交換技術(shù)課程研究性教學(xué)探索

陳美娟++張穎++楊國民

摘要：“交換技術(shù)”是電子信息類專業(yè)一門重要的主干專業(yè)課程，隨著信息通信技術(shù)的不斷發(fā)展，課程也應(yīng)不斷更新。研究性教學(xué)模式可以促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是高校教學(xué)改革的重要方面。針對課程目前存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法方面對課程的研究性教學(xué)進(jìn)行了探索，以交換技術(shù)發(fā)展為線索梳理了課程內(nèi)容，以分層結(jié)構(gòu)說明了通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，探討了支架教學(xué)法在課程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：交換技術(shù)；研究性教學(xué)；教學(xué)改革；支架教學(xué)法

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）01-0125-02

引言

“交換技術(shù)”是理工類本科院校特別是通信類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程的主要任務(wù)是全面系統(tǒng)地介紹各種交換技術(shù)的基本概念和工作原理，課程涉及內(nèi)容廣、概念多。由于交換技術(shù)的不斷發(fā)展和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，必須有機(jī)結(jié)合新技術(shù)更新教學(xué)內(nèi)容。為了適應(yīng)發(fā)展的新要求，本文從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法方面探索了“交換技術(shù)”課程的研究性教學(xué)方法。

一、交換技術(shù)課程教學(xué)當(dāng)前存在的問題

雖然我們對課程也進(jìn)行了教學(xué)改革研究，但當(dāng)前也暴露出一些不足之處：（1）交換技術(shù)發(fā)展日新月異，但是課程內(nèi)容沒有得到及時(shí)更新，不能體現(xiàn)出當(dāng)前社會(huì)的實(shí)際需求。（2）教學(xué)大綱調(diào)整，課時(shí)不斷減少，一方面教材內(nèi)容不能全部講解，另一方面新技術(shù)介紹膚淺。（3）課程內(nèi)容多，采用何種教學(xué)方式才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情？

二、研究性教學(xué)模式下的教學(xué)改革探索

研究性教學(xué)是指在教學(xué)過程中，教師創(chuàng)設(shè)一種類似科學(xué)研究的情境和途徑，指導(dǎo)學(xué)生選擇與學(xué)生相關(guān)的問題進(jìn)行研究，使學(xué)生在獨(dú)立的主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、主動(dòng)實(shí)踐的研究性學(xué)習(xí)過程中，吸收知識、應(yīng)用知識、解決問題，獲得新穎的經(jīng)驗(yàn)和表現(xiàn)具有個(gè)性特征的行為，從而提升學(xué)生的各方面素質(zhì)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力和創(chuàng)新精神的一種教與學(xué)互動(dòng)的實(shí)踐活動(dòng)。以下從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法方面對“交換技術(shù)”課程的研究性教學(xué)進(jìn)行探討。

（一）教學(xué)內(nèi)容時(shí)代化

1.教學(xué)內(nèi)容安排。在理論課程教學(xué)中，相對于傳統(tǒng)數(shù)字程控交換技術(shù)、七號信令、移動(dòng)通信和智能網(wǎng)技術(shù)而言，MPLS技術(shù)、軟交換技術(shù)和IMS等是新型交換技術(shù)，但也已廣泛地應(yīng)用于通信網(wǎng)中，因此也必須重點(diǎn)地講述上述方面的內(nèi)容，通過對新型交換技術(shù)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議的講解及其應(yīng)用需求場景，使得學(xué)生在理解交換原理的同時(shí)，能了解網(wǎng)絡(luò)融合過程中新型交換技術(shù)出現(xiàn)的背景、原理及技術(shù)要領(lǐng)，為學(xué)生后續(xù)課程學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和從事交換技術(shù)應(yīng)用和開發(fā)相關(guān)工作打下較好的理論基礎(chǔ)。課程理論教學(xué)內(nèi)容如圖1所示，圖中字體較小的部分所占課時(shí)比例較少，字體較大部分分配較多課時(shí)。

