自動化專業(yè)《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)方法探討

段文勇

【摘 要】自動控制和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合變得逐漸熱門，致使自動化專業(yè)的學(xué)生對計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識的學(xué)習(xí)顯得越來越重要。本文通過對目前計算機網(wǎng)絡(luò)課程在自動化專業(yè)教學(xué)的不足之處分析研究，總結(jié)了一些教學(xué)方法的改革措施，并應(yīng)用于教學(xué)實踐中，對提高課程的講授效率和效果有一定的作用。

【關(guān)鍵詞】自動化專業(yè)；計算機網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)改革；教學(xué)實踐

0 引言

21世紀(jì)是信息的時代，是科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代化生產(chǎn)快速發(fā)展的時代，機械代替人工逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。自動化技術(shù)要求逐漸提升，因此亟需革新自動化相關(guān)技術(shù)。隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，其中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的革新，尤其是局域網(wǎng)技術(shù)的跨越式發(fā)展，使得自動化控制技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，例如鐵路智能指揮調(diào)度系統(tǒng)、新型建筑的自動化綜合系統(tǒng)、航空自動管制系統(tǒng)、全國電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)、全國交通自動檢測系統(tǒng)等?；诰W(wǎng)絡(luò)化的自動化技術(shù)應(yīng)用得到廣泛的擴展，不僅僅局限于工程控制中，比如一些非工程領(lǐng)域：醫(yī)療設(shè)備的綜合自動化操控、人口密度在線網(wǎng)絡(luò)自動化控制等。工業(yè)生產(chǎn)、企業(yè)辦公、人民生活和農(nóng)業(yè)種植自動化將成為新技術(shù)改革的重要內(nèi)容，并得到迅速發(fā)展[1]。

近年來，我國的工業(yè)技術(shù)處于不斷改革中，網(wǎng)絡(luò)化自動控制技術(shù)的發(fā)展既是技術(shù)革新的機遇，也是突破關(guān)鍵技術(shù)的挑戰(zhàn)。與此同時，自動化生產(chǎn)企業(yè)也進(jìn)一步提高了從業(yè)人員的錄用標(biāo)準(zhǔn)[2]。因此，自動化專業(yè)的學(xué)生必須與時俱進(jìn)，掌握更為專業(yè)的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，學(xué)習(xí)計算機網(wǎng)絡(luò)的理論知識，更要熟練計算機網(wǎng)絡(luò)的實踐技術(shù)。自動化專業(yè)開設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)課程顯現(xiàn)出越來越大的必要性。目前，大多數(shù)高校自動化專業(yè)都把計算機網(wǎng)絡(luò)課程作為必修課來講授，但由于計算機技術(shù)日新月異，更新速度快，新理論、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)、新服務(wù)層出不窮[3]，這些都給計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)工作帶來了很大的難度[4]。這就要求教師團隊，專業(yè)系等重新審視當(dāng)前的課程體系，提高教學(xué)質(zhì)量。

1 自動化專業(yè)《計算機網(wǎng)絡(luò)》教學(xué)現(xiàn)狀

目前，理論課程的教學(xué)大多數(shù)都是課堂講授，課后作業(yè)相結(jié)合的方法。計算機網(wǎng)絡(luò)理論知識抽象概念很多，比如計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，包含了層次、功能、協(xié)議與接口等抽象的概念，內(nèi)容枯燥乏味，很難激發(fā)起學(xué)生的興趣。另外，計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的知識、技術(shù)的快速發(fā)展，教學(xué)過程包含教學(xué)內(nèi)容、講課方法、實踐訓(xùn)練等必須與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展變化同步進(jìn)行，致使教學(xué)過程中出現(xiàn)很多新的問題。

1.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的偏重點落后

大家知道，TCP/IP已成為計算機網(wǎng)絡(luò)的事實上的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，尤其是Internet在世界范圍的廣泛發(fā)展，TCP/IP協(xié)議被廣泛應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，所以它的地位顯而易見。而OSI（Open System Interconnect），即開放式系統(tǒng)互聯(lián)，一般都叫OSI參考模型，是ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）在1985年研究的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。OSI參考模型并沒有提供一個可以實現(xiàn)的方法，只是描述了一些概念，用來協(xié)調(diào)進(jìn)程間通信標(biāo)準(zhǔn)的制定[5]。在OSI范疇內(nèi)，只有在各類協(xié)議是可以被實現(xiàn)的且產(chǎn)品之間只有和OSI的協(xié)議一致才能互通。也即，OSI參考模型并非一個標(biāo)準(zhǔn)，而是一個在擬定標(biāo)準(zhǔn)時所使用的理論性的框架[5，6]。目前，一般的教材在介紹網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)時，都是從OSI參考模型入手開始分析，再對比分析引出被公認(rèn)的“事實上的標(biāo)準(zhǔn)”TCP/IP參考模型結(jié)構(gòu)。這種方法雖從理論上理解起來，邏輯性較強，但基于實際應(yīng)用，減弱了TCP/IP參考模型的重要性地位。因此，容易使得學(xué)生在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，還不太清楚網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)以及通信原理。

