面向新工科建设的《移动通信》双语教学改革

刘紫燕，白鹤

（贵州大学大数据与信息工程学院，贵阳 550025）

0 引言

随着大数据技术的快速发展，移动通信系统作为大数据技术的重要基础支撑，需要大量高素质的通信专业人才。如何培养能够满足通信行业需求的通信人才是通信工程专业教学改革中需要解决的首要问题。为能有效应对下一轮的科技革命和产业变革，2016年教育部首次提出“新工科”建设的概念，其主要思想为以工作需求为目标，培养解决复合问题的工科人才[1]。自2016年提出“新工科”建设概念以来，教育部积极联合各大高校努力推进新工科建设工作，先后与复旦大学等高校建立了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”等代表性项目，有效地推进了新工科建设工作。与此同时，教育部颁发了“关于开展新工科研究与实践的通知”和“关于推进新工科研究与实践项目的通知”等通知文件，以推进新工科的建设工作。致力于探索引领全球“新工科”教育的中国模式和中国经验，努力将中国建设成为一个强大的高等教育国家[2]。因此，我们必须牢牢把握新工科建设的五大内涵，并统筹考虑“新的工科专业、工科的新要求”，加速新兴工科领域复合型人才的培养，改变传统工科专业的教育模式，探索新工科建设的“五新理念”，即新标准、新模式、新方法、新技术以及新文化，实现传统学科到新工科的重大转型。

根据“新工科”人才培养的具体要求，通信工程作为传统的工科专业，其人才培养模式也将随着新要求而不断完善。因此，在专业核心课程中实施教学改革势在必行。《移动通信》课程旨在使学生掌握新一代移动通信系统的原理和关键技术，并具备解决工程实践问题的基本能力，培养学生成为通信工程的专门人才[3]。在“新工科”的背景下，改变传统的授课形式，由“以教师为中心”转变为“以学生为中心”，改革教学思路、优化教学内容、丰富教学方法，以培养学生学习兴趣为出发点，提高教学定位，做到“产学研用”紧密结合，契合贵州“以大数据引领的电子信息产业”发展战略，为贵州省的经济发展培养高素质专门人才[4]。

1 《移动通信》双语课程分析

根据我校通信工程专业2016版培养方案，移动通信（双语）是该专业的15门核心课程之一，其课程属性为专业必修课，3个学分，54学时，其中实验8学时，在大学四年级秋季学期开设。选用的教材是美国Dhar⁃ma Prakash Agrawal教授主编的Introduction to Wireless and Mobile Systems(Fourth Edition)。

目前我校通信工程专业《移动通信》双语课程分析如下：

（1）课程综合性强，知识点多，教学难度大。该课程涵盖了很多通信工程专业必要的基础课程，如信号与系统、现代通信原理、随机过程、图论、计算机网络等先修课程，涉及较多的基础知识。因此，在教学过程中需要授课教师有所取舍，详略得当，突出该门课程的重点内容和难点内容。此外，该课程与《无线网络技术与应用》（专业选修课）在同一个学期开设，任课教师还应注意与《无线网络技术与应用》课程的关系，甄别两门课程之间的不同。

（2）教材更新滞后。由于该课程是双语教学，国内引进的英文版教材少，现在使用的教材中对移动通信系统的介绍只到第三代移动通信系统，而如今第四代移动通信系统已商用，因此，教材内容滞后很多，其包含的移动通信系统理论知识与通信行业所需要的知识脱节，学生无法从《移动通信》课程中学到最新的通信领域专业技术。

（3）理论教学与实验教学脱节。《移动通信》是一门注重实践操作的专业课，学生需要在学校积累一定的实践经验，以培养良好的动手能力和解决问题的能力[6]。传统的《移动通信》实验教学是以实验箱为基础，只是“知其然而不知其所以然”，在实验过程中，学生按照实验指导手册操作，只是完成信号处理过程的验证，却无法深层次理解信号发送到接收的全过程，不能提高学生的专业技能。

（4）学生的外语水平参差不齐，教学过程难度进一步增大。对于英语基础好的学生，能够比较轻松地理解所讲授内容，但是对于英语基础较薄弱的学生，难以跟上教学进度，对专业知识的理解掌握存在较大困难。再者，由于地处西部地区，学生英语水平相较发达地区而言，还是存在较大差距，这对双语教学的教学效果产生一定的影响。

（5）学生学习的积极主动水平有待提高。由于该课程是在大学四年级的秋季学期开设，学生忙于复习考研或者求职，学习的积极性不高。

鉴于上述问题，笔者在近两年的教学过程中积极探索教学改革，结合新工科建设的理念，取得一定的教学效果。

2 面向新工科建设的《移动通信》教学改革实践

2.1 改革教学思路，培养大学生的创新思维和能力

在新工科背景下，根据市场需求培养能够解决复合问题的人才是教育的首要任务。高校教师应该及时将企业对人才培养的最新要求引入课堂，应该及时改革教学思路，以培养学生解决问题的能力为终极目标，推动学生动手操作，将理论知识转变为实际操作，多为学生搭建实验平台，从实际操作的角度向学生介绍课程研究现状；从实际应用的角度出发，开展跨学科交流，提高学生的学习兴趣，促进学生的全面发展；从实际需求的角度出发，以市场需求为导向，提高学生的实践能力。以移动通信系统作为主线，确定教学的重点和难点。

课程采用课前自主学习—课堂知识内化—课后知识巩固的教学模式。帮助学生充分利用课堂时间，实现个性化学习，促进学生自主学习能力和合作学习意识的发展，培养学生分析问题、解决问题以及实现创新的能力，从而取得更好的教学效果。

