交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探索

鄒雪蘭，張 新

（1.浙江傳媒學(xué)院電子信息學(xué)院，浙江杭州 310018； 2.浙江郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 310005）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)的高等教育在迅速發(fā)展和改革，許多綜合型大學(xué)正在由教學(xué)型大學(xué)向研究型大學(xué)轉(zhuǎn)變，所謂研究型教學(xué)是以培養(yǎng)認(rèn)知能力為主要特征，目的是培養(yǎng)具有綜合運(yùn)用知識(shí)、自主創(chuàng)新能力強(qiáng)和富有探索精神的學(xué)生，以滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技迅速發(fā)展的需要[1]。信息產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，信息技術(shù)已成為社會(huì)生產(chǎn)力最重要的基本要素之一，是發(fā)展最活躍、應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。交換設(shè)備是通信網(wǎng)的重要組成部分，由于其應(yīng)用的廣泛性以及所采用技術(shù)的先進(jìn)性，使得交換技術(shù)知識(shí)成為各類信息處理與傳輸專業(yè)的必備知識(shí)。交換是指按照通信雙方傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備儀器自動(dòng)完成的方式，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)統(tǒng)稱。交換是一個(gè)非常重要的概念，從傳統(tǒng)的步進(jìn)制交換機(jī)、縱橫制交換機(jī)，到數(shù)字程控交換機(jī)，直至ATM交換機(jī)、光交換機(jī)都離不開交換的概念，因此，“交換技術(shù)”這門課受到即將從事通信和電子信息領(lǐng)域工作的學(xué)生們的普遍重視。

傳統(tǒng)的教學(xué)比較注重于理論學(xué)習(xí)，在理論聯(lián)系實(shí)際和培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力方面比較薄弱，致使有的學(xué)生畢業(yè)以后在工作崗位上因缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和動(dòng)手能力較弱而不受企業(yè)歡迎。實(shí)現(xiàn)研究型教學(xué)目的，培養(yǎng)社會(huì)需要的合格人才，必須注重理論聯(lián)系實(shí)際、加強(qiáng)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，使學(xué)生在平時(shí)學(xué)習(xí)中學(xué)到扎實(shí)的理論知識(shí)和實(shí)踐技能。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能和動(dòng)手能力方面起著十分重要的作用，如何適應(yīng)新形勢(shì)的需要，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，“交換技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)課題改革小組進(jìn)行了這方面的嘗試，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)置上進(jìn)行了一些改革，以提高教學(xué)質(zhì)量，改進(jìn)教學(xué)效果。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

“交換技術(shù)”是通信、電子類專業(yè)一門重要的專業(yè)課，通過該課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握交換網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論和實(shí)現(xiàn)方法，理解各種交換技術(shù)工作原理，為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)專業(yè)課打下良好的基礎(chǔ)，其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生深刻理解課堂理論知識(shí)，培養(yǎng)其動(dòng)手能力和分析能力的重要環(huán)節(jié)。隨著通信網(wǎng)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，新技術(shù)、新設(shè)備和新的標(biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)，交換系統(tǒng)從單一的鏈路接續(xù)變?yōu)榧畔⒔粨Q、信息處理和信息存儲(chǔ)為一體的大型、復(fù)雜的系統(tǒng)。與高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、信號(hào)與系統(tǒng)等課程不同，“交換技術(shù)”課程的主要內(nèi)容是與通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)際建設(shè)、運(yùn)行密切相關(guān)的各種交換技術(shù)的原理和實(shí)現(xiàn)方法的總結(jié)，偏重于敘述性，概念和原理內(nèi)容多，缺乏理論計(jì)算分析，不同于前者的概念明確，數(shù)學(xué)關(guān)系嚴(yán)謹(jǐn)、邏輯性強(qiáng)，實(shí)際教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生往往難以掌握和接受各種概念和工作原理。該課程面向通信工程、電子信息工程專業(yè)的授課學(xué)時(shí)為51學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)一般不少于8學(xué)時(shí)。我校的交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)采用的是南京恒締科技有限公司生產(chǎn)的HD8623型程控交換實(shí)驗(yàn)箱，該實(shí)驗(yàn)箱主要提供一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過測(cè)量和觀察接口信號(hào)波形體會(huì)電路交換技術(shù)的基本原理，不能跟蹤信令內(nèi)部處理，不具備綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提供能力。在教學(xué)過程中，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容限定了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡睦斫猓捎谠O(shè)備老化和實(shí)驗(yàn)箱功能的限制，實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的部分問題無(wú)法圓滿解決，從而影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。根據(jù)教學(xué)實(shí)踐總結(jié)，當(dāng)前交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)中主要存在以下弊端：

