基于腾讯课堂的《宽带无线通信技术》在线研究性教学

王昕 龚清勇

摘要：基于网络信息技术的课程教学以及研究性教学是近几年来我国教育研究关注的热点之一。疫情期间，将在线平台和教学相结合，实现在线教学互动，师生互助学习结合，成为一种新颖而有力的教学手段。本文对《宽带无线通信技术》传统的课程教学方式进行了分析，基于腾讯课堂实现在线教学，利用投票和开放性课题作业提高了学生学习的兴趣和自主研发的能力。最后，教学实践证明了新型教学方法的有效性。

关键词：网络信息技术;移动通信;教学

中图分类号：TP311文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）33-0173-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 引言

宽带无线通信是指以宽带信号为载体进行通信的系统，包括无线局域网（WLAN）、4G、5G、UWB以及多种定位和个域网系统。上述宽带无线通信不仅可以实现短消息、图文等多媒体数据的传输，还可以实现无线定位、个域网连接和物联等功能。目前，宽带无线通信已经涵盖生活中的各个领域，并发展得到了各种不同的系统应用，如WLAN、宽带蜂窝移动通信、UWB室内定位、宽带卫星通信等。

实际应用中，宽带无线通信系统与我们的生活息息相关。不同宽带无线通信系统的信号传输和复用技术通常有所区别，网络配置算法、协议体系结构以及接人方式等也都存在互异特性，无线传输特征和网络架构也复杂多变。仅对移动通信系统进行课程教学无法去深入了解不同应用领域的宽带无线系统原理和架构。因此，国内许多本科院校都专门设置了《宽带无线通信》课程学习，对不同应用背景下宽带无线通信系统的基本原理进行介绍，其中包括信號处理流程、通信网络架构以及协议体系。通过该课程的学习，可以使得学生能够基本了解无线传播信道中发射和接收信号的处理流程以及各种系统中，从而为后续其他专业课的学习和工作打下坚实的基础。

然而，课堂教学往往仅针对1-2本参考教材进行讲解，教材中可能存在一些陈旧过时的内容，无法体现现代快速发展的多领域应用的最新进展。此外，教师讲学生听的模式下，学生吸收知识较为被动，对教材内容理解可能存在偏差或者浮于表面的现象，也无法培养自主解决问题的能力。

近年来，互联网络的迅速发展将我们的生活带人一个崭新的时代。现实生活中的各个宽带通信系统都在实现或者将实现通信和网络的融合。其中，4G-5G通信的数据传输速率的提升，多网融合技术也使得各种在线教学平台层出不穷，在线教学确实可以落地实现。疫情期间，各大高校封校，线下教学关闭，使得在线教学需求急剧增加。

2 传统课堂教学的问题

2.1 教材内容落后

目前，大部分本科院校采用的教材内容均落后于当前最新技术。教材中介绍的蜂窝移动通信技术基础主要章节还依然基于第2代和第3代蜂窝系统技术，内容陈旧，对于现有生活中广泛应用的第4-5代系统介绍不多，关键技术原理没有涉及，与现实生活脱节。卫星通信网络章节中，部分卫星系统和应用已经停止，教材中仍然在做介绍。此外，已经更新的卫星定位系统也没有在教材中做更新。这部分陈旧落后的内容在教学中需要进行选择性的剔除和更新，以适应当前日新月异的技术发展。

2.2 学生兴趣偏离

专业基础课教学大都采用被动的填鸭式理论教学方法。由于专业基础知识理论性较强，文字叙述内容过多，主动性操作少，使得学生对该课程学习的兴趣不高，主观能动性不强。本门课程中，卫星通信以及无线自组织网络架构应用领域较为特殊，远离学生的日常应用。此外，WLAN和物联网章节虽然与生活联系紧密，但是教材中对这些系统地介绍理论性较强，远离学生感兴趣的上网多媒体传输和智能家居等相关内容。即使学生学习，也只能依靠单纯的理论内容联想获得一些理解。上课时，由于不感兴趣，部分同学存在不认真听讲的现象。此外，单纯依靠教材讲解和PPT播放的教学方式，文字内容过多，同一页幻灯片播放时间较短，学生仅能短暂记忆部分考试内容，不容易实现理论基础知识的长期记忆。

2.3 学生主动性低

传统教学中是老师讲理论知识，学生听讲，课后老师提出问题并给出答案。在这个过程中，学生自己主动性较低，并没有动力去自主提出问题，理解问题存在的背景和原因，更不能深入分析一些现象的基本原理以及解决方案。单纯进行课堂教学，课外活动时同学随即会把兴趣转移，即使进行课后作业，也存在抄袭或者随意回答的现象。此外，由于课后作业只是采取简单的问答和计算的形式，学生在短时间回忆上课内容并完成作业后就不再关注课程。由此可见，学生积极性不高，不仅使得课程学习时间受限，还会导致学习不能深入。大部分学生在简单了解了各类系统的基本原理架构后不再花费更多时间去深入研究其中的关键技术。另外，被动性接受知识也会使得记忆不深刻，很容易就会在短时间内忘记。

