基于OBE理念的通信原理課程教學(xué)改革探索

屈霞 萬(wàn)軍 韓學(xué)超

摘? 要? 針對(duì)傳統(tǒng)的通信原理課程中存在的教學(xué)目標(biāo)不清晰、學(xué)生達(dá)成學(xué)習(xí)成果機(jī)會(huì)不足、課程的挑戰(zhàn)度不夠和課程思政教育不充分等問(wèn)題，聚焦課程目標(biāo)，闡述注重學(xué)習(xí)成果、擴(kuò)大機(jī)會(huì)保證成功、增加期望值和反向設(shè)計(jì)等四個(gè)OBE原則在通信原理課程中的具體實(shí)施，實(shí)踐證明收效明顯，也進(jìn)一步發(fā)揮了成果驅(qū)動(dòng)教育的重要作用。

關(guān)鍵詞? 工程教育;OBE;課程思政;通信原理;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2022）06-0117-03

Exploration on Teaching Reform of Communication Prin-ciple Course based on OBE//QU Xia， WAN Jun， HAN Xue-chao

Abstract? In view of the problems such as teaching goal being?not clear， lack of the opportunity for students to achieve lear-ning outcomes， challenge being not enough and the course ideological education problems being insufficient existing in the traditional Communication Principle course， the paper is?focused on the course objectives. This paper expounds the?focus on learning outcomes， expanding opportunity to gua-rantee success， increasing expectations and reverse design of?four OBE principle in the concrete implementation of Commu-nication Principle course. Practice has proved that the effect is obvious， but also further play the important role of results-driven education.

Key words? engineering education; outcome-based educa-tion; curriculum ideology and politics; communication prin-ciple; teaching reform

0? 前言

當(dāng)前，工程教育認(rèn)證工作在全國(guó)高校迅速推進(jìn)，基于OBE（Outcome-Based Education，成果導(dǎo)向教育）理念的工程教育成為大勢(shì)所趨[1]。常州大學(xué)為滿足國(guó)家和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，以O(shè)BE理念引導(dǎo)工程教育改革，積極推動(dòng)工程教育專業(yè)認(rèn)證和課程評(píng)估，著力推進(jìn)“目標(biāo)導(dǎo)向”“以學(xué)生為中心”和“持續(xù)改進(jìn)”的三個(gè)轉(zhuǎn)變[2]，進(jìn)一步提高工程人才質(zhì)量。本文分析通信原理課程教學(xué)問(wèn)題，引入OBE理念，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，介紹OBE理念在課程教學(xué)改革中的具體實(shí)施。

1? 傳統(tǒng)通信原理授課存在的問(wèn)題

通信原理課程是常州大學(xué)軌道交通信號(hào)與控制（含老撾留學(xué)生信控）、電子、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)本科培養(yǎng)方案中的專業(yè)核心課，主要使學(xué)生掌握通信基本理論和分析方法。課程理論基礎(chǔ)深厚，實(shí)踐性和綜合性較強(qiáng)。傳統(tǒng)授課存在下面幾個(gè)問(wèn)題：

1）課程教學(xué)目標(biāo)不清晰，各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系弱化、割裂，缺乏主線貫穿，缺乏整合，導(dǎo)致學(xué)生不能清楚預(yù)期學(xué)習(xí)最終成果;

2）課程提供的學(xué)生達(dá)成學(xué)習(xí)成果的機(jī)會(huì)不足，僅僅依賴線下授課受限于既定的程序和課表，沒有考慮學(xué)生個(gè)體差異，無(wú)法滿足每個(gè)學(xué)生時(shí)間和資源上獨(dú)特的學(xué)習(xí)需要;

3）課程的挑戰(zhàn)度不夠，不適合學(xué)生深度學(xué)習(xí);

4）課程的思政教育不充分，不利于激發(fā)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

這種教學(xué)方式違背了工程教育的初衷，不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。

2? 成果導(dǎo)向教育理念下通信原理課程教學(xué)設(shè)計(jì)的具體實(shí)施

基于OBE理念的課程教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的核心目標(biāo)要直指通過(guò)教學(xué)活動(dòng)最終取得的學(xué)習(xí)成

