网络设计方法范文

导语：如何才能写好一篇网络设计方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：传感网络 中间件 体系架构 部署模式

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0071-01

1、概述

中间件是位于平台（硬件和操作系统）和应用之间的通用服务，这些服务具有标准的程序接口和协议。针对不同的操作系统和硬件平台，它们可以有符合接口和协议规范的多种实现。

传感器网络中间件是面向传感器网络的部署及应用开发构建的通用中间件平台。它包含一个支持多应用的运行环境和一系列标准化系统服务，如数据聚合、控制和管理策略以及自适应能量有效机制等。该方法可以简化传感器网络设计的复杂度，并解决传感器网络实现中的种种限制和挑战问题，为传感器网络的研究、应用和开发提供一个高效节能、可扩展和安全的开发方法和平台。

传感器网络中间件平台的设计目标是实现一个基于异构传感器网络的开发管理平台，应用开发者可以基于传感器网络中间件快速地开发和部署相关应用，而无需了解传感器网络底层的具体技术实现。传感器中间件为应用用户提供统一的系统级视图，并且屏蔽所有的底层复杂处理的操作。

本文设计并实现了一种传感器网络中间件平台系统。该平台可以为传感网络应用开发者提供统一的开发接口和视图，屏蔽传感器网络的底层实现技术，并支持用户对异构传感网络的部署、管理与应用。

2、传感网络中间件的体系架构设计

传感网络中间件的设计目标很清晰。简单说，就是为了实现上层应用开发的灵活性，为上层应用提供统一的数据查询和网络状态监测等服务，屏蔽底层物理传感网络及相关协议的细节。同时，作为中介角色，弥合底层传感网络异构性所带来的数据格式和通信接口上的差异，将上层应用的数据查询及网络监测等服务请求转换为传感网络能够理解的形式，并取得相关反馈。

中间件体系的设计决定了中间件的功能、使用范围、灵活性、可扩展性、可实施性以及具体的性能指标（包括数据的处理能力、处理延迟、稳定性、安全性等）。因此，开展该方向研究的首要工作内容就是要设计一个完善、合理的体系结构，本文采取一种“从两端到中间”的设计思路，如图1：

中间件分为三层，三个层次分别是上层应用API及服务接口、中间件服务层以及底层物理网络接口。通信模块负责处理中间件不同部署方式下的通信链路维护。其中，中间件服务层中具体的功能模块划分和模块之间的关联关系决定了中间件的功能模型。

3、传感网络中间件部署模式

有了基本的传感网络中间件体系结构和功能模型，还不能清晰勾画出中间件在传感网络应用开发中的角色和作用，不能提供一个完整的基于中间件的传感网络应用开发方案。为了实现这些目标，必须明确中间件的部署模式。部署方式，决定了中间件的主要功能实体的分布和中间件内部层次及功能模块之间的通信形式及基本流程。

从灵活部署和易于实现的角度出发，采用基于Sensor Node（感知节点）－Sink Node（Sink节点）－Gateway（网关）－Control Site（控制节点）－Applicatioin（应用）的5级部署模型较为适合。中间件的各功能模块和层次模型可以根据应用的实际需要在上述5类实体上部署。不同的部署对于中间件的实现特别是通信模块的实现有不同的要求。

4、传感网络中间件的基本功能模型

无论是从上层应用还是从底层传感网络的角度来看，作为一个承上启下的角色，传感网络中间件最为基本、关键的功能无外乎以下三类：传感数据管理功能、传感网络管理功能和通信功能。在图2所示的传感网络体系结构框架基础上，我们对传感网络中间件的功能进行了细化，初步制定了如图所示的基本功能模型。

为此，需要针对这三大基本功能模块开展深入的研究，并基于研究结论不断丰富和完善整体的传感网络中间件体系结构。

5、结语

本文设计了传感器网络中间件，为下一步大规模实现应用服务提供了支撑和保障。结合现在已有的部分应用服务，证明此中间件设计方法具有很好的扩展性和维护性。

参考文献

[1]OMA.User Agent Profile Approved Version 2.0[Z].

(2006-02-06).省略.

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创设情境,导入新课。播放一段中央电视台非常6+1的节目视频,继而提出如果大家也想参加非常6+1节目,应该具备些什么条件,怎样报名?

主题活动之一:八仙过海、各显其能——掌握基本的网络信息获取方式

提出任务:查询非常6+1节目的报名条件和报名方式。

合作探究:学生根据自己知道的网络知识和检索技巧上网查询,并在小组内比较查询效果。教师进行巡回指导。

展示成果:鼓励学生以小组为单位踊跃展示自己查询到的结果,并说出通过什么途径得到这一结果,查询用了多长时间。

教师梳理:如果知道中央电视台的网址,可以直接访问该网站,在“CCTV-2”或“名栏目”中找到“非常6+1”。这种直接访问网页∕网站的方法是一种最基本、最直接的网络信息获取方式。如果有的同学不知道中央电视台的网址,怎么办呢?

主题活动之二:掌握关键词检索,成为搜索高手——高效获取网络信息

教师导语:在前一活动中,除了直接访问网页这一基本方式外,有的同学还用到了搜索引擎,即分类目录搜索引擎和全文(关键词)搜索引擎。要想成为网络信息搜索的高手,必须熟练掌握关键词检索的语法和规则。

⒈体验关键词的重要性

关键词提炼:学会从复杂搜索意图中提炼出最具代表性和指示性的关键词,对提高信息查询效率至关重要。给出1~2个贴近学生和社会生活的问题,让学生提炼搜索关键词。如,三鹿奶粉事件中的三聚氰胺是一种什么物质?不法奶站为什么要在牛奶中添加三聚氰胺?

拓展问题:搜索引擎中的关键词和我们平时说的关键词内涵和作用完全一样吗?

合作探究:打开百度搜索引擎,查询自己感兴趣的问题,如搜索关键词“奶粉 三聚氰胺”,单击列出的信息条末尾的“网页快照”,你发现了什么问题?(网页中出现的该词语均反色显示)

知识延伸:目前搜索引擎还不能理解人的自然语言,只能进行关键词检索。能否搜到一个网页,关键看该网页上是否有你输的词语。因此,在搜索结果不满意的时候,换个意思相近的词语也许会柳暗花明。

⒉细化搜索条件,限定查找范围

教师导语:搜索条件越具体,搜索引擎返回的结果越精确,有时通过多个关键词来限定搜索条件,缩小查找范围。在“体验搜索关键词的重要性”活动中已涉及,不再安排专门的上机活动。

⒊质疑教材“瑕疵”,了解逻辑符号的前世今生

合作探究:教材中提到搜索引擎基本上都支持“AND”“OR”“NOT”等逻辑运算符号。打开百度和Google,根据教材P27页给出的示例进行搜索。

质疑教材:为什么搜索时,使用AND、OR、NOT无效呢?

知识延伸:在搜索引擎发展的早期,AND、OR、NOT等逻辑符号被普遍使用,但随着因特网的普及和搜索引擎的大众化,这些晦涩难懂的符号逐渐被直观易懂的符号代替,如用“+”代替“AND”表示必须有某个关键词;“-”代替“NOT”表示排除某个关键词。

⒋授之以鱼,不如授之以渔——“帮助”成就搜索高手

百度、Google等搜索引擎功能强大,基本语法规则相近,但各具特色,同学们如果善于通过“帮助”掌握搜索方法和技巧,一定能成为搜索高手。

主题活动之三:尺有所短、寸有所长——在线数据库PK搜索引擎

课题1:我校新疆班同学假期返乡,我们应该如何帮助他们搜索“泰安至乌鲁木齐”的列车时刻?

比较探究:①用百度搜索;②访问中国铁路网(/)。哪种方法得到的数据更可靠?

