應用型本科高校《計算機網絡》課程的教學改革探索

摘要：《計算機網絡》課程是本科高校計算機專業的核心主干課程，也是電子信息類專業的主干基礎課程，涉及計算機、通信、電子等多個學科領域，在教學過程中占有極其重要的地位。該課程的理論性很強，概念抽象。本文從應用型本科高校人才培養目標的角度出發，對《計算機網絡》課程的教學改革進行了一些探索。

關鍵詞：計算機網絡；應用型本科；教學改革

自從上個世紀90年代以來，以因特網為代表的計算機網絡得到了飛速的發展。因特網正在改變著我們工作和生活的各個方面，并加速了全球信息革命的進程。21世紀是一個以數字化、網絡化、信息化為特征，以網絡為核心的信息時代，網絡已經成為信息社會的命脈和發展知識經濟的基礎[1]。計算機網絡的巨大作用也使《計算機網絡》課程在本科高校教學中的地位越來越重要。計算機網絡是計算機技術和通信技術相結合的產物，計算機網絡技術的時效性強、更新迅速。《計算機網絡》課程內容廣泛、概念抽象、復雜度高、實踐性強，被公認為較難教授的課程，是各高校教學改革的重點課程之一，改革的重點主要集中在如何通過加強實踐環節來提高學生的應用能力上。應用型本科人才作為一種高級專門人才，以較強的實踐動手能力和分析、解決生產實際問題的能力區別于研究型本科人才，以扎實的基礎和寬泛的知識面區別于高職專科人才；應用型本科人才不但懂得某一專業的基礎理論與基本知識，還應該具有某一崗位群所需要的生產操作和組織能力；應用型本科人才對知識的應用不僅是繼承性應用，而且還是創新性應用[2]。中國傳媒大學南廣學院秉承應用型本科高校的辦學宗旨，以培養應用型、復合型、創新型人才為辦學目標。其下轄的傳媒技術學院開設了計算機科學與技術、通信工程、電子信息工程、數字媒體技術、廣播電視工程等五個專業，《計算機網絡》課程是計科專業的核心主干課程，也是其他四個專業的主干基礎課程。根據應用型人才的培養目標，《計算機網絡》課程進行了大量的教學改革，取得了良好的效果。

一、明確教學指導思想和課程教學目的

《計算機網絡》課程的內容廣泛，應該設計一組課程來完成教學和實踐活動。計算機網絡技術更新很快，教學內容尤其是實踐環節的更新速度永遠落后于技術更新的速度，不掌握正確的方法、不依賴于理論的指導，單純地依靠加強實踐活動來提高的應用水平很容易落伍。而計算機網絡的體系結構和基本理論相對穩定，把計算機網絡的基本理論和基本知識應用于實踐過程，通過基本方法分析問題，通過基本技能解決問題，養成長期學習的習慣才是提高應用水平的根本之道，因此樹立《計算機網絡》理論課程在課程組中的核心地位，使理論學習落到實處是當務之急。根據計算機網絡本身的特點，兼顧系內多專業的培養需求，計算機網絡課程組的培養目標是網絡管理員、網絡工程師、網絡編程人員尤其是網絡通信編程人員、嵌入式系統開發人員等。而《計算機網絡》理論課程的教學目的在于使學生掌握計算機網絡的基本理論、基本知識、基本技能和基本方法，為更好地開展后續的實踐環節服務。為了完成教學目的，教學組織、教學內容、教學方法和手段等方面推出了一系列的改革措施。

二、教學組織的改革

為了更好的進行理論教學，《計算機網絡》理論課程被拆解成為《網絡構建與管理》、《計算機網絡原理》、《網絡協議分析》三門課程。網絡實驗課被取消，而代之以《網絡構建與管理》和《網絡協議分析》兩門目的性和指導性更強的實踐課程。這兩門實踐課程均安排在網絡實驗室授課，它們和后續實踐環節的目的不同，課程內容緊密圍繞理論，為理論知識的學習服務，主要在于加強基本認知，掌握基本技能和基本方法，對計算機網絡的理論進行直觀地認知。

