任智+姚玉坤+雷宏江+張?zhí)祢U

[摘 ? ?要] ? ?研究生優(yōu)質(zhì)創(chuàng)新課程建設(shè)作為研究生教學(xué)質(zhì)量工程的重要舉措，對增強(qiáng)研究生的創(chuàng)新能力，深化研究生教育改革，提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)高層次、高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才具有重要意義。本文總結(jié)了重慶郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院研究生 《網(wǎng)絡(luò)仿真》創(chuàng)新型優(yōu)質(zhì)專業(yè)課程建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施中對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與教學(xué)手段的創(chuàng)新實(shí)踐以及該課程在著力培養(yǎng)研究生科研技能方面取得的良好效果。

[關(guān)鍵詞] ? ?通信網(wǎng)絡(luò);仿真技術(shù);創(chuàng)新課程;實(shí)踐教學(xué)

[中圖分類號] ? ?G642.0 ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1005-4634（2014）06-0081-02

隨著通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)研究的深入和實(shí)際應(yīng)用的普及，如何具體實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制并定量評估網(wǎng)絡(luò)性能受到科學(xué)技術(shù)界與工程界的日益關(guān)注和重視，工程界對掌握通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)和評估技術(shù)的創(chuàng)新型人才的需求也不斷增加。重慶郵電大學(xué)作為一所以信息與通信工程學(xué)科為主要特色的業(yè)內(nèi)知名高校，為了配合通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對研究生進(jìn)行針對性強(qiáng)、效果顯著的理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程教育，從2011年春季開始在通信與信息工程學(xué)院開設(shè)了《網(wǎng)絡(luò)仿真》研究生限選實(shí)驗(yàn)課程。

1 ? ?課程教學(xué)目標(biāo)

《網(wǎng)絡(luò)仿真》課程為碩士研究生專業(yè)課，通過理論講授與堂上操作相結(jié)合、邊講邊練的教學(xué)方式，使研究生熟悉以網(wǎng)絡(luò)仿真為手段的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)研究技術(shù)，主要培養(yǎng)研究生掌握使用OPNET等仿真軟件對通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真的具體方法和仿真操作動手能力，為后期進(jìn)行理論研究或從事通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)方面的應(yīng)用開發(fā)工作打下必要的技能基礎(chǔ)。

通過學(xué)習(xí)本專業(yè)課程使學(xué)生了解通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)（數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)、有線網(wǎng)絡(luò)/無線網(wǎng)絡(luò)、單跳網(wǎng)絡(luò)/多跳網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)/非IP網(wǎng)絡(luò)等類型）建模與仿真的基本知識和技術(shù)發(fā)展方向，掌握通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)的建模方法和仿真技能，熟悉建模和仿真實(shí)現(xiàn)中各個(gè)結(jié)構(gòu)層面的機(jī)制、算法和協(xié)議，培養(yǎng)研究、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證通信網(wǎng)絡(luò)及其中各種算法、協(xié)議的運(yùn)行性能所需的思路和能力[1]。

2 ? ?課程建設(shè)的“三個(gè)創(chuàng)新”

本項(xiàng)目以“三個(gè)創(chuàng)新”為突破口，從課程內(nèi)容、教學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)平臺三個(gè)方面入手實(shí)施對《網(wǎng)絡(luò)仿真》研究生課程的改革與建設(shè)。

2.1 ? ?教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新

隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和仿真技術(shù)的飛速發(fā)展，新型的通信網(wǎng)絡(luò)和仿真平臺不斷涌現(xiàn)。為適應(yīng)這種發(fā)展趨勢，本課程緊跟技術(shù)發(fā)展的前沿，盡力準(zhǔn)確地把握其發(fā)展方向，由課程組老師把學(xué)到的和在科研實(shí)踐中掌握的最新技術(shù)，及時(shí)有效地組織和編寫到《網(wǎng)絡(luò)仿真》課程的教學(xué)資料中。具體地，編入了以無線自組織網(wǎng)絡(luò)為特色并包括泛在網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)的最新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和當(dāng)前的主流仿真技術(shù)，如OPNET、NS2、MATLAB等，力爭能夠反映通信網(wǎng)絡(luò)及其仿真領(lǐng)域的最新技術(shù)成果，在教學(xué)資料的內(nèi)容上努力創(chuàng)新。另一方面，教學(xué)內(nèi)容上除了在課堂教學(xué)中加深學(xué)生的工程技術(shù)性概念外，還著力加強(qiáng)他們在實(shí)驗(yàn)方面的訓(xùn)練，努力培養(yǎng)其在網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用中解決實(shí)際問題的能力。