果[1]。通信原理課程明確了每個(gè)學(xué)生都要達(dá)到的核心目標(biāo)，創(chuàng)設(shè)成果需要的兩個(gè)重要條件：一是為課程設(shè)置具有挑戰(zhàn)性的、清晰的知識(shí)及能力目標(biāo)，為學(xué)生勾勒成功必備的成果內(nèi)容和能力;二是為學(xué)生創(chuàng)設(shè)既能實(shí)現(xiàn)聚焦學(xué)習(xí)成果又能發(fā)展能力的完整過(guò)程所需要的環(huán)境，通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境，滿足學(xué)生多元彈性的個(gè)性化學(xué)習(xí)要求，擴(kuò)大成功的機(jī)會(huì)。為保證學(xué)生在通信原理課程中達(dá)成預(yù)期成果，課程教學(xué)主要從聚焦學(xué)習(xí)成果、擴(kuò)大成功機(jī)會(huì)、提高期待和反向設(shè)計(jì)等四個(gè)實(shí)施原則展開[2]。

2.1? 教學(xué)目標(biāo)清楚聚焦在成果上

OBE理念下的教學(xué)實(shí)施目標(biāo)聚焦學(xué)生能達(dá)成的最終學(xué)習(xí)成果，課程從知識(shí)、能力、素質(zhì)培養(yǎng)的角度，設(shè)置多維度深層次課程教學(xué)目標(biāo)。制定清晰而有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)，有助于學(xué)生展望通過(guò)課程能獲得的預(yù)期成果，使學(xué)生產(chǎn)生想學(xué)的動(dòng)機(jī)。

1）基于OBE模式的通信原理課程強(qiáng)調(diào)通信系統(tǒng)性能指標(biāo)、隨機(jī)過(guò)程、信道和噪聲、模擬調(diào)制、模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸、數(shù)字基帶傳輸、數(shù)字頻帶傳輸?shù)戎R(shí)單元的整合，將隨機(jī)過(guò)程的數(shù)學(xué)方法和結(jié)論貫穿應(yīng)用于各知識(shí)單元。學(xué)生通過(guò)課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，應(yīng)精熟各知識(shí)單元的具體內(nèi)容，以與能力結(jié)構(gòu)相呼應(yīng)，達(dá)成頂峰成果。

2）課程的能力目標(biāo)包括：能夠?qū)⒏怕收?、傅里葉變換、隨機(jī)過(guò)程等數(shù)學(xué)知識(shí)用于信號(hào)系統(tǒng)中的通信工程問(wèn)題的表述，能夠?qū)こ讨械脑肼暫碗S機(jī)信號(hào)進(jìn)行性能計(jì)算和分析;能夠運(yùn)用模擬信號(hào)調(diào)制原理，分析工程問(wèn)題中已調(diào)信號(hào)的帶寬和輸出信噪比等性能參數(shù)，能比較和選擇模擬信號(hào)數(shù)字傳輸中脈沖調(diào)制問(wèn)題中的多種方案;能夠針對(duì)無(wú)碼間串?dāng)_的基帶傳輸系統(tǒng)特定需求，完成傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì);能夠針對(duì)數(shù)字信號(hào)調(diào)制特定需求，完成QPSK及QDPSK波形的設(shè)計(jì);能針對(duì)數(shù)字信號(hào)波形特定需求，完成AMI碼、HDB3碼、差分碼等波形的設(shè)計(jì);能夠采用PCM的A率13折線，設(shè)計(jì)PCM編碼。

3）課程的素質(zhì)教育在于培養(yǎng)學(xué)生良好的人文精神和科學(xué)精神，提高對(duì)通信信號(hào)的設(shè)計(jì)興趣，關(guān)心通信前沿進(jìn)展，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，敢于依據(jù)事實(shí)提出自己的見解。

2.2? 反向設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)

