時間:2023-03-13 11:26:09
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通信工程專業相關聯專業課程可構建成四個課程集群,即“通信電子線路設計與制作”課程集群,“通信軟件設計與實現”課程集群,“信息與信號處理”課程集群,“現代通信技術”課程集群,做到每個課程集群內橫成層次,縱成序列。通過課程集群的建設,讓學生能夠循序漸進地獲得專業知識和專業技能的培養,建立完整有序的知識結構。
關鍵詞:
課程建設;教學內容;課程體系;教學改革
現代科學技術迅猛發展,邊緣學科和新興分支學科不斷涌現,特別是學科之間相互交叉、滲透、融合和大范圍雜交愈加頻繁,傳統上孤立、分裂的學科正在更高層次上走向綜合化和整體化。高校陳舊的教學內容及其結構體系已無法適應時代的要求,教學內容的整體化已成為時代的迫切要求[1]。課程集群是將教學計劃中具有相互影響、互動、有序的相關課程,進行重新規劃、設計、構建的整合性課程的有機集群。近年來,很多學校進行了課程集群建設,但其效果不如人意,究其原因,一是將課程集群理解為相關課程的簡單集合,課程集群內部缺乏條理和層級,合而不和;二是課程集群缺乏相應的整合型實驗或實訓課程,導致學生仍然只是學到了支離破碎的知識,無法構建完整的知識體系,也缺乏對應課程集群的實踐能力。針對上述問題,本文以湖南第一師范學院為例,圍繞“層次化”培養思路和“工程化”教育理念,探討了通信工程專業課程集群建設的思路。
一、以層次化培養思路構建課程結構框架
在每個課程集群內,各門課程應該具有一定的層次,遵循從易到難,從知識到技能的規律來構建課程集群的課程結構框架。否則,集群內的課程將會層次不清、功能不明,課程集群將成為相關課程簡單的堆積?;?ldquo;寬口徑、厚基礎、強能力、求創新”的教育理念,將通信工程專業學習的課程分為通識教育、專業教育、綜合教育及創新教育4個層次。
(一)通識教育層
通識教育層包括人文科學、文化素質,體育健康,數學、物理、計算機類基礎性課程等。
(二)專業教育層
專業教育層包括專業理論基礎知識和對應的實驗、實訓課程,是學生掌握專業知識、培養基本實踐能力,構建專業知識結構的重要環節。
(三)能力培養層
能力培養層包括第二課堂、學科競賽、企業實訓等,實現學生個性化學習的目的。能力培養層主要是培養學生綜合運用所學知識解決問題的能力。
(四)創新教育層
創新教育層包括理論及實踐教學中的創新環節、學術與科研活動。每個專業課程集群內都有專業教育層、能力培養層和創新教育層,做到每個課程集群都能自成體系,從而使得學生能夠循序漸進地獲得專業知識和專業技能的培養。
二、以工程化教育理念構建課程結構框架
現代高等工程教育應樹立“工程化”教育理念。從本質上講,科學技術是一種知識形態的、潛在的生產力,只有通過工程研究、設計、制造、施工等一系列的綜合創造和創新才能轉化為現實的、直接的生產力,才能實現其社會價值[2-3]。在傳統的教學中,教師是按照知識體系結構來組織課程內容的。而在實際工程開發中,開發人員是以“設計———仿真———試做———調試”的路線來進行研發工作的。因此,傳統的以知識為本位,以教學過程為主線,以教師為中心,以教材內容為主題的課程系統結構已經不適合“工程化”的教育理念。畢業生到了工作崗位后,在經歷一個較長的適應期后,才能熟悉和掌握職業活動的技術路線。因此,在課程集群內部課程結構框架構建中,需要打破傳統思維,突破以知識為本文的課程結構構建思路,構建以能力為本位,以職業活動為主線,以學習者為中心,以工程項目為主題的課程結構框架。在宏觀課程結構采取建構模式,中觀課程結構采取以職業能力為中心的課程模塊,微觀課程結構以職業活動過程為主線的項目課程為主。課程體系結構框架綜合了“層次化”培養思路和“工程化”教育理念。首先,課程體系以知識模塊課程為起始,配合以對應多門知識模塊課程的綜合基礎實踐課程。通過知識模塊課程的學習,奠定學生的專業理論知識基礎。隨后,通過能力模塊課程及對應的綜合專業實踐課程的學習,培養學生的動手能力和工程素養。最后,每個課程集群以一門校外工程化實訓課程為結束,讓學生了解熟悉職業過程,更好更快適應社會對高級工程技術人才的要求。
三、通信工程專業課程集群建設
基于上述思路,將通信工程專業相關聯專業課程構建成四個課程集群,即“通信電子線路設計與制作”課程集群,“通信軟件設計與實現”課程集群,“信息與信號處理”課程集群,“現代通信技術”課程集群。
四、課程集群化建設的制度探討
在構建好課程集群后,還需要進行以下工作:(1)課程集群負責人的選拔和日常管理每個課程集群都應該配備一個具有較強實踐動手能力和工程素養的集群負責人,在日常教學管理、教研教改中起到帶頭人的作用。傳統的教學管理模式中,專業建設的負責人為系主任或者教研室主任。但一個專業內部往往有多個學科方向,彼此之間既相互關聯又存在特性。很難有一個教師的知識結構和能力能夠包含整個專業體系。而將學科建設的責任部分劃歸給課程集群負責人后,能夠更好地有針對性地完成學科建設和教研教改任務[4]。(2)課程集群的實踐實訓平臺建設“工程化”的教育理念需要對應的實踐實訓平臺來支撐。“工程化”實踐實訓平臺是以“設計———仿真———試做———調試”為主線構建的,這就要求打破傳統的一門課程一個實驗室的構建方案,逼真模擬實際工程開發過程,探索全新的工程化實踐實訓平臺的構建。未來的實踐實訓平臺,可能是一個小型化的工廠或者一個小型化的研發中心[85。同時,要與企業聯合構建校外實踐實訓平臺,鼓勵教師與科技人員承接大型的工程項目,一方面使學校最新的科研成果能應用于企業界和工程界,另一方面能培養一支具有“工程化”能力和素質的教師隊伍,通過科研工作反過來促進“工程化”教學的深入。
作者:孫元 單位:湖南第一師范學院信息科學與工程學院
參考文獻:
[1]吳中江,黃成亮.應用型人才內涵及應用型本科人才培養[J].高等工程教育研究,2014(2):66-70.
[2]吳添祖,鮑健強.現代工程教育思想:從“專業化”到“工程化”———兼論地方工業大學教育模式的選擇[J].高等工程教育研究,1998(1):23-29.
[3]王傳忠,楊玉春,何秀蘭,等.工程化:高等工程教育的戰略選擇[J].沈陽工業大學學報,2011(23):122-124.
