面向卓越工程师的移动通信课程教学改革

摘 要：针对通信工程专业卓越工程师培养计划，对移动通信课程教学改革进行了探索。突出专业的整体性培养，把相关课程的知识进一步关联和融合，提高教学水平；强调既要注意一般性的理论和方法教学，更要注重实际通信系统中的理论和方法；重视实践教学环节，将软硬件实验平台相结合，设计分层次的实验项目；增加课程设计内容，培养学生综合分析问题、解决问题的能力和创造思维能力。

关键词：卓越工程师；移动通信；教学改革

1 引言

获取信息，认识世界和改造世界，改善人们生活方式和生活质量，是人类永不停止的奋斗目标。然而，只有在进入当前的信息社会以后，信息的应用才进入了一个新的高度。在信息应用过程中，信息的传输是一个关键环节，而通信工程就是为了实现任何时间、任何地点、任何人之间都能够进行高速率、高可靠的传输信息的学科。面对“任何时间、任何地点、任何人”，移动通信成为最主要的通信方式，也是发展和应用最快的领域之一。

今天，人们已不满足于采用TDMA（GSM）或窄带CDMA第二代移动通信系统所提供的通信服务，第三代移动通信系统（3G）运营而生，其主要特性是提供高速数据业务，实现多媒体通信和移动互联网功能。3G采纳了WCDMA、CDMA 2000和TD-SCDMA作为主要参考标准。我国3G网络建设已经初具规模，运营商及其标准分别为中国移动的TD-SCDMA，中国联通的WCDMA，中国电信的CDMA2000。运营两年多来，网络不断完善和优化，3G用户数稳步增加，业务种类逐渐增多，服务质量不断提高。第四代移动通信系统（4G）也在试验。随着3G网络的进一步完善以及4G的发展，从设备制造商的研发与生产，到移动运营商的建设与运营，再到终端用户的应用，新的产业链正在形成。

通信工程专业的学生毕业去向很大一部分是通信设备制造商的研究、设计、制造和调测等部门，以及移动运营商的运营和维护等部门。然而，移动通信课程和教学的改革赶不上通信技术的发展，表现在：现有关于移动通信课程的教材不能及时跟上这样的快节奏，导致学生所掌握的知识相对滞后，影响在工作中的能力发挥。移动通信课程大多只讨论一般性的理论及其推导，较少涉及具体的环境和对象，在具体系统上仍然以GSM为主进行讨论，和产业界的要求相去较远。移动通信实验内容不能与目前移动通信技术的飞速发展有机的结合起来，有些院校甚至还不能开设实验课程，对理论知识的掌握缺少支持力度，对实际通信系统更是缺少认知环节。同时，由于受实验设备的限制，综合应用型实验难以开设，导致学生所掌握的知识缺乏全局观。适逢卓越工程师培养计划的实施，本文对移动通信课程教学改革进行了分析研究。

2 移动通信课程教学改革探索

面向通信专业卓越工程师培养，移动通信课程的教学改革可以考虑从如下几个方面入手：力求课程教学内容与现代移动通信技术的社会需求紧密结合，把相关课程的知识进一步关联和融合，提高教学水平；重视实践教学环节，将软硬实验平台相结合，设计分层次的实验项目；增加课程设计内容，培养学生综合分析问题、解决问题的能力和创造思维能力。

2.1 增强知识关联与融合，提高教学水平

目前大学的课程教学过程中，为了教材自成体系等原因，各课程教材中有一部分知识相互交叉重叠，有一部分相同知识概念的描述方式各不相同，还有一部分相关联概念和知识在不同教材中关联不强，各自互不相关。这对学习造成困难，初学者很难从更高的角度理解这些概念和知识。

移动通信课程中同样存在这些问题，为了提高教学水平，教师必须站在更高的层次上来应对这些问题，必须能够将同一知识在不同角度的理解和描述方法融会贯通，将相关课程的关联知识有机地连接起来，进一步融合。如移动信道模型问题，应从信息理论与编码中的离散信道、连续以及波形信道、加性信道到移动通信中的编码信道和移动信道，给出它们之间的关系，同时，给出移动信道与线性系统之间的关系，对应的有线性时不变信道和线性时变信道。给出影响移动信道特征的主要因素以及造成信道衰落的统计特性。对于移动终端的接收问题，从一般的通信原理中的接收原理到信道的衰落及信道估计以及调制解调过程，给出它们的基本原理、相互关系以及组合成一个系统时面对的问题和解决方法。要做到这一点，对教师的备课和教学提出了更高的要求，教师要勇于面对新问题，迎接新挑战。

