数据通信毕业论文范文

导语：如何才能写好一篇数据通信毕业论文，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：单片机；串行通信；总线；计算机；接口

随着自动化技术、计算机技术和网络通信技术的飞速发展和广泛应用，论文工业过程的智能化、自动化监测与控制系统的应用日益广泛．单片机系统由于其抗干扰性能较好被大量应用到工业过程控制的各个领域。因为工业现场环境较恶劣，单片机系统在使用过程中通常会出现一些设计时想不到的新情况、新问题，这就需要进一步修改和完善．因此，有必要设计一套单片机综合实验系统，根据工业现场反馈的各种问题，随时对系统中的功能模块进行实验研究和分析，解决工程实际问题．本文设计的这套单片机综合实验系统具有自动采集多路模拟量、对采集的数据进行处理和显示、根据设定的参数自动调节和控制输出、与计算机进行远距离数据通信等功能．

1系统组成及工作原理

综合实验系统主要由以下几部分组成：89C51单片机及其仿真系统，温度、压力等模拟量传感器及其接口电路，A／D转换模块，数据存储模块，按键控制模块，日历时钟模块，看门狗电路模块，FP—GA模块，液晶显示模块，通信模块及上位计算机，其组成框图如图1所示．系统采用89C51单片机作为主控芯片，A／D转换模块将多路模拟信号转换为数字信号；外部数据存储模块为该系统采集的数据提供存储空间；按键控制模块向CPU传回键值，用来设置和调节系统参数；日历时钟芯片不仅可以给系统提供准确的时间，而且为系统提供掉电保护功能；看门狗电路模块为系统提供了精确复位和低电压监控功能，一旦系统出现故障或程序跑飞，它就可以在超时周期之后使CPU复位，提高系统的整体可靠性和抗干扰能力．FPGA模块是现场可编程逻辑门阵列，通过编程可将它作为多种数字逻辑器件使用；LCD液晶显示模块可以同时显示多行字符及自造图形，主要用来显示采集到的数据、系统时间等；兼容RS485和RS232两种协议的全双工串行通信接口，可以与上位计算机进行远(约1200m)近(约15m)距离的数据通信[1]；上位计算机将接收的数据进行存储、显示、绘制模拟曲线、打印曲线和数据文件，按照用户的具体要求作进一步的数据分析和处理，同时发送控制参数，对被测对象的温度、压力等进行控制和调节．

2系统硬件设计

2．1单片机仿真系统

单片机仿真系统可以模拟CPU在仿真机上运行用户程序(程序和数据存储器借用仿真机的)，也可以连接外部电路来实现动态监测与控制功能．仿真机一般都具有单片机的基本功能部件，如CPU、RAM、用户程序存储区、键盘等；具有单步、设置断点(以便随时观察内部各RAM、特殊功能寄存器的数据变化)、连续运行用户程序的功能[2]．

监控程序放置在仿真机内，要仿真的CPU器件位于仿真机外仿真线的端头，毕业论文更换不同的仿真头和CPU，该机可以仿真8031、89C2051、89C51等类型的单片机，该机的调试软件可以直接编辑汇编源程序．通过仿真机进行编程和调试减少了对芯片的频繁写人、擦除和修改操作，只有当程序调试顺利通过才将程序写入芯片，编程方便且节省时间．

2．2传感器的选择及信号变送电路的设计

传感器作为系统的感知器件，直接影响着系统的精度和稳定性．本实验系统中，温度传感器选用精度高，线性度好，使用方便的LM335传感器；压力传感器选用标准应变式压力传感器，它具有精度高、响应速度快、分辨率高等特点．传感器接El电路的设计采用了模块化设计方法，设计了温度、压力等专门接口电路，直接与上述各种传感器相连．由于从传感器输出的模拟电信号非常微弱，需对这些模拟信号进行放大，同时为了确保信号不失真，选用了线性度好、抗干扰能力强的高精度运放OP07，其特点是输入失调电压较高、温漂较小、开环电压增益较高、共模抑制比较大，它输出的模拟信号经10位A／D转换器TLC1543转换成数字信号后，送人89C51进行处理．

