时间:2023-03-13 11:26:09
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通信工程专业相关联专业课程可构建成四个课程集群,即“通信电子线路设计与制作”课程集群,“通信软件设计与实现”课程集群,“信息与信号处理”课程集群,“现代通信技术”课程集群,做到每个课程集群内橫成层次,纵成序列。通过课程集群的建设,让学生能够循序渐进地获得专业知识和专业技能的培养,建立完整有序的知识结构。
关键词:
课程建设;教学内容;课程体系;教学改革
现代科学技术迅猛发展,边缘学科和新兴分支学科不断涌现,特别是学科之间相互交叉、渗透、融合和大范围杂交愈加频繁,传统上孤立、分裂的学科正在更高层次上走向综合化和整体化。高校陈旧的教学内容及其结构体系已无法适应时代的要求,教学内容的整体化已成为时代的迫切要求[1]。课程集群是将教学计划中具有相互影响、互动、有序的相关课程,进行重新规划、设计、构建的整合性课程的有机集群。近年来,很多学校进行了课程集群建设,但其效果不如人意,究其原因,一是将课程集群理解为相关课程的简单集合,课程集群内部缺乏条理和层级,合而不和;二是课程集群缺乏相应的整合型实验或实训课程,导致学生仍然只是学到了支离破碎的知识,无法构建完整的知识体系,也缺乏对应课程集群的实践能力。针对上述问题,本文以湖南第一师范学院为例,围绕“层次化”培养思路和“工程化”教育理念,探讨了通信工程专业课程集群建设的思路。
一、以层次化培养思路构建课程结构框架
在每个课程集群内,各门课程应该具有一定的层次,遵循从易到难,从知识到技能的规律来构建课程集群的课程结构框架。否则,集群内的课程将会层次不清、功能不明,课程集群将成为相关课程简单的堆积。基于“宽口径、厚基础、强能力、求创新”的教育理念,将通信工程专业学习的课程分为通识教育、专业教育、综合教育及创新教育4个层次。
(一)通识教育层
通识教育层包括人文科学、文化素质,体育健康,数学、物理、计算机类基础性课程等。
(二)专业教育层
专业教育层包括专业理论基础知识和对应的实验、实训课程,是学生掌握专业知识、培养基本实践能力,构建专业知识结构的重要环节。
(三)能力培养层
能力培养层包括第二课堂、学科竞赛、企业实训等,实现学生个性化学习的目的。能力培养层主要是培养学生综合运用所学知识解决问题的能力。
(四)创新教育层
创新教育层包括理论及实践教学中的创新环节、学术与科研活动。每个专业课程集群内都有专业教育层、能力培养层和创新教育层,做到每个课程集群都能自成体系,从而使得学生能够循序渐进地获得专业知识和专业技能的培养。
二、以工程化教育理念构建课程结构框架
现代高等工程教育应树立“工程化”教育理念。从本质上讲,科学技术是一种知识形态的、潜在的生产力,只有通过工程研究、设计、制造、施工等一系列的综合创造和创新才能转化为现实的、直接的生产力,才能实现其社会价值[2-3]。在传统的教学中,教师是按照知识体系结构来组织课程内容的。而在实际工程开发中,开发人员是以“设计———仿真———试做———调试”的路线来进行研发工作的。因此,传统的以知识为本位,以教学过程为主线,以教师为中心,以教材内容为主题的课程系统结构已经不适合“工程化”的教育理念。毕业生到了工作岗位后,在经历一个较长的适应期后,才能熟悉和掌握职业活动的技术路线。因此,在课程集群内部课程结构框架构建中,需要打破传统思维,突破以知识为本文的课程结构构建思路,构建以能力为本位,以职业活动为主线,以学习者为中心,以工程项目为主题的课程结构框架。在宏观课程结构采取建构模式,中观课程结构采取以职业能力为中心的课程模块,微观课程结构以职业活动过程为主线的项目课程为主。课程体系结构框架综合了“层次化”培养思路和“工程化”教育理念。首先,课程体系以知识模块课程为起始,配合以对应多门知识模块课程的综合基础实践课程。通过知识模块课程的学习,奠定学生的专业理论知识基础。随后,通过能力模块课程及对应的综合专业实践课程的学习,培养学生的动手能力和工程素养。最后,每个课程集群以一门校外工程化实训课程为结束,让学生了解熟悉职业过程,更好更快适应社会对高级工程技术人才的要求。
三、通信工程专业课程集群建设
基于上述思路,将通信工程专业相关联专业课程构建成四个课程集群,即“通信电子线路设计与制作”课程集群,“通信软件设计与实现”课程集群,“信息与信号处理”课程集群,“现代通信技术”课程集群。
四、课程集群化建设的制度探讨
在构建好课程集群后,还需要进行以下工作:(1)课程集群负责人的选拔和日常管理每个课程集群都应该配备一个具有较强实践动手能力和工程素养的集群负责人,在日常教学管理、教研教改中起到带头人的作用。传统的教学管理模式中,专业建设的负责人为系主任或者教研室主任。但一个专业内部往往有多个学科方向,彼此之间既相互关联又存在特性。很难有一个教师的知识结构和能力能够包含整个专业体系。而将学科建设的责任部分划归给课程集群负责人后,能够更好地有针对性地完成学科建设和教研教改任务[4]。(2)课程集群的实践实训平台建设“工程化”的教育理念需要对应的实践实训平台来支撑。“工程化”实践实训平台是以“设计———仿真———试做———调试”为主线构建的,这就要求打破传统的一门课程一个实验室的构建方案,逼真模拟实际工程开发过程,探索全新的工程化实践实训平台的构建。未来的实践实训平台,可能是一个小型化的工厂或者一个小型化的研发中心[85。同时,要与企业联合构建校外实践实训平台,鼓励教师与科技人员承接大型的工程项目,一方面使学校最新的科研成果能应用于企业界和工程界,另一方面能培养一支具有“工程化”能力和素质的教师队伍,通过科研工作反过来促进“工程化”教学的深入。
作者:孙元 单位:湖南第一师范学院信息科学与工程学院
参考文献:
[1]吴中江,黄成亮.应用型人才内涵及应用型本科人才培养[J].高等工程教育研究,2014(2):66-70.
[2]吴添祖,鲍健强.现代工程教育思想:从“专业化”到“工程化”———兼论地方工业大学教育模式的选择[J].高等工程教育研究,1998(1):23-29.
[3]王传忠,杨玉春,何秀兰,等.工程化:高等工程教育的战略选择[J].沈阳工业大学学报,2011(23):122-124.