3 基于腾讯课堂的在线教学

基于上述传统教学弊端，本文在对新型在线教学平台进行研究后，开发基于腾讯课堂的新型《宽带无线通信系统》课程的研究性教学模式，具体方案如下。

3.1《宽带无线通信技术》教学大纲和资源调研

基于网络信息技术进行文献调研，使得教学不再局限于某本教材。集中教师和学生的力量，利用网络搜索引擎寻找并辨别精品教学资料。充分利用各种资源，包括电子教材、教学大纲和网络教学平台，来综合引导学生的主动性，达到寓教于学的目的。最终构建教学大纲如下图1所示。其中包括无线通信网络、无线通信技术基础、无线局域网、无线城域网和蜂窝通信和卫星网络等章节。每个章节的重点内容在大纲的第三排里面总结列出。针对这些内容，在中国大学MOOC（爱课程）、智慧树平台、学堂在线平台和网络搜索引擎上查找了相关精品教学资料，并按照课程相关程度选择了两类精品课程——学堂在线的《宽带无线通信》和中国大学MOOC北邮的《移动通信系统》部分章节。

3.2 按照大纲合理设计课件，结合生活相关主题

在大纲中引入联系生活中实际的内容。对通信信道传输特征，从日常中经常遇到的WIFI连接为例，讨论电磁波传播过程中可能存在的传播方式和损耗。强调日常中无障碍传播为直射、有障碍传播为绕射损耗、粗糙界面为散焦以及无论何种传播方式都存在的损耗。从教材和调研文献中发现损耗与距离的关系，并应用举例和课后开放实验的方式来进行验证。

对第1代一第5代蜂窝移动通信系统章节介绍，可以结合手机的发展历程，从中提取不同时代通信系统的关键技术以及对应的移动终端的改变，进而介绍通信基本原理。第3代移动通信开始引入CDMA多址接人技术，同时代出现了CDMA手机，从而引入不同时代系统中信号的多址接入方式介绍。CDMA中信号理论上正交，实际上多径效应导致额外的时间延迟，导致信号不完全正交和衰减，进而讨论CAMD系统中特有的抗信号衰减和功率控制技术。

在物联网章节介绍中，结合现代生活中比较热门的智能家居进行介绍，引人物联网的几个关键模块。介绍关键模块的功能，以现有比较热门的智能音箱为例，说明关键模块存在的地方，数据传输的无线特征，实现对物联网架构和基本原理的理解。

这样从生活出发，可以吸引学生的兴趣，把注意力集中到实际应用的通信系统，进而引导学生考虑这些系统中实际遇到的问题。实现基础知识原理从应用到理论，再回归到理论的过程。

3.3 基于在线平台的研究性学习

本文定义研究性学习方式为学生在教师的指导下，自主地调研文献和背影知识，对开放性课题进行探讨。经调研和分析后发现问题存在的原因进而解决问题，而不是由教师直接给出结论的学习方式。在《宽带无线通信系统》课程中，如何引导学生实现研究性学习是本文的一个关键问题。在一些重要章节，结合重点难点内容提出几个课题，设计学生分组选择课题，引导学生在课前和课后进行网络调研，对课题的基础知識进行预习和探讨。其中，课题列表如表1所示。上课期间，利用腾讯等平台实现视频实时交流，针对学生的课题分析进行讨论，指出其中的问题所在，进而讲解相关理论基础知识;课后引导学生进行网络调研，验证研究方案并最终解决课题，撰写课题分析报告。经历上述课前到课后的一系列过程，学生从实际完成过程中学习课程中相关原理，不仅学会了自主发现和解决问题的思路，还可以对无线通信系统中的重点知识进行深刻理解和记忆。

3.4 综合考核评价

在研究性学习的基础上，对学生平时成绩和期末成绩进行综合评价。平时成绩中，需要对学生的开放性课题完成情况进行考核，不再单纯地按照考勤和点名进行评价。其中，对学生课题完成报告中的文献调研工作、背景调研、问题分析以及解决方案进行考核。此外，基于QQ群和腾讯课堂进行通知、平时签到和课堂问答互动，对签到和问答计分计次，如图3所示。新考核评价机制实现了本文在线教学设计的初衷，极大程度上开发了学生自主学习、解决问题的能力，解决了线性点名占用时间长和学生回答问题不积极的现象。

经过为期一学期的实践，学生自主解决问题的能力有所发展，不再是单纯的记忆式学习，验证了在线教学方法的有效性。

4 结论

本文对《宽带无线通信技术》传统教学方式进行了分析，指出其中的缺陷。然后，疫情期间，在线下课程受限的前提下，本文设计引入网络信息技术，基于腾讯平台实现新型线上教学和实践。实践结果表明，本文在线教学方法极大程度地提高了学生学习的兴趣并提高了学生自主解决问题的能力，为课程教学的长久发展奠定了基础。

参考文献：

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[3]汪涛，汪双顶.无线网络技术导论[M].3版.北京：清华大学出版社，2018.

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[6]孙宇彤.LTE教程：原理与实现[M].北京：电子工业出版社，2014.

【通联编辑：梁书】