三創(chuàng)教育理念下“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程教學(xué)改革的探索

文章編號(hào)：1672-5913(2008)18-0065-02

摘要：本文首先介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信課程的特點(diǎn)，然后分析了該課程原來存在的一些問題，進(jìn)而闡述了在學(xué)校“三創(chuàng)”教育理念指導(dǎo)下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信課程的教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信；三創(chuàng)教育理念；教學(xué)方法；教學(xué)手段；培養(yǎng)模式

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1引言

我校“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程是湖北省精品課程，現(xiàn)正在申報(bào)國家級(jí)精品課程，其前身是“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程，從1985年起便在我校本科生中開設(shè)。該課程最初是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專業(yè)的必修課，計(jì)算機(jī)軟件專業(yè)的指定選修課。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)在眾多的技術(shù)中已處于非常重要的地位，成為促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的重要技術(shù)支柱，“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程因而變得越來越重要，也越來越受到學(xué)校和學(xué)生們的重視，已成為包括信息安全專業(yè)在內(nèi)所有專業(yè)的必修課。

我校作為首批國家“985工程”和“211工程”重點(diǎn)建設(shè)高校以及教育部批準(zhǔn)的8所創(chuàng)業(yè)教育試點(diǎn)院校之一，在新時(shí)期對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)提出了新的要求。根據(jù)“三創(chuàng)”(創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè))教育理念和辦學(xué)指導(dǎo)思想，學(xué)校將培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)、科技和社會(huì)發(fā)展需要的厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強(qiáng)能力的，特別是具有創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神和能力的復(fù)合型拔尖人才作為人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

要達(dá)到上述人才培養(yǎng)目標(biāo)，迫切要求我們將“三創(chuàng)”教育理念貫徹到實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中去，進(jìn)行切實(shí)可行、卓有成效的教學(xué)改革。本文將對(duì)“三創(chuàng)”教育理念下“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程的教學(xué)改革進(jìn)行一定的探索，以適應(yīng)新形勢(shì)下人才培養(yǎng)的需求。

2課程原有問題剖析

2004年7月初，計(jì)算機(jī)學(xué)院院領(lǐng)導(dǎo)、網(wǎng)絡(luò)課程組所有老師和30多名學(xué)生代表齊聚一堂，召開了“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程討論會(huì)。會(huì)上師生進(jìn)行了坦誠且細(xì)致深入的面對(duì)面交流，并對(duì)該門課程教與學(xué)中存在的一些問題形成了共識(shí)，歸納起來有以下幾方面的問題：

(1) 一些授課教師只注重協(xié)議的原理、協(xié)議性能分析的講解、沒有從應(yīng)用的角度講解TCP/IP體系中的每層協(xié)議，學(xué)生理解起來比較困難，整個(gè)教學(xué)過程顯得有些枯燥乏味。學(xué)生都希望老師能注重案例式教學(xué)，通過實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、協(xié)議實(shí)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)工程、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試等案例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生加深理解網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，促進(jìn)教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合。

(2) 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的交換機(jī)、路由器、防火墻等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備臺(tái)數(shù)有限，當(dāng)多人組成一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組時(shí)，有些同學(xué)實(shí)際動(dòng)手的機(jī)會(huì)比較少，這樣會(huì)影響他們的學(xué)習(xí)積極性。如果不能在短時(shí)間內(nèi)解決硬件問題，建議老師們講解一些網(wǎng)絡(luò)仿真、網(wǎng)絡(luò)模擬軟件的用法，以便讓學(xué)生自己能利用業(yè)余時(shí)間做更多的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。

(3) 由于學(xué)生的接受能力存在差異，部分學(xué)生反映跟不上教學(xué)進(jìn)度。特別是做實(shí)驗(yàn)時(shí)有些老師演示太快，學(xué)生節(jié)奏慢，實(shí)驗(yàn)做不出來。希望老師們能提供更多更詳細(xì)的資料，最好是將實(shí)驗(yàn)演示過程錄制成視頻文件，放在網(wǎng)上供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

(4) 部分學(xué)生反映“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程學(xué)完之后，實(shí)際動(dòng)手及應(yīng)用知識(shí)的能力還是不強(qiáng)，為了達(dá)到學(xué)以致用的目的，能不能參加到教師的相關(guān)科研項(xiàng)目中進(jìn)行鍛煉，或者由老師們指導(dǎo)進(jìn)行大學(xué)生業(yè)余科研項(xiàng)目的申報(bào)及研究，以將我校的三創(chuàng)精神落到實(shí)處。

