通信网实验教学方法 本文关键词：通信网，教学方法，实验
通信网实验教学方法 本文简介：摘要：针对通信网类课程教学特点和教学过程中遇到的问题，结合教学实践教学经历，设计了以能力培养为目标的通信网实验体系，研究了以学生为主体的通信网实验教学方法，提出了多网系融合的通信网实验条件建设思路，为通信网实验课程的教学改革提供了参考。关键词：通信网；实验教学；能力培养；知识目标一、引言通信网是现代
通信网实验教学方法 本文内容：
摘要：针对通信网类课程教学特点和教学过程中遇到的问题，结合教学实践教学经历，设计了以能力培养为目标的通信网实验体系，研究了以学生为主体的通信网实验教学方法，提出了多网系融合的通信网实验条件建设思路，为通信网实验课程的教学改革提供了参考。
关键词：通信网；实验教学；能力培养；知识目标
一、引言
通信网是现代信息社会的重要基础设施，通信网相关课程，如“通信网基础”、“现代通信网”、“现代交换原理”和“计算机网络”等，一直是高等院校通信、电子以及信息等专业的核心专业课程之一，是掌握现代通信网组网原理的重要专业基础课程。通信网相关课程具有内容丰富、发展迅速、理论与实践结合紧密等特点，学生在学习过程中往往存在以下几个问题：一是缺乏实际应用经验。通信网的课程内容涉及网络体系结构、技术原理、信令控制等内容，与“可触摸”的通信设备相比，看不见、摸不着，初次接触通信网相关知识的学生通常会感到十分抽象，难以理解。二是背景知识复杂，缺乏系统思维。通信网是不断发展演进的，在不同历史时期和不同的应用环境下出现不同类型的通信网，它们的原理和技术特点各不相同，看似各成体系，知识点之间既相关又有区别，学生很容易出现概念混淆、逻辑混乱现象，不易知识的掌握。三是理论教学过程中知识传递与能力培养之间缺乏有力的契合点。为此，急需在课程教学中引入实践教学环节，以实践过程加深对技术原理的理解，以实践过程提高学生的认知水平，以实践过程促进知识向能力素质的转变。本文结合历年教学经历，对通信网实验教学进行研究和探讨。
二、以能力培养为目标的通信网实验体系设计
美国教育学家本杰明·布鲁姆（BenjaminBloom）把人的认知过程分为六个等级，依据复杂程度由低到高分别为记忆、理解、应用、分析、评价和改造，其中前两个认知类别属于知识范畴，第二个至第六个认知类别则属于能力范畴。布鲁姆认为，不应过于强调或仅仅强调把知识当为教育目标，以至于忽视发展学生的学习能力和创新能力。在当今社会迅速变革的过程中，快速学习新知识的能力比知识本身有更广泛的适应性和持续性，对个人的成长和发展有更大的帮助。因此在高等院校制定教学大纲或者课程标准时，对课程目标都有明确的知识目标和能力目标要求。通信网类课程教学目标的知识层面是使学生掌握各种通信网的组成结构和工作原理，熟悉相关的通信协议和规范，按照布鲁姆教育理论，这些目标的认知均属于记忆和理解类别，是为学生以后从事通信工程专业相关工作奠定理论基础的。通信网课程能力层面的目标则是培养学生对知识的应用、分析、评价和改造能力，这些能力的体现就是能解决实际工程中的具体问题，显然仅仅依靠理论教学是很难达到能力培养的目的的，而实验教学则是最直接的方式。通信网课程内容中，具体的通信网类型较多，有电话通信网、IP网、以太网、移动通信网、广播电视网等,同时不同的通信网其网络结构、组网机制、通信流程等也不尽相同，这往往会给学员在学习过程中造成困惑。而学生实验教学课时受限，因此必须从体系入手，对通信网的实验进行综合设计。坚持以传授知识为手段、以培养能力素质为目标，在实验课程中将不同网系的知识加以归纳和总结，据实验性质和培养目标的不同，结合理论教学，将通信网实验分为四类：设备实操与组网应用类，信令流程分析类、仿真与性能分析评估类和开发创新类，如图1所示，分别对应布鲁姆分类教育理论中的高级认知等级。如应用类实验可给学生开设通信网常用交换和传输设备的实操和组网应用实验，如程控交换机和软交换机的系统配置、用户配置、业务配置和中继配置等实验。分析类实验则可开设网络协议和信令分析实验，如计算机网络中的ARP、ICMP、HTTP等协议分析，电话网中的7号信令跟踪分析，软交换网络中的SIP信令跟踪分析等。网络仿真与性能分析评估类实验可以通过网络仿真软件对通信网进行仿真，对网络性能进行评估，对通信网工作原理进行实验验证，如OPENET、NS2、NS3、OMNET++等，主要面向高年级或研究生开设。创新实验则主要通过学生创新性设计，培养学生创新能力，例如国内一些大学采用课外大型自主实验教学的方法，使学生全程参与从选题、查阅资料、确定方案到进行实验、分析结果和撰写报告，模拟科学研究的全过程；还有一些高校鼓励学生参加校内外各种学科竞赛。我院针对学生设置了开放实验和创新基金项目两项创新性实验，学生可以根据自身特点进行选择。
