數字化轉型視域下工程倫理教育實踐探析
——以移動通信綜合設計課程虛擬仿真教學為例

謝艷輝，張玉玲，王麗麗

（魯東大學信息與電氣工程學院，山東 煙臺 264025）

0 引言

黨的二十大報告提出“推進教育數字化，建設全民終身學習的學習型社會、學習型大國”。推進教育數字化，已成為抓住信息化發展歷史機遇和搶占新一輪科技競爭制高點的迫切需要，而推進高等教育數字化已成為推進高等教育高質量和可持續發展的戰略支撐[1]。《中國教育現代化2035》提出了推進教育現代化的八大基本理念：更加注重以德為先，更加注重全面發展，更加注重面向人人，更加注重終身學習，更加注重因材施教，更加注重知行合一，更加注重融合發展，更加注重共建共享。而工程倫理教育與其中的理念是一致的，是其在工科教育中的具體化和實踐化。同時5G已滲透到社會生產生活的各個領域，以“移動通信綜合設計”課程為例，在數字化轉型視域下革新教學模式，以學生為中心，利用數字化教學工具，融入工程教育理念，探討通過移動通信綜合設計課程5G移動通信系統虛擬仿真教學培養學生的移動通信技術與工程實踐創新能力、解決復雜工程問題的能力及具備高度的社會責任感[2-4]、使命感及工程倫理觀，以匹配未來社會的行業需求[5-7]。

1 課程地位

移動通信綜合設計是通信工程專業一門重要的專業實踐課程，旨在模擬5G全網的移動通信場景，為學生提供移動通信系統設計、組網的實踐經驗，加深學生對移動通信原理與技術、典型移動通信系統等內容的理解，培養學生移動通信綜合設計能力、設備的運營維護能力及解決移動通信系統復雜工程問題的能力，并在設計過程中將工程系統觀、工程倫理觀融入其中。使學生既有追蹤前沿技術的理論功底，同時具備發現、分析解決工程問題的能力及高度的工程倫理意識。為此依托教育部產學合作協同育人項目與企業合作構建魯東大學ICT 人才培養實踐基地，其中包含第五代移動通信系統虛擬仿真平臺建設。仿真平臺以城市市區為典型應用場景，包含網絡拓撲規劃、容量規劃、移動通信設備的選型、參數配置及系統調試等內容。

2 課程內容及目標

在數字化轉型背景下，為使工程倫理教育與數字化教學有效結合，課程內容優化與課程目標重構如下：

課程內容為利用深圳市訊方技術股份有限公司的5G 虛擬仿真平臺進行不同城市之間的5G 移動通信網的組網設計，學生可線上操作，包含5G NSA、SA組網模式下的核心網、無線網及承載網仿真，具體為系統的網絡拓撲規劃、核心網移動通信設備的選型和數據配置、承載網移動通信設備的選型和數據配置、基站設備的選型和數據配置、承載網及最終的業務調測，最終實現不同城市不同小區之間的無線數據業務及通話業務互通。

通過本課程設計，能夠強化學生對5G 移動通信系統架構、原理及技術的理解，掌握移動通信系統規劃設計的方法及設備的安裝調試、業務測試及系統故障的判斷等，同時建立工程的系統觀和倫理觀。課程目標具體為：

課程目標1：能夠運用移動通信知識理論，針對移動通信設計的任務選擇研究路線，設計滿足任務要求的實現方案。

課程目標2：熟練使用5G 仿真軟件，針對設計的5G 系統方案，進行不同城市5G 移動通信系統的仿真與實現，具備初步的移動通信系統獨立設計能力。

課程目標3：熟悉移動通信領域的技術標準、法律法規，結合工程實際，了解工程所涉及的責任、安全、環境、職業倫理等。

課程目標4：具備良好的語言和書面表達能力，準確陳述自己的觀點，撰寫專業文檔，與業界同行及社會公眾進行溝通交流。

3 課程的數字化教學資源建設

團隊以學生為中心，以課程教學目標為主線，整合知識架構、豐富教學資源，建立移動通信綜合設計線上課程資源，包含綜合設計涉及的教學視頻、教學課件、線上討論、拓展微視頻及工程倫理教學案例等，為課程教學的開展提供優質資源，滿足學生學習所需。同時面向信息和通信產業需求，大力推進課程數字化建設和課程教學的深度融合，依托建立的ICT 人才培養實踐基地及5G 虛擬仿真平臺，積極引導學生進行自主式、探究式、個性化學習，實現了因材施教，并將工程倫理教育引入課程，教學效果得以提高，教學模式得以革新。

