程控交換技術課程教學改革與探索
——基于“1234”體系的應用型本科通信工程專業

李志 沈陽工學院

程控交換技術課程是通信工程專業最重要的專業主干課程之一，它既是有線數字通信的核心專業理論，又是數字移動通信的技術基礎，它綜合了通信工程多門專業基礎課程的知識，已成為通信工程專業學生必需掌握的內容。程控交換技術這門專業課程又具有很強的理論和實踐性，對于應用型本科學生來講學習起來有一定的難度，因此，探索其理論與實踐的教學改革不僅有利于提高應用型本科通信工程專業學生的理論和實踐水平，還能增加他們今后在通信工程領域的就業競爭力。

1 存在問題

目前國內外工科院校基本上都開設了通信工程專業，隨著5G技術的到來，又使這個傳統的老牌專業又煥發出了勃勃生機，而程控交換技術就是通信專業最主要的專業必修課程，傳統的教學方式對于高水平研究型大學的學生問題不大，但對以培養應用型人才為主學校的學生來說學習該門課程就會非常困難，尤其遇到多級交換網絡類型的習題時，學生完成作業困難、相互抄襲的問題很多，發現主要有以下幾個問題。

1.1 理論授課方面

傳統的課堂理論教學主要是靠教師講授程控交換的知識和技術，手段只能借助于黑板和投影，而程控交技術課程的核心是數字交換網絡所采用的動態時隙交換，講授時很難用語言將動態的時分交換過程講清楚，而且程控交換機是個整體，除了數字交換網絡之外，還有控制系統、信令系統、通信備份電源系統等諸多輔助系統，黑板和靜態的PPT難以讓學生掌握程控交換的核心技術知識和理論基礎。

1.2 實踐授課方面

程控交換教學實驗多數都是采用箱式實驗設備，提供的驗證性實驗多，基本上沒有綜合設計性實驗，與實際程控交換技術產品的應用要求相差甚遠，沒有辦法給應用型學生建立交換機的整體概念，由此產生的突出問題是學生對實際交換設備和通信網絡結構理解不深，缺乏對真實通信交換設備感性認識，學生都是畢業應聘到通信類公司后，再由公司進行二次技術培訓，或者像華為或中興這樣的大公司會專門委托一個培訓機構對學生進行二次培養。

目前很少有學校采用實際程控交換機作為實驗設備，其主要原因是其價格昂貴，而且還必須有為程控交換機配套許多服務，同時還要有多年在程控交換領域工作經驗的老師，這些都限制了許多院校通信工程專業對其本科學生應用能力的培養。

針對以上發現的問題，在程控交換技術教學中采用了一種全新的CDIO項目教學模式，輔以動畫、仿真軟件兩種教學方法，配合紙面作業、交換軟件仿真實驗作業、拓展設計作業三種方式，執行平時考核、實踐考核、理論考核、上機考核等四種手段，形成基于“1234”體系的程控交換技術專業課教學體系，使學生在課上學習不再單調，交換基礎的理論和應用能夠利用動畫進行形象化展示，且能使用實際程控交換設備進行工程實踐的各個環節，通過作業和考核手段的更新，使學生必須經過全面的努力才能拿到合格成績，從而使學生真正掌握程控交換技術的基礎和實踐知識。

2 CDIO項目驅動式教學模式

依據程控交換技術課程教學的特點、目的和要求，首先對課程大綱進行了修訂，簡化或刪除部分過時知識點，綜合運用任務導向型和理實一體化教學方法，把整個教學過程模塊化，分為：情境分解、任務分析、知識講解、實驗演示、學生實踐、知識鞏固這幾個模塊，實現教、學、做的一體化。明確課程應用型教學目標是建立一個局用程控交換機系統的CDIO教學項目，根據系統需求設計子項目以及子項目的先后教學順序。主要項目設計如下圖所示：

程控交換技術課程項目教學魚骨圖

3 動畫、仿真軟件的輔助教學方法

程控交換技術課程的交換理論內容比較抽象，難以理解，傳統的教學手段很難提高學生的聽課興趣，教學效果不好。把多媒體的教學方法引入課堂，將理論教學難點利用動畫、仿真軟件、實踐教學、網絡教學進行有機結合，借助動畫、仿真軟件現代教學媒體，通過教學設計，擇優選擇和運用，設計了合理的教學過程，達到最優化的教學效果。

