现代通信技术实验的研究与实践吴建伟,刘奕彤,桑 林,孙 礼(北京邮电大学信息与通信工程学院,北京 100876)摘 要:现代通信技术是信息通信类本科专业主干课程,理论教学与实验教学的良好结合能够更好地体现该课程的特色,针对基于全程全网实验平台的建设,探讨了实验设计思路、教学重点与难点、实验组织形式与指导方法、考核内容与方法,讨论了该新型实验教学的创新特点。
关键词:信息通信类本科;实验教学体系;现代通信技术;教学改革中图分类号:G 642.423 文献标志码:B 文章编号:100224956(2010)0320184204Research and practice of the experiments formodern communication technologyWu Jianwei ,Liu Y itong ,Sang Lin ,Sun Li(School of Information and Communication Engineering ,Beijing University ofPosts and Telecommunications ,Beijing 100876,China )Abstract :Modern communication technology is the backbone course of information and communication bination of theory and practice can better reflect the characteristics of the course.Based on the construc 2tion of the whole 2network experimental platform ,experimental design ideas ,teaching focal points and difficult points ,experimental forms of organization and instruction methods ,and assessment content and methods are described.The new innovative features of experimental teaching are discussed.K ey w ords :information and communication class undergraduate ;experimental teaching system ;modern com 2munication technology ;teaching reform收稿日期:2009212212作者简介:吴建伟(1968—),男,山东省龙口市人,硕士,高级工程师,实验中心副主任,主要从事通信类专业实践教学与研究.1 背景介绍信息与通信技术的迅猛发展,给学术界和产业界都带来了巨大的挑战[1]。
为适应现代通信技术融合化、网络化的发展趋势,培养“具有创新精神和实践能力的高级专门人才,发展科学技术文化,促进社会主义现代化建设”[2],北京邮电大学自2002年起在本科通信工程专业和电子信息工程专业设置《现代通信技术》课程,其指导思想是以全程全网为主线,打造具有鲜明特色的通信类主干课程,构建关于现代通信网及关键技术的、系统科学的知识体系和认知平台。
迄今为止,《现代通信技术》课程已在北邮通信工程和电子信息工程专业共8届本科生中完整开设,成效显著,对学生全面掌握通信的基本概念及未来发展方向,树立大通信、大网络的全程全网思想起到了关键作用,获得学生的普遍好评。
课程组编写的主讲教材被列入北京市高等教育精品教材、普通高等教育“十一五”国家级重点规划教材[3]。
围绕《现代通信技术》理论课的教学,设立了“现代通信技术实验”,编写了与之配套的实验指导教材。
通过建设具有国内领先水平的、尽可能体现实际通信网环境特点的全程全网通信专业实验室,开设了专项通信技术实验、系统测试实验、虚拟实验、自选实验等实验项目,实验受益面每年约700人。
其中专项通信技术实验设置了9个方面48个实验项目,包括光通信、微波通信、卫星通信、移动通信、程控交换、多媒体通信、计算机通信、天线与电波传播、射频测量等,教学内容紧密结合实际通信技术应用,包含有演示型、验证型、综合型、设计型、研究型和创新型实验等,构成了面向现代通信技术的多层次实验教学体系[425]。
如下页图1所示。
2 实验环节设计思路通信工程、电子信息工程等通信类专业对实验教ISSN 1002-4956CN11-2034/T 实 验 技 术 与 管 理Experimental Technology and Management 第27卷 第3期 2010年3月Vol.27 No.3 Mar.2010学有较高要求,良好的实验教学对于提高学生对通信系统的感性认识、加强学生的实际动手能力、培养学生的创新意识具有重要意义。
因此,实验教学是本课程教学内容的重要环节[627]。
图1 现代通信技术实验体系结构 通过尽可能体现实际通信网环境特点的全程全网通信实验平台,融多种先进通信技术,包括数据网、电话网、移动网、智能网、接入网、信令网、同步网、网管网、传输网等,涉及业务、接入、交换,光纤、微波、卫星、天线等等各个方面,提供良好的、新型的具备通信专业特色的实验教学环境,充分体现网络分层和体现全程全网理念。
