疫情倒逼教学改革，通信原理课程“上线”的探索实践

田文飚 芮国胜 张 洋

（海军航空大学，山东 烟台 264001）

0 引言

在这样一个网络信息时代，“互联网+” 教育正蓬勃兴起但又面临重重阻力。 2020 年年初，疫情的蔓延倒是完全点燃了在线教育的火种[1-2]，教育部“停课不停教、不停学”的号令，既是战疫情应急之举，也是“互联网+”教育[3-4]的重要成果应用展示，任务艰巨，使命光荣。 对于高校、具体课程组来说这是一个很有潜力的机会，当然也有不小的挑战。

通信原理[5-7]是电子信息类专业的一门必修的专业基础课，在通信等专业教学体系中起着承上启下的重要作用[8-9]。课程特点也相当显著：概念定义多、公式推导多、课程信息量大、联系实际应用紧密，而且对数学基础、电路基础有较高的要求，相对抽象枯燥。然而学生隔离居家，并非传统有约束的课堂，必然面临复杂多样的干扰，有来自外在环境或其他家庭成员的客观干扰，也有学生本人内心的主观干扰。 缺乏约束条件下，如果仅靠简单地把线下教育的课堂讲授模式直接照搬上线，不但无法激发学员的学习热情，恐怕连最基本的教学目标都无法完成。 怎样冷静应对？ 怎样专业设计？ 怎样慎重执行？ 怎样反思改进？

为了实现通信原理课程的教学目标，培养出具有积极思考、自主学习、独立创新意识的高素质应用型人才， 本文结合近年来教学中的积极探索和实践，对教学设计、实验教学、考核测试方面进行了研究和试验，取得了一定的成果，为电子信息类专业的线上教育积累了一定的经验。

1 S P O C 翻转课堂新模式

由于MOOC 具有时时处处提供优质教育资源、促进资源公平分配等优势，影响着世界教育，但也存在一些不足，如学习过程管理欠缺，规模大、缺乏先修条件限制，个性化指导不足，缺乏对创造性思维、高阶思维能力、高阶批判性思维的培养等。 鉴于MOOC 出现的如上种种缺陷，由此，SPOC 应运而生，其英文全名为Small Private Online Course， 即为小规模私有在线课程。 其“小规模”和“私有”是相对于MOOC 的“大规模”和“开放性”而言的，SPOC 的学生规模一般少至几十人， 多至几百人；SPOC 的学生准入条件受到限制，申请者必须得到开课教师的准许方可参与学习课程。课程不面向所有人。

由于疫情影响，2020 年2 月下旬全国大中小学集中在网络开课，多家专业网络授课平台不堪重负发生不同程度的卡顿。 课程组另辟蹊径，实现在视频App网站上线微课+办公App 答疑交流的SPOC 翻转课堂新模式，充分发挥线上教学便于实现“多师同堂”“全时段多点交流”“跨学校使用资源”等优势，具体措施如下。

1.1 学习效果导向下的网络课程

选定今日头条、西瓜视频等年轻学员经常访问的App 作为网络课程上线平台，如图1 所示，优点是学员用手机就可以随时随地开始学习，遇到不懂的知识点还可以通过暂停、回放，反复学习。 缺点是，对学生自律能力要求较高。 脱离了课堂的束缚、没有了在学校的学习氛围，面对互联网的强烈吸引力、家庭舒适的环境，学生是否还能保持专注学习？ 这是摆在线上课程教员面前的现实问题。

图1 今日头条后台网课列表

本课程组摒弃传统“打卡式”“抓考勤”的过程管理方法，提出以学习效果作为导向。 尽管教员在后台可以通过视频播放完成度在一定程度上监督学员的学习进度，但是，并不对学员学习视频做强制的要求，也就避免了以往网课教学中常常出现的学员一边挂着网课，一边刷抖音或一边玩游戏、听歌等应付、对付现象。 学员也可以选择通过自行查阅资料、自学教材等其他手段完成学习。教员通过每周若干次的网络会议等形式的翻转课堂来检验学习的效果， 比如小测验、口试、提问等。

从最近一期教学效果来看， 教员提出学习的目标和要求并定时检验，学员感受到学习的压力，即使未做学习视频做的强制性要求， 实际上网络课程视频的播放量和完成度表明， 平均每名学员都完整播放了3 遍。

1.2 办公平台线上交流

利用钉钉App 视频会议实现翻转课堂教学，规避了常规网络授课平台卡顿的问题， 充分发挥了阿里、腾讯等互联网大平台强大的计算、存储和在线交流保障优势。

课程组教员全程在线，并定时邀请前期学员交流课程知识点在工作中的应用心得。利用互联网平台轻松实现多师同堂，这在传统课堂当中是难以实现的。

利用翻转课堂当中的交流、后测，课后作业以及结课笔试来检验学员各个阶段的学习成果，推动前述以教学效果为导向的网络课程教学，激励学员多方面查阅资料、完善知识体系。而且教员能够及时批改、将结果反馈给学员，并引入竞争机制、评选优秀。 另外，在线交流自由轻松的环境使得学员体现出了比在传统课堂上更好高积极性和参与度。

