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对照新工科的产业需求实施现代通信技术研讨式教学[]
2021-07-07

陈宏滨  赵响     

(桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004

 

【摘   要】现代通信技术课程亟需对照新工科的产业需求改变教学方法和教学内容本文从新工科的产业需求出发,探索以通信工程课程群建设为突破口在现代通信技术课程实施研讨式教学,提升通信工程专业学生的工程理念和工程应用能力。

【关键词】新工科;产业需求;课程群;研讨式教学;现代通信技术;教育教学论坛

[基金项目] 本文系“广西高等教育本科教学改革工程项目”(项目编号:2018JGA1632018JGB180)的研究成果.

[作者简介] 陈宏滨(1981-), , 湖南邵阳人, 桂林电子科技大学信息与通信学院教授.

 

【中图分类号】H319          【文献标识码】A         【文章编号】

 

一、引言

为了适应产业变革和调整,教育部2017年起积极引导新工科专业和课程建设,先后形成“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”,旨在发掘全球领先的中国工程教育模式和经验,以新经济、新产业为背景,树立创新型、综合化、全周期工程教育新理念[1]。我校高度重视新工科建设,已经组建深圳研究院、人工智能学院和数字经济学院,开办智能制造、人工智能、大数据等新工科专业。新工科专业和课程建设对大学生的工程理念和工程应用能力培养提出了综合性、创新性要求,也促使传统工科专业重构课程体系和完善培养方案。大多数高校的通信工程专业的现有课程体系主要涉及通信工程专业的理论知识,很少包含计算机、自动化等其它相关领域的理论知识和通信行业背景知识。另一方面,新工科和产业密切相关,需要具备宽广的知识才能解决复杂工程问题,进而教学需要综合多门课程的知识讲解,而通信工程专业现有的课程都是独立开设的,没有交叉融合。针对这种情形,首先通信工程专业现有的培养方案和课程教学内容都要按照新工科的产业需求做出大幅调整。其次通信工程专业相关课程的知识点要建立联系,同时引入其它专业的相关知识,以课程群的形式组织专题教学。本文以现代通信技术课程为例,介绍如何按照新工科的产业需求,以通信工程课程群建设为突破口,实施研讨式教学,旨在吸引更多同行参与通信工程专业课程群研究,提升通信工程专业学生的工程理念和工程应用能力。

二、现代通信技术课程教学研究现状

现代通信技术课程是通信工程专业的选修课,其目的是使通信工程专业学生掌握现代通信技术的基本概念了解现代通信技术发展路线趋势,掌握运用现代通信理论分析解决复杂工程问题的方法。传统的现代通信技术课程教学注重理论内容讲解,教师先讲解概念再举例说明,对综合运用通信、计算机、自动化等知识解决复杂工程问题能力的培养重视不够,也没有介绍产业需求和产业发展。学生主动参与课堂教学的积极性不高,分析和解决复杂工程问题的能力没有得到训练,难以理解现代通信技术的理论,综合运用现代通信理论更是无从下手。另外,现代通信技术课程教学内容陈旧,完全没有体现通信技术的快速发展,比如一些教材的移动通信章节还只介绍第四代移动通信,没有提到第五代和第六代。因此教师亟需改进教学理念和方法,从“满堂灌”转变为“研讨点评”,学生也从“要我学”转变“我要学”。教师从新工科的产业需求出发,给学生安排复杂工程问题的课程讨论,调动学生参与课堂教学的积极性。同时教师要改变教学内容,融入最新的现代通信和其它相关知识,特别是通信行业的发展情况。一些教师针对现代通信技术课程教学存在的上述问题开展了深入研究。例如,文献[2]针对现代通信技术课程教学中呈现的问题,提出现代通信技术课程教学改革与实践的对策。文献[3]针对高职院校学生在现代通信技术教学过程中出现的问题,对课程进行教学内容设置、教学方法设计、仿真软件应用以及实践教学实施等方面的研究。文献[4]改变传统的实验箱教学模式,将虚拟仿真技术应用到实验教学中。文献[5]整合《现代通信网技术基础》的教学内容,重新设定目标,调整教学设计。文献[6]对现代通信技术课程在教学过程中存在的问题进行讨论和总结,针对这些问题从教学内容、教学方法、实验课程、校企结合等多个方面提出改革措施。文献[7]针对现代电子通信技术课程教学改革进行简单的浅析。文献[8]针对现代通信技术课堂教学中存在的问题,提出利用传统教学和网络学习的优势、融合多种教学手段的混合式学习来提高课程教学效果。文献[9]对《现代通信技术实验》教学模式的改革进行探索,提出多样化的考核方式与软硬件结合的教学改革方法。这些研究都没有考虑以新工科产业需求为导向,以通信工程课程群建设为突破口,在现代通信技术课程实施研讨式教学,培养新工科人才。

