交换技术实验教学的改革与探索

邹雪兰，张 新

（1.浙江传媒学院电子信息学院，浙江杭州 310018； 2.浙江邮电职业技术学院，浙江杭州 310005）

随着我国社会经济和科学技术的迅速发展，国内的高等教育在迅速发展和改革，许多综合型大学正在由教学型大学向研究型大学转变，所谓研究型教学是以培养认知能力为主要特征，目的是培养具有综合运用知识、自主创新能力强和富有探索精神的学生，以满足社会经济和科技迅速发展的需要[1]。信息产业是国民经济的基础产业，信息技术已成为社会生产力最重要的基本要素之一，是发展最活跃、应用最广泛的领域。交换设备是通信网的重要组成部分，由于其应用的广泛性以及所采用技术的先进性，使得交换技术知识成为各类信息处理与传输专业的必备知识。交换是指按照通信双方传输信息的需要，用人工或设备仪器自动完成的方式，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。交换是一个非常重要的概念，从传统的步进制交换机、纵横制交换机，到数字程控交换机，直至ATM交换机、光交换机都离不开交换的概念，因此，“交换技术”这门课受到即将从事通信和电子信息领域工作的学生们的普遍重视。

传统的教学比较注重于理论学习，在理论联系实际和培养学生动手能力方面比较薄弱，致使有的学生毕业以后在工作岗位上因缺少实践经验和动手能力较弱而不受企业欢迎。实现研究型教学目的，培养社会需要的合格人才，必须注重理论联系实际、加强对学生动手能力的培养，使学生在平时学习中学到扎实的理论知识和实践技能。实验教学在培养学生实践技能和动手能力方面起着十分重要的作用，如何适应新形势的需要，培养学生的创新精神和实践能力，“交换技术”实验教学课题改革小组进行了这方面的尝试，从教学内容、教学方法、实验设置上进行了一些改革，以提高教学质量，改进教学效果。

1 教学现状分析

“交换技术”是通信、电子类专业一门重要的专业课，通过该课程学习，要求学生掌握交换网络的基础理论和实现方法，理解各种交换技术工作原理，为进一步深入学习专业课打下良好的基础，其中实验教学是提高学生深刻理解课堂理论知识，培养其动手能力和分析能力的重要环节。随着通信网现代化进程的加快，新技术、新设备和新的标准不断出现，交换系统从单一的链路接续变为集信息交换、信息处理和信息存储为一体的大型、复杂的系统。与高等数学、大学物理、信号与系统等课程不同，“交换技术”课程的主要内容是与通信网络实际建设、运行密切相关的各种交换技术的原理和实现方法的总结，偏重于叙述性，概念和原理内容多，缺乏理论计算分析，不同于前者的概念明确，数学关系严谨、逻辑性强，实际教学中我们发现学生往往难以掌握和接受各种概念和工作原理。该课程面向通信工程、电子信息工程专业的授课学时为51学时，其中实验课学时一般不少于8学时。我校的交换技术实验采用的是南京恒缔科技有限公司生产的HD8623型程控交换实验箱，该实验箱主要提供一些验证性实验，学生通过测量和观察接口信号波形体会电路交换技术的基本原理，不能跟踪信令内部处理，不具备综合性、设计性实验提供能力。在教学过程中，现有实验条件和实验内容限定了学生对实验目的的理解，由于设备老化和实验箱功能的限制，实验过程中出现的部分问题无法圆满解决，从而影响了实验教学效果。根据教学实践总结，当前交换技术实验中主要存在以下弊端：

1）传统的交换技术实验教学过于着重基础知识的灌输，相对忽视了对学生创新思维能力、分析能力和动手能力的培养。

2）实验仪器设备陈旧，部分实验箱经常出现故障，又得不到及时的修缮，学生往往无法完成既定实验内容。已有的交换技术实验设备相对简陋，所能完成的功能比较简单，只能在预先设定的特定管脚给出观察波形，无法跟踪、也不能改变其内部信息处理过程，不利于培养学生独立思考能力和引导他们进行创新实验设计。

3）传统实验教学方法和手段单一，属于验证性实验教学，即通常是在规定的时间内在实验室进行面对面教学。基本上是教师讲学生按部就班做，然后得到既定实验结果，教学模式过于单一化，不够灵活。学生缺乏独立思考的训练，创新性思维能力也就难以形成。

2 交换技术实验教学改革与探索

在教学中，针对该课程的特点和存在的问题，并注重与本专业其他课程的联系，我们对交换技术实验的教学改革进行了实践探索。

2.1 更新实验教学内容

交换技术是通信网的核心技术，在“交换技术”的理论教学和实验教学中要求打破传统教学格局，不受教材内容限制，及时反映学科前沿信息到课堂，以老师为主导、学生为主体，把训练学生思维、培养其能力作为教学目标，使学生掌握现代通信网所采用的各种交换技术，理解相应通信网的体系结构及其工作原理，了解交换技术与通信领域的最新发展和最新动态。理论教学中注重基础性内容，在更普遍的意义上阐述交换的实质，有利于学生掌握不断发展的交换技术，实验教学必须配合理论教学需要，加强实验教学环节，增加新的实验内容，开设创新性实验，增加综合性大型实验设计内容，以此来培养学生创新思维能力，激发学生的想象力和创造力，满足学生个性化的学习要求，提高教学效果和质量，也为其后续课程打下坚实的基础[2]。在已有的实验平台和实验内容基础上，增加交换机内部功能处理部分，加强信令单元内容教学环节，目前已完成了电路交换技术中的基本信令处理流程的软件仿真，经学生试验效果反映良好，在新学期的实验教学中将投入使用，结合原有的硬件实验箱实验，二者互相补充。与此同时，通过专业计划中安排的实践环节，如软件设计、电子实习与设计、专业认知实习、毕业设计等，最大限度地把交换技术知识渗透其中，甚至把交换技术的教学内容贯穿到全国大学生电子设计大赛的培训和参赛中，从多个层面使学生理解体会该课程的基本理论，培养学习兴趣，提高实践应用能力。

