“五融合”式通信原理教學改革研究

摘 要 通信原理課程是應用物理專業開設的一門核心專業課，在專業知識結構中起著承上啟下的重要作用。隨著“互聯網+”的興起，傳統的教學模式已經無法滿足學生實踐能力的需求，為破解該課程在傳統教學中的困境，我們在教學實踐中構建了“思教”“科教”“創教”“虛實”“多元評價”的“五融合”式教學模式，以落實立德樹人的教學目標、提高學生創新意識及其分析和解決通信工程中基本問題的能力。

關鍵詞 教學改革;課程思政;通信原理

自2019年教育部發布“雙萬計劃”[1]以來，國家級一流課程建設數量已經過萬。為全面振興自治區本科教育，立足適應國家和區域經濟發展需求的人才培養目標，筆者所在教學團隊積極思考如何實施教學改革、優化重構教學內容與課程體系，有效建設一流本科課程。通信原理課程是應用物理（嵌入式方向）專業學生的核心專業課，在應用物理專業知識結構中起著承上啟下的作用。相較于信息類專業，應用物理專業學生存在軟件基礎薄弱、對理論推導的興趣度不高、創新意識不強、價值引領不足等諸多問題。雖然在通信原理課程建設發展初期，已經進行了一定程度的教學改革，但隨著“互聯網+”的興起，仍然無法滿足學生實踐能力的需求。因此，在一流課程建設背景下，基于目前存在的諸多問題，課題組以包頭師范學院應用物理專業的通信原理課程為例，嘗試深入研究 “思教” “科教”“創教” “虛實” “多元評價”的“五融合”式教學模式。其中“思教”融合能夠激發學生的家國情懷，讓學生在學習專業知識的同時增強對國家的認同感和責任感; “科教”和“創教”融合能夠提升學生的創新意識和社會責任感，學生通過參與科研和創新項目可以將理論知識應用于實踐; “虛實”融合能夠提高學生解決和分析問題的能力;“多元評價”能夠及時反映學生的學習的情況，促使學生對學習的過程進行反思和總結。

1 “五融合”式教學改革實踐與研究

1.1 “思教”融合

當前社會正處于快速變革時期，不同文化、社會背景的學生擁有不同的價值觀念，這使得大學生的價值觀呈現出多元化的趨勢。大學生正處于世界觀、人生觀、價值觀形成的關鍵時期，高等教育對大學生價值觀的形成和塑造具有重要作用。為了讓學生形成健康的價值觀、增強團結協作精神、提高社會責任感，以及幫助大學生更好地面對會問題，我們在課程中以專題知識模塊為單元挖掘思政元素，建立思政教學庫，讓學生在理解知識體系的同時融入思政教育。本課程的思政教育從三個方面進行，第一，從教學內容進行思政教育，讓學生掌握科學方法;第二，從教師自身和日常行為進行思政教育，培養學生嚴謹態度和良好的習慣;第三，從課程內容背景進行思政教育，培養學生的科學精神，讓學生熱愛科學，追求科學，樹立正確三觀，同時提升思辨能力和審美等等。將學生關心的社會熱點、國內通信產業的最新進展引入思政教育，如華為事件、華為麒麟芯片、北斗導航技術、5G 新技術、墨子號量子衛星等[2-4]，這將進一步增強學生們的民族自信心和自豪感，激發學生的愛國情懷的同時提高學生學習興趣，減少學生的畏難情緒。

1.2 “科教”融合

“科教”融合本質是通過科學研究和教育教學的深度融合來實現資源共享，從而推動人才培養質量的提升和科研創新的發展。課題組支持有一定基礎和潛力的本科生參與科研課題的研究，組建“導師+學生”的項目式團隊，通過項目引領課程教學，用科研資源反哺本科教育工作;在教學中通過翻轉課堂完成探究性主題任務，布置如PAM編譯碼器的設計、模擬鎖相環的設計與實現、數字頻帶通信系統的設計、部分響應系統的設計、音頻信號的譜分析及其去噪、抑制載波雙邊帶條幅及其解調的實現等主題任務，鼓勵學生以小組形式完成，鍛煉學生小組協助的能力、加強學生分析解決問題的能力。分組學習由 “主題—計劃—實施—展示”四個環節組成，其中“主題”是課前設定的主題任務和要求;“計劃”是小組協作制定的實施方案;“實施”是以小組為單位完成知識建構;“展示”是以小組為單位進行成果展示，同時接受其他小組的評價和教師的反饋，分析小組成果，反思和查找不足，通過翻轉課堂培養學生的分析和解決問題的能力和團隊協作能力[5]。以“科教”融合發展為指導，學院建設了“物理教育本碩一體化教學訓練基地”，并發展成為面向社會的“物理科普教育基地”，形成了服務本科、碩士以及地區中小學師生的“物理學科教育基地”，以加強科學啟蒙教育。定期與中小學教師交流互訪，通過多種聘用形式，建立兼職相結合“大學中小學”合作的“科教”融合的師資隊伍，鼓勵教師進入中小學講學授課或指導學生發展，支持大學與中小學組建教學科研團隊，聯合開展課題研究。

1.3 “創教”融合

“創教”融合是指將創新創業教育與專業教育相結合的過程[6]。為培養學生的創新能力，學院設立大學生科技創新實驗室，先后獲得國家實用新型專利3項，獲得自治區挑戰杯金獎1項、銀獎3項。通過以賽促教實現“創教”融合，學生組建開發小組，如在完成基于Web的視頻傳輸系統、信道建模、抽樣系統等通信仿真的設計過程中，學生帶著項目中待解決的問題有目的地自主學習，以競賽和創新創業推動課程教學，提升學生的綜合素質。圍繞大數據和“互聯網+”，物理學院與上海杰普軟件科技公司實現專業共建、校企合作辦學。依托校企合作，形成人才培養的資源共享，教學中引入多項嵌入式通信模塊教學案例，讓學生對專業方向有充足的認識和理解。

