“现代网络通信工程设计”课程建设模式探索

陆韬 金强山 宋涛 苗瑾超

摘 要：为实现“网络通信工程设计”课程在本科教学中的系统建设，以现代网络通信行业的实际规范化工程设计内容为基础，遵照现代工程建设课程教学的CDIO过程模式，采用“进阶式循序渐进”教学模式，建立了全面完善的课程理论与实践教学体系。在4轮实际教学过程中，70%以上学生均取得了良好的课程成绩，为信息化理工科专业的实用化“工程设计”技能培养，建立了教学与教材的完整模式。

关键词：网络通信工程设计;CDIO工程教育理念;工程招投标;工程规范绘图

DOI：10. 11907/rjdk. 182164

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1672-7800（2019）003-0210-04

0 引言

现代信息化普通本科高等教育中，如通信工程、网络工程等工科专业，越来越重视培养“技能型”、“应用型”高级工程建设专业人才，为此，在相关专业中开设“网络通信工程设计”课程，作为工程设计技能培养越来越多[1-3]。文献[1]从“用户需求分析、网络结构、路由与性能设计、光纤通信工程、综合布线、城域接入网设计”等几个网络工程技术方面，提出了培养网络通信工程设计人才的途径;文献[2]则按照教育部关于计算机及相关专业计算机网络应用的要求，结合当前计算机网络工程的最新技术发展而编写，是《计算机网络基础》的姊妹篇，全面、系统地介绍了计算机网络工程设计的基本概念、网络工程分析与规划、网络工程设计与实施、网络工程的评价与测试及其在实际中的最新应用;文献[3]介绍了通信工程建设标准体系、通信线路工程设计规范，并对网络媒介、设备及其互连进行了解析，然后对WLAN工程施工和建设案例进行了分析，对通信基站进行了建设与优化剖析，对通信网工程施工实用技术进行了深入讲解及技术指导。从以上教材内容及相关研究文献与课程建设情况分析，一个共同不足是，国内本科院校开设的“网络通信工程设计”课程内容，对网络通信工程设计知识与技能培养仅停留在网络技术结构基础上，在知识与技能的深度和广度上与社会和通信行业对复合型、工程技能型人才需求相距甚远[4-9]。

本文通过“现代网络通信工程设计”课程系统建设，实现以下4点目标：第一，形成一个将网络通信系统知识转化为工程设计与系统建设技能培养的“承上启下”的重要转化过程，学生在系统学习多门网络通信系统课程的基础上，通过工程设计技能培养，将实现知识转化为技能的“学习升华”[10，11]。第二，形成培养学生解决复杂工程问题的能力[12]，即“在掌握系统调查通信用户、规范化绘图、专业化工程量统计与工程概预算等前后衔接、环环相扣的专业技能基础上，实施有针对性的网络通信工程专业化工程设计”现代工程设计教学模式。第三，与现代通信行业形成通信工程建设技能培养的“无缝对接”，满足通信行业对当代专业性、复合型技能人才的需求。第四，使学生首次全面深入认识到现代网络通信工程建设的系统知识。

1 工程建设概述

1.1 工程建设与设计课程

为培养技能型、应用型高级工程专业人才，将当代网络通信工程的基本理论和基本组网模型，与网络通信建设行业的专业工程设计和一系列实际工程建设技能相融合，创设形成现代网络通信的工程设计与实践课程《网络通信工程设计》。该课程展示了网络通信理论与工程专业实践“无缝衔接过渡”的过程，形成了普通高校理论优势与工程建设实践系统技能优势的“强强连贯融合”，成为一门应用型工程设计技能培养特色核心课程。

1.2 工程教育CDIO建设与人才培养

CDIO工程教育模式是近年来国际国内工程教育改革的最新成果[14-16]。当代工程教育普遍尊崇CDIO模式的4个过程：构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）[14]。它以项目（产品）建设到项目（产品）运行的整个生命周期为考量，全面深入地覆盖了项目建设（或产品研发）全过程，让学生以主动、深入系统的方式学习工程设计与项目实施流程，在理论学习和实践体验中，将理论知识“学以致用”，认识和掌握工程设计与项目建设各个方面。