教师提示:对于某些时效性强的专业信息,搜索引擎就显得力不从心了,而访问专业的在线数据库,能保证获取最新的数据信息,并且数据来源权威可靠、数据准确无误。

课题2:“倡导绿色上网,拒绝不良信息”是我校本月的德育主题,如何查阅最近发表在学术期刊上的有关研究成果?

比较探究:①通过搜索引擎百度或Google查找;②通过中国知网(/),查询学术期刊数据库。哪种方法更有效?

教师提示:由于公开发表在学术期刊上的论文受知识产权保护,在知识产权保护有效期内不能放在网上免费下载,只能访问专业的期刊数据库,并且注册为交费用户才可查阅相关文章的全文。

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Abstract： This paper， according to the actual working condition， analyses the significance of multimedia network courseware in teaching， studies the basis of networking multimedia courseware system design， analyzes the methods of teaching design of networking multimedia courseware， and draws a conclusion.

关键词： 多媒体；网络课件；教学设计

Key words： multimedia；network courseware；teaching design

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）09-0235-02

0 引言

多媒体网络课件是在多媒体技术的基础上所形成的一种媒体教学课件，与其他多媒体教学课件相比，最大的区别在于它是根据一定的教学目标表现特定教学内容以及反映一定教学策略的多媒体应用软件。多媒体网络课件利用多媒体技术，从而将图形、文字以及动画和声音等集为一体的一种表现形式。网络课件教学方式，以其非凡的表现力，跨越时空的能力，为现代教学开创了新的方式。本人根据自己的实际经验，简单探讨了网络化多媒体课件系统教学设计的有关问题。

1 多媒体网络课件在教学中的积极意义

1.1 可以创造出更好的学习氛围 在传统教学中，教师是唯一的知识信息的传播者和示范者，而现代网络教学改变了传统的教师与学生之间的关系，在现代网络教学中，学生占据主动地位，教师学生互动互助，可以全面地感受到学习带来的乐趣，增加学生学习的兴趣，增加了信息的传播，是一个多赢的局面。

1.2 增强了学生对知识的运用能力，极大地减少了教学难度 网络教学具有一定的娱乐性，学生可以直接运用网络工具查找到人们在现实生活中是如何利用所学知识解决实际问题的。从真实、动感的视频画面中，学生可以看到理论的产生、发展和运用，加深他们对知识的理解。多媒体课件的显著优势在于，它可以将事态的变化过程动态的呈现出来，比单纯的语言表述更加清晰、更加直观，使学生更容易理解和牢记。传统黑板教学需要老师写大量板书，浪费时间，网络课件可以节省大量时间，只要制作完成， 就可以上传资源。

2 网络化多媒体课件系统设计的依据

2.1 对学习环境的理解 针对学习环境，有多种不同的看法。简单而言，学习环境就是我们开展学习活动中赖以持续的情况和条件。其中的情况是指学习活动的起点和某一时刻的状态；条件是指学习活动得以进行的保证。另一个理解是，学习环境就是支持学习活动进程的过程中与学习活动展开形成动态的依存关系。如：学习者在确立新的学习起点或遇见困难时，学习环境将伴随这种变化而产生某种动态相应从而继续对学习者保持有效的支持。因此，创设学习环境是在动态的学习活动中进行的，而传设学习环境的教学或学习系统则是以“学”为中心的系统。

2.2 以学为中心设计教学的理论基础 保证教学质量是进行教学的最终目的，这就需要我们必须有计划的设计教学，其中设计教学和学习环境作为最重要的环节，也是我们顺利有效开展学习的基础条件。目前，我们大家熟知的两大学习理论是认知的信息加工学习理论和基于构建主义的学习理论。基于信息加工论和加涅教学设计理论，强调通过教学分析和学习者分析而设计教学时间并呈现其教学设计，而设计的最终目的是创设学习的外部条件从而对内部学习条件形成激发和支持。因此，这是以“教”为主的教学环境设计。

2.3 支持自主学习和主动学习的互动与交流 通过多媒体网络技术不仅可以创设自主学习和主动学习的数字化学习环境，同时还能帮助学习者实现一些异步和实时的学习活动和交流机会。

3 网络化多媒体课件的教学设计方法

3.1 对支持自主学习的基本观点 综上所述，我们提到的网络化多媒体课件不仅能够创设出支持自主学习的学习环境，而且还能有效保证学习者的学习效果。因此，对网络化课件系统的最基本的一项要求就是满足不同学习者的不同学习要求，同时这也充分说明了在网络化课件系统中，应当采用多元化的教学策略，这样以来，不仅可以对学习者的自我规划、决定、组织和调整进行支持，还能够充分体现教师具有的指导作用。学习者要想根据自己的需要利用网络化课件系统进行有效的自主学习，此系统必须提供自主与非自主相结合的多元化策略。此外，课件系统还需要具备这样的功能，即无论学习者自身学习情况如何，但是必须要确保学习者应该掌握的知识。这种教学策略不仅包括学习者具有最大控制权的测量，还包括传统式的教学模式以及学习者自身能够对学习和管理策略进行灵活的控制。

3.2 使课件系统适应学习者多样性的一种方法 在自主学习中最主要的两个问题是：①如何解决学习者多样性和问题情境多样化的问题，即如何针对不同的学习者提供不同的问题情境。②如何在遵循学习目标的前提下，能够允许学习者根据自身的情况和自己的认知来组织学习途径。要解决这两个问题，我们提出以下几点方法供参考：①不同的学习者，其自身的学习经验和认知策略也不同，这也就是学习者的多样性应该考虑的问题。②不同的问题情境设计，主要可以从问题角度、类型、观点以及问题领域等几个因素来考虑，在解决问题的过程中，可能会运用到相同的知识点或者概念、原理等，但是解决问题的方法和途径可以不同。这样问题情境多样化应该考虑的问题。③让一些学习目标成为引发学习进展的指向和引导学习者思维的导航标，使得学习评价不仅仅依赖外在的目标达成，学习者才能在宽松的约束下自我决定和选择学习路径，并按照自己认知的路线全方位以及多角度的寻找问题的解决。

3.3 选用教学策略模式的一种方法 目前，在数字化学习环境中，运用支持自主学习的教学策略有支架式、建模式以及认知学徒式等多种模式。传统的有指导型、接受型以及探索研究型等多种教学模式。网络化多媒体课件的设计，可以根据学习内容和学习者多样性，来选择合适的教学策略模式。

3.4 支持自主学习的网络化多媒体课件系统的教学设计过程

3.4.1 学习内容的设计 在教学设计中，学习内容的设计是非常重要的。在这一设计过程中，主要是对学习内容和知识进行分类、分解和类型定义。首先可以把学习的内容进行模块划分，然后针对不同的模块内容再进行分解，分成良构和非良构两部分。良构的内容要设定预期的学习目标，对于非良构内容，可由学习者自己生成学习目标。

3.4.2 教学策略的设计 明确了学习内容之后，就需要选择和设计教学策略模式。上述中也提到过，教学策略模式要根据学习内容和学习者多样性的特点来选择。选择教学策略模式、设定好学习目标，然后指导学习路径。

3.4.3 问题情境的设计 问题情境的设计要根据教学策略的需要来进行。问题情境的设计也是多样化的，比如：疑问、项目、课题或分歧等。针对这些问题，学习者可以对其进行解答或者阐明问题，完成项目和课题、解决分歧等。

3.4.4 学习资源的设计 学习资源主要是指解决问题所需要的各种信息资源，比如：课本上的内容、网络资源、录像和电脑软件等。学习资源的设计，首先要考虑学习者的使用是否方便，然后再进行搜集、筛选、分类、整理。

3.4.5 认知工具的设计 认知工具是指帮助学习者完成学习任务过程中所需要的一些信息处理软件，大家常用的几个软件有电子表格、搜索引擎、专家系统等。

3.4.6 互动与协作交流设计 互动与协作主要包括两方面，即学习者与学习者之间、教师与学习者之间进行的交流、讨论或者指导。

参考文献：

[1]魏红彬，肖黎.对网络课件开发的思考[J].河南教育学院学报（自然科学版），2005（04）.

