数据通信的基础知识精选(九篇)

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第1篇：数据通信的基础知识范文

关键词:数据通信;计算机网络;教学改革;实验教学

中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)34-9885-02

Several Thinking of Making of Data Communication and Computer Network Course

GAO Chao

(School of Electronic & Information Engineering, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China)

Abstract: In order to improve the teaching effect of data communication and computer network course, it analyzes the characters of this course, discusses the choice of teaching book, and researches the ways of teaching. It also studies the experiments setting. It emphases the idea of keeping pace with times in the making of course.

Key words: data communication; computer network; teaching reform; experiment teaching

1 引言

随着通信技术和计算机技术的飞速发展,网络已经成为信息化社会的核心技术,对社会各个方面都发挥着重要的影响。笔者所在学校开设数据通信与计算机网络课程已有多年的历史。作为通信工程、计算机等专业的一门重要专业课,能否学好此课程对学生的未来发展有着重要的影响。为了让学生更好地掌握网络理论知识和培养实践能力,有必要深入研究和探索课程内容设置、教学方法手段、实验教学等环节,在借鉴和学习各高校经验的基础上[1-4],建立并实施了适用于新形势的课程教学方案。

2 教材的选择

数据通信与计算机网络是一门理论与实践兼有的专业课,是计算机和通信两种技术相互渗透和结合的产物,在信息系统的构建和信息传播领域有着广泛的应用。本课程的任务是使学生掌握数据通信与计算机网络的基础知识和基本原理,包括基本概念和术语、数据通信信道、数据传输技术、数据通信组网设备、计算机网络及其体系结构、计算机网络协议、局域网、计算机网络的重要技术及其新进展等内容。与此同时,还要培养学生理论联系实际的能力,让学生能够独立解决一些简单的工程实际问题。目前国内大学选用的教材主要有三类:第一类由国内知名教授编写,比较符合中国大学教育的传统方式,但是知识更新较慢;第二类是国外经典教材的翻译版本,内容好坏受翻译者的水平的影响较大;第三类则是直接使用最新国外原版教材,不过这对学校师资水平和学生能力有较高的要求。笔者经过多年的教学实践,结合所在学校实际情况选择了理工大学谢希仁教授编著的《计算机网络》最新版。

3 教学方法研究

3.1 明确教学目标

根据课堂调查,大多数学生在学习本课程前对网络聊天、下载、电子邮件等网络应用就已十分熟悉,对于学习本课程的兴趣也比较浓厚,期待着能够在课堂上学到各种使用和建设网络的技能。然而本课程的知识点较多,理论性较强,内容比较抽象,如果照本宣科地讲授,学生往往忙于记忆各种协议名称和概念,感到课堂上没有学到什么实用的技能,从而失去学习兴趣。

针对这种情况,教师应该在课程开始时就让学生了解这是一门偏重于理论的课程,重点是对网络工作原理的深入了解,实践技能的锻炼将被安排在后续的实验课程中。同时也要让学生明白,学习理论知识和培养实践能力并不矛盾,只有对网络原理有了深刻的认识才能事倍功半地掌握各种实际操作技巧。

3.2 优化教学内容

计算机网络技术发展迅速,为了适应时展,有必要不断修订教学内容。对一些已经陈旧的知识如X.25、帧中继等可以减少教学时间,只简单描述其基本原理;与此同时,在满足教学大纲要求的基础上适当地补充新鲜内容,让学生了解工业界和学术界的最新进展,起到开拓学生眼界,为进一步学习指引方向的效果。

3.3 通过实例提高兴趣

当前大学生们对计算机网络已经十分熟悉,但是还不能把具体的使用经验和抽象的网络原理联系起来。教师可以从学生熟悉的网络软件着手,通过分析其工作过程来讲解网络工作原理。例如在讲解网络传输模型的时候,设定两个用户通过QQ聊天的场景,使用启发式教学方法向学生提出问题,让其思考数据需要通过哪些协议层次,以及各层协议实体为了将数据正确地传递到目的地需要做出什么样的工作。这种方式可以提高学生的学习兴趣,让他们感觉到书本上的理论不再抽象空洞,而是和实际生活密切相关的,从而达到较好的教学效果。

在讲解各种协议工作原理的时候,教师可以在课堂上使用Sniffer、Ethereal等软件捕获数据包,用直观的例子让学生观看到该协议的实际工作流程,并与书上的描述进行比对,从而加深印象。

4 实验教学建设与改革

计算机网络课程虽然在课程定位上偏重理论,但并不意味着可以忽视对学生实践能力的培养。为此我们给本课程安排了课程内实验和独立的综合实验。

课程内实验与课程讲授同步进行,主要任务是帮助学生理解课堂讲授内容。此类实验以验证性试验为主,主要内容有常见网络命令的使用、使用数据包捕获程序分析ICMP、ARP、TCP等协议的工作细节等。

网络综合实验则为独立开出的一门实验课程,侧重于培养学生的动手能力。实验内容设置上安排了很多实践性较强的内容,包括小型局域网的组建、路由器交换机配置、网络服务器的安装等。综合实验的实验教材参照社会认可度较高的各种网络认证考试编写。学生在完成综合实验后能够掌握一些实用网络技能,不仅学会使用网络、管理和建设网络,也能够参加各种认证考试,增强就业竞争力。

5 结束语

本文针对计算机网络课程的教学,从教材目标、教学内容、教学方法、实验安排方面提出了几点改善教学效果的方法。为了应对网络理论和技术的飞速发展,计算机网络的课程教学也必须紧密结合实际不断改革创新,才能培养出更多高素质的专业人才。

参考文献:

[1] 中国地质大学教务处. 改革与探索[M]. 北京:地质出版社,2005.

[2] 刘彦保. 计算机网络课程教学改革探讨[J]. 高等理科教育,2007(3):78-81.

第2篇：数据通信的基础知识范文

关键词：通信工程专业；课程体系；模块化

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）49-0059-02

随着科学技术的发展，社会经济体制的转型，地方高等院校对于专业和课程设置等建设也正在进一步变革。通信工程作为理工科大学的一个重要专业，截止2006年6月，我国设有通信工程本科专业的学校达到246所，年招生人数达三万人左右，就业竞争激烈，这给地方院校的通信工程专业学生的培养也带来了一些新的变化和挑战。加强课程体系建设，对提高高等教育教学质量，增强社会竞争能力是十分重要的课题。本文针对地方高校通信工程专业在课程体系建设中，如何体现专业特色，培养符合社会需求的应用型人才，提高大学生的就业竞争力进行探讨。

一、通信工程专业的人才培养

1.通信工程专业的培养目标。通信工程专业的培养目标为：本专业培养能为社会主义现代化建设服务，德智体美全面发展，具有较高文化素质修养、敬业精神和社会责任感，掌握通信工程及相关专业的基本理论知识，能在通信领域中从事设备研发、设计、维护、运营和管理的高级工程技术人才。对于不同类型的学校，在满足本规范的基本要求的前提下，应根据自身的办学定位，体现各自的办学特色。

2.通信工程专业的基本专业知识体系结构。在构建通信专业知识体系过程中，要努力做到六个统筹考虑：①知识体系与培养目标、培养手段和认知规律统筹考虑；②专业知识与人文素质教育统筹考虑；③强化基础理论、拓宽专业知识面与整合更新教学内容统筹考虑；④理论课程与实践课程统筹考虑；⑤必修课程与选修课程统筹考虑；⑥应用能力、创新知识与综合素质培养统筹考虑。通信工程专业的学科基础知识体系主要涵盖四大知识领域，分别是电路与电子学知识领域、信号系统与控制知识领域、计算机知识领域、电磁场知识领域。

二、课程体系改革措施

在厚基础、宽口径、强能力、高素质的人才培养基本思想指导下，结合地方高校发展的实际，具体措施主要体现在以下几方面。

1.加强学科基础课程的教学，以课程的整体优化来指导局部的教学改革。电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术、信号与系统、数字信号处理、电磁场与电磁波等课程构成了学科基础课的核心。为了使学生在知识结构上具有“基础扎实、适应面广、实践能力强”的特点，我们对课程内容进行整合更新，优化理论课程体系，改进课堂教学。例如：数字信号处理课程与信号与系统课程的知识合理分配。数字电子技术中，EDA知识与专业课中FPGA的应用知识的整合；电磁场与电磁波和微波技术、天线技术的知识体系优化；信息论与通信原理内容合理分配等等。另一方面，我校通信工程专业在自治区内是从高考一本线以上招生，学生素质相对较好，其中有一部分学生面临考取研究生的需求，针对电子信息类考研的课程，突出重点，加强这方面的理论教学。既满足了学生进一步深造的需求，也实现了厚基础、宽口径的培养理念。

2.增加通信工程专业导论课。开设通信工程专业导论课，是为了使通信工程专业的同学在大学一年级时，就能领先一步了解自己所学专业的重要现实意义，以及应用环境。进而在大学四年的学习中能有针对性地对组成通信框架的各个部分的具体细节做深入的学习和理解，从而避免学习的盲目性和一二年级时的迷茫心理。

3.面向社会需求、改进专业课程教学。通信领域是当今技术更新最快的领域之一，各种通信技术层出不穷，对人才的需求呈现出新的特点：一是3G已进入商用，各大运营商要完成3G网络的建设，GSM和3G网络优化人才需求急剧扩大；二是通信设备制造商近年来发展迅速，对从事研发和生产类的技术性人才需求旺盛，尤其是具有掌握通信理论，电子设计能力人才需求呈现较大缺口；三是集通信网络、软件设计一体的科技公司对人才的需求旺盛，基于3G平台的应用开发将是目前的急需人才。因此，在总体把握“夯实基础、拓宽口径、强化个性、善于创新”的基础上，推进人才培养的分类指导，在专业课教学方面，采用模块化教学，以适应社会需求的多样性和通信技术的飞速发展。根据社会需求，我们对毕业生就业情况的调查，主要就业领域分布在①GSM和3G网络优化、通信网的设计、施工等领域；②在通信设备制造商从事售前、售中、售后等技术服务；③通信运营企业，从事电信运营、管理；④有线电视公司以及其他专用通信部门，如民航、部队等。为此，根据专业方向，设置相应的专业选修课模块。通信网络与交换方向。该专业培养在现代通信网与交换等多个层面上，进行现代通信技术应用、工程设计、设备制造和网络运营的高级技术人才。培养目标是熟悉通信设备和系统的基本原理与性能，掌握通信系统构架与组网技术。具有网络设计与建设、管理与运维等操作能力，同时掌握通信基本理论，具有较为深厚的专业系统知识。适应通信领域内网络、系统、设备及信息交换、传输、处理方面的应用、安调与维护工作。主要专业课程有：计算机通信与网络基础，现代交换技术，光纤通信、微波与天线、移动通信、现代通信网络、现代通信工程设计等。就业方向：通信设备生产企业、电信运营商、公安、民航、广电等特定行业需求的人才。计算机通信（宽带数据通信方向）。本专业培养从事计算机网络及宽带数据通信系统设备进行现场安装、配置、调试、管理与维护第一线的高素质技能型人才。培养目标是：掌握数据通信、网络通信的基本原理，计算机软硬件基本操作，宽带接入、数据库开发与维护等技术。具有较强的网络设计、施工、维护等基本能力，并具有跟踪宽带数据通信的新技术、新发展的能力。主干课程：计算机通信与网络基础、数据库及其应用、操作系统、JAVA语言及其应用、交换机与路由器配置技术、光纤通信技术、移动通信技术、现代程控交换技术、宽带接入网技术等。就业方向：面向通信企事业单位从事计算机通信和数据通信等相关工作，也可到各类网络公司从事网络通信技术工作。

