民航特色的“移動通信”課程教學探討

陳萬通 馮青 王續(xù)喬

摘要：移動通信是我校通信工程專業(yè)一門重要的專業(yè)必修課。本文針對現(xiàn)有課程課時少、實踐環(huán)節(jié)少，與民航結(jié)合較差的缺點，探索將民航移動通信前沿知識融入該課程教學內(nèi)容，依托“高空移動終端接入互聯(lián)網(wǎng)”這一技術(shù)主線探討課程的民航特色教學模式，并分析課程教學專業(yè)性內(nèi)容的延伸和開放式實驗設(shè)計，使課堂教學更加貼近民航特色。同時也為各類高校開展面向行業(yè)需求的課程建設(shè)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：移動通信；民航特色；課程教學；學習興趣

中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）16-0171-02

一、引言

移動通信是普通高校通信工程專業(yè)重要的專業(yè)必修課。近年來，以LTE和4G為代表的移動通信技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和市場的飛速發(fā)展，給社會帶來深刻的信息化變革的同時，也迫使各高校結(jié)合自身行業(yè)特色和優(yōu)勢進行移動通信的課程改革[1]。目前，“移動通信”已經(jīng)作為移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等前沿領(lǐng)域的重要支撐服務(wù)，也在民航領(lǐng)域產(chǎn)生了越來越多的技術(shù)變革。例如，中國多家航空公司已宣布解除“手機禁令”，東方航空、海南航空多個航班已實現(xiàn)空中上網(wǎng)；全國民航工作會議提出，2018年將試行高空移動終端接入互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)[2]。預計到2021年，中國機上互聯(lián)網(wǎng)機隊規(guī)模有望接近總機隊規(guī)模的50%，超過2400架。這一現(xiàn)象將有望徹底改變“移動通信”課程建設(shè)與民航結(jié)合較差的缺點，加強民航特色在民航院?！耙苿油ㄐ拧闭n程建設(shè)中的突顯，也為進一步面向行業(yè)需求實施“移動通信”課程改革提供了新的思路。

二、我校移動通信傳統(tǒng)教學模式的主要問題

1.理論教學與民航結(jié)合不夠緊密?！耙苿油ㄐ拧笔歉叩仍盒Ｍㄐ殴こ虒I(yè)的重要專業(yè)課程之一，課程的教學內(nèi)容主要設(shè)計無線通信的基本概念和原理、編碼技術(shù)、調(diào)制技術(shù)、蜂窩組網(wǎng)技術(shù)、傳輸技術(shù)、控制和交換技術(shù)以及GSM、3/4G和LTE等典型的移動通信系統(tǒng)[3]。

2.實驗教學內(nèi)容“脫離”于行業(yè)技術(shù)需求。傳統(tǒng)模式下，“移動通信”課程的實驗教學手段多為采用實驗箱式教學，其實驗內(nèi)容相對固定，涵蓋有限，靈活性差，并且實施兩三年便明顯“落后”于最新的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，無法做到“與時俱進”；傳統(tǒng)的實驗教學內(nèi)容主要針對通信過程、基本原理和系統(tǒng)原型的演示與仿真[4]，既缺乏與當前的“移動互聯(lián)”、“物聯(lián)網(wǎng)”、“大數(shù)據(jù)”、“云計算”等主流技術(shù)的有效結(jié)合，又缺乏與民航行業(yè)前沿相關(guān)的應用和實踐環(huán)節(jié)，導致學生的“大工程觀”無法形成，同時缺乏“主動適應新技術(shù)”的能力，無法滿足目前移動通信相關(guān)企業(yè)以及民航企業(yè)相關(guān)崗位對通信人才的需求[5]。

三、融入民航特色的“移動通信”課程改革

2018年全國民航工作會決議試行高空移動終端接入互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，鼓勵航空公司在具備客艙空地通信能力的飛機上，實現(xiàn)空中接入互聯(lián)網(wǎng)，讓旅客空中有WiFi。繼2018年1月16日中國民航局發(fā)布《機上便攜式電子設(shè)備（PED）使用評估指南》之后，中國三大電信運營商已經(jīng)簽約多家航空公司，逐步開展網(wǎng)絡(luò)測試與飛機改造工作。

1.總體思路。移動通信技術(shù)深入到民航領(lǐng)域是大勢所趨，技術(shù)上實現(xiàn)飛機上網(wǎng)和航空機載通信，主要有兩種技術(shù)途徑，一是ATG（Air to Ground）方案，利用地面基站與飛機通信實現(xiàn)民航飛機的網(wǎng)絡(luò)接入；另一種是利用Ku頻段衛(wèi)星通信提供空中上網(wǎng)服務(wù)。其中，ATG方案與基于蜂窩通信的移動通信技術(shù)關(guān)聯(lián)最為密切，ATG利用LTE實現(xiàn)地面基站與飛機通信，具有4G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢，適合境內(nèi)陸地航線[6]。自2014年以來，中國移動改造已并開通北京—成都、北京—上海、北京—廣州三條熱門航線累計超過52個基站。另一種是利用Ku頻段衛(wèi)星通信提供空中上網(wǎng)服務(wù)，其本質(zhì)上是基于衛(wèi)星通信的移動通信技術(shù)。由于衛(wèi)星通信覆蓋面廣，因此該方案更適用于跨國航線。

