多信息技術(shù)融合的通信技術(shù)課程開發(fā)與實踐*

劉 俊

（深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東 深圳 518029）

多信息技術(shù)融合的通信技術(shù)課程開發(fā)與實踐*

劉 俊

（深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東 深圳 518029）

通信系統(tǒng)以其設(shè)備集成度高、投資巨大著稱，因此，開展通信技術(shù)課程教學(xué)面臨巨大的挑戰(zhàn)，存在追趕最新通信技術(shù)與教學(xué)設(shè)施無法跟蹤最新通信設(shè)備的矛盾，對高職院校來說，更存在能力培養(yǎng)脫離實際崗位的困境。為此，開展多信息技術(shù)融合的通信技術(shù)課程開發(fā)成為通信類專業(yè)人才培養(yǎng)的突破方向。

多信息技術(shù)；通信技術(shù)；仿真；EDA技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)課程

多年來，一直困擾高職通信技術(shù)課程教學(xué)的問題是理論難以結(jié)合實踐,實踐教學(xué)環(huán)節(jié)與實際崗位有很大的差異，其主要原因是：（1）通信技術(shù)課程理論抽象，難以“憑空”建立通信及其產(chǎn)品的概念；（2）通信系統(tǒng)價格昂貴，且更新?lián)Q代很快，難以建立現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的校內(nèi)實訓(xùn)環(huán)境；（3）通信企業(yè)（包括生產(chǎn)、流通、運營等）由于服務(wù)質(zhì)量的敏感性，無法給學(xué)生提供真實的實踐崗位，難以建立具備實質(zhì)意義的校外實習(xí)環(huán)境。

針對現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，我院積極開展了多信息技術(shù)融合的課程改革，通過綜合采用網(wǎng)絡(luò)課程、軟件虛擬技術(shù)、EDA技術(shù)等信息技術(shù)，取得了良好的教學(xué)效果，課程質(zhì)量也得到各方面的肯定，《數(shù)字通信技術(shù)》、《移動電話測試與維修》相繼被評為廣東省、國家精品課程。

基于網(wǎng)絡(luò)課程平臺建設(shè)立體的課程資源

通信技術(shù)課程具有理論抽象的特點，僅僅依靠傳統(tǒng)的課堂教學(xué)、單一的學(xué)習(xí)手段是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達到教學(xué)目標(biāo)的。而隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，建立基于Web的網(wǎng)絡(luò)課程具有學(xué)習(xí)資源豐富、易激發(fā)學(xué)生興趣、操作使用方便、交互性強等特點。

組織豐富、立體的學(xué)習(xí)材料（動畫、視頻等）是引導(dǎo)學(xué)生掌握知識、鍛煉技能的重要環(huán)節(jié)。而提供網(wǎng)上答疑、網(wǎng)上討論、網(wǎng)上作業(yè)、網(wǎng)上自測等教學(xué)環(huán)境，為學(xué)生提供寬闊的學(xué)習(xí)空間，可使學(xué)生開展基于問題的學(xué)習(xí)、基于項目的學(xué)習(xí)與基于資源的學(xué)習(xí)。基于網(wǎng)絡(luò)課程可靈活安排教學(xué)計劃，組合、重構(gòu)各種教學(xué)資源、各個教學(xué)要素和教學(xué)環(huán)節(jié)，可使學(xué)生建立自由的學(xué)習(xí)小組與自主的學(xué)習(xí)計劃，進一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和求異思維，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和團隊合作能力。網(wǎng)絡(luò)課程尤其適合開展工學(xué)交替高職教學(xué)改革下的授課。