三、教學內容的改革

計算機網絡知識復雜難懂，激發學生的學習興趣為教學第一要務。《網絡構建與管理》作為《計算機網絡原理》的前導課程，以“小型網絡的組建—園區網的組建—園區網接入Internet”為主線，以網絡設備的管理以基礎，以對計算機網絡基本知識的認知為主要教學目的。所涉及的主要理論知識點有：MAC地址、交換機的基本工作原理、VLAN的劃分和應用、IP地址的作用、子網的簡要劃分、路由器的基本工作原理、NAT技術的作用等等。這些知識并不系統，但非常實用，使學生能夠了解網絡的基本工作過程，并掌握一些實用的基本技能，激發學習興趣，同時減輕了《計算機網絡原理》課程的教學壓力。該課程使用實物教學，并引入了Cisco公司的Packet Tracer模擬器作為教學軟件。《計算機網絡原理》課程內容的理論性較強，教學中采用Andrew S.Tanenebaum建議的五層參考模型，系統地介紹網絡的層次體系結構，按照從底到頂的順序，依次介紹網絡各層的功能、使用的協議和關鍵技術。由于有前導課程的學習基礎，再配合合適的教學方法，學生理解和掌握知識的程度有很大提高。在教學內容的選擇上，舍棄了過時網絡協議、網絡技術和深奧的算法，強調對核心的基本知識、基礎理論、基本方法的掌握和理解，例如“分組交換”、“同步”、“邏輯鏈路”、“IP地址”、“子網劃分”、“可靠傳輸的基本原理”、“滑動窗口”、“Socket”等內容要做到深入淺出的講解。在內容擴展上適當加入最新的網絡知識，注重電信網絡、廣電網絡的相關知識的講解和應用的對比。協議是計算機網絡的核心知識，對協議的分析是網絡分析最基本和最重要的方法。《網絡協議分析》課程教學中引入Wireshark軟件，通過捕獲因特網上的真實數據，深入剖析網絡各層的協議如Ethernet V2、ARP、IP、ICMP、TCP、UDP、DNS、HTTP、FTP、SMTP、POP、TELNET、DHCP等協議的語義、語法、時序和工作過程。學生通過和理論學習的內容互相印證，能較好地掌握協議的要點。

四、教學方法的改革

除了常用的多媒體方式授課外，多種教學方法的綜合應用，精心設計的教學案例（包括很多原創性教學案例）和教學細節使課程內容更加生動有趣。

1.直觀教學法。直觀教學法是網絡實驗室授課時始終保持的教學方法，用Netmeeting軟件使學生機連接到教師機，學生能夠直接看見教師機的桌面，避免了投影不清的問題；禁用USB接口和QQ的端口號，使學生必須使用其他方式傳送消息和傳輸文件，多種方式都直觀地體現了網絡的作用。大量輔助軟件被引入教學環節，成為直觀教學法的好工具。Cisco Packet Tracer提供了豐富的仿真對象、可視化的網絡設計場景、便捷專業的設備配置方法、動態多樣的網絡觀測模式，可以方便地進行網絡規劃、構建網絡拓撲、網絡設備配置、網絡安全配置、網絡訪問控制3]，擺脫了用實物進行實踐的諸多麻煩。Wireshark是目前全世界最廣泛使用的網絡數據包分析軟件之一，能夠實時捕獲網絡數據包，并對數據包進行拆封，分析數據內容和通信過程。VMWare則直接把單機變成了網絡環境。以上軟件的引入不僅極大地提高了教學的直觀性，而且緩解了實驗室經費不足，方便了學生隨時進行網絡實踐活動，把校園網和因特網變成了實踐平臺。

2.類比法。類比法是《計算機網絡》課程教學中的常用方法，計算機網絡中的很多概念可以在交通網絡、電信或移動網絡、郵政網絡甚至日常生活中找到類似的例子。例如“分組交換”和“包裹轉運”、“邏輯鏈路”和“馬路”、“MAC地址”和“經緯度”、“交換機”和“火車站”、“IP地址”和“門牌號碼”、“子網掩碼”和“姓名”、“MAC地址—IP地址—主機名”和“SIM卡硬件地址—手機號碼—手機電話簿中人的姓名”、“虛電路”和“公交專用通道”、“默認網關”和“快遞公司的服務電話”、“靜態路由”和“路牌”、“動態路由”和“GPS導航”等等很多概念都具有極強的可比性，甚至網絡的工作過程都可以找到恰當的類比對象。形象的類比可以將教學藝術化，使內容簡單化，提高學習的興趣，調用學習的積極性。

