“五位一体”融合式教学初探——以“通信原理”课程为例.pdf

2023年/第9期 物联网技术人才培养Vocational Education1450 引 言受突如其来的全球范围的疫情影响，教学方式由传统的线下教学大规模转移到线上。高等教育正在经历巨大的变革，在线教学、混合式教学成为“新常态”。教学方式、教学关系不断升级，发展为“人人（Who）”“时时（When）”“处处（Where）”皆可开展学习的新教育形态。课堂由传统的教师、学生、课程构成的三维结构逐渐转变为新的四维结构，即学生、数字化学习环境、数字化学习资源和教学支持 服务1。“通信原理”课程作为信息类专业的核心课和考研课，是从基础到专业、理论到应用的衔接桥梁2-4。针对应用型本科人才培养宗旨开展学情分析，确立课程目标要求，落实 OBE 理念，在线上线下混合式教学中开展初步探索，打造科教融合、信息技术融合、多维评价融合、教学资源融合和虚实融合的“五位一体”融合教学模式，教学创新效果 显著。1 教学设计整体思路1.1 落实 OBE 理念，分析学情明确目标“通信原理”课程讲授现代通信系统的基本理论、关键技术与系统分析方法，结合技术的发展研讨其典型应用5-7，具有较强的系统性、理论性和实践性，内容知识点繁多，概念和公式抽象，数理基础相对薄弱的学生感觉学习难度较大。应用型本科院校的学生具有学习能力参差不齐的特点。“通信原理”课程的授课对象是大三学生，已经具有一定的专业知识储备，由于面临就业或进一步深造，开始关注相关行业发展，这对在课程教学中做到理论知识与实践应用的结合提出了更高的要求，需要突出学以致用。1.2 以“问题”为导向，授人以渔秉持“通古今之变，识旧物而言新”的理念，结合高素质应用型人才培养定位，将通信系统中调制、编码、传输等核心内容，按照“发现-分析-解决”问题的思路进行组织，突出经典的传承，培养科学思维；以5G前沿创新内容为拓展，培养创新思维；融入华为事件、毫米波通信国际标准、5G编码标准之争等热点素材，力求激发学生敢于创造、努力探索的精神，帮助学生专业成才和精神成人。1.3 初心不忘，建设全程化教学资源包历经 20 年，课程组建设了覆盖课前预习、课中精学、课后巩固及拓展等全过程的教学资源包，包括通信原理简明教程新形态立体化教材以及“学习指导”“重难点教学视频”“PPT 语音课件”“总结反馈课件”“研讨拓展课”等。进一步完善实践教学资源，开发虚实结合的新实验项目，在硬件设备上训练原理的工程化应用，在虚拟仿真平台上培训复杂环境下的应用能力。1.4 全程化“五位一体”融合，打造优质教学生态随着网络技术发展的突飞猛进，学生获取知识的来源正打破时间和空间的约束。通过实施融合科教、信息技术、教学资源多层次立体化的虚实结合实践教学体系以及多维度评价融合的“五位一体”融合式全程化教学设计，“五位一体”融合式教学初探以“通信原理”课程为例吴韶波，李学华，杨 玮，陈 硕（北京信息科技大学 信息与通信工程学院，北京 100101）摘 要：针对疫情期间应用型本科学校工科核心课的教学特点提出应对措施，以通信原理课程为例，通过教学设计力争实现在线教学与线下课堂的实质等效；在线上线下混合式教学中，利用建设的课程资源，采用融合交互式教学模式，通过翻转课堂促进学生主动学习，完善过程性评价，更好地掌握学生的学习状况。最后，对后续教学进行展望，提出持续改进的思路和措施，成果具有推广价值。关键词：“五位一体”融合；线上线下混合式教学；教学资源包；教学设计；多维度过程评价；通信原理课程中图分类号：G642.0；TN91 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2023）09-0145-03DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2023.09.038收稿日期：2022-08-17 修回日期：2022-09-15基金项目：2019年北京高等教育本科教学改革创新项目“地方高校人工智能+协同育人 工程认知模式设计与实践”（京教函 2019 552号）物联网技术 2023年/第9期 人才培养Vocational Education146建设线上线下“立体化”教学资源，包括“新形态”教材、“全程化”多媒体课件，并将课程思政贯穿始终，构建了“畅销教材+特色在线课+线下教学+多维度过程评价”的优质混合式教学生态，有力推动了以学生为中心的“课堂革命”。