我院基于B to B平臺建設(shè)的《數(shù)字通信技術(shù)》、《移動通信系統(tǒng)及設(shè)備》、《移動電話測試與維修》、《基站安裝與維護》等網(wǎng)絡(luò)課程經(jīng)過教學(xué)實踐，效果顯著。從網(wǎng)絡(luò)課程的內(nèi)容建設(shè)看，逐步建立了從知識理解階段（網(wǎng)絡(luò)課堂）→知識應(yīng)用（在線測試、學(xué)生作品）→探究性學(xué)習(xí)（課程拓展、專業(yè)方向等）的課程體系。現(xiàn)以《移動電話測試與維修》為例說明學(xué)習(xí)路徑，如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)導(dǎo)航示意圖

這些課程具有以下特點：（1）交互性。具有良好的交互功能，能在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進行人機交互學(xué)習(xí)，實現(xiàn)學(xué)生之間交互（學(xué)習(xí)小組等）、師生交互（虛擬課堂等）。（2）共享性。具有信息資源共享的特點，通過Internet實現(xiàn)課程資源共享，為學(xué)生提供方便、快捷的資源共享方式。（3）開放性。具有結(jié)構(gòu)開放的特點，不僅可以為學(xué)生展示自身所蘊含的固定的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源，還可以將鏈接擴展到整個Internet上與課程相關(guān)的資源，使學(xué)生能夠最大限度地全方位地獲取所需的信息資源。（4）自主性。具有自主學(xué)習(xí)的功能，可使學(xué)生按照一定的教學(xué)目標(biāo)和要求，采取適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)策略 （教師指導(dǎo)學(xué)習(xí)路徑或自主設(shè)計學(xué)習(xí)路徑），進行網(wǎng)上學(xué)習(xí)活動，并在網(wǎng)上進行自主學(xué)習(xí)評價，獲得反饋信息，從網(wǎng)絡(luò)課堂的組織上形成自主學(xué)習(xí)的個性化學(xué)習(xí)循環(huán)。（5）協(xié)作性。具有協(xié)作學(xué)習(xí)的功能，學(xué)習(xí)者可以不受時空的限制，通過小組學(xué)習(xí)、課程論壇、虛擬課堂等形式，使分布在不同地區(qū)的學(xué)習(xí)者與教師之間實現(xiàn)一對一、一對多以及多對多的信息交流。（6）生成性。在具體教學(xué)目標(biāo)的指引下，可將教學(xué)活動內(nèi)容具體化、過程化，課程資源不斷地積淀。（7）多媒體性。基于現(xiàn)代教育技術(shù)，可針對不同教學(xué)環(huán)節(jié)開展多媒體資源（視頻、動畫、仿真示范等）開發(fā)，如在高職教學(xué)中，企業(yè)崗位操作的錄像可將技能學(xué)習(xí)進行反復(fù)、細(xì)致的演示，實現(xiàn)技能訓(xùn)練從師徒教學(xué)轉(zhuǎn)換為反復(fù)示范教學(xué)。

基于軟件虛擬技術(shù)建設(shè)通信系統(tǒng)實訓(xùn)平臺

由于大型通信現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備通常投資巨大，而高職教育的最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的崗位高技能，因此，隨著軟件虛擬技術(shù)的發(fā)展，與通信設(shè)備廠家共同開發(fā)基于教育特點的通信系統(tǒng)仿真軟件成為通信課程開發(fā)的重要手段，可通過更新后臺數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)虛擬實訓(xùn)平臺與現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的及時對接。

在《基站安裝與維護》、《移動電話測試與維修》等課程中，我院采納了深圳訊方公司基于華為設(shè)備開發(fā)的WCDMA系統(tǒng)仿真軟件，并基于課程具體情況進行了相應(yīng)項目的開發(fā)與改造，開設(shè)WCDMA系統(tǒng)實訓(xùn)項目，包含客戶端仿真環(huán)境模塊、仿真數(shù)據(jù)配置模塊、仿真故障系統(tǒng)模塊、仿真撥打測試模塊等部分。

（一）客戶端仿真環(huán)境模塊

1.“虛擬機房”中看到通信機房的真實環(huán)境結(jié)構(gòu)，真實的操作維護臺、設(shè)備機房的機柜排列，機房環(huán)境等。如圖2所示。