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关键词：配电网络；有功损耗；三相平衡；经济运行；无功补偿

中图分类号：F40 文献标识码：A

1 配电网络中有功损耗的概念

1.1 三相线路的有功损耗

ΔP=3Ijx2R ×10-3（kW）

式中ΔP为三相线路有功损耗，单位为kW

Ijx为三相计算电流，用电器的计算负荷使用需用系数法计算，低压用电器需用系数取0.7，高压用电器需用系数取0.9，线路损耗按计算电流进行计算。

R为线路电阻，R=ρ*（L/S）。ρ为电阻率，单位Ω·mm2/m，可查手册获得（铜线电阻率0.01851，铝线电阻率0.0294）；L为线路长度，单位m，S为截面积，单位mm2

1.2 配电变压器有功损耗

ΔP=ΔP0+ΔPk（Sjs/Sr）2

式中ΔP为配电变压器的总有功损耗（kW）

ΔP0为配电变压器空载有功损耗（kW）

ΔPk为配电变压器满载（短路）有功损耗（kW）

Sjs为配电变压器计算负载（kVA）

Sr为配电变压器额定容量（kVA）

2 设计中降低配电网络有功损耗的方法

2.1 合理规划布局配电网络

设计变配电所的选址要求接近用电负荷中心，通常是在用电量较大的车间附近，线路由负荷中心向周围辐射，《低压配电设计规范》（GB50054-2011）中就有明确规定。缩小变配电所供电半径，避免迂回供电和近电远供，一般情况下，0.4kV线路供电半径应不大于 0.5公里，10kV线路供电半径应不大于15公里。在布置配电点时，宜采用小容量、短半径、密布点的方式。

2.2 合理选择导线截面积

由前面的计算式可以看出：导线截面积与损耗成反比关系，增加导线截面会降低导线电阻，减少有功损耗和线路压降。

（1）对长距离电流线路和35kV及以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其他条件。

（2）一般10kV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件来选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。

（3）低压照明线路，因其对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。

据我国国情，如果能全面推行按经济电流选择电线、电缆截面的方法，将减少35%～42%的线路损耗，经济意义十分重大。现阶段，推行按经济电流密度选择电缆截面是优化设计的内容之一。

2.3 做好三相平衡设计

按规定，配电变压器出口处电流不平衡度不大于10%，配电干线及分支首段的不平衡度不大于20%，中性线的电流不超过额定电流的25%。三相负荷不平衡影响变压器安全经济运行，可降低配电变压器输出能力，增大配电线路损耗。例如一条配电线路等值电阻为R，通过最大电流为IA=IB=IC=I，则在三相电流平衡时的有功功率损失为ΔP=3I2R。三相电流不平衡时，有负序和零序电流分量，以平衡时的正序电流即I=IA=I1为标准，这时的有功功率损失为：ΔP=3（I12R1+I22R2+I02R0）=3I2[（1+ε22）+ε02KR]R

式中：R1、R2、R0、R为正序、负序、零序和等值电阻，且R1=R2=R ；KR=R0/R1 ，一般大于4；ε2=I2/ I1，ε0=I0/ I1为负序和零序电流的不平衡系数。从上式可以看出，三相电流不平衡程度越大，有功功率损失也就越多，所以在配电设计中，尤其在照明设计中，要注意各相负荷的配平工作。

2.4 选择节能型配电变压器，并合理选择容量

配电变压器损耗在配电网络有功损耗中占有很大的比重，一般配电变压器的损耗占全配电网络总损耗量的30%。在设计中，配电变压器容量与用电设备的容量比1.5：1～1.8：1为宜。负荷小用小容量变压器，负荷大用大容量或者两台、多台变压器并列运行，使配电变压器负载率控制在经济运行区域，维持在额定容量的70%左右。

2.5 调节线路电压

由公式可看出，在负载功率不变的条件下，提高线路电压，线路电流会相应减少，线路有功损耗会随之降低。例如输送同样的功率，6kV配电线路中电流为1A，那么在0.4kV配电线路中电流为15A。这样在0.4kV配电线路的损耗是6kV配电线路损耗的152倍，即225倍。因此，在设计中，合理选择配电的电压等级尤为重要，负载容量较大，离电源点较远宜采用较高电压等级的供电方式。对于运行在一定电压下的线路，电压在额定数值上下允许一定的波动范围，用上限电压供电比用下限电压供电减少线路损耗。因此，在配电变压器选型时，尽量选择高压侧带调压开关的变压器。例如10kV配电选择电压变比为10±2x2.5%/0.4k的变压器。通常配电变压器二次侧比配电线路额定电压高5%，保证配电线路末端电压不低于额定电压的5%，起到降低线路损耗的作用。

2.6 提高功率因数

提高功率因数的途径主要有两个：一是减少配电网络中各个部分所需的无功功率；二是进行人工补偿。提高电气设备自然功率因数，主要通过合理选择供、用电设备的容量和型号，使用节能的新产品和新技术。采用人工无功补偿，可以有效的降低配电网络的损耗，改善电压质量，提高配电变压器的供电能力和用电设备的出力。如果网络中输送同样的有功功率，提高功率因素后，相当于负载中的无功分量减少，在cosα=1时，无功电流减为0，有利于降低线路损耗。

功率损耗降低率可用下式表示：

P%=[1-（COSφ1/ COSφ2）2]×

100%

式中 ：COSφ1为补偿前的功率因数

COSφ2为补偿后的功率因数

总之，在配电网络设计中，降损的方法很多。降低配电网络损耗无论对于业主企业本身，还是对于社会都是一件节约能源，减少浪费的重大举措，对于加快建设节约型社会具有十分重大的意义。

参考文献

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关键词： 无线传感网络； 节点软件远程更新； MSP430F149； 强制更新

中图分类号： TN98?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）19?0037?03

0 引 言

无线传感网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是利用传感器获取被感知物理对象的信息，通过无线通信将获取的感知信息传送给远端的监控终端，并在通信中间环节或终端对数据进行压缩、融合、分析等处理的一种无线通信网络。WSN使用方便灵活，可以实现重大装备、交通运输等领域中的关键指标监测、安全预警等[1]。在无线传感网络中，节点负责感知、采集和处理感知对象的物理信息，是整个无线传感网络中最重要的一环，节点的软硬件研究是无线传感网络设计的重点。无线传感网络节点一般是被随机部署至恶劣环境中，不易取回。但节点的设计研究，尤其是软件部分，不可能是一步到位的，需根据使用者的需求及时的对节点软件进行更新[2]。传统的更新方法是取回节点，通过下载器对节点软件进行更新，该方法受设备、更新地点和操作人员的限制。目前较先进的更新技术是通过物理总线与无线设备协同作业将编译器生成的程序文件直接写入MCU的ROM中[3]。此方法只需节点与网关在应用层实现连接，无需对硬件做任何改动即可实现节点软件更新，但此方法存在可靠性低、传输效率不高等问题。针对此问题，本文基于MSP430F149单片机，设计了一种无线传感网络节点软件高效更新方法，本方法采取程序文件差异、可变格式传输比较等措施提高了数据传输效率，通过强制更新等措施提高了节点软件远程更新的可靠性。

