《路由與交換技術》課程改革與實踐

許又泉，康雄杰，周曉燕

（邵陽學院 信息工程學院，湖南 邵陽 422000）

0 引 言

網絡工程專業是我國高校在二十一世紀開設的新專業，路由與交換技術是核心課程之一。我校從2007年開設網絡工程專業，該課程的教學課時從之前的32學時理論課時，16學時的實驗課時調整到現在的40學時理論課時，24學時的實驗課時，同時教學內容、教學模式也在不斷調整和優化。

1 課程內容的組織和優化

1.1 課程內容的改革

課程教材是吳建勝主編并由清華大學出版社出版的《路由交換技術》。在改革過程中，該書內容緊緊圍繞構建園區網這條主線，在介紹技術原理的同時，兼顧技術的具體應用，強調理論與實踐相結合[1]。針對該教材內容我們進行二增一減：增加了路由重分布與路徑控制和網關冗余技術，刪掉了IGRP，EIGRP配置和VoIP配置。在路由協議部分只講RIP和OSPF顯然不夠。否則在工程實際中碰到運用不同路由協議網絡合并成更大規模的網絡時就會無所適從。為此課堂內容增加了路由重分布與路徑控制內容。同時，為了增加網絡的可靠性，在交換機的相關內容中包含了鏈路聚合等內容，在網絡拓撲中通常已包含了網絡路由的冗余，但教材中缺少網關冗余的內容，而網關是設備一個重要的網絡參數，為此增加了網關冗余協議。

EIGRP是Cisco的一種私有路由協議，只有在Cisco路由器之間可使用該路由協議。目前隨著中國網絡設備廠商的技術進步，Cisco在中國乃至全球的市場占有率越來越低。中低端路由交換設備市場在中國大陸幾乎為中國幾大廠商所占有，華為的設備在高端路由交換設備市場的占有率也越來越高，考慮到二本院校的專業人才培養目標，我們刪除了EIGRP和IGRP相應的內容，把它作為《專業綜合實驗》課程的一個實驗項目讓學生實踐。

1.2 課程內容的重組

為了培養學生運用路由與交換技術及工程項目能力，從項目角度對課程內容進行重組。課程內容整合成四大塊，即網絡設備操作基礎；網絡連通性管理；網絡可靠性管理；網絡安全性管理。從工程設計角度對內容進行整合，有效提高了學生運用知識的能力。具體的內容重組如圖1所示。

圖1 路由與交換技術新型課程內容體系結構

2 課堂教學模式的改革

2.1 班級授課和小組討論相結合

采取班級授課方式講解基本原理及操作，小組討論中小組成員不固定，通常以鄰近幾個座位的學生為一組方便交流討論（一組學生通常不超過8人），對于表現優秀的組別進行課堂記錄，成為學生平時成績的一部分。

2.2 講授過程中原理、操作與演示相結合

路由與交換技術是計算機網絡課程的后續課程。通過課程的講授加深學生對計算機網絡原理的理解與應用。如在講授內部源地址靜態轉換NAT中，可通過簡單的課件動畫講解一對一地址轉換的過程，讓學生明白其中的原理。網絡數據包出去時將包的源地址改成外部地址，當響應包回來時將目的地址改為源內部地址。在講解配置時，首先要指明一對一兩個地址，然后標明這兩個地址在何處進行轉換，即在什么地方A變成B，在什么地方B變成A，并告訴學生要指定內部接口和外部接口。這樣學生容易記住內部源地址靜態轉換NAT配置的三個步驟：配置靜態NAT映射router（config）#ip nat inside source static local-ip global-ip；配置NAT內部接口router（config-if）#ip nat inside；配置NAT外部接口router（config-if）#ip nat outside。最后結合案例利用模擬器向學生演示NAT路由器中的相關配置。

2.3 課堂講授與課堂練習相結合

路由與交換技術課程是一門實踐性很強的課程，我們堅持理論與實踐的無縫對接。具體的做法是要求學生上課時筆記本電腦，電腦上要求學生安裝Packet tracer，GNS3網絡模擬器以及Wireshark等抓包分析工具。結合課堂內容布置相應的課堂實驗練習。學生通過練習逐漸掌握路由器和交換機的有關配置命令，及時化解心中疑問，增強學生的成就感。