1.选取适合案例教学的专业课程和教学内容在制订教学大纲和构建教学体系时,要充分考虑通信工程专业各门专业课程的特点,选取适合专业课程或者某门专业课程中部分教学内容来实施案例教学。教学内容选取的原则是看案例能否通过其移植性涵盖教学内容中的知识点和理论,以实现学习的有效迁移。通常,通信原理、信号与系统、信息论与编码等理论性强且各知识点高度相关的专业课适合于采用传统教学方法;而移动通信、数据通信等工程应用性课程更适合案例教学;除理论课外,部分课程设计、实习实训也适合引入案例教学。
2.编写或选取合适的案例案例是完成教学目标的载体,编写或选取合适的案例是实施案例教学的基础。通常先从课程教学内容中提炼出需要掌握的知识点,再根据知识点设计出对应的案例,这些成系列的案例关联在一起就能完成知识建构。好的案例需要具有完备性(包括真实性、典型性、时效性和完整性)、移植参照性和综合性。
3.把握好案例教学实施过程中的几个要点(1)发挥好教师的组织引导作用。在案例教学过程中,教师即要当好“演员”,又要当好“导演”。作为“演员”能解说、分析好案例,能调动学生的学习兴趣,做好提问、倾听、反馈工作;作为“导演”能把控好教学流程,能把学生引导到正确的教学轨道中,防止课堂成为一个漫无目的的闲聊场所。(2)发挥好学生学习的主动性。要提高案例教学的效果,学生应该积极参与到案例教学过程中。学生一方面要在课前做好前期知识的储备学习,另一方面在课中要积极参与讨论,善于观察与思考,适时给出自己的分析,多和教师以及同学进行交互,课后还要做好知识的提炼和归纳工作,为今后的工作实践积累经验。(3)以多样化的教学手段提高教学效果。教师要尽量营造与教学相长的课堂情境。教学案例的介绍与分析可以采用多媒体手段来表达,使之更形象直观,加深学生印象,提高课堂传递的信息量,并保障信息传输的有效性。可以采用网络讨论、交流的方式延伸案例课堂教学,一方面可以弥补课堂教学的时间不足,另一方面可以给学生更充分的时间去查阅资料、思考和分析,给出的方案将会更精细、全面;方案上传到网上表述更明确、清晰,有利于学生讨论、查验。
二、长沙学院通信工程专业的案例教学实践
长沙学院通信工程专业定位于培养应用型工程人才,为加强其工程素质和能力培养,在专业课程教学中积极引入了案例教学实践,主要采取了以下措施:
1.加强研究,制订计划,打好基础,稳步开展案例教学方法改革为开展好案例教学方法的改革,通信工程教研室组织专业教师进行过专题研究和学习,掌握了案例教学的基本理论、课堂场景构建方法、实施教学的具体流程、案例构建原则和方法,研究了案例教学在通信工程专业课教学的适应性问题。在2011年、2013年两次修订人才培养计划和教学大纲时,在提炼教学内容和归纳知识点的基础上,开设出一些全案例教学的专业课,如移动终端应用技术开发、移动通信网络工程、无线网络规划设计与优化等;决定数据通信与计算机网络、路由交换技术、SDH原理与技术等12门课程的部分教学内容引入案例教学。加强校企合作,联合开发教学案例。
2.积极培养适应案例教学的师资从以传授知识、呈现知识为目标的传统教学方法过渡到以培养能力为目标的案例教学方法,大部分教师也表现出不适应。为此,展开了针对性的师资培训:一方面安排教师以兼职的形式到企业参加工程实践,增加其工程经验;另一方面采用观摩、专题培训的方式使教师掌握案例教学的流程和教学技巧。
3.建立案例教学的评价体系评价体系分为两个层面,一是对学生学习效果的评判,不能和传统教学方法一样采用试卷测试的方式来进行,需要对学生在案例分析、讨论、方案提交、实践结果等方面的表现进行综合评价;再就是对案例教学过程与效果进行全程质量监控,包括对教师的前期准备情况、案例质量、教学实施过程和最终的教学效果进行全面评判。
三、工科教学实施案例教学的几点思考
长沙学院的教学实践表明案例教学适用于工科教学,能发挥很好的效能。但也要把握以下几点:
1.抓住案例教学的本质,而不是其教学形式智慧是不可传授的,而是需要学习者去“悟”。案例教学提供的是一种亲验型或准亲验型教学模式,需要学生在分析、讨论和实践中去提高能力并获得知识。不要将其简单处理为理论课中的举例教学以及传统的实验实训,教学实践中要突出其教学目标的明确性,案例的真实性、综合性、启发性和实践性,教学过程的动态性,学生学习的主体性。
2.摆脱案例教学对象的局限性,发挥其优长研究表明,案例教学在小班教学和职业教育中能更好地发挥效能,因此它能更好地适应研究生教育和职业院校教学,在普通高等院校的本科教学中,就要尽量在高年级本科的专业课程中开设。
关键词:通信工程 课程体系 实践教学
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)01(a)-0044-01
通信工程专业培养通信工程复合应用型创新专业人才。即培养德、智、体全面发展,适应社会经济发展和满足社会主义市场经济建设需要,富有创新意识和开拓精神,具有良好职业道德,拥有通信技术和通信系统等方面的知识,能在通信与信息领域从事通信设备和信息系统的工程设计、制造开发、运行维护、设备制造、工程管理和营销等工作的通信工程复合应用型人才。多年来的教学实践经验以及毕业生反馈信息使我们感觉到,我校通信专业的课程设计太偏向于理论,实践环节中验证性的实验偏多,学生缺乏实际的动手能力和综合设计能力,理论和实践存在脱节现象,因此,在新的课程体系建立的过程中,我们通过与用人单位、校企合作单位、开设相同专业的高等院校进行交流,分析了该专业的现状和市场对通信技术人才的要求,按照“3+1”的培养模式,对通信工程专业的培养目标、课程体系、教学内容等方面进行了改革,重点突出实践环节,制定了新的培养方案,构建了新的课程体系。
1 推行“3+1”培养模式
我校从建校开始就积极开展“3+1”培养模式,将理论教学集中在1~6学期,实践教学环节集中在7~8学期,让学生在大学四年级走向企业实习、实训、毕业设计,让学生在社会的大课堂里经风雨、见世面、锻炼自己。通信工程专业实施“3+1”模式,具体实施情况如下。
首先,将通识必修课程在大一开设完成。
其次,对专业课程进行调整,更加注重课程间的衔接,在第6学期前开完所有专业基础课程,专业方向课,将专业选修课程放到第6学期。
再次,增设时事与专业认知课程,分布在1~6学期开设;第3学期开设公益劳动和安全教育,第7学期开始毕业设计,整个毕业设计为期一年,这一年学生同时进行认识实习、电工电子实习和毕业实习,使学生更能够将所学的理论知识应用到实习生产和毕业设计中,同时,毕业设计过程中遇到的问题,也能够在实习的过程中获得指导,既培养了学生的学习能力,也培养了学生的交流、分析解决问题的能力。
最后,推行“N证”辅助教学政策,可以用职业资格证书代替学习学校开设的相关公共选修课程。
2 专业课程体系
新的课程体系将专业课程按模块划分为:电子基础课程、通信技术课程、硬件应用开发课程和信号处理类课程四部分。课程的具体情况见表1。电子基础课程以电路原理、电子线路基础等为主要培养内容,培养学生的电子电路设计能力;通信技术课程,以光纤通信、移动通信等为主要培养内容,培养学生在民用通信方面的应用能力;硬件应用开发课程以单片机、ARM嵌入式等为主要培养内容,培养学生在硬件方面的开发或应用能力。信号处理类课程以数字信号处理和信号与系统为主要培养内容,培养学生的信号系统的模拟仿真和处理能力。教学过程中在课类范围内进行集体备课、观摩教学等活动,促进课程间的衔接,避免了知识点的重复教学。
3 基本课程的学分学时分配
通信工程专业学生需要学习和掌握多方面的知识,在有限的学时内,如何能够让学生更好的掌握所学课程的基础知识、基本方法和基本技能成为任课教师亟待解决的问题;我们在授课的过程中,以精讲多练为原则,推进项目教学法,压缩课程的理论教学学时,增加实验教学学时,保证基础课程所占的比例不变。
从学时的角度看,通识课程的学时占总学时的30.6%,专业基础课占总学时的39.9%,专业方向课占总学时的9.1%,课程实践教学占总学时的18.8%;从学分的角度看,通识课程占总学分的21.8%,专业基础课程占总学分的31.7%,专业方向课程占总学分的6.5%,课堂实践教学占总学分的14.1%;保证的学生基础知识的学习和基本技能的掌握。
4 专业实践环节
通信工程专业课堂实践包括8门课程的上机类实验和12门课程的实验室操作类实验。集中实践环节包括公益劳动、安全教育、金工实习、电子技术课程设计、认识实习、电工电子实习、硬件综合课程设计、信号处理系统课程设计、通信系统综合课程设计、生产实习和毕业设计。
集中实践在第7,8学期进行,毕业实习部分包括认识实习、生产实习和电工电子实习;综合课程设计部分每门课程设计提供2~3种可自主选择的方向,比如硬件综合课程设计,提供了单片机、ARM嵌入式、DSP三个方向,这种方式有助于提高学生的学习兴趣,发挥学生的专业特长。
5 结语
通信工程专业在新的培养方案的制定过程中,认真分析和研究了原有培养方案的优点和不足,积极听取了用人单位、合作单位和相关院校专家的建议和意见,综合考虑了我校的办学宗旨和学生的特点,以培养应用型技术技能型人才为目标,以“3+1”为培养模式,构建了专业课程体系,新的课程体系将有利于具有实操能力的通信技术人才的培养。
参考文献
[1] 杨树臣.通信工程专业“3+1”教学模式的研究与实践[J].吉林工程技术师范学院学报,2011(2):7-9.