2．3通信模块的设计

计算机(PC)串行通信端口是RS232负逻辑电平，该实验系统上既有RS232接El，又有RS485接口，可以通过RS232总线进行点对点通信，也可以通过RS485总线进行多机通信_3]，RS485总线上最多可挂接32个综合实验系统，总体布局如图2所示．所以实现计算机和该实验系统之间的近距离通信，通过RS232接口即可；若要实现计算机和该实验系统之间的远距离通信，则必须将RS232电平转换为RS485电平后，才可将实验系统挂接在RS485总线上．RS232-RS485电平转换原理如图3所示，通过MAX485的差动输入(A、B)与RS485总线相连进行信号的收／发，由于RS485总线上只能进行半双工通信，所以MAX232和MAX485之间除了接收和发送线外，还有一个信号线来控制MAX485的接收使能(RE)和发送使能(DE)，在PC与RS232相连的这一侧，通过PC的请求发送(RTS)来控制．

2．4串行总线I*2C

I*2C总线是PHILIPS公司开发的一种简单、双向二线制串行总线[4]．它只需两根线(串行时钟线SCL和串行数据线SDA)就能完成挂接在总线上的若干个IC器件与微处理器之问的数据交换．该实验系统采用具有IC总线接口的看门狗芯片CATll61和可编程实时时钟芯片PCF8563，由于单片机89C51自身没有IC总线接口，所以采用软件合成IC总线与它们相接．

IC串行总线与并行总线的最大区别在于：并行总线有地址总线，CPU通过地址总线访问从器件；而IC总线利用数据传送中的前几个字节传送地址信息，所以占用CPU的口线大大减少[5]．随着智能化测控仪器日趋小型化和集成化，IC串行总线正在逐步取代传统的并行总线．．5抗干扰设计

工业监控现场工作环境一般较差，干扰较严重，为了保证系统可靠工作，必须解决抗干扰问题．针对工业监控现场可能产生的干扰、干扰来源、传播途径等，采用了软硬件方法对系统进行抗干扰设计．硬件抗干扰设计主要包括：对电源噪声进行滤波、大功率驱动电路接口进行光电隔离、集成电路芯片的VCC与地之间并连电容、优化电路板的布线、看门狗监控等；软件抗干扰设计主要包括：软件陷阱、软件自恢复、数字滤波、求平均值等．

对于数据输入通道的干扰，采用软硬件结合的方法进行滤波．当存在随机干扰而使被测信号中混入了无用成分时，硕士论文首先经过一个时间连续的RC滤波电路，再经A／D变换成二进制数字量后，进行数字滤波．因为硬件滤波能很好地抑制高频干扰，而对低频干扰的滤波效果却较差；而软件数字滤波算法对低频干扰具有较好的抑制能力．

在控制强电设备的开关量输出通道中，为防止现场强电磁干扰或工频电压通过输出通道反串到监控系统，采用了光电隔离技术．因为光信号的传输不受电场、磁场的干扰，可有效地防止干扰信号因耦合而进入系统，达到电气隔离的效果．

3系统软件设计

系统软件包括单片机软件和PC机软件．单片机软件采用模块化结构，利用MCS一51汇编语言编写．根据要实现的功能，该软件由主程序以及数据采集、A／D转换、数据通信、日历时钟编程、键盘中断调控、液晶显示、D／A转换、数码管显示等程序模块组成．下面以加热炉的炉温控制为例，给出系统程序流程图如图4所示．

PC机软件的主要功能是对单片机系统采集的数据进行存储、处理、动态模拟显示、报表绘制、打印输出等．PC机软件采用VisualBasic6．0编写，医学论文PC机与单片机之间的实时通信程序主要是通过计算机的串行通讯口进行数据的实时采集和双向通信，此外，PC机程序还将单片机采集过来的数据按照用户的具体要求进行动态显示、数据统计、生成报表和数据文件等，并对不同情况下得到的数据进行对比分析，总结出变化规律．