1.選取適合案例教學的專業課程和教學內容在制訂教學大綱和構建教學體系時,要充分考慮通信工程專業各門專業課程的特點,選取適合專業課程或者某門專業課程中部分教學內容來實施案例教學。教學內容選取的原則是看案例能否通過其移植性涵蓋教學內容中的知識點和理論,以實現學習的有效遷移。通常,通信原理、信號與系統、信息論與編碼等理論性強且各知識點高度相關的專業課適合于采用傳統教學方法;而移動通信、數據通信等工程應用性課程更適合案例教學;除理論課外,部分課程設計、實習實訓也適合引入案例教學。
2.編寫或選取合適的案例案例是完成教學目標的載體,編寫或選取合適的案例是實施案例教學的基礎。通常先從課程教學內容中提煉出需要掌握的知識點,再根據知識點設計出對應的案例,這些成系列的案例關聯在一起就能完成知識建構。好的案例需要具有完備性(包括真實性、典型性、時效性和完整性)、移植參照性和綜合性。
3.把握好案例教學實施過程中的幾個要點(1)發揮好教師的組織引導作用。在案例教學過程中,教師即要當好“演員”,又要當好“導演”。作為“演員”能解說、分析好案例,能調動學生的學習興趣,做好提問、傾聽、反饋工作;作為“導演”能把控好教學流程,能把學生引導到正確的教學軌道中,防止課堂成為一個漫無目的的閑聊場所。(2)發揮好學生學習的主動性。要提高案例教學的效果,學生應該積極參與到案例教學過程中。學生一方面要在課前做好前期知識的儲備學習,另一方面在課中要積極參與討論,善于觀察與思考,適時給出自己的分析,多和教師以及同學進行交互,課后還要做好知識的提煉和歸納工作,為今后的工作實踐積累經驗。(3)以多樣化的教學手段提高教學效果。教師要盡量營造與教學相長的課堂情境。教學案例的介紹與分析可以采用多媒體手段來表達,使之更形象直觀,加深學生印象,提高課堂傳遞的信息量,并保障信息傳輸的有效性??梢圆捎镁W絡討論、交流的方式延伸案例課堂教學,一方面可以彌補課堂教學的時間不足,另一方面可以給學生更充分的時間去查閱資料、思考和分析,給出的方案將會更精細、全面;方案上傳到網上表述更明確、清晰,有利于學生討論、查驗。
二、長沙學院通信工程專業的案例教學實踐
長沙學院通信工程專業定位于培養應用型工程人才,為加強其工程素質和能力培養,在專業課程教學中積極引入了案例教學實踐,主要采取了以下措施:
1.加強研究,制訂計劃,打好基礎,穩步開展案例教學方法改革為開展好案例教學方法的改革,通信工程教研室組織專業教師進行過專題研究和學習,掌握了案例教學的基本理論、課堂場景構建方法、實施教學的具體流程、案例構建原則和方法,研究了案例教學在通信工程專業課教學的適應性問題。在2011年、2013年兩次修訂人才培養計劃和教學大綱時,在提煉教學內容和歸納知識點的基礎上,開設出一些全案例教學的專業課,如移動終端應用技術開發、移動通信網絡工程、無線網絡規劃設計與優化等;決定數據通信與計算機網絡、路由交換技術、SDH原理與技術等12門課程的部分教學內容引入案例教學。加強校企合作,聯合開發教學案例。
2.積極培養適應案例教學的師資從以傳授知識、呈現知識為目標的傳統教學方法過渡到以培養能力為目標的案例教學方法,大部分教師也表現出不適應。為此,展開了針對性的師資培訓:一方面安排教師以兼職的形式到企業參加工程實踐,增加其工程經驗;另一方面采用觀摩、專題培訓的方式使教師掌握案例教學的流程和教學技巧。
3.建立案例教學的評價體系評價體系分為兩個層面,一是對學生學習效果的評判,不能和傳統教學方法一樣采用試卷測試的方式來進行,需要對學生在案例分析、討論、方案提交、實踐結果等方面的表現進行綜合評價;再就是對案例教學過程與效果進行全程質量監控,包括對教師的前期準備情況、案例質量、教學實施過程和最終的教學效果進行全面評判。
三、工科教學實施案例教學的幾點思考
長沙學院的教學實踐表明案例教學適用于工科教學,能發揮很好的效能。但也要把握以下幾點:
1.抓住案例教學的本質,而不是其教學形式智慧是不可傳授的,而是需要學習者去“悟”。案例教學提供的是一種親驗型或準親驗型教學模式,需要學生在分析、討論和實踐中去提高能力并獲得知識。不要將其簡單處理為理論課中的舉例教學以及傳統的實驗實訓,教學實踐中要突出其教學目標的明確性,案例的真實性、綜合性、啟發性和實踐性,教學過程的動態性,學生學習的主體性。
2.擺脫案例教學對象的局限性,發揮其優長研究表明,案例教學在小班教學和職業教育中能更好地發揮效能,因此它能更好地適應研究生教育和職業院校教學,在普通高等院校的本科教學中,就要盡量在高年級本科的專業課程中開設。
關鍵詞:通信工程 課程體系 實踐教學
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)01(a)-0044-01
通信工程專業培養通信工程復合應用型創新專業人才。即培養德、智、體全面發展,適應社會經濟發展和滿足社會主義市場經濟建設需要,富有創新意識和開拓精神,具有良好職業道德,擁有通信技術和通信系統等方面的知識,能在通信與信息領域從事通信設備和信息系統的工程設計、制造開發、運行維護、設備制造、工程管理和營銷等工作的通信工程復合應用型人才。多年來的教學實踐經驗以及畢業生反饋信息使我們感覺到,我校通信專業的課程設計太偏向于理論,實踐環節中驗證性的實驗偏多,學生缺乏實際的動手能力和綜合設計能力,理論和實踐存在脫節現象,因此,在新的課程體系建立的過程中,我們通過與用人單位、校企合作單位、開設相同專業的高等院校進行交流,分析了該專業的現狀和市場對通信技術人才的要求,按照“3+1”的培養模式,對通信工程專業的培養目標、課程體系、教學內容等方面進行了改革,重點突出實踐環節,制定了新的培養方案,構建了新的課程體系。
1 推行“3+1”培養模式
我校從建校開始就積極開展“3+1”培養模式,將理論教學集中在1~6學期,實踐教學環節集中在7~8學期,讓學生在大學四年級走向企業實習、實訓、畢業設計,讓學生在社會的大課堂里經風雨、見世面、鍛煉自己。通信工程專業實施“3+1”模式,具體實施情況如下。
首先,將通識必修課程在大一開設完成。
其次,對專業課程進行調整,更加注重課程間的銜接,在第6學期前開完所有專業基礎課程,專業方向課,將專業選修課程放到第6學期。
再次,增設時事與專業認知課程,分布在1~6學期開設;第3學期開設公益勞動和安全教育,第7學期開始畢業設計,整個畢業設計為期一年,這一年學生同時進行認識實習、電工電子實習和畢業實習,使學生更能夠將所學的理論知識應用到實習生產和畢業設計中,同時,畢業設計過程中遇到的問題,也能夠在實習的過程中獲得指導,既培養了學生的學習能力,也培養了學生的交流、分析解決問題的能力。
最后,推行“N證”輔助教學政策,可以用職業資格證書代替學習學校開設的相關公共選修課程。
2 專業課程體系
新的課程體系將專業課程按模塊劃分為:電子基礎課程、通信技術課程、硬件應用開發課程和信號處理類課程四部分。課程的具體情況見表1。電子基礎課程以電路原理、電子線路基礎等為主要培養內容,培養學生的電子電路設計能力;通信技術課程,以光纖通信、移動通信等為主要培養內容,培養學生在民用通信方面的應用能力;硬件應用開發課程以單片機、ARM嵌入式等為主要培養內容,培養學生在硬件方面的開發或應用能力。信號處理類課程以數字信號處理和信號與系統為主要培養內容,培養學生的信號系統的模擬仿真和處理能力。教學過程中在課類范圍內進行集體備課、觀摩教學等活動,促進課程間的銜接,避免了知識點的重復教學。
3 基本課程的學分學時分配
通信工程專業學生需要學習和掌握多方面的知識,在有限的學時內,如何能夠讓學生更好的掌握所學課程的基礎知識、基本方法和基本技能成為任課教師亟待解決的問題;我們在授課的過程中,以精講多練為原則,推進項目教學法,壓縮課程的理論教學學時,增加實驗教學學時,保證基礎課程所占的比例不變。
從學時的角度看,通識課程的學時占總學時的30.6%,專業基礎課占總學時的39.9%,專業方向課占總學時的9.1%,課程實踐教學占總學時的18.8%;從學分的角度看,通識課程占總學分的21.8%,專業基礎課程占總學分的31.7%,專業方向課程占總學分的6.5%,課堂實踐教學占總學分的14.1%;保證的學生基礎知識的學習和基本技能的掌握。
4 專業實踐環節
通信工程專業課堂實踐包括8門課程的上機類實驗和12門課程的實驗室操作類實驗。集中實踐環節包括公益勞動、安全教育、金工實習、電子技術課程設計、認識實習、電工電子實習、硬件綜合課程設計、信號處理系統課程設計、通信系統綜合課程設計、生產實習和畢業設計。
集中實踐在第7,8學期進行,畢業實習部分包括認識實習、生產實習和電工電子實習;綜合課程設計部分每門課程設計提供2~3種可自主選擇的方向,比如硬件綜合課程設計,提供了單片機、ARM嵌入式、DSP三個方向,這種方式有助于提高學生的學習興趣,發揮學生的專業特長。
5 結語
通信工程專業在新的培養方案的制定過程中,認真分析和研究了原有培養方案的優點和不足,積極聽取了用人單位、合作單位和相關院校專家的建議和意見,綜合考慮了我校的辦學宗旨和學生的特點,以培養應用型技術技能型人才為目標,以“3+1”為培養模式,構建了專業課程體系,新的課程體系將有利于具有實操能力的通信技術人才的培養。
參考文獻
[1] 楊樹臣.通信工程專業“3+1”教學模式的研究與實踐[J].吉林工程技術師范學院學報,2011(2):7-9.
[2] 李曉峰,周寧,李玉柏,等.建設特色專業與培養高素質通信人才的探索[J].電氣電子教學學報,2010(3):108-109,112.
[3] 趙樹平.通信工程專業教學內容及課程體系改革探索[J].大連教育學院學報,2007(2):22-23.
