“航空通信技術與系統”課程數智化建設初探

摘 要 近年來，數字化、智能化的飛速發展深刻改變了人們的日常生活，而廣大高校教師也在教學活動中開始大量探索數智技術的應用。文章針對“航空通信技術與系統”課程的特點、建設現狀和問題挑戰，以雨課堂和大語言模型為主要數智技術支撐平臺，從知識圖譜、題庫建設、智能助教、實踐教學、課程思政等方面進行課程數智化建設的初步探索，以期有效增強學生的學習主動性，顯著提升課程教學質效。

關鍵詞 數智化；課程建設；航空通信

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A " "DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.34.033

Preliminary Exploration into the Digitization Construction of the Course

\"Aviation Communication Technology and Systems\"

ZHANG Bo， LI Taoyong， WEI Jiahua

（College of Information and Navigation， Air Force Engineering University， Xi'an， Shanxi 710000）

Abstract In recent years， the rapid development of digitization and intelligence has profoundly changed people's daily lives， and a large number of university teachers have also begun to explore the application of digital intelligence technology in their teaching activities. The article focuses on the characteristics， current construction status， and challenges of the \"Aviation Communication Technology and Systems\" course. Using Rain Classroom and Big Language Model as the main digital technology support platforms， the article explores the preliminary construction of course digitalization from multiple aspects such as knowledge graph， question bank construction， intelligent teaching assistants， practical teaching， and course ideological and political education， in order to effectively enhance students' learning initiative and significantly improve the quality and efficiency of course teaching.

Keywords digitization; curriculum development; aviation communication

如今，以數字技術和人工智能（AI）技術為代表的信息技術正經歷著前所未有的高速發展，人們的生活方式隨之發生了深刻變革。具體到教育領域，教學范式正由傳統的“師生二元交互”逐步向“師生機三元交互”轉變。一方面，數智技術在課程資源建設、課堂教學設計、教學效果評估等多個方面為廣大教師減輕了工作負擔，使教師可以將寶貴的工作精力花在更需要創造性的教學活動中[1]；另一方面，數智技術又為學生根據自身興趣和學力開展生成式探究學習創造了極大的便利：個性化學習需求更受重視，數字化學習資源更加豐富，靈活智能、實時交互的教學工具層出不窮……數智技術改變了教育者與受教育者的教學和學習方式，促進了教育公平，提高了教與學的質量和效率[2]。

在數智化浪潮下，高等教育中的課程教學自然也要直面數智化帶來的機遇和挑戰[3-4]。近年來，軍內外高校全面推進課程的數智化建設工作，形成了大量的理論研究和實踐成果[5-8]。作為空軍院校通信工程專業的核心課程，“航空通信技術與系統”承擔著培養學生成為德才兼備的高素質、專業化新型空軍通信人才的重要使命，亟須順應時代發展趨勢開展數智化課程建設，以期更好地滿足學生個性化的學習需求、更加高效高質地達成課程的教學目標。

本文結合“航空通信技術與系統”這門課程的特點，以“學為中心、目標導向、持續改進”作為育人和教學理念，綜合分析課程現有資源條件、教學對象特點、教學中的痛點問題等方面的建設現狀和面臨的挑戰，明確課程的數智化建設需求，并以雨課堂和大語言模型為主要數智技術支撐平臺，基于線上并線下混合式教學模式，從知識圖譜、題庫建設、智能助教、實踐教學、課程思政等方面進行課程數智化建設的初步探索，以期有效增強學生的學習主動性，顯著提升課程教學質量。

1 "“航空通信技術與系統”課程的特點

航空通信特指航空飛行器與其他通信終端之間進行信息傳輸的通信手段，它在飛行安全中起到至關重要的作用。“航空通信技術與系統”課程按照“原理―技術―應用”的思路進行組織，既包括航空信道特性的分析和航空通信中的抗衰落、編碼調制、抗干擾、網絡接入等關鍵技術，又涵蓋典型航空通信系統的介紹。作為一門融合了“技術”與“系統”的專業核心課程，“航空通信技術與系統”課程在課程體系中起著承前啟后的橋梁作用，向前承接專業基礎課程，向后又為具體航空通信裝備的操作運用奠定堅實的基礎。本課程知識覆蓋范圍廣，理論性、專業性和綜合性強，并且具有鮮明的應用導向性。“航空通信技術與系統”課程將問題建模和系統分析的方法貫穿始終，注重培養學生利用所學知識解決復雜工程問題的能力，從而提高學生的創新意識和綜合素質。

