網絡工程專業通信類課程實踐探討

網絡工程專業通信類課程實踐探討

　　計算機類和網絡類課程構成了網絡工程專業的主要知識體系，通信類課程是學好網絡類課程的重要基礎，下面是小編搜集的一篇探究網絡工程專業通信類課程實踐的論文范文，歡迎閱讀參考。

　　摘要：網絡工程專業與市場需求和應用結合密切，強調工程性、系統性和實踐性，其專業課程可分為4個系列：電子類、計算機類、通信類和網絡類。通信類課程是學好網絡工程專業課程的一個重要基礎，文章針對網絡工程專業的主要特點及教學實踐經驗，就網絡工程專業中通信類系列課程如何開展課內實驗、綜合設計及創新等實踐環節進行探討。

　　關鍵詞：網絡工程;課程體系;通信類課程;實踐

　　引言

　　網絡工程專業是在計算機科學與技術、通信工程和電子工程等專業的基礎上，通過多專業知識不斷交叉、融合而發展壯大的一門較新的學科和專業。與計算機專業相比，網絡工程專業基本上是從計算機專業的計算機網絡專業方向發展起來的，其教學組織管理大多也由計算機學院/系實施。網絡工程專業的知識體系主要是通過精簡一部分計算機專業課程，增加一部分網絡與通信類課程來構建，其專業課程可分為4個系列：電子類、計算機類、通信類和網絡類，如圖1所示。其中網絡類課程主要涉及IP層以上的有關協議和理論，更加關注IP網、企業網、專用網和互聯網及其設備和系統的開發、規劃、組網、安全與管理，它與計算機類課程一起構成網絡工程專業的骨干課程體系。通信類課程主要由通信工程專業的部分專業課程精簡而來，其主要知識單元涉及網絡體系結構中IP層以下的協議知識，偏重于電信或廣電等公用網絡系統平臺及設備的開發與建設。因此，學好通信類課程是學好網絡類課程的一個重要基礎，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知識，才能理解三網融合、全程全網的大概念，掌握完整的網絡與通信知識體系。另外，網絡工程專業與市場需求和應用結合密切，更加強調工程性、系統性和實踐性。

　　目前有關網絡工程專業實踐內容探討的研究和論文較多，但對通信類系列課程實驗環節的研究則較少。例如，文獻[3]介紹了國防科技大學計算機學院通過開展多類型、多層次實驗教學，加強網絡工程專業人才實踐能力培養的有關經驗和建議;文獻[4]給出了武漢大學計算機學院建設網絡工程實訓平臺的方案、實驗項目以及實踐改革思路和措施。但上述兩文獻涉及的實驗平臺、項目和方法主要針對的是“計算機網絡”等網絡類系列課程。文獻[5]介紹了北京郵電大學電信工程學院建設全程全網綜合型實驗室的構建方案與設想、實驗設置與開發，以及部分實施情況和所收到的成效。實驗網絡平臺涉及電話網、移動網、智能網、接入網、光纖網、信令網、同步網、網管網、數據傳輸網等，主要針對通信專業的實驗室建設。因此，無論從實驗設備購置、實驗深度，還是從實驗學時等方面來看，都不太適合網絡工程專業的實驗建設。文獻[2]給出了網絡工程專業開設通信類系列課程及其主要知識單元的有關看法和建議，但并未對有關課程實踐內容的設置給出相關見解和說明。因此，本文將在文獻[2]的基礎上，作補充和探討。

