自動(dòng)化專業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)研究

楊 樂，丁芝俠，李 賽

（武漢工程大學(xué) 電氣信息學(xué)院，武漢 430205）

信息化高速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在人們的生活中扮演了非常重要的角色。作為本科生的專業(yè)必修課程，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)交換、通信協(xié)議等內(nèi)容的認(rèn)知與領(lǐng)悟能力。自動(dòng)化專業(yè)分配到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)時(shí)有限，高效、合理地將實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)應(yīng)用起來，能夠讓學(xué)生系統(tǒng)地理解、掌握知識(shí)。設(shè)置一個(gè)綜合的實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)，能夠讓學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際生活中的應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)、不斷探索的興趣。

以文獻(xiàn)[1]為例，書中包含9 章內(nèi)容，課堂教學(xué)在刪減與側(cè)重的情況下，才能勉強(qiáng)完成前五章教學(xué)。與文獻(xiàn)[1]配套的課程實(shí)驗(yàn)教材—《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》，主要集中于網(wǎng)絡(luò)配置，互聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備運(yùn)行的模擬[2]，不適合自動(dòng)化專業(yè)這種學(xué)時(shí)少，內(nèi)容受限的教學(xué)。通過單一的課程實(shí)驗(yàn)，只能對(duì)單個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)化，無法形成整體性的認(rèn)識(shí)，也無法與生活中的應(yīng)用產(chǎn)生聯(lián)系[3]。

本文使用一個(gè)綜合的課程實(shí)驗(yàn)，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)知識(shí)融合到一起。本實(shí)驗(yàn)對(duì)自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求中的相應(yīng)指標(biāo)點(diǎn)，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的課程目標(biāo)具有一定的支撐與促進(jìn)作用。此實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新點(diǎn)如下。

1）設(shè)計(jì)了一個(gè)綜合課程實(shí)驗(yàn)，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課堂已學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)融合到一起，使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)過程形成對(duì)這些知識(shí)的整體認(rèn)知，強(qiáng)化對(duì)課堂講授理論知識(shí)的掌握程度。讓學(xué)生自學(xué)未講解的相應(yīng)知識(shí)，通過實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化自學(xué)效果。

2）采用具有趣味性，學(xué)生樂于參與的樹莓派智能小車作為實(shí)驗(yàn)載體，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，樹莓派小車的運(yùn)行過程，融合了模擬電子技術(shù)、微機(jī)原理等課程的內(nèi)容，使學(xué)生理解自動(dòng)化專業(yè)課程的結(jié)合及應(yīng)用。

3）樹莓派智能小車可以使用Python 語言編程控制，相關(guān)的技術(shù)知識(shí)拓寬了學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)新知識(shí)，形成持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。此實(shí)驗(yàn)由學(xué)生分小組協(xié)作完成，可以培養(yǎng)學(xué)生的溝通、合作能力。

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)功能

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

通過本實(shí)驗(yàn)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)中已經(jīng)學(xué)習(xí)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層中相應(yīng)的內(nèi)容綜合起來，使學(xué)生立體化地理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收發(fā)過程。其次，借助本實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自學(xué)未講解的教材第六章應(yīng)用層中的文本傳送協(xié)議FTP、超文本傳輸協(xié)議HTTP、遠(yuǎn)程控制教材，教材第九章無線局域網(wǎng)絡(luò)中的CSMA/CA 協(xié)議等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。通過實(shí)驗(yàn)的操作過程和結(jié)果展示，將理論與實(shí)際結(jié)合起來，增強(qiáng)學(xué)生自學(xué)知識(shí)的掌握度。通過實(shí)驗(yàn)中使用的樹莓派小車硬件、Python 編程語言等內(nèi)容，拓展學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣，形成持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。

