統(tǒng)領計算機網(wǎng)絡課程學習的三張圖

王興芳，沈映珊，曹 陽，向學哲

（華南師范大學 計算機學院，廣東 廣州 510631）

0 引 言

對于計算機網(wǎng)絡課程的學習，學生反饋的問題主要有下列幾點：理論性強、知識點多且發(fā)散，實驗環(huán)境不能滿足學習實踐需要，擔心難以適應社會實際需求等。如何學好計算機網(wǎng)絡，如何使理論與技能有機結合成為教師在教學過程中著重要思考的問題。筆者首先提出利用三個圖統(tǒng)領計算機網(wǎng)絡課程的學習：圖一是該課程的總綱，可以為學生學習提供邏輯主線；圖二以網(wǎng)絡層為例，提出了每一層的具體學習思路，可以使學生以任務驅動學習的方式掌握每一層的相關知識；圖三為各層之間的聯(lián)系，通過數(shù)據(jù)封裝反映各層協(xié)調(diào)完成計算機網(wǎng)絡的整體功能。這樣從總體到部分，再從部分到總體，使學生在學習中始終有支點，從而達到整體知識點形散而神不散的目標。其次，合理安排多類型多層次的實驗，不僅使學生將發(fā)散的知識點有效融合起來，并且能使學生將理論與技能有機結合。最后，結合當今互聯(lián)網(wǎng)時代特色，創(chuàng)新教學模式，高效組織課上課下活動，提升教學質量。

1 以分層的體系結構為邏輯主線，使學生在學習中有支點，理清當下的學習進度

目前，在大部分教材的概述中，都詳細分析了計算機網(wǎng)絡的分層理論，分層的目的是“將復雜問題簡單化”。當人們在處理、設計和討論一個復雜系統(tǒng)時，總是將復雜系統(tǒng)劃分為多個小的、功能相對獨立的子系統(tǒng)或模塊，這樣可以將注意力集中在這個大而復雜系統(tǒng)的某個特定部分，并有能力把握它，這是 “分而治之、逐步求精”的模塊化思想。計算機網(wǎng)絡是一個非常復雜的系統(tǒng)，人們發(fā)現(xiàn)層次式模塊劃分方法特別適合網(wǎng)絡系統(tǒng)，因此當前所有的網(wǎng)絡系統(tǒng)都采用分層的體系結構。目前廣泛應用的是TCP/IP四層核心體系結構（如圖1所示），為能既簡潔又清楚地闡述概念，教學常常采用五層協(xié)議的原理體系結構[1]。在計算機網(wǎng)絡課程教學中以分層的體系結構為邏輯主線，能使學生對該課程有一個總體認知，進而在后續(xù)學習中把握學習進度及理清學習層次。

2 明確教學思路，使學生能將零散的知識點通過既定的任務串聯(lián)起來，達到形散而神不散的目標

圖1 TCP/IP的分層體系結構圖

由于采用了分層的體系結構為邏輯主線，而每一層（每一模塊）都要承擔一部分具體任務，并且層與層之間需要協(xié)調(diào)工作，共同完成計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的整體運作，那么每層的學習采用任務式驅動教學模式將是個好方法，它能將零散的知識點通過具體的任務關聯(lián)在一起，這樣繁多的知識點不再是一盤散沙，而是有機地融合在一起，便于學生理解。在此教學模式中，每一層的教學都可以采用如下思路：①該層分到的任務是什么？②如何利用相關的硬件、軟件（協(xié)議）及相應的技術協(xié)調(diào)地解決這些任務？③各層是如何協(xié)調(diào)運作的？④每一層的作用范圍？

圖2為網(wǎng)絡層知識結構圖示例，其他層類似。

分層的體系結構為每一層分配了相對獨立的具體任務，但層與層間必須協(xié)調(diào)工作，才能完成計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的整體運作，各層協(xié)議間的協(xié)調(diào)主要是通過數(shù)據(jù)的封裝來體現(xiàn)的，如圖3所示。

3 加強實踐環(huán)節(jié)，使學生保持持續(xù)的學習興趣，將理論與技能有機結合起來。

根據(jù)實驗課時，設置多種形式和層次的實驗，如基礎性驗證實驗、綜合設計性實驗、虛擬實驗、體驗式實驗等，實驗由簡到繁、由淺入深、層次分明、可操作性強，能使學生將理論與具體技能有機地結合起來，從而掌握計算機網(wǎng)絡建設、管理與維護等方面的基礎知識和技能，為以后的網(wǎng)絡設計、構建、管理和維護等工作奠定良好的基礎。