　　1 通信類課程內容實驗設置

　　網絡工程專業的通信類課程主要源自通信工程專業相應的課程，實驗內容和手段豐富、成熟，主要問題是如何適當取舍。目前較常用的課內通信實驗工具有兩類：一是“教學實驗箱+常用儀表”，二是通信仿真軟件或系統。兩者均可開展包括信號變換、編/解碼、基帶和頻帶傳輸、多路復用、無線信道衰落以及電信、移動等各類通信網絡主要技術方面的實驗，實驗項目基本可涵蓋理論教學中的所有重要知識點，并可與課堂教學同步展開;實驗層次可囊括從基礎驗證實驗到綜合設計和創新實驗，以及從綜合課程設計到本科畢業設計課題;實驗方法和技術都是長期教學經驗的結晶和科研成果的濃縮。利用硬件實驗箱或系統不但可以加深學生對知識點的理解，還可熟悉實驗工具的使用，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，實驗開展更加豐富靈活。例如，通過拖拽SystemView功能元件庫中的圖符塊(Token)并配置好參數，就可構成各式各樣的仿真系統，對相應信號頻域和時域的波形進行動態觀察及分析，概念、原理和現象顯示清晰明了，分析窗口還可給出眼圖、星座圖及BER等曲線圖，非常有利于學生加深理解和掌握課堂理論知識。

　　實驗教學體系一般可分為基礎驗證、綜合設計和研究創新三個層次。課內實驗項目大多以驗證性實驗為主，綜合設計性實驗為輔，目的是為了加深對課程理論知識的理解，增強基本專業技能的訓練。根據文獻[2]，由于專業定位、數理基礎、學時限制等原因，網絡工程專業通信類系列課程可設置在5門左右(見圖1)。主要教學內容以基本的通信理論和電信、衛星、光纖、移動等通信網的關鍵技術原理為主，對一些復雜而抽象的信號變換、電磁傳播等數學知識僅作介紹。課程理論及實踐教學的基本要求是能支撐網絡類系列課程的學習和實踐。因此實驗項目的設置也應與之相適應。我們根據教學實踐經驗，提出如下幾點看法：

　　1)實驗內容除了開設一些重要且較抽象的通信原理或技術方面的實驗外，建議盡量設置一些與計算機類或網絡類課程關聯較大的實驗內容。這樣，不僅可提高學生的學習興趣，也有助于加強和鞏固計算機和網絡類課程知識。例如，除了專門設置調制解調、碼分擴頻等實驗外，可選擇數字信號編碼(如CRC、HDB3編碼)、計算機數據傳輸通信系統測試(見圖2)等實驗。在圖2中，兩臺計算機通過通信原理實驗箱連接，實驗內容涉及計算機通信軟件的設置與使用、RS232接口、數據通信控制規程、不同速率下的系統性能測量、信道誤碼和調制解調方式對通信性能的影響等知識點。

　　2)插圖2具體實驗項目安排要注意循序漸進、先易后難、先模塊后系統。例如，在圖2中，可先單獨做BPSK/DBPSK實驗和漢明編碼實驗，再做計算機數據傳輸系統測試實驗。對于BPSK/DBPSK實驗，如采用SystemView仿真軟件，可先做BASK/BFSK的驗證性實驗，即給出完整的原理框圖及所有圖符模塊和參數配置，實驗目的是驗證原理和熟悉仿真軟件的使用。做BPSK/DBPSK實驗時，則抽掉部分功能模塊或僅給模塊不給參數，讓學生自己根據原理，設計、配置和調試系統，鍛煉學生的綜合設計能力。被抽掉的模塊和參數最好是對應于學生容易忽視但又重要的知識點。

　　3)不同的實驗項目可采用不同的實驗工具，有利于學生了解和掌握更多的實驗手段，也為今后畢業設計、創新研究甚至將來深造或科研打下一定基礎。例如，“信號分析與處理”使用MATLAB工具，“數據通信”等其他課程就采用通信實驗箱或SystemView仿真軟件。在上述調制解調實驗中采用SystemView，則在計算機數據傳輸系統實驗中使用原理實驗箱。如果條件允許，還可購置程控交換機、SDH設備、移動通信等實用設備，構建出真實的通信實訓環境，通過開設演示驗證、設備操作、配置、管理以及互通測試等各種類型的實驗，使學生能盡快地建立真實、完整的通信和網絡系統概念和掌握系統工作原理。