2.4 翻轉課堂與傳統課堂相結合

翻轉課堂，即教師創建視頻，學生在課外觀看視頻講解，回到課堂上師生面對面交流和完成作業的一種教學形態。針對《路由與交換技術》這門課程，我們錄制部分小視頻，這些小視頻主要是一些網絡仿真及分析工具的使用介紹以及VPN和STP等學生難以掌握的部分內容，一般我們讓學生先課外自主學習這些視頻，帶著問題來聽課，而且針對難點通常會結合小組討論來加深對知識和操作的理解與掌握。

2.5 課堂教學與課外競賽相結合

課外我們組織了兩個興趣小組：網絡規劃與設計興趣小組、網絡安全興趣小組，同時在學校組織網絡規劃與設計技能競賽和網絡攻防比賽，以賽促學。另外，鼓勵學生參加計算機軟件水平考試中的網絡工程師考試，對于取得網絡工程師資格證書的同學計算選修學分，同時給予免考湖南省計算機等級考試等方面的激勵措施，近年來學生首次參加網絡工程師資格考試通過率達70%以上，而每年全國的平均通過率只有20%～30%，超出全國平均通過率將近五十個百分點。

2.6 基于項目案例的課堂教學

借鑒CDIO工程教育的理念，采用工程實踐驅動的思想，引入實際工程項目案例到《路由交換技術》課程教學中[2]。在課堂用例中，我們從學校網絡的實際拓撲出發，將完整的網絡拓撲首先依校區分成幾個小的網絡拓撲，再將每個小的拓撲按接入層、分布層、核心層分成更小的拓撲，最后按網絡連通性、網絡可靠性、網絡安全性依次進行內容分解。這樣課程內容條理清淅，同時可按照這樣的思路來設計課程的課堂用例以及基于工程項目的實驗項目鏈[3]。當課程結束時，把這些內容串起來就是一個完整的校園網的規劃設計和配置。基于這樣的設計思路，教師上課目的明確有針對性，有利于學生掌握《路由與交換技術》課程的整體框架，有利于學生為后續學習網絡規劃與系統集成課程打下堅實的基礎。

2.7 實驗教學中的過程控制

實驗教學通常是一個難以管理控制的教學過程，特別是需要通過電腦來完成實驗的過程。為防止學生在學習過程中聊天、打游戲等，我們在實驗教學中進行了一些有益的探索。在實驗中對電腦與外部網絡的通信進行控制管理，采用訪問控制列表方式防止學生在規定時間內聊天及玩游戲，學生只能進行普通的學習資料檢索；為防止學生無所事事，我們通過檢查學生在實驗中采用的網絡設備配置文件、測試學生配置網絡連通性及查詢關鍵設備狀態數據等來檢查學生完成實驗的情況。

3 結 語

以上是我們對《路由與交換技術》課程教學經驗的一些總結，盡管教學過程中面對的是普通二本院校的學生，但我們相信對其他層次的大學生的課程教學也有一定的參考價值?！堵酚膳c交換技術》課程改革是一個持續的過程。《路由與交換技術》本身以及社會對網絡工程人才需求的不斷發展變化為該課程的改革提供持續動力，積極更新教學內容、探索新的教學模式才能培養出來符合現代創新型工程人才要求的學生。

[1]劉靜.基于CDIO模式的路由交換課程教學改革與實踐[J].計算機教育，2017（7）：52-55.

[2]孫良旭，吳建勝.工程實踐驅動的“路由交換技術”課程教學環境構建研究[J].實驗技術與管理，2014，31（9）：212-215.

[3]許又泉，康雄杰，羅高峰.基于項目的網絡工程課程群實驗項目鏈設計[J].計算機教育，2012（13）：76-80.

[4]邢海霞，索明何，劉長榮.物聯網背景下嵌入式系統教學改革[J].物聯網技術，2015，5（12）：100-102.

[5]吳韶波.工程教育認證背景下物聯網工程專業實踐教學探索與改革[J].物聯網技術，2017，7（11）：109-111.

[6]唐敏，尚勇，林昕.高職院校物聯網應用技術專業課程體系的探索與構建[J].物聯網技術， 2014，4（2）：85-87.

[7]楊曉英.基于CDIO的《路由交換技術》課程改革實踐與研究[J].湖南工業職業技術學院學報，2015（2）：90-91.

[8]張玉軍，吳建勝，孫良旭，等.對《路由交換技術》課程教學改革的探索與實踐[J].中國科教創新導刊，2010（7）：183.