統(tǒng)領(lǐng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)的三張圖

王興芳，沈映珊，曹 陽，向?qū)W哲

（華南師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 廣州 510631）

0 引 言

對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生反饋的問題主要有下列幾點(diǎn)：理論性強(qiáng)、知識點(diǎn)多且發(fā)散，實(shí)驗(yàn)環(huán)境不能滿足學(xué)習(xí)實(shí)踐需要，擔(dān)心難以適應(yīng)社會實(shí)際需求等。如何學(xué)好計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如何使理論與技能有機(jī)結(jié)合成為教師在教學(xué)過程中著重要思考的問題。筆者首先提出利用三個圖統(tǒng)領(lǐng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)：圖一是該課程的總綱，可以為學(xué)生學(xué)習(xí)提供邏輯主線；圖二以網(wǎng)絡(luò)層為例，提出了每一層的具體學(xué)習(xí)思路，可以使學(xué)生以任務(wù)驅(qū)動學(xué)習(xí)的方式掌握每一層的相關(guān)知識；圖三為各層之間的聯(lián)系，通過數(shù)據(jù)封裝反映各層協(xié)調(diào)完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的整體功能。這樣從總體到部分，再從部分到總體，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中始終有支點(diǎn)，從而達(dá)到整體知識點(diǎn)形散而神不散的目標(biāo)。其次，合理安排多類型多層次的實(shí)驗(yàn)，不僅使學(xué)生將發(fā)散的知識點(diǎn)有效融合起來，并且能使學(xué)生將理論與技能有機(jī)結(jié)合。最后，結(jié)合當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代特色，創(chuàng)新教學(xué)模式，高效組織課上課下活動，提升教學(xué)質(zhì)量。

1 以分層的體系結(jié)構(gòu)為邏輯主線，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中有支點(diǎn)，理清當(dāng)下的學(xué)習(xí)進(jìn)度

目前，在大部分教材的概述中，都詳細(xì)分析了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層理論，分層的目的是“將復(fù)雜問題簡單化”。當(dāng)人們在處理、設(shè)計(jì)和討論一個復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)，總是將復(fù)雜系統(tǒng)劃分為多個小的、功能相對獨(dú)立的子系統(tǒng)或模塊，這樣可以將注意力集中在這個大而復(fù)雜系統(tǒng)的某個特定部分，并有能力把握它，這是 “分而治之、逐步求精”的模塊化思想。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，人們發(fā)現(xiàn)層次式模塊劃分方法特別適合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因此當(dāng)前所有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都采用分層的體系結(jié)構(gòu)。目前廣泛應(yīng)用的是TCP/IP四層核心體系結(jié)構(gòu)（如圖1所示），為能既簡潔又清楚地闡述概念，教學(xué)常常采用五層協(xié)議的原理體系結(jié)構(gòu)[1]。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中以分層的體系結(jié)構(gòu)為邏輯主線，能使學(xué)生對該課程有一個總體認(rèn)知，進(jìn)而在后續(xù)學(xué)習(xí)中把握學(xué)習(xí)進(jìn)度及理清學(xué)習(xí)層次。

2 明確教學(xué)思路，使學(xué)生能將零散的知識點(diǎn)通過既定的任務(wù)串聯(lián)起來，達(dá)到形散而神不散的目標(biāo)

圖1 TCP/IP的分層體系結(jié)構(gòu)圖

由于采用了分層的體系結(jié)構(gòu)為邏輯主線，而每一層（每一模塊）都要承擔(dān)一部分具體任務(wù)，并且層與層之間需要協(xié)調(diào)工作，共同完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體運(yùn)作，那么每層的學(xué)習(xí)采用任務(wù)式驅(qū)動教學(xué)模式將是個好方法，它能將零散的知識點(diǎn)通過具體的任務(wù)關(guān)聯(lián)在一起，這樣繁多的知識點(diǎn)不再是一盤散沙，而是有機(jī)地融合在一起，便于學(xué)生理解。在此教學(xué)模式中，每一層的教學(xué)都可以采用如下思路：①該層分到的任務(wù)是什么？②如何利用相關(guān)的硬件、軟件（協(xié)議）及相應(yīng)的技術(shù)協(xié)調(diào)地解決這些任務(wù)？③各層是如何協(xié)調(diào)運(yùn)作的？④每一層的作用范圍？

圖2為網(wǎng)絡(luò)層知識結(jié)構(gòu)圖示例，其他層類似。

分層的體系結(jié)構(gòu)為每一層分配了相對獨(dú)立的具體任務(wù)，但層與層間必須協(xié)調(diào)工作，才能完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體運(yùn)作，各層協(xié)議間的協(xié)調(diào)主要是通過數(shù)據(jù)的封裝來體現(xiàn)的，如圖3所示。