[2] 李晓峰,周宁,李玉柏,等.建设特色专业与培养高素质通信人才的探索[J].电气电子教学学报,2010(3):108-109,112.
[3] 赵树平.通信工程专业教学内容及课程体系改革探索[J].大连教育学院学报,2007(2):22-23.
案例教学最初应用于法学和医学,后来哈佛商学院将其成功应用于商学,后来又推广到管理学等文科教学中。自上个世纪90年代中后期又进一步扩展到工学教学,事实证明它是高等工程教育的重要教学手段,它能培养学生的创新意识、工程素质和工程能力。本文对案例教学方法在通信工程专业课程中的应用展开讨论与研究。
一、通信工程专业课程运用案例教学的必要性分析
1.案例教学的优势
所谓案例教学是指在教师的指导下,根据教学目的要求,组织学生通过对案例的调查、阅读、思考、讨论和交流等活动,教给他们分析问题、解决问题的方法和理论,进而提高他们分析问题、解决问题的能力,加深他们对基本原理和概念理解的一种特定的教学方法。[1]和传统的教学方式相比,它主要具有以下优点:
(1)它是一种启发式、讨论式、互动式的教学方式,而不是一种“填鸭式”和“满堂灌”的教学方式,教学形式的灵活性能增强学生的学习兴趣和积极性。
(2)它具有工程真实性和知识迁移性的特点。[2]案例内容来自于真实环境和工程,和实际情况相符,能增强学生的实践能力和工程能力;案例运用中包含某种原理和概念,通过案例分析达到某种知识传授的教学目标。
(3)它是一种以学生为主导的教学方式,教师在其中只起到引导作用,学生要完成案例讨论、分析、案例实践,需要先行学习部分知识,也需要和教师、同学进行充分的交流。因此这种教学方式能更好地发挥学生学习的主动性,也能更好地激发学生学习的潜能。
2.通信专业课程的特点
(1)通信工程是信息与通信工程、电子科学与技术、计算机科学与技术等学科交叉融合的专业,其专业课程所涉及的知识面广。
(2)通信工程专业课程是工程性很强的课程,如“移动通信”“光纤通信”“数据通信”“程控交换”等,其知识和教学内容起源于工程实践或者本身就是要解决工程问题。
3.通信工程师培养需要适合工程培养的教学方法
“教育回归工程,教学回归实践”正成为当代高等工程教育改革的主流趋势,[3]教育部也正在积极推行“卓越工程师计划”和“工程认证专业”教育。通信工程专业本科教育需要培养通信工程师,即能从事通信系统和网络的研究、设计、制造、安装、测试和维护的工程人才,其专业课程教学贴近于工程教学,需要寻找适合于工程人才培养的教学方法,比如前面分析的案例教学法。
二、通信工程专业课程教学实施案例教学的方法
1.选取适合案例教学的专业课程和教学内容
在制订教学大纲和构建教学体系时,要充分考虑通信工程专业各门专业课程的特点,选取适合专业课程或者某门专业课程中部分教学内容来实施案例教学。教学内容选取的原则是看案例能否通过其移植性涵盖教学内容中的知识点和理论,以实现学习的有效迁移。通常,通信原理、信号与系统、信息论与编码等理论性强且各知识点高度相关的专业课适合于采用传统教学方法;而移动通信、数据通信等工程应用性课程更适合案例教学;除理论课外,部分课程设计、实习实训也适合引入案例教学。
2.编写或选取合适的案例
案例是完成教学目标的载体,编写或选取合适的案例是实施案例教学的基础。[4]通常先从课程教学内容中提炼出需要掌握的知识点,再根据知识点设计出对应的案例,这些成系列的案例关联在一起就能完成知识建构。好的案例需要具有完备性(包括真实性、典型性、时效性和完整性)、移植参照性和综合性。
3.把握好案例教学实施过程中的几个要点
(1)发挥好教师的组织引导作用。在案例教学过程中,教师即要当好“演员”,又要当好“导演”。作为“演员”能解说、分析好案例,能调动学生的学习兴趣,做好提问、倾听、反馈工作;作为“导演”能把控好教学流程,能把学生引导到正确的教学轨道中,防止课堂成为一个漫无目的的闲聊场所。
(2)发挥好学生学习的主动性。要提高案例教学的效果,学生应该积极参与到案例教学过程中。学生一方面要在课前做好前期知识的储备学习,另一方面在课中要积极参与讨论,善于观察与思考,适时给出自己的分析,多和教师以及同学进行交互,课后还要做好知识的提炼和归纳工作,为今后的工作实践积累经验。
(3)以多样化的教学手段提高教学效果。教师要尽量营造与教学相长的课堂情境。教学案例的介绍与分析可以采用多媒体手段来表达,使之更形象直观,加深学生印象,提高课堂传递的信息量,并保障信息传输的有效性。可以采用网络讨论、交流的方式延伸案例课堂教学,一方面可以弥补课堂教学的时间不足,另一方面可以给学生更充分的时间去查阅资料、思考和分析,给出的方案将会更精细、全面;方案上传到网上表述更明确、清晰,有利于学生讨论、查验。
三、长沙学院通信工程专业的案例教学实践
长沙学院通信工程专业定位于培养应用型工程人才,为加强其工程素质和能力培养,在专业课程教学中积极引入了案例教学实践,主要采取了以下措施:
1.加强研究,制订计划,打好基础,稳步开展案例教学方法改革
为开展好案例教学方法的改革,通信工程教研室组织专业教师进行过专题研究和学习,掌握了案例教学的基本理论、课堂场景构建方法、实施教学的具体流程、案例构建原则和方法,研究了案例教学在通信工程专业课教学的适应性问题。在2011年、2013年两次修订人才培养计划和教学大纲时,在提炼教学内容和归纳知识点的基础上,开设出一些全案例教学的专业课,如移动终端应用技术开发、移动通信网络工程、无线网络规划设计与优化等;决定数据通信与计算机网络、路由交换技术、SDH原理与技术等12门课程的部分教学内容引入案例教学。加强校企合作,联合开发教学案例。
2.积极培养适应案例教学的师资
从以传授知识、呈现知识为目标的传统教学方法过渡到以培养能力为目标的案例教学方法,大部分教师也表现出不适应。为此,展开了针对性的师资培训:一方面安排教师以兼职的形式到企业参加工程实践,增加其工程经验;另一方面采用观摩、专题培训的方式使教师掌握案例教学的流程和教学技巧。
3.建立案例教学的评价体系
评价体系分为两个层面,一是对学生学习效果的评判,不能和传统教学方法一样采用试卷测试的方式来进行,需要对学生在案例分析、讨论、方案提交、实践结果等方面的表现进行综合评价;再就是对案例教学过程与效果进行全程质量监控,包括对教师的前期准备情况、案例质量、教学实施过程和最终的教学效果进行全面评判。
四、工科教学实施案例教学的几点思考
长沙学院的教学实践表明案例教学适用于工科教学,能发挥很好的效能。但也要把握以下几点:
1.抓住案例教学的本质,而不是其教学形式
智慧是不可传授的,而是需要学习者去“悟”。案例教学提供的是一种亲验型或准亲验型教学模式,需要学生在分析、讨论和实践中去提高能力并获得知识。不要将其简单处理为理论课中的举例教学以及传统的实验实训,教学实践中要突出其教学目标的明确性,案例的真实性、综合性、启发性和实践性,教学过程的动态性,学生学习的主体性。[5]
2.摆脱案例教学对象的局限性,发挥其优长
研究表明,案例教学在小班教学和职业教育中能更好地发挥效能,因此它能更好地适应研究生教育和职业院校教学,在普通高等院校的本科教学中,就要尽量在高年级本科的专业课程中开设。
关键词:职业教育 专业课程 教学思路
在职业教育呈现大众化态势的趋势中,许多职业院校面临着以社会需求为导向,服务地方经济的重要使命。在通信信息高速发展的大背景下,如何在职业院校构建通信信息工程课程体系和人才培养体系是摆在我们职业教育工作者中的重大课题。
一、通信专业设置的基本培训原则
笔者结合通信专业设置的基本培训原则进行如下构建。
1.文化基础课程