三、以学生为主体的实践教学方法
传统的实验教学一般是由老师给出实验要求和具体步骤，学生按照顺序进行操作，不利于步骤在实施实验教学过程中，坚持以学生为主体，充分注重学生潜能的开发，可以结合实际实验内容，灵活采取多种教学方法，如案例式教学、问题驱动式教学、项目驱动式教学、支架式教学、任务驱动式教学、翻转课堂和在线教学等。下面主要以在通信网设备实操与组网应用实验教学中采用支架式教学方法为例进行说明。支架式教学方法是基于构建主义学习理论提出的一种以学习者为中心，以培养学生的问题解决能力和自主学习能力为目标的一种教学方法。该教学方法由以下5个环节构成：一是搭脚手架：围绕当前学习主题，建立概念框架。通信网实验中，第一步就是让学生明白本次实验涉及到哪些概念，用到什么设备，实验目的是什么。二是进入情景：通过构建某一典型通信网络拓扑和若干终端节点，设置应用场景，将学生引入问题情景，引导学生进行进一步的探索。三是独立探索：首先由老师启发引导，可以是演示或者介绍相关操作过程，然后让学生去分析；在学生探索过程中，老师适时提示，坚持以学生为主体，教员为主导，碰到问题时引导学生积极思考，充分调动教与学的主动性和积极性。有利于培养学生的自学能力和创造力。四是协作学习：通信网一般是由多个交换和路由节点构成，往往需要各个小组进行分工协作完成，在相互配合过程中学生之间不仅可以相互交流学习，还可以进一步培养团结协作精神。五是效果评价：通信网实验最后需要经过学生个人的自我检验和老师的验收总结进行评估，评估内容不仅是最后的实验结果，还需要对实验的过程、学生的自学能力和解决问题能力以及团结协作能力进行综合评估。实验内容的设置一般也是从简单到复杂，通过这种支架作用不停顿的提高学生的能力水平。在具体实施过程中，针对某一实验内容还可以同时使用案例式或者问题驱动式教学方法。而在网络仿真和性能分析类实验和创新实验中，则可以采用翻转课堂，让学生在实验前通过自主学习完成全部或者部分实验，在课堂上针对本节实验内容与同学和老师进行探究式学习，让学生成为学习的主人。
四、以多网系融合为特点的实验条件建设
通信网的发展经历了从电路交换到分组交换，从窄带到宽带、从单纯语音业务到多媒体综合业务、从固定通信到移动通信的不断发展演进过程，而且如今还在这种不停的演进之中。现代通信网呈现的是一个多种网络并存、融合发展的态势。如果选择用一种通信网络进行实验教学，学生的实验经历就比较单一，难以学习到全面的通信网知识。因此在实验条件建设上，如果条件允许，需要坚持多网系融合建设思路。从通信网组网核心交换设备上看，可以考虑引入IP路由器、以太网交换机、电话交换机、软交换设备或IPPBX、移动交换系统（GSM、CDMA或者4GLTE）、IMS融合通信系统等。从条件建设方式来看，目前一般采用以下三种方式：一是从通信设备制造商购买实装设备来建设通信网专业实验室，一般成本较高，但实验可信度高。如果条件建设预算有限，也可以与通信设备商授权的培训基地或公司开展联合培训。二是从通信网实验设备开发公司购买通信设备模拟实验设备，这种建设成本低一些，但实验可信度稍低，三是通过虚拟仿真软件构建模拟仿真环境，好处是维护成本低、便于学习和管理，但实验体验性差一些。目前国家和教育部正在广泛推广虚拟仿真实验环境建设。此前国内北京邮电大学、南京邮电大学和重庆邮电大学等高校均建立了相关的虚拟仿真实验室。
五、结束语
实验教学是工程专业创新人才培养的重要环节，对学生的知识传授、能力培养和素质提供具有不可替代的作用。通过构建以能力培养为目标的实验体系，综合运用多种实验教学方法研究，坚持多网系融合的实验条件建设思路，为通信网实验教学提供了参考。
参考文献
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作者：陈庆华 朱磊 罗国明 乔庐峰 单位：陆军工程大学通信工程学院
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