基于仿真平臺(tái)的《5G無線網(wǎng)技術(shù)》課程線上線下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

丁勝高 于正永 董進(jìn)

摘要：隨著ICT技術(shù)的快速發(fā)展，在教育信息化和防疫常態(tài)化背景下，如何通過新興技術(shù)完成教學(xué)任務(wù)、達(dá)成教學(xué)目標(biāo)是高職專業(yè)課程面臨的重要挑戰(zhàn)。以現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)專業(yè)《5G無線網(wǎng)技術(shù)》課程為例，該文探討如何結(jié)合虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和線上線下混合教學(xué)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：課程設(shè)計(jì);線上線下;虛擬仿真實(shí)訓(xùn)

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）32-0184-03

教育部《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》提出“持續(xù)推動(dòng)信息技術(shù)與教育深度融合”，“推動(dòng)改進(jìn)教學(xué)、優(yōu)化管理、提升績效”[1];江蘇省教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃提出“拓展職業(yè)院校虛擬仿真實(shí)訓(xùn)等數(shù)字化教學(xué)資源”，“建設(shè)在線智能教室、 智能實(shí)驗(yàn)室、 虛擬工廠等智能學(xué)習(xí)空間”[2]。在文件引領(lǐng)下，除了傳統(tǒng)的在線課程及在線課程體系建設(shè)、在線學(xué)習(xí)策略和效果評(píng)價(jià)外[3][4][5]，應(yīng)用在線仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)配合直播課程進(jìn)行實(shí)踐技能培訓(xùn)也得到了很多人的關(guān)注[6-7]。

在如今防疫常態(tài)化背景下，傳統(tǒng)課堂面授方式面臨更嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，線上線下混合式教學(xué)應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大[8-9]。移動(dòng)通信新技術(shù)快速發(fā)展，新技術(shù)迭代加速、網(wǎng)絡(luò)生命周期縮短，高職院校對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投入和更新跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求[10-11]。針對(duì)我?！?G無線網(wǎng)技術(shù)》課程開發(fā)和實(shí)施過程中碰到的系列問題和做法進(jìn)行整理總結(jié)，為課程后續(xù)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

1概述

我國于2013年成立IMT2020（5G）推進(jìn)組，推動(dòng)5G通信技術(shù)研究。IMT2020（5G）推進(jìn)組在2016年～2018年5G關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)、5G技術(shù)方案驗(yàn)證和5G系統(tǒng)驗(yàn)證等3階段推動(dòng)5G研發(fā)試驗(yàn)。2018年3大運(yùn)營商開展大規(guī)模組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，2019年工信部向中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通和中國廣電發(fā)放5G運(yùn)營牌照。截至今年8月份已經(jīng)建成103.7萬個(gè)5G 基站。

我?，F(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)專業(yè)緊跟技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展，2009年建設(shè)《WCDMA接入網(wǎng)組網(wǎng)維護(hù)》《3G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化》課程和WCDMA無線實(shí)驗(yàn)室、2013年建設(shè)《LTE組網(wǎng)維護(hù)》《LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化》課程及LTE基站建設(shè)與維護(hù)實(shí)驗(yàn)室，2018年建設(shè)《5G無線網(wǎng)技術(shù)》課程，2019年建設(shè)《NB-IoT技術(shù)》課程，同時(shí)在“ICT產(chǎn)教融合實(shí)訓(xùn)基地“項(xiàng)目中建設(shè)NBIoT和5G實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

從2012年開始，便陸續(xù)開始建設(shè)在線課程資源，先后完成《移動(dòng)通信基站建設(shè)與維護(hù)》校級(jí)在線課程建設(shè)，《移動(dòng)通信技術(shù)與系統(tǒng)》《LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化》省級(jí)在線課程建設(shè)。從《5G無線網(wǎng)技術(shù)》開始，結(jié)合線上資源和5G云實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，應(yīng)疫情防控要求，開始探索和實(shí)踐線上線下混合式教學(xué)。

《5G無線網(wǎng)技術(shù)》課程是我?，F(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)專業(yè)核心課程，目的是培養(yǎng)學(xué)生5G無站點(diǎn)工程實(shí)施和設(shè)備維護(hù)技能、認(rèn)知現(xiàn)場(chǎng)工作流程和操作規(guī)范，滿足5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)人員需求。

2課程設(shè)計(jì)

2.1課程教學(xué)目標(biāo)

我校現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)專業(yè)主要有基站工程和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化兩個(gè)方向。其中《5G無線網(wǎng)技術(shù)》課程主要面向基站工程方向，重點(diǎn)面向4G/5G基站設(shè)備裝調(diào)與維護(hù)、室分設(shè)備裝調(diào)與維護(hù)以及網(wǎng)絡(luò)故障分析和解決等3個(gè)崗位。

從專業(yè)方向培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，分解得出課程培養(yǎng)目標(biāo)，如圖1所示。

