李哲英

(北京聯(lián)合大學(xué)信息學(xué)院微電子應(yīng)用技術(shù)研究所,北京 100101)

隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,通信系統(tǒng)技術(shù)從傳統(tǒng)的硬件為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐晕⑻幚砥鳛楹诵牡闹悄芗夹g(shù)體系[1]。這種技術(shù)轉(zhuǎn)變對通信工程專業(yè)的人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)。近年來的教學(xué)改革研究指出,通信工程應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)必須對專業(yè)方向進行定位[2],這樣才能培養(yǎng)出具有相應(yīng)技術(shù)應(yīng)用能力的應(yīng)用型本科人才。

應(yīng)用型人才技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng),需要科學(xué)的設(shè)計實驗來提供平臺。本文是對我院近兩年在應(yīng)用型本科特色專業(yè)建設(shè)實踐中開展大型應(yīng)用設(shè)計實驗的經(jīng)驗總結(jié)。

1 專業(yè)技術(shù)內(nèi)容和大型實驗設(shè)計

通信工程本科人才基本技術(shù)培養(yǎng)內(nèi)容包括:①微處理器應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)技術(shù);②通信電路應(yīng)用開發(fā)技術(shù);③通信協(xié)議應(yīng)用開發(fā)技術(shù)。

這三項基本技術(shù)點的基本內(nèi)容都是對通信系統(tǒng)進行建模與設(shè)計。因此,這三個技術(shù)點的教學(xué)是建立在“電路分析”、“電子線路”、“信號與系統(tǒng)”、“嵌入式系統(tǒng)與微機原理”、“通信系統(tǒng)原理”和“通信電路技術(shù)”等課程的基礎(chǔ)之上的。這些課程提供了這三項技術(shù)的基本內(nèi)容,而其他的專業(yè)課程則是對這三項基本技術(shù)內(nèi)容的應(yīng)用。

大型設(shè)計實驗,就是讓學(xué)生在1～3個月內(nèi)完成相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計,必須考慮技術(shù)應(yīng)用的層次、應(yīng)用的復(fù)雜性和技術(shù)的專業(yè)性,特別是實驗對專業(yè)技術(shù)的覆蓋范圍。同時還要考慮課程的執(zhí)行方法。

(1)大型設(shè)計實驗的基礎(chǔ)。大型設(shè)計實驗必須以相關(guān)學(xué)科理論和專業(yè)技術(shù)課程為基礎(chǔ),必須充分考慮教學(xué)體系提供的核心知識與技術(shù),并充分考慮工程實際中技術(shù)應(yīng)用的特點。

(2)基本內(nèi)容的確定方法。確定大型設(shè)計實驗內(nèi)容的依據(jù),是通信工程本科專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和相關(guān)的課程體系。大型專業(yè)實驗必須充分考慮技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)性、與工程實際的相似性、認知規(guī)律的符合性以及對學(xué)生創(chuàng)新意識的激發(fā)性。具體包括如下內(nèi)容:①分析設(shè)計要求,通過分析確定系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范;②完成方案設(shè)計,方案對比和確定最佳方案;③完成硬件和軟件設(shè)計與調(diào)試;④通過測試對設(shè)計結(jié)果進行驗證。

(3)實驗條件的考慮。實驗條件是指完成大型設(shè)計實驗內(nèi)容須具備的技術(shù)條件、調(diào)試環(huán)境以及所能提供的資金支持條件等。

2 大型實驗設(shè)計實例

本文提供了幾個通信工程應(yīng)用型本科專業(yè)的大型設(shè)計實驗的實例。

1)64路電話程控交換器件設(shè)計

這是一個為通信工程專業(yè)通信電子技術(shù)方向的學(xué)生設(shè)計的大型設(shè)計實驗,要求學(xué)生在一個月內(nèi)完成。該設(shè)計包含兩項內(nèi)容:①時分交換器件的設(shè)計,涉及到“通信原理”、“交換技術(shù)”和“數(shù)字電子技術(shù)”等課程的實驗任務(wù);②所設(shè)計器件的測試與驗證。

這個大型設(shè)計實驗涉及到如下兩項基本技術(shù):①數(shù)字邏輯系統(tǒng)集成設(shè)計技術(shù),即通常所說的EDA技術(shù);②嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)。

2)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

本大型實驗是在實驗室提供設(shè)備的基礎(chǔ)之上,由學(xué)生在2個月內(nèi)完成一個教師所制定的通信設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試。通過這個實驗,學(xué)生可以掌握設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的基本概念和應(yīng)用方法。本大型設(shè)計實驗包括如下兩項核心技術(shù)。

(1)通信設(shè)備狀態(tài)分析與檢測—對智能化和信息化的通信工程設(shè)備而言,不同設(shè)備有著一個基本特征,就是在軟件控制下的硬件運行。對于通信系統(tǒng)來說,軟件包括操作系統(tǒng)和協(xié)議軟件。因此,應(yīng)當(dāng)了解軟件故障與硬件故障時通信設(shè)備的基本狀態(tài)。

(2)通信設(shè)備的參數(shù)分析系統(tǒng)設(shè)計—它不僅要求了解通信設(shè)備的功能與特點,更需要通過這些功能與特點篩選出相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)作為設(shè)備狀態(tài)的特征加以識別和分析。

3)無線終端設(shè)計

本實驗就是為移動通信網(wǎng)絡(luò)專業(yè)方向?qū)W生設(shè)計的一個大型實驗,需要3個月左右的時間。無線終端設(shè)計的核心技術(shù)包括:①應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)中的無線終端設(shè)備設(shè)計;②移動終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)計;③設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)測試。

無線終端設(shè)備設(shè)計,是根據(jù)所學(xué)過的“通信系統(tǒng)原理”、“移動通信網(wǎng)絡(luò)”、“通信電路”和“電子技術(shù)”等課程提供的專業(yè)知識與技術(shù),通過對設(shè)計要求的分析,完成一個符合設(shè)計要求的移動終端設(shè)備,例如傳感器網(wǎng)絡(luò)終端、移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)終端和家庭網(wǎng)絡(luò)終端等。該設(shè)計涉及通信電路、EDA技術(shù)和無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù),必須符合國家的相關(guān)規(guī)定。

移動終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的目的,是為所設(shè)計的移動終端提供一個調(diào)試、測試和驗證的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,同時,也是移動終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的基礎(chǔ)。因為任何一個移動終端設(shè)備,都必須滿足相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)要求(例如頻段和連接協(xié)議等)才能完成所要求的終端任務(wù)。所以,移動終端網(wǎng)絡(luò)是設(shè)計移動終端時必須同時考慮的一個問題。

設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)測試的目的,是完成所設(shè)計移動終端在相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的檢測和驗證。這是一項綜合技術(shù),需要設(shè)計者比較全面地考慮無線網(wǎng)絡(luò)與所設(shè)計終端之間的技術(shù)關(guān)系,同時還需要考慮技術(shù)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)的測試,而不僅僅是功能的測試。

大型設(shè)計實驗需要幾名學(xué)生組成設(shè)計小組共同完成實驗設(shè)計任務(wù),設(shè)計團隊合作方面的訓(xùn)練,能使學(xué)生通過大型設(shè)計實驗學(xué)會如何在團隊中工作。

3 結(jié)語

大型設(shè)計實驗是應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)。通過大型設(shè)計實驗任務(wù),使學(xué)生在專業(yè)技術(shù)應(yīng)用和團隊和諧工作兩個方面都得到鍛煉。在大型設(shè)計實驗時,必須對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)所規(guī)定的理論與技術(shù)應(yīng)用能力要求作全面的考慮。

[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