通信工程专业与一般文化基础课的平台基本相符,有数学、语文、物理、英语、计算机应用基础和体育课等共计七门课程,但是这七门课程之中的学习时间和课时分配因学生学制的层次不同而有所不同,中等职业技能学生(三年中技生)的课时数量约为1213课时,高等职业技能学生(四年高技生)的课时数量约为1611课时。可以根据学生在不同学习阶段进行调整。
2.专业核心课程
专业核心课程根据学生学制的层次不同分为两个通用课程平台。
中等职业技能学生(三年中技生)成为一个通用课程平台,其中专业课程有电工基础、电子线路、数字通信技术、通信网基础、程控交换原理与设备、单片机原理与应用、电话机原理与维修、无线寻呼机原理与维修这八门课程。还有低压电工实训、无线电工实训、单片机应用实训、EDA技术实训、通信用户终端设备维修实训、通信手机维修实训这六门实习训练课程以及参与企业顶岗实习,最终的毕业设计等。
高等职业技能学生(四年高技生)在中等职业技能学生基础上增加了工程制图/CAD、移动通信原理与设备、有线电视技术、彩色电视机原理、C语言、专业英语这六门课程。在实习训练课程上增加了电子设备整机维修实训、钳工实训两门实训内容。中等职业技能学生(三年中技生)的专业核心课程学时合计约为1711课时,高等职业技能学生(四年高技生)的专业核心课程学时合计约为2327课时。
二、构建相符合的教育教学基本思路
针对如上的课程设置方案还需构建相符合的教育教学基本思路,笔者从教学概念、教育模式、一体化结合和教学标准五个方面进行如下构建。
1.提高教学概念
提高教学概念可以解释为让学生开创新颖的思路和设计与开发意识。所以,相对于在校园组织的其他活动,可以多组织学生参加类似于电子设计大赛之类的活动,这对学生知识的掌握是一种很好的锻炼。在参加比赛的过程中,学生需要仔细准备设计的思路,包括设计过程中产生的问题,以及解决方案及原理。教师还可以鼓励那些单片机及电路知识学得好学生,尝试自己动手做个“板子”玩玩,为毕业后找份单片机开发工作做准备,然后在工作中积累经验,学习嵌入式系统知识、技术路线,这样做还是比较合适的。
2.进行以学生为主的教学模式
为了使学生在毕业后能够尽快适应工作环境、受到用人单位的欢迎,就必须在专业课教学时让学生做到了解通信工程、掌握一定的技术水平,把通信专业知识转化为生产力,所以进行以学生为主的教学模式非常重要。课堂教学,虽以理论教学为主,但决不意味着仅限于照本宣科。在进行理论教学时,教师要多与学生进行项目设计制作、分组研讨、现场模拟、社会调查、案例分析等多样化的互动方式。同时,教师还要灵活进行实操考核、口试、笔试等多种考核方式,从而才能让学生找出书本理论知识与专业工程实况的差别。
3.理论与实训一体化的结合
需要注意的是,在进行以学生为主的教学模式的同时,根据培养目标的要求和企业岗位群的实际需求,我们要以实训项目为中心,科学、有机地融入通信工程核心学科理论,把实训车间变成既是实训的场所,又是理论教学的课堂,使学生做到“干中学”和“学中干”的互动,工学结合,扎实掌握技能。还可以使学生在生产和学习过程中更好地熟悉生产情况,掌握生产工艺技能,获得适应生产环境、解决实际问题的能力。
4.与市场同步的教学标准
积极推进企业的技术规范、和市场的应用需求与职业院校的教学标准同步,并让学生在校内获得的国家技能鉴定类证书与工作岗位上的职业技能鉴定证书和技术等级证书相互关联,有利于学生更便捷地考取职业资格证书和技术等级证书。
关键词:网络工程;通信工程;课程体系;通信类课程
网络工程专业的发展已近10个年头,目前开设该专业的院校达200多所[1],已有大批毕业生走向社会。但网络工程专业仍属于教育部颁发的本科教育目录外专业(专业代码:080613W);各高校对网络工程专业的理解还存在一定的差异,其专业定位、培养目标、课程体系等都不尽相同,缺乏统一或公认的指导性办学计划。随着网络与通信技术的飞速发展,加之社会对该领域人才的迫切需求,近些年来,网络工程专业建设的研究与报告越来越多,本文主要围绕网络工程专业如何设置通信类系列课程进行探讨。
1网络工程专业课程体系
网络工程专业是在计算机科学与技术、通信工程和电子工程等专业的基础上,通过多专业技术不断地交叉、融合,内涵不断地丰富和扩展,并在社会对各类网络人才需求不断推动下得以产生并发展壮大的一门新的学科和专业[2]。本文将它的专业课程(含专业基础课程)体系大致分为4大方面的系列课程,如图1所示。
其中,电子类课程涵盖电工、电子电路、数字逻辑设计等方面的基本理论和实验技术,是培养学生具备分析和设计计算机硬件系统、通信器件和网络设备等IT产品能力的基本课程,也是学生学习后续计算机类、通信类以及网络类课程的重要基础。由于网络
工程专业主要起源于计算机专业,而且网络和通信设备又是一种特殊而重要的计算机系统,学生只有在掌握好计算机基本原理、体系结构、程序设计的基础上,才能进一步熟悉并掌握网络系统(如交换机、路由器等)的工作原理、体系结构及系统软硬件的开发。因此计算机类课程是网络工程专业最重要的一类系列课程,它和网络类系列课程一起构成网络工程专业的骨干课程体系。
图1网络工程专业课程体系
通信类和网络类系列课程是最能体现网络工程专业特色的系列课程,是培养学生具有网络系统研发、规划、部署、集成、管理、安全防护等技术的重要课程,也是关系到网络工程专业学生是否能最终满足现代各类IT企业对网络人才要求的关键。目前,
各院校在课程设置方面存在的差异也是这两类课程及其教学内容深浅和宽窄的选定,这与各院校在学生培养的目标定位以及通信工程和计算机网络专业方向的教学实力和实验条件有关。
2网络工程专业和通信工程专业的异同点
网络工程专业与通信工程专业同属于网络与通信领域,同跨电子、通信和计算机学科,部分专业课程,尤其是专业基础课程方面开设的课程类似。例如,大多院校的两类专业均开设电工与电路基础、模/数电子技术、信号与系统、通信原理、数据结构、操作系统、数据库、计算机网络、程序设计等课程。尤其是网络工程专业的通信类课程,主要来源于通信工程专业的部分专业基础课程和专业课程,并且两者都强调动手及其工程应用能力的培养,有一定的共性。但毕竟两者的培养目标和专业特点不同,因此,在通信类课程的选定和教学内容的安排上,网络工程专业应着重考虑两者的不同点。这些不同点主要如下:
1) 在专业定位方面,通信工程专业偏重于信号编码、信息的发送、传输和处理以及通信设备、技术和系统的研发和使用;而网络工程专业则关注网络新技术新产品的研发,组网工程的设计、规划、集成,网络应用软件的开发,网络系统的管理与维护等,两者的培养目标不同。因此在内容深浅和学时安排上,两专业的通信类课程应作明显区分。
2) 在数理基础方面,通信工程专业关注信号的变换、传输、处理、检测及编码,其特有的专业基础课程有信号与系统、数字信号处理、随机信号分析、电磁场与电磁波、信息论及编码等。通过学习这些课程,学生可为后续专业课程的学习或将来进一步研发、运营、维护通信设备和系统打下理论基础。而网络工程专业除了注重让学生掌握计算机理论基础知识外,还应让学生加强学习图论、进程代数、排队论、Petri网、线性与非线性规划等知识领域相关的理论课程,为进一步研究网络协议设计、网络拥塞控制、流量控制、网络性能分析等打下基础。因此在专业理论基础方面的教学侧重点应有明显不同。
3) 从网络体系结构方面来看,通信工程专业更注重于学习和研究IP层以下的底层支撑通信网的协议、技术及相关知识点,通常开设通信电子线路或高频电子线路和低频电子线路、微波技术与天线、光纤通信、卫星通信、移动通信、数字程控交换原理等网络工程专业不开或涉及较浅的课程。而网络工程专业则注重IP层以上的网络高层协议及软件的开发和应用,重点涉及的课程有网络工程、网络协议分析、网络编程、网络管理、网络安全、Internet技术[3]等通信工程专业涉及较少的课程。可以说,通信工程专业通常着重于电信或广电等公共网络平台的建设与管理,而网络工程专业则相对偏重于互联网、企业网、专用网、IP网以及接入网络的开发、管理及应用平台的建设和维护。因此,网络工程专业的通信类课程应以基本概念、工作原理、关键技术的教学为重点,以满足网络类系列课程的教学要求为目标,而将复杂的电磁或信号处理等理论分析内容加以精简。有所为,有所不为,以体现专业特色。