4实验结果与分析

为了测试该系统的实时性，将5台综合实验系统与工业计算机组成分布式多机通信系统，单片机串口工作方式1(传送一帧信息10位)，波特率2400bps，一帧数据采用5个字节(其中数据占2个字节是因为A／D转换结果是10位)的格式，如表1所示．5台实验系统各采集一次数据给PC机传送时，理论上连续发送速率为2400／(10*5*5)===9．6次／s．经过测试发现，计算机在120ms后收到了5台综合实验系统发送的共250位数据，实际发送速率约为8次／s，这是因为有状态转换和等待时间；为了测试系统的可靠性和稳定性，将调试好的程序写入单片机芯片，使系统连续运行，120h后观察系统仍然在按设定的流程工作，没有出现死机现象．该系统经过多次改进和实验验证后，据此设计了工业加热炉炉温控制系统并在工业现场安装使用，结果系统能连续正常工作(工业计算机故障除外)，测量随机误差为±0．01℃，控制结果满

足了实际要求．

5结论

该综合实验系统不仅能为以单片机为核心的系统前期探索研究提供一种方便的实验装置，而且能在远离工业现场的实验室解决工业应用中的实际问题．实验结果表明该系统可以将许多分散的实验项目整合在一起进行研究和分析，节约资源，降低成本；实验数据正确率高，通信实时性强，系统工作可靠；单片机串行网络构成的分布式通讯系统灵活性强，易于扩充，其基本原理适用于工业现场的分布式数据采集、检测及控制系统，具有很大的实用价值．

参考文献：

[1]李朝青．PC机及单片机数据通信技术[M]．北京：北京航空航天大学出版，2001．

LIChao-qing．DataCommunicationTechnologyofPCandSCM[M]．Beijing：BeijingUniversityofAero—nauticsandSpaceflightPress，2001．(inChinese)

[2]杨文龙．单片机原理及应用[M]．西安：西安电子科技大学出版社，1993．

YANGWen—long．PrincipleandApplicationofSCM[M]．Xi’an：Xi’anUniversityofElectronicsTechnol-ogyPress，1993．(inChinese)

[3]高红红．矿区专用铁路调度监督系统的研制[J]．现代电子技术，2005，21：84．GAOHong-hong．ResearchandDevelopmentofDis—patchandSupervisionSystemofMineRailway[J]．ModernElectronicsTechnique，2005，21：84．(inChinese)

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关键词：继电保护；课程；教学模式

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2013）01-0033-02

电力系统、计算机技术、电子技术与通信技术的飞速发展给电力系统继电保护不断注入了新的活力，提出新的要求。现代电力系统是高度数字化、信息化和自动化的超大区域网络结构，电力系统继电保护是对其安全稳定运行至关重要的一门技术[1]。21世纪继电保护的未来发展趋势是计算机化；网络化；保护、控制、测量、数据通信一体化；智能化[2]。以新疆农业大学（以下简称“我校”）为例，在现有教学模式基础上，本文探讨继电保护课程教学中提高学生实践与创新能力的方法，为将学生培养成具有实践能力、创新精神的人才而努力，为该课程的教学改革提供理论支持和智力保证。

一、电力系统继电保护课程的特点

我校“电力系统继电保护原理”课程理论教学36

学时，网络教学6学时，总计42学时，作为电气工程及自动化及农业电气化与自动化的专业必修课，设置在大四上学期初；“微机继电保护”课程共26学时，均为课堂理论教学学时，作为专业选修课安排在“电力系统继电保护原理”结束后的大四上学期末开设，目的是顺应现代电力系统高度数字化的趋势，让学生了解现代数字式继电保护硬软件的知识，内容涉及到原理、保护算法、硬软件设计方法等；“继电保护课程设计”为期一周，与“微机继电保护”同时安排在大四上学期期末，目的是培养学生综合运用所学的基础理论知识分析与解决电力系统中的实际问题的能力[3]。

二、继电保护课程教学存在的问题

为适应现代数字电力系统继电保护技术的新发展，目前我校继电保护的教学内容已加入“微机继电保护”，作为少学时内容与“电力系统继电保护”共同设置在大四上学期，同时开设的其它几门专业课使得学生大四上学期课程较为集中，学习任务量较大。此时学生即将面临毕业设计开题、复习考研或找工作，第一学期过高的学习任务和课程的相对集中对其学习效果有一定影响；在课程教学上，基本停留在传统模式：即利用板书或者多媒体课件形式，将继电保护原理及其实现方法按照教材的章节和顺序进行课堂讲授，这主要存在以下几个问题。