2.2 开发软件仿真实验

由于资金、实验条件的限制，结合计算机仿真技术，通过软件仿真补充现有实验条件不足，开发新的实验项目。根据我们的教学计划，在先修课程中学生有选修Matlab语言一课，我们采用Matlab作为仿真工具开发了各种呼叫处理实验项目，增加了内部信令处理流程；增加了数字交换网络的时隙交换原理实验项目。通过软件仿真弥补硬件实验设备老化、功能简陋的不足，从而加深学生对交换技术理论的理解。根据学生实际学习掌握情况，改变以验证性实验为主的局面，逐步减少这类实验的比例，增加扩大知识面的综合性、设计性与创造性实验，按照“基础实验-综合训练-系统设计”三个层次组织实验教学。电子信息技术发展日新月异，实验教学内容必须与新技术相结合，紧跟学科研究的最新动态，尽可能地将科研成果引入实验教学之中，使实验教学具有代表性和先进性，从而提高学生的综合素质和科研能力。

结合软件仿真技术，采用软件工具编写交换技术实验，通过模块化设计，学生可在完成基础实验的基础上，通过思考，在教师指导下进行创新性实验设计，满足不同层次学生对知识的需求[3]。增设系统仿真实验时可结合教学实际灵活设置实验内容，根据学生实验反馈情况及时调整仿真实验内容；通过设置友好界面引导学生独立思考，出现实验异常现象时给出告警信息，帮助学生解决问题。例如，在传统硬件实验中，学生因为实验模块连接错误，测量管脚错误，甚至由于连线错误导致芯片烧坏不工作，得不到预期的实验结果，由于时间限制和对实验操作的不熟悉，往往很难找到问题所在，影响实验完成；而在仿真实验中，根据可能出现的各种异常情况，可以在每个阶段适时提出告警和提示信息，帮助学生尽快顺利完成实验。

2.3 设立自选实验项目

改革传统实验教学模式，实验教学分必做内容和自选实验内容两块，必做内容由老师指导，在课堂上详细讲解，要求学生在规定的时间内完成相应的实验内容。自选实验有一定的难度和自由度，由学生根据个人喜好和特点自由选择，根据实验内容独立或合作完成。指定的必做实验有实验指导书和老师指导，场所和时间限定，而自选实验在时间和内容安排上有很大的自由度，学生自己确定实验项目、实验器材和仪表，在资源获取上更加丰富，可利用实验室开放时间和互联网的巨大信息资源，从而拓展教学空间，激发学生的学习兴趣，通过自选实验提高学生的学习积极性和主动性，更好的锻炼其动手能力。

3 有待解决的问题和设想

理论教学离不开实验教学[4]，交换技术实验是“交换技术”教学的重要组成部分，是与课堂理论教学互相配合的一个不可缺少的实践性教学环节。由于资金与实验条件的限制，目前开出的实验一般为验证、仿真类实验，这与课程理论性、实践性很强的特点不符，因此必须尽快增开设计性、综合性实验。这就需要不断完善学院相关实验室的建设，改善实践教学环境。同时，人才的培养及其成长过程需要学校教育和以后的长期实践中才能完成，学生在校期间不仅要着重对他们的基本理论、基本方法、基本技能进行培养，而且要尽可能提供机会让他们参与社会实践，了解行业现状和发展动态，理论联系实际。

多媒体教学可以充分利用声、画、视频等多媒体手段创设情境，化不可见为可见，化静为动、化抽象为形象，最大限度地调动学生积极性，激发学生学习兴趣。多媒体网络技术在教学中的应用，把教师“教”的艺术与学生“学”的规律有机地结合起来，通过对多样化教学手段的探索，将多媒体和网络技术应用到教学之中，依托网络教学平台实现教师和学生的交互、双向信息交流。如何建立良好的网络教学环境，在此基础上建立开放的数字化交换技术实验平台，使实验教学更加开放、灵活，提高教学水平和质量值得我们共同努力、不断探索。

4 结束语

高等职业教育的目标是要培养基础知识宽厚扎实、创新能力强、素质高的应用型人才，实验教学是高校实现高素质人才和创新能力人才培养目标不可或缺的重要环节。如何改革实验教学以适应人才培养目标的要求，是我们每个老师需要思考的问题。在现有教学条件的基础上，不断总结教学经验，深入实验教学内容和手段的改革，注重培养学生独立思考、创新能力，提高学生的学习主动性和积极性，才能获得良好的教学效果。

[1]沈明卫.大学生科研训练计划中的问题思考 [J].实验技术与管理,2008,25(7):133.

[2]赵学余.教学实验室开发是提高实验教学质量的重要途径[J].实验室研究与探索,2008,27(5):18.

[3]张军军.创新实验的设计性和自主性 [J].实验技术与管理,2008,25(7):24.

[4]姚仲敏.创新教育思想在程控课教学中的应用实验研究[J].教育探索,2004，(5):68-69.