計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐教學(xué)改革

　　摘要：根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中存在的問(wèn)題，提出重新組織內(nèi)容，進(jìn)行理論教學(xué)改革的原則。給出結(jié)合多種軟件，進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革的方案，說(shuō)明進(jìn)一步密切理論與實(shí)踐聯(lián)系的教學(xué)改革模式。這些方法可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)各種協(xié)議的理解及運(yùn)用能力，提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)質(zhì)量。
　　關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)改革；理論；實(shí)踐
　　
　　
　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在已經(jīng)成為各高校電子信息與計(jì)算機(jī)專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要課程。它既是現(xiàn)代通信、信息安全、網(wǎng)絡(luò)編程等多門(mén)課程的基礎(chǔ)，又與工程實(shí)踐密切結(jié)合，在信息社會(huì)中有廣泛的應(yīng)用[1]。但本課程涉及的知識(shí)面廣、概念繁多、理論復(fù)雜，對(duì)于參加學(xué)習(xí)的各類學(xué)生，單純的講授法難以達(dá)到理想的教學(xué)目標(biāo)。而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備價(jià)格昂貴，一般學(xué)校也沒(méi)有充足的經(jīng)費(fèi)購(gòu)買網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐所需要的全線產(chǎn)品；即使購(gòu)買了部分設(shè)備，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也往往與原理關(guān)聯(lián)不大，無(wú)法取得實(shí)踐驗(yàn)證理論、促進(jìn)理論理解的教學(xué)效果。因此，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)體系進(jìn)行改革，使用較低的經(jīng)費(fèi)投入，完善當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，探討一套理論與實(shí)踐密切結(jié)合的教學(xué)模式，對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)繼續(xù)教育類人才的培養(yǎng)具有重要意義[2]。
　　1理論教學(xué)改革
　　在多年的教學(xué)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：
　　1) 與計(jì)算機(jī)類其他課程相比，該課程的知識(shí)點(diǎn)凌亂繁多，缺少一條貫串始終的主線。許多學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)不能把握課程的要領(lǐng)，通過(guò)死記硬背的方式學(xué)習(xí)課程內(nèi)容。這與教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)架、編排以及敘述方式有很大關(guān)系。
　　2) 理論脫離實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與網(wǎng)絡(luò)原理缺乏密
　　切聯(lián)系，有學(xué)校甚至將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)作為兩門(mén)獨(dú)立的課程開(kāi)設(shè)。然而，理論和實(shí)踐相互促進(jìn)，對(duì)于學(xué)生基本原理和基本技能的掌握具有不可替代的作用。課程內(nèi)容如果不能將兩者有機(jī)結(jié)合，學(xué)生就難以形成對(duì)各種原理的感性認(rèn)識(shí)。
　　3) 教學(xué)內(nèi)容陳舊，不少內(nèi)容已經(jīng)處于淘汰的邊緣，而對(duì)于當(dāng)前的熱點(diǎn)技術(shù)卻鮮有涉及。學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性比較強(qiáng)，這樣的教學(xué)內(nèi)容難以提高他們的學(xué)習(xí)興趣。
　　一般理工科大學(xué)生的邏輯思維能力較強(qiáng)，但是記憶力較差。如果使用一般方式講授計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，上述問(wèn)題會(huì)降低學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，難以取得理想的教學(xué)效果。在理論教學(xué)過(guò)程中，可以按照以下原則對(duì)當(dāng)前的教學(xué)模式進(jìn)行改革：
　　1) 在教學(xué)內(nèi)容的組織上要主旨鮮明。以當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信中所要解決的問(wèn)題為主線，將各種協(xié)議串接起來(lái)，突出問(wèn)題的綱領(lǐng)性作用，重點(diǎn)說(shuō)明協(xié)議在解決問(wèn)題時(shí)的思路、方法及其影響。
　　2) 在教學(xué)內(nèi)容的編排上，要緊緊圍繞主線。對(duì)于與主線偏離較遠(yuǎn)的知識(shí)點(diǎn)不做詳細(xì)敘述，避免影響教學(xué)重點(diǎn)。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)本課程的關(guān)鍵不在于學(xué)習(xí)知識(shí)量的多少，而在于其能否深刻理解整個(gè)課程的構(gòu)架以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中解決問(wèn)題的一般原則與方法。
