新工科视域下信息与通信工程拔尖人才培养模式探索与实践

摘  要：开展新工科视域下通信工程拔尖人才培养已经成为我国解决“卡脖子”问题的重要途径之一。西北工业大学电子信息学院面向国家重大需求，注重人才的基础能力、工程实践能力培养，以实际需求为牵引，将工程应用环节的“目标点”对应知识结构的“知识点”，融入专业核心课程，培养“重基础、强应用”新工科拔尖人才，为信息与通信工程拔尖人才培养改革提供借鉴与参考。

关键词：新工科；通信原理；信息与通信工程；拔尖人才培养；实践探索

中图分类号：C961      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）08-0161-04

Abstract： The cultivation of top talents in communication engineering under the perspective of a new engineering discipline has become one of the important ways to solve the problem of "necklace" in China. Facing the national major demand， School of Electronics and Information Technology of Northwestern Polytechnical University pays attention to the cultivation of talents' basic ability and engineering practice ability， takes the actual demand as the guide， and puts the "target point" of the engineering application link corresponding to the "knowledge point" of the knowledge structure into the core curriculum of the specialty， so as to cultivate the  top talents with "solid foundation， strong application ability" in the new engineering discipline， providing a reference for the reform of cultivation of information and communication engineering talents.

Keywords： new engineering; Principles of Communication; Information and Communication Engineering; cultivation of top talents；practical exploration

当前，世界上越来越多的国家研究5G移动通信技术，每一个国家都在致力于利用5G技术对本国产生巨大效益，5G技术也通过实践研究变得更加完善，更加清晰并且实现巨大的飞跃与应用。未来，通信技术的发展将在三个主要方面进行改进。首先，在无线传输方面，未来通信技术会进一步拓展无线移动通信的宽度，进一步提高通信频率。其次，无线通信频率的利用率更高，实现更好的通信功能。另外，未来移动通信在用户体验方面更为人性化，尤其是在交互式游戏和3D支撑能力方面可以给用户更好的使用体验。最后，移动通信系统在其室内移动通信业务上也会有较大的提升，无线信号的覆盖率更高，实现更好的室内移动信号通信。

党的二十大报告强调教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑，体现了依靠和培养拔尖人才的科教融合发展思想。2021年4月，习近平总书记在清华大学考察时强调“瞄准科技前沿和关键领域，推进新工科、新医科、新农科、新文科建设，加快培养紧缺人才”[1]。拔尖创新人才的培养目标对学科课程的教学提出了更多的要求，传统的学科课程人才培养模式已无法满足拔尖创新人才培养的需求。清华大学原党委书记陈希提出，拔尖创新人才应在自己的专业知识领域有很深的造诣，精通专业理论，掌握应用技能[2]。因此，在人才培养层面，专业知识的培养是根本，而专业课程的教学是学生获得专业知识最直接有效的途径。

一  西北工业大学通信工程专业概况

通信工程专业作为科技前沿学科，为我国培养了大批的通信人才，也为我国在5G通信技术上取得巨大的成功及为5G通信技术的领跑提供了坚实的基础。通信工程专业2021年入选教育部“双万计划”国家级一流专业建设点，建设有国内一流的电子信息系列课程，现有国家级、省级一流课程/精品资源9门。其中，通信原理作为5G技术的基础理论，是每个通信工程专业学生必须掌握的课程。因此，加强通信原理课程建设，构建信息领域拔尖人才的学科培养体系具有重要意义。面向世界科技前沿和国家重大需求，坚持“具有家国情怀，追求卓越、引领未来的领军人才”的培养目标。专业聘请国际名师授课、青年教师辅导，引入全球排名前30的加拿大英属哥伦比亚大学《信号、系统及推理》等一批国际优质教学资源，促进课程教学国际化。聘请国防院所、龙头企业等行业领军人才授课，开设空天信息与通信博士班、华为鸿蒙班和中兴通信无线精英班，引入行业前沿课程体系，将行业先进技术和理念转化为学校人才培养优势。本科生生源位于国内前列，研究生推免生全部来自一流学科高校，硕、博士报录比达4.2∶1，毕业生60%以上进入国防军工系统就业。

二  新工科视域下信息与通信工程拔尖人才培养模式现状

（一）  通信工程拔尖人才能力需求分析

目前，我国的移动通信技术正在立足5G发展，需要进行大量5G网络工程建设，尤其是对移动通信技术高素质人才需求量很大，并且5G时代的技术革命使通信企业对通信人才提出了新的要求，即不仅需要较好地掌握课程理论和较强的实践动手能力，还要求有较高的思想道德水准、勇于奉献的职业道德精神及丰厚的人文素养。因此，深入挖掘通信工程课程与思政教育的融合点，有效发挥专业课课堂育人的主体作用，已迫在眉睫[3]。

