构建知识体系的专题课程教学改革实践和探索

焉晓贞+罗清华+刘爱军

[摘 要]专题课程是研究生课程体系中针对专业领域的前沿技术进行深入学习和探索研究的一门课程，主要侧重对学生专业素养和创新能力的培养。构建知识体系的专题内容，开展系统性和研究性的理论教学体系，对培养学生的学术研究能力和解决实际问题能力是十分必要的。以现代通信技术专题为例，结合目前通信技术的前沿理论和技术，高校可以构建整个现代通信技术知识体系，并划分成相对独立的授课专题，来替代以往单一、分散的学科前沿技术的讲解。其在课程内容、教学方法和评价体系等多方面进行的实践和探索，为其他专题类课程的新教学思路提供了重要参考。

[关键词]专题课程；知识体系；前沿技术；创新能力

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）12-0141-03

专题课程是研究生课程体系的重要组成部分，是针对某一专业领域的研究热点和关键技术进行深入的思考和分析，对学生了解学科前沿、系统掌握专业知识结构具有重要意义。现代通信技术专题是通信与信息系统专业研究生的学科前沿课程，也是很多高校通信专业研究生的必修课，对于研究生建立通信系统知识体系和掌握通信方向的最新发展趋势具有重要作用。[1]

因此，有必要开展现代通信技术专题课程教学的研究和探索，包括理论教学和实践教学相结合的研究、课程评价考核等方面的研究，以提高课程的教学效果，促进学生对课程基础知识的深入理解、掌握、运用和拓展，锻炼并提高学生学习和研究的能力。

一、国内外研究现状分析

20世纪90年代以来，随着教育及改革的不断推进，各高校把丰富学生知识、提高学生分析思考、创新思维和动手能力作为研究生教学改革的主要目的和目标。[2][3]通信专题课程是通信与信息系统学科的前沿课程，教学较为普遍，其教学方法和教学内容不尽相同。

在国外，通信类专业基础课多以理论教学和实验环节相结合的方式组织教学，其实践环节所占比例较高；理论教学多以专题报告和技术研讨专题的形式进行[3]；实验环节以课程设计为主线，在学习通信类仿真软件和硬件平台的基础上，进行有针对性的专题课程设计任务。

在国内，通信专题课程多数由多个教师共同授课，各自介绍自己的研究领域，而缺乏通信系统层面的讲述；且授课环节以理论授课为主，缺少与通信新技术匹配的实践环节[4]，不利于学生对通信前沿技术和关键技术的掌握。而且，教学环节中仍存在诸多问题，分析如下：

（一）课程理论内容陈旧，学生被动接受知识

授课过程中本科化模式严重[5]，基础性内容偏多，而忽视了研究生课程更注重专业性和前沿性的特点，不能很好地适应研究生培养的要求。在学习过程中，仍然是以教师为主的授课模式，学生在教学环节中始终处于被动接受的地位。另外，学习内容偏重专业基础，学生不感兴趣，缺乏学习的主动性。

（二）理论知识不成体系

专题课程一般是教师介绍自己的研究领域，对于一个大的学科而言，研究方向很多，各个专题分属独立的研究方向，缺乏系统性。学生无法将各个独立的专题和整个学科系统地联系起来。

（三）研究生动手能力得不到锻炼，理论基础和实践解决问题能力培养脱节

专题课程90%以上以理论授课为主，缺乏与专题对应的实践环节，课程的研究成分较少。因此，研究生的研究主动性没有激发出来，研究能力得不到很好的锻炼。[6]

基于此，需开展基于知识体系构建的专题课程教学改革实践与探索。以现代通信技术专题为例，要改变以往的以单纯经典通信理论教学为主或单纯进行新技术讲解而忽视整个通信理论知识体系构建，忽略激发研究生的研究兴趣和提高其研究能力的锻炼过程的做法，而以数字通信系统知识框架为基础，采用专题授课模式，帮助学生建立完整的通信知识体系。同时，在各专题基本理论学习的基础上，要进行扩展性教学，引入对应通信专题技术的发展前沿技术和发展趋势，在开阔学生视野的同时进一步巩固其对通信专业知识的理解。并在理论教学过程中采用引导式、互动式、启发式等教学方法，加强课堂教学的效果。将理论环节和实践环节相结合、课内教学和课外自学相结合，实现掌握基本理论、了解前沿技术和实现关键技术等三个层次的课程学习。

