網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)改革研究

劉蓬濤

摘要：隨著我國(guó)對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其安全性的重視，《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》課程應(yīng)運(yùn)而生。該課程定位為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息工程和網(wǎng)絡(luò)空間安全等相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生的實(shí)踐必修課。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，都或多或少涉及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的相關(guān)知識(shí)，但是在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)方法等方面存在不少問(wèn)題。文章結(jié)合新形勢(shì)下的應(yīng)用需求，擬對(duì)該課程的知識(shí)體系進(jìn)行優(yōu)化，尤其是深入探討其中的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提出合理有效的實(shí)踐教學(xué)方案，以更加有效地提升學(xué)生的實(shí)踐和應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù); 實(shí)踐教學(xué); 教學(xué)改革; 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議; 路由交換

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393.1? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）22-0144-02

1 課程現(xiàn)狀

近幾年來(lái)，隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的普及以及政府和企業(yè)信息化建設(shè)步伐的加快，對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提升及網(wǎng)絡(luò)安全的需求也以前所未有的速度迅猛增長(zhǎng)，相應(yīng)地，我國(guó)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。因此，很多學(xué)校開(kāi)始開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)組建之類(lèi)的課程，而《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》作為《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》的后續(xù)課程，其理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)延伸，對(duì)于學(xué)生加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)的理解具有重要的實(shí)踐意義。

以目前的課程現(xiàn)狀來(lái)看，該課程的教學(xué)體系已經(jīng)比較完整，教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)出層次化和多元化，在全面介紹網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上，能夠保證在教學(xué)中兼顧寬度和深度的要求。但不可否認(rèn)的是，目前的教學(xué)還存在不少的問(wèn)題[1]，如教學(xué)內(nèi)容不夠獨(dú)立和完善、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)不夠合理、實(shí)踐課時(shí)不夠、缺乏合適的實(shí)驗(yàn)環(huán)境等。文章主要針對(duì)《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行相關(guān)的研究和探討，從課程實(shí)驗(yàn)環(huán)境的選擇、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置、考核方式改革等方面入手[2]，提出合理可行的改革方案，以期對(duì)相關(guān)課程的教學(xué)起到一定的幫助作用。

2 課程改革目標(biāo)

《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》可以作為一門(mén)實(shí)踐必修或選修課程，在教學(xué)上應(yīng)該及時(shí)調(diào)整教育思想，優(yōu)化人才培養(yǎng)模式，以創(chuàng)新實(shí)用特色為目標(biāo)，以社會(huì)需求為導(dǎo)向，積極適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)人才的發(fā)展需要，培養(yǎng)具有一定網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)理論知識(shí)和技能的應(yīng)用技術(shù)人員，對(duì)課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程等進(jìn)行改革。因此，其建設(shè)目標(biāo)可以概括如下：

（1） 對(duì)課程的教學(xué)理念和教學(xué)方法進(jìn)行改革，形成“科學(xué)、完善、適當(dāng)考慮社會(huì)需求和發(fā)展前景”的理論教學(xué)體系，同時(shí)構(gòu)建以網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室為特色的實(shí)踐教學(xué)體系。

（2） 擬設(shè)計(jì)課時(shí)為64課時(shí)，在課時(shí)分配上，既注重夯實(shí)理論基礎(chǔ)，又注重動(dòng)手能力的培養(yǎng)，即兼顧基礎(chǔ)理論知識(shí)和專(zhuān)業(yè)應(yīng)用知識(shí)的合理平衡，并相應(yīng)地對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和完善。

（3） 深入課程改革，合理分配理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)比例，科學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，利用網(wǎng)絡(luò)及信息安全實(shí)驗(yàn)室等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)帶動(dòng)教學(xué)手段的創(chuàng)新，使學(xué)生能夠做到真正的學(xué)練結(jié)合，既能仿真模擬，也能真機(jī)操作。采用多種教學(xué)方式，實(shí)行啟發(fā)式和小組討論、實(shí)驗(yàn)式的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生全程使用eNSP模擬器進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)質(zhì)感。

