注重尋址導向的中職計算機網絡基礎教學設計

陳志嘉

摘要：闡述重構計算機網絡基礎知識架構，以適合中職學生學習及未來工作需要，以尋址為主線、以問題引導學生思考并主動通過線性的學習過程建立網狀的知識結構，通過有效的教學手段達到良好的教學效果。

關鍵詞：尋址導向；中職；計算機網絡基礎

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）03-0101-04

中職學生有自身特點，即形象思維能力強而抽象思維能力較弱、動手操作能力強而理論學習能力較弱，愿意在經歷中記憶，反感強記書本內容。中職畢業生的工作大多不是開發工作，也不直接主導大型網絡設計，主要是網絡管理工作。因此，中職教材、教法均應據此而定。

對于中職學生而言，網絡課程不是單純的操作類課程，而是一門通過理論指引設計簡單網絡，在網絡管理中分析和排除錯誤的課程。于是，從應用的角度研究計算機網絡課程的知識內容組織，以及運用相應的教學方式達成理想教學效果成為中職教師的迫切任務。

筆者從2005年開始從事中職網絡基礎教育，并于2008年編寫了《網絡基礎》教材。經過第一線的教學、分析、研究工作，筆者認為，從數據尋址的角度闡述計算機網絡，并作為主線開展教學，更適合分析網絡故障，判斷并排除網絡故障，通過問題引導學生思考。從應用的角度分析，通過理解數據在網絡中的尋址過程來學習計算機網絡非常實用，學生容易理解，教學效果明顯。

中職網絡基礎教學分析

（一）目標分析

各行各業都需要網絡專業人才，尤其是需要大量的網絡維護與安全管理方面的實用技術型人才。我校就業辦對已畢業學生就業情況進行統計分析發現，網絡專業畢業生主要從事工廠軟硬件維護和網絡維護、聯想等公司硬件維修工程師、電信ADSL安裝工程師等工作。根據就業情況確定網絡基礎的培養目標是網絡管理員，即要求學生掌握網絡管理、網絡安全、硬件維護、軟件維護等知識和技能，能夠從事網絡管理與維護、各種服務器架設等工作。課程目標還需要兼顧網絡設備管理、網絡服務器搭建、網絡安全等課程的需要，以及學生可持續發展自學能力的建立。

（二）教學內容分析

中職學生學習基礎差異性很大，面對“高深莫測”的教材，許多學生既聽不懂也學不會，久而久之就產生逆反心理，厭倦學習。我們從應用的角度組織教學內容，同時減少文字表述，輔以直觀的圖形和貼近生活語言的描述。我們不使用OSI七層模型、不使用“映射”這類數學名詞，直接對TCP/IP模型簡化，只需建立三層的封裝、解封裝概念，封裝內容僅僅包括地址信息。教學內容上闡述地址來源，交換設備如何根據地址處理相關的數據報（分組、幀）。教學內容以模擬以太網為實例，對ATM和ISDN等學生畢業后幾乎接觸不到的網絡不花費精力去教。對涉及的相關技術，從宏觀上把握，不糾結細節，如對“生成樹技術”內容，只要學生知道生成樹技術用于解決怎樣的網絡問題即可，不要求學生掌握交換機內部對協議實現的細節。

注重尋址導向的計算機網絡基礎教學設計

（一）教學內容確立

教學內容圍繞幾個問題展開：（1）主機A（QQ）發送數據給主機B（QQ），為什么數據不會在IE中顯示？（2）主機A（QQ）發送數據給主機B（QQ），為什么不會在主機C（QQ）顯示？（3）交換機為什么能夠向相應的接口轉發數據？（4）路由器為什么能夠向相應的接口轉發數據？（5）共享上網，為什么就知道哪臺機器撥了ADSL？要明白上述問題，理解數據結構（端口、IP地址、MAC地址）在數據封裝中的作用極其重要。其中，本機已知的數據結構是TCP/IP屬性，數據傳輸過程就是根據這些地址的“數據包”尋址過程，所以整個教學內容圍繞理解數據結構以及硬件設備根據數據結構尋找目標設備的過程。