1.5 细化量规，注重多维度过程评价紧密地围绕课程目标，对各个维度的评价内容精准组织，细致设计所评价的各个环节，并选用科学、合理的实施手段。智慧教学工具（雨课堂、学习通和课堂派等）的使用，为多维度过程评价提供了方便，包括课程反馈、在线答疑、调查问卷、随堂练习、投票，以及章节学习时长、反刍率、成绩分布等数据的统计。通过师与生、生与生之间的多维度评价，使教师能够及时优化教学设计，学生能够积极配合教学实施，从而实现持续改进；通过教学反馈与总结环节还能调动学生参与过程评价的积极性，提高其再接再厉获取知识的 意愿。2 线上教学设计突如其来的新冠疫情给高等教育的教与学带来了新的挑战和机遇。在整个学期里均以在线方式完成教与学活动的高校师生数量史无前例之多，充分利用在线教学平台和 MOOC资源开展混合式教学，采取有效措施力争达到“保证在线学习与线下课堂教学质量实质等效”的要求8。2.1 教学平台鉴于学生分布在全国各地，课程组教师从开学前就开始着手建立课程管理微信群，包括主讲教师、学生班长和教务老师；建立课程团队微信群，包括主讲老师和学生助教；在线授课平台使用超星“学习通”。2.2 教学实施过程2.2.1 课前开课前一周，向全体同学发布“开课公告”，对教学平台、教学方式、教材电子版等进行详细说明。每周上课前发布“学习指导”，对本周内容（包括知识目标、重点、难点）、学习方法、课后任务要求以及下一周学习准备进行指导。2.2.2 课中考虑到直播对于网络质量要求较高，课程采取了教师指导下的基于教学资源的自主学习模式。每周的任务视频点除了课程内容的重要知识点，还专门录制了语音授课课件和学习总结反馈视频，以“资源包”的形式提供。结合每周课前下发的学习指导，学生可以在一周中进行自主学习，根据自己需要反复学习。在上课时间会通过腾讯会议开展与同学的互动，解答疑问，提出问题加深理解，进行知识点测 验等。2.2.3 课后课后作业不仅包括书后的作业题，还有活动任务，对本周课程知识点总结并提出疑问或扩展问题，以便老师及时掌握学习效果。教师对作业采用电子批阅，全程留痕，在下一周的“资源包”中进行任务、测试和互动情况的总结，对学生存在的疑问进行清仓解决，并定期开展习题课来解答作业中的问题。2.3 实施效果与教师不易控制学生学习节奏的直播教学不同，本课程线上学习采用自主进行，由教师在上课时间进行线上的轻量翻转，对学生的评价数据通过平台数据和作业、问卷、测验等多方面获得。每次课后，学生在线上提交对本次课程的收获及疑问，计入平时成绩，教师汇总分析后进行课堂点评或组织研讨，并根据反馈优化后续教学设计。线上教学已被学生逐渐接受，并体现出相对于线下教学的优势，如资源包可以反复学习，网络互动答疑随时随地等。对于教师来说，亦开始适应角色的转变，从以往单纯的知识传授者转变为课程资源的开发者、教学过程的设计者、学生学习的引导者以及学习过程的支持者等9。教学调查显示，学生反映教学效果良好，认为在教师指导下采用基于“全程化资源包”的自主学习模式可以弹性学习，反复学习，而且对家里的网络要求降低，尤其解决了身处偏远地区学生的上网难问题。在学院开展的“在线教学现状”调查中，本课程是学生目前觉得体验最好、最认可的课程之一。基于后台数据评测，本课程被教育部电工电子教学指导委员会和超星平台作为“示范教学包”在全国 推广。3 线上线下混合式教学设计当学生回归线下课堂，课程教学改革依然在路上。在前期线上教学的基础上，将学生的学习资源从纸质教材拓展到线上线下的多种媒体，将课程的时间尺度从传统的教室讲授扩展到课前和课后，空间尺度则从授课的教室拓展到了学生宿舍、图书馆、研讨室等，以激发学习兴趣、促进主动学习为目的，全方位、多手段实现线上线下混合式 教学10。3.1 教学过程及手段3.1.1 一课一得，精选教学内容想要对教学效果“做加法”，需要在课堂教学中“做减法”。首先，筛选出线上资源中的重难点知识，在学生自学后，由教师进行精讲；再进一步提升难度，学生经分组讨论，找出解决方案进行翻转讲解，教师进行讲评，帮助学生自主发现各知识点之间的内在联系，从而建立正确而完整的知识体系。