案例教學最初應用于法學和醫學,后來哈佛商學院將其成功應用于商學,后來又推廣到管理學等文科教學中。自上個世紀90年代中后期又進一步擴展到工學教學,事實證明它是高等工程教育的重要教學手段,它能培養學生的創新意識、工程素質和工程能力。本文對案例教學方法在通信工程專業課程中的應用展開討論與研究。
一、通信工程專業課程運用案例教學的必要性分析
1.案例教學的優勢
所謂案例教學是指在教師的指導下,根據教學目的要求,組織學生通過對案例的調查、閱讀、思考、討論和交流等活動,教給他們分析問題、解決問題的方法和理論,進而提高他們分析問題、解決問題的能力,加深他們對基本原理和概念理解的一種特定的教學方法。[1]和傳統的教學方式相比,它主要具有以下優點:
(1)它是一種啟發式、討論式、互動式的教學方式,而不是一種“填鴨式”和“滿堂灌”的教學方式,教學形式的靈活性能增強學生的學習興趣和積極性。
(2)它具有工程真實性和知識遷移性的特點。[2]案例內容來自于真實環境和工程,和實際情況相符,能增強學生的實踐能力和工程能力;案例運用中包含某種原理和概念,通過案例分析達到某種知識傳授的教學目標。
(3)它是一種以學生為主導的教學方式,教師在其中只起到引導作用,學生要完成案例討論、分析、案例實踐,需要先行學習部分知識,也需要和教師、同學進行充分的交流。因此這種教學方式能更好地發揮學生學習的主動性,也能更好地激發學生學習的潛能。
2.通信專業課程的特點
(1)通信工程是信息與通信工程、電子科學與技術、計算機科學與技術等學科交叉融合的專業,其專業課程所涉及的知識面廣。
(2)通信工程專業課程是工程性很強的課程,如“移動通信”“光纖通信”“數據通信”“程控交換”等,其知識和教學內容起源于工程實踐或者本身就是要解決工程問題。
3.通信工程師培養需要適合工程培養的教學方法
“教育回歸工程,教學回歸實踐”正成為當代高等工程教育改革的主流趨勢,[3]教育部也正在積極推行“卓越工程師計劃”和“工程認證專業”教育。通信工程專業本科教育需要培養通信工程師,即能從事通信系統和網絡的研究、設計、制造、安裝、測試和維護的工程人才,其專業課程教學貼近于工程教學,需要尋找適合于工程人才培養的教學方法,比如前面分析的案例教學法。
二、通信工程專業課程教學實施案例教學的方法
1.選取適合案例教學的專業課程和教學內容
在制訂教學大綱和構建教學體系時,要充分考慮通信工程專業各門專業課程的特點,選取適合專業課程或者某門專業課程中部分教學內容來實施案例教學。教學內容選取的原則是看案例能否通過其移植性涵蓋教學內容中的知識點和理論,以實現學習的有效遷移。通常,通信原理、信號與系統、信息論與編碼等理論性強且各知識點高度相關的專業課適合于采用傳統教學方法;而移動通信、數據通信等工程應用性課程更適合案例教學;除理論課外,部分課程設計、實習實訓也適合引入案例教學。
2.編寫或選取合適的案例
案例是完成教學目標的載體,編寫或選取合適的案例是實施案例教學的基礎。[4]通常先從課程教學內容中提煉出需要掌握的知識點,再根據知識點設計出對應的案例,這些成系列的案例關聯在一起就能完成知識建構。好的案例需要具有完備性(包括真實性、典型性、時效性和完整性)、移植參照性和綜合性。
3.把握好案例教學實施過程中的幾個要點
(1)發揮好教師的組織引導作用。在案例教學過程中,教師即要當好“演員”,又要當好“導演”。作為“演員”能解說、分析好案例,能調動學生的學習興趣,做好提問、傾聽、反饋工作;作為“導演”能把控好教學流程,能把學生引導到正確的教學軌道中,防止課堂成為一個漫無目的的閑聊場所。
(2)發揮好學生學習的主動性。要提高案例教學的效果,學生應該積極參與到案例教學過程中。學生一方面要在課前做好前期知識的儲備學習,另一方面在課中要積極參與討論,善于觀察與思考,適時給出自己的分析,多和教師以及同學進行交互,課后還要做好知識的提煉和歸納工作,為今后的工作實踐積累經驗。
(3)以多樣化的教學手段提高教學效果。教師要盡量營造與教學相長的課堂情境。教學案例的介紹與分析可以采用多媒體手段來表達,使之更形象直觀,加深學生印象,提高課堂傳遞的信息量,并保障信息傳輸的有效性。可以采用網絡討論、交流的方式延伸案例課堂教學,一方面可以彌補課堂教學的時間不足,另一方面可以給學生更充分的時間去查閱資料、思考和分析,給出的方案將會更精細、全面;方案上傳到網上表述更明確、清晰,有利于學生討論、查驗。
三、長沙學院通信工程專業的案例教學實踐
長沙學院通信工程專業定位于培養應用型工程人才,為加強其工程素質和能力培養,在專業課程教學中積極引入了案例教學實踐,主要采取了以下措施:
1.加強研究,制訂計劃,打好基礎,穩步開展案例教學方法改革
為開展好案例教學方法的改革,通信工程教研室組織專業教師進行過專題研究和學習,掌握了案例教學的基本理論、課堂場景構建方法、實施教學的具體流程、案例構建原則和方法,研究了案例教學在通信工程專業課教學的適應性問題。在2011年、2013年兩次修訂人才培養計劃和教學大綱時,在提煉教學內容和歸納知識點的基礎上,開設出一些全案例教學的專業課,如移動終端應用技術開發、移動通信網絡工程、無線網絡規劃設計與優化等;決定數據通信與計算機網絡、路由交換技術、SDH原理與技術等12門課程的部分教學內容引入案例教學。加強校企合作,聯合開發教學案例。
2.積極培養適應案例教學的師資
從以傳授知識、呈現知識為目標的傳統教學方法過渡到以培養能力為目標的案例教學方法,大部分教師也表現出不適應。為此,展開了針對性的師資培訓:一方面安排教師以兼職的形式到企業參加工程實踐,增加其工程經驗;另一方面采用觀摩、專題培訓的方式使教師掌握案例教學的流程和教學技巧。
3.建立案例教學的評價體系
評價體系分為兩個層面,一是對學生學習效果的評判,不能和傳統教學方法一樣采用試卷測試的方式來進行,需要對學生在案例分析、討論、方案提交、實踐結果等方面的表現進行綜合評價;再就是對案例教學過程與效果進行全程質量監控,包括對教師的前期準備情況、案例質量、教學實施過程和最終的教學效果進行全面評判。
四、工科教學實施案例教學的幾點思考
長沙學院的教學實踐表明案例教學適用于工科教學,能發揮很好的效能。但也要把握以下幾點:
1.抓住案例教學的本質,而不是其教學形式
智慧是不可傳授的,而是需要學習者去“悟”。案例教學提供的是一種親驗型或準親驗型教學模式,需要學生在分析、討論和實踐中去提高能力并獲得知識。不要將其簡單處理為理論課中的舉例教學以及傳統的實驗實訓,教學實踐中要突出其教學目標的明確性,案例的真實性、綜合性、啟發性和實踐性,教學過程的動態性,學生學習的主體性。[5]
2.擺脫案例教學對象的局限性,發揮其優長
研究表明,案例教學在小班教學和職業教育中能更好地發揮效能,因此它能更好地適應研究生教育和職業院校教學,在普通高等院校的本科教學中,就要盡量在高年級本科的專業課程中開設。
關鍵詞:職業教育 專業課程 教學思路
在職業教育呈現大眾化態勢的趨勢中,許多職業院校面臨著以社會需求為導向,服務地方經濟的重要使命。在通信信息高速發展的大背景下,如何在職業院校構建通信信息工程課程體系和人才培養體系是擺在我們職業教育工作者中的重大課題。
一、通信專業設置的基本培訓原則
筆者結合通信專業設置的基本培訓原則進行如下構建。
1.文化基礎課程
通信工程專業與一般文化基礎課的平臺基本相符,有數學、語文、物理、英語、計算機應用基礎和體育課等共計七門課程,但是這七門課程之中的學習時間和課時分配因學生學制的層次不同而有所不同,中等職業技能學生(三年中技生)的課時數量約為1213課時,高等職業技能學生(四年高技生)的課時數量約為1611課時。可以根據學生在不同學習階段進行調整。
2.專業核心課程
專業核心課程根據學生學制的層次不同分為兩個通用課程平臺。
