ICT融合背景下應(yīng)用型高校通信工程專業(yè)“移動(dòng)通信”課程建設(shè)探索與實(shí)踐

丁曉慧 汪文濤 孫琦

關(guān)鍵詞：ICT；移動(dòng)通信；課程建設(shè)；雙師教學(xué)；實(shí)踐教學(xué)；Matlab

0引言

進(jìn)入5G時(shí)代，移動(dòng)通信不再僅僅是更高速率、更大帶寬、更強(qiáng)能力的空中接口技術(shù)，而是一個(gè)多業(yè)務(wù)、多技術(shù)的融合網(wǎng)絡(luò)。以華為、中興等為代表的通信設(shè)備生產(chǎn)商正逐步將傳統(tǒng)CT（CommunicationTechnolo?gy）本身具有的更高通信QoS保障的優(yōu)勢(shì)與IT（Infor?mationTechnology）領(lǐng)域新術(shù)（如云計(jì)算、大數(shù)據(jù)）進(jìn)行融合確保使其可以產(chǎn)生新的能量和價(jià)值；和以中國(guó)移動(dòng)為代表的三大通信運(yùn)營(yíng)商數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入，同時(shí)具備CT和IT的ICT（InformationandCommunicationTechnology，簡(jiǎn)稱ICT）人才培養(yǎng)對(duì)用型本科高校通信工程專業(yè)提出了更高的要求[1]。

通信企業(yè)的轉(zhuǎn)型，表面上是業(yè)務(wù)、技術(shù)的轉(zhuǎn)型，但從根本上來(lái)說(shuō)是人才的轉(zhuǎn)型。高校是ICT應(yīng)用人才培養(yǎng)和輸送的源泉，是數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中人才輸送的主要陣地。應(yīng)用型本科院校通信工程專業(yè)的課程建設(shè)也要緊扣人才市場(chǎng)需求，如果課程內(nèi)容仍延續(xù)傳統(tǒng)CT技術(shù)，而不與時(shí)俱進(jìn)，緊跟時(shí)代發(fā)展，則培養(yǎng)的學(xué)生在通信行業(yè)數(shù)字化浪潮下不具備優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)力。所以通信工程專業(yè)課程建設(shè)必須具有現(xiàn)實(shí)性，又要具有前瞻性，課程建設(shè)要符合通信行業(yè)發(fā)展的需求。

普通高校通信工程專業(yè)在課程建設(shè)上，通常會(huì)參考重點(diǎn)高校通信工程專業(yè)的課程體系。但是由于師資力量、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、生源質(zhì)量、資金投入等方面的差距，不能直接照搬其課程體系和教學(xué)方法[2]。對(duì)于應(yīng)用型本科院校課程建設(shè)要更多地關(guān)注如何提高學(xué)生的實(shí)踐能力和應(yīng)用能力使其具有就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，能夠滿足企業(yè)與社會(huì)對(duì)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需求。

本文將在這樣的背景下，以淮北理工學(xué)院移動(dòng)通信課程為例，探索構(gòu)建適合應(yīng)用型本科院校通信工程專業(yè)的課程建設(shè)，圍繞新工科專業(yè)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法環(huán)節(jié)，協(xié)同育人理念的貫徹以及校企合作方式等幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究[3-4]。

1傳統(tǒng)移動(dòng)通信教學(xué)現(xiàn)狀

移動(dòng)通信主要針對(duì)通信工程專業(yè)大三學(xué)生開設(shè)，在學(xué)習(xí)該課程之前需先修信號(hào)與系統(tǒng)、電磁場(chǎng)與電磁波、通信原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)知識(shí)。該課程具有知識(shí)面廣、關(guān)鍵技術(shù)多、學(xué)習(xí)難度大、行業(yè)發(fā)展快等特點(diǎn)。傳統(tǒng)移動(dòng)通信教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、實(shí)踐訓(xùn)練等方面存在與新技術(shù)、新知識(shí)聯(lián)系不足，課程內(nèi)容與企業(yè)一線的生產(chǎn)實(shí)際存在差距，教學(xué)方式單一、實(shí)驗(yàn)環(huán)境落后的現(xiàn)狀。

1.1理論教學(xué)與實(shí)踐訓(xùn)練方面

移動(dòng)通信課程由32個(gè)理論課時(shí)和8個(gè)實(shí)驗(yàn)課時(shí)構(gòu)成。課程理論教學(xué)內(nèi)容主要由移動(dòng)通信信道、組網(wǎng)技術(shù)、調(diào)制技術(shù)、抗衰落技術(shù)、多址接入技術(shù)、GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)、3G移動(dòng)通信系統(tǒng)、4G移動(dòng)通信系統(tǒng)、5G移動(dòng)通信系統(tǒng)等內(nèi)容組成[5]。

