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摘 要：为了完成国家级一流本科专业建设要求，文章简要介绍了通信原理课程教学改革的背景和意义，在实际教学中对教学内容、教学方法和考核方式进行了教学改革，坚持“以本为本”原则，完成“立德树人”根本任务，根据学院培养方案，合理删减教学内容，加强课程思政建设，因材施教革新教学模式，使用新型信息化教学工具等措施，所积累的教学经验将有助于建设国家级一流本科专业，对培养复合型优秀人才发挥积极作用。
關键词：一流本科专业建设;通信原理;教学改革
通信原理是全国高校信息领域的一门专业课程，特别是电子信息、通信类专业中的一门极为重要的专业核心课，也是山东大学微电子学院集成电路设计与集成系统专业的一门专业基础课。教育部于2019年4月启动一流本科专业建设“双万计划”，于2019—2021年建设10000个左右国家级一流本科专业点和10000个左右省级一流本科专业点。国家级一流专业建设分“两步走”实施：报送的专业第一步被确定为国家级一流本科专业建设点;教育部组织开展专业认证，通过后再确定为国家级一流本科专业，建设新工科等示范本科专业[1]。2019年我院的集成电路设计与集成系统专业入选国家级一流本科专业建设点，体现了学院大力推进专业现代化建设、持续开展专业建设优化改进的阶段性成果。在一流本科专业建设过程中，通信原理作为专业基础课承担了较为重要的人才培养任务。本学院集成电路设计与集成系统专业教学中使用了国防工业出版社出版的普通高等教育“十一五”国家级规划教材，由西安电子科技大学樊昌信、曹丽娜等老师编著的《通信原理》（第六版）教材[2]，学期内共安排了理论授课48学时，实验8周。课程内容繁多，学时相对有限，实际教学中如何根据学时合理分配教学内容，改进教学设计，让学生最大化地掌握知识和培养能力和素质成为一项重大挑战。面对这一挑战，已有多所高校采用了多种方式，开展了各类针对性的教学改革活动[36]。因此，通信原理课程组的老师们极其重视，在近几年的教学实践过程中，以本学院集成电路设计与集成系统专业的培养方案为纲，面向国家级一流本科专业建设任务，坚持“以本为本”原则，贯彻“立德树人”根本任务，积极进行教学改革，探索新型教学模式。在教学过程中高度重视本科生的意见和建议，解决教学中遇到的各种问题，不断反思，持续改进教学各个环节，积累了一些经验，总结如下，以飨读者。
一、通信原理课程的特点和教学问题
通信原理课程在本学院中主要作为集成电路设计与集成系统专业的专业必修课，作为微电子科学与工程专业的专业选修课。该课程介绍通信技术的基本概念、原理和主流技术，通过讲授本课程，要求学生掌握信息传输、交换的基本原理和通信系统的基本分类及相应通信系统性能指标和分析方法，能够利用所学知识分析和解决电子系统设计中，特别是通信系统中复杂工程问题，并可通过文献研究分析问题并得出结论，为后续相关专业课程的学习打下扎实基础。该课程特点突出，一方面内容繁多艰深，高度抽象，具有很强的理论性;另一方面工程应用丰富，发展日新月异，又具有很强的实践性。因此导致该课程教学难度较大，学生掌握情况差，特别是解决复杂工程问题、研发设计等能力的培养上面挑战巨大。具体而言：在理论学习过程中，存在大量复杂难懂的数学公式和严密繁多的推导过程，高度依赖学生在之前学习的高等数学、概率论和数理统计、信号与系统等前序的平台基础课和专业基础课中对应内容的识记、掌握及应用情况。而通信技术作为当前信息时代的重要推动力量，工程技术应用发展极为迅速，涌现了丰富而新颖的工程实践内容，是课程的“源头活水”，比如5G、WiFi6、THz、NBIoT、Stralink为代表的全球低轨卫星星座通信系统等等。
二、改革措施