3“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程改革思路

針對(duì)2004年“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程討論會(huì)的主要問題，在“三創(chuàng)”教育理念的指導(dǎo)下，我們網(wǎng)絡(luò)課程組近幾年來對(duì)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)方式、教學(xué)手段、教學(xué)模式進(jìn)行了積極有益的課程改革探索，收到了非常好的效果。

3.1基于“案例”的課堂教學(xué)方法

案例教學(xué)是教師根據(jù)課堂教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的需要，通過設(shè)置具體案例，引導(dǎo)學(xué)生參與分析、討論、表達(dá)等活動(dòng)，進(jìn)而提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力的一種教學(xué)方法，其本質(zhì)是理論與實(shí)踐相結(jié)合的互動(dòng)式教學(xué)。與傳統(tǒng)的“從概念到概念”的灌輸、填鴨式教學(xué)方法相比，案例教學(xué)法具有理論聯(lián)系實(shí)際、促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)能力的培養(yǎng)等優(yōu)越性。

在“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程中我們充分應(yīng)用“案例”教學(xué)方法，講解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)鏈路層幀的組成、動(dòng)態(tài)路由協(xié)議、TCP/UDP和應(yīng)用層協(xié)議等。

例如我們?cè)谥v解網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)時(shí)，為了讓學(xué)生掌握防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)、身份認(rèn)證系統(tǒng)等如何協(xié)同構(gòu)建整體企業(yè)安全網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通過實(shí)際項(xiàng)目中采用的銳捷GSN方案進(jìn)行講解，如圖1所示。

通過該案例，學(xué)生不僅掌握了Firewall和IDS的工作原理，還領(lǐng)會(huì)了如何在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中部署這些設(shè)備。學(xué)生也清楚地理解這些網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品間如何共同構(gòu)筑防御體系。當(dāng)用戶使用網(wǎng)絡(luò)前，首先由接入交換機(jī)和RG-SAM(身份認(rèn)證系統(tǒng))對(duì)其進(jìn)行身份驗(yàn)證，從而攔截了非法用戶使用網(wǎng)絡(luò)。RG-SMP(安全管理平臺(tái))學(xué)習(xí)用戶的身份、主機(jī)環(huán)境等信息，并將制定好的主機(jī)完整性策略下發(fā)到安全客戶端。安全客戶端對(duì)用戶主機(jī)進(jìn)行主機(jī)完整性對(duì)比檢查，并將檢查結(jié)果反饋回RG-SMP服務(wù)器。在用戶上網(wǎng)過程中，入侵檢測(cè)系統(tǒng)RG-IDS對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全事件進(jìn)行檢測(cè)收集，將安全事件反饋回RG-SMP。RG-SMP對(duì)RG-IDS反饋的安全事件進(jìn)行統(tǒng)一管理，將安全事件關(guān)聯(lián)至用戶。RG-SMP還可對(duì)每個(gè)用戶的主機(jī)完整性檢測(cè)結(jié)果和安全事件進(jìn)行處理，生成相應(yīng)的策略，并下發(fā)至交換機(jī)執(zhí)行。

在“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程的教學(xué)中，我們幾乎用案例教學(xué)法貫穿了所有章節(jié)，幫助學(xué)生直觀、形象、深刻地理解所學(xué)內(nèi)容，并進(jìn)一步提高了他們分析問題和解決問題的綜合能力。

3.2虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一種高速發(fā)展的技術(shù)，要取得好的實(shí)驗(yàn)效果，就需要為學(xué)生提供充分的新技術(shù)實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室普遍是利用路由器、交換機(jī)、PC機(jī)組成實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。這種方法由于經(jīng)費(fèi)的限制，只能提供有限數(shù)量和型號(hào)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，種類較少，設(shè)備更新慢，學(xué)生實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)少，很難達(dá)到每人單獨(dú)使用一套網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，并無法掌握最新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)效果無法保證，不利于學(xué)生“三創(chuàng)”能力的培養(yǎng)。

針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀，我們充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)模擬仿真軟件NS2(Network Simulator Version 2)、Cisco官方模擬器Packet Tracer、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析器Ethereal等軟件，首先讓學(xué)生在自己的PC機(jī)上練習(xí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如路由器、交換機(jī))的配置、對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進(jìn)行捕獲和分析、并可對(duì)新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(如Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò))進(jìn)行模擬。在熟練掌握上述虛擬實(shí)驗(yàn)方法后，再進(jìn)行實(shí)際網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)。另外，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造和創(chuàng)新能力，還可先讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)綜合性網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，成功后再在實(shí)際設(shè)備上進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)于硬件設(shè)備和NS2模擬器中都沒有的新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，則可通過自己動(dòng)手編程擴(kuò)展NS2模擬器，來達(dá)到加深理解網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的目的。

