基于通信網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀的“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”課程教學(xué)改革探索

摘要：“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”是通信工程專業(yè)的主干課程，傳統(tǒng)的課程教學(xué)已難以適應(yīng)通信網(wǎng)與交換技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。文章分析了“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，提出了當(dāng)前課程存在的問(wèn)題與不足，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和課程考核評(píng)價(jià)幾方面探討了“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”課程教學(xué)改革路徑，給出了教學(xué)改革的思路。教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)這幾年教學(xué)改革優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容，開展了基于長(zhǎng)江雨課堂平臺(tái)的線上線下混合式教學(xué)，實(shí)施了貫穿整個(gè)課程過(guò)程的項(xiàng)目式教學(xué)方法，建立了注重過(guò)程的綜合考核評(píng)價(jià)體系。實(shí)踐表明，通過(guò)這些教改措施，較好地解決了理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用的銜接，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生從事網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)劃設(shè)計(jì)能力，進(jìn)一步提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”；線上線下混合式教學(xué)；項(xiàng)目式教學(xué)；考核評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TN91-4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”課程是通信工程專業(yè)的主干課程，這門課的前身是“現(xiàn)代通信網(wǎng)”和“現(xiàn)代交換技術(shù)”2門課程。通信網(wǎng)絡(luò)是由終端、傳輸設(shè)備和交換設(shè)備3大部分組成，交換技術(shù)是通信網(wǎng)的核心技術(shù)，基于通信網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)交換技術(shù)更容易理解交換技術(shù)原理與應(yīng)用，同時(shí)鑒于通信網(wǎng)和交換技術(shù)2門課程的教學(xué)內(nèi)容存在重復(fù)和交叉，因此將2門課程整合為一門課程。為了適應(yīng)新時(shí)代通信工程專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才方案的建設(shè)需求和培養(yǎng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)等能力的課程教學(xué)目標(biāo)定位，結(jié)合通信網(wǎng)和交換技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和課程考核評(píng)價(jià)幾方面進(jìn)行教學(xué)改革探索。

1通信網(wǎng)和交換技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

通信網(wǎng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供的主要業(yè)務(wù)和交換技術(shù)分類，典型網(wǎng)絡(luò)有公用電話交換網(wǎng)（PSTN）、移動(dòng)通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、NGN網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、X.25分組交換網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)、ATM寬帶網(wǎng)等。中國(guó)在2010年已完成基于軟交換技術(shù)的NGN網(wǎng)絡(luò)替代基于數(shù)字程控交換技術(shù)的PSTN網(wǎng)絡(luò)；X.25分組交換網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)、電路交換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)逐漸被基于IP技術(shù)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信所替代［1］；ATM寬帶網(wǎng)因ATM技術(shù)復(fù)雜且成本較高，直接支持的應(yīng)用不多，實(shí)際上ATM只是在互聯(lián)網(wǎng)的主干網(wǎng)中應(yīng)用過(guò)［2］；而基于IP的互聯(lián)網(wǎng)目前成為應(yīng)用最廣、影響力最大的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，同時(shí)固定或移動(dòng)電話網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正朝著全面IP化方向發(fā)展［3-5］ ，基于IP的協(xié)議體系也是天地一體化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系的發(fā)展趨勢(shì)［6］。

通信網(wǎng)的交換技術(shù)可以分為電路交換、分組交換、光交換和軟交換技術(shù)，其中分組交換技術(shù)又分為報(bào)文交換、X.25分組交換、幀中繼交換、ATM交換、IP交換等。電路交換是基礎(chǔ)，而基于IP技術(shù)的分組交換技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，軟交換技術(shù)是NGN網(wǎng)絡(luò)控制層的核心技術(shù)，光交換是高速光纖通信網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