1.2 理論教學(xué)較多，實驗訓(xùn)練較少

由于不是計算機專業(yè)的課程，往往是課時少，課程內(nèi)容多。教師遵照所選教材的內(nèi)容注重安排理論教學(xué)的任務(wù)。詳細(xì)分析概念、原理，講解通信過程，各種算法等。把綜合性如此強的課程，更像是作為數(shù)學(xué)課講授，結(jié)果就導(dǎo)致一個現(xiàn)象：老師講得唾沫橫飛，學(xué)生乏味無趣，心不在焉，教學(xué)效果差顯而易見。實驗課時分配太少，開設(shè)實驗可以使學(xué)生將課堂知識與實踐相結(jié)合，尤其是對工科的學(xué)生，動手能力是他們的強項。激發(fā)強項喚起興趣，這樣可以讓學(xué)生更主動的理解和掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的基本原理、具體的通信機制、組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等，輔助乏味的理論知識學(xué)習(xí)。

1.3 重分層學(xué)習(xí)，輕綜合實踐

大多數(shù)教材都是按照OSI體系結(jié)構(gòu)由低到高分層介紹：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層以及應(yīng)用層[7]。每一層都下大工夫，大力度講解，可以說是知無不言，言無不盡。當(dāng)7層學(xué)習(xí)完成之后，再無下文。不能做到層與層聯(lián)系整合起來，進(jìn)行綜合實驗訓(xùn)練。這樣，學(xué)生學(xué)完之后，對計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的理解只能做到片面，無法全面地認(rèn)識，更何談得心應(yīng)手地應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)。

2 自動化專業(yè)《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)建議

根據(jù)目前自動化專業(yè)《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)現(xiàn)狀以及計算機網(wǎng)絡(luò)知識在自動化專業(yè)的重要性，并結(jié)合教學(xué)實踐，對此課程的教學(xué)方法提出一些較為可行的改進(jìn)措施。

2.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)以TCP/IP為重

當(dāng)今的大多數(shù)計算機系統(tǒng)都提供TCP/IP，支持IP的路由器幾乎連接了所有的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)。TCP/IP是Internet的黏合劑，使得Internet能夠覆蓋全球。所以，講授的時候，把TCP/IP參考模型作為重點闡述對象，借助范圍廣泛的Internet來輔助計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的傳授。建議以這樣的思路講解核心內(nèi)容：發(fā)展史—主機網(wǎng)絡(luò)層—互連層—傳輸層—應(yīng)用層。以O(shè)SI參考模型為指導(dǎo)，穿插在中間，并以實驗內(nèi)容綜合層與層之間的關(guān)系。

2.2 理論結(jié)合實踐，實踐中穿插理論

面向自動化專業(yè)工科背景強的學(xué)生，多動手，在實踐中理解并總結(jié)理論是他們的強項。因此，課程安排6到8個實驗內(nèi)容，比如工業(yè)控制局域網(wǎng)的組建、交換機的配置和管理、路由器的配置管理、基于TCP協(xié)議的聊天程序的開發(fā)（串聯(lián)演示、綜合分析 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、功能和運行原理）、IP地址的分析和配置、模擬路燈網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的構(gòu)建等等。還可以選擇穿插一些著名公司，比如 Cisco、華為、Microsoft等在專業(yè)認(rèn)證中所涉及的網(wǎng)絡(luò)知識與核心技術(shù)，充分和實際應(yīng)用緊密的聯(lián)系在一起。這樣，可以更大限度地激發(fā)學(xué)生的主動積極性，尤其是進(jìn)一步的明白計算機網(wǎng)絡(luò)對自動化專業(yè)的性質(zhì)和地位。

2.3 Internet時刻為學(xué)生服務(wù)

計算機技術(shù)的快速發(fā)展，計算機硬件價格日趨低廉，基本上每個學(xué)生手里都有了計算機，包括智能手機、平板電腦。所以學(xué)生可以很方便的登陸Internet來查詢教材上沒有及時更新的前沿知識，提高學(xué)生的自學(xué)能力。教師可以課后布置網(wǎng)絡(luò)在自動化控制中最前沿的話題，學(xué)生通過查詢、調(diào)研、分析和理解掌握學(xué)科動態(tài)。讓學(xué)生課堂作個小報告大家一起討論，既活躍了課堂氣氛，又了解了前沿知識。另一方面，可以通過學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺，建立計算機網(wǎng)絡(luò)課程自學(xué)網(wǎng)站如圖1所示。利用學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)的依賴心理，豐富課堂的內(nèi)容。

3 結(jié)語

總之，自動化專業(yè)《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)方式的改革，應(yīng)當(dāng)與自動化的專業(yè)背景、學(xué)生的特點、計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動態(tài)相結(jié)合。通過對教學(xué)方式改革問題的深入思考，我們總結(jié)了一些參考的課程教學(xué)改革思路，并應(yīng)用在教學(xué)實踐中取得了一些教學(xué)效果。隨著科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)仍需不斷地與時俱進(jìn)，對教學(xué)方法研究還需進(jìn)一步的探討。

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[責(zé)任編輯：湯靜]