“新工科”背景下民族地区高校课程教学改革与实践

下面是小编为大家整理的“新工科”背景下民族地区高校课程教学改革与实践,供大家参考。

——以西昌学院《通信原理》课程为例

0 引言

2017年2月教育部发布的《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》，明确了以新经济、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展将对工程科技人才提出更高要求，迫切需要加快工程教育的改革创新[1]。同年，教育部号召各高校对新工科进行研究与实践[2]，通过提前布局工程科技人才培养的新概念、新结构、新模式、新质量和新系统，建立先发优势，培养工程实践能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才[3]。我国新工科教学从“复旦共识”[4]、“天大行动”[5]、“北京指南”[6]再到“六卓越一拔尖”计划2.0[7]，已为推动新工科全面实施进行系统发力。同时，各高校教师积极开展形式多样的教学改革探索，如SPOC的线上线下混合式课改[8-9]、MOOC+SPOC的混合教学模式[10-11]、在线翻转课堂[12-13]等。2020年突如其来的新冠疫情对我国教育系统造成了史无前例的冲击，2月教育部发布《关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》，要求实现“停课不停教、停课不停学”[14]。各高校借助慕课、智慧树、超星学习通等网络教学平台实现在线教学和在线学习，助力打赢疫情防控阻击战。教育部高等教育司司长吴岩表示，融合了“互联网+智能+技术”的在线教育已经成为中国高等教育和世界高等教育的重要发展方向，下一步将会结合此次大规模在线教育教学实际案例，形成一整套改革方案，以“学习革命”推动“质量革命”向纵深发展。

1教学现状

民族地区高校受地理位置及师资力量限制，以西昌学院（以下简称“我校”）为例，我校地处四川省凉山彝族自治州——该州是全国最大的彝族聚居区和四川省少数民族人口最多的地区，也是中央重点支持的“三区三州”深度贫困地区之一。我校坚持“应用性、地方性、民族性”办学特色，肩负着服务于凉山经济社会发展、弘扬优秀民族文化、促进彝区脱贫的重任，着力于培养服务地方经济产业发展的应用型人才。但是由于我校教师对课程教学改革思考不足，特别是对新兴教育理念很难做到融入实际教学环节，因此教学改革困难大，而且实际教学成果与人才培养需求严重背离。特别是习近平总书记提出坚持“显性教育与隐性教育相统一”，不断挖掘其他课程和教学方式中蕴含的思想政治教学资源，实现全员全程全方位育人的课程思政教育理念[15]。我校教师在课程教学设计中更加难以将课程思政融入到实际教学环节，不能充分理解课程思政对于工程技术教育人才培养的重要性。

往年我校通信原理课程教学延续传统授课模式，即以教师授课为中心，重点关注教师的教学产出。课程教学评价主要采用定量评价方式，评价依据来源于教师本人设计的课程教学大纲、同行听课评价以及学生期末成绩总评。由于通信原理课程理论知识难度较大、知识点零散且对学生基础理论知识掌握度要求较高，因此让学生在较短的学时内掌握该课程，难度很大。而且，授课教师一般按照个人主观意愿进行通信原理课程的教学设计，授课环节缺乏工程应用实际背景，特别是授课教师没有相关项目经验，仅仅只是授课环节对理论知识的讲解说明，最终导致了学生学习兴趣匮乏。此外，授课教师往往只关注课本理论知识的讲授，没有将课程思政理念融入到通信原理的教学环节中，未完成在授课环节中对学生思想品德的教育。因此，在此教学模式下，学生丧失了学习兴趣，科研兴趣以及创新意识，最终使得教师和学生，学校和教育环节出现了严重分离。

教师教学环节中，由于以教师讲授为主导，受授课学时限制，授课教师往往按照自己的主观意愿进行通信原理课程的讲授，形成课堂“一对多，填鸭式”的教学模式，且所实施的教学过程枯燥、单一，没有与现阶段通信原理领域的最新发展相结合。此外，对于较困难知识点往往选择粗略讲解或者学生自学，学生的学习能动性受挫，最终也导致了课程教学环节与人才培养环节的严重偏离。

学生学习过程中，往往只需要关注授课教师课堂所讲授的知识点，对于通信原理行业最新技术、产品缺乏相关认知，因此也难以激发学生的自主学习兴趣。此外，由于采用满堂灌的教学模式，学生在学习通信原理只是过程中很难做到对所学知识的内化创新，最终也导致学生对通信原理课程缺乏学习兴趣。

学校在教学管理环节中，缺乏积极、长期、有效的教学评价机制，对于通信原理课程教学评价更多的是查看学生的期末考试成绩，而且教学管理环节相对落后，不能实时查看该课程教师和学生得教学情况。更重要的是，对于本课程得人才培养方案中没有融入课程思政教育，特别是通信原理行业内的正确的人生观、价值观、爱国主义情怀以及宏大的历史使命感和社会责任感等。

