“網絡工程”實踐課程的教學研究與探索

摘要：作者結合自己多年的教學實踐，探討了教學內容、教材編寫、教學方法、實驗內容以及考評方式。經實踐證明效果良好，形成了自己的特色。

關鍵詞：網絡工程；教學方法；教學改革；網絡實驗；實踐；探索

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A

文章編號：1672-5913 (2007) 22-0005-04

1教學內容的選擇

一些高校在網絡工程實驗室建設中，選擇了國內外知名網絡公司的設備及實驗室建設方案，如思科、華為等。這些公司負責提供全套的實驗講義、課件及師資培訓，相當于是其大學計劃的一部分。顯然，實用程度及難度系數無庸置疑。問題是，高校主要以大班教學為主，而實驗設備又不可能買得太多(網絡設備一般價格比較昂貴)，學生多設備少，怎么辦？作者認為，網絡設備只能作為部分學生提高的輔助資源，不能作為網絡工程教學的主要資源，與培訓中心的小班教學是不能等同的。

另外，還有一些高校將課程內容定位在網絡工程的招投標、網絡工程的規劃與設計、網絡工程的組織與實施，網絡工程的驗收與服務等方面。作者認為，這些內容只需要通過少量的學時加以介紹，重點還是技術。“網絡工程”課程設置的初衷是提高學生的實踐動手能力，如果純粹介紹文字，不僅教學枯燥無味，實驗也無法開展，因此，不應成為重點。

另外，由于學時有限，不可能面面俱到，必須有所取舍。在36+18的有限學時里，究竟講些什么，我們考慮了很久。由于計算機網絡是該課程的前導課，通過統一修訂大綱，做到了兩門課一方面銜接緊密，另一方面又不允許在實驗和授課內容上有重復。像數據包的截獲與分析放在計算機網絡中，并且作為重點，雙絞線的制作則拿出來放到網絡工程中。另一方面，由于網絡技術博大精深，內容必須有所定位。考慮到園區網是日常生活中隨處可見的網絡，因此該課程定位為園區網。一般的網絡書都會講到，按地理范圍劃分，分為局域網、廣域網和城域網三種。園區網屬于介于局域網與城域網之間的一種網絡，目前的大中型企業、政府部門、學校、商場、小區等所屬的內部網絡，都屬于園區網。園區網通常跨越多個建筑物，由多個小的局域網構成并與Internet連接，會用到多種常用的網絡技術，例如VLAN和WLAN等。校園網是最典型的園區網。由于大部分學生接觸廣域網的機會很小，加之實驗條件有限，因此像FR、ATM、ISDN等廣域網技術在網絡工程中不再介紹。

2教材的選擇與編寫

好的教學必須有好的教材。課程開設之初，我們就一直努力尋找教材，遺憾的是沒有找到。有關網絡工程的書很多，但作為教材都不太合適。或者偏重原理介紹，或者工程實例太少，或者內容過于簡單，或者太過于專業，或者以認證考試為主，或者只是介紹網絡工程招投標。花費了大量時間去學習，而最后仍無法管理一個簡單的園區網，原因是學習內容偏且不全。能否有一本教材講述園區網中所涉及到的常用技術并且用理論指導實踐呢？

作者開始自編講義，從如下的思路展開，介紹在園區網(如校園網、小區網)中，如何組建和配置有線局域網、無線局域網、虛擬局域網，包括協議配置和連通性測試；如何讓多個本地局域網之間互連互通，以Cisco硬件路由器和Microsoft 路由和遠程訪問服務組件(RRAS)軟件路由器介紹路由的配置，重點闡述路由的原理，即配置哪些參數，至于如何配置并不重要，沒有硬件路由器也能掌握路由的基本原理；如何讓多個遠程局域網(如多個校區)之間互連互通，介紹目前最經濟便捷的互連方式VPN；如何讓使用保留IP地址的局域網PC通過一條Internet鏈路共享上網，介紹兩種典型的方式——代理和網關，重點闡述它們的本質區別；如何保證園區網的安全和遠程管理網絡設備與服務器等等，由于網絡安全開設有獨立的選修課，在這里只重點介紹防火墻。除此之外，以我校校園網及學院真實的網絡環境為例，講述如何進行二級區域的委派和域名轉發；如何在一臺服務器上搭建多個web站點，即虛擬主機技術和泛域名解析技術；如何搭建可通過web和pop3進行郵件收發的郵件服務器；如何建立基于用戶的FTP站點；如何搭建流媒體服務器以實現視頻點播，這些都是園區網中目前最實用的內容，學完就可以用。最后，為了更好地激發大家的學習興趣，還留了少量時間給大家簡要介紹一些網絡工程領域的新技術，如VoIP、P2P、IPv6等。這些內容逐年補充更新，并在作者的個人網站上發布。