在實(shí)驗(yàn)開始之前，學(xué)生需要重點(diǎn)回顧物理層中導(dǎo)引型傳輸媒體與非導(dǎo)引型傳輸媒體、數(shù)據(jù)鏈路層中CSMA/CD 協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)層中IP 地址與ARP協(xié)議、傳輸層中端口復(fù)用的相關(guān)內(nèi)容。自學(xué)應(yīng)用層FTP、HTTP、遠(yuǎn)程控制、無線局域網(wǎng)絡(luò)及CSMA/CA 協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容。

1.2 實(shí)驗(yàn)功能

本實(shí)驗(yàn)使用三個(gè)筆記本電腦和一個(gè)樹莓派小車組成Wi-Fi 無線局域網(wǎng)，經(jīng)過對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)置之后，每個(gè)筆記本電腦都可以單獨(dú)控制樹莓派小車的運(yùn)動(dòng)與停止，并且每個(gè)筆記本電腦都可以顯示樹莓派小車攝像頭實(shí)時(shí)采集的視頻信息，本實(shí)驗(yàn)的架構(gòu)圖如圖1 所示。在無線局域網(wǎng)中，3 個(gè)筆記本電腦作為3 個(gè)站點(diǎn)，樹莓派小車作為接入點(diǎn)。樹莓派小車沒有實(shí)體下載線。筆記本電腦中編寫好的程序，無線傳輸?shù)叫≤囍?，進(jìn)行編譯后，才能執(zhí)行對(duì)應(yīng)的功能。在實(shí)驗(yàn)中將筆記本電腦1 用于小車的程序傳輸與編譯控制，筆記本電腦2、3 不用執(zhí)行這些操作。因此，在圖1 中將筆記本電腦1 標(biāo)記為圓角矩形，筆記本電腦2、3 標(biāo)記為正方形。筆記本電腦1、2、3 使用Windows操作系統(tǒng)，樹莓派小車中運(yùn)行的是Linux 操作系統(tǒng)。筆記本電腦1、2、3 與樹莓派小車之間通過無線信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)通信，它們以全雙工的方式通信，每個(gè)設(shè)備既可以發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)也可以接收數(shù)據(jù)，因此圖1 將它們之間的通信表示成虛線雙箭頭。

1.3 實(shí)驗(yàn)使用的硬件平臺(tái)

樹莓派可以看作一款微縮版的電腦，具有體積小、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，擁有強(qiáng)大的控制功能[4]。樹莓派智能小車使用TB6612FNG 芯片作為驅(qū)動(dòng)芯片，使用脈沖寬度調(diào)制-PWM 技術(shù)控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)[5]。樹莓派作為主控單元，通過對(duì)應(yīng)的時(shí)序，控制攝像頭模組實(shí)時(shí)采集視頻數(shù)據(jù)。同時(shí)，經(jīng)過TB6612FNG 芯片驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)小車的運(yùn)動(dòng)控制。這些內(nèi)容與模擬電子技術(shù)、微機(jī)原理等課程相關(guān)。實(shí)驗(yàn)使用的樹莓派智能小車如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)使用的樹莓派智能小車

2 實(shí)驗(yàn)原理

筆記本電腦、樹莓派智能小車組成的無線局域網(wǎng)，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行通信，它們遵守同樣的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這里以筆記本電腦端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為例，說明數(shù)據(jù)在各層間的傳遞方式。由于筆記本電腦1 用于樹莓派小車的程序傳輸與編譯控制，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)小車的運(yùn)動(dòng)控制與視頻查看，而筆記本電腦2 和3 只用實(shí)現(xiàn)小車的運(yùn)動(dòng)控制與視頻查看，所以筆記本電腦1使用的應(yīng)用軟件更多。筆記本電腦1 中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示。