2.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)演進(jìn)?，F(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)采用分層結(jié)構(gòu)，這源自于對傳統(tǒng)交換機(jī)功能的一步一步分解，示意圖如圖2所示。通信網(wǎng)絡(luò)中最早出現(xiàn)的數(shù)字程控交換機(jī)要完成基于同步時(shí)分復(fù)用的話音信息傳遞；要對參與通信各方信息傳送的開始、進(jìn)展和結(jié)束進(jìn)行控制；要能提供補(bǔ)充業(yè)務(wù)。智能網(wǎng)的出現(xiàn)，把業(yè)務(wù)控制功能從交換機(jī)中獨(dú)立出來，使得可以靈活、方便、快捷地向用戶提供增值業(yè)務(wù)，但是SCP與SSP之間還是基于電信網(wǎng)絡(luò)的七號信令協(xié)議，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)還是一個(gè)電信系統(tǒng)的封閉網(wǎng)絡(luò)。軟交換網(wǎng)絡(luò)在智能網(wǎng)的基礎(chǔ)上，將業(yè)務(wù)控制與呼叫控制進(jìn)一步獨(dú)立，出現(xiàn)了第三方的應(yīng)用服務(wù)器（AS），AS與MGC（媒體網(wǎng)關(guān)控制器，實(shí)際中為軟交換設(shè)備）之間基于SIP協(xié)議進(jìn)行通信，原有的基于智能網(wǎng)的業(yè)務(wù)提供不變；同時(shí)將承載控制從呼叫控制中獨(dú)立出來，由媒體網(wǎng)關(guān)（MG）負(fù)責(zé)承載信息的傳遞。

傳統(tǒng)軟交換雖然將大部分增值業(yè)務(wù)分離出來放到了業(yè)務(wù)層，但其自身仍然保留了一些補(bǔ)充業(yè)務(wù)。IMS將保留的業(yè)務(wù)放在了業(yè)務(wù)層的應(yīng)用服務(wù)器中，做到了呼叫控制和業(yè)務(wù)的徹底分離。IMS也實(shí)現(xiàn)了會(huì)話/呼叫控制與媒體網(wǎng)關(guān)控制的分離。傳統(tǒng)軟交換提供了基于SIP的會(huì)話/呼叫控制和基于H.248的媒體網(wǎng)關(guān)控制的功能，IMS將這兩者分離，基于SIP的會(huì)話呼叫控制由CSCF提供，完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信令路由和呼叫控制；基于H.248的媒體網(wǎng)關(guān)控制由MGCF提供，存在于IMS網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互通的邊界點(diǎn)上。

（二）支架教學(xué)法

支架式教學(xué)是依據(jù)建構(gòu)主義理論和最近發(fā)展區(qū)理論形成的現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計(jì)理念，支持新課程倡導(dǎo)的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)。支架式教學(xué)模式的五個(gè)基本組成環(huán)節(jié)：搭腳手架→進(jìn)入支架→獨(dú)立探索 →協(xié)作學(xué)習(xí)→評價(jià)效果。對于IMS網(wǎng)絡(luò)來說，核心網(wǎng)絡(luò)中一下子出現(xiàn)諸多網(wǎng)元，對學(xué)生理解來說有難度，如何讓學(xué)生理解為什么要有這么多網(wǎng)元？通過搭建一系列模擬網(wǎng)絡(luò)支架，降低探索難度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮學(xué)生的潛能，使他們的知識水平獲得攀升，最大程度地提高教學(xué)效率。IMS部分教學(xué)過程設(shè)計(jì)如下（問題型支架）：

1.搭腳手架：圍繞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)開放和網(wǎng)絡(luò)功能層次清晰這一主題，IMS控制層首先是對會(huì)話/呼叫進(jìn)行控制，從軟交換的控制層中提煉出了CSCF這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，按“最近發(fā)展區(qū)”的要求建立概念框架，IMS核心網(wǎng)為什么會(huì)有諸多網(wǎng)元，首先提出問題：IMS網(wǎng)絡(luò)如何實(shí)現(xiàn)以下功能：①提供非SIP終端的接入；②提供SIP終端的接入；③實(shí)現(xiàn)用戶漫游；④設(shè)置用戶數(shù)據(jù)庫；⑤提供業(yè)務(wù)；⑥多媒體會(huì)議資源提供。

2.進(jìn)入支架：腳手架搭建成功后，教師展示相關(guān)的幾組圖片或者視頻，創(chuàng)設(shè)回答問題的情境。

非SIP終端包括來自PSTN的模擬話機(jī)、來自2G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)，也可以有不經(jīng)過PSTN的模擬話機(jī)。此時(shí)應(yīng)考慮信令和媒體的互通。另一方面，一個(gè)IMS網(wǎng)絡(luò)如何與其他IMS的CS域互通？

