《數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡》1課程教學大綱

《數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡》教學大綱課程英文名DataCommunicationandNetworks課程代碼03M0152學分2.5總學時40理論學時32實驗/實踐學時8課程類別專業(yè)教育課課程性質(zhì)必修先修課程信號與系統(tǒng)、C語言程序設計、大學英語適用專業(yè)通信工程開課學院信息工程學院一、課程地位與課程目標（一）課程地位本課程是互聯(lián)網(wǎng)技術日新月異的新媒體和大數(shù)據(jù)時代的一門重要專業(yè)必修課。通過該課程的學習，學生掌握計算機數(shù)據(jù)通信的原理方法和關鍵技術、通信網(wǎng)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)，能夠從事組網(wǎng)、網(wǎng)絡通信軟件設計和工程中數(shù)據(jù)通信網(wǎng)維護等相關工作、了解互聯(lián)網(wǎng)信息技術領域相關行業(yè)的最新動態(tài)，為后續(xù)的畢業(yè)設計和從事網(wǎng)絡通信方面的工作奠定必要的基礎，是培養(yǎng)學生能夠針對通信工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)耐ㄐ偶夹g、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術工具，包括對復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性的重要途徑，并幫助學生理解和評價針對通信工程問題的專業(yè)工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。通過雙語課程的學習，學生能夠就通信領域的復雜工程問題與同行及社會公眾進行有效溝通和交流，具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流；掌握基本外文文獻檢索及運用多媒體技術獲取通信等領域相關信息的基本方法。能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。（二）課程目標該課程應達到的預期學習結(jié)果（ILO，IntendedLearningOutcomes）如下所示：1、ILO-1.數(shù)據(jù)通信模型及協(xié)議：了解現(xiàn)代企業(yè)對數(shù)據(jù)通信的需求；明晰通信模型的構(gòu)成；區(qū)分通信模型各個模塊的功能及聯(lián)系。明晰協(xié)議的基本概念；區(qū)分兩種通信協(xié)議參考模型；理解體系結(jié)構(gòu)的必要性以及作用及開發(fā)標準化協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的意義；能夠用協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的思路描述或設計通信模型。2、ILO-2.數(shù)據(jù)傳輸及傳輸介質(zhì)：區(qū)分數(shù)字和模擬信息源；明晰模擬和數(shù)字傳輸?shù)奶卣鳎桓鶕?jù)傳輸損傷的特點分析其對數(shù)據(jù)通信中數(shù)字傳輸和模擬傳輸?shù)挠绊?；利用香農(nóng)公式計算分析數(shù)據(jù)率帶寬與噪聲關系，并分析影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的可能因素。掌握傳輸介質(zhì)的物理特性和傳輸特性，分析介質(zhì)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?、ILO-3.數(shù)據(jù)編碼及鏈路控制：明晰信號編碼技術，理解各編碼技術的優(yōu)勢及特性；掌握鏈路的差錯檢測和糾錯技術及方法；明晰HDLC的基本概念，分析鏈路中的流量控制機制；基于鏈路控制協(xié)議分析并計算網(wǎng)絡中基本鏈路結(jié)點之間數(shù)據(jù)傳輸速率，即通過理論計算解決點到點通信相關的復雜工程問題，通過理論預測指導實踐。4、ILO-4.通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換技術及IP協(xié)議：理解交換網(wǎng)絡概念及應用；判斷廣域網(wǎng)中不同的數(shù)據(jù)交換技術；利用IP協(xié)議的基本知識區(qū)分網(wǎng)絡的類別和子網(wǎng)互聯(lián)的關系；了解IP資源的分配使用，從而理解網(wǎng)絡IP資源分配及子網(wǎng)和主機的配置。