“計算機網絡”課程教學研究與實踐

摘要：本文針對計算機網絡課程的教學內容、教學方法以及教學手段展開討論，總結了我院多年來對計算機網絡課程教學研究的成果和經驗。

關健詞：課程教學；教學內容；教學方法；教學手段

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

計算機網絡是計算機和通信兩個領域的交叉學科，內容極為復雜，涉及到以錯綜復雜的方式彼此交織的許多概念、協議和技術，是一門公認較難講和難學的課程，因此很多教師都致力于改進計算機網絡課堂教學和實驗教學方法。我院“計算機網絡”課程是國防科大精品課程、湖南省精品課程以及國家精品課程。為此我們積極開展了“計算機網絡”課程教學方法研究，并在教學實踐中予以貫徹。

1教學內容

計算機網絡課程涉及到眾多的概念、原理、協議和技術，而且這些內容以錯綜復雜的方式彼此交織在一起。為應對計算機網絡在內容上的廣闊度和復雜度，許多計算機網絡課程教學通常都是圍繞網絡分層模型來組織的。這種分層的組織方式使得學生能夠看透計算機網絡的復雜性——他們在學習整個體系結構中某部分的獨特概念與協議的同時，也看清了這一層的概念和協議在整個網絡系統中所處的地位和作用，有利于學生從總體上掌握計算機網絡。

在此基礎上，我們認為計算機網絡課程的教學重點應該放在網絡的基本概念、工作原理，而不應該局限各種協議數據格式以及技術細節上。計算機網絡課程的重點主要包括：分層與協議、網絡體系結構、ISO/OSI參考模型、TCP/IP參考模型、以太網、無線局域網、TCP/IP協議族(含ARP、IP、ICMP、UDP、TCP以及IP路由協議等)、Socket編程以及典型網絡應用。計算機網絡課程的難點主要包括：網絡體系結構和參考模型、IP路由協議、TCP差錯控制、流量控制和擁塞控制、TCP/IP協議族各層協議之間交互等等。我們在機械工業出版社出版的“計算機網絡”(第2版)也充分體現了計算機網絡課程教學的重點和難點。

2教學方法

2.1 “自底向上”與“自頂向下”相結合教學法

傳統上，一般我們是按照自底向上的教學方法，即從網絡的最底層(物理層)一直到最高層(應用層)，依次介紹網絡系統中每層的功能、使用的協議及其關鍵技術。但單純按照自底向上的方法闡述計算機網絡系統的基本概念和工作原理，學生缺乏對計算機網絡整體上的把握，因此我們提出了“自底向上”和“自頂向下”相結合教學法。我們在計算機網絡課程教學實施過程中，一方面采用自底向上逐層介紹計算機網絡，同時還采用自頂向下的方法通過一些典型的網絡應用(例如郵件發送和網頁瀏覽等)來闡述計算機網絡各層協議的工作原理及其交互過程。這種“自底向上”與“自頂向下”相結合教學法有利于學生在理解并掌握網絡基本概念、工作原理和相關協議的同時，對網絡系統的工作過程有整體上的把握，取得良好的教學效果。

2.2全景式教學法

針對計算機網絡課程的特點，我們提出了全景式教學法。基于全景式教學法，學生可以從多個維度把握計算機體系結構，從多個平面了解計算機網絡，從多個空間粒度上把握計算機網絡技術，從宏觀的時間角度把握計算機網絡的演化和技術的進步，從微觀的時間角度采用時空結合方法把握網絡協議的設計，從工程、技術、科學和哲學層面全面把握計算機網絡學科。運用“全景式教學”法不但能夠收到良好的課堂效果，同時通過老師在課堂上的示例和方法的講解，可以作為一種知識的學習方法，學生在未來的學習過程中同樣可以用來比較快地把握新的網絡技術的實質。