專業(yè)將中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證中的12個(gè)畢業(yè)要求分解為30個(gè)指標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)通信原理課程能夠?qū)χ笜?biāo)點(diǎn)的支撐情況，形成課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的匹配關(guān)系[2-3]，如表1所示。課程主要對(duì)專業(yè)工程知識(shí)、問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案等三點(diǎn)畢業(yè)要求有貢獻(xiàn)。

2.3? 建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境，擴(kuò)大機(jī)會(huì)保證成功

課程使用信息技術(shù)工具輔助學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展，代替以教師為中心教學(xué)的模式。課程采用線上和線下混合式教學(xué)，在超大超星泛雅平臺(tái)建設(shè)在線開放課程，采用超星平臺(tái)、學(xué)習(xí)通和微信及QQ群結(jié)合的授課方式;建設(shè)七章37節(jié)課的PPT課件，包括52個(gè)視頻，總時(shí)長(zhǎng)795分鐘。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)拓寬了教與學(xué)的空間，有力地支撐指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成。

在線課程可以作為信控、電子、物聯(lián)網(wǎng)等跨學(xué)科跨專業(yè)學(xué)生同步視頻、難點(diǎn)鞏固、作業(yè)、與教師互動(dòng)的平臺(tái)。在線課程關(guān)注信控專業(yè)留學(xué)生，作為留學(xué)生在線學(xué)習(xí)、新課預(yù)習(xí)、重點(diǎn)復(fù)習(xí)、鞏固復(fù)習(xí)、專項(xiàng)提高等的平臺(tái)，滿足他們獨(dú)特的學(xué)習(xí)需要，創(chuàng)設(shè)條件構(gòu)筑他們的成功機(jī)會(huì)，直接地促進(jìn)成功的學(xué)習(xí)和進(jìn)步[1]。由于課程是自動(dòng)化類、通信類、電子信息類等學(xué)科考研的專業(yè)課程或者復(fù)試課程，可作為學(xué)生考研階段進(jìn)行難點(diǎn)鞏固、查漏補(bǔ)缺、考研沖刺等的學(xué)習(xí)平臺(tái)。對(duì)于參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)、智能機(jī)器人等競(jìng)賽的學(xué)生，通信原理在線課程的開設(shè)也方便他們通過(guò)同步視頻，掌握通信、接口以及協(xié)議等知識(shí)。

2.4? 增加期望值

在學(xué)生預(yù)期成果達(dá)成后，為了提高對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的期待，設(shè)定具有挑戰(zhàn)性的績(jī)效標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)各種途徑支持和引導(dǎo)有能力的學(xué)生向著更高的成果努力。

1）增加研究性、創(chuàng)新性、綜合性內(nèi)容，讓學(xué)生體驗(yàn)“跳一跳才能夠得著”的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)。首先展開利用現(xiàn)代工具編寫數(shù)字傳輸信號(hào)的專題研討，通過(guò)師生互動(dòng)研討引導(dǎo)探究式與個(gè)性化課外學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)Quartus環(huán)境的VHDL編程設(shè)計(jì)目前常用的各種傳輸信號(hào)碼型，通過(guò)查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)并驗(yàn)證m序列、BPSK、CMI碼、曼徹斯特碼、彌勒碼等數(shù)字基帶編碼。通過(guò)開展現(xiàn)代通信傳輸碼型設(shè)計(jì)，提升學(xué)生解決通信領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

2）課程每個(gè)部分都提供了豐富的課外知識(shí)點(diǎn)的自主學(xué)習(xí)視頻，如在模擬信號(hào)數(shù)字化部分，提供了循環(huán)碼及糾錯(cuò)能力、交織編譯碼及糾錯(cuò)能力的視頻。所有視頻都有配套開放實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以選擇和預(yù)約，由課程教師和實(shí)驗(yàn)教師協(xié)同，協(xié)助他們實(shí)踐，使學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生變得更強(qiáng)，學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生得到提高。

