以專業(yè)能力為導向的現(xiàn)代移動通信課程體系優(yōu)化探索

◇魯東大學信息與電氣工程學院 謝艷輝 張玉玲 王麗麗

在新工科背景下，為適應移動通信技術飛速發(fā)展和社會對通信工程專業(yè)人才的需求，現(xiàn)代移動通信課程改革勢在必行。本文基于現(xiàn)代移動通信課程的特點，以專業(yè)能力為導向，闡述如何緊跟技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展，解決課堂教學和實踐教學中存在的問題，以優(yōu)化課程體系，探索教學改革新舉措。

國家在《“新工科”建設行動路線》中指出，面向未來技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢和新要求，探索建立新工科范式。移動通信方面，移動通信技術迅猛發(fā)展[1-6]，我們已進入5G 時代，緊隨技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展與社會需求進行現(xiàn)代移動通信課程的改革不可避免。本文針對我院開設的現(xiàn)代移動通信課程，在新工科背景下，以專業(yè)能力為導向，結合筆者多年的現(xiàn)代移動通信教學，從課堂教學和實踐教學等方面進行課程體系的優(yōu)化與探索。

1 現(xiàn)代移動通信課程特點

現(xiàn)代移動通信課程是我院通信工程專業(yè)的一門專業(yè)方向課程，以高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、隨機過程、信號與系統(tǒng)、通信原理等課程為基礎，圍繞移動通信原理與技術、移動通信系統(tǒng)等內(nèi)容展開。本門課程具有以下特點：①移動通信發(fā)展迅速，從1G更新?lián)Q代到5G，對于開展的課程內(nèi)容而言要緊跟隨之而來的新技術、新理念；②課程涉及的前序課程較多，對學生的數(shù)學知識和專業(yè)基礎知識、專業(yè)知識功底要求較高；③開展的課程內(nèi)容多，且很多的概念、原理對學生而言生澀、抽象；④課程的實踐性很強，需要將所開展的教學內(nèi)容與實際運營的移動通信系統(tǒng)緊密結合；⑤對任課教師的要求高，現(xiàn)代移動通信課程的授課不僅僅是書本知識的簡單傳授，任課教師不但要有扎實的專業(yè)功底，還需有較強的工程實踐能力。

2 現(xiàn)代移動通信教學存在的問題

2.1 課堂教學中存在的問題

（1）移動通信發(fā)展速度快，新技術不斷涌現(xiàn)，移動通信系統(tǒng)不斷更迭，而對應教材的編寫、出版需要一定的周期，導致教材內(nèi)容與實際系統(tǒng)、技術相比比較滯后。

（2）移動通信的教材種類繁多，如《移動通信》《現(xiàn)代移動通信》《移動通信原理與系統(tǒng)》《移動通信原理與技術》《LTE移動通信系統(tǒng)》《5G移動通信原理與應用》等，但是缺少與本科生的專業(yè)基礎和課程課時匹配的教材。

（3）現(xiàn)代移動通信的全部教學內(nèi)容很多，包含移動通信原理、1G、2G、3G、4G、5G移動通信系統(tǒng)及技術，但是課時有限，在有限的課時內(nèi)不可能完成全部教學內(nèi)容的學習，所以教學內(nèi)容的選取對教師來說存在挑戰(zhàn)。

（4）涉及的前序課程較多，而每位同學、每屆同學的基礎是參差不齊的，在有限課時內(nèi)預留一定時間復習部分前序知識是不容忽視的問題。

（5）課程中一些公式、數(shù)學推導過程相對繁瑣、枯燥，一些概念、術語又比較抽象，對教師來說教學的模式、觀念都要調(diào)整。

2.2 實踐教學中存在的問題

（1）課程的實踐性很強，與實際應用聯(lián)系緊密，就我院現(xiàn)有的實驗條件來說，可開設基礎性的實驗、仿真性的實驗及LTE移動通信系統(tǒng)實訓平臺相關實驗，如何優(yōu)化實踐課程體系，提升學生的綜合實踐能力。