（一）重理论，轻实践，无法提高学生的实践能力与创新精神

对教师而言，继电保护原理单纯靠板书或多媒体课件较难讲透；对学生而言，继电保护内容比较抽象且实践性强，知识描述更需要形象化演示去理解，配合学生自主实践学习才会有好的效果。比如，“零序过电流保护原则上是按照躲开在下级线路出口处相间短路时出现的最大不平衡电流来整定”，若单纯由教师口头讲授原理，学生难以理解； “微机继电保护”课程主要分析现代数字式继电保护软硬件相关知识，内容涉及原理、保护算法、硬软件设计方法等。若单纯讲解微机继电保护算法，使学生难以消化，从而会削弱其学习的积极性。

（二）教学理念不够强，教学内容需要优化

继电保护课程组与“单片机技术”、“数字信号处

理”、“电力系统自动化”、“高低压电气设备”等课程有很多联系，但教学上往往孤立、脱节，缺乏全局梳理，使学生对继电保护完整系统缺乏全面认识。课堂上，教师若能将继电保护教学作为一个整体，以实例联系相关课程内容，紧跟行业发展前沿并且结合实践，教学效果会更好；此外，目前继电保护教科书内容繁多，与其他专业课程也有所重复，需要对课程内容进行整合优化。

（三） 学生自主选择力不强

学生对继电保护内容的兴趣点各有不同，部分学生未来并不从事继电保护工作，或考研方向与此关系不大。目前情况是，继电保护课程组教学课时相对较多，内容较为宽泛，对于上述内容部分学生显得索然无味，学生根据自己情况自主选择的能力不够强。为此，以学生为本，可以在课程形式上稍做一些调整。

三、教学模式的探索及实践

针对继电保护课程教学存在的问题，本文探讨了几种改进模式和方法，且部分已开始具体实施，取得了一定的教学效果。

（一）优化专业培养计划

将原本设置在大四上学期分开教学的“电力系统继电保护原理”和“微机继电保护”两门课整合为一门，设置在大三下学期。“继电保护课程设计”可设置在大四上半学期。这样设置有两方面考虑：内容上，减少学生学习任务量，突出重点，使教学有针对性。比如，可缩减“电力系统继电保护原理”教材中电磁型继电器、断路器等与“高低压电气设备”教材有所重复的内容，减少或者删除“微机继电保护”教材中与“微机原理与应用”、“单片机技术”“数字信号处理”等相关课程的重复内容；时间上，我校电气专业学生于大三至大四暑假期间设置了为期5周的发电厂生产实习，实习前对继电保护内容的理论学习，为生产实习期间学生对继电保护装置、电力系统设备等内容建立感性认识打下基础，从而提高学生的实践与创新能力。

（二）改进教学手段与教学方法

教师可采用多样化的教学手段和方法进行教学。以传统教学手段为辅，以现代化网络媒体、实验教学等方式为主。以提高学生学习的积极性及其实践创新能力为目的，建立学生对电力系统继电保护的整体概念，使学科前沿知识与教材内容相结合，课堂教学与实践教学相结合。

1.网络课程建设。利用学校现有网络平台，上传电子教案、视频，演示动画等资源，并建立一套自测系统，使学生可以主动借助网络课程平台观看和使用这些资源。教案、课件既可以作为学生的预习资源以及弥补疏漏的课后复习资料，也可以作为教师选择的教学资源库；视频资源以声、像集合的形式使学生直观了解继电保护的动作过程及原理；具有交互性的演示动画可以提高学生学习的趣味性，比如，利用FLASH将继电保护动作过程制作成SWF动画，或用Visual C++开发保护动作演示模块[4]；自测系统可以使学生在正式考试前自我检测，弥补疏漏的知识点。利用网络交互平台有助于增强课后教师与学生之间的互动性，使教师及时了解学生遇到的问题并展开网上讨论，以提高学生对课程学习的主动性。因此，网络资源的建设需要教师有针对性地选择教学内容，或利用专业软件开发演示模块，并及时更新资源。目前，我校网络课程建设已取得初步成果。

2.实验平台建设。微机保护已成为当前继电保护的主要形式。华北电力大学、湖南大学等高校先后自主开发了微机型线路保护教学仿真实验装置。实验平台建设思路为面向实践平台的建设，使学生能够对本专业内容形成完整的知识链[5]。我校可采用引进设备或者利用现有教师队伍和资源对微机继电保护实验设备进行开发。目前，我校基于TMS320F28335+PC机的继电保护教学实验平台的研制正在进行。