1.3 调查问卷测评效果

通过对同期2871 名学员问卷调查摸清学员态度，部分结果如图2、图3 所示。

图2 学员对网络教学的态度

图3 学员最喜欢的网络教学环节

绝大多数学员（将近77%）对网络教学的态度是积极的，喜欢在线教学，认为完全可替代线下课堂教学或是认为在线教学、传统课堂教学各有优势，两者可以有机结合。 在若干网络教学环节当中，有31.03%的学员认为视频课程对他们的帮助很大，54.82%的学员喜欢通过直播互动、线上答疑、在线讨论这三种方式与教员或同学交流，来学习新知识或检验自己的知识点掌握情况， 在教学组织方式上，75.94%的学员喜欢上述在线课堂教学组织方式，17.49%的学员选择了学习已有公开MOOC 的形式，4.35%的学员选择不看视频自学，2.23%选择其他。也就是说绝大多数学员认可我们提出的学习效果导向下的“网络课程+办公平台线上交流”SPOC 翻转课堂新模式。

2 线上综合实验新设计

通信原理课程是一门与实际应用联系紧密的课程，实验部分是课程教学的重要组成部分，旨在进一步提炼理论和联系应用， 加深学生对课程内容的理解和掌握，为今后从事相关领域的工作打下基础。 课程实验分为3 个层次：验证性实验、综合性实验、创新性实验。 在以往的线下教学过程中，学员可以依托大学的国家级虚拟仿真实验教学中心， 完成丰富的实验内容。 但是此次疫情的出现，使得课程组对实验内容的“上线”展开了全新的设计,部分实验报告如图4 所示。

图4 部分实验报告

2.1 验证性实验

该类实验是对课程当中每个独立知识点的验证，如AM 调制、AMI 编码规则、2DPSK 差分相干解调、ΔM 编码等。该类实验对理解课程内容十分重要，但实现相对简单，学员通过直观观察即可验证教材上的理论。 教员随作业布置， 要求学员利用MATLAB、Simulink 等相关软件自行实现。

2.2 综合性实验

该类实验是对多个独立知识点的综合运用，考察学员知识串联、综合运用的能力。 课程组教员专门设计的多个实验串联了若干章知识内容，例如：实验二2FSK 的解调实验， 要求学员编程实现信号的调制和解调、添加噪声模拟信道传输、分析不同信噪比下的抗噪声性能、 分析不同信噪比条件下的信道容量等，涵盖了教材上第4、6、7 章的信道容量、 调制解调、门限效应、误码率性能等多个知识点。 学员利用翻转课堂时间交流实验结果。

2.3 创新性实验

该类实验为培养学生的创新意识而设，主要面向学有余力的学员，作为附加加分项。 选取课程当中的开放性内容，由学生自由探索，例如：除了教材上的方法外MSK 还有那些非相干解调方法？ 有哪些提升性能的手段？ 要求学员从原理论证、方案设计和模拟仿真几个环节着手，既培养学生的创新意识，又锻炼学生分析问题和动手实践的能力。这一部分实验往往会展现学员创新思维的闪光点， 如2015 级学员王鹏改进传统1 bit 差分相干解调算法获得了接近理论极限的好结果， 课程组教员指导其总结成果形成论文，获得了同行专家的认可，已被发表在《通信学报》上，并被EI 检索。

3 在线作业考核新探索

为了掌握学员对知识点的学习情况，以及是否达到进入下一模块学习的要求，有必要通过作业考核等形式检验知识牢固度和学习效果。课程组教员依照课程重难点布置课后作业或设计单元测试题作为考核。线上测试体现了传统纸质测试不可替代的优势。

3.1 横跨时空，考核灵活

学生在线考核不受时空限制，具有更大的自由度和灵活性，随时随地在有网络的环境下即可完成。 图5 为手机提交作业的界面， 学员可采用手写拍照、计算机仿真等多种形式提交，教员在后台能及时查阅学员提交的作业并进行批改。 从实际操作结果来看，相比于传统课堂教学条件， 学员能够完成一些难度更大、综合性更强的大作业，这实际上得益于学员居家隔离时间上的自由度以及具备大块、 集中的学习时间，这也对后续课程开展有所启示。

图5 手机提交作业界面

3.2 反馈及时，适时调整

学员的考试内容直接提交到服务器后，服务器程序对考试内容客观题部分进行统计、判别、汇总、统计等处理后，立即以页面、电邮等方式对考试结果进行反馈，如图6 所示。在学习过程中，及时地反馈有助于学员了解自己的优缺点， 以便更快地调整学习策略、方法和进度等。 而且，各题答题用时、准确率、未提交名单等信息教员一目了然，也可以帮助教员把握学员的掌握情况。

3.3 易于储存，查询方便

传统测试的大量纸质文档难于长时间存储，而在线测试结果是数字化的，可以很方便地在线或离线保存。 方便学员、教员进行学习成果对照，如前测、后测对照，知识点遗忘对照等，甚至可以根据测验结果生成各种报告或图表， 直观地反映学生学习变化的趋势。从而为教师或学生制订教学计划和教学策略提供了依据。

图6 网络提交、批改作业

3.4 结果保密，保护自尊

因为学生是通过网络独立考核，用时、结果只有自己和老师知道，并对其他人保密。 消除了部分学员在常规考场的紧张心理对考核结果的影响，避免了遇到害怕答错而不敢作答的障碍。

4 结语

面临疫情，为响应教育部“停课不停教、不停学”的号令， 针对传统课堂教学不能照搬上线的实际问题，课程组提出了以教学效果为导向的SPOC 翻转课堂新模式，给出了线上综合实验新设计并开展了在线作业考核新探索，形成了新的录播微课与直播授课结合、线上交流与线下考核结合的混合翻转课堂教学模式。在教学过程中通过教学质量的过程控制与考核达到提高教学质量的目标。 实践结果表明，新方法激发了学生的学习积极性，提升了参与度，取得了很好的教学效果。