同时，CDIO模式下的教育过程，要求逐步培养学生以下4个层面的工程能力：工程基础知识;个人能力;人际团队能力;工程系统能力。工程教育的教学大纲，要求以综合培养方式，使学生在上述4个层面达到预定目标。

1.3 网络通信工程设计课程前期成果

在前期6輪教学过程（2011-2016年度）中，随着教学内容逐步完善，形成了“前后关联、进阶式循序渐进”的专业化网络通信工程设计教学模式，并通过行业实践中开发的各类案例，采用“作业化”与“项目引导式”的学生实践模式，完全实现了高校本科教学与行业技术发展的无缝接轨，大大深化了高等院校本科教学与实际行业技能培养、技术指导，充分体现了“网络通信现代理论+工程项目技能培养”系统的“通信工程”、“网络工程”等工科专业内涵。

2 通信工程建设过程与内容设置

2.1 网络通信工程内容组成

按照CDIO模式的工程教学系统要求，该课程主要以网络通信项目建设6个方面的主要理论与实际工程设计技能为核心[16]，即项目规划期、工程设计期、工程招投标过程、工程建设与监理过程、项目建成后的试运行过程（项目建设评价报告）和项目实际运营维护过程（项目运维优化方案），也是课程建设逐渐深入和广泛化形成的CDIO 标准建设项目内容模式。具体项目发展过程如图1所示。

2.2 网络通信工程建设过程

2.2.1 网络通信系统规划论证期

开展网络通信工程的项目规划设计（方案），对整个项目能否立项、如何建设提出全面评估和技术系统设计[17]。该过程主要是网络通信运行商或企事业单位开展针对网络工程项目新建与扩建的项目论证。一旦项目立项成功，立即转入下一个环节，即工程具体设计与工程实施。

2.2.2 网络通信工程立项建设期

网络通信项目一旦立项成功，首要工作就是委托工程设计部门，开展工程项目的勘测设计工作。设计项目的5个主要基本设计技能（现场勘察、设计绘图、工程量统计与概预算、工程设计说明与文件制作、工程演讲会审与工程现场技术指导），是贯穿工程建设过程的基本技能，也是信息化专业学生必须实际掌握的基本工程技能[17]。然后，根据工程设计文件开展工程招投标和工程建设实施工作[10]。包括：工程建设招标、投标过程;工程建设监理确定;工程工程建设和工程监理的具体实施过程;工程项目验收与试运行。

要注意的是，以上几个工程建设环节中，工程设计过程是最关键、最具有技术含量的环节，其它工程建设项目过程都在工程设计指导下开展。

2.2.3 网络通信项目实际运营期

该期间是立项项目实际运行和“开花结果”的过程，必须保证项目如期完成和网络通信的实际效果，并将实际运行情况与工程设计预定计划加以比较，完成“网络通信工程项目建设评价报告”。同时，开展项目优化运营设计，以保证项目在优化环境中结出丰硕成果，项目投资尽快得到回报，网络通信覆盖区域范围内获得高速通信、多终端模式通信的良好效果。

该阶段要完成的是项目建设实际效果评价和项目优化运营评价，采用网络通信工程项目建设评价报告和项目优化运营报告等方式，综合评价工程建设项目的实际效果。

3 通信工程设计与集成课程设置

3.1 课程内容设置与计划

课程内容分为“工程建设理论教学 + 工程实际项目设计教学”两部分。设置学生从“启蒙式”教学开始，首先建立工程建设与设计的基本概念、基本理论以及基本过程认识和设计要完成的具体任务内容。然后，具体到网络通信工程内容上，开展具体工程内容规划、设计、监理、工程实施招投标设计、工程运行效果检验与运维优化设计等相关内容的具体设计[10]。具体如表1所示。