2.2 ? ?教學(xué)方式創(chuàng)新

傳統(tǒng)的授課方式是老師講、學(xué)生聽并按要求按部就班做，單方面被動地接受知識，課堂氣氛不活躍，互動性差，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不強(qiáng)。針對此問題進(jìn)行了教學(xué)方式改革，首先是課程的32個(gè)學(xué)時(shí)全部在實(shí)驗(yàn)室完成，其次是利用在實(shí)驗(yàn)室上課的優(yōu)勢和便利條件再采用一些與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合的方式，如啟發(fā)互動式教學(xué)、專題討論、部分內(nèi)容由學(xué)生講解和演示、學(xué)生模擬然后由老師驗(yàn)證、評判等等;并將經(jīng)典的仿真軟件和最新的仿真軟件結(jié)合在一起進(jìn)行介紹，對同一個(gè)問題從多方面進(jìn)行思考并尋求盡可能多的解決方法，加強(qiáng)與學(xué)生的交互，請學(xué)生進(jìn)行編程講解，啟發(fā)學(xué)生思考并進(jìn)行相關(guān)互動討論，完成知識的自然過渡和延伸，有效提高學(xué)生對新知識的理解和接受能力。

在課程考核方式方面，本項(xiàng)目針對《網(wǎng)絡(luò)仿真》課程工程性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)也相應(yīng)地進(jìn)行了改革。采取了課程設(shè)計(jì)為主、考勤和平時(shí)堂上作業(yè)練習(xí)為輔的考核方式;考核的具體內(nèi)容不限，在一定范圍內(nèi)讓學(xué)生自由選題和發(fā)揮，而且特別提出了對創(chuàng)新性強(qiáng)的內(nèi)容給予加分，鼓勵(lì)學(xué)生在達(dá)到基本要求的基礎(chǔ)上發(fā)揮創(chuàng)造性。針對有創(chuàng)意的方案設(shè)計(jì)將進(jìn)行保留和傳承。這樣，一方面能夠使學(xué)生得到比較充分的動手訓(xùn)練，另一方面也能夠讓學(xué)生的創(chuàng)造性得到發(fā)揮，為業(yè)界培養(yǎng)創(chuàng)新型的高層次通信網(wǎng)絡(luò)開發(fā)人才打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.3 ? ?實(shí)踐平臺創(chuàng)新

本課程緊密依托通信與信息工程學(xué)院研究生創(chuàng)新基地和中央地方共建項(xiàng)目花費(fèi)幾十萬元構(gòu)建的技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大的無線信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)物系統(tǒng)，能夠組建和運(yùn)行真實(shí)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線自組織網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等，從而使學(xué)生有機(jī)會接觸真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)?shí)際網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)試和觀察網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。利用最新引進(jìn)的一批新型教學(xué)和實(shí)驗(yàn)軟硬件設(shè)備作為支撐，保證學(xué)生上課時(shí)1人1機(jī)，為學(xué)生進(jìn)行種類多樣的實(shí)驗(yàn)提供綜合性的物質(zhì)保障，包括實(shí)驗(yàn)場地、電腦設(shè)備等?；A(chǔ)類和專題創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)使用的專業(yè)仿真軟件是業(yè)界主流的OPNET、NS2等專業(yè)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的較新版本，從而保證仿真平臺軟件的先進(jìn)性和新穎性。

3 ? ?實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目針對網(wǎng)絡(luò)仿真的具體內(nèi)容、技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用需求為《網(wǎng)絡(luò)仿真》課程精心設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)類、演示類實(shí)驗(yàn)和專題創(chuàng)新類一系列實(shí)驗(yàn)[2]。

3.1 ? ?基礎(chǔ)類仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容是通過使用專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件對常見的通信信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真并對網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行分析。在這類實(shí)驗(yàn)中學(xué)生能加深對通信網(wǎng)絡(luò)層次架構(gòu)的理解，得到C/C++語言編程技能的基礎(chǔ)訓(xùn)練，學(xué)到如何使用專業(yè)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件對網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行建模，以及如何模擬通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、如何搜集性能參數(shù)來分析網(wǎng)絡(luò)性能[3]。