1 系统概述

本无线传感网络由节点、网关、服务器、数据库、客户端等组成，其组成及结构如图1所示。

节点的主控制器（MCU）采用TI公司的MSP430F149单片机，MSP430F149单片机是一款超低功耗的16位单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式和大量的片内存储器。MSP430F149的具有60 KB的程序ROM（FLASH）和2 KB的RAM，能够完全满足系统程序驻留和用户程序存储的要求[3]。

MSP430F149的程序存储在FLASH中，其FLASH可在正常工作电压下擦写。因此只要对MSP430F149的FLASH的存储内容进行更新即可实现对节点软件的远程更新。本文为提高节点运行的可靠性，在FLASH中存储一个更新引导程序和两个应用程序。当某应用程序更新失败时，节点自动运行另一应用程序，从而保证节点的正常工作。

对节点软件进行远程更新时，拥有管理员权限的用户首先向程序开发人员索取欲更新程序文件，然后在客户端通过节点远程更新软件将程序数据按照预定协议更新至节点的内部FLASH。节点的更新引导程序与客户端进行程序数据交互，完成节点软件远程更新。

2 更新流程

2.1 程序数据格式

本文对MSP430F149的程序编译采用IAR公司提供的MSP430系列单片机的集成开发和调试环境IAR Embedded Workbench。其可生成txt格式程序文件，其样式如下：

“@”后的“3000”表示后面的程序数据从3 000地址后依次写入MSP430F149的FLASH，每一个“@”对应一个中断向量，“q”表示程序文件结束。只需将程序文件里的数据按地址写入FLASH的相应位置，即可实现节点软件的更新[4?5]。

2.2 节点软件更新流程

节点正常情况下运行的是应用程序。用户欲对节点软件进行远程更新时，选中节点后，用户首先选取相应的程序更新文件，然后点击节点软件远程更新按钮。节点在收到更新命令后进入更新引导程序，并向上位机索要程序数据。上位机软件收到该命令后判断并下发相应的数据，判断是否更新完成。具体更新过程分为以下七步：

（1）客户端发送节点远程更新命令。

（2）节点收到更新命令后将更新标志位置1，回复后程序指针PC指向复位向量。

（3）节点程序重新运行，检测更新标志位，跳转到更新程序后向客户端索要程序数据。

（4）客户端节点远程更新软件读取、处理并发送程序数据。

（5）节点解析程序数据，擦除相应的FLASH后写入新的程序数据并向客户端继续索要。

（6）客户端判断程序数据是否全部发送完毕，如果发送完毕，则发送节点软件更新完成指令，否则继续发送程序数据。

（7）节点判断是否为更新完成指令，如果是，则判断程序数据是否完整，并选择是否跳入新的应用程序；如果不是，则继续重复步骤（3）～（7）。

3 高效更新设计

程序数据在无线传输过程易受到电磁干扰，导致数据阻塞和丢失[1]。为提高传输效率，本文主要采用以下三种措施来提高节点软件远程更新的效率。

3.1 程序文件差异比较

一个小的程序文件可以从根本上减少远程更新时间、提高更新效率[6]。一般情况下对节点的软件进行维护更新时只是对部分功能进行更新，生成的新程序与节点正在运行的旧程序内容差异不大，没有必要对节点的程序进行完全更新。因此本文对节点软件进行远程更新时，首先对新旧程序文件进行差异比对，删除新旧程序文件中相同的内容，保留差异的内容，并重新计算差异内容在FLASH中存储的地址，从而生成数据量较少的程序文件

3.2 变格式传输

3.3 数据压缩

通过分析程序数据发现，程序数据可分为以下三类：自定义变量的初始化值、寄存器的地址及寄存器的设定值。对于自定义变量的初始化值，可以将其设定为需要的值以便于压缩，但是寄存器的地址及设定值则毫无规律可言，此时对其进行压缩可能导致越压越大的反效果。因此本文对于程序文件采用基于变长编码的无线传感器网络数据压缩方法对程序数据进行有选择性的压缩[7]。首先对程序数据进行试压缩，只有压缩成功显著的数据帧才对其进行压缩传输，并采用标识字节的某位对该帧程序数据是否进行了压缩进行标识。

经过改进后的更新效率提升见表1。

4 可靠性设计

无线传感网络工作环境复杂多变，影响无线通信质量的因素较多，节点软件远程更新的可靠性难以保证。因此本文对提高节点软件远程更新的可靠性进行了设计研究。

4.1 程序冗余存储

程序数据冗余存储是指在MSP430F149的FLASH中存储多个应用程序，由单片机的更新引导程序通过标志位判断执行哪个应用程序。对节点软件进行更新时，只对某个应用程序进行更新，一旦更新失败，更新引导程序自动修改标志位，执行冗余的应用程序，从而保证节点的正常工作。图3为单片机FLASH中程序存储图。

4.2 强制更新

由于节点绝大部分时间是在运行应用程序，所以上位机给节点发送远程更新命令时，节点应在应用程序中响应。但是由于两个应用程序在无线传输过程中和使用过程中有可能受到强磁干扰等未知的干扰而导致程序遭到破坏，因此，本系统为了增加节点软件远程更新的可靠性，增加了强制更新功能：客户端设置无线通信模块的强制更新管脚为低电平，然后通过无线通信模块复位单片机，节点单片机在重启后首先检测强制更新管脚电平的高低状态，若该管脚为低电平，则不再判断标志位，自动进入更新函数对节点的应用程序进行更新，从而避免了标志位判断异常导致无法远程更新情况的出现。采取强制更新措施后，节点软件的可靠性提高了74%，即只要更新引导程序不被破坏，就可实现节点软件远程更新。

5 结 论

本文根据无线传感网络的特点及节点软件远程更新的需求，利用现有的无线传感网络设备，无需对节点硬件做任何改动，设计了一种无线传感网络节点软件高效远程更新方法，降低了无线传感节点软件的更新维护成本。目前，该方法已在电磁环境极为恶劣的京津高铁某段试用，经过近一年的现场实际应用结果表明：该更新方法效果显著，远程更新效率和可靠性高，降低了节点更新维护成本。该更新方法适用于对其他可自编程的嵌入式设备，具有很高的实用性和通用性。

注：本文通信作者为。

参考文献

[1] 徐征，张华.无线传感网中的节点分组控制策略[J].传感器与微系统，2013，32（1）：63?68.

[2] 朱飞龙，杨鸣.基于IAP功能单片机的远程更新系统设计[J].机电工程，2010，27（9）：76?79.

[3] 于荣荣.钢轨应变实时监测节点的研究[D].大连：大连理工大学，2012.

[4] 陶维青，王付军.基于GPRS网络的MSP430单片机FLASH远程更新方法[J].电测与仪表，2007，44（7）：33?36.

[5] 唐文，刘芳伶.MSP430系列单片机软件在线升级设计与实现[J].通信技术，2012，45（1）：144?146.

[6] 徐洪全.嵌入式钢轨振动监测节点设计[D].大连：大连理工大学，2012.

[7] 大连理工大学.一种基于变长编码的无线传感器网络数据压缩方法：中国，201210461346.2[P].2012?11?15.

[8] 陈万里.基于无线传感器网络的监测系统研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2010.