在教學過程中，一方面，教學團隊要使學生掌握好這門課的基本理論知識；另一方面，為落實好“立德樹人、為戰育人”這一軍隊院校課程思政總目標，教學團隊還要從這門課程的特點出發，通過引導學生辨別分析技術與系統背后的邏輯和哲理，培養學生的辯證唯物主義科學思維方式，同時通過讓學生充分了解航空通信的發展歷程，引導他們深入探究航空通信專業的內涵與價值，從而增強學生對于航空通信專業的認同感，激發其學習興趣與內在動力，最終促使其堅定投身軍隊航空通信事業的決心。

2 "數智化建設需求分析

下面將從課程資源條件、教學對象特點、教學痛點問題三個方面綜合分析課程建設現狀和面臨的挑戰，從而明確本課程的數智化建設需求。

2.1 "課程資源條件

作為省級一流本科課程，在教學團隊多年來的不斷建設下，“航空通信技術與系統”課程目前已經建設完成了包括學堂在線慕課、公開出版教材、標準化課件、習題/試卷庫、課程文獻資料庫等在內的較為完備的數字化教學資源體系，可以為構建數智化課程提供較為翔實的素材，這是數智化建設的根基所在。此外，教學團隊積極進行教學模式改革，積累了豐富有益經驗，這也為新一輪探索提供了人才支撐。

2.2 "教學對象特點

課程的教學對象為通信工程專業的大三學生，這些學生前期已經學習過“信號與系統”“通信原理”等通用和專業基礎課程，但對于所學知識在專業知識體系中的地位和進一步應用缺乏系統性的認知，對于無線通信理論的思考浮于表面，對于前沿科學技術的發展了解偏少。此外，學生對航空飛行和航空通信充滿好奇，但對空軍通信兵的實際工作缺少直觀感性認識，獻身國防和專業認同意識亟待加強。同時，作為網生一代，學生的覺悟對新事物愿意積極嘗試，已經在日常生活和學習中普遍使用AI工具，對其他各種信息化教學工具的接受認可度也較高，他們內心期望通過信息化手段提升學習的樂趣和效率。

2.3 "教學痛點問題

盡管教學團隊對課程教學模式、教學、方法進行著持續的改進迭代，也嘗試了翻轉課堂等形式，但總體上看，教學仍然是以“教師講、學生聽”的單向教授模式為主。在這一模式主導下，學生的課堂參與度受限，面對抽象復雜的概念原理容易感到疑惑迷茫，缺少高質量的交流研討，其個性化學習需求無法得到充分滿足，這些都給學生的學習帶來了很大的挑戰，影響了學生的實踐能力和創新精神的培養。

通過以上分析，課程的數智化建設需求可以得到明確，即利用數字技術和AI技術，構建全面立體又即時鮮活的課程知識和資源數據庫，通過信息化教學平臺以及各種智能輔助工具，幫助學生充分鏈接知識體系和教學資源，提供師生間的線上交流平臺，精準掌握學生個體學習數據，及時調整教學內容和方法，個性化地給予每位學生反饋建議和學習輔助，助力學生開展實踐和創新活動，精準提升學生的學習效果和學習體驗。

3 "課程數智化建設初探

針對課程特點和數智化建設需求，教學團隊以雨課堂和大語言模型為主要數智技術支撐平臺，從知識圖譜、題庫建設、智能助教、實踐教學、課程思政等方面開展課程數智化建設的初步探索。

3.1 "知識圖譜

課程建設，內容先行。知識圖譜是一種基于圖模型的結構化、可視化知識組織工具，在當前數智化課程建設中被經常使用。數智平臺可以利用AI自動對教師在課程教學過程中上傳的電子教材、課件、參考文獻等資源進行解析處理和知識點歸納總結，直接生成課程知識圖譜。教師可以對圖譜進行二次編輯，對照課程大綱進一步梳理完善知識體系（包含思政點），明確重難點和認知維度，管理關聯教學資源，并利用圖譜拆解教學內容、規劃教學實施路徑、高效完成備課工作。學生可以利用圖譜更加清楚地把握課程知識體系，理清知識點之間的聯系，輔助理解和記憶，快速接入（知識點關聯的）文獻、習題等學習資源，根據個性需求規劃學習路徑、開展自主學習。

3.2 "題庫建設

習題是檢測教學成效的重要手段，既能驅動學生進行自主學習，又可為教師反饋學情從而及時調整教學策略。數智平臺支持教師將課程原先積累的習題集按照特定格式重新排版后批量導入，從而完成題庫的初始建設。新興的AI出題技術則能利用“通用AI大模型+課程電子文檔資料（教材、課件等）”高效率、高質量地自動生成指定數量、類型和難度的習題，再輔以教師的審核檢查修改即可完成課程題庫的補充完善，從而提高了出題的靈活多變性，減輕了教師的工作負擔。此外，在高度結構化的題庫基礎上，數智平臺可以隨機抽題生成預習/課后作業、隨堂測驗以及期中/期末考試的試題。試題的知識覆蓋面、重難點內容以及試卷難度都能方便地按需定制，更加有力地支撐“教考分離”的實施。

