“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)研究與實(shí)踐

摘要：本文針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及教學(xué)手段展開討論，總結(jié)了我院多年來對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)研究的成果和經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)健詞：課程教學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)手段

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)和通信兩個(gè)領(lǐng)域的交叉學(xué)科，內(nèi)容極為復(fù)雜，涉及到以錯(cuò)綜復(fù)雜的方式彼此交織的許多概念、協(xié)議和技術(shù)，是一門公認(rèn)較難講和難學(xué)的課程，因此很多教師都致力于改進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。我院“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程是國防科大精品課程、湖南省精品課程以及國家精品課程。為此我們積極開展了“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)方法研究，并在教學(xué)實(shí)踐中予以貫徹。

1教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程涉及到眾多的概念、原理、協(xié)議和技術(shù)，而且這些內(nèi)容以錯(cuò)綜復(fù)雜的方式彼此交織在一起。為應(yīng)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)容上的廣闊度和復(fù)雜度，許多計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)通常都是圍繞網(wǎng)絡(luò)分層模型來組織的。這種分層的組織方式使得學(xué)生能夠看透計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性——他們?cè)趯W(xué)習(xí)整個(gè)體系結(jié)構(gòu)中某部分的獨(dú)特概念與協(xié)議的同時(shí)，也看清了這一層的概念和協(xié)議在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所處的地位和作用，有利于學(xué)生從總體上掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

在此基礎(chǔ)上，我們認(rèn)為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)該放在網(wǎng)絡(luò)的基本概念、工作原理，而不應(yīng)該局限各種協(xié)議數(shù)據(jù)格式以及技術(shù)細(xì)節(jié)上。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的重點(diǎn)主要包括：分層與協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、ISO/OSI參考模型、TCP/IP參考模型、以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議族(含ARP、IP、ICMP、UDP、TCP以及IP路由協(xié)議等)、Socket編程以及典型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的難點(diǎn)主要包括：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和參考模型、IP路由協(xié)議、TCP差錯(cuò)控制、流量控制和擁塞控制、TCP/IP協(xié)議族各層協(xié)議之間交互等等。我們?cè)跈C(jī)械工業(yè)出版社出版的“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”(第2版)也充分體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2教學(xué)方法

2.1 “自底向上”與“自頂向下”相結(jié)合教學(xué)法

傳統(tǒng)上，一般我們是按照自底向上的教學(xué)方法，即從網(wǎng)絡(luò)的最底層(物理層)一直到最高層(應(yīng)用層)，依次介紹網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中每層的功能、使用的協(xié)議及其關(guān)鍵技術(shù)。但單純按照自底向上的方法闡述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本概念和工作原理，學(xué)生缺乏對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)整體上的把握，因此我們提出了“自底向上”和“自頂向下”相結(jié)合教學(xué)法。我們?cè)谟?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)實(shí)施過程中，一方面采用自底向上逐層介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還采用自頂向下的方法通過一些典型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用(例如郵件發(fā)送和網(wǎng)頁瀏覽等)來闡述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層協(xié)議的工作原理及其交互過程。這種“自底向上”與“自頂向下”相結(jié)合教學(xué)法有利于學(xué)生在理解并掌握網(wǎng)絡(luò)基本概念、工作原理和相關(guān)協(xié)議的同時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作過程有整體上的把握，取得良好的教學(xué)效果。

2.2全景式教學(xué)法

針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的特點(diǎn)，我們提出了全景式教學(xué)法?；谌笆浇虒W(xué)法，學(xué)生可以從多個(gè)維度把握計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，從多個(gè)平面了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，從多個(gè)空間粒度上把握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從宏觀的時(shí)間角度把握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演化和技術(shù)的進(jìn)步，從微觀的時(shí)間角度采用時(shí)空結(jié)合方法把握網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)，從工程、技術(shù)、科學(xué)和哲學(xué)層面全面把握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)科。運(yùn)用“全景式教學(xué)”法不但能夠收到良好的課堂效果，同時(shí)通過老師在課堂上的示例和方法的講解，可以作為一種知識(shí)的學(xué)習(xí)方法，學(xué)生在未來的學(xué)習(xí)過程中同樣可以用來比較快地把握新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)質(zhì)。

