新工科建设背景下面向新一代移动通信技术的教育改革

（山东大学 信息科学与工程学院，山东青岛 266000） 佟铃宇 朱维红*

摘要：无线通信技术的迅速发展已对人们日常生活和产业进步产生了深刻影响。针对这一趋势，高校电子信息专业课程教师的教学模式、教学内容以及教学能力都应随之不断调整提升，从而助力培养能够有力推动我国科技发展的“卓越工程师”。建立以“学习为中心”的新型课堂，采用“学为主，教为辅”的教育理念，通过新的理论与实践并重的教学方法，有效激发学生内驱力，从被动接收式学习转变为主动参与学习，并在学习知识的同时获得工程实践技能。此外，通过巧妙设计贯穿全程的项目式作业（Project），倡导对学生的全过程考核管理，避免应试突击学习和考试后快速遗忘的问题。以上措施可有效加强学生对新技术的掌握，为新工科建设提供实践案例，加速推动移动通信技术的发展和普及。

关键词：教育改革；移动通信；新工科建设；学习为中心；过程管理

一、国内外该课程现状

为深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的二十大精神，立足服务国家发展战略，主动应对新经济与产业转型挑战，在“卓越工程师教育培养计划”基础上，教育部提出了新工科建设这一项持续深化工程教育改革的核心举措——新工科建设。其具有鲜明时代特征，呈现内涵创新性、学科交叉性、主题多元化及覆盖广泛性等系统性特征，旨在构建适应新时代要求的工程人才培养体系。

随着 5G 移动通信系统全面商用和 6G 研发的全面启动，无线通信领域正经历革命性变革。然而多数高校“移动通信”课程仍固守传统知识和技术的现有教学体系，未能做到同步更新，难以适应当前新工科建设要求，制约了学生对 5G/6G等移动通信前沿技术的学习需求和探索热情。作为通信专业的核心课程，“移动通信”对构建本科生的无线通信基础理论体系、强化工程实践技能、把握国内外技术发展趋势和拓宽国际视野等方面都具有奠基性意义。移动通信技术被广泛认为是未来各国科技竞争的重要制高点，也关系到国家“十五五”规划中”着力推进新型工业化，加快建设现代化产业体系”的顺利实现。通过对本课程系统性的学习，可为学生将来继续从事通信相关研究和技术开发工作打下牢固基础。

在国内外高等院校本科生培养方案中，该课程是后续众多专业课程的基础，是学科未来发展建设与专业升级的重要支撑环节，也是学生进行毕业设计、研究生面试、毕业求职面试、攻读相关专业研究生等关系到学生未来发展的关键基础，同时关系到高校人才培养成效。本课程需要学生具备扎实的数学、物理基础和电子信息专业基础课程知识，需要了解或掌握高等数学、线性代数（矩阵分析）、模拟电路、数字电路、概率论（随机过程）、信号与系统、数字信号处理、通信原理、信息论与编码、最优化理论、信号估计与检测、 Matlab 编程等众多前序或者相关课程。该课程体系庞大，知识点众多，且相关产业技术正在不断产生颠覆性发展与变化。因此，该课程对教师的技术积累、教学能力以及对 5G/6G新技术前沿和发展趋势的把握水平和技术能力提出很高的要求。

伴随着无线通信技术的发展，本课程在教学内容和教育方法上都逐渐得到了一定改进。然而，由于无线通信技术具有前沿性和快速变化性的特点，这就要求该课程必须能够紧跟产业技术发展步伐。

二、传统移动通信技术课程目前存在的问题

1.学习板块缺乏合理划分，知识点未能同步更新。在传统的无线通信课程中，主要包括基础的无线通信原理、数字调制等内容，然而移动通信以约每十年一代的速度快速演进。在目前 5G 技术商用、6G 技术全面开始布局的时代背景下，仍用大量时间详细教授 1G/2G 相关技术，由于学习板块划分不合理导致学生所学知识与时代脱节问题。在 5G/6G 时代，例如毫米波与太赫兹通信、多天线技术、智能反射面、通信感知一体化网络、空天地海一体化网络等新技术、新概念层出不穷，而在传统无线通信课程中，很难及时跟进 5G/6G技术发展，因此限制了学生对于当前重要前沿技术的深入理解和应用。

