新工科背景下基于OBE理念的通信原理课程改革与实践

夏瑞华，李迟生，张文全，李 安

（南昌大学 信息工程学院，江西 南昌 330031）

0 引 言

新工科的主要目标是：服务国家战略，满足产业的需求，同时引领行业未来发展。OBE理念的教育模式是以成果产出为导向，主张根据行业需求，制定培养目标，确定相应专业毕业要求观测点以及合理的评价体系，并将评价结果用于培养方案制定和目标的持续改进。新工科背景下基于OBE理念的教学设计思路如图1所示。

图1 教学设计思路

通信原理是电子信息工程和通信工程专业的学生必修的专业主干课程，该课程理论性强，要求学生掌握各种基本通信系统的调制、解调方法以及有效性和可靠性的分析与计算，为其后续学习和研究设计新的通信系统打下坚实的基础。因此，必须保证教学效果，有效提高人才培养的质量。本文在新工科背景下基于OBE理念的教学设计思路，对通信原理课程的教学改革进行研究探索。

1 通信原理课程教学现状

新工科背景下，对照OBE理念，通信原理课程教学存在问题如下：

（1）教学理念陈旧。目前，通信原理课程的教学基本是教师从教材出发，引领学生学习；课堂上以教师为中心，学生一般被动地接受新知识，缺乏主动性；课程教学目标一般设定为学生掌握通信系统的重要概念和技术，而不考虑如何提高学生的综合分析和解决通信领域复杂实践工程问题的能力。

（2）学生学习兴趣不高。通信原理课程的教学内容安排中过分重视理论性强和枯燥乏味的公式推导和计算，而忽略公式的背景和物理意义，学生很容易失去学习兴趣；课后作业侧重于考量学生是否已记住、理解所学过的知识以及是否能利用所学过的知识进行一定的计算，这样的作业难以调动学生的学习积极性。

（3）考核方式单一。在课程教学考核手段上，缺乏阶段性考核。多采取闭卷考试来评定，这种着重考核学生掌握理论知识程度的方式，容易造成学生死记硬背，缺乏融会贯通，不能有效地培养学生综合分析和实践动手能力。

2 教学改革的实施

2.1 课程体系改革

根据图1所示的教学设计思路，首先根据行业需求来制定本专业培养目标；然后根据培养目标建立本专业学生的毕业要求观测点，确定课程体系，课程体系与观测点之间应有清晰的映射关系；根据课程体系决定的教学要求安排合适的教学内容；通过恰当的评价和考核机制对学生的学习结果进行评价，用来服务毕业要求的改进以及判断学生能力是否满足社会行业需求，进一步改进培养目标。

依据工程教育认证12条毕业要求，结合培养目标提出了针对我校通信工程专业的12条毕业要求，又分解为清晰、明确、可衡量的34个毕业要求观测点；针对这些观测点，确定了一套课程体系，其中通信原理课程的三个课程目标与观测点的对应关系如下：

（1）课程目标1：能综合利用数学、随机信号分析、信号处理等知识，建立基本通信系统中的信号分析、信道建模、调制及解调、信道编码、信源编码等数学模型，并能够对系统性能进行分析；对应毕业要求观测点1-4工程知识。

（2）课程目标2：掌握通信系统中调制/解调、编码等的基本设计方法，掌握不同调制、编码方案的优缺点，并了解噪声、干扰等各种因素对系统可靠性和有效性的影响；对应毕业要求观测点3-1设计/开发解决方案。

（3）课程目标3：通过文献调研和综述，了解现代通信系统关键技术的国际前沿和趋势，并能针对已有方案分析总结优缺点；通过综合设计训练，完善自身研发能力，能够较好地进行自我定位，提升个人可持续发展潜力；对应毕业要求观测点12-2终身学习；然后根据课程目标来确定具体的教学内容。

2.2 融入思政元素

新工科人才培养要求中指出：专业人才应以“立德树人”为引领，全过程育人、全方位育人。在通信原理课程的教学中也应融入此思想。通信原理的发展、基本理论、学习方法和知识应用都包含着丰富的思政内容。例如：每条信息的成功传递都是通信系统的各组成部分通力配合完成的，通信过程离不开任何一个设备，以此引导学生树立团队意识和工匠精神；通信系统的有效性和可靠性是既相互关联，又相互矛盾，并且是可以互换的，可以鼓励学生善用事物的辩证法则，引导学生掌握分析和解决问题的方法；可以通过解读通信行业的发展历史、领军人物、社会热点、知名企业等，让学生更深入、更全面地了解专业，有更开阔的眼界和更宽广的胸怀，从而提高学生对专业的认同感，激发学生投身行业、建设通信强国的爱国热情。

