高職移動通信基站開局與維護課程 虛擬仿真實訓教學設計

【摘 要】本文針對高職移動通信基站開局與維護課程傳統實訓教學中面臨的實訓設備落后、實訓項目不能匹配實際工作崗位需求、實訓場地局限于“課堂”等問題，從學生實訓可不受時空和操作次數限制、實訓內容可完全對接真實工作崗位、學生可以及時直觀地獲得實訓結果等方面分析虛擬仿真實訓的優勢，以“5G基站硬件搭建”任務為例，圍繞課前預習、課堂教學、課后復習三個環節對虛擬仿真實訓教學進行設計。

【關鍵詞】移動通信基站開局與維護 ?虛擬仿真 ?實訓教學 ?設計

【中圖分類號】G ?【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）04C-0181-03

隨著我國5G網絡的發展，各運營商、通信建設維護單位對移動通信基站建設工程人員素質要求發生了變化。新一代通信標準的變化和通信設備的更新換代，要求移動通信基站建設人員對移動基站網絡“全程全網”的概念以及新的建設維護的標準和規范有更深的了解，這對高職院校通信類專業學生的培養提出了挑戰。

移動通信基站開局與維護課程是通信類專業學生的核心必修課，該門課程是以實踐為主的課程，對應培養通信行業中移動通信基站建設維護崗位的緊缺型人才。學生在前導課程了解移動通信基站工作原理的基礎上，通過本門課程的學習，熟悉各種主流設備廠家的基站設備，掌握安裝、調測基站設備以及開局數據配置等技能，以達到目前企業需要的移動通信基站建設維護工程人員崗位技能要求。因此，實訓教學是該課程的重要環節。但該課程傳統實訓教學面臨著設備落后、實訓項目不能匹配實際工作崗位需求、實訓操作受時空限制等問題，實效性不強。為提高該課程實訓教學的有效性，可引入虛擬仿真實訓。

一、傳統實訓教學面臨的問題

（一）實訓設備落后，數量不足

當前，移動通信發展迅速，而高職院校因為資金缺乏、流程煩瑣等原因，校內實訓的基站設備更新換代滯后于行業5G發展。以南寧職業技術學院為例，移動基站實訓設備雖然經歷了兩次更新換代，但目前還只是4G設備，且因為通信基站設備昂貴，不能大規模采購，實訓室僅配備一臺基站，日常教學中難以滿足教學班動則幾十人的實訓需求，學生只能以小組的形式派代表完成實訓。這一狀況造成部分學生無法參與實操，影響了學習效果，同時也為個別學生養成學習惰性提供了機會。

（二）實訓項目不能匹配實際工作崗位需求

在移動通信基站開局與維護課程設計之初，教學團隊往往依據通信企業工作崗位調研結果構建了匹配實際工作流程的實訓項目，但在傳統實訓教學實施過程中遇到了實訓條件有限的困難，導致原計劃的實訓內容無法實施。例如，出于學生的人身安全考慮，無法安排基站的天饋系統安裝架設、登高防雷等“高風險”實訓內容;受實訓設備的數量限制，不能完成基站設備開通環節的對接基站數據配置等“難實現”實訓，只能局限在本端基站無線數據配置層面;由于基站設備安裝后不可逆的特性，難以安排移動基站的硬件安裝操作等“難再現”實訓。對于上述無法實現實訓的項目，教師只能通過實物觀摩、圖片展示、播放視頻等手段進行技能實踐的補充講授。實訓項目妥協于實訓條件，實訓條件制約實訓項目，最后只能調整實訓教學項目的實訓內容，舍棄基站硬件部分，僅針對基站軟件層面完成數據配置。以上原因造成實訓教學內容單一，實訓項目無法覆蓋基站建設全過程，導致學生部分技能訓練缺失，不能快速地滿足和適應工作崗位需求，影響后續就業。

（三）實訓場地局限于“課堂”，不利于學生自主學習

移動基站設備體積龐大，價格昂貴，固定在校內實訓室內。在傳統的實訓教學中，學生實訓只能跟隨實訓教師，局限在課堂內完成。這不利于學生課前提前預習，或是課后深入學習。受到時空限制，學生在課堂以外的時間很難再有機會接觸到實訓基站設備，限制了學生根據個人實際情況機動學習操作的機會，一些學習的問題會被積累下來，對這部分的學生學習熱情造成打擊，不利于學生自主學習的培養。