4 課程設計的過程及結果舉例

以實現課程教學目標為前提，本課程設計教師通過設計任務書給出若干題目，學生任選其一。以“5G NSA 組網全網模式下A市-B市4G、5G小區越區切換仿真實現”題目為例說明本設計如何完成課程目標，包含數字化教學背景下系統架構的方案設計、網絡的規劃分析、系統具體的仿真實現及在設計過程中工程倫理教育的融入。

4.1 設計任務書發放

教師通過超星學習通平臺發放設計任務書。

圖1 移動通信綜合設計超星學習通平臺

圖2 設計任務書部分顯示

4.2 系統方案設計

系統方案設計包含設計的可行性分析和A 市-B市移動通信系統組網方案設計。學生進行的可行性分析包含5G移動通信網絡基站選址的原則、規范、法律法規及5G的技術標準等,系統組網方案設計包括A市和B 市的接入網、承載網及核心網的組網方案設計。系統組網方案設計過程中學生建立工程系統觀，可行性分析讓學生了解移動通信系統工程包含社會、安全、成本及法律等各個方面內容，學生建立工程倫理觀，培養學生對工程倫理的分析與辨識能力。

4.3 數據規劃

數據規劃包含A 市和B 市的網絡拓撲數據參數規劃、核心網參數規劃、無線設備連接規劃、無線參數規劃、承載網IP規劃等。規劃過程中移動通信網設備多，鏈路復雜度高，各個網元之間參數的關聯性強，對學生的專業功底要求較高，此過程培養學生具備踏實勤奮、嚴謹專注、敬業負責的職業精神和科學態度，融入了對學生的職業倫理教育。

4.4 系統仿真實現

系統仿真實現包含A 市和B 市的核心網設備安裝及數據配置、無線側設備安裝及數據配置、承載網設備安裝及數據配置、A市和B市網元的互通測試、數據業務及通話業務測試及兩市小區切換業務實現。學生根據系統方案設計及數據規劃數據進行A市和B市5G 移動過通信網全網仿真，其中承載網絡包含兩條鏈路，分別為鏈形網絡1：A市核心網機房SW—A市承載中心機房PTN—A市承載中心機房OTN—A市承載1區匯聚機房OTN—A市承載1區匯聚機房PTN1—A 市A 站點機房PTN—基站；鏈形網絡2：A 市核心網機房SW—A 市承載中心機房PTN—A 市承載中心機房OTN—B市承載中心機房OTN—B市承載中心機房PTN—B 市承載1 區匯聚機房PTN—B 市A 站點機房PTN—基站。整個仿真過程要求學生掌握5G NSA 組網架構、5G核心網設備安裝與線纜連接、5G核心網的數據配置、5G基站室內設備和室外設備安裝、5G網絡站房室內各線路連接和室外設備線路連接、5G 基站的數據配置、承載設備安裝及線纜連接與數據配置。在操作過程中，對各個網元、鏈路的規劃數據需有深入的理解，對數據的產生原理、相互之間的關系需有系統的掌握，以保證在系統測試階段當系統運行出現故障時，能夠從容面對大量的配置數據，通過故障來源和信息定位進行故障排查，反復調試、糾錯，保證系統仿真的最終實現。此過程從技術層面培養了學生移動通信網絡的規劃、設計及運營維護等實踐能力，提高了獨立分析、解決復雜工程問題的能力，從非技術層面5G全網的設計與實現強化了學生的工程系統觀、正確的道德意識及社會責任感，而具體的設備連接、參數設置及系統調試的不斷試錯、糾錯過程強化了學生認真盡責、精益求精、執著堅持的工程職業倫理觀。

