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網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)通信類課程實(shí)踐探討
計(jì)算機(jī)類和網(wǎng)絡(luò)類課程構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的主要知識體系，通信類課程是學(xué)好網(wǎng)絡(luò)類課程的重要基礎(chǔ)，下面是小編搜集的一篇探究網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)通信類課程實(shí)踐的論文范文，歡迎閱讀參考。
摘要：網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)與市場需求和應(yīng)用結(jié)合密切，強(qiáng)調(diào)工程性、系統(tǒng)性和實(shí)踐性，其專業(yè)課程可分為4個(gè)系列：電子類、計(jì)算機(jī)類、通信類和網(wǎng)絡(luò)類。通信類課程是學(xué)好網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)課程的一個(gè)重要基礎(chǔ)，文章針對網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的主要特點(diǎn)及教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)中通信類系列課程如何開展課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)及創(chuàng)新等實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)工程;課程體系;通信類課程;實(shí)踐
引言
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)是在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、通信工程和電子工程等專業(yè)的基礎(chǔ)上，通過多專業(yè)知識不斷交叉、融合而發(fā)展壯大的一門較新的學(xué)科和專業(yè)。與計(jì)算機(jī)專業(yè)相比，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)基本上是從計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)方向發(fā)展起來的，其教學(xué)組織管理大多也由計(jì)算機(jī)學(xué)院/系實(shí)施。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的知識體系主要是通過精簡一部分計(jì)算機(jī)專業(yè)課程，增加一部分網(wǎng)絡(luò)與通信類課程來構(gòu)建，其專業(yè)課程可分為4個(gè)系列：電子類、計(jì)算機(jī)類、通信類和網(wǎng)絡(luò)類，如圖1所示。其中網(wǎng)絡(luò)類課程主要涉及IP層以上的有關(guān)協(xié)議和理論，更加關(guān)注IP網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)、專用網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)及其設(shè)備和系統(tǒng)的開發(fā)、規(guī)劃、組網(wǎng)、安全與管理，它與計(jì)算機(jī)類課程一起構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的骨干課程體系。通信類課程主要由通信工程專業(yè)的部分專業(yè)課程精簡而來，其主要知識單元涉及網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中IP層以下的協(xié)議知識，偏重于電信或廣電等公用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺及設(shè)備的開發(fā)與建設(shè)。因此，學(xué)好通信類課程是學(xué)好網(wǎng)絡(luò)類課程的一個(gè)重要基礎(chǔ)，而且兩者相輔相成。只有融會貫通地理解并掌握兩者的主要專業(yè)知識，才能理解三網(wǎng)融合、全程全網(wǎng)的大概念，掌握完整的網(wǎng)絡(luò)與通信知識體系。另外，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)與市場需求和應(yīng)用結(jié)合密切，更加強(qiáng)調(diào)工程性、系統(tǒng)性和實(shí)踐性。
目前有關(guān)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實(shí)踐內(nèi)容探討的研究和論文較多，但對通信類系列課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的研究則較少。例如，文獻(xiàn)[3]介紹了國防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院通過開展多類型、多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才實(shí)踐能力培養(yǎng)的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)和建議;文獻(xiàn)[4]給出了武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院建設(shè)網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)平臺的方案、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及實(shí)踐改革思路和措施。但上述兩文獻(xiàn)涉及的實(shí)驗(yàn)平臺、項(xiàng)目和方法主要針對的是“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”等網(wǎng)絡(luò)類系列課程。文獻(xiàn)[5]介紹了北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院建設(shè)全程全網(wǎng)綜合型實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建方案與設(shè)想、實(shí)驗(yàn)設(shè)置與開發(fā)，以及部分實(shí)施情況和所收到的成效。實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺涉及電話網(wǎng)、移動網(wǎng)、智能網(wǎng)、接入網(wǎng)、光纖網(wǎng)、信令網(wǎng)、同步網(wǎng)、網(wǎng)管網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)等，主要針對通信專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。因此，無論從實(shí)驗(yàn)設(shè)備購置、實(shí)驗(yàn)深度，還是從實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)等方面來看，都不太適合網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)建設(shè)。文獻(xiàn)[2]給出了網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)開設(shè)通信類系列課程及其主要知識單元的有關(guān)看法和建議，但并未對有關(guān)課程實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)置給出相關(guān)見解和說明。因此，本文將在文獻(xiàn)[2]的基礎(chǔ)上，作補(bǔ)充和探討。