　　3) 在教學(xué)方法的運(yùn)用上，要注重理論聯(lián)系實(shí)踐。每章都要有部分內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)密切結(jié)合，每章最后都設(shè)置可以在一般環(huán)境下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)習(xí)題，形成“原理歸結(jié)到實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)促進(jìn)原理理解”的良性循環(huán)。
　　4) 在教學(xué)目標(biāo)上，要兼顧新技術(shù)。新技術(shù)是推動(dòng)學(xué)科發(fā)展和學(xué)生興趣的原動(dòng)力，教師應(yīng)在圍繞主線介紹基本原理的基礎(chǔ)上引出當(dāng)前新技術(shù)，剔除即將淘汰的舊知識(shí)點(diǎn)，把新技術(shù)作為課程部分知識(shí)點(diǎn)的主要?dú)w宿。
　　以物理層為例，將問(wèn)題作為串接主要知識(shí)點(diǎn)的主線，可以得到如圖1所示的組織構(gòu)架。可以看到，按照上述原則，由問(wèn)題導(dǎo)出理論，然后由理論再衍生出實(shí)踐或新技術(shù)。這種方法將原本零散的知識(shí)點(diǎn)組織成具有邏輯性的層次結(jié)構(gòu)知識(shí)，適合理工科學(xué)生的思維方式，可以增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力，加深其對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論的理解。
　　
　　圖1物理層主要知識(shí)點(diǎn)組織構(gòu)架
　　2實(shí)踐教學(xué)改革
　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。實(shí)踐教學(xué)不但可以增強(qiáng)學(xué)生的操作能力，而且可以幫助學(xué)生加深對(duì)各協(xié)議原理和過(guò)程的理解，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用理論知識(shí)規(guī)劃、構(gòu)建與維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的技能。
　　許多高校已經(jīng)認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的重要性[3]，于是調(diào)撥大量經(jīng)費(fèi)購(gòu)置交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，使用這種實(shí)驗(yàn)室教學(xué)時(shí)會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題。由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備價(jià)格昂貴，學(xué)校不得不減少設(shè)備購(gòu)置的數(shù)量和類型，壓縮實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模，這會(huì)造成實(shí)驗(yàn)室的上課時(shí)間難以安排。而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，當(dāng)原有技術(shù)不再使用時(shí)，這些設(shè)備也就遭到淘汰。另外，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互操作性很強(qiáng)，學(xué)生課前不可能脫離設(shè)備設(shè)計(jì)好操作步驟。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中需要相互合作才能完成實(shí)驗(yàn)，具有強(qiáng)烈的交流愿望，這就會(huì)造成課堂秩序混亂，不利于學(xué)生的思考和練習(xí)。學(xué)生課后也不可能記住所有命令的結(jié)果并對(duì)其進(jìn)行分析，難以根據(jù)自己的思路反復(fù)測(cè)試。這種不符合教學(xué)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)不可能取得好的教學(xué)效果。
　　將NetSim、Dynamips、Ethereal等網(wǎng)絡(luò)模擬軟件引進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，使用少量的費(fèi)用，對(duì)當(dāng)前的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行改革，可以有效解決上述問(wèn)題[4]。NetSim和Dynamips不但可以完成使用一般硬件設(shè)備開(kāi)設(shè)的交換機(jī)配置、路由協(xié)議配置測(cè)試等實(shí)驗(yàn)，還可以進(jìn)行廣域網(wǎng)接入等需要高昂的硬件設(shè)備才能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)。教師可以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)可以由學(xué)生獨(dú)立完成，學(xué)生之間不需要相互交流，配置文件可以提交給教師，作為成績(jī)?cè)u(píng)定的依據(jù)。Ethereal可以彌補(bǔ)模擬軟件的不足，捕獲各種數(shù)據(jù)包，分析各層數(shù)據(jù)包的包頭與內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)協(xié)議的理解。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)編程，不但可以捕獲數(shù)據(jù)包，還可以設(shè)計(jì)新的協(xié)議。如果學(xué)校已經(jīng)購(gòu)置了少量的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備，則可以在使用模擬軟件實(shí)驗(yàn)的同時(shí)安排學(xué)生輪流操作硬件設(shè)備，以增強(qiáng)他們的形象認(rèn)識(shí)。圖2給出了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程常開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)體系結(jié)構(gòu)，可以看出，當(dāng)前大部分實(shí)驗(yàn)都可以使用軟件開(kāi)展。
　　