4.适应社会的毕业设计、毕业实习的指导方式。根据教学计划，毕业设计和毕业实习基本都安排在第八学期。这期间，许多用人单位的岗前培训、见习期也都安排在这期间进行。这往往造成学生投入毕业设计的时间和精力的不足，达不到预期效果。因此，毕业设计可以分两大类，一类是学生在校内选做校内指导教师的题目；另一类是在校外，根据学生在见习单位的实习情况，指导学生选择好结合岗位、生产实际的毕业设计题目，并与企业协商，聘请有经验的现场工程技术人员进行联合指导，共同完成指导学生毕业设计工作。这样，既完成了毕业设计、毕业实习的教学环节，提高了学生的实践创新能力，又满足了用人单位的实际需求，使学生较快地进入工作角色，也进一步提高了学生的就业竞争力。

三、问题与思考

尽管经过几年的改革与建设，通过采取上述一系列措施，使得我们地方院校的通信工程专业的课程体系方面，更加符合我校的实际情况。但我们也清醒地认识到，专业建设的发展与经济社会快速发展对高等教育的要求还有很大差距。主要表现在：①实验室硬件的建设，在同类院校中具有绝对优势的亮点项目不多；②师资队伍中缺乏具有较高水平的学术带头人；③产学研合作虽取得了显著的进展，但是形式单一；④毕业生就业率持续走高，受到社会的好评，但是在重要的技术岗位或关键岗位的人数还不多。因此，我们根据地方院校的特点，从课程体系调整、课堂教学改进等方面对应用型人才培养模式进行探讨，目的就是更好地培养具有自己专业特色的适应社会需要的有用人才。

参考文献：

[1]孙云山，刘婷，张立毅.我国通信工程专业的发展现状[J].太原理工大学学报，2006，（24）：85-86.

[2]高等学校电子信息科学与工程类本科指导性专业规范[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3]于慧敏，黄爱萍.信息与通信工程特色专业教学改革[J].电气电子教学学报，2010，32（6）：96-98.

[4]张毅，郭亚利.通信工程（专业）概论[M].武汉：武汉理工大学出版社，2007.

[5]陈正宇.应用型本科院校通信工程特色专业建设的思考[J].科技信息，2008，（4）.

[6]成强，张奇惠.电子信息专业本科毕业论文改革实践[J].绍兴文理学院学报，2010，30（7）：84-87.

第3篇：数据通信的基础知识范文

关键词：物联网（IOT）；Zigbee；无线传感网（WSN）；课程建设

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）49-0140-05

一、引言

《物联网系统应用设计》是高职物联网专业或应用电子技术（物联网方向）专业开设的一门专业核心课程。它是在学生学习电工原理、模拟电子电路、数字电子线路、电子线路CAD设计、C语言程序设计、单片机应用技术、嵌入式应用技术、传感器应用技术、RFID无线射频识别技术与应用等课程后开设的。为了衔接现有高职学生的专业知识结构和专业技能，克服物联网信息量广，知识跨度大的问题，加上现有高职学生学业时间短，专业基础知识不扎实等因素，力求以将专业知识传授和专业动手技能相结合的原则，依据物联网企业对人才能力的需求，通过该课程设计作为引领，在完成该课程及实训标准后，通过课程设计及实施，努力打造出一门让专业教师能够上手教学与操作的，让学生能够掌握的，学生毕业后其能力可以满足目标人才市场IOT知识和技能需求的课程。

二、物联网企业目标岗位人才需求与学情教情分析

（一）学情、教情分析

《物联网应用系统设计》是本校信息工程学院应用电子专业（物联网方向）专业培育方案中一门核心课程，也是一门新的课程。培养物联网企业目标岗位人才，课程建设显得尤为重要，必须探索与时俱进的、有代表性的、实施有效的教学内容和教学方法。

从教师团队来看，本项目具有宽泛的知识体系结构，没有合适的参照物，如何从一望无垠的物联网知识海洋中提炼出企业需求的必要的知识体系结构对我们的团队是一个巨大的挑战，同时，内容的选用、项目的应用以及软硬件的实现，在时间短，要求高的前提下，我们面临的是能力资本、时间资本、资金成本的多重挑战，如何走好每一步是我们必须面对的。

从学生层面来看，学生在校期间，掌握系统知识学生的比例并不高，不同的学生偏科较为明显，想学的就多学点，不想学的几乎根本不学习，这将导致学生整体知识构架的不平衡，知识内容掌握的不够稳固，从而导致基础差，兴趣低的恶性循环在整个学生团体中蔓延，努力改善教学模式或方法，加强对学生的正确引导，提升学生的专业基础知识和专业能力及兴趣是我们毋庸置疑的使命。

（二）物联网企业目标岗位人才需求分析

随着国家对物联网行业的大力投入，物联网相关企业如雨后春笋般的不断涌现壮大，相关的社会需求也不断的提高，但从现有的渠道来看，真正运用到实处的，即落地的项目相对偏少，原因如下：物联网应用系统的成本相对较高，有需求的地方，如果不是具备较高实力的或利润率较高的企业或单位是无法实施的，即使它有这个需求；此外，物联网的应用，在技术门槛上得到了充分的体现，它的技术环节从软件到硬件，从单一产品到系统集成，从单次的销售完结到系统集成后长期的技术服务支持等等注定对物联网应用系统企业的财力和技术能力要求变得异常的高。而其他物联网相对单一产品的企业，因为没有能力赢得最终用户的物联网系统应用订单，而使得物联网应用市场的发展在规模上受到限制。

因此，物联网企业可以粗粗地分为两类，请参见表1。第一类，A类企业是有物联网系统集成的企业（大中型企业），具有系统集成所必要的资质，当然系统的集成应用开发及代表产品研发能力都是必须具备的，企业的资金、人才、资产等都是大规模的。第二类，B类企业是产品单一研发生产企业（中小型企业），也没有足够能力和资质去做系统集成工作，无论是资金、资产还是人才等方面都是捉襟见肘的。

目前，A类企业则是物联网系统应用的主导单位，研发能力、系统能力、市场能力都非常有规模，企业员工的学历要求、能力要求都比较高，高职类毕业生短时间内难以进入，此类企业相对B类企业的数量所占的比例是少的，存在的问题就是小的项目不愿做，也没有精力去做，只是承接国家的或其他大的物联网项目，这样给中小物联网企业市场应用环境构成相对薄弱状态，即形成IOT人才和技术大基数的需求。而B类企业具有专项产品或技术的研发，此类企业更具有灵活性和创新能力，是整个物联网市场的有生力量，尽管他们没有能力独立完成整个物联网系统应用的项目，更多的时候，把自己造就成A类企业的某个或某类产品的供应商，B类企业面临的挑战是产品、市场、资金、人才及技术流动等。这里，为我们高职毕业生进驻物联网企业各个目标岗位，特别是研发岗位提供了良好的空间。

按照分布的模式，预计市场上A类巨型企业的数量小于20%，B类中小企业的数量大于80%以上，物联网市场需求，大项目的基数小于整个份额的15%或更少，小项目将大于85%或更多。因此，只要我们的学生有足够的IOT技术知识和技术开发运用能力，是可以从容地走向物联网企业的。

根据上述的分析，我们可以清楚地知道我们的学生直接走进企业的目标岗位有如下几种：首先是众多的中小物联网相关企业，即B类企业，企业人数在150人左右或以下，这些企业所需要的核心岗位就是研发岗位，非核心的岗位有销售岗位、质量以及生产岗位，这些岗位存在着大量的市场需求，而且由于人员不足等原因，要求进入企业的员工具备多工种的能力，就是希望所招收的员工在专业能力上既要有广度，又要有深度。其次才是A类企业，这类企业的构建比较完整，分工比较精细，只要求你有深度就行，广度要求相对偏弱。因此，我们的学生能够面向的岗位仅有市场及营销岗位、系统集成施工及相关技术支持或技术服务等岗位，这类企业中的研发岗几乎都是被博士和硕士研究生所垄断，本科毕业生作为研发人员都相对比较少。结论就是我们物联网专业的毕业生走向社会，能够走进的物联网目标岗位包括：研发岗，市场及营销岗、生产岗、质量岗、系统集成及监理岗、技术支持或技术服务岗。

（三）课程设计的阶梯教学效果与核心目标岗位思路形成

按照物联网专业技术的能力要求将上述目标岗位分为3类，第一类甲类：研发或研发助理岗；第二类乙类：技术支持和技术服务岗；第三类丙类：市场营销或其他岗。所以，《物联网应用系统设计》课程的设计的宗旨在于适应物联网企业社会市场的需求，满足上述阐述的典型的甲、乙、丙三类目标岗位。本课程的开发，既侧重于基础的衔接，又尽可能地做到有典型性和针对性地体现了物联网应用系统的硬件设计、软件设计、系统集成设计的核心要素，简约而不简单。在相对短暂的时间里，努力使同学们能够通过自己的实践，构建出物联网应用系统的原型，掌握核心的专业技能，以满足市场对物联网专业人才的需求。

根据同学们先前的基础情况、学习态度、学习能力和以往的经验，同样的课程教学方法和实训锻炼其完成后的结果是不一样的，请参见图1.学生专业学习状态分析，一个班级大于30%的同学（优秀同学GS1）能够掌握目标课程的80%或更多的课程内容；大于40%的同学（良好同学GS2）能够掌握60%以上的课程内容，小于30%的同学（合格同学GS3）所掌握的课程内容将小于60%或更少的课程内容。在同样的教学环境下，形成了阶梯状的教学效果，即优秀同学其目标岗位可以是甲乙丙三种岗位的物联网相关企业，良好同学选择目标岗位可以是乙和丙类岗位的物联网相关企业，合格的同学则目标岗位或许只能丙类的物联网相关企业，请参阅表1.所示。

因此，本课程的核心目标是使的优秀的同学能够进入B类物联网相关企业的研发岗或研发助理岗，学习的稍微弱一些的同学可以进入A或B类物联网相关企业的技术支持或技术服务岗位，对于仅仅学习到物联网的影响概念或知识体系比较薄弱的同学，则可以进入A或B类物联网相关企业的市场和营销岗或其他岗位。综上所述，本课程设计目标岗位的核心是：研发助理岗或研发岗，此核心岗位可以包含或兼容本专业几乎所有的技术岗位，是关键要素，即解决学生就业和IOT企业人才需求等问题的主要矛盾。

三、课程设计的原则与目标

（一）课程设计原则

注意衔接。课程的安排是使学生承接以往的知识并加以扩展，尽可能使学生的知识结构形成一步一个脚印，避免跳跃或根本无法逾越的尴尬局面产生，同时，保证专业学习的要求。

点面结合。从传感器到传感节点，再从传感节点的两点通信到网络通信，从有线模式扩展为有线加无线的模式，从简单的控制系统到数据库应用系统。

提升兴趣。以实战项目为主线，将相关知识节点加以提炼，应用于项目的具体环节，使学生明白项目需求，强化学生们的动手能力，相对系统地完成课程内部相关项目，最大限度提升学生们的学习兴趣。

提高课程实施的性价比。课程部分内容采用仿真加软件的模式，在不影响教学质量的前提下，较大空间地降低成本。此外，关键部分内容，采用实物模块学习，具体项目的构建及模块及系统应用软件的实现等。

面向岗位。企业的生命力在于创新和研发，本课程的教学方法侧重于培养学生们进入企业后的产品项目开发的基础能力，使其毕业后，自然适应企业的需求，并且部分优秀学生初步具有产品项目研发的基础能力。

