CDIO模式下高职“现代通信原理”课程项目化教学探索

戴桂平

(苏州市职业大学 电子信息工程学院，江苏 苏州 215104)

CDIO模式下高职“现代通信原理”课程项目化教学探索

戴桂平

(苏州市职业大学 电子信息工程学院，江苏 苏州 215104)

针对目前通信行业对高素质技能型人才需求的现状，引入CDIO工程教育模式对“现代通信原理”课程项目化教学进行探索与实践，提出以项目为载体、以任务为驱动、以实训带动整个教学的学生岗位技能培养思路.通过选取与优化项目内容、项目实施中多种教学方法合理选择与综合运用，以及探索CDIO理念下课程项目化教学，实施构思→设计→实现→运作四个阶段的授课流程，从而将课程教学与岗位技能及职业素质培养融为一体，培养学生的实践创新以及工程开发与团队协作能力.

CDIO；现代通信原理；项目化教学；授课体系

随着3G移动通信的大规模商用、4G移动通信(FDD-LTE、TDD-LTE)的试运营、光纤到户工程(FTTH)的进行、IPV6计算机通信网络的建设、传感网(物联网)产业的兴起，通信行业将迎来前所未有的发展[1-2].通信产业的转型升级以及产业规模的急剧扩大，必然带来对高素质技能型人才的强势需求，不仅需要扎实的通信工程基础理论和系统分析设计思想，更须具备较强的工程系统构建调控技能、多学科交叉的工程意识.因此，在通信专业高技能人才培养方面，要求不断探索新的教学模式以适应通信行业的技术丰富性与快速变革性需求.

“现代通信原理”作为高职院校通信、电子信息类专业的职业技术能力课程之一，其特点是：理论性强、概念抽象、知识体系繁杂，涉及“概率论”、“信息论”、“信号与系统”、“通信电子线路”等课程相关知识[3-4].高职学生理论基础和数学功底较薄弱，主动学习能力较差，如何激发学生独立思考和创新思维意识、培养学生工程开发与团队协作能力是本课程教学成败的关键.

CDIO作为国际工程教育的一种创新模式，代表构思(conceive)、设计(design)、实现(implement)和运作(operate)，是“做中学”和“基于项目教育和学习”的抽象表达[5-6].鉴于上述通信专业人才培养需求以及“现代通信原理”课程特点，将CDIO工程教育理念引入到“现代通信原理”课程教学中，突出以项目为载体、以岗位技能训练为目标的教学理念，通过项目内容选取与优化、项目实施中多种教学方法合理选择与综合运用，对CDIO项目化教学的各个环节进行分析，以提高学生的实践创新与团队协作能力.

1 CDIO模式下教学内容优化与组织

1.1 突出技能培养，优化教学内容

CDIO模式下“现代通信原理”课程的教学理念是突出职业岗位能力的培养，树立CDIO工程实践与基础理论教学、专业技能培养并重的思想，主要从四方面对教学内容进行有效筛选、精炼和扩展.

1) 精简理论，强化实践，调整教学内容结构.以工作过程为主导，对教学内容进行CDIO工程化改造，增加实践环节，从之前理论课60学时，实践课12学时，调整为理论与实践学时1∶1，强调“做中学”.

2) 突出原理机制，强调知识运用.注重通信机制和系统框架的讲解，采用“工程背景→物理模型→数学建模→特性归纳”的思路，依据信号的传递流程，将全课程分解为四个部分：信源编码、信道编码、传输模块(基带传输与频带传输)、同步模块，建立数字通信系统的整体观念，注重概念提炼、避免大量的数学推导和理论讲解，强调知识的应用.

3) 增强时效性，合理取舍教学内容.教学内容优化中，应将通信理论知识的传授与当前不断涌现的移动通信技术相融合，实现教学内容的传统性和时效性的多元化结合.

第四，引入仿真技术，实现理实一体化.在理论教学过程中，引入基于Matlab和System View仿真软件的实训内容，使学生深入理解通信的基本原理和系统分析、设计方法，增强学生创造性学习的兴趣.

1.2 任务驱动，以实训项目组织教学内容

依据CDIO构思、设计、实现到运作的工程教育理念，理论与实践教学相辅相成、并行开展，结合实训室现有的现代通信技术创新实训系统、引入通信系统仿真软件(Matlab、System View)以及自编配套的“通信系统建模与仿真实例教程”教材，开发教学与实践项目有机结合的，从验证性→仿真设计→综合创新层层递进的实践教学内容，依据信号的传输流程，遵循以项目为载体、以任务为驱动、以实训带动教学的学生技能培养思路，选取7个典型项目组织教学内容，如图1所示；同时开发项目化教材与课程标准，使学生在循序渐进的项目实训中理解通信基本原理、提升实践创新能力.

图1 项目内容

2 CDIO模式下多种教学方法合理选择与综合运用

“现代通信原理”课程涵盖内容较多、原理复杂，因此多种教学方法的合理选择和综合运用是CDIO模式教育的必然要求.

