王 曉 丹

(沈陽師范大學(xué) 科信軟件學(xué)院, 沈陽 110034)

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學(xué)習(xí)型社會下的本科計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革研究與實踐

王 曉 丹

(沈陽師范大學(xué) 科信軟件學(xué)院, 沈陽 110034)

學(xué)習(xí)型社會是現(xiàn)代社會的一個重要特征,科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展以及隨之而來的知識爆炸是促進(jìn)終身學(xué)習(xí)理念形成的重要因素之一。隨著知識經(jīng)濟(jì)的逐漸興起,新產(chǎn)業(yè)不斷出現(xiàn),社會經(jīng)濟(jì)和技術(shù)結(jié)構(gòu)也在不斷變化。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一門不斷高速發(fā)展的交叉性應(yīng)用型課程,是本科高校計算機(jī)專業(yè)的必修課程之一,其理論、技術(shù)和方法來自計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、操作系統(tǒng)原理等多門學(xué)科,對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著巨大影響。作為一名本科高校的計算機(jī)專業(yè)教師,筆者深刻體會到目前計算機(jī)專業(yè)課程在教學(xué)過程中存在的諸多問題,先對存在的問題進(jìn)行深刻透徹的分析,進(jìn)而從多角度提出教學(xué)改革建議,旨在構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會下本科高校計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的新型教學(xué)模式。

學(xué)習(xí)型社會; 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程; 教學(xué)改革; 新型教學(xué)模式

0 引 言

自20世紀(jì)下半葉開始,特別是近20年來,世界經(jīng)濟(jì)、科技、文化、教育等各領(lǐng)域均以幾何級數(shù)的速度發(fā)生著深刻變革,新科技成果不斷涌現(xiàn)、新經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)逐步形成、新文化形態(tài)日趨明顯。隨著互聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展和普及,教育活動在學(xué)習(xí)型社會下逐漸突破傳統(tǒng)形態(tài),被賦予了豐富的類型和內(nèi)涵。20世紀(jì)90年代,以Internet(因特網(wǎng))為代表的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到了飛速發(fā)展,它不僅能傳輸數(shù)據(jù),也能為用戶提供打電話、聽音樂、觀看視頻等多種服務(wù),因特網(wǎng)正在改變著每個人的工作和生活,在這樣的形勢下,社會各行各業(yè)對網(wǎng)絡(luò)從業(yè)人員的要求也越來越高[1]。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一門不斷高速發(fā)展的交叉性應(yīng)用型課程,是本科高校計算機(jī)專業(yè)的必修課程之一,其理論、技術(shù)和方法來自計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、操作系統(tǒng)原理等多門學(xué)科,對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著巨大影響。作為一名長期從事計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)和研究的一線教師,筆者深刻認(rèn)識到目前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)過程中存在的問題,針對該門課程的教學(xué)改革勢在必行。

1 存在的問題

1.1 教學(xué)大綱內(nèi)容與工程實踐脫節(jié)

在傳統(tǒng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)內(nèi)容中,大多數(shù)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材以具有理論研究意義的OSI/RM(開放系統(tǒng)互連/參考模型)為教學(xué)重點對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、每層協(xié)議和通信原理進(jìn)行介紹,再由OSI/RM引出TCP/IP(傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)四層體系結(jié)構(gòu),沒有將目前業(yè)界廣泛使用的TCP/IP作為講解重點[2],導(dǎo)致理論授課內(nèi)容與實際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié),有相當(dāng)一部分學(xué)生在課程教學(xué)過程結(jié)束后,仍沒有對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和運行機(jī)制形成一個清晰的認(rèn)識,無法將課堂學(xué)習(xí)到的理論知識與網(wǎng)絡(luò)工程實際應(yīng)用結(jié)合起來。筆者認(rèn)為任課教師應(yīng)對多年不變的陳舊的教學(xué)大綱內(nèi)容進(jìn)行及時更新和補充,如增加新知識或新應(yīng)用案例等,突出TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的核心地位。

教師在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計及教學(xué)大綱制定上應(yīng)注意以下幾點[3]:

1) 教學(xué)內(nèi)容要具體,應(yīng)配有對應(yīng)知識點的實踐應(yīng)用例題;

2) 嚴(yán)格控制理論深度,抓住知識點,不必將所有內(nèi)容都進(jìn)行詳細(xì)講解;