　　圖2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)常設(shè)實(shí)驗(yàn)體系結(jié)構(gòu)
　　使用軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)的改革方案具有如下特點(diǎn)：1)運(yùn)用模擬軟件可以花費(fèi)少量的經(jīng)費(fèi)，構(gòu)建較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。它受硬件資源限制較少，并能和其他實(shí)驗(yàn)設(shè)備配合使用。2)NetSim和Dynamips相結(jié)合，可以模擬多種類型的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備，開(kāi)展多種類型的實(shí)驗(yàn)。3)模擬軟件升級(jí)方便，不會(huì)造成設(shè)備淘汰。4)實(shí)驗(yàn)硬件環(huán)境要求不高，容易安排。5)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要相互交流，課堂秩序容易維護(hù)；模擬軟件還可以使用還原卡保護(hù)，配置文件單獨(dú)保存，容易管理。6)學(xué)生課后可以使用自備計(jì)算機(jī)反復(fù)練習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率。由此可見(jiàn)，這種教學(xué)模式改革可以有效解決當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)中的主要問(wèn)題，提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)質(zhì)量。
　　3理論聯(lián)系實(shí)踐教學(xué)模式改革
　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)改革還需要進(jìn)一步密切理論與實(shí)踐的聯(lián)系。當(dāng)前的理論教學(xué)主要側(cè)重于協(xié)議的工作過(guò)程、數(shù)據(jù)包格式的講解，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)則側(cè)重于協(xié)議的配置，兩部分相互獨(dú)立。學(xué)生在學(xué)習(xí)完原理后，不能深刻理解協(xié)議的作用、功能、重要性等；學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中也無(wú)法了解協(xié)議數(shù)據(jù)包的類型、發(fā)送順序、各個(gè)字段的含義以及設(shè)計(jì)依據(jù)等。這樣計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)，雖然是一門(mén)課程的兩個(gè)環(huán)節(jié)，但是卻無(wú)法有機(jī)結(jié)合，相互之間缺乏聯(lián)系，有些教師干脆把它們當(dāng)做兩門(mén)課程對(duì)待，所有實(shí)驗(yàn)全部放到課程的最后進(jìn)行。
　　密切理論與實(shí)踐兩部分內(nèi)容之間的聯(lián)系，可以從兩個(gè)方面對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行改革：
　　1) 在理論講授中，減少數(shù)據(jù)包格式與工作流程的解析。在理論學(xué)習(xí)中，學(xué)生不需要也無(wú)法記住這些內(nèi)容，對(duì)這些內(nèi)容的詳細(xì)講解會(huì)浪費(fèi)寶貴的授課時(shí)間，
　　降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。要將協(xié)議的功能、實(shí)現(xiàn)方法、解決問(wèn)題的思路作為講解重點(diǎn)，這些內(nèi)容對(duì)學(xué)生全局掌握整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議十分重要。同時(shí)可以啟發(fā)他們的思路，培養(yǎng)他們獨(dú)立解決問(wèn)題的創(chuàng)新性素質(zhì)。
　　
　　2) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排要密切聯(lián)系原理講授，盡量利用Ethereal捕獲協(xié)議數(shù)據(jù)包的功能，講解數(shù)據(jù)包各字段的含義與作用。配置完成后，要注重協(xié)議反復(fù)測(cè)試，分析不同情況下的數(shù)據(jù)包內(nèi)容，理解協(xié)議功能實(shí)現(xiàn)的主要方法，將協(xié)議功能實(shí)現(xiàn)作為理論和實(shí)踐教學(xué)相互聯(lián)系的一個(gè)重要紐帶，使兩者形成相互結(jié)合、相互驗(yàn)證、相互促進(jìn)的關(guān)系，加深學(xué)生對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的理解。
　　4結(jié)語(yǔ)
　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更新迅速、種類繁多，是當(dāng)代IT人才培養(yǎng)不可或缺的一門(mén)重要課程。在該課程的理論和實(shí)踐教學(xué)模式都不夠成熟的條件下，本文提出的教學(xué)改革目標(biāo)是將理論教學(xué)的重心從具體知識(shí)點(diǎn)的講解轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題方法上，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重心從購(gòu)買昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備轉(zhuǎn)移到使用各類軟件靈活測(cè)試分析各類協(xié)議。與此同時(shí)，改革教學(xué)模式進(jìn)一步密切理論和實(shí)踐的聯(lián)系，這些教學(xué)方法對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)質(zhì)量的提高具有很好的效果，將有助于成教類計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 謝希仁. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)[M]. 5版. 北京:電子工業(yè)