圍繞問題，是從應用程序發送數據開始思考網絡的，所以根據內容組織的需要，從應用層開始，我們自頂向下組織教學內容。自頂向下組織教學內容可以強調應用，激發學生學習熱情，突出內容重點。緊扣應用環境也便于學生實踐，做到“做中學，學中做”。內容如圖1所示。

解決上述問題的思路是：源主機發送出去的數據加上地址，相應的設備（進程）根據地址進行轉發，源主機需要獲取相應的地址填入；集線器相當于廣播的交換機，不處理MAC地址，三層交換機相當于交換機+路由器，多口NAT轉換設備相當于交換機和路由器。對基礎知識的思考模式建立以后學生理解后面的部分就不難了。相關的技術，如藍牙、IP電話、搜索引擎應用等內容可放到閱讀材料中。

（二）教學模式選擇

應將傳統課堂教學和數字化教學兩種教學模式有機整合，以更好地達成教學目標。（1）在傳統教學方面。要通過課堂教學，讓學生明白基本的理論部分內容，達到在模擬實訓中有據可依，加強師生之間、學生之間的討論。還要對學生進行綜合測試，對理論部分進行作業強化練習。（2）在數字化教學方面。作業和每節課的小測驗將會因嚴重加大教師工作量而變得不切實際。建立網絡自學平臺，開展自我檢測，每節課通過網絡小測，讓軟件自動評分，成績雖然會立刻得出，但大部分學生會緊張。

教學過程要虛實結合。“虛”不是指理論內容的虛，而是通過虛擬軟件對教學內容進行模擬，特別是對一些可觀察的內容，通過模擬讓學生很好地理解相關知識點。“實”，一方面，有些內容在真實環境下模擬，學生能夠理解虛擬環境與真實環境是能夠對接的，實訓用例場景是真實的；另一方面，教學過程要理論講解和實訓交替進行，塑造學生的網狀知識結構，線性的教學內容和過程重復兩次更有利于學生重構知識。

教學實踐

在教學中，根據教學內容靈活選擇教學方式，比如對封裝、解封裝，我們在課堂先講一遍理論，用虛擬軟件模擬一遍，再在真實環境中抓包觀察，讓學生對封裝和六個地址（三對）有深刻認識，毫不懷疑模擬環境，認識了再去研究源和目標地址怎么來的。對于端口地址的學習，我們采用VB開發工具、Socket控件、UDP協議編寫簡單聊天軟件，設置多個問題促進學生對端口地址的理解。對于OSPF、RIP、靜態路由、交換機交換原理、VLAN、生成樹技術、鏈路匯聚、堆疊技術我們采用Packet Tracert軟件進行模擬?，F舉幾例加以說明。

（一）透明交換機交換原理課堂教學

對MAC地址和透明交換機部分內容的教學，我們先進行課堂理論教學。設計了如下幾個問題來激發學生思考：交換機剛啟動后，沒有發生任何數據交換，交換機的轉發表是空白的，表格如何構建？如果交換機出廠前預置，MAC地址已在網卡中，交換機生產商不知道主機用哪塊網卡，所以不可能。如果是人工添加，電腦從一個接口換到另外一個接口，就要人工修改，比較麻煩。自主學習是很好的學習方式：交換機從接口接收到數據幀，數據幀中有源MAC地址，學生把源MAC地址和接口號添加到MAC地址表中。然后給出如表1所示的交換機MAC地址表進行數據幀處理規則講解。

處理規則如下：（1）當交換機收到數據幀，先把數據幀的源地址和接收接口放入上面所示的表格中。（2）如果目標地址是廣播地址則向所有接口轉發，否則在表格中查找物理地址列：如果匹配成功，而且表中接口號和接收數據幀接口號不相同則按相應的接口轉發數據幀；如果匹配成功，而且表中接口號和接收數據幀接口號相同則丟棄數據幀；如果查找不到，將向除了接收數據幀接口以外的全部接口轉發。

之后我們配套開展一個模擬透明交換機實訓，一個手工運算處理規則的作業。這樣，大多數學生能夠掌握透明MAC地址和透明交換機原理，建立了這樣的思考方式以后理解VLAN就不再有難度了。