考慮部分同學可能將來要考CCNA的認證，同時考慮到思科的設備最為普及，配置方法最具代表性，配置復雜度也最高，所以在介紹交換機和路由器的配置時是以部署在園區網中的最常見的思科設備為例。同時，在講義編寫時主要做了以下幾點考慮：

(1) 內容實用新穎，可操作性強。定位于園區網，只講述目前正在使用的最新技術，如共享上網、基于用戶的FTP管理等。過時的、不用的一律不談。很多經典問題，如VLAN路由、無線局域網、局域網共享等都自成一章。

(2) 有上機實驗，便于組織實驗教學。網絡工程重在實踐，如何安排實驗教學是重中之中，每一章都設計了實驗內容，有難有易。

(3) 強調理論對實踐的指導，不是簡單的配置手冊。每一章都有大量的思考題，不僅闡述how to configure，更重要是闡述why to configure，使學生做到舉一反三，觸類旁通。如局域網共享上網，不能簡單講解一個共享上網軟件如何使用，而是進行歸納比較，進行理論的提升，隨便找一個共享上網，看看幫助，也應該能配置，這才是要追求的理想教學效果。經反復試用和修改，講義已于05年正式出版。

3教學方法的設計

本課程與“計算機網絡”原理課程不同，更強調實踐能力的培養，操作性很強，在講授基本原理的前提下，更多的是通過邊講解邊演示的教學方法讓學生有更多的直觀感受，實驗教學緊跟其后，能夠讓學生對所學技能有一個深刻的理解而因此產生濃厚的學習興趣。

由于很多內容演示如軟路由需要幾臺計算機才能完成，大班授課一般在教室進行，搭建這么一個環境是很不方便的，于是作者在實驗室搭建一個遠程實驗環境，然后在教室(有投影設備)通過筆記本電腦訪問到這個實驗環境，通過Windows 2000自帶的終端服務登錄到這個實驗環境就可以進行演示了。

如圖1所示，所有計算機均安裝Windows 2000 Server操作系統，并提前安裝好必要的服務組件，如終端服務、RRAS、IIS、DNS、DHCP服務等。安裝2~3塊網卡，并按照下面的標識修改網卡的接口名稱。為防止配置過程中網絡中斷，必須保證每一臺計算機至少有一塊網卡是多媒體教室的計算機可以訪問的，其他網卡可隨意配置。

注意，在搭建局域網PC共享上網和局域網互連的演示環境時，將上述四塊網卡的默認網關去掉或將躍點數改為2，否則會造成演示無法成功。

4實驗內容及環境的設計

除VLAN必須用到交換機之外，其他實驗基本上可用Windows 2000 Server中的組件或第三方軟件完成，因此，實驗室主要設備就是計算機，安裝Windows 2000 Server操作系統，并提前安裝好IIS、DNS、RRAS等服務。另有十套Cisco2621路由器和Catalyst 2950交換機供學有余力的學生選做。為了做到靈活、機動、真實，主機全部放在桌子上，便于加裝網卡，每臺電腦有四個分區(含一個Linux分區)，不裝硬盤保護卡，每次實驗前利用Ghost重做系統。信息面板安裝在實驗臺上，便于插拔，由于軟路由等實驗需要多網卡，因此預留的信息點數要多于計算機數量的一半，所有信息點連到交換機，并通過路由器連到校園網。實驗室放置一些小的HUB，以及雙絞線實驗留下的直通線和交叉線，供需要時使用。圖2為實驗室的基本拓撲構圖，表面看并無特別之處，真正實驗時會根據需要改變拓撲結構。由于多組同時實驗，要注意IP地址的設置不能沖突，計算機名稱不能重復。

實驗過程中，要注意幾個問題。不贊成在實驗室上課，更不要教師一邊操作學生一邊操作，一定要讓學生在理解的基礎上進行實驗。學生在實驗過程中遇到問題不要輕易回答，鼓勵學生自己發現問題并解決問題，讓學生學會思考，實在解決不了再回答。盡量少用甚至不用模擬軟件，如思科的路由模擬軟件，因為無論多么逼真，仍會有差異。不要讓學生簡單驗證課本上的實驗，要讓學生通過實驗明白其中的道理。比如，做局域網共享上網實驗時，要讓學生通過實驗充分體會到代理與網關的真正異同，比如，如果某一個FTP站點限制來自同一個IP的登錄線程數，通過實驗應該能夠明白，無論代理還是網關，實驗效果是一樣的，因為在外界看來都是同一個IP。