二、虛擬仿真實訓的優勢

虛擬仿真實訓是利用計算機技術模擬真實環境，為學生提供高仿真的工作場景，實現人機交互式地完成實訓操作的方式。使用者可以在計算機下載客戶端，輸入用戶名和密碼，通過計算機網絡登錄平臺服務器，進入實訓。虛擬仿真的實訓模式與傳統的實訓方式比較，具有以下多方面優勢。

（一）學生實訓可不受時空和操作次數限制

課程仿真實訓平臺采用GUI圖形化操作界面，人機界面十分友好，學生使用簡便。學生除了上課時段在校內實訓室使用，還可以在其余時間進行一人一機的學習。平臺可供幾百個用戶同時在線操作，與傳統的實訓方式相比，避免了學生實訓“扎堆排隊”現象。在這個平臺上，學生像在真實環境中一樣對基站設備進行安裝調測的反復操作，即使拆卸通信基站內部器件、關鍵部位也不用擔心損壞設備，克服了真實基站設備昂貴、易損壞的缺點。學生可以依托平臺，通過反復實訓，熟練掌握“安裝”“拆遷”移動基站的技能。

（二）實訓內容可完全對接真實工作崗位

虛擬仿真平臺，能夠助力提高通信類實訓條件，幫助實現與真實崗位工作一致的實訓內容。利用虛擬平臺開展的工程實訓實踐涵蓋真實崗位各個工作環節，打破了傳統實訓不能實現“移動基站硬件建設”的瓶頸，提供了容量規劃—站點設計—硬件安裝—數據配置—軟件調測—手機撥測—日常維護等基站“全流程”環節，根據真實工作崗位流程細分后的任務形成環環相扣的子項目，既包括軟件配置，也包括硬件建設，覆蓋移動通信基站建設維護崗位的所有步驟，實現基站實訓“軟硬”一起抓，也實現了實驗實訓項目對真實工作項目的高度還原。

（三）學生可以及時直觀地獲得實訓結果

傳統的移動通信基站建設維護課程實訓，因為受條件限制，學生每完成一個子項目實訓內容，老師就對這個子項目結果進行考核評價，但實訓的子項目分配在不同的課時中，而多班輪流實訓下實訓條件不允許儲存實訓結果，使得子項目間無法形成一個進階式關聯結果，學生完成課程的所有實訓后，除了一份份實訓報告成績，對實訓操作后基站設備的應有變化卻一無所知，在主觀上沒有獲得基站建設的“成就感”。而虛擬仿真實訓中既有子實訓項目的分步考核打分，也有最后環節的實驗結果展示——“手機撥測”基站信號驗證，學生可以在完成所有實訓子項目后，點擊平臺首頁的手機圖像，測試基站無線信號，通過手機信號有無或者強弱等信息，直觀獲知實訓結果。設置這個創新性環節的目的，不僅僅是實現簡單的實驗結果閉環反饋，更重要的是讓學生第一時間在高仿真的環境中獲得感官刺激、心理滿足，增強他們對自我的肯定、對通信崗位的認同感，從而激發他們更大的學習熱情。

除上述優勢外，虛擬仿真實訓教學還可以為學生提供終身學習的機會，即使在工作以后，學生還可以免費登錄虛擬平臺進行遠程學習，對學生職業生涯發展具有重要促進作用。

三、虛擬仿真實訓教學設計—— 以“5G基站硬件搭建”任務為例

南寧職業技術學院移動通信技術專業團隊教師基于移動通信基站開局與維護課程的傳統實訓教學經驗總結，結合教育部《關于2017—2020 年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》文件精神，借鑒國家虛擬仿真實驗教學項目，結合本專業實際，于2019年開始在移動通信基站開局與維護課程中采用依托校企合作虛擬仿真平臺，模擬真實的基站機房環境，通過“線上線下、虛實互補”相結合的手段，設計出多個移動通信基站的安裝調測維護的虛擬實訓項目，應用于該課程的實訓教學。