4) 课程实验和课程设计的偏重点也不同。通常,通信工程专业将电子系统课程设计、DSP系统课程设计、通信原理课程设计以及通信工程综合课程设计等作为重点的课程设计内容。而网络工程专业关注的课程内容有组网工程课程设计、网络协议或应用软件开发课程设计、网络管理课程设计、网络攻防课程设计等[4]。这也说明了两类专业的毕业生将来要走向的工作岗位有所不同。因此,网络工程专业的实验教学也应与课程教学一样有所侧重。
最后,通信工程专业发展历史悠久,教学内容也相对集中、稳定和成熟(信息与通信工程为一级学科)。而网络工程专业则是个新兴且正在发展中的专业,涉及的知识面较广,内容较多、较新,工程性也相对较强,不但涉及网络设备或系统软、硬件的开发,还涉及网络系统的集成、运营、管理、测试、性能分析、安全等技术内容。因此,网络工程专业如何设计好自己的通信类课程体系,既要重点突出,又要适应面广,是一个非常值得探讨的问题。
3通信类系列课程的设置建议
综上所述,由于两个专业的关注点不同,因此,在网络工程专业的课程体系中开设有关通信方面的课程,应对准网络工程专业的培养目标,以够用和满足网络后续课程的学习和网络系统的研发为原则,以理解并掌握基本的通信理论、概念和工作原理并熟悉现代各种通信网络关键技术为要求,以通信类课程能否支撑网络类课程的学习和工程实践,打下坚实的基础为衡量准则。
3.1通信类专业基础课设置
在通信类专业基础课方面,可开设信号分析与处理和数据通信原理两门课程。其中信号分析与处理课程应涵盖信号与系统的大部内容和数字信号处理的部分内容。其主要知识单元应包括信号分析与处理的基本概念,连续信号分析(时域、频域、复频域),离散信号分析(时域、频域、复频域),信号处理基础,模拟和数字滤波器,信号分析与处理的MATLAB实现等内容。数据通信原理课程来源于通信工程专业的通信原理课程,主要简化了模拟通信原理的有关概念和技术。其主要内容应涵盖数据通信的基本概念(信号、噪声、信道和性能指标等),信源编码,信道编码,基带传输,频带传输,同步等主要知识单元。另外,还可在这两门课程中适当增加随机信号分析与处理基础方面的章节。教师可根据各高校特点及目标定位来设置两门课程具体的教学知识点。
3.2通信类专业课设置
在通信类专业课方面,应使学生了解和掌握现代信息社会各种常见通信网络(光纤通信网、数字程控交换网、宽带IP网络、微波和卫星通信网、移动通信网以及各种接入网等)的基本特点,协议,工作原理,关键技术以及组网和应用方面的内容。保证学生今后无论是进行核心网络还是接入网络、有线网路还是无线网络、电信网络还是IP网络的规划、设计、
运营和软硬件开发,都能具备足够的通信知识背景,并快速了解和熟悉工作环境和岗位要求。
说到具体内容,可开设现代通信网络(可涵盖数字程控交换网、光纤通信网、宽带IP网络、智能网、NGN网等),无线通信与网络(可涵盖无线通信和无线信道方面的基本概念和理论、移动通信网、微波通信和卫星通信等),接入网技术(可涵盖以太接入、xDSL网、HFC网、各种无线接入网)等3门左右的课程。在教学过程中,可简化一些理论性强、学生学习枯燥的内容(通信工程专业可能侧重的内容)。如何确定专业必修课、选修课以及选定教材、内容和知识点,各高校可灵活掌握,有条件的院校还可开设无线传感器网、物联网等新的通信技术课程。
4结语
网络工程专业横跨电子、通信以及计算机专业领域。虽然建设的时间不长,但发展很快。它与通信工程专业既有共同点也有明显的区别,其通信类专业课程主要来源于通信工程专业的有关课程。如何根据网络工程专业的培养目标来进行取舍,是一个值得探讨的问题。本文在对网络工程专业课程体系进行分类以及对网络工程专业和通信工程专业特点进行比对的基础上,给出了开设网络工程专业通信类系列课程的想法和建议,有待于在今后的教学实践中进一步丰富与完善。
参考文献:
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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)
关键词:网络工程;课程体系;通信类课程;实践
文章编号:1672-5913(2013)01-0062-04
中图分类号:G642
0 引言
网络工程专业是在计算机科学与技术、通信工程和电子工程等专业的基础上,通过多专业知识不断交叉、融合而发展壮大的一门较新的学科和专业。与计算机专业相比,网络工程专业基本上是从计算机专业的计算机网络专业方向发展起来的,其教学组织管理大多也由计算机学院/系实施。网络工程专业的知识体系主要是通过精简一部分计算机专业课程,增加一部分网络与通信类课程来构建,其专业课程可分为4个系列:电子类、计算机类、通信类和网络类,如图1所示。其中网络类课程主要涉及IP层以上的有关协议和理论,更加关注IP网、企业网、专用网和互联网及其设备和系统的开发、规划、组网、安全与管理,它与计算机类课程一起构成网络工程专业的骨干课程体系。通信类课程主要由通信工程专业的部分专业课程精简而来,其主要知识单元涉及网络体系结构中IP层以下的协议知识,偏重于电信或广电等公用网络系统平台及设备的开发与建设。因此,学好通信类课程是学好网络类课程的一个重要基础,而且两者相辅相成。只有融会贯通地理解并掌握两者的主要专业知识,才能理解三网融合、全程全网的大概念,掌握完整的网络与通信知识体系。另外,网络工程专业与市场需求和应用结合密切,更加强调工程性、系统性和实践性。
目前有关网络工程专业实践内容探讨的研究和论文较多,但对通信类系列课程实验环节的研究则较少。例如,文献[3]介绍了国防科技大学计算机学院通过开展多类型、多层次实验教学,加强网络工程专业人才实践能力培养的有关经验和建议;文献[4]给出了武汉大学计算机学院建设网络工程实训平台的方案、实验项目以及实践改革思路和措施。但上述两文献涉及的实验平台、项目和方法主要针对的是“计算机网络”等网络类系列课程。文献[5]介绍了北京邮电大学电信工程学院建设全程全网综合型实验室的构建方案与设想、实验设置与开发,以及部分实施情况和所收到的成效。实验网络平台涉及电话网、移动网、智能网、接入网、光纤网、信令网、同步网、网管网、数据传输网等,主要针对通信专业的实验室建设。因此,无论从实验设备购置、实验深度,还是从实验学时等方面来看,都不太适合网络工程专业的实验建设。文献[2]给出了网络工程专业开设通信类系列课程及其主要知识单元的有关看法和建议,但并未对有关课程实践内容的设置给出相关见解和说明。因此,本文将在文献[2]的基础上,作补充和探讨。
1 通信类课程内容实验设置
网络工程专业的通信类课程主要源自通信工程专业相应的课程,实验内容和手段丰富、成熟,主要问题是如何适当取舍。目前较常用的课内通信实验工具有两类:一是“教学实验箱+常用仪表”,二是通信仿真软件或系统。两者均可开展包括信号变换、编/解码、基带和频带传输、多路复用、无线信道衰落以及电信、移动等各类通信网络主要技术方面的实验,实验项目基本可涵盖理论教学中的所有重要知识点,并可与课堂教学同步展开;实验层次可囊括从基础验证实验到综合设计和创新实验,以及从综合课程设计到本科毕业设计课题;实验方法和技术都是长期教学经验的结晶和科研成果的浓缩。利用硬件实验箱或系统不但可以加深学生对知识点的理解,还可熟悉实验工具的使用,提高动手能力。利用通信仿真软件,如MATLAB和SystemView等,界面直观明了,实验开展更加丰富灵活。例如,通过拖拽SystemView功能元件库中的图符块(Token)并配置好参数,就可构成各式各样的仿真系统,对相应信号频域和时域的波形进行动态观察及分析,概念、原理和现象显示清晰明了,分析窗口还可给出眼图、星座图及BER等曲线图,非常有利于学生加深理解和掌握课堂理论知识。