篇6

关键词：竞赛；网络工程；综合设计；课程；过程式教学

引言

《网络工程综合设计》是我院网络工程专业的一门实践教学课程。在以前的教学中，我们采用了教师设计好各个综合性的实验项目以及每个实验项目的要求，学生按照实验要求完成各个实验。设计的实验项目基本上是将几种相关的网络技术综合完成一次技术的综合应用。但网络工程本身是一个系统的工程，涉及了很多的网络技术，如果只是对这些技术的简单设计进行验证，并不能使学生充分、灵活地运用这些技术。因此，为更好地完成本门课程的教学，我们将竞赛活动引入课程的教学中，并结合基于工作过程的教学法展开课程的教学。

竞赛活动是一种重要的教学手段

1.可以调动学生学习的主动性

《网络工程综合设计》课程具有很强的实践性，学生只有亲自动手，参与到实际网络工程建设过程中，才能够真正掌握必要的知识和技能。学生学习的主动性越高，获得的知识越多，进而形成良性循环。根据Edgar Dale的“学习金字塔（Cone of Learning）”理论，对于一个知识点，主动学习的学生在两周之后能够掌握90%的知识，而只是上课听讲的学生只能够记住20%的知识。[1][2]显然，在《网络工程综合设计》课程的学习中，将规划设计、构建网络系统设计成竞赛活动，让学生亲身参与竞赛过程，竞赛活动中的收获感和荣誉感会驱动学生主动学习，能够调动学生的学习主动性，使学生可以主动应用网络技术，解决实际组网问题。

2.可以提高学生的综合能力

（1）自学能力

网络技术的发展非常迅速，学生要适应网络技术的发展就必须具备很强的自学能力。网络系统组建的竞赛活动，强调学生主动学习、主动获取网络技术，应用于实际建网环境的需求，因而学生的自学能力将得到提高。

（2）合作能力

网络系统组建的竞赛活动，涉及了建网的方方面面，一个学生独立完成是较为困难的，因此一般要求学生以团队方式参与，这就要求学生之间要相互协调，合理分工，集合集体的智慧来解决网络系统组建过程中遇到的实际问题。

（3）应用能力

如何在实际问题中应用所学的网络知识是目前《网络工程综合设计》教学存在的突出问题。很多传统的项目式教学采用的是虚拟应用场景，对实际的需求做了较多的简化。而网络系统组建的竞赛活动是基于网络公司的实际建网案例，学生需要将知识运用于实际，解决各种问题，因此特别强调学生的应用能力。

（4）创新能力

创新能力对学生将来的发展极其重要。网络系统组建的竞赛活动带给学生很大的自由空间，学生有了可以按照自己的想法去实现创新的可能。

基于工作过程的教学方法

基于工作过程的教学就是把课堂上的学习过程与工作过程相结合。整个工作过程由计划、实施、检查和评估四个行动周期组成，每一行动周期中包括行动步骤、方法手段、工具和组织形式，在学习中把这些工作过程映射到学校过程，具体如下图所示。[3][4]

网络系统也有它的生命周期，网络系统的组建一般也遵从需求分析、规划设计、布线实施、调试变更、运行考核、管理维护、升级改造等这样的一系列过程。将这一系列过程与教学过程有机结合，利用竞赛的方式来对课程进行学习，效果比传统的方式要有效得多。

教学组织

1.课程内容设计

《网络工程综合设计》课程紧紧围绕如何完整地构架一个网络系统进行设计，课程组教师结合多年的教学经验及实习基地单位提供的一些真实网络工程案例，精心设计了该课程项目。首先选择三种类型的网络：校园网、园区网和行政网络，在每种网络中又分为新建、扩建子类。按照网络工程实施的过程分成如下子任务：①撰写需求文档；②备份设计；③网络安全结构设计；④网络拓扑结构、设备选型及详细的设备清单；⑤IP地址、VLAN、路由、ACL等规划设计；⑥布线实施方案设计；⑦设备调试实验；⑧系统验收、测试、总结。

这些任务以“任务链”方式出现，它们之间存在体系和内容上的联系，一环套一环。完成这些任务的过程，与实际工作中网络公司承建网络系统的工程非常接近，因此可以把学生的学习过程与今后的工作过程有机结合起来。

2.课程组织实施

课程的教学组织按照网络工程项目的进程顺序进行。具体如下：

（1）学生分组

按知识水平、组织能力、工作态度的不同将学生分组，以便相互学习，相互监督。每组设小组长一名，负责监督小组成员，及时向教师反映本小组的工作完成情况及困难。

（2）制定竞赛方案

教师与实习基地的网络工程师一起将每一种类型的网络系统建设作为一个竞赛项目，将每个子任务作为竞赛通过的关卡，只有完成了前一个任务，才能继续下一个任务。每个任务完成的时间、完成度的评价等标准制定好，并制定相应的奖惩办法。

（3）任务完成答辩

教师组织各组成员对完成的任务进行答辩，与实习基地的网络工程师一起对各小组提供的任务完成报告进行分析，并评比打分。

（4）系统评估测试、交流总结

整个系统完成后，各小组间开展相互交流，由小组长或指定的组员汇报，相互提问。然后对实习基地给出的各子任务的实际实现方案进行观摩，再相互讨论，以达到相互学习、相互促进的作用。

3.课程考核评价

《网络工程综合设计》课程规定，学生的课程成绩实行结果考核与过程监控相统一。过程监控：基于工作过程的教学方法要求将教学过程与实际工作过程相结合，工作过程的每道工序、每条流程都将影响产品质量。所以，随时监控每位学生子任务的参与度、积极性以及每位学生完成的质量就显得尤为重要。我们采用小组内学生自己排序和教师掌握的情况相结合给出过程监控得分。结果考核：以每个子任务的竞赛答辩得分计算。

小结

竞赛活动作为一种有效的项目式教学法，可以与《网络工程综合设计》课程的过程式教学方法相结合，以点带面，激发学生积极参加。教师也可从中发现教学中存在的问题，不断总结现实生活中的网络工程案例，改善教学质量。竞赛的作品又可以为开展新的竞赛活动提供新案例。通过对这些案例的分析，其他学生更容易理解掌握网络技术，也能获得较好的教学效果。

参考文献：

[1]Guo B，Zeng Y L， Lei G， et al.Research and Practice on the Cultivation Mode of Software Engineering Major in local academies[C].International Forum on Computer Science-Technology and Applications，2009：438-440.

[2]Mao C Y.Towards a Question-Driven Teaching Method for Software Testing Course[C].Proceedings of Computer Science and Software Engineering，2008：645-648.

篇7

1 计算机网络可靠性的主要影响因素

1.1 计算机网络设施对可靠性的影响

对于计算机的终端来说，其主要功能是负责与用户的交互，因而也是产生网络信息的主要场所，由此可见，提高计算机终端的安全性对提高计算机网络的可靠性有着不可忽视的作用。网络信息传递的过程是较为复杂的，需要利用交换器和路由器等设备，如果计算机网络设备的性能出现问题，在影响信息传递准确性的同时极有可能造成计算机网络的瘫痪，因而保证设备的质量也是极为重要的。

1.2 计算机网络管理对可靠性的影响

计算机网络管理中存在问题对计算机网络可靠性也有着重要影响。一般而言，建设计算机网络的相关设备是由不同的厂商提供的，这些厂商的产品是通过实行统一的标准来保证相互间的通信。由于不同的厂商提供的产品性能有着一定的差别，因而在长期的使用下设备就会出现一定的故障，从而影响了计算机网络的可靠性。人们在对计算机网络进行管理的过程中，主要是对网络设备存在的问题进行收集和分析，来确定设备发生故障的准确位置。从实质上来说对计算机网络的管理就是对其监控，加强计算机网络管理，也是提高计算机网络可靠性的重要方式。

1.3 计算网络拓扑机构对可靠性的影响

计算机网络拓扑结构技术是指传输媒体互联各种设备的物理布局，也就是说连接计算机设备的方式，网络拓扑结构在计算机的结构设计中占据着重要地位。计算机网络拓扑结构主要包括星型结构、环型结构、网状结构等，不同的结构类型对信息传递的准确性也有着不同程度的影响。为了保证网络信息传递的可靠性，在计算机网络的建设过程中会综合考虑各方面的因素，其中网络拓扑结构是需要重点考虑的。加强对计算机网络拓扑结构的研究和分析，保证网络拓扑结构选用的合理性来提高计算机网络的可靠性，还能够有效的减少计算机网络的建设成本。[2]