3.1 基礎性操作或驗證實驗

如雙絞線的制作、實現(xiàn)雙機互聯(lián)、交換機的配置、VLAN的配置技術、防火墻的配置與應用、DNS、DHCP、FTP、Web服務器的配置與管理等基礎性實驗，每個實驗都充分聯(lián)系實際，讓學生清楚地知道所學知識可以運用在哪里，可以怎樣運用、怎樣去解決實際問題，從根本上達到學以致用的目的，同時達到加深理解、強化運用、提高實際操作能力的目的。

圖2 任務驅動的網(wǎng)絡層知識結構圖

圖3 網(wǎng)絡體系結構中各層協(xié)議間的關系

3.2 綜合設計性實驗

組建小型辦公網(wǎng)絡、規(guī)劃與分配IP地址、實現(xiàn)網(wǎng)際互聯(lián)與接入Internet等綜合設計性實驗，要求學生從實驗的設計、方法、實施過程、評價、效果到整個流程都要跟進，這樣能使學生將所學理論知識有機融合。綜合設計性實驗的開展與開發(fā)，有利于應用型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

3.3 虛擬性實驗

學生可利用Sniffer、WireShark軟件，以宿舍為單位構建虛擬實驗室,完成一些抓包實驗，分析以太網(wǎng)幀格式、IP數(shù)據(jù)報格式及TCP/UDP數(shù)據(jù)格式，可以充分理解數(shù)據(jù)封裝的過程，從而掌握計算機網(wǎng)絡課程最核心的協(xié)議語法知識。虛擬實驗室具有克服時空限制、克服實驗設備更新慢的問題、緊跟技術前沿等優(yōu)點,實驗效果明顯改善[2]。

3.4 體驗式實驗

通過安排學生參觀學校網(wǎng)絡中心、暑期到網(wǎng)絡集成公司實習等活動，使學生從書本中走出來，拓展視野，有利于進一步增強學生的網(wǎng)絡實際操作能力。

4 創(chuàng)新教學模式，應用多策略學習方式，開拓學生視野，擴大知識面，提高學生的綜合能力。

互聯(lián)網(wǎng)時代下，學習資源極大豐富，傳統(tǒng)的老師喂養(yǎng)式教學已不能滿足當前學生學習的需求，如何高效組織課堂教學、體現(xiàn)以生為本的教學理念，需要創(chuàng)新教學模式，應用多策略多層次的探究學習方式，提高學生學習的主動性，從而達到較好的教學效果。

對于計算機網(wǎng)絡課程前面的概述部分，如計算機網(wǎng)絡的歷史、分類、應用等基礎性的知識，可以采用情景式教學方式，引入名人大事件等計算機網(wǎng)絡發(fā)展中有趣的故事，激發(fā)學生的學習興趣。

對于各層的學習，首先要明確某層分到的任務及負責的網(wǎng)絡范圍，采用任務驅動式學習方式，使學生了解為完成該層任務，需要哪些硬件、軟件及配套的相關技術，這些硬件、軟件與技術又是如何工作的，這樣使學生在學習時目標明確，針對性強。

對于綜合技能的訓練，采用項目驅動式學習方式（包括項目目的、計劃、實施、結果與評價）能加深理解、強化運用、提高實際操作能力，從而提升學生綜合應用能力。

此外，提供主題演講、小組討論分享等活動，目的是緊跟技術前沿，拓展學生的視野，提升學生的綜合素質。

最后，教師可以提供參觀、實習等活動，讓學生走出書本，了解計算機網(wǎng)絡無處不在的現(xiàn)狀，知道所學知識與技能大有用處，從而對未來充滿憧憬，同時更進一步增加學生的學習緊迫感。

5 結 語

計算機網(wǎng)絡課程是計算機專業(yè)的核心課程，學好該課程能為后續(xù)課程的學習與未來工作奠定良好基礎。筆者經(jīng)過十多年的教學探索發(fā)現(xiàn)，利用好這三張圖，能使學生明確課程邏輯主線，學生的學習思路更加清晰、學習效果更好。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，學習資源極大豐富，學生對教學的要求也不斷提高，因此教學中必須常教、常學、常新，不斷創(chuàng)新教學模式，適應時代的發(fā)展。