4.5 撰寫設計報告

將方案設計、數據規劃、系統仿真與實現、系統測試、設計心得形成文檔。此過程進一步加深學生對移動通信完整知識體系的理解，提高工程實踐能力，深層次體會工程實踐活動涉及社會、安全、成本及法律等各個方面，培養學生遵守職業道德，提升工程系統觀、工程倫理意識和社會責任感。

4.6 設計材料提交

設計結束，所有要求提交的內容全部提交至學習通平臺，教師對所有提交材料進行批改量化。

圖3 部分綜合設計材料提交截圖

5 課程評價體系改革

依托正在進行的通信工程專業工程教育專業認證，依據工程教育專業認證理念，課程目標有效支撐畢業要求指標點，注重學生解決復雜工程問題能力的培養，并將工程倫理教育融入綜合設計課程，過程性考核貫穿綜合設計全過程，過程評價與結果評價相結合，定性評價與定量評價相結合，為此構建多元化課程考核模式。課程目標考核與評價方式及比例如表1。

表1 課程目標考核與評價方式

圖4 學生線上學情情況統計

6 討論

移動通信綜合設計課程是移動通信理論知識和移動通信實際網絡銜接結合的重要環節，優化課程設計內容，豐富教學形式，探索工程倫理教育與本課程設計的契合點，改革課程評價體系，有助于培養學生的創新能力和工程倫理意識，提高教學效果。傳統的綜合設計模式教學形式單一，固定的教學方式和設計時間安排，限制了學生的學習自由度和靈活性，無法實現個性化教學，忽略學生的個體差異，導致部分學生在設計過程中存在吃力感，并且工程倫理教育培養意識薄弱。在數字化轉型視域下，以移動通信綜合設計5G 移動通信系統虛擬仿真教學為例，將工程倫理教育與移動通信綜合設計緊密結合，探索與實踐初見成效，但仍存在一些問題：課程知識點的篩選和工程倫理的概念和內涵如何有效契合，如何應用現有的軟硬件教學條件設計行之有效的教學方法，讓學生在具備專業知識學習、運用能力及創新思維的同時具有高度的社會責任感和強烈的工程倫理意識。教學數字化開展是未來教學活動的趨勢，為了提高移動通信綜合設計課程教學質量，充分將工程倫理教育融入其中，作者進行以下思考。

1）凝練教學目標，推進工程倫理教育。數字化時代隨著數字化轉型的不斷升級，對新型人才的需求不僅是卓越的技術，還需有高度的道德認知，所以必須在數字化轉型視域下推動移動通信綜合設計融合工程倫理教育的教學目標，全方位多角度推進工程倫理教育，強化學生的道德敏銳度和社會責任感。

2）開展雙師課堂，深化產教融合。充分利用校企合作平臺-魯東大學ICT 人才培養實踐基地，把教師的理論知識與企業工程師的行業經驗緊密結合，把握移動通信技術最新發展方向，深入了解行業人才需求，與時俱進，加強校企產教深度融合，將真實企業案例和工作流程引入課堂，并引導學生從工程倫理視角思考自我的社會價值，全面提升學生綜合素質。

7 結束語

數字技術是教育變革的重要推動力和路徑，以技術賦能教育成為眾多教育者的美好愿景。數字化轉型需求促使通信工程專業畢業生具備未來通信行業工程師的綜合素養，對其要求除了具備扎實的專業基礎，還要求具備高度的社會責任感、正確的價值觀及強烈的工程意識。在數字化轉型視域下，本文以移動通信綜合設計課程為例，根據設計任務，選擇研究路線，設計實現方案，通過5G 虛擬仿真平臺，進行不同城市5G 移動通信系統的仿真與實現，并將工程倫理教育融入其中，使學生系統掌握5G 原理、技術與應用，培養學生系統設計能力、設備的運營維護能力及解決復雜工程問題的能力，培養學生的工程職業道德素養、人文社會科學素養及社會責任感。