强化基础。课程设计注重基础知识的学习和巩固，不仅仅是硬件，还包括软件、协议、系统、测试等等相关要素，一切从基础着手，最大限度强化基础训练。

融合知识。对课程的设计考虑到综合复习和提升学生们已经学习过的多方面专业知识，包括传感器、单片机、嵌入式、电子线路CAD、无线射频技术及应用等等课程众多知识的融合应用，系统引入新的知识，如Zigbee、WSN、WIFI、GPRS、蓝牙、云计算、数据安全、数据融合等等。

（二）课程建设目标

通过课程教学，在专业能力上努力使学生达到：了解物联网关键技术和新技术，如物联网安全技术、数据融合技术，云计算技术等；理解物联网近程通信相关技术，如Bluetooth蓝牙技术、WiFi技术、Zigbee技术等；初步掌握物联网系统的体系结构和基本概念；能够理解和应用物联网无线传感网技术；能够理解物联网系统各产品的结构、参数及生产质量标准；熟练使用物联网应用系统软件项目开发工具IAR、Keil等；可初步承担边缘产品的辅助设计、参数测试或检测等相关能力；能够策划、设计并实现基础的物联网应用系统。

通过课程教学，在方法能力上，则培养学生具有自我完善、自主学习新知识的能力。能够通过各种渠道，获得所需知识的能力；培养学生收集技术资料能力、撰写技术报告、独立工作的能力；初步培养学生计划、组织、实施、评价的能力；培养学生科学思维、协作，创新，以适应学生职业生涯发展需要的能力。

通过课程教学，在社会能力上，则努力要求学生做到良好的与人沟通和团队协作的能力；培养个体的自信心、进取心和责任心；能够满足客户需求、按时完成项目的能力；学会计划、组织、领导和控制能力；养成守时、自强、坚韧、创新和务实的作风。

四、课程设计最大限度满足企业人才知识技能需求并且注重与学生现有知识和能力的衔接

从物联网相关企业人才需求的调研及分析中，我们不难发现，企业需要的是具有一定电子及物联网专业技术知识和专业能力的、同时具有较强自主学习能力的、肯钻研而且肯付出敢于突破企业瓶颈的员工。

高职学生进入学校进行专业学习的时间最多也就是4～5个学期。要把他们从入校时对电子专业及物联网技术一无所知到走出校门时培养成为能够满足物联网及电子类相关企业需求的专业技术人才，这无论是对于专业建设和课程建设都是一个挑战。为此，如何能够寻找出一条学生可以接受，教学上可以实施，学生所学的知识和能力又被企业认可的关键知识和技能路径，将成为我校应用电子专业（物联网方向）办学成功的标志。

按照这种思路，采用倒推的办法，在第一学年就完成了基础专业知识的教学，它们包括：《电子技术与实践》、《C语言程序设计》、《电子线路CAD》、《单片机应用技术》等。而第三学期则学习完《传感器技术与应用》、《嵌入式技术与应用》、《无线射频识别技术》等物联网相关课程以后，在第四学期引入《物联网应用系统设计》课程。此时的学生对单片机、传感器和嵌入式系统应用有一定的了解和实践，对串口通信也有基础锻炼，但学生平均专业知识和技能的掌握相对而言不够巩固，运用点对点和点对多点的有线通信、扩展到无线通信、路由功能以及Zigbee协议栈的无线传感网络（WSN），使学生有一种登梯而上、循序渐进的知识和能力的成长过程，学习兴趣和效果得到体现。

此外，物联网技术运用的实质是将传感器的数据通过有线和无线通信将数据传输给后台，后台根据应用策略，进行分析、判断和控制等手段对收到的传感器数据进行响应。在此之前，传感器和后台数据库都已经属于成熟的技术范畴，系统难度最大的相对而言就是数据的无差错通信。数据通信是物联网能够形成的唯一桥梁，也是物联网相关企业在这方面的技术力量相对薄弱的地方，所以，拥有各种数据通信的技术能力的企业，在市场运营中，就会有非常强的竞争性，因此，有线无线数据通信技术是企业渴望自己的技术员工所拥有的核心技术能力之一。

《物联网应用系统设计》课程设计正是出于考虑到学生现有能力和企业核心竞争能力的无缝衔接，从有线到无线到网络通信的构架展开的。本课程是物联网应用系统技术的综合体现，也是对学生入校以来所学物联网知识及技能的检验和提升。在实际的课程建设和教学实施过程中，我们采用的是温故而知新的策略以求达到完美衔接的效果。尽管学生现有的专业知识和专业能力能够达到岗位专业基本要求的比例通常比较低，可喜的是，随着学校层面、老师及学生等各方面积极因素的不懈努力，学生们综合的专业知识和技能的平均水平正逐年向好。

五、课程、实训和教学方法的选择与构建

课程内容和实训内容的选择源于企业具体的实践项目，也是按照技术的演进自然而然形成的。基本思路如下：从有线到无线；从近程到远距；从仿真实现到软硬件实战；从独立的点到点对点连成的线，再从线与线的连接形成到面，最后从不同的面构成立体的信息采集、通信网络传输、智能监控的物联网模式。此外考虑到本专业是从电子类背景走向物联网，因此课程的重点放在了传感节点，近程有线和无线传输，包括传感器网络的数据通信上，而对于后台远端的应用层及数据库设计基本上就没有涉及，所以，课程的项目应用重心在培养学生们对传感器硬件的底层驱动、传感网络的数据传输，数据通信协议应用等。

由于现在的传感器件、模拟器件、数字器件的驱动都是需要通过编程序才能完成，因此，电子类的学生需要掌握的不再仅仅是模拟数字电路了，如果软件编程能力不行，对个人就业能力来讲，就显得格外单薄，几乎很难找到理想的工作岗位，软件已经成为应用电子技术专业（物联网方向）学生不可或缺的重要专业技能之一，所以，本课程的实践或实训内容的前几个模块，如节点对节点有线或无线数据通信，节点对PC机串口有线或无线数据通信等，就是有针对性的锻炼和提升学生们的逻辑思维和软硬件应用开发能力的，总之就是培养和训练电子（或物联网相关）类学生做到“硬件须更好，软件也不差”的理想境界。

（一）以实战应用系统为主线，展开课程

为了培养学生理论应用于实践的能力，课程设计以实战应用系统为主线，展开教学，目前主要设计了三个应用系统，表2给出了物联网应用系统设计课程的教学内容设计。

基于总线模式的智能家居监控系统。利用学生对单片机应用技术、嵌入式应用技术、无线射频识别技术与应用、传感器技术与应用课程的基础学习，以Keil系统集成应用为工具，引导学生进行项目编程；完成串口点对多点通信技术；完成基于485总线的点对多点通信技术；进行通信协议设计；深入理解物联网体系架构以及物联网应用系统开发环境。

基于无线模式的智能家居监控系统。通过学习以nRF24L01为主导的无线通信芯片，学会SPI总线的编程与数据通信；理解无线路由协议；理解无线通信协议；了解Bluetooth蓝牙技术、WiFi技术和GPRS技术。

基于Zigbee模式的智能家居监控系统。使用Zigbee无线硬件平台；运用IAR系统集成开发工具完成Zigbee无线软件应用；利用物联网传感器及检测技术；理解Zigbee协议栈结构及原理；通过学习CC2530原理及应用；构建物联网智能家居监控系统；了解物联网数据安全、云计算和融合技术等。

（二）以项目团队为抓手，提升动手实践能力，展开实训

通过本院物联网研究所、本专业教研团队和物联网企业专家等构成的团队对课程设计进行专门的分析和论证，构建出以下的实训内容：

基于TI公司的Zigbee无线传感网芯片，运用IAR开发工具，训练学生进行物联网芯片内部的关键功能的驱动编程，如定时、中断、通信、低功耗等等；

学习并分析Zigbee协议栈，训练学生构建基础的无线传感网络的数据通信应用实践，完成基于Zigbee的点对点和点对多点的数据通信；

最后，给出一个简易智能家居监控系统，训练学生团队完成一个相对真实的物联网应用系统环境，包括传感采集、无线传输和控制执行系统。

按照上述的分析和论证，如表3所示，给出了物联网应用实训课程的具体内容。

（三）以检查―反馈为主导的教学方法和手段

以项目驱动为依托，将知识点穿插其中进行学习，在完成项目的过程中，自然而然地将知识点的内容学习和吸收。项目驱动法是将项目任务进行分解，抓住关键的、核心的任务进行讲解、分析、引导、演示、讨论、互动，引领学生完成复杂的项目任务，并且拓展相关子任务让学生自主完成，然后核查完成的结果。

应用多媒体将课件、录像、动画等教学资源和教学内容生动地展示给学生。激发了学生的兴趣，也极大地有助于学生对知识的理解和掌握，更加加深对知识点的理解、记忆和运用。

运用课堂五步教学法，即“讲解”、“跟进”、“核查”、“巩固”、“提高”五个步骤，实现教、学、做一体化。在此过程中，运用理论和实践相结合的理念，手把手地引导学生完成核心项目任务；添加巩固知识、能力锻炼的任务，要求学生个体自主完成项目分支任务，将教、学、做有机结合，使学生在教学过程中，既要动脑又要动手，不断认知，完成了知识和技能在不断的教学实践中，逐渐地完成从感性认识到理性认识的升华。

六、课程建设成效

学生经过本课程118个学时（68课时学习+50课时实训）的实际学习训练，采用项目驱动的方式，个体学习操作配合团队合作学习操作的模式，将教、学、做三位一体且集教学和学生能力培养相融合的模式，最大化地增强学生的学习能力与学习效果，努力将应用电子技术（物联网方向）专业学生中不小于40%或更多的同学初步具备物联网系统基础构建模式的能力，能够独立理解互联网络的原理实现和实施部分或大部分相关辅助开发的工作，初步学会使用模块化编程的方法等多种知识和技能。学生的专业学习兴趣的提高，专业知识和专业能力初步满足物联网市场人才招聘的要求，其中10%左右的同学就业于物联网研发岗或研发辅助岗，企业用人单位对学生的评价和用人需求越来越好，教师团队和教师教学水平也得到充分提高，教学资源、教学网站等已初步构建。

通过不断的努力课程建设逐步系统和完善，主要的成果有：课程实战项目；用于实训的应用项目基本完成过半；课件也在不断更新完善之中；课程教案基本成型；课堂教学效果正不断改善，实训内容已经趋于成熟，建设了教学题库，学生的学习兴趣和实践能力也随之增加，已经有部分优秀毕业生进入物联网企业的研发岗位，还有一些同学进入技术支持以及服务岗位。与此同时，初步建设了课程教学指导应用网站。

当然，由于此门课程设计的知识和能力要求都比较高，教师团队也是在不断学习、不断摸索和不断的成长过程中。特别是在项目编程实践软硬件实现上，常常遇到这样或那样的问题，一些看起来微乎其微的小问题，到最后真正解决问题时，仍然耗费教师巨大的精力和时间成本。

《物联网应用系统设计》课程还是处在起步和发展阶段，后续要做的工作非常多，最关键的工作就是每一个项目的设计、仿真、编程、软硬件联合调试、系统应用实现；还有课程课件的精细化设计安排；技术知识模块的深入学习与消化；课程视频的拍摄与上网等等，未来之路仍然是任重而道远。

七、结束语

本文根据物联网企业人才招聘目标岗位技术需求与学情、教情分析，构建物联网应用系统设计课程的设计原则和目标，通过对专业知识、专业能力、专业目标岗位进行分析，课程设计的内容最大限度地注重学生现有知识技能水平与课程需求知识技能水平的衔接，构建出以项目为载体的课程内容和实训内容。运用不断改进的教学手段和方法，力求使学生在完成本课程的教学实践后，其知识和能力水平接近或达到中小物联网相关企业专业技术人才岗位需求的标准。

参考文献：

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[7]欧阳俊.等.蓝牙4.0BLE开发完全手册物联网开发技术实战[M].北京：化学工业出版社.2013.