二、构建知识体系的专题教学模式研究和探索

《教育部关于改进和加强研究生课程建设的意见》指出，要优化课程内容，注重前沿引领和方法传授。根据学科发展、人才需求变化和课程实际教学效果，及时调整和凝练课程内容，加大课程的教学训练强度。[7]因此在专题课程的教学模式研究和探索的过程中，要采取一系列改革措施，加强学生对创新过程的理解，着力培养研究生的知识获取能力和解决实际问题的能力。

（一）教学内容上实现前沿技术与通信系统基本框架对接

改变以往专题课程中各个专题内容各不相关的情况，结合专业研究方向，形成一个主体系统。按照系统的工作过程或工作原理，将整个系统分为若干个相对独立的功能模块。在此基础上，引入各功能模块相关的前沿技术专题，让学生不仅了解到相关的前沿技术，也能够掌握该技术在整个专业体系中的作用，从而形成系统性的授课内容。

同时，在教学内容的选择上，改变以往的基础性、理论性为主的教学内容，根据当前的研究热点和前沿技术开展专业性、创新性的培养。每一个专题都包括经典理论构建、关键问题突破和前沿研究进展等研究内容，形成从基础到专业，从理论到应用的专题内容。

（二）课程结构上将实践环节作为重要一环

在以往的教学环节中，教师都是采用纯理论授课的教学模式，学生仅仅对课堂讲解的理论内容有所了解，而无法学习与专题课程相关的关键技术的实现。理论与实践环节严重脱节，不能满足研究生创新能力和发展能力的培养目标。因此，在专题内容理论授课结束后，设置相关的关键技术的模型设计和仿真实现，并在课堂上交流和演示自己的实现方案，能让学生在提升专业素养的同时，也锻炼了解决实际问题的能力。

（三）教学方法采用多种方法紧密结合

在研究生教学环节中，教师多以讲授式为主要的教学方法，学生的积极性、主动性不容易发挥。因此，在专题授课过程中，应采用引导式教学、研讨式教学和案例式教学等多种教学方法相结合的教学方法。

整个教学过程不再是学生被动接受知识，而是教师主导，学生参与。由教师根据专题内容设置一定的课题，由学生自主学习完成方案论证和关键技术的仿真实现，这能激发学生的学习兴趣，提升其自主学习能力。

三、基于现代通信技术专题的知识体系专题授课模式研究和探索

结合我校教学指导思想，研究生专业课教学改革的需求和通信专业的特点，以现代通信技术专题课程为基础，学院开展了基于知识体系构建的专题课程教学改革实践和探索，主要对课程教学体系进行研究，包括以下三个方面。

（一）整合理论教学内容，开展系统性教学

以数字通信系统知识框架为基础，建立基于知识体系的授课模式，并结合目前通信技术的前沿理论和技术，开展系统性和研究性的理论教学体系。

1. 构建现代通信技术知识体系的基本理论

结合数字通信系统的基本组成和数字通信实现过程，将理论授课内容分为：信源编码、信道编码专题、数字调制专题、无线信道专题、多址技术专题、分集和均衡技术专题等。基本理论部分，主要介绍各专题的主要原理以及技术发展过程中出现的关键技术，以信道编码为例，基本理论部分主要学习信道编码的意义、基本原理，以及在信道编码技术发展过程中起着关键作用的线性分组码、卷积码和级联码的基本实现过程。具体的基本理论框架及关键技术如图1所示：

2. 加强前沿技术研究扩展教学

结合现代通信技术的基本理论框架，将数字通信技术中的前沿技术融合到通信系统框架中。比如将喷泉码作为信道编码专题的前沿技术扩展，将协作通信加入到分集和均衡技术专题中，让学生在接收前沿技术的同时，能够清晰认识到该技术的特点、在通信系统中的作用，为后续的研究打好基础。各专题基本理论与前沿技术的扩展如图2所示：

以上两部分构成了课程理论教学的主要内容。在理论教学中，以教师授课，学生自学为主，采用引导式、互动式、启发式等教学方法，讲授现代通信技术中的基本理论、关键技术及其在通信技术发展过程中出现的前沿技术。当然，具体的教学内容可以根据当前通信技术的发展动态调整，也可以扩展补充通信技术发展过程中的其他一些前沿技术，例如计算机技术和通信技术融合产生的一些相关技术、物联网技术等。

