通信類實(shí)驗(yàn)教學(xué)革新

通信類實(shí)驗(yàn)教學(xué)革新

目前,在高校通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)中,大多還是采用傳統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)箱設(shè)備,如通信原理實(shí)驗(yàn)箱、程控交換實(shí)驗(yàn)箱、光纖通信實(shí)驗(yàn)箱、移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)箱等。前些年,這些設(shè)備在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)及研究中起到了一定的作用,特別是在通信原理、通信電子線路等課程的理論教學(xué)中,配合相關(guān)設(shè)備起到了幫助學(xué)生掌握相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí),檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的作用。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,通信技術(shù)和信息科學(xué)已成為當(dāng)今社會(huì)的熱門專業(yè),也是競爭最為激烈的行業(yè)之一[1]。作為21世紀(jì)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的通信技術(shù)學(xué)科,其發(fā)展速度之快,與其他學(xué)科相互滲透之廣,使得大學(xué)教學(xué)內(nèi)容更新周期越來越短,結(jié)合工程實(shí)際越來越密切。如果僅僅停留在實(shí)驗(yàn)箱時(shí)代,則遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了社會(huì)對(duì)通信技術(shù)人才能力的需求。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性隨著學(xué)科的發(fā)展日益凸現(xiàn)出來[2]。

1目前高校通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

從高校對(duì)通信專業(yè)人才教育培養(yǎng)的現(xiàn)狀來看,主要存在的問題有:驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多。大多數(shù)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是停留在“實(shí)驗(yàn)箱”時(shí)代,內(nèi)容以驗(yàn)證性為主,實(shí)驗(yàn)手段單調(diào),學(xué)生處于被動(dòng)地位,只是按照傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,按部就班地完成實(shí)驗(yàn),難以體現(xiàn)通信的系統(tǒng)性和網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)[3],不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性,反而對(duì)學(xué)生應(yīng)用能力的提高造成一定的障礙。系統(tǒng)觀念不強(qiáng)。學(xué)校大多采用“模塊式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué),各模塊之間或各門課程之間相互分割、相對(duì)獨(dú)立,造成學(xué)生缺少綜合性的整體概念,沒有進(jìn)行縱向和橫向的有機(jī)結(jié)合,更沒有形成完整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。創(chuàng)新精神不足。由于受學(xué)時(shí)的限制,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一般為2學(xué)時(shí),而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)往往不可能在短短的2節(jié)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)完成,因此實(shí)驗(yàn)效果不理想,況且大部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由生產(chǎn)廠家預(yù)先設(shè)定,不利于學(xué)生的主體作用和創(chuàng)造性的發(fā)揮。缺乏自身競爭優(yōu)勢。學(xué)校的教學(xué)與社會(huì)新技術(shù)應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié),學(xué)生所具有的實(shí)際水平和實(shí)際動(dòng)手能力與真正的就業(yè)要求相距甚遠(yuǎn),就業(yè)形勢嚴(yán)峻。除此之外,實(shí)驗(yàn)室管理體制上也存在諸多問題,如專業(yè)分得過細(xì)、專業(yè)面窄。這樣設(shè)置的實(shí)驗(yàn)室模式功能單一、規(guī)模小,儀器設(shè)備重復(fù)投資,實(shí)驗(yàn)技術(shù)力量分散,資源難以共享,影響了各個(gè)學(xué)科之間的相互滲透,不利于學(xué)生綜合實(shí)踐技能的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高,也難以發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室在人才培養(yǎng)、科學(xué)研究與社會(huì)服務(wù)中的整體功能效應(yīng)[4]。所有這些情況,造成了學(xué)生缺乏專業(yè)技能和新知識(shí),缺乏自身的競爭優(yōu)勢,在畢業(yè)之后立即進(jìn)入通信行業(yè)比較困難,出現(xiàn)社會(huì)通信合格人才缺乏和畢業(yè)生就業(yè)困難的現(xiàn)象。因此,有必要盡快采取措施,從人才培養(yǎng)模式上進(jìn)行改革。

2精確定位人才培養(yǎng)目標(biāo)