圖3 筆記本電腦1 中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖3 可知，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的五層體系結(jié)構(gòu)分別是應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層。應(yīng)用層包含智能小車操作平臺(tái)軟件、FileZilla 軟件、VNC Viewer 軟件。智能小車操作平臺(tái)軟件使用超文本傳輸協(xié)議-HTTP，通過8080 端口訪問樹莓派小車采集到的視頻信息。HTTP 是一種用于分布式、協(xié)作式和超媒體信息系統(tǒng)的應(yīng)用層協(xié)議，它是目前互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之一，是實(shí)現(xiàn)萬維網(wǎng)數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)。另外，智能小車操作平臺(tái)軟件，通過2001 端口將前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止的指令傳送給樹莓派小車。

要實(shí)現(xiàn)樹莓派小車的運(yùn)動(dòng)控制及視頻采集，小車中必須有對(duì)應(yīng)的程序。借助FileZilla 軟件可以將筆記本電腦1 中編寫好的程序，無線傳輸?shù)綐漭尚≤囍小ileZilla 軟件使用文件傳送協(xié)議-FTP 實(shí)現(xiàn)文件傳輸，F(xiàn)ileZilla 軟件是一款免費(fèi)開源的FTP 軟件，具有方便、高效、可靠的優(yōu)點(diǎn)。FTP 是應(yīng)用最廣泛的傳輸協(xié)議之一，用于傳輸文件信息。

傳輸?shù)綐漭尚≤囍械南鄳?yīng)程序，必須經(jīng)過編譯，才能完成設(shè)定的功能。筆記本電腦1 使用VNC Viewer 軟件遠(yuǎn)程控制小車，調(diào)用小車中的資源，完成相應(yīng)程序的編譯及攝像頭開啟等操作。

筆記本電腦2 和3 中只安裝了智能小車操作平臺(tái)軟件，用于小車的運(yùn)動(dòng)控制和視頻查看。如圖3 所示，一款應(yīng)用軟件可以有多個(gè)端口，實(shí)現(xiàn)不同的功能。不同的應(yīng)用層軟件借助端口，將產(chǎn)生的報(bào)文都向下傳送給運(yùn)輸層，這就是運(yùn)輸層的復(fù)用。相應(yīng)地，運(yùn)輸層收到發(fā)給某一應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)，借助對(duì)應(yīng)的端口向上傳輸給此軟件，這是運(yùn)輸層的分用。

如圖3 所示，運(yùn)輸層使用傳輸控制協(xié)議-TCP 實(shí)現(xiàn)可靠傳輸。面向連接是TCP 的基本特性，是實(shí)現(xiàn)可靠傳輸?shù)幕A(chǔ)。TCP 通過三報(bào)文握手建立連接，四報(bào)文握手釋放連接。TCP 依靠滑動(dòng)窗口機(jī)制，完成可靠傳輸與流量控制。TCP 將應(yīng)用層軟件傳送到運(yùn)輸層的報(bào)文作為TCP 的數(shù)據(jù)部分，并添加上TCP 的首部，共同組成TCP 報(bào)文段。TCP 報(bào)文段向下傳送給網(wǎng)絡(luò)層。

網(wǎng)絡(luò)層將TCP 報(bào)文段作為網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)部分，根據(jù)網(wǎng)際協(xié)議-IP，添加IP 首部，組成IP 數(shù)據(jù)報(bào)。IP 數(shù)據(jù)報(bào)向下傳送給數(shù)據(jù)鏈路層。在互聯(lián)網(wǎng)中，每個(gè)主機(jī)以及路由器的每個(gè)接口，都具有唯一的IP 地址。實(shí)驗(yàn)中樹莓派小車的IP 地址為192.168.1.1。網(wǎng)絡(luò)層使用ARP 協(xié)議將IP 地址解析為MAC 地址。無線局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備，使用MAC 地址發(fā)送分組。

數(shù)據(jù)鏈路層的3 個(gè)基本問題是封裝成幀、透明傳輸、差錯(cuò)檢測(cè)。數(shù)據(jù)鏈路層把IP 數(shù)據(jù)報(bào)作為數(shù)據(jù)部分，然后根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議添加幀首部，幀尾部組成幀。幀向下傳輸?shù)轿锢韺印?shù)據(jù)鏈路層使用循環(huán)冗余校驗(yàn)-CRC 進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)。

