电磁频谱管理数字教学资源与在线课程群建设

2025-02-13康国钦李丹朱璇邹晓鋆刘汉

高教学刊 2025年5期

摘" 要：适应教育网络化、信息化给电磁频谱管理教学带来的机遇和挑战，构建了产学研用结合的教学团队，依托国家级虚拟教研室组织数字化教学资源建设，打造“实践+实战+思政”三位一体案例库，创新设计电磁行动实践项目，建立电磁频谱管理模拟仿真实验平台，建设包括基础、业务、指挥等三个子群的在线课程群，采用知识图谱方法构建电磁频谱管理在线课程群内容体系，探索基于任务行动、岗位业务、课题项目的课程群协同运用模式，进一步提升电磁频谱管理课程育人水平，取得较好的教学效果。

关键词：电磁频谱管理;数字化教学资源;在线课程群;协同运用模式;产学研用结合

中图分类号：G642" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2096-000X（2025）05-0085-05

Abstract： To adapt to the opportunities and challenges brought by education networking and informatization to the teaching of Electromagnetic Spectrum Management， we have built a teaching team that combines production， learning and research with application. Relying on the national virtual teaching and research office to organize the construction of digital teaching resources， we have created a trinity case base of \"practice + actual combat + ideological and political affairs\"， innovatively designed electromagnetic action practice projects， and established an electromagnetic management simulation experiment platform. An online course group consisting of basic， business and command is constructed. The content system of online course group of Electromagnetic Spectrum Management is constructed by using knowledge graph method. The collaborative application mode of course group based on task action， post business and project is explored， which further improves the education level of Electromagnetic Spectrum Management courses and achieves good teaching effect.

Keywords： Electromagnetic Spectrum Management; digital teaching resources; online course group; collaborative application mode; combination of production， learning and research with application

电磁频谱管理是通信工程、信息工程、电子科学与技术、电子信息工程和信息对抗技术等专业的重要基础课。它帮助学生正确理解电磁频谱管理理论知识，充分认清复杂电磁环境[1]下电磁频谱管理工作的重要性，熟悉电磁频谱管理主要业务工作，为学员岗位任职奠定基础。当前电磁频谱管理教学面临一些问题：一是学生学习动力不足，没有充分理解电磁频谱管理课程对未来岗位任职的能力储备作用。二是教学资源和教学手段大众化有余、针对性不足，没有充分体现细分专业的特点。三是教学内容上管理理论、电子技术、军事应用融合深度还不够，贴合电磁频谱管理前沿、贴近电磁空间安全形势不紧。四是不同课程相对独立建设，建设内容有缺项，建设周期长，建设效率不高，难以满足学生不断增长的学习需求。

为了解决这些问题，适应教育网络化、信息化给电磁频谱管理教学带来的机遇和挑战，提高学生自主、探究、合作学习能力，丰富教学方法手段，使学生学习更加便捷、更加智能、更有趣味，2017年以来，国防科技大学信息通信学院电磁频谱管理教学团队按照“协同建设、协同运用、协同育人”的思路，一体设计电磁频谱管理课程体系、深化教学内容改革、创新在线课程运用方式方法，构建“电磁频谱管理在线课程群协同共育”教学体系，围绕电磁频谱管理专业在线课程群的设计[2]、建设[3]、运用[4]等方面开展实践，取得了一系列成果。

一" 教学团队和数字化教学资源建设

（一）" 构建产学研用联合教学团队

构建由教学名师、骨干教师、用人单位专家、电磁频谱管理设备研发生产单位专家组成的联合教学团队。由教学名师和用人单位专家指导课程总体设计，从岗位需求上把握课程建设实用性;由电磁频谱管理设备研发生产单位专家指导教学条件建设，从实践条件上保证设备配套性和先进性;由中青年骨干教员担纲课程主讲，从一线课堂上保证教学质量，产学研用协作共育高素质专业化电磁频谱管理人才。

