工程教育认证背景下的《通信原理》课程教学改革探索

郭常盈，徐春雨，徐国清

（南阳理工学院计算机与信息工程学院，南阳 473004）

0 引言

工程教育专业认证是针对高校工科专业实施的资格认证，是国际通用的工程教育质量保障制度[1]。我校为了适应这一发展趋势也开展了专业认证。通信工程专业作为一门重要的工科专业，而《通信原理》作为通信专业十分重要的专业核心课，其改革程度直接影响到其他课程的改进。

1 教学中存在的问题

《通信原理》是电子与通信类专业的核心课程，虽然这门课程我校已开设十多年了，也不断进行教育与教学改革，但是目前，这门课程在教学方面中仍存在着不少问题，主要体现在以下几方面：

第一，《通信原理》课程内容繁多，依据教学大纲和考研内容，课程中的基本概念、原理及分析方法要求学生必须掌握的，而大多数学生先修课程基础薄弱，这些基础知识的讲解需要一定的课时。还有，通信领域日新月异地发展，学生对不断涌现的各种新工艺新技术充满了好奇。但是，在课时异常紧张的情况下，教师很难对理论应用展开充分的讨论，也很难对前沿技术进行详细的介绍。因此，课堂上部分教学内容比较陈旧，没有体现时代发展要求和技术跟新趋势，且理论知识与实际应用脱节，导致学生学习无目的性，学习兴趣逐渐减弱。

第二，《通信原理》的理论教学大多时候仍以讲授方式为主、启发式教学和任务驱动式教学为辅，虽然其过程设计、教学手段不断改进但是效果不明显。课堂讨论少，学生参与度低，即使有时很简单的问题学生也不愿意回答。还有实践教学，虽设置有实验项目和课程设计，但由于实践时间有限，实践内容单一，解决方案明确，学生不要查阅大量资料，导致学生敷衍了事，实践教学达不到预期的效果。结果实习或就业中一遇到实际工程问题时惊慌失措，不知道怎样去解决。这些现象主要是当前的教学模式造成，偏重理论知识的课堂讲授和轻视工程操作的课外实践，缺少新颖的教学手段，缺乏对学生解决工程问题的引导和训练。

第三，《通信原理》课程考核是在课程结束后进行一次性的闭卷考试，主要对该课程的重要内容和部分难点进行考核。尽管《通信原理》课程内容繁多，但是为了充分体现教学大纲，这种标准化的考试内容比较固定，题型比较僵化，有些学生平时不怎么认真学习，全凭考前突击和死记硬背，但是一考完就全忘完。另外评价模式单一和片面，只有任课教师对学生评价，缺乏其他评价主体，而且仅仅是对学生掌握知识和应用知识的评价，忽视对学生学习态度和兴趣的评价，缺乏对学生实践能力和工程能力的评价。

2 改革措施

针对该课程教学过程中所存在的上述问题，基于工程化教育专业认证理念，本专业全体教师通过全面调研和仔细分析，制定解决方案，从课程教学内容、教学模式、评价体系等角度对《通信原理》课程的教学进行全方位改革。

2.1 优化课程教学内容

我国工程教育专业认证的一般标准明确提出毕业生的必备基本能力和素质中包括专业基本理论知识、创新态度和意识、人文社会科学素养、社会责任感和工程职业道德等[2]。在教学过程中，根据培养目标我们对《通信原理》课程内容进一步调整和优化，使授课内容更符合时代发展和市场变幻的需求。《通信原理》课程理论性强，公式繁琐。讲解时弱化数学公式的推导，加强概念物理涵义的解释，同时补充讲解它们在工程中的实际应用。例如抽样定理，不仅讲解定理内容，还要以时分复用为例来分析说明其在数字通信中的应用。在授课过程中，充分将生活实际融入到课程教学中，例如讲解调制的作用时，通过分析声音信号或图像信号实现远距离传输的过程来讲解调制在通信系统中的重要性。讲解QAM调制时，通过告诉学生我们平时观看的数字有线电视信号采用的调制方式就是64QA等等，这样可以加深学生对理论知识的理解。还有，将不断涌现的新技术新工艺渗透到整个教学过程中，可以使学生了解加通信领域的前沿技术，提升民族自豪感和激发学生学习激情。

2.2 创新课程教学模式

教学中落实“以学生为中心”的工程化专业认证教育理念，对于学生就是要努力提高他们的学习质量，对于教师就是要努力提高教学效果。“在教学过程中，如何激发学生学习热情、活跃学生思维、营造良好课堂氛围及达到预期的教学目的？”，这是所有教师一直在致力研究并希望达到的教学效果，而“教师如何合理运用多元化的教学方法和教学手段？”是解决这一问题的关键。

