交換技術課程研究性教學探索

陳美娟++張穎++楊國民

摘要：“交換技術”是電子信息類專業一門重要的主干專業課程，隨著信息通信技術的不斷發展，課程也應不斷更新。研究性教學模式可以促進學生創新能力的培養，是高校教學改革的重要方面。針對課程目前存在的問題，從教學內容和教學方法方面對課程的研究性教學進行了探索，以交換技術發展為線索梳理了課程內容，以分層結構說明了通信網絡的演進，探討了支架教學法在課程中的應用。

關鍵詞：交換技術；研究性教學；教學改革；支架教學法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）01-0125-02

引言

“交換技術”是理工類本科院校特別是通信類專業的一門重要專業基礎課，該課程的主要任務是全面系統地介紹各種交換技術的基本概念和工作原理，課程涉及內容廣、概念多。由于交換技術的不斷發展和通信網絡技術的不斷涌現，必須有機結合新技術更新教學內容。為了適應發展的新要求，本文從教學內容和教學方法方面探索了“交換技術”課程的研究性教學方法。

一、交換技術課程教學當前存在的問題

雖然我們對課程也進行了教學改革研究，但當前也暴露出一些不足之處：（1）交換技術發展日新月異，但是課程內容沒有得到及時更新，不能體現出當前社會的實際需求。（2）教學大綱調整，課時不斷減少，一方面教材內容不能全部講解，另一方面新技術介紹膚淺。（3）課程內容多，采用何種教學方式才能激發學生的學習熱情？

二、研究性教學模式下的教學改革探索

研究性教學是指在教學過程中，教師創設一種類似科學研究的情境和途徑，指導學生選擇與學生相關的問題進行研究，使學生在獨立的主動探索、主動思考、主動實踐的研究性學習過程中，吸收知識、應用知識、解決問題，獲得新穎的經驗和表現具有個性特征的行為，從而提升學生的各方面素質，是培養學生創造能力和創新精神的一種教與學互動的實踐活動。以下從教學內容和教學方法方面對“交換技術”課程的研究性教學進行探討。

（一）教學內容時代化

1.教學內容安排。在理論課程教學中，相對于傳統數字程控交換技術、七號信令、移動通信和智能網技術而言，MPLS技術、軟交換技術和IMS等是新型交換技術，但也已廣泛地應用于通信網中，因此也必須重點地講述上述方面的內容，通過對新型交換技術體系結構和協議的講解及其應用需求場景，使得學生在理解交換原理的同時，能了解網絡融合過程中新型交換技術出現的背景、原理及技術要領，為學生后續課程學習、畢業設計和從事交換技術應用和開發相關工作打下較好的理論基礎。課程理論教學內容如圖1所示，圖中字體較小的部分所占課時比例較少，字體較大部分分配較多課時。

2.網絡體系結構演進。現代通信網絡采用分層結構，這源自于對傳統交換機功能的一步一步分解，示意圖如圖2所示。通信網絡中最早出現的數字程控交換機要完成基于同步時分復用的話音信息傳遞；要對參與通信各方信息傳送的開始、進展和結束進行控制；要能提供補充業務。智能網的出現，把業務控制功能從交換機中獨立出來，使得可以靈活、方便、快捷地向用戶提供增值業務，但是SCP與SSP之間還是基于電信網絡的七號信令協議，整個網絡還是一個電信系統的封閉網絡。軟交換網絡在智能網的基礎上，將業務控制與呼叫控制進一步獨立，出現了第三方的應用服務器（AS），AS與MGC（媒體網關控制器，實際中為軟交換設備）之間基于SIP協議進行通信，原有的基于智能網的業務提供不變；同時將承載控制從呼叫控制中獨立出來，由媒體網關（MG）負責承載信息的傳遞。

傳統軟交換雖然將大部分增值業務分離出來放到了業務層，但其自身仍然保留了一些補充業務。IMS將保留的業務放在了業務層的應用服務器中，做到了呼叫控制和業務的徹底分離。IMS也實現了會話/呼叫控制與媒體網關控制的分離。傳統軟交換提供了基于SIP的會話/呼叫控制和基于H.248的媒體網關控制的功能，IMS將這兩者分離，基于SIP的會話呼叫控制由CSCF提供，完成整個網絡的信令路由和呼叫控制；基于H.248的媒體網關控制由MGCF提供，存在于IMS網絡與傳統網絡互通的邊界點上。

