軟件工程專業(yè)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)方法探討

黃勇萍

摘 要： 針對(duì)軟件工程專業(yè)的特點(diǎn)、培養(yǎng)目標(biāo)和對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的需求，結(jié)合學(xué)院網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的情況，從教學(xué)內(nèi)容安排和實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行探討，構(gòu)建了一個(gè)適合于軟件工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。在“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)中，側(cè)重網(wǎng)絡(luò)基本原理、常用協(xié)議分析、網(wǎng)絡(luò)編程應(yīng)用，突出實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生具備進(jìn)行軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，并進(jìn)一步提高軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和編程能力。

關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)； 軟件工程； 課程教學(xué)； 實(shí)驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2014）08-58-02

Discussion on course instruction of computer network for software engineering major

Huang Yongping

（Department of Mathematics and Computer Science， Guangxi Normal University for Nationalities， Chongzuo， Guangxi 532200， China）

Abstract： Aiming at the characteristics， training objectives and the network technology demand of software engineering， combined with the construction of college network laboratory， the arrangement of teaching content and experimental teaching are discussed. A suitable experimental teaching system for software engineering is constructed. In teaching， the basic principles of the network， protocol analysis and network programming application are focused on. The training of practical application ability is emphasized to give the students network knowledge enough for software system design and improve the abilities of system software design and programming.

Key words： computer network； software engineering； curriculum instruction； experiment

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展，軟件產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境逐漸融合，使軟件運(yùn)行平臺(tái)逐漸從封閉、集中的單機(jī)環(huán)境向動(dòng)態(tài)、開(kāi)放和多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境轉(zhuǎn)變，軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)也逐漸趨向于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)化。因此，網(wǎng)絡(luò)資源和環(huán)境成為軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)主要考慮的因素之一[1]。

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”是計(jì)算機(jī)專業(yè)和通信專業(yè)的一門(mén)必修課，涉及的知識(shí)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)，它是一門(mén)交叉型的綜合學(xué)科，是學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)課程。我院在計(jì)算機(jī)專業(yè)側(cè)重軟件工程方向，軟件工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是面向軟件產(chǎn)業(yè)界對(duì)軟件工程技術(shù)人才的需求，培養(yǎng)以計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)為基本技能，掌握扎實(shí)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)和較寬的工程專業(yè)知識(shí)，具有創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，素質(zhì)全面的復(fù)合實(shí)用型軟件人才[2]。因此，軟件工程專業(yè)的“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程不能是單純的理論教學(xué)。

本文圍繞軟件工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，探討軟件工程專業(yè)的“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)方法，根據(jù)軟件工程專業(yè)特點(diǎn)，針對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需求，合理安排教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建適合軟件工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和應(yīng)用能力，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的理解，提高網(wǎng)絡(luò)軟件編程能力，使之符合軟件工程專業(yè)強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的特點(diǎn)。

1 根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，合理安排教學(xué)內(nèi)容

目前沒(méi)有專門(mén)針對(duì)軟件工程專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材，通用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材一般著重介紹網(wǎng)絡(luò)技術(shù)理論知識(shí)。大多是以O(shè)SI（Open Systems Interconnection）七層模型或TCP/IP五層模型為線索，采取自頂向下或自底向上的介紹方式[3-4]。內(nèi)容安排上還包括無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全、寬帶接入技術(shù)以及新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等等，概念太多，知識(shí)體系太理論、太抽象，不適合用于以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的軟件工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)。而且，“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程覆蓋知識(shí)面廣泛，學(xué)生不可能在有限的時(shí)間內(nèi)掌握所有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識(shí)，因此，需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行篩選、調(diào)整和組織。