2.2 优化教学内容，加强理论联系实际

“新工科”概念的提出，要求学校加强学生的课外实习、社会实践等的学时，同时更为注重的是学生创新思维的培养。这也是我们进行教学改革的目标之一。我们要传授的不仅仅是理论知识，更是要让学生学会如何运用理论知识联系社会实际，既不能支持学生胡思乱想，也不能鼓励学生闭门造车，而是要以技术发展为指引优化教学内容，改革课程结构，用新思路、新内容和新方法来建设具有“新工科”特色的《移动通信》课程。

该课程的总学时为54学时，很难在有限的时间内讲授全部内容，因此，要合理安排讲授时间，主次分明，重点突出，因此，授课教授要及时调整和优化教学内容。

（1）精简2G和3G的内容。由于2G逐渐退市，所以缩减GSM、GPRS和EDGE这几部分内容；3G系统中只选取WCDMA为例介绍。

（2）加重4G的内容，新增5G的内容。随着第四代移动通信系统LTE-A的正式商用，第五代移动通信系统的研究和试验也在如火如荼的进行中，而由于目前未有第五代移动通信系统方面的教材出版，因此，本文作者自行补充该部分内容，以使学生了解移动通信系统的最新发展动向和最新技术。在文献[7]中所述的课程内容基础上，新增mmWave通信、可见光通信、边缘计算和超密集网络等内容，使用本文后述的项目驱动和案例教学法进行教学。

（3）将科研成果融入教学。将Massive MIMO的信道估计、预编码，深度学习等科研成果融入教学，拓宽学生的视野，使学生了解通信系统的最新研究动向、通信系统与深度学习的跨界融合。

2.3 探索多种教学方法，提高教学效果

《移动通信》是一门理论体系复杂，内容丰富，公式繁多，推导困难的综合性很强的课程。学生在学习的过程中很容易觉得无聊，丧失学习兴趣，很难有同学做到集中注意力听讲。因此，以教师教为中心的传统“满堂灌”的教学方法已经不能满足当前学生的需要。丰富教师教学方法，提升课堂参与度，是亟待解决的重要问题。随着“新工科”概念的提出，要求教师必须以学生为主体，根据学生的兴趣爱好和性格特点改善教学方法，从而调动学生学习的主观能动性和创新思维的培养，提高学生分析问题和解决问题的能力。

经过贵州省本科教育教学工程项目的建设，该项目历时两年时间，已经在文献[6]探讨了使用翻转课堂教学方法及所取得的良好教学效果。在此基础上，加入项目驱动和案例分析教学法。具体做法如下：

（1）拟定项目内容，涉及：3G、4G和5G的关键技术、异构网络、SDN、NFV、C-RAN等方面的技术；

（2）将81名学生分为27组（3人/组），每个组选取一个项目，利用课余时间自行学习，引导学生学习和研究，写出报告并在课程上做汇报，接受教师和同学的询问和讨论，将被动的“填鸭式”教学转变为主动学习。

（3）结合案例分析教学法。在学生掌握了移动通信系统的基础知识（信号传播模型、蜂窝系统的基本概念、数字调制等）之后，将MIMO-OFDM、Massive MIMO等内容作为案例，利用我院信息与通信工程实验室的美国NI公司PXIe1082、USRP-RIO 4*4 MIMO移动通信原型设计和开发系统，北京华晟经世公司的IUV-4G仿真软件进行教学，该系统与工程实践紧密相关，如：电磁波传播、链路预算、移动性管理、接口和信令，以及网络规划和优化等方面，实体演示的形式增强知识的趣味性，引导学生主观感受、主动思考，为其创造解决困难的成就感。

（4）将线上和线下教学紧密结合，向学生下发录制好的MOOC短视频，推荐3GPP的官网、设备制造商提供的资料等，为学生独立自主学习提供便利，并引导学生从“要我学习”转变为“我要学习”。

3 课程考核与教学效果分析

改变传统的考核方式，降低考试成绩所占的比例，由改革前的考试成绩占总成绩的80%降为改革后的考试成绩占总成绩的60%，凸显“自主学习”在课程考核中的地位，改革后本课程的考核标准为：

总成绩=考试成绩*60%+翻转课堂*20%+项目驱动*10%+实验成绩*10%

在课程结束后，通过调查问卷的形式，发放对象为通信工程专业的81名学生。统计问卷结果如图1所示：对于教师布置的课题任务，学生普遍认为具有一定难度，其中教师的指导作用高达70%，仅有一小部分为学生独立自主查阅资料完成。学生平均花费在课题上的时间约为20小时，其中，查阅资料时间约为13小时，撰写报告大约花费7小时左右。学生纷纷表示，通过翻转课堂和项目驱动等课堂环节的锻炼，其语言表达能力和团结协作能力得到了显著提升，而且愿意主动思考，敢于并且乐于表达自己的想法，不再害怕说错话被老师批评被同学笑话。有些学生提出对《移动通信》课程改革的意见和建议：迫切希望授课教师针对同学们撰写的报告给予更为详细的点评。

图1 调查问卷结果

4 结语

随着移动通信系统的快速发展，《移动通信》在通信工程专业的学生培养中发挥着越来越重要的作用。培养高素质的通信专业人才，是新时代赋予高校教师的重要责任。本文在“新工科”的时代背景下，围绕《移动通信》双语课程，结合课程特点，从教学思路、教学内容以及教学方法三个方面进行改革，经过近三年时间的实践教学，该教学改革取得较好的教学效果，在保证提升教学质量得到提高的同时，提升学生学习的兴趣，培养其学习的自主性和独立性，为其他相关课程在“新工科”的背景下进行教学改革提供一定的参考依据。