3) 在教學(xué)大綱中適當(dāng)融入新產(chǎn)品、新應(yīng)用和新技術(shù),以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程特點與現(xiàn)有教學(xué)模式不符

目前的高校計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程普遍存在著“重教有余,重學(xué)不足;灌輸有余,啟發(fā)不足;復(fù)制有余,創(chuàng)新不足”的問題[4]。傳統(tǒng)教學(xué)模式采取分層描述的方法,按照網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐層分析描述,缺少各個層次的綜合應(yīng)用分析,學(xué)生無法對網(wǎng)絡(luò)處理數(shù)據(jù)過程形成一個具象的認(rèn)知,致使授課效果達(dá)不到預(yù)期。鼓勵教師在授課過程中采用多媒體課件及視頻演示相結(jié)合的教學(xué)模式,從多角度向?qū)W生們展示網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的過程,幫助學(xué)生理解生澀的概念及原理。

1.3 實驗條件受限、實驗內(nèi)容針對性不強

1) 實驗內(nèi)容和理論知識脫節(jié)

實驗是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的一個重要環(huán)節(jié),教師在傳統(tǒng)教學(xué)模式下,將實驗內(nèi)容設(shè)計成一個個小的驗證性操作[5],僅僅告訴學(xué)生怎么做,忽視了向?qū)W生講授為什么要這么做。學(xué)生按照教師給出的實驗步驟操作后,雖然達(dá)到了實驗效果,卻沒有真正領(lǐng)悟教師設(shè)計實驗的目的和意圖。

2) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗硬件設(shè)施匱乏

由于各種條件限制,目前教師的實驗設(shè)計和操作基本在模擬環(huán)境中進(jìn)行,如路由器、交換機(jī)的配置與管理等內(nèi)容,大部分高校都是在思科(Cisco)或華為的實驗?zāi)M器下操作完成,學(xué)生無法自己動手實現(xiàn)真實網(wǎng)絡(luò)組建,綜合實訓(xùn)更是不可能[6]。

3) 教師自身缺乏工程實踐經(jīng)驗

由于缺少工程實踐經(jīng)歷,教師自身無法真正理解和掌握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本原理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及通信技術(shù),更談不上訓(xùn)練學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用能力了,這也是導(dǎo)致教學(xué)過程中理論與實踐脫節(jié)的一個非常重要的原因。

2 改革建議

筆者建議計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程應(yīng)以O(shè)SI/RM 7層和TCP/IP 4層集成后的5層體系結(jié)構(gòu)為主線,重點講解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、組建網(wǎng)絡(luò)常用的傳輸媒體及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備,各種差錯控制、流量控制及擁塞控制原理和運行機(jī)制[7],并在實驗中加入Cisco專業(yè)認(rèn)證(如CCNA:Cisco Certified Network Associate 思科初級認(rèn)證)考試中所涉及的網(wǎng)絡(luò)知識與核心技術(shù)。

2.1 優(yōu)化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程理論教學(xué)內(nèi)容

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程理論中一個非常重要的教學(xué)內(nèi)容是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。著名的OSI/RM過于龐大、低效,因而并沒有流行起來,但它的很多研究結(jié)論、方法及概念對網(wǎng)絡(luò)發(fā)展具有很高的指導(dǎo)意義,而在1983年成為Internet標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展,成為業(yè)界公認(rèn)的事實標(biāo)準(zhǔn)。為了保證計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性與系統(tǒng)性,在教學(xué)過程中采納Andrew S·Tanenbaum建議的5層參考模型[8],該模型集成了OSI/RM和TCP/IP的優(yōu)點,包括應(yīng)用層、運輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。

以5層體系結(jié)構(gòu)作為課程教學(xué)的核心部分,推薦授課內(nèi)容有如下幾方面[9]。

1) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述:網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、定義和分類;Internet基礎(chǔ)(概述、組成);TCP/IP體系結(jié)構(gòu)、衡量計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)。

2) 物理層:數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ);傳輸介質(zhì);信道復(fù)用技術(shù)。物理層的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型如圖1所示。

3) 數(shù)據(jù)鏈路層:數(shù)據(jù)鏈路層的3個基本問題;PPP協(xié)議;CSMA/CD協(xié)議;以太網(wǎng)基礎(chǔ)。2臺主機(jī)通信時數(shù)據(jù)鏈路層所處的地位如圖2所示。

