三創(chuàng)教育理念下“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信”課程教學改革的探索

文章編號：1672-5913(2008)18-0065-02

摘要：本文首先介紹了計算機網(wǎng)絡(luò)與通信課程的特點，然后分析了該課程原來存在的一些問題，進而闡述了在學?！叭齽?chuàng)”教育理念指導下計算機網(wǎng)絡(luò)與通信課程的教學改革。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)與通信；三創(chuàng)教育理念；教學方法；教學手段；培養(yǎng)模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

1引言

我?！坝嬎銠C網(wǎng)絡(luò)與通信”課程是湖北省精品課程，現(xiàn)正在申報國家級精品課程，其前身是“計算機網(wǎng)絡(luò)”課程，從1985年起便在我校本科生中開設(shè)。該課程最初是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專業(yè)的必修課，計算機軟件專業(yè)的指定選修課。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)在眾多的技術(shù)中已處于非常重要的地位，成為促進社會發(fā)展的重要技術(shù)支柱，“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信”課程因而變得越來越重要，也越來越受到學校和學生們的重視，已成為包括信息安全專業(yè)在內(nèi)所有專業(yè)的必修課。

我校作為首批國家“985工程”和“211工程”重點建設(shè)高校以及教育部批準的8所創(chuàng)業(yè)教育試點院校之一，在新時期對學生的培養(yǎng)提出了新的要求。根據(jù)“三創(chuàng)”(創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè))教育理念和辦學指導思想，學校將培養(yǎng)適應經(jīng)濟、科技和社會發(fā)展需要的厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強能力的，特別是具有創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神和能力的復合型拔尖人才作為人才培養(yǎng)的目標。

要達到上述人才培養(yǎng)目標，迫切要求我們將“三創(chuàng)”教育理念貫徹到實際的教學實踐中去，進行切實可行、卓有成效的教學改革。本文將對“三創(chuàng)”教育理念下“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信”課程的教學改革進行一定的探索，以適應新形勢下人才培養(yǎng)的需求。

2課程原有問題剖析

2004年7月初，計算機學院院領(lǐng)導、網(wǎng)絡(luò)課程組所有老師和30多名學生代表齊聚一堂，召開了“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信”課程討論會。會上師生進行了坦誠且細致深入的面對面交流，并對該門課程教與學中存在的一些問題形成了共識，歸納起來有以下幾方面的問題：

(1) 一些授課教師只注重協(xié)議的原理、協(xié)議性能分析的講解、沒有從應用的角度講解TCP/IP體系中的每層協(xié)議，學生理解起來比較困難，整個教學過程顯得有些枯燥乏味。學生都希望老師能注重案例式教學，通過實際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、協(xié)議實現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)工程、網(wǎng)絡(luò)測試等案例激發(fā)學生學習興趣，幫助學生加深理解網(wǎng)絡(luò)知識，促進教學與實踐相結(jié)合。

(2) 網(wǎng)絡(luò)實驗室的交換機、路由器、防火墻等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備臺數(shù)有限，當多人組成一個實驗小組時，有些同學實際動手的機會比較少，這樣會影響他們的學習積極性。如果不能在短時間內(nèi)解決硬件問題，建議老師們講解一些網(wǎng)絡(luò)仿真、網(wǎng)絡(luò)模擬軟件的用法，以便讓學生自己能利用業(yè)余時間做更多的網(wǎng)絡(luò)實驗。

(3) 由于學生的接受能力存在差異，部分學生反映跟不上教學進度。特別是做實驗時有些老師演示太快，學生節(jié)奏慢，實驗做不出來。希望老師們能提供更多更詳細的資料，最好是將實驗演示過程錄制成視頻文件，放在網(wǎng)上供學生自主學習。

(4) 部分學生反映“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信”課程學完之后，實際動手及應用知識的能力還是不強，為了達到學以致用的目的，能不能參加到教師的相關(guān)科研項目中進行鍛煉，或者由老師們指導進行大學生業(yè)余科研項目的申報及研究，以將我校的三創(chuàng)精神落到實處。