1）傳統(tǒng)的交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過于著重基礎(chǔ)知識(shí)的灌輸，相對(duì)忽視了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維能力、分析能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

2）實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備陳舊，部分實(shí)驗(yàn)箱經(jīng)常出現(xiàn)故障，又得不到及時(shí)的修繕，學(xué)生往往無(wú)法完成既定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。已有的交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)陋，所能完成的功能比較簡(jiǎn)單，只能在預(yù)先設(shè)定的特定管腳給出觀察波形，無(wú)法跟蹤、也不能改變其內(nèi)部信息處理過程，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和引導(dǎo)他們進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

3）傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段單一，屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，即通常是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行面對(duì)面教學(xué)?；旧鲜墙處熤v學(xué)生按部就班做，然后得到既定實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教學(xué)模式過于單一化，不夠靈活。學(xué)生缺乏獨(dú)立思考的訓(xùn)練，創(chuàng)新性思維能力也就難以形成。

2 交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索

在教學(xué)中，針對(duì)該課程的特點(diǎn)和存在的問題，并注重與本專業(yè)其他課程的聯(lián)系，我們對(duì)交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革進(jìn)行了實(shí)踐探索。

2.1 更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

交換技術(shù)是通信網(wǎng)的核心技術(shù)，在“交換技術(shù)”的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要求打破傳統(tǒng)教學(xué)格局，不受教材內(nèi)容限制，及時(shí)反映學(xué)科前沿信息到課堂，以老師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，把訓(xùn)練學(xué)生思維、培養(yǎng)其能力作為教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生掌握現(xiàn)代通信網(wǎng)所采用的各種交換技術(shù)，理解相應(yīng)通信網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及其工作原理，了解交換技術(shù)與通信領(lǐng)域的最新發(fā)展和最新動(dòng)態(tài)。理論教學(xué)中注重基礎(chǔ)性內(nèi)容，在更普遍的意義上闡述交換的實(shí)質(zhì)，有利于學(xué)生掌握不斷發(fā)展的交換技術(shù)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須配合理論教學(xué)需要，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，增加新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開設(shè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性大型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，滿足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)要求，提高教學(xué)效果和質(zhì)量，也為其后續(xù)課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。在已有的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)上，增加交換機(jī)內(nèi)部功能處理部分，加強(qiáng)信令單元內(nèi)容教學(xué)環(huán)節(jié)，目前已完成了電路交換技術(shù)中的基本信令處理流程的軟件仿真，經(jīng)學(xué)生試驗(yàn)效果反映良好，在新學(xué)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將投入使用，結(jié)合原有的硬件實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)，二者互相補(bǔ)充。與此同時(shí)，通過專業(yè)計(jì)劃中安排的實(shí)踐環(huán)節(jié)，如軟件設(shè)計(jì)、電子實(shí)習(xí)與設(shè)計(jì)、專業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等，最大限度地把交換技術(shù)知識(shí)滲透其中，甚至把交換技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容貫穿到全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽的培訓(xùn)和參賽中，從多個(gè)層面使學(xué)生理解體會(huì)該課程的基本理論，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，提高實(shí)踐應(yīng)用能力。

2.2 開發(fā)軟件仿真實(shí)驗(yàn)

由于資金、實(shí)驗(yàn)條件的限制，結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，通過軟件仿真補(bǔ)充現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件不足，開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。根據(jù)我們的教學(xué)計(jì)劃，在先修課程中學(xué)生有選修Matlab語(yǔ)言一課，我們采用Matlab作為仿真工具開發(fā)了各種呼叫處理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加了內(nèi)部信令處理流程；增加了數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的時(shí)隙交換原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過軟件仿真彌補(bǔ)硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化、功能簡(jiǎn)陋的不足，從而加深學(xué)生對(duì)交換技術(shù)理論的理解。根據(jù)學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)掌握情況，改變以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的局面，逐步減少這類實(shí)驗(yàn)的比例，增加擴(kuò)大知識(shí)面的綜合性、設(shè)計(jì)性與創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)，按照“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)-綜合訓(xùn)練-系統(tǒng)設(shè)計(jì)”三個(gè)層次組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)。電子信息技術(shù)發(fā)展日新月異，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容必須與新技術(shù)相結(jié)合，緊跟學(xué)科研究的最新動(dòng)態(tài)，盡可能地將科研成果引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有代表性和先進(jìn)性，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和科研能力。