经典教学方法有许多种，如启发式教学、讨论式教学、MOOC教学及翻转课堂等，但如何合理运用？这需要我们不断去尝试。启发式教学，这是在课堂教学中最常用的教学方法，需要教师根据所讲内容按照一定的逻辑顺序合理恰当地提出一个又一个问题，引导学生不断去思考去解决问题，从问题的解答中归纳出一个又一个知识点。例如讲模拟调制时，我们先由一个实例“日常生活中声音信号怎样实现远距离传输”提出第一个问题“为什么要调制？”，通过引导学生分析和回答问题进而归纳出调制的作用，然后依次提出“什么是调制？”、“调制怎么实现？”、“发送端实现了调制，接收端怎样解调？”等其他问题，这些问题的设定是一环扣一环，知识的归纳是层层递进的。而讨论式教学是针对一些对开放性问题，教师引导学生以个人或小组的形式展开讨论，通过讨论分析来进行学习的一种教学方法。例如，针对数字带通传输系统相关问题，组织学生讨论“假如你是一名通信工程师，你在设计中高速数据传输系统时，会选用ASK调制、FSK调制还是PSK调制方式？”。通过讨论与分析，加深学生对相关知识的理解和掌握。当然对于一些综合性的题目，教师会提前一周布置题目后，学生可以自行结合，根据任务要求提出不同的解决方案，通过分析讨论确定方案。基于既定方案设计传输系统，并应用软件进行仿真验证。一周后要求每个团队派出一个队员发表本团队的研究成果，团队其他成员可以补充说明，同时接受其他团队的问题询问和评价打分。最后教师作总结，对各个团队的完成情况进行合理性的评价。当然，在实际教学中，不要流于形式，需要根据不同的教学内容运用不同的教学方法从而达到实效。

在教学中，灵活多变的教学手段也是相当重要的。课堂教学中，教师一般应用“板书加多媒体课件”形式向学生传授新知识。但是仅仅利用多媒体课件还是远远不够的，对于有些不容易表述清楚或者抽象难于理解的知识点，可以事先利用Flash软件做成以动画的形式，课堂上边理论讲解边动态演示，生动而直观，加深学生对知识的理解。《通信原理》课程的实践教学环节包括10个学时的实验教学和两周的课程设计。实验教学存在着实验内容单一、操作手段落后等问题。学生走进实验室，按照实验指导书的说明步骤在试验箱上连一连信号线、测一测测试点及观察一下波形就算完成实验任务。一次两次还可以，时间一长学生就有点敷衍了事，远远达不到实验教学的预期要求。为了解决这些问题，我们利用MATLAB/Simulink开发了一款《通信原理》课程辅助教学系统，根据每章内容设计一两个实验内容，基于辅助系统进行操作练习；根据在两三章内容设计一些综合实验内容，学生可以组队共同完成。通过这一个个任务，学生的工程实践能力逐减增强。因此将传统教学与多媒体技术充分结合，可以大大提高学生学习质量和教师教学效果。

2.3 课程评价体系的改进

为了避免“一次考试定成绩”的弊端，课程考核应该多元化，加强对学生平时学习过程的考核，将章节测验、分组讨论、设计作业及小论文等各种考察方式融入到平时评价中。实施过程性评价与工程教育专业认证中的“持续改进”理念是非常契合的。通过动态考核，可以从不同角度跟踪和考察学生的学习情况，通过各自的学习状况可以发现每个学生学习上的漏洞及能力上的欠缺，并反馈给学生让他们及时改正和提高。为了满足工程化认证的需要，课程考核内容需应用化。每章内容，通过课堂上的讲解和课后习题的练习之后，大多数学生对概念原理和分析方法都有了自己的理解，但是他们不能够将理论知识和实践应用充分结合，对一些实际问题缺乏工程性理解和解决。为了提高学生知识的实际运用能力，我们充分利用通信原理辅助教学系统和MATLAB/Simulink仿真平台，可以布置一些综合性的设计题目。通过这一个个类似项目工程的设计作业，提高了学生理论知识的工程应用能力，加强了学生团队协作能力。另外，课程考核评价主体应该多方面，除了教师对学生的评价外，还应有学生的自我评价和学生之间的相互评价。

图1 课程考核体系

在该课程评价体系中，考核成绩由期末测试和过程评价两部分组成，如图1所示。在该体系中，期末测试由期末试卷考试和实验操作考核，试卷测试是120分钟的闭卷考试，实验考核要求学生随机从10个实验项目中抽取2个进行动手操作，考察学生操作的熟练程度及实验结果的符合度；过程评价由章节测试、分组讨论、设计作业和小论文四部分组成。章节测试是每一章或每两章讲完之后对这些章节的基本内容进行一次测试，该课程授课8章内容，章节测试5次。分组讨论与课堂案例教学紧密结合。在教学中，教师会提前两周时间布置案例教学题目及针对该案例提出一系列问题，并组织学生自行分组、资料查阅和分析探讨。两周后每个小组要派出代表对本组的案例研究成果进行讲解，同时接受其他团队的质疑和打分。设计作业是根据实际的工程问题，结合学生所学内容布置一些简单或综合性题目，简单的设计题目要求学生独立完成，综合性题目学生可以自由结合。教师布置题目后，大家查阅资料，确定解决方案，设计通信系统，最后基于仿真软件去实现和验证。每个人或设计小组都要演示和讲解自己的作品，教师和其他人对该作品进行打分。小论文是基于所学的基本理论，学生查阅资料去了解和掌握这些理论的工程应用或在通信发展过程的应用。或者针对当前通信领域中的新技术新工艺进行上网搜集，并形成文字性的内容。小论文要求每个学生独立完成，重复率不能超过30%。

通过此考核体系，可以实现对学生全面地动态跟踪和了解，同时保证考核的普遍性和适用性。这与“面向全体学生”工程教育理念是十分契合的。

3 结语

工程教育认证对专业教学质量和人才培养提出了较高的要求，针对本校《通信原理》课程教学过程中存在的问题，从教学内容、教学模式、评价体系等方面阐述了课程教学改革的主要措施。通过这一系列改革，大大提高学生学习质量和教师教学效果。而《通信原理》课程作为专业核心课，其教育教学改革对本专业其他课程的改革和通信专业人才的培养极具借鉴意义。