在2018、2019连续两个学年的教学实践中通信原理课程组的各位老师做了一些教学探索和教学改革，主要表现在通信原理课程的教学内容、教学方法和考核方式上。
（一）在教学内容上
（1）为了解决通信原理课程中数学基础知识要求高，数学公式复杂和推导过程困难繁琐的问题，与前序的平台基础课和专业基础课，如信号与系统、高频电子线路、概率论与数理统计、高等数学等课程做好衔接。合理安排《通信原理》中第二章“确知信号”和第三章“随机过程”的课时和难度，在教学过程中对学生进行课前测试或调查问卷，第一时间掌握并分析学生的学情，及时调整教学策略和方法。在教学中，发布教学相关的阅读资料、线上音视频资源、例题和习题，强调这两章的重点和难点内容，确保学生对后续章节必 需的概念、知识和典型的数学技巧有足够的掌握。结合最新的通信工程应用实践及时更新并调整第一章“绪论”和第四章“信道”内容，在模拟调制系统、数字基带传输系统、数字带通传输系统和新型数字带通调制技术等几个方面安排布置更多的教学课时和精力。
（2）为了贯彻“立德树人”根本任务，统筹推进学生的全面发展，实现知识传授、价值塑造和能力培养的多元统一。在通信原理课程的教学内容上做了优化、调整和重新编排，增加并突出了课程思政的相关内容，介绍了通信技术发展历史过程中各个杰出的科学家和工程师做出的各类有益探索，在这波澜壮阔通信技术发展史中提高学生的学习兴趣，加强科学思维培养。突出强调了中国通信产业的发展，比如中国卫星通信产业的发展变迁，特别是中国北斗卫星导航系统经过“三步走”战略，经历了从北斗一号到北斗三号的建设，完成了全球组网;比如以华为、中兴为代表中国通信企业从落后崛起，经过几十年的发展，从通信行业的跟随者到现在的领跑者等内容，帮助学生更好地理解工程教育认证中的“工程与社会”和“环境和可持续发展”等内容，激发学生的学习动力，塑造学生的价值观。
（3）为了紧跟通信技术的迅猛发展和丰富的工程实践，教学中适当地增加了最新的通信技术的介绍和讨论，比如5G、MIMO、LIFI、空天地一体化通信等内容，让学生体会通信原理知识的在实际工作、生产生活中巨大的应用价值，感受通信技术、特别是数字通信技术发展演进的海量应用和巨大的经济社会价值。 （二）在教学方法上
（1）为了提高学生主观能动性，由老师教授、学生被动接受转变为学生主动学习、老师指导答疑，授课中引入了小组合作学习和翻转课程教学方法。围绕特定的课程内容或研究主题，安排学生利用课下时间检索查阅各类文献、视频、音频等资源，以小组形式合作分工学习。在课堂中小组将所学内容整理以PPT等形式分享展示，教师和学生可以充分沟通讨论。这一方案首先可以在很大程度上解决课程內容繁多，学时相对有限，难以合理有效地分配内容的问题;其次使用这一方案可以在传授专业理论知识同时，面向一流本科专业建设，培养学生的“个人和团队”“沟通”和“终身学习”等能力，提高学生的培养质量，以多样的课程内容和形式，更好地支撑专业培养方案的毕业要求。
（2）为了改善学生的理解掌握情况，在理论知识学习中，充分利用MATLAB软件工具，在课堂讲授中利用其中的Simulink等工具箱对课程中所学的理论知识及通信系统建模、仿真和分析，作为演示性仿真实验和验证性仿真实验，为理论学习提供必要而有益的补充，让学生对通信原理和系统有更直观的认识和理解，也为实验课打下了坚实的基础。实验课共涉及双边带抑制载波DSB-SC、调幅AM、调频FM、数字基带传输实验、时钟恢复、眼图、采样与判决等实验。除了验证性实验之外，实验课中都安排了设计性实验，更好地培养学生的创新能力、动手能力，更好发挥学生的主观能动性。课程所用的实验箱CP-RB118CN如图1所示。该通信原理实验平台是一个致力于通信原理实验的教学平台。该产品简洁精悍，功能齐备，基础型包括十七个功能模块、提高型包括二十三个模块。根据通信原理教学实验中的原理框图，利用基本功能模块的组合进行功能设计，可以完成各个实验中所需的信号的产生和信号处理等，很好地诠释相应的实验原理。该平台实现了不需外接设备就可以独立完成各项通信原理实验。该平台部分模块留有自主设计接口，这样不仅在常规实验项目中方便固定，以减少对仪器的损伤，而且可以通过工具方便拆卸各个模块，进行拓展实验训练，这样更大地增加学生在实验设计中的自主性。