2.3案例教學法

為了加強學生對實際網絡工作過程的了解，開闊學生的視野，在計算機網絡課程的教學過程中，我們以中國教育科研網作為網絡實例，講解TCP/IP協議棧工作過程以及各種協議是如何交互的。在計算機網絡課程的教學過程中，我們還經常將同軸電纜、光纖、以太網收發器、各種網卡、交換機、路由器等網絡設備搬到課堂上，并現場組網；同時在課堂上現場給學生演示如何配置路由器和交換機，幫助學生更直觀、更有效地了解和掌握交換機和路由器配置的原理和技術。更進一步地，充分利用科研優勢，我們結合銀河“玉衡”核心路由器、下一代互聯網交換機等重點科研項目，將網絡設備開發的思想與方法穿插到授課內容中。案例教學法一方面增加了加強學生對實際網絡工作過程的了解，開闊了學生的視野；同時讓學生了解如何做網絡研究和開發工作的。

2.4自主研究式教學法

優秀的教師在教學中首先考慮的不是我想教什么，而是學生需要學什么。教的出發點和落腳點都是學，教師的教學始終圍繞著學生的學習而開展。因此要求在教學過程中，讓學生成為主角，掌握自己的學習，變被動為主動。為了加強學生創造性能力的培養，我們在講授完計算機網絡核心知識點后，即指定若干自主研究專題，要求學生組成研究小組(每組3～4人)，利用因特網和圖書館查閱資料，結合自己所學知識，開展某個專題的自主性學習；最后要求學生將研究成果在課堂上報告，教員進行點評并計入總成績。這種教學法極大地調動了學生的學習積極性，既培養了獨立分析問題、解決問題的能力，又培養了學生的團隊合作精神和創新精神，提高了學生的綜合素質。

3教學手段

為了提高計算機網絡課程教學效果，我們在不斷創新教學方法的同時，不斷改進教學手段。例如，在計算機網絡課程教學過程中，我們采用Packet Tracer軟件來模擬跟蹤網絡報文經過路由器和交換機之后各個字段所發生的變化，讓學生直觀地了解和掌握了路由器和交換機對網絡報文處理的過程。另外，在教學手段方面除了引入多媒體教學方式外，我們還投入了大量人力、物力開發了計算機網絡課程輔助教學系統－NetDemo。該系統以動畫為主，結合文字和圖片，將問題的提出、解決問題的方法以及具體協議的工作過程通過動畫生動形象地展現出來，這樣既提高了學生的學習興趣，又提高了教學效果。多年的教學實踐表明，使用輔助教學系統可以達到寓教于樂、事半功倍的效果。同時，動畫形式極大地豐富了教學手段、活躍了課堂氣氛，激發了學生主動思考和創造的熱情。

在課程實驗教學過程中，我們讓學生用EtherPeek或Sniffer軟件實時捕獲各種網絡報文并對捕獲到的網絡報文進行分析研究，使得學生更直觀地理解掌握各種網絡協議和報文。

為了提高實驗室的利用效率，增強實驗的效果，我們提前將NetSim模擬軟件發給學生，先讓學生在模擬軟件NetSim上熟悉路由器和交換機的配置方法和過程，最后才讓學生到實驗室在真實的路由器和交換機上進行配置實驗。這樣既提高了實驗設備的使用效率，同時也提高了學生實驗的效果。

為了鞏固學生對重難點內容的掌握，我們開發了一套“計算機網絡試題庫”并分發給所有學生使用，每學完一個章節，學生可以自主組題對所學內容進行測試，以驗證知識點的掌握情況并加以鞏固。

為了提高學生學習的主動性，方便學生的學習，我們積極構建網絡教學環境，通過網絡教學平臺和交流平臺發布課程的教學資料并進行網上答疑、作業上交與批改等，該平臺業已成為學生們學習網絡課程的好工具。

4結論

計算機網絡作為計算機和通信兩個領域的交叉學科，內容極為復雜。我們針對計算機網絡課程的特點，在教學內容、教學方法和教學手段等方面進行了教學改革，成果顯著。

參考文獻

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