（二）VB編程理解端口號實訓數字化教學

編程是理解傳輸層的最好方式，有利于學生理解端口號在尋址中的意義，理解端口在同一操作系統、同一協議下的唯一性。為了解決學生使用VB的困難，應盡量簡化程序，不加入錯誤檢測。采用UDP編寫的聊天程序，加上變量定義，我們只寫了十行代碼。程序界面如圖2所示（操作過程和程序略）。

然后設計了以下幾個問題讓學生聯系理論知識思考，重構網狀知識體系：（1）A同學沒有單擊監聽，B同學給A發送數據，A能接收到嗎？（2）同時運行兩個程序實例，分別單擊“監聽”可以嗎？為什么？（3）A同學監聽4520，B同學給A同學發送數據到端口5630，A同學能接收到嗎？（4）給所有同學發送信息，目標IP應該怎么配置？（5）三五個同學群聊，應該配置什么IP地址和端口號？

（三）用Packet Tracert軟件模擬OSPF協議的模擬教學

路由表、網絡號、路由器部分的教學我們使用CISCO的Packet Tracert進行模擬，主要使學生理解不同的路由協議需要配置什么參數，以及配置了基本參數之后路由器之間會交換路由表并重新形成自己的路由表。至于路由算法是如何實現這些過程的，中職學生并不需要關注。中職學生需要知道各種路由協議都啟動了之后哪個協議具有優先級，多久能夠更新路由表，從而避免工作中配置了參數卻又誤認為無效。在實訓中讓學生連線有條理，弄明白各參數對應關系，反復操作，最后一遍做到不給參數也能自己配置出同樣功能網絡，以更好地理解參數之間的相互關系。

配置和連線如下頁圖3所示（連線和參數略）。

完成上面實訓后學生要回答下面問題，并記錄路由表：（1）注意觀察Router0，傳遞到網絡192.168.4.0下一跳選擇Router4還是Router1？（2）將Router0到Router4的最終路由表記錄到如表2所示的表格中。

結語

我們經過多年探索發現，計算機網絡基礎選準理論切入點，以應用為標準重構知識體系，以尋址為導向，用適合中職學生的語言描述，采取靈活的教學方法，會取得很好的教學效果。學生能夠建立計算機網絡運行方式的思考方式，并初步建立自學能力，能夠在今后的工作中進一步學習，為后續課程打下應有的理論基礎。

參考文獻：

[1]丁晶.中職計算機網絡專業課“情景教學模式”探索[J].現代企業教育，2009（12）：44-45.

[2]謝希仁.計算機網絡（第4版）[M].北京：電子工業出版社，2003：3.

[3]林玉泉.中職計算機網絡專業畢業生對口就業難的原因及對策[J].職業教育研究，2009（11）：64-65.

[4]丁云霞.中職校本教材建設的問題與對策[J].職教通訊，2011（24）：37-38.

[5]王濤，吳振強，任平安.自頂向下還是自底向上？——論計算機網絡原理課程教學模式[J].計算機教育，2011（24）：65-68.

[6]劉繁華.在計算機網絡基礎課程中運用混合學習模式的教學效果分析[J].教育研究，2009（4）：78-81.

[7]林惠強，劉財興.“計算機網絡”課程“虛與實”相結合教學模式的研究與實踐[J].計算機教育，2007（12）：58-61.

（責任編輯：謝良才）

（一）透明交換機交換原理課堂教學

對MAC地址和透明交換機部分內容的教學，我們先進行課堂理論教學。設計了如下幾個問題來激發學生思考：交換機剛啟動后，沒有發生任何數據交換，交換機的轉發表是空白的，表格如何構建？如果交換機出廠前預置，MAC地址已在網卡中，交換機生產商不知道主機用哪塊網卡，所以不可能。如果是人工添加，電腦從一個接口換到另外一個接口，就要人工修改，比較麻煩。自主學習是很好的學習方式：交換機從接口接收到數據幀，數據幀中有源MAC地址，學生把源MAC地址和接口號添加到MAC地址表中。然后給出如表1所示的交換機MAC地址表進行數據幀處理規則講解。

