科教融合理念下學(xué)科交叉課程的探索式教學(xué)模式研究

李瑞瑩　黃寧

［摘 要］基于網(wǎng)絡(luò)及其故障的復(fù)雜性、相關(guān)研究的前沿性和交叉性，以及生源專業(yè)多樣性的問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)可靠性課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)圍繞科教融合的課程建設(shè)理念，設(shè)計(jì)了一套完整的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，使學(xué)生通過(guò)探索式學(xué)習(xí)掌握網(wǎng)絡(luò)可靠性研究和工程應(yīng)用的基本方法，達(dá)到融會(huì)貫通的目的。該課程建設(shè)了配套教材和文獻(xiàn)、視頻和案例資料庫(kù)以及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，取得了較好的教學(xué)效果，同時(shí)為高等工科院校開(kāi)設(shè)類似學(xué)科交叉、科教融合類課程提供了借鑒。

［關(guān)鍵詞］學(xué)科交叉；科教融合；研究生專業(yè)課；網(wǎng)絡(luò)可靠性

［中圖分類號(hào)］G642［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］2095-3437（2024）03-0060-05

隨著科技的發(fā)展，學(xué)科交叉已成為科研常態(tài)，同時(shí)也是重要的技術(shù)應(yīng)用特征[1]。在工業(yè)4.0時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)是組成系統(tǒng)的重要形態(tài)，其融合了通信、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的知識(shí)。因此，在對(duì)網(wǎng)絡(luò)對(duì)象進(jìn)行可靠性分析時(shí)，不僅需要可靠性共性技術(shù)，而且需要多學(xué)科交叉知識(shí)。同時(shí)，與其他對(duì)象相比，網(wǎng)絡(luò)故障具有復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性、耦合性等特征[2]，其可靠性設(shè)計(jì)分析方法也不同于傳統(tǒng)的機(jī)械、結(jié)構(gòu)、電子類產(chǎn)品。

在學(xué)術(shù)研究和工程需求驅(qū)動(dòng)下，2008年北京航空航天大學(xué)可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱本學(xué)院）成立了網(wǎng)絡(luò)可靠性課題組，同時(shí)開(kāi)展了相關(guān)課題研究。2010年，在課題研究的基礎(chǔ)上，課題組組建教學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)設(shè)研究生選修課“網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估”，通過(guò)16課時(shí)闡述網(wǎng)絡(luò)故障及網(wǎng)絡(luò)可靠性三層評(píng)估體系。3年后該課程被確立為本學(xué)院碩士和博士研究生專業(yè)必修課。2019年，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將該課程擴(kuò)展為32課時(shí)，增加了經(jīng)典算法的詳細(xì)講授，并將課程更名為“網(wǎng)絡(luò)可靠性”。這幾年來(lái)，該課程定位為本學(xué)院控制科學(xué)與工程、安全科學(xué)與工程專業(yè)全日制學(xué)術(shù)型碩士，以及系統(tǒng)工程專業(yè)學(xué)術(shù)型博士的研究生專業(yè)核心課，同時(shí)也可供北航其他專業(yè)研究生跨學(xué)科選修。

隨著網(wǎng)絡(luò)可靠性需求的日益增長(zhǎng)和相關(guān)研究的日益深入，2020年本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)申報(bào)了北京航空航天大學(xué)研究生精品課程建設(shè)項(xiàng)目，促進(jìn)了課程資源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)十余年的教學(xué)實(shí)踐和近幾年的精品課程建設(shè)，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在網(wǎng)絡(luò)可靠性相關(guān)課題研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套科教融合的探索式教學(xué)模式，可為工科院校開(kāi)設(shè)類似課程提供借鑒。

一、教學(xué)難點(diǎn)

作為一門(mén)新興的學(xué)科交叉課程，目前國(guó)內(nèi)外開(kāi)設(shè)此課程的高校較少，相關(guān)圖書(shū)或是基于圖論的網(wǎng)絡(luò)可靠性算法，或是關(guān)注網(wǎng)絡(luò)故障后的檢修和管理，缺少?gòu)男枨蟪霭l(fā)、考慮網(wǎng)絡(luò)多層次功能的專屬教材。因此，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)需要結(jié)合學(xué)校研究生課程要求，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的具體特點(diǎn)及授課對(duì)象的特征開(kāi)展課程設(shè)計(jì)工作。具體教學(xué)難點(diǎn)如下：