本實(shí)驗(yàn)使用3 臺(tái)筆記本電腦和樹莓派小車組成Wi-Fi 無線局域網(wǎng)，在無線局域網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層，使用載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞避免協(xié)議-CSMA/CA 協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信。在課堂教學(xué)過程中，第三章講解了有線局域網(wǎng)，它的數(shù)據(jù)鏈路層使用載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)協(xié)議-CSMA/CD 協(xié)議通信。CSMA/CD 協(xié)議與CSMA/CA 協(xié)議的工作過程與協(xié)議要點(diǎn)總結(jié)如圖4 所示。

圖4 CSMA/CD 協(xié)議與CSMA/CA 協(xié)議的工作過程與協(xié)議要點(diǎn)

由圖4 可知，CSMA/CD 協(xié)議根據(jù)有線信道上的電壓變化，檢測(cè)信道的空閑、占用。如果有線信道上的電壓超過一定閾值，則表示數(shù)據(jù)發(fā)生了碰撞。在無線局域網(wǎng)中，無線信號(hào)傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)變化范圍非常大，發(fā)送端的信號(hào)強(qiáng)度可能比接收端高出百萬倍。因此，無法完成碰撞檢測(cè)。從而無線局域網(wǎng)使用載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞避免協(xié)議-CSMA/CA 協(xié)議。

在無線局域網(wǎng)中，多個(gè)位置可以變動(dòng)的站點(diǎn)與中心接入點(diǎn)通信。CSMA/CA 協(xié)議使用軟件和硬件兩種方式共同檢測(cè)信道的空閑、占用。由于無法進(jìn)行碰撞檢測(cè)，所以一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送完數(shù)據(jù)之后，必須得到接收站的確認(rèn)，才表示數(shù)據(jù)發(fā)送成功。為了避免無線信道被一個(gè)站點(diǎn)長(zhǎng)期占用，CSMA/CA 協(xié)議在相應(yīng)的情況下，站點(diǎn)之間需要執(zhí)行統(tǒng)一的退避算法公平地爭(zhēng)用信道。另外，CSMA/CA 協(xié)議能夠讓相應(yīng)的站點(diǎn)使用信道預(yù)約機(jī)制減少隱蔽站造成的碰撞?？梢钥吹?，CSMA/CA 協(xié)議比CSMA/CD 協(xié)議復(fù)雜得多。學(xué)生可以根據(jù)圖4，對(duì)兩種協(xié)議工作過程中的要點(diǎn)建立整體的概念，加深對(duì)課本知識(shí)的理解。同時(shí)，學(xué)生可以結(jié)合圖4，使用對(duì)比的學(xué)習(xí)方法，抓住兩種協(xié)議間的異同點(diǎn)，增強(qiáng)兩種協(xié)議的掌握程度。

如圖3 所示，物理層解決如何在傳輸媒體上傳輸比特流。Wi-Fi 使用的頻段為2.4 GHz 或5 GHz。無線局域網(wǎng)物理層的相關(guān)知識(shí)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材沒有具體的介紹?？梢灾笇?dǎo)學(xué)生通過搜索引擎、圖書館文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、視頻課程等自學(xué)對(duì)應(yīng)的知識(shí)。

3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3.1 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)開始之前，需要準(zhǔn)備3 臺(tái)筆記本電腦，將對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)軟件鏡像及對(duì)應(yīng)的軟件程序，燒寫到樹莓派智能小車的存儲(chǔ)卡中[6-7]。