2.5? 充分發(fā)掘課程內(nèi)容和教學(xué)方式中蘊(yùn)含的思想政治教育資源

課程挖掘思政教育元素，以培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來(lái)生活的能力。

1）從知識(shí)點(diǎn)中發(fā)掘思政元素，如對(duì)信息概念的本源以及與社會(huì)生活的關(guān)系等展開討論，揭示知識(shí)內(nèi)含的價(jià)值觀、思維、邏輯和思想。

2）從通信發(fā)展歷程和名家故事中挖掘思政元素，在首次課中講述通信技術(shù)的發(fā)展，從高錕、古迪納夫等名家故事中挖掘科學(xué)研究中的勤奮、堅(jiān)毅、鉆研、創(chuàng)新精神和批判性思維等思政元素。

3）以針對(duì)性問(wèn)題為線索，提出當(dāng)前熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，通過(guò)找解決辦法，呈現(xiàn)正確的價(jià)值觀和思維模式。如結(jié)合我國(guó)在衛(wèi)星導(dǎo)航和5G通信等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步引入國(guó)家自信，從“美國(guó)打壓華為”引出國(guó)家意識(shí)和自主創(chuàng)新的重要性，從北斗的發(fā)展激發(fā)學(xué)生科技興國(guó)的責(zé)任意識(shí)和擔(dān)當(dāng)意識(shí)，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的責(zé)任感。

4）挖掘課程思政中的中國(guó)元素，進(jìn)行案例教學(xué)。如引入光纖之父的案例：華裔諾貝爾科學(xué)家高錕長(zhǎng)期從事光導(dǎo)纖維在通信領(lǐng)域運(yùn)用的研究。再如在PCM編碼中引入我國(guó)A率編碼進(jìn)行案例教學(xué)。

5）結(jié)合實(shí)驗(yàn)課程中蘊(yùn)含的思政元素，教育學(xué)生敬畏與自覺遵守實(shí)驗(yàn)制度，注重環(huán)保，培養(yǎng)客觀、嚴(yán)謹(jǐn)和細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)協(xié)作精神。

3? 結(jié)語(yǔ)

本文探索在通信原理課程中采用成果驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，重新定位教育教學(xué)：從強(qiáng)調(diào)方法到強(qiáng)調(diào)成果，從教到學(xué)[3];調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，發(fā)掘課程內(nèi)容和教學(xué)方式中蘊(yùn)含的思政元素，極大地激發(fā)學(xué)生科技興國(guó)的責(zé)任意識(shí)和擔(dān)當(dāng)意識(shí)，激發(fā)其探究和創(chuàng)造的興趣。通過(guò)改革，專業(yè)順利通過(guò)學(xué)校評(píng)估，受到學(xué)生和學(xué)院的肯定?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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[2] 李志義，朱泓，劉志軍.用成果導(dǎo)向教育理念引導(dǎo)高等工程教育教學(xué)改革[J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34，70.

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*基金項(xiàng)目：2021年教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“專業(yè)教師工程實(shí)踐教學(xué)能力培養(yǎng)與提升”（202101014034）;常州大學(xué)2020年教育教學(xué)研究項(xiàng)目“軌道交通信號(hào)與控制專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的研究”（GJY2020090）;常州大學(xué)2021年教育教學(xué)研究項(xiàng)目“基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)改革與實(shí)踐——以軌道交通信號(hào)與控制專業(yè)課程教學(xué)為例”（GJY2021089）。

作者：屈霞，常州大學(xué)機(jī)械與軌道交通學(xué)院，副教授，研究方向?yàn)檐壍澜煌ㄐ盘?hào)與控制相關(guān)研究;萬(wàn)軍，常州大學(xué)機(jī)械與軌道交通學(xué)院，副教授，博士，研究方向?yàn)檐壍澜煌ㄐ盘?hào)與控制相關(guān)研究;韓學(xué)超，常州大學(xué)機(jī)械與軌道交通學(xué)院，講師，研究方向?yàn)檐壍澜煌ㄐ盘?hào)與控制相關(guān)研究（213164）。