面向校企合作的移動通信課程教學(xué)改革

覃琴等

【摘 要】針對移動通信課程具有多學(xué)科背景、技術(shù)發(fā)展快速和實踐性強的特點，從教學(xué)內(nèi)容的選取、教學(xué)方法和手段的改革以及實踐環(huán)節(jié)等方面進行了探索，特別強調(diào)了根據(jù)校企合作確定移動通信課程定位，以靈活多樣的教學(xué)方法和手段提升學(xué)生的興趣，以項目實訓(xùn)和現(xiàn)場實踐強化學(xué)生的動手能力訓(xùn)練。

【關(guān)鍵詞】移動通信 校企合作 興趣引導(dǎo)

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）10C-0148-03

隨著信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，移動通信領(lǐng)域的新技術(shù)層出不窮。3G和4G牌照的發(fā)放在幾年間拉動上千億元的投資規(guī)模。然而移動通信課程的現(xiàn)狀并不能適應(yīng)3G、4G時代的發(fā)展，表現(xiàn)在：現(xiàn)有移動通信課程的教材不能及時跟上技術(shù)發(fā)展的快節(jié)奏，導(dǎo)致學(xué)生掌握的知識相對滯后；移動通信教學(xué)學(xué)時明顯不夠，對3G、4G的關(guān)鍵技術(shù)只進行了泛泛的介紹，較少涉及應(yīng)用環(huán)境和對象，和產(chǎn)業(yè)界的要求相去較遠；移動通信實驗大部分停留在驗證實驗的基礎(chǔ)上，實驗內(nèi)容單一，對理論知識的掌握缺少支持力度。受實驗設(shè)備的限制，綜合應(yīng)用型實驗難以開設(shè)，導(dǎo)致學(xué)生所掌握的知識缺乏系統(tǒng)化、全局化。

著眼于市場需要大學(xué)培養(yǎng)什么樣的通信人才，我們廣泛開展調(diào)研，最后和深圳訊方通信公司、中國移動、中國電信、中國聯(lián)通等校企合作單位共同確定通信工程專業(yè)定位，制訂新版人才培養(yǎng)方案。由于調(diào)整了培養(yǎng)方案，有必要對現(xiàn)有移動通信課程體系和實驗環(huán)節(jié)進行研究和探討。

一、面向校企合作確定課程定位，精選教學(xué)內(nèi)容

移動通信課程作為通信工程專業(yè)的主干專業(yè)課程，面臨著課時和內(nèi)容的矛盾：一方面課程內(nèi)容需要加入大量新理論和新技術(shù)；另一方面由于培養(yǎng)方案中課程總學(xué)時有限，如何處理內(nèi)容和課時的矛盾變得日益突出。

在人才培養(yǎng)方案制訂中，我們通過調(diào)研其它同類高校、生產(chǎn)廠家以及三大運營商，確定了以移動通信和電信業(yè)務(wù)開發(fā)作為通信工程專業(yè)的兩大方向，因此在新版人才培養(yǎng)方案中，移動通信課程的學(xué)時由32學(xué)時增加到48學(xué)時，而且是必修考試課、學(xué)位課。在學(xué)完移動通信課程之后，增設(shè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化課程，突出移動通信這個方向。

在教學(xué)內(nèi)容的選取上，現(xiàn)有移動通信教材內(nèi)容往往大而全，對重要知識點的論述不夠深入。學(xué)生通過移動通信課程的學(xué)習(xí)，往往只能對移動通信系統(tǒng)有一些模糊的認識，分析問題和解決問題的能力得不到提高。因此，需要精心選取教學(xué)內(nèi)容，既要保證知識點的連貫性，又要保證新技術(shù)的拓展性，體現(xiàn)課堂教學(xué)的精髓。課堂中教師講解的重點著眼于移動通信基本理論和移動通信系統(tǒng)的基本原理，例如移動通信電波傳播環(huán)境與信道映射、抗衰落和鏈路性能增強技術(shù)、蜂窩組網(wǎng)技術(shù)、移動通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、移動性管理等，授課時教師應(yīng)對學(xué)生具體的知識基礎(chǔ)和接受能力有一個正確的評估，根據(jù)學(xué)生的能力區(qū)分“精講”和“簡化講解”的內(nèi)容。

