程控交换技术课程教学改革与探索——基于“1234”体系的应用型本科通信工程专业

李志 沈阳工学院

程控交换技术课程是通信工程专业最重要的专业主干课程之一，它既是有线数字通信的核心专业理论，又是数字移动通信的技术基础，它综合了通信工程多门专业基础课程的知识，已成为通信工程专业学生必需掌握的内容。程控交换技术这门专业课程又具有很强的理论和实践性，对于应用型本科学生来讲学习起来有一定的难度，因此，探索其理论与实践的教学改革不仅有利于提高应用型本科通信工程专业学生的理论和实践水平，还能增加他们今后在通信工程领域的就业竞争力。

1 存在问题

目前国内外工科院校基本上都开设了通信工程专业，随着5G技术的到来，又使这个传统的老牌专业又焕发出了勃勃生机，而程控交换技术就是通信专业最主要的专业必修课程，传统的教学方式对于高水平研究型大学的学生问题不大，但对以培养应用型人才为主学校的学生来说学习该门课程就会非常困难，尤其遇到多级交换网络类型的习题时，学生完成作业困难、相互抄袭的问题很多，发现主要有以下几个问题。

1.1 理论授课方面

传统的课堂理论教学主要是靠教师讲授程控交换的知识和技术，手段只能借助于黑板和投影，而程控交技术课程的核心是数字交换网络所采用的动态时隙交换，讲授时很难用语言将动态的时分交换过程讲清楚，而且程控交换机是个整体，除了数字交换网络之外，还有控制系统、信令系统、通信备份电源系统等诸多辅助系统，黑板和静态的PPT难以让学生掌握程控交换的核心技术知识和理论基础。

1.2 实践授课方面

程控交换教学实验多数都是采用箱式实验设备，提供的验证性实验多，基本上没有综合设计性实验，与实际程控交换技术产品的应用要求相差甚远，没有办法给应用型学生建立交换机的整体概念，由此产生的突出问题是学生对实际交换设备和通信网络结构理解不深，缺乏对真实通信交换设备感性认识，学生都是毕业应聘到通信类公司后，再由公司进行二次技术培训，或者像华为或中兴这样的大公司会专门委托一个培训机构对学生进行二次培养。

目前很少有学校采用实际程控交换机作为实验设备，其主要原因是其价格昂贵，而且还必须有为程控交换机配套许多服务，同时还要有多年在程控交换领域工作经验的老师，这些都限制了许多院校通信工程专业对其本科学生应用能力的培养。

针对以上发现的问题，在程控交换技术教学中采用了一种全新的CDIO项目教学模式，辅以动画、仿真软件两种教学方法，配合纸面作业、交换软件仿真实验作业、拓展设计作业三种方式，执行平时考核、实践考核、理论考核、上机考核等四种手段，形成基于“1234”体系的程控交换技术专业课教学体系，使学生在课上学习不再单调，交换基础的理论和应用能够利用动画进行形象化展示，且能使用实际程控交换设备进行工程实践的各个环节，通过作业和考核手段的更新，使学生必须经过全面的努力才能拿到合格成绩，从而使学生真正掌握程控交换技术的基础和实践知识。

2 CDIO项目驱动式教学模式

依据程控交换技术课程教学的特点、目的和要求，首先对课程大纲进行了修订，简化或删除部分过时知识点，综合运用任务导向型和理实一体化教学方法，把整个教学过程模块化，分为：情境分解、任务分析、知识讲解、实验演示、学生实践、知识巩固这几个模块，实现教、学、做的一体化。明确课程应用型教学目标是建立一个局用程控交换机系统的CDIO教学项目，根据系统需求设计子项目以及子项目的先后教学顺序。主要项目设计如下图所示：

程控交换技术课程项目教学鱼骨图

3 动画、仿真软件的辅助教学方法

程控交换技术课程的交换理论内容比较抽象，难以理解，传统的教学手段很难提高学生的听课兴趣，教学效果不好。把多媒体的教学方法引入课堂，将理论教学难点利用动画、仿真软件、实践教学、网络教学进行有机结合，借助动画、仿真软件现代教学媒体，通过教学设计，择优选择和运用，设计了合理的教学过程，达到最优化的教学效果。

