《数据通信与网络》教学大纲

《数据通信与网络》教学大纲课程英文名DataCommunicationandNetworks课程代码03M0152学分2.5总学时40理论学时32实验/实践学时8课程类别专业课课程性质必修先修课程信号与系统、C语言程序设计、大学英语适用专业通信工程开课学院信息工程学院教材及主要参考书推荐教材：《数据与计算机通信》(10th)，WilliamsStalling著，电子工业出版社，2018年6月。参考书：《数据通信与计算机网络》MichaelDuck和RichardRead著Pearson。EducationLimited线上学习网站：/DataComm/DCC10e-Student//注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位本课程是通信工程专业的一门专业必修课。本课程主要阐述数据通信及网络协议的基本概念、关键技术及方法，介绍数据通信模型、协议体系结构概念及点到点的数据通信技术、广域网数据通信技术等。通过本课程的学习，使学生掌握数据通信的基本原理，理解数据通信网络协议体系结构原理和参考模型，提高分析和解决数据通信网络问题的实践能力，为今后从事数据通信和计算机网络等相关工作奠定必要的技术基础。由于信息通信技术（ICT）具有全球化以及知识和技术更新速度快的特点，本课程采用英文教材和双语教学，使学生在学习专业知识的同时，理解和尊重世界不同文化的差异性和多样性，能就通信领域复杂工程问题，在跨文化背景下进行沟通和交流。（二）课程目标本课程应达到的预期学习结果（ILO，IntendedLearningOutcomes）如下：1、课程目标1（ILO-1）：掌握点对点数据通信的各模块构成及工作原理和相关技术；能够结合工程实际分析数据通信过程中影响数据传输质量的可能因素，分析其对数据传输的影响；能够合理运用链路控制协议中的差错和流量控制机制分析链路传输的有效性和可靠性。2、课程目标2（ILO-2）：理解数据通信协议及协议体系结构的基本概念和工作原理，能够利用协议参考模型分析实际通信问题；掌握局域网、广域网交换技术和IP协议，能够结合工程实际对网络IP配置问题进行分解、识别和判断。能够运用IP网络协议基本理论对网络的构成和配置进行分析和计算，并通过上机操作理解数据传输协议。3、课程目标3（ILO-3）：通过课外实践任务，增强团队协作意识，以在团队组合中采取分工合作的方式完成实践任务。能够在团队中以个体、团队成员以及负责人的角色承担相应的责任，独立或合作开展工作，完成实践任务。4、课程目标4（ILO-4）：通过查阅文献发表研讨完成实践任务，理解和尊重世界不同文化的差异性和多样性，提高用英语分析通信领域复杂工程问题以及与业界同行进行表达和跨文化交流的能力。（三）思政教育目标本课程通过通信工程案例和通信人故事，激发学生对通信工程师职业的热爱，培养通信从业人员的社会责任感。通过国内外数据通信技术前言发展以及国际通信协议标准案例的讲解，引导学生树立全球观念，开拓国际视野，增强探索未来通信技术的信心，激发学生的爱国情怀。二、课程目标与毕业要求对应关系本课程支撑的毕业要求如下：毕业要求2：问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析通信领域复杂工程问题，以获得有效结论。毕业要求2-4：能运用工程方法，借助文献研究，分析通信工程领域复杂工程问题的影响因素，并得出系统的有效结论。毕业要求9：个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。毕业要求9-2：能够在团队中以个体、团队成员以及负责人的角色承担相应的责任，独立或合作开展工作，完成工程实践任务。毕业要求10：沟通：能够就通信领域复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令；并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。毕业要求10-3：理解和尊重世界不同文化的差异性和多样性，具备跨文化交流的语言和书面表达能力；能就通信领域复杂工程问题，在跨文化背景下进行沟通和交流。表1课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求课程目标毕业要求2-4(支撑强度：M)毕业要求9-2(支撑强度：M)毕业要求10-3(支撑强度：H)ILO-10.400ILO-20.600ILO-3010ILO-4001注：表1中的系数说明本课程中的不同课程目标对相关毕业要求指标点支撑的权重，用于毕业要求达成度分析。根据表1，本课程目标的达成度对相关毕业要求指标点的支撑情况如下：支撑毕业要求2-4的分值=ILO-1达成度*40%+ILO-2达成度*60%；支撑毕业要求9-2的分值=ILO-3达成度*100%；支撑毕业要求10-3的分值=ILO-4达成度*100%.三、课程主要内容与基本要求1、数据通信与网络概述教学内容：（1）数据通信模型；（2）基本网络类型及特点；（3）互联网基本概念和构成；（4）协议参考模型及标准化。