数字化转型视域下工程伦理教育实践探析——以移动通信综合设计课程虚拟仿真教学为例

谢艳辉，张玉玲，王丽丽

（鲁东大学信息与电气工程学院，山东 烟台 264025）

0 引言

党的二十大报告提出“推进教育数字化，建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国”。推进教育数字化，已成为抓住信息化发展历史机遇和抢占新一轮科技竞争制高点的迫切需要，而推进高等教育数字化已成为推进高等教育高质量和可持续发展的战略支撑[1]。《中国教育现代化2035》提出了推进教育现代化的八大基本理念：更加注重以德为先，更加注重全面发展，更加注重面向人人，更加注重终身学习，更加注重因材施教，更加注重知行合一，更加注重融合发展，更加注重共建共享。而工程伦理教育与其中的理念是一致的，是其在工科教育中的具体化和实践化。同时5G已渗透到社会生产生活的各个领域，以“移动通信综合设计”课程为例，在数字化转型视域下革新教学模式，以学生为中心，利用数字化教学工具，融入工程教育理念，探讨通过移动通信综合设计课程5G移动通信系统虚拟仿真教学培养学生的移动通信技术与工程实践创新能力、解决复杂工程问题的能力及具备高度的社会责任感[2-4]、使命感及工程伦理观，以匹配未来社会的行业需求[5-7]。

1 课程地位

移动通信综合设计是通信工程专业一门重要的专业实践课程，旨在模拟5G全网的移动通信场景，为学生提供移动通信系统设计、组网的实践经验，加深学生对移动通信原理与技术、典型移动通信系统等内容的理解，培养学生移动通信综合设计能力、设备的运营维护能力及解决移动通信系统复杂工程问题的能力，并在设计过程中将工程系统观、工程伦理观融入其中。使学生既有追踪前沿技术的理论功底，同时具备发现、分析解决工程问题的能力及高度的工程伦理意识。为此依托教育部产学合作协同育人项目与企业合作构建鲁东大学ICT 人才培养实践基地，其中包含第五代移动通信系统虚拟仿真平台建设。仿真平台以城市市区为典型应用场景，包含网络拓扑规划、容量规划、移动通信设备的选型、参数配置及系统调试等内容。

2 课程内容及目标

在数字化转型背景下，为使工程伦理教育与数字化教学有效结合，课程内容优化与课程目标重构如下：

课程内容为利用深圳市讯方技术股份有限公司的5G 虚拟仿真平台进行不同城市之间的5G 移动通信网的组网设计，学生可线上操作，包含5G NSA、SA组网模式下的核心网、无线网及承载网仿真，具体为系统的网络拓扑规划、核心网移动通信设备的选型和数据配置、承载网移动通信设备的选型和数据配置、基站设备的选型和数据配置、承载网及最终的业务调测，最终实现不同城市不同小区之间的无线数据业务及通话业务互通。

通过本课程设计，能够强化学生对5G 移动通信系统架构、原理及技术的理解，掌握移动通信系统规划设计的方法及设备的安装调试、业务测试及系统故障的判断等，同时建立工程的系统观和伦理观。课程目标具体为：

课程目标1：能够运用移动通信知识理论，针对移动通信设计的任务选择研究路线，设计满足任务要求的实现方案。

课程目标2：熟练使用5G 仿真软件，针对设计的5G 系统方案，进行不同城市5G 移动通信系统的仿真与实现，具备初步的移动通信系统独立设计能力。

课程目标3：熟悉移动通信领域的技术标准、法律法规，结合工程实际，了解工程所涉及的责任、安全、环境、职业伦理等。

课程目标4：具备良好的语言和书面表达能力，准确陈述自己的观点，撰写专业文档，与业界同行及社会公众进行沟通交流。

3 课程的数字化教学资源建设

团队以学生为中心，以课程教学目标为主线，整合知识架构、丰富教学资源，建立移动通信综合设计线上课程资源，包含综合设计涉及的教学视频、教学课件、线上讨论、拓展微视频及工程伦理教学案例等，为课程教学的开展提供优质资源，满足学生学习所需。同时面向信息和通信产业需求，大力推进课程数字化建设和课程教学的深度融合，依托建立的ICT 人才培养实践基地及5G 虚拟仿真平台，积极引导学生进行自主式、探究式、个性化学习，实现了因材施教，并将工程伦理教育引入课程，教学效果得以提高，教学模式得以革新。