2.理论与工程实践脱节。该课程内容涉及到系统、制式、标准、应用，本身是一门极具工程实践性的课程，但是由于受到现有教学内容规划、教育模式的限制，没有将新的标准应用、仿真实例等充分带入到课堂中，出现学生理论与工程实践脱节问题。另一方面，对于移动通信课程来说，除对理论知识的掌握之外，实际的实验操作和实践更是学生真正掌握所学专业必需的技能，然而配套实验设计没有做到与时代性相结合，未能做到对相关实践技能和卓越工程师素养进行重点培养。

3.传统教育模式下缺乏对以“学习为中心”的教育环境构建。由于课堂教育模式没有得到及时更新，还是以传统模式为主，没有将目前最新一代的 5G（和未来 6G 愿景）所涉及无线通信关键技术、国际标准、典型应用场景等有机融入到课程中来。同时缺乏对现今前沿科技的引入，对于学生相关技术内化、自主探究的引导方面较为欠缺，这无论对于学生未来进行更深层次的科学研究还是进入产业界从事工程应用都缺少足够支撑。

三、教育改革的探索

1.面向新工科建设，实现点、线、面结合的创新教学方法。将无线通信知识梳理为理论和实践层面知识和技能。针对理论层面，梳理出模拟/数字调制解调、信源编码、信道编码、多天线技术、多接入方法等技术线，针对每条技术线按照学科发展规律梳理出核心技术点，从而让学生对整体知识架构有更好的理解。课堂讲解主要梳理关键技术点，对于教学难以覆盖的知识点，通过仿真实验环节补足加强。

2.瞄准以“学习为中心”的教育模式，强化过程管理，着力培养卓越工程师技能。在新工科建设背景下，为更好地培养卓越工程师技能和素养，我们采用“学为主，教为辅”的教育理念，对教育模式和管理过程进行优化。我们注重激发学生学习内驱力，加强学习的过程管理，引入贯穿全程的项目式作业（Project），结合自主探究、文献调研、仿真实验操作、课堂汇报互评等教学模块，使学生成为真正的学习主体，全面提升学生的学习能力和工程技能。

我们引入场景沉浸式教学方法，建立以“学习为中心” 的教育模式，采用丰富真实案例和仿真实例，将技术场景有效带入到课程中来，同时配合引入时下普遍使用的高效仿真工具、开发平台等，帮助学生快速理解和运用相关知识和技能，使学生在理解通信系统设计及优化理论的同时，掌握使用现代通信工具，提升工程实践技能。

3.充分融入新一代移动通信中新技术，不断更新迭代，保持同步性。面向新一代 5G/6G 无线通信技术发展，课程内容需要紧跟无线通信前沿，保持课程与新技术发展的同步性，因此我们对该课程学习板块和知识点进行了重新划分并系统梳理，将目前最新一代无线通信关键技术、国际标准、典型应用场景等有机融入课堂，例如正交时频空调制、毫米波与太赫兹通信技术、超大规模天线技术、高可靠低时延通信技术等。

4.对于经典关键技术知识进行保留并强化。虽然无线通信技术不断发展，我们需对过时知识点和技术内容进行合理弱化，但是对于一些如正交频分复用技术、多天线技术、信源与信道编码技术等传统经典知识点，仍然十分有必要保留在教学内容中，并且我们还需强化对于经典关键技术的学习布局，并在仿真和平台配置实践中加以实际操作与总结体会。

5.强化课程思政牵引。将我国在 5G/6G 领域技术的突破作为典型案例融入课堂，引导学生勇于向世界展示中国科研实力的信念，厚植科技报国情怀。

四、结语

新工科建设背景下，面向新一代无线通信技术发展，移动通信技术教学的改革具有重要意义。需深入结合现代教育技术特点，构建以“学习为中心”的教育模式，精选场景、案例和实验平台，不断更新迭代具有时代适应性的教学内容，达到强化教育资源整合、紧跟国际前沿、培养贯通式人才的目的。

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本文系山东大学教育教学综合改革项目，项目名称：新工科建设背景下面向新一代移动通信技术的《移动通信（双语）》 教学改革探索，项目编号 2023Y321。

通讯作者：朱维红（1968.9—），女，汉族，山东 济南，博士学历，副教授，研究方向：无线通信与网络。