基本要求：理解数据通信的模型和特点，了解当前数据通信与网络的趋势特点及数据传输和网络容量的需求，了解数据通信网络及技术与互联网的关系，了解信息通信技术的发展对国家和社会的意义和作用。理解协议及协议体系的概念，掌握协议参考模型的应用和原理，掌握如何进行通信标准化。通过数据通信的基本原理与方法在工程实践中的应用案例，引导学生树立正确的职业价值观，培养学生对通信工程师职业的热爱。2、数据传输及数据传输链路控制协议教学内容：（1）传输基本概念；（2）传输损伤；（3）流量控制；（4）差错控制；（5）高级数据链路控制-HDLC。基本要求：明晰数据传输的基本概念，理解传输损伤对点对点数据传输系统性能的影响。理解HDLC链路中数据传输的流量和差错控制机制，掌握链路的数据传输纠错方法，熟悉实际通信中点对点链路的数据传输过程。能够通过理论知识学习分析网络中节点之间链路利用率，传输数据率，分析数据拥塞和差错等情况，用于实践指导。通过莫尔斯电码诞生的故事启发学生通过电报和电话起源故事能够从故事中理解通信技术的发展要靠科学创新精神和对职业的热爱，更重要的是通过故事的小插曲，认识到对工作岗位的坚守和一丝不苟都是一种对社会负责，认识到工作中要有社会责任感和使命感。局域网教学内容：（1）局域网概述；（2）局域网参考模型；（3）局域网设备；（4）以太网；（5）无线局域网及其应用。基本要求：明晰局域网的定义、参考模型及其体系结构，了解几种常规局域网，熟悉几类常用以太网。能区分局域网拓扑结构，解释IEEE802.11参考模型；了解网桥功能，区分集线器和交换机；理解1Gbps、10Gbps、100Gbps以太网之间的主要区别。通过企业组网案例分析培养学生的社会责任感，促进传统行业的变革和升级，提高经济效益，推动社会的更好发展。4、广域网技术、路由、IP协议教学内容：（1）交换通信网络；（2）电路交换网络；（3）分组交换网络；（4）ATM；（5）分组交换网络中的路由技术；（6）IP协议基本要求：掌握交换网的基本概念，掌握交换网中数据交换技术。了解交换网数据传输过程中的路由交换技术。互联网是广域网和局域网的有机结合，熟悉互联网的应用，同时了解国际上通信协议和通信标准及应用，了解国际网络通信的最新动态。了解IP资源的分配使用情况，熟悉IP地址的分类及构成。理解通信协议及协议标准化对国家通信技术发展的重要战略意义。能够运用IP网络协议基本理论对网络的构成和配置进行分析和计算。通过通信人故事、大型的峰会通信保障任务（如金砖峰会、国庆阅兵等活动）等案例穿插课堂以此培养学生的职业素养、科学探索精神、专业情怀和对职业的热爱。5、实验主要内容：通过方案设计和软件工具实现两台计算机之间基于TCP（或UDP）的数据通信。基本要求：熟悉网络命令和网络配置，具备初步分析和辨识计算机通信网络问题的实践能力。6、小组实践任务实践任务要求学生分小组完成一项全英文的模拟学术或方案发布会。小组通过合作查阅外文文献确定与本课程或专业相关的主题，一起学习理解，然后分工完成PPT制作、模拟场景的设计、课堂全英文脱稿发表陈述、撰写总结文档等工作。基本要求：学生能够建立学习小组，通过分解任务分工合作完成该项实践任务，能够在团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色；能够通过该项任务的完成锻炼学生用英文就通信专业问题与业界同行及社会公众在跨文化背景下进行沟通和交流的能力。帮助学生树立掌握最新通信技术的信心和及时了解国内外行业最新动态。四、学时安排及对应课程目标的支撑（40学时）本课程的教学模块、学时安排、教学方式、学生任务及对课程目标的支撑等如下所示。1、课堂教学学时安排（30学时）表2教学内容模块、学时安排及对课程目标的支撑章节号教学内容学时数教学方法与学时任务支撑的课程目标第1章数据通信、数据网络和因特网2（1）讲授、课堂测试（2）学生自主学习任务：查阅和了解通信标准相关的组织机构ILO-1第2章协议及协议体系结构4讲授、课堂测试自学常用的互联网应用（3）自主完成专业术语的学习ILO-2第3章数据传输2（1）讲授、课堂测试（2）自主完成专业术语的学习ILO-1第6章差错控制及检测2（1）讲授、课堂测试（2）自主完成专业术语的学习ILO-1第7章HDLC协议4（1）讲授、课堂测试（2）自主完成专业术语的学习ILO-1第9章广域网技术及协议5（1）讲授、提问、课堂测试（2）自主完成专业术语的学习ILO-2第11/14章局域网/网际协议/互联网5（1）讲授、提问、课堂测试（2）自主完成专业术语的学习ILO-22、实验教学学时安排（8学时）实验根据教材配套的实验上机电子资料要求完成。要求做好实验结果记录，完成实验报告。表3实验教学学时安排序号实验名称学时实验内容实验性质实验类别对应课程目标1Usageofnetworkcommands2了解网络命令，熟悉网络命令的使用方法和格式，培养基本的实践动手能力和自学能力。完成并掌握10个常用网络命令操作必做ILO-22a)FindingoutyourowncomputeronLAN;b)ExamcomputersonyourownLAN;c)Examcomputersonremotenetworks2熟悉局域网的配置和连接，熟悉网络层以及网络层以下的协议，能在局域网中找到主机；能够识别自己主机的以太网地址，然后识别另一台主机的以太网地址；熟悉通过本地网络的主机发生数据包到远程网络的主机来测试计算机的连接。