2.2教學(xué)任務(wù)單元

虛實(shí)結(jié)合，基于ICT產(chǎn)教融合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開展模塊化教學(xué)設(shè)計(jì)。

將5G站點(diǎn)工程分解為4個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工作場(chǎng)景即站點(diǎn)勘測(cè)、設(shè)備安裝、業(yè)務(wù)配置和設(shè)備維護(hù)。分析各場(chǎng)景工作技能點(diǎn)和知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和數(shù)值仿真的方式來構(gòu)建5G基站通信原型、展示5G關(guān)鍵技術(shù)，融入站點(diǎn)業(yè)務(wù)配置;通過物理設(shè)備和仿真軟件結(jié)合建立起學(xué)生對(duì)5G接入網(wǎng)的初步認(rèn)知。分解后的課程單元設(shè)計(jì)見表1。

2.3教學(xué)設(shè)計(jì)

采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、啟發(fā)式教學(xué)方法，以“教做學(xué)評(píng)”一體化為目標(biāo)進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì)[12]。每個(gè)任務(wù)單元如圖2所示分8個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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圖2 ? 教學(xué)設(shè)計(jì)

在教學(xué)設(shè)計(jì)中充分利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)和5G云實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和師生互動(dòng)。其中確定任務(wù)、操作演示通過超星平臺(tái)發(fā)布;案例實(shí)訓(xùn)在5G云實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和物理設(shè)備上進(jìn)行，虛擬仿真軟件和物理設(shè)備相結(jié)合，采用線上線下結(jié)合方式;指導(dǎo)探索和作品點(diǎn)評(píng)主要依靠線下方式進(jìn)行。

在“確定任務(wù)”環(huán)節(jié)進(jìn)行分層設(shè)定基本任務(wù)和挑戰(zhàn)任務(wù)，學(xué)生可以根據(jù)個(gè)人情況和學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行任務(wù)選擇。

在“操作演示”環(huán)節(jié)通過操作錄屏和拍攝現(xiàn)場(chǎng)操作視頻，方便學(xué)生自學(xué)和回顧。

在“作品點(diǎn)評(píng)”環(huán)節(jié)除了教師點(diǎn)評(píng)，也有小組內(nèi)部分享、任務(wù)互評(píng)，提升學(xué)生課程參與感，培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)能力和小組協(xié)作能力。

通過線上平臺(tái)數(shù)據(jù)，教師課上時(shí)間可以更好地針對(duì)學(xué)生共性問題進(jìn)行講解和拓展，提升課堂效率。

2.4成績?cè)u(píng)定

課程采用基于知識(shí)圖譜的評(píng)價(jià)模型進(jìn)行成績?cè)u(píng)定。

基于學(xué)習(xí)過程[13-14]，設(shè)計(jì)出多個(gè)維度的評(píng)價(jià)項(xiàng)，主要有：

（1）知識(shí)掌握：通過系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)價(jià)對(duì)知識(shí)點(diǎn)下各種案例題的結(jié)果完成情況，評(píng)價(jià)對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，包括廣度和深度。

（2）學(xué)習(xí)積極性：根據(jù)學(xué)生登錄教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行有效學(xué)習(xí)的次數(shù)，包括按時(shí)預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、作業(yè)的次數(shù)等，以及每次（天、周……）累積的學(xué)習(xí)時(shí)間，設(shè)計(jì)出學(xué)習(xí)積極性指標(biāo)。

（3）學(xué)習(xí)效率：根據(jù)每個(gè)實(shí)踐任務(wù)從開始學(xué)習(xí)到完成的時(shí)間、運(yùn)行調(diào)試的次數(shù)、錯(cuò)誤的比例、設(shè)備配置的節(jié)奏等多種元數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)出一種能夠衡量學(xué)習(xí)效率的指標(biāo)。

多個(gè)維度的評(píng)價(jià)項(xiàng)綜合起來，能更加有效地從不同角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)通過不同時(shí)段的數(shù)據(jù)分析，還可以設(shè)計(jì)出更多的維度[15]。

基于該評(píng)價(jià)模型，每個(gè)學(xué)生從進(jìn)入課程開始，就開始建立自己的能力報(bào)告，通過在教學(xué)平臺(tái)上持續(xù)的學(xué)習(xí)，能力報(bào)告就能實(shí)時(shí)地逐步填充，直到達(dá)成較為完美的掌握程度。最終對(duì)于學(xué)生是否有效學(xué)習(xí)做出綜合的評(píng)價(jià)。

學(xué)生成績?cè)u(píng)定歸納為課程參與度、任務(wù)完成度兩部分。其中課程參與度根據(jù)在線課程任務(wù)點(diǎn)完成情況和仿真軟件使用活躍度進(jìn)行計(jì)算，共占40%;任務(wù)完成度由5G云實(shí)訓(xùn)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)的日常實(shí)踐任務(wù)完成情況和實(shí)踐考核得分兩項(xiàng)組成，分別占30%。