2023年/第9期 物联网技术人才培养Vocational Education147由此，通过线上的自学将所有学生的听课基础进行补齐，进一步提升学生的听课兴趣。课前自学内容和要求不宜太多太高，应与课堂学习内容互补而不是重复，避免学生注意力分散。让学生能一课一得，课程“值得学”“学得懂”。3.1.2“五位一体”闭环式教学设计 把以教学目标为主的静态的“课”与以教学设计实施为主的动态的“程”相融合，利用信息化手段突破时间和空间的约束，实施“五位一体”融合闭环式教学设计。与纯线上教学相比，最大的不同在于课中，课堂讲授融入科研课题案例，并选择信噪比分析、无串扰传输等重难点开展研讨；引入数字调制技术的更新与发展等拓展内容，布置仿真和调研任务；随堂会有测试和互动讨论。通过师生、生生之间的多维度评价，及时优化教学设计与实施。3.1.3 学以致用，突出虚实结合、理论与实践统一以学生发展为中心，课堂与实验室同步，通过科产教融合，提炼实际应用案例，借助软件无线电等技术，设计实现一个实用的通信系统或者分析一个实际存在的干扰问题，加强培养学生对通信系统进行建模分析、计算仿真和设计的能力。以 5G 通信、卫星通信的基本原理和应用为背景，开设多样化虚实结合的实验项目，有效地激发学习兴趣，在硬件设备上训练通信基本原理的工程化应用能力，在虚拟仿真平台上强化复杂通信系统分析和设计能力。3.2 效果评价通过近 3 年的课程教学发现：（1）教学中教师在注重自身“教”的能力提升的同时，需要更多地关注学生“学”的过程与“学”的成效，从而落实和深化以学生为中心的教育理念。（2）对于学习自主性不强、学习意愿不高的学生来说，由于缺乏同伴的群体氛围，纯线上教学的约束力和感染力远不如线下的现场课堂，线下的小组研讨仍然有学生搭车的现象，因此对此类学生群体需有针对性地组织教学指导和互动活动，加以激励。（3）“五位一体”融合式全程化教学设计可以有效激发学生主动学习的欲望，培养其自主学习知识的能力，提高学生的工程创新意识和动手实践 能力。4 结 语本课程通过线上线下混合、理论与实践结合、虚实融合实践等一系列手段，极大地激发了学生学习课程的热情，主动学习的意识得到提升，收到良好的教学效果。本课程也于 2019 年入选北京高校优质本科课程，2020 年入选首批国家级线上线下混合式一流本科课程，2020 年入选北京高校优质本科教材课件（重点），在国内同行中产生积极辐射 影响。参考文献1 辛妙菲.开放大学学生数字化学习现状审视与思考 J.内蒙古电大学刊，2017，31（4）：46-49.2 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（1）：71-74.3 张红，黄金凤，张国华.通信原理课程教学改革实践探究 J.电脑知识与技术，2022，18（30）：168-171.4 王文娟，郭宝锋，尹文龙，等.“现代通信原理”课程教学改革研究与实践 J.科教文汇，2019，16（5）：94-96.5 何修富.现代通信原理课程的教学方法改革 C/中国电子教育学会高教分会 2012 年论文集.大连：中国电子教育学会，2012：55-57.6 王忠礼，张海一.通信原理课程的微课程教学模式开发与设计 J.科技视界，2017，7（17）：16-17.7 陈洁，侯海良.专创融合教育教学模式下通信原理课程改革 J.中国现代教育装备，2022，25（7）：145-148.8 于歆杰.初谈在线学习的实质等效 J.中国大学教学，2020，42（4）：36-38.9 项雯旭.开放大学教师角色分类与工作职责研究 J.当代继续教育，2018，36（2）：74-77.10 孔英会，刘涛，王雅宁，等.以学生为中心的“通信原理”多元化教学探索 J.电气电子教学学报，2021，43（6）：87-90.作者简介：吴韶波（1970），女，硕士，副教授，研究方向为物联网技术、智慧感知与信息处理。李学华（1977），女，博士，教授，研究方向为智能通信系统及其关键技术。杨 玮（1983），女，博士，讲师，研究方向为短距离高速光互连中的数字信号处理技术。陈 硕（1989），女，博士，副教授，研究方向为智能通信系统及其关键技术。欢迎订阅2024年度物联网技术（月刊）邮发代号：52-253 定 价：20元/册 全年定价：240元 电 话：029-83647211 传 真：029-83647211