“計算機網(wǎng)絡(luò)”國家精品課程建設(shè)

文章編號：1672-5913(2008)08-0095-03

摘要：本文對“計算機網(wǎng)絡(luò)”課程的地位和作用、課程的歷史沿革以及“計算機網(wǎng)絡(luò)”課程建設(shè)實踐等幾個方面進行討論，最后探討了“計算機網(wǎng)絡(luò)”課程未來的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)；核心課程；課程建設(shè)

中圖分類號：G642

文獻標(biāo)識碼：B

1“計算機網(wǎng)絡(luò)”課程的地位和作用

計算機網(wǎng)絡(luò)課程是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程的宗旨是使學(xué)生系統(tǒng)地掌握計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、核心概念和工作原理，掌握網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分析和設(shè)計方法，并對各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全的基本原理、基本方法和相關(guān)技術(shù)有所了解，能夠開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，使學(xué)生初步具有對計算機網(wǎng)絡(luò)進行分析、設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用、維護和管理的能力。

國防科技大學(xué)計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)伴隨計算機學(xué)院高性能計算機系統(tǒng)研制的不斷推進而發(fā)展。80年代初，為適應(yīng)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的需要，盧錫城、竇文華、龔正虎等幾位青年教師被學(xué)校派往國外一流計算機系作訪問學(xué)者，主攻計算機網(wǎng)絡(luò)。他們回國以后，立即參與銀河并行巨型計算機系統(tǒng)、銀河“玉衡”核心路由器以及高速交換機的研制工作，獲得多項國家級科研成果大獎。與此同時，高水平的計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)如火如荼開展起來。

從1986年開始，計算機網(wǎng)絡(luò)作為主干課列入本科生教學(xué)計劃，教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教材、實驗內(nèi)容都瞄準(zhǔn)國際一流水平建設(shè)，課程質(zhì)量全面提升。90年代中期，網(wǎng)絡(luò)就是計算機成為共識，以因特網(wǎng)為代表的強大應(yīng)用需求與自身一系列重大教學(xué)與科研工程的成功實施，使計算機網(wǎng)絡(luò)學(xué)科方向得到長足發(fā)展并成為計算機學(xué)院最主要的學(xué)科方向之一。

1997年啟動的“211工程”項目“軍用網(wǎng)絡(luò)與分布計算技術(shù)實驗室”建設(shè)，對提升本課程教學(xué)水平起到了重要作用。隨著“985工程”、“211工程”二期建設(shè)計劃的推進，該專業(yè)方向在師資隊伍、人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、教學(xué)環(huán)境等方面呈現(xiàn)出鮮明的特色，整體水平在國內(nèi)名列前茅，成為全國計算機網(wǎng)絡(luò)人才培養(yǎng)與科研的重要基地之一。

2002年，我們重新修訂了本科教學(xué)計劃，相關(guān)課程的教學(xué)大綱、教材建設(shè)、教學(xué)實驗等得到進一步規(guī)范，教學(xué)內(nèi)容得到進一步拓展。2004年，我們率先在國內(nèi)成立網(wǎng)絡(luò)工程系，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)，使得計算機網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)及教學(xué)管理提高到了一個新的層次，該專業(yè)首批本科學(xué)員已于2006年畢業(yè)。

目前，計算機網(wǎng)絡(luò)課程已經(jīng)形成以高水平科研作支撐，教學(xué)科研相互促進；穩(wěn)定的國際合作與學(xué)術(shù)交流，奠定逐步進入國際一流的堅實基礎(chǔ)；優(yōu)秀的教學(xué)團隊，為課程改革創(chuàng)新提供人才支持的鮮明特色。2007年，計算機網(wǎng)絡(luò)課程被評為國家精品課程。

