通信類實驗教學(xué)革新

通信類實驗教學(xué)革新

目前,在高校通信專業(yè)實驗中,大多還是采用傳統(tǒng)的模擬實驗箱設(shè)備,如通信原理實驗箱、程控交換實驗箱、光纖通信實驗箱、移動通信實驗箱等。前些年,這些設(shè)備在高校實驗教學(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,檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)效果的作用。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)及計算機技術(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)合工程實際越來越密切。如果僅僅停留在實驗箱時代,則遠遠滿足不了社會對通信技術(shù)人才能力的需求。實驗教學(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)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

從高校對通信專業(yè)人才教育培養(yǎng)的現(xiàn)狀來看,主要存在的問題有:驗證性實驗多。大多數(shù)通信實驗教學(xué)還是停留在“實驗箱”時代,內(nèi)容以驗證性為主,實驗手段單調(diào),學(xué)生處于被動地位,只是按照傳統(tǒng)的實驗指導(dǎo)書,按部就班地完成實驗,難以體現(xiàn)通信的系統(tǒng)性和網(wǎng)絡(luò)特點[3],不能充分調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性,反而對學(xué)生應(yīng)用能力的提高造成一定的障礙。系統(tǒng)觀念不強。學(xué)校大多采用“模塊式”的實驗教學(xué),各模塊之間或各門課程之間相互分割、相對獨立,造成學(xué)生缺少綜合性的整體概念,沒有進行縱向和橫向的有機結(jié)合,更沒有形成完整系統(tǒng)的設(shè)計能力。創(chuàng)新精神不足。由于受學(xué)時的限制,實驗項目一般為2學(xué)時,而設(shè)計性實驗往往不可能在短短的2節(jié)實驗課內(nèi)完成,因此實驗效果不理想,況且大部分實驗項目由生產(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)與社會新技術(shù)應(yīng)用嚴重脫節(jié),學(xué)生所具有的實際水平和實際動手能力與真正的就業(yè)要求相距甚遠,就業(yè)形勢嚴峻。除此之外,實驗室管理體制上也存在諸多問題,如專業(yè)分得過細、專業(yè)面窄。這樣設(shè)置的實驗室模式功能單一、規(guī)模小,儀器設(shè)備重復(fù)投資,實驗技術(shù)力量分散,資源難以共享,影響了各個學(xué)科之間的相互滲透,不利于學(xué)生綜合實踐技能的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高,也難以發(fā)揮實驗室在人才培養(yǎng)、科學(xué)研究與社會服務(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,缺乏自身的競爭優(yōu)勢,在畢業(yè)之后立即進入通信行業(yè)比較困難,出現(xiàn)社會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)濟對人才培養(yǎng)的需求,及時了解區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展趨向,適時地根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟的發(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。按照普通高等院校對本科生培養(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,堅持科學(xué)教育與人文教育相互融合,注重創(chuàng)新精神和實踐能力培養(yǎng),促進學(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)建通識教育基礎(chǔ)上的寬口徑專業(yè)教育人才培養(yǎng)模式。總體培養(yǎng)目標(biāo)為培養(yǎng)造就基礎(chǔ)寬厚,知識、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。對通信專業(yè)來說,在就業(yè)形勢嚴峻、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,堅持理論教學(xué)與實踐教學(xué)并重,能力培養(yǎng)與素質(zhì)提高并行,課程實驗與工程訓(xùn)練、創(chuàng)新設(shè)計、科學(xué)研究有機結(jié)合,創(chuàng)造以學(xué)生為本的人文環(huán)境,把知識傳授、能力提高、素質(zhì)培養(yǎng)貫穿于實驗教學(xué)始終,深入落實大工程觀、大系統(tǒng)觀、大集成觀的教學(xué)理念,實行開放式教學(xué),著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

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)濟社會發(fā)展的狀況,對高等工程教育進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)觀相對立”[5]。美國工程與技術(shù)認證委員會曾對21世紀新的工程人才提出了l1條評估標(biāo)準[6]。我國有學(xué)者也曾對美國工程與技術(shù)認證委員會強調(diào)的側(cè)重點進行歸納:一是工程實踐能力;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。大工程觀對高等教育改革提出了新的要求,并最終需要通過實驗教學(xué)改革來實現(xiàn)。

4通信專業(yè)實驗教學(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,完善實驗室管理體制,改革傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式,加強實驗室隊伍建設(shè),強化工程實踐意識,鍛煉學(xué)生的科研與工程實踐能力,采用開放式的管理模式,深入落實大工程觀、大系統(tǒng)觀、大集成觀的教學(xué)理念,把通信工程實驗室建設(shè)成為創(chuàng)新實踐的教學(xué)實驗基地。