為了適應(yīng)移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，從市場需求和移動通信產(chǎn)業(yè)鏈的角度出發(fā)，我們在總體課程內(nèi)容的把握上突出兩個重點。在移動通信原理方面突出CDMA技術(shù)基礎(chǔ)和OFDM技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)。CDMA技術(shù)是2G和3G移動通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，OFDM技術(shù)是B3G和4G移動通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。在移動通信系統(tǒng)中突出信令部分內(nèi)容的教學(xué)。移動通信系統(tǒng)上層部分信令內(nèi)容十分豐富，可從中選取一些主要的信令比如呼叫接入、越區(qū)切換與漫游、呼叫結(jié)束等信令過程進行詳細講解，如圖1，讓學(xué)生了解實際的呼叫過程，切實加強學(xué)生對移動通信系統(tǒng)的理解。適當增加移動終端內(nèi)容的介紹，比如手機的基本模塊構(gòu)成等內(nèi)容，配合畢業(yè)實習(xí)時利用無線通信實驗室的嵌入式手機平臺進行實訓(xùn)。

圖1 呼叫建立過程

二、探索靈活多樣的教學(xué)方法和手段

（一）把握教與學(xué)的主體

教學(xué)過程中，我們堅持學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，訓(xùn)練為主線。教師對本學(xué)科的理解和把握是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好本課程的關(guān)鍵之一。充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性是教學(xué)改革的主要目標之一。

教師要在教學(xué)的重要環(huán)節(jié)中起主導(dǎo)作用，包括制訂教學(xué)大綱、教學(xué)計劃；課堂精講、課下答疑（網(wǎng)絡(luò)教學(xué)）；指導(dǎo)學(xué)生實驗以及評判學(xué)生成果。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位體現(xiàn)在教師的引導(dǎo)下，積極主動地學(xué)習(xí)。例如課下預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)、完成作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、論文撰寫以及實驗實訓(xùn)中作為主體進行學(xué)習(xí)。

（二）充分利用多種教學(xué)手段

移動通信課程通常在大三下或大四上才開設(shè)，學(xué)生正處于找工作、考研的關(guān)鍵時期，怎樣讓學(xué)生自主愉悅地參與到學(xué)習(xí)中來，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，是我們思考的主要問題。下面重點闡述移動通信教學(xué)方法和教學(xué)手段的探索。

為了最大限度地提高學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣，在課堂教學(xué)中，我們充分整合文字、圖像、flash動畫、視頻等資源，利用多媒體教學(xué)方式，生動直觀地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。例如在講解多徑信道的統(tǒng)計分析時，對瑞利分布、萊斯分布產(chǎn)生的環(huán)境條件可以用flash動畫的形式來展現(xiàn)，讓學(xué)生有直觀的認識，如圖2。又比如圖3，講解移動用戶的登記和位置更新過程，可以借助flash動畫，既生動又形象。另外，在教學(xué)過程中，通過播放從網(wǎng)上篩選的短片或者其他優(yōu)秀教師的視頻資源，加深學(xué)生對某些重要知識的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，獲得了很好的效果。

圖2 瑞利分布的環(huán)境條件

圖3 位置更新過程

在課堂教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計適當?shù)膯栴}，留給學(xué)生思考。鼓勵學(xué)生提問，根據(jù)學(xué)生的反饋信息和問題，與學(xué)生一起探討，這種互動式的交流，既使課堂生動活潑，又可引導(dǎo)學(xué)生主動思考、拓展視野。