第4篇：数据通信的基础知识范文

从运用功能上，要求能实现通信专业技能模拟训练、信息系统操作技能模拟训练、各级模拟训练、科股部门模拟训练、首长机关指挥模拟训练和示范教学等功能，为数字化部队各级指战员完成战术通信装备的专业技术和组网运用等模拟训练提供支持。从运行模式上，要求既可分别自主运行，又能大规模组网运用训练，减少甚至是不设管理人员，减小维护工作量，而且在原型系统建设成本和使用维护成本2个方面，应尽量减少经费开支。从相似性上，要求与部队实际尽量一致，以提高可信度和逼真度。为充分模拟初级战术互联网中的信息流，应尽量按照实装组成、系统拓扑、运用原则构建模拟训练系统。同时，对于那些一线训练人员操作较少且基本没有复杂操作过程的设备，也应进行功能简化和集成，如：规划配置好的网络设备主要负责连接电台和车内局域网，并提供部分路由功能等，这些功能不需要指挥人员设置，而只需专业技术人员进行规划配置并调试好即可。因此，应将网络通信控制器和互联网控制器进行简化模拟，以保证信息流与实装的一致性。对于实装指控系统，虽然只作实装集成，但要求其与战术通信系统及相应网络设备的关系与真实情况保持一致，以保证实装上的指控与模拟训练原型系统上的指控是相同的，方便指挥人员操作，从而提高训练效果。从技术上，多智能体系统（MultiAgentSystem，MAS）是研究复杂系统的一种重要方法，主要应用于复杂系统的涌现性、整体性、不确定性和自组织性等研究［12］。对于战术通信系统模拟训练，MAS理论技术经过改进和创新，也不失为一种有效的技术。通过对模拟训练系统的建模分析，可以得到各类Agent，进一步通过功能划分和模块集成，从分布角度来看，需要不同类型的仿真节点。

2模拟训练需求分析建模

借鉴军事需求的层次结构［1314］，依据军事需求建模技术框架，可以建立数字化部队战术通信系统模拟训练的需求层次结构和映射谱系，如图1所示，用于指导和规范模拟训练系统的研究和开发工作。1）顶层的军事需求。该需求是为解决装甲机械化部队因缺乏指挥信息系统训练装备而难以成建制、成系统进行训练的问题，以提高训练质量与效益，加快数字化新装备形成战斗力的进程。这层需求可转换映射为开展战术通信系统模拟训练、实装训练等模式的需求与实现。本文主要研究开展战术通信系统模拟训练的需求。2）模拟训练的总体需求。该需求主要为了满足数字化部队开展战术通信系统模拟训练的需求，可以归纳成3个层次的内容：一是采用多种手段开发新型电台的基础教学，使操作人员从不懂到熟练掌握，并对其掌握程度进行考核评估；二是实现新型电台的操作训练，操作人员可以根据专业课目设计的步骤，从学习到引导训练，然后实现自主训练；三是作为模拟战术训练网节点，实现成建制联网组训。这层需求可转换映射为成体系、成建制、成系统、低成本训练的需求。3）模拟训练需求基本内容。通过细化总体需求，将3个层次内容分解成4个方面的需求：基础知识学习、专业科目引导学习与训练、虚拟操作训练（单机和组网）和考核（含理论和操作2类，评估单独考虑）。这层需求可转换映射为理论、技能、虚拟训练和考核4个训练的需求。4）基本内容细节需求。将模拟训练需求基本内容进一步细化分解，如：基础知识可覆盖军事通信基础知识，以及数字化部队通信装备所涉及的新理念、概念、原理、结构组成等。这层需求可转换映射为原理、结构、操作和科目等具体内容的需求。5）功能模块需求。分解出各功能模块需求，确定各功能模块之间的集成关系。这层需求可转换映射为组件、各类Agent和数据库等内容的需求。6）技术需求。明确功能模块细节要求，要求能到模型、代码、数据、函数层面。这层需求可转换映射为组件、各类Agent和数据库等具体实现时要求的功能性能指标。

3模拟训练总体框架

对于指控通信子系统，主要有通信装备、网络装备和信息装备3大类装备。而要开展成体系的模拟训练，重点是通信装备。因此，战术通信系统模拟训练的核心部分就是各类虚拟电台，其配置在模拟训练方舱中，电台类型及数量由方舱所担任的角色决定，提供技能训练支持、理论知识学习支持、协同训练支持（成建制、成规模）和训练考核支持等功能。虚拟电台与半实物模拟电台作为模拟训练中的人机交互设备，直接面对训练人员。各类仿真电台（含虚拟电台与半实物模拟电台）能根据需要动态组网，可以在局域网中模拟多个超短波网、短波网和宽带数据传输网等。一般师旅级模拟训练系统的网络拓扑结构包括师、团指挥车及其他通信车辆，营指挥车和指挥坦克，以及连排指挥车和战斗单车训练平台，根据实际情况配置相应的指控席位，每个席位配备模拟车通，使用的仿真电台包括超短波、短波和宽带数据电台。各训练平台分别接入控制信息网、数据及话音通信网。某型通信装备模拟训练平台主要由仿真电台（含虚拟电台与半实物模拟电台）、仿真训练、理论教学、技能训练、引导训练、考核评估、使用帮助、网络通信、串口通信和维护／配置等子系统（功能）组成，其训练功能需求框架结构如图2所示。其中，对于半实物模拟电台，由于其固有原因，一些子系统／功能难以实现，如图中虚线框所示。除通信装备模拟训练平台软件外，为模拟相应的交互设备，需研发与之配套的硬件输入、输出模拟设备。它们自成体系，但通过硬件接口串口传输控制信息，通过音频接口传输话音数据。为降低成本，虚拟电台应尽量采用数量最少的计算机实现，因此，需要将多个虚拟电台的运行管理、硬件调度、指挥数据及语音的输入、输出等工作统一管理，确保整个模拟训练的最终实现。

3．1结构选型

混合式MAS由多个集中式的子系统组成，并且各子系统之间呈现分布式结构，对于复杂问题研究，此结构综合了集中式组织结构和分布式组织结构二者的优点［1516］，因此是一个方便有效的技术途径。对于战术通信系统模拟训练，通过模拟训练需求分析建模进而设计出一个特殊的混合式MAS组织结构———嵌套多智能体系统（EmbeddedMultiAgentSystem，EMAS）。依据战术通信系统模拟训练需求分析建模，可以将理论学习、技能训练、各类通信装备的仿真操作和操作考核以及理论考核设计成独立的Agent，最后设计一个大的主服务框架Agent，最终构成一种集成服务和的EMAS框架结构。成体系、成建制、成系统、低成本训练需求也赋予EMAS结构新的含义，主要有以下2层含义。1）嵌入式体现为虚实结合、硬软结合，即真实装备和仿真系统二者的融合，硬件设备与各类软件Agent所组成的MAS也紧密融合，突破了仿真系统集成模式。同时，由于EMAS结构的灵活性和扩展性好，半实物模拟器也可以方便快速地集成在一起，形成了半实物仿真、虚拟仿真和构造仿真3种类型的集成平台。由于虚实有机融合，还促使产生了新的研究和应用方向，提高了仿真可信度。2）嵌入式体现为各类Agent的集成形式，即不同类型的Agent既有形式上的嵌入，也有逻辑上的嵌入，充分体现了MAS的结构特征，也符合软件工程的低耦合、高聚合和模块化等特征的要求。

3．2EMAS结构层次

从应用层来看，战术通信系统集成训练需要有4类功能，分别对应各自的Agent，即：理论教学Agent（TheoryTeachAgent，TTA）、技能教学Agent（SkillTeachAgent，STA）和考核评估Agent（ExamineEstimateAgent，EEA）；而由于虚拟训练相对复杂，因此需要分成多个部分来共同实现，其中界面交互操作部分由通信装备Agent（CommunicationEquipmentAgent，CEA）来实现。由于战术通信系统一般由短波、超短波、甚短波3类无线通信装备组成，因此共有4类12种Agent来组成人机交互的应用层。从服务层来看，为保证应用层中各类Agent的硬件无关性，把所有硬件问题，各类无线通信过程中的握手建链、通断判别、音频音效处理、操作冲突处理，以及电台运行状态管理等大量工作，通过构建相应的机制、算法和服务，然后集成为主框架Agent（MainFrameAgent，MFA），以实现对应用层的支持。电磁环境模拟是战术通信系统建模与仿真中必不可少的内容，而影响战场电磁环境的随机性大、因素多，在战术通信系统仿真运用时需要另行处理，可采取人为干预模式，即通过导调人为设置电磁环境参数，由各仿真节点自行解算，完成对电磁环境的模拟。因而将此过程中分布于各仿真节点的电磁环境解算单独划为一类，即将电磁解算Agent（ElectromagneticResolvingAgent，ERA）划至服务层，嵌入MFA中一起并行工作，也进一步体现了EMAS的结构特点。而在导控中心，通过人机交互界面电磁环境控制参数信息，这些参数由各节点中的ERA具体来完成解算。从工程实现层面上讲，由于MFA直接管理所有硬件，ERA要实现对语音通话效果和指控数据通信效果的干预，也必须通过MFA才能得以实现。本文重点研究核心组件和典型结构，分别是服务层的MFA和ERA，以及应用层中的代表CEA。结构最复杂的模拟方舱对应于指挥车辆，其EMAS的结构层次及连接调用关系如图3所示，其余车型相应减少通信设备即可，层次结构与之类似。需要说明的是，指挥车模拟方舱和战斗平台模拟方舱除了在硬件上有区别外，在EMAS和指控软件等方面也有区别：前者一般由2个MFA完成全部功能；而后者一般由1个MFA完成全部功能。这样处理便于灵活配置，以适应不同训练的特殊需求。此外，当1个MFA进行必要配置后，也可以看作一个能为各类虚拟电台提供模拟训练支持的操作平台（由于层次结构的开放性和扩展性，通过深入研究开发，集成为一个电台虚拟训练操作系统）；若站在训练人员的角度来看，直接操作的是通信装备界面CEA，而后面的MFA及Windows等相当于一个分布式电台模拟训练操作系统。从图3也可以看出：在整个EMAS层次结构中，至少要包含底层的主服务框架、理论教学、技能训练、虚拟训练和考核评估这几类Agent，才能实现对模拟训练的支持，确保结构的完整性。

4基于EMAS集成框架

如前所述，EMAS集成框架主要由6大类Agent组成，即TTA、STA、CEA、EEA、ERA和MFA，利用它们以及相应硬件和配套设备，共同实现战术通信系统模拟训练的理论学习、技能引导、虚拟训练和训练考核4个方面功能，如图4所示。每个EMAS节点既有虚拟仿真，也有真实的装备，既有硬件，又有软件，硬件、软件在形式和逻辑上既嵌套又功能相对独立，满足虚实融合、硬软结合、多重嵌套的要求。服务层中的ERA结构和功能均相对特殊，不独立运行，而是内嵌于MFA中，在MFA的统一调度下工作，其结构比CEA结构简单，其原因在于：ERA只从环境中接收信息，而不任何信息到环境中，其动作响应直接作用于对应的硬件，即声卡，并将影响指控数据通信效果，即最终影响到串口指控数据的收发。图4EMAS集成框架