2.虛擬的RNC設(shè)備和NodeB單板指示燈的不同狀態(tài)和狀態(tài)說明，單板功能的文字介紹，將真實設(shè)備與教學(xué)方式有機結(jié)合。如圖3所示。

圖2 虛擬機房圖

3.以三維動畫形式展現(xiàn)BBU的機柜安裝、機框安裝、蓄電池安裝以及電源線、信號線、與 RRU的連接饋線、光纖安裝和連接等，全面了解設(shè)備結(jié)構(gòu)，同時深入掌握各設(shè)備之間接口、線纜的連接規(guī)范及方法，從而分析整個RNC、NodeB的硬件物理組網(wǎng)。如圖4所示。

4.射頻部分設(shè)備通過真實工程現(xiàn)場線纜連接圖和三維動畫詳細(xì)介紹了硬件安裝、線纜連接、室外天線連線等。如圖5所示。

圖3 單板示意圖

圖4 設(shè)備安裝動畫演示圖

圖5 工程現(xiàn)場示意圖

5.用戶通過全面的互動查看，可以較深入了解機房布置、硬件結(jié)構(gòu)；由形象、具體的場景建立起基本概念，增加學(xué)習(xí)興趣，為進一步學(xué)習(xí)奠定良好的理解基礎(chǔ)。

（二）仿真數(shù)據(jù)配置模塊

1.通過“數(shù)據(jù)配置”模塊對RNC和NODEB數(shù)據(jù)的進行配置，學(xué)員可以在“數(shù)據(jù)配置”中體驗如同在真實環(huán)境下的數(shù)據(jù)配置操作過程。

2.教學(xué)與真實網(wǎng)管操作融合，網(wǎng)管操作界面完全模仿真實網(wǎng)管數(shù)據(jù)配置，數(shù)據(jù)配置步驟、配置內(nèi)容與真實情況一致，真實反映了工程現(xiàn)場數(shù)據(jù)配置和操作步驟。如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)配置界面圖

（三）仿真故障系統(tǒng)模塊

1.真實反映設(shè)備的故障狀態(tài)和數(shù)據(jù)配置結(jié)果，并給出真實的故障告警信息，提供故障信息瀏覽窗口方便排查故障。

2.利用真實信令跟蹤功能，配合故障告警，便于排除故障。

3.利用仿真撥打測試功能排除故障。

4.在學(xué)員配置完成設(shè)備數(shù)據(jù)、接口數(shù)據(jù)、無線小區(qū)數(shù)據(jù)的情況下，利用仿真軟件加載完成數(shù)據(jù)后，在故障系統(tǒng)中真實反映數(shù)據(jù)的配置正確與否，根據(jù)配置參數(shù)顯示對應(yīng)的故障信息，指導(dǎo)學(xué)員進行故障排錯功能。如圖7所示。

圖7 故障排錯示意圖

（四）仿真撥打測試模塊

1.手機現(xiàn)今作為人們不可或缺的聯(lián)系工具，模塊據(jù)此可以了解日常的通話、短信都是怎么實現(xiàn)的，兩部手機是如何進行通話的。

2.打開“信令跟蹤測試模塊”，通過撥打電話來體驗配置數(shù)據(jù)成功實現(xiàn)業(yè)務(wù)的喜悅，并對手機的呼叫流程達到全面的理解。如圖8所示。

圖8 撥打測試示意圖

通過真實的場景模擬與基于技能訓(xùn)練的配置模擬，打造了基于虛擬軟件技術(shù)的大型通信系統(tǒng)實訓(xùn)平臺，可有效提高學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，能對大型通信系統(tǒng)有真實感性的認(rèn)識，并掌握基于真實通信崗位的專業(yè)技能。