1) 必须培养教学团队的CDIO工程实践能力.若要将CDIO工程教育理念引入到“现代通信原理”课程教学中，教师需要借鉴典型通信技术案例和工程项目，将通信理论知识与企业实际项目相关联，可鼓励教师与企业开展横向科研课题以及派遣专业教师到企业实践，从而促进科研成果向生产力及实践项目教学内容转化，通过构建综合创新性实践项目，开展实践教学.

2) 项目导向、任务驱动法.教学过程坚持以项目为导向、以任务为驱动、以实训带动教学的学生技能培养的思路，依据信号的传输流程将全课程分解为7个典型项目，每个项目都包括CDIO从构思→设计→实现→运作四个环节，遵循任务驱动法的实施流程：明确任务→示范讲解→操作练习→随堂指导→总结归纳→结果展示→检验点评，使学生思维达到从感性到理性的螺旋式提高.

3) 案例导入法.在讲授通信基本原理之前，首先介绍相关的实际应用背景，例如，在讲解PCM码位安排时，先导入“PCM30/32路数字电话系统”案例，让学生明白“为什么要学”、“在哪里可以用”，再引入PCM编码的教学内容，最后分析该内容在多路数字电话系统设计中如何体现，让学生建立直观的感性认识，激发学生的学习兴趣.

4) 图形验证法.为了激发学生的学习兴趣和能动性，加深学生对通信系统原理的理解，可采用系统功能框图、波形图、频谱图与数学推导相结合，加以图形验证，即以形象的图形直观地呈现系统中信号传输的特点，避免纯数学推导和理论探讨的枯燥性.

5) 推演比较法.从调制模型→时域波形→频谱分析→特性参数→解调→抗噪声性能分析的讲解流程，推演出数字调制的分析思路；采用归纳比较法，对模拟通信系统、数字基带传输、数字频带传输以及模拟信号数字化传输进行归纳比较，有利于学生逐步建立课程的框架体系.

3 CDIO模式下课程项目化教学授课体系

3.1 “2FSK调制与解调”项目构思阶段

在“2FSK调制与解调”项目构思阶段，首先必须明确项目的教学目标：一是理解2FSK调制与四种解调模型的基本原理，二是掌握2FSK抗噪声性能分析方法，三是2FSK调制与解调硬件实训，四是基于SystemView的2FSK调制与解调仿真实训；其次要构思教学过程如何实施，整个项目授课体系可具体分解为：明确任务→示范讲解→操作练习→随堂指导→总结归纳→结果展示→检验点评共7个行动过程，其中每个行动过程可综合运用上述提到的任务驱动法、案例导入法、推演比较法、图形验证法等.

3.2 “2FSK调制与解调”项目设计阶段

在“2FSK调制与解调”项目设计阶段，应完成项目实施方案的设计，包括理论教学与实践教学两方面.其中，理论教学的讲解思路可采用推演比较法，由模拟调制系统引出2FSK的授课流程(调制模型→时域波形→频谱分析→特性参数→解调→抗噪声性能分析)，阐明各教学模块的重点与难点，使学生建立系统整体观念；在具体授课时，可结合图形验证法、设问诱思法等，采用直观、形象的功能框图、波形图、频谱图与数学推导相结合，避免单调、枯燥的纯数学讲解，加深学生对通信原理机制的理解与应用.

在实践教学方案设计阶段，首先下达项目任务：一是利用通信技术创新实训系统(硬件实验箱)实现2FSK调制(频移键控)以及解调(过零检测)，二是利用SystemView软件完成2FSK调制与解调建模仿真与结果分析；其次，明确任务要求.使用的仪器设备以及SystemView动态系统仿真软件的原理与操作方法，简要介绍2FSK频移键控调制与过零检测解调法的基本原理，并引导学生分析通信技术创新实验箱中信号源模块设置、2FSK调制端NRZ与载波连接关系以及2FSK解调端过零检测各子模块的功能.最后，教师将学生进行分组.明确分工并提出资讯建议，各小组通过学习探讨提交硬件实训以及SystemView软件仿真的具体实施方案.

3.3 “2FSK调制与解调”项目实现阶段

1) 操作练习.学生提交的实施方案通过教师审核后即可开展，在熟练掌握实验箱中2FSK调制与解调模块各引脚功能的基础上，首先设置信号源模块中NRZ码型以及码速率；其次，完成2FSK调制端NRZ与两路载波的连接以及2FSK解调端过零检测各模块的连接；最后，通过示波器观测各引脚波形或功率谱，并利用SystemView软件建立2FSK调制、信道传输、2FSK相关解调以及判决恢复的仿真模型，合理地设置参数进行仿真，根据仿真结果进行理论分析，并对系统的性能进行评价.

