基于产学研融合的宽带无线通信课程教学模式研究*

冀保峰，陈苏丹，郑国强，高宏峰

(1.河南科技大学 信息工程学院,河南 洛阳 471023;2.河南科技大学 林学院,河南 洛阳 471023;3.电子科技大学 航空航天学院, 四川 成都 611731)

0 引言

宽带无线通信课程作为电信类本科生专业课，是电信类专业课程通信原理、数字信号处理等专业基础课的延伸主干课之一，是大学电子信息类专业的特色课程。宽带无线通信以学习过通信原理和计算机通信网的知识体系的电信类专业学生为培养对象，帮助他们掌握信息类学科最前沿的关键通信技术，及时了解全球最新发展动态，强化理论联系实际的学习方法，培养他们运用所学信息类理论知识分析和处理复杂工程问题的能力[1,2]。

宽带无线通信课程是5G/B5G快速发展的核心专业课程之一，重点考察的关键技术包括时分/频分/码分/空分等多址接入、干扰管理、组网技术、抗干扰技术、容量提升等，以理论指导实践和实验操作相结合，培养学生的操作能力和创新能力，是目前电信类方向的专业必修课程，是适应现代社会通信事业快速发展的需要，使学生能对移动通信原理、数字移动通信系统、无线局域网等常见通信系统有较深刻的理解，成为颇具竞争力的高水平应用研究型专业人才。

作为电子信息类的主干延伸专业课程，宽带无线通信课程教学特色主要体现以下方面：

1) 课程体系完备。在教授宽带无线通信理论体系的同时，还将通信原理、数字信号处理、计算机通信网等先行课的理论方法用于宽带无线通信的分析和研究中。以信号的高速、可靠传输为切入点，将现代通信原理、数字信号处理、信号与系统等分支学科课程的理论方法融汇贯通，有助于学生形成通信方向完整的知识网络。

2) 基础训练扎实。与讲授基本理论并重，运用最新科研成果编写的应用型教材，运用思维学、系统论、逻辑学等现代科学知识，以科研促教研、教改和教学，大面积提高教学质量，充分体现教学与科研、工程应用与课程学习等5融合的教学模式。本课程强化学生动手操作的能力、理论知识应用于实验系统通信的能力以及实验设计方案的创新能力。

3) 实践环节到位。本课程既有深厚和前沿的基础理论知识，又有完整的实验设计分析处理实践，更结合了相关的电子设计大赛、智能车等竞赛，具有很好的应用前景。

4) 教学与企业最新技术结合的紧密度。该课程作为电子信息类的专业课程，与目前全球该领域相关的电子产品设计、实验系统开发、新型技术研发等方面有着紧密的契合关系，无论是企业最新技术研发所需的基础理论知识，还是亟需的嵌入式开发、移动通信研发、物联网实现等，均起到了相辅相成培养亟需的时代人才的作用。近年来，作者教学团队通过3+1的课程改革机制使得电信类专业学生通过实习、实训等培养成为相关企业所需的高级应用研究型专业人才。

1 产学研融合的课程教学模式必要性

1.1 无线通信发展速度快，教材选取较难，教学内容多，课时少

移动通信技术以惊人的速度在发展，短短几年，已从2G、3G，发展到了4G。前几年这门课程教师还只需讲授到2G 或者到3G。但是，现在4G 时代已经到来，4G 移动通信系统也是重要学习系统之一。但是该课程教材的更新速度远比不上移动通信技术的更新发展速度。在教学过程中，不仅需要学习通信基础知识和相关技术，更需要学习各个系统的网络结构以及关键技术[3]。

1.2 教学方法和教学手段比较单一，教学效果不明显

目前该课程大部分采用传统的教学模式，以教师讲授为主，学生学习比较被动。该课程的教学内容比较枯燥乏味，移动通信中涉及到一些技术上的知识也只能通过理论知识的讲授使学生明白，并不能结合实际应用来进行学习，与岗位工作上的内容关联性比较低，难以让学生与市场需求真正接轨起来[4]。采取如此单一的教学模式使得学生的学习兴趣不高，教学效果会很差。所以，仅仅采用传统的教学模式进行教学，已经无法适应和满足该课程的教学了。该课程一般采取”多媒体+板书”的形式进行“讲听式”教学，教师按照PPT 进行教学，给学生讨论和思考的时间较少，不利于学生思维活动的发散。

