网络工程通信课程实践论述

1通信类课程内容实验设置

网络工程专业的通信类课程主要源自通信工程专业相应的课程，实验内容和手段丰富、成熟，主要问题是如何适当取舍。目前较常用的课内通信实验工具有两类：一是“教学实验箱+常用仪表”，二是通信仿真软件或系统。两者均可开展包括信号变换、编/解码、基带和频带传输、多路复用、无线信道衰落以及电信、移动等各类通信网络主要技术方面的实验，实验项目基本可涵盖理论教学中的所有重要知识点，并可与课堂教学同步展开；实验层次可囊括从基础验证实验到综合设计和创新实验，以及从综合课程设计到本科毕业设计课题；实验方法和技术都是长期教学经验的结晶和科研成果的浓缩。利用硬件实验箱或系统不但可以加深学生对知识点的理解，还可熟悉实验工具的使用，提高动手能力。利用通信仿真软件，如MATLAB和SystemView等，界面直观明了，实验开展更加丰富灵活。例如，通过拖拽SystemView功能元件库中的图符块（Token）并配置好参数，就可构成各式各样的仿真系统，对相应信号频域和时域的波形进行动态观察及分析，概念、原理和现象显示清晰明了，分析窗口还可给出眼图、星座图及BER等曲线图，非常有利于学生加深理解和掌握课堂理论知识。实验教学体系一般可分为基础验证、综合设计和研究创新三个层次。课内实验项目大多以验证性实验为主，综合设计性实验为辅，目的是为了加深对课程理论知识的理解，增强基本专业技能的训练。根据文献[2]，由于专业定位、数理基础、学时限制等原因，网络工程专业通信类系列课程可设置在5门左右（见图1）。主要教学内容以基本的通信理论和电信、卫星、光纤、移动等通信网的关键技术原理为主，对一些复杂而抽象的信号变换、电磁传播等数学知识仅作介绍。课程理论及实践教学的基本要求是能支撑网络类系列课程的学习和实践。因此实验项目的设置也应与之相适应。我们根据教学实践经验，提出如下几点看法：1）实验内容除了开设一些重要且较抽象的通信原理或技术方面的实验外，建议尽量设置一些与计算机类或网络类课程关联较大的实验内容。这样，不仅可提高学生的学习兴趣，也有助于加强和巩固计算机和网络类课程知识。例如，除了专门设置调制解调、码分扩频等实验外，可选择数字信号编码（如CRC、HDB3编码）、计算机数据传输通信系统测试（见图2）等实验。在图2中，两台计算机通过通信原理实验箱连接，实验内容涉及计算机通信软件的设置与使用、RS232接口、数据通信控制规程、不同速率下的系统性能测量、信道误码和调制解调方式对通信性能的影响等知识点。2）插图2具体实验项目安排要注意循序渐进、先易后难、先模块后系统。例如，在图2中，可先单独做BPSK/DBPSK实验和汉明编码实验，再做计算机数据传输系统测试实验。对于BPSK/DBPSK实验，如采用SystemView仿真软件，可先做BASK/BFSK的验证性实验，即给出完整的原理框图及所有图符模块和参数配置，实验目的是验证原理和熟悉仿真软件的使用。做BPSK/DBPSK实验时，则抽掉部分功能模块或仅给模块不给参数，让学生自己根据原理，设计、配置和调试系统，锻炼学生的综合设计能力。被抽掉的模块和参数最好是对应于学生容易忽视但又重要的知识点。3）不同的实验项目可采用不同的实验工具，有利于学生了解和掌握更多的实验手段，也为今后毕业设计、创新研究甚至将来深造或科研打下一定基础。例如，“信号分析与处理”使用MATLAB工具，“数据通信”等其他课程就采用通信实验箱或SystemView仿真软件。在上述调制解调实验中采用SystemView，则在计算机数据传输系统实验中使用原理实验箱。如果条件允许，还可购置程控交换机、SDH设备、移动通信等实用设备，构建出真实的通信实训环境，通过开设演示验证、设备操作、配置、管理以及互通测试等各种类型的实验，使学生能尽快地建立真实、完整的通信和网络系统概念和掌握系统工作原理。验证性或综合性实验能够使学生尽快熟悉并掌握实验设备，为后续进阶型及自主设计型实验打下良好的基础；使学生从实验中逐步增强发现问题、分析问题、解决问题、积累实用经验的能力。通过实验不但能够加深对基本理论知识的理解，还能提高工程实践素质，激发创新意识。

2综合课程设计和创新实验设置

通过提供高水平的实验系统或仿真平台，开设综合课程设计、本科毕业设计、创新项目竞赛等实验项目，使学生能进一步巩固基础知识、接触科研前沿、锻炼科研能力、提高工程素质、培养创新精神。网络工程专业知识领域较广，口径较宽，需要开展和加强的实践项目也较多。因此根据专业培养目标，目前大多数院校开设的综合课程设计主要对应的是网络类系列课程，如网络工程课程设计、网络协议或应用软件开发课程设计、网络管理课程设计、网络攻防课程设计等。因此，如何在有限的实践学时内，开展通信类系列课程的综合课程设计及创新研究也是值得探讨的问题。我们认为可采取以下思路：1）开展一些相对简单且与计算机或网络类知识紧密结合的综合课程设计，便于学生上手，提高积极性。例如，将计算机编程、仿真及硬件相结合，利用集成的仿真工具，通过电路原理图及硬件描述语言设计出通信电路，编译仿真后下载到实验板芯片上，并完成从设计、仿真到制作、验证的整个实验过程。2）在网络工程等综合课程设计中增加一些与通信类知识单元有关的综合设计内容。通过购置一些程控交换设备、SDH光纤网设备、宽带接入网等设备，并集成入网络实训系统中，开设从底层通信到上层网络协议及应用，从语音到数据，从管理到传输，从接入网到核心网等综合课程设计内容。3）结合毕业设计环节和创新研究竞赛，根据指导老师所从事的科研项目，如无线传感网、RF网、认知无线电等，开展一些有关通信新技术方面的研究和创新项目，并将这些科研项目设备融入到实验室网络与通信综合实验平台中，由此不断积累经验，完善系统，开设更多的综合或创新实验项目，丰富整个实验体系。另外，也要加强实验教学管理，制定灵活的实验室开放和成绩评定等制度，提高学生课内学时实验效率，并鼓励学生利用课余时间加强和丰富实验内容。

3结语

随着三网融合、物联网、云计算等发展，网络工程专业知识体系及内涵也在不断发展和成熟。计算机类和网络类课程构成了网络工程专业的主要知识体系，通信类课程是学好网络类课程的重要基础。而通信类课程的实践教学是掌握通信与网络类课程知识，实现素质教育和创新人才培养目标的重要环节。本文在文献[2]的基础上，就网络工程专业如何开展通信类系列课程实验设置提出了相关建议，有待进一步实践验证和完善。

作者：毛羽刚 蔡开裕 朱培栋 单位：国防科学技术大学计算机学院