4．1MFA结构模型

4．1．1功能与任务1）负责所有虚拟CEA的网络交互。具体包括：语音和数据通信、建链等功能的具体实现；订购信息，由于CEA需要订购同类Agent状态信息，也即将网络中所有CEA中同类Agent的工作状态有选择地反馈信息给订购者。2）负责硬件和软件调度及冲突处理，事件处理及冲突协调。3）负责所有嵌入式Agent和挂载式Agent的运行管理、生命周期管理和对应资源控制等工作，处理异常事件。4．1．2框架结构MFA采集的动态信息可分为2类：1）正常的动态信息，包括通信装备的工作状态、语音指挥和数据指挥的动态信息等，当MFA接收到该类动态信息之后，只需要作出适当的反应，如在同步状态下电台更改工作参数时，只需通知MFA修改对应电台映射状态信息即可；2）异常的动态信息，包括虚拟电台故障、操作违规和硬件环境变化等信息，当MFA接收到这些异常信息后，就会有针对性地在原计划的基础上进行新的规划（如中止对应电台的数据传输、运行异常退出的电台建链、中断相应的硬件操作响应等）以及重新调整映射信息。对于正常动态信息，各MFA自行处理，不需要与其他MFA通信协商；而对于异常动态信息，需要与其他MFA协商处理，防止产生错误。根据MFA对动态信息的不同处理，可设计一个4层垂直型层次结构，如图5所示。图5中MFA层次结构将知识库划分成3个子库，其中：静态知识库采取数据文件和数据库形式，用于保存各MFA工作运行参数等静态数据；动态知识库采取内存数据库或内存变量形式，可保证工作运行时动态数据的快速存储和查询匹配；规划知识库作为程序模型形式存在，主要存储相应推理规则和策略。图5中虚线框内为核心部件，用于处理调度、协商和冲突，尤其是处理硬件和软件集成运转、人员操作、异常等工作，确保MFA的正常运行。为避免慎思型Agent中耗时的推理过程，规划知识库中以IFTHEN形式存放各类规则知识，利用数据和事件驱动规则进行推理。图5中局部反应层的主要作用是：根据MFA知识库中的知识和推理规则，采取相应的动作或反应。若接收到的数据是正常信息，则MFA单独采取相应动作；若是异常信息，则MFA根据规划知识库中的预案作出相应调整，然后将调整办法交由局部调整层进行后续处理。MFA的工作机理如下。1）感知和接收外界环境及系统运行信息，实时更新相应知识库中的信息。2）针对动态信息，采取数据和事件驱动局部反应层。对于正常动态信息，MFA根据知识库中的知识和规则，由该模块执行相应动作；对于异常的动态信息，如用户中止、软件异常退出等，先选择预案执行并转交至局部调整层进行后续处理。3）完成局部规划后，由MFA冲突检测层进行冲突判断，若存在，如调度冲突等，则由协调协作层作进一步处理。4）协调协作层主要负责与其他MFA协商解决上一步骤中的冲突，通过协商作出最终反应；否则，按异常信息进行处理，以免影响主服务框架MFA的正常运行。5）局部反应层利用产生式规则和数据驱动方式进行推理分析，重新确定MFA、CEA等Agent的运行状态。

4．2CEA结构模型

与MFA结构相比，各类CEA基本没有太多的规划需求，故由CEA完成人机交互操作，同时向MFA订购相应的服务并产生动作响应。因此，对于操作事件和响应服务，CEA的动作完全基于行为，故CEA选取反应型结构，如图6所示。CEA反应型结构也包括3个知识库、动作和通信层，其中：静态知识库存储通信装备的性能参数等静态信息；动态知识库存储通信装备的工作参数、工作状态等动态信息；规划知识库存储相应通信装备的通信推理规则。不同于MFA的是，CEA的规划知识库只存储相应类型通信装备的通信推理规则，主要是响应用户操作和通信装备工作时的那些条件动作规则。其中的推理器作为CEA的核心部件，主要工作是根据3个知识库中的知识，利用产生式规则作出相应的动作反应。CEA的工作机理如下：1）感知整个外界环境同类电台工作信息，并将动态信息实时融合到内存数据库中，也即实时更新动态知识库；2）推理器根据动态信息，在规划库中查找并执行相应的动作；3）CEA通过通信层，即各类CEA对应的通信DLL，来实现与底层的MFA进行通信，完成感知和动作。

4．3ERA结构模型

为了在战术通信系统训练过程中实现电磁环境的简化模拟，需在导控中心的协调控制下由各个仿真节点完成电磁环境解算。因此，ERA基本没有规划需求，也不将动作影响到整个MAS环境。但是ERA动作主要影响语音通话效果和指控数据通信效果，需要通知到MFA，也即ERA的动作由对应的父级MFA最终作用于相应的硬件上和控制数据通断。设计时，ERA主要是向MFA订购相应的服务并产生动作响应，它的动作完全基于行为，因此ERA的结构也选取反应型结构，与图6类似。虽然ERA结构与CEA结构基本一致，但ERA不对环境产生作用，ERA的规划知识库只存储相应类型通信效果的推理规则。ERA的工作机理如下：1）接收父级MFA所转发的信息，将其存入内存变量，实时更新动态知识库；2）依据接收的动态信息，启动推理器选择电磁解算模型算法，也即在规划知识库中进行查询，若找到相应的动作，则执行；3）ERA由函数接口和消息组成通信模块，完成与环境的通信。

5基于EMAS建模特征

由于MAS本身是一种自下而上研究复杂系统的有效方法，描述目标复杂系统的自然层次性好，有机结合了系统的宏观和微观行为，弥补了还原论与整体论的缺陷，建模重点在于研究相互作用与关系，适合于分布计算，模型重用性好，因此，在此基础上的EMAS更突出虚实融合、硬软结合和形式逻辑上的多重嵌入嵌套，以及低耦合、高聚合、模块化等特征。作为一个通用集成框架，EMAS具备良好开放性，可灵活拓展、修改，也可动态加入、退出，为不同的数字化部队战术通信系统建模与仿真做了一个顶层设计，提供了一个通用的技术思路。通过军事需求建模技术自上而下对战术通信系统训练需求进行分析分解与建模，然后通过EMAS自下而上综合集成为一个模拟训练原型系统，形成了一个“U”型的建模与仿真流程，如图7所示，也可以拓展至整个指挥信息系统的建模与仿真。图7“U”型建模与仿真流程。

6结论

第5篇：数据通信的基础知识范文

关键词：通信专业 实践教学 虚实结合

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）09-0038-02

1、引言

从目前高校的人才培养情况来看，通信工程类专业的人才培养方向大概可以分为两类：其一为研究型人才培养方向，或者说是培养研发、技术类人才；其二是工程应用型人才培养方向。前者一般为重点高校或品牌专业所选择的一种方向和定位，后者则为大多数为信息类高职院校的选择，目前一些普通本科院校也在向这个方向调整培养计划。

大多一般高职高专院校对人才的培养也是定位在工程应用型方向，但受限于学生的层次、理论课时有限以及学校专业基础薄弱等因素的约束，往往会轻理论而重实践，准确来讲是重实训。有些学校在实训室的建设方面花费巨资来购置实际的商用通信设备，如传输、交换、接入、数据、3G等，通过这些设备来培养学生的实际操作能力。这种方式有一定的优点，可以让学生做到“所学即所用”，在工作中能尽快上手。但这样的实际通信设备主要是设计给运营商来用的，在工作原理方面基本上谈不上什么开放性，甚至因为设备价格昂贵，学校基本上不会让学生自己动手进行硬件的搭接，所以用这样的设备来实训慢慢地被很多高校称之为“设备操作工”的培养模式。而有些学校由于资金有限，生源不多，设备老化甚至淘汰，培养出来的学生理论与实践脱节严重，步入社会后也无法快速地进入角色，用人单位一般也就不愿意招收这样的学生。

高职通信专业在开展实践教学过程中，主要存在以下一些问题：

（1）有限的实验课时，无法让学生充分地进行实验；

（2）实验教学资源以及实验室难以做到真正开放；

（3）现有实验设备的可靠性、实验现象的稳定性等方面严重影响了实验教学的效果[1]。

（4）配套测试设备不完善、不稳定，常常影响实验的正常进行；

（5）花巨资购买的实训设备不具备开放条件，不能让学生了解工作原理并自行动手搭建系统；

（6）昂贵的实训设备因为台套数有限，影响了学生的全面参与；

（7）评价和考核学生实践效果的手段单一，基本上只有实验报告；

那么，通过什么样的手段来加强高职学生专业知识和理论的学习效果及其实践动手能力呢？答案是虚实结合！也就是在教学中，建有必需的实验设施设备，同时运用虚拟仿真技术，促进学生理论与实践的有机融合。虚拟仿真技术本身就是一种理论和实践紧密结合的技术，它把实际问题抽象化成理论问题来加以解决并把结果反馈到实际中去[2]。在《浙江省教育厅关于“十二五”期间全面提高高等职业教育教学质量的实施意见》中就明确提出：“推进现代化教学手段和方法改革，开发虚拟流程、虚拟工艺、虚拟生产线等”。由此可见，虚拟仿真技术已经成为了现代化的教学一种重要手段，对理论与实际实验联系起到了很好的桥梁作用。

2、实践教学体系的构建

在通信专业的核心实践教学中，引入虚实结合的方法来培养学生。首先，在通信专业的核心实践教学体系的构建中，我们设计了分层渐进的结构，遵循“基础知识的学习—能力培养—课程设计与毕业设计强化”的实践教学培养思路。即：首先是基础知识的扎实学习，在此基础上强化能力的培养，最后通过课程设计和毕业设计提升学生的实践动手和创新能力。针对基础知识的学习，以模块化的方法设计基础实验模块，有基于“数据通信实训室”进行的验证性实验及部分设计性实验、基于电子技术的现代通信系统设计实验和基于protues的单片机应用实验，通过通信原理实验箱验证基本知识如编码、调制等模块来搭建出简单的通信系统，并通过电子技术和单片机技术进行通信系统的设计实现；设计了系统仿真实验模块来针对强化能力的培养，包括基于通信原理实验箱的elabsim仿真软件的应用、基于protues的单片机系统设计与应用、基于SystemView的通信系统仿真实验[3]等，由简单到复杂的通信系统设计都可通过以上的仿真软件平台实现，从而明确了各个具体模块的实现方法以及相互之间的关联，对整个通信系统的组成及工作原理有了真正了解；最后，通过移动通信开放实验系统实现CDMA系统和GSM系统的搭建，通过综合布线课程设计、毕业设计等，提高学生对各种知识的串联应用能力。图1为通信专业核心实践教学体系结构图。

在设计实践教学体系的过程中，我们重点突出了以下几个方面：

（1）各模块之间既相互独立又相互联系，将课程中的理论与实验内容进行必要的优化整合，体现基础实验与综合性、设计性实验有机结合，充分结合多媒体技术、虚拟技术、网络技术等现代化教学方法与手段，利用先进的、丰富多彩的实验教学资源，形成完整的实验教学内容体系；

（2）在仿真实验项目设计中，注重设计性实验的开发，重点提倡自主实验、课内外实验相结合，开发出富有创意的研究探索性实验，开拓学生思路，突出培养学生的综合实践能力和创新精神；仿真实验系统充分体现了开放性和自主性；

（3）在课程架构设计中，紧紧围绕全程全网的通信理念，各模块循序渐进，突出通信系统的完整性、开放性和灵活性，在新的实践体系中，可以完成从传输、交换、移动、接入网、支撑网等整个专业的实践过程[4]，突出对学生工程实践能力和业务能力的培养。