隨著三網(wǎng)（電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)）融合的完成，三網(wǎng)已逐步整合成為統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)，基于IP技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)是其核心部分，各種基于IP協(xié)議的業(yè)務(wù)能在不同的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)互通［7］。隨著IP技術(shù)的發(fā)展，通信網(wǎng)的主流交換技術(shù)已經(jīng)從電路交換轉(zhuǎn)為分組交換，交換技術(shù)與路由技術(shù)的作用也逐漸趨同，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)的發(fā)展趨于融合［2］。國(guó)內(nèi)一些高校已經(jīng)開始將交換技術(shù)內(nèi)容教學(xué)和通信網(wǎng)內(nèi)容教學(xué)融合在一起講授［2，8］，以進(jìn)行課程教學(xué)改革探索。

2傳統(tǒng)課程教學(xué)的不足

傳統(tǒng)的“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”課程教學(xué)存在明顯不足之處，主要表現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和課程考核評(píng)價(jià)幾方面。

21教學(xué)內(nèi)容：跟不上主流“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

早期“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”的主要教學(xué)內(nèi)容如表1所示的教改前主要教學(xué)內(nèi)容，其中1—9單元是現(xiàn)代通信網(wǎng)課程內(nèi)容，10—15單元是現(xiàn)代交換技術(shù)課程內(nèi)容。

從教改前的主要教學(xué)內(nèi)容來(lái)看，明顯存在以下問(wèn)題：（1）交換技術(shù)是通信網(wǎng)的核心技術(shù)，離開通信網(wǎng)去講授交換技術(shù)，只能講解一些交換技術(shù)的基本原理，難以深入分析交換技術(shù)在通信網(wǎng)中的工作機(jī)制及各種協(xié)議的相互作用過(guò)程，造成網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)的割裂，與現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)的發(fā)展趨于融合相背離。（2）通信網(wǎng)的主流交換技術(shù)已經(jīng)從電路交換轉(zhuǎn)為分組交換，而分組的主流技術(shù)是關(guān)于IP數(shù)據(jù)的交換與路由技術(shù)。關(guān)于IP數(shù)據(jù)的傳輸、交換與路由，教學(xué)內(nèi)容過(guò)于淺顯，且大多數(shù)通信工程專業(yè)的學(xué)生又未開設(shè)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程，造成分組交換中最重要和基礎(chǔ)的IP數(shù)據(jù)如何傳輸、交換和路由內(nèi)容的缺失，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的理解不夠深入。（3）“通信網(wǎng)”課程中數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和軟交換網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容與“交換技術(shù)”課程的分組交換、軟交換相關(guān)部分，存在大量?jī)?nèi)容交叉和重復(fù)。

22教學(xué)方式：?jiǎn)我豢菰铩⒉灰桌斫?/p>

“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”課程存在內(nèi)容分散、概念過(guò)于抽象和術(shù)語(yǔ)多等現(xiàn)象，傳統(tǒng)的課程教學(xué)仍然采用以教師播放PPT和講解為主要手段，缺乏構(gòu)建具體網(wǎng)絡(luò)的條件來(lái)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。例如講解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識(shí)時(shí)，一方面教材只介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一些碎片化的知識(shí)，未系統(tǒng)介紹數(shù)據(jù)端到端的傳輸思想、數(shù)據(jù)封裝和各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的工作機(jī)制及它們?cè)趯?shí)際網(wǎng)絡(luò)中的相互作用過(guò)程等；另一方面沒有條件構(gòu)建具體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。根據(jù)課程實(shí)際學(xué)習(xí)反饋，學(xué)生無(wú)法接觸實(shí)際通信網(wǎng)進(jìn)行操作、觀察和思考，在課堂上只能被動(dòng)接受老師的技術(shù)講解，對(duì)通信網(wǎng)的組網(wǎng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)傳輸、各種交換或協(xié)議的工作機(jī)制等沒有感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生較難接受這種教學(xué)方法。

23課程考核評(píng)價(jià)：形式不夠全面

“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”課程存在內(nèi)容分散、專業(yè)名詞多、協(xié)議或交換等抽象的情況，傳統(tǒng)的課程考核評(píng)價(jià)側(cè)重期末試卷考試，主要考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，同時(shí)輔以平時(shí)作業(yè)、出勤和課堂回答問(wèn)題等考核。這樣的考核評(píng)價(jià)，難以體現(xiàn)和達(dá)到課程的教學(xué)目標(biāo)——培養(yǎng)學(xué)生具有從事通信網(wǎng)的基本規(guī)劃設(shè)計(jì)能力。