（2）任課教師的工程背景相對薄弱，雖然積極參與各類培訓，但是與企業(yè)通信工程師的實戰(zhàn)經(jīng)驗比還有差距，需要學院與企業(yè)的進一步合作。

3 課程教學改革探討

3.1 課堂教學方面

（1）教學模式。教學信息化不斷發(fā)展，且現(xiàn)代移動通信的內(nèi)容較多，技術發(fā)展迅速，早已不適合采用傳統(tǒng)的教學模式。對現(xiàn)代移動通信課程來說，根據(jù)所涉及的知識量、難易程度及與前序課程的關系可以分別采用不同的教學模式。比如，第一章移動通信概述部分由于學生剛開始接觸移動通信知識，教師要首先采用線下學時來概述移動通信，在老師的引導下再采用線上線下混合教學模式讓學生了解移動通信的概念、移動通信的網(wǎng)元、頻譜及國內(nèi)外移動通信的發(fā)展。對于移動通信組網(wǎng)技術、移動通信電波傳播、調(diào)制技術及抗衰落技術部分可以采用線上線下混合教學模式。具體到每代移動通信系統(tǒng)部分學習時，筆者認為線下課時要適當多些，里面涉及的一些知識點如各代系統(tǒng)的協(xié)議、接口、移動性管理等對學生來說太抽象，需要教師的課堂講解并輔以其他的教學手段才可。由于課時關系教師不能詳細講解的知識點、移動通信新技術新應用等一些拓展知識可以采用線上或者線上線下混合教學模式。

（2）教材選取。現(xiàn)代移動通信課程市面上出版的教材很多，但是部分教材涉及的系統(tǒng)是2G、3G為主，4G、5G相對介紹的不多，部分教材介紹的很全面，但是和我們的課程課時不匹配，另一部分教材針對行業(yè)應用的是單純的4G移動通信系統(tǒng)或5G系統(tǒng)，這類教材對沒有移動通信基礎的學生顯然也不合適。根據(jù)我院學生基礎、軟硬件配備及通信專業(yè)人才培養(yǎng)目標，采用任何單一的一本教材都存在受限的情況。所以教師在備課、授課過程中定是參考多本教材，根據(jù)開課學時，一方面保證學生掌握一定的現(xiàn)代移動通信理論基礎，一方面也要保證所學知識能夠緊跟現(xiàn)代移動通信技術與應用。教師同時把多本教材的清單列給學生，學生可以通過學校圖書館和電子圖書數(shù)據(jù)庫等進行查閱，另外鼓勵學生多瀏覽關于現(xiàn)代移動通信的期刊、網(wǎng)站、論壇等，作為學習本門課程的有效補充。