結(jié)合軟件仿真技術(shù)，采用軟件工具編寫交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)，通過模塊化設(shè)計(jì)，學(xué)生可在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過思考，在教師指導(dǎo)下進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，滿足不同層次學(xué)生對(duì)知識(shí)的需求[3]。增設(shè)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)可結(jié)合教學(xué)實(shí)際靈活設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)反饋情況及時(shí)調(diào)整仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；通過設(shè)置友好界面引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象時(shí)給出告警信息，幫助學(xué)生解決問題。例如，在傳統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生因?yàn)閷?shí)驗(yàn)?zāi)K連接錯(cuò)誤，測(cè)量管腳錯(cuò)誤，甚至由于連線錯(cuò)誤導(dǎo)致芯片燒壞不工作，得不到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由于時(shí)間限制和對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的不熟悉，往往很難找到問題所在，影響實(shí)驗(yàn)完成；而在仿真實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)可能出現(xiàn)的各種異常情況，可以在每個(gè)階段適時(shí)提出告警和提示信息，幫助學(xué)生盡快順利完成實(shí)驗(yàn)。

2.3 設(shè)立自選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

改革傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)教學(xué)分必做內(nèi)容和自選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容兩塊，必做內(nèi)容由老師指導(dǎo)，在課堂上詳細(xì)講解，要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。自選實(shí)驗(yàn)有一定的難度和自由度，由學(xué)生根據(jù)個(gè)人喜好和特點(diǎn)自由選擇，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容獨(dú)立或合作完成。指定的必做實(shí)驗(yàn)有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和老師指導(dǎo)，場(chǎng)所和時(shí)間限定，而自選實(shí)驗(yàn)在時(shí)間和內(nèi)容安排上有很大的自由度，學(xué)生自己確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)器材和儀表，在資源獲取上更加豐富，可利用實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間和互聯(lián)網(wǎng)的巨大信息資源，從而拓展教學(xué)空間，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過自選實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，更好的鍛煉其動(dòng)手能力。

3 有待解決的問題和設(shè)想

理論教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)教學(xué)[4]，交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)是“交換技術(shù)”教學(xué)的重要組成部分，是與課堂理論教學(xué)互相配合的一個(gè)不可缺少的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。由于資金與實(shí)驗(yàn)條件的限制，目前開出的實(shí)驗(yàn)一般為驗(yàn)證、仿真類實(shí)驗(yàn)，這與課程理論性、實(shí)踐性很強(qiáng)的特點(diǎn)不符，因此必須盡快增開設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)。這就需要不斷完善學(xué)院相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，改善實(shí)踐教學(xué)環(huán)境。同時(shí)，人才的培養(yǎng)及其成長(zhǎng)過程需要學(xué)校教育和以后的長(zhǎng)期實(shí)踐中才能完成，學(xué)生在校期間不僅要著重對(duì)他們的基本理論、基本方法、基本技能進(jìn)行培養(yǎng)，而且要盡可能提供機(jī)會(huì)讓他們參與社會(huì)實(shí)踐，了解行業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)，理論聯(lián)系實(shí)際。

多媒體教學(xué)可以充分利用聲、畫、視頻等多媒體手段創(chuàng)設(shè)情境，化不可見為可見，化靜為動(dòng)、化抽象為形象，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，把教師“教”的藝術(shù)與學(xué)生“學(xué)”的規(guī)律有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過對(duì)多樣化教學(xué)手段的探索，將多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)之中，依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生的交互、雙向信息交流。如何建立良好的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，在此基礎(chǔ)上建立開放的數(shù)字化交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加開放、靈活，提高教學(xué)水平和質(zhì)量值得我們共同努力、不斷探索。

4 結(jié)束語(yǔ)

高等職業(yè)教育的目標(biāo)是要培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)寬厚扎實(shí)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、素質(zhì)高的應(yīng)用型人才，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)人才和創(chuàng)新能力人才培養(yǎng)目標(biāo)不可或缺的重要環(huán)節(jié)。如何改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)以適應(yīng)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，是我們每個(gè)老師需要思考的問題。在現(xiàn)有教學(xué)條件的基礎(chǔ)上，不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，深入實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和手段的改革，注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，才能獲得良好的教學(xué)效果。

[1]沈明衛(wèi).大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃中的問題思考 [J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2008,25(7):133.

[2]趙學(xué)余.教學(xué)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要途徑[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2008,27(5):18.

[3]張軍軍.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性和自主性 [J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2008,25(7):24.

[4]姚仲敏.創(chuàng)新教育思想在程控課教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究[J].教育探索,2004，(5):68-69.