張奇支

摘 要：從網(wǎng)絡工程專業(yè)學生學習計算機網(wǎng)絡技術的角度入手，分析教學內容設置上遇到的問題，將計算機網(wǎng)絡、計算機網(wǎng)絡實驗課程、互聯(lián)網(wǎng)原理與應用、現(xiàn)代通信網(wǎng)概論4門課作為網(wǎng)絡技術課程群展開教學，在此基礎上介紹基于小型課程群方式展開教學的建議，詳細介紹課程群的結構設置、內容分配、教材選擇和教學形式。

關鍵詞：計算機網(wǎng)絡；課程群；實驗課程

文章編號：1672-5913（2017）05-0019-03

中圖分類號：G642

0 引 言

對網(wǎng)絡工程專業(yè)的學生來說，計算機網(wǎng)絡技術是本專業(yè)最重要的基礎課，其內容比較繁雜[1-2]，直接關系到后續(xù)課程，如網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡系統(tǒng)集成與管理、網(wǎng)絡編程和網(wǎng)站開發(fā)等課程的學習效果[3-4]。作為網(wǎng)絡工程專業(yè)的基礎教學內容，需要安排較多的學習時間，才能將知識點講清楚、講透徹。

在多年的教學實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)安排兩個學期來學習計算機網(wǎng)絡中從底層到上層的知識較為合適，有利于學生充分理解網(wǎng)絡的理論知識點，并有足夠多的時間參與實驗。當前主流的計算機網(wǎng)絡教材主要圍繞OSI七層模型與TCP/IP協(xié)議棧四層模型組合后的五層模型來講述，比如謝希仁教授編寫的《計算機網(wǎng)絡（第六版）》。在使用該教材的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)了一些問題，其中主要問題是教學內容的選擇與課時的分配。

在教材提出的五層模型中，物理層涉及較多的通信網(wǎng)內容，知識點多且分散，但該部分并非計算機網(wǎng)絡的核心點，可以不作為教學的重點。隨著網(wǎng)絡技術的推陳出新，數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層在內容上有較多變化：舊版教材中數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層包含的一些網(wǎng)絡技術已被逐步淘汰，教材僅以PPP協(xié)議和以太網(wǎng)協(xié)議作為代表協(xié)議進行介紹；網(wǎng)絡層也僅限于與IP協(xié)議相關的內容；運輸層內容變化不大；應用層的一些非主流協(xié)議（如FTP、TELNET）也逐步減少了篇幅，同時引入了應用進程跨網(wǎng)絡通信內容的介紹。在介紹完整體模型后，教材還引入網(wǎng)絡安全、無線網(wǎng)絡、通信網(wǎng)絡等其他內容。

1 課程群結構

經(jīng)過幾年的教學嘗試，筆者發(fā)現(xiàn)將計算機網(wǎng)絡技術拆成幾門課，以小型課程群的方式進行教學，獲得的教學效果比較好。小型課程群包括計算機網(wǎng)絡、計算機網(wǎng)絡實驗課程、互聯(lián)網(wǎng)原理與應用、現(xiàn)代通信網(wǎng)概論。這4門課不僅涵蓋了傳統(tǒng)計算機網(wǎng)絡的內容，還包含了一些主流的網(wǎng)絡技術，同時能實現(xiàn)理論與實踐的緊密結合。其中，計算機網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)原理與應用在內容上完整地包含整個TCP/IP協(xié)議棧的內容，這部分是整個網(wǎng)絡工程專業(yè)知識體系結構的基礎，為學生后續(xù)學習網(wǎng)絡編程、網(wǎng)站開發(fā)、網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡系統(tǒng)集成或管理奠定了堅實的基礎。在內容分布上，計算機網(wǎng)絡強調底層通信協(xié)議，互聯(lián)網(wǎng)原理與應用強調對高層應用的理解和開發(fā)能力，現(xiàn)代通信網(wǎng)概論從橫向角度對網(wǎng)絡技術進行了擴展。計算機網(wǎng)絡實驗課程是計算機網(wǎng)絡的配套實驗課，將理論知識應用在實驗中，加強了學生的應用能力。課程群的課程內容對培養(yǎng)“具有較強的網(wǎng)絡工程專業(yè)知識和工作能力的高級專門人才”起到打基礎、長內功的作用，其基石作用在專業(yè)培養(yǎng)中不可欠缺。