3“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信”課程改革思路

針對2004年“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信”課程討論會的主要問題，在“三創(chuàng)”教育理念的指導下，我們網(wǎng)絡(luò)課程組近幾年來對網(wǎng)絡(luò)課程的教學方式、教學手段、教學模式進行了積極有益的課程改革探索，收到了非常好的效果。

3.1基于“案例”的課堂教學方法

案例教學是教師根據(jù)課堂教學目標和教學內(nèi)容的需要，通過設(shè)置具體案例，引導學生參與分析、討論、表達等活動，進而提高學生分析問題和解決問題的能力的一種教學方法，其本質(zhì)是理論與實踐相結(jié)合的互動式教學。與傳統(tǒng)的“從概念到概念”的灌輸、填鴨式教學方法相比，案例教學法具有理論聯(lián)系實際、促進學生應用知識能力的培養(yǎng)等優(yōu)越性。

在“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信”課程中我們充分應用“案例”教學方法，講解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)鏈路層幀的組成、動態(tài)路由協(xié)議、TCP/UDP和應用層協(xié)議等。

例如我們在講解網(wǎng)絡(luò)安全知識時，為了讓學生掌握防火墻、入侵檢測系統(tǒng)、身份認證系統(tǒng)等如何協(xié)同構(gòu)建整體企業(yè)安全網(wǎng)絡(luò)時，通過實際項目中采用的銳捷GSN方案進行講解，如圖1所示。

通過該案例，學生不僅掌握了Firewall和IDS的工作原理，還領(lǐng)會了如何在實際網(wǎng)絡(luò)中部署這些設(shè)備。學生也清楚地理解這些網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品間如何共同構(gòu)筑防御體系。當用戶使用網(wǎng)絡(luò)前，首先由接入交換機和RG-SAM(身份認證系統(tǒng))對其進行身份驗證，從而攔截了非法用戶使用網(wǎng)絡(luò)。RG-SMP(安全管理平臺)學習用戶的身份、主機環(huán)境等信息，并將制定好的主機完整性策略下發(fā)到安全客戶端。安全客戶端對用戶主機進行主機完整性對比檢查，并將檢查結(jié)果反饋回RG-SMP服務器。在用戶上網(wǎng)過程中，入侵檢測系統(tǒng)RG-IDS對網(wǎng)絡(luò)安全事件進行檢測收集，將安全事件反饋回RG-SMP。RG-SMP對RG-IDS反饋的安全事件進行統(tǒng)一管理，將安全事件關(guān)聯(lián)至用戶。RG-SMP還可對每個用戶的主機完整性檢測結(jié)果和安全事件進行處理，生成相應的策略，并下發(fā)至交換機執(zhí)行。

在“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信”課程的教學中，我們幾乎用案例教學法貫穿了所有章節(jié)，幫助學生直觀、形象、深刻地理解所學內(nèi)容，并進一步提高了他們分析問題和解決問題的綜合能力。

3.2虛實結(jié)合的實驗教學手段

計算機網(wǎng)絡(luò)是一種高速發(fā)展的技術(shù)，要取得好的實驗效果，就需要為學生提供充分的新技術(shù)實驗機會，當前網(wǎng)絡(luò)實驗室普遍是利用路由器、交換機、PC機組成實際的網(wǎng)絡(luò)實驗室。這種方法由于經(jīng)費的限制，只能提供有限數(shù)量和型號的實驗設(shè)備，種類較少，設(shè)備更新慢，學生實驗機會少，很難達到每人單獨使用一套網(wǎng)絡(luò)實驗設(shè)備的標準，并無法掌握最新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實驗效果無法保證，不利于學生“三創(chuàng)”能力的培養(yǎng)。

針對上述實驗現(xiàn)狀，我們充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)模擬仿真軟件NS2(Network Simulator Version 2)、Cisco官方模擬器Packet Tracer、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析器Ethereal等軟件，首先讓學生在自己的PC機上練習網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如路由器、交換機)的配置、對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進行捕獲和分析、并可對新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(如Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò))進行模擬。在熟練掌握上述虛擬實驗方法后，再進行實際網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實驗。另外，為培養(yǎng)學生的創(chuàng)造和創(chuàng)新能力，還可先讓學生在虛擬實驗環(huán)境下，設(shè)計和實現(xiàn)綜合性網(wǎng)絡(luò)實驗，成功后再在實際設(shè)備上進行驗證。對于硬件設(shè)備和NS2模擬器中都沒有的新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，則可通過自己動手編程擴展NS2模擬器，來達到加深理解網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的目的。