5、ILO-5.通信鏈路傳輸?shù)挠行院涂煽啃砸蛩胤治?理解HDLC鏈路在數(shù)據(jù)交換過程中的操作，結(jié)合數(shù)據(jù)通信的基本知識分析鏈路傳輸中的影響因素以及介質(zhì)傳輸性能選擇合適的傳輸介質(zhì)，使用合適的鏈路差錯及流量控制方法和數(shù)據(jù)交換模式，從而保障鏈路傳輸有效性和可靠性。6、ILO-6.數(shù)據(jù)通信實驗：了解局域網(wǎng)的連接性，熟悉網(wǎng)絡命令；分析實驗中需要解決的問題，制定實驗方案，使用實驗設備和軟件等工具，驗證方案的正確性，感知和認識通信協(xié)議的工作原理并進行分析，理解理論指導實踐的意義。7、ILO-7.實踐任務：通過查閱國內(nèi)外技術文獻確定與數(shù)據(jù)通信及互聯(lián)網(wǎng)技術相關的主題，設定交流環(huán)境及場景，設計發(fā)布方案，制作PPT等通過現(xiàn)場發(fā)布會模式考核。（三）思政教育目標1、通過數(shù)據(jù)通信的基本原理與方法在工程實踐中的應用，引導學生樹立正確的職業(yè)價值觀，培養(yǎng)學生對通信工程師職業(yè)的熱愛；通過雙語課程學習，引導學生學習國外先進的技術和知識，探索未來通信技術前沿發(fā)展，通過了解通信及協(xié)議標準發(fā)布的相關國際組織，激勵學生樹立向世界看齊的信心，增強學生對國家自強發(fā)展的緊迫感和培養(yǎng)學生的愛國情懷。2、理論結(jié)合實際，引導學生認識到互聯(lián)網(wǎng)深刻改革各行各業(yè)，它對實體經(jīng)濟的革新不僅是技術層面，更是思維和模式的變革，以幫助學生樹立勇于探索的科學精神和敢于創(chuàng)新的理念和信心，為促進全新經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻；3、新經(jīng)濟是一個跨行業(yè)、跨領域的概念，而互聯(lián)網(wǎng)作為新一輪科技和產(chǎn)業(yè)的核心，有著極強的跨界滲透能力，通過數(shù)據(jù)通信、計算機通信、通信協(xié)議、互聯(lián)網(wǎng)的應用學習，引導學生要解放思想、敢于開拓創(chuàng)新，樹立信心，在行業(yè)專精的基礎上，儲備跨行業(yè)、學科的知識和能力，在大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)的背景下，能夠?qū)⑼ㄐ啪W(wǎng)絡應用到其他行業(yè)中，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，培養(yǎng)學生的社會責任感，促進傳統(tǒng)行業(yè)的變革和升級，提高經(jīng)濟效益，推動社會的更好發(fā)展。4、課程的整個教學中通過關注行業(yè)最新動態(tài)資訊和通信人的故事，科學家事跡穿插到理論課堂教學中，以此培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)、科學探索精神、專業(yè)情懷和對職業(yè)的熱愛，幫助學生樹立掌握最新通信技術的信心和及時了解國內(nèi)外行業(yè)最新動態(tài)。二、課程目標達成的途徑與方法主要以課堂教學為主，結(jié)合期末測試、課堂測試、大作業(yè)、小班討論和實驗等途徑和方法來達成。具體每個課程目標的達成途徑與方法見下表所示。課程目標達成途徑ILO-1~ILO-5課堂教學、課后自學、作業(yè)、線上平臺的打卡問答、課堂提問、線上補充教學和期末測試ILO-6上機實踐操作、實驗指導、驗收、實驗報告ILO-7課外資料查閱等準備、教師審核、學生課堂報告、教師的指導提問、最終文檔三、課程目標與相關畢業(yè)要求的對應關系課程目標課程目標對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求指標點1-5畢業(yè)要求指標點2-3畢業(yè)要求指標點10-2ILO-1L(0.10)ILO-2M(0.15)ILO-3H(0.25)ILO-4L(0.10)ILO-5L(0.10)ILO-6M(0.20)ILO-7L(0.10)注：1.