（二）" 依托国家级虚拟教研室组织数字化教学资源建设

依托首批国家级虚拟教研室[5]试点项目电子科学课程群虚拟教研室[6]，申报《基于“虚拟教研室”的电磁频谱管理专业在线课程群教学改革研究》《院校改革后多校区异地办学模式下数字化优质教育资源共建共享研究》教学改革与研究课题，发表教学研究论文5篇。在虚拟教研室组织下[7]，建设新形态电磁频谱教材1部，约10万字，含微课10个、演示动画8个、拓展视频16个、拓展文献40份。作为虚拟教研室建设的重要成果，依托国防工业出版社、国防科技大学出版社，出版大学规划教材《电磁频谱资源管理》《电磁频谱管理行动方法》《电磁频谱监测系统及运用》《联合电磁频谱管理》，编印讲义《电磁环境》《电磁频谱感知》《电磁频谱管控》，并在用人单位推广应用，有效扩大了电磁频谱管理数字化教学资源的影响力。

（三）" 打造实践-实战-思政三位一体案例库

建立无线电安保实践、电磁频谱管理实战问题、电磁频谱管理课程思政三位一体案例库。一是依托优势电磁频谱管理专业，通过调查研究、科研成果转化等方式，建立了内容涵盖重大阅兵、重大赛事、重要发射、重要国际会议的无线电安保[8]案例库。二是通过开展翻转课堂[9]活动，学生围绕野外陌生地域电磁频谱监测车互联、异构电磁频谱数据融合、电磁频谱信息跨网传输等实战性问题，构建了48个实战问题解决方案库，并作为探究性问题在线上线下混合式教学中使用。三是建立电磁频谱管理历史与英模课程思政案例库。通过俄乌冲突电磁对抗案例、重大训练电磁频谱管理案例将学员带入岗位想定场景，使学员产生岗位沉浸感和建功立业使命感。教师通过讲电磁频谱管理历史、电磁频谱管理岗位职责、处置电磁频谱管理情况，与学员一起探讨首次任职关心的问题，引导学员热爱电磁频谱管理岗位，筑牢听党指挥的军魂意识，树立扎根基层的奉献意识，强化电磁频谱管理准备工作的责任意识，传承电磁频谱管理大无畏精神，以电磁频谱管理精神塑造人，以电磁频谱管理先进典型影响人，培养电磁频谱管理事业接班人。

（四）" 创新设计电磁行动实践项目

创设陆上电磁行动、海上电磁行动、空中电磁行动等场景，设置电磁行动方案拟制、电磁频谱管理要素现地勘察、频谱监测要素开设值勤与撤收、频谱管控要素开设值勤与撤收、频谱检测要素开设值勤与撤收、频谱管理安全防护等项目，创设学员沉浸感。学员阐述项目设计思想和工作机理，教员组织、协调、引导学员思路交流、观点碰撞、成果分析。教员对学员的项目成果进行评估，对交流中学员提出的问题进行回答，对理论和技能要点进行总结，对学员实践项目中的表现进行讲评，联系实际进行深化、迁移与提高。

（五）" 建立电磁频谱管理模拟仿真实验平台

建设电磁频谱管理模拟仿真实验平台，提供典型用频场景、台站、力量、初始态势，编写配套实践指导书，学生围绕频谱监测、频谱检测、频谱管控等任务，通过人工智能算法程序或任务规划指令，控制电磁频谱参数、设备部署位置与行动轨迹、行动时序、用频优先级等，提高学生用频冲突智能消解和电磁战场智能管理能力。学生通过模拟仿真实验平台对频谱使用进行优先级排序、综合、同步、去冲突，实现电磁频谱统一、有序、高效使用。