1.4 “虛實”融合

由于純理論化的教學缺乏實際應用和感性認識，同時應用物理專業學生比通信專業學生基礎薄弱，學生容易產生畏難情緒，沒有學習興趣。為激發學生學習興趣，構建 “虛實”融合的模式，使用“實驗平臺+仿真”結合的實驗環境輔助理論教學，例如在數字帶通傳輸系統采用Matlab仿真法教學[7]，在Matlab中通信仿真可以調用Simulink模塊，該模塊是將常用的調制技術集成的理論模型，可幫助學生建立系統的概念，同時，一些Simulink里沒有的模塊，可以用m 文件實現，學生在使用軟件時候既能加深對知識的理解又能提高編程的能力。實驗部分在原來的驗證性的基礎型實驗的基礎上增加了提高型、綜合型、創新型的進階式實驗，逐步提高學生的基本專業素養，提升學生的設計和創新能力。

1.5 “多元評價”融合

成績考核有平時考核和期末考核（閉卷考試）兩個環節，為強化過程性評價，加大平時考核比例，設置平時成績占60%和期末考核40%。其中平時成績包括：線上視頻、閱讀和測試（共占比30%）;分組學習（占比10%）;作業（占比30%）、課堂討論（占比10%）和章節測試（占比20%）。學習效果評價從素質、知識和技能三方面歸類。素質以學習態度、溝通和創新精神為要素，依據課堂討論表現、小組學習匯報，自主學習等方面給出評價;知識以作業、測試為依據給出評價;技能以課堂練習、討論和完成論文等為依據給出評價。在成績考核中也加入學生自行評價，比如分組成績由自評（25%）+組內互評（25%）+組間互評（25%）+教師評價（25%）組成，提高學生評價參與度，學生可以感受到自己在學習中的價值和重要性，從而激發他們對學習的興趣和熱情。具體評價通過目標達成度量化考核。

目標達成度是由直接和間接定量評價，依據課程學習目標對應矩陣的分目標1、2、3，以0.6×平時成績+0.4×期末成績來計算量化達成度;通過問卷調查進行間接評價，通過反饋進行階段反思與改進。以2023年應用物理專業評價為例，經過改革后該課程的總體目標達成度為 85%。分目標1（知識）的達成度為87%，具體為直接達成度86%×0.8+間接達成度93%×0.2。通過課后作業、章節測試和期末考試等情況進行考核量化評價學生知識目標，依據目標達成度大部分學生能夠準確描述通信系統的基本概念，模擬和數字調制、模擬信號數字化傳輸過程，同步原理等基本知識。分目標2（技能）的達成度為78%。具體為直接達成度75%×0.8+間接達成度92%×0.2。通過小論文、話題討論、期末考核的計算和簡答等環節的量化值考查學生的應用能力，由目標達成度2可見，學生能夠應用知識解決實際問題仍然存在不足。此外，須加深對基礎知識理解，進一步提高解決問題的能力。分目標3（素質）的達成度為89%，具體為直接達成度88%×0.8+間接達成度92%×0.2。通過小組學習、線上自學、思維導圖量化評價學生的素質能力目標，目標3的達成度說明學生能夠樹立終身學習的理念，能運用批判性思維分析和處理實際問題，具有創新意識，為進一步從事科學研究和工程設計打下良好的基礎。課程目標達成度直接評價結果如表1所示，間接評價通過問卷評分得出。

經過對課程目標的考核和統計，本課程目標達成情況如圖1所示。

2 改革成效

我們依托各大平臺開放的大量優質在線資源，結合具體學情特點，在實施一系列教學改革措施后，近三年學生評價分別為98.24分、96.93分和98.22分。2023年學生評價居物理學院第一，學生學業成績中平均分、及格率和優秀率逐年增高，同時應用物理專業學生也積極參加創新創業訓練計劃、“互聯網+”大學生創業大賽等實踐活動，學生的創新能力、實踐能力、團隊協作能力等綜合素質也得到提升。如今，融合式教學改革得到普遍認同，教學理念得到了更新，教學質量得到了提升，教學資源得到了優化，教學改革在各個方面都取得了進步。盡管成效顯著，但仍存在一些問題，如理論教學和實踐經驗有效結合不夠，培訓資源不足，教師專業發展受限。針對這些問題與挑戰，我們需要繼續深化教育改革，加強教師培訓和教育資源投入。同時，我們還需要進一步探索符合時代要求和學生需求的教學模式和評價方式，為培養更多具有創新精神和實踐能力的人才作出貢獻。

3 結語

面向社會人才新要求，通信原理課題組嘗試開展“五融合”式特色化教學：利用“思教”“科教”“創教”“虛實”和“多元評價”的“五融合”式的教學模式實現多維度、多視野、多層次的教學改革并取得了顯著成效。這些改革實踐有助于培養學生的綜合素質和創新能力，提高教育質量。然而，教育改革是一個持續的過程，需要不斷地探索與實踐。隨著教育理念的更新，教學改革也更加注重學生的個性化發展和差異化教學。線上線下相結合的多樣化的學習路徑能夠滿足學生的個性化需求，學生可以根據自己的興趣和學習習慣，選擇適合自己的學習方式;同時，我們依托校企合作，開展了一系列實踐項目，通過校內外聯動來促進學生的全面發展。

參 考 文 獻

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