“数据通信与计算机通信网”课程改革与实践

李冬霞，岳 猛，屈景怡，樊志远

(中国民航大学电子信息工程学院，天津300300)

“数据通信与计算机通信网”是我校通信工程专业的一门重要专业课，也是综合性较强的一门课程，具有专业术语多、概念原理抽象、内容更新快以及应用技术多样等特点[1，2]。过去，我校将其视为一门通用课程，只强调数据通信基础、计算机网络体系结构以及网络协议等基本概念和原理的教学，而没有突出其应用背景的介绍。笔者在教学实践中发现，课程的零散知识点使学生不容易建立系统的概念，而且课程内容与民航行业应用相脱节。

在新一轮课程改革中，我们调整了课程定位，重新设计课程教学思路，强化了课程相关原理、协议以及技术对应的特定应用背景知识，紧扣民航应用技术发展前沿，将科研成果实时引入教学，使学生能够对民航行业应用系统有所了解，以便将来更快地胜任岗位工作，满足迅速发展的民航业对大量通信技术人才的需求[3]。

1 课程教学内容的组织

“数据通信与计算机网络”课程最常见的教学内容组织形式就是分层体系结构，并有“自底向上”和“自顶向下”两种教学模式[4]。笔者融合这两种教学模式的各自优点，既强调底层实现技术，又关注高层应用，选用文献[1]作为教材;同时，考虑到通用计算机应用技术的普及，以及我校通信工程专业的学生有较扎实的通信原理基础理论知识的背景，依然采用“自底向上”教学模式。我们由“数据通信及网络体系概述→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，但是在关注各层具体功能与实现方法的同时，适时加入民航实际应用系统的相关知识，以应用背景为驱动，综合所学理论知识，激发学生的学习热情。

2 基于应用系统的教学过程设计

2.1 总体教改思路

“数据通信与计算机通信网”课程的内容知识点有些零散，但可以围绕计算机网络分层体系结构将其整合。民航系统中存在大量的地—空和地—地数据传输，拥有许多类型的通信网络。如:X.25数据业务网、卫星通信系统、飞机通信寻址报告系统(ACARS)以及航空电信网(ATN)等。如果将其引入课程教学，抽象的理论知识就可以具体化、形象化，再结合实际科研项目将其实现方法与步骤展示给学生，就可以很好地实现理论教学与行业应用的无缝衔接。基于此，笔者设计的课程教学过程如图1所示。

图1 课程教学过程示意图

2.2 课程教学实例

ACARS系统是目前国际民航广泛应用的地空数据链通信系统，通常工作在甚高频波段，用于飞机与地面之间的实时双向数据传输，可实现航空公司、空管部门等地面用户对飞机的运行管理与控制。由于ACARS系统报文中含有许多重要的数据信息，所以该系统是当前民航领域在用的重要通信系统。这里以ACARS引入课堂教学为例，阐述课程教学的具体实施过程。

(1)基本知识点的讲述及分层归纳

“数据通信与计算机通信网”课程包含数据通信基础部分的教学内容，具体包括信号传输特性、传输介质、数据编码、差错检测与控制、接口特性以及多路复用等。这些内容分布在不同的章节，比较分散，初学者不容易整体把控。如果我们将其与网络层次体系相对应，就可实现知识点分层归纳和对比讲解，如差错控制属于数据链路层实现的功能，而编码与调制、接口特性属于物理层实现的功能等。

(2)引入ACARS系统

学生有了数据通信基础部分相关知识之后，教师立即将ACARS系统引入课堂教学。在简单介绍ACARS系统功能及在民航中的应用之后，重点说明ACARS系统中所包括的课程所学知识点。比如，ACARS数字信号采用MSK调制方式，上下行报文按照字符形式装配，其中的接收地址与发送地址由飞机标识码表示[5]，差错检测方式为循环冗余校验码(CRC)，多路访问采用非坚持-载波侦听多路访问(CSMA)机制。

为了实现数据的可靠传输，ACARS系统采用停等ARQ方式。表1给出了两者部分知识点的对应关系。结合实际民航数据通信系统，学生对于所学的抽象的理论知识不再感到遥不可及，而是实实在在存在于应用系统之中。

表1 ACARS系统中使用的部分技术与课程知识点

(3)科研项目引入教学

教师随后可将相关的科研项目介绍给学生。笔者曾参与完成ACARS系统仿真项目，教学过程中除了通过图片、图形或者动画等形式介绍项目背景，展示相关的研究成果外，还将部分实现方法和开发流程介绍给学生。比如，该项目仿真软件编程语言采用 C#，开发平台为 Visual Studio 2008。模拟ACARS系统手动发送报文功能的流程以及相应的功能函数说明如图2所示。除了课堂教学外，部分小的功能模块(如CRC码的实现)可直接让学生参与实践，课后再让学生参观实验室和研究基地。通过了解科研项目，学生对知识点的理解会更加透彻，不仅明白所学知识用在哪里，如何重要，而且也知道在工程上如何实现，这很容易激发他们对科研工作的兴趣。

图2 ACARS系统手动发送报文设计流程及功能函数

3 结语

本文针对“数据通信与计算机通信网”课程教学现状，提出了面向民航应用系统的课程教学设计思路，并以民航ACARS数据链系统为例，说明在课程教学过程中如何适时引入实际应用系统和科研项目，实现课程教学内容与行业的紧密结合。实践表明，这一方式注重知识的实用性，受到学生的普遍欢迎，取得了较好的教学效果。

[1]Stallings William.Data and Computer Communications 8th Edition(影印版)[M].北京:高等教育出版社，2007.

[2]谢希仁.计算机网络[M].第五版.北京:电子工业出版社，2009.

[3]刘颖，张宏科，陈后金等.通信工程特色专业改革探索与实践[J].南京:电气电子教学学报，2010，32(3):103-105.

[4]王涛，吴振强，任平安.自顶向下还是自底向上?——论计算机网络原理课程教学模式.计算机教育[J]，2011(24):65-68.

[5]Arinc.Air/Ground Character-oriented Protocol Specification.Aeronautical Radio，Inc.Arinc Specification 618-5，2000.