1.1 課程學時學分與內容分配

建設網(wǎng)絡工程專業(yè)小型課程群的過程中，在學分設置上，計算機網(wǎng)絡、計算機網(wǎng)絡課程實驗、互聯(lián)網(wǎng)原理與應用屬于專業(yè)核心課程，分別占4學分、0.5學分和3學分；現(xiàn)代通信網(wǎng)概論屬于專業(yè)方向課程，占2學分；每個學分分配18個學時。在課程安排上，第4學期開設計算機網(wǎng)絡、計算機網(wǎng)絡課程實驗，第5學期開設互聯(lián)網(wǎng)原理與應用，第6學期開設現(xiàn)代通信網(wǎng)概論。

課程的具體內容分配如下：計算機網(wǎng)絡講述五層模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層中的IP協(xié)議、運輸層；計算機網(wǎng)絡實驗課程在前者的基礎上，完成5個驗證性實驗；互聯(lián)網(wǎng)原理與應用除了講述五層模型中的IP路由、應用層協(xié)議，還強調基于SOCKET API的網(wǎng)絡編程、基于RPC和RMI的互聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)，配合3個課程實驗；現(xiàn)代通信網(wǎng)概論作為知識點的銜接課程，介紹當前或曾經(jīng)出現(xiàn)過的通信網(wǎng)技術，比如通信網(wǎng)中的傳送網(wǎng)、信令網(wǎng)、傳統(tǒng)電話網(wǎng)、IP電話網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、ATM、接入網(wǎng)技術等內容。

1.2 教材選定情況

在教材選擇上，謝希仁教授編寫的《計算機網(wǎng)絡（第六版）》雖然對底層協(xié)議講解較多，但應用層協(xié)議方面不夠深入。Comer D E編寫的《計算機網(wǎng)絡與因特網(wǎng)（第六版）》對應用層協(xié)議介紹較多，但在章節(jié)安排上沒有完全按自底向上的方式編排。Tanenbaum A S編寫的經(jīng)典巨著《計算機網(wǎng)絡（第五版）》，對每部分都有詳細介紹，但全書知識點太多，接近800頁，不太適合作為師范院校的教材。

當前的解決方案為：計算機網(wǎng)絡繼續(xù)使用謝希仁教授編寫的《計算機網(wǎng)絡（第六版）》，但互聯(lián)網(wǎng)原理與應用使用Comer D E編寫的《計算機網(wǎng)絡與因特網(wǎng)（第六版）》。對課本中不夠詳細的內容，應通過教學課件進行補充介紹。主講教師在課堂上給出足夠的解釋，同時標注參考書籍和參考網(wǎng)頁內容，讓學生課后自行查閱?，F(xiàn)代通信網(wǎng)概論使用楊武軍副教授編寫的《現(xiàn)代通信網(wǎng)概論》。計算機網(wǎng)絡實驗課程使用學院自行編寫的實驗講義。

1.3 教學新形式

從課程群的內容可以看出，整個課程群其實圍繞著“如何將信息從一臺計算機傳輸?shù)搅硪慌_計算機”這一問題逐步展開。重點內容體現(xiàn)在TCP/IP協(xié)議棧中的數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、運輸層和應用層的協(xié)議及相關技術。難點在于學生學完所有內容后，如何將這些知識有機地聯(lián)系起來，完整地回答前面那個看似簡單卻十分復雜的問題。

為了讓學生對問題和問題的答案有清晰的理解，在計算機網(wǎng)絡的第一堂課中，任課教師拋出這個問題，然后讓學生帶著問題聽課。教師每講到一處知識點的時候，適時地將問題結合起來，提示學生當前知識點與問題的關系，該知識點解決了問題中哪個細節(jié)，從TCP/IP協(xié)議的底層一直到應用層，層層強化內容與問題的關系。在講授現(xiàn)代通信網(wǎng)概論的時候，從橫向角度擴展，向學生解釋在不同環(huán)境下通信網(wǎng)絡或計算機網(wǎng)絡如何根據(jù)不同環(huán)境不斷變化技術手段，進而解決這個最基本問題。