另外，改革了答疑方式。開學初安排好所有要做或可以選做的實驗，每次實驗時間可以做任何一個實驗，不安排答疑，有一個常見問題答疑庫，學生自己查詢，最后一次實驗安排答疑，并根據問題難易程度打分，問題越簡單得分就越低，著力培養學生獨立解決問題的能力。

我們還在實驗改革上做了大量的探索，壓縮了驗證型基礎性實驗，增加綜合性、創新型及設計型實驗。針對不同層次的學生，大面積增加需要自學才能完成的實驗內容，如Linux下局域網共享上網的實驗，并作為考核的重要內容，成績在中等以上者，必須有一個以上獨立設計完成的實驗內容。在考核評價過程中，從傳統的面向實驗結果的考評到面向實驗過程的考評，也就是重點考察學生對實驗現象的分析。如果認真實驗，不可能發現不了問題。教學中發現，平時問問題越多的學生反而是學習最好的學生。

對于更加專業的交換機與路由器的更深入內容，我們開設了每班限20人的選修課“網絡設計與管理實踐”，供有志于網絡管理方向的學生選修，并設置一定的門檻，保證教學質量。對于網絡工程中提到的網絡安全內容，我們開設了“網絡與信息安全”選修課，除防火墻外，其他內容在該門課程中不做重點講授。

我們下一步擬借鑒亞威科技(www.ccxx.net)的遠程實驗室思想，將購買的10套設備做成一個機架，進行網上預約，遠程實驗，開放式管理，使資源充分利用。我們還組織學生積極申請學校的學生科研立項和實驗室基金項目，如搜索引擎、P2P應用、嵌入式的無線路由器等等。

5考評方式的嘗試

最后一個問題就是如何考核學生的學習效果。經過幾輪嘗試，從最初的純筆試、純上機考試、筆試加上機考試改為目前的筆試加面試。

純筆試的考試形式不適合實踐類課程，好處是評分簡單；純上機考試盡管適合實踐類課程，但不易操作，如一個學生考試30分鐘，評分15分鐘，按100人計算，時間和工作量大得驚人，實驗過程和結果五花八門，不好評分，學習好壞區分不明顯；筆試加上機考試在一定程度上減小了評分誤差。隨著實驗教學改革的深入，最后提出了筆試加面試的考評方式。筆試考察一些基本技能的掌握程度。面試是針對實驗過程中的現象提出一些回答，讓學生即席回答，時間約20分鐘，每4人一組。實際上，這與上機考試相差無幾，試想，如果都說不清楚，怎能在電腦上調通。這種考核方式使得學生在平時的實驗中能夠不需要監督自覺實驗，關注實驗過程、實驗現象并進行實驗分析，而不能光追求一個簡單的實驗結果。實際上，結果并不重要，重要的是過程。

鼓勵學生自己設計新的實驗，并利用互聯網上的資料，結合最新的軟硬件技術，跨學科的做一些綜合性實驗。做得越好，分數越高。真正把能力提高放在第一位，考試放在第二位。此前，一些學生把精力放在如何考試上，考試的心理壓力大于求知欲。現在的考核方式，使得學生可以完全“輕松”去學，學得好，分數一定高。真正做到了以考促學、以考促教。

6結束語

網絡工程的課程教學改革是一項復雜而艱巨的任務。1300多名學生的實踐證明，我們的摸索的確取得了一些成效，形成了自己的特色。從最初的連教學大綱都沒有到現在出版了兩本教材，并于2004年通過了學校的課程驗收。我們把幾年摸索出來的經驗和一些思考介紹給大家，希望能對大家有所啟發。

Teaching Study and Exploration for Practical Course of Network Engineering

Abstract：According to teaching exploration for many years， teaching content、textbook writing、teaching method、experimental content and test method were talked about . Practice proved that the teaching effect was good and obvious feature was formed.

Keywords：network engineering，teaching method，teaching reform， network experiment ， practice exploration

參考文獻

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作者簡介

徐遠超(1975-)，男，講師，博士研究生，研究方向：計算機網絡、嵌入式系統。

關永(1966-)，男，教授，博士，院長，研究方向：智能信息處理。

通信方式：北京市801信箱信息工程學院217室100037徐遠超

E-mail：xuyuanchao@263.net

Tel：13366629272

基金項目：北京市高等學校2005年度教育教學改革立項項目(2005075)