（4） 在考核方式上，提高實(shí)踐考核分?jǐn)?shù)，注重對(duì)實(shí)踐能力的衡量，探索豐富多樣的考核形式和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

3 課程改革方案

3.1 課程總體方案

首先，明確本課程在整個(gè)培養(yǎng)體系中的地位，確定教學(xué)內(nèi)容。

在課程建設(shè)之初，要著力于研究《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中的作用，研究其與先修課程《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》、后續(xù)課程《網(wǎng)絡(luò)安全》等的關(guān)聯(lián)，從教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，使它們能夠緊密銜接。

（1） 對(duì)先修課程《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》中的重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行匯總，在《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》課程中對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步的探討或者實(shí)踐。具體涉及的方面包括：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（IP協(xié)議、ICMP協(xié)議、ARP協(xié)議、TCP協(xié)議、STP協(xié)議、RIP協(xié)議、OSPF協(xié)議、HTTP協(xié)議、Telnet協(xié)議、DHCP協(xié)議等） 、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)（以太網(wǎng)、FDDI令牌環(huán)等） 、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其工作原理（集線(xiàn)器、二層交換機(jī)、三層交換機(jī)、路由器） 、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及通信原理。

在《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》中可以設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如組建網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、規(guī)劃VLAN網(wǎng)絡(luò)及IP網(wǎng)絡(luò)、IPv4/IPv6地址分配、子網(wǎng)規(guī)劃等） 、VLAN 注冊(cè)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)、使用路由器或交換機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、生成樹(shù)協(xié)議STP的實(shí)現(xiàn)、靜態(tài)路由的配置、動(dòng)態(tài)路由協(xié)議RIP及OSPF等的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以更加深刻地理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理，明白網(wǎng)絡(luò)基本技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景。

（2） 梳理本課程中與《網(wǎng)絡(luò)安全》相關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)，以便在后續(xù)課程中深入研究。具體涉及的方面包括：網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議及技術(shù)（基于PPP鏈路啟用PAP認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)VPN、配置ACL過(guò)濾數(shù)據(jù)、配置AAA認(rèn)證等） 、網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)故障排錯(cuò)等） 。

學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)安全的理論知識(shí)，進(jìn)而在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成相關(guān)安全實(shí)驗(yàn)，真正將課程體系連貫起來(lái)，做到了承上啟下，融會(huì)貫通。

其次，確定理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)時(shí)分配。在改革方案中將課程總課時(shí)定為64。其中，理論授課24課時(shí)，模塊實(shí)驗(yàn)24課時(shí)，課程設(shè)計(jì)16課時(shí)。在模塊化實(shí)驗(yàn)中，主要注重學(xué)生單人實(shí)驗(yàn)，鞏固其課堂所學(xué)理論知識(shí)，鍛煉個(gè)人的動(dòng)手能力。

（1） 理論知識(shí)包括：局域網(wǎng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備概述、交換網(wǎng)絡(luò)原理、虛擬局域網(wǎng)VLAN技術(shù)、生成樹(shù)STP協(xié)議、靜態(tài)路由、VLAN間路由、動(dòng)態(tài)路由、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)等[3]。

（2） 模塊實(shí)驗(yàn)包括：使用eNSP搭建簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)、交換機(jī)MAC地址表的配置與管理、VLAN及端口模式配置、Hybird端口的應(yīng)用、STP的配置、靜態(tài)路由與缺省路由的配置、VLAN間路由的實(shí)現(xiàn)方法、動(dòng)態(tài)路由的實(shí)現(xiàn)、交換機(jī)與路由器混合網(wǎng)絡(luò)的組建等。

（3） 課程設(shè)計(jì)主要進(jìn)行中型企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)及園區(qū)網(wǎng)等的設(shè)計(jì)和仿真實(shí)現(xiàn)。

