通信工程应用型人才培养的大型设计实验

李哲英

(北京联合大学信息学院微电子应用技术研究所,北京 100101)

随着信息网络技术的发展,通信系统技术从传统的硬件为主转变为以微处理器为核心的智能技术体系[1]。这种技术转变对通信工程专业的人才培养提出了新的挑战。近年来的教学改革研究指出,通信工程应用型本科人才培养必须对专业方向进行定位[2],这样才能培养出具有相应技术应用能力的应用型本科人才。

应用型人才技术应用能力的培养,需要科学的设计实验来提供平台。本文是对我院近两年在应用型本科特色专业建设实践中开展大型应用设计实验的经验总结。

1 专业技术内容和大型实验设计

通信工程本科人才基本技术培养内容包括:①微处理器应用系统开发技术;②通信电路应用开发技术;③通信协议应用开发技术。

这三项基本技术点的基本内容都是对通信系统进行建模与设计。因此,这三个技术点的教学是建立在“电路分析”、“电子线路”、“信号与系统”、“嵌入式系统与微机原理”、“通信系统原理”和“通信电路技术”等课程的基础之上的。这些课程提供了这三项技术的基本内容,而其他的专业课程则是对这三项基本技术内容的应用。

大型设计实验,就是让学生在1～3个月内完成相应的应用系统设计,必须考虑技术应用的层次、应用的复杂性和技术的专业性,特别是实验对专业技术的覆盖范围。同时还要考虑课程的执行方法。

(1)大型设计实验的基础。大型设计实验必须以相关学科理论和专业技术课程为基础,必须充分考虑教学体系提供的核心知识与技术,并充分考虑工程实际中技术应用的特点。

(2)基本内容的确定方法。确定大型设计实验内容的依据,是通信工程本科专业的培养目标和相关的课程体系。大型专业实验必须充分考虑技术应用的系统性、与工程实际的相似性、认知规律的符合性以及对学生创新意识的激发性。具体包括如下内容:①分析设计要求,通过分析确定系统的设计规范;②完成方案设计,方案对比和确定最佳方案;③完成硬件和软件设计与调试;④通过测试对设计结果进行验证。

(3)实验条件的考虑。实验条件是指完成大型设计实验内容须具备的技术条件、调试环境以及所能提供的资金支持条件等。

2 大型实验设计实例

本文提供了几个通信工程应用型本科专业的大型设计实验的实例。

1)64路电话程控交换器件设计

这是一个为通信工程专业通信电子技术方向的学生设计的大型设计实验,要求学生在一个月内完成。该设计包含两项内容:①时分交换器件的设计,涉及到“通信原理”、“交换技术”和“数字电子技术”等课程的实验任务;②所设计器件的测试与验证。

这个大型设计实验涉及到如下两项基本技术:①数字逻辑系统集成设计技术,即通常所说的EDA技术;②嵌入式系统应用技术。

2)设备状态监测系统设计

本大型实验是在实验室提供设备的基础之上,由学生在2个月内完成一个教师所制定的通信设备监测系统设计与调试。通过这个实验,学生可以掌握设备状态监测技术的基本概念和应用方法。本大型设计实验包括如下两项核心技术。

(1)通信设备状态分析与检测—对智能化和信息化的通信工程设备而言,不同设备有着一个基本特征,就是在软件控制下的硬件运行。对于通信系统来说,软件包括操作系统和协议软件。因此,应当了解软件故障与硬件故障时通信设备的基本状态。

(2)通信设备的参数分析系统设计—它不仅要求了解通信设备的功能与特点,更需要通过这些功能与特点筛选出相应的技术参数作为设备状态的特征加以识别和分析。

3)无线终端设计

本实验就是为移动通信网络专业方向学生设计的一个大型实验,需要3个月左右的时间。无线终端设计的核心技术包括:①应用无线网络中的无线终端设备设计;②移动终端网络设计;③设备与网络测试。

无线终端设备设计,是根据所学过的“通信系统原理”、“移动通信网络”、“通信电路”和“电子技术”等课程提供的专业知识与技术,通过对设计要求的分析,完成一个符合设计要求的移动终端设备,例如传感器网络终端、移动数据网络终端和家庭网络终端等。该设计涉及通信电路、EDA技术和无线通信网络技术,必须符合国家的相关规定。

移动终端网络设计的目的,是为所设计的移动终端提供一个调试、测试和验证的网络环境,同时,也是移动终端网络设计的基础。因为任何一个移动终端设备,都必须满足相应的网络要求(例如频段和连接协议等)才能完成所要求的终端任务。所以,移动终端网络是设计移动终端时必须同时考虑的一个问题。

设备与网络测试的目的,是完成所设计移动终端在相应网络中的检测和验证。这是一项综合技术,需要设计者比较全面地考虑无线网络与所设计终端之间的技术关系,同时还需要考虑技术参数和技术指标的测试,而不仅仅是功能的测试。

大型设计实验需要几名学生组成设计小组共同完成实验设计任务,设计团队合作方面的训练,能使学生通过大型设计实验学会如何在团队中工作。

3 结语

大型设计实验是应用型人才培养中的关键教学环节。通过大型设计实验任务,使学生在专业技术应用和团队和谐工作两个方面都得到锻炼。在大型设计实验时,必须对专业培养目标所规定的理论与技术应用能力要求作全面的考虑。

[1] Bruce,J.W.Harden,J.C.Reese,R.B."Cooperative and progressive design experience for embedded systems"[J],IEEE T ransactions on Education,Feb.2004,Vol.47,Issue:1,pp(s):83-92

[2] Connor,A.M.et al;"T he Research-Practice Gap in Requirements Engineering through Effective Teaching and Peer Learning",Sixth International Conference on Information Technology:New Generations,ITNG'09.Proc.pp:678-683