圖1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型

圖2 2臺主機(jī)通信時數(shù)據(jù)鏈路層所處的地位

圖3 TCP/IP體系結(jié)構(gòu)及各層主要配套協(xié)議

4) 網(wǎng)絡(luò)層:數(shù)據(jù)報與虛電路;IP協(xié)議;劃分子網(wǎng)和構(gòu)造超網(wǎng);ARP協(xié)議;ICMP協(xié)議;因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議;VPN;NAT。

5) 運輸層:TCP協(xié)議;UDP協(xié)議;流量控制;擁塞控制;TCP的運輸連接管理。

6) 應(yīng)用層:各種應(yīng)用層協(xié)議(DNS、WWW、DHCP、SMTP、POP3、IMAP、FTP、TELNET、SNMP等)。TCP/IP體系結(jié)構(gòu)及各層主要配套協(xié)議如圖3所示。

2.2 構(gòu)建新型教學(xué)模式

2.2.1 教學(xué)方法改革

多媒體課件及視頻素材的適當(dāng)應(yīng)用可以將難以理解的知識點用直觀形象的方式展示出來[10]。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的特點是教學(xué)內(nèi)容中有很多非常抽象難懂的概念,傳統(tǒng)教學(xué)模式很難讓學(xué)生真正理解這些生澀概念的原理,例如CSMA/CD協(xié)議工作原理中有這樣一段描述,“在以廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)中使用CSMA/CD協(xié)議來解決信道爭用問題”。如果用傳統(tǒng)的教學(xué)模式,教師將這句話讀給學(xué)生或?qū)懙胶诎迳?即使有些教師可以將這個原理以畫圖的方式給學(xué)生們畫到黑板上,學(xué)生們也不一定能理解這句話的真正含義,而且浪費了寶貴的課堂教學(xué)時間,如果在課堂展示用多媒體課件做出的動畫,很容易讓學(xué)生理解CSMA/CD協(xié)議的工作原理,事實證明,多媒體動畫演示對于學(xué)生學(xué)習(xí)這部分知識有很大幫助。

2.2.2 類比教學(xué)法

類比教學(xué)法就是將枯燥、抽象的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念與現(xiàn)實生活中人們熟悉的例子進(jìn)行類比,把復(fù)雜的理論知識變得簡單易懂[11]。例如,講解分層通信原理時用一個真實的QQ聊天的例子作類比(如圖4所示),詳細(xì)的為學(xué)生說明計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是如何利用分層結(jié)構(gòu)將“你吃了嗎？”這幾個簡單的文字通過計算機(jī)的編譯系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)后,再在通信信道上傳輸?shù)浇邮斩说?。采用這種教學(xué)方法,不僅使學(xué)生真正理解了分層通信的思想,還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2.3 互動教學(xué)法

改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)以教師為主、學(xué)生為輔的被動模式,讓學(xué)生參與到教師的授課環(huán)節(jié)中,問題教學(xué)就是其中一種較為有效的授課模式[12],如在進(jìn)行比較簡單的實驗內(nèi)容講授時,教師講授完操作過程后,用課堂提問的方式讓學(xué)生來完成本應(yīng)由教師完成的演示步驟,真正讓學(xué)生成為課堂的主體。演示操作結(jié)束后,教師對學(xué)生給予加分鼓勵,并將此成績納入期末成績[13]。在這樣的課堂中,教師不再以填鴨式的知識講授為主,成了學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和活動的組織者,并可有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和動手能力,養(yǎng)成認(rèn)真聽課的良好習(xí)慣。

圖4 一個分層通信的例子

2.2.4 完善實驗環(huán)節(jié)及實驗內(nèi)容

1) 完善實驗環(huán)節(jié)

實驗之前,由教師提出實驗預(yù)習(xí)要求,并提供詳細(xì)的實驗指導(dǎo)書。實驗指導(dǎo)書應(yīng)包含以下內(nèi)容:實驗?zāi)康暮腿蝿?wù)、實驗環(huán)境和設(shè)備、實驗原理和步驟、實驗結(jié)果與分析等[14]。以交換機(jī)IP地址及連通性測試實驗為例,在授課之前,將實驗拓?fù)?如圖5所示)及實驗任務(wù)告知學(xué)生,讓學(xué)生有時間去了解本次實驗的原理,幫助學(xué)生理解教師設(shè)計本次實驗的目的。