（一）網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的復(fù)雜性

網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)為錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)可靠性研究的串并聯(lián)等簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)相比，網(wǎng)絡(luò)可靠性模型為網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，其算法聚焦于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化、最小路集的提取以及快速算法的設(shè)計(jì)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目標(biāo)是按需運(yùn)行各類業(yè)務(wù)，而不同業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制和服務(wù)質(zhì)量要求也各不相同。因此，如何讓學(xué)生認(rèn)識(shí)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)對(duì)象，理解可靠性三層評(píng)估體系的設(shè)計(jì)思想并掌握相關(guān)算法是本課程要直接面對(duì)的問(wèn)題。

（二）網(wǎng)絡(luò)可靠性的學(xué)科交叉性

網(wǎng)絡(luò)可靠性是一門(mén)學(xué)科交叉課程[3]，既需要掌握通信、交通等網(wǎng)絡(luò)對(duì)象縱深學(xué)科的專門(mén)知識(shí)，又需要數(shù)學(xué)（圖論）、可靠性等橫貫學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)。此外，本課程的兩類主要研究對(duì)象——通信網(wǎng)絡(luò)和交通網(wǎng)絡(luò)各有特點(diǎn)，因此，如何從中提取共性，打造必要的課程基礎(chǔ)，做好學(xué)科交叉課程設(shè)計(jì)，成為本課程需要關(guān)注的另一個(gè)要點(diǎn)。

（三）學(xué)生專業(yè)多樣性

課程建設(shè)必須關(guān)注授課對(duì)象。網(wǎng)絡(luò)可靠性課程定位為研究生專業(yè)核心課，在近四年的107名選課學(xué)生中，99.1%的學(xué)生為本學(xué)院博士和碩士研究生，少數(shù)為本校其他專業(yè)的研究生。結(jié)合本學(xué)院研究生的生源特點(diǎn)，選修本課程的本科學(xué)生以質(zhì)量與可靠性工程、安全工程專業(yè)學(xué)生為主，也有一些數(shù)學(xué)類、力學(xué)類和電子類專業(yè)的學(xué)生（見(jiàn)圖1）。

總的來(lái)說(shuō)，本課程學(xué)生的本科專業(yè)偏向于橫貫學(xué)科，學(xué)生對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)和交通網(wǎng)絡(luò)這兩個(gè)縱深學(xué)科了解較少，這一生源特點(diǎn)也給本課程的教學(xué)設(shè)計(jì)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

二、課程建設(shè)理念

針對(duì)上述教學(xué)難點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)可靠性課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)確定了以下兩條課程建設(shè)理念。

（一）科教融合，聚焦前沿

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的復(fù)雜性和網(wǎng)絡(luò)可靠性研究的前沿性問(wèn)題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)采用科教融合[4]的方法，踐行教育部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部《關(guān)于深化研究生教育改革的意見(jiàn)》的文件精神，增強(qiáng)學(xué)術(shù)學(xué)位研究生課程內(nèi)容的前沿性，并通過(guò)高質(zhì)量的課程學(xué)習(xí)強(qiáng)化研究生的科學(xué)方法訓(xùn)練和學(xué)術(shù)素養(yǎng)培養(yǎng)。

課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事網(wǎng)絡(luò)可靠性研究，因此可以將科學(xué)研究的新進(jìn)展、工程實(shí)踐的新收獲有機(jī)融入教學(xué)設(shè)計(jì)中。例如，從工程需求引出網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要研究?jī)r(jià)值，在算法講授中體現(xiàn)研究演進(jìn)，在講授常規(guī)方法的基礎(chǔ)上拓展最新研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)分析等知識(shí)。同時(shí)，課程將研究型大作業(yè)作為主要考核方式，旨在提高學(xué)生的文獻(xiàn)調(diào)研、批判性閱讀以及解決問(wèn)題的能力。

（二）格物致理，融會(huì)貫通

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性課程的學(xué)科交叉性和學(xué)生專業(yè)多樣性，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)探究不同網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的本質(zhì)規(guī)律，得出網(wǎng)絡(luò)可靠性課程的共性科學(xué)原理。目的是讓不同專業(yè)學(xué)生“格”不同的“物”、通同一個(gè)“理”，實(shí)現(xiàn)融會(huì)貫通。