根據(jù)軟件工程專業(yè)的特點(diǎn)，針對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要，確定本課程教學(xué)內(nèi)容主要包括網(wǎng)絡(luò)基本原理、網(wǎng)絡(luò)常用協(xié)議分析、網(wǎng)絡(luò)編程應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)操作技術(shù)，側(cè)重講解網(wǎng)絡(luò)基本原理、網(wǎng)絡(luò)常用協(xié)議分析和網(wǎng)絡(luò)編程應(yīng)用等內(nèi)容。在內(nèi)容的講解上力求循序漸進(jìn)，先讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)絡(luò)三網(wǎng)融合）、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要性能指標(biāo)（帶寬、數(shù)據(jù)率等）以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，然后圍繞TCP/IP五層模型，在物理層上重點(diǎn)給學(xué)生講解數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)、常用傳輸媒體和信道復(fù)用技術(shù)。數(shù)據(jù)鏈路層講解上，先簡(jiǎn)單介紹現(xiàn)在數(shù)據(jù)鏈路層要解決的基本問(wèn)題，然后重點(diǎn)講解PPP協(xié)議和以太網(wǎng)技術(shù)，讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)常用數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議以加深對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層功能理解和初步學(xué)會(huì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析。網(wǎng)絡(luò)層以IP協(xié)議講解作為重點(diǎn)，結(jié)合學(xué)院IP分配情況，讓學(xué)生學(xué)會(huì)IP基本配置和子網(wǎng)劃分，通過(guò)講解常用的路由協(xié)議讓學(xué)生掌握路由表和分組轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程?；诂F(xiàn)在學(xué)院內(nèi)部以及其他單位內(nèi)部大量使用私有IP情況，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT也作為網(wǎng)絡(luò)層的重點(diǎn)內(nèi)容講解。運(yùn)輸層，首先讓學(xué)生掌握端口號(hào)相關(guān)知識(shí)，然后進(jìn)入U(xiǎn)DP協(xié)議和TCP協(xié)議學(xué)習(xí)，讓學(xué)生充分理解端到端通信和進(jìn)一步掌握協(xié)議分析方法。應(yīng)用層，重點(diǎn)講解常用協(xié)議，包括：HTTP、FTP、DNS等，并安排服務(wù)器配置、協(xié)議分析和編程實(shí)驗(yàn)。如果課時(shí)允許，在網(wǎng)絡(luò)安全方面，挑選一些學(xué)生感興趣內(nèi)容進(jìn)行講解，如通過(guò)訪問(wèn)控制列表ACL配置限制上外網(wǎng)的時(shí)間、釣魚(yú)網(wǎng)站欺騙、ARP攻擊等等；在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方面，讓學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行無(wú)線路由配置，實(shí)現(xiàn)無(wú)線上網(wǎng)。

在教學(xué)過(guò)程中重點(diǎn)讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本原理、學(xué)會(huì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析方法、鍛煉網(wǎng)絡(luò)編程能力、學(xué)會(huì)基本的網(wǎng)絡(luò)操作和簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)配置。在課程內(nèi)容選擇上，要從傳統(tǒng)的偏重計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論的介紹轉(zhuǎn)變?yōu)楸容^實(shí)用的學(xué)習(xí)，突出實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生具備軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，并進(jìn)一步提高軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和編程能力。

2 注重理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程覆蓋知識(shí)面廣，概念多、內(nèi)容抽象，如果采用純理論教學(xué)方式，學(xué)生對(duì)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境缺乏了解，教師很難在有限時(shí)間內(nèi)把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)抽象的原理和協(xié)議講述清楚，學(xué)生也很難真正掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)。因此，“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)需要理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，教師講解理論知識(shí)同時(shí)結(jié)合實(shí)際操作培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，并且實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要結(jié)合生活實(shí)例，提高學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)的理解。

目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本上可以分為三大類(lèi)。①網(wǎng)絡(luò)基本操作和配置實(shí)驗(yàn)。其內(nèi)容包括：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（Windows系列或Linux）安裝；各種應(yīng)用服務(wù)器搭建和管理，如學(xué)習(xí)搭建Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器、DNS服務(wù)器、DHCP服務(wù)器、郵件服務(wù)器等；進(jìn)行簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)配置與管理，如網(wǎng)線的制作、組建局域網(wǎng)、文件共享和安全性設(shè)置、用戶賬戶管理等等。②網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析和編程實(shí)驗(yàn)。在掌握網(wǎng)絡(luò)基本原理的基礎(chǔ)上，理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念和功能，學(xué)會(huì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析，應(yīng)用高級(jí)編程語(yǔ)言（如C、JAVA或C++）編制一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)原理和協(xié)議的理解。③網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)。學(xué)會(huì)交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置與管理；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備或使用模擬實(shí)驗(yàn)軟件組建中小型網(wǎng)絡(luò)等等。

從軟件工程專業(yè)對(duì)應(yīng)用型人才需求和培養(yǎng)的角度考慮，學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程，除了對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)理解外，應(yīng)重點(diǎn)掌握TCP/IP協(xié)議分析和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，充分理解網(wǎng)絡(luò)工作原理，包括數(shù)據(jù)封裝、發(fā)送、接收、解封裝等。所以，構(gòu)建適合于軟件工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，應(yīng)重點(diǎn)安排網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析和網(wǎng)絡(luò)編程類(lèi)實(shí)驗(yàn)，而對(duì)網(wǎng)絡(luò)基本操作和工程類(lèi)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該進(jìn)行分析和篩選，有針對(duì)性的安排實(shí)驗(yàn)，以使學(xué)生能在有限時(shí)間內(nèi)掌握網(wǎng)絡(luò)基本環(huán)境搭建和基本網(wǎng)絡(luò)配置，加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)工作原理和協(xié)議的理解。

