生參與課程講授，將學生積極性調動起來；引導學生學會探究式學習。

通過以上措施，在課堂教學環節中采用啟發式教學方法，引導學生主動參與學習過程，通過獨立思考不斷啟發學生的創新性思維能力。包括問題導向式教學法、課外探究式學習法、交互式教學法、工程案例示范法。將網絡和課堂教學有機結合起來，注重雨課堂、微課、MOOC、三峽大學“求索學堂”等現代教學手段與傳統方式的合理使用，提高學生的學習體驗，利用線上線下的混合式教學，不斷提高學生的學習效果。

3.實踐體系建設

按照增加層次、更新內容、開放實驗、契合工程的思路，以電子電路基礎實驗、電子專業實驗、電子綜合實踐三大子項目為重點進行實驗內容體系改革和實驗室建設，涵蓋多媒體信息處理(數字信號處理、FPGA應用等)、電子系統綜合設計(低頻、高頻、射頻電路、嵌入式系統等)，在對實驗教學內容、實驗課程、實訓、實習之間的相互銜接關系進行研究認證的基礎上，形成了具有通信工程專業特色的創新能力培養的實踐教學體系，即實驗、實踐相促進，創新訓練三階段。

(1)基礎實驗。我們把支撐課程知識結構教學的實驗作為創新訓練的基礎，基礎實驗側重于對專業知識的理解掌握，主要采用驗證性、測試性實驗。實驗手段以實驗箱、專業儀器、儀表的使用為主，實驗內容緊密結合課堂教學。該層次的實驗教學注重全面培養學生的基本技能，形成科學、有序的工作習慣，為學生打基礎。

(2)創新實踐。主要目的是為了讓學生具備分析問題、解決問題的能力，在實踐過程中培養學生的創造性思維、創新性設計、實踐動手能力。把創新實踐從原來的實驗教學環節中剝離出來，設計符合工程項目類型的實踐環節，成為專門的實踐體系，即“三層次創新訓練”。在該體系中，分別設計初級、中級、高級階段的工程項目訓練內容，分布于不同的學期，從四個創新核心能力實現的角度來使學生得到全面訓練。

創新意識誘發訓練的初始階段。該階段的創新訓練強調對模塊化功能的設計，如對常用元器件的基本應用、對一些基礎性的處理模塊(如放大器、濾波器)、數字系統(如組合邏輯和時序邏輯電路)進行設計，對通信專業的一些基本理論型課程加強軟件仿真方面的實驗，主要作用是培養學生動手制作、思考的興趣、提升專業認知能力，理解通信系統的基本流程。

創新思維啟發訓練的中級階段。設計并能實現簡單的軟件、硬件系統，能夠應用單片機、FPGA、DSP、ARM等完成具有一定功能的系統，能夠將自己的設計結果制作出PCB板級的電子系統，并能夠通過軟件、硬件的配合完成需要的功能。這類型的實踐具有一定的難度，學生個體完成較困難，通常通過分組、分工協同完成，該訓練階段培養了學生的團隊協作意識、創新思維、反應能力。

創新能力激發訓練的高級階段。該層次的實踐要求學生設計并實現較復雜的信息與通信系統，包括軟件和硬件兩方面。這一階段結合畢業設計和實習環節，通過參加各種學科競賽，通過具體的工程項目的開發，讓學生分別接觸各種通信信息工程類的應用需求。將嚴格按照工程項目開發的流程來對實踐的環節進行控制，從設計需求、總體設計方案、技術設計方案、硬件、軟件開發、系統聯合調試測試、工業設計等相關工程項目的設計過程中，培養學生的項目管理能力、綜合創新能力、工程應用能力。同時在此階段，加強產教融合、科教融合、學科交叉融合，盡量接近工業界的項目研發。

(三)多元融合創新能力培養機制建設

如圖2所示，以學生創新能力的誘發、啟發、激發作為學生參與創新實踐活動的出發點，依托學校已建成的多個ICT交叉信息學科、省級科研平臺以及 教育部ICT融合創新中心和多個校內外實踐基地來引導學生、指導學生自發地加入到創新訓練實踐活動之中，以各平臺正從事的科研活動帶動創新培養，充分利用各資源平臺的科研成果和內容，提取出學生感興趣的問題和適合的研究方向，教師利用平臺擬定出研究項目計劃和參考資源，開放給學生實踐。在學生對通信專業領域內的相關問題發生興趣的情況下，進一步加強訓練過程的指導工作，幫助他們順利完成訓練項目，學生通過“三層次”的創新實踐訓練活動，在大量的動手設計、難點思考、問題解決、測試分析等過程中提升了創新應用能力。通過以上舉措，整合了創新能力資源配置的問題，形成可持續發展的創新能力培養機制。

圖2 創新能力融合培養機制

將科研平臺及科研項目中解決復雜工程問題的創新思維、創新內容、工程項目開發模式引入教學環節，充實創新實踐內容、管理創新實踐過程。發揮出計算機與信息學院水電工程智能視覺監測省重點實驗室、省農田環境監測工程技術研究中心、省建筑質量檢測裝備工程技術研究中心等省部級重點實驗室的平臺優勢，以科研促進創新創業。

企業與高校在資源、師資、實踐活動等方面深度融合，在工程創新實踐能力、工程技術訓練等方面拓展學生的創新活動空間，補齊本專業在應用性創新訓練方面的不足。通信工程專業依托教育部中興ICT產教融合創新基地、省工程中心和省重點實驗室，聯合移動、華為等企業共建實訓、實習基地，推動產教研融合，探索出了課堂、課外結合的開放式創新實踐平臺運行模式，培養學生解決復雜工程問題的創新能力。

利用多學科交叉融合來滿足當前信息時代多種ICT技術融合創新的發展趨勢，在創新實踐平臺構建中與物聯網工程、計算機科學與技術、大數據科學與技術等專業交叉，組建學生創新團隊，開發學科交叉創新實踐項目，引入多學科交叉的教學、實踐內容，在人工智能、物聯網應用、智能制造等方面拓展通信工程學生的多學科交叉創新應用，激發學生在多學科領域的自主創新能力。

四、結語

融合地方服務和專業建設，建立適合地方高校通信工程專業創新能力培養的四大核心要素，并以此來組織課程體系、教學環節、實踐平臺，形成了具有通信工程專業特色的創新能力培養體系。融合產教、科教、學科交叉資源，按照通信工程創新能力達成這一目標，整合課程體系、實踐體系，形成了可持續發展的創新能力培養機制。所在高校的通信工程專業經過多年的創新能力培養模式的探索與實踐，獲批湖北省綜合試點改革專業，入選湖北省一流本科建設專業，并且完成了專業工程認證的申請受理。建成了教育部中興ICT產教融合創新基地，獲得省級、校級教學成果獎2項，完成3個校企聯合共建實驗室，搭建了“電子創客”“電子信息類創新實驗室”“學科競賽集訓隊”“啟明星”等多學科融合創新平臺，學生學科競賽成績優異，畢業生就業率穩定在95%左右，已成功地探索出了一套符合地方高校通信工程專業發展需求的工程應用型人才的創新能力培養模式。