例如我們在教學過程中使用的Packet Tracer是一款思科路由器、交換機、無線AP和服務器模擬軟件，軟件中內(nèi)置了一些定制的實驗包，同時也支持自定義網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)及連接。通過Packet Tracer的強大功能，學生可掌握路由器、交換機等常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置和管理。另外值得一提的是，在Packet Tracer中支持跟蹤數(shù)據(jù)包，并能實時分析數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)，這對學生理解數(shù)據(jù)包的封裝非常有幫助。圖2所示為利用Packet Tracer進行RIP實驗的拓撲圖。

我們采用的虛實結(jié)合實驗教學手段一方面充分發(fā)揮模擬軟件強大的分析、模擬、仿真功能，使學生深刻理解抽象的理論知識；另一方面通過在實際設(shè)備上做實驗，幫助學生掌握如何架構(gòu)、配置和管理真實網(wǎng)絡(luò)，提高實戰(zhàn)能力。實踐證明，虛實結(jié)合實驗教學手段極大地促進了教學效果的改善。

3.3教學科研相互促進的培養(yǎng)模式

教學與科研是一個具有內(nèi)在聯(lián)系的不可分割的統(tǒng)一體，教學與科研既不互相矛盾，也不能互相代替。沒有科研的教學是不完整的教學，沒有教學的科研不是高校中的科研。高校的教學與科研作為一個整體，共同構(gòu)建了高校的教書育人環(huán)境。

要培養(yǎng)“三創(chuàng)”型人才，單憑向?qū)W生傳授書本上的理論知識還遠遠不夠，“三創(chuàng)”能力的培養(yǎng)必須要將理論知識與實際的科研項目相結(jié)合，使學生在科研實踐中加深對理論知識的理解，甚至可對理論知識進行擴展，從而達到“創(chuàng)造”、“創(chuàng)新”的水平。另外，如果將學生的畢業(yè)設(shè)計和科研項目緊密結(jié)合，不但使學生在畢業(yè)設(shè)計中真正做到“學以致用”，還可為學生以后的“創(chuàng)業(yè)”打下良好的基礎(chǔ)。因此“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信”課程在教學過程中需要注重發(fā)揮本課程的優(yōu)勢，以科研支持本科教學，將部分科研溶入本科教學。

例如在講授“TCP擁塞控制機制”和“網(wǎng)絡(luò)安全”章節(jié)時，可以結(jié)合國家自然科學基金項目“低速率的拒絕服務攻擊模型和防范研究”的研究內(nèi)容，講解目前黑客是如何利用TCP擁塞控制機制(慢啟動、擁塞避免等)特點而進行低速率拒絕服務攻擊，不但使這兩方面的知識與實際場景相聯(lián)系，加深學生的理解，又可以將對課題感興趣的同學吸引到項目研究中來，從而提高學生的實際動手能力和創(chuàng)新能力。

4結(jié)束語

根據(jù)“三創(chuàng)”教學理念，并結(jié)合“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信”的課程特點，我們提出將基于“案例”的課堂教學方法、虛實結(jié)合的實驗教學手段和教學科研相互促進的培養(yǎng)模式應用于實際的課程教學中，以培養(yǎng)學生自主學習、勇于創(chuàng)新的能力，在近兩年的教學實踐過程中已取得良好的教學效果，培養(yǎng)出的本科畢業(yè)生在計算機網(wǎng)絡(luò)應用和創(chuàng)新能力方面有了很大的提高，能夠很快的適應該領(lǐng)域的相關(guān)工作，為創(chuàng)業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。當然，要培養(yǎng)出具有國際競爭力的計算機網(wǎng)絡(luò)人才，“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信”課程改革還任重道遠，還需要不斷地進行更深層次的研究和探索。

參 考 文 獻

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