2“計算機網(wǎng)絡(luò)”課程建設(shè)實踐

(1) 以科研促教學(xué)，深化教學(xué)改革，培養(yǎng)高水平人才

我們將科研看作是提高教學(xué)質(zhì)量的根本性途徑，積極引導(dǎo)和鼓勵教員申請國家和軍隊科研項目，幫助教員在優(yōu)勢方向上開展深入研究。近5年來，以青年教師為主體的教學(xué)團隊承擔(dān)的代表性的課題包括國家自然科學(xué)基金4項、國家863課題3項、教育部博士點基金課題1項、總裝武器裝備預(yù)研課題2項，國防預(yù)研重點基金1項。通過從事高水平科研，教師適時將計算機網(wǎng)絡(luò)的最新的學(xué)術(shù)成果、最前沿的研究方向、個人的科研心得體會帶入課堂。教師在授課過程中適時采用科研中的案例，結(jié)合工程經(jīng)驗講解原理，既擴展了學(xué)生的知識面，又使彌補了課堂教學(xué)的枯燥性，深受學(xué)員們歡迎。以高水平的科研促教學(xué)，教學(xué)與科研互為依托，相互促進，協(xié)調(diào)發(fā)展，亦確保了教學(xué)團隊的學(xué)術(shù)水平和教學(xué)水平不斷提升。年輕人才脫穎而出，蔡志平博士在網(wǎng)絡(luò)入侵檢測和預(yù)警研究上取得很好的成績，2006年獲得國家自然科學(xué)基金課題、湖南省自然科學(xué)基金課題各一項。蔡開裕副教授多年來參加“北斗一號”雙星定位信息處理分系統(tǒng)課題。朱培棟副教授一直從事網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備研制，先后有多個科研項目通過技術(shù)鑒定。

在計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)上，我們緊跟國際權(quán)威計算機教學(xué)計劃，深化教學(xué)改革，以優(yōu)勢學(xué)科和高水平科研為基礎(chǔ)，將本、碩、博三個層次統(tǒng)籌考慮，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建實踐性教學(xué)體系，創(chuàng)新教學(xué)方法，不斷提高計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，為軍內(nèi)外培養(yǎng)了大量高水平計算機網(wǎng)絡(luò)方面的人才。

竇文華教授指導(dǎo)的博士生張鶴穎在計算機網(wǎng)絡(luò)權(quán)威學(xué)術(shù)會議SigCom’03發(fā)表學(xué)術(shù)論文“Design of Robust Active Queue Management Algorithm Based on Feedback Compensation”，這是我國在該會議上的第二篇論文，其研究成果對于推動網(wǎng)絡(luò)擁塞控制技術(shù)的發(fā)展具有重要的理論意義和應(yīng)用價值，被提名參加2008年全國優(yōu)秀博士論文評選。

(2) 加強國際合作和學(xué)術(shù)交流，努力提高人才培養(yǎng)水平

為了進一步培養(yǎng)高層次創(chuàng)新人才，我們積極拓展與境外大學(xué)的合作培養(yǎng)。2005年，學(xué)院在香港建立“國防科大/香港理工大學(xué)聯(lián)合實驗室”，多位博士生在香港開展高水平合作研究。李東升博士在計算機網(wǎng)絡(luò)國際頂級學(xué)術(shù)會議InfoCom’05上發(fā)表論文“FISSIONE: A Scalable Constant Degree and Low Congestion DHT Scheme Based on Kautz Graphs”。

2005年8月，盧錫城院士會同美國國家自然科學(xué)基金委員會計算機網(wǎng)絡(luò)部主任趙偉教授主持第三屆計算機網(wǎng)絡(luò)與移動計算國際會議(ICCNMC’05)。竇文華教授與四位頂尖計算機專家D. Towsley、J. Stankovic、L. Ni和張曉東教授一起主持網(wǎng)絡(luò)技術(shù)前沿主題會。近5年來，20多位海外知名計算機網(wǎng)絡(luò)專家到我院作學(xué)術(shù)報告，與本團隊開展廣泛的學(xué)術(shù)交流。徐明教授積極拓展無線網(wǎng)絡(luò)與移動計算方向，帶領(lǐng)科研小組在移動數(shù)據(jù)查詢、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線Mesh網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域做出多項創(chuàng)新性研究，在EURASIP Journal Wireless Communications and Networking，IEEE Transaction on Wierless Communication，IEEE PerCom’06，MOM’06等國際知名期刊與會議上發(fā)表了一系列高水平論文；同時徐明教授應(yīng)邀多次訪問澳大利亞國立大學(xué)、新南威爾士大學(xué)、香港理工大學(xué)、香港科技大學(xué)并做多場學(xué)術(shù)報告，與上述學(xué)校建立了穩(wěn)定的合作關(guān)系，同時還擔(dān)任IASTED International Journal of Computers and Applications國際學(xué)術(shù)期刊編委。

(3) 注重師資隊伍建設(shè)，培養(yǎng)優(yōu)秀教學(xué)團隊

我們積極瞄準(zhǔn)計算機科學(xué)與技術(shù)發(fā)展前沿，遵循高等教育發(fā)展規(guī)律，依據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)課程及其相關(guān)課程的教學(xué)目標(biāo)以及人才培養(yǎng)類型的多樣化對教師隊伍的需求，每年制訂明確的隊伍建設(shè)規(guī)劃，重點突出青年教師的培養(yǎng)計劃，實施青年教師科學(xué)、合理、有序的引進和培養(yǎng)，不斷優(yōu)化教師隊伍的年齡結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu)和學(xué)緣結(jié)構(gòu)。