1 通信類課程內(nèi)容實(shí)驗(yàn)設(shè)置
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的通信類課程主要源自通信工程專業(yè)相應(yīng)的課程，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和手段豐富、成熟，主要問題是如何適當(dāng)取舍。目前較常用的課內(nèi)通信實(shí)驗(yàn)工具有兩類：一是“教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱+常用儀表”，二是通信仿真軟件或系統(tǒng)。兩者均可開展包括信號變換、編/解碼、基帶和頻帶傳輸、多路復(fù)用、無線信道衰落以及電信、移動等各類通信網(wǎng)絡(luò)主要技術(shù)方面的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本可涵蓋理論教學(xué)中的所有重要知識點(diǎn)，并可與課堂教學(xué)同步展開;實(shí)驗(yàn)層次可囊括從基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)到綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，以及從綜合課程設(shè)計(jì)到本科畢業(yè)設(shè)計(jì)課題;實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)都是長期教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶和科研成果的濃縮。利用硬件實(shí)驗(yàn)箱或系統(tǒng)不但可以加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解，還可熟悉實(shí)驗(yàn)工具的使用，提高動手能力。利用通信仿真軟件，如MATLAB和SystemView等，界面直觀明了，實(shí)驗(yàn)開展更加豐富靈活。例如，通過拖拽SystemView功能元件庫中的圖符塊(Token)并配置好參數(shù)，就可構(gòu)成各式各樣的仿真系統(tǒng)，對相應(yīng)信號頻域和時(shí)域的波形進(jìn)行動態(tài)觀察及分析，概念、原理和現(xiàn)象顯示清晰明了，分析窗口還可給出眼圖、星座圖及BER等曲線圖，非常有利于學(xué)生加深理解和掌握課堂理論知識。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系一般可分為基礎(chǔ)驗(yàn)證、綜合設(shè)計(jì)和研究創(chuàng)新三個(gè)層次。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為輔，目的是為了加深對課程理論知識的理解，增強(qiáng)基本專業(yè)技能的訓(xùn)練。根據(jù)文獻(xiàn)[2]，由于專業(yè)定位、數(shù)理基礎(chǔ)、學(xué)時(shí)限制等原因，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)通信類系列課程可設(shè)置在5門左右(見圖1)。主要教學(xué)內(nèi)容以基本的通信理論和電信、衛(wèi)星、光纖、移動等通信網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)原理為主，對一些復(fù)雜而抽象的信號變換、電磁傳播等數(shù)學(xué)知識僅作介紹。課程理論及實(shí)踐教學(xué)的基本要求是能支撐網(wǎng)絡(luò)類系列課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。因此實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置也應(yīng)與之相適應(yīng)。我們根據(jù)教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出如下幾點(diǎn)看法：
1)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容除了開設(shè)一些重要且較抽象的通信原理或技術(shù)方面的實(shí)驗(yàn)外，建議盡量設(shè)置一些與計(jì)算機(jī)類或網(wǎng)絡(luò)類課程關(guān)聯(lián)較大的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這樣，不僅可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也有助于加強(qiáng)和鞏固計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)類課程知識。例如，除了專門設(shè)置調(diào)制解調(diào)、碼分?jǐn)U頻等實(shí)驗(yàn)外，可選擇數(shù)字信號編碼(如CRC、HDB3編碼)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)測試(見圖2)等實(shí)驗(yàn)。在圖2中，兩臺計(jì)算機(jī)通過通信原理實(shí)驗(yàn)箱連接，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)通信軟件的設(shè)置與使用、RS232接口、數(shù)據(jù)通信控制規(guī)程、不同速率下的系統(tǒng)性能測量、信道誤碼和調(diào)制解調(diào)方式對通信性能的影響等知識點(diǎn)。
2)插圖2具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排要注意循序漸進(jìn)、先易后難、先模塊后系統(tǒng)。例如，在圖2中，可先單獨(dú)做BPSK/DBPSK實(shí)驗(yàn)和漢明編碼實(shí)驗(yàn)，再做計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)。對于BPSK/DBPSK實(shí)驗(yàn)，如采用SystemView仿真軟件，可先做BASK/BFSK的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，即給出完整的原理框圖及所有圖符模塊和參數(shù)配置，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證原理和熟悉仿真軟件的使用。做BPSK/DBPSK實(shí)驗(yàn)時(shí)，則抽掉部分功能模塊或僅給模塊不給參數(shù)，讓學(xué)生自己根據(jù)原理，設(shè)計(jì)、配置和調(diào)試系統(tǒng)，鍛煉學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。被抽掉的模塊和參數(shù)最好是對應(yīng)于學(xué)生容易忽視但又重要的知識點(diǎn)。