传统教育模式中，通信原理课程教学过程需要选用固定教学场所，进行固定时间固定内容的讲授。而且教学环节更多的是教师讲授、学生死记，缺乏教学活力和教学创新。

2教学改革

高校通信原理课程是电子信息类专业的核心课程之一，是诸多院校相关专业研究生入学考试必修课程之一，在相关专业课程体系中起着承前启后的作用，扮演着桥梁的角色。由于信息技术的快速发展不断冲击现有产业，也导致产业人才需求发生变化，必然激发高校人才培养模式的变革，特别是在通信产业尤为显著。我国通信产业经过几十年的发展，从以前的一穷二白到现如今的5G产业布局，实现了跨越式发展，已成为业界标杆。特别是在2020年政府工作报告中，李克强总理将发展新一代信息网络，扩展5G应用放在了加强基础设施建设的首位，足见政府对于5G的重视。但是，现阶段我国通信产业市场竞争激烈、高质量人才缺口大，亟需具有创新能力的行业领军人才，这也是我国各类高校特别是民族地区高校人才培养中需要着重考量的问题。

在此背景下，我校开展对通信原理课程的教学改革，通过实地调研省内兄弟院校教学成果并结合本校实际情况，开展我校课程探索与实践。在课程改革过程中，将新工科理念与课程思政教育融入到实际教学环节，既是对习总书记“显性教育与隐性教育相统一”要求的落实，也是帮助其他民族地区高校借鉴学习和推广应用，更是深入推进教学“质量革命”改革的内在动力。

在我校通信原理课程教学改革过程中，通过引入线上线下混合式教学，激发显性教育下学生的学习积极性，将以教师教学为中心的教育模式转变为学生学习为重心的教学理念，实现为地方经济产业发展输送人才的重任。同时，课程思政教育环节的引入，旨在培养学生服务凉山地方产业发展意识，传输致力于凉山脱贫的理念和时代使命，更是弘扬伟大爱国主义情怀、民族自信心和历史使命感的时代精神。我校通信原理课程教学改革涵盖了显性教育及隐性教育，具体包括了理论教学模块、实践教学模块以及课程评价三部分，如图1所示。

图1 通信原理教学模式

2.1理论教学改革

我校通信原理课程理论教学环节过程中，采用基于成果导向的教育模式（Out-Based Education，OBE）[16]，结合线上线下混合式教学，采用优质网络教学平台，如：中国大学生慕课、超星学习通、智慧树等，而且教师录制相关教学视频资源上传平台供不同学生在线学习，满足学生课后学习需求。此外通过引入MATLAB仿真教学平台，让学生清楚通信原理课程理论知识的实践应用，从而提高学生的学习积极性。通信原理理论教学模式如图2所示。

图2 通信原理理论教学模式

课前学习是教学的起点，是学生对通信原理课程有基本认知的开始，如何保障课前学习的展开是理论教学模式的重点。初次接触通信原理课程，学生对本门课程的理解深度不够，对于该课程后期学习体系没有相关概念。因此，要求任课老师要充分利用高等教育领域的精品课程资源，积极开展线上教学活动，特别是教育部在疫情期间发布的《疫情防控期间做好高校在线教学组织与管理工作》通知，面向全国高等院校免费开放在线课程2.4万余门，这也为民族地区高校的优质课程资源选择提供了便捷。在课前任务展开过程中，授课教师应通过问卷调查等形式，全面预估学生的学习能力。以我校学生为例，通过在线问卷调查发现学生综合学习能力相比于部属类高校较差。因此，发布学习任务更应注意从学生基础知识点的掌握出发，循序渐进，逐步提高学生的学习能力。此外，任务发布还应注意完善相应的奖罚机制，增强学生课前学习的规范性和积极性。同时结合我校学生培养实际，发布教学任务更要结合当前通信原理行业背景，真正使学生了解本课程的实践应用和发展趋势。特别注意，任务环节应融入当前我国通信产业发展现状及前沿技术，特别是当前我国通信企业如华为、中兴等虽然在5G技术竞争中走在世界前列，但是对于核心芯片产业仍受制于人，以此激发学生的爱国主义情怀，让学生感受到本课程学习的必要性以及强烈的使命感。

课堂学习是通信原理课程教学的核心，基于OBE模式结合MATLAB仿真教学平台真正让学生从应用出发，主动参与，掌握实际工程开发所需要的专业知识，激发学生的主观学习能力，丰富教学内容，增强教师与学生的纽带关系，培养学生的自学能力。特别注意，在课程环节过程中，引入当前通信行业的最新应用，扩宽学生的学习知识面，开阔学生视野，培养学生正确的人生观、价值观。同时，将课堂教学以视频录制的形式进行在线平台发布，满足不同层次学生的学习需求，加强课堂知识掌握。