實(shí)踐課程包含4個(gè)硬件實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)箱，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為：抗衰落技術(shù)（線性分組碼）、調(diào)制解調(diào)技術(shù)（16QAM調(diào)制及解調(diào)）、擴(kuò)頻技術(shù)（m序列產(chǎn)生及特性分析）、GSM/CDMA通信系統(tǒng)。學(xué)時(shí)分配與知識(shí)特點(diǎn)如表1所示：

在過(guò)去的教學(xué)過(guò)程中，由于課程內(nèi)容中關(guān)于關(guān)鍵技術(shù)部分存在原理性強(qiáng)、公示繁多且復(fù)雜、學(xué)生學(xué)習(xí)困難、不易理解；課程內(nèi)容中關(guān)于移動(dòng)通信系統(tǒng)組網(wǎng)、架構(gòu)等方面與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際有差別且內(nèi)容更新跟不上技術(shù)發(fā)展；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容靈活性不足，偏重原理，雖在一定程度上促進(jìn)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和鞏固但實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與企業(yè)實(shí)際未能接軌。最終使得學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用能力方面得不到足夠的實(shí)踐和鍛煉，不能用所學(xué)到的理論知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題[6]。

1.2教學(xué)方式與教學(xué)團(tuán)隊(duì)方面

目前移動(dòng)通信課程的教學(xué)方式主要以傳統(tǒng)講授方式為主，配合Matlab仿真演示法或案例教學(xué)法加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和提高學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)團(tuán)隊(duì)暫由院校專任教師組成，教師專業(yè)理論知識(shí)扎實(shí)，但面對(duì)一個(gè)技術(shù)更新快速且與企業(yè)生產(chǎn)一線緊密結(jié)合的課程，授課教師授課內(nèi)容局限于教材，教材跟不上理論知識(shí)的最新進(jìn)展，也跟不上企業(yè)的最新發(fā)展和應(yīng)用。同時(shí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)內(nèi)的教師的專業(yè)背景也鮮有移動(dòng)通信方面的企業(yè)行業(yè)背景，在講授移動(dòng)通信技術(shù)相關(guān)知識(shí)時(shí)，不能聯(lián)系實(shí)際，不易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這就造成學(xué)生學(xué)習(xí)了移動(dòng)通信相關(guān)知識(shí)，但是走向工作崗位，發(fā)現(xiàn)校內(nèi)學(xué)習(xí)的知識(shí)不能滿足現(xiàn)有工作崗位的要求，同時(shí)存在信息差，對(duì)行業(yè)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)不能充分地了解，這樣對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才是非常不利的。

2ICT背景下的移動(dòng)通信課程教學(xué)探索

2.1“雙師”模式下的工程案例法教學(xué)方式

移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展迅速，內(nèi)容更新快，理論教學(xué)過(guò)程更偏重原理，而關(guān)于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)及具體應(yīng)用相關(guān)案例教材鮮有涉及。因此在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法基礎(chǔ)上，開展“雙師”教學(xué)，通過(guò)校企合作來(lái)彌補(bǔ)高校教師工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足的弊端。由校內(nèi)老師在課堂上教授理論知識(shí)（如調(diào)制技術(shù)、抗衰落技術(shù)等原理），企業(yè)（中國(guó)移動(dòng)公司）導(dǎo)師講授移動(dòng)通信組網(wǎng)技術(shù)、2G-5G工程應(yīng)用與案例，促進(jìn)學(xué)生從多個(gè)角度理解移動(dòng)通信技術(shù)，并激發(fā)學(xué)習(xí)移動(dòng)通信的興趣。企業(yè)導(dǎo)師在授課過(guò)程中根據(jù)企業(yè)實(shí)際工程案例及工程項(xiàng)目中遇到的典型問(wèn)題和解決方案，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的深入理解，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力[7]。

具體工程案例如下：2.1.1話務(wù)量工程案例

移動(dòng)通信中關(guān)于多信道共用技術(shù)的“話務(wù)量”這一指標(biāo)，在教材中這樣定義：

A為話務(wù)量，C為每小時(shí)平均呼叫次數(shù)，t0為每次呼叫平均占用信道的時(shí)間。教材中也給了相關(guān)例題對(duì)話務(wù)量指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。但是從工程應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)，企業(yè)如何利用這一指標(biāo)指導(dǎo)工作？教材并未涉及。從企業(yè)導(dǎo)師以案例法授課過(guò)程學(xué)生了解，企業(yè)無(wú)須人工計(jì)算話務(wù)量，借助關(guān)口局設(shè)備網(wǎng)管可實(shí)時(shí)或者針對(duì)忙閑時(shí)提取話務(wù)量指標(biāo)，話務(wù)指標(biāo)的高低對(duì)企業(yè)分析用戶通話行為特點(diǎn)、設(shè)備運(yùn)行情況、線路是否需要擴(kuò)容等工程建設(shè)具有指導(dǎo)意義（如圖1所示）。

