“現(xiàn)代交換原理”教學(xué)中對復(fù)雜工程問題的探索與實踐

李紅巖

（河南工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州450000）

“現(xiàn)代交換原理”教學(xué)中對復(fù)雜工程問題的探索與實踐

李紅巖

（河南工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州450000）

本文以“現(xiàn)代交換原理”課程中具體的知識點(diǎn)為例，緊緊圍繞復(fù)雜工程項目的分析和設(shè)計開展課堂教學(xué)，能夠幫助學(xué)生建立起工程項目的基本分析和設(shè)計思路，有助于專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成。

現(xiàn)代交換原理；教學(xué)；復(fù)雜工程問題

“現(xiàn)代交換原理”是電子信息工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程，本課程的目的是使學(xué)生深刻理解通信網(wǎng)中交換及其相關(guān)的基本概念，深刻理解不同信息傳送模式的技術(shù)特點(diǎn)，牢固掌握各種交換技術(shù)的基本原理，掌握交換系統(tǒng)的構(gòu)成、交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制系統(tǒng)技術(shù)和信令技術(shù)等。通過本課程的學(xué)習(xí)，鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實際分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生了解交換技術(shù)的最新發(fā)展和最新技術(shù)動態(tài)，以適應(yīng)社會的需要，為今后從事信息傳輸系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、維護(hù)和應(yīng)用等方面的工作打下堅實的基礎(chǔ)。

工程教育認(rèn)證是來源于國外的教育質(zhì)量評價制度，目前是國際通行的高校工程專業(yè)進(jìn)行質(zhì)量評價評估的重要手段，基于此可以實現(xiàn)工程教育領(lǐng)域各國之間的互相認(rèn)可。開展工程教育認(rèn)證，能夠推進(jìn)高校工程類專業(yè)的國際化，增強(qiáng)本校工程專業(yè)在國際上的競爭力，并能夠保證工科畢業(yè)生的質(zhì)量，對我國高等教育和工程教育的進(jìn)展有著重要意義。

通過學(xué)習(xí)工程認(rèn)證的核心理念和認(rèn)證考核標(biāo)準(zhǔn)，本文作者反思了“現(xiàn)代交換原理”課程的課堂教學(xué)中存在的問題，主要包括以下幾點(diǎn)：1）在當(dāng)前的教學(xué)大綱中，每一章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)大多設(shè)定為學(xué)生對重要概念和重要通信理論的識記和理解，而沒有考慮學(xué)生在學(xué)習(xí)和掌握某個知識點(diǎn)的過程中如何提高分析、解決復(fù)雜工程問題的能力的；2）課堂教學(xué)的主體仍然是老師，上課以老師講學(xué)生聽為主，過于強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容編排的邏輯性和完整性，而沒有對學(xué)生學(xué)習(xí)新知識時的接受能力和易于接受的方式進(jìn)行考量分析，在講解一些重點(diǎn)難點(diǎn)知識時由于缺少學(xué)生的積極參與而效果不佳；3）為了幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，通常布置一定量的課后習(xí)題，要求學(xué)生完成作業(yè)。但課外作業(yè)的目的仍然是考查學(xué)生對重要知識點(diǎn)的理解、識記或計算能力，缺乏生動的能調(diào)動起學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性的課外練習(xí)?？傊?，當(dāng)前的通信原理課堂教學(xué)中還存在較多的問題，這些問題的存在不利于提高學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題的能力，因此亟待引入新的教學(xué)理念和教學(xué)方法。

七號信令系統(tǒng)是一種公共信道信令，它采用分層的功能結(jié)構(gòu)實現(xiàn)信令網(wǎng)中各信令點(diǎn)之間的控制消息傳輸，為固定電話網(wǎng)和移動電話網(wǎng)提供話路連接、運(yùn)行管理和增值業(yè)務(wù)等提供必要的消息傳遞和采集。七號信令系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代交換原理課程的重要知識點(diǎn)，是教學(xué)大綱中要求學(xué)生重點(diǎn)掌握的內(nèi)容。在工程認(rèn)證畢業(yè)要求的指引下，本文嘗試從解決復(fù)雜工程問題的角度展開來講解該知識點(diǎn)，在實際教學(xué)中取得了良好的教學(xué)效果。具體而言，從以下幾個方面進(jìn)行課堂教學(xué)內(nèi)容的組織。

1 培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

信令系統(tǒng)這一章的概念多而繁雜，在講解七號信令系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)之前，需要學(xué)生能夠熟悉各種基本概念。為此，要求學(xué)生以“信令的概念、分類和發(fā)展歷程”為主題寫一篇文獻(xiàn)綜述。通過自主查閱文獻(xiàn)，并條理清晰的寫出綜述性文章，學(xué)生不僅能夠了解信令的基本概念和功能用途，認(rèn)識到七號信令系統(tǒng)設(shè)計的必要性，而且能夠啟發(fā)學(xué)生提出問題。在接下來的教學(xué)中，學(xué)生帶著問題聽講，能取得比較好的教學(xué)效果。