中等職業技能學生(三年中技生)成為一個通用課程平臺,其中專業課程有電工基礎、電子線路、數字通信技術、通信網基礎、程控交換原理與設備、單片機原理與應用、電話機原理與維修、無線尋呼機原理與維修這八門課程。還有低壓電工實訓、無線電工實訓、單片機應用實訓、EDA技術實訓、通信用戶終端設備維修實訓、通信手機維修實訓這六門實習訓練課程以及參與企業頂崗實習,最終的畢業設計等。
高等職業技能學生(四年高技生)在中等職業技能學生基礎上增加了工程制圖/CAD、移動通信原理與設備、有線電視技術、彩色電視機原理、C語言、專業英語這六門課程。在實習訓練課程上增加了電子設備整機維修實訓、鉗工實訓兩門實訓內容。中等職業技能學生(三年中技生)的專業核心課程學時合計約為1711課時,高等職業技能學生(四年高技生)的專業核心課程學時合計約為2327課時。
二、構建相符合的教育教學基本思路
針對如上的課程設置方案還需構建相符合的教育教學基本思路,筆者從教學概念、教育模式、一體化結合和教學標準五個方面進行如下構建。
1.提高教學概念
提高教學概念可以解釋為讓學生開創新穎的思路和設計與開發意識。所以,相對于在校園組織的其他活動,可以多組織學生參加類似于電子設計大賽之類的活動,這對學生知識的掌握是一種很好的鍛煉。在參加比賽的過程中,學生需要仔細準備設計的思路,包括設計過程中產生的問題,以及解決方案及原理。教師還可以鼓勵那些單片機及電路知識學得好學生,嘗試自己動手做個“板子”玩玩,為畢業后找份單片機開發工作做準備,然后在工作中積累經驗,學習嵌入式系統知識、技術路線,這樣做還是比較合適的。
2.進行以學生為主的教學模式
為了使學生在畢業后能夠盡快適應工作環境、受到用人單位的歡迎,就必須在專業課教學時讓學生做到了解通信工程、掌握一定的技術水平,把通信專業知識轉化為生產力,所以進行以學生為主的教學模式非常重要。課堂教學,雖以理論教學為主,但決不意味著僅限于照本宣科。在進行理論教學時,教師要多與學生進行項目設計制作、分組研討、現場模擬、社會調查、案例分析等多樣化的互動方式。同時,教師還要靈活進行實操考核、口試、筆試等多種考核方式,從而才能讓學生找出書本理論知識與專業工程實況的差別。
3.理論與實訓一體化的結合
需要注意的是,在進行以學生為主的教學模式的同時,根據培養目標的要求和企業崗位群的實際需求,我們要以實訓項目為中心,科學、有機地融入通信工程核心學科理論,把實訓車間變成既是實訓的場所,又是理論教學的課堂,使學生做到“干中學”和“學中干”的互動,工學結合,扎實掌握技能。還可以使學生在生產和學習過程中更好地熟悉生產情況,掌握生產工藝技能,獲得適應生產環境、解決實際問題的能力。
4.與市場同步的教學標準
積極推進企業的技術規范、和市場的應用需求與職業院校的教學標準同步,并讓學生在校內獲得的國家技能鑒定類證書與工作崗位上的職業技能鑒定證書和技術等級證書相互關聯,有利于學生更便捷地考取職業資格證書和技術等級證書。
關鍵詞:網絡工程;通信工程;課程體系;通信類課程
網絡工程專業的發展已近10個年頭,目前開設該專業的院校達200多所[1],已有大批畢業生走向社會。但網絡工程專業仍屬于教育部頒發的本科教育目錄外專業(專業代碼:080613W);各高校對網絡工程專業的理解還存在一定的差異,其專業定位、培養目標、課程體系等都不盡相同,缺乏統一或公認的指導性辦學計劃。隨著網絡與通信技術的飛速發展,加之社會對該領域人才的迫切需求,近些年來,網絡工程專業建設的研究與報告越來越多,本文主要圍繞網絡工程專業如何設置通信類系列課程進行探討。
1網絡工程專業課程體系
網絡工程專業是在計算機科學與技術、通信工程和電子工程等專業的基礎上,通過多專業技術不斷地交叉、融合,內涵不斷地豐富和擴展,并在社會對各類網絡人才需求不斷推動下得以產生并發展壯大的一門新的學科和專業[2]。本文將它的專業課程(含專業基礎課程)體系大致分為4大方面的系列課程,如圖1所示。
其中,電子類課程涵蓋電工、電子電路、數字邏輯設計等方面的基本理論和實驗技術,是培養學生具備分析和設計計算機硬件系統、通信器件和網絡設備等IT產品能力的基本課程,也是學生學習后續計算機類、通信類以及網絡類課程的重要基礎。由于網絡
工程專業主要起源于計算機專業,而且網絡和通信設備又是一種特殊而重要的計算機系統,學生只有在掌握好計算機基本原理、體系結構、程序設計的基礎上,才能進一步熟悉并掌握網絡系統(如交換機、路由器等)的工作原理、體系結構及系統軟硬件的開發。因此計算機類課程是網絡工程專業最重要的一類系列課程,它和網絡類系列課程一起構成網絡工程專業的骨干課程體系。
圖1網絡工程專業課程體系
通信類和網絡類系列課程是最能體現網絡工程專業特色的系列課程,是培養學生具有網絡系統研發、規劃、部署、集成、管理、安全防護等技術的重要課程,也是關系到網絡工程專業學生是否能最終滿足現代各類IT企業對網絡人才要求的關鍵。目前,
各院校在課程設置方面存在的差異也是這兩類課程及其教學內容深淺和寬窄的選定,這與各院校在學生培養的目標定位以及通信工程和計算機網絡專業方向的教學實力和實驗條件有關。
2網絡工程專業和通信工程專業的異同點
網絡工程專業與通信工程專業同屬于網絡與通信領域,同跨電子、通信和計算機學科,部分專業課程,尤其是專業基礎課程方面開設的課程類似。例如,大多院校的兩類專業均開設電工與電路基礎、模/數電子技術、信號與系統、通信原理、數據結構、操作系統、數據庫、計算機網絡、程序設計等課程。尤其是網絡工程專業的通信類課程,主要來源于通信工程專業的部分專業基礎課程和專業課程,并且兩者都強調動手及其工程應用能力的培養,有一定的共性。但畢竟兩者的培養目標和專業特點不同,因此,在通信類課程的選定和教學內容的安排上,網絡工程專業應著重考慮兩者的不同點。這些不同點主要如下:
1) 在專業定位方面,通信工程專業偏重于信號編碼、信息的發送、傳輸和處理以及通信設備、技術和系統的研發和使用;而網絡工程專業則關注網絡新技術新產品的研發,組網工程的設計、規劃、集成,網絡應用軟件的開發,網絡系統的管理與維護等,兩者的培養目標不同。因此在內容深淺和學時安排上,兩專業的通信類課程應作明顯區分。
2) 在數理基礎方面,通信工程專業關注信號的變換、傳輸、處理、檢測及編碼,其特有的專業基礎課程有信號與系統、數字信號處理、隨機信號分析、電磁場與電磁波、信息論及編碼等。通過學習這些課程,學生可為后續專業課程的學習或將來進一步研發、運營、維護通信設備和系統打下理論基礎。而網絡工程專業除了注重讓學生掌握計算機理論基礎知識外,還應讓學生加強學習圖論、進程代數、排隊論、Petri網、線性與非線性規劃等知識領域相關的理論課程,為進一步研究網絡協議設計、網絡擁塞控制、流量控制、網絡性能分析等打下基礎。因此在專業理論基礎方面的教學側重點應有明顯不同。
3) 從網絡體系結構方面來看,通信工程專業更注重于學習和研究IP層以下的底層支撐通信網的協議、技術及相關知識點,通常開設通信電子線路或高頻電子線路和低頻電子線路、微波技術與天線、光纖通信、衛星通信、移動通信、數字程控交換原理等網絡工程專業不開或涉及較淺的課程。而網絡工程專業則注重IP層以上的網絡高層協議及軟件的開發和應用,重點涉及的課程有網絡工程、網絡協議分析、網絡編程、網絡管理、網絡安全、Internet技術[3]等通信工程專業涉及較少的課程??梢哉f,通信工程專業通常著重于電信或廣電等公共網絡平臺的建設與管理,而網絡工程專業則相對偏重于互聯網、企業網、專用網、IP網以及接入網絡的開發、管理及應用平臺的建設和維護。因此,網絡工程專業的通信類課程應以基本概念、工作原理、關鍵技術的教學為重點,以滿足網絡類系列課程的教學要求為目標,而將復雜的電磁或信號處理等理論分析內容加以精簡。有所為,有所不為,以體現專業特色。
