①合理解决课程设计时间有限的问题。按照教学安排，电力电子学课程设计安排在学期末的最后一周半的时间内，显而易见，这一周半的时间对于完成一套完整的电力电子装置是远远不够的。针对这个问题，课程教学组决定按如下方案进行课程设计：两个人一组进行课程设计，互相配合，提高效率，共同完成课程设计；在进行课程设计之前一个月，将课程设计题目布置给学生，由学生进行预设计，在课程设计开始前一周提交预设计报告；课程设计指导教师审核学生的预设计报告，并提出相应的修改方案，并告知学生修改方案；课程设计开始后，首先进行控制电路调试，调试成功后方可进行主电路调试，最后完成课程设计报告。
②增加课程设计题目，由教师指定学生课程设计题目，合理、有效地避免设计时互相抄袭。目前，课程设计题目已经增加至21个，基本实现同班学生无重复题目。
③要求课程设计指导教师亲临现场，对学生的问题及时给予指导。同时，在主电路调试的时候，可有效防止烧毁设备、危害人身安全等事故的发生。
④组织课程设计答辩小组，检验学生设计效果。
总而言之，经过近几年的努力，电力电子学系列课程教学组在电力电子实践教学方面取得了一定的进展。然而，电力电子学实践教学是一个不断探索、不断总结、不断改进的过程，只有不断强化师资力量、不断改革教学方法，才能保证教育质量，才能培养出符合国家社会需求的高素质电气工程师。
参考文献
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［4］王玮.电气工程实验教程.北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2006.
［5］侯文，蒋玲，沈龙妹.电子技术课程设计改革浅探［J］．航海教育研究，2005，2.
计算机网络实验教学改革研究与仿真软件开发
杨少兵
（北京交通大学电气工程学院，100044）
摘要：计算机网络课程是一门实践性很强的课程，本文针对实验教学环节进行了教学改革探讨，围绕着“深入浅出，增强理解性”对实验内容进行了设计，提出了利用软件仿真增强实验效果的教学改革思路，并开发了相关的仿真实验软件。
关键词：计算机网络 实验教学 软件仿真
一、引言
在大学本科阶段，计算机网络是非常重要的一门课程，它是许多后续课程的必修科目，实践性非常强。在教学过程中，学生对于课程中涉及的理论，往往感觉到非常抽象，教学的效果受到很大限制。因此，必须通过必要的实践环节才能保证教学效果。
目前，许多已经开出的计算机网络实验往往集中于应用层，主要目的是让学生熟悉基于Windows 操作系统的网络使用方法，实验内容比较简单，许多重要的知识点得不到深入学习，尤其对于工科专业的学生，难度小，实用性差，与课堂教学无法有效配合。
在具体操作中，计算机网络的实验教学存在以下几个实际的困难。
①实验中需要的硬件设备比较昂贵，硬件设备组数有限，调试复杂。
②运输层、网络层、数据链路层等底层协议的实验效果不理想，互操作性差，往往流于表面，无法深入。
③针对性比较差，例如，工科专业的学生应该掌握协议的校验算法、路由算法等知识，但开出此类实验受到的限制条件多，难度大。
充分考虑到以上这些因素，我们在计算机网络的实验教学改革中，明确了“深入浅出，增强理解性”教学目标，提出了软件仿真与硬件感知相结合的实验思想，探讨了增强实验效果的方法。
二、主要实验内容的设计
网络实验包含的内容很多，一般分为应用性实验和原理性实验，我们在设计中并没有按此分割实验内容，为了更好地让学生在短时间内进入状态并掌握实验方法，我们根据协议层次设计了四大类实验。
①网络基本知识，包括网络配置实验和网线制作实验。
②网络应用实验，包括因特网服务配置实验和校验算法实验。
③网络协议分析实验。
④转发表与路由算法实验。