　　驗證性或綜合性實驗能夠使學生盡快熟悉并掌握實驗設備，為后續進階型及自主設計型實驗打下良好的基礎;使學生從實驗中逐步增強發現問題、分析問題、解決問題、積累實用經驗的能力。通過實驗不但能夠加深對基本理論知識的理解，還能提高工程實踐素質，激發創新意識。

　　2 綜合課程設計和創新實驗設置

　　通過提供高水平的實驗系統或仿真平臺，開設綜合課程設計、本科畢業設計、創新項目競賽等實驗項目，使學生能進一步鞏固基礎知識、接觸科研前沿、鍛煉科研能力、提高工程素質、培養創新精神。

　　網絡工程專業知識領域較廣，口徑較寬，需要開展和加強的實踐項目也較多。因此根據專業培養目標，目前大多數院校開設的綜合課程設計主要對應的是網絡類系列課程，如網絡工程課程設計、網絡協議或應用軟件開發課程設計、網絡管理課程設計、網絡攻防課程設計等。因此，如何在有限的實踐學時內，開展通信類系列課程的綜合課程設計及創新研究也是值得探討的問題。我們認為可采取以下思路：

　　1)開展一些相對簡單且與計算機或網絡類知識緊密結合的綜合課程設計，便于學生上手，提高積極性。例如，將計算機編程、仿真及硬件相結合，利用集成的仿真工具，通過電路原理圖及硬件描述語言設計出通信電路，編譯仿真后下載到實驗板芯片上，并完成從設計、仿真到制作、驗證的整個實驗過程。

　　2)在網絡工程等綜合課程設計中增加一些與通信類知識單元有關的綜合設計內容。通過購置一些程控交換設備、SDH光纖網設備、寬帶接入網等設備，并集成入網絡實訓系統中，開設從底層通信到上層網絡協議及應用，從語音到數據，從管理到傳輸，從接入網到核心網等綜合課程設計內容。

　　3)結合畢業設計環節和創新研究競賽，根據指導老師所從事的科研項目，如無線傳感網、RF網、認知無線電等，開展一些有關通信新技術方面的研究和創新項目，并將這些科研項目設備融入到實驗室網絡與通信綜合實驗平臺中，由此不斷積累經驗，完善系統，開設更多的綜合或創新實驗項目，豐富整個實驗體系。

　　另外，也要加強實驗教學管理，制定靈活的實驗室開放和成績評定等制度，提高學生課內學時實驗效率，并鼓勵學生利用課余時間加強和豐富實驗內容。

　　3 結語

　　隨著三網融合、物聯網、云計算等發展，網絡工程專業知識體系及內涵也在不斷發展和成熟。計算機類和網絡類課程構成了網絡工程專業的主要知識體系，通信類課程是學好網絡類課程的重要基礎。而通信類課程的實踐教學是掌握通信與網絡類課程知識，實現素質教育和創新人才培養目標的重要環節。本文在文獻[2]的基礎上，就網絡工程專業如何開展通信類系列課程實驗設置提出了相關建議，有待進一步實踐驗證和完善。

　　參考文獻：

　　[1]毛羽剛，徐明，網絡工程專業調查及思考[J]，計算機工程與科學，2010(增刊1)：60-61。

　　[2]毛羽剛，曹介南，徐明，網絡工程專業通信類課程設置[J]，計算機教育，2010(23)：119-121。

　　[3]蔡開裕，朱培棟，曹介南，等，提高網絡工程專業人才素質之我見[J]，計算機教育，2010(23)：55-58。

　　[4]黃治國，黃建忠，張滬寅，等，網絡工程實訓平臺建設與實踐教學創新[J]，實驗室研究與探索，2011(30)：146-149。

　　[5]吳建偉，張瑞芹，桑林，等，全程全網通信專業實驗的開發與建設[J]，實驗技術與管理，2005，10(22)：124-126。

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