理解实验操作的英文资料，学生按照要求步骤阅读资料，并通过链接完成各项操作练习，掌握网络配置和连接，以及数据的转发原理。验证必做ILO-23a）:datacommunicationforpointtopointbasedonUDP(TCP)4熟悉通信协议，熟悉winsock通信，通过共享代码编写API函数接口完成点到点的两台主机的通信。学生根据要求查阅资料，设计方案，完成程序设计，理解数据通信原理和协议。综合必做ILO-2注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。实验3中的a）和b）二选一3、实践任务教学学时安排（2学时）新学期第一节课布置实践任务（对应支撑的课程目标ILO-4），要求学生分小组（2-3人为一组）合作完成一项专业的全英文模拟学术或方案发布会，通过教材及查阅教材配套网站资源，确定一个数据通信与网络相关的专题（要求全英文），课外时间小组同学通过文献查阅辅助学习和理解，然后小组分工制作PPT、设计发布方案和模拟发布现场的场景，在课程结束的前两周安排2学时的课堂时间完成实践任务的发布陈述。基本要求：学生能够建立学习小组，通过分解任务分工合作完成该项实践任务，能够在团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色；能够通过该项任务的完成锻炼学生用英文就通信专业问题与业界同行及社会公众在跨文化背景下进行沟通和交流的能力。五、考核考核与评价标准本课程考核学生成绩的评定由平时表现、闭卷考试、实验和实践任务四部分成绩组成，其中，平时表现占15%，考试成绩占45%，实验占20%，实践环节占20%。课程目标达成考核与评价方式及成绩评定如表4所示。表4课程目标达成考核与评价方式及成绩评定课程目标考核与评价方式及成绩比例（%）成绩比例（%）平时表现考试成绩ILO-161521ILO-293039ILO-2实验20ILO-3实践任务团队合作10ILO-4实践任务沟通交流10合计/100注：在平时成绩中，ILO-1和ILO-2占比分别为40%和60%，在考试成绩中，ILO-1和ILO-2占比分别为35%和65%，与学时比例基本一致。1、平时考核评分标准平时考核由作业、课堂表现组成，课后作业评价标准如表5所示，课堂表现评价采用课堂提问或课堂测试，建议用雨课堂或其它课堂管理软件来记录学生的答题情况和答题成绩。表5课后作业成绩评价标准评分评价标准90分以上（优秀）完整抄录题目，作答过程详细完整，图表描绘规范完整，表述和运算过程正确，结果有效，按时提交，书写整洁。80-89分（良好）完整抄录题目，作答过程详细完整，图表描绘比较规范，表述和运算过程基本正确，结果有效，按时提交，书写整洁。70-79分（中等）缺少题目信息，作答过程基本完整，图表描绘基本规范但不够完整，表述和运算过程基本正确，结果有效，按时提交，书写一般。60-69分（合格）缺少题目信息，作答过程不完整，图表描绘不够规范不完整，表述和运算过程基本正确，结果有效，按时提交，书写潦草。60分以下（不合格）缺少题目信息，作答过程不完整，图表描绘大部分不规范不完整，表述和运算过程有错误，结果有误，未按时提交，书写潦草。基本要求：完整抄录题目，作答过程详细完整，图表描绘规范完整，公式表述正确，表述和运算过程正确，结果有效，按时提交。考试试卷要求本课程根据实际教学情况，安排期末考试，考试形式建议采用闭卷。表6考试试题对应课程目标的分值课程目标考试试题分值（试卷满分100）折算成考试成绩分值（与表4一致）（考试成绩占总成绩的45%）ILO-13515ILO-26530考题形式可以多样，内容须覆盖大纲中的知识和能力目标要求，以能力目标为主要考核内容；给出详细的评分标准，严格按照评分标准来批阅试卷。3、实验评分标准实验成绩由实验操作成绩与实验报告成绩组成，评分标准如表7所示。表7实验成绩评分标准考核内容考核依据与标准分项成绩成绩占比对应课程目标实验操作实验项目全部独立顺利完成，实验过程结果完整正确，能正确回答老师的提问。80~10050%ILO-2实验项目全部完成，能正确使用实现通信的编程语言工具，实验过程结果基本完整，能正确回答老师的提问。60~80没有完成全部实验项目，或不能正确使用编程语言工具以及对实验内容的认识模糊不清。<60实验报告实验报告的撰写质量以及各模块参内容如下：全英文撰写实验原理描述、流程图实验内容及步骤实验结果正确实验结论实验总结合计100分。根据实际各项完成情况打分累计最终得分评定。50%4、实践任务评分标准实践任务由主题及PPT、陈述和任务总结文档三部分成绩组成，评分标准如表8所示。表8实践任务评分标准考核内容考核依据与标准分项成绩成绩占比对应课程目标个人与团队协作情况任务实现过程中，学生在团队中角色和责任，任务的进度规划、任务分配；在任务的不同环节中，学生可尝试在团队中担任不同的角色。体现团队合作内容如下：任务分配和安排各自承担任务的配合情况角色承担能力和责任表现合作完成任务