实验教学体系一般可分为基础验证、综合设计和研究创新三个层次。课内实验项目大多以验证性实验为主,综合设计性实验为辅,目的是为了加深对课程理论知识的理解,增强基本专业技能的训练。根据文献[2],由于专业定位、数理基础、学时限制等原因,网络工程专业通信类系列课程可设置在5门左右(见图1)。主要教学内容以基本的通信理论和电信、卫星、光纤、移动等通信网的关键技术原理为主,对一些复杂而抽象的信号变换、电磁传播等数学知识仅作介绍。课程理论及实践教学的基本要求是能支撑网络类系列课程的学习和实践。因此实验项目的设置也应与之相适应。我们根据教学实践经验,提出如下几点看法:
1)实验内容除了开设一些重要且较抽象的通信原理或技术方面的实验外,建议尽量设置一些与计算机类或网络类课程关联较大的实验内容。这样,不仅可提高学生的学习兴趣,也有助于加强和巩固计算机和网络类课程知识。例如,除了专门设置调制解调、码分扩频等实验外,可选择数字信号编码(如CRC、HDB3编码)、计算机数据传输通信系统测试(见图2)等实验。在图2中,两台计算机通过通信原理实验箱连接,实验内容涉及计算机通信软件的设置与使用、RS232接口、数据通信控制规程、不同速率下的系统性能测量、信道误码和调制解调方式对通信性能的影响等知识点。
2)插图2具体实验项目安排要注意循序渐进、先易后难、先模块后系统。例如,在图2中,可先单独做BPSK/DBPSK实验和汉明编码实验,再做计算机数据传输系统测试实验。对于BPSK/DBPSK实验,如采用SystemView仿真软件,可先做BASK/BFSK的验证性实验,即给出完整的原理框图及所有图符模块和参数配置,实验目的是验证原理和熟悉仿真软件的使用。做BPSK/DBPSK实验时,则抽掉部分功能模块或仅给模块不给参数,让学生自己根据原理,设计、配置和调试系统,锻炼学生的综合设计能力。被抽掉的模块和参数最好是对应于学生容易忽视但又重要的知识点。
3)不同的实验项目可采用不同的实验工具,有利于学生了解和掌握更多的实验手段,也为今后毕业设计、创新研究甚至将来深造或科研打下一定基础。例如,“信号分析与处理”使用MATLAB工具,“数据通信”等其他课程就采用通信实验箱或SystemView仿真软件。在上述调制解调实验中采用SystemView,则在计算机数据传输系统实验中使用原理实验箱。如果条件允许,还可购置程控交换机、SDH设备、移动通信等实用设备,构建出真实的通信实训环境,通过开设演示验证、设备操作、配置、管理以及互通测试等各种类型的实验,使学生能尽快地建立真实、完整的通信和网络系统概念和掌握系统工作原理。
验证性或综合性实验能够使学生尽快熟悉并掌握实验设备,为后续进阶型及自主设计型实验打下良好的基础;使学生从实验中逐步增强发现问题、分析问题、解决问题、积累实用经验的能力。通过实验不但能够加深对基本理论知识的理解,还能提高工程实践素质,激发创新意识。
2 综合课程设计和创新实验设置
通过提供高水平的实验系统或仿真平台,开设综合课程设计、本科毕业设计、创新项目竞赛等实验项目,使学生能进一步巩固基础知识、接触科研前沿、锻炼科研能力、提高工程素质、培养创新精神。
网络工程专业知识领域较广,口径较宽,需要开展和加强的实践项目也较多。因此根据专业培养目标,目前大多数院校开设的综合课程设计主要对应的是网络类系列课程,如网络工程课程设计、网络协议或应用软件开发课程设计、网络管理课程设计、网络攻防课程设计等。因此,如何在有限的实践学时内,开展通信类系列课程的综合课程设计及创新研究也是值得探讨的问题。我们认为可采取以下思路:
1)开展一些相对简单且与计算机或网络类知识紧密结合的综合课程设计,便于学生上手,提高积极性。例如,将计算机编程、仿真及硬件相结合,利用集成的仿真工具,通过电路原理图及硬件描述语言设计出通信电路,编译仿真后下载到实验板芯片上,并完成从设计、仿真到制作、验证的整个实验过程。
2)在网络工程等综合课程设计中增加一些与通信类知识单元有关的综合设计内容。通过购置一些程控交换设备、SDH光纤网设备、宽带接入网等设备,并集成入网络实训系统中,开设从底层通信到上层网络协议及应用,从语音到数据,从管理到传输,从接入网到核心网等综合课程设计内容。
3)结合毕业设计环节和创新研究竞赛,根据指导老师所从事的科研项目,如无线传感网、RF网、认知无线电等,开展一些有关通信新技术方面的研究和创新项目,并将这些科研项目设备融入到实验室网络与通信综合实验平台中,由此不断积累经验,完善系统,开设更多的综合或创新实验项目,丰富整个实验体系。
另外,也要加强实验教学管理,制定灵活的实验室开放和成绩评定等制度,提高学生课内学时实验效率,并鼓励学生利用课余时间加强和丰富实验内容。
3 结语
随着三网融合、物联网、云计算等发展,网络工程专业知识体系及内涵也在不断发展和成熟。计算机类和网络类课程构成了网络工程专业的主要知识体系,通信类课程是学好网络类课程的重要基础。而通信类课程的实践教学是掌握通信与网络类课程知识,实现素质教育和创新人才培养目标的重要环节。本文在文献[2]的基础上,就网络工程专业如何开展通信类系列课程实验设置提出了相关建议,有待进一步实践验证和完善。
参考文献:
[1]毛羽刚,徐明,网络工程专业调查及思考[J],计算机工程与科学,2010(增刊1):60-61。
[2]毛羽刚,曹介南,徐明,网络工程专业通信类课程设置[J],计算机教育,2010(23):119-121。
[3]蔡开裕,朱培栋,曹介南,等,提高网络工程专业人才素质之我见[J],计算机教育,2010(23):55-58。
关键词:通信工程;课程建设;人才培养;应用型本科;实践教学
中图分类号: G642 文献标识码:A 文章编号: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
通信技术在近年来发展迅速,推动了通信相关行业的快速兴起。基于移动通信和计算机技术的移动互联网产业正成为我国经济和社会发展的重要支柱[1]。随着相关产业的日益发展,社会对应用型通信工程专业人才的需求越来越大,同时对通信专业人才的能力和知识结构提出了更高和更新的要求。高校为了培养适应社会需求的通信工程专业人才,就需要对专业培养方案进行修订,其核心内容是对相关课程体系进行优化设置[2]。
应用型通信工程专业的课程设置要符合通信技术发展趋势,并能满足当前通信行业的应用需求。一方面,从通信技术本身的发展来看,其与计算机技术密切相关[3][4]。软件定义网络、第五代移动通信网络、物联网等通信网络新技术不断涌现,而这些新技术都依赖于云计算、大数据分析和网络优化等计算机技术[5]。另一方面,从行业应用需求来看,通信产业目前正从传统以设备为核心转向以服务为核心[6]。这就要求通信专业人才在掌握通信设备相关知识的基础上,还要具备通信网络管理、运营和应用开发的能力。而要从事现代化的通信网络运维与网络应用开发,通信技术人员必需熟练掌握相应的计算机软硬件开发技术。因此,高校通信工程专业计算机类课程体系建设在整个专业培养方案中占有重要地位。
本文针对目前本科通信工程专业课程体系中存在的一些问题,结合通信技术发展趋势和通信行业应用需求,从课程设置、实践教学环节设计两方面,提出适合应用型本科通信专业的计算机类课程优化方案。
1 通信工程专业课程建O现状
普通高校通信工程专业在课程设置上,通常会参考一些重点高校相关专业的课程体系。但是由于师资力量、综合实力、生源质量等方面的差距,无法直接照搬其课程体系和教学方法。以安徽工程大学(以下简称我校)通信工程专业为例,虽然自本专业开办以来,已经多次调整专业培养方案和相应课程体系,但是在课程设置和教学方法等方面还是存在一些问题,其主要体现在以下两个方面。