通過幾年的教學嘗試筆者發(fā)現(xiàn)，采用這種小型課程群組課的方法，結合現(xiàn)代多媒體教學手段和上機實驗操作，學生能夠較牢固地掌握這些課程的關鍵內容，并對網(wǎng)絡工程的全局架構有一個整體認識，為學習其他專業(yè)課程打下良好基礎。

2 課程群實驗教學內容

作為理論的實踐部分，計算機網(wǎng)絡實驗課程是網(wǎng)工專業(yè)的核心課程之一，其設計初衷是讓學生有更多的動手機會，并在動手過程中提出問題，鼓勵實驗者自行尋找答案并進行理論解釋，從而加深其對理論知識的理解。此門課程共包含5個實驗，覆蓋課程的主要理論知識，分別是以太網(wǎng)抓包實驗及網(wǎng)線制作、小型局域網(wǎng)設計與VLAN配置、靜態(tài)路由配置、ARP抓包及ARP欺騙設計、TCP協(xié)議的工作原理和分析。

互聯(lián)網(wǎng)原理與應用課程中包含3個課程實驗，與前者不同，實驗是課程的一部分，不單獨計學分。3個實驗分別是SOCKET網(wǎng)絡編程設計、應用層TELNET和FTP協(xié)議分析、應用層HTTP協(xié)議分析，要求學生完成一個網(wǎng)絡編程程序和3個協(xié)議的抓包分析實驗。

實驗配備專門的網(wǎng)絡工程實驗室。實驗室共有5個機架，每個機架安裝2臺二層交換機、1臺三層交換機、4臺路由器、4臺電腦。在保證人手一機的前提下，每次能容納20名學生完成一個批次的實驗。

實驗前，教師提供實驗指導供學生預習，一些稍難的內容（比如機柜中網(wǎng)絡環(huán)境的搭建、如何用PC機配置網(wǎng)絡設備等）會在實驗前進行簡單講解。實驗過程中，主講教師和2～3名研究生在現(xiàn)場輔助學生，解決學生在實驗過程中遇到的問題。常見問題包括抓包軟件無法捕獲數(shù)據(jù)包、ARP欺騙實驗無法實現(xiàn)欺騙、添加路由后網(wǎng)絡無法連通等。對于遇到問題無法繼續(xù)實驗的學生，指導者會先進行原理分析，啟發(fā)學生找到問題的根源，然后找出相應的解決方法。實驗完成后，學生需要提交實驗報告并分享自己的實驗心得，重點分析實驗中遇到的問題以及解決方法。

從實驗過程和實驗報告的結果來看，兩門課程設計的實驗內容對學生理解理論知識、識記關鍵內容效果明顯。這些實驗對學生深入理解報文格式、協(xié)議原理有很大的幫助，同時能激發(fā)學生的學習興趣，使學生愿意動手“折騰”。

3 結 語

單門課程單打獨斗發(fā)展為幾門課程聯(lián)合起來形成課程群，是當前教學改革的新形式。在未改革之前，幾門計算機網(wǎng)絡相關課程無論課程內容還是課時安排，都存在一些交叉重疊的問題，使得部分知識點重復講述，但重點內容卻沒有足夠的課時展開。經(jīng)過小型課程群建設改革后，上述問題得到了解決，整個網(wǎng)絡技術的內容安排也更加科學合理。學生對課程安排的滿意度大大提高，對知識的理解與掌握也更加深刻。整體上，通過幾年的實踐教學，以小型課程群方式講述當前計算機網(wǎng)絡的主要技術有益于學生接受、理解網(wǎng)絡的關鍵技術，能拓展學生的視野，提升其實際動手能力。

參考文獻：

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（編輯：孫怡銘）