三、通信工程课程群框架

对照新工科的产业需求实施现代通信技术研讨式教学的通信工程课程群框架如下图所示。


现代通信技术课程除了讲授本课程的知识,还要综合通信原理、计算机网络、自动化、通信行业等知识,以新工科的产业需求为导向组织若干专题研讨式教学,使得学生掌握通信行业所需的综合知识,能够快速适应通信行业的岗位。

四、现代通信技术研讨式教学

大学课程的研讨式教学是大学生先分组讨论然后教师评价引导的教学方法,在培养大学生的分析和解决复杂工程问题的能力方面将发挥着重要的作用。为了提升通信工程专业学生的工程理念和工程应用能力,现代通信技术课程的研讨式教学必须以新工科的产业需求为导向。新工科的产业需求总体来讲就是既要掌握通信工程专业的理论知识,又要掌握其它相关领域的理论知识和通信行业背景知识,具备将理论知识应用到产业、解决复杂工程问题的能力。从这我们可以看到,现代通信技术的研讨式教学要重点开展针对通信工程领域复杂工程问题进行初步描述和推理、认识通信技术发展迅速和更新周期短等教学。特别针对通信工程领域复杂工程问题进行初步描述和推理这块教学需要综合多门课程的知识,因此要开展通信工程课程群建设。

从通信工程专业的课程体系来看,通信原理、计算机网络和现代通信技术三门课程可以作为构成通信工程课程群的主干。因此在讲解现代通信技术课程知识的时候要结合通信原理、计算机网络和其它相关专业知识,使得现代通信技术的讲解更有趣和接地气,学生也容易理解现代通信技术的概念和理论,同时课程群建设要融入通信行业背景,使学生能轻松地分析和解决来自产业的复杂工程问题。

面对现代通信技术课程教学存在的不足,我们考虑以通信工程课程群建设为突破口,积极开展现代通信技术研讨式教学,努力对接新工科产业需求。新的教学方法大致如下:将现代通信的概念和理论放在一起做成若干专题,对于每个专题内容,教师先讲解基本概念,并且对比相近的概念和延伸概念的含义,增加学生理解概念的深广度。然后教师重点讲解理论和来自产业的复杂工程问题,给学生演示综合运用知识分析和解决问题的方法。最后教师从新工科的产业需求出发安排课堂讨论,学生先自行分组讨论如何解决复杂工程问题,然后每个组的代表上讲台介绍讨论结果,最后教师点评问题解决的效果和应用到产业的可能性。课后学生再阅读其它相关领域的书籍和查找通信行业背景,并且练习解决来自产业的复杂工程问题。通常教师从学术期刊和网页上提取通信技术最新发展的文章片段,安排给学生做课外阅读。课外阅读内容具有较大难度和挑战性,拓宽了学生的视野。教学内容适时穿插了通信原理、计算机网络和自动化、通信行业等知识,反映了现代通信技术的最新进展和产业需求。例如我们在讲第一单元现代通信技术概念时,先问学生信息通信产业的发展现状,然后讲解什么是通信、通信系统的组成和通信系统的分类,这样学生对通信技术的发展就有了大致的印象。接着我们讲具体的通信技术,教学过程分为以下几个步骤:(1)讲解通信技术的发展历程,分有线通信和无线通信两个部分;(2)讲解基本概念,讲到光纤通信时,加入光纤、电缆、激光、可见光通信这些词汇进行对比,解释这些概念的区别;(3)讲解理论难点,讲到光纤通信系统的组成时,要学生先回忆通信原理课程讲的信源、信道、信宿等知识,再将它们和光纤通信对应起来理解光纤通信系统的组成;(4)布置课堂讨论题目“光纤通信和无线通信的区别及其产业发展区别”,学生先分组讨论光纤通信和无线通信及其产业发展区别,然后每个组的代表上讲台介绍讨论内容,教师再逐个点评优缺点。最后教师布置复杂工程问题“在偏远海岛部署光纤通信系统”,引导学生综合考虑工程、环境、经济等因素,运用通信、计算机网络、光纤通信行业等知识,解决这个复杂工程问题。我们接着讲无线通信技术,教学过程分为以下几个步骤:(1)先问学生移动通信产业的发展现状,然后讲解无线通信和无线网络的发展历程,特别是蜂窝网络的发展历程,提醒学生注意区分无线通信和无线网络;(2)讲解概念,讲到蜂窝时,加入蜂窝网、小区、基站、移动站这些词汇进行对比,并且解释这些概念的区别;(3)讲解理论难点,讲到移动通信网时,要学生先回忆计算机网络课程讲的物理层、数据链路层、网络层、路由协议等知识,再将它们和移动通信网对照理解移动通信网的架构和协议;(4)布置课堂讨论题目“空天地一体化通信及其对移动通信产业的影响”,学生先分组讨论卫星通信和蜂窝通信的关键技术,然后每个组的代表上台介绍讨论内容,教师再逐个点评优缺点。我们还补充讲解了第六代移动通信系统以及它和前五代移动通信系统对比的优势。最后布置复杂工程问题“无人机作为移动基站的蜂窝通信”,引导学生综合运用通信、计算机网络、移动通信行业和无人机产业等知识,解决这个复杂工程问题。