例如，我們積極鼓勵青年教師參加國際、國內(nèi)全學(xué)術(shù)交流會議以及全國和全軍的教學(xué)研討，選派青年教師前往國際知名大學(xué)進行訪問和學(xué)習(xí)；如姚丹霖副教授、朱培棟副教授多次出訪海外，參加InfoCom’04、MSN’06、ICOIN’07等國際學(xué)術(shù)會議，并將于近期出國進行交流訪問。鼓勵任課教師承擔(dān)和參與相關(guān)的前沿性、基礎(chǔ)性的科研課題；我們積極主辦全軍院校計算機課程教學(xué)研討會，并主持其中的計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)專題研討；積極參與計算機網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)科建設(shè)規(guī)劃、校重點課程論證報告以及計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)教學(xué)團隊申請與建設(shè)，開闊教師的學(xué)術(shù)視野，提高他們的學(xué)術(shù)水平和教學(xué)水平。

(4) 努力改進教學(xué)方式，不斷創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)手段

在“計算機網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)方式上，我們除了注重課堂教學(xué)外，特別強調(diào)實踐性教學(xué)。同時，在課堂教學(xué)方面，我們不斷創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)手段。針對計算機網(wǎng)絡(luò)的重點和難點內(nèi)容，我們提出并實踐了“自底向上”與“自頂向下”相結(jié)合教學(xué)法、自主研究式學(xué)習(xí)法案例教學(xué)法、案例教學(xué)法、圖形解析教學(xué)法、虛擬實驗先行教學(xué)法等方法，不斷提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。另外，在課程教學(xué)過程中，我們采用Packet Tracer軟件來模擬跟蹤網(wǎng)絡(luò)報文經(jīng)過路由器和交換機之后各個字段所發(fā)生的變化，讓學(xué)員直觀地了解和掌握了路由器和交換機對網(wǎng)絡(luò)報文處理的過程。

在教學(xué)手段方法，除了引入多媒體教學(xué)。另外，我們投入了大量人力、物力開發(fā)了計算機網(wǎng)絡(luò)課程輔助教學(xué)系統(tǒng)NetDemo。該系統(tǒng)以動畫為主，結(jié)合文字和圖片，將問題的提出、解決問題的方法以及具體協(xié)議的工作過程通過動畫生動形象地展現(xiàn)出來，這樣既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又提高了教學(xué)效果。多年的教學(xué)實踐表明，使用輔助教學(xué)系統(tǒng)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(xué)手段、活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)員主動思考和創(chuàng)造的熱情。

在課程綜合設(shè)計實驗中，我們通過布置實驗題目，讓學(xué)員用EtherPeek或Sniffer軟件實時捕獲各種網(wǎng)絡(luò)報文并對捕獲到的網(wǎng)絡(luò)報文進行分析研究，使學(xué)員更直觀地理解各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)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(fā)給學(xué)員，先讓學(xué)員在模擬軟件NetSim上熟悉路由器和交換機的配置方法和過程，最后才讓學(xué)員到實驗室，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(shè)備的使用效率，同時也提高了學(xué)員實驗的效果。

為了使學(xué)員鞏固對重難點內(nèi)容的掌握，我們開發(fā)了一套“計算機網(wǎng)絡(luò)試題庫”并分發(fā)給所有學(xué)員使用，每學(xué)完一章/節(jié)，學(xué)員可以自主組題對所學(xué)內(nèi)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(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，我們積極構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和交流平臺，發(fā)布課程的教學(xué)資料并進行網(wǎng)上答疑、作業(yè)上交與批改等。通過該平臺交流教學(xué)課件，并能夠通過該平臺進行輔導(dǎo)答疑、提交/批改作業(yè)、模擬考試等，該平臺業(yè)已成為學(xué)員們學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)課程的好工具。

(5) 加強實踐教學(xué)條件建設(shè)，不斷完善實驗體系和內(nèi)容

實踐是創(chuàng)新的源泉，創(chuàng)新來源于實踐。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力以及團隊精神和組織能力，我們不斷加強實踐教學(xué)條件建設(shè)，不斷完善實驗體系和內(nèi)容。我們開設(shè)了“網(wǎng)絡(luò)工程課程設(shè)計”、“網(wǎng)絡(luò)攻防課程設(shè)計”等綜合實驗課程，是國內(nèi)最早開設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)綜合實驗的學(xué)校之一。