2.理論教學環(huán)節(jié)實施策略。我校移動通信課程總學時為36學時，其中理論學時為30學時，實驗學時為6學時，明顯少于其他工科院校的54學時。針對課時少、內(nèi)容多且與民航結(jié)合差等問題，將傳統(tǒng)的理論教學內(nèi)容分成兩個部分，即基于蜂窩通信的移動通信技術(shù)與基于衛(wèi)星通信的移動通信技術(shù)，每個部分自始至終貫穿一條“民航特色”的主線，將各部分的基本概念、基本原理和工作流程映射到一個實體系統(tǒng)上。例如，針對基于蜂窩通信的移動通信技術(shù)這一部分，可以采用基于ATG（地面基站方式）的地空寬帶通信系統(tǒng)作為“民航特色”的主線，該系統(tǒng)沿飛行航路或特定空域架設(shè)地面基站，以向高空進行覆蓋，即利用這些地面基站與飛機直接進行信息傳輸。因此，可以考慮將無線信道建模、信道編碼、調(diào)制解調(diào)、蜂窩組網(wǎng)以及基線信息傳輸、控制、交換等技術(shù)在ATG系統(tǒng)中的具體應用體現(xiàn)在各章節(jié)中的理論講授環(huán)節(jié)中，其優(yōu)勢在于，學生在學完本部分內(nèi)容，繁雜的知識點不再是一盤散沙，而是以高度關(guān)聯(lián)的方式體現(xiàn)在ATG這條主線上，實現(xiàn)了“學以致用”。

3.實驗實踐環(huán)節(jié)實施策略。對于移動通信課程而言，新技術(shù)層出不窮、日新月異，因此，教學過程不應再強調(diào)學生掌握了多少理論知識，而應重點培養(yǎng)學生獲取知識的能力、工程實踐能力以及對復雜問題的認識能力。為此，基于上述“民航特色”的理論授課環(huán)節(jié)，增加了多個開放式實驗，由學生自主探索和研究。例如，4G LTE技術(shù)理論上可為不同高度層航線的飛機提供100Mbps以上的無線數(shù)據(jù)帶寬，但與地面不同的是，飛機在萬米高空高速飛行，一般時速在700—1000km，需要考慮高速飛行引起的多普勒頻偏以及地面基站信息高速切換等問題帶來的影響，因此教師可引導學生利用所學知識嘗試給出這種特定條件下4G LTE的覆蓋和接入的解決方案。

4.課改效果評價。筆者于2018年上半年在我校通信工程專業(yè)2015級“雙語/全英文”試點班中實施了上述教學改革措施，相比于往年的教學效果，學生對于課程所學知識在民航行業(yè)的應用獲得充分認知，學習移動通信技術(shù)的興趣度大幅提升，對各大航空公司移動通信技術(shù)的實施情況與客戶評價主動做了深入調(diào)研，同時提高了研究能力；另一方面，雖然教學內(nèi)容有增無減，但以“民航特色”實際案例貫穿主線的教學方式增強了學生的學習效果。

四、結(jié)語

本文針對傳統(tǒng)“移動通信”課程與民航結(jié)合差的缺點，以ATG地空寬帶系統(tǒng)和衛(wèi)星通信實現(xiàn)高空WiFi上網(wǎng)為兩條主線，貫穿于民航院校移動通信課程的理論教學和實踐環(huán)節(jié)，增加了課程的“民航特色”，其優(yōu)勢在于：①面向行業(yè)實施教學，人才培養(yǎng)迎合當前產(chǎn)業(yè)升級需求；②以案例為主線凝聚相關(guān)知識點，有利于學生形成知識脈絡(luò)，理論聯(lián)系實際；③緊密聯(lián)系民航特色，提升了民航院校學生的學習興趣；④開放式實驗模式，有效地培養(yǎng)了學生的探索能力和團隊協(xié)作能力。

參考文獻：

[1]胡蘇.移動通信專業(yè)課程教學設(shè)計與改革[J].教育教學論壇，2017，（16）：155-156.

[2]宗文.空中互聯(lián)-運營商深耕待收獲[J].中國電信業(yè)，2018，（2）：32-33.

[3]黃琳，段莉莉，曹杉杉.《移動通信》教學改革與實踐[J].湖北師范學院學報（自然科學版），2014，（4）：116-118.