——以西昌學院《通信原理》課程為例
0 引言
2017年2月教育部發布的《教育部高等教育司關於開展新工科研究與實踐的通知》，明確了以新經濟、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟蓬勃發展將對工程科技人才提出更高要求，迫切需要加快工程教育的改革創新[1]。同年，教育部號召各高校對新工科進行研究與實踐[2]，通過提前佈局工程科技人才培養的新概念、新結構、新模式、新質量和新系統，建立先發優勢，培養工程實踐能力強、具備國際競爭力的高素質複合型人才[3]。我國新工科教學從“復旦共識”[4]、“天大行動”[5]、“北京指南”[6]再到“六卓越一拔尖”計劃2.0[7]，已為推動新工科全面實施進行系統發力。同時，各高校教師積極開展形式多樣的教學改革探索，如SPOC的線上線下混合式課改[8-9]、MOOC+SPOC的混合教學模式[10-11]、在線翻轉課堂[12-13]等。2020年突如其來的新冠疫情對我國教育系統造成了史無前例的衝擊，2月教育部發布《關於在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》，要求實現“停課不停教、停課不停學”[14]。各高校藉助慕課、智慧樹、超星學習通等網絡教學平台實現在線教學和在線學習，助力打贏疫情防控阻擊戰。教育部高等教育司司長吳巖表示，融合了“互聯網+智能+技術”的在線教育已經成為中國高等教育和世界高等教育的重要發展方向，下一步將會結合此次大規模在線教育教學實際案例，形成一整套改革方案，以“學習革命”推動“質量革命”向縱深發展。
1教學現狀
民族地區高校受地理位置及師資力量限制，以西昌學院（以下簡稱“我校”）為例，我校地處四川省涼山彝族自治州——該州是全國最大的彝族聚居區和四川省少數民族人口最多的地區，也是中央重點支持的“三區三州”深度貧困地區之一。我校堅持“應用性、地方性、民族性”辦學特色，肩負着服務於涼山經濟社會發展、弘揚優秀民族文化、促進彝區脱貧的重任，着力於培養服務地方經濟產業發展的應用型人才。但是由於我校教師對課程教學改革思考不足，特別是對新興教育理念很難做到融入實際教學環節，因此教學改革困難大，而且實際教學成果與人才培養需求嚴重背離。特別是習近平總書記提出堅持“顯性教育與隱性教育相統一”，不斷挖掘其他課程和教學方式中藴含的思想政治教學資源，實現全員全程全方位育人的課程思政教育理念[15]。我校教師在課程教學設計中更加難以將課程思政融入到實際教學環節，不能充分理解課程思政對於工程技術教育人才培養的重要性。
往年我校通信原理課程教學延續傳統授課模式，即以教師授課為中心，重點關注教師的教學產出。課程教學評價主要採用定量評價方式，評價依據來源於教師本人設計的課程教學大綱、同行聽課評價以及學生期末成績總評。由於通信原理課程理論知識難度較大、知識點零散且對學生基礎理論知識掌握度要求較高，因此讓學生在較短的學時內掌握該課程，難度很大。而且，授課教師一般按照個人主觀意願進行通信原理課程的教學設計，授課環節缺乏工程應用實際背景，特別是授課教師沒有相關項目經驗，僅僅只是授課環節對理論知識的講解説明，最終導致了學生學習興趣匱乏。此外，授課教師往往只關注課本理論知識的講授，沒有將課程思政理念融入到通信原理的教學環節中，未完成在授課環節中對學生思想品德的教育。因此，在此教學模式下，學生喪失了學習興趣，科研興趣以及創新意識，最終使得教師和學生，學校和教育環節出現了嚴重分離。
教師教學環節中，由於以教師講授為主導，受授課學時限制，授課教師往往按照自己的主觀意願進行通信原理課程的講授，形成課堂“一對多，填鴨式”的教學模式，且所實施的教學過程枯燥、單一，沒有與現階段通信原理領域的最新發展相結合。此外，對於較困難知識點往往選擇粗略講解或者學生自學，學生的學習能動性受挫，最終也導致了課程教學環節與人才培養環節的嚴重偏離。
學生學習過程中，往往只需要關注授課教師課堂所講授的知識點，對於通信原理行業最新技術、產品缺乏相關認知，因此也難以激發學生的自主學習興趣。此外，由於採用滿堂灌的教學模式，學生在學習通信原理只是過程中很難做到對所學知識的內化創新，最終也導致學生對通信原理課程缺乏學習興趣。
學校在教學管理環節中，缺乏積極、長期、有效的教學評價機制，對於通信原理課程教學評價更多的是查看學生的期末考試成績，而且教學管理環節相對落後，不能實時查看該課程教師和學生得教學情況。更重要的是，對於本課程得人才培養方案中沒有融入課程思政教育，特別是通信原理行業內的正確的人生觀、價值觀、愛國主義情懷以及宏大的歷史使命感和社會責任感等。