4 课程设计的过程及结果举例

以实现课程教学目标为前提，本课程设计教师通过设计任务书给出若干题目，学生任选其一。以“5G NSA 组网全网模式下A市-B市4G、5G小区越区切换仿真实现”题目为例说明本设计如何完成课程目标，包含数字化教学背景下系统架构的方案设计、网络的规划分析、系统具体的仿真实现及在设计过程中工程伦理教育的融入。

4.1 设计任务书发放

教师通过超星学习通平台发放设计任务书。

图1 移动通信综合设计超星学习通平台

图2 设计任务书部分显示

4.2 系统方案设计

系统方案设计包含设计的可行性分析和A 市-B市移动通信系统组网方案设计。学生进行的可行性分析包含5G移动通信网络基站选址的原则、规范、法律法规及5G的技术标准等,系统组网方案设计包括A市和B 市的接入网、承载网及核心网的组网方案设计。系统组网方案设计过程中学生建立工程系统观，可行性分析让学生了解移动通信系统工程包含社会、安全、成本及法律等各个方面内容，学生建立工程伦理观，培养学生对工程伦理的分析与辨识能力。

4.3 数据规划

数据规划包含A 市和B 市的网络拓扑数据参数规划、核心网参数规划、无线设备连接规划、无线参数规划、承载网IP规划等。规划过程中移动通信网设备多，链路复杂度高，各个网元之间参数的关联性强，对学生的专业功底要求较高，此过程培养学生具备踏实勤奋、严谨专注、敬业负责的职业精神和科学态度，融入了对学生的职业伦理教育。

4.4 系统仿真实现

系统仿真实现包含A 市和B 市的核心网设备安装及数据配置、无线侧设备安装及数据配置、承载网设备安装及数据配置、A市和B市网元的互通测试、数据业务及通话业务测试及两市小区切换业务实现。学生根据系统方案设计及数据规划数据进行A市和B市5G 移动过通信网全网仿真，其中承载网络包含两条链路，分别为链形网络1：A市核心网机房SW—A市承载中心机房PTN—A市承载中心机房OTN—A市承载1区汇聚机房OTN—A市承载1区汇聚机房PTN1—A 市A 站点机房PTN—基站；链形网络2：A 市核心网机房SW—A 市承载中心机房PTN—A 市承载中心机房OTN—B市承载中心机房OTN—B市承载中心机房PTN—B 市承载1 区汇聚机房PTN—B 市A 站点机房PTN—基站。整个仿真过程要求学生掌握5G NSA 组网架构、5G核心网设备安装与线缆连接、5G核心网的数据配置、5G基站室内设备和室外设备安装、5G网络站房室内各线路连接和室外设备线路连接、5G 基站的数据配置、承载设备安装及线缆连接与数据配置。在操作过程中，对各个网元、链路的规划数据需有深入的理解，对数据的产生原理、相互之间的关系需有系统的掌握，以保证在系统测试阶段当系统运行出现故障时，能够从容面对大量的配置数据，通过故障来源和信息定位进行故障排查，反复调试、纠错，保证系统仿真的最终实现。此过程从技术层面培养了学生移动通信网络的规划、设计及运营维护等实践能力，提高了独立分析、解决复杂工程问题的能力，从非技术层面5G全网的设计与实现强化了学生的工程系统观、正确的道德意识及社会责任感，而具体的设备连接、参数设置及系统调试的不断试错、纠错过程强化了学生认真尽责、精益求精、执着坚持的工程职业伦理观。