SIP終端是支持IP化信令和媒體信息的終端，有3G手機(jī)、SIP固定電話、SIP軟終端等。此時(shí)主要是匯聚和認(rèn)證，不需要信令格式轉(zhuǎn)換，全I(xiàn)P連接也不需要媒體格式轉(zhuǎn)換。

IMS網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)漫游會(huì)遇到兩個(gè)問題，一是如何與其他網(wǎng)絡(luò)連接，二是漫游的用戶如何接入到IMS網(wǎng)絡(luò)。這里均要用到會(huì)話/呼叫控制功能，但是考慮到網(wǎng)絡(luò)層次的清晰、功能的獨(dú)立、網(wǎng)絡(luò)的安全性，在歸屬地和漫游地的會(huì)話/呼叫控制最好分開。endprint

IMS網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)出發(fā)都是在歸屬地進(jìn)行的，歸屬地用戶的數(shù)據(jù)庫應(yīng)該統(tǒng)一設(shè)置，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)主要包括：用戶標(biāo)識、注冊信息、接入信息和業(yè)務(wù)觸發(fā)信息。當(dāng)有多個(gè)數(shù)據(jù)庫時(shí)如何區(qū)分用戶的數(shù)據(jù)在哪個(gè)數(shù)據(jù)庫？

IMS網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一呼叫控制層和業(yè)務(wù)層之間的接口，傳統(tǒng)的智能網(wǎng)平臺也可以以統(tǒng)一的接口繼續(xù)向用戶提供增值業(yè)務(wù)。IMS網(wǎng)絡(luò)中有哪些應(yīng)用服務(wù)器，控制層如何與業(yè)務(wù)層之間通信，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的提供？

（三）獨(dú)立探索

學(xué)生的主要任務(wù)是根據(jù)老師的問題和提供的線索，通過查找文獻(xiàn)、自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，思考這些現(xiàn)象和結(jié)果與老師所提問題之間的聯(lián)系。老師教給學(xué)生如何利用圖書館資源查找文獻(xiàn)，包括中文和外文文獻(xiàn)。我校目前建設(shè)有基于IMS的多媒體通信平臺，提供語音、數(shù)據(jù)、多媒體通信，提供多媒體會(huì)議功能。學(xué)生在校園的任何一個(gè)地方均登錄該平臺，進(jìn)行多媒體通信，可以利用WireShark等抓包工具對通信過程中的SIP消息進(jìn)行分析。

（四）協(xié)作學(xué)習(xí)

協(xié)作學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)以小組學(xué)習(xí)為主，注重學(xué)習(xí)者的自我實(shí)踐、個(gè)人責(zé)任、主動(dòng)性、創(chuàng)造性和合作意識。在學(xué)生自愿組合學(xué)習(xí)小組的時(shí)候，教師有意地加以干預(yù)和引導(dǎo)，使學(xué)習(xí)小組成為異質(zhì)組，則可以部分矯正層級差異。如果學(xué)生人數(shù)少，可以一組一個(gè)問題，如果人數(shù)多，可以多組完成同一個(gè)問題。小組成員根據(jù)自己的特長，內(nèi)部進(jìn)行分工，設(shè)置組長，成員有負(fù)責(zé)搜集資料、分析資料、做實(shí)驗(yàn)、匯報(bào)結(jié)果等分工。在此環(huán)節(jié)，學(xué)生是主導(dǎo)者，教師是協(xié)助者，當(dāng)學(xué)生遇到問題時(shí)引導(dǎo)他們解決問題，并與學(xué)生進(jìn)行討論，展開交流。

評價(jià)內(nèi)容包括：（1）自主學(xué)習(xí)能力；（二）對小組協(xié)作學(xué)習(xí)所作出的貢獻(xiàn)；（三）是否完成對所學(xué)知識的建構(gòu)。該項(xiàng)目每個(gè)人的總評成績由小組間評價(jià)、教師評價(jià)、組內(nèi)評價(jià)、個(gè)人評價(jià)三部分完成，系數(shù)之比可為：4：2：2：2。

三、結(jié)束語

本文從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法方面對交換技術(shù)課程的改革進(jìn)行了探索，整理了交換技術(shù)課程的知識線索和通信網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)演進(jìn)，探討了支架教學(xué)法在課程中的應(yīng)用，希望藉此提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力、研究能力的培養(yǎng)。

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