網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”課程的案例教學(xué)實(shí)踐

摘要：從網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)特點(diǎn)入手，在案例設(shè)計(jì)、上課講解、上機(jī)實(shí)踐、總結(jié)評價等環(huán)節(jié)中詳細(xì)闡述案例教學(xué)的具體實(shí)施過程。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)；網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)；案例教學(xué)

在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)中開設(shè)“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”課程是為了讓該專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識的基礎(chǔ)上，理解網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)的基本原理，掌握基本的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)模型，具備網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件與系統(tǒng)開發(fā)的能力。然而，在筆者多年的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，這門課程內(nèi)容多、學(xué)時少、實(shí)踐性強(qiáng)，而編程調(diào)試的難度又令很多動手能力差的學(xué)生失去了學(xué)好這門課程的信心。如何充分利用有限的課堂教學(xué)時間使學(xué)生完成理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，掌握網(wǎng)絡(luò)程序的設(shè)計(jì)思想和開發(fā)方法，是亟待解決的問題。因此，筆者提出以案例為主線，將案例教學(xué)法應(yīng)用于課程的多個教學(xué)環(huán)節(jié)中的教學(xué)方法，取得了良好的教學(xué)效果。

1 教學(xué)現(xiàn)狀

1.1課程地位

作為本科院校的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)，培養(yǎng)目的不能局限于“組網(wǎng)工程”，而要根據(jù)各種類型的用人單位對網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才需求的不同層次，堅(jiān)持理論和工程實(shí)踐結(jié)合，知識與能力并重，強(qiáng)化工程素養(yǎng)訓(xùn)練，培養(yǎng)基礎(chǔ)知識扎實(shí)的，具有較強(qiáng)的分析問題和動手解決問題能力的，能從事和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的科研、工程和應(yīng)用工作的多層次綜合性人才。因此，該專業(yè)不僅要求學(xué)生掌握與網(wǎng)絡(luò)工程相關(guān)的基礎(chǔ)知識與理論，以及各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)與維護(hù)技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、信息安全、組網(wǎng)實(shí)踐、網(wǎng)絡(luò)測試與管理等相關(guān)知識，也要求學(xué)生掌握基本的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件與系統(tǒng)開發(fā)的知識與技術(shù)，這樣才能滿足學(xué)生在以后的工作與學(xué)習(xí)過程中的多元化需要。

在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的課程體系中，“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”這門課程屬于專業(yè)選修課，目的是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)了“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”等理論課程和“C#程序設(shè)計(jì)”或“JAVA程序設(shè)計(jì)”等基本編程技術(shù)的基礎(chǔ)上，了解網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)的基本概念，深入系統(tǒng)地學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)，從網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)現(xiàn)的角度更深層次地理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理論和協(xié)議，同時，培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)實(shí)用且具有網(wǎng)絡(luò)通信功能系統(tǒng)的能力。

1.2課程內(nèi)容

“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”課程與一般的程序設(shè)計(jì)課程不一樣。一個網(wǎng)絡(luò)通信程序必須由客戶端與服務(wù)端相互通信來實(shí)現(xiàn)，因此，“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”課程側(cè)重于“網(wǎng)絡(luò)通信”，在教學(xué)上不能像一般的程序設(shè)計(jì)課程那樣偏重于程序設(shè)計(jì)語言的基本語法和用法，而應(yīng)強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)程序的編程思想和開發(fā)方法。

從課程內(nèi)容來說，本門課程以某種具體的程序設(shè)計(jì)語言為基礎(chǔ)（如c≠}程序設(shè)計(jì)語言），結(jié)合一些高級編程技術(shù)，如多線程編程、數(shù)據(jù)流處理、異常處理機(jī)制等，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)中的各類協(xié)議進(jìn)行編程開發(fā)，如圖1所示。

1.3存在問題

1）學(xué)時有限。

由課程內(nèi)容可以看出，“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”課程涉及多種網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)，涵蓋的知識點(diǎn)非常多。同時，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，內(nèi)容還在不斷地加深和豐富。但由于這門課程屬于專業(yè)選修課，學(xué)時安排一般比較少（大部分院校該課程安排在48學(xué)時左右），其中還包括學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)，因此課堂講授時應(yīng)盡可能兼顧編程思想、開發(fā)方法和各種網(wǎng)絡(luò)編程的技術(shù)，以最少的學(xué)時讓學(xué)生掌握盡可能多的知識。