2 提高计算机网络可靠性的有效方法

2.1 对计算机网络进行容错设计

进行容错设计是提高计算机网络可靠性的首要前提，容错设计是指对计算机网络设备常见的故障进行分析，在原有基础上增强冗余而进行的容错性设计。首先需要全面了解计算机网络设备的分布，通过冗余并行的方式将不同的网络技术中心分别和与之对应的服务器、计算机终端连接起来；其次则是拓宽计算机网络的连接范围，将路由器、广域网以及相应的数据链连接起来，即使其中一个设备出现故障也不会影响计算机的整体运行；最后则是在选用新技术的时候，要考虑服务器的可靠性和容错性，尽可能的减少故障发生的可能性。

2.2 对计算机网络进行双网络性冗余设计

双网络性冗余设计就是在原有网络的基础上，通过规划来增加另一个计算机网络的设备，使得两个计算机网络设备形成双网络结构来实现计算机网络的冗余。计算机网络的双网络性冗余设计可以有效的解决网络设备存在的问题，从而提高计算机网络的可靠性。

2.3 对计算机网络进行层次性的结构设计

多层次网路结构设计的优势在于能够有效的隔离的网络故障，且能够支持一些常见的网络协议来简化计算机网络的工作程序，除此之外，在多层次网络结构中，一些网络设备提高了计算机网络的兼容性。多层次结构主要包括接入层、分布层和核心层，其中接入层作为计算机终端接收网络的重要基础，可以有效的控制用户上网流量，如果是存在于区域网中则可以节省相应的成本；分布层的作用则是对核心层和接入层的界点进行控制；核心层则是负责网络信息的交换，核心层不仅可以实现不同区块的访问，同时还能给不同的区块及时的提供相应数据。[3]

2.4 对计算机网络进行体系结构设计

网络体系结构设计需要从网络服务层、网络操作层和应用层等方面出发进行全面的分析。网络体系结构中不同的层次具有不同的作用，第一层的主要作用是满足用户的实际需求，例如常见的建网和办公；第二层的主要作用则是为用户提供更多的网络服务；第三层则是计算机网络安装的相关软件；最后一层则是计算机网络的拓扑结构和通信协议等。通过计算机网络体系结构中存在的问题进行分析，采用相应的措施来全面提高体系的性能，对提高计算机网络的可靠性有很大的帮助。

[参考文献]

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【关键词】计算机网络；独立设置实验课程；项目驱动

计算机网络课程是信息类专业的基础课程，教育部教学指导委员会把计算机网络列为信息类专业的基础课程之一，可见计算机网络课程在信息类专业的重要性。计算机网络技术发展迅速，从以前的多终端的计算机网络过渡到现在能共享资源和数据传输的高带宽和高性能的计算机网络，在计算机网络中的应用也推陈出新，从以前的并行计算到网格计算，最后过渡到云计算与大数据[1]。可见计算机网络在信息化时代中承担着非常重要的角色。

计算机网络教学的实验教学是很多高校困惑的一个问题，一是计算机网络理论与实验结合程度高，理论课的教学进度受实验课程的影响，教师很难把握学生的认知程度，导致学生学完课程之后对知识点混淆，对计算机网络的整体原理弄不清楚；二是计算机网络实验课程所需要的设备价格昂贵，专业的交换机的性能很难发挥，开设实验课程代价高成本大，很多高校的计算机网络实验室都采用仿真平台去实现；三是现有的计算机网络实验室操作简单，但结构复杂，学生能顺利完成实验，但是对实验室网络的布局和结构一知半解，学生学习计算机网络成了一个瓶颈问题。

吉首大学信息科学与工程学院有5个信息类专业，都开设有计算机网络课程，从2014年下学期开始所有专业的计算机网络实验都改成独立设置实验课程。

经过3年时间的推行，教学效果和学生的能力都得到明显的提高，在计算机网络类竞赛中多次获得好成绩，如网络攻击与防御大赛，计算机网络设计大赛，3年来获得省级两个二等奖和四个三等奖。文章从计算机网络独立设置实验课程的培养目标，实验课程体系和学生能力培养等几个方面给出了实际的几个教学方法和教学手段。

一、改进实验内容，培养学生的综合实践能力

实验内容是实验课程的主体，传统计算机网络的实验课程原理单一，内容基本属于验证性实验，TCP/IP体系中实验面向TCP层和运用层，现有设备也只能做到这两层，实验结果明显。实际实验中学生对下面三层是完全不懂，计算机网络教材的内容也不能通过实验去验证，造成在实际运用计算机网络的时候无从下手，如编写一个IP层数据包获取的应用。

计算机网络技术日新月异，现有的网络内容不能满足新一代计算机网络技术的需求，如IPV6、4G、zeegbe和软交换网络，所有在实验内容上让学生了解一些新网络知识[2]。

（一）多专业融合的实验项目和实验内容

通信与网络不可分割，通信是基础，网络是应用，在设置独立开始实验项目时，底层通信协议也设置有相应的实验项目，通过软件仿真环境去模拟实现。这样的实验项目对通信工程专业的学生很简单，但是对计算机专业的学生而言，掌握了计算机网络的底层知识，学会了底层通信协议的编写和应用，高层的通信协议使电子工程的学生了解了算法的重要性，学会了高层的应用程序的编写。

（二）多种可选择的实验类型

网络通信协议是计算机网络实验课程的最主要内容，网络服务和协议是很多学生难于明白的知识，在独立设置实验课程中，针对服务和协议做了三组实验项目，不同专业的学生可选择不同的类型，让不同的专业知识融合到实验中，做到不同方向和不同兴趣的学生有多组实验选择，强化学生的能够把计算机网络知识应用到不同的学科和领域中[3]。

二、改进实验教学方法，培训学生的创新能力

（一）依托学科竞赛，提高学生的创新能力

为了推动高校学生的实践能力，近几年学科竞赛越来越多，特别是信息类竞赛，学生在竞赛中不仅学会了团结协作的精神，也学会了把书本知识变成应用和产品的过程。计算机网络类的学科竞赛在湖南省内有3次，学生在竞赛中利用所学网络知识解决实际问题，在平时的实验教学中引入竞赛内容，把实验课堂变成一个竞赛课堂，学生在做实验的过程中用到所学知识，完成竞赛的各种挑战，增加了学生的自信心，加强了计算机网络的基础知识，同时也提高了学生通过沟通解决问题的能力。

（二）增加自主性实验和开放性实验

指导老师在实验中可以给学生不同的提示，让学生顺利完成相应的实验项目，课堂外指导老师没有足够的时间来指导学生。在计算机网络独立设置实验课中，很多自主实验内容共并不在课堂内完成，而是在课堂外，通过自主实验，学生养成了独立思考问题和解决问题的能力，自主性实验往往都是提高实验，指导老师给出了基本的思路和方法，指定了统一的验证平台，学生在课余时间完成实验，通过实验发现问题、找出问题，最后解决问题[4]。通过3年时间的实验教学，自主性实验和开放性实验和课堂内实验相结合的方法取得了不错的效果。

三、结语

实践教学是信息类专业课程教学中一个很重要的环节，计算机网络实验课程的独立设置，对信息类专业的人才培养质量起着很大的作用。本文提出了两大方法来改进计算机网络课程的实验教学内容，提高了学生的创新意识、创新能力和新思维，在3年的教学中取得了不错的教学效果。

课题项目：吉首大学独立设置实验（实训）课程建设项目课程建设项目（实设通[2015]15号，编号：JDDL2015006）。

作者简介：李宗寿（1972.8-），男，苗族，湖南吉首人，副教授，华中科技大学控制工程硕士，主要从事计算机网络和嵌入式研究。

参考文献：

[1]刘艳芳，张力军，焦福菊.面向创新能力培养的计算机网络实验教学[J].实验技术与管理，2014.