3課程教學(xué)改革

主講“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)共有6人，其中副教授4人、講師2人，有通信企業(yè)工作經(jīng)歷的有2人，平均年齡40歲，都具有碩士或博士學(xué)位。根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)、主流通信網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行課程建設(shè)和教學(xué)改革探索。

31教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，如表1 所示。優(yōu)化后的教學(xué)內(nèi)容以網(wǎng)絡(luò)通信為重點(diǎn)內(nèi)容，使學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握網(wǎng)絡(luò)通信、交換技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和從事網(wǎng)絡(luò)通信的規(guī)劃設(shè)計(jì)、配置和調(diào)試等實(shí)際應(yīng)用技能，同時(shí)了解移動(dòng)通信網(wǎng)、光纖通信網(wǎng)、NGN網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等主流網(wǎng)絡(luò)知識(shí)。

教學(xué)中將主要交換技術(shù)的工作機(jī)制融入通信網(wǎng)介紹，如電路交換工作機(jī)制放在電路交換網(wǎng)絡(luò)，分組交換技術(shù)如MAC幀放在以太網(wǎng)，IP分組交換與路由技術(shù)放在IP網(wǎng)絡(luò)互連機(jī)制等。非主流的交換技術(shù)和通信網(wǎng)如幀中繼交換技術(shù)、數(shù)字程控交換技術(shù)、幀中繼網(wǎng)等不再介紹。鑒于通信工程專業(yè)同期開設(shè)了移動(dòng)通信課程和光纖通信課程，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將移動(dòng)通信網(wǎng)、光纖通信網(wǎng)內(nèi)容放在相應(yīng)的課程中教學(xué)，同時(shí)提供資料介紹新技術(shù)如多協(xié)議標(biāo)記交換MPLS、IMS技術(shù)等供學(xué)生課外閱讀。

實(shí)驗(yàn)方面配套建設(shè)了“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”實(shí)驗(yàn)室，開展以網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)、IP分組交換與路由、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)安全為主的系列實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括跨交換機(jī)VLAN配置實(shí)驗(yàn)、三層交換機(jī)和路由器互連VLAN實(shí)驗(yàn)、DNS域名系統(tǒng)配置實(shí)驗(yàn)和防火墻配置實(shí)驗(yàn)等。優(yōu)化后的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，更能體現(xiàn)當(dāng)今主流的通信網(wǎng)和交換技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣，更有利于本課程的人才培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

32教學(xué)方式的改革

教學(xué)團(tuán)隊(duì)主要從以下2方面進(jìn)行教學(xué)方式的改革。

321基于長(zhǎng)江雨課堂平臺(tái)開展線上線下混合式教學(xué)

結(jié)合課程特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)定位，教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于長(zhǎng)江雨課堂平臺(tái)開展線上線下混合式教學(xué)，如圖1所示。其中慕課視頻有20多個(gè)，是由教學(xué)團(tuán)隊(duì)精選并設(shè)計(jì)與相關(guān)重要理論知識(shí)配套的演示性實(shí)驗(yàn)或微視頻案例，如網(wǎng)橋工作過(guò)程演示實(shí)驗(yàn)、路由協(xié)議與動(dòng)態(tài)路由項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)、DNS演示實(shí)驗(yàn)、DHCP欺騙攻擊演示實(shí)驗(yàn)、防火墻演示實(shí)驗(yàn)、上海洋山港無(wú)人碼頭物聯(lián)