1.3 实验设备的更新速度远远跟不上技术更新速度

由于移动通信产业的飞速发展，使得无线通信技术的更新速度已难以快速落实到课本上，同时，无线通信的相关设备比较昂贵，一般高校的经费难以满足学生的实验需求，而且学校更换教学设备一般速度不快，诸多因素将导致学生的动手能力下降，直接影响课程和实验教学的质量[5]。

基于诸多原因，采用传统的教学模式已无法满足快速发展的无线通信课程和实验教学要求了，因此，采用和相关企业进行产学研合作，不仅可将所学最新的专业知识付诸实践，缓解一般院校经费紧张的压力，而且可有效地锻炼学生的动手能力。

2 基于产学研融合的宽带无线通信课程教学模式

宽带无线通信课程针对不同的教学内容和教学阶段将采取不同的方法。

1) 基础理论部分采用讲授的方式，既注重基础知识的讲授，使学生打牢基础，也适当介绍学术前沿和不同的学术观点，以引起学生的专业兴趣，培养他们独立思考的素质。教学中充分利用多媒体手段，通过动画演示描述收发端的信号传输流程等知识，建立起比较直观的无线空间概念，通过相应的公式推导，使学生理解所学的数学等基础知识的应用场景。

2) 专业技能部分采用理论讲授和实践操作相结合的方式，通过讲授如何将理论知识应用于实验通信实现，组织学生之间组队竞赛和讨论，使学生能巩固和加深所学知识的理解。

3) 采用多样化的教学方法和教学手段，在教学过程中，教师应该根据教学内容的不同来采取不同的教学方法和手段。例如，对于基础原理的讲解，由于所涉及的知识内容比较多，学生自己难以将知识连贯起来构成一个系统，教师采用归纳法将其进行归类，对有关联的知识点进行总结和比较分析。对于一些比较抽象化，学生难以理解并觉得枯燥的知识点，可以通过演示法来描述。例如，多址方式可以将其比喻为不同语言之间的交流，更加生动形象的呈现所要学习的知识，获得更好的教学效果。

4) 加强虚拟实验平台建设，通过搭建虚拟实验平台，结合理论知识，引入工程上的一些应用，与社会人才发展需求相结合。同时，减少了设备投资，节省了大量的资源，方便教师布置实验任务，检查学生完成实验的情况，方便学生随时随地进行实验，无需局限于实验室。例如讲解安全通信中的混沌调制方法，可以将仿真程序予以分析并教授仿真结果如图1。

图1 混沌信号及误码率性能

5) 工程项目教学法，项目教学法建立在认知同化学习理论基础上，是目前一些发达国家普遍采用的一种实践性较强的教学方法。项目教学法是指教师和学生在共同完成一个科研项目的过程中，培养学生的操作能力、自主学习能力、创新发展思维和综合业务素质等方面。2001 年，美国麻省理工学院与瑞典的查尔姆斯技术学院等3 所高校共同提出CDIO工程教育理念和实施体系[6-7]。本课程主要与北京百科融创产学研合作实现课程教学、实验教学以及课程设计的改革和探索，获得了较好的效果。

3 结论

本文针对目前《宽带无线通信》课程教学模式单一、实验教学匮乏等方面存在的问题，提出了与课程相关企业进行产学研融合的教学和实验模式，有效体现5融合和3+1的教学机制，研究了如何将企业真实工程项目、教师科研课题与学生的课程教学相融合，构建产学研融合的课程教学新模式。近年教学实践表明，采用基于产学研融合的模式进行课程教学和学习，对提高电子、通信类专业本科生的专业知识能力效果明显。

[1] 郑娟,王孙禺.英国硕士层次工程教育专业认证制度探讨[J].高等工程教育研究,2015(1):83-90.

[2] 冀保峰,陈苏丹,郑国强.信息与通信工程学科的专业认证方法研究[J].科技风,2016(3):92-93.

[3] 朱向庆,张杏平,廖桂明.通信原理课程工程项目式实践教学的研究与探索[J].嘉应学院学报,2014,32(12):84-88.

[4] 陈静.基于产学研融合的毕业设计模式探索及实践研究[J].软件导刊教育技术,2016,15(8):73-74.

[5] 杨平,张达敏,刘国敏，等.电子与通信工程领域专业学位研究生培养模式探讨[J].软件导刊教育技术,2016,15(4):34-35.

[6] AWLEY E F, Malmqvist J, Ostlund S, et al. Rethinking Engineering Education-The CDIO Approach[M].New York: Springer,2007.

[7] 顾佩华,沈民奋,李升平,等.从CDIO到EIP-CDIO汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究,2008,26(1):12-20.