专业课程无线通信教学改革研究

专业课程无线通信教学改革研究 关键词：通信工程；无线通信；5G；教学改革一引言从20世纪90年代至今，随着人类步入信息化时代，信息通信技术以惊人的发展速度推动社会科技水平的发展与进步，已成为人类社会信息传递、思想交流、知识传播的重要手段之一。尤其是，无线通信技术已经渗透到了社会生产生活的方方面面，促使人类社会信息化的进程日益加快。伴随着移动互联网的飞速发展，各类移动信息终端的连接数量和对速率的需求呈现爆炸式的增长，这对移动通信网络的网络容量、覆盖性能以及能量效率等核心指标提出了更高的需求1,2。当前，移动通信的发展正在经历从第四代移动通信（4G）系统向第五代移动通信（5G）系统演进的过程；5G的系统架构与关键技术已成为学术界和产业界的关注热点，相关的行业标准已经制定，已经开始进入商用。作为高等院校一门重要的专业课，无线通信的开设将为学生进一步学习和研究无线通信技术打下坚实的基础。另外，无线通信这一门课程具有综合性强、知识面广等特点，涉及多个专业领域，要求学生必须具备扎实的基本功，需要深刻理解无线通信的基本概念和前沿新技术，着重掌握这些基本概念和前沿新技术在各种无线通信系统中的应用3。随着5G无线通信技术的飞速发展，无线通信课程的重要性和实用性更加突出。这也对无线通信课程的教学方法和教学理念提出了新的要求：如需要紧跟无线通信技术的发展，任课教师也需要学习先进教学方法和理念，深入研究无线通信技术，及时更新课程教学内容。让学生在掌握基础知识的同时，更好地了解和学习最新的通信技术。然而，当前大部分高等院校所开设的无线通信课程则侧重于传统的通信技术的基本概念4,5，其主要内容仍然局限于第3代移动通信（3G）技术甚至一些更为陈旧的技术。当前普遍使用的4G技术也仅仅略有涉及，几乎没有介绍5G相关技术。课程教学内容简单、陈旧，导致理论教学跟不上当前无线通信技术发展的步伐。虽然无线通信课程注重通信技术的基本理论教学，但是作为高等院校的一门专业课程，应该注重基本理论与实际应用相结合，需要将学到的各种知识应用到实际通信系统中，这样也能进一步提高学生对本课程的学习兴趣。二课程教学现状首先，传统的教学内容不能与时俱进。无线通信技术的不断发展，从1G发展到当前的5G，但是教学内容知识陈旧而偏离实际，大部分是简单介绍通信技术的基本概念，根本没有做到与具体通信系统应用相联系，且与当前的无线通信技术发展脱节，很难做到与时俱进。当前无线通信课程中，对于当今社会重点关注的一些5G关键技术根本没有涉及，导致当前教学工作无法做到学以致用，难以明确本门课程的教学目的所在。另外，所修本门课程的学生也认为本课程仅仅单纯理论知识，根本没有实用价值，从而对本课程的学习失去兴趣，导致教学质量不佳。其次，教学方式枯燥，由于无线通信原理这门课程理论性比较强，目前，大多院校采用传统的教学模式，单纯依靠教师采用板书或者多媒体等灌输式教学为主导，学生被动地接受知识，难以激发学生兴趣和调动他们的积极性。最后，授课教师缺乏最新专业知识。大部分授课老师没有从事5G无线通信技术方面的研究，从而缺乏对5G关键技术的深刻理解，也不了解5G技术在专业实践活动中的实施方法。在此背景下，如何通过更新课程教学内容，改正教学方式和教学理念，在引领学生夯实无线通信基础知识的同时，进一步了解和掌握最新通信发展动态，培养学生动手解决实际问题的能力，做到学以致用、学有所用。三课程教学改革与探索为弥补不足，提高课程教学质量，针对无线通信课程的特点，探索教学改革，积累教学经验，从以下几个方面对无线通信课程的教学进行改革探索与实践6-8。1）调整课程内容。紧跟最新前沿无线通信技术发展的步伐，需要对现有的教学内容进行更新与完善，对前沿的5G无线通信关键技术也应该能够做到简单的介绍，如增加一些MassiveMIMO、毫米波技术、UDN超密集组网以及5G网络架构演进等5G关键技术。同时，也可以介绍一些针对5G应用的创新技术领域，如：物联网（MMTC）、5G中的车联网（自动驾驶）、云计算以及大数据等技术在5G中的应用。让课程的教学内容紧跟当前的无线通信技术的发展趋势，让学生切实感受到新兴无线通信技术在未来5G创新领域中的实际应用。另外，任课教师应通过介绍前沿信息的优势，引导学生学习前沿无线新技术的热情。2）更新教学方法。无线通信课程涵盖的教学内容非常多，除了介绍很多基本的原理、概念，在计算通信容量、中断概率及接收机方面涉及大量的较为复杂的数学公式推导。