最后，確定考核方式。本課程為考查課，滿(mǎn)分100分?？己酥饕譃槿齻€(gè)方面：①期末開(kāi)卷考試。②平時(shí)表現(xiàn)。③課程設(shè)計(jì)。在局域網(wǎng)設(shè)計(jì)與模擬實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)，以項(xiàng)目化團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)的形式進(jìn)行，通過(guò)團(tuán)隊(duì)成員之間合理分工，積極配置，設(shè)計(jì)和模擬實(shí)現(xiàn)相關(guān)企業(yè)網(wǎng)或校園網(wǎng)，靈活應(yīng)用課程所學(xué)到的理論和實(shí)踐知識(shí)，完成課程設(shè)計(jì)，最后提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告并現(xiàn)場(chǎng)演示答辯。

3.2 課程特色

（1） 科學(xué)慎重地選擇教材與實(shí)驗(yàn)環(huán)境，保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。首先，從教材選取上，可以選擇理論與實(shí)踐并重的華為ICT認(rèn)證參考書(shū)籍，在先修課程的基礎(chǔ)上探討其實(shí)踐方法。其次，從實(shí)驗(yàn)環(huán)境的選擇上使用eNSP軟件，這是一款圖形化網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)華為數(shù)通系列產(chǎn)品等真實(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的仿真模擬，仿真對(duì)象豐富多樣[4]?？梢圆扇　疤摂M仿真+真機(jī)實(shí)踐”的模式，使學(xué)生由淺入深，在eNSP平臺(tái)模擬實(shí)驗(yàn)后分析實(shí)驗(yàn)原理，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)而在真機(jī)上實(shí)踐。這樣，有的放矢，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率。

（2） 以培養(yǎng)和提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力為主導(dǎo)，結(jié)合行業(yè)需求，以“網(wǎng)絡(luò)組建項(xiàng)目”模式開(kāi)展實(shí)訓(xùn)教學(xué)。在教學(xué)中，以實(shí)際工作任務(wù)為中心選擇、組織課程內(nèi)容，并以完成工作任務(wù)為主要學(xué)習(xí)目標(biāo)的課程模式，其目的在于加強(qiáng)課程內(nèi)容與工作之間的相關(guān)性，整合理論與實(shí)踐，提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)的效率。部分學(xué)生規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦拢?/p>

（3） 合理的教學(xué)內(nèi)容、靈活的教學(xué)方式極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[5]。能夠明顯感覺(jué)到學(xué)生的參與感大大提高，無(wú)論課堂聽(tīng)課還是實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生逐漸培養(yǎng)起邊思考邊動(dòng)手的習(xí)慣，遇到問(wèn)題先找理論支撐，再動(dòng)手實(shí)踐。課堂氣氛活躍，抬頭聽(tīng)課的多了，走神的少了。很多學(xué)生課下利用實(shí)驗(yàn)軟件自行完成網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，有時(shí)與老師同學(xué)聯(lián)機(jī)解決問(wèn)題到深夜。

（4） 采用多種教學(xué)方式，實(shí)行啟發(fā)式和小組討論、實(shí)驗(yàn)式的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生全程使用eNSP模擬器進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)質(zhì)感。同時(shí)，針對(duì)每一次的理論教學(xué)，后續(xù)大多都設(shè)置至少1次課的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，采用精講多練的授課方法，注重提高學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。

（5） 與合作企業(yè)協(xié)同育人。從課程內(nèi)容設(shè)置到實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)規(guī)劃，再到課程具體實(shí)施，每個(gè)環(huán)節(jié)都可以邀請(qǐng)專(zhuān)門(mén)人才評(píng)估和指導(dǎo)，力爭(zhēng)使課堂教學(xué)真正培養(yǎng)出專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才。

3.3 具體案例

在本改革方案的實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生在完成基本實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，發(fā)揮創(chuàng)新能力，挑戰(zhàn)新技術(shù)。例如在某次課程設(shè)計(jì)中，基本要求可以是這樣的：