4.5 撰写设计报告

将方案设计、数据规划、系统仿真与实现、系统测试、设计心得形成文档。此过程进一步加深学生对移动通信完整知识体系的理解，提高工程实践能力，深层次体会工程实践活动涉及社会、安全、成本及法律等各个方面，培养学生遵守职业道德，提升工程系统观、工程伦理意识和社会责任感。

4.6 设计材料提交

设计结束，所有要求提交的内容全部提交至学习通平台，教师对所有提交材料进行批改量化。

图3 部分综合设计材料提交截图

5 课程评价体系改革

依托正在进行的通信工程专业工程教育专业认证，依据工程教育专业认证理念，课程目标有效支撑毕业要求指标点，注重学生解决复杂工程问题能力的培养，并将工程伦理教育融入综合设计课程，过程性考核贯穿综合设计全过程，过程评价与结果评价相结合，定性评价与定量评价相结合，为此构建多元化课程考核模式。课程目标考核与评价方式及比例如表1。

表1 课程目标考核与评价方式

图4 学生线上学情情况统计

6 讨论

移动通信综合设计课程是移动通信理论知识和移动通信实际网络衔接结合的重要环节，优化课程设计内容，丰富教学形式，探索工程伦理教育与本课程设计的契合点，改革课程评价体系，有助于培养学生的创新能力和工程伦理意识，提高教学效果。传统的综合设计模式教学形式单一，固定的教学方式和设计时间安排，限制了学生的学习自由度和灵活性，无法实现个性化教学，忽略学生的个体差异，导致部分学生在设计过程中存在吃力感，并且工程伦理教育培养意识薄弱。在数字化转型视域下，以移动通信综合设计5G 移动通信系统虚拟仿真教学为例，将工程伦理教育与移动通信综合设计紧密结合，探索与实践初见成效，但仍存在一些问题：课程知识点的筛选和工程伦理的概念和内涵如何有效契合，如何应用现有的软硬件教学条件设计行之有效的教学方法，让学生在具备专业知识学习、运用能力及创新思维的同时具有高度的社会责任感和强烈的工程伦理意识。教学数字化开展是未来教学活动的趋势，为了提高移动通信综合设计课程教学质量，充分将工程伦理教育融入其中，作者进行以下思考。

1）凝练教学目标，推进工程伦理教育。数字化时代随着数字化转型的不断升级，对新型人才的需求不仅是卓越的技术，还需有高度的道德认知，所以必须在数字化转型视域下推动移动通信综合设计融合工程伦理教育的教学目标，全方位多角度推进工程伦理教育，强化学生的道德敏锐度和社会责任感。

2）开展双师课堂，深化产教融合。充分利用校企合作平台-鲁东大学ICT 人才培养实践基地，把教师的理论知识与企业工程师的行业经验紧密结合，把握移动通信技术最新发展方向，深入了解行业人才需求，与时俱进，加强校企产教深度融合，将真实企业案例和工作流程引入课堂，并引导学生从工程伦理视角思考自我的社会价值，全面提升学生综合素质。

7 结束语

数字技术是教育变革的重要推动力和路径，以技术赋能教育成为众多教育者的美好愿景。数字化转型需求促使通信工程专业毕业生具备未来通信行业工程师的综合素养，对其要求除了具备扎实的专业基础，还要求具备高度的社会责任感、正确的价值观及强烈的工程意识。在数字化转型视域下，本文以移动通信综合设计课程为例，根据设计任务，选择研究路线，设计实现方案，通过5G 虚拟仿真平台，进行不同城市5G 移动通信系统的仿真与实现，并将工程伦理教育融入其中，使学生系统掌握5G 原理、技术与应用，培养学生系统设计能力、设备的运营维护能力及解决复杂工程问题的能力，培养学生的工程职业道德素养、人文社会科学素养及社会责任感。