圖5 模擬仿真環(huán)境下的實驗拓?fù)?/p>

圖6 Cisco3560交換機(jī)接口的IP地址配置命令

圖7 使用ping命令測試實驗結(jié)果

實驗過程中,由教師講解實驗操作步驟(圖5中的3560交換機(jī)配置命令及配置結(jié)果如圖6、圖7所示),把握實驗進(jìn)度,及時解答學(xué)生疑問,在課時充足的情況下可以采用課堂提問的方式由學(xué)生在教師指導(dǎo)下完成實驗步驟,并將成績計入期末總成績,鼓勵學(xué)生積極主動的參與到實驗環(huán)節(jié)中來。

實驗結(jié)束后,要求學(xué)生認(rèn)真撰寫實驗報告,根據(jù)實驗結(jié)果總結(jié)心得。

2) 建議的實驗內(nèi)容

實驗內(nèi)容設(shè)計的目的是提高學(xué)生在理論課程中學(xué)到知識的綜合運用能力,故實驗內(nèi)容的設(shè)計應(yīng)針對實踐能力的提高,筆者總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗,認(rèn)為學(xué)生應(yīng)具備的網(wǎng)絡(luò)操作能力及相關(guān)實驗如下[15]:組網(wǎng)能力的訓(xùn)練,實驗內(nèi)容包括網(wǎng)線制作及網(wǎng)絡(luò)的基本配置;網(wǎng)絡(luò)管理能力的訓(xùn)練,實驗內(nèi)容包括交換機(jī)和路由器的基本配置命令;網(wǎng)絡(luò)安全防范能力的訓(xùn)練,實驗內(nèi)容包括ACL策略的部署等。

2.3 靈活高效地運用多種考評手段

通過多年的教學(xué)經(jīng)驗總結(jié),筆者將多種考評手段進(jìn)行靈活的調(diào)整和運用,達(dá)到了較為理想的效果[16]。學(xué)生最終的期末成績由平時成績、實驗成績及期末考試成績3部分構(gòu)成。平時成績的評定包括課后作業(yè)完成情況、出勤率、理論課堂提問等,推薦平時成績占總成績的比重為10%左右;實驗成績應(yīng)包括實驗完成程度及正確性評價、實驗課堂提問等,推薦實驗成績占總成績的比重為40%左右;期末考試成績?yōu)殚]卷筆試的理論知識考核方式,推薦其成績比重為50%左右[17]。

3 結(jié) 語

21世紀(jì)是一個以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時代,信息化的實現(xiàn)必須依賴完善的網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)對社會經(jīng)濟(jì)及生活的發(fā)展產(chǎn)生了不可估量的影響。筆者根據(jù)多年的一線實踐教學(xué)經(jīng)驗,總結(jié)出一套適合學(xué)習(xí)型社會的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革方法,在日常教學(xué)過程中取得了較為理想的效果。隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),提高計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)質(zhì)量,為社會培養(yǎng)出具符合社會發(fā)展的、具有較強分析應(yīng)用能力的新型網(wǎng)絡(luò)從業(yè)人員是每一位計算機(jī)專業(yè)教師的責(zé)任。

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Research and practice of teaching reform of undergraduate computer network course in learning society

WANGXiaodan

(Software College, Shenyang Normal University, Shenyang 110034, China)

The learning society is regarded as a significant feature in the modern world. Dramatic technological advance and the subsequent knowledge explosion are major boosting factors for the formation of the lifelong learning theory. The rising knowledge economy has brought about many new industries, which generates a constant change in economic and technological structure. Computer network, as an interdisciplinary and application-oriented subject, keeps developing rapidly as one of the required college courses for computer majors. Its theories, techniques, and approaches stem from such disciplines as computer technology, communication technology, and operating system principles, and tend to have a profound impact on social and economic growth. As a college lecturer in computer, the author of the article is fully conscious of problems that have arisen during the process of computer instruction, and proposes for the educational reform from different angles, based upon a penetrating analysis of the existing problems, with the aim of setting a new college teaching pattern in computer network in the environment of learning society.

learning society; computer network as a curriculum; educational reform; new teaching pattern

2015-03-10。

遼寧省教育廳教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃立項課題(JG14DB374); 沈陽師范大學(xué)第七批教育教學(xué)改革立項課題(JG2015-YB002)。

王曉丹(1978-),女,遼寧阜新人,沈陽師范大學(xué)講師,碩士。

1673-5862(2015)03-0427-05

G642

A

10.3969/ j.issn.1673-5862.2015.03.024