3.3 "智能助教

智能助教本質上是一個基于大語言模型的智能體。通過對知識庫輸入內容（教材、課件、航空通信法規標準等電子文獻）的學習訓練，智能助教可以為學生提供實時的互動答疑、作業輔導等服務。學生通過連續自主的“線上對話”，逐步加深對知識的理解。同時，教師可以對智能助教的問答進行調試反饋，從而持續優化問答的準確度。此外，教師還可以通過添加插件來進一步增加助教功能（例如生成匯報PPT、畫思維導圖、搜索文獻等），進而滿足學生多樣化的學習需求，持續提升教與學的質量。

3.4 "實踐教學

本課程的實踐教學包括信號級軟件仿真實驗，需要學生使用MATLAB、Python、SystemView等仿真工具完成仿真程序的設計編寫和調試運行，而程序代碼生成正是AI大模型目前最為火熱的應用領域之一，大量專業程序員已在工作中使用大模型輔助代碼編寫。學生通過與大模型的交互問答，可以高效地完成仿真環境搭建、仿真代碼編寫、調試優化和實驗報告撰寫等各個實踐環節。大模型背后的海量代碼語料庫能夠支持學生根據自身學力和興趣完成各種個性化延伸實驗。以MSK調制解調的仿真為例，學生可以通過簡單的提示詞，指定大模型生成基本的MSK正交調制和相干解調代碼。在分析代碼注釋和實驗結果的基礎上，學生還可以通過大模型進一步生成非正交調制、非相干解調等不同版本的MSK仿真代碼，從而進行對比總結，深化提升對MSK的認識。學有余力的學生還可以使用大模型生成可運行在嵌入式無線電開發平臺上的代碼，進行物理（硬件）信號實驗。

3.5 "課程思政

現如今，知識圖譜還專門提供對課程思政方面的支持，教師可以編輯知識圖譜中每個知識點關聯的思政元素類型（道德倫理、愛國主義、法治、社會責任、科學文化等）和具體融入方式，利用知識圖譜直觀可視的特點和規律發掘的能力不斷優化課程思政的體系化設計。此外，大模型強大的智能搜索能力可以幫助教師從互聯網上自動搜集思政素材。例如配置一個智能體定期抓取軍事融媒體平臺上發布的資訊，解析搜尋其中與航空通信相關的內容，隨后匯集推送給教師。

4 "結語

在教學團隊的積極探索嘗試下，“航空通信技術與系統”初步展開由“普通課程”向“數智化課程”的轉型之路，教師和學生都能從中獲益。值得注意的是，發展迅猛的數智技術今天仍然存在諸多不足之處，例如，在問題理解上缺乏深度，所生成的答案有時質量不佳，甚至會出現錯誤。因此，作為數智技術的應用探索者，廣大教師應當緊盯數智技術的前沿進展，在教學活動中持審慎態度和批判思維，積極擁抱變革，大膽進行創新嘗試。

參考文獻

[1] 吳霓，任昌山，潘靜文，等.數智時代的知識生產和教育變革[J].天津師范大學學報（社會科學版），2024（4）：40-56.

[2] 張磊.高校思政教育數智化發展的趨勢、回應與把控[J].黑龍江高教研究，2024，42（7）：146-152.

[3] 楊波，葛榮雨，王艷芳.數智技術賦能課程改革的價值意蘊、基本取向與實施路徑[J].中國大學教學，2024（6）：55-61.

[4] 趙立紅，史冬巖，楊立平，等.數字賦能“機械制造基礎”新形態課程探索與實踐[J/OL].實驗室研究與探索，2024，43（7）：143-147.

[5] 呂新芳，張偉.數智化背景下課程思政的探索、創新和實踐——以“遺傳學”課程為例[J].教育教學論壇，2024（19）：93-96.

[6] 龐利.智慧交通下數字化轉型教學策略探究——以軌道交通車站客運管理課程為例[J].時代汽車，2024（9）：77-79.

[7] 閆曉輝，郭雙建，謝進，等.數智轉型背景下智慧教學模式探究——以“計算方法”為例[J].曲阜師范大學學報（自然科學版），2024，50（2）：120-124.

[8] 王翔，韓銳.數智化背景下“測繪管理學與法律法規”課程融入測繪工程課程體系建設探索[J].科教導刊（電子版），2024（13）：61-63.