2.3 教学模式的改革

（1）贯彻以学生为中心、以成果为导向、持续改进的线上线下混合式教学模式

课前在学习通平台发布各章节学习任务单、学习任务点、学习资料，要求课前预习；课中为线上和线下混合式教学，线上采用学习通平台播放或直播等方式，学习重要知识点；线下系统讲解各章节知识点之间的关系，并将各个知识点融会贯通；课后根据作业内容、课堂提问，进行每章结束后的测试，随时掌握学生的学习效果，对学习效果差的薄弱知识点补充讲解、答疑或个别帮扶，并持续改进教学方法。

（2）实施以项目融入、动脑动手的讨论式教学

在各通信系统知识点的讲授基本结束时，由教师结合课程组成员在研的科研项目，设计与工程实际相关的大作业，让学生查找资料，利用MATLAB/Simulink和Multisim等仿真软件进行系统分析设计、计算机仿真，最后撰写设计报告，分组进行PPT汇报展示；在大作业进行的过程中，教师和学生通过网络平台进行交流，展开讨论和答疑。由于综合创新大作业具有一定设计难度，能较好地锻炼学生的自主学习能力，同时能够提高学生综合分析和解决通信领域复杂实践工程问题的能力。

（3）重过程控制、完善考核方式、全面分析

课程学习效果考核体系主要包括小作业、课堂讨论提问、大作业、期中考试和期末考试，并辅助随堂练、考勤等。根据工程认证对课程教学目标的要求，本课程目标达成情况评价方法由定量评价和定性评价组成。课程目标达成情况的客观定量评价通过考核成绩分析法实现，课程目标达成情况的主观定性评估通过对学生的自评调查问卷统计得到。本校通信原理课程的定量考核和评价方式及成绩评定见表1所列。

表1 课程目标达成的定量考核和评价方式及成绩评定

通过设置各环节的考核内容及方法，量化考核体系，全面评价学生的学习成效，引导学生注重过程学习和工程能力的提升。授课教师通过分析考核体系中各毕业要求观测点、各知识点的成绩发现教学中的不足，并及时改进，通过教学体系在学生和教师双向的持续改进，实现课程教学质量的不断提高。

3 课程教学改革成效

本校通信工程和电子信息工程两专业开设了通信原理课程，课程组在2015—2017级通信专业班进行了改革试点。在通信原理课程改革实践中，通过项目任务的驱动，使得学生不再被动式学习，而是主动寻找方法、解决问题。经过3个学年的教学改革实践，学生学习的主动性和积极性得到显著提高。相比电子专业未实施课程改革的班级，课程结束后，通信班课程目标达成分析情况明显较好。图2和图3是2017级通信班和电子班课程目标达成评价值。同时，改革班学生普遍对通信相关课程有了浓厚的兴趣，积极报名参加互联网大赛、工程机器人大赛及科研训练项目。通信班参与大赛及科研的人数是电子班的2倍以上，在已毕业的2015级、2016级通信班中升学率相比电子班高出20%以上，表明教学改革取得了良好的效果。

图2 通信班课程目标达成评价值

图3 电子班课程目标达成评价值

通信原理课程教学改革对推进教学观念转变、强化教师工程教育理念也有着积极的作用。促使教师将工程应用中的新兴通信技术反映在通信原理的教学中，做到教学内容重点突出、与时俱进，注重教和学过程的协调，能够及时发现教学中的问题并持续改进。

4 结 语

新工科背景下基于OBE理念，构建合理的课程体系、教学模式和考核评价方法，有利于创新人才的培养以及学生综合分析和实践工程能力的提高。基于此，本文开展了通信原理课程教学改革的探索，包括重构课程体系、有机融入课程思政、采用线上线下和讨论式等教学模式、设计注重能力培养的评价体系。以期为通信类课程教学改革提供借鉴。