實(shí)驗(yàn)操作流程如下，首先樹莓派小車與3 臺(tái)筆記本電腦建立Wi-Fi 無線局域網(wǎng)。然后將筆記本電腦1 中編寫好的程序傳輸?shù)叫≤囍校又h(yuǎn)程控制小車對(duì)程序進(jìn)行編譯。最后使用智能小車操作平臺(tái)軟件控制小車的運(yùn)動(dòng)，并顯示小車攝像頭實(shí)時(shí)采集的視頻信息。具體的實(shí)驗(yàn)操作步驟如下。

1）打開樹莓派智能小車的電源，等待小車的電壓檢測(cè)模塊顯示穩(wěn)定。在筆記本電腦中搜索樹莓派智能小車的 Wi-Fi 熱點(diǎn)，并進(jìn)行無線連接。

2）打開筆記本電腦1 中的 FileZilla 軟件，輸入小車的IP 地址：192.168.1.1，以及對(duì)應(yīng)的用戶名、密碼，F(xiàn)ileZilla 軟件與運(yùn)輸層連接的端口號(hào)為22。然后，點(diǎn)擊快速連接，在筆記本電腦1 和小車之間建立連接，操作界面如圖5 所示。借助FileZilla 軟件，將筆記本電腦1 中編寫好的程序，傳輸?shù)綐漭尚≤囍小?/p>

圖5 FileZilla 軟件的操作界面

3）在筆記本電腦1 上，打開虛擬控制臺(tái)應(yīng)用程序VNC Viewer，進(jìn)入主界面對(duì)VNC Viewer 進(jìn)行配置。搜索樹莓派智能小車的IP 地址：192.168.1.1,進(jìn)行連接。連接完成之后，根據(jù)設(shè)定的賬號(hào)、密碼，登錄到樹莓派智能小車的 VNC Server 端，進(jìn)入小車的VNC 主頁[8]，登錄后的小車的VNC 主頁如圖6 所示。

圖6 小車的VNC 主頁

4）首先，通過樹莓派智能小車的VNC 主頁，打開一個(gè)LX 終端，在此終端中輸入對(duì)應(yīng)的操作命令，打開小車的攝像頭模組。小車打開攝像頭模組的操作界面如圖7 所示，小車內(nèi)運(yùn)行的是Linux操作系統(tǒng)，LX 終端可以實(shí)現(xiàn)Linux 操作系統(tǒng)的所有操作。mjpg-streamer 是Linux 操作系統(tǒng)下的開源軟件，它可以通過HTTP 協(xié)議訪問與Linux 系統(tǒng)兼容的攝像頭[9]。使用cd mjpg-streamer/mjpgstreamer-experimental/命令進(jìn)入對(duì)應(yīng)的目錄，使用mjpg-streamer/mjpg-streamer-experimental/ $ sudo ./start.sh 命令打開攝像頭。Linux 操作系統(tǒng)是一款開源免費(fèi)的操作系統(tǒng)，具有高度的穩(wěn)定性、安全性、可靠性，在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用[10]。

圖7 打開小車攝像頭模組

接著，打開另一個(gè)LX 終端，輸入對(duì)應(yīng)的操作命令，編譯傳輸?shù)綐漭芍悄苄≤囍械南鄳?yīng)程序，完成攝像頭視頻采集、小車運(yùn)動(dòng)控制等功能。

5）在3 臺(tái)筆記本電腦上分別打開智能小車操作平臺(tái)軟件，單擊視頻連接，3 臺(tái)筆記本電腦可以同時(shí)顯示樹莓派智能小車攝像頭實(shí)時(shí)采集到的視頻畫面。在設(shè)置中可以查看視頻采集地址，樹莓派小車的IP 地址，以及對(duì)應(yīng)的控制端口號(hào)。此實(shí)驗(yàn)通過HTTP 訪問小車采集到的視頻信息，HTTP使用8080 端口與運(yùn)輸層交互。借助筆記本電腦中的智能小車操作平臺(tái)軟件，每一臺(tái)筆記本電腦都可以單獨(dú)發(fā)送控制指令，控制樹莓派小車前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)與停止。智能小車操作平臺(tái)軟件，使用端口2001 傳送控制指令，與運(yùn)輸層交互。樹莓派智能小車的視頻查看地址與控制端口設(shè)置如圖8 所示。完成以上實(shí)驗(yàn)步驟后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9 所示。