本課程聚焦于通信網(wǎng)絡(luò)和交通網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)提供參考書(shū)目和建立視頻資料庫(kù)的方式，拉齊學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的基本認(rèn)知。雖然網(wǎng)絡(luò)類型不同，但其功能均為實(shí)現(xiàn)物質(zhì)、信息、能量的傳輸。因此，在課程設(shè)計(jì)上，一方面要考慮網(wǎng)絡(luò)的共性特征，從功能和性能要求（及時(shí)、完整、正確）角度引導(dǎo)學(xué)生理解網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)價(jià)模型；另一方面要考慮通信網(wǎng)絡(luò)和交通網(wǎng)絡(luò)的使用需求，以及運(yùn)行原理的個(gè)性特征，講授不同的性能可靠性算法，并鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí)。

三、網(wǎng)絡(luò)可靠性課程案例分析

考慮到學(xué)科交叉課程的教學(xué)難點(diǎn)，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在遵循上述課程建設(shè)理念的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了網(wǎng)絡(luò)可靠性課程的建設(shè)，具體如下：

（一）教學(xué)目標(biāo)

圍繞教育部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部《關(guān)于深化研究生教育改革的意見(jiàn)》的文件精神，課程設(shè)計(jì)要“加強(qiáng)案例教學(xué)”，體現(xiàn)“課程內(nèi)容前沿性”“強(qiáng)化研究生的學(xué)術(shù)素養(yǎng)培養(yǎng)”。為此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)為本課程設(shè)置了以下三層教學(xué)目標(biāo)。

知識(shí)目標(biāo)：使學(xué)生了解網(wǎng)絡(luò)可靠性的需求，了解網(wǎng)絡(luò)故障特征，掌握網(wǎng)絡(luò)可靠性的經(jīng)典算法和仿真試驗(yàn)方法。

技能目標(biāo)：在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究思路、經(jīng)典算法和仿真試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，將相關(guān)理論遷移應(yīng)用到新近文獻(xiàn)的閱讀和模型、算法的改進(jìn)上，拓展研究深度或解決實(shí)際問(wèn)題。

思維目標(biāo)：通過(guò)課程學(xué)習(xí)，了解網(wǎng)絡(luò)可靠性算法研究的演進(jìn)脈絡(luò)，拓展研究視角。

（二）教學(xué)內(nèi)容

網(wǎng)絡(luò)可靠性課程的教學(xué)大綱從源于工程實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)可靠性需求出發(fā)，分為網(wǎng)絡(luò)可靠性問(wèn)題與解決方案、網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估方法兩個(gè)部分（見(jiàn)表1）。其中前一個(gè)部分系統(tǒng)講授問(wèn)題來(lái)源、故障表征和解決方案，后一部分具體講授不同算法。

（三）教學(xué)方法

1.從工程需求出發(fā)

網(wǎng)絡(luò)可靠性課程從教學(xué)團(tuán)隊(duì)在課題研究中遇到的5個(gè)工程實(shí)際問(wèn)題出發(fā)[5]，引導(dǎo)學(xué)生思考網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中可能遇到的故障類型，以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性研究和工程需求等問(wèn)題，并切身體會(huì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要研究意義和價(jià)值。

例如，光通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)規(guī)劃中通常采用保護(hù)路徑、重路由等策略應(yīng)對(duì)可能發(fā)生的光纖線路中斷現(xiàn)象。那么，在有保護(hù)策略的情況下，局部光纖斷路會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性產(chǎn)生什么樣的影響？應(yīng)該如何優(yōu)化維修作業(yè)？又如，5G網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)移動(dòng)特征和用戶隨機(jī)使用行為可能產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流量激增、引發(fā)網(wǎng)絡(luò)中斷等問(wèn)題，應(yīng)如何合理設(shè)計(jì)可靠性試驗(yàn)，從而有效地評(píng)估其可靠性？

2.補(bǔ)充縱深學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)

