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

丁曉慧 汪文濤 孫琦

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

0引言

進入5G時代，移動通信不再僅僅是更高速率、更大帶寬、更強能力的空中接口技術(shù)，而是一個多業(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)勢與IT（Infor?mationTechnology）領(lǐng)域新術(shù)（如云計算、大數(shù)據(jù)）進行融合確保使其可以產(chǎn)生新的能量和價值；和以中國移動為代表的三大通信運營商數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入，同時具備CT和IT的ICT（InformationandCommunicationTechnology，簡稱ICT）人才培養(yǎng)對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，但從根本上來說是人才的轉(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)也要緊扣人才市場需求，如果課程內(nèi)容仍延續(xù)傳統(tǒng)CT技術(shù)，而不與時俱進，緊跟時代發(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)勢和競爭力。所以通信工程專業(yè)課程建設(shè)必須具有現(xiàn)實性，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，通常會參考重點高校通信工程專業(yè)的課程體系。但是由于師資力量、實驗環(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)生的實踐能力和應(yīng)用能力使其具有就業(yè)競爭力，能夠滿足企業(yè)與社會對高素質(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、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方面進行深入研究[3-4]。

1傳統(tǒng)移動通信教學(xué)現(xiàn)狀

移動通信主要針對通信工程專業(yè)大三學(xué)生開設(shè)，在學(xué)習(xí)該課程之前需先修信號與系統(tǒng)、電磁場與電磁波、通信原理、計算機網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)知識。該課程具有知識面廣、關(guān)鍵技術(shù)多、學(xué)習(xí)難度大、行業(yè)發(fā)展快等特點。傳統(tǒng)移動通信教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)團隊、實踐訓(xùn)練等方面存在與新技術(shù)、新知識聯(lián)系不足，課程內(nèi)容與企業(yè)一線的生產(chǎn)實際存在差距，教學(xué)方式單一、實驗環(huán)境落后的現(xiàn)狀。

1.1理論教學(xué)與實踐訓(xùn)練方面

移動通信課程由32個理論課時和8個實驗課時構(gòu)成。課程理論教學(xué)內(nèi)容主要由移動通信信道、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移動通信系統(tǒng)、3G移動通信系統(tǒng)、4G移動通信系統(tǒng)、5G移動通信系統(tǒng)等內(nèi)容組成[5]。

實踐課程包含4個硬件實驗，實驗平臺為移動通信實驗箱，實驗項目為：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)時分配與知識特點如表1所示：

在過去的教學(xué)過程中，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、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)于移動通信系統(tǒng)組網(wǎng)、架構(gòu)等方面與企業(yè)生產(chǎn)實際有差別且內(nèi)容更新跟不上技術(shù)發(fā)展；實驗內(nèi)容靈活性不足，偏重原理，雖在一定程度上促進理論知識的學(xué)習(xí)和鞏固但實驗項目與企業(yè)實際未能接軌。最終使得學(xué)生在實際應(yīng)用能力方面得不到足夠的實踐和鍛煉，不能用所學(xué)到的理論知識去解決實際問題[6]。

1.2教學(xué)方式與教學(xué)團隊方面

目前移動通信課程的教學(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)生對理論知識的理解和提高學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)團隊暫由院校專任教師組成，教師專業(yè)理論知識扎實，但面對一個技術(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的最新進展，也跟不上企業(yè)的最新發(fā)展和應(yīng)用。同時教學(xué)團隊內(nèi)的教師的專業(yè)背景也鮮有移動通信方面的企業(yè)行業(yè)背景，在講授移動通信技術(shù)相關(guān)知識時，不能聯(lián)系實際，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)了移動通信相關(guān)知識，但是走向工作崗位，發(fā)現(xiàn)校內(nèi)學(xué)習(xí)的知識不能滿足現(xiàn)有工作崗位的要求，同時存在信息差，對行業(yè)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)不能充分地了解，這樣對培養(yǎng)應(yīng)用型人才是非常不利的。