二" 打造电磁频谱管理在线课程群

（一）" 一体化设计电磁频谱管理在线课程群

以系统工程理论为指导，按照“需求主导、一体设计、多方协作、体系倍增”的思路整体设计战教深度耦合的电磁频谱管理专业在线课程群。将全面、多维的电磁频谱管理专业课程加以组合，根据电磁频谱管理专业人才培养目标，融入思政和OBE教育理念，通过部队岗位需求实地调研、学员需求线上问卷调查等方式摸清部队需求，以部队需求为主导整体设计在线课程群。在已有的3门MOOC、10门微课、3门音频课的基础上，通盘规划、一体设计电磁频谱管理专业在线课程，将具有内在逻辑联系、能够相互支撑的相关课程集结成子群，形成“基础、业务、指挥”3个子群、26门课程组成的电磁频谱管理在线课程群，通过部队演训成果进线上课堂、院校教研成果线上服务部队，实现战教耦合。

（二）" 一体化构建电磁频谱管理知识体系

按照“聚合性、模块化、订单式”思路，一体设计电磁频谱管理专业人才能力素质模型和电磁频谱管理知识图谱[10]，构建电磁频谱管理在线课程群内容体系。面向频谱管理的应用需求，采用自顶向下的方式，建立知识目标-知识领域-知识单元-知识点构成的知识体系，高度概括和抽象知识关系，通过知识图谱建立知识的分类、知识属性的描述和知识之间相互关系。电磁频谱管理对象围绕电磁频谱资源和电磁频谱设备展开;电磁频谱管理业务包括频率管理、台站管理、秩序管理;电磁频谱管理行动包括频谱监测、频谱检测、频谱管控[11]。电磁频谱管理在线课程知识体系包括知识类别、实体及其属性，见表1，其中，知识类别代表在线课程类别，缩进表示知识、实体间的从属关系，实体后的括号内列举了实体的属性举例。实体间关系的类型和关系的作用范围见表2。通过建设，形成了衔接一体的电磁频谱管理专业在线课程群知识图谱，学员可根据自身知识和能力素质需求订单式选择知识点和能力点，实现电磁频谱管理专业课程在线个性化学习。

在电磁频谱管理在线课程知识体系下，电磁频谱管理知识图谱采用三元组的形式描述实例知识，即头实体、关系、尾实体。头实体为电磁频谱管理在线课程知识体系中的概念或实体。尾实体既可以是概念或实体，也可以是实体的属性值。关系可以为连接头实体、尾实体的谓词或关联关系、属性关系。一个三元组称为一个事实。电磁频谱管理知识图谱中的实体和字段对应图中的节点，实体间的关系、实体属性对应图中的边，形成网状图，将零散的电磁频谱管理知识联系在一起。

为高质量进行课程建设，课程组参加电子科学虚拟教研室研讨会、虚拟教研室知识图谱专题研讨会、电磁场与微波研讨会，组织电磁频谱技术创新虚拟教研室研讨会、电磁频谱技术与安全防御研讨会，线上线下活动10余次，与国家级教学名师、国家精品在线课程建设负责人进行了多次研讨，制定了专门的基于“协同共育”的电磁频谱管理在线课程群教育教学方案。电磁频谱管理基础在线课程2018年开始建设，2019年上线。电磁频谱管理业务在线课程2021年开始建设，2022年上线。电磁频谱管理指挥在线课程2022年开始建设，2023年上线。基于“协同共育”的电磁频谱管理专业在线课程群建设与实践在2022年获批立项校级教学成果培育项目。国防科技大学信息通信学院（简称“本校”）成为军队首个建设完成完整电磁频谱管理在线课程体系的高校。

三" 探索电磁频谱管理专业在线课程群协同运用方法

着眼全谱全域综合素质能力提升，按照“学员中心、效果导向、多维协同”的思路，探索电磁频谱管理专业在线课程群协同运用方法。基于协同作用机理，按照能力生成规律，打造包含院校教授团队、频管部队骨干、科研院所技术专家在内的在线课程群“虚拟教研室”，设计建设方、管理方、运维方、使用方等多方协同的在线课程群运用模式，通过三种方式综合运用（图1），全方位提高电磁频谱管理教学效果和人才培养质量。

