基于仿真平臺的《5G無線網技術》課程線上線下混合式教學設計與實踐

丁勝高 于正永 董進

摘要：隨著ICT技術的快速發展，在教育信息化和防疫常態化背景下，如何通過新興技術完成教學任務、達成教學目標是高職專業課程面臨的重要挑戰。以現代移動通信技術專業《5G無線網技術》課程為例，該文探討如何結合虛擬仿真實訓平臺和線上線下混合教學進行課程設計。

關鍵詞：課程設計;線上線下;虛擬仿真實訓

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）32-0184-03

教育部《教育信息化2.0行動計劃》提出“持續推動信息技術與教育深度融合”，“推動改進教學、優化管理、提升績效”[1];江蘇省教育信息化2.0行動計劃提出“拓展職業院校虛擬仿真實訓等數字化教學資源”，“建設在線智能教室、 智能實驗室、 虛擬工廠等智能學習空間”[2]。在文件引領下，除了傳統的在線課程及在線課程體系建設、在線學習策略和效果評價外[3][4][5]，應用在線仿真實訓平臺配合直播課程進行實踐技能培訓也得到了很多人的關注[6-7]。

在如今防疫常態化背景下，傳統課堂面授方式面臨更嚴峻挑戰，線上線下混合式教學應用范圍在不斷擴大[8-9]。移動通信新技術快速發展，新技術迭代加速、網絡生命周期縮短，高職院校對實驗設備的投入和更新跟不上產業發展要求[10-11]。針對我校《5G無線網技術》課程開發和實施過程中碰到的系列問題和做法進行整理總結，為課程后續優化奠定基礎。

1概述

我國于2013年成立IMT2020（5G）推進組，推動5G通信技術研究。IMT2020（5G）推進組在2016年～2018年5G關鍵技術試驗、5G技術方案驗證和5G系統驗證等3階段推動5G研發試驗。2018年3大運營商開展大規模組網實驗，2019年工信部向中國電信、中國移動、中國聯通和中國廣電發放5G運營牌照。截至今年8月份已經建成103.7萬個5G 基站。

我校現代移動通信技術專業緊跟技術和市場發展，2009年建設《WCDMA接入網組網維護》《3G無線網絡規劃與優化》課程和WCDMA無線實驗室、2013年建設《LTE組網維護》《LTE無線網絡優化》課程及LTE基站建設與維護實驗室，2018年建設《5G無線網技術》課程，2019年建設《NB-IoT技術》課程，同時在“ICT產教融合實訓基地“項目中建設NBIoT和5G實訓平臺。

從2012年開始，便陸續開始建設在線課程資源，先后完成《移動通信基站建設與維護》校級在線課程建設，《移動通信技術與系統》《LTE無線網絡優化》省級在線課程建設。從《5G無線網技術》開始，結合線上資源和5G云實訓平臺，應疫情防控要求，開始探索和實踐線上線下混合式教學。

《5G無線網技術》課程是我校現代移動通信技術專業核心課程，目的是培養學生5G無站點工程實施和設備維護技能、認知現場工作流程和操作規范，滿足5G網絡建設人員需求。

2課程設計

2.1課程教學目標

我校現代移動通信技術專業主要有基站工程和網絡優化兩個方向。其中《5G無線網技術》課程主要面向基站工程方向，重點面向4G/5G基站設備裝調與維護、室分設備裝調與維護以及網絡故障分析和解決等3個崗位。

從專業方向培養目標出發，分解得出課程培養目標，如圖1所示。

2.2教學任務單元

虛實結合，基于ICT產教融合實訓平臺開展模塊化教學設計。

將5G站點工程分解為4個相對獨立的工作場景即站點勘測、設備安裝、業務配置和設備維護。分析各場景工作技能點和知識點，結合仿真實訓平臺和數值仿真的方式來構建5G基站通信原型、展示5G關鍵技術，融入站點業務配置;通過物理設備和仿真軟件結合建立起學生對5G接入網的初步認知。分解后的課程單元設計見表1。

2.3教學設計

采用任務驅動、啟發式教學方法，以“教做學評”一體化為目標進行課程教學設計[12]。每個任務單元如圖2所示分8個環節進行設計。

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圖2 ? 教學設計

在教學設計中充分利用超星學習通平臺和5G云實訓平臺進行教學設計和師生互動。其中確定任務、操作演示通過超星平臺發布;案例實訓在5G云實訓平臺和物理設備上進行，虛擬仿真軟件和物理設備相結合，采用線上線下結合方式;指導探索和作品點評主要依靠線下方式進行。