2.1.2區(qū)域覆蓋工程案例

教材在介紹“小區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域覆蓋”知識(shí)時(shí)，具有嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)但是單調(diào)的特點(diǎn)，引用的圖例也大多為簡(jiǎn)圖形式，鮮有結(jié)合某市地形、地貌、人口分布等多種現(xiàn)實(shí)因素分析移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域覆蓋實(shí)際問(wèn)題。企業(yè)導(dǎo)師授課過(guò)程中以實(shí)際工程案例法結(jié)合多種實(shí)用軟件介紹本市移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域及特殊場(chǎng)景如高鐵、地鐵、室分系統(tǒng)在基站建設(shè)、區(qū)域覆蓋、后期優(yōu)化方面的工程應(yīng)用，這對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)從理性到感性、從理論到實(shí)踐都有一定程度的升華和促進(jìn)，另一方面也開闊了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的熱情和積極性（如圖2所示）。

2.2基于Matlab仿真平臺(tái)搭建移動(dòng)通信系統(tǒng)的集中實(shí)踐教學(xué)

現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多為原理驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為小型移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)箱，即便有2個(gè)綜合性的實(shí)驗(yàn)如GSM通信系統(tǒng)、CDMA通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，但該實(shí)驗(yàn)側(cè)重系統(tǒng)驗(yàn)證、語(yǔ)音通話質(zhì)量感受，學(xué)生對(duì)一個(gè)完整移動(dòng)通信系統(tǒng)的理解仍然不足，缺乏對(duì)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。為此開設(shè)基于Matlab仿真平臺(tái)搭建移動(dòng)通信系統(tǒng)的集中實(shí)踐環(huán)節(jié)，以提高學(xué)生對(duì)完整移動(dòng)通信系統(tǒng)的理解、計(jì)算機(jī)建模仿真能力以及編程能力。

集中實(shí)踐環(huán)節(jié)要求學(xué)生從OFDM通信系統(tǒng)、CD?MA通信系統(tǒng)選擇一個(gè)進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真。學(xué)生能夠?qū)FDM、CDMA通信系統(tǒng)性能進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，測(cè)試不同信道傳輸條件下該通信系統(tǒng)的頻帶利用率、頻率偏移量，并計(jì)算相應(yīng)的誤碼率，得出BER曲線[8-9]。系統(tǒng)仿真完成后，從通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、工作原理、參數(shù)選擇、調(diào)試方法、分析問(wèn)題解決問(wèn)題的方法、心得體會(huì)等方面的綜合訓(xùn)練（如圖3所示）。

將移動(dòng)通信課程知識(shí)點(diǎn)融入集中實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)通信系統(tǒng)的理解，學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)過(guò)查閱文獻(xiàn)、方案比較、系統(tǒng)驗(yàn)證等環(huán)節(jié)進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，加深對(duì)本課程理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)其理論聯(lián)系實(shí)際、求真務(wù)實(shí)的科學(xué)精神。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)輔助工具如Mat?lab軟件進(jìn)行通信系統(tǒng)仿真、調(diào)試、設(shè)計(jì)的一般方法，增強(qiáng)對(duì)通信系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)[10]。促進(jìn)其他專業(yè)課如通信原理、光纖通信、數(shù)字信號(hào)處理等課程的學(xué)習(xí)，構(gòu)筑合理的知識(shí)體系，為后續(xù)專業(yè)課和畢業(yè)后從事相關(guān)領(lǐng)域研制工作打下一定的基礎(chǔ)。

3結(jié)束語(yǔ)

在ICT背景下，通信工程專業(yè)的人才培養(yǎng)需兼顧傳統(tǒng)CT技術(shù)，同時(shí)與時(shí)俱進(jìn)，融合IT元素，IT元素的融入既可通過(guò)開設(shè)IT相關(guān)的課程實(shí)現(xiàn)，也可在傳統(tǒng)CT課程的基礎(chǔ)上，通過(guò)校企合作、雙師模式共建課程、利用計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行通信建模與仿真等多種手段進(jìn)行，從而構(gòu)建促進(jìn)跨行業(yè)交流與融合的課程體系。這種改革極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，一定程度提升了課堂氣氛和教學(xué)效果，更符合應(yīng)用型本科高校的定位。學(xué)生對(duì)該課程的改革也給予了積極的肯定，同時(shí)提出了進(jìn)一步的設(shè)想，例如將該課程與認(rèn)知實(shí)習(xí)或生產(chǎn)實(shí)習(xí)融合，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融入5G元素等。這些建議也為該課程接下來(lái)的進(jìn)一步改革和探索提供了一定的思路和參考。