实验平台可作为本专业教学科研平台，不仅方便用于学生实验、课程设计和毕业设计，也可以作为教师的科研平台。该平台能够使学生直观了解微机继电保护硬件结构，并且通过配置不同的软件模块实现不同原理、不同对象的继电保护功能；开设综合性实验和设计性选做实验，有利于提高学生的积极性及实验、设计能力，有助于开阔学生的视野、发挥创新能力。

3.课程设计内容优化，加强毕业论文设计。课程设计是培养学生的实践能力、创新能力和综合能力的重要环节[6]，在传统设计内容基础上可以充分利用实验平台，先进行整定计算，后在平台上模拟故障时继电保护动作；建立以任务驱动，由教师引导、学生进行自主探究学习的框架。根据继电保护原理建立主题，比如，电流保护、距离保护、纵差保护等；也可以根据继电保护对象形成“主题”，比如，电力变压器保护、输电线路保护等。

课程设计可以在大三下学期上课期间布置下去，使学生带着问题学习，并结合大三暑假为期五周的“发电厂生产实习”，使课程设计更具针对性、实践性，从而激发学生的创新意识。此外，通过毕业论文的设计强化为工作打下基础。

4.完善评价体系。适应新的教学方法与手段，改进传统课程考核评价方式。继电保护理论课成绩应综合考勤、课堂表现、小组讨论、平时作业、网络自测、综合实验等教学环节进行考评。将平时成绩比例增大，有利于激发学生平时学习的积极性；课程设计可以对每个学生进行公开答辩及严格书面考核；毕业论文（设计）成绩评定标准应以提高学生的实践与创新能力为目的，综合文献综述、论文质量、创新能力、实验态度等因素进行考评。

本文以新疆农业大学电气工程专业、农业电气化专业为例，对继电保护课程的教学模式进行探索与实践，重点激发学生平时学习的主动性，使其能够掌握必要的工程技术、测试方法以及先进设备的研究方法。若能将每个环节都做好做实，师生就能在一整套良好有序的教学体系中受益，从而培养出适应智能电网时代、具有实践能力、创新精神的人才。

参考文献：

[1]何瑞文，陈少华.现代电力系统的继电保护课程教学改革与建设[J].电气电子教学学报，2004，（3）.

[2]付乔.继电保护发展现状综述[J].攀枝花学院学报，2006，（2）.

[3]李文武，袁兆强.继电保护课程组教学改革的探索[J].中国电力教育，2010，（12）.

[4]曾煜晓.继电保护教学培训辅助软件系统的开发与设计[D].济南：山东大学，2008.

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关键词：远程控制 多线程 客户端

中图分类号：G724 文献标识码：A

从我国远程教育发展的历史来看，随着CERNET等计算机网络技术和卫星数字压缩技术的发展和普及，计算机远程教育作为一种全新的教育方式，正在被广大教育工作者所认识，它以其巨大的潜能，丰富着现行教育的内容，对改变传统教学，提高素质教育起着非常重要的作用。

一、发展计算机远程教育，有利于促进高职院校明确培养目标

目前，我国教育的发展模式正在由外延式向内涵式过渡，外延式发展注重规模和数量，内涵式发展注重质量和效率，因此，高职教育必须把培养重心转移到提高质量上来。

计算机远程教育的应用给高职院校课程设置和教学内容带来明显变化，而课程设置和教学内容的改革是相应的教学模式改革的基础。这些变化对于实现教学目标的改革产生一定的影响。利用计算机远程教育之后，课程设置更加灵活、更加多样化。学生完全可以根据自己正在或即将从事的职业选择学习内容，自主能力大大加强，这使得高职院校在课程设置和教学计划方面具有更多的实用性和多样性。计算机远程教育本身开放性的特点完全可以满足这种教学形式。因此，大力发展计算机远程教育，有利于这种教学目标的实现。