基于仿真軟件或EDA技術(shù)開發(fā)通信設(shè)備實訓(xùn)項目

鑒于通信設(shè)備的集成化程度越來越高，在通信設(shè)備課程，尤其是數(shù)字通信技術(shù)、移動通信原理等課程的教學(xué)中，關(guān)于通信的基本概念和關(guān)鍵知識點的講解往往非常抽象，無法進行實際設(shè)備感性認(rèn)識的教學(xué)，學(xué)生往往難以理解。我院采用仿真軟件或EDA技術(shù)開發(fā)了不同層次的實訓(xùn)項目，建立了仿真設(shè)計實訓(xùn)、創(chuàng)新性實訓(xùn)層層遞進的實踐教學(xué)體系，針對不同的學(xué)生分層次組織實踐教學(xué)。

仿真設(shè)計實訓(xùn)是在相關(guān)通信技術(shù)、移動通信技術(shù)原理的指導(dǎo)下，以通信系統(tǒng)仿真軟件（如MATLAB或System View等）為平臺進行通信系統(tǒng)的設(shè)計和驗證，尤其是通過模塊搭建進行通信系統(tǒng)的設(shè)計，與積木式模塊教學(xué)方法呼應(yīng)，不需要學(xué)生進行復(fù)雜的編碼即可實現(xiàn)實際通信系統(tǒng)的仿真和實訓(xùn)，并能將結(jié)果下載到FPGA芯片中得到實際的產(chǎn)品，對于激發(fā)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)高職學(xué)生的實際動手能力、樹立高職學(xué)生的專業(yè)思想具有重大意義。

創(chuàng)新性實訓(xùn)則是檢驗學(xué)生綜合利用所學(xué)數(shù)字通信知識的重要實踐手段，它以現(xiàn)代電子設(shè)計方法為基礎(chǔ)，采用DSP、CPLD/FPGA、ARM等技術(shù)實現(xiàn)傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)。如對圖9中典型數(shù)字通信系統(tǒng)的每個功能實現(xiàn)，學(xué)生通過基于具體項目的VHDL代碼編寫、仿真、綜合以及下載，可獲得實際通信設(shè)備開發(fā)與運行的結(jié)果導(dǎo)向的學(xué)習(xí)體驗。

圖9 典型數(shù)字通信系統(tǒng)示意圖

通過基于仿真軟件或EDA技術(shù)開發(fā)通信設(shè)備實訓(xùn)項目，不同程度的高職學(xué)生得到了相應(yīng)的實踐技能培養(yǎng)，優(yōu)秀學(xué)生可具備創(chuàng)新開發(fā)的能力，適應(yīng)各種工作崗位的能力得到極大提高。

通信技術(shù)課程的開發(fā)與通信行業(yè)的設(shè)備特性既有矛盾，又有可循的軌跡進行相互結(jié)合，我院通過網(wǎng)絡(luò)課程、軟件虛擬技術(shù)、EDA技術(shù)等多信息技術(shù)的運用，進行通信課程的有效開發(fā)和實施，在人才創(chuàng)新培養(yǎng)方面進行了有益的探索，取得了一定成績，但是，仍然有很多需要進一步開發(fā)和研究的方面有待探索。

[1]何克抗.現(xiàn)代教育技術(shù)和優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計與開發(fā)[J].中國電化教育，2004，（6）．

[2]劉俊.高職院校《數(shù)字通信原理》課程教學(xué)改革的實踐探討[J].職業(yè)教育研究，2007，（9）．

[3]葉小明.在工學(xué)結(jié)合中實現(xiàn)校企深度融合[J].中國高等教育，2007，（10）．

G712

A

1672-5727（2011）05-0101-03

深圳市教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃重點課題《高職移動通信專業(yè)“工學(xué)結(jié)合”人才培養(yǎng)創(chuàng)新模式研究與實踐》（課題編號：A302）；深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院第三批教研項目《企業(yè)環(huán)境下移動通信系統(tǒng)課程教學(xué)改革與探索》（項目編號：JY-081111）

劉俊（1969—），男，湖南邵陽人，深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向為移動通信、計算機網(wǎng)絡(luò)及高職教育。