这种教学方法和教学内容的变革创新产生意想不到的教学效果。学生上课要参与课堂讨论和复杂工程问题分析,注意力集中于新知识学习,参与课堂教学的热情高涨,同时学到课本以外的知识特别是通信行业背景,提高了复杂工程问题分析和解决能力,对新工科有了更加深入的了解。教师也加深了对新工科和通信工程课程群建设的认识,从孤立的课程知识讲解中跳出来,给学生加入和补充很多其它相关课程的知识并且结合通信行业背景,提高理论课程教学水平。

五、结论

    通信工程专业的课程都要跟踪新工科的产业需求和现代通信技术的发展,创新变革教学内容和教学方法,以提高通信工程专业学生分析和解决复杂工程问题的能力。特别是现代通信技术作为培养通信工程专业学生新工科思维的重要课程,更需要强调通信和电子、计算机、自动化、通信行业等知识融合以及综合运用这些知识解决复杂工程问题。从这点看,将通信原理、计算机网络和现代通信技术三门课程以及其它相关知识联系起来建设通信工程课程群是有益的尝试,有助于实现新工科人才培养目标。

【参考文献】

[1] 赵继, 谢寅波. 新工科建设与工程教育创新[J]. 高等工程教育研究, 2017, (5): 13-17.

[2]张莉萍. 浅析现代通信技术课程教学改革与实践[J]. 中国信息技术教育, 2014, 38.

[3]陈贞. “现代通信技术”课程的教学改革与探讨[J]. 电子制作, 2014, 113-114.

[4]陈丽霞, 范士勇, 刘鑫. 虚拟仿真技术在现代通信网实验教学中的应用[J]. 实验技术与管理, 2015, 32(4): 133-135.

[5]蒋振根, 敬学明, 邵奎丹. 基于教学内容的《现代通信网技术基础》课程改革[J]. 当代教研论丛, 2016, 55.

[6]耿敏明. 现代通信技术教学改革探讨[J]. 大众科技, 2016, 18(8): 127-128.

[7]庞雪莲. 现代电子通信技术课程教学改革与实践[J]. 科技论坛, 2017, 131-132.

[8]张锐敏, 周涛, 钟福如等. 基于网络教学平台的现代通信技术课程混合式教学应用[J]. 计算机时代, 2017, (7): 88-90.

[9]夏文龙, 李智, 赵琛. 《现代通信技术实验》教学改革方法探索[J]. 教育教学论坛, 2018, (3): 110-111.

Implementing discussion-based teaching of modern communication technology according to industrial requirements of new engineering

Chen Hongbin Zhao Xiang

 

(School of Information and Communications, Guilin University of Electronic Science and Technology, Guilin, Guangxi 541004)

 

The course of modern communication technology needs to change teaching method and teaching content according to the industry demand of new engineering. Starting from the industry demand of new engineering, this paper explores the construction of communication engineering course group as a breakthrough point to carry out discussion teaching in modern communication technology course, so as to improve the engineering concept and engineering application ability of communication engineering students.

 

Keywords new engineering; industry demand; curriculum group; seminar teaching; modern communication technology 


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