2）學(xué)生動手能力差。

這門課程的工程實(shí)踐性非常強(qiáng)，對學(xué)生使用程序設(shè)計(jì)語言的能力要求非常高。前期的“C#程序設(shè)計(jì)語言”課程中，教師受學(xué)時限制，往往會降低難度，在高級程序設(shè)計(jì)技術(shù)方面介紹較少，大部分學(xué)生只局限于掌握老師上課講的內(nèi)容，不會課后主動花大量時間深入研究，動手調(diào)試程序的能力比較弱，不具備軟件項(xiàng)目開發(fā)所需要的各項(xiàng)綜合能力，理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)。

2 案例教學(xué)的可行性

案例教學(xué)法是指教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及目標(biāo)，通過創(chuàng)設(shè)案例，組織學(xué)生開展分析、研究、表達(dá)等活動，讓學(xué)生在具體的問題情境中積極思考、主動探索，從而培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的一種教學(xué)方法。起初，案例教學(xué)主要應(yīng)用在管理學(xué)、法學(xué)等學(xué)科的課堂教學(xué)中。目前，案例教學(xué)在程序設(shè)計(jì)語言課程中也有很多應(yīng)用，但主要集中在對一些具體技術(shù)的講解，在案例處理及選擇方面缺乏連續(xù)性，各章節(jié)知識點(diǎn)的案例相互割裂，無法體現(xiàn)各知識點(diǎn)之間的聯(lián)系，在“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”課程中的應(yīng)用仍然較少。

在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)程序時，不再是簡單的單機(jī)程序，而是由多個用戶程序互相通信來實(shí)現(xiàn)。因此，一個網(wǎng)絡(luò)程序更類似于一個小型項(xiàng)目系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。案例教學(xué)對于幾乎沒有項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說，是掌握這門課程的最佳途徑。設(shè)計(jì)好的案例可以將學(xué)生引入特定的情境中，啟發(fā)學(xué)生思考，拓寬學(xué)生分析問題的思路，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力、實(shí)際動手能力與創(chuàng)新能力，讓學(xué)生最終學(xué)會網(wǎng)絡(luò)程序的設(shè)計(jì)思想和開發(fā)方法，符合“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”這門課程理論與實(shí)踐并重的基本要求。

3 案例教學(xué)的實(shí)施

本課程內(nèi)容多、學(xué)時少、工程實(shí)踐要求非常高。因此，在教學(xué)過程中，要以解決實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)問題為中心，立足協(xié)議的運(yùn)用，設(shè)計(jì)合理的案例，注重理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合。

3.1案例設(shè)計(jì)

在案例設(shè)計(jì)時要兼顧以下幾點(diǎn)：

1）一個案例中要包含盡可能多的知識點(diǎn)，兼顧知識點(diǎn)之間的聯(lián)系。例如，設(shè)計(jì)一個網(wǎng)絡(luò)聊天的案例，由客戶端和服務(wù)器端進(jìn)行通信，功能包含打字聊天、語音對話、傳送文件等。這個案例中包含了Socket編程技術(shù)，TCP、UDP、FTP協(xié)議編程，以及多線程編程技術(shù)、數(shù)據(jù)流和異常處理機(jī)制等知識點(diǎn)，在這些知識點(diǎn)和技術(shù)的配合下實(shí)現(xiàn)這個網(wǎng)絡(luò)聊天系統(tǒng)。

2）在設(shè)計(jì)案例時要從實(shí)際應(yīng)用的項(xiàng)目中尋找，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，設(shè)計(jì)一個網(wǎng)絡(luò)管理的案例，包括ping、主機(jī)掃描、端口掃描、活動主機(jī)發(fā)現(xiàn)等功能。這個案例的功能在“360安全衛(wèi)士”中都有，容易使學(xué)生產(chǎn)生主觀感受，激起開發(fā)熱情。

本課程的教學(xué)中，設(shè)計(jì)的案例如表1所示，6個案例涵蓋了圖1中的所有知識點(diǎn)。

3.2實(shí)施步驟

設(shè)計(jì)好合理的課程案例后，整個教學(xué)過程以案例為主線進(jìn)行，具體的教學(xué)實(shí)施分3個階段：上課講解、上機(jī)實(shí)踐、總結(jié)評價。下面從3個教學(xué)環(huán)節(jié)具體介紹案例教學(xué)法在整個授課過程中的應(yīng)用。