3.2 工程建设教学思路设计

大学教育有其专业实施规则，对在校普通本科大学生工程学习而言，课程是在“启蒙式工程教育”背景下开展的，所以建议开展3个层次循序渐进的基础学习与技能实践教学[23]。同时，要开展课程教学内容和模式设计：“模板设置、在线课堂、理论到实践的层层推进、项目引导”。

3.2.1 三个层次层层推进思路

第一层次，按照表1第1章内容，启蒙式从无到有讲授网络通信工程建设的基本概念、工程建设过程与原理，是第一个知识台阶，属于“工程理论教学”范畴。

第二层次，按照表1第2章内容，以工程设计过程内容为核心，开展工程设计实施过程原理学习与基本训练，是第二个知识技能台阶，也属于“理论教学”范畴。

第三层次，按照表1第3-4章内容，开展各项工程建设与工程设计具体原理学习，同时可以穿插第5章内容，以“学生小组—项目引导式”教学方式，首先开展技能教学，然后开展“边学边干”模式的技能教学与实践，使学生在理论与具体项目实践双重引导下，获得良好的学习效果。

3.2.2 课程教学模式设计

在前两个层次的教学过程中，采用传统多媒体授课模式，加强课内和课后作业训练，以强调工程原理与基本技能学习的重要性，为后续内容的学习打下坚实的工程技能（勘察、绘图、工程项目设计、工程量统计等）基础。

从第三项开始，采用“学生小组—实际项目引导式”的教学模式，指导学生边学边干，以加强学习效果。在教学后期，教师一定要针对学生设计作业情况，特别重视学生（小组）设计项目的实际效果，培养学生工程设计能力。

3.2.3 课程内容安排

在实际教学过程中，也可根据课程内容的教学需要，只开展一类工程内容（如网络通信工程建设）设计的实际教学，其它工程内容设计可安排到其它相应课程中。同时，对当期项目建设形成相应教材。

3.3 基于CDIO教学模式的学生能力培养

在CDIO工程教育模式中，学生4个能力的培养逐步体现在4个项目建设教育环节（见表2）[14-16]。

3.3.1 工程基础知识设置

在工程建设中，培养学生掌握现代网络通信工程的组网工程建设能力，特别是各类通信业务实现所需要的网络组成建设能力。

3.3.2 学生个人能力

培养网络通信工程專业毕业生的现代网络通信工程专业化、规范化设计与建设能力，包括工程建设具体内容、具体过程与规范化流程、工程实施规范化组织与工艺技术标准化、工程项目测试主要内容与测试手段以及结果分析等系统工程建设内容的熟练掌握程度。

3.3.3 人际团队能力

培养和组织学生团队，按照规范化的工程建设或设计要求，组织协调专业化建设团队开展工程设计和建设、工程设计过程管理与结果评判及优化、工程建设实施过程设计与管理，以打造专业化过程建设团队，确保大型工程设计与工程建设的顺利开展。

3.3.4 工程系统能力

培养学生系统化、规范化地完成一个复杂、多环节的过程设计与建设项目的能力，能对工程建设中每个环节开展规范化流程和工艺操作，得到标准化、规范化的测试结果，取得满意的工程建设效果并加以优化。同时，在整个工程建设过程中，能及时协调、优化不同子项目之间的工序结构，及时处理与优化各类工程技术问题和难题，以保证工程项目的优时、优质、优价效果。

4 结语

大学（本科、专科或高职）阶段工程设计与建设课程教育要遵循CDIO工程教育基本原则，在规范化、专业化工程设计基本模式引导下，开展工程建设各过程的系统技术设计教学。既要注重从无到有，规范工程“标准模式”的工程建设启蒙式教育过程，又要注重按照工程设计原则开展实践技能培养。

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（责任编辑：何 丽）