支撐強度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低，保證H>M>L，具體對應的數(shù)值，根據(jù)各自課程來定）四、課程主要內(nèi)容與基本要求1、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)概述了解現(xiàn)代企業(yè)數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡構(gòu)成，企業(yè)數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡容量的需求，掌握通信模型構(gòu)成，熟悉企業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡發(fā)展趨勢和特點，熟悉網(wǎng)絡配置中的通信和網(wǎng)絡要素，熟悉廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)的基本特點，掌握幾種基本的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)類型。引導學生認識到互聯(lián)網(wǎng)深刻改革各行各業(yè)，它對實體經(jīng)濟的革新不僅是技術層面，更是思維和模式的變革，以幫助學生樹立勇于探索的科學精神和敢于創(chuàng)新的理念和信心，學好專業(yè)知識，培養(yǎng)學生對通信行業(yè)的熱情，對通信事業(yè)的追求，為促進全新經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻。3、數(shù)據(jù)傳輸及傳輸介質(zhì)掌握數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靖拍睿斫鈹?shù)字傳輸與模擬傳輸?shù)膮^(qū)別，熟悉傳輸損傷對點對點數(shù)據(jù)系統(tǒng)性能的影響，理解傳輸信道的容量與數(shù)據(jù)率、傳輸損耗的定量關系。熟悉三類常用導向的物理特性和傳輸特性，了解非導向介質(zhì)的分類及無線傳輸?shù)姆椒ā＿@部分內(nèi)容是數(shù)據(jù)通信部分的基礎，后續(xù)章節(jié)的學習需要掌握本章的內(nèi)容。4、信號編碼熟悉常用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信號的編碼技術，掌握常用編碼技術的應用和優(yōu)勢。5、流量控制與差錯控制了解數(shù)據(jù)傳輸過程的差錯類型，掌握數(shù)據(jù)傳輸過程中的差錯檢測方法并能應用。理解HDLC鏈路的流量控制機制，掌握鏈路的數(shù)據(jù)傳輸糾錯方法，理解點對點鏈路的數(shù)據(jù)傳輸操作過程。本章內(nèi)容是點到點數(shù)據(jù)傳輸鏈路控制的核心內(nèi)容，要求通過理論知識學習分析網(wǎng)絡中節(jié)點之間鏈路利用率，傳輸數(shù)據(jù)率，數(shù)據(jù)擁塞等情況，用于實踐指導。6、協(xié)議體系結(jié)構(gòu)了解簡單的通信協(xié)議，掌握協(xié)議和協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的概念，理解協(xié)議標準化的意義，掌握兩種通信協(xié)議參考模型，本章內(nèi)容是理解通信協(xié)議的基礎知識，通過學習和理解，學生可以基于協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的思路和理念理解協(xié)議的設計以及在實際通信中的應用。7、通信交換網(wǎng)、IP協(xié)議及互聯(lián)網(wǎng)應用了解交換網(wǎng)的基本概念，掌握交換網(wǎng)中數(shù)據(jù)交換技術。了解交換網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸過程中的路由交換技術。互聯(lián)網(wǎng)是廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)的有機結(jié)合，熟悉互聯(lián)網(wǎng)的應用，同時了解國際上通信協(xié)議和通信標準及應用，了解國際網(wǎng)絡通信的最新動態(tài)，與國際同步。了解IP資源的分配使用情況，熟悉IP地址的分類及構(gòu)成。五、課程學時安排章節(jié)號教學內(nèi)容學時數(shù)學生任務對應課程目標第1章數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡和因特網(wǎng)21.課后完成導讀部分閱讀及學習ILO-1，ILO-4第2章協(xié)議體系結(jié)構(gòu)及互聯(lián)網(wǎng)應用51.完成課后協(xié)議設計的作業(yè)2.完成課后KeyTerms的自學與自測3.完成課前的問題測試4.完成網(wǎng)絡互聯(lián)測試的實驗及網(wǎng)絡命令使用ILO-1，ILO-4，ILO-6第3章數(shù)據(jù)傳輸31.完成信道容量計算的作業(yè)2.完成課后KeyTerms的自學與自測3.