例如我們?cè)诮虒W(xué)過程中使用的Packet Tracer是一款思科路由器、交換機(jī)、無線AP和服務(wù)器模擬軟件，軟件中內(nèi)置了一些定制的實(shí)驗(yàn)包，同時(shí)也支持自定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及連接。通過Packet Tracer的強(qiáng)大功能，學(xué)生可掌握路由器、交換機(jī)等常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置和管理。另外值得一提的是，在Packet Tracer中支持跟蹤數(shù)據(jù)包，并能實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)，這對(duì)學(xué)生理解數(shù)據(jù)包的封裝非常有幫助。圖2所示為利用Packet Tracer進(jìn)行RIP實(shí)驗(yàn)的拓?fù)鋱D。

我們采用的虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段一方面充分發(fā)揮模擬軟件強(qiáng)大的分析、模擬、仿真功能，使學(xué)生深刻理解抽象的理論知識(shí)；另一方面通過在實(shí)際設(shè)備上做實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生掌握如何架構(gòu)、配置和管理真實(shí)網(wǎng)絡(luò)，提高實(shí)戰(zhàn)能力。實(shí)踐證明，虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段極大地促進(jìn)了教學(xué)效果的改善。

3.3教學(xué)科研相互促進(jìn)的培養(yǎng)模式

教學(xué)與科研是一個(gè)具有內(nèi)在聯(lián)系的不可分割的統(tǒng)一體，教學(xué)與科研既不互相矛盾，也不能互相代替。沒有科研的教學(xué)是不完整的教學(xué)，沒有教學(xué)的科研不是高校中的科研。高校的教學(xué)與科研作為一個(gè)整體，共同構(gòu)建了高校的教書育人環(huán)境。

要培養(yǎng)“三創(chuàng)”型人才，單憑向?qū)W生傳授書本上的理論知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，“三創(chuàng)”能力的培養(yǎng)必須要將理論知識(shí)與實(shí)際的科研項(xiàng)目相結(jié)合，使學(xué)生在科研實(shí)踐中加深對(duì)理論知識(shí)的理解，甚至可對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)展，從而達(dá)到“創(chuàng)造”、“創(chuàng)新”的水平。另外，如果將學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)和科研項(xiàng)目緊密結(jié)合，不但使學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中真正做到“學(xué)以致用”，還可為學(xué)生以后的“創(chuàng)業(yè)”打下良好的基礎(chǔ)。因此“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程在教學(xué)過程中需要注重發(fā)揮本課程的優(yōu)勢(shì)，以科研支持本科教學(xué)，將部分科研溶入本科教學(xué)。

例如在講授“TCP擁塞控制機(jī)制”和“網(wǎng)絡(luò)安全”章節(jié)時(shí)，可以結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“低速率的拒絕服務(wù)攻擊模型和防范研究”的研究?jī)?nèi)容，講解目前黑客是如何利用TCP擁塞控制機(jī)制(慢啟動(dòng)、擁塞避免等)特點(diǎn)而進(jìn)行低速率拒絕服務(wù)攻擊，不但使這兩方面的知識(shí)與實(shí)際場(chǎng)景相聯(lián)系，加深學(xué)生的理解，又可以將對(duì)課題感興趣的同學(xué)吸引到項(xiàng)目研究中來，從而提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

4結(jié)束語

根據(jù)“三創(chuàng)”教學(xué)理念，并結(jié)合“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”的課程特點(diǎn)，我們提出將基于“案例”的課堂教學(xué)方法、虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和教學(xué)科研相互促進(jìn)的培養(yǎng)模式應(yīng)用于實(shí)際的課程教學(xué)中，以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、勇于創(chuàng)新的能力，在近兩年的教學(xué)實(shí)踐過程中已取得良好的教學(xué)效果，培養(yǎng)出的本科畢業(yè)生在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和創(chuàng)新能力方面有了很大的提高，能夠很快的適應(yīng)該領(lǐng)域的相關(guān)工作，為創(chuàng)業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。當(dāng)然，要培養(yǎng)出具有國際競(jìng)爭(zhēng)力的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才，“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程改革還任重道遠(yuǎn)，還需要不斷地進(jìn)行更深層次的研究和探索。

參 考 文 獻(xiàn)

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