实验平台的各个组成部分能够典型地代表相应网络及技术,并能够有机地联合成一个整体,突出通信全程全网的整体性,充分体现网络分层和全程全网概念[8]。
《现代通信技术》课程全程全网通信实验平台的组成示意如下页图2所示,该平台具备良好的开放性和集成性,并可以随技术的发展不断引进扩充新的实验装备。
基于全程全网通信实验平台,开设既与专业知识理论学习相关联,又与实际通信网络及设备相联系的实验课程,并借助于多媒体和网络技术建立相对完善的软件教学平台,提高教学水平。
通过该实验平台不仅让学生参观了解通信过程,还能够通过参与操作、调试,提高实际动手能力,完成由纯理论学习经虚拟实践环境再到现实实践环境的学习过程,加深对全程全网的理解,并能开拓学生视野,充分发挥其主观能动性,做到理论与实践有机结合,提高自身的综合素质和创新意识,锻炼组织与沟通能力,培养并提高学生的工程素质,提高教学效果和教学质量。
逐步建设并完善测试平台,运用各种测试方法及测试手段,完成相应环境、设备各项指标的测试工作,包括软件测试、硬件测试和系统测试等,提高学生的综合测试能力[9210]。
3 实验教学环节的重点与难点讨论“现代通信技术实验”的重点,是从感性认识入手,提高学生对通信系统的实际认识,加强学生的实际动手能力,培养学生的创新意识,做到理论与实践相辅相成,全面加深对全程全网的理解。
实验教学的难点包括:(1)理论学习与实验环境之间的差异。
理论内容比较强调原理性、基础性、规范性,教材中基本不涉及实际应用与设备操作的步骤及方法;实验操作过程则更多偏向于工程实际,实用通信设备的运行维护自成体系,本科学生基本没有这方面的经验。
解决的办法:通过实地演示与讲解,从大通信、大网络的角度启发引导学生对通信专业的学习内容加以回顾并总结,梳理各门次课程之间的关系,及理论与实验的联系,有效建立起全程全网理念,采用互动方式,激发其学习兴趣、实验兴趣,为后续实验做好准备工作。
581吴建伟,等:现代通信技术实验的研究与实践图2 全程全网通信实验平台示意图 (2)实验平台与真实通信网环境之间的差异。
尽管实验平台各个组成部分能够典型地代表相应网络及技术,尽可能体现实际通信网环境特点,但由于场地面积小、设备数量少、业务提供有限、互联互通方面存在一定不足,容易造成学生视野面窄,对全程全网的理解不深。
解决的办法:借助于多媒体和网络技术建立相对完善的软件教学平台,辅以各种挂图展板,利用各种多媒体手段及虚拟实验等加以弥补。
(3)实验课时少与课程内容多之间的矛盾。
本课程涉及的知识面广,实验平台中设备种类多,如何有效利用实验课时与实验内容培养全程全网的意识是需要解决的难点之一。
解决的办法:实验操作不要求大而全,根据具体情况,要求学生选择一至两方面实验项目动手操作,具备构建通信网络环境条件的,鼓励并引导学生进行实际搭建工作,条件不具备的,做沙盘推演式的引导与讨论,关键在于以点带面,触类旁通。
4 实验组织形式与指导方法按照班级或根据选课人数,实验按组进行,每组安排约30人,共计4个实验单元(3课时/单元),各单元内容简述如下:第1单元:以教师讲解为主。
采用互动方式,从大通信、大网络的角度启发引导学生对通信专业的学习内容加以回顾并总结,梳理各门课程之间的关系及理论与实践的联系,激发其学习兴趣、实验兴趣,有效建立起全程全网理念,为后续实验做好准备工作。
第2单元:以教师讲解、演示为主。
实地介绍实验平台的各种通信设备,辅以各种挂图展板,在对具体设备的讲解体验当中,兼顾从全程全网角度理解现代通信的大环境。
第3、4单元:以学生实际操作为主,教师讲解、指导为辅。
学生可以从所提供的各类实验题目中选择一至两方面的实验项目动手操作,实际体验。
根据设备情况,具备构建通信网络环境条件的实验,由教师鼓励并引导学生进行实际搭建工作,条件不具备的,也做沙盘推演式的引导与讨论,关键在于培养学生有效利用有限的时间和资源,取得以点带面、触类旁通的效果,也可以说是从另外的角度对全程全网加以理解。
5 实验考核内容与方法根据具体实验内容要求学生完成相应实验报告,其中第1单元完成一份,后面的3个单元共同完成一份,要求及评判标准简述如下:实验报告一:第1单元实验报告。
681实 验 技 术 与 管 理 报告要求:对通信专业的学习内容进行探讨,具体内容和篇幅不做特别要求,如可以对课程之间的关系加以总结,或就某些具体通信技术加以阐述,或者做通信发展展望等,鼓励从全程全网角度进行分析讨论。
评判标准:根据报告内容表述的准确性、新颖性、全面性作为基本评判标准,主要考察是否能够在报告中体现出对全程全网理念有较深理解。
实验报告二:第2/3/4单元实验报告。
报告要求:按照实验步骤进行相关操作,记录实验结果并进行合理分析。
评判标准:根据实验操作的规范性及记录的完整性、准确性作为基本评判标准,主要考察对结果的分析是否准确,并是否能根据实验内容做合理的联系,是否取得举一反三、触类旁通的实验效果。
6 实验教学的创新特点(1)采用真实通信设备,参照实际通信网环境特点建设全程全网通信实验平台。
平台各个组成部分能够典型地代表相应网络及技术,并有机地联合成一个整体,突出通信全程全网的整体性,充分体现网络分层和全程全网概念,提供出良好的、新型的具备通信专业特色的实验教学环境。