網(wǎng)應(yīng)用案例微視頻等。課堂上，課程內(nèi)容講授以案例為主教學(xué)，構(gòu)建實(shí)際應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在此環(huán)境下討論網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的工作機(jī)制、相關(guān)協(xié)議的工作流程及相互作用過(guò)程，從而較好地解決課程內(nèi)容和實(shí)際應(yīng)用的銜接。對(duì)一些重點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)如以太網(wǎng)MAC幀的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，利用課堂時(shí)間進(jìn)行視頻演示實(shí)驗(yàn)講解，同時(shí)在課堂上進(jìn)行組網(wǎng)設(shè)計(jì)、配置和調(diào)試的操作指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生操作、觀察和思考能力，使學(xué)生的動(dòng)手操作能跟隨教學(xué)進(jìn)度從開始貫穿到課程結(jié)束。

322貫穿課程教學(xué)過(guò)程的項(xiàng)目式教學(xué)方法

為了使學(xué)生深入理解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理和具備從事較復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)、配置和調(diào)試能力，采用貫穿課程教學(xué)過(guò)程的項(xiàng)目式教學(xué)。課程布置一個(gè)校園網(wǎng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目作業(yè)，要求學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求在課程結(jié)束時(shí)完成校園網(wǎng)設(shè)計(jì)。校園網(wǎng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的項(xiàng)目式教學(xué)，如圖2所示。學(xué)生在教師指導(dǎo)下，根據(jù)課程學(xué)習(xí)進(jìn)度分4個(gè)階段完成相關(guān)部分設(shè)計(jì)、配置和調(diào)試，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求。通過(guò)這種項(xiàng)目式教學(xué)，學(xué)生不僅能夠更好地理解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理，還能具備以實(shí)際設(shè)備為基礎(chǔ)進(jìn)行企業(yè)網(wǎng)級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、配置和調(diào)試能力。

以混合式和項(xiàng)目式教學(xué)為主，同時(shí)輔以系列的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、交換與路由等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下討論各種協(xié)議的工作流程、各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的工作機(jī)制及它們之間的相互作用過(guò)程，為學(xué)生提供完整、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)和實(shí)踐機(jī)會(huì)，教學(xué)方式具有直觀性和立體性，能激發(fā)學(xué)生更大的學(xué)習(xí)興趣。

33課程考核評(píng)價(jià)體系的改革

為了提高課堂教學(xué)效果和學(xué)生的參與積極性，體現(xiàn)課程的教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)采用注重過(guò)程考核的綜合評(píng)價(jià)體系，設(shè)置相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)和權(quán)重，課程考核成績(jī)=平時(shí)過(guò)程考核成績(jī)（校園網(wǎng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目15%+期中測(cè)試15%+單元作業(yè)10%+慕課視頻學(xué)習(xí)5%+問(wèn)題討論5%）+期末考試成績(jī)50%，過(guò)程性考核成績(jī)合計(jì)占比50%。

通過(guò)近幾年注重過(guò)程考核的改革嘗試，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和實(shí)際動(dòng)手能力都得到了提高，學(xué)生更容易掌握完整、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信知識(shí)并具備從事實(shí)際網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)等能力。

4結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，這幾年的“通信網(wǎng)與交換技術(shù)”課程的教學(xué)改革取得明顯的成效。近三年，多名學(xué)生先后通過(guò)了思科網(wǎng)絡(luò)工程師CCNA、CCNP技能認(rèn)證、華為網(wǎng)絡(luò)工程師HCIA、HCIP技能認(rèn)證；先后有多人畢業(yè)求職并獲得網(wǎng)絡(luò)工程師、信息安全工程師的崗位。

在本課程教學(xué)改革中，通過(guò)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、線上線下混合式教學(xué)、項(xiàng)目式教學(xué)和注重過(guò)程考核的綜合評(píng)價(jià)體系建立，較好地解決了理論學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用的銜接，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生從事實(shí)際網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)劃設(shè)計(jì)、配置和調(diào)試能力。基于本課程，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)和技能培養(yǎng)擴(kuò)展到學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和職業(yè)技能培訓(xùn)中，滿足了應(yīng)用需求，進(jìn)一步提高了學(xué)生的職業(yè)技能和創(chuàng)新能力。

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（編輯沈強(qiáng)）