4) 課程實驗和課程設計的偏重點也不同。通常,通信工程專業將電子系統課程設計、DSP系統課程設計、通信原理課程設計以及通信工程綜合課程設計等作為重點的課程設計內容。而網絡工程專業關注的課程內容有組網工程課程設計、網絡協議或應用軟件開發課程設計、網絡管理課程設計、網絡攻防課程設計等[4]。這也說明了兩類專業的畢業生將來要走向的工作崗位有所不同。因此,網絡工程專業的實驗教學也應與課程教學一樣有所側重。
最后,通信工程專業發展歷史悠久,教學內容也相對集中、穩定和成熟(信息與通信工程為一級學科)。而網絡工程專業則是個新興且正在發展中的專業,涉及的知識面較廣,內容較多、較新,工程性也相對較強,不但涉及網絡設備或系統軟、硬件的開發,還涉及網絡系統的集成、運營、管理、測試、性能分析、安全等技術內容。因此,網絡工程專業如何設計好自己的通信類課程體系,既要重點突出,又要適應面廣,是一個非常值得探討的問題。
3通信類系列課程的設置建議
綜上所述,由于兩個專業的關注點不同,因此,在網絡工程專業的課程體系中開設有關通信方面的課程,應對準網絡工程專業的培養目標,以夠用和滿足網絡后續課程的學習和網絡系統的研發為原則,以理解并掌握基本的通信理論、概念和工作原理并熟悉現代各種通信網絡關鍵技術為要求,以通信類課程能否支撐網絡類課程的學習和工程實踐,打下堅實的基礎為衡量準則。
3.1通信類專業基礎課設置
在通信類專業基礎課方面,可開設信號分析與處理和數據通信原理兩門課程。其中信號分析與處理課程應涵蓋信號與系統的大部內容和數字信號處理的部分內容。其主要知識單元應包括信號分析與處理的基本概念,連續信號分析(時域、頻域、復頻域),離散信號分析(時域、頻域、復頻域),信號處理基礎,模擬和數字濾波器,信號分析與處理的MATLAB實現等內容。數據通信原理課程來源于通信工程專業的通信原理課程,主要簡化了模擬通信原理的有關概念和技術。其主要內容應涵蓋數據通信的基本概念(信號、噪聲、信道和性能指標等),信源編碼,信道編碼,基帶傳輸,頻帶傳輸,同步等主要知識單元。另外,還可在這兩門課程中適當增加隨機信號分析與處理基礎方面的章節。教師可根據各高校特點及目標定位來設置兩門課程具體的教學知識點。
3.2通信類專業課設置
在通信類專業課方面,應使學生了解和掌握現代信息社會各種常見通信網絡(光纖通信網、數字程控交換網、寬帶IP網絡、微波和衛星通信網、移動通信網以及各種接入網等)的基本特點,協議,工作原理,關鍵技術以及組網和應用方面的內容。保證學生今后無論是進行核心網絡還是接入網絡、有線網路還是無線網絡、電信網絡還是IP網絡的規劃、設計、
運營和軟硬件開發,都能具備足夠的通信知識背景,并快速了解和熟悉工作環境和崗位要求。
說到具體內容,可開設現代通信網絡(可涵蓋數字程控交換網、光纖通信網、寬帶IP網絡、智能網、NGN網等),無線通信與網絡(可涵蓋無線通信和無線信道方面的基本概念和理論、移動通信網、微波通信和衛星通信等),接入網技術(可涵蓋以太接入、xDSL網、HFC網、各種無線接入網)等3門左右的課程。在教學過程中,可簡化一些理論性強、學生學習枯燥的內容(通信工程專業可能側重的內容)。如何確定專業必修課、選修課以及選定教材、內容和知識點,各高??伸`活掌握,有條件的院校還可開設無線傳感器網、物聯網等新的通信技術課程。
4結語
網絡工程專業橫跨電子、通信以及計算機專業領域。雖然建設的時間不長,但發展很快。它與通信工程專業既有共同點也有明顯的區別,其通信類專業課程主要來源于通信工程專業的有關課程。如何根據網絡工程專業的培養目標來進行取舍,是一個值得探討的問題。本文在對網絡工程專業課程體系進行分類以及對網絡工程專業和通信工程專業特點進行比對的基礎上,給出了開設網絡工程專業通信類系列課程的想法和建議,有待于在今后的教學實踐中進一步豐富與完善。
參考文獻:
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Establishment of Communication Serial Courses in Network Engineering
MAO Yu-gang, CAO Jie-nan, XU Ming
(Department of Network Engineering, School of Computer Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)
關鍵詞:網絡工程;課程體系;通信類課程;實踐
文章編號:1672-5913(2013)01-0062-04
中圖分類號:G642
0 引言
網絡工程專業是在計算機科學與技術、通信工程和電子工程等專業的基礎上,通過多專業知識不斷交叉、融合而發展壯大的一門較新的學科和專業。與計算機專業相比,網絡工程專業基本上是從計算機專業的計算機網絡專業方向發展起來的,其教學組織管理大多也由計算機學院/系實施。網絡工程專業的知識體系主要是通過精簡一部分計算機專業課程,增加一部分網絡與通信類課程來構建,其專業課程可分為4個系列:電子類、計算機類、通信類和網絡類,如圖1所示。其中網絡類課程主要涉及IP層以上的有關協議和理論,更加關注IP網、企業網、專用網和互聯網及其設備和系統的開發、規劃、組網、安全與管理,它與計算機類課程一起構成網絡工程專業的骨干課程體系。通信類課程主要由通信工程專業的部分專業課程精簡而來,其主要知識單元涉及網絡體系結構中IP層以下的協議知識,偏重于電信或廣電等公用網絡系統平臺及設備的開發與建設。因此,學好通信類課程是學好網絡類課程的一個重要基礎,而且兩者相輔相成。只有融會貫通地理解并掌握兩者的主要專業知識,才能理解三網融合、全程全網的大概念,掌握完整的網絡與通信知識體系。另外,網絡工程專業與市場需求和應用結合密切,更加強調工程性、系統性和實踐性。
目前有關網絡工程專業實踐內容探討的研究和論文較多,但對通信類系列課程實驗環節的研究則較少。例如,文獻[3]介紹了國防科技大學計算機學院通過開展多類型、多層次實驗教學,加強網絡工程專業人才實踐能力培養的有關經驗和建議;文獻[4]給出了武漢大學計算機學院建設網絡工程實訓平臺的方案、實驗項目以及實踐改革思路和措施。但上述兩文獻涉及的實驗平臺、項目和方法主要針對的是“計算機網絡”等網絡類系列課程。文獻[5]介紹了北京郵電大學電信工程學院建設全程全網綜合型實驗室的構建方案與設想、實驗設置與開發,以及部分實施情況和所收到的成效。實驗網絡平臺涉及電話網、移動網、智能網、接入網、光纖網、信令網、同步網、網管網、數據傳輸網等,主要針對通信專業的實驗室建設。因此,無論從實驗設備購置、實驗深度,還是從實驗學時等方面來看,都不太適合網絡工程專業的實驗建設。文獻[2]給出了網絡工程專業開設通信類系列課程及其主要知識單元的有關看法和建議,但并未對有關課程實踐內容的設置給出相關見解和說明。因此,本文將在文獻[2]的基礎上,作補充和探討。
1 通信類課程內容實驗設置
網絡工程專業的通信類課程主要源自通信工程專業相應的課程,實驗內容和手段豐富、成熟,主要問題是如何適當取舍。目前較常用的課內通信實驗工具有兩類:一是“教學實驗箱+常用儀表”,二是通信仿真軟件或系統。兩者均可開展包括信號變換、編/解碼、基帶和頻帶傳輸、多路復用、無線信道衰落以及電信、移動等各類通信網絡主要技術方面的實驗,實驗項目基本可涵蓋理論教學中的所有重要知識點,并可與課堂教學同步展開;實驗層次可囊括從基礎驗證實驗到綜合設計和創新實驗,以及從綜合課程設計到本科畢業設計課題;實驗方法和技術都是長期教學經驗的結晶和科研成果的濃縮。利用硬件實驗箱或系統不但可以加深學生對知識點的理解,還可熟悉實驗工具的使用,提高動手能力。利用通信仿真軟件,如MATLAB和SystemView等,界面直觀明了,實驗開展更加豐富靈活。例如,通過拖拽SystemView功能元件庫中的圖符塊(Token)并配置好參數,就可構成各式各樣的仿真系統,對相應信號頻域和時域的波形進行動態觀察及分析,概念、原理和現象顯示清晰明了,分析窗口還可給出眼圖、星座圖及BER等曲線圖,非常有利于學生加深理解和掌握課堂理論知識。