2.2 坚持“基本理论与实际应用相结合”的原则，改革教学内容和教学方法

移动通信课程教学中既要注意一般性的理论和方法教学，更要注重实际通信系统中的理论和方法。对于一些过于复杂的理论推导过程应适当降低要求。对基本理论的讲授遵循深入浅出、易于理解的原则，在授课过程中强调具体的通信技术基本原理。将授课内容与实际工程及生活中碰到的实际问题结合起来，理论联系实际，将抽象理论、模型与实际工程相结合，提高学生分析问题、解决问题的能力。

同时，根据课程的特点，调整教学内容，如调制解调问题，由于一般的调制解调方法在通信原理中已经学过，在移动通信课程中就应该加大GSM中使用的GMSK调制解调教学内容，突出具体的实现方法，加大在3G中所用的MPSK和扩频调制解调的教学内容。对移动信道传播模型应突出目前正在运营的通信系统GSM、CDMA1X和3G各系统中的传播模型的设计。

特别地，移动通信技术的飞速发展，要求这门课程的讲授不同于一般的专业课程，必须密切关注移动通信技术发展的最新动态，随时更新教案内容。例如，将第四代移动通信系统（4G）在国内外的发展最新动态也应纳入到授课内容。

2.3 改革实验教学内容和教学方法，开展多层次和设计性实验

移动通信是一门综合性和实践性很强的课程，移动通信实验是移动通信理论教学的重要组成部分。而且，目前学生的就业形势严峻，最受用人单位欢迎的是那些既有扎实理论基础又有较强动手能力的学生。因此，实践教学是在课程教学中至关重要，对于学生综合素质的提高和创新能力的培养发挥着重大作用。然而，有些学校受条件所限，暂时还不能开设相关实验，有的学校虽然开设了实验课，但大多数是基于购买的实验箱来开展实验教学。实验箱其实就是一个“黑箱”，做实验时，大多是给以输入，看看输出，仅此而已。这些实验仅是简单层面上的，当然也是必要的，但更应该增加部分设计性实验。设计出分层次的实验项目，一部分项目基于实验箱做，另一部分基于软件来实现，使学生更能理解基本理论和方法的实现过程，增强创新性能力培养。还可以根据实验箱所提供的接口功能，将软件和硬件结合起来，设计较为复杂的综合性实验项目，即一部分功能由软件系统来实现，另一部分功能通过实验箱来实现，培养学生的综合性和创新性能力。通过这些训练也有利于学生以后的发展。其中的软件环境，可以选用Matlab语言进行设计仿真，发挥Matlab语言应有的作用。Matlab已经成为许多设计研究单位和工业部门解决具体工程问题的标准软件。对于复杂的软件设计可以选用Matlab的Simulink或SystemView这些先进的通信仿真软件来完成。

2.4 增加面向应用的移动通信课程设计

尽管移动通信的综合性和实践性很强，但目前课程教学中的设计性和应用性内容仍存在不足，因此建议增加移动通信课程设计环节，设计内容面向实际应用和具体问题，培养学生综合性分析问题解决问题的能力，增强创新性训练环节。例如，课程设计可以有：GSM网络规划与优化设计，TD-SCDMA网络规划与优化设计、CDMA2000网络规划与优化设计、WCDMA网络规划与优化设计、GSM信道均衡与信道估计设计、GSM调制解调系统设计与仿真、CDMA扩频系统设计与仿真、TD-SCDMA通信系统设计与仿真、CDMA2000通信系统设计与仿真、WCDMA通信系统设计与仿真等。

3 结束语

移动通信不仅是实践性、工程性很强的课程，而且也是发展很快的课程，接受来此企业的教学和实践十分重要。对于通信工程卓越工程师培养来说，企业教学不仅可以培养学生的基本实践能力，而且能够补充学校课堂教学难于进行的知识内容，深化对相关课程知识的理解，提高整体学习效率。更重要的是，使学生较早了解企业的实际问题、企业考虑问题的观点和解决问题的方法，了解企业的需求与学校教学的差异，激发学生更进一步钻研新知识新技术的兴趣。同时，通过学生的企业教学反馈信息，可以及时的更新学校课程教学内容和教学方法，不断提高教学水平。

在教学中，需要学校、学院和教师充分利用在通信领域中的关系与影响，积极加强与通信运营公司，如中国移动、中国联通、中国电信，与通信行业研发公司，如大唐、华为、中兴等，以及具有一定条件的用人单位联系，让从事教学与科研的教师和用人单位建立研究合作关系，与相关单位建立学生实践教学基地，合作设置企业实践教学内容和大纲，聘请企业专家讲授。同时，校企合作开展课程设计的教学，使学生在得到充分锻炼的同时，亲身体验和了解社会需求，为职业选择打下基础。在校企双方导师的共同指导下，使学生能力得到较全面的培养。通过企业实践方式来进一步推动学校培养方式与社会需要的紧密结合。

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