3.1 動畫方法

在程控交換理論教學中有很多涉及到時分復用和時隙的內容很難在黑板或PPT上都很難講解清楚，例如數字交換網絡時候是時隙交換以及30/32路幀結構的傳輸過程都用動畫的形式表現出來，通過這種形式學生非常容易理解程控交換PCM數字信號的遠距離傳輸過程。

3.2 仿真軟件方法

程控交換的軟件相當復雜，應用型的本科學生不可能獨立完成一個真正程控交換軟件的編寫，所以對程序控制的交換編程思想無法深刻理解，在教學中可以通過電話語音卡并配合計算機高級語言進行程控交換仿真軟件的編寫，僅用幾個用戶端口的時分時隙進行交換仿真軟件的編寫，就可以實現真正程控交換機所能擁有的交換功能，這樣學生可以完全理解大型程控交換機的編程方法，對學生今后分析實際通信工程中出現的問題幫助極大。

4 紙面作業、上機仿真作業和拓展設計作方式

傳統的紙面作業對所有學生作業都是一樣問題，學生之間有互相抄襲的現象，尤其在新建應用型本科院校學生中尤為嚴重，程控交換技術的時隙交換網絡作業可以采用一人一題的方法來杜絕抄襲現象。例如在留TST數字交換網絡作業時以學生學號的末位作為輸入時隙號，末位加16作為輸出時隙號，這樣學生作業基本上能做到一人一題，相互抄襲的現象明顯減少，獨立思考完成作業的比例大大增加。

對于信令和路由選擇等流程類等內容讓學生自己采用Flash制作交換的動畫演示軟件，每名學生自己選擇一個與別人不同的小項目完成動畫制作，并在同學間開展動畫制作競賽。交換軟件編程作業讓學生利用學過的計算機高級語言和電話語音卡軟件進行仿真，這部分較難，可以讓幾個學生組成研究小組來完成，以現場隨機提問的形式考核學生的掌握情況，這樣就能讓學生徹底明白和記住程控交換的編程和交互順序，對于作業完成情況好的同學給予作業加分獎勵。

交換機的拓展應用作業是針對一些優秀學生布置的具有創新和實際應用作業，如基于電話語音卡的成績查詢系統、小總機設計以及遠程監控的設計等內容，這些創新和應用設計性作業也可今后作為學生畢業設計內容的一個部分。

5 平時考核、實踐考核、理論考核、機考平臺考核四種手段

一個合理、可控的考核評價體系可以提高學生平時的學習積極性，通過以下四種手段讓學生的整個學習過程和質量得到有效的監控。

1、通過考勤、課堂表現、完成作業的情況來評價學生學習積極性，增設學生制作優秀動畫軟件和仿真軟件加分項，特別是拓展應用作業的加分項；通過完成作業情況來評價自主學習過程和質量；

2、立足專業實驗室的現有的實際程控交換設備，盡量多開設綜合性實驗，通過程控交換技術增值業務的實驗激發學生的學習興趣，讓學生體驗應用所學知識解決實際問題的樂趣，通過每個實驗的考核表對學生實踐能力進行記錄，最后給出學生綜合實踐能力的評價。

3、期末進行一次理論測驗，主要是對交換流程框圖、信令流程圖和理論知識內容的掌握情況進行考核，重點考查學生對交換理論主觀題的掌握情況，不滿足一定的基本分數要求學生進行重修；

4、程控交換技術課程最后是通過學校的計算機考試平臺對學生來進行客觀題的理論水平測試，對于強化學生應知應會的程控交換技術概念和術語有非常大的促進作用，使學生在今后能夠完全使用專業詞語進行技術交流。

此外，通過期末的實訓環節讓學生對與程控交換設備中繼互通的相關通信設備進行實訓，增強學生完成實際通信工程的綜合能力。

通過采用上述幾種措施在應用型本科程控交換技術課程教學中理論和實踐，極大地提升了該課程的教學質量，完成了學生由以前的厭學和南學到現在的樂學和易學的轉變，伴隨逐年上升優良率和下降的不及格率，“1234”的體系在應用型本科的專業課教學實踐中得到了充分的驗證，為其他應用類型的專業課教學提供一種借鑒方法。

[1]李天松，周海燕.“程控交換技術”課程教學探索 [J],電氣電子教學學報 2009年9月

[2]陳華莉.程控交換教學實驗系統的設計與實現[D],電子科技大學碩士學位論文，2007年9月

[3]江沸菠,董莉.程控交換教學中引入大型程控交換機的探討[J],實驗科學與技術，2008年10月