在人才培養(yǎng)模式中,培養(yǎng)的目標(biāo)和定位是至關(guān)重要的。在人才培養(yǎng)方向及專業(yè)方向上,應(yīng)充分考慮區(qū)域經(jīng)濟(jì)對(duì)人才培養(yǎng)的需求,及時(shí)了解區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨向,適時(shí)地根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展來調(diào)整專業(yè)方向,合理調(diào)整培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系和教學(xué)內(nèi)容,以便更好地服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)。按照普通高等院校對(duì)本科生培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的基本要求,以培養(yǎng)適應(yīng)型、應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才為目的,以學(xué)生為教育主體,堅(jiān)持科學(xué)教育與人文教育相互融合,注重創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng),促進(jìn)學(xué)生思想道德素質(zhì)、科學(xué)文化素質(zhì)、身心健康素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展,構(gòu)建通識(shí)教育基礎(chǔ)上的寬口徑專業(yè)教育人才培養(yǎng)模式?？傮w培養(yǎng)目標(biāo)為培養(yǎng)造就基礎(chǔ)寬厚,知識(shí)、能力、素質(zhì)俱佳,富有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,在專業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域具有國際視野和持久競爭力的未來高技術(shù)人才。對(duì)通信專業(yè)來說,在就業(yè)形勢嚴(yán)峻、競爭日趨激烈的今天,要根據(jù)學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo),以市場需求為導(dǎo)向,以職業(yè)崗位要求為依據(jù),結(jié)合大電類專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)律,堅(jiān)持理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重,能力培養(yǎng)與素質(zhì)提高并行,課程實(shí)驗(yàn)與工程訓(xùn)練、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、科學(xué)研究有機(jī)結(jié)合,創(chuàng)造以學(xué)生為本的人文環(huán)境,把知識(shí)傳授、能力提高、素質(zhì)培養(yǎng)貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)始終,深入落實(shí)大工程觀、大系統(tǒng)觀、大集成觀的教學(xué)理念,實(shí)行開放式教學(xué),著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

3大工程觀提出的歷史背景

美國工程教育界根據(jù)當(dāng)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的狀況,對(duì)高等工程教育進(jìn)行了深入的反思和研討,明確了工程教育的改革方向是要使建立在學(xué)科基礎(chǔ)上的工程教育回歸其本來涵義,更加重視工程實(shí)際以及工程本身的系統(tǒng)性和完整性。有人把這種思想稱為大工程觀視野中的教育觀。美國麻省理工學(xué)院工程學(xué)院院長喬爾?莫西斯說:“大工程觀的術(shù)語是為工程實(shí)際服務(wù)的工程教育的一種回歸,而與研究導(dǎo)向的工程科學(xué)觀相對(duì)立”[5]。美國工程與技術(shù)認(rèn)證委員會(huì)曾對(duì)21世紀(jì)新的工程人才提出了l1條評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)[6]。我國有學(xué)者也曾對(duì)美國工程與技術(shù)認(rèn)證委員會(huì)強(qiáng)調(diào)的側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行歸納:一是工程實(shí)踐能力;二是多學(xué)科的背景以及多方面的能力;三是職業(yè)道德以及社會(huì)責(zé)任感。吳啟迪副部長也指出,工程教育改革不僅要確保質(zhì)量,還要應(yīng)對(duì)工程全球化、工程復(fù)雜性的挑戰(zhàn),建立具有大工程觀、大系統(tǒng)觀、大集成觀的工程教育體系。大工程觀對(duì)高等教育改革提出了新的要求,并最終需要通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革來實(shí)現(xiàn)。

4通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

在學(xué)院人才培養(yǎng)模式的目標(biāo)下,優(yōu)化資源配置,完善實(shí)驗(yàn)室管理體制,改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍建設(shè),強(qiáng)化工程實(shí)踐意識(shí),鍛煉學(xué)生的科研與工程實(shí)踐能力,采用開放式的管理模式,深入落實(shí)大工程觀、大系統(tǒng)觀、大集成觀的教學(xué)理念,把通信工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為創(chuàng)新實(shí)踐的教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地。