傳統教育模式中，通信原理課程教學過程需要選用固定教學場所，進行固定時間固定內容的講授。而且教學環節更多的是教師講授、學生死記，缺乏教學活力和教學創新。
2教學改革
高校通信原理課程是電子信息類專業的核心課程之一，是諸多院校相關專業研究生入學考試必修課程之一，在相關專業課程體系中起着承前啟後的作用，扮演着橋樑的角色。由於信息技術的快速發展不斷衝擊現有產業，也導致產業人才需求發生變化，必然激發高校人才培養模式的變革，特別是在通信產業尤為顯著。我國通信產業經過幾十年的發展，從以前的一窮二白到現如今的5G產業佈局，實現了跨越式發展，已成為業界標杆。特別是在2020年政府工作報告中，李克強總理將發展新一代信息網絡，擴展5G應用放在了加強基礎設施建設的首位，足見政府對於5G的重視。但是，現階段我國通信產業市場競爭激烈、高質量人才缺口大，亟需具有創新能力的行業領軍人才，這也是我國各類高校特別是民族地區高校人才培養中需要着重考量的問題。
在此背景下，我校開展對通信原理課程的教學改革，通過實地調研省內兄弟院校教學成果並結合本校實際情況，開展我校課程探索與實踐。在課程改革過程中，將新工科理念與課程思政教育融入到實際教學環節，既是對習總書記“顯性教育與隱性教育相統一”要求的落實，也是幫助其他民族地區高校借鑑學習和推廣應用，更是深入推進教學“質量革命”改革的內在動力。
在我校通信原理課程教學改革過程中，通過引入線上線下混合式教學，激發顯性教育下學生的學習積極性，將以教師教學為中心的教育模式轉變為學生學習為重心的教學理念，實現為地方經濟產業發展輸送人才的重任。同時，課程思政教育環節的引入，旨在培養學生服務涼山地方產業發展意識，傳輸致力於涼山脱貧的理念和時代使命，更是弘揚偉大愛國主義情懷、民族自信心和歷史使命感的時代精神。我校通信原理課程教學改革涵蓋了顯性教育及隱性教育，具體包括了理論教學模塊、實踐教學模塊以及課程評價三部分，如圖1所示。
圖1 通信原理教學模式
2.1理論教學改革
我校通信原理課程理論教學環節過程中，採用基於成果導向的教育模式（Out-Based Education，OBE）[16]，結合線上線下混合式教學，採用優質網絡教學平台，如：中國大學生慕課、超星學習通、智慧樹等，而且教師錄製相關教學視頻資源上傳平台供不同學生在線學習，滿足學生課後學習需求。此外通過引入MATLAB仿真教學平台，讓學生清楚通信原理課程理論知識的實踐應用，從而提高學生的學習積極性。通信原理理論教學模式如圖2所示。
圖2 通信原理理論教學模式
課前學習是教學的起點，是學生對通信原理課程有基本認知的開始，如何保障課前學習的展開是理論教學模式的重點。初次接觸通信原理課程，學生對本門課程的理解深度不夠，對於該課程後期學習體系沒有相關概念。因此，要求任課老師要充分利用高等教育領域的精品課程資源，積極開展線上教學活動，特別是教育部在疫情期間發佈的《疫情防控期間做好高校在線教學組織與管理工作》通知，面向全國高等院校免費開放在線課程2.4萬餘門，這也為民族地區高校的優質課程資源選擇提供了便捷。在課前任務展開過程中，授課教師應通過問卷調查等形式，全面預估學生的學習能力。以我校學生為例，通過在線問卷調查發現學生綜合學習能力相比於部屬類高校較差。因此，發佈學習任務更應注意從學生基礎知識點的掌握出發，循序漸進，逐步提高學生的學習能力。此外，任務發佈還應注意完善相應的獎罰機制，增強學生課前學習的規範性和積極性。同時結合我校學生培養實際，發佈教學任務更要結合當前通信原理行業背景，真正使學生了解本課程的實踐應用和發展趨勢。特別注意，任務環節應融入當前我國通信產業發展現狀及前沿技術，特別是當前我國通信企業如華為、中興等雖然在5G技術競爭中走在世界前列，但是對於核心芯片產業仍受制於人，以此激發學生的愛國主義情懷，讓學生感受到本課程學習的必要性以及強烈的使命感。
課堂學習是通信原理課程教學的核心，基於OBE模式結合MATLAB仿真教學平台真正讓學生從應用出發，主動參與，掌握實際工程開發所需要的專業知識，激發學生的主觀學習能力，豐富教學內容，增強教師與學生的紐帶關係，培養學生的自學能力。特別注意，在課程環節過程中，引入當前通信行業的最新應用，擴寬學生的學習知識面，開闊學生視野，培養學生正確的人生觀、價值觀。同時，將課堂教學以視頻錄製的形式進行在線平台發佈，滿足不同層次學生的學習需求，加強課堂知識掌握。