3 加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生保持持續(xù)的學(xué)習(xí)興趣，將理論與技能有機(jī)結(jié)合起來。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，設(shè)置多種形式和層次的實(shí)驗(yàn)，如基礎(chǔ)性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)、體驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)等，實(shí)驗(yàn)由簡到繁、由淺入深、層次分明、可操作性強(qiáng)，能使學(xué)生將理論與具體技能有機(jī)地結(jié)合起來，從而掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、管理與維護(hù)等方面的基礎(chǔ)知識和技能，為以后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、構(gòu)建、管理和維護(hù)等工作奠定良好的基礎(chǔ)。

3.1 基礎(chǔ)性操作或驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

如雙絞線的制作、實(shí)現(xiàn)雙機(jī)互聯(lián)、交換機(jī)的配置、VLAN的配置技術(shù)、防火墻的配置與應(yīng)用、DNS、DHCP、FTP、Web服務(wù)器的配置與管理等基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，每個實(shí)驗(yàn)都充分聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生清楚地知道所學(xué)知識可以運(yùn)用在哪里，可以怎樣運(yùn)用、怎樣去解決實(shí)際問題，從根本上達(dá)到學(xué)以致用的目的，同時(shí)達(dá)到加深理解、強(qiáng)化運(yùn)用、提高實(shí)際操作能力的目的。

圖2 任務(wù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)層知識結(jié)構(gòu)圖

圖3 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中各層協(xié)議間的關(guān)系

3.2 綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

組建小型辦公網(wǎng)絡(luò)、規(guī)劃與分配IP地址、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)際互聯(lián)與接入Internet等綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、方法、實(shí)施過程、評價(jià)、效果到整個流程都要跟進(jìn)，這樣能使學(xué)生將所學(xué)理論知識有機(jī)融合。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開展與開發(fā)，有利于應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

3.3 虛擬性實(shí)驗(yàn)

學(xué)生可利用Sniffer、WireShark軟件，以宿舍為單位構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室,完成一些抓包實(shí)驗(yàn)，分析以太網(wǎng)幀格式、IP數(shù)據(jù)報(bào)格式及TCP/UDP數(shù)據(jù)格式，可以充分理解數(shù)據(jù)封裝的過程，從而掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程最核心的協(xié)議語法知識。虛擬實(shí)驗(yàn)室具有克服時(shí)空限制、克服實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新慢的問題、緊跟技術(shù)前沿等優(yōu)點(diǎn),實(shí)驗(yàn)效果明顯改善[2]。

3.4 體驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)

通過安排學(xué)生參觀學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心、暑期到網(wǎng)絡(luò)集成公司實(shí)習(xí)等活動，使學(xué)生從書本中走出來，拓展視野，有利于進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)實(shí)際操作能力。

4 創(chuàng)新教學(xué)模式，應(yīng)用多策略學(xué)習(xí)方式，開拓學(xué)生視野，擴(kuò)大知識面，提高學(xué)生的綜合能力。

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，學(xué)習(xí)資源極大豐富，傳統(tǒng)的老師喂養(yǎng)式教學(xué)已不能滿足當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)的需求，如何高效組織課堂教學(xué)、體現(xiàn)以生為本的教學(xué)理念，需要創(chuàng)新教學(xué)模式，應(yīng)用多策略多層次的探究學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。

對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程前面的概述部分，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的歷史、分類、應(yīng)用等基礎(chǔ)性的知識，可以采用情景式教學(xué)方式，引入名人大事件等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中有趣的故事，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

對于各層的學(xué)習(xí)，首先要明確某層分到的任務(wù)及負(fù)責(zé)的網(wǎng)絡(luò)范圍，采用任務(wù)驅(qū)動式學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生了解為完成該層任務(wù)，需要哪些硬件、軟件及配套的相關(guān)技術(shù)，這些硬件、軟件與技術(shù)又是如何工作的，這樣使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)目標(biāo)明確，針對性強(qiáng)。

對于綜合技能的訓(xùn)練，采用項(xiàng)目驅(qū)動式學(xué)習(xí)方式（包括項(xiàng)目目的、計(jì)劃、實(shí)施、結(jié)果與評價(jià)）能加深理解、強(qiáng)化運(yùn)用、提高實(shí)際操作能力，從而提升學(xué)生綜合應(yīng)用能力。

此外，提供主題演講、小組討論分享等活動，目的是緊跟技術(shù)前沿，拓展學(xué)生的視野，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

最后，教師可以提供參觀、實(shí)習(xí)等活動，讓學(xué)生走出書本，了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無處不在的現(xiàn)狀，知道所學(xué)知識與技能大有用處，從而對未來充滿憧憬，同時(shí)更進(jìn)一步增加學(xué)生的學(xué)習(xí)緊迫感。

5 結(jié) 語

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程，學(xué)好該課程能為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)與未來工作奠定良好基礎(chǔ)。筆者經(jīng)過十多年的教學(xué)探索發(fā)現(xiàn)，利用好這三張圖，能使學(xué)生明確課程邏輯主線，學(xué)生的學(xué)習(xí)思路更加清晰、學(xué)習(xí)效果更好。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，學(xué)習(xí)資源極大豐富，學(xué)生對教學(xué)的要求也不斷提高，因此教學(xué)中必須常教、常學(xué)、常新，不斷創(chuàng)新教學(xué)模式，適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。