優(yōu)化資源配置,成立專業(yè)實(shí)驗(yàn)中心2004年我們學(xué)院將專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行整合,成立了專業(yè)實(shí)驗(yàn)中心。一是集中和充實(shí)了實(shí)驗(yàn)室技術(shù)力量,完善了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)發(fā)展規(guī)劃,充分發(fā)揮人、財(cái)、物的潛力,提高辦學(xué)效益和辦學(xué)水平;二是將有限的經(jīng)費(fèi)集中使用,使實(shí)驗(yàn)室建設(shè)上檔次上水平;三是增大了專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模,優(yōu)化了資源配置,實(shí)現(xiàn)了資源共享,優(yōu)勢互補(bǔ),使實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)、層次、布局趨于合理,本著大學(xué)科、大平臺(tái)、中心型的思路,形成了多學(xué)科通用的實(shí)驗(yàn)室,有利于實(shí)驗(yàn)室的開放、交流和管理。整合后的實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生人時(shí)數(shù)大大增加,人員、房屋、設(shè)備由學(xué)院統(tǒng)一調(diào)配使用,提高了實(shí)驗(yàn)室的利用率,實(shí)驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)、功能得到進(jìn)一步優(yōu)化,為教學(xué)、科研工作以及學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了良好的條件和環(huán)境,為學(xué)科發(fā)展奠定了必備的物質(zhì)基礎(chǔ)。

改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平以地方經(jīng)濟(jì)的社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的需求為導(dǎo)向,改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,加強(qiáng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),完善專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),提升專業(yè)實(shí)驗(yàn),強(qiáng)化工程實(shí)踐意識(shí),對(duì)課程進(jìn)行整合和內(nèi)容創(chuàng)新,形成專業(yè)特色。

精簡驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)主要是鞏固課堂所學(xué)的理論知識(shí),大量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng),為此,精簡驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,只保留少量必開的經(jīng)典驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。少量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)和工程素養(yǎng)是必要的。

增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)綜合性實(shí)驗(yàn)主要是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)來解決實(shí)際問題的能力[7]。在完成了少量驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,由學(xué)生自擬或根據(jù)實(shí)驗(yàn)室下發(fā)的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí),通過查找資料、分析問題、提出設(shè)計(jì)方案、完成設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、總結(jié)報(bào)告等方面的鍛煉,使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)現(xiàn)代通信技術(shù)教學(xué)的喜愛,用理論指導(dǎo)實(shí)踐,用實(shí)踐推動(dòng)理論,進(jìn)行深入的學(xué)習(xí),達(dá)到提高學(xué)生綜合能力的目的。如在通信原理及通信電子線路實(shí)驗(yàn)中,可以考慮安排以下綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:時(shí)分復(fù)用2DPSK、2FSK通信系統(tǒng)設(shè)計(jì);兩路PCM數(shù)字電話系統(tǒng)設(shè)計(jì);時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)設(shè)計(jì);中波調(diào)幅發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì);鎖相頻率合成器設(shè)計(jì);超外差調(diào)幅收音機(jī)設(shè)計(jì);基于調(diào)頻、調(diào)幅的無線通話系統(tǒng)設(shè)計(jì);半雙工調(diào)頻無線對(duì)講機(jī)設(shè)計(jì)等。同時(shí),為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力,還可以增加Matlab仿真實(shí)驗(yàn)、SystemView仿真實(shí)驗(yàn)、FPGA/CPLD設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)方法由原來單一的必修實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加了選修和開放性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。通過該實(shí)驗(yàn),提高了學(xué)生對(duì)通信原理實(shí)驗(yàn)的興趣。如開設(shè)基于FPGA的基帶信號(hào)編解碼系統(tǒng)建模與設(shè)計(jì)、數(shù)字復(fù)接技術(shù)建模與設(shè)計(jì)、同步技術(shù)建模與設(shè)計(jì)、數(shù)字通信基帶系統(tǒng)建模與設(shè)計(jì)、數(shù)字信號(hào)頻帶傳輸系統(tǒng)建模與設(shè)計(jì)、誤碼檢測器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等。