實驗教學體系一般可分為基礎驗證、綜合設計和研究創新三個層次。課內實驗項目大多以驗證性實驗為主,綜合設計性實驗為輔,目的是為了加深對課程理論知識的理解,增強基本專業技能的訓練。根據文獻[2],由于專業定位、數理基礎、學時限制等原因,網絡工程專業通信類系列課程可設置在5門左右(見圖1)。主要教學內容以基本的通信理論和電信、衛星、光纖、移動等通信網的關鍵技術原理為主,對一些復雜而抽象的信號變換、電磁傳播等數學知識僅作介紹。課程理論及實踐教學的基本要求是能支撐網絡類系列課程的學習和實踐。因此實驗項目的設置也應與之相適應。我們根據教學實踐經驗,提出如下幾點看法:
1)實驗內容除了開設一些重要且較抽象的通信原理或技術方面的實驗外,建議盡量設置一些與計算機類或網絡類課程關聯較大的實驗內容。這樣,不僅可提高學生的學習興趣,也有助于加強和鞏固計算機和網絡類課程知識。例如,除了專門設置調制解調、碼分擴頻等實驗外,可選擇數字信號編碼(如CRC、HDB3編碼)、計算機數據傳輸通信系統測試(見圖2)等實驗。在圖2中,兩臺計算機通過通信原理實驗箱連接,實驗內容涉及計算機通信軟件的設置與使用、RS232接口、數據通信控制規程、不同速率下的系統性能測量、信道誤碼和調制解調方式對通信性能的影響等知識點。
2)插圖2具體實驗項目安排要注意循序漸進、先易后難、先模塊后系統。例如,在圖2中,可先單獨做BPSK/DBPSK實驗和漢明編碼實驗,再做計算機數據傳輸系統測試實驗。對于BPSK/DBPSK實驗,如采用SystemView仿真軟件,可先做BASK/BFSK的驗證性實驗,即給出完整的原理框圖及所有圖符模塊和參數配置,實驗目的是驗證原理和熟悉仿真軟件的使用。做BPSK/DBPSK實驗時,則抽掉部分功能模塊或僅給模塊不給參數,讓學生自己根據原理,設計、配置和調試系統,鍛煉學生的綜合設計能力。被抽掉的模塊和參數最好是對應于學生容易忽視但又重要的知識點。
3)不同的實驗項目可采用不同的實驗工具,有利于學生了解和掌握更多的實驗手段,也為今后畢業設計、創新研究甚至將來深造或科研打下一定基礎。例如,“信號分析與處理”使用MATLAB工具,“數據通信”等其他課程就采用通信實驗箱或SystemView仿真軟件。在上述調制解調實驗中采用SystemView,則在計算機數據傳輸系統實驗中使用原理實驗箱。如果條件允許,還可購置程控交換機、SDH設備、移動通信等實用設備,構建出真實的通信實訓環境,通過開設演示驗證、設備操作、配置、管理以及互通測試等各種類型的實驗,使學生能盡快地建立真實、完整的通信和網絡系統概念和掌握系統工作原理。
驗證性或綜合性實驗能夠使學生盡快熟悉并掌握實驗設備,為后續進階型及自主設計型實驗打下良好的基礎;使學生從實驗中逐步增強發現問題、分析問題、解決問題、積累實用經驗的能力。通過實驗不但能夠加深對基本理論知識的理解,還能提高工程實踐素質,激發創新意識。
2 綜合課程設計和創新實驗設置
通過提供高水平的實驗系統或仿真平臺,開設綜合課程設計、本科畢業設計、創新項目競賽等實驗項目,使學生能進一步鞏固基礎知識、接觸科研前沿、鍛煉科研能力、提高工程素質、培養創新精神。
網絡工程專業知識領域較廣,口徑較寬,需要開展和加強的實踐項目也較多。因此根據專業培養目標,目前大多數院校開設的綜合課程設計主要對應的是網絡類系列課程,如網絡工程課程設計、網絡協議或應用軟件開發課程設計、網絡管理課程設計、網絡攻防課程設計等。因此,如何在有限的實踐學時內,開展通信類系列課程的綜合課程設計及創新研究也是值得探討的問題。我們認為可采取以下思路:
1)開展一些相對簡單且與計算機或網絡類知識緊密結合的綜合課程設計,便于學生上手,提高積極性。例如,將計算機編程、仿真及硬件相結合,利用集成的仿真工具,通過電路原理圖及硬件描述語言設計出通信電路,編譯仿真后下載到實驗板芯片上,并完成從設計、仿真到制作、驗證的整個實驗過程。
2)在網絡工程等綜合課程設計中增加一些與通信類知識單元有關的綜合設計內容。通過購置一些程控交換設備、SDH光纖網設備、寬帶接入網等設備,并集成入網絡實訓系統中,開設從底層通信到上層網絡協議及應用,從語音到數據,從管理到傳輸,從接入網到核心網等綜合課程設計內容。
3)結合畢業設計環節和創新研究競賽,根據指導老師所從事的科研項目,如無線傳感網、RF網、認知無線電等,開展一些有關通信新技術方面的研究和創新項目,并將這些科研項目設備融入到實驗室網絡與通信綜合實驗平臺中,由此不斷積累經驗,完善系統,開設更多的綜合或創新實驗項目,豐富整個實驗體系。
另外,也要加強實驗教學管理,制定靈活的實驗室開放和成績評定等制度,提高學生課內學時實驗效率,并鼓勵學生利用課余時間加強和豐富實驗內容。
3 結語
隨著三網融合、物聯網、云計算等發展,網絡工程專業知識體系及內涵也在不斷發展和成熟。計算機類和網絡類課程構成了網絡工程專業的主要知識體系,通信類課程是學好網絡類課程的重要基礎。而通信類課程的實踐教學是掌握通信與網絡類課程知識,實現素質教育和創新人才培養目標的重要環節。本文在文獻[2]的基礎上,就網絡工程專業如何開展通信類系列課程實驗設置提出了相關建議,有待進一步實踐驗證和完善。
參考文獻:
[1]毛羽剛,徐明,網絡工程專業調查及思考[J],計算機工程與科學,2010(增刊1):60-61。
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關鍵詞:通信工程;課程建設;人才培養;應用型本科;實踐教學
中圖分類號: G642 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2017)04-0159-02
Research on Construction of Computer Curriculum for Application-Oriented Communication Engineering Specialty
YU Nuo
(School of Electrical Engineering, Anhui Polytechnic University, Wuhu 241000, China)
Abstract: In this paper, we investigate the problems in the existing curriculum construction of application-oriented communication engineering specialty. Aiming to cultivate innovative communication engineering talents, we optimize the computer curriculum of communication engineering specialty. And also, we improve the teaching content of practical teaching procedure, based on the development of communication technology and the demand for communication engineering professionals.