（3）为了更好掌握学生在整个学习过程中的掌握情况，教学中增加了雨课堂智慧教学工具。利用教务处系统数据在雨课堂平台上开设教学班级，为师生搭建交流互动平台。雨课堂使用贯穿整个教学活动中：在课前教师可以发布参考资料、网络视频等教学资源。在授课过程中能利用雨课堂随堂测试、弹幕等功能及时了解学生的学习情况，做好教学所需的前测和后测。在课后利用讨论区和作业区与学生进一步互动交流，对学生提出的问题答疑解惑，也方便学生及时掌握自己作业的完成情况。教师利用雨课堂平台能了解每一位学生的学习进度和完成情况，更高效解决学生问题，力求为每一位学生提供有针对性个性化教学内容，改进教学质量。
（三）在考核方式上
（1）增加阶段性考核内容，利用雨课堂工具，随堂布置测试和作业，让学生尽可能在教学过程中掌握所学知识，更为方便地考核学生的平时表现。适当增加数学知识方面的课后作业和习题课，提高学生数学知识在通信原理课程的计算和应用能力;
（2）采用基于小组的翻转课程教学方法，将教师点评和小组互评方式结合起来，激发学生主观能动性，从“要我学”变为“我要学”，开展合作学习、探索式学习;
（3）在期末闭卷考试中，降低客观题比例，提高综合分析、开放讨论主观题比例，增加考试对学生分析能力、利用知识解决复杂工程问题等方面的能力的考核。
三、改革成效
采用以上教学改革措施完成了2016—2017两级学生连续2年的通信原理教学，取得了较好的成果。相关的数据统计如图2所示。
学生对教学评价更为积极，评教成绩有所上升。学生的学生学习的积极性、参与度也都有明显改观。学生的专业理论知识、实践动手能力都有一定的提高。由于2017级教学措施，特别是考核方式改革更为彻底，难度相对增加，其中部分学生对改革仍有不适应的地方，所以平均分有所下降。
四、总结
教学是一门艺术，在教学过程中会遇到丰富多变、形形色色的问题，评价教学改革的最终效果往往需要多年教学实践，并反复修改打磨，不断改进。通信原理作为一门专业基础课承担了较为重要的人才培养任务，经过对本门课程2016—2017级这两年的教学讲授，总结积累了一定的教学经验：坚持“以本为本”原则，完成“立德树人”根本任务，合理删减教学内容，因材施教，革新教学模式，使用新型信息化教学工具，将有助于建设国家级一流本科专业，对培养复合型优秀人才发挥积极作用。
参考文献：
[1]http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201904/t20190409_377216.html教育部办公厅关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知.
[2]樊昌信，曹丽娜.通信原理.第7版[M].国防工业出版社，2012.
[3]王咸鹏，沈重.一流本科建设背景下高校《通信原理》课程的教学改革与实践研究[J].高教学刊，2020（32）.
[4]何雪云.“通信原理”课程翻转课堂教学实践与思考[J].电气电子教学学报，2020，42（01）：7578+136.
[5]杨晖，尹凤杰，张丹.“通信原理”课程的教学改革探索与实践[J].科技视界，2020，297（03）：4950.
[6]张守叶.“雨课堂”在《通信原理》课程教学中的应用[J].数码世界，2020，175（05）：142.