多年來，學(xué)校和學(xué)院對本科教學(xué)傾斜支持，教學(xué)設(shè)施與教學(xué)設(shè)備技術(shù)先進，配套齊全，教學(xué)實踐環(huán)境和實踐配套設(shè)備逐年加強，基本滿足了學(xué)員學(xué)習(xí)的要求。計算機網(wǎng)絡(luò)課程被學(xué)校列入“十一五”重點建設(shè)課程，有望學(xué)校投入更多的建設(shè)經(jīng)費。

目前，網(wǎng)絡(luò)實驗室均面向?qū)W生全時段開放。實驗室共有微機1300余臺，專用于網(wǎng)絡(luò)實驗的Cisco 2600、Cisco 8540 SR等多功能交換機及路由器20余臺、各種防火墻近10臺，還實現(xiàn)了無線Wi-Fi組網(wǎng)覆蓋。此外，多種模擬仿真軟件用于課程實驗教學(xué)，部分優(yōu)異生甚至在大學(xué)三年級就進入導(dǎo)師的課題，從事混合網(wǎng)絡(luò)、光交換技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等研究項目。

學(xué)校建有本科學(xué)員創(chuàng)新實驗基地支撐了部分優(yōu)秀學(xué)員進行創(chuàng)新實踐活動。授課教室全部為多媒體教室，裝備有高亮度的投影儀、實物投影儀等，每位授課教師都配發(fā)1臺筆記本計算機。可以說，教學(xué)實踐環(huán)境和實踐配套設(shè)備基本滿足課程實驗和綜合性課程設(shè)計的需要。

2008年初，本科計算機網(wǎng)絡(luò)與信息安全實驗室將于建成并投入運行，該實驗室將支持本科階段所有的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程，將完全滿足本課程本科階段及其他相關(guān)網(wǎng)絡(luò)課程的實踐教學(xué)需要。

通過實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，絕大部分學(xué)員真正掌握了計算機網(wǎng)絡(luò)的基本知識，綜合素質(zhì)也得到了整體提高，并能很好地應(yīng)用到實際中去，同時也增強了學(xué)員動手操作學(xué)習(xí)能力，使他們畢業(yè)后能迅速適應(yīng)崗位的需要，取得了良好的效果。通過加強實踐體系與內(nèi)容設(shè)計，使學(xué)生在實踐中學(xué)原理、在實踐中長才干。

(6) 緊跟學(xué)科前沿，編寫優(yōu)秀教材

本課程的教材建設(shè)始終堅持引進原版教材和自編教材相結(jié)合的原則。最初，直接采用英文原版權(quán)威教材，Andrew S. Tanenbaum編寫的《Computer Networks》。采用外文原版教材，有利于學(xué)員迅速進入學(xué)科前沿，還促進了學(xué)員英語能力的提高。

隨著我們不斷跟蹤計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的主流技術(shù)和最新進展，承擔(dān)并完成了大批網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域國家和軍隊的重大科研工程，積累了豐富的科研創(chuàng)新實踐經(jīng)驗，摸索適合自身特點的教學(xué)規(guī)律與施教模式。90年代中期以后，基于自身在網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計與開發(fā)方面的經(jīng)驗，我們逐步形成了特色鮮明、內(nèi)容豐富的教學(xué)講義。在此基礎(chǔ)上，蔡開裕副教授編著的《計算機網(wǎng)絡(luò)》已發(fā)行4萬多冊，被10多所高校所采用，受到廣泛歡迎。

目前，《計算機網(wǎng)絡(luò)》(第二版)已列入國家“十一五”重點教材建設(shè)計劃，即將出版。另外，由徐明教授與香港理工大學(xué)曹建農(nóng)教授合著的《移動網(wǎng)絡(luò)計算技術(shù)》也進入“十一五”國家級規(guī)劃教材，將于2008由清華大學(xué)出版社出版。在長期的教學(xué)實踐中，我們的實驗教學(xué)經(jīng)驗也日臻成熟，實驗講義相當(dāng)豐富，已與機械工業(yè)出版社簽訂出版合同，與課程實驗相配套的實驗教材《計算機網(wǎng)絡(luò)系列實驗教材》將于2008年出版。同時我們還分別與有關(guān)出版社簽訂出版合同，2008年將出版《計算機網(wǎng)絡(luò)原理》、《計算機網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》、《網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計》等教材。