如果仅仅采用传统老师课堂传授知识，不但枯燥乏味，难以激发学生的兴趣，同时会耗费大量的课堂时间，影响教学效率。因此，迫切需要进行教学模式改革。针对本课程，由于5G无线通信拥有多项新兴技术，目前也有很多文献资料介绍各项技术的基本原理及其应用，可以通过给学生布置针对不同5G新技术为主题的文献调研任务，形成调研报告，让他们提前了解5G技术的基本原理。当课堂讲到这项技术时，可以让学生先介绍下文献调研的成果，其他学生可以对报告的内容进行提问，授课老师需要对每个问题进行补充说明。这种以“调研-报告-补充”的研讨式教学方式有助于加深学生对本课程理论的理解，并提高学生自主学习的热情。另外，注重培养学生自己动手解决实际问题的能力，通过在教学中“提出项目、需求分许与方案设计、软硬件实现、调试和测试、总结和完善”的方式，模拟企业中实际项目开发过程，体现“面向应用”，“教师为主导，学生为主体”的教学思想，提高学生解决实际应用问题的能力。3）仿真软件及实验平台配合教学。由于5G无线通信中部分新出现的技术算法晦涩难懂，难以通过传统板书方式来讲述，需要结合通信仿真软件才能更好地把握5G通信技术的核心内容。为了让学生更加深刻理解理论知识，理论联系实际，可以充分利用仿真软件及现有的实验平台，如Matlab、Labview及软件无线电实验平台等，结合工程案例，通过软件的交互性界面，让学生更加直观、形象地理解本课程所学习的概念，将单一、孤立的课程教学变成生动的通信系统模型，不仅仅将课内的知识相互关联起来，而且课内知识点和课外知识点相互关联。将仿真软件、软件无线电实验教学平台应用于无线通信的实践教学，抽象的概念通过交互性的界面变得更加直观，容易理解，而且能够快速地将课程学到的理论知识应用到完整真实的通信系统，可以进一步提升学生的创新能力。4）提升教师专业能力在教学过程中，如何提升任课教师创新教学方式、专业知识的能力，对提升教学质量尤为重要。首先，定期开展课程教学经验交流会，分享教学内容设计、教学实验安排、教学方法创新等方面的心得体会。同时，通过在线观摩或赴其他院校的形式学习先进教学方法和理念。其次，授课教师需要学习研究最新5G技术，及时跟踪前沿通信技术。有选择性地参加一些专业知识师资培训，掌握5G技术专业教学体系建设及关键技术的理论和实际配置，提高专业教师的技术水平和教学水平。同时，注意协调好科研与教学之间的关系，通过科研加深对专业知识的掌握和理解，这样才能把教学内容讲深、讲透，使得教学和科研相互促进，共同提高。再次，依托工程进行创新，可以安排授课教师去企业实践锻炼，利用寒暑假定期组织专业教师到相关行业、企业参与社会实践或调研活动，提高教师的工程背景和工程经验。最后，在校内开展多种形式的教学培训和研讨会，充分利用学校的实验室，教学实验平台培养授课教师的实践能力，掌握5G技术在专业实践教学活动的实施方法。四总结在刚刚步入5G时代的今天，无线通信课程教学改革要求在教学内容上与时俱进，使所授知识与实际通信系统相吻合；在教学模式上，力求通过“调研-报告-补充”研讨式教学、仿真软件及实验平台相结合的方式将枯燥无味的课堂教学动态化、形象化，提高课程教学效果，激发学生的学习兴趣及实践能力；在教学能力方法上，要求授课教师学习新知识，有条件选择赴企业实践锻炼。同时，随着5G时代的到来，要求任课教师必须不断加强自身的专业知识学习，努力学习最新的无线通信技术，深入科研第一线，做好该课程的教学工作。参考文献1尤肖虎,潘志文,高西奇,等.5G移动通信发展趋势与若干关键技术J.中国科学:信息科学,2014,44(05):551563.2张平,陶运铮,张治.5G若干关键技术评述J.通信学报,2016,37(07):1529.3曾张帆,周艳玲,刘文超,等.无线通信课程教学设计与实践基于4G/5G无线通信协议栈J.现代商贸工业,2017(02):158159.4杨静,朱春华,王珂.无线通信课程的教学方案研究J.电子质量,2014,(03):5556.5卢敏,孟庆民.无线通信原理课程教学方法的研究与实践J.高教论坛,2011(02):5961.6常怡萍,刘琴,李春雷.4G时代移动通信技术课程教学改革与实践J.中国现代教育装备,2015(01):8587.7蒋锐.4G时代的移动通信系统课程教学改革的探讨J.江苏第二师范学院学报,2015,31(03):3234.8陈宏滨,赵响,童琳.对照工程教育专业认证标准,实施通信专业英语研讨式教学J.教育现代化,2019,6(45):126128.