首先，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析和網(wǎng)絡(luò)編程類(lèi)實(shí)驗(yàn)是軟件工程專業(yè)的重點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際網(wǎng)絡(luò)模型和網(wǎng)絡(luò)軟件，從應(yīng)用的角度分析和引導(dǎo)學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)原理知識(shí)。指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析和監(jiān)測(cè)軟件（如Sniffer、Wireshark等）的使用，學(xué)會(huì)捕獲網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，掌握網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分析方法，在這基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)和協(xié)議實(shí)現(xiàn)。內(nèi)容安排上要循序漸進(jìn)、由淺入深，讓學(xué)生容易接受和充滿信心，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。可以從學(xué)生熟悉的寬帶撥號(hào)上網(wǎng)所用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議PPP協(xié)議開(kāi)始，該協(xié)議格式簡(jiǎn)單，學(xué)生容易接受，有利于對(duì)協(xié)議分析方法的掌握，然后按照TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分析和學(xué)習(xí)各層次重要的協(xié)議，如Ethernet幀、ARP協(xié)議（掌握ARP廣播和ARP應(yīng)答過(guò)程）、IP協(xié)議、UDP協(xié)議、TCP協(xié)議、HTTP協(xié)議、TFTP協(xié)議、FTP協(xié)議、DNS協(xié)議等[5]。在協(xié)議分析的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生動(dòng)手編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)程序，如編程實(shí)現(xiàn)Ethernet幀的封裝與解析、IP數(shù)據(jù)包的捕獲與解析，實(shí)現(xiàn)功能簡(jiǎn)單的Socket 通信軟件（如TFTP簡(jiǎn)單文件傳輸）。通過(guò)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)編程訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)從應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層的封裝和解封裝過(guò)程，加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與實(shí)現(xiàn)方法的理解，掌握網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中軟件編程的基本方法，逐步提高網(wǎng)絡(luò)軟件編程能力。

其次，在網(wǎng)絡(luò)基本操作訓(xùn)練方面，讓學(xué)生掌握常用網(wǎng)絡(luò)工具的使用以及能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)配置，能為軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)必要的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境配置，內(nèi)容主要包括：局域網(wǎng)組網(wǎng)、IP配置、Web服務(wù)器、DNS服務(wù)器的配置。此外，讓學(xué)生掌握一些最基本的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)以及做聯(lián)網(wǎng)軟件開(kāi)發(fā)必須用到的基本技能，包括直連線、交叉線的使用；ping、ipconfig、tracert等基本網(wǎng)絡(luò)命令的使用；簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)故障排除和基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等。

最后，網(wǎng)絡(luò)工程管理類(lèi)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有感性認(rèn)識(shí)，輔助學(xué)生對(duì)相應(yīng)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)技能的理解。我院內(nèi)部擁有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和安全、網(wǎng)絡(luò)綜合布線實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室認(rèn)識(shí)課本上所講述到的交換機(jī)和路由器以及綜合布線系統(tǒng)，包括機(jī)房的機(jī)柜、配線架、實(shí)際的物理連線以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，增加感性認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上，可以通過(guò)實(shí)際設(shè)備或通過(guò)使用Cisco官方模擬軟件Packet Tracer組建中小型網(wǎng)絡(luò)，幫助學(xué)生理解網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)。通過(guò)簡(jiǎn)單交換機(jī)配置，讓學(xué)生掌握虛擬局域網(wǎng)VLAN，學(xué)習(xí)劃分VLAN方法。路由器配置方面，重點(diǎn)讓學(xué)生掌握靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由RIP協(xié)議的配置，以理解路由表、路由協(xié)議以及分組轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程；實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT實(shí)驗(yàn)[6]，充分理解私有IP和公有IP地址相關(guān)知識(shí)。對(duì)于能力比較強(qiáng)的學(xué)生，鼓勵(lì)他們完成一些比較難但廣泛實(shí)用的實(shí)驗(yàn)（如VPN）等。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)軟件工程專業(yè)的特點(diǎn)，針對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需求，確定“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”教學(xué)內(nèi)容主要包括網(wǎng)絡(luò)基本原理、網(wǎng)絡(luò)常用協(xié)議分析、網(wǎng)絡(luò)編程應(yīng)用，結(jié)合理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)，構(gòu)建了適合于軟件工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與實(shí)現(xiàn)方法的理解，逐步提高網(wǎng)絡(luò)軟件編程能力。網(wǎng)絡(luò)課程概念多且比較抽象，今后的工作將進(jìn)一步研究如何使教學(xué)內(nèi)容更形象、更生動(dòng)，以激發(fā)學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)興趣。

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