（二）  以核心课程改革促进信息与通信工程拔尖人才培养

在新工科建设的背景下，课程体系是人才培养的主要载体，是专业培养方案的核心内容，关系到人才培养目标的实现和专业培养标准的落实[4]。通信原理作为通信工程专业的基础课程，以数学和物理为基础，以现代计算机技术和微电子技术为支撑，研究信息的获取、传输、处理与利用。通信原理的诸多技术思想都植根于数学和物理或者可以从数学和物理的角度加以解释；同时，通信原理的基础理论直接应用于工程领域并在应用中发展，因此，通信原理是一门强调物理、数学等基础，重实践应用的课程[5-6]。

通信原理课程探索基于数学问题、物理内涵，力求学生掌握现代通信系统的一些新的技术与概念，了解和掌握现代通信的相关理论、实现技术和设计思想，使学生从基础中来，到应用中去，成为“强基础，重应用”的新工科拔尖人才。在教学过程中深入挖掘蕴含在课程知识体系中的思想政治教育资源，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。以核心专业课程促进人才培养质量，培养学生精益求精的大国工匠精神，培养学生成为具有“家国情怀”的社会主义事业合格建设者和接班人。

（三）  面临的问题与挑战

通信原理课程内容丰富、概念抽象、原理较复杂、数学公式较多及综合性强，包括通信系统的组成与基本工作原理，信息论基础与概率数理统计基础，信道模型与特性，模拟调制与解调理论，模拟信号数字化理论，数字基带传输理论，数字频带传输理论，最佳接收机设计，先进数字通信技术等。基于学生在信号与系统课程中掌握的基础知识，本课程通过教学使学生系统深入地掌握通信系统的基本概念，特别是数字和模拟系统的基本调制与解调的原理与方法[7-8]。此外，本课程还设置一些课程实验内容，使学生能够接触实际通信系统（或其部分模块）的设计和实现，理论联系实际，既能加深相关理论知识的理解，又能通过这些实验具备一定的实践能力。基于以上特点，学生在学习通信原理时，面临课程内容丰富、概念抽象，难以系统掌握；课程以数学、物理为基础，需要扎实的数学、物理功底；课程应用性强，需要能在实践中理解理论。

三  新工科视域下信息与通信工程拔尖人才培养模式的实践

构建以“重视基础、强化应用、协同育人”为培养理念，支撑学校“强基计划”，以通信工程课程为例，探索通信理论背后所蕴含的数学问题及物理内涵，研究通信原理应用过程中的改革创新，探索学校国防领域优势工科“共享、交叉、实践”为培养特色的工科人才培养模式。致力于在新工科和国防领域培养以“数理基础厚、应用能力强、发展潜力大、国际视野广”为内涵，以“家国情怀、追求卓越、引领未来”为外延的高层次创新工程领域拔尖人才。

通信原理课程意在培养具有“家国情怀”“强基础重应用”的新工科拔尖人才。为此，本课程拟围绕课程思政改革要求下的课程教学设计展开，利用现有的线上线下教学资源，拟在建设全过程课程思政的大背景下，探讨多维度、全方位的通信专业课程与课程思政相结合的线上线下混合教学方案。以重基础强应用为立足点，将通信原理课程与基础课程、应用实际同向同行，形成协同效应，进而全面提高人才的数学、物理基础和应用动手实践能力等。同时，将思政教学中马克思主义观点方法的教育与精神培养相结合，融入到工程专业课程教学中，有效帮助学生提升发现问题解决问题的能力，塑造其正确的世界观、人生观、价值观。

在教学活动设计中融入思政元素，主要方案将选取适合的网络通信课程的内容结合设计思政专题，以引导学生了解国情、民情，在学习知识的同时增强对我国信息科学发展历程和创新理论的政治认同、思想认同、情感认同，坚定“四个自信”。在此过程中，采用多维度教学手段进行教学支撑与实现，有效利用学习强国平台等线上资源，实现线上线下、课内课外的灵活多渠道引导与影响学生，探索建立富有院校特色的课程思政教学结构框架与教学活动实践（图1）。

（一）  建设目标

1  建设面向通信工程专业本科生的通信原理教学模式

使学生掌握通信中最基本和最核心的概念、理论与方法，完善培养方案中工程信息类课程的课程体系，为学生今后从事科学研究和技术研发工作打下坚实的理论基础。

2  培养学生“重基础、强应用”

将数学方法、物理概念、工程观点相结合，引导学生思考基础理论背后的物理内涵，并与实际工程问题相结合，从工程的角度出发理解通信原理。同时，用数学分析的观点对相关专业基础课和专业课的知识点做统一的阐释，帮助学生重构专业知识体系，实现基础课与专业课的平滑过渡。

3  思政同行、厚植情怀

以培养学生家国情怀为重点融入思政，针对不同模块的教学内容思考融入相应的思政专题，并进行相应的课程教学设计。让学生学习的同时，感受到我国通信技术的领先地位，培养民族自豪感。

4  提升创新实践能力

将实际工程中的具体问题引入课堂教学，培养学生利用基础理论描述和解决工程问题的能力，同时向学生展示信息工程的前沿方向，帮助学生建立专业认同感，增强学生的学习兴趣。基于学科培养目标，结合以往的教学大纲、资料和学生学习成果反馈，划分不同教学内容模块。