Key words:communication engineering; curriculum construction; talent training; application-oriented undergraduate; practical teaching
通信技術在近年來發展迅速,推動了通信相關行業的快速興起?;谝苿油ㄐ藕陀嬎銠C技術的移動互聯網產業正成為我國經濟和社會發展的重要支柱[1]。隨著相關產業的日益發展,社會對應用型通信工程專業人才的需求越來越大,同時對通信專業人才的能力和知識結構提出了更高和更新的要求。高校為了培養適應社會需求的通信工程專業人才,就需要對專業培養方案進行修訂,其核心內容是對相關課程體系進行優化設置[2]。
應用型通信工程專業的課程設置要符合通信技術發展趨勢,并能滿足當前通信行業的應用需求。一方面,從通信技術本身的發展來看,其與計算機技術密切相關[3][4]。軟件定義網絡、第五代移動通信網絡、物聯網等通信網絡新技術不斷涌現,而這些新技術都依賴于云計算、大數據分析和網絡優化等計算機技術[5]。另一方面,從行業應用需求來看,通信產業目前正從傳統以設備為核心轉向以服務為核心[6]。這就要求通信專業人才在掌握通信設備相關知識的基礎上,還要具備通信網絡管理、運營和應用開發的能力。而要從事現代化的通信網絡運維與網絡應用開發,通信技術人員必需熟練掌握相應的計算機軟硬件開發技術。因此,高校通信工程專業計算機類課程體系建設在整個專業培養方案中占有重要地位。
本文針對目前本科通信工程專業課程體系中存在的一些問題,結合通信技術發展趨勢和通信行業應用需求,從課程設置、實踐教學環節設計兩方面,提出適合應用型本科通信專業的計算機類課程優化方案。
1 通信工程專業課程建O現狀
普通高校通信工程專業在課程設置上,通常會參考一些重點高校相關專業的課程體系。但是由于師資力量、綜合實力、生源質量等方面的差距,無法直接照搬其課程體系和教學方法。以安徽工程大學(以下簡稱我校)通信工程專業為例,雖然自本專業開辦以來,已經多次調整專業培養方案和相應課程體系,但是在課程設置和教學方法等方面還是存在一些問題,其主要體現在以下兩個方面。
1) 課程體系和課程設置不合理。目前,我校通信工程專業的基礎課以電路分析與設計為中心,開設了電路分析、模擬電子線路、數字電子技術、高頻電子線路等課程。專業必修課以通信系統信號處理為核心,開設了信號與系統、數字信號處理、通信原理、電磁場與電磁波等課程。專業方向課包括移動通信、微波技術、天線與電波、多媒體通信技術、光纖通信、信息理論與編碼等。而與計算機技術相關的課程只有C語言程序設計、微機原理、單片機原理及應用、DSP原理及應用、計算機網絡,其中還有部分是選修課。從中可以看出,目前的課程體系側重信號分析與處理,重理論輕應用。但是隨著現代通信行業及相關產業的發展,現有課程設置已經不能滿足人才培養的需求。根據相關就業調查結果和畢業生反饋情況,目前普通高校通信工程畢業生從事信號處理及相關工作的不到四分之一,而超過一半的畢業生從事通信網絡相關的軟硬件產品開發及運維等工作[7][8]。因此,有必要對現有課程體系進行優化,特別是加強計算機類課程的建設。
2)實踐教學環節相對薄弱。實踐教學環節是幫助學生理解消化專業課理論知識,提高學生動手和創新能力的重要途徑,主要包括課程實驗、課程設計、綜合大實驗、畢業設計和大學生創新計劃等。目前,我校通信工程專業配合專業主干課程,開設了一定數量的課程實驗。這些實驗主要使用實驗箱完成,只能進行簡單的驗證性實驗。綜合大實驗和課程設計也主要采用實驗箱并結合Matlab、SystemView等仿真環境完成,缺少設計型實驗。而大學生創新計劃、學科競賽等教學活動雖然能較好培養學生的實踐能力,但是目前能參與的學生數量有限。因此,在優化調整課程體系的同時,需要結合計算機技術,開設普及面廣、面向應用的實踐教學環節,培養學生的實踐能力。
2 通信工程專業計算機類課程設置方案
通信工程專業計算機類課程的優化設置,需要結合我校通信工程專業教師的學科背景和研究方向,對現有培養方案中的課程體系進行改革。由于目前各專業在培養計劃中的學時有一定總量限制,在保持現有總學時不發生較大變動的前提下,要加強計算機類課程的教學,主要通過以下兩個途徑。一是通過對部分課程進行課時壓縮,例如信號處理方向的幾門專業課程在部分內容上有一定重疊,可以考慮對相關教學內容進行整合,減少一定的授課學時,用于安排少量新開計算機類課程;二是對現有計算機類課程內容進行更新。優化之后的通信工程專業計算機類課程主要分為以下幾類。
1)計算機軟件技術基礎類,包括C語言程序設計、面向對象程序設計(C++/Java)。其中C語言程序設計是現有課程,但是在課程內容上需要加強數據結構及算法設計的相關內容,為后續計算機類課程打好基礎。面向對象程序設計為新開課程,由于應用軟件設計普遍采用了面向對象技術,而原有課程體系缺少了這一重要課程內容。在實際教學過程當中,可以采用C++或Java語言進行講授,主要讓學生建立面向對象的程序設計理念并在后續課程中加以應用。
2)計算機硬件技術基礎類,包括通信電子線路、單片機及嵌入式系統?,F有電路硬件設計課程在內容設計上沒有考慮通信工程專業的特點,需要加強無線通信相關電子線路設計的內容,還可以融合微波電路設計,開展綜合性實驗。而通過單片機及嵌入式系統課程的學習,可以進一步培養學生軟硬件結合,開發實際應用無線通信電子設備的能力。
3)現代通信網絡技術類,包括計算機網絡、通信網絡新技術專題。計算機網絡為現有課程,但是設置為專業基礎選修課,需要調整為專業基礎必修課?,F代通信技術與計算機網絡技術緊密結合,網絡知識是通信專業人才必備的基礎知識。原有計算機網絡課程教學目標定位不明確,影響了后續通信網絡相關課程的教學效果。在課程內容安排上,除了計算機網絡體系結構、路由方法和網絡協議等基本原理,還要注重網絡應用,增加課程實驗學時?,F有通信網絡技術新專題內容調整為第五代移動通信網絡、軟件定義網絡、網絡虛擬化和物聯網相關專題。這些新技術是通信工程畢業生在工作中將會接觸到的產業技術背景,其最大特點就是通信網絡與計算機技術的融合,實現通信網絡的數字化和虛擬化。
4)通信W絡軟件開發類,包括網絡編程、移動互聯網應用軟件設計。根據目前通信工程專業畢業生的就業情況,有必要加強通信網絡軟件開發相關的能力培養。在無法增加更多新課程的條件下,可以將相關教學內容納入實踐教學環節。網絡編程主要包括Socket編程、B/S、C/S架構程序設計等,可以將其納入網絡軟件開發課程設計教學環節。移動互聯網應用軟件開發主要包括無線終端應用軟件開發、移動增值業務開發等。課程內容主要為iOS或Android平臺應用程序開發,可以作為通信工程綜合實驗的一部分。
由于通信工程專業學生的知識體系結構與計算機專業學生不同,同樣的計算機課程對通信專業學生的教學目標和要求也應有區別。以上計算機類課程在內容安排上必須考慮通信專業學生的特點,不能直接照搬計算機專業相關課程的教學大綱和教學內容。軟件類課程以通信網絡軟件系統開發和移動互聯網應用開發為主線,硬件類課程以無線通信電子線路設計為核心內容。
3 通信工程專業計算機類課程實踐教學環節設計
實踐教學是培養應用型通信工程專業人才的重要環節。在課程理論教學的基礎上,實踐教學環節可以幫助學生理解和消化相關知識點,有助于鍛煉學生實際應用知識的能力?,F有實踐教學環節中,驗證性實驗所占比例較大,綜合性實驗設置欠缺,而且各實踐環節之間缺乏相關性,不利于培養學生的綜合實踐能力。因此,在設置計算機類課程實踐教學環節時,應盡量提高綜合性實驗的比例,并注意相關課程之間的聯系,加強實踐教學的系統性。優化調整后的計算機類課程實踐教學環節包括以下幾類。
1)課程實驗:包括C語言程序設計、面向對象程序設計和計算機網絡三門課程的課程實驗。其中C語言實驗主要讓學生建立計算機編程的基本概念,掌握編程規范和程序調試技巧,具備實現基礎算法的能力。面向對象程序設計課程實驗,著重培養學生面向對象的程序設計理念,具備利用C++/Java編程環境開發實際應用程序的能力。計算機網絡實驗要求學生在掌握網絡設備使用、調試和組網的同時,能夠利用工具軟件深入理解網絡協議,并掌握Socket編程的基本方法。
2)課程設計:將現有硬件電子線路課程設計整合為通信電子線路課程設計,增加網絡軟件開發和嵌入式系統兩項計算機類課程設計。其中網絡軟件開發課程設計要求學生綜合使用面向對象和網絡編程技術,開發C/S、B/S架構下的網絡應用軟件系統,積累整體性軟件項目開發經驗。嵌入式系統課程設計綜合了單片機和嵌入式系統兩門課程的內容,利用電子信息工程專業實驗室設備,讓學生掌握典型嵌入式硬件平臺上的軟件系統開發技術。