在實訓設計中，移動通信技術專業團隊的教師遵循科學的教學規律，在仿真實訓教學系統中，橫向根據基站建設維護工作流程，劃分出5個典型任務：基站容量規劃、基站硬件安裝、基站數據配置、基站聯調初驗、基站維護排障;縱向根據學生的學習認知規律，將任務劃分成三階段的模塊架構：課前預習、課中教學、課后復習，包含知識背景、實訓步驟演示、實訓實踐、實驗考核、實訓拓展練習等內容。課前，教師將與每個任務實訓相關的知識、數據、考核方式等以視頻、課件的方式上傳到虛擬仿真教學平臺，方便學生在課前登錄平臺了解實訓的相關知識，并能提前跟著操作視頻預習實訓內容，通過虛擬仿真平臺提早學習實訓步驟。課中，學生就自主學習過程中記下的重點、難點與面授老師討論。課后，學生遇到不明白的問題時，參照平臺提供的教學資源進行仿真操作實訓比對回溯，或是將問題發布到討論區，與同學或老師一起討論（見圖1）。

以下以“5G基站硬件搭建”任務為例探討具體的實訓教學設計。該實訓任務的主要目的是讓學生了解基站設備的硬件結構，并根據通信運營應用場景，遵循工程規范，按步驟搭建出移動通信基站。其課前、課中、課后三個階段的具體設計如下。

（一）課前預習

教師根據學生的知識積累情況，通過仿真教學系統發布測試題目到知識點預習模塊，要求學生提前完成測試。教師借助系統設置合格閾值，督促學生高效準確地完成預習任務。測試題目由理論題及特定的操作過程題目組成，通過學生提交的測試結果，教師及時掌握他們的學習難點，捕捉課堂教學中的重點。

“5G基站硬件搭建”實訓的課前知識點預習，理論題主要圍繞基站設備板卡的基本功能與槽位號、基站安裝的接地安全規范等內容進行設置。操作部分則設置了兩個考核的測評點：基站設備UBBP板卡與和RRU之間的連線怎樣選用正確的光纖連接類型;基站上電安裝環節，DCPD4怎樣設置開關才是正確的接地保護狀態。

（二）課堂教學

教師根據學生課前測評的結果發現，學生對實訓操作的基本步驟掌握良好，已經了解5G基站設備單板的功能，且能將不同功能的基站板卡安裝到合適的槽位，但是在對設備板卡之間進行連線時卻容易出現混亂接線的情況。如基帶主控UBBP板卡與無線射頻單元AAU之間的光纖互聯，學生有選單鏈式的，有選負荷閉環式的，且有主控單元與天饋單元交叉錯誤連接線情況的出現，主要原因是學生對設備基礎連線不熟練。此外，學生在設備安裝實訓過程中容易漏掉保護接地安裝的細節，其原因是學生安全意識薄弱，沒有將生產安全當成一種操作習慣。

經過上述分析，教師在課堂教學中應及時調整教學的重難點，簡單講授板卡的工作原理及基站設備的安裝步驟，重點講述實訓操作中基站設備板卡器件之間的連線以及施工的安全規范。同時，增加5G基站在通信特殊場景的應用：通過光纖延伸實現多個AAU的拉遠級聯，解決軌道交通5G移動信號的覆蓋問題;通過小區的AAU增加擴容，解決人員密集的體育館5G移動信號的容量問題。在演示實訓部分，教師主要在虛擬仿真平臺示范設備板卡之間接線及硬件安裝過程中安全施工的幾個關鍵點。在演示結束后，安排一定的時間，讓學生自行到實訓設備間對照4G基站實物，加深對5G基站硬件安裝的理解。通過這樣的教學設計，教師授課就可以緊緊圍繞學生知識技能的薄弱點，把握學生的實際需求，從而使教學目的性更為明確，學生學習動力和學習效果都有實際提高。

（三）課后復習

教師在仿真教學系統上布置學生完成基站硬件的另外一個實訓：5G基站上電設備的硬件拆除，并開設一個討論區，與學生互動交流，討論實訓步驟和操作規范。學生課后可繼續登錄虛擬仿真平臺，完成知識點的鞏固考核。

綜上所述，將虛擬仿真實訓引入高職移動通信基站開局與維護課程中，能夠解決傳統基站實訓不足的問題，增強實訓內容的可操作性，形成不受時空限制的全閉環式學習模式。這種依托仿真實訓平臺進行的全程閉環式的教學模式，有利于培養學生的創新素質和移動基站建設維護能力，促使學生實訓技能掌握程度達到崗位人才培養需求目標。

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【基金項目】南寧職業技術學院2016年“教學質量工程”項目“虛擬現實技術在《移動通訊技術》課程教學中的研究與實踐”

【作者簡介】黃繼文（1977— ），女，廣西桂林人，碩士，南寧職業技術學院教師。