處理規則如下：（1）當交換機收到數據幀，先把數據幀的源地址和接收接口放入上面所示的表格中。（2）如果目標地址是廣播地址則向所有接口轉發，否則在表格中查找物理地址列：如果匹配成功，而且表中接口號和接收數據幀接口號不相同則按相應的接口轉發數據幀；如果匹配成功，而且表中接口號和接收數據幀接口號相同則丟棄數據幀；如果查找不到，將向除了接收數據幀接口以外的全部接口轉發。

之后我們配套開展一個模擬透明交換機實訓，一個手工運算處理規則的作業。這樣，大多數學生能夠掌握透明MAC地址和透明交換機原理，建立了這樣的思考方式以后理解VLAN就不再有難度了。

（二）VB編程理解端口號實訓數字化教學

編程是理解傳輸層的最好方式，有利于學生理解端口號在尋址中的意義，理解端口在同一操作系統、同一協議下的唯一性。為了解決學生使用VB的困難，應盡量簡化程序，不加入錯誤檢測。采用UDP編寫的聊天程序，加上變量定義，我們只寫了十行代碼。程序界面如圖2所示（操作過程和程序略）。

然后設計了以下幾個問題讓學生聯系理論知識思考，重構網狀知識體系：（1）A同學沒有單擊監聽，B同學給A發送數據，A能接收到嗎？（2）同時運行兩個程序實例，分別單擊“監聽”可以嗎？為什么？（3）A同學監聽4520，B同學給A同學發送數據到端口5630，A同學能接收到嗎？（4）給所有同學發送信息，目標IP應該怎么配置？（5）三五個同學群聊，應該配置什么IP地址和端口號？

（三）用Packet Tracert軟件模擬OSPF協議的模擬教學

路由表、網絡號、路由器部分的教學我們使用CISCO的Packet Tracert進行模擬，主要使學生理解不同的路由協議需要配置什么參數，以及配置了基本參數之后路由器之間會交換路由表并重新形成自己的路由表。至于路由算法是如何實現這些過程的，中職學生并不需要關注。中職學生需要知道各種路由協議都啟動了之后哪個協議具有優先級，多久能夠更新路由表，從而避免工作中配置了參數卻又誤認為無效。在實訓中讓學生連線有條理，弄明白各參數對應關系，反復操作，最后一遍做到不給參數也能自己配置出同樣功能網絡，以更好地理解參數之間的相互關系。

配置和連線如下頁圖3所示（連線和參數略）。

完成上面實訓后學生要回答下面問題，并記錄路由表：（1）注意觀察Router0，傳遞到網絡192.168.4.0下一跳選擇Router4還是Router1？（2）將Router0到Router4的最終路由表記錄到如表2所示的表格中。

結語

我們經過多年探索發現，計算機網絡基礎選準理論切入點，以應用為標準重構知識體系，以尋址為導向，用適合中職學生的語言描述，采取靈活的教學方法，會取得很好的教學效果。學生能夠建立計算機網絡運行方式的思考方式，并初步建立自學能力，能夠在今后的工作中進一步學習，為后續課程打下應有的理論基礎。

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[2]謝希仁.計算機網絡（第4版）[M].北京：電子工業出版社，2003：3.

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[4]丁云霞.中職校本教材建設的問題與對策[J].職教通訊，2011（24）：37-38.

[5]王濤，吳振強，任平安.自頂向下還是自底向上？——論計算機網絡原理課程教學模式[J].計算機教育，2011（24）：65-68.

[6]劉繁華.在計算機網絡基礎課程中運用混合學習模式的教學效果分析[J].教育研究，2009（4）：78-81.

[7]林惠強，劉財興.“計算機網絡”課程“虛與實”相結合教學模式的研究與實踐[J].計算機教育，2007（12）：58-61.

（責任編輯：謝良才）

（一）透明交換機交換原理課堂教學

對MAC地址和透明交換機部分內容的教學，我們先進行課堂理論教學。設計了如下幾個問題來激發學生思考：交換機剛啟動后，沒有發生任何數據交換，交換機的轉發表是空白的，表格如何構建？如果交換機出廠前預置，MAC地址已在網卡中，交換機生產商不知道主機用哪塊網卡，所以不可能。如果是人工添加，電腦從一個接口換到另外一個接口，就要人工修改，比較麻煩。自主學習是很好的學習方式：交換機從接口接收到數據幀，數據幀中有源MAC地址，學生把源MAC地址和接口號添加到MAC地址表中。然后給出如表1所示的交換機MAC地址表進行數據幀處理規則講解。