（二）支架教學法

支架式教學是依據建構主義理論和最近發展區理論形成的現代教學設計理念，支持新課程倡導的自主學習、合作學習和探究學習。支架式教學模式的五個基本組成環節：搭腳手架→進入支架→獨立探索 →協作學習→評價效果。對于IMS網絡來說，核心網絡中一下子出現諸多網元，對學生理解來說有難度，如何讓學生理解為什么要有這么多網元？通過搭建一系列模擬網絡支架，降低探索難度，激發學生的學習興趣，充分發揮學生的潛能，使他們的知識水平獲得攀升，最大程度地提高教學效率。IMS部分教學過程設計如下（問題型支架）：

1.搭腳手架：圍繞網絡結構開放和網絡功能層次清晰這一主題，IMS控制層首先是對會話/呼叫進行控制，從軟交換的控制層中提煉出了CSCF這個網絡，按“最近發展區”的要求建立概念框架，IMS核心網為什么會有諸多網元，首先提出問題：IMS網絡如何實現以下功能：①提供非SIP終端的接入；②提供SIP終端的接入；③實現用戶漫游；④設置用戶數據庫；⑤提供業務；⑥多媒體會議資源提供。

2.進入支架：腳手架搭建成功后，教師展示相關的幾組圖片或者視頻，創設回答問題的情境。

非SIP終端包括來自PSTN的模擬話機、來自2G移動通信網絡的手機，也可以有不經過PSTN的模擬話機。此時應考慮信令和媒體的互通。另一方面，一個IMS網絡如何與其他IMS的CS域互通？

SIP終端是支持IP化信令和媒體信息的終端，有3G手機、SIP固定電話、SIP軟終端等。此時主要是匯聚和認證，不需要信令格式轉換，全IP連接也不需要媒體格式轉換。

IMS網絡中實現漫游會遇到兩個問題，一是如何與其他網絡連接，二是漫游的用戶如何接入到IMS網絡。這里均要用到會話/呼叫控制功能，但是考慮到網絡層次的清晰、功能的獨立、網絡的安全性，在歸屬地和漫游地的會話/呼叫控制最好分開。endprint

IMS網絡業務出發都是在歸屬地進行的，歸屬地用戶的數據庫應該統一設置，數據庫中的數據主要包括：用戶標識、注冊信息、接入信息和業務觸發信息。當有多個數據庫時如何區分用戶的數據在哪個數據庫？

IMS網絡統一呼叫控制層和業務層之間的接口，傳統的智能網平臺也可以以統一的接口繼續向用戶提供增值業務。IMS網絡中有哪些應用服務器，控制層如何與業務層之間通信，實現業務的提供？

（三）獨立探索

學生的主要任務是根據老師的問題和提供的線索，通過查找文獻、自己動手做實驗，記錄實驗現象和結果，思考這些現象和結果與老師所提問題之間的聯系。老師教給學生如何利用圖書館資源查找文獻，包括中文和外文文獻。我校目前建設有基于IMS的多媒體通信平臺，提供語音、數據、多媒體通信，提供多媒體會議功能。學生在校園的任何一個地方均登錄該平臺，進行多媒體通信，可以利用WireShark等抓包工具對通信過程中的SIP消息進行分析。

（四）協作學習

協作學習強調以小組學習為主，注重學習者的自我實踐、個人責任、主動性、創造性和合作意識。在學生自愿組合學習小組的時候，教師有意地加以干預和引導，使學習小組成為異質組，則可以部分矯正層級差異。如果學生人數少，可以一組一個問題，如果人數多，可以多組完成同一個問題。小組成員根據自己的特長，內部進行分工，設置組長，成員有負責搜集資料、分析資料、做實驗、匯報結果等分工。在此環節，學生是主導者，教師是協助者，當學生遇到問題時引導他們解決問題，并與學生進行討論，展開交流。

評價內容包括：（1）自主學習能力；（二）對小組協作學習所作出的貢獻；（三）是否完成對所學知識的建構。該項目每個人的總評成績由小組間評價、教師評價、組內評價、個人評價三部分完成，系數之比可為：4：2：2：2。

三、結束語

本文從教學內容和教學方法方面對交換技術課程的改革進行了探索，整理了交換技術課程的知識線索和通信網絡分層結構演進，探討了支架教學法在課程中的應用，希望藉此提高教學質量，促進學生創新能力、研究能力的培養。

參考文獻：

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