3.2 ? ?演示類仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了使學(xué)生對實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行建立直觀印象，加深對通信網(wǎng)絡(luò)理論知識的理解，有效提高動手能力，本項(xiàng)目為《網(wǎng)絡(luò)仿真》課程設(shè)計(jì)了演示類實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容是在實(shí)際的無線信息網(wǎng)絡(luò)平臺上進(jìn)行調(diào)試和操作，通過真實(shí)的操作和觀察實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，加深對通信網(wǎng)絡(luò)的理解和直觀認(rèn)識。該類實(shí)驗(yàn)借助中央與地方共建實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目建成實(shí)際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來開展，該平臺是一種先進(jìn)而新穎的實(shí)物平臺，包括不少于5個(gè)的無線移動通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和1個(gè)以上的無線接入網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)形式、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等方面都較以往有所突破，能演示物聯(lián)網(wǎng)、ZigBee無線傳感網(wǎng)等新型網(wǎng)絡(luò)和IEEE802.15.4、LTE等底層通信新標(biāo)準(zhǔn)。在這類實(shí)驗(yàn)中學(xué)生能觀察了解到實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)運(yùn)行情況，并有機(jī)會學(xué)習(xí)如何調(diào)試和控制實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。

3.3 ? ?專題創(chuàng)新類仿真實(shí)驗(yàn)

專題創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容是在進(jìn)行了多個(gè)基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，由任課老師指定專題，學(xué)生通過發(fā)揮自己的創(chuàng)造性，自主設(shè)計(jì)新的與通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并在專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)仿真平臺上實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證創(chuàng)新設(shè)計(jì)的效果。目前課程已開設(shè)的專題實(shí)驗(yàn)有：“包交換有線網(wǎng)絡(luò)建模與仿真實(shí)現(xiàn)”、“無線移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)路由過程建模與仿真實(shí)現(xiàn)”、“有線網(wǎng)絡(luò)RIP路由協(xié)議建模與仿真實(shí)現(xiàn)”等。通過該類帶有一定難度的專題實(shí)驗(yàn)的編程設(shè)計(jì)、仿真實(shí)現(xiàn)和結(jié)果驗(yàn)證，較好地開拓了學(xué)生的思維，激發(fā)了他們的創(chuàng)造性，同時(shí)也大大提高了學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)仿真軟件操作的熟練程度。

4 ? ?課程改革的實(shí)驗(yàn)效果和有效性

為具體掌握《網(wǎng)絡(luò)仿真》課程改革的實(shí)際效果，本研究在課程開設(shè)的第2年結(jié)課后，對上課研究生進(jìn)行了問卷方式的抽樣調(diào)查。主要依據(jù)該課程改革建設(shè)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和教學(xué)手段評價(jià)以及學(xué)生能力提高等指標(biāo)設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷的項(xiàng)目和回答選項(xiàng);學(xué)年上課人數(shù)共計(jì)180人（分兩學(xué)期

（下轉(zhuǎn)第89頁）

上），接受調(diào)查人數(shù)73人，最后收回有效問卷70份，調(diào)查樣本數(shù)量超過1/3。對有效問卷進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后得到的調(diào)查結(jié)果如表1所示。

以上調(diào)查結(jié)果表明，《網(wǎng)絡(luò)仿真》優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)和改革的試驗(yàn)效果是明顯的，該課程在教學(xué)過程了展現(xiàn)了以應(yīng)用為導(dǎo)向的科研視野和方向，提供了以C語言為核心的項(xiàng)目研發(fā)類編程能力的實(shí)操訓(xùn)練平臺，為增強(qiáng)重慶郵電大學(xué)學(xué)子的科研能力、完善其科研成果、增強(qiáng)其專業(yè)就業(yè)競爭力奠定了良好的基礎(chǔ)。研究生們通過該課程的延伸學(xué)習(xí)，多人在“騰訊-重郵”專利創(chuàng)意大賽、“華為-重郵”編程大賽等比賽中獲獎(jiǎng)。

《網(wǎng)絡(luò)仿真》創(chuàng)新型優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的意義，不僅在于打造一個(gè)創(chuàng)新性強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)研究生課程，而是可以持續(xù)地培養(yǎng)一批理論功底扎實(shí)、動手能力和創(chuàng)新能力強(qiáng)的研究生人才，建設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)軟件仿真和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相結(jié)合的平臺，打造一支結(jié)構(gòu)合理、教研俱佳的師資隊(duì)伍，并最終形成具有一定影響力的通信網(wǎng)絡(luò)仿真與實(shí)際測試的科研、教學(xué)、培訓(xùn)基地。這門課程把通信網(wǎng)絡(luò)的專業(yè)理論基礎(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)仿真的動手實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來，能夠在理論知識、C語言軟件編程、仿真建模方法、仿真軟件操作、仿真技能和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目調(diào)試等方面使學(xué)生的學(xué)識和能力得到整體性的提高。由于課程新穎且切合需要，在開課的第一年里，選課的研究生的數(shù)量便超出了原計(jì)劃的1倍以上，之后的每年里選課的研究生人數(shù)持續(xù)攀升，而且每次上課學(xué)生的出勤率幾乎都能達(dá)到100%。

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