3)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可采用不同的實(shí)驗(yàn)工具，有利于學(xué)生了解和掌握更多的實(shí)驗(yàn)手段，也為今后畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新研究甚至將來深造或科研打下一定基礎(chǔ)。例如，“信號分析與處理”使用MATLAB工具，“數(shù)據(jù)通信”等其他課程就采用通信實(shí)驗(yàn)箱或SystemView仿真軟件。在上述調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)中采用SystemView，則在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中使用原理實(shí)驗(yàn)箱。如果條件允許，還可購置程控交換機(jī)、SDH設(shè)備、移動通信等實(shí)用設(shè)備，構(gòu)建出真實(shí)的通信實(shí)訓(xùn)環(huán)境，通過開設(shè)演示驗(yàn)證、設(shè)備操作、配置、管理以及互通測試等各種類型的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能盡快地建立真實(shí)、完整的通信和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)概念和掌握系統(tǒng)工作原理。
驗(yàn)證性或綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生盡快熟悉并掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為后續(xù)進(jìn)階型及自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)打下良好的基礎(chǔ);使學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中逐步增強(qiáng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、積累實(shí)用經(jīng)驗(yàn)的能力。通過實(shí)驗(yàn)不但能夠加深對基本理論知識的理解，還能提高工程實(shí)踐素質(zhì)，激發(fā)創(chuàng)新意識。
2 綜合課程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)置
通過提供高水平的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)或仿真平臺，開設(shè)綜合課程設(shè)計(jì)、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新項(xiàng)目競賽等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生能進(jìn)一步鞏固基礎(chǔ)知識、接觸科研前沿、鍛煉科研能力、提高工程素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神。
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)知識領(lǐng)域較廣，口徑較寬，需要開展和加強(qiáng)的實(shí)踐項(xiàng)目也較多。因此根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，目前大多數(shù)院校開設(shè)的綜合課程設(shè)計(jì)主要對應(yīng)的是網(wǎng)絡(luò)類系列課程，如網(wǎng)絡(luò)工程課程設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或應(yīng)用軟件開發(fā)課程設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)管理課程設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)攻防課程設(shè)計(jì)等。因此，如何在有限的實(shí)踐學(xué)時(shí)內(nèi)，開展通信類系列課程的綜合課程設(shè)計(jì)及創(chuàng)新研究也是值得探討的問題。我們認(rèn)為可采取以下思路：
1)開展一些相對簡單且與計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)類知識緊密結(jié)合的綜合課程設(shè)計(jì)，便于學(xué)生上手，提高積極性。例如，將計(jì)算機(jī)編程、仿真及硬件相結(jié)合，利用集成的仿真工具，通過電路原理圖及硬件描述語言設(shè)計(jì)出通信電路，編譯仿真后下載到實(shí)驗(yàn)板芯片上，并完成從設(shè)計(jì)、仿真到制作、驗(yàn)證的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。
2)在網(wǎng)絡(luò)工程等綜合課程設(shè)計(jì)中增加一些與通信類知識單元有關(guān)的綜合設(shè)計(jì)內(nèi)容。通過購置一些程控交換設(shè)備、SDH光纖網(wǎng)設(shè)備、寬帶接入網(wǎng)等設(shè)備，并集成入網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中，開設(shè)從底層通信到上層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及應(yīng)用，從語音到數(shù)據(jù)，從管理到傳輸，從接入網(wǎng)到核心網(wǎng)等綜合課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。
3)結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和創(chuàng)新研究競賽，根據(jù)指導(dǎo)老師所從事的科研項(xiàng)目，如無線傳感網(wǎng)、RF網(wǎng)、認(rèn)知無線電等，開展一些有關(guān)通信新技術(shù)方面的研究和創(chuàng)新項(xiàng)目，并將這些科研項(xiàng)目設(shè)備融入到實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)與通信綜合實(shí)驗(yàn)平臺中，由此不斷積累經(jīng)驗(yàn)，完善系統(tǒng)，開設(shè)更多的綜合或創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，豐富整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系。
另外，也要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，制定靈活的實(shí)驗(yàn)室開放和成績評定等制度，提高學(xué)生課內(nèi)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)效率，并鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間加強(qiáng)和豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
3 結(jié)語
隨著三網(wǎng)融合、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)知識體系及內(nèi)涵也在不斷發(fā)展和成熟。計(jì)算機(jī)類和網(wǎng)絡(luò)類課程構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的主要知識體系，通信類課程是學(xué)好網(wǎng)絡(luò)類課程的重要基礎(chǔ)。而通信類課程的實(shí)踐教學(xué)是掌握通信與網(wǎng)絡(luò)類課程知識，實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。本文在文獻(xiàn)[2]的基礎(chǔ)上，就網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)如何開展通信類系列課程實(shí)驗(yàn)設(shè)置提出了相關(guān)建議，有待進(jìn)一步實(shí)踐驗(yàn)證和完善。
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