授課過程中，還經(jīng)常采用類比的方法，利用日常生活中的例子來打比方，使學(xué)生更好地理解一些抽象復(fù)雜的問題。比如，在講到頻率選擇性衰落和平坦衰落的判定時，將信道的相干帶寬比擬為高速公路的車道寬度，將信號帶寬比擬為汽車的寬度，只有當汽車的寬度小于車道的寬度，才發(fā)生平坦衰落。當汽車的寬度大于車道的寬度時，必然發(fā)生頻率選擇性衰落。通過將抽象問題具體化，學(xué)生能從現(xiàn)實中找到鮮活的例子，加深對知識的理解。

為了豐富教學(xué)手段，除了采用多媒體教學(xué)方式外，我們還利用MATLAB和VHDL語言，進行仿真實驗演示。例如，在講授多址方式時，通過仿真實驗的形式給出了三種主要多址方式的實驗結(jié)果，使學(xué)生對頻分多址、時分多址和碼分多址一目了然。在講授擴頻通信中采用的偽隨機序列時，將m序列、gold序列的仿真波形顯示出來，通過對結(jié)果的分析，使學(xué)生對偽隨機序列的產(chǎn)生和性質(zhì)有了深刻的認識。

為培養(yǎng)本科高年級學(xué)生進行科學(xué)研究的能力，可組織開展專題討論會，讓學(xué)生就技術(shù)背景、應(yīng)用前景等撰寫綜述報告。教師分組安排學(xué)生針對移動通信領(lǐng)域的幾個專題開展討論，如移動通信的3G /4G 技術(shù)、CDMA 的軟切換技術(shù)、MIMO技術(shù)、OFDM技術(shù)等。通常專題討論會在課程的后半學(xué)期開始，要求學(xué)生利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)資源查找資料，提交綜述論文，并組織評判。這樣既可以讓學(xué)生獲得相關(guān)專題知識，又可以提高學(xué)生的綜述能力，為畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。

（三）舉辦通信前沿技術(shù)講座

對3G、4G中的關(guān)鍵技術(shù)和新發(fā)展，通過專業(yè)教師開展通信前沿技術(shù)講座、聘請校企合作單位的工程技術(shù)人員做報告等形式，讓企業(yè)或者研究機構(gòu)的專業(yè)人士從不同角度講述移動通信系統(tǒng)的新理論和新應(yīng)用。這樣既能使學(xué)生將課堂上學(xué)到的理論知識和實際應(yīng)用結(jié)合起來，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也彌補部分課時不足的問題，將移動通信前沿技術(shù)移到講座中完成。

（四）開展網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)

移動通信作為學(xué)院新建的網(wǎng)絡(luò)課程，在學(xué)校求索學(xué)堂網(wǎng)站上，通過課程資源、學(xué)習(xí)輔導(dǎo)、在線考試和答疑等方式幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)和互動學(xué)習(xí)。我們利用網(wǎng)絡(luò)的特點提供給學(xué)生大量的學(xué)習(xí)資料和鏈接。網(wǎng)站的內(nèi)容主要有：課程描述、教師隊伍、課程建設(shè)、課程資源、實踐教學(xué)、課程內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)資料、互動欄目等。這些豐富的內(nèi)容可以幫助學(xué)生拓展知識、啟發(fā)思路，在課下深入學(xué)習(xí)和研討。教師通過與學(xué)生討論和答疑，達到網(wǎng)上師生交流的目的。在近兩年的教學(xué)實踐中，從課程考試、科技競賽、就業(yè)考研中可以看出，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果良好。

（五）及時得到學(xué)生的反饋

在課程進行中和結(jié)束后，通過詢問不同層次的學(xué)生、班干部或進行問卷調(diào)查，從學(xué)生那里收集教學(xué)反饋信息，聽取學(xué)生對課堂教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、實驗教學(xué)等方面的反饋。