（一）" 基于任务行动的课程群协同运用模式

针对训练中需要遂行的用频筹划、用频协同、用频管控等任务，以及电磁频谱管理力量开进、开设、值勤等行动，运用课程群的专业知识和教学团队的智力资源，引导学习者攻关联合电磁频谱管控重难点问题，建立“在线课程群专题学习+虚拟教室专题讨论+教学团队协助难题破解”的探究式教学模式，实现难点问题讲明白，重点问题说透彻、争论问题辨清楚，在探寻电磁难题答案的过程中达成教学目标。

（二）" 基于岗位业务的课程群协同运用模式

针对管频用频岗位任职需求和能力素质模型，一体设计频谱管控、频谱监测、用频装备检测、电离层探测、电磁频谱信息服务等电磁频谱管理业务课程，建立“在线课程群学业务+模拟训练练技能+现地教学练指挥”的虚实结合式教学模式，全方位提高学员参与度与岗位沉浸感。

（三）" 基于课题项目的课程群协同运用模式

针对电磁频谱管理研究人员知识更新和协同创新需求，运用“在线课程群学创新理论+虚拟仿真作战实验+线上线下结合效能评估”的协同创新式教学模式，为前沿问题探索提供丰富的前沿知识和灵感源泉。

四" 实施成效

电磁频谱管理在线课程群自2019年10月陆续上线以来，相关业务机关单位和管频用频部队官兵踊跃注册学习。根据军职在线统计，截至2023年9月，课程注册学习人数2.4万人，课程考核通过2.3万人，产生了显著的育人效益。

（一）" 本校应用情况

截至2023年9月，本校有9个学期4 500多名学员使用电磁频谱管理在线课程群进行学习，为通信工程、电子科学与技术、信息工程、电子信息工程等教学对象开展线上线下混合式教学提供平台和资源支撑。课程运用中积极探索“虚实一体、两线三段”的综合运用模式，通过课前导学（线上课堂+学情预测）-课中研学（线下课堂+迭代监测）-课后拓学（线上线下+反馈提升）教学模式，开设专门的学习班级、作业和讨论专区，促进“教”与“学”的改进，并根据反馈有效调整完善了电磁频谱管理在线课程群教学资源，保证上线课程的质量。同时，课程组依托电磁频谱管理在线课程群开展了《电磁频谱管理任职核心课程小班化教学改革研究》《基于“虚拟教研室”的电磁频谱管理专业在线课程群教学改革研究》《院校改革后多校区异地办学模式下数字化优质教育资源共建共享研究》《电磁频谱管理探究式教学改革研究》等4项教学改革课题研究，有力支撑了《新体制下电磁频谱管理指挥人才培养创新与实践》获得军队教学成果三等奖。

（二）" 校外应用情况

课程上线之后，立即在相关业务机关单位和管频用频部队推广，引起较大反响。业务机关、用频部队积极注册学习。业务机关和用频部队85%以上人员选修课程，个别部队全员选修课程，并将课程学习与年度考核工作紧密结合。某部队总工程师评价课程能够让学员“熟悉和掌握电磁频谱管理的应用理论和业务技能，强化了专业素质，提升了岗位任职能力，取得了良好的学习效果”。

五" 结束语

国防科技大学信息通信学院开展电磁频谱管理教学已经有30年的历史。近几年来，围绕网络化、信息化教学，信息通信学院在团队建设、数字化优质教学资源建设、在线课程建设和在线课程群协同运用方法等方面开展了积极探索，打造了电磁频谱管理在线课程群，在提升学生自主式、探究式、协同式学习能力方面取得了一定的成效。在强军新工科和一流本科课程建设背景下，电磁频谱管理在线课程群应当如何建设和组织运用，还需要不断地探索和尝试。

参考文献：

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