針對(duì)學(xué)生本科專業(yè)多樣化且偏重橫貫學(xué)科以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)縱深學(xué)科了解不多的問(wèn)題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)一方面設(shè)計(jì)了通信網(wǎng)絡(luò)基本原理的教學(xué)，通過(guò)可視化動(dòng)畫(huà)的方式引導(dǎo)學(xué)生快速理解本課程所需掌握的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)，如模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)化、電磁波的發(fā)送與接收、數(shù)據(jù)封裝與校驗(yàn)、路由選擇、簡(jiǎn)單通信協(xié)議等；另一方面，針對(duì)學(xué)生較為熟悉的交通網(wǎng)絡(luò)，則通過(guò)視頻動(dòng)畫(huà)介紹幽靈擁塞、新增高速路可能刺激私家車出行需求而引起交通擁堵等事例，開(kāi)闊學(xué)生視野。

除了課堂上教師的主動(dòng)講授，本課程還致力于激發(fā)學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)的積極性。課程建設(shè)了文獻(xiàn)和視頻資料庫(kù)，學(xué)生可以通過(guò)自主學(xué)習(xí)了解通信、交通等縱深學(xué)科以及系統(tǒng)科學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)等橫貫學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)研究對(duì)象和研究方法有更進(jìn)一步的理解。

3.將科研成果引入教學(xué)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)在過(guò)去十余年中一直從事網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估與優(yōu)化方面的新理論和新方法研究，積累了不少關(guān)于網(wǎng)絡(luò)故障特征不確定性度量方面的研究素材，在光通信網(wǎng)絡(luò)、5G網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、機(jī)載網(wǎng)絡(luò)等方面也積累了豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)把相關(guān)科研積累和研究成果引入課堂，闡述網(wǎng)絡(luò)故障特征、評(píng)價(jià)體系以及各類網(wǎng)絡(luò)可靠性算法，讓學(xué)生不僅能掌握經(jīng)典方法，更能領(lǐng)略系統(tǒng)化、多層次的思維空間。此外，教學(xué)團(tuán)隊(duì)還在每個(gè)教學(xué)子模塊設(shè)計(jì)了相關(guān)研究進(jìn)展的教學(xué)內(nèi)容，涉及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、分形與自相似、不確定性、混沌等知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注并了解最新的科研進(jìn)展。

4.引導(dǎo)探索網(wǎng)絡(luò)可靠性研究脈絡(luò)

1950年以來(lái)，相關(guān)研究者不斷改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)可靠性算法，形成了眾多經(jīng)典算法。針對(duì)這一情況，教學(xué)團(tuán)隊(duì)整理了算法演進(jìn)脈絡(luò)，并在課堂上以設(shè)問(wèn)的方式引導(dǎo)學(xué)生思考，探討研究者提出新算法的動(dòng)機(jī)。這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—解決問(wèn)題”的科研思路。

舉例來(lái)說(shuō)，在講授網(wǎng)絡(luò)連通可靠性算法時(shí)，我們從最樸素的狀態(tài)枚舉法開(kāi)始（該算法簡(jiǎn)單直觀，但復(fù)雜度過(guò)高并不實(shí)用）引導(dǎo)學(xué)生思考：①網(wǎng)絡(luò)能否化簡(jiǎn)；②網(wǎng)絡(luò)能否拆分；③是否可以通過(guò)尋找路徑簡(jiǎn)化算法。這樣，由問(wèn)題①引出圖變化法，由問(wèn)題②引出因子分解法，由問(wèn)題③引出容斥原理法、不交積和法和二元決策圖法。又如，在講授連通可靠性算法后，從問(wèn)題本身出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生思考網(wǎng)絡(luò)只滿足連通條件是不夠的，其還需要承載物質(zhì)、信息、能量，由此引出容量可靠性問(wèn)題等。

5.以練促學(xué)

網(wǎng)絡(luò)具有復(fù)雜性，網(wǎng)絡(luò)可靠性算法自然也不簡(jiǎn)單。為使學(xué)生具備分析實(shí)際工程問(wèn)題的能力，掌握復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)可靠性算法，理解網(wǎng)絡(luò)可靠性算法中的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了課堂練習(xí)和課后作業(yè)，以練促學(xué)，讓學(xué)生融入課堂，發(fā)現(xiàn)算法理解中的具體問(wèn)題。