3、实践教学的开展

首先，根据通信专业核心实践教学体系结构，学生借此建立起通信系统的整体概念；其次，通过基础实验、综合性及设计性实验，使学生对通信系统中的各个模块及关键技术有了全方位、多层面的认识；最后，通过CDMA系统及GSM系统的搭建，课程设计及毕业设计实现各种通信网的构建，培养学生运用通信基础知识和实验技术的能力，以满足培养通信与信息类高素质工程应用型人才的需要[5]。

比如，在数据通信的教学中，学生利用实验箱进行“DPSK调制与解调实验”。通过实验，让学生对于硬件电路搭建需要哪些模块，如何连接这些模块，然后通过波形分析其原理，验证最初的结论，帮助学生建立通信系统的整体架构和工作流程。图2为利用实验箱测得DPSK的输出波形图。

在系统仿真实验中，可以利用和通信原理实验箱配套的elabsim软件，进行仿真设计，对DPSK实验进行进一步的理解和掌握。同时，对于硬件和软件实验的结果做比较，帮助学生把理论问题和实践问题紧密地联系起来。经过实践证明，仿真实验和实际实验的结果是完全一致的。另外，学生可以用Systemview软件平台自行设计通信系统，以进一步加深对通信系统的认识。

最后，利用移动通信开放实验系统构建CDMA系统和GSM系统，对移动通信的组网和各部分的功能有一个全面系统的认识。通过组织学生进行课程设计和毕业设计，利用硬件和软件实现融合，使学生各方面的知识和实践技能得到应用和强化，最终实现教学的目标。

4、结语

总之，为了兼顾建设成本以及实验室的利用效率等因素，我们采用了现在实验室建设中的主流思路，即硬件设备加虚拟仿真的思路，硬件主要采用开放性比较好的实验箱或实验台的结构，虚拟仿真实现了实验室的开放、实验教学效果、实验设备的利用效率进一步地提升。经过几年的实践，通信专业核心实践教学虚实结合的开展方法是切实可行的。激发了学生的学习兴趣，提升了学生的实践、动手能力，取得了较好的效果。

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[3]段九州，岳云天.SystemView用于通信原理实验教学的研究[J].实验科学与技术，2007（4）：81-83.

第6篇：数据通信的基础知识范文

关键词：网络工程；课程体系；通信类课程；实践

文章编号：1672-5913（2013）01-0062-04

中图分类号：G642

0 引言

网络工程专业是在计算机科学与技术、通信工程和电子工程等专业的基础上，通过多专业知识不断交叉、融合而发展壮大的一门较新的学科和专业。与计算机专业相比，网络工程专业基本上是从计算机专业的计算机网络专业方向发展起来的，其教学组织管理大多也由计算机学院/系实施。网络工程专业的知识体系主要是通过精简一部分计算机专业课程，增加一部分网络与通信类课程来构建，其专业课程可分为4个系列：电子类、计算机类、通信类和网络类，如图1所示。其中网络类课程主要涉及IP层以上的有关协议和理论，更加关注IP网、企业网、专用网和互联网及其设备和系统的开发、规划、组网、安全与管理，它与计算机类课程一起构成网络工程专业的骨干课程体系。通信类课程主要由通信工程专业的部分专业课程精简而来，其主要知识单元涉及网络体系结构中IP层以下的协议知识，偏重于电信或广电等公用网络系统平台及设备的开发与建设。因此，学好通信类课程是学好网络类课程的一个重要基础，而且两者相辅相成。只有融会贯通地理解并掌握两者的主要专业知识，才能理解三网融合、全程全网的大概念，掌握完整的网络与通信知识体系。另外，网络工程专业与市场需求和应用结合密切，更加强调工程性、系统性和实践性。

目前有关网络工程专业实践内容探讨的研究和论文较多，但对通信类系列课程实验环节的研究则较少。例如，文献[3]介绍了国防科技大学计算机学院通过开展多类型、多层次实验教学，加强网络工程专业人才实践能力培养的有关经验和建议；文献[4]给出了武汉大学计算机学院建设网络工程实训平台的方案、实验项目以及实践改革思路和措施。但上述两文献涉及的实验平台、项目和方法主要针对的是“计算机网络”等网络类系列课程。文献[5]介绍了北京邮电大学电信工程学院建设全程全网综合型实验室的构建方案与设想、实验设置与开发，以及部分实施情况和所收到的成效。实验网络平台涉及电话网、移动网、智能网、接入网、光纤网、信令网、同步网、网管网、数据传输网等，主要针对通信专业的实验室建设。因此，无论从实验设备购置、实验深度，还是从实验学时等方面来看，都不太适合网络工程专业的实验建设。文献[2]给出了网络工程专业开设通信类系列课程及其主要知识单元的有关看法和建议，但并未对有关课程实践内容的设置给出相关见解和说明。因此，本文将在文献[2]的基础上，作补充和探讨。

1 通信类课程内容实验设置

网络工程专业的通信类课程主要源自通信工程专业相应的课程，实验内容和手段丰富、成熟，主要问题是如何适当取舍。目前较常用的课内通信实验工具有两类：一是“教学实验箱+常用仪表”，二是通信仿真软件或系统。两者均可开展包括信号变换、编/解码、基带和频带传输、多路复用、无线信道衰落以及电信、移动等各类通信网络主要技术方面的实验，实验项目基本可涵盖理论教学中的所有重要知识点，并可与课堂教学同步展开；实验层次可囊括从基础验证实验到综合设计和创新实验，以及从综合课程设计到本科毕业设计课题；实验方法和技术都是长期教学经验的结晶和科研成果的浓缩。利用硬件实验箱或系统不但可以加深学生对知识点的理解，还可熟悉实验工具的使用，提高动手能力。利用通信仿真软件，如MATLAB和SystemView等，界面直观明了，实验开展更加丰富灵活。例如，通过拖拽SystemView功能元件库中的图符块（Token）并配置好参数，就可构成各式各样的仿真系统，对相应信号频域和时域的波形进行动态观察及分析，概念、原理和现象显示清晰明了，分析窗口还可给出眼图、星座图及BER等曲线图，非常有利于学生加深理解和掌握课堂理论知识。

实验教学体系一般可分为基础验证、综合设计和研究创新三个层次。课内实验项目大多以验证性实验为主，综合设计性实验为辅，目的是为了加深对课程理论知识的理解，增强基本专业技能的训练。根据文献[2]，由于专业定位、数理基础、学时限制等原因，网络工程专业通信类系列课程可设置在5门左右（见图1）。主要教学内容以基本的通信理论和电信、卫星、光纤、移动等通信网的关键技术原理为主，对一些复杂而抽象的信号变换、电磁传播等数学知识仅作介绍。课程理论及实践教学的基本要求是能支撑网络类系列课程的学习和实践。因此实验项目的设置也应与之相适应。我们根据教学实践经验，提出如下几点看法：

1）实验内容除了开设一些重要且较抽象的通信原理或技术方面的实验外，建议尽量设置一些与计算机类或网络类课程关联较大的实验内容。这样，不仅可提高学生的学习兴趣，也有助于加强和巩固计算机和网络类课程知识。例如，除了专门设置调制解调、码分扩频等实验外，可选择数字信号编码（如CRC、HDB3编码）、计算机数据传输通信系统测试（见图2）等实验。在图2中，两台计算机通过通信原理实验箱连接，实验内容涉及计算机通信软件的设置与使用、RS232接口、数据通信控制规程、不同速率下的系统性能测量、信道误码和调制解调方式对通信性能的影响等知识点。

2）插图2具体实验项目安排要注意循序渐进、先易后难、先模块后系统。例如，在图2中，可先单独做BPSK/DBPSK实验和汉明编码实验，再做计算机数据传输系统测试实验。对于BPSK/DBPSK实验，如采用SystemView仿真软件，可先做BASK/BFSK的验证性实验，即给出完整的原理框图及所有图符模块和参数配置，实验目的是验证原理和熟悉仿真软件的使用。做BPSK/DBPSK实验时，则抽掉部分功能模块或仅给模块不给参数，让学生自己根据原理，设计、配置和调试系统，锻炼学生的综合设计能力。被抽掉的模块和参数最好是对应于学生容易忽视但又重要的知识点。

3）不同的实验项目可采用不同的实验工具，有利于学生了解和掌握更多的实验手段，也为今后毕业设计、创新研究甚至将来深造或科研打下一定基础。例如，“信号分析与处理”使用MATLAB工具，“数据通信”等其他课程就采用通信实验箱或SystemView仿真软件。在上述调制解调实验中采用SystemView，则在计算机数据传输系统实验中使用原理实验箱。如果条件允许，还可购置程控交换机、SDH设备、移动通信等实用设备，构建出真实的通信实训环境，通过开设演示验证、设备操作、配置、管理以及互通测试等各种类型的实验，使学生能尽快地建立真实、完整的通信和网络系统概念和掌握系统工作原理。

验证性或综合性实验能够使学生尽快熟悉并掌握实验设备，为后续进阶型及自主设计型实验打下良好的基础；使学生从实验中逐步增强发现问题、分析问题、解决问题、积累实用经验的能力。通过实验不但能够加深对基本理论知识的理解，还能提高工程实践素质，激发创新意识。

2 综合课程设计和创新实验设置

通过提供高水平的实验系统或仿真平台，开设综合课程设计、本科毕业设计、创新项目竞赛等实验项目，使学生能进一步巩固基础知识、接触科研前沿、锻炼科研能力、提高工程素质、培养创新精神。

网络工程专业知识领域较广，口径较宽，需要开展和加强的实践项目也较多。因此根据专业培养目标，目前大多数院校开设的综合课程设计主要对应的是网络类系列课程，如网络工程课程设计、网络协议或应用软件开发课程设计、网络管理课程设计、网络攻防课程设计等。因此，如何在有限的实践学时内，开展通信类系列课程的综合课程设计及创新研究也是值得探讨的问题。我们认为可采取以下思路：

1）开展一些相对简单且与计算机或网络类知识紧密结合的综合课程设计，便于学生上手，提高积极性。例如，将计算机编程、仿真及硬件相结合，利用集成的仿真工具，通过电路原理图及硬件描述语言设计出通信电路，编译仿真后下载到实验板芯片上，并完成从设计、仿真到制作、验证的整个实验过程。

2）在网络工程等综合课程设计中增加一些与通信类知识单元有关的综合设计内容。通过购置一些程控交换设备、SDH光纤网设备、宽带接入网等设备，并集成入网络实训系统中，开设从底层通信到上层网络协议及应用，从语音到数据，从管理到传输，从接入网到核心网等综合课程设计内容。

3）结合毕业设计环节和创新研究竞赛，根据指导老师所从事的科研项目，如无线传感网、RF网、认知无线电等，开展一些有关通信新技术方面的研究和创新项目，并将这些科研项目设备融入到实验室网络与通信综合实验平台中，由此不断积累经验，完善系统，开设更多的综合或创新实验项目，丰富整个实验体系。

另外，也要加强实验教学管理，制定灵活的实验室开放和成绩评定等制度，提高学生课内学时实验效率，并鼓励学生利用课余时间加强和丰富实验内容。

3 结语

随着三网融合、物联网、云计算等发展，网络工程专业知识体系及内涵也在不断发展和成熟。计算机类和网络类课程构成了网络工程专业的主要知识体系，通信类课程是学好网络类课程的重要基础。而通信类课程的实践教学是掌握通信与网络类课程知识，实现素质教育和创新人才培养目标的重要环节。本文在文献[2]的基础上，就网络工程专业如何开展通信类系列课程实验设置提出了相关建议，有待进一步实践验证和完善。