3.對比法。對比法與案例法、啟發式教學法等多種教學方法的配合，能夠極大地拓寬學生的知識面和視野，啟發學生主動學習的意識。例如手機和筆記本電腦都有便攜的特點，在漫游的業務需求上非常接近，但是解決方案卻截然不同。對這個案例進行細致地剖析，不但可以強化“客戶機—服務器”、“虛擬地址”等概念，還可以強化學生“具體問題具體分析”的能力，同時可以了解移動業務的實現過程，拓寬了學生的知識面，這一點對于開設了多專業的系尤其重要。

4.互動教學法。互動教學法通過營造互動教學環境，促進多方互動探討，激發學習的主動性和探索性，是一種積極有效的教學方法，實驗室的教學環境尤其適合這種教學方法。《網絡協議分析》課程的教學過程中，教師確定教學主題，安排好合適的實踐環節和進程后，學生就成為課堂的主體。學生在完成實踐環節后，要結合理論進行實踐過程的描述并分析成功或失敗的原因，由同組同學補充、他組同學提問。由于捕獲的網絡數據包不一定能包含所有情況下協議的工作過程，教師可以適時補充一些情況供學生思考，教師在課堂上成為引導者，這種類型的互動教學法充分地體現了“教師為主導、學生為主體”的教學理念。

5.逆向思維法。逆向思維對創新有著重要作用，將逆向思維法引入課堂是最新的嘗試，運用得當會有良好的效果。例如在講解“DHCP協議”的章節時，人人皆知DHCP協議的實施可以避免了網絡配置的麻煩和錯誤，使得上網變得方便和容易，但是它的缺點何在？其實對懂得網絡配置的人來說，DHCP的優點正是它的缺點。校園網的上網速度奇慢的主要原因在于上網人數眾多，如果校園網的DHCP服務器down機了，那么整個校園里只有少數懂得網絡配置的人可以從容地設置好本機的IP地址、子網掩碼、默認網關、DNS服務器等一系列信息，享受上網沖浪的快感。由于筆記本電腦和家用型路由器的普及，而家用型路由器在默認情況下DHCP服務器的功能處于啟用狀態，在校園網的一個網段中可能存在著多個DHCP服務器的現象。如果在用戶所處的網段中有用戶未知的家用路由器，用戶被分配的網絡信息不一定是校園網DHCP分配的，將導致用戶不能上網，這時候也需要手工配置網絡信息。這種結合生活實際案例的講解使得學生真切地感受到學習網絡知識的價值。

中國傳媒大學南廣學院傳媒技術學院《計算機網絡》課程教學改革的主要特點有：（1）明確了理論對實踐的指導意義，樹立了理論課程的核心地位；（2）設計了新的教學組織過程，以緊密圍繞理論教學的實踐課程取代了傳統的實驗課；（3）緊密圍繞計算機網絡的基本知識、基本理論、基本技能和基本方法來設計教學內容；（4）運用多種教學方法，精心設計教學案例，加強理論學習的直觀性，提高理論學習的興趣，降低理論學習的難度。樹立《計算機網絡》理論課程在網絡課程組中的核心地位并非意味著忽視計算機網絡的實踐性，強調理論指導下的實踐在于提高實踐的目的性和有效性。通過隨后的“Socket編程”課程設計，《Cisco網絡管理》、《Linux網絡管理》、《Internet網絡編程》、《網絡管理與安全》等實踐課程，考證類培訓，實習和畢設等豐富的實踐環節提升學生的實踐能力，學生的考證（工信部的網絡工程師認證、Cisco的CCNP認證、Redhat的RHCE認證等）一次通過率逐年提升，從事計算機網絡相關工作的畢業生逐年增加，達到了理論教學和實踐能力同步提高的最終目的。

參考文獻：

[1]謝希仁.計算機網絡（第5版）[M]，北京：電子工業出版社，2008.

[2]尹方，劉想德.應用技術型本科課程體系改革芻議——計算機科學與技術/計算機網絡應用專業[J].重慶郵電學院學報社會科學版，2006，（5）：793.

作者簡介：湯銘（1973-），男，高級工程師，研究生，研究方向為計算機網絡與信息安全、計算機軟件，江蘇省南京市弘景大道3666號中國傳媒大學南廣學院傳媒技術學院；段洪秀（1980-），女，講師，研究生，研究方向為計算機軟件、計算機網絡；周曉梅（1980-），女，講師，研究生，研究方向為數據庫、計算機網絡；李永明（1985-），男，助教，研究生，研究方向為計算機網絡。