作者简介：曹超（1988— ），男，汉族，山西怀仁人，博士，山东大学微电子学院集成电路工程系，助理研究员，研究方向：数模混合信号集成电路设计、数字校准算法、生物前端电路、人工智能。
關键词：一流本科专业建设;通信原理;教学改革
通信原理是全国高校信息领域的一门专业课程，特别是电子信息、通信类专业中的一门极为重要的专业核心课，也是山东大学微电子学院集成电路设计与集成系统专业的一门专业基础课。教育部于2019年4月启动一流本科专业建设“双万计划”，于2019—2021年建设10000个左右国家级一流本科专业点和10000个左右省级一流本科专业点。国家级一流专业建设分“两步走”实施：报送的专业第一步被确定为国家级一流本科专业建设点;教育部组织开展专业认证，通过后再确定为国家级一流本科专业，建设新工科等示范本科专业[1]。2019年我院的集成电路设计与集成系统专业入选国家级一流本科专业建设点，体现了学院大力推进专业现代化建设、持续开展专业建设优化改进的阶段性成果。在一流本科专业建设过程中，通信原理作为专业基础课承担了较为重要的人才培养任务。本学院集成电路设计与集成系统专业教学中使用了国防工业出版社出版的普通高等教育“十一五”国家级规划教材，由西安电子科技大学樊昌信、曹丽娜等老师编著的《通信原理》（第六版）教材[2]，学期内共安排了理论授课48学时，实验8周。课程内容繁多，学时相对有限，实际教学中如何根据学时合理分配教学内容，改进教学设计，让学生最大化地掌握知识和培养能力和素质成为一项重大挑战。面对这一挑战，已有多所高校采用了多种方式，开展了各类针对性的教学改革活动[36]。因此，通信原理课程组的老师们极其重视，在近几年的教学实践过程中，以本学院集成电路设计与集成系统专业的培养方案为纲，面向国家级一流本科专业建设任务，坚持“以本为本”原则，贯彻“立德树人”根本任务，积极进行教学改革，探索新型教学模式。在教学过程中高度重视本科生的意见和建议，解决教学中遇到的各种问题，不断反思，持续改进教学各个环节，积累了一些经验，总结如下，以飨读者。
一、通信原理课程的特点和教学问题
通信原理课程在本学院中主要作为集成电路设计与集成系统专业的专业必修课，作为微电子科学与工程专业的专业选修课。该课程介绍通信技术的基本概念、原理和主流技术，通过讲授本课程，要求学生掌握信息传输、交换的基本原理和通信系统的基本分类及相应通信系统性能指标和分析方法，能够利用所学知识分析和解决电子系统设计中，特别是通信系统中复杂工程问题，并可通过文献研究分析问题并得出结论，为后续相关专业课程的学习打下扎实基础。该课程特点突出，一方面内容繁多艰深，高度抽象，具有很强的理论性;另一方面工程应用丰富，发展日新月异，又具有很强的实践性。因此导致该课程教学难度较大，学生掌握情况差，特别是解决复杂工程问题、研发设计等能力的培养上面挑战巨大。具体而言：在理论学习过程中，存在大量复杂难懂的数学公式和严密繁多的推导过程，高度依赖学生在之前学习的高等数学、概率论和数理统计、信号与系统等前序的平台基础课和专业基础课中对应内容的识记、掌握及应用情况。而通信技术作为当前信息时代的重要推动力量，工程技术应用发展极为迅速，涌现了丰富而新颖的工程实践内容，是课程的“源头活水”，比如5G、WiFi6、THz、NBIoT、Stralink为代表的全球低轨卫星星座通信系统等等。
二、改革措施
在2018、2019连续两个学年的教学实践中通信原理课程组的各位老师做了一些教学探索和教学改革，主要表现在通信原理课程的教学内容、教学方法和考核方式上。
（一）在教学内容上