参考文献：

[1]毛羽刚，徐明，网络工程专业调查及思考[J]，计算机工程与科学，2010（增刊1）：60-61。

[2]毛羽刚，曹介南，徐明，网络工程专业通信类课程设置[J]，计算机教育，2010（23）：119-121。

[3]蔡开裕，朱培栋，曹介南，等，提高网络工程专业人才素质之我见[J]，计算机教育，2010（23）：55-58。

第7篇：数据通信的基础知识范文

关键词：计算机网络；网络原理；教学模式；自顶向下；自底向上

计算机网络原理是高等学校计算机相关专业的核心课程，也是网络工程、网络安全及网络编程等专业课的前导课程。该课程的教学目标是使学生能够学习和掌握计算机网络的基本概念、原理、方法和具体实现技术等基础知识[1-2]，为学习其他相关课程及从事计算机网络应用与研究工作打下坚实的基础。计算机网络原理具有发展迅速、多学科交叉等特点，这对教师提出了较高要求[3-4]。目前，计算机网络原理课程的理论教学中普遍采用两种教学模式：“自底向上”和“自顶向下”，即基于OSI参考模型和TCP/IP参考模型的混合层次结构，由底层(物理层)向高层(应用层)或者由高层向底层，对网络原理、协议等知识展开讲解。

1 计算机网络原理的特点

计算机网络原理是一门兼具理论性和实践性的课程，网络原理、协议等理论知识纷繁复杂，且离不开实践应用环境的验证。总结该课程在高等院校计算机专业中的发展历程，具有如下特点。

1) 计算机网络技术是计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合而形成的一门交叉学科。

2) 计算机网络涉及到的知识面众多，除基本的网络体系结构和网络通信技术以外，还包括各种广域网技术、局域网技术、无线网络、多媒体网络、网络管理、网络安全等。

3) 计算机网络是当今计算机学科中发展最为迅速的技术之一，也是计算机应用中一个空前活跃的领域，无线网络、多媒体网络、网络安全等多个分支具有日新月异的更新速度。

4) 计算机网络已经成为软件编程的基本环境，很多其他课程的学习是建立在学生掌握网络知识基础上的。

5) 计算机网络课程的教学需要紧扣实践应用。

6) 计算机网络课程中的很多原理、协议以及技术都有其特定的应用背景，要求教师有充分的知识储备，且需紧扣技术发展前沿。同时，教学活动中通过实验验证这类知识的难度也较大。

2 计算机网络原理的理论教学模式

计算机网络原理的教学模式即内容组织形式，通常采取的都是分层结构。如图1所示，OSI七层模型只存在于理论中，表示层和会话层在实践中并不存在。TCP/IP参考模型并没有指明子网层究竟包含什么，只是指出其需支持IP协议[5]。因此，几乎所有的计算机网络原理教材都基于混合的五层体系结构组织内容[5-7]。按照国家硕士研究生入学考试计算机学科专业基础综合科目的大纲要求[8]，及本科计算机专业的学时安排，计算机网络原理课程只包括基础理论部分，即网络体系结构和各层相关内容，而诸如网络安全、多媒体网络以及网络管理等专题，只作为选修或研究生阶段学习内容。

近年来，国内出现了很多优秀的计算机网络原理教材，如高传善等人编著的《数据通信与计算机网络》[6]等。但由于我国计算机网络研究起步较晚，仍然没有一个行业普遍认可的优秀教材出现。另一方面，国内教材普遍存在内容组织形式借鉴国外经典教材的特点。因此，笔者基于在计算机网络教学中国际公认的两本经典教材，展开对计算机网络原理理论教学模式的探讨。

2.1 “自底向上”教学模式

所谓“自底向上”教学模式，就是指基于五层混合结构，由“网络体系结构概述物理层数据链路层网络层运输层应用层”的顺序组织教学内容。Andrew S. Tanenbaum[5]编著的教材《Computer Networks, Fourth Edition》是计算机网络的经典教材之一，属于典型的“自底向上”教学组织模式，这种内容组织形式也被国内大部分教材所采用和模仿。由表1可以看出，Tanenbaum的教材以7章的篇幅覆盖本科阶段的内容。其中额外加入了第4章――媒体访问子层，主要介绍以太网、千兆以太网、无线局域网、蓝牙等知识。

“自底向上”是采用的最为广泛的教学模式，这从国内外众多教材的内容组织形式可以看出。结合自身的教学实践经历，我们发现这种教学模式有如下特点。

1) 强调通信原理、电信技术等基础理论的重要性，为计算机网络的数据通信奠定理论基础。

2) 注重计算机网络发展沿革，提供计算机网路发展经历的各种网络技术脉络。

3) 关注如物理层及数据链路层的具体实现技术。

4) 内容包含全面，与计算机网络相关的网络技术几乎都要涉及和覆盖到。

计算机网络原理课程教学历经数十年发展，“自底向上”的教学模式已经非常成熟，但在计算机网络技术日新月异的今天，这种教学模式的缺点也非常鲜明。

1) 不突出Internet实践。

实践性是计算机网络原理不同于其他理论课程的重要标志。基本理论和协议都需要在实践中验证。目前，计算机网络的基本实践环境就是Internet，它已经成为一切计算机网络技术的核心和应用背景。“自底向上”的教学模式往往忽略了紧扣实践展开理论教学这一点。例如，包括文献[5]在内的许多教材都将“可靠传输”这一计算机网络中最重要的理论放在数据链路层中进行探讨，到运输层TCP的可靠传输时，却因为理论的相似性而一笔带过。然而，在Internet中应用的最广泛的Ethernet，其数据链路层却不提供可靠传输。也就是说，在最常见的Internet应用环境中，只有运输层的TCP是提供可靠传输的。这是该教学模式不突出Internet实践环境的一个典型实例。

2) 基础理论储备要求高。

“自底向上”的教学模式强调通信原理等基础理论的重要性，而计算机专业的本科生却很少开设通信原理课程，这无形中提高了对学生的基础理论储备要求。

3) 过分纠缠于底层实现细节。

网络技术纷繁复杂，在本科阶段现有的学时安排下，不可能面面俱到，过分纠缠于底层实现细节只能造成重点内容不突出等问题。

4) 很多技术通过实验验证难度大。

一些陈旧的网络技术在实践中难觅踪影，很难通过实践应用得以验证，而且受实验条件限制，在实验室也很难开展这些实验。

2.2 “自顶向下”教学模式

所谓“自顶向下”教学模式，就是指基于五层混合结构，由“网络体系结构概述应用层运输层网络层数据链路层物理层”的顺序组织教学内容。Kurose & Ross编著的《Computer Networking：A Top-Down Approach (5th Edition)》也是一本受到广泛认可的经典教材，属于典型的“自顶向下”教学组织模式。表1同样列出了该教材覆盖本科阶段的章节安排。可以看出，该教材没有专门针对物理层设置篇幅进行讲解。以该教材创立的“自顶向下”的教学模式，在国内计算机网络原理教学中应用较少，这一点同样通过国内大量的教材内容组织形式可以看出。理工大学的陈鸣教授是“自顶向下”教学模式的坚定支持者，《Computer Networking：A Top-Down Approach》的多个版本均由其团队翻译出版。

“自顶向下”教学模式具有以下优点。

1) 强调应用层，尽早激发学生的学习热情，并尽早强调自主开发网络应用程序。例如，以应用背景为驱动，设计如Web服务器、邮件客户端等网络应用程序。

2) 以Internet为研究对象，紧扣实践应用环境。强调理论结合实践，必须在实践应用环境中进行理论验证。例如，将知识重点放在Internet、Ethernet等实践中主流的网络技术上，学生可以很方便地在实践应用环境中验证原理知识，真正做到“做中学，学中做”。

3) 内容重点突出，割舍底层的实现细节等难以验证的原理和技术，淡化通信原理等基础理论的作用，突出计算机网络的核心理论内容。例如，针对模拟信道的最大数据速率问题，本科学生只需要知道模拟信道上的最大数据速率取决于模拟信道的带宽(频率范围)即可，学有余力的学生可以选读通信原理中的奈奎斯特定理及香农定理知识。

3 教学模式改革实践

笔者在讲授计算机网络原理课程五年十个学期的经历中，依托所选取的教材，采用的教学模式经历了“自底向上”和“自顶向上”两种。经过多年摸索，总结和实践了目前适合我校本科生的教学模式和体系。其特点涵盖如下。

1) 选用国外经典原版教材《Computer Networking: A Top-Down Approach》，采用“自顶向下”的教学模式，以Internet为研究对象，紧扣计算机网络技术发展前沿和实践应用。强调应用层，减少物理层及其他底层实现技术和基础理论的课时比重，强调理论知识与网络实践的结合。

2) 注重计算机网络核心基础理论。计算机网络领域已经发展得相当成熟，许多基础性的重要问题已经解决。教学中不但注重基础性网路原理的讲解，还注重讲授解决这些问题的方法。我们编写了《“计算机网络：自顶向下方法”课后习题指导》，在前五章教学活动结束后，要求学生完成相关的课后习题，辅助掌握理论知识。

3) 注重实验环节。以教材作者提供的Wireshark实验指导为依据，开设10个理论验证实验。如表2所示，这些实验涵盖了Internet的大部分核心协议，均要求学生在真实的网络环境中利用Wireshark工具(原Ethereal)抓取真实的数据分组，并进行分析，帮助学生验证、理解和掌握网络原理。要求学生按照实验报告的标准格式完成每一个实验，并对实验过程中的细节进行抓图记录。可以看出，安排这些实验的目的是为理论知识的学习而服务，这符合我校的计算机专业课程体系对计算机网络原理课程的要求。针对交换机、路由器等的工程性实验，将交由后续课程网络工程来解决。

4) 注重基本的网络编程能力培养。以教材作者提供的编程作业为提纲，我们编写了《“计算机网络：自顶向下方法”网络编程习题指导》，其中所包含的编程作业如表3所示。要求学生选做其中一个或者自拟题目设计完成一个网络程序并加以考核。

5) 强调实践环节的考核方式。在课程考核方式方面，坚持改革传统的考核方式，强调实践环节的重要性。表4给出了考核方式的比例分配，实践性环节和平时表现占到整个课程的40%，这突破了我校平时成绩不超过30%的界限，验证了该课程强调实践环节的举措。改革传统的以考试为主的一次性考核方式，将课程的要求平均分配到整个教学活动中，调动学生全程参与的积极性。

4 结语

笔者结合自身的教学经历，详细分析了计算机网络原理课程的两种常见教学模式，并对比了优缺点，阐述了笔者所做的教学改革实践。需要指出的是，我们选取“自顶向下”的教学模式开展教学，主要是因为其强调实践性、强调应用，并不代表“自顶向下”的教学模式一定优于“自底向上”的教学模式。“自顶向下”教学模式的缺陷在于，使学生对底层实现技术的理解一直处于“悬而未决”的状态。因此，如何更好地发挥两种教学模式的优点，扬长避短，是下阶段该课程教学改革的重点。

参考文献：

[1] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案[M]. 北京:高等教育出版社,2009:229-232.

[2] 陈敏,谭爱平,徐恒.“计算机网络技术”课程教学改革探索与实践[J]. 计算机教育,2010(1):104-107.

[3] 吴振强. 高师院校计算机网络原理教学体系[J]. 计算机教育,2010(23):134-138.