2.3案例教學(xué)法

為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)工作過程的了解，開闊學(xué)生的視野，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)過程中，我們以中國教育科研網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)實(shí)例，講解TCP/IP協(xié)議棧工作過程以及各種協(xié)議是如何交互的。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)過程中，我們還經(jīng)常將同軸電纜、光纖、以太網(wǎng)收發(fā)器、各種網(wǎng)卡、交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備搬到課堂上，并現(xiàn)場組網(wǎng)；同時(shí)在課堂上現(xiàn)場給學(xué)生演示如何配置路由器和交換機(jī)，幫助學(xué)生更直觀、更有效地了解和掌握交換機(jī)和路由器配置的原理和技術(shù)。更進(jìn)一步地，充分利用科研優(yōu)勢，我們結(jié)合銀河“玉衡”核心路由器、下一代互聯(lián)網(wǎng)交換機(jī)等重點(diǎn)科研項(xiàng)目，將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開發(fā)的思想與方法穿插到授課內(nèi)容中。案例教學(xué)法一方面增加了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)工作過程的了解，開闊了學(xué)生的視野；同時(shí)讓學(xué)生了解如何做網(wǎng)絡(luò)研究和開發(fā)工作的。

2.4自主研究式教學(xué)法

優(yōu)秀的教師在教學(xué)中首先考慮的不是我想教什么，而是學(xué)生需要學(xué)什么。教的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)都是學(xué)，教師的教學(xué)始終圍繞著學(xué)生的學(xué)習(xí)而開展。因此要求在教學(xué)過程中，讓學(xué)生成為主角，掌握自己的學(xué)習(xí)，變被動(dòng)為主動(dòng)。為了加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)造性能力的培養(yǎng)，我們?cè)谥v授完計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)核心知識(shí)點(diǎn)后，即指定若干自主研究專題，要求學(xué)生組成研究小組(每組3～4人)，利用因特網(wǎng)和圖書館查閱資料，結(jié)合自己所學(xué)知識(shí)，開展某個(gè)專題的自主性學(xué)習(xí)；最后要求學(xué)生將研究成果在課堂上報(bào)告，教員進(jìn)行點(diǎn)評(píng)并計(jì)入總成績。這種教學(xué)法極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，既培養(yǎng)了獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新精神，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3教學(xué)手段

為了提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)效果，我們?cè)诓粩鄤?chuàng)新教學(xué)方法的同時(shí)，不斷改進(jìn)教學(xué)手段。例如，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)過程中，我們采用Packet Tracer軟件來模擬跟蹤網(wǎng)絡(luò)報(bào)文經(jīng)過路由器和交換機(jī)之后各個(gè)字段所發(fā)生的變化，讓學(xué)生直觀地了解和掌握了路由器和交換機(jī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文處理的過程。另外，在教學(xué)手段方面除了引入多媒體教學(xué)方式外，我們還投入了大量人力、物力開發(fā)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程輔助教學(xué)系統(tǒng)－NetDemo。該系統(tǒng)以動(dòng)畫為主，結(jié)合文字和圖片，將問題的提出、解決問題的方法以及具體協(xié)議的工作過程通過動(dòng)畫生動(dòng)形象地展現(xiàn)出來，這樣既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又提高了教學(xué)效果。多年的教學(xué)實(shí)踐表明，使用輔助教學(xué)系統(tǒng)可以達(dá)到寓教于樂、事半功倍的效果。同時(shí)，動(dòng)畫形式極大地豐富了教學(xué)手段、活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)思考和創(chuàng)造的熱情。

在課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們讓學(xué)生用EtherPeek或Sniffer軟件實(shí)時(shí)捕獲各種網(wǎng)絡(luò)報(bào)文并對(duì)捕獲到的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)行分析研究，使得學(xué)生更直觀地理解掌握各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和報(bào)文。

為了提高實(shí)驗(yàn)室的利用效率，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的效果，我們提前將NetSim模擬軟件發(fā)給學(xué)生，先讓學(xué)生在模擬軟件NetSim上熟悉路由器和交換機(jī)的配置方法和過程，最后才讓學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室在真實(shí)的路由器和交換機(jī)上進(jìn)行配置實(shí)驗(yàn)。這樣既提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用效率，同時(shí)也提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的效果。

為了鞏固學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)內(nèi)容的掌握，我們開發(fā)了一套“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)試題庫”并分發(fā)給所有學(xué)生使用，每學(xué)完一個(gè)章節(jié)，學(xué)生可以自主組題對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行測試，以驗(yàn)證知識(shí)點(diǎn)的掌握情況并加以鞏固。

為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，我們積極構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和交流平臺(tái)發(fā)布課程的教學(xué)資料并進(jìn)行網(wǎng)上答疑、作業(yè)上交與批改等，該平臺(tái)業(yè)已成為學(xué)生們學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)課程的好工具。

4結(jié)論

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為計(jì)算機(jī)和通信兩個(gè)領(lǐng)域的交叉學(xué)科，內(nèi)容極為復(fù)雜。我們針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的特點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面進(jìn)行了教學(xué)改革，成果顯著。

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