1) 课程体系和课程设置不合理。目前,我校通信工程专业的基础课以电路分析与设计为中心,开设了电路分析、模拟电子线路、数字电子技术、高频电子线路等课程。专业必修课以通信系统信号处理为核心,开设了信号与系统、数字信号处理、通信原理、电磁场与电磁波等课程。专业方向课包括移动通信、微波技术、天线与电波、多媒体通信技术、光纤通信、信息理论与编码等。而与计算机技术相关的课程只有C语言程序设计、微机原理、单片机原理及应用、DSP原理及应用、计算机网络,其中还有部分是选修课。从中可以看出,目前的课程体系侧重信号分析与处理,重理论轻应用。但是随着现代通信行业及相关产业的发展,现有课程设置已经不能满足人才培养的需求。根据相关就业调查结果和毕业生反馈情况,目前普通高校通信工程毕业生从事信号处理及相关工作的不到四分之一,而超过一半的毕业生从事通信网络相关的软硬件产品开发及运维等工作[7][8]。因此,有必要对现有课程体系进行优化,特别是加强计算机类课程的建设。
2)实践教学环节相对薄弱。实践教学环节是帮助学生理解消化专业课理论知识,提高学生动手和创新能力的重要途径,主要包括课程实验、课程设计、综合大实验、毕业设计和大学生创新计划等。目前,我校通信工程专业配合专业主干课程,开设了一定数量的课程实验。这些实验主要使用实验箱完成,只能进行简单的验证性实验。综合大实验和课程设计也主要采用实验箱并结合Matlab、SystemView等仿真环境完成,缺少设计型实验。而大学生创新计划、学科竞赛等教学活动虽然能较好培养学生的实践能力,但是目前能参与的学生数量有限。因此,在优化调整课程体系的同时,需要结合计算机技术,开设普及面广、面向应用的实践教学环节,培养学生的实践能力。
2 通信工程专业计算机类课程设置方案
通信工程专业计算机类课程的优化设置,需要结合我校通信工程专业教师的学科背景和研究方向,对现有培养方案中的课程体系进行改革。由于目前各专业在培养计划中的学时有一定总量限制,在保持现有总学时不发生较大变动的前提下,要加强计算机类课程的教学,主要通过以下两个途径。一是通过对部分课程进行课时压缩,例如信号处理方向的几门专业课程在部分内容上有一定重叠,可以考虑对相关教学内容进行整合,减少一定的授课学时,用于安排少量新开计算机类课程;二是对现有计算机类课程内容进行更新。优化之后的通信工程专业计算机类课程主要分为以下几类。
1)计算机软件技术基础类,包括C语言程序设计、面向对象程序设计(C++/Java)。其中C语言程序设计是现有课程,但是在课程内容上需要加强数据结构及算法设计的相关内容,为后续计算机类课程打好基础。面向对象程序设计为新开课程,由于应用软件设计普遍采用了面向对象技术,而原有课程体系缺少了这一重要课程内容。在实际教学过程当中,可以采用C++或Java语言进行讲授,主要让学生建立面向对象的程序设计理念并在后续课程中加以应用。
2)计算机硬件技术基础类,包括通信电子线路、单片机及嵌入式系统。现有电路硬件设计课程在内容设计上没有考虑通信工程专业的特点,需要加强无线通信相关电子线路设计的内容,还可以融合微波电路设计,开展综合性实验。而通过单片机及嵌入式系统课程的学习,可以进一步培养学生软硬件结合,开发实际应用无线通信电子设备的能力。
3)现代通信网络技术类,包括计算机网络、通信网络新技术专题。计算机网络为现有课程,但是设置为专业基础选修课,需要调整为专业基础必修课。现代通信技术与计算机网络技术紧密结合,网络知识是通信专业人才必备的基础知识。原有计算机网络课程教学目标定位不明确,影响了后续通信网络相关课程的教学效果。在课程内容安排上,除了计算机网络体系结构、路由方法和网络协议等基本原理,还要注重网络应用,增加课程实验学时。现有通信网络技术新专题内容调整为第五代移动通信网络、软件定义网络、网络虚拟化和物联网相关专题。这些新技术是通信工程毕业生在工作中将会接触到的产业技术背景,其最大特点就是通信网络与计算机技术的融合,实现通信网络的数字化和虚拟化。
4)通信W络软件开发类,包括网络编程、移动互联网应用软件设计。根据目前通信工程专业毕业生的就业情况,有必要加强通信网络软件开发相关的能力培养。在无法增加更多新课程的条件下,可以将相关教学内容纳入实践教学环节。网络编程主要包括Socket编程、B/S、C/S架构程序设计等,可以将其纳入网络软件开发课程设计教学环节。移动互联网应用软件开发主要包括无线终端应用软件开发、移动增值业务开发等。课程内容主要为iOS或Android平台应用程序开发,可以作为通信工程综合实验的一部分。
由于通信工程专业学生的知识体系结构与计算机专业学生不同,同样的计算机课程对通信专业学生的教学目标和要求也应有区别。以上计算机类课程在内容安排上必须考虑通信专业学生的特点,不能直接照搬计算机专业相关课程的教学大纲和教学内容。软件类课程以通信网络软件系统开发和移动互联网应用开发为主线,硬件类课程以无线通信电子线路设计为核心内容。
3 通信工程专业计算机类课程实践教学环节设计
实践教学是培养应用型通信工程专业人才的重要环节。在课程理论教学的基础上,实践教学环节可以帮助学生理解和消化相关知识点,有助于锻炼学生实际应用知识的能力。现有实践教学环节中,验证性实验所占比例较大,综合性实验设置欠缺,而且各实践环节之间缺乏相关性,不利于培养学生的综合实践能力。因此,在设置计算机类课程实践教学环节时,应尽量提高综合性实验的比例,并注意相关课程之间的联系,加强实践教学的系统性。优化调整后的计算机类课程实践教学环节包括以下几类。
1)课程实验:包括C语言程序设计、面向对象程序设计和计算机网络三门课程的课程实验。其中C语言实验主要让学生建立计算机编程的基本概念,掌握编程规范和程序调试技巧,具备实现基础算法的能力。面向对象程序设计课程实验,着重培养学生面向对象的程序设计理念,具备利用C++/Java编程环境开发实际应用程序的能力。计算机网络实验要求学生在掌握网络设备使用、调试和组网的同时,能够利用工具软件深入理解网络协议,并掌握Socket编程的基本方法。
2)课程设计:将现有硬件电子线路课程设计整合为通信电子线路课程设计,增加网络软件开发和嵌入式系统两项计算机类课程设计。其中网络软件开发课程设计要求学生综合使用面向对象和网络编程技术,开发C/S、B/S架构下的网络应用软件系统,积累整体性软件项目开发经验。嵌入式系统课程设计综合了单片机和嵌入式系统两门课程的内容,利用电子信息工程专业实验室设备,让学生掌握典型嵌入式硬件平台上的软件系统开发技术。
3)综合性大实验:包括移动互联网应用软件开发和无线通信系统设计两项综合性实验。移动互联网应用软件开发综合实验要求学生利用所学的计算机软件开发技术,学习和掌握iOS 或Android操作系统的应用软件设计方法,结合网络编程知识,开发具备网络通信功能的智能移动终端软件。无线通信系统设计综合实验要求学生利用通信电子线路设计、多媒体通信和嵌入式系统等课程内容,完成无线视频传输系统收发端硬件设计和相关嵌入式软件开发。
4)毕业设计:毕业设计是应用型通信工程人才综合能力培
养的重要阶段,在设计选题上要尽量减少理论型和仿真研究型课题,以通信软硬件系统开发类课题为主体,充分利用现有实验室条件,并结合专业教师自身研究方向和课题,进一步培养学生所学通信专业知识的综合应用能力。
5)学科竞赛与大学生创新计划:积极引导部分学有所长的通信工程专业学生参“挑战杯”课外学术科技作品竞赛、电子设计竞赛、智能汽车竞赛、智能制造挑战赛、单片机及嵌入式系统大赛和物联网应用创新大赛等多种学科竞赛。同时,鼓励和指导学生积极申报大学生创新创业计划项目,锻炼学生解决实际应用问题的能力,培养学生积极思考、勇于创新的精神。