3.2.1上課講解

在理論教學(xué)時，首先通過案例引出授課內(nèi)容，演示案例的運(yùn)行效果，讓學(xué)生對案例有個全局認(rèn)識，引起學(xué)生的興趣。然后，教師以項(xiàng)目開發(fā)的方式，對案例進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，以軟件工程的思想畫出案例的設(shè)計(jì)框圖，為學(xué)生日后進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)打下基礎(chǔ)。再針對案例中涉及的知識點(diǎn)逐個進(jìn)行理論講解，將先修課程中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議的理論知識應(yīng)用于程序設(shè)計(jì)中，讓學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)的過程中進(jìn)一步加深對理論知識的理解。在講課時要注意以下幾點(diǎn)：

1）由淺入深、循序漸進(jìn)。

例如，在網(wǎng)絡(luò)聊天案例中，介紹TCP編程的知識點(diǎn)時，首先結(jié)合TCP協(xié)議的理論，歸納TCP編程的一般步驟；然后以C#語言為例，介紹實(shí)現(xiàn)TCP編程所用到的類；根據(jù)編程步驟，由C#類實(shí)現(xiàn)一個簡單的客戶端發(fā)送“hello”消息給服務(wù)器端的小程序，利用投影儀當(dāng)堂演示小程序的編寫和調(diào)試。在調(diào)試時，可以故意設(shè)置一些障礙，例如不運(yùn)行服務(wù)器端，故意造成客戶端連接失敗，從而逐步培養(yǎng)學(xué)生的程序調(diào)試能力。同時，可以在此基礎(chǔ)上引申出異常處理這個知識點(diǎn)，循序漸進(jìn)地引出TCP消息邊界問題、多線程編程、數(shù)據(jù)流等知識點(diǎn)。

2）注意知識點(diǎn)的融合與比較。

課程設(shè)計(jì)的案例往往包含較多的知識點(diǎn)，要注意不要將知識點(diǎn)相互孤立，要加強(qiáng)對這些知識點(diǎn)的融合和比較aaeW8CcU6iYKW87vdPw7VneFrRZ1uJjUI+8br16pJyo=。例如，在文件傳輸?shù)陌咐?，F(xiàn)TP編程知識點(diǎn)和數(shù)據(jù)流知識點(diǎn)就要融合起來講，不能割裂。在講計(jì)算機(jī)編程時，結(jié)合FTP文件傳輸協(xié)議仔細(xì)講解FTP協(xié)議傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流和文件數(shù)據(jù)流之間的區(qū)別和聯(lián)系，并實(shí)際編寫課堂小程序展示兩者之間的關(guān)聯(lián)，加深學(xué)生對這些知識點(diǎn)的融合與比較。另外，在后面的課程中，介紹網(wǎng)絡(luò)下載案例時，可以與之前的文件傳輸案例進(jìn)行比較，從實(shí)際編程的角度比較分析P2P技術(shù)的文件傳輸與FTP協(xié)議的文件傳輸，并用多臺機(jī)器配合演示兩個案例的實(shí)際運(yùn)行效果，讓學(xué)生在掌握P2P技術(shù)與FTP協(xié)議的理論知識后，從實(shí)際編程項(xiàng)目的角度加深對理論知識的理解。

3）理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)動手能力。

在理論課講授過程中注意理論知識的講授與程序的編程、調(diào)試的演示要交叉進(jìn)行，給學(xué)生一個良好的起點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生自己動手的興趣。在講課時要注意控制好節(jié)奏，留給學(xué)生一定的思考時間與空間；在編程或調(diào)試的過程中要不斷地拋出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析和討論，從而幫助學(xué)生逐漸增強(qiáng)在編程時分析問題、解決問題的能力。由于講課課時有限，對每個案例不可能都盡善盡美地在課堂上講解調(diào)試完成，因此，每節(jié)課結(jié)束后都要留幾個問題，讓學(xué)生課后去思考，主動查找資料完善程序，然后在上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)中編程調(diào)試。學(xué)生上機(jī)的內(nèi)容，由傳統(tǒng)的驗(yàn)證型編程改為綜合型、設(shè)計(jì)型項(xiàng)目的編程。這樣可以引導(dǎo)學(xué)生的發(fā)散性思維，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生課后主動探索，尋找問題的解決方案。

