基于智慧课堂的“通信原理”教学实践研究

2022-07-12许会芳

常州工学院学报 2022年3期

许会芳

(安徽科技学院电气与电子工程学院，安徽蚌埠 233000)

信息技术的飞速发展，更强调学生的自主学习能力、分析并解决问题的能力、知识重构能力等。为此，在互联网+技术的推动下，出现了多种有利于改革传统课堂教学的新模式，如智慧课堂、雨课堂，能充分调动学生学习的主观能动性[1-2]。

国外学者研究智慧课堂的出发点是注重学生的全面发展、提升学生的能力。如Kumara等[3]通过问卷方式来探讨智慧课堂是否能提升学生的学习效果。Lee等[4]提出要善于将现代化的信息技术与新方法有效结合，使智慧课堂的功能更加具体化并能够进行持续发展和应用。Lui等[5]则将智慧课堂应用于生物学科的实验中，旨在通过现代信息技术增强学生对实验的直观感知，形成对生物学科认识的完整体系。

国内学者刘邦奇[6]提出“三段十步”的智慧课堂结构模型。王兴伟等[7]通过重构教学流程来研究智慧课堂的教学方式和教学内容的改革。郭晓珊等[8]基于智慧学习的特征，设计出不同的智慧课堂学习模式。黄荣怀等[9]以智慧教室的5个特征为维度构建智慧教室的“SMART”概念模型。综上所述，国内外学者对智慧课堂进行了不同的教学实践研究。

1 “通信原理”课程教学现状分析

“中国制造2025”将“新一代信息技术产业”列于十大领域之首。为顺应“中国制造2025”关于通信技术的要求和紧扣新时代全国高等学校本科教育工作会议精神，着力提升专业建设水平，推进课程内容更新，推动课程改革，各高校针对“通信原理”课程教学都进行了一定的改革。但调研发现，仍存在着诸多不足，主要体现在以下几个方面。

1.1 课时被压缩，知识点讲不透

“通信原理”课时压缩严重，由原来的64学时减少为目前的40学时。为保证教学内容的完整性，教师只能加快进度。如“确知信号”和“随机过程分析”这两章内容中数学公式推导烦琐，学生难以接受。调研发现，部分高校的做法是这两章内容都不讲，但这部分知识点在后续章节中恰恰起到了很大的作用，显然不讲不行。还有部分高校的做法是讲授这两章内容，但一带而过，学生理解不了。如果采用智慧课堂，学生结合教师课堂教学和智慧平台资源的再学习，会大大提升学习效果，且能适应课时压缩的现状。

1.2 重教师课堂灌输，轻学生主动参与学习过程

虽然教师拥有丰富的教学资源和先进的教学理念，但目前教学模式仍以讲授法为主，学生处于被动接受的状态。学生的主观能动性无法充分发挥，自主学习能力和创新能力的培养更加欠缺。

1.3 传统网络平台教学质量不佳

单纯网络教学对于主动学习性薄弱、自控力欠缺的学生，在缺乏监督的环境下，难以达到好的教学效果。如网络平台上的视频学习流于刷课时，会使教学效果受限。同时，教学质量评价缺乏反馈机制，教学质量考核评价体系不完善等问题尤其突出。

1.4 重理论轻实践，考核方式单一

传统的期末考试形式单一，一张试卷的几个题型不能全面体现学生的学习能力和学习效果。平时成绩主要依据出勤率和作业评定，未涉及实践知识的考核和过程性考核，显然缺乏合理的量化标准。基于课程的教学现状，为提升教学质量，采用智慧课堂建设课程势在必行。

2 “通信原理”课程智慧课堂教学的实践

2.1 规范“通信原理”课程教学基本材料

“通信原理”课程以教学大纲等教学指导性文件或标准开展规范化的教学和实验活动，教师应全面掌握课程的教学内容及其结构体系，依据学情分析，从了解、理解和掌握3个层次梳理出课程的基本知识、基本理论和基本方法，总结出课程的重点和难点知识。

建立“通信原理”智慧课堂平台。智慧课堂移动端分为教师端和学生端，教师端包括微课制作模块、教学基本资料推送模块、学生任务分配模块、小测试模块、作业实时提交模块、学生和教师的交流沟通和实时反馈评价模块等。学生端包括学习模块、作业提交模块、小组沟通模块等。智慧课堂云平台实现内容“收、存、管、用”，并通过微课平台、在线教学平台与课堂教学相互衔接，既可以实现辅助教学，也可以提供完整的在线学习、作业与动态评价等。

2.2 设计“通信原理”课程教学内容

“通信原理”是电子类、通信类等专业的一门专业核心课，该课程在教学中以培养具有高水平应用型的电子类人才为目标。本着“夯实基础、突出应用、加强实践、培养素质”的原则，“通信原理”课程的教学内容主要有信息传输的基本概念、基础理论、基本方法和通信前沿技术。要求学生了解通信系统的基本概念；理解通信系统的基本组成与工作原理，评价各种系统的性能指标及其基本分析方法；掌握各种新型通信系统所需要的新技术、新方法、新手段。同时要求学生了解通信技术的发展前沿和最新动态(如5G技术、北斗导航技术和量子通信技术等)，以及通信新技术、无线通信技术等在航空航天、海底通信等实际工程领域的应用，为进一步提高逻辑推理能力、分析计算能力、实验研究能力、总结归纳能力、创新能力和工程实践能力奠定坚实的基础。学习该课程，应达到如下学习目标：