（3）教學內(nèi)容。①課程教學內(nèi)容選擇方面。我院現(xiàn)代移動通信學習內(nèi)容的開展以社會對通信工程專業(yè)的人才需求為導向，以通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標為主線，以移動通信的基本原理、基本技術為基礎，以實際的移動通信系統(tǒng)為重點，并緊跟移動通信技術的最新進展。在授課過程中講解的主線為：移動通信概述→移動通信電波傳播→移動通信組網(wǎng)技術→移動通信調(diào)制技術→移動通信抗衰落技術→移動通信系統(tǒng)→未來移動通信發(fā)展。在具體每一部分授課的過程中，對于移動通信的基本原理、基本技術方面盡量避免過多的數(shù)學表述和分析，比如移動通信調(diào)制技術部分，筆者認為學生應在掌握每種調(diào)制技術一般原理的基礎上，更多的理解每種調(diào)制技術的特點，基于什么優(yōu)勢使其應用于移動通信系統(tǒng)中，而又基于什么劣勢被其他的調(diào)制技術所替代，這與在通信原理中學習調(diào)制技術的思路不同。另外在移動通信系統(tǒng)及未來移動通信發(fā)展方面，所開展的內(nèi)容需密切關注現(xiàn)網(wǎng)的商用、當下移動通信技術的發(fā)展及研究狀況，也要結合學院移動通信系統(tǒng)軟硬件的配備情況。目前現(xiàn)網(wǎng)中5G基站在全國范圍內(nèi)正在緊鑼密鼓的建設中，而我院配有LTE移動通信系統(tǒng)綜合實驗室，所以移動通信系統(tǒng)1G在移動通信概述部分簡單介紹即可，2G的系統(tǒng)雖然基本退出舞臺，但2G在系統(tǒng)的組成、協(xié)議、接口、系統(tǒng)的運行等方面較3G、4G、5G系統(tǒng)簡單，掌握2G的系統(tǒng)再去學習3G、4G、5G系統(tǒng)對學生來說更適合，3G根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)的實際運營情況基本上只簡單介紹3G的發(fā)展、三種主流標準對應系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構及關鍵技術。4G系統(tǒng)我們會重點介紹，內(nèi)容相對較多，學生有LTE實訓設備輔以訓練，學習的難易度、抽象性會大大降低，這樣在4G的基礎上再學習5G學生更容易接受，未來移動通信發(fā)展部分就目前來說關注的熱點主要在5G的行業(yè)應用及6G的標準制定、研究方向及應用方面，這部分內(nèi)容本身容易激發(fā)學生的探索欲，教師稍加引導學生線上學習即可。②前序課程內(nèi)容復習方面。現(xiàn)代移動通信課程涉及的前序內(nèi)容較多，而每屆學生的基礎又不盡相同。所以需要根據(jù)每屆學生的情況實施進行調(diào)整，若基礎尚可，教師則把每次需要用到的前序知識點提前告知學生復習，并且可以通過學習平臺上的學習資源加以輔助，若基礎不好，教師則在學生復習的基礎上課堂上進一步強化。

3.2 實踐教學方面

（1）移動通信基本原理、基本技術方面開展部分的MATLAB軟件編程實驗，如計算無線電波傳播的傳輸損耗，讓學生體會移動通信系統(tǒng)信道預測模型對系統(tǒng)前期設計提供的思想，移動通信調(diào)制技術各數(shù)字頻帶信號的功率譜及誤碼率的曲線圖，讓學生更深入體會各種調(diào)制技術應用于的移動通信系統(tǒng)的緣由。

（2）依托我院LTE移動通信系統(tǒng)綜合實驗室開展LTE移動通信系統(tǒng)實驗與綜合設計。我院LTE 移動通信實訓平臺包含LTE通信系統(tǒng)、LTE仿真系統(tǒng)、LTE網(wǎng)絡優(yōu)化系統(tǒng)，可開展LTE網(wǎng)絡規(guī)劃、LTE基站硬件與組網(wǎng)、LTE基站故障處理、LTE無線網(wǎng)絡信道影響評估、LTE接口信令分析、LTE全網(wǎng)規(guī)劃綜合設計、LTE網(wǎng)絡優(yōu)化等全方位的實訓，培養(yǎng)學生的軟硬件開發(fā)能力和系統(tǒng)的實際操作維護能力。以LTE移動通信系統(tǒng)綜合實驗室建設為橋梁，我院與相關企業(yè)積極合作，教師與工程師在教學、科研、工程實踐等方面將有更多機會深入交流，以提升教學效果，使學生所學與社會需求接軌。

（3）對于基礎良好、綜合能力較強的學生，鼓勵其參加各類大賽，如大唐杯全國大學生移動通信5G技術大賽、華為ICT大賽、5G+技術創(chuàng)新大賽等，參與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動與項目、教師的各類科研項目和學術講座等。此次激發(fā)學生的專業(yè)興趣，提升專業(yè)能力。

4 結束語

移動通信的發(fā)展給社會帶來深刻的變革，新工科背景下以專業(yè)能力為導向的現(xiàn)代移動通信課程體系優(yōu)化與探索是大勢所趨。本文針對移動通信技術的發(fā)展背景、現(xiàn)代移動通信課程的特點及我院現(xiàn)狀對現(xiàn)代移動通信從課堂教學和實踐教學方面進行探索與研究。只有積極探索、不斷完善，才能順應未來技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢和新要求，提高學生的社會認可度和核心競爭力。