（1）为了解决通信原理课程中数学基础知识要求高，数学公式复杂和推导过程困难繁琐的问题，与前序的平台基础课和专业基础课，如信号与系统、高频电子线路、概率论与数理统计、高等数学等课程做好衔接。合理安排《通信原理》中第二章“确知信号”和第三章“随机过程”的课时和难度，在教学过程中对学生进行课前测试或调查问卷，第一时间掌握并分析学生的学情，及时调整教学策略和方法。在教学中，发布教学相关的阅读资料、线上音视频资源、例题和习题，强调这两章的重点和难点内容，确保学生对后续章节必 需的概念、知识和典型的数学技巧有足够的掌握。结合最新的通信工程应用实践及时更新并调整第一章“绪论”和第四章“信道”内容，在模拟调制系统、数字基带传输系统、数字带通传输系统和新型数字带通调制技术等几个方面安排布置更多的教学课时和精力。
（2）为了贯彻“立德树人”根本任务，统筹推进学生的全面发展，实现知识传授、价值塑造和能力培养的多元统一。在通信原理课程的教学内容上做了优化、调整和重新编排，增加并突出了课程思政的相关内容，介绍了通信技术发展历史过程中各个杰出的科学家和工程师做出的各类有益探索，在这波澜壮阔通信技术发展史中提高学生的学习兴趣，加强科学思维培养。突出强调了中国通信产业的发展，比如中国卫星通信产业的发展变迁，特别是中国北斗卫星导航系统经过“三步走”战略，经历了从北斗一号到北斗三号的建设，完成了全球组网;比如以华为、中兴为代表中国通信企业从落后崛起，经过几十年的发展，从通信行业的跟随者到现在的领跑者等内容，帮助学生更好地理解工程教育认证中的“工程与社会”和“环境和可持续发展”等内容，激发学生的学习动力，塑造学生的价值观。
（3）为了紧跟通信技术的迅猛发展和丰富的工程实践，教学中适当地增加了最新的通信技术的介绍和讨论，比如5G、MIMO、LIFI、空天地一体化通信等内容，让学生体会通信原理知识的在实际工作、生产生活中巨大的应用价值，感受通信技术、特别是数字通信技术发展演进的海量应用和巨大的经济社会价值。 （二）在教学方法上
（1）为了提高学生主观能动性，由老师教授、学生被动接受转变为学生主动学习、老师指导答疑，授课中引入了小组合作学习和翻转课程教学方法。围绕特定的课程内容或研究主题，安排学生利用课下时间检索查阅各类文献、视频、音频等资源，以小组形式合作分工学习。在课堂中小组将所学内容整理以PPT等形式分享展示，教师和学生可以充分沟通讨论。这一方案首先可以在很大程度上解决课程內容繁多，学时相对有限，难以合理有效地分配内容的问题;其次使用这一方案可以在传授专业理论知识同时，面向一流本科专业建设，培养学生的“个人和团队”“沟通”和“终身学习”等能力，提高学生的培养质量，以多样的课程内容和形式，更好地支撑专业培养方案的毕业要求。
（2）为了改善学生的理解掌握情况，在理论知识学习中，充分利用MATLAB软件工具，在课堂讲授中利用其中的Simulink等工具箱对课程中所学的理论知识及通信系统建模、仿真和分析，作为演示性仿真实验和验证性仿真实验，为理论学习提供必要而有益的补充，让学生对通信原理和系统有更直观的认识和理解，也为实验课打下了坚实的基础。实验课共涉及双边带抑制载波DSB-SC、调幅AM、调频FM、数字基带传输实验、时钟恢复、眼图、采样与判决等实验。除了验证性实验之外，实验课中都安排了设计性实验，更好地培养学生的创新能力、动手能力，更好发挥学生的主观能动性。课程所用的实验箱CP-RB118CN如图1所示。该通信原理实验平台是一个致力于通信原理实验的教学平台。该产品简洁精悍，功能齐备，基础型包括十七个功能模块、提高型包括二十三个模块。根据通信原理教学实验中的原理框图，利用基本功能模块的组合进行功能设计，可以完成各个实验中所需的信号的产生和信号处理等，很好地诠释相应的实验原理。该平台实现了不需外接设备就可以独立完成各项通信原理实验。该平台部分模块留有自主设计接口，这样不仅在常规实验项目中方便固定，以减少对仪器的损伤，而且可以通过工具方便拆卸各个模块，进行拓展实验训练，这样更大地增加学生在实验设计中的自主性。