从实验内容的安排来看，是一个循序渐进的实验过程，每个实验都为后面的实验做了准备，实验①是网络应用的基础，为开展后面的实验做了铺垫；实验②中学生掌握了配置IIS的方法，并通过示例程序熟悉了ASP（VBScriPt）语言的使用方法，由此可以编写校验和与冗余校验的程序，并可以通过提供的仿真软件进行验证；实验③采用仿真软件进行协议捕捉，参照示例编写程序对协议进行分析，可以与专业分析软件进行比对，验证分析结果；实验④是仿真建网实验。
三、仿真实验软件的设计与开发
根据以上实验内容，我们设计并开发了以下实验仿真软件：冗余校验、协议捕捉与分析、广域网转发、RIP 路由算法与组网。
（一）冗余校验
从工科专业来看，掌握低层协议的校验方法是非常重要的，这对后续的学习和研究都有很大帮助，我们在实验中给学生提供了CRC －8的程序范例，并编写了具有信道控制的仿真程序。在实验中，学生可以进行最多32位的CRC校验，通过控制信道随机差错，进行校验能力实验，并对自己编写的程序进行验证。
程序支持多台计算机共用一个仿真服务器，因此提供了通信服务器Socket配置，如果信道仿真程序和客户端校验程序在同一台计算机上启动，程序将自动配置IP 地址和端口号。
（二）网络协议捕捉与分析
网络协议分析可以有针对性地帮助学生掌握有关协议的构成，并对协议的语法、语义有深入的理解。我们编写的软件仿真程序，可以捕捉最常用的3类协议：TCP、UDP、ICMP，并输出十六进制的报文，提供部分分析结果供学生参考。
学生可以自己编写分析程序，对十六进制的报文数据进行分析，从而熟悉并掌握协议的构造。此外，学生还可以利用实验室提供的专业协议分析软件分析数据报文，以验证分析结果。
（三）广域网的转发仿真
掌握广域网的转发方法是非常有意义的，这种方法的应用范围比较广，学生可以利用可视化仿真平台搭建广域网络矢量模型，进行转发操作，编写转发表，与实验结果对照，熟悉广域网络的转发机制，理解转发表的作用。
（四）RIP路由算法
该仿真程序包括两个独立程序部分：一是路由器仿真模型，二是控制台程序。学生可以多次启动路由器仿真程序，构造多个路由器，搭建互联网络模型，控制台将自动显示网络拓扑结构，并完成路由表的更新。
通过这个实验，学生可以随时断开和连接某条线路以模拟故障，非常直观地看到路由表的更新过程，进而掌握路由器的工作原理。还可以进行跨路由的数据发送，由此掌握RIP 协议的基本算法。
四、实验效果分析
从学生所给予的实验效果反馈来看，软件仿真实验取得了很好的效果，充分发挥了仿真的优势，主要体现在以下几个方面。
①做到了深入浅出：将计算机通信与网络的有关技术问题进行重点分析、仿真演示、适当介入，使学生对理论内容多、实践机会少的网络技术与计算机通信产生了浓厚兴趣。利用可视化界面提高了友好性和可操作性，降低了实验的介入难度，促使学生快速进入实验状态。此外，最大限度地降低了对学生程序设计能力的要求。
②实验可行性高，维护方便。实验软平台安装方便，维护工作量很小，利用PC 机即可完成该部分实验。
③仿真程序都可以独立运行，不依赖于实验室环境，可开出的实验组数多，实验重复性强，学生还可以在自己的计算机上进行实验验证和预习。
④实验可验证性强，每个学生的实验结果都相对独立，考核方便。
⑤在保证实验效果的基础上节省了可观的硬件费用。
五、小结
我们根据电气工程专业的培养要求，设计了实验内容，并开发了相关的仿真程序，这些实验内容也适合于工科类专业的基本要求。在计算机网络设备日益复杂的今天，软件仿真可以有效地帮助学生掌握课程内容，有重点地深入学习有关知识，这对于计算机网络这门课程有很大的帮助。软件仿真也成为实验开发的一个重要组成部分。
尽管如此，还是存在一些不足之处，首先，学生的编程能力限制了实验的深入，这也是计算机网络实验中普遍存在的一个问题，讲授课程的教师有必要在课堂上及时补充相关知识。再有，实验中仍缺乏软硬结合的网络控制实验，这需要完善实验的设计，开发更系统化的实验平台。
开放性网络通信实验平台的设计及其在教学中的应用
曾国宏，黄 彧，王保华
（北京交通大学电气工程学院，100044）