引進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為了更好地適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才的需求,在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,我們根據(jù)目前各高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)以及未來通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的發(fā)展趨勢,力爭專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)跟市場接軌,縮短畢業(yè)生與社會(huì)的磨合期,以便學(xué)生走上工作崗位后能夠很快地進(jìn)入狀態(tài),于2006年新建了e-Bridge現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通信網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要包括程控交換、光纖傳輸、寬帶數(shù)據(jù)、無線通信等[8]。其中程控交換系統(tǒng)采用華為公司的C&C08程控?cái)?shù)字交換機(jī)。該設(shè)備是大容量的綜合網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng),易于平滑升級(jí)到下代網(wǎng)絡(luò),全球在線使用量近2億端口。光傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用華為公司的SDHoptix155/622M光傳輸設(shè)備3臺(tái)。SDH傳輸機(jī)制目前在線使用量已超過90%,是主要的光網(wǎng)絡(luò)傳輸模式。寬帶接入系統(tǒng)采用華為公司的MA5100寬帶接入設(shè)備。該設(shè)備適用網(wǎng)絡(luò)寬帶并存和寬帶化發(fā)展的需要,可根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活配置,在國內(nèi)的眾多運(yùn)營商中已得到廣泛的使用。該平臺(tái)類似于電信系統(tǒng),是電信運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)的簡化縮影。通過該平臺(tái)的建設(shè),達(dá)到了高校的理論教學(xué)與目前社會(huì)通信領(lǐng)域所應(yīng)用的技術(shù)同步,對(duì)學(xué)生更好地掌握通信基本原理,了解電信運(yùn)營商實(shí)際使用的通信設(shè)備,增強(qiáng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力,縮小教學(xué)實(shí)驗(yàn)與社會(huì)實(shí)際應(yīng)用的差距,把學(xué)生的學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)中的使用結(jié)合起來,跟上通信技術(shù)的快速發(fā)展有很大好處。建成后的通信網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái),已成為青島大學(xué)通信工程專業(yè)、電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)基地。通過該平臺(tái)的學(xué)習(xí),學(xué)生可以利用在大學(xué)里學(xué)習(xí)的相關(guān)通信知識(shí)來完成一個(gè)通信局點(diǎn)的設(shè)計(jì),包括通信網(wǎng)方案規(guī)劃、通信網(wǎng)設(shè)計(jì)、通信網(wǎng)產(chǎn)品選用、通信網(wǎng)環(huán)境配置與調(diào)試等。通過該設(shè)計(jì),培養(yǎng)了學(xué)生工程實(shí)踐的意識(shí),鍛煉了學(xué)生的科研能力,還能系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的通信工程網(wǎng)絡(luò)調(diào)試能力,使學(xué)生與企業(yè)達(dá)到無縫接軌,畢業(yè)后幾乎不需要額外的培訓(xùn)就能很快適應(yīng)電信、網(wǎng)絡(luò)工程等崗位工作,不會(huì)對(duì)所處的環(huán)境,所遇到的技術(shù)、設(shè)備等問題感到陌生,為就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

完善實(shí)驗(yàn)室管理制度,提高管理水平管理制度的健全是實(shí)驗(yàn)室工作的保障。我校重新修訂和完善了實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度和考核辦法,編制實(shí)驗(yàn)室主任工作手冊(cè)和實(shí)驗(yàn)室工作記錄冊(cè),并抓好檢查落實(shí),實(shí)行目標(biāo)管理。建立健全實(shí)驗(yàn)人員的工作考核、評(píng)優(yōu)制度,完善了實(shí)驗(yàn)室開放制度,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室真正意義上的開放。

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍建設(shè),激勵(lì)競爭機(jī)制實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍是工科專業(yè)教學(xué)、科研和社會(huì)服務(wù)的重要組成部分,建設(shè)好一支素質(zhì)優(yōu)良、結(jié)構(gòu)合理、精干高效、責(zé)任心強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍,是搞好實(shí)驗(yàn)室建設(shè),提高教學(xué)質(zhì)量和科學(xué)研究水平的前提和保障,符合高等教育的改革和發(fā)展方向,適應(yīng)新形勢下社會(huì)對(duì)新型工程技術(shù)人才的需求[9]。因此,高校在改革和發(fā)展的過程中,一定要根據(jù)自身的特點(diǎn),加強(qiáng)對(duì)工科實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的建設(shè)。重視實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員隊(duì)伍建設(shè),引進(jìn)高水平人才,重點(diǎn)抓好實(shí)驗(yàn)室?guī)ь^人的培養(yǎng)工作,以點(diǎn)帶面,提高實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍的整體素質(zhì)。制定必要的激勵(lì)政策,如實(shí)驗(yàn)室管理成果獎(jiǎng)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究成果獎(jiǎng)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果獎(jiǎng)等,形成激勵(lì)競爭機(jī)制,充分發(fā)揮他們的潛能。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)人員合理流動(dòng),在流動(dòng)中穩(wěn)定業(yè)務(wù)骨干。加大對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的培養(yǎng)力度,加強(qiáng)綜合素質(zhì)訓(xùn)練,組織實(shí)驗(yàn)人員參加實(shí)驗(yàn)技術(shù)培訓(xùn),開展多種研討活動(dòng),鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)人員在職攻讀學(xué)位,使他們的業(yè)務(wù)水平隨著科學(xué)