課後學習是整個教學環節的延伸，同時也是通信原理課程教學必不可少的一個環節。學生通過對課程理論知識的學習，結合線上教學資源的再複習，培養學生通信原理課程知識圖譜的搭建能力，激發學生的自主學習熱情。特別是對於當前科技文獻的閲讀是培養學生科研意識，擴寬理論知識，把握行業發展動向的必要流程。同時，結合MATLAB仿真教學平台，實現理論知識的綜合運用，加強學生對知識點的內化吸收，提高學習效率。需要注意，在課後習題的設置環節，除常規知識問題還應設置相關擴展問題，提高學生的自信心和勇於探索的精神。
2.2實踐教學改革
我校通信原理課程實踐教學環節中，除了常規基礎性實驗的展開還重點開展了探索性實驗，以此激發學生的創新意識、工匠精神及團隊協作能力。通信原理課程實踐教學模式如圖3所示。
圖3 通信原理實踐教學模式
基礎性實驗環節中，重點採用MATLAB仿真教學平台，進行m語言下的信號編程包括模擬信號的調製以及數字信號的頻帶傳輸等，以此加深學生對通信原理課程基本理論知識的掌握，培養學生的編程思維及嚴謹的科學態度。
探索性實驗環節中，通過引入實際工程項目管理辦法，採用分組角色扮演的方式，仿照真實項目團隊開發模式展開。由各小組在教師指導下以生活實際工程問題為出發點，分析實際需求，進而提出項目設計方案。項目小組由3到4人組成，組員分別擔任產品經理、產品開發員和用户角色。項目經理針對產品特色設計通信原理功能，提出設計要求；產品開發員在充分考慮功能多元化和性能最優化的基礎上進行產品開發；用户針對開發出的產品進行綜合評價，提出產品改良建議。各組成員協同合作，開發成果通過產品展示和答辯方式進行評價，由教師和各小組產品經理擔任評審專家對產品給予綜合評價。真正做到，讓學生從實際項目出發，全程參與項目的設計流程，思考項目設計中的漏洞，學以致用，培養學生團隊合作能力、創新意識以及鑽研問題的工匠精神。
2.3課程評價
我校通信原理課程採用多維度、多尺度、多反饋的評價體系，包括通信原理理論教學學生反饋、通信原理實踐教學學生反饋、後續開展課程的教師反饋以及用人單位的長期有效反饋構成，最終形成由學到用、更大範圍、多構成要素、立體式的課程評價機制。通信原理課程評價模式如圖3所示。
圖3 通信原理課程評價模式
通信原理理論教學和實踐教學是密不可分的兩個有機體，兩者相互協作，共同完成通信原理課程優化建設。由於採用線上線下混合式教學平台，增強了師生的關係紐帶，在理論和實踐教學環節教師能夠通過在線平台及時發現教學環節中所出現的問題，進行後期課程體系的優化。同時，結合後續課程同行教師評價以及用人單位的需求反饋，及時優化通信原理課程的人才培養方案，充分保證通信原理課程教學改革的縱深質量發展。
3教學分析
以我校15級電子信息工程及電子科學與技術專業學生通信原理教學為例，共有學生108人。通過設置不同比例對學生（50%）、同行教師（30%）以及學生就業企業反饋信息（20%）進行通信原理課程的綜合評價，具體評價內容包括了通信原理課程的專業知識評價以及課程培養環節的道德品質評價，具體信息如表1所示。
通過所搭建的多維度、立體式評價體系，我校通信原理課程綜合評分為95.7分。相比於傳統通信原理課程評價體系，該體系實現了全方位、綜合性的課程評價，真正做到從不同角度對學生理論知識學習以及思想道德培養進行全方位的量化考核，也是民族地區高校課程“質量工程”改革的重要跨越。
表1 通信原理課程評價信息
評價內容評價指標學生（50%）教師（30%）企業（20%）
專業知識1. 通信原理理論知識掌握（10分）
2. 通信原理設計/開發解決問題能力（10分）
3. 通信原理技術創新能力（10分）
4. 通信原理項目管理能力（10分）
5. 科研探索能力（10分）48分47分45分
道德品質1. 愛國主義情懷、民族使命感（10分）
2. 科學理性思維（10分）
3. 奮鬥進取精神（10分）
4. 工匠精神、科學精神（10分）
5. 團隊精神、服務意識（10分）49分47分47分
課程綜合評分（48+49）*50%+（47+47）*30%+（45+47）*20%=95.7分
4 結論
我校通信原理課程教學改革中的新工科以及課程思政既是一種教學理念，也是民族地區的一種教學實踐，更是一種系統工程。通過通信原理課程教學引入新工科及課程思政理念，激發學生的學習熱情，引導學生對所學知識進行創新，培了學生自主學習觀念，同時將正確的人生觀、價值觀以及愛國主義情懷內化為自己的道德品質，進而昇華自己的精神世界，最終形成崇尚科學和鋭意進取的意識以及強烈的社會責任感和國家使命感。
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