民航特色的“數據通信與計算機網絡”課程教改

屈景怡，李東霞，樊志遠

(中國民航大學電子信息工程學院，天津 300300)

0 引言

“數據通信與計算機網絡”是我校通信工程專業一門重要基礎課程，是我院唯一試點的雙語課程［1］。主要內容包括數據通信基礎、計算機通信網絡及網絡協議體系三大部分。學生通過該課程學習可以掌握數據通信與計算機通信網領域的知識。

我校在2013年，與法國國立民航大學聯合舉辦的通導監視人才培養項目ATSEP(Air Traffic Safety Electronic Personnel)。其中包括“Data Communication”和“Voice Communication”課程的學習。筆者通過這兩門課程學習深深地感受到ATSEP培訓內容立足于民航實際應用，教學內容重視實踐課程的設計，有很多值得學習和借鑒的地方。此外，筆者還主持了和民航空管自動化系統相關的科研項目，我們使用了一些重要的計算機網絡協議，對其在民航空管自動化中的應用有了較深入的了解。

在我校進行的“數據通信與計算機網絡”課程的教改中，筆者吸取了ATSEP項目中相關內容的優點，并將科研成果和教學相結合，對該課程進行教學內容的更新和教學手段的改革，加強了該課程應用性和實踐性，以適應民航通信技術快速發展［2-4］。

1 ATSEP教學資源整合

ATSEP的培訓內容主要分為兩部分:第一部分介紹了局域網、廣域網、網絡協議及協議體系，第二部分貼近民航，介紹民航中使用的各種網絡(網絡類型如表1所示)。我?，F在的“數據通信與計算機網絡”課程采用文獻［1］作為英文教材。這本教材對于ATSEP的第一部分的內容已經有詳細的介紹。我們對于這部分內容按照現有的教材和教學大綱進行講解。由于現有教材中并沒有和民航相關網絡內容的介紹，我們將ATSEP第二部分的教學資源整合到現有的PPT和講義中，補充的這部分內容突出了民航背景，加強了系統性和實用性。

表1 民航中使用網絡類型列表

2 科研成果應用于課堂教學

2.1 總體思路

將科研項目中相關成果作為范例應用到課堂教學中，是提高課程實踐化有效方法之一。由于民航中的空管自動化系統是一個分布式系統，使用了很多的計算機網絡協議，所以進行計算機網絡協議的相關教學中，可以將相關科研成果充分應用于課堂教學。

教師講授如表2所示的空管自動化系統中主要計算機網絡協議的理論知識以后，通過演示相應的范例，讓學生了解課堂所學的計算機網絡協議是如何具體應用在民航空管的科研中，達到增強學生工程應用能力的目的。范例的演示和講解主要包括如下幾個步驟:①介紹科研背景;②簡介開發環境、工具和開發語言;③講解程序設計流程;④講解重要代碼;⑤按照步驟演示程序。

表2 空管自動化系統中主要采用的計算機網絡協議

2.2 一則應用范例

根據上述的總體思路，教師在講解了TCP/UDP協議的具體理論知識后，可以向學生演示一則“TCP/UDP協議在空管自動化中的應用”范例，采用如下具體步驟。

1)采用PPT的形式向學生介紹科研背景?？展茏詣踊到y是一個如圖1所示的典型分布式系統。它由綜合態勢顯示終端、飛行計劃顯示終端、雷達信號處理終端、系統監控中心等多個終端所組成，各個終端之間需要進行各種數據的通信。當對通信的可靠性要求很高時，可采用面向連接的TCP協議(比如:系統監控中心發送的控制命令);當對通信可靠性要求不高的時候，可采用非面向連接的UDP協議(比如:雷達數據的傳輸)。

圖1 空管自動化系統分布式結構

2)向學生簡要介紹Windows操作系統、Microsoft Visual Studio 2010開發環境、以及一些 Windows Socket的知識。

3)向學生介紹面向連接和非面向連接套接字的客戶端和服務器端的調用流程(如圖2)。通過流程圖的介紹，使學生了解兩種協議通信流程的區別。

圖2 TCP/UDP客戶端和服務器的調用流程圖

4)教師針對重要代碼(比如:調用 Windows Socket API函數的代碼)，進行具體的講解，重點講解函數的參數和返回值，教會學生如何使用MSDN幫助。

5)根據演示步驟進行演示。為了使演示更形象，開發客戶端和服務器端界面。根據界面分別設計UDP和TCP的操作步驟，采用對比的方法進行演示。通過對比演示，學生可以清楚地了解UDP和TCP的主要區別。

教師向學生演示這則范例，希望能達到如下幾個目的:①使學生對TCP/UDP協議在民航空管中最常見的應用有一定的了解，讓學生明白所學知識的重要性，提高學生對該協議的重視;②讓學生了解相關的開發環境和開發語言，提高學生工程認識。比如:如何用C語言的結構體來表示協議的內容，什么是window socket，如何調用其中的函數;③減少學生對科研的畏懼感，提高學生對科研的興趣。

3 結語

本文針對“數據通信與計算機網絡”課程特點，采用以下兩種方法進行教學改革:①借鑒我校與法國國立民航大學聯合舉辦的通導監視人才培養項目ATSEP課程的內容，進行教學資源的整合;②將科研項目中相關成果作為范例應用到課堂教學中，教學和科研相結合。在教改過程中注重知識的實用化，專業化，以達到最佳教學效果。

［1］ William Stallings.Data and Computer Communications［M］.Beijing:7th Edition，Higher Education Press，2007

［2］ 李冬霞，樊志遠.數據通信與計算機通信網實驗教學改革與實踐［J］，天津:實驗室科學，2010，13(2):16-18

［3］ 劉穎，張宏科，陳后金等.通信工程特色專業改革探索與實踐［J］.南京:電氣電子教學學報，2010，32(3):103-105

［4］ 陶丹，胡健，陳后金，高校青年教師如何協調教學與科研的關系［J］.南京:電氣電子教學學報，2012，34(5):4-5