基于项目驱动法的通信专业研究生教学模式研究*

2019-12-27高宏峰冀保峰郑国强

山西电子技术 2019年6期

高宏峰，冀保峰，郑国强，刘伟

(河南科技大学信息工程学院，河南洛阳 471003)

0 前言

随着信息技术的发展，5G通信、物联网、无线传感器技术、大数据等已成为现阶段最热门的通信技术，未来十年通信电子行业人才具有较大的缺口。为了适应电子行业的需求，大部分高校在通信专业的研究生培养方案中设置了随机信号处理、现代编码技术、无线通信原理、信号检测与估计、空时无线通信等与通信系统相关的理论性课程，同时也设置了DSP、嵌入式应用等提高学生动手能力的实践性课程。然而，在临近毕业时，大部分研究生未真正掌握通信系统的设计方法，对通信系统各模块间的联系及参数设置不清楚，更未掌握硬件平台实现方法。研究生所学知识与实践脱节，造成在就业时缺乏通信系统的实际设计能力，与企业的实践能力需求有较大差距，择业受到较大影响。

分析其主要原因有以下几个方面：

1) 通信系统各课程模块中，在教学计划中安排的实验环节以单一课程为单位，只对特定课程的相关知识的验证和巩固，缺少系统化环节，难以建立多课程的整体设计概念。

2) 每门课程中的实践环节课时较少，学生主要完成一些验证性实验。学生依照通信模块中的单一算法原理进行实验，对于多个通信模块间的关系缺少探究，这种教学方式不利于培养研究生的动手能力和解决复杂问题的能力。

3) 课程中注重编程仿真实验，缺少硬件实现环节。研究生具有一定编程能力，但硬件实践能力较弱。由于硬件设计调试的周期较长，研究生不能经历原理设计、参数设置、联合调试的全过程。

4) 课程考核由理论考核为主，采用试卷形式，分值占较大比例。课程实验主要在课下完成，一般以实验报告为主，动手能力难以真正量化。研究生为了取得高分，比较重视理论学习，而放松实践环节。

5) 研究生往往存在着发表论文的压力，大部分研究生特别是非211、985高校的研究生毕业论文课题一般是通信理论研究，研究方向仅针对通信领域的个别模块，应用面窄，研究结果限于仿真研究。

针对这些问题，本文提出一种基于项目驱动法的通信专业研究生的教学模式。在教学过程中，将项目与多门课程相融合，从教师为中心的授课模式向以学生为中心的学习模式转变，从单一模块向系统转变。通过教学实践，取得了较好的教学效果。

1 项目目标与内容

1.1 项目目标

项目驱动(project-based learning，PBL)法是以学生为中心的教学方法[1]。在教学过程中，不以获取知识为目标，而是强调知识的应用。教师根据教学内容提出一些实际工程项目，项目应为复杂的工程项目[2,3]。教师根据学生情况，将项目分配给学生。学生通过查阅资料、设计方案、实验调试等环节完成项目内容。项目应为包含多门通信相关课程的综合性项目[4]。在项目执行过程中，学生遇到问题时，教师起引导作用，通过讨论解决问题。PBL可有效提高学生的学习参与度，鼓励学生深度学习，增强学习动机，培养学生的合作能力与批判性思维能力。

1.2 项目内容

通信系统的模型如图1所示，包含信源编码/信源译码、信道编码/信道译码、调制/解调、信源/信宿等模块。通信系统中的各模块对应的课程内容如表1所示。可以看到，不同的课程对应不同的通信系统模块。因此，通过构建一个完整的通信系统工程项目，可以涵盖所有课程内容。每门课程对应通信系统的一个或多个模块。

图1 通信系统模型

通信模块课程项目内容信源/信宿多媒体通信,随机信号分析接收随机信号,将信号转换为数字信源。接收端将数字信号转换为信宿信号。信源编码/信源译码现代编码技术、多媒体通信选择适当的信源编译码技术,对数据进行压缩/解压缩信道编码/信道译码现代编码技术、空时无线通信通过信道编码技术,对数据进行纠检错处理数字调制/数字解调信号检测与估计,空时无线通信选择适当的调制方式、均衡器,对信号进行调制/解调信道信号检测与估计、无线协作通信、光通信系统根据信道情况,建立信道模型。了解信道特性

2 基于项目驱动法的项目实施方法

在项目的执行过程中，采取以下方法：

1) 教学案例与项目的选择

为了项目驱动教学法能达到预期效果，在教学中需要选择和设计适当的项目案例。项目内容应涵盖通信系统的所有模块。各门课程教师通过协调建立各阶段适当的项目库，根据课程内容从项目库中选择不同的项目进行实施，设立难易程度不同的项目供学生选择。

在学生熟悉的区域内选择项目的设计，项目的整体框架和难度要控制在学生可以接受的范围内。如果项目选题太难，学生容易产生畏难情绪，打击学生的积极性。在实践的过程中使得学生不愿意继续下去，进而丧失兴趣。项目过于容易，则不能涵盖教学内容，达不到最终教学效果。

2) 过程控制

教师应对工程设计过程进行控制。项目实施分为信息查询、方案设计、硬件实现、软件实现、效果评估多个阶段。在项目实施过程中，教师应培养学生的批判性思维能力。

在信息查找、处理、分析阶段，要求研究生采用多种信息资源，例如互联网、市场企业调研等。学生通过小论文、PPT等形式汇报自己所收集的信息，从大量的信息中选出适合项目参数要求的信息。

在方案设计阶段，教师可以准备多个项目相关问题，让学生回答，查看学生对基本概念、基本问题的掌握情况。根据多种应用场景进行考核，让学生思考方案如何才能合理设计。当学生遇到问题时，可以在课堂上公开讨论，鼓励学生给出多种解决方案，通过信息比较与推理、争论确定解决方案。

3) 学生的独立性与团队意识的培养

在现有的实践教学中，能力强的学生过于独立、缺少合作精神，而能力差的学生照搬照抄其他同学的实验结果的情况。因此，在项目的实施中，注意在保持每个学生独立性的同时，培养团队精神。

项目以组为单位，每人分配不同的任务，这样既可以培养学生的独立工作能力，又加强学生的团队意识。项目初期，教师设定项目目标并发给项目组。在组内将项目分为多个模块，每个学生分配一定的模块。在每个阶段，学生根据目标进行分析，提出满足设计要求的方案。每个阶段结束时，教师对项目进行检查、评估，学生通过演示、答辩来展示本组成果。

教师通过学生在项目中的贡献、交流及责任心判断学生是否有团队合作精神。观察学生在项目的准备、实施、评价阶段是否为团队服务，方案确定时是否提供信息与看法。在与同组同学交流时是否能够倾听他人的意见，赞赏他人的观点。通过是否按节点完成自己的任务、积极参加联合调试等活动观察其集体责任感等。