[4] 李亚林,曾映兰. 计算机网络专业实践教学的改革[J]. 计算机教育,2011(3):88-91.

[5] Andrew S. Tanenbaum. Computer Networks[M]. 4th ed. Upper Saddle River:Prentice Hall PTR, 2004.

[6] 高传善,毛迪林,曹袖. 数据通信与计算机网络[M]. 2版. 北京:高等教育出版社,2004.

[7] James F Kurose,Keith W Ross. Computer Networking:A Top-Down Approach [M]. 5th ed. New York:Addison-Wesley, 2009.

[8] 教育部考试中心,中国学位与研究生教育学会工科工作委员会. 2011年全国硕士研究生入学统一考试计算机科学与技术学科联考计算机学科专业基础综合考试大纲[M]. 北京:高等教育出版社,2010.

Top-down or Down-top?

――Research on Teaching Models in Computer Networking Curriculum

WANG Tao, WU Zhenqiang, REN Ping’an

(School of Computer Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China)

第8篇：数据通信的基础知识范文

 

现年34岁的余孝逵，是新县网通分公司宽带维护员。作为一名普通的网络维护人员，他热爱本职工作，坚守信念，兢兢业业，在平凡的工作岗位上实现自己不平凡的人生信念。几年来，他维护岗位上潜心钻研网络业务技术、计算机终端及宽带维护等专业知识，不断进取，孜孜以求，勤于动手，用青春和智慧攻克了工作中许多技术难题。特别是在公司网络维护及优化工作中，他善于思考，勤勉刻苦，能够理论联系实际提出了许多合理化科学的建议，用自己的勤奋与执著为企业的发展作出积极贡献，在网络优化与维护工作上谱写了一曲曲奋进与奉献之歌。2003年，他结合宽带维护实际撰写的“宽带维护障碍案例分析”一文荣获信阳市网通公司运行维护案例分析一等奖；2003年荣获新县通信分公司先进工作着称号。

随着通信市竞争的加剧，宽带等数据增值业务是其他运营商竞争的重点业务。2003年2月，通过岗位竞聘他被聘任为公司数据业务维护工作。他充分认识到这是一项工作的重要性和艰巨性，于是他下定决心要把这项工作做好。2003年新县网通宽带业务正处于大发展时期，网络正在加紧建设扩容阶段。为加快宽带业务的发展，提高市场占有率。他结合公司网络实际和业务发展区域，对县城宽带网络进行合理优化，拓宽覆盖范围，合理建设了城域网，加快了宽带业务的发展。在网络优化、宽带容量扩容中，无论是公路沿线的电线杆上，还是高楼楼顶、污水横流的地下管道都是他的工作现场，条件极为艰苦，他总是冲在前头。2003年12月，正值装机的时候，又面临我分公司印刷厂模块局机房设备搬迁。在重重充困难面前，他没有想的太多，一心只想着早点完成设备搬迁和扩容，加快数据业务的发展。几天来，他白天忙于宽带安装、维护，晚上冒着零下5度的气温到机房核对数据，安装硬件设备，修改用户数据，手冻僵了、脚站麻了，他就座在机房地板上休息一下继续工作。就这样连续二天只争朝夕，赶时间抢进度，比原计划提前一个工作日完成了两个模块局设备扩容，满足了广大宽带客户通信需求。每当提到这些，余孝逵充满青春与智慧的脸上总会露出孩子般灿烂的微笑： “这些都是我应该做到的，干工作就是要对得起自己的良心，对得起领导与同志们的信任”。每次设备端口扩容或修改用户数据后，从缆线的捆扎到机架的摆放，他都要进行仔细检查，对各个端口数据进行详细记录。就是在这样的风风雨雨的磨练中，塑造了余孝逵甘于吃苦，乐于奉献，敢为人先的高尚情操与朴素情怀。

   卓越的企业源于卓越的服务，卓越的服务源于卓越的员工。　随着通信市场竞争越来越激烈，客户对通信服务提高了更高的要求，尤其是宽带、数据通信等客户通信质量提出了更高的要求。。余孝逵同志常常这样说“打铁还得自身硬，只有埋头苦干，潜心钻研业务，不断提高服务质量和服务水平，满足客户通信需求，才能促进企业更快地发展”。为提高宽带装维服务质量，他努力拓宽知识面，潜心钻研业务，努力提高专业技术水平。在数据业务管理上，他对全县2000多个数据业务客户档案进行了规范化整理，实行微机化管理存档；在数据业务装维上，他加快工作进度，提高工作效率，向社会承诺：大客户、重要客户的数据业务开通、安装时限，由公司服务质量管理规定的7天开通改为当日开通，大大缩短了开通时限，有效提升了企业服务质量；在员工队伍中，他是个热心肠，经常帮助一些计算机基础知识差的同志学习计算机知识，帮助他们解决工作中的难题；在设备维护方面，他努力学习各类知识，向有经验的同志学习，钻研计算机终端维护等专业知识，积累了丰富的维护经验。他充分业利用业余时搜集各类技术资料，与同事及厂家技术人员探讨各类故障，总结经验吸取教训，每次处理完故障时，他都要对故障现象进行详细的分析，提出解决的办法，回去后写出解决问题的心得。尽管工作很忙碌，他还不忘在努力工作之余，挤时间钻研技术技能知识，克服重重困难刻苦学习基础知识，提高自身综合素质。2003年，他结合日常网络维护实际，撰写了“宽带维护障碍案例分析”一文荣获信阳市通信分公司运行维护案例分析一等奖。

2004年3月的一天，县城一位姓张的宽带客户打来电话，说他家的计算机不能开机。作为维护人员他当然知道客户计算机故障应该不属于他的维护范畴，可他二话没说骑上摩托车就匆匆赶往用户家。经检查后，确认用户的计算机电源及主板被雷击坏。他主动帮助客户选购了新主板和电源配件，并对电脑进行软、硬件进行安装。用户花了少量的费用使电脑重新修复，高兴地非要请他吃饭，被他婉言谢绝了，客户连声称赞：“你们网通的服务真是太好了”。

2004年11月，为了提高办公效率，加快公司内部信息传递，信阳市网通分公司决定将公司办公网延伸到各班组和各乡镇支局。这次网络延伸工程新县要开通16个乡镇支局及8个班组办公网络。按照上级时间要求，在时间紧任务重的情况下，他在做好日常维护工作的同时，利用夜晚时间深入乡镇支局所加班加点地进行终端设备安装及电路调测，为了加快工程进度赶时间。经过连续四天的连续奋战，他在全市率先完成县分公司办公网络的延伸工程，受到市公司领导的高度称赞。

在通信企业深化改革的进程中，无论是市场竞争还是企业内部改革进一步深化，他一直把自己融入到公司的整体中去，与企业荣辱与共，牢固树立主人翁思想和高度的企业责任感。他充分利用数据业务专业性强等特点，广泛宣传宽带、小灵通等业务，加快发展，提高市场占有率，为新县网通的发展壮大做出自己应有的贡献。

 

 

第9篇：数据通信的基础知识范文

当前我国已经步入新媒体时代，新媒体时代是在报刊、广播、电视等传统媒体的基础上发展起来的新兴媒体形态。新媒体技术是基于互联网技术，具有先天性技术优势的媒体信息服务功能，是网络经济与传媒实现有效对接的最佳方式。近年来，新媒体技术已被广泛应用于教育行业，极大地丰富了高校教学管理的模式、方法和手段。在新媒体技术迅速发展的背景下，为了将其优势很好地融入民办高校的管理建设，对《新媒体技术》一书展开研究显得尤为重要。

由洪文杰、归伟夏编著，西南师范大学出版社出版的《新媒体技术》一书主要围绕新媒体中涉及的技术基础及新兴技术的发展展开，致力于梳理出与新媒体技术相关的技术脉络，促进用户更好地理解新媒体技术的原理和基本特征。该书主要内容包括新媒体的相关信息，如文字、图形、图像、声音、视频等的处理与编辑技术；计算机网络及移动通信技术等新媒体信息传输技术；新媒体信息显示、与检索技术；新媒体信息管理与安全技术；云计算、物联网、虚拟现实技术、大数据等新技术。该书既可以作为大学、中专院校新闻与信息传播等相关专业的教材使用，也可以为相关媒体专业从业人员和广大爱好者提供理论参考。

《新媒体技术》一共分为七个章节：第一章为新媒体技术引论，主要介绍技术与媒体、新媒体技术对传媒业的变革和与新媒体有关的关键技术；第二章为新媒体信息处理及编辑技术，主要介绍新媒信息的种类和特点、新媒体文字信息的处理和编辑、新媒体图片的处理与编辑、计算机图形与动画技术、数字音频处理与编辑技术、数字视频处理与编辑技术、新媒体信息的组织；第三章为新媒体信息传输技术———网络技术，主要介绍网络技术的基本概念、技术基础、网络安全技术和数据通信技术基础；第四章为移动新媒体技术基础———移动互联网，这一章节包括四个小节，具体分为移动新媒体技术概述、无线移动通信技术、移动新媒体终端设备及系统平台、移动新媒体技术应用；第五章为新媒体信息显示、与搜索技术，主要介绍新媒体信息显示技术、新媒体信息技术、新媒体信息搜索技术及电子纸的相关内容，使读者可以了解新媒体显示技术的发展脉络；第六章为新媒体数字版权管理技术，这一章节让读者了解到了新媒体数字版权管理概述、数据加密技术、数字签名技术、数字水印技术、身份认证技术、PKI安全技术和元数据与数字对象标识码；第七章为应用中的新媒体传播技术，读者可以了解云计算、大数据、物联网、虚拟现实技术及LBS等新兴概念，从而更有效地了解新媒体技术的产生、发展和变迁。通读全书，概括了该书的以下几个特点：该书最大的特点在于全面性，尤其是新媒体的基础元素，在文中都有所介绍。新媒体信息的基础元素包括文字、图形、图像、声音和视频，书中对这些元素的处理与编辑逐一进行了阐述。文字作为最基础的元素，在新媒体技术逐渐发展的今天，仍然扮演着一个必不可少的角色。随着技术的发展，图形、图像、声音、视频等基本元素崛起，丰富了新媒体技术的内涵。

该书通过对这些基本信息的处理和编辑技术的阐述，为民办高校的管理提供了理论基础。该书在介绍新媒体技术时，由浅入深，层层递进，先介绍比较基本的新媒体信息，再介绍基础互联网技术———移动互联网，随后介绍显示技术———电子纸，最后介绍比较高端的加密技术、安全技术、签名技术和身份认证技术等。这样的编辑方式有利于读者加深对新媒体技术的了解，也有利于读者掌握新媒体的基础知识。尤其是民办高校的管理工作，可以通过参考该书，建立一个更加稳固的现代化民办高校管理系统。该书对于民办高校管理最大的借鉴点在于针对性强。高等院校的管理工作相当复杂，如果不利用现代媒体技术，不仅耗时耗力，而且在工作中还容易出现差错。而该书对于高校管理工作的各个步骤都提出了具有针对性的技术应用，如云计算的应用可以提升管理工作效率、减少管理工作的失误；身份认证技术的应用可以让管理工作更加便捷；加密技术的应用可以让民办高校的管理工作更加安全等。传统管理手段使民办高校的管理工作效率一直难以得到提升，其管理手段的局限性也使高等院校管理工作很容易出现失误。

发展迅猛的现代媒体技术在高等院校，尤其在民办高校中的应用微乎其微。《新媒体技术》一书对现代媒体技术进行了较为全面的阐述，为民办高校管理工作的技术创新提供了理论基础，为民办高校管理工作现代化技术的应用提供了指导和借鉴。