二、发展计算机远程教育，有利于推动高职院校课程体系改革

高职院校的培养目标决定了高职教育的重点是培养学生的实践能力，其教学内容与课程体系强调的也应当是在掌握理论知识的基础上为技术应用能力的培养积极做准备。因此高职院校的教学内容与课程体系应当摆脱学科系统性、完整性的束缚，建立以实践为基础的教育体系，即从职业能力入手，改革单一的学科型课程模式，以职业能力为本位来开发课程，并将学生综合职业能力和全面素质的培养系统地贯穿于教学过程的始终。

学生掌握知识，是发展其能力的基础。我们强调能力培养并不是忽视掌握基础理论的必要性，而是要在掌握基础理论的基础上及时更新知识结构，使得培养的学生与社会接轨，成为实用的职业技术人才。当今社会，新的科学理论和实用技术不断地涌现，国内外一些新的政策法规、技术标准也不断出台。如果我们仅仅停留在几年甚至是十几年的统编教材上，很快就会过时。使用计算机远程教育可以改善这种状况，它能够尽快地反映专业领域里的最新成果，建立起活的教材体系，因而它特别适宜新知识的传授，适宜以各种方式来传播完整的系统的专业知识。

三、发展计算机远程教育，有利于提高高职院校教师的专业素质

高职院校教师要想成为合格的计算机远程教育教师，必须完成自身的角色转变、学会合作、熟悉远程教学规律以及担当高强度的教学劳动等任务，这仅仅依靠一般的师范性职业训练是不够的。远程教育的特点要求远程教育教师要具有更高的专业化水平，具体表现在知识结构、专业技能和专业情感等方面。

四、发展计算机远程教育，有利于推动高职院校教学模式的改革

深化教学模式改革是人才培养模式改革的核心，是计算机远程教育的根本任务。改革过程中必须遵循“以学生为中心，以学生自主学习为主、教师导学为辅”的指导思想，[4]充分发挥学生主体地位和教师主导地位的作用，重点从三个方面推进教学模式改革。

积极改革教学组织形式，加强学生利用网络资源开展自主学习和小组合作学习的自主性加强网上教学活动的组织与实施，积极开展网上实时与非实时相结合的教学活动，包括课件点播、在线答疑、网上考试等方式，积极开展教师与学生的网上交流，增强教师与学生之间的沟通，帮助学生完成学习任务。在此基础上可以以课程为单位，组织必要的面授辅导。

深化课程教学方法改革教师在辅导中变传统的灌输式教学为引导式教学，注重对学生进行学习思路、学习方法的指导，向学生介绍课程的知识体系和重点难点，着重进行答疑解惑，增强教学的主导性。

按照培养应用型人才要求，切实加强实践教学高职院校应逐步完善实践环节的教学文件和管理制度，确定各专业下各门课程实践教学的目的内容、组织形式、实施办法、考核标准等；认真落实课程实验、实习、课程设计等实践教学环节，积极开展专业实习活动，有效的提高学生的实际工作能力。多数学生可以在集中实践环节中结合工作实际选题，在调查研究的基础上完成毕业论文（毕业设计）。

五、发展计算机远程教育，有利于提高学生自主学习能力

建构主义（constructivism）的提出者瑞士学者让・皮亚杰（Jean.Piaget）认为：智慧本质上是一种对环境的适应，智慧的适应是一种能动的适应。一定的刺激只有被主体同化于认知结构之中，主体才能作出反应。因此我们认为，教育过程是以学生为主体的。学生在教师的指导下，自主学习，主动构建自己的知识体系，从而获得充分的发展。

在计算机远程教育环境下，学生按照教师事先设计好的教育资源进行学习，然后同化、加入到原有的知识结构中去。在学习的过程中，学生会经常提出问题，教师可以根据学生的不同实际情况进行有针对性的指导，这种学习过程往往能够激发学生的学习兴趣，使学生的学习情绪处于最佳状态，极大地调动学生渴求知识，探索究竟的主观能动性，从而提高学生的自主学习能力，这一过程就是建构主义理论所说的知识的建构过程。

综上所述 发展计算机远程教育，探求新的职业教育模式，能够进一步提高高职院校的教学效果和教学效益，为社会主义建设事业培养出更多更好的职业技术人才。

（作者单位：湖北工业大学 计算机学院）

参考文献：

[1]邢晓春，王海竹.对远程教育教师专业化的思考.现代远距离教育，2005.