三、以項目實訓(xùn)和現(xiàn)場實踐強化動手能力訓(xùn)練

在移動通信課程專業(yè)實踐能力培養(yǎng)的改革上，我們進行了如下嘗試：

首先，通過硬件驗證、軟件仿真、實際系統(tǒng)訓(xùn)練等多種手段，完善實驗課內(nèi)容，提升實驗課的層次，對學(xué)生進行全方位的訓(xùn)練。利用移動通信網(wǎng)站為學(xué)生提供實驗課的要求和流程，圖文并茂地講述實驗內(nèi)容和實驗系統(tǒng)，便于學(xué)生在實驗前進行預(yù)習(xí)，對實驗有一個感性了解。以往主要采用實驗箱進行一些驗證實驗，學(xué)生對移動通信系統(tǒng)只有一個初淺的認識和模糊的印象。而通過對校企合作單位的調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生在軟件方面的實踐能力培養(yǎng)需要加強，可利用MATLAB或者VHDL語言，指導(dǎo)學(xué)生進行簡單通信模塊的編程和簡單移動通信模型的搭建。這些實踐不限定時間和場所，利用無線通信實驗室作為開放實驗室，既可在課程進行中完成，也可在畢業(yè)設(shè)計階段完成，更具靈活性。設(shè)計題目先在畢業(yè)設(shè)計中進行，然后推廣到課程設(shè)計中。在大四上學(xué)期，我們通過3GWCDMA項目實踐這樣一個完全模擬真實場景的軟件仿真項目，使學(xué)生對3GWCDMA的基本原理和設(shè)備配置有較深的理解。在四周的畢業(yè)實習(xí)階段，我們利用無線通信實驗室的嵌入式手機平臺對學(xué)生進行實訓(xùn)，其中一些項目還可讓學(xué)生繼續(xù)在畢業(yè)設(shè)計過程中進行深入研究。

其次，帶領(lǐng)學(xué)生走出校園，走進企業(yè)現(xiàn)場實踐。移動通信是應(yīng)用性很強的科學(xué)，高校的實驗經(jīng)費有限，不可能提供各種設(shè)備供學(xué)生實踐。解決這個問題的有效途徑是進行校企合作，帶領(lǐng)學(xué)生走出校園，走進移動運營企業(yè)參觀學(xué)習(xí)。近三年，每年大三學(xué)生暑期實習(xí)中，中國電信、中國聯(lián)通等運營商都能吸納部分優(yōu)秀學(xué)生參與現(xiàn)場實踐。比如，部分學(xué)生和聯(lián)通公司的工程師一起進行路測，并對路測結(jié)果進行分析，提出網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的建議。教師貫穿在各環(huán)節(jié)的實驗實訓(xùn)教學(xué)中，使得實驗教學(xué)真正成為課堂教學(xué)以外的另一個重要環(huán)節(jié)。

移動通信課程是電子信息類專業(yè)具有特色的、必不可少的主干專業(yè)課程。我們根據(jù)移動通信技術(shù)的發(fā)展，和校企合作單位共同探討，找準通信工程專業(yè)的定位，共同制訂人才培養(yǎng)方案。在近幾年的教學(xué)實踐中，通過對教學(xué)內(nèi)容的選取，教學(xué)方法和手段的探索，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革，整合了理論和實驗實訓(xùn)內(nèi)容，通過多個環(huán)節(jié)對學(xué)生進行實際系統(tǒng)訓(xùn)練，使我校通信工程專業(yè)的學(xué)生更加清晰、直觀地了解和掌握移動通信系統(tǒng)所涉及的基本概念、基本原理與關(guān)鍵技術(shù)，職業(yè)技能顯著提高。

【參考文獻】

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【作者簡介】覃 琴（1970- ），女，湖北宜昌人，三峽大學(xué)計算機與信息學(xué)院教授，研究方向：無線通信網(wǎng)絡(luò)。

（責編 丁 夢）