[2]钱德沛，张力军.计算机网络实验教程[M].北京：高等教育出版社，2005.

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关键词：计算机；设备管理；优化

1现代网络计算机机房设备管理的现状

计算机机房设备管理直接关系到机房设备是否可以正常运行，在不断的改革和发展中，现代网络计算机机房设备的管理工作有了较大的进步，但是从实际的情况来看，目前的机房设备管理仍然无法满足需求。总体而言，管理工作中存在的问题主要如下：（1）管理制度落实不到位。为了有效进行现代网络计算机机房设备的管理，大多都有管理制度。然而从当前的实际情况来看，由于缺乏监督，整理的管理制度并未有效的落实，检查的时间间隔也较长，不能及时发现机房设备的故障，对于网络计算机机房设备的安全运行存在一定的影响[1]。另外，对于机房设备管理制度的更新也不到位，大多是沿用传统的方式，很少结合自身情况做出优化，因此也存在管理制度与实际情况不符的问题，在进行日常管理时很难将制度落实。（2）工作内容过于片面。网络计算机机房设备的管理是一项综合性的工作，涉及到硬件维护、软件更新和故障的排查等多个方面。但是在实际的管理工作中，由于很多工作人员并没有过硬的综合素质，大多只是进行常规的工作，例如打扫机房和检查电力等，并没有进行技术性的管理工作，导致机房设备的管理流于形式。

2现代网络计算机机房设备管理的优化措施

2.1机房设备软件的管理

机房设备的软件对于计算机各项功能的实现起着至关重要的作用，因此在进行网络计算机机房设备管理时不仅要合理的使用计算机软件，同时还要注意软件的及时更新。当然，在更新的过程中要避免软件不兼容而带来的各项问题，因为软件不兼容会带来各类故障，甚至直接造成计算机系统的瘫痪。在开展机房设备软件管理时，首先要根据系统的特性来归类软件，按照使用的需求合理安装[2]。其次，还要结合软件的发展不断更新，及时发现可能存在的问题，这样才能让机房设备的各项功能充分发挥。

2.2机房设备的硬件维护

由于多种环境因素的影响，网络计算机机房的硬件设备可能会出现老化等问题，而且计算机机房设备运行还会产生热量，在高温的影响下，会进一步加快元件的老化。因此在进行机房设备硬件维护时，要重点检查电子元器件的质量情况，发现问题及时处理，替换老化或损坏的元器件。对于其他的电子元器件，在检查时也要细致记录，这样才能有效的实现动态管理。如果在检修的过程中发现大型元器件的损坏，必须及时的上报，组织专业人士进行设备的维修。对于有明确规定使用年限的电子元器件，在达到限制后必须强制报废并更换，这样才为机房设备的稳定运行奠定基础[3]。

2.3严格执行管理制度

在上文的分析中提到了，由于管理制度缺乏有效的监督，导致机房设备的管理工作在执行时并未严格按照制度落实，增加了计算机机房设备运行的风险。因此，为了有效强化网络计算机机房设备的管理工作，要对制度进行严格的监督和检查，确保各项条例都能完全落实到实际工作中。针对这一问题，可专门成立巡查组，定期对机房设备管理的工作进行检查和监督。当然，为了有效优化机房设备管理的工作，还需要对工作人员进行技能培训，定期的开展各类知识讲座，培养其实际操作能力，让他们掌握现代计算机管理的技能，这样就能有效的提高管理的效率，同时对机房设备正常运行提供保障[4]。当然，为了让制度更为合理，还要根据实际情况不断的更新各项制度，让其具备更高的可执行性。

2.4内部环境的管理

计算机机房设备很容易受到环境的影响，例如高湿度就可能带来短路和腐蚀的风险。因此必须要做好内部环境的清洁管理工作。首先，要定期打扫机房卫生，最好是每天一次，同时合理科学的摆放线路和设备，对于设备表面的灰尘要进行集中的处理。其次，进出机房都要进行检查，确保每个进入机房的人员都穿戴鞋套，杜绝人员进入机房携带易燃易爆等物品。为了避免强光直射，在机房内的窗户应完全封闭，采取遮光处理。不得使用木质材料的窗户和台椅。当然，还要做好相应的静电防护措施，将照明设施与设备用电分开进行。最后，还应禁止个人移动储存设备接入到机房的计算机中，避免病毒感染。

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关键词：网络课程　教学设计　开发技术

 

网络技术对远程教育产生的深刻影响，直接表现为提供给学习者大量便捷的机会，学习者可以根据自己的实际情况，灵活调整自己的学习进度、学习计划及学习内容，从而真正体现“以学生为中心”的现代教育思想。网络课程可以按学习者的思维方式组织教学内容，教学效果则由教师和学习者共同评价。使传统的教学由单向转为双向，实现了远程教学中师生之间、学生与学生之间的双向交流，由大众化教育趋向个性化教育。远程教育教学环境的完善，以及高质、高效、满足个人需要的网络课程设计与开发，无疑对现代远程教育体系的发展起着至关重要的作用。 

 

一、基于远程教育的网络课程设计的原则 

 

网络课程的设计不能简单地套用传统课程设计的思路和方法，一是要适当体现当代教育改革的精神，二是要充分发挥网络媒体的特长。 

1.以教育改革为宗旨 

利用信息技术促进教育改革是当代教育发展的大方向。网上教育应该做到观念更新，教法革新，内容从新，评价创新。对于教师来说，经过这种革新课程的学习研究探讨，无疑会对教育改革产生巨大的带动作用。 

2.以异步学习为基础 

网络既可以支持同步学习，又可以支持异步学习。但从网络媒体的特征来说，更适合于异步学习，因为异步学习可以利用网络的时间和空间两个自由度，而同步学习只利用了空间自由度，并且目前的网络线路还受到宽带的限制。就目前而言，在网络上实行同步教学既不经济又不实用。对于网上成人教育来说，异步学习更是应该大力倡导的。 

3.以学习过程设计为中心 

传统课程开发是以学习内容设计为中心的，而网络课程应该是以学习过程设计为中心的，而且网络学习过程具有利用信息资源的有利条件。这种基于资源的学习模式更有利于提高学习者的学习能力。另外，在设计学习过程时注意情境创设，强调“情境”在学习中的重要作用、注意信息资源设计，强调利用各种信息资源来支持“学”。 

4.以自主学习为中心 

网上教育应该坚持以学员为主体，营造一种有助于学员探究性学习的环境，促进一种自主学习的文化。学员自主学习活动包括自学知识、观摩演示、观察案例、寻找信息、探索问题解法、交流研讨、构建作品、自我评价等。 

5.以案例学习为方法 

在医学、管理学等科学领域，案例学习历来被作为至关重要的教学方法。在教育领域，特别是在教师培训中，注意应用案例的学习方法，让学员通过大量的案例观察与分析，从中体验教学的科学性与艺术性，提升自己的教学设计水平。 

6.以学习资源为支撑 

传统的课程是一个内容自定的封闭系统，而网上课程应该是一个以信息资源利用为特点的开放系统，课程资源库建设可以采取自建与引用相结合的办法。比较而言，传统课程开发是以学习内容设计为中心的，而网上课程应该是以学习过程设计为中心的，而网上学习过程具有利用信息资源的有利条件。这种基于资源的学习模式尤其适用于成人学习者。 