知识目标：掌握通信系统的基本原理、分析方法、前沿技术。

能力目标：具备通信系统分析、设计能力；具备写作科技论文的能力；具备创新意识、创新能力和解决复杂工程问题的实践能力。

素质目标：具备较强的专业素养和严谨的科学态度；具备团队合作能力；具备大国工匠精神和科技报国的家国情怀。

因此，教学组织实施过程中，教学内容设计显得尤其重要，课堂教学内容实施时采用“三步走”思路。

第1步，梳理出“通信原理”课程的“导游图”——标出树干、分支和树叶(核心、章节和知识点)。将课程分为：基础知识模块，包含通信与通信系统的基本概念、确知信号、随机过程、信道、模拟调制系统；数字调制模块，包含数字基带传输系统、数字带通传输系统、新型数字调制技术；编码模块，包含信源编、译码，信道编、译码；前沿技术模块则包含如5G技术、量子通信等。

第2步，梳理出每章的“导游图” ——梳理出每一章节的内容主线、知识点关系，制定本章的学习策略和学习方法。如梳理出模拟调制系统的“导游图”。从调制的目的、调制的方法和调制的应用切入本章的教学内容，基于理论和实践阐述调制和解调的基本原理，并分析各种调制系统的抗噪声性能。将调幅(AM)和调频(FM)进行对比，分析模拟调制系统的共性和个性，总结它们的优缺点以及工程实践应用，做到理论与实践的有机融合。同时，依据本章的“导游图”，制定本章的学习策略：一是由时域到频域的分析；二是采用借用和对比的理念使学生能够将知识点融会贯通。

第3步，融入科研思想及学科和专业最新的研究成果，梳理出新型数字带通调制系统的“导游图”——围绕“为什么，怎么做，有什么好处(在工程实践中的应用如何)”展开各个知识点的学习。通过此方法，课程知识内容主线清晰，且实现了理论与实践的有机结合。

2.3 有序开展“通信原理”课程各教学环节

构建线上教学与线下教学、理论教学与实践教学、课堂教学与创新创业教学相结合的多元化教学模式；优化智慧课堂、多媒体教学、软件仿真、实验实践技能操作等教学手段，充分利用现代信息技术，建设在线虚拟仿真平台与真实通信实验系统相结合、传统资源与网络资源相结合的立体化教学资源，确保各教学环节和教学活动有序开展。

一是课前——知识构建、自主探究：教师准备教学视频、课件等教学资源，发布学习任务，提出学习的要求。同时，依据大数据学情分析、学习资源推送与结果反馈，教师适时对教学内容和教学方法、手段进行优化处理。上课前10 min在学习通发布签到，及时统计学生到课情况。

二是课中——知识内化、合作探究：利用抢答、选人、分组讨论等形式检查学生所学内容和新课预习情况。教师注意做好引导和组织工作，督促全班同学积极参与讨论，并进行总结点评和有针对性的指导以保证效果，同时实时记录学生的课堂表现情况。比如针对某个模块，首先要恰当引入课题，一般按照为什么讲解这个课题，这个课题包括什么(原理、方法等)，这个课题有什么作用(应用)这3个流程进行分析，给学生建立总体框图，并实时提出一些问题，引导学生进行独立思考。通过抢答、选人、分组讨论等形式，激发学生的学习激情和主观能动性，提升学习效果，培养学生分析问题、解决问题的能力和归纳总结能力及沟通表达能力。

三是课后——巩固提升、项目探究：该阶段学生通过查阅资料、观看视频、在平台进行线上学习与讨论等，消化吸收课堂上讲解的知识点，完成个人作业和相关的小测试，并适当拓展与延伸。同时做好预习任务，为下次课堂讨论奠定基础。作业要求与课堂所学内容密切相关，教师及时批改作业并进行智能推送和个性化辅导，汇总并分析学生作业中出现的问题，有针对性地给予指导。同时，教师及时记录学生的学习情况。“通信原理”课程在学习平台预先制订课后答疑计划。答疑力争照顾到班级全体同学，既帮助成绩差的同学补缺补差，又能对优秀的学生提更高的要求。

2.4 充分挖掘课程思政教学元素

坚持把思想政治工作贯穿于课程教学全过程，满足学生成长发展的需求和期待，守好一段渠、种好责任田，使专业课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，着力培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。“通信原理”课程思政属于隐性教育，需长期不懈、潜移默化地将中国通信新技术、典型人物、最新的典型案例等融入教学内容中，实现思政内容与“通信原理”内容完美结合，增强同学们的爱国意识，激励同学们在大学期间努力学习科学文化知识，为国家的建设发展贡献自己的一份力量。

3 基于智慧课堂模式的“通信原理”考评量化设计

为全面贯彻落实全国教育大会及新时代全国高等学校本科教育工作会议精神，坚持以学生为中心，以成果为导向，持续改进教学理念,落实立德树人为根本任务。建立“理论与实践并重、过程性考核与期末考核相结合”的教学评价方法。基于“多元化—重过程—考能力”的教学考核方式改革指导思想，拟制定完善的、科学有效的教学考核机制，采取多种方式综合考核学生的实际表现，对教学效果做出真实、客观的评价，以充分促进学生学习积极性和主动性，建立智能量化考评系统和详细的课程考核量化评价标准，具体如表1所列。