课后学习是整个教学环节的延伸，同时也是通信原理课程教学必不可少的一个环节。学生通过对课程理论知识的学习，结合线上教学资源的再复习，培养学生通信原理课程知识图谱的搭建能力，激发学生的自主学习热情。特别是对于当前科技文献的阅读是培养学生科研意识，扩宽理论知识，把握行业发展动向的必要流程。同时，结合MATLAB仿真教学平台，实现理论知识的综合运用，加强学生对知识点的内化吸收，提高学习效率。需要注意，在课后习题的设置环节，除常规知识问题还应设置相关扩展问题，提高学生的自信心和勇于探索的精神。

2.2实践教学改革

我校通信原理课程实践教学环节中，除了常规基础性实验的展开还重点开展了探索性实验，以此激发学生的创新意识、工匠精神及团队协作能力。通信原理课程实践教学模式如图3所示。

图3 通信原理实践教学模式

基础性实验环节中，重点采用MATLAB仿真教学平台，进行m语言下的信号编程包括模拟信号的调制以及数字信号的频带传输等，以此加深学生对通信原理课程基本理论知识的掌握，培养学生的编程思维及严谨的科学态度。

探索性实验环节中，通过引入实际工程项目管理办法，采用分组角色扮演的方式，仿照真实项目团队开发模式展开。由各小组在教师指导下以生活实际工程问题为出发点，分析实际需求，进而提出项目设计方案。项目小组由3到4人组成，组员分别担任产品经理、产品开发员和用户角色。项目经理针对产品特色设计通信原理功能，提出设计要求；产品开发员在充分考虑功能多元化和性能最优化的基础上进行产品开发；用户针对开发出的产品进行综合评价，提出产品改良建议。各组成员协同合作，开发成果通过产品展示和答辩方式进行评价，由教师和各小组产品经理担任评审专家对产品给予综合评价。真正做到，让学生从实际项目出发，全程参与项目的设计流程，思考项目设计中的漏洞，学以致用，培养学生团队合作能力、创新意识以及钻研问题的工匠精神。

2.3课程评价

我校通信原理课程采用多维度、多尺度、多反馈的评价体系，包括通信原理理论教学学生反馈、通信原理实践教学学生反馈、后续开展课程的教师反馈以及用人单位的长期有效反馈构成，最终形成由学到用、更大范围、多构成要素、立体式的课程评价机制。通信原理课程评价模式如图3所示。

图3 通信原理课程评价模式

通信原理理论教学和实践教学是密不可分的两个有机体，两者相互协作，共同完成通信原理课程优化建设。由于采用线上线下混合式教学平台，增强了师生的关系纽带，在理论和实践教学环节教师能够通过在线平台及时发现教学环节中所出现的问题，进行后期课程体系的优化。同时，结合后续课程同行教师评价以及用人单位的需求反馈，及时优化通信原理课程的人才培养方案，充分保证通信原理课程教学改革的纵深质量发展。

3教学分析

以我校15级电子信息工程及电子科学与技术专业学生通信原理教学为例，共有学生108人。通过设置不同比例对学生（50%）、同行教师（30%）以及学生就业企业反馈信息（20%）进行通信原理课程的综合评价，具体评价内容包括了通信原理课程的专业知识评价以及课程培养环节的道德品质评价，具体信息如表1所示。

通过所搭建的多维度、立体式评价体系，我校通信原理课程综合评分为95.7分。相比于传统通信原理课程评价体系，该体系实现了全方位、综合性的课程评价，真正做到从不同角度对学生理论知识学习以及思想道德培养进行全方位的量化考核，也是民族地区高校课程“质量工程”改革的重要跨越。

表1 通信原理课程评价信息

评价内容评价指标学生（50%）教师（30%）企业（20%）

专业知识1. 通信原理理论知识掌握（10分）

2. 通信原理设计/开发解决问题能力（10分）

3. 通信原理技术创新能力（10分）

4. 通信原理项目管理能力（10分）

5. 科研探索能力（10分）48分47分45分

道德品质1. 爱国主义情怀、民族使命感（10分）

2. 科学理性思维（10分）

3. 奋斗进取精神（10分）

4. 工匠精神、科学精神（10分）

5. 团队精神、服务意识（10分）49分47分47分

课程综合评分（48+49）*50%+（47+47）*30%+（45+47）*20%=95.7分

4 结论

我校通信原理课程教学改革中的新工科以及课程思政既是一种教学理念，也是民族地区的一种教学实践，更是一种系统工程。通过通信原理课程教学引入新工科及课程思政理念，激发学生的学习热情，引导学生对所学知识进行创新，培了学生自主学习观念，同时将正确的人生观、价值观以及爱国主义情怀内化为自己的道德品质，进而升华自己的精神世界，最终形成崇尚科学和锐意进取的意识以及强烈的社会责任感和国家使命感。