7.以合作学习为导向 

合作学习是备受国际教育界推崇的学习模式，因为它有助于培养学习者的合作精神和协同解决问题能力。在教师教育中，如果能够让教师们学会在网上运用电子手段进行教学研讨和协同设计教案，无疑会对他们今后的教学行为产生积极影响，因此是值得倡导的学习模式。 

8.以电子作品为业绩 

网上教学应该让学员尽量利用电子手段完成作业，把他们的电子作品作为学习业绩。学员的电子作品可以传送给老师，也可以通过网页形式，以便接受多方评议。对于教师教育来说，特别有价值的电子作品是信息化教案，教师通过设计信息化教案的练习就能逐渐形成信息化教学能力，为我国教育信息化发展积蓄力量。 

9.以评价为网络课程的发展动力 

针对网络课程特点，我们建议在网络课程的教学设计中采用自适应测验的方法，依据学习者的学习需求和学习风格差异，以及学习者在学习过程的表现，由课程的内在处理程序给不同的测验进行评估，做到学习评价的动态性和自适应性。同时，根据评价的结果，及时对网络课程进行调整，使评价的

作用尽早地体现出来，使之成为网络课程的发展动力之一。 

10.以电子学档案为管理手段 

网上教育可以充分利用系统的信息管理功能，通过建立和维护学员的电子学档来管理学习过程。电子学档可以包括学员身份信息、学习任务信息、学习活动记录、学习评价信息、电子作品选集。

二、基于远程教育网络课程的设计范围 

 

1.学习内容支持的设计 

学习内容支持是基于自主学习的网路课程设计核心部分，可以分为下面三方面： 

（1）学习目标设计：将学习目标分层次细化，设计多级学习目标，如课程学习目标、章节学习目标和知识点学习目标，并将这些目标合理地传递给学习者。 

（2）学习内容设计：在进行知识结构的设计时，首先要涵盖所有的知识点内容，各个知识点的关系要体现课程内容的特点，反映教学规律，展示出知识结构的功能。同时，为了支持学习者的主动探索和完成意义建构，在网站中为学习者提供丰富的学习资源；在内容呈现上，注重多媒体的有机结合。 

（3）学习辅助内容设计：学习辅助内容是为了帮助学习者能够顺利完成教学内容的学习而设置的提示性、辅内容，如课程教学大纲、学习者必备的知识和技能、课程前沿，可以帮助学习者从宏观上了解该课程的知识体系，确立学习目标。 

2.交互支持的设计 

网络课程的交互是在一种网络学习环境下，为了达到教与学或建立社会关系的目的而进行的双向或单向交流。使课程教学网站根据角色不同设计相应栏目，提供人机交互窗口，如疑难提问、交互课堂、课程bbs等，实现一对一、一对多、多对多师生交互。且提供了基于互联网络的音、视频授课与辅导系统，教师可以对学生进行有关课程内容、难点的针对性辅导，还可以与学生进行面对面的讨论，就像在传统的课堂上一样，生动、亲切，使远程教学的学习环境更加人性化。 

3.学习活动支持的设计 

设计与课程相关的案例研究与分析、专题探究活动，让学习者以个人或小组的形式展开活动，或设置虚拟实验室，让学生自己动手做实验。同时，提供记录工具，方便学习者将活动过程中的感想记录下来。

4.评价反馈支持的设计 

网络课程中的评价分为两类，一类为形成性评价，另一类为总结性评价。在该课程中,形成性评价主要通过网上讨论、调查、练习和章节测验等形式进行，且实施评价时，运用技术及时反馈。如某一网络课程的“在线测试”模块，学生点击进入后可进行学习效果自测；自测完毕并提交后，能够给出评分标准和考试成绩；当学习者做出错误选择时，给出适当的提示信息(但不是答案)，以帮助学习者进一步理清问题，形成一种自我建构的能力；或给出错误分析，引导学习者对所存在的问题进行纠正。总结性评价的方式主要是期末阅卷考试，现已开始部分机考,逐步过渡到期末全部机考。 

5.导航支持的设计 

网络课程中设计清晰、明确、简洁的导航，可以为学习者提供即时有效的引导，引导学习者高效地进行自主学习。常见的导航策略有模块导航、帮助导航、线索导航、浏览图导航、演示导航等，导航策略的设计应遵循明确、便捷、动态的原则。

三、基于远程教育的网络课程的关键开发技术 

 

网络课程最终需要通过各种软件技术来实现，教师掌握网络课程的开发技术将有助于网络课程的开发，下面就介绍几种有用的关键开发技术。 

1.流媒体播放技术 

流媒体是指采用流式传输方式在网络上播放的媒体格式，如音频、视频或多媒体文件。和常规视频媒体不同，流媒体可边下载边播放。以宽带为基础，流媒体不仅可以进行单向的视频点播，还能够提供真正互动的视频节目，如互动游戏、三维动画等。 

流是连续传输的数据，典型的流有音频流和视频流。一般而言，流采用类似于广播的方式，以恒定的速率传输数据，播放的时间与传输以及原始记录的时间是完全相同的。目前主要的流媒体文件格式有asf、rm、mov等。 

2.网页制作技术dreamweaver 8.0 

macromedia dreamweaver 8.0是一款可视化的网页设计工具，是建立web站点和应用程序的专业工具。它将可视布局工具、应用程序开发功能和代码编辑支持组合在一起，操作界面美观、功能面板高度整合、功能强大，使得各个层次的开发人员和设计人员都能够快速创建吸引人的基于标准的网站和应用程序。开发人员可以使用dreamwea

ver及所选择的服务器技术来创建功能强大的internet应用程序，从而使用户能连接到数据库、web服务和旧式系统。 

3.网页动画制作技术flash 

flash有许多的优点：首先，它是基于矢量的图形系统，我们只要用少量向量数据就可以描述一个复杂的对象，占用的存储空间只是位图的几千分之一，非常适合在网络上使用。同时，矢量图像可以做到真正的无级放大，无论用户的浏览器使用多大的窗口，图像始终可以完全显示，并且不会降低画面质量。其次，它使用插件方式工作。用户只要安装一次插件，以后就可以快速启动并观看动画，不必像java那样每次都要启动虚拟机。flash生成的动画一般都很小，所以调用的时候速度很快。flash plug－in也不大，只有170k左右，很容易下载并安装。它还提供其他的一些增强功能，比如，支持位图、支持声音、支持渐变色、alpha透明等。拥有了这些功能，完全可以建立一个全部由flash制作的网页站点。最后，flash影片是一种流（stream）形式文件，在观看一个大动画的时候，可以不必等到影片全部下载到本地再观看，而是随时可以观看。 

4.数据库技术sql server 2000 

sql server 2000是microsoft公司推出的一个关系数据库管理系统，在继承了sql server 7.0版本的优点同时又增加了许多更先进的功能，具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成程度高等优点，可在多种平台中使用。 

 

四、结束语 

 

网络在现代远程教育中的使用，不仅仅是教学手段的更新，更重要的是实现了教学模式的变革。因此，我们在设计基于远程教育的网络课程时必须意识到，网络课程的建设是一个系统工程，应以系统科学的方法来进行设计工作，对于不同教学情境，不同类型的学习者都要给其提供符合其认知规律的学习资源，并注意激发和维持学习者的学习积极性和主动性。网络课程具有资源共享、不受时间和空间的限制、可以多向互动、便于合用等方面的优点，需要教师和学生不断探索适合网络环境下教和学的新理念、新方法。 

 

参考文献： 

[1]肖国强.基于 internet 的远程教育教学设计模型[j].电化教育研究, 2001(4). 

[2]陈庆章, 张 健 .从软件工程的角度看基于 web的教学课程的开发[j].中国远程教育, 2001(2). 

[3]曾志雄.浅谈网络课程的设计模式[j].现代教育技术, 2002(3).