3.2.2上機(jī)實(shí)踐

在程序設(shè)計(jì)類課程中，上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)是必不可少的。讓學(xué)生親自動手編程，學(xué)會程序的分析、設(shè)計(jì)、編程以及調(diào)試，提高實(shí)際動手的能力。本門課程涉及比較難的程序設(shè)計(jì)內(nèi)容，在調(diào)試程序時又需要多個通信主機(jī)配合，因此，在上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)，可以打破傳統(tǒng)，由3～4個學(xué)生組成一個小組，共同完成每個案例的編程調(diào)試，這樣做有幾個優(yōu)點(diǎn)：

1）增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識，提高上機(jī)效率。

學(xué)生的動手能力參差不齊，有的善于查找資料，有的善于編寫代碼，有的善于程序測試等。讓他們3～4人組成一個小組，由組長帶領(lǐng)，發(fā)揮各人的特長，共同討論，互幫互助，相互配合，可以在有限的上機(jī)課時中更好地完成案例內(nèi)容，提高上機(jī)的效率。

2）激發(fā)學(xué)生的編程興趣和斗志。

傳統(tǒng)的上機(jī)課時有限，上機(jī)內(nèi)容一般是每個學(xué)生獨(dú)立完成，而網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)的編程、調(diào)試難度比較大，大部分動手能力差的學(xué)生遇到錯誤無法找到出錯的地方，產(chǎn)生極大的失落感，慢慢地就失去了對網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)的開發(fā)熱情。采用小組合作的方式，小組內(nèi)成員互相探討共同完成一個項(xiàng)目的開發(fā)，容易產(chǎn)生成就感，激發(fā)編程的興趣。小組之間還可以互相競爭，比比看誰的系統(tǒng)更好，這樣，又避免了上機(jī)抄襲的現(xiàn)象，比傳統(tǒng)的獨(dú)立完成驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)?zāi)苁盏礁玫男Ч?/p>

3.2.3總結(jié)評價

在每個案例的上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)束后，要求每個小組撰寫提交實(shí)踐總結(jié)報(bào)告，內(nèi)容包括：案例的功能描述、總體設(shè)計(jì)思路與框圖、詳細(xì)設(shè)計(jì)、問題及解決方案、編程技巧與心得體會等。撰寫總結(jié)報(bào)告一來是對每個案例的總結(jié)與回顧，加深學(xué)生對案例及相關(guān)理論知識的理解；二來是為日后撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文做準(zhǔn)備，鍛煉學(xué)生的寫作能力。

在最后評定成績時，不再以傳統(tǒng)的卷面考試方式來評判，而是結(jié)合同學(xué)們的理論和實(shí)踐能力，綜合考評，成績以優(yōu)、良、中、及格、不及格5個級別給出。因?yàn)樯蠙C(jī)實(shí)踐是以小組的形式進(jìn)行的，因此在考評時也以小組為單位進(jìn)行考核。在此基礎(chǔ)上，綜合考量每個學(xué)生在小組中的角色和工作量的多少，最終評定出每個同學(xué)的成績。

3.3效果分析

“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”課程選擇具有啟發(fā)性、典型性且來源于實(shí)際的案例，將理論知識應(yīng)用于具體的編程實(shí)踐，讓學(xué)生在上機(jī)編程的過程中進(jìn)一步體會理論知識，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性。在上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)以小組形式加強(qiáng)互助合作，增強(qiáng)編程成就感的同時，提高了學(xué)生的編程、調(diào)試能力，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力和進(jìn)一步學(xué)習(xí)新的網(wǎng)絡(luò)編程知識與技術(shù)的能力。

4 結(jié)語

在“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”這門課程中采用案例教學(xué)的方式，是一次有益的嘗試。讓教師在有限的課堂教學(xué)時間里講授更多的知識點(diǎn)，將理論與實(shí)踐更緊密結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建良好的知識體系；在上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)采用小組方式，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力、寫作能力，有效地解決了以往教學(xué)中存在的學(xué)時少、學(xué)生動手能力差、理論與實(shí)踐脫節(jié)等教學(xué)難題，取得了良好的教學(xué)效果，對規(guī)范網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)和實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義。

（見習(xí)編輯：劉麗麗；編輯：郭田珍）