在“確定任務”環節進行分層設定基本任務和挑戰任務，學生可以根據個人情況和學習進度進行任務選擇。

在“操作演示”環節通過操作錄屏和拍攝現場操作視頻，方便學生自學和回顧。

在“作品點評”環節除了教師點評，也有小組內部分享、任務互評，提升學生課程參與感，培養學生表達能力和小組協作能力。

通過線上平臺數據，教師課上時間可以更好地針對學生共性問題進行講解和拓展，提升課堂效率。

2.4成績評定

課程采用基于知識圖譜的評價模型進行成績評定。

基于學習過程[13-14]，設計出多個維度的評價項，主要有：

（1）知識掌握：通過系統自動評價對知識點下各種案例題的結果完成情況，評價對該知識點的掌握情況，包括廣度和深度。

（2）學習積極性：根據學生登錄教學平臺進行有效學習的次數，包括按時預習、復習、作業的次數等，以及每次（天、周……）累積的學習時間，設計出學習積極性指標。

（3）學習效率：根據每個實踐任務從開始學習到完成的時間、運行調試的次數、錯誤的比例、設備配置的節奏等多種元數據來設計出一種能夠衡量學習效率的指標。

多個維度的評價項綜合起來，能更加有效地從不同角度對學生進行評價，同時通過不同時段的數據分析，還可以設計出更多的維度[15]。

基于該評價模型，每個學生從進入課程開始，就開始建立自己的能力報告，通過在教學平臺上持續的學習，能力報告就能實時地逐步填充，直到達成較為完美的掌握程度。最終對于學生是否有效學習做出綜合的評價。

學生成績評定歸納為課程參與度、任務完成度兩部分。其中課程參與度根據在線課程任務點完成情況和仿真軟件使用活躍度進行計算，共占40%;任務完成度由5G云實訓平臺統計的日常實踐任務完成情況和實踐考核得分兩項組成，分別占30%。

3課程線上線下教學改革實施

2018級在2020～2021學年第一學期第一次開課，專業拓展課，主要采用線下教學的方式進行，由于當時課程資源沒有建設完成，實踐操作主要采用現場指導方式進行。大部分同學達到了課程目標要求，在理論知識方面理論考核成績均分在73分;在實踐操作方面，80%同學能完成按照規劃數據進行站點開通操作。

2019級在2020～2021學年第二學期第二次開課，專業核心課，由于疫情影響，第1個月采用線上授課。此時線上資源基本建設完成，從課程網站統計數據來看，線上授課期間，學生的參與度很高，96%同學都能完成課程任務點，其中90%是按時完成的。在理論知識方面線上理論考核成績均分在75分;在實踐操作方面，線上視頻和線下指導相結合的方式進行，93%同學能完成按照規劃數據進行站點開通操作，高于上一屆。

從網站資源利用效率來看，在線資源在幫助學生訓練操作技能方面發揮了很大作用，學生在實踐操作中，多次觀看操作視頻。以其中《NR傳輸層數據配置》視頻為例，視頻時長5.6分鐘，學生平均觀看時長為17.7分鐘，具體數據如表2所示。

其中某位同學的觀看統計如表3。

通過資源使用情況統計，線上資源便于重現、學生通過反復回看，能夠加深理解傳輸參數的關聯關系，能夠幫助學生訓練實踐操作技能。

4成效與思考

2019級學生隨后還參加了“5G基站建設與維護1+X”認證（中級）考核，25名同學參加考核，有21名學生通過考核，通過率84%;有兩位學生參加江蘇省職業院校技能大賽獲高職組3等獎。

通過《5G無線網技術》課程開發、在線資源開發和兩輪授課過程，對比學生成績，可以發現，線上線下混合式教學中，通過精心準備的線上資源，結合云實踐平臺，可以有效提高學生學習興趣，提升學習效果，特別是云實踐平臺的接入，可以突破傳統實驗室的地域限制，網課期間也可以正常使用。

現有5G云實踐平臺可以很好地還原5G網絡組網和接入網相關數據配置。但是在新業務導入方面還是落后于運營商業務發展，需要在講課中適時進行拓展，便于學生后續快速上手現場工作。

結合《江蘇省職業教育質量提升行動計劃（2020-2022年）》提出的“推動“課堂革命”，堅持以學習者為中心，深入分析學情，積極實施行動導向教學，推廣線上線下混合式教學、理實一體教學等新型教學模式”[16]。在后續的課程實施中，可以進一步挖掘線上課程數據信息，更有針對性地進行教學內容設計、講解，在教學評價、學生成績評定等環節對線上數據進行深度挖掘、進行多維評價[17-18]。

參考文獻：

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【通聯編輯：朱寶貴】

收稿日期：2021-05-25

基金項目：江蘇省現代教育技術研究2017年度立項課題《大數據背景下高職學生線上有效學習評價的探索與研究》（編號：2017-R-58216），江蘇高校“青藍工程”資助（蘇教師函 [2020] 10 號）

作者簡介：丁勝高（1980—），男，江蘇淮安人，工學碩士，講師，工程師，主要研究方向為移動通信及高職教育等;于正永（1982—），男，江蘇淮安人，工學博士，副教授，高級工程師，主要研究方向為高職專業人才培養與教育教學改革等;董進（1989—），男，江蘇淮安人，學士，講師，主要研究方向為通信技術及高職教育等。