3.1 动画方法

在程控交换理论教学中有很多涉及到时分复用和时隙的内容很难在黑板或PPT上都很难讲解清楚，例如数字交换网络时候是时隙交换以及30/32路帧结构的传输过程都用动画的形式表现出来，通过这种形式学生非常容易理解程控交换PCM数字信号的远距离传输过程。

3.2 仿真软件方法

程控交换的软件相当复杂，应用型的本科学生不可能独立完成一个真正程控交换软件的编写，所以对程序控制的交换编程思想无法深刻理解，在教学中可以通过电话语音卡并配合计算机高级语言进行程控交换仿真软件的编写，仅用几个用户端口的时分时隙进行交换仿真软件的编写，就可以实现真正程控交换机所能拥有的交换功能，这样学生可以完全理解大型程控交换机的编程方法，对学生今后分析实际通信工程中出现的问题帮助极大。

4 纸面作业、上机仿真作业和拓展设计作方式

传统的纸面作业对所有学生作业都是一样问题，学生之间有互相抄袭的现象，尤其在新建应用型本科院校学生中尤为严重，程控交换技术的时隙交换网络作业可以采用一人一题的方法来杜绝抄袭现象。例如在留TST数字交换网络作业时以学生学号的末位作为输入时隙号，末位加16作为输出时隙号，这样学生作业基本上能做到一人一题，相互抄袭的现象明显减少，独立思考完成作业的比例大大增加。

对于信令和路由选择等流程类等内容让学生自己采用Flash制作交换的动画演示软件，每名学生自己选择一个与别人不同的小项目完成动画制作，并在同学间开展动画制作竞赛。交换软件编程作业让学生利用学过的计算机高级语言和电话语音卡软件进行仿真，这部分较难，可以让几个学生组成研究小组来完成，以现场随机提问的形式考核学生的掌握情况，这样就能让学生彻底明白和记住程控交换的编程和交互顺序，对于作业完成情况好的同学给予作业加分奖励。

交换机的拓展应用作业是针对一些优秀学生布置的具有创新和实际应用作业，如基于电话语音卡的成绩查询系统、小总机设计以及远程监控的设计等内容，这些创新和应用设计性作业也可今后作为学生毕业设计内容的一个部分。

5 平时考核、实践考核、理论考核、机考平台考核四种手段

一个合理、可控的考核评价体系可以提高学生平时的学习积极性，通过以下四种手段让学生的整个学习过程和质量得到有效的监控。

1、通过考勤、课堂表现、完成作业的情况来评价学生学习积极性，增设学生制作优秀动画软件和仿真软件加分项，特别是拓展应用作业的加分项；通过完成作业情况来评价自主学习过程和质量；

2、立足专业实验室的现有的实际程控交换设备，尽量多开设综合性实验，通过程控交换技术增值业务的实验激发学生的学习兴趣，让学生体验应用所学知识解决实际问题的乐趣，通过每个实验的考核表对学生实践能力进行记录，最后给出学生综合实践能力的评价。

3、期末进行一次理论测验，主要是对交换流程框图、信令流程图和理论知识内容的掌握情况进行考核，重点考查学生对交换理论主观题的掌握情况，不满足一定的基本分数要求学生进行重修；

4、程控交换技术课程最后是通过学校的计算机考试平台对学生来进行客观题的理论水平测试，对于强化学生应知应会的程控交换技术概念和术语有非常大的促进作用，使学生在今后能够完全使用专业词语进行技术交流。

此外，通过期末的实训环节让学生对与程控交换设备中继互通的相关通信设备进行实训，增强学生完成实际通信工程的综合能力。

通过采用上述几种措施在应用型本科程控交换技术课程教学中理论和实践，极大地提升了该课程的教学质量，完成了学生由以前的厌学和南学到现在的乐学和易学的转变，伴随逐年上升优良率和下降的不及格率，“1234”的体系在应用型本科的专业课教学实践中得到了充分的验证，为其他应用类型的专业课教学提供一种借鉴方法。

[1]李天松，周海燕.“程控交换技术”课程教学探索 [J],电气电子教学学报 2009年9月

[2]陈华莉.程控交换教学实验系统的设计与实现[D],电子科技大学硕士学位论文，2007年9月

[3]江沸菠,董莉.程控交换教学中引入大型程控交换机的探讨[J],实验科学与技术，2008年10月