“现代交换原理”教学中对复杂工程问题的探索与实践

李红岩

【摘 要】本文以“现代交换原理”课程中具体的知识点为例，紧紧围绕复杂工程项目的分析和设计开展课堂教学，能够帮助学生建立起工程项目的基本分析和设计思路，有助于专业认证标准中毕业要求指标点的达成。

【关键词】现代交换原理；教学；复杂工程问题

“现代交换原理”是电子信息工程专业的一门重要的专业课程，本课程的目的是使学生深刻理解通信网中交换及其相关的基本概念，深刻理解不同信息传送模式的技术特点，牢固掌握各种交换技术的基本原理，掌握交换系统的构成、交换网络技术、控制系统技术和信令技术等。通过本课程的学习，锻炼学生理论联系实际分析问题和解决问题的能力，使学生了解交换技术的最新发展和最新技术动态，以适应社会的需要，为今后从事信息传输系统的设计、生产、维护和应用等方面的工作打下坚实的基础。

工程教育认证是来源于国外的教育质量评价制度，目前是国际通行的高校工程专业进行质量评价评估的重要手段，基于此可以实现工程教育领域各国之间的互相认可。开展工程教育认证，能够推进高校工程类专业的国际化，增强本校工程专业在国际上的竞争力，并能够保证工科毕业生的质量，对我国高等教育和工程教育的进展有着重要意义。

通过学习工程认证的核心理念和认证考核标准，本文作者反思了“现代交换原理”课程的课堂教学中存在的问题，主要包括以下几点：1）在当前的教学大纲中，每一章节的教学目标大多设定为学生对重要概念和重要通信理论的识记和理解，而没有考虑学生在学习和掌握某个知识点的过程中如何提高分析、解决复杂工程问题的能力的；2）课堂教学的主体仍然是老师，上课以老师讲学生听为主，过于强调教学内容编排的逻辑性和完整性，而没有对学生学习新知识时的接受能力和易于接受的方式进行考量分析，在讲解一些重点难点知识时由于缺少学生的积极参与而效果不佳；3）为了帮助学生巩固所学知识，通常布置一定量的课后习题，要求学生完成作业。但课外作业的目的仍然是考查学生对重要知识点的理解、识记或计算能力，缺乏生动的能调动起学生学习积极性，启发学生创造性的课外练习。总之，当前的通信原理课堂教学中还存在较多的问题，这些问题的存在不利于提高学生分析解决复杂工程问题的能力，因此亟待引入新的教学理念和教学方法。

七号信令系统是一种公共信道信令，它采用分层的功能结构实现信令网中各信令点之间的控制消息传输，为固定电话网和移动电话网提供话路连接、运行管理和增值业务等提供必要的消息传递和采集。七号信令系统的分层结构是现代交换原理课程的重要知识点，是教学大纲中要求学生重点掌握的内容。在工程认证毕业要求的指引下，本文尝试从解决复杂工程问题的角度展开来讲解该知识点，在实际教学中取得了良好的教学效果。具体而言，从以下几个方面进行课堂教学内容的组织。

1 培养学生的自主学习能力

信令系统这一章的概念多而繁杂，在讲解七号信令系统的层次结构之前，需要学生能够熟悉各种基本概念。为此，要求学生以“信令的概念、分类和发展历程”为主题写一篇文献综述。通过自主查阅文献，并条理清晰的写出综述性文章，学生不仅能够了解信令的基本概念和功能用途，认识到七号信令系统设计的必要性，而且能够启发学生提出问题。在接下来的教学中，学生带着问题听讲，能取得比较好的教学效果。

2 启发学生掌握工程项目设计的基本思路

一个复杂工程项目的开发流程大致包括需求分析、概要设计、详细设计等部分。为了引导学生深入理解和掌握七号信令系统分层体系结构的设计思路和方法，本文从项目规划的角度进行教学内容的组织和安排。具体而言，首先，引导学生讨论七号信令系统的设计需求，即七号信令系统主要为固定电话网、移动电话网和综合业务数据网提供局间信持，能够快速可靠的提供各种集中维护、管理中心的信息传递业务，并能支持智能网业务，能够传送移动通信网中与用户移动有关的各种控制信息。其次，针对用户需求进行概要设计，即在OSI参考模型下定义七号信令系统层次结构的各层功能。引导学生理解一个系统的复杂功能是如何在一个统一框架下实现的。第一层，即信令数据链路层定义了信令数据传输物理链路的物理、电气特性。第一层仅向第二层提供了一个物理的通道，不对信令消息做任何处理。第二层，信令链路功能主要是规定了两个直接连接的信令点之间传送信令消息提供可靠的信令链路所需要的功能。它为第三层提供了一个可靠的逻辑通道，对信令消息的内容不作任何处理。第三层，实现了信令网络级别的功能，即具有路由寻址的功能，其在信令消息发送和接收过程中都起着重要的作用。第4-7层，为事务处理能力子层，主要用于实现某项应用业务过程，比如智能网业务，与移动用户有关的各种控制信息。事务处理子层对对会话的启动、保持和终结进行管理，包括会话过程异常情况的检测和处理。由于每层功能的定义比较抽象，用以下形象化的解释加深学生的理解：第一层的功能可比作一条初建的公路，没有安装交通指示灯，也没有标明该条公路的去向。第二层的功能类似于给公路装上交通指示灯，但该条公路还没有标明去向。第三层就好像一条安装了交通指示灯，同时也标明了去向的公路，该公路上的车流还有路由寻址的功能。第四到七层的功能类似于如何对不同类型的车流进行管理。详细设计即设计每一层的协议，协议是实现每一层功能的具体规则、规范和算法。例如，第二层协议向消息码流中插入定位定界符和差错校验位来实现信令单元的分界、定位、差错检测和差错校正；第三层协议设定了目的信令点、路由、链路集、路由负荷分担、链路负荷分担、链路测试消息等字段，用于实现信令业务管理、信令路由管理、信令链路管理。

3 课外习题培养学生对知识点的运用能力

给定一段从交换机采集的信令数据，要求学生对信令数据进行分段解析，加深学生对知识点的理解。通过课外习题能促进学生的自主学习能力，加深学生对知识点的理解程度，激发学生的学习兴趣。

本文以具体知识点的讲解为例，在“现代交换原理”课堂教学中紧紧围绕复杂工程项目的分析和设计开展课堂教学，能够有效地培养学生严谨的工程思维习惯，帮助学生建立起工程项目设计的基本思路，从而更紧密地支撑专业认证标准中的毕业要求。

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[责任编辑：田吉捷]