民航特色的“移動通信”課程教學探討

陳萬通 馮青 王續喬

摘要：移動通信是我校通信工程專業一門重要的專業必修課。本文針對現有課程課時少、實踐環節少，與民航結合較差的缺點，探索將民航移動通信前沿知識融入該課程教學內容，依托“高空移動終端接入互聯網”這一技術主線探討課程的民航特色教學模式，并分析課程教學專業性內容的延伸和開放式實驗設計，使課堂教學更加貼近民航特色。同時也為各類高校開展面向行業需求的課程建設提供參考和借鑒。

關鍵詞：移動通信；民航特色；課程教學；學習興趣

中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）16-0171-02

一、引言

移動通信是普通高校通信工程專業重要的專業必修課。近年來，以LTE和4G為代表的移動通信技術、產業和市場的飛速發展，給社會帶來深刻的信息化變革的同時，也迫使各高校結合自身行業特色和優勢進行移動通信的課程改革[1]。目前，“移動通信”已經作為移動互聯、物聯網、云計算、大數據等前沿領域的重要支撐服務，也在民航領域產生了越來越多的技術變革。例如，中國多家航空公司已宣布解除“手機禁令”，東方航空、海南航空多個航班已實現空中上網；全國民航工作會議提出，2018年將試行高空移動終端接入互聯網服務[2]。預計到2021年，中國機上互聯網機隊規模有望接近總機隊規模的50%，超過2400架。這一現象將有望徹底改變“移動通信”課程建設與民航結合較差的缺點，加強民航特色在民航院校“移動通信”課程建設中的突顯，也為進一步面向行業需求實施“移動通信”課程改革提供了新的思路。

二、我校移動通信傳統教學模式的主要問題

1.理論教學與民航結合不夠緊密。“移動通信”是高等院校通信工程專業的重要專業課程之一，課程的教學內容主要設計無線通信的基本概念和原理、編碼技術、調制技術、蜂窩組網技術、傳輸技術、控制和交換技術以及GSM、3/4G和LTE等典型的移動通信系統[3]。

2.實驗教學內容“脫離”于行業技術需求。傳統模式下，“移動通信”課程的實驗教學手段多為采用實驗箱式教學，其實驗內容相對固定，涵蓋有限，靈活性差，并且實施兩三年便明顯“落后”于最新的網絡系統，無法做到“與時俱進”；傳統的實驗教學內容主要針對通信過程、基本原理和系統原型的演示與仿真[4]，既缺乏與當前的“移動互聯”、“物聯網”、“大數據”、“云計算”等主流技術的有效結合，又缺乏與民航行業前沿相關的應用和實踐環節，導致學生的“大工程觀”無法形成，同時缺乏“主動適應新技術”的能力，無法滿足目前移動通信相關企業以及民航企業相關崗位對通信人才的需求[5]。

三、融入民航特色的“移動通信”課程改革

2018年全國民航工作會決議試行高空移動終端接入互聯網服務，鼓勵航空公司在具備客艙空地通信能力的飛機上，實現空中接入互聯網，讓旅客空中有WiFi。繼2018年1月16日中國民航局發布《機上便攜式電子設備（PED）使用評估指南》之后，中國三大電信運營商已經簽約多家航空公司，逐步開展網絡測試與飛機改造工作。

1.總體思路。移動通信技術深入到民航領域是大勢所趨，技術上實現飛機上網和航空機載通信，主要有兩種技術途徑，一是ATG（Air to Ground）方案，利用地面基站與飛機通信實現民航飛機的網絡接入；另一種是利用Ku頻段衛星通信提供空中上網服務。其中，ATG方案與基于蜂窩通信的移動通信技術關聯最為密切，ATG利用LTE實現地面基站與飛機通信，具有4G網絡的技術優勢，適合境內陸地航線[6]。自2014年以來，中國移動改造已并開通北京—成都、北京—上海、北京—廣州三條熱門航線累計超過52個基站。另一種是利用Ku頻段衛星通信提供空中上網服務，其本質上是基于衛星通信的移動通信技術。由于衛星通信覆蓋面廣，因此該方案更適用于跨國航線。

2.理論教學環節實施策略。我校移動通信課程總學時為36學時，其中理論學時為30學時，實驗學時為6學時，明顯少于其他工科院校的54學時。針對課時少、內容多且與民航結合差等問題，將傳統的理論教學內容分成兩個部分，即基于蜂窩通信的移動通信技術與基于衛星通信的移動通信技術，每個部分自始至終貫穿一條“民航特色”的主線，將各部分的基本概念、基本原理和工作流程映射到一個實體系統上。例如，針對基于蜂窩通信的移動通信技術這一部分，可以采用基于ATG（地面基站方式）的地空寬帶通信系統作為“民航特色”的主線，該系統沿飛行航路或特定空域架設地面基站，以向高空進行覆蓋，即利用這些地面基站與飛機直接進行信息傳輸。因此，可以考慮將無線信道建模、信道編碼、調制解調、蜂窩組網以及基線信息傳輸、控制、交換等技術在ATG系統中的具體應用體現在各章節中的理論講授環節中，其優勢在于，學生在學完本部分內容，繁雜的知識點不再是一盤散沙，而是以高度關聯的方式體現在ATG這條主線上，實現了“學以致用”。

3.實驗實踐環節實施策略。對于移動通信課程而言，新技術層出不窮、日新月異，因此，教學過程不應再強調學生掌握了多少理論知識，而應重點培養學生獲取知識的能力、工程實踐能力以及對復雜問題的認識能力。為此，基于上述“民航特色”的理論授課環節，增加了多個開放式實驗，由學生自主探索和研究。例如，4G LTE技術理論上可為不同高度層航線的飛機提供100Mbps以上的無線數據帶寬，但與地面不同的是，飛機在萬米高空高速飛行，一般時速在700—1000km，需要考慮高速飛行引起的多普勒頻偏以及地面基站信息高速切換等問題帶來的影響，因此教師可引導學生利用所學知識嘗試給出這種特定條件下4G LTE的覆蓋和接入的解決方案。

4.課改效果評價。筆者于2018年上半年在我校通信工程專業2015級“雙語/全英文”試點班中實施了上述教學改革措施，相比于往年的教學效果，學生對于課程所學知識在民航行業的應用獲得充分認知，學習移動通信技術的興趣度大幅提升，對各大航空公司移動通信技術的實施情況與客戶評價主動做了深入調研，同時提高了研究能力；另一方面，雖然教學內容有增無減，但以“民航特色”實際案例貫穿主線的教學方式增強了學生的學習效果。

四、結語

本文針對傳統“移動通信”課程與民航結合差的缺點，以ATG地空寬帶系統和衛星通信實現高空WiFi上網為兩條主線，貫穿于民航院校移動通信課程的理論教學和實踐環節，增加了課程的“民航特色”，其優勢在于：①面向行業實施教學，人才培養迎合當前產業升級需求；②以案例為主線凝聚相關知識點，有利于學生形成知識脈絡，理論聯系實際；③緊密聯系民航特色，提升了民航院校學生的學習興趣；④開放式實驗模式，有效地培養了學生的探索能力和團隊協作能力。

參考文獻：

[1]胡蘇.移動通信專業課程教學設計與改革[J].教育教學論壇，2017，（16）：155-156.

[2]宗文.空中互聯-運營商深耕待收獲[J].中國電信業，2018，（2）：32-33.

[3]黃琳，段莉莉，曹杉杉.《移動通信》教學改革與實踐[J].湖北師范學院學報（自然科學版），2014，（4）：116-118.