3)綜合性大實驗:包括移動互聯網應用軟件開發和無線通信系統設計兩項綜合性實驗。移動互聯網應用軟件開發綜合實驗要求學生利用所學的計算機軟件開發技術,學習和掌握iOS 或Android操作系統的應用軟件設計方法,結合網絡編程知識,開發具備網絡通信功能的智能移動終端軟件。無線通信系統設計綜合實驗要求學生利用通信電子線路設計、多媒體通信和嵌入式系統等課程內容,完成無線視頻傳輸系統收發端硬件設計和相關嵌入式軟件開發。
4)畢業設計:畢業設計是應用型通信工程人才綜合能力培
養的重要階段,在設計選題上要盡量減少理論型和仿真研究型課題,以通信軟硬件系統開發類課題為主體,充分利用現有實驗室條件,并結合專業教師自身研究方向和課題,進一步培養學生所學通信專業知識的綜合應用能力。
5)學科競賽與大學生創新計劃:積極引導部分學有所長的通信工程專業學生參“挑戰杯”課外學術科技作品競賽、電子設計競賽、智能汽車競賽、智能制造挑戰賽、單片機及嵌入式系統大賽和物聯網應用創新大賽等多種學科競賽。同時,鼓勵和指導學生積極申報大學生創新創業計劃項目,鍛煉學生解決實際應用問題的能力,培養學生積極思考、勇于創新的精神。
4 結束語
課程建設是通信工程專業人才培養方案的核心內容,應用型通信工程專業的課程設置必須面向社會實際需求。隨著通信產業的快速發展,通信技術已經與計算機技術緊密結合。本文針對現有通信工程專業課程建設中存在的問題,提出了通信工程專業計算機類課程設置的優化方案,并在實際教學過程中進行了初步實踐。今后將繼續以應用創新型通信專業人才培養為目標,不斷優化相關課程建設。
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引言
我國通信行業在近些年發展迅速,特別是以物聯網為代表的新一代互聯網領域成為國民經濟中發展比較快的行業。通信行業正在經歷著“面向設備”到“面向服務”的轉型,實現從傳統基礎網絡運營商向現代綜合信息服務提供商的轉型。同時,通信設備的開發與維護正在從分散式走向集中式,通信行業運營商的運行維護管理方式與通信技術的組織化管理都向網絡集中式管理發展。這就要求通信技術人員必須對整個通信基礎網絡有全面的了解,對設計的網絡設備管理的軟件開發有綜合的實踐能力。
通信行業發展趨勢給大學通信專業的教學和實踐課程帶來了新的問題與挑戰。當前通信行業的發展趨勢也已經從硬件為主發展成了“軟硬”結合,“硬件軟件化”已經成為通信行業一個比較流行的行業術語,例如下一代網絡中的“軟交換”技術就是通過軟件方式來實現原來交換機中本來由硬件實現的控制、接續和業務處理功能,這種轉換大大降低了通信成本。通信軟件的開發需求呈逐年上升的趨勢。出于降低成本,提高運行效率的目的,通信領域中很多以往通過硬件才能實現的功能現在正在向軟件實現過渡。與硬件相比較,軟件運行速度和效率方面都存在明顯的不足,這更要求通信行業的軟件開發人員要有扎實的軟件知識基礎。
根據近些年通信專業學生就業情況統計,從事通信軟件開發相關工作的畢業生占到總人數的一半以上,并且呈現逐年增加的趨勢。根據這一形勢,通信專業軟件綜合實踐課程的體系建設顯得尤為重要。從學生就業反本文由收集整理饋的信息來看,學生通過單一的軟件實習所獲取的軟件開發能力已經不能滿足用人單位對畢業生的要求。
現有的教學體系中的軟件綜合實踐課程一般設置在大學二年級暑期,在內容上只是c/c++和java面向對象課程體系的延伸。這種設置雖然在一定程度上提高了學生軟件綜合能力,但是對于整個大學四年來說缺乏連貫性,與其他通信工程專業課程出現了脫節。因此,為了使軟件綜合實踐課程在通信專業課程設置中起到紐帶的作用,并讓通信專業學生在大學學習期間能在通信軟件的實踐環節有一個不間斷的學習以適應未來工作的需要,建設有通信專業特色的軟件綜合實踐課程教學體系改革勢在必行。
一、軟件綜合實踐體系中存在的問題
盡管近些年實踐教學體系建設越來越受重視,各個高校教學改革中都在加大實踐教學在高等教育中的比例,但傳統的教學理念仍然影響著實踐教學的發展。這一點在通信專業的軟件綜合實踐體系中較為明顯。其存在的問題主要體現在以下兩個方面。
(一)實踐教學缺乏連貫性
從部分高校通信工程專業實踐教學的調研情況來看,大多數高校中該專業軟件實踐課程都是從大學二年級暑期開始,在內容上多為c/c++和java面向對象等課程體系的延伸。在近一個月的軟件綜合實習課程后,許多學生已經開始對軟件編程產生了濃厚的興趣。在隨后的大學三年級,通信專業課程的實踐環節重點又集中在硬件處理。例如通信原理、數字信號處理這些專業課與二年級暑期的軟件綜合實踐課程沒有直接的關系。學生軟件方面的興趣沒有得以延續,所具備的編程能力缺乏用武之地。而在三年級下學期計算機網絡、數據庫與軟件工程課程的實踐環節中,學生對軟件編程的興趣已經逐漸淡化。這種軟件實踐環節連貫性的缺失最終導致學生缺乏用程序解決通信相關領域技術的能力。
(二)實踐內容與通信行業發展脫節
近些年通信領域迅猛發展,通信技術更新換代頻繁,比如物聯網相關技術、下一代互聯網協議等通信領域的新型技術在傳統的實踐環節中都沒有涉及到。相比之下,舊的實踐內容如綜合業務數字網等相關技術都已經淘汰。如果實踐內容仍然停留在舊的教學體系的水平上,那么培養出來的學生很難滿足通信領域對通信人才的要求。
顯然,舊的教學體系存在著諸多問題。在新的專業技術和教學理念發展的今天,通信專業的軟件實踐教學改革勢在必行。良好的通信軟件課程體系對于大學教育中通信專業學生軟件綜合能力的培養起著至關重要的作用。
二、創新性課程體系建設
針對目前通信專業軟件綜合實踐體系中存在的問題,本文提出了一套貫穿大學的前三年,由淺入深的實踐體系。其教學改革的目標是讓學生將所學軟件相關課程與實踐教學部分結合起來,帶動相應的專業課程建設,并根據當前通信行業的需要設置實踐課程內容,使通信專業本科生在就業前就能通過實踐方面的課程具備一定的軟件設計和編程能力,以便在走入工作崗位后能夠迅速適應工作環境,將所學知識充分利用到工作中去。另一方面的教改重點是對課程設置做適當調整,使得軟件方面的實踐環節有連貫性。
大學第一年主要以基礎課為主,為了使學生盡早為專業學習打下基礎,原有的教學體系中設置了程序設計語言c/c++,但課堂上機僅32個學時。對于大部分從未接觸過計算機程序設計的大一新生來說,32個學時的上機學時遠遠不夠。因此,該課程體系將程序設計實習c/c++設置在大一暑期,學生可通過3周時間的暑期實習熟練掌握這門編程語言,為日后的java面向對象語言的課程學習打下良好的基礎。這一部分作為軟件綜合實踐課程體系的第一階段,主要目的是提高學生對編程語言的認知程度,并且培養軟件設計的興趣。
大學二年級通信軟件方向的專業課程包括面
向對象程序設計(java)和計算機網絡,這兩門課程對通信專業的學生尤為重要,尤其是計算機網絡,已經成為近些年通信專業畢業生的一個主要的就業點。因此該課程規劃在暑期實習中設置了兩個方向的實習內容,一個是用c++實現ns2的網絡模擬仿真技術,另外一個是java方向的網絡模擬仿真和基于b/s模式程序設計。第一個方向的內容主要是一年級c語言實踐課程的一個延伸,其目的是使學生對大一所學的c語言課程和計算機網絡課程內容有一個實際應用的過程,同時也為大三的通信系統課程設計打下基礎。因為c語言在計算機與通信硬件的信息交互中起到了非常重要的作用,大部分底層的程序設計都是使用c語言來實現的。另一方面,java技術近幾年在通信領域,尤其在一些嵌入式通信產品中的應用越來越廣泛,如嵌入式機頂盒。另外比較流行的手機操作系統android也是基于ja本文由收集整理va語言。由于學生在一年級接觸了面向過程的程序設計語言,再加上二年級開設的面向對象程序設計,已經具備了java編程的能力,因此在大二暑期實習中的java方向的網絡模擬仿真和基于b/s模式程序設計為學生提供了一個知識深入實踐的機會。這一階段的軟件綜合實踐體系主要目的是加深學生對通信軟件設計的駕馭能力。
通信專業大學第三年開設的專業課較多,主要課程有通信原理,程控交換和數據庫軟件工程。學生在這些課程中都可以通過前兩年所具備的軟件設計能力完成課程的實踐任務。在大三暑期軟件綜合實踐中該課程規劃安排了socket網絡通信程序設計(java)和通信系統課程設計(c++)。這也是一個硬件和軟件相結合的過程,使得學生對軟件設計的應用更加具體化。這一階段的軟件綜合實踐體系主要目的是針對當前就業形式及用人單位的需要有針對性地提高學生的動手能力,同時為大學第四年的畢業設計做準備。對于那些對軟件感興趣或是愿意將來從事通信軟件設計工作的學生來說,這一階段的實踐課程將使他們的動手能力有質的提高。
綜上所述,新的課程體系不再只針對某一個課程設置實踐內容,而是將大學前三年所有軟件相關的課程形成一個整體來建設,使通信軟件的實踐有連貫性。通過軟件綜合實踐體系的建設不僅提高了學生程序設計的動手能力,并且帶動了軟件相關的其他課程建設。
三、結束語