（二）加强实践环节，开展研究型教学

研究生培养的主要目标是培养学生的知识获取能力、独立研究能力和解决实际问题的能力，如果仅仅停留在理论学习上，就不可能很好地调动学生的学习兴趣，研究能力和创新能力的培养更无从谈起。因此，实践环节是研究生教学中必要的补充。要将通信系统中的关键技术实现作为课程的重要一环，开展研究型教学，加强学生创新能力和解决实际问题能力的培养。

结合现代通信技术基本理论和前沿技术，以提高学生分析和解决实际问题的研究能力为目标，设定前沿技术中的一些关键技术实现问题，让学生利用课余时间进行调研学习，完成关键技术的实现模型设计和算法流程，进行仿真实验验证并与所学理论内容进行对照和验证，然后在研讨课上进行讲解和展示。在锻炼学生解决实际问题能力的同时，也锻炼和提高他们团队协作的能力。实践教学流程如图3所示：

（三）创新考核方式，建立综合评价体系

改变单纯以报告结课的评价方式，加强对研究生基础知识、创新性思维和发现问题、解决问题能力的考查，突出实践动手能力和知识运用能力，建立综合评价体制。以创新人才培养为目标，重视教学过程考核，加强考核过程与教学过程的紧密结合；同时，加强对研究生基础知识、创新性思维和发现问题、解决问题能力的考查。

1. 将课程学习过程计入评价体系中

重视教学过程考核，加强考核过程与教学过程的紧密结合。每个专题学习后都要求学生设计其关键技术的实现方案。这既考核了学生对该模块基本理论的掌握情况，又能够锻炼学生获取知识的能力。

2.将课外实践环节作为评价考核的重要一环

加强能力素质考核，将实践环节纳入课程评价体系中。在课程学习过程中，学生任选一个关键技术，按照设计的实现方案完成软件仿真。在加强方法学习和训练的同时，培养其独立研究能力和解决实际问题能力。

3.将学生作为课程评价体系中的重要组成部分

在课程评价过程中尊重学生的主体地位。在研讨环节中，学生对自己完成的关键技术实现部分进行交流和讨论，并将此部分作为课程考核体系的一部分。考核由学生和教师共同完成。让学生在此过程中能够很好地学习他人的研究思路和研究方法，在一定程度上能够激发学生的学习兴趣。

四、总结

结合课程教学改革，对现代通信技术专题课程进行教学研究探索。结合通信系统框架，将前沿技术融合其中，并对其关键技术加以软件仿真实现，让学生能够从系统的角度来理解前沿技术的先进性、实用性、在现代通信技术中的重要性及其缺点，明确下一步的发展方向，实现了前沿技术与通信系统的对接。通过问卷调查和座谈调研，参与课程学习的学生都认为课程的教学内容和教学方式，能够满足他们的学习兴趣和专业发展的需求，达到既掌握基本理论，又培养了知识获取能力、独立研究能力和解决实际问题能力的目的。

当然，专题课程的教学改革过程中还会存在一些问题，需要在教学过程中进行探索和实践，例如个别学生的研究方向是信号处理方向，在下一步的教学过程中需要对教学内容进行相关调整。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 吴伟陵，牛凯.移动通信原理[M].北京：电子工业出版社，2005：1-8.

[2] 杨林，刘念才.中国研究型大学的分类和定位研究[J].高等教育研究，2008（11）：23-29.

[3] 刘楠，申爱兵，赵韦仑.国外研究生教育对我国全日制专业硕士培养模式的启示[J].沈阳工程学院学报（社会科学版）， 2014（10）：248-251.

[4] 张莉萍.浅析现代通信技术课程教学改革与实践[J].中国信息技术教育，2014（22）：38.

[5] 何礼果，夏雨，罗雅璐.试论研究生专题类课程模式[J].黑龙江高教研究，2010（194）：162-164.

[6] 李涛，粱国越，陈路芳.从四种“少”向四种转变——基于研究生教学改革的探讨[J].经济与社会发展，2011（9）：154-157.

[7] 教育部. 教育部关于改进和加强研究生课程建设的意见[Z].

[责任编辑：刘凤华]