2 啟發(fā)學(xué)生掌握工程項目設(shè)計的基本思路

一個復(fù)雜工程項目的開發(fā)流程大致包括需求分析、概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計等部分。為了引導(dǎo)學(xué)生深入理解和掌握七號信令系統(tǒng)分層體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路和方法，本文從項目規(guī)劃的角度進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的組織和安排。具體而言，首先，引導(dǎo)學(xué)生討論七號信令系統(tǒng)的設(shè)計需求，即七號信令系統(tǒng)主要為固定電話網(wǎng)、移動電話網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)提供局間信持，能夠快速可靠的提供各種集中維護(hù)、管理中心的信息傳遞業(yè)務(wù)，并能支持智能網(wǎng)業(yè)務(wù)，能夠傳送移動通信網(wǎng)中與用戶移動有關(guān)的各種控制信息。其次，針對用戶需求進(jìn)行概要設(shè)計，即在OSI參考模型下定義七號信令系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的各層功能。引導(dǎo)學(xué)生理解一個系統(tǒng)的復(fù)雜功能是如何在一個統(tǒng)一框架下實現(xiàn)的。第一層，即信令數(shù)據(jù)鏈路層定義了信令數(shù)據(jù)傳輸物理鏈路的物理、電氣特性。第一層僅向第二層提供了一個物理的通道，不對信令消息做任何處理。第二層，信令鏈路功能主要是規(guī)定了兩個直接連接的信令點(diǎn)之間傳送信令消息提供可靠的信令鏈路所需要的功能。它為第三層提供了一個可靠的邏輯通道，對信令消息的內(nèi)容不作任何處理。第三層，實現(xiàn)了信令網(wǎng)絡(luò)級別的功能，即具有路由尋址的功能，其在信令消息發(fā)送和接收過程中都起著重要的作用。第4-7層，為事務(wù)處理能力子層，主要用于實現(xiàn)某項應(yīng)用業(yè)務(wù)過程，比如智能網(wǎng)業(yè)務(wù)，與移動用戶有關(guān)的各種控制信息。事務(wù)處理子層對對會話的啟動、保持和終結(jié)進(jìn)行管理，包括會話過程異常情況的檢測和處理。由于每層功能的定義比較抽象，用以下形象化的解釋加深學(xué)生的理解：第一層的功能可比作一條初建的公路，沒有安裝交通指示燈，也沒有標(biāo)明該條公路的去向。第二層的功能類似于給公路裝上交通指示燈，但該條公路還沒有標(biāo)明去向。第三層就好像一條安裝了交通指示燈，同時也標(biāo)明了去向的公路，該公路上的車流還有路由尋址的功能。第四到七層的功能類似于如何對不同類型的車流進(jìn)行管理。詳細(xì)設(shè)計即設(shè)計每一層的協(xié)議，協(xié)議是實現(xiàn)每一層功能的具體規(guī)則、規(guī)范和算法。例如，第二層協(xié)議向消息碼流中插入定位定界符和差錯校驗位來實現(xiàn)信令單元的分界、定位、差錯檢測和差錯校正；第三層協(xié)議設(shè)定了目的信令點(diǎn)、路由、鏈路集、路由負(fù)荷分擔(dān)、鏈路負(fù)荷分擔(dān)、鏈路測試消息等字段，用于實現(xiàn)信令業(yè)務(wù)管理、信令路由管理、信令鏈路管理。

3 課外習(xí)題培養(yǎng)學(xué)生對知識點(diǎn)的運(yùn)用能力

給定一段從交換機(jī)采集的信令數(shù)據(jù)，要求學(xué)生對信令數(shù)據(jù)進(jìn)行分段解析，加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解。通過課外習(xí)題能促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解程度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

本文以具體知識點(diǎn)的講解為例，在“現(xiàn)代交換原理”課堂教學(xué)中緊緊圍繞復(fù)雜工程項目的分析和設(shè)計開展課堂教學(xué)，能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ趟季S習(xí)慣，幫助學(xué)生建立起工程項目設(shè)計的基本思路，從而更緊密地支撐專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中的畢業(yè)要求。

［1］Crawley．重新認(rèn)識工程教育——國際CDIO培養(yǎng)模式與方法[M]．顧佩華,沈民奮,陸小華，譯．北京:高等教育出版社,2009．

［2］肖義平.應(yīng)用型本科電氣工程專業(yè)工程教育認(rèn)證改革探索[J].中國教育技術(shù)裝備,2014（6）．

［3］王孫禺,趙自強(qiáng),雷環(huán).國家創(chuàng)新之路與高等工程教育改革新進(jìn)程[J].高等工程教育研究，2013（1）．

［4］修開喜.中美工程教育專業(yè)認(rèn)證體系的比較研究[D]．遼寧:大連理工大學(xué), 2013．

［責(zé)任編輯：田吉捷］

河南省教育廳電子信息工程特色專業(yè)項目，高等學(xué)校電子信息工程“專業(yè)綜合改革試點(diǎn)”項目。