（3）为了更好掌握学生在整个学习过程中的掌握情况，教学中增加了雨课堂智慧教学工具。利用教务处系统数据在雨课堂平台上开设教学班级，为师生搭建交流互动平台。雨课堂使用贯穿整个教学活动中：在课前教师可以发布参考资料、网络视频等教学资源。在授课过程中能利用雨课堂随堂测试、弹幕等功能及时了解学生的学习情况，做好教学所需的前测和后测。在课后利用讨论区和作业区与学生进一步互动交流，对学生提出的问题答疑解惑，也方便学生及时掌握自己作业的完成情况。教师利用雨课堂平台能了解每一位学生的学习进度和完成情况，更高效解决学生问题，力求为每一位学生提供有针对性个性化教学内容，改进教学质量。
（三）在考核方式上
（1）增加阶段性考核内容，利用雨课堂工具，随堂布置测试和作业，让学生尽可能在教学过程中掌握所学知识，更为方便地考核学生的平时表现。适当增加数学知识方面的课后作业和习题课，提高学生数学知识在通信原理课程的计算和应用能力;
（2）采用基于小组的翻转课程教学方法，将教师点评和小组互评方式结合起来，激发学生主观能动性，从“要我学”变为“我要学”，开展合作学习、探索式学习;
（3）在期末闭卷考试中，降低客观题比例，提高综合分析、开放讨论主观题比例，增加考试对学生分析能力、利用知识解决复杂工程问题等方面的能力的考核。
三、改革成效
采用以上教学改革措施完成了2016—2017两级学生连续2年的通信原理教学，取得了较好的成果。相关的数据统计如图2所示。
学生对教学评价更为积极，评教成绩有所上升。学生的学生学习的积极性、参与度也都有明显改观。学生的专业理论知识、实践动手能力都有一定的提高。由于2017级教学措施，特别是考核方式改革更为彻底，难度相对增加，其中部分学生对改革仍有不适应的地方，所以平均分有所下降。
四、总结
教学是一门艺术，在教学过程中会遇到丰富多变、形形色色的问题，评价教学改革的最终效果往往需要多年教学实践，并反复修改打磨，不断改进。通信原理作为一门专业基础课承担了较为重要的人才培养任务，经过对本门课程2016—2017级这两年的教学讲授，总结积累了一定的教学经验：坚持“以本为本”原则，完成“立德树人”根本任务，合理删减教学内容，因材施教，革新教学模式，使用新型信息化教学工具，将有助于建设国家级一流本科专业，对培养复合型优秀人才发挥积极作用。
参考文献：
[1]http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201904/t20190409_377216.html教育部办公厅关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知.
[2]樊昌信，曹丽娜.通信原理.第7版[M].国防工业出版社，2012.
[3]王咸鹏，沈重.一流本科建设背景下高校《通信原理》课程的教学改革与实践研究[J].高教学刊，2020（32）.
[4]何雪云.“通信原理”课程翻转课堂教学实践与思考[J].电气电子教学学报，2020，42（01）：7578+136.
[5]杨晖，尹凤杰，张丹.“通信原理”课程的教学改革探索与实践[J].科技视界，2020，297（03）：4950.
[6]张守叶.“雨课堂”在《通信原理》课程教学中的应用[J].数码世界，2020，175（05）：142.
作者简介：曹超（1988— ），男，汉族，山西怀仁人，博士，山东大学微电子学院集成电路工程系，助理研究员，研究方向：数模混合信号集成电路设计、数字校准算法、生物前端电路、人工智能。