4 结束语
课程建设是通信工程专业人才培养方案的核心内容,应用型通信工程专业的课程设置必须面向社会实际需求。随着通信产业的快速发展,通信技术已经与计算机技术紧密结合。本文针对现有通信工程专业课程建设中存在的问题,提出了通信工程专业计算机类课程设置的优化方案,并在实际教学过程中进行了初步实践。今后将继续以应用创新型通信专业人才培养为目标,不断优化相关课程建设。
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引言
我国通信行业在近些年发展迅速,特别是以物联网为代表的新一代互联网领域成为国民经济中发展比较快的行业。通信行业正在经历着“面向设备”到“面向服务”的转型,实现从传统基础网络运营商向现代综合信息服务提供商的转型。同时,通信设备的开发与维护正在从分散式走向集中式,通信行业运营商的运行维护管理方式与通信技术的组织化管理都向网络集中式管理发展。这就要求通信技术人员必须对整个通信基础网络有全面的了解,对设计的网络设备管理的软件开发有综合的实践能力。
通信行业发展趋势给大学通信专业的教学和实践课程带来了新的问题与挑战。当前通信行业的发展趋势也已经从硬件为主发展成了“软硬”结合,“硬件软件化”已经成为通信行业一个比较流行的行业术语,例如下一代网络中的“软交换”技术就是通过软件方式来实现原来交换机中本来由硬件实现的控制、接续和业务处理功能,这种转换大大降低了通信成本。通信软件的开发需求呈逐年上升的趋势。出于降低成本,提高运行效率的目的,通信领域中很多以往通过硬件才能实现的功能现在正在向软件实现过渡。与硬件相比较,软件运行速度和效率方面都存在明显的不足,这更要求通信行业的软件开发人员要有扎实的软件知识基础。
根据近些年通信专业学生就业情况统计,从事通信软件开发相关工作的毕业生占到总人数的一半以上,并且呈现逐年增加的趋势。根据这一形势,通信专业软件综合实践课程的体系建设显得尤为重要。从学生就业反本文由收集整理馈的信息来看,学生通过单一的软件实习所获取的软件开发能力已经不能满足用人单位对毕业生的要求。
现有的教学体系中的软件综合实践课程一般设置在大学二年级暑期,在内容上只是c/c++和java面向对象课程体系的延伸。这种设置虽然在一定程度上提高了学生软件综合能力,但是对于整个大学四年来说缺乏连贯性,与其他通信工程专业课程出现了脱节。因此,为了使软件综合实践课程在通信专业课程设置中起到纽带的作用,并让通信专业学生在大学学习期间能在通信软件的实践环节有一个不间断的学习以适应未来工作的需要,建设有通信专业特色的软件综合实践课程教学体系改革势在必行。
一、软件综合实践体系中存在的问题
尽管近些年实践教学体系建设越来越受重视,各个高校教学改革中都在加大实践教学在高等教育中的比例,但传统的教学理念仍然影响着实践教学的发展。这一点在通信专业的软件综合实践体系中较为明显。其存在的问题主要体现在以下两个方面。
(一)实践教学缺乏连贯性
从部分高校通信工程专业实践教学的调研情况来看,大多数高校中该专业软件实践课程都是从大学二年级暑期开始,在内容上多为c/c++和java面向对象等课程体系的延伸。在近一个月的软件综合实习课程后,许多学生已经开始对软件编程产生了浓厚的兴趣。在随后的大学三年级,通信专业课程的实践环节重点又集中在硬件处理。例如通信原理、数字信号处理这些专业课与二年级暑期的软件综合实践课程没有直接的关系。学生软件方面的兴趣没有得以延续,所具备的编程能力缺乏用武之地。而在三年级下学期计算机网络、数据库与软件工程课程的实践环节中,学生对软件编程的兴趣已经逐渐淡化。这种软件实践环节连贯性的缺失最终导致学生缺乏用程序解决通信相关领域技术的能力。
(二)实践内容与通信行业发展脱节
近些年通信领域迅猛发展,通信技术更新换代频繁,比如物联网相关技术、下一代互联网协议等通信领域的新型技术在传统的实践环节中都没有涉及到。相比之下,旧的实践内容如综合业务数字网等相关技术都已经淘汰。如果实践内容仍然停留在旧的教学体系的水平上,那么培养出来的学生很难满足通信领域对通信人才的要求。
显然,旧的教学体系存在着诸多问题。在新的专业技术和教学理念发展的今天,通信专业的软件实践教学改革势在必行。良好的通信软件课程体系对于大学教育中通信专业学生软件综合能力的培养起着至关重要的作用。
二、创新性课程体系建设
针对目前通信专业软件综合实践体系中存在的问题,本文提出了一套贯穿大学的前三年,由浅入深的实践体系。其教学改革的目标是让学生将所学软件相关课程与实践教学部分结合起来,带动相应的专业课程建设,并根据当前通信行业的需要设置实践课程内容,使通信专业本科生在就业前就能通过实践方面的课程具备一定的软件设计和编程能力,以便在走入工作岗位后能够迅速适应工作环境,将所学知识充分利用到工作中去。另一方面的教改重点是对课程设置做适当调整,使得软件方面的实践环节有连贯性。
大学第一年主要以基础课为主,为了使学生尽早为专业学习打下基础,原有的教学体系中设置了程序设计语言c/c++,但课堂上机仅32个学时。对于大部分从未接触过计算机程序设计的大一新生来说,32个学时的上机学时远远不够。因此,该课程体系将程序设计实习c/c++设置在大一暑期,学生可通过3周时间的暑期实习熟练掌握这门编程语言,为日后的java面向对象语言的课程学习打下良好的基础。这一部分作为软件综合实践课程体系的第一阶段,主要目的是提高学生对编程语言的认知程度,并且培养软件设计的兴趣。
大学二年级通信软件方向的专业课程包括面
向对象程序设计(java)和计算机网络,这两门课程对通信专业的学生尤为重要,尤其是计算机网络,已经成为近些年通信专业毕业生的一个主要的就业点。因此该课程规划在暑期实习中设置了两个方向的实习内容,一个是用c++实现ns2的网络模拟仿真技术,另外一个是java方向的网络模拟仿真和基于b/s模式程序设计。第一个方向的内容主要是一年级c语言实践课程的一个延伸,其目的是使学生对大一所学的c语言课程和计算机网络课程内容有一个实际应用的过程,同时也为大三的通信系统课程设计打下基础。因为c语言在计算机与通信硬件的信息交互中起到了非常重要的作用,大部分底层的程序设计都是使用c语言来实现的。另一方面,java技术近几年在通信领域,尤其在一些嵌入式通信产品中的应用越来越广泛,如嵌入式机顶盒。另外比较流行的手机操作系统android也是基于ja本文由收集整理va语言。由于学生在一年级接触了面向过程的程序设计语言,再加上二年级开设的面向对象程序设计,已经具备了java编程的能力,因此在大二暑期实习中的java方向的网络模拟仿真和基于b/s模式程序设计为学生提供了一个知识深入实践的机会。这一阶段的软件综合实践体系主要目的是加深学生对通信软件设计的驾驭能力。
通信专业大学第三年开设的专业课较多,主要课程有通信原理,程控交换和数据库软件工程。学生在这些课程中都可以通过前两年所具备的软件设计能力完成课程的实践任务。在大三暑期软件综合实践中该课程规划安排了socket网络通信程序设计(java)和通信系统课程设计(c++)。这也是一个硬件和软件相结合的过程,使得学生对软件设计的应用更加具体化。这一阶段的软件综合实践体系主要目的是针对当前就业形式及用人单位的需要有针对性地提高学生的动手能力,同时为大学第四年的毕业设计做准备。对于那些对软件感兴趣或是愿意将来从事通信软件设计工作的学生来说,这一阶段的实践课程将使他们的动手能力有质的提高。
综上所述,新的课程体系不再只针对某一个课程设置实践内容,而是将大学前三年所有软件相关的课程形成一个整体来建设,使通信软件的实践有连贯性。通过软件综合实践体系的建设不仅提高了学生程序设计的动手能力,并且带动了软件相关的其他课程建设。
三、结束语