摘要：针对微机原理与接口技术、嵌入式系统、计算机通信与网络技术等课程的特点，设计了一套适用于电气信息大类专业的嵌入式系统开放性网络通信实验平台。详细介绍了该系统的设计构想、功能结构和实现方法，以及可以进行的实验和实施方案。应用情况表明，作为一个跨课程的综合性实验系统，该实验平台可以充分满足自主性、开放性、创新性实验的需求。
关键词：网络通信 实验平台 实践教学 DSP
在电气信息大类专业的培养计划中，微机原理与接口技术、嵌入式系统、计算机通信与网络技术、现场总线控制技术等课程具有非常重要的地位。作为面向工程应用的主干课程，这些课程贯穿于专业培养体系的始终，对设计和实验环节具有很高的要求。本文将从实验平台设计构想、功能结构、实现方法、实验方案等方面介绍该平台的特点，从教学改革的角度探讨实践教学中存在的问题和解决的途径，最后还将结合应用情况提出该平台进一步的建设构想。
一、开放性网络通信实验平台的设计构想
电气信息大类专业的微机原理和网络控制系列课程中，微机原理与接口技术、嵌入式系统、计算机通信与网络技术、现场总线控制技术等课程，都对设计和实验环节提出了很高的要求。其中有些课程由于多年的积累，实验资源非常丰富，而对于那些开课较晚或实验条件要求较高的课程，实验基础则较为薄弱。另外，由于不同课程的教学内容不同，实验的侧重点存在很大差异，容易导致实验设备功能单一，设备的重复利用率低，实验内容的衔接力度不够的问题。这种状况一方面造成实验经费浪费，增加设备管理和维护的难度，另一方面使得实践环节的连贯性、整体性较差，不利于学生动手能力的逐步培养和兴趣的提高。
研制一个通用型的微处理器硬件系统，在此基础上构建开放性的网络通信实验平台，是解决上述问题的一个有效手段。在该平台的设计中，应突出下列几个方面的要求。
1.硬件通用性
为提高设备的重复利用率，最理想的方式是设计一个通用的硬件系统，在相同的硬件条件下，针对不同课程的实验特点，通过软件手段满足系列课程的实验需求。随着实验内容的变化，学生可以分别了解系列课程的某个方面，最终在实践环节形成一个完整的直观认识。
以下就微机原理与接口技术课程的实验为例说明该系统设计的理念。
微机原理与接口技术课程，是以一种微处理器（一般是51系列或96系列单片机）为主线，分别讲述微处理器的体系结构、汇编语言指令系统和外围接口扩展等内容。目前的实验设备是专门为特定系列的微处理器实验服务的，改变教学内容就必须更新实验设备，这在一定程度上制约了教学内容的更新。如果能在所研制的高性能硬件系统上，通过软件手段完全模拟某个型号的微处理器，包括其编程、调试等各个方面，就可以克服现有实验设备存在的局限性。
2.功能完备性
针对不同课程的实验特点，系统的功能设计应尽可能完善。这就需要对各门课程的实验内容、实验方法，以及可以预见的发展方向有较为全面的把握，使得系统具有完善的功能，同时具有较长的生存期限。
为方便实验过程，系统应预留充足的实验节点，包括硬件测试点和软件观察点。系统还需留出通用的总线接口，用于特殊功能模块的扩展及其实验的需求。
3.目标多样性
由于是面向实际应用的系列课程，因而实验平台除首先满足系列课程的指定实验的需要外，还应满足下列各个层次的使用目的：①非指定性的拓展实验；②自主设计性实验；③专业综合性实验；④原理样机研究性实验。
这些实验目标对于实验平台的设计提出了很高的要求，需要从整个专业方向的层次对设计予以通盘考虑，采用的技术应该是当前较为实用、较为先进的，设计的结构和工艺应该是与相关的产品处于相同的等级或水平。
4.成果累积性
实验平台采用了开放性的设计思想，硬件、软件资源均向使用者公开和共享，不仅能够向使用人员提供充分的便利条件，并且通过广泛收集和采纳实验过程中的优秀程序和设计成果，丰富和完善系统的功能。
由于这个平台的设计兼顾了本科生和研究生的实验需求，使得研究生相关课程的实验也纳入了实验系统中。通过有目的性地设立自主创新性实验专题，研究生实验的成果成为本实验平台建设的一个重要组成部分。