3課程線上線下教學(xué)改革實(shí)施

2018級(jí)在2020～2021學(xué)年第一學(xué)期第一次開課，專業(yè)拓展課，主要采用線下教學(xué)的方式進(jìn)行，由于當(dāng)時(shí)課程資源沒有建設(shè)完成，實(shí)踐操作主要采用現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)方式進(jìn)行。大部分同學(xué)達(dá)到了課程目標(biāo)要求，在理論知識(shí)方面理論考核成績均分在73分;在實(shí)踐操作方面，80%同學(xué)能完成按照規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行站點(diǎn)開通操作。

2019級(jí)在2020～2021學(xué)年第二學(xué)期第二次開課，專業(yè)核心課，由于疫情影響，第1個(gè)月采用線上授課。此時(shí)線上資源基本建設(shè)完成，從課程網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，線上授課期間，學(xué)生的參與度很高，96%同學(xué)都能完成課程任務(wù)點(diǎn)，其中90%是按時(shí)完成的。在理論知識(shí)方面線上理論考核成績均分在75分;在實(shí)踐操作方面，線上視頻和線下指導(dǎo)相結(jié)合的方式進(jìn)行，93%同學(xué)能完成按照規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行站點(diǎn)開通操作，高于上一屆。

從網(wǎng)站資源利用效率來看，在線資源在幫助學(xué)生訓(xùn)練操作技能方面發(fā)揮了很大作用，學(xué)生在實(shí)踐操作中，多次觀看操作視頻。以其中《NR傳輸層數(shù)據(jù)配置》視頻為例，視頻時(shí)長5.6分鐘，學(xué)生平均觀看時(shí)長為17.7分鐘，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

其中某位同學(xué)的觀看統(tǒng)計(jì)如表3。

通過資源使用情況統(tǒng)計(jì)，線上資源便于重現(xiàn)、學(xué)生通過反復(fù)回看，能夠加深理解傳輸參數(shù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，能夠幫助學(xué)生訓(xùn)練實(shí)踐操作技能。

4成效與思考

2019級(jí)學(xué)生隨后還參加了“5G基站建設(shè)與維護(hù)1+X”認(rèn)證（中級(jí)）考核，25名同學(xué)參加考核，有21名學(xué)生通過考核，通過率84%;有兩位學(xué)生參加江蘇省職業(yè)院校技能大賽獲高職組3等獎(jiǎng)。

通過《5G無線網(wǎng)技術(shù)》課程開發(fā)、在線資源開發(fā)和兩輪授課過程，對(duì)比學(xué)生成績，可以發(fā)現(xiàn)，線上線下混合式教學(xué)中，通過精心準(zhǔn)備的線上資源，結(jié)合云實(shí)踐平臺(tái)，可以有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)效果，特別是云實(shí)踐平臺(tái)的接入，可以突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的地域限制，網(wǎng)課期間也可以正常使用。

現(xiàn)有5G云實(shí)踐平臺(tái)可以很好地還原5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和接入網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)配置。但是在新業(yè)務(wù)導(dǎo)入方面還是落后于運(yùn)營商業(yè)務(wù)發(fā)展，需要在講課中適時(shí)進(jìn)行拓展，便于學(xué)生后續(xù)快速上手現(xiàn)場(chǎng)工作。

結(jié)合《江蘇省職業(yè)教育質(zhì)量提升行動(dòng)計(jì)劃（2020-2022年）》提出的“推動(dòng)“課堂革命”，堅(jiān)持以學(xué)習(xí)者為中心，深入分析學(xué)情，積極實(shí)施行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)，推廣線上線下混合式教學(xué)、理實(shí)一體教學(xué)等新型教學(xué)模式”[16]。在后續(xù)的課程實(shí)施中，可以進(jìn)一步挖掘線上課程數(shù)據(jù)信息，更有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、講解，在教學(xué)評(píng)價(jià)、學(xué)生成績?cè)u(píng)定等環(huán)節(jié)對(duì)線上數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘、進(jìn)行多維評(píng)價(jià)[17-18]。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】

收稿日期：2021-05-25

基金項(xiàng)目：江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究2017年度立項(xiàng)課題《大數(shù)據(jù)背景下高職學(xué)生線上有效學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的探索與研究》（編號(hào)：2017-R-58216），江蘇高?！扒嗨{(lán)工程”資助（蘇教師函 [2020] 10 號(hào)）

作者簡介：丁勝高（1980—），男，江蘇淮安人，工學(xué)碩士，講師，工程師，主要研究方向?yàn)橐苿?dòng)通信及高職教育等;于正永（1982—），男，江蘇淮安人，工學(xué)博士，副教授，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楦呗殞I(yè)人才培養(yǎng)與教育教學(xué)改革等;董進(jìn)（1989—），男，江蘇淮安人，學(xué)士，講師，主要研究方向?yàn)橥ㄐ偶夹g(shù)及高職教育等。