2) 随堂指导.学生在操作练习的同时，教师根据实训过程中出现的具体问题进行指导，指导过程中注重启发与引导学生分析问题、独立思考并解决问题的能力，总结不足并重新制定方法和步骤，进一步实施，以强化对相关原理的理解，同时注重培养学生的团队协作意识.

3) 总结归纳.学生操作练习完毕后，教师引导学生观测并分析实训结果，主要包括：一是通过观测“NRZ输入”和“调试输出”测试点波形以及功率谱，总结归纳2FSK频移键控法基本原理以及2FSK已调信号功率谱与带宽特性；二是通过观测解调模块各引脚波形，理解过零检测解调法的流程以及抽样判决条件；三是利用仿真测试系统的抗噪声性能，从而促进理论知识向应用的转化.

3.4 “2FSK调制与解调”项目运作阶段

在“2FSK调制与解调”运作阶段，应完成项目结果展示、项目成员考核评价两个行动过程.

根据CDIO从构思→设计→实现→运作的工程教育理念，展示结果时要求各小组负责人分别对项目的实施方案、基本原理与关键技术、具体操作流程、实训结果以及分析进行公开汇报，各小组之间进行交流点评，引导学生反思、总结和改进，不仅可以进一步巩固学生对通信原理机制的理解与应用，还可以培养学生综合应用与系统构建、调控技能以及团队协作能力.

CDIO模式包含教学的考核评价过程，评价方式由原来的单纯教师打分改为由学生自评、互评和教师评价相结合的方式，教师引导学生对各小组从构思→设计→实现→运作四个环节的表现进行综合考核，注重对学生实践创新以及系统构建调控技能的考评，具体可结合理论知识点考察、项目调试过程、成果展示以及项目报告等对小组每个成员给出总体评价与建议.

4 结语

随着苏州区域通信产业的转型升级以及产业规模的急剧扩大，传统的基于章节安排、重理论轻实践的“现代通信原理”课程教学模式已难以适应当今通信行业对高素质技能型人才的需求，因而将CDIO工程教育理念引入到“现代通信原理”课程教学中，提出通过“精简理论，强化实践”、“突出原理机制，强调知识运用”、“增强时效性，合理取舍教学内容”、“引入仿真技术，实现理实一体化”四个方面选取和优化项目内容；课程教学组织遵循以项目为载体、以能力为导向、以实训带动整个教学的学生技能培养思路；项目实施中任务驱动法、案例导入法、推演比较法、图形验证法等多种教学方法合理选择与综合运用；并以“数字频移键控(2FSK)调制与解调”子项目为例，分析CDIO理念下课程项目化教学，从构思→设计→实现→运作四个环节实施，从而将课程教学与岗位技能及职业素质培养融为一体，培养学生的实践创新以及工程开发与团队协作能力，增强通信技术专业人才的市场竞争力.

[1] 盛国. “工学结合、校企联动”的通信技术专业建设实践[J]. 职业技术教育，2012，33(29)：18-20.

[2] 张粤. 基于CDIO的通信工程专业教学改革和实践[J]. 中国电力教育，2013，20(20)：42-44.

[3] 肖闽进，赵泓扬，姜文斌，等. “卓越计划”中“通信原理”课程建设的探索与实践[J]. 常州工学院学报，2014，27(2)：80-84.

[4] 张艳，高军萍，高振斌. 《通信原理》 实验项目教学新模式探索[J]. 武汉大学学报：理学版，2012，58(S2)：157-159.

[5] 罗红艳. 基于CDIO模式的高职通信专业课程教学实践研究[J]. 信息通信，2014，13(8)：162-164.

[6] 唐云，张文昭. 基于CDIO模式下的《现代通信原理》教学探究[J]. 湖南科技学院学报，2014，35(5)：69-71.

(责任编辑：李 平)

On Project-oriented Teaching of Modern Telecommunication Theory Based on CDIO Education Mode

DAI Gui-ping
(School of Electronic Information Engineering，Suzhou Vocational University，Suzhou 215104，China)

Given the current demands of high quality technical talents in telecommunication industry，this paper introduces CDIO engineering education mode to explore the project-oriented teaching of Modern Telecommunication Theory and proposes students’ professional competence training mode which takes projects as carriers，tasks as driving force and practical training as stimulus in the whole process. By selecting and optimizing the teaching content, adopting a variety of teaching methods and exploring project-oriented teaching based on CDIO，both teaching and professional skills and competence training are integrated following the teaching procedure：conception，design，implementation and operation in the hope of cultivating students’practice, innovation，engineering development and cooperation within a team.

CDIO；modern telecommunication theory；project-oriented teaching；teaching process

G718.5

A

1008-5475(2015)03-0078-04

2015-04-10；

2015-05-12

江苏省现代教育技术研究重点课题资助(2014-R-30111)；苏州市职业大学研究性课程资助项目(SZDYKC-140703)

戴桂平(1982-)，女，江苏泰兴人，副教授，硕士，主要从事通信技术专业教学研究.