處理規則如下：（1）當交換機收到數據幀，先把數據幀的源地址和接收接口放入上面所示的表格中。（2）如果目標地址是廣播地址則向所有接口轉發，否則在表格中查找物理地址列：如果匹配成功，而且表中接口號和接收數據幀接口號不相同則按相應的接口轉發數據幀；如果匹配成功，而且表中接口號和接收數據幀接口號相同則丟棄數據幀；如果查找不到，將向除了接收數據幀接口以外的全部接口轉發。

之后我們配套開展一個模擬透明交換機實訓，一個手工運算處理規則的作業。這樣，大多數學生能夠掌握透明MAC地址和透明交換機原理，建立了這樣的思考方式以后理解VLAN就不再有難度了。

（二）VB編程理解端口號實訓數字化教學

編程是理解傳輸層的最好方式，有利于學生理解端口號在尋址中的意義，理解端口在同一操作系統、同一協議下的唯一性。為了解決學生使用VB的困難，應盡量簡化程序，不加入錯誤檢測。采用UDP編寫的聊天程序，加上變量定義，我們只寫了十行代碼。程序界面如圖2所示（操作過程和程序略）。

然后設計了以下幾個問題讓學生聯系理論知識思考，重構網狀知識體系：（1）A同學沒有單擊監聽，B同學給A發送數據，A能接收到嗎？（2）同時運行兩個程序實例，分別單擊“監聽”可以嗎？為什么？（3）A同學監聽4520，B同學給A同學發送數據到端口5630，A同學能接收到嗎？（4）給所有同學發送信息，目標IP應該怎么配置？（5）三五個同學群聊，應該配置什么IP地址和端口號？

（三）用Packet Tracert軟件模擬OSPF協議的模擬教學

路由表、網絡號、路由器部分的教學我們使用CISCO的Packet Tracert進行模擬，主要使學生理解不同的路由協議需要配置什么參數，以及配置了基本參數之后路由器之間會交換路由表并重新形成自己的路由表。至于路由算法是如何實現這些過程的，中職學生并不需要關注。中職學生需要知道各種路由協議都啟動了之后哪個協議具有優先級，多久能夠更新路由表，從而避免工作中配置了參數卻又誤認為無效。在實訓中讓學生連線有條理，弄明白各參數對應關系，反復操作，最后一遍做到不給參數也能自己配置出同樣功能網絡，以更好地理解參數之間的相互關系。

配置和連線如下頁圖3所示（連線和參數略）。

完成上面實訓后學生要回答下面問題，并記錄路由表：（1）注意觀察Router0，傳遞到網絡192.168.4.0下一跳選擇Router4還是Router1？（2）將Router0到Router4的最終路由表記錄到如表2所示的表格中。

結語

我們經過多年探索發現，計算機網絡基礎選準理論切入點，以應用為標準重構知識體系，以尋址為導向，用適合中職學生的語言描述，采取靈活的教學方法，會取得很好的教學效果。學生能夠建立計算機網絡運行方式的思考方式，并初步建立自學能力，能夠在今后的工作中進一步學習，為后續課程打下應有的理論基礎。

參考文獻：

[1]丁晶.中職計算機網絡專業課“情景教學模式”探索[J].現代企業教育，2009（12）：44-45.

[2]謝希仁.計算機網絡（第4版）[M].北京：電子工業出版社，2003：3.

[3]林玉泉.中職計算機網絡專業畢業生對口就業難的原因及對策[J].職業教育研究，2009（11）：64-65.

[4]丁云霞.中職校本教材建設的問題與對策[J].職教通訊，2011（24）：37-38.

[5]王濤，吳振強，任平安.自頂向下還是自底向上？——論計算機網絡原理課程教學模式[J].計算機教育，2011（24）：65-68.

[6]劉繁華.在計算機網絡基礎課程中運用混合學習模式的教學效果分析[J].教育研究，2009（4）：78-81.

[7]林惠強，劉財興.“計算機網絡”課程“虛與實”相結合教學模式的研究與實踐[J].計算機教育，2007（12）：58-61.

（責任編輯：謝良才）