其中，課堂小練習(xí)側(cè)重于問(wèn)題抽象，通過(guò)工程項(xiàng)目背景介紹，引導(dǎo)學(xué)生提煉出需要解決的網(wǎng)絡(luò)可靠性問(wèn)題和可能的解決方案；課后作業(yè)則偏向于算法練習(xí)，讓學(xué)生用課堂上學(xué)到的各種算法嘗試解決問(wèn)題，并對(duì)照詳解分析自己對(duì)算法掌握得不透徹的地方，以避免對(duì)算法理解上的似是而非。例如在不交積和法的學(xué)習(xí)過(guò)程中，部分學(xué)生會(huì)難以理解其中的交并算法，容易造成計(jì)算錯(cuò)誤，這就可以通過(guò)課后練習(xí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行糾正。

6.以研促學(xué)

本課程設(shè)計(jì)了大作業(yè)的考核形式。具體步驟如下：前半部分課程通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性需求和解決方案的講解，讓學(xué)生了解網(wǎng)絡(luò)可靠性的相關(guān)具體問(wèn)題和主要解決方案；中期組織學(xué)生結(jié)合自己的研究方向選擇感興趣的研究點(diǎn)，挑選近年發(fā)表的高水平學(xué)術(shù)論文進(jìn)行閱讀，提出可能的改進(jìn)方向；中期后先完成論文算法的編程復(fù)現(xiàn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)可能的改進(jìn)，并在課堂上展示。通過(guò)這樣的方式，一方面讓學(xué)生進(jìn)一步理解網(wǎng)絡(luò)可靠性問(wèn)題和研究方法，通過(guò)算法復(fù)現(xiàn)和改進(jìn)加深對(duì)相關(guān)問(wèn)題的理解；另一方面，通過(guò)課堂展示，讓學(xué)生相互交流各自的作業(yè)，開(kāi)闊學(xué)生視野，使學(xué)生進(jìn)一步了解不同網(wǎng)絡(luò)對(duì)象、不同層次的網(wǎng)絡(luò)可靠性研究進(jìn)展。

（四）教學(xué)資源和課程平臺(tái)建設(shè)

1.教材建設(shè)

針對(duì)市場(chǎng)上尚無(wú)網(wǎng)絡(luò)可靠性教材的問(wèn)題，黃寧教授撰寫(xiě)了《網(wǎng)絡(luò)可靠性及評(píng)估技術(shù)》一書(shū)，2020年由國(guó)防工業(yè)出版社出版。該書(shū)內(nèi)容包括本課程涉及的網(wǎng)絡(luò)可靠性概念內(nèi)涵、網(wǎng)絡(luò)故障特征、網(wǎng)絡(luò)可靠性三層體系及其經(jīng)典算法，可以作為本課程的教學(xué)參考書(shū)使用。

2.課程資料庫(kù)建設(shè)

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性研究的前沿性和學(xué)科交叉性特點(diǎn)，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建立了文獻(xiàn)、視頻和案例資料庫(kù)，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了便利。其中文獻(xiàn)庫(kù)包括網(wǎng)絡(luò)可靠性綜述、經(jīng)典算法、新近研究進(jìn)展；視頻庫(kù)包括通信原理、交通擁塞原理、不確定性分析、網(wǎng)絡(luò)分形與自相似等視頻資料；案例庫(kù)則包括美加大停電的電網(wǎng)事故分析、航電系統(tǒng)可靠性分析、有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可靠性仿真等案例的背景和分析過(guò)程。

3.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)

在課程建設(shè)過(guò)程中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)了Ad hoc網(wǎng)絡(luò)可靠性試驗(yàn)平臺(tái)、航空全雙工交換式以太網(wǎng)可靠性試驗(yàn)平臺(tái)、基于OPNET的網(wǎng)絡(luò)可靠性仿真平臺(tái)和半實(shí)物平臺(tái)，為課程教學(xué)中提高學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性試驗(yàn)和仿真的感性認(rèn)識(shí)奠定了基礎(chǔ)。2021年秋季起，課程增設(shè)了研究生專業(yè)實(shí)驗(yàn)課——網(wǎng)絡(luò)可靠性仿真與測(cè)試（20課時(shí)），設(shè)計(jì)了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)生成與可靠性仿真、基于蒙特卡洛的網(wǎng)絡(luò)可靠性仿真、基于OMNET的網(wǎng)絡(luò)可靠性仿真、網(wǎng)絡(luò)搭建與可靠性試驗(yàn)四個(gè)模塊的內(nèi)容，讓學(xué)生在理論課的基礎(chǔ)上進(jìn)一步了解網(wǎng)絡(luò)可靠性仿真和試驗(yàn)方法。