圖8 樹莓派智能小車的視頻查看地址與控制端口設(shè)置

圖9 實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示

對(duì)于本實(shí)驗(yàn)，3 臺(tái)筆記本電腦使用Windows操作系統(tǒng)，樹莓派小車使用Linux 操作系統(tǒng)，正是由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層的體系結(jié)構(gòu)，屏蔽了不同操作系統(tǒng)及不同硬件間的差異，使樹莓派小車與筆記本電腦可以通信。學(xué)生可以通過自學(xué)，了解更多Linux 操作系統(tǒng)的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。

3.2 附加實(shí)驗(yàn)

樹莓派小車中包含Python 開發(fā)的集成環(huán)境，為使用樹莓派小車完成深度學(xué)習(xí)方面的應(yīng)用提供了支撐。Python 語言是一種應(yīng)用非常廣泛的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言[11]。

附加實(shí)驗(yàn)的操作流程如下：筆記本電腦1 使用FileZilla 軟件，將編寫好的Python 程序傳輸?shù)綐漭尚≤囍?。筆記本電腦1 使用VNC Viewer 軟件，遠(yuǎn)程控制Python 程序在集成開發(fā)環(huán)境中完成編譯。完成以上操作流程后，小車根據(jù)程序的設(shè)定，間隔相應(yīng)時(shí)間，循環(huán)依次執(zhí)行前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止操作。

學(xué)生可以選做附加實(shí)驗(yàn)，使對(duì)相關(guān)技術(shù)知識(shí)感興趣的學(xué)生，拓展知識(shí)領(lǐng)域。引導(dǎo)學(xué)生了解人工智能、深度學(xué)習(xí)等方面的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。

4 實(shí)驗(yàn)考核

通過以下4 種方式，考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解程度，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)所用到的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的掌握程度。

1）在學(xué)生以小組為單位，完成此實(shí)驗(yàn)的過程中，根據(jù)對(duì)應(yīng)的界面或操作命令，提問小組成員，此步驟的作用和目的。

2）在小組成員通過相互協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)各步驟之后，讓小組成員通過相互補(bǔ)充的方式，簡(jiǎn)述本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理。

3）在小組成員完成實(shí)驗(yàn)之后，向每個(gè)小組成員提問與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)點(diǎn)。

4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)的掌握程度。

5 結(jié)束語

針對(duì)自動(dòng)化專業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)時(shí)有限的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)綜合性的課程實(shí)驗(yàn)。通過此綜合實(shí)驗(yàn)，將課堂理論教學(xué)中已經(jīng)學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)，與未學(xué)習(xí)的部分知識(shí)，有機(jī)地融合在一起，使學(xué)生形成一個(gè)整體性的概念，理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在生活的實(shí)用案例，更加牢固地掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識(shí)。本文的實(shí)驗(yàn)原理部分，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)傳送數(shù)據(jù)的過程，立體化地展示出來，使學(xué)生形成整體性的概念。并且，著重介紹了無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層的CSMA/CA 協(xié)議，列舉了此協(xié)議的工作原理與協(xié)議要點(diǎn)，并通過對(duì)比的方式提升學(xué)生的知識(shí)掌握度。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中介紹了完成此實(shí)驗(yàn)的各個(gè)步驟，以及每個(gè)步驟涉及的技術(shù)知識(shí)。同時(shí)，通過一個(gè)附加實(shí)驗(yàn)，拓展學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。最后，給出了考查學(xué)生知識(shí)掌握程度的4 種方式。在后續(xù)的綜合課程設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)中，可以對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行擴(kuò)展，讓學(xué)生完成一些更復(fù)雜的任務(wù)。