完成課前的問題測試ILO-2第4章傳輸介質(zhì)31.完成傳輸介質(zhì)的傳輸數(shù)據(jù)率計算的作業(yè)2.完成課后KeyTerms的自學與自測3.完成課后網(wǎng)線的制作學習ILO-2第5章信號編碼技術21.完成數(shù)字數(shù)據(jù)編碼作業(yè)2.完成傳輸帶寬計算的作業(yè)3.完成課后KeyTerms的自學與自測ILO-3第6章差錯檢測和糾正31.完成CRC差錯檢測的分析應用題2.完成課后KeyTerms的自學與自測ILO-3，ILO-5第7章數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議41.完成鏈路流量控制的分析應用題2.完成課后KeyTerms的自學與自測3.安排學生課堂3分鐘報告ILO-3，ILO-5第9章廣域網(wǎng)技術及協(xié)議41.完成電路交換網(wǎng)鏈路應用題2.完成課后KeyTerms的自學與自測3.安排學生課堂3分鐘報告ILO-1，ILO-4，ILO-7第14章網(wǎng)際協(xié)議61.預習IP地址資源的分配2.完成點對點通信的實驗3.安排學生課堂3分鐘報告ILO-4，ILO-6，ILO-7六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實驗項目名稱學時基本要求學生任務實驗性質(zhì)實驗類別1Usageofnetworkcommands4了解網(wǎng)絡命令，熟悉網(wǎng)絡命令的使用方法和格式，培養(yǎng)基本的實踐動手能力和自學能力。完成至少10個常用網(wǎng)絡命令的使用操作。驗證必做a)Findingoutyourowncomputeronlan熟悉局域網(wǎng)的配置和連接，熟悉網(wǎng)絡層以及網(wǎng)絡層以下的協(xié)議，能在局域網(wǎng)中找到主機。教師提供實驗操作的英文資料，學生按照要求步驟閱讀資料，并通過鏈接完成各項操作練習，掌握網(wǎng)絡配置和連接，以及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)原理。操作b)ExamcomputersonyourownLAN能夠識別自己主機的以太網(wǎng)地址，然后識別另一臺主機的以太網(wǎng)地址。c)Examcomputersonremotenetworks熟悉通過本地網(wǎng)絡的主機發(fā)生數(shù)據(jù)包到遠程網(wǎng)絡的主機來測試計算機的連接，熟悉通過中繼系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程。2a:datacommunicationforpointtopointbasedonUDP4熟悉通信協(xié)議，熟悉winsock通信，通過共享代碼編寫API函數(shù)接口完成點到點的兩臺主機的通信。教師提出基本的要求，學生根據(jù)要求查閱資料，設計方案，完成程序設計，理解數(shù)據(jù)通信原理和協(xié)議，驗收能回答老師的提問，最后完成實驗報告。設計必做b:datacommunicationforpointtopointbasedonTCP注：1.實驗性質(zhì)指演示性、驗證性、設計性、綜合性等；2.實驗類別指必做、選做等。實驗2中的a和b選一七、考核方式及成績評定考核內(nèi)容考核方式評定標準（依據(jù)）占總成績比例考核與課程目標對應關系過程考核含到課率、課前線上問答簽到、平時作業(yè)、小組自評測學習內(nèi)容等簽到記錄、問答記錄作業(yè)記錄、隨堂測試記錄20%ILO-1~ILO-5實踐任務逐個課堂匯報、文檔材料準備匯報表現(xiàn)、文檔材料質(zhì)量打分10%ILO-7實驗考核驗收及實驗報告驗收成績報告批改成績20%ILO-6期末考核閉卷卷面成績50%ILO-1~ILO-5考核類別考試成績登記方式百分制八、課程目標達成度評價方法課程目標權重成績評定ILO-1過程考核0.3相應課堂測試平均分A10期末測試0.7相應期末考試平均分B10ILO-1達成度=0.3*A10+0.7*B10ILO-2過程考核0.3相應課堂測試平均分A20期末測試0.7相應期末考試平均分B20ILO-2達成度=0.3*A20+0.7*B20ILO-3過程考核0.3相應課堂測試平均分A30期末測試0.7相應期末考試平均分B30ILO-3達成度=0.3*A30+0.7*B30ILO-4過程考核0.3相應課堂測試平均分A40期末測試0.7相應期末考試平均分B40ILO-4達成度=0.3*A40+0.7*B40ILO-5過程考核0.3相應課堂測試平均分A50期末測試0.7相應期末考試平均分B50ILO-5達成度=0.3*A500+0.7*B50ILO-6驗收+報告驗收*0.5+報告*0.5平均分A60ILO-6達成度=1