2ICT背景下的移動通信課程教學(xué)探索

2.1“雙師”模式下的工程案例法教學(xué)方式

移動通信技術(shù)發(fā)展迅速，內(nèi)容更新快，理論教學(xué)過程更偏重原理，而關(guān)于移動通信網(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)，通過校企合作來彌補高校教師工程實踐經(jīng)驗不足的弊端。由校內(nèi)老師在課堂上教授理論知識（如調(diào)制技術(shù)、抗衰落技術(shù)等原理），企業(yè)（中國移動公司）導(dǎo)師講授移動通信組網(wǎng)技術(shù)、2G-5G工程應(yīng)用與案例，促進學(xué)生從多個角度理解移動通信技術(shù)，并激發(fā)學(xué)習(xí)移動通信的興趣。企業(yè)導(dǎo)師在授課過程中根據(jù)企業(yè)實際工程案例及工程項目中遇到的典型問題和解決方案，培養(yǎng)學(xué)生對課程知識的深入理解，提高分析和解決實際問題的能力[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為每小時平均呼叫次數(shù)，t0為每次呼叫平均占用信道的時間。教材中也給了相關(guān)例題對話務(wù)量指標(biāo)進行計算。但是從工程應(yīng)用角度來說，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)師以案例法授課過程學(xué)生了解，企業(yè)無須人工計算話務(wù)量，借助關(guān)口局設(shè)備網(wǎng)管可實時或者針對忙閑時提取話務(wù)量指標(biāo)，話務(wù)指標(biāo)的高低對企業(yè)分析用戶通話行為特點、設(shè)備運行情況、線路是否需要擴容等工程建設(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)制移動通信網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域覆蓋”知識時，具有嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)但是單調(diào)的特點，引用的圖例也大多為簡圖形式，鮮有結(jié)合某市地形、地貌、人口分布等多種現(xiàn)實因素分析移動網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域覆蓋實際問題。企業(yè)導(dǎo)師授課過程中以實際工程案例法結(jié)合多種實用軟件介紹本市移動網(wǎng)絡(luò)區(qū)域及特殊場景如高鐵、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，這對學(xué)生學(xué)習(xí)從理性到感性、從理論到實踐都有一定程度的升華和促進，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仿真平臺搭建移動通信系統(tǒng)的集中實踐教學(xué)

現(xiàn)有實驗項目多為原理驗證性實驗，實驗平臺為小型移動通信實驗箱，即便有2個綜合性的實驗如GSM通信系統(tǒng)、CDMA通信系統(tǒng)實驗，但該實驗側(cè)重系統(tǒng)驗證、語音通話質(zhì)量感受，學(xué)生對一個完整移動通信系統(tǒng)的理解仍然不足，缺乏對通信系統(tǒng)的設(shè)計能力。為此開設(shè)基于Matlab仿真平臺搭建移動通信系統(tǒng)的集中實踐環(huán)節(jié)，以提高學(xué)生對完整移動通信系統(tǒng)的理解、計算機建模仿真能力以及編程能力。

集中實踐環(huán)節(jié)要求學(xué)生從OFDM通信系統(tǒng)、CD?MA通信系統(tǒng)選擇一個進行設(shè)計與仿真。學(xué)生能夠?qū)FDM、CDMA通信系統(tǒng)性能進行分析與設(shè)計，測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)計思路、工作原理、參數(shù)選擇、調(diào)試方法、分析問題解決問題的方法、心得體會等方面的綜合訓(xùn)練（如圖3所示）。

將移動通信課程知識點融入集中實踐環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計使學(xué)生加強對通信系統(tǒng)的理解，學(xué)生在設(shè)計過程中經(jīng)過查閱文獻、方案比較、系統(tǒng)驗證等環(huán)節(jié)進一步鞏固所學(xué)的理論知識，加深對本課程理論知識的理解，培養(yǎng)其理論聯(lián)系實際、求真務(wù)實的科學(xué)精神。在設(shè)計的過程中，使學(xué)生掌握計算機輔助工具如Mat?lab軟件進行通信系統(tǒng)仿真、調(diào)試、設(shè)計的一般方法，增強對通信系統(tǒng)的感性認(rèn)識[10]。促進其他專業(yè)課如通信原理、光纖通信、數(shù)字信號處理等課程的學(xué)習(xí)，構(gòu)筑合理的知識體系，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

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)，同時與時俱進，融合IT元素，IT元素的融入既可通過開設(shè)IT相關(guān)的課程實現(xiàn)，也可在傳統(tǒng)CT課程的基礎(chǔ)上，通過校企合作、雙師模式共建課程、利用計算機輔助軟件進行通信建模與仿真等多種手段進行，從而構(gòu)建促進跨行業(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)生對該課程的改革也給予了積極的肯定，同時提出了進一步的設(shè)想，例如將該課程與認(rèn)知實習(xí)或生產(chǎn)實習(xí)融合，實驗內(nèi)容融入5G元素等。這些建議也為該課程接下來的進一步改革和探索提供了一定的思路和參考。