民航特色的“数据通信与计算机网络”课程教改

2014-08-23屈景怡李东霞樊志远

电气电子教学学报 2014年1期

屈景怡，李东霞，樊志远

(中国民航大学电子信息工程学院，天津 300300)

0 引言

“数据通信与计算机网络”是我校通信工程专业一门重要基础课程，是我院唯一试点的双语课程［1］。主要内容包括数据通信基础、计算机通信网络及网络协议体系三大部分。学生通过该课程学习可以掌握数据通信与计算机通信网领域的知识。

我校在2013年，与法国国立民航大学联合举办的通导监视人才培养项目ATSEP(Air Traffic Safety Electronic Personnel)。其中包括“Data Communication”和“Voice Communication”课程的学习。笔者通过这两门课程学习深深地感受到ATSEP培训内容立足于民航实际应用，教学内容重视实践课程的设计，有很多值得学习和借鉴的地方。此外，笔者还主持了和民航空管自动化系统相关的科研项目，我们使用了一些重要的计算机网络协议，对其在民航空管自动化中的应用有了较深入的了解。

在我校进行的“数据通信与计算机网络”课程的教改中，笔者吸取了ATSEP项目中相关内容的优点，并将科研成果和教学相结合，对该课程进行教学内容的更新和教学手段的改革，加强了该课程应用性和实践性，以适应民航通信技术快速发展［2-4］。

1 ATSEP教学资源整合

ATSEP的培训内容主要分为两部分:第一部分介绍了局域网、广域网、网络协议及协议体系，第二部分贴近民航，介绍民航中使用的各种网络(网络类型如表1所示)。我校现在的“数据通信与计算机网络”课程采用文献［1］作为英文教材。这本教材对于ATSEP的第一部分的内容已经有详细的介绍。我们对于这部分内容按照现有的教材和教学大纲进行讲解。由于现有教材中并没有和民航相关网络内容的介绍，我们将ATSEP第二部分的教学资源整合到现有的PPT和讲义中，补充的这部分内容突出了民航背景，加强了系统性和实用性。

表1 民航中使用网络类型列表

2 科研成果应用于课堂教学

2.1 总体思路

将科研项目中相关成果作为范例应用到课堂教学中，是提高课程实践化有效方法之一。由于民航中的空管自动化系统是一个分布式系统，使用了很多的计算机网络协议，所以进行计算机网络协议的相关教学中，可以将相关科研成果充分应用于课堂教学。

教师讲授如表2所示的空管自动化系统中主要计算机网络协议的理论知识以后，通过演示相应的范例，让学生了解课堂所学的计算机网络协议是如何具体应用在民航空管的科研中，达到增强学生工程应用能力的目的。范例的演示和讲解主要包括如下几个步骤:①介绍科研背景;②简介开发环境、工具和开发语言;③讲解程序设计流程;④讲解重要代码;⑤按照步骤演示程序。

表2 空管自动化系统中主要采用的计算机网络协议

2.2 一则应用范例

根据上述的总体思路，教师在讲解了TCP/UDP协议的具体理论知识后，可以向学生演示一则“TCP/UDP协议在空管自动化中的应用”范例，采用如下具体步骤。

1)采用PPT的形式向学生介绍科研背景。空管自动化系统是一个如图1所示的典型分布式系统。它由综合态势显示终端、飞行计划显示终端、雷达信号处理终端、系统监控中心等多个终端所组成，各个终端之间需要进行各种数据的通信。当对通信的可靠性要求很高时，可采用面向连接的TCP协议(比如:系统监控中心发送的控制命令);当对通信可靠性要求不高的时候，可采用非面向连接的UDP协议(比如:雷达数据的传输)。

图1 空管自动化系统分布式结构

2)向学生简要介绍Windows操作系统、Microsoft Visual Studio 2010开发环境、以及一些 Windows Socket的知识。

3)向学生介绍面向连接和非面向连接套接字的客户端和服务器端的调用流程(如图2)。通过流程图的介绍，使学生了解两种协议通信流程的区别。

图2 TCP/UDP客户端和服务器的调用流程图

4)教师针对重要代码(比如:调用 Windows Socket API函数的代码)，进行具体的讲解，重点讲解函数的参数和返回值，教会学生如何使用MSDN帮助。

5)根据演示步骤进行演示。为了使演示更形象，开发客户端和服务器端界面。根据界面分别设计UDP和TCP的操作步骤，采用对比的方法进行演示。通过对比演示，学生可以清楚地了解UDP和TCP的主要区别。

教师向学生演示这则范例，希望能达到如下几个目的:①使学生对TCP/UDP协议在民航空管中最常见的应用有一定的了解，让学生明白所学知识的重要性，提高学生对该协议的重视;②让学生了解相关的开发环境和开发语言，提高学生工程认识。比如:如何用C语言的结构体来表示协议的内容，什么是window socket，如何调用其中的函数;③减少学生对科研的畏惧感，提高学生对科研的兴趣。