優(yōu)化資源配置,成立專業(yè)實驗中心2004年我們學(xué)院將專業(yè)實驗室進行整合,成立了專業(yè)實驗中心。一是集中和充實了實驗室技術(shù)力量,完善了實驗室建設(shè)發(fā)展規(guī)劃,充分發(fā)揮人、財、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)費集中使用,使實驗室建設(shè)上檔次上水平;三是增大了專業(yè)實驗室的規(guī)模,優(yōu)化了資源配置,實現(xiàn)了資源共享,優(yōu)勢互補,使實驗室結(jié)構(gòu)、層次、布局趨于合理,本著大學(xué)科、大平臺、中心型的思路,形成了多學(xué)科通用的實驗室,有利于實驗室的開放、交流和管理。整合后的實驗室,學(xué)生人時數(shù)大大增加,人員、房屋、設(shè)備由學(xué)院統(tǒng)一調(diào)配使用,提高了實驗室的利用率,實驗室的結(jié)構(gòu)、功能得到進一步優(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)。

改革實驗教學(xué)模式,提升實驗教學(xué)水平以地方經(jīng)濟的社會發(fā)展對人才的需求為導(dǎo)向,改革傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式,加強基礎(chǔ)實驗,完善專業(yè)基礎(chǔ)實驗,提升專業(yè)實驗,強化工程實踐意識,對課程進行整合和內(nèi)容創(chuàng)新,形成專業(yè)特色。

精簡驗證性實驗驗證性實驗主要是鞏固課堂所學(xué)的理論知識,大量的驗證性實驗不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng),為此,精簡驗證性實驗項目,只保留少量必開的經(jīng)典驗證性實驗。少量的驗證性實驗對培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技術(shù)和工程素養(yǎng)是必要的。

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

引進通信網(wǎng)絡(luò)綜合實驗平臺為了更好地適應(yīng)社會對人才的需求,在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,我們根據(jù)目前各高校實驗室建設(shè)發(fā)展的經(jīng)驗以及未來通信專業(yè)實驗室建設(shè)的發(fā)展趨勢,力爭專業(yè)實驗室建設(shè)跟市場接軌,縮短畢業(yè)生與社會的磨合期,以便學(xué)生走上工作崗位后能夠很快地進入狀態(tài),于2006年新建了e-Bridge現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)綜合實驗平臺。通信網(wǎng)絡(luò)綜合實驗平臺主要包括程控交換、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程控數(shù)字交換機。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。SDH傳輸機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)的眾多運營商中已得到廣泛的使用。該平臺類似于電信系統(tǒng),是電信運營網(wǎng)絡(luò)的簡化縮影。通過該平臺的建設(shè),達到了高校的理論教學(xué)與目前社會通信領(lǐng)域所應(yīng)用的技術(shù)同步,對學(xué)生更好地掌握通信基本原理,了解電信運營商實際使用的通信設(shè)備,增強學(xué)生實際動手能力,縮小教學(xué)實驗與社會實際應(yīng)用的差距,把學(xué)生的學(xué)習(xí)與現(xiàn)實中的使用結(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)綜合實驗平臺,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)的重要實驗、實習(xí)基地。通過該平臺的學(xué)習(xí),學(xué)生可以利用在大學(xué)里學(xué)習(xí)的相關(guān)通信知識來完成一個通信局點的設(shè)計,包括通信網(wǎng)方案規(guī)劃、通信網(wǎng)設(shè)計、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,培養(yǎng)了學(xué)生工程實踐的意識,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,不會對所處的環(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)。

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

加強實驗室隊伍建設(shè),激勵競爭機制實驗教師隊伍是工科專業(yè)教學(xué)、科研和社會服務(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)任心強的實驗教師隊伍,是搞好實驗室建設(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)新形勢下社會對新型工程技術(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,加強對工科實驗教師隊伍的建設(shè)。重視實驗技術(shù)人員隊伍建設(shè),引進高水平人才,重點抓好實驗室?guī)ь^人的培養(yǎng)工作,以點帶面,提高實驗隊伍的整體素質(zhì)。制定必要的激勵政策,如實驗室管理成果獎、實驗技術(shù)研究成果獎、實驗教學(xué)成果獎等,形成激勵競爭機制,充分發(fā)揮他們的潛能。優(yōu)化實驗隊伍,促進實驗人員合理流動,在流動中穩(wěn)定業(yè)務(wù)骨干。加大對實驗人員的培養(yǎng)力度,加強綜合素質(zhì)訓(xùn)練,組織實驗人員參加實驗技術(shù)培訓(xùn),開展多種研討活動,鼓勵實驗人員在職攻讀學(xué)位,使他們的業(yè)務(wù)水平隨著科學(xué)