四、教學(xué)效果總結(jié)與分析

本學(xué)院的網(wǎng)絡(luò)可靠性課程作為研究生核心專業(yè)課自2019年開(kāi)課以來(lái)，到2023年累計(jì)選課人數(shù)為107人。在2022—2023年度的學(xué)生評(píng)價(jià)中，該課程得分97.14分，任課教師得分97.50分。學(xué)生評(píng)價(jià)：“講得很認(rèn)真，老師上課啟發(fā)人思考，很有趣”“整體課程非常棒，老師講課很認(rèn)真，課堂氣氛好”。

許多學(xué)生認(rèn)為課堂上教師對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性研究思路的拓展、對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性算法的詳細(xì)講解，以及算法復(fù)現(xiàn)、改進(jìn)新近研究這種探索式的作業(yè)對(duì)課程學(xué)習(xí)有明顯幫助。2023年3月，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師因課程授課質(zhì)量好被推選為北航研究生課程卓越教學(xué)獎(jiǎng)候選教師。

此外，值得一提的是，在本課程大作業(yè)中，學(xué)生針對(duì)自己感興趣的生態(tài)鏈網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)等對(duì)象的連通可靠性、容量可靠性、性能可靠性、業(yè)務(wù)可靠性等問(wèn)題進(jìn)行了探索，所形成的部分論文經(jīng)修改后發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊上[6-7]，有些還獲得了2020年全國(guó)航空電子信息技術(shù)高端論壇的最佳論文獎(jiǎng)。

五、結(jié)語(yǔ)

信息社會(huì)的今天，網(wǎng)絡(luò)無(wú)處不在。網(wǎng)絡(luò)故障的復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性和耦合性等特點(diǎn)，使傳統(tǒng)可靠性分析方法難以直接應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)對(duì)象。針對(duì)此情況，本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在多年網(wǎng)絡(luò)可靠性研究的基礎(chǔ)上，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的復(fù)雜性、網(wǎng)絡(luò)可靠性研究的前沿性和學(xué)科交叉性、研究生生源專業(yè)的多樣性等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了科教融合的教學(xué)總思路，形成了一套完整的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，編寫(xiě)了相應(yīng)教材，建設(shè)了課程文獻(xiàn)、視頻和案例資料庫(kù)，建立了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，還進(jìn)一步開(kāi)設(shè)了網(wǎng)絡(luò)可靠性仿真與測(cè)試專業(yè)實(shí)驗(yàn)課。實(shí)踐證明，本課程取得了較好的教學(xué)效果，可以為高等工科院校開(kāi)設(shè)類似課程提供借鑒。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 蔡艷， 唐新華， 華學(xué)明. 工科專業(yè)學(xué)科交叉類課程設(shè)計(jì)與教學(xué)模式探索：以材料專業(yè)“智能熱制造”系列課程為例[J]. 高等工程教育研究， 2021（S1）： 12-15.

[2] 黃寧， 伍志韜. 網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估模型與算法綜述[J]. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù)， 2013， 35（12）： 2651-2660.

[3] 王傳毅. 優(yōu)化頂層設(shè)計(jì) 分類推進(jìn)交叉學(xué)科建設(shè)[J]. 北京社會(huì)科學(xué)， 2023（1）：102-105.

[4] 侯德義， 邢佳， 宗汶靜. 基于科教融合理念的課內(nèi)外深度協(xié)同教學(xué)體系改革與探索[J]. 高等理科教育， 2023（1）：9-15.

[5] 黃寧. 網(wǎng)絡(luò)可靠性及評(píng)估技術(shù)[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2020.

[6] 汪堯， 黃寧， 武潤(rùn)升， 等. 基于改進(jìn)自回歸差分移動(dòng)平均模型的網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測(cè)[J]. 通信技術(shù)，2021，54（12）：2626-2631.

[7] 趙靜萌， 黃寧， 朱杰， 等. 多參數(shù)關(guān)聯(lián)的機(jī)載系統(tǒng)空戰(zhàn)業(yè)務(wù)可靠性評(píng)估方法[J]. 電子學(xué)報(bào)，2022，50（9）：2060-2067.

［責(zé)任編輯：劉鳳華］