學(xué)校有東西兩個(gè)校區(qū)，東校區(qū)出口路由器為R1。校園內(nèi)僅有一棟辦公樓，部署有樓宇出口交換機(jī)SW1。其中，一樓部署交換機(jī)SW11連接財(cái)務(wù)處和學(xué)生處的PC共計(jì)20臺(tái)（不同處室可分別以一臺(tái)PC作為代表進(jìn)行規(guī)劃，下同） 。二樓部署交換機(jī)SW12同樣連接財(cái)務(wù)處和學(xué)生處的另外10臺(tái)PC。西校區(qū)出口路由器為R2。校園內(nèi)僅有一棟辦公樓，部署有樓宇出口交換機(jī)SW2。其中，一樓部署交換機(jī)SW21連接學(xué)院辦公室的10臺(tái)PC（不同處室可分別以一臺(tái)PC作為代表進(jìn)行規(guī)劃，下同） 。二樓部署交換機(jī)SW22連接科研處10臺(tái)PC。

在 eNSP下進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，組建辦公網(wǎng)絡(luò)。合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，完成網(wǎng)絡(luò)地址及IP地址分配表，對(duì)交換機(jī)、路由器等設(shè)備進(jìn)行合理配置，使該網(wǎng)絡(luò)滿(mǎn)足如下要求：（1） 在校區(qū)內(nèi)按處室隔離廣播域;（2） 使全校辦公網(wǎng)絡(luò)PC之間能夠通信;（3） 滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)的可伸縮性以及現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)所支持的業(yè)務(wù);（4） 在充分考慮需求與約束的前提條件下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組建與信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的可行性進(jìn)行充分的驗(yàn)證，完成網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)方案的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

針對(duì)這一題目，同學(xué)們展開(kāi)了豐富多樣的設(shè)計(jì)思路，如：嘗試使用新的端口模式、增加冗余鏈路和設(shè)備、靜態(tài)路由與動(dòng)態(tài)路由結(jié)合使用、通過(guò)使用默認(rèn)路由節(jié)省路由條目、進(jìn)行模擬故障排查等，并將這些內(nèi)容詳細(xì)地反映在課程設(shè)計(jì)報(bào)告中。有的小組是這樣描述自己的創(chuàng)新的：

本小組在實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)互通的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新之處有三點(diǎn)：

（1） 防火墻FW的設(shè)立：實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)可以訪(fǎng)問(wèn)外網(wǎng)，但外網(wǎng)不可以訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)網(wǎng);

（2） 二層、三層交換機(jī)的端口模式采用了hybrid接口;

（3） AR3路由器對(duì)于內(nèi)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)鏈路冗余。

由此可見(jiàn)，學(xué)生們通過(guò)理論學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐，真正理解了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)和相關(guān)設(shè)備的原理，并在具體的工程任務(wù)中學(xué)以致用，善于解決難題，達(dá)到了課程改革的初衷。同時(shí)，在綜合實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，可以鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，培養(yǎng)他們合理進(jìn)行分工、按時(shí)完成任務(wù)的良好習(xí)慣，體會(huì)在項(xiàng)目組中承擔(dān)的角色。而在測(cè)試環(huán)節(jié)，則全面考核學(xué)生對(duì)整個(gè)項(xiàng)目原理和技術(shù)的理解，提升學(xué)生對(duì)于全局的把控能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)上述課程改革，《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》的理論性和實(shí)踐性得到了整體的融合，從實(shí)踐教學(xué)來(lái)看，由于提高了實(shí)踐教學(xué)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)分配，并在考試中提升了實(shí)踐分?jǐn)?shù)比例，學(xué)生的動(dòng)手熱情和動(dòng)手能力得到了進(jìn)一步的提高，學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)有興趣，教學(xué)效果自然就得到了提升。《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》作為一門(mén)與時(shí)俱進(jìn)的課程，后續(xù)還存在進(jìn)一步改進(jìn)的空間，例如，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)需要進(jìn)一步合理利用模擬軟件和真實(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。同時(shí)，使部分優(yōu)秀學(xué)生在掌握本門(mén)課程的基礎(chǔ)技術(shù)之外，能夠以更加便捷的方式進(jìn)行能力認(rèn)證[6]，有助于將教育標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)融為一體，為產(chǎn)教融合、校企合作提供有效載體。

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