計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)小型課程群教學(xué)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)小型課程群教學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)小型課程群教學(xué)

文章編號(hào)：1672-5913〔2022〕05-0019-03

中圖分類(lèi)號(hào)：G642

0引言

對(duì)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是本專(zhuān)業(yè)最重要的根底課，其內(nèi)容比擬繁雜[1-2]，直接關(guān)系到后續(xù)課程，如網(wǎng)絡(luò)平安、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成與管理、網(wǎng)絡(luò)編程和網(wǎng)站開(kāi)發(fā)等課程的學(xué)習(xí)效果[3-4]。作為網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)的根底教學(xué)內(nèi)容，需要安頓較多的學(xué)習(xí)時(shí)間，才能將知識(shí)點(diǎn)講分明、講透徹。

在多年的教學(xué)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)安頓兩個(gè)學(xué)期來(lái)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中從底層到上層的知識(shí)較為適宜，有利于學(xué)生充沛理解網(wǎng)絡(luò)的理論知識(shí)點(diǎn)，并有足夠多的時(shí)間參與實(shí)驗(yàn)。當(dāng)前主流的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材主要圍繞OSI七層模型與TCP/IP協(xié)議棧四層模型組合后的五層模型來(lái)講述，比方謝希仁教授編寫(xiě)的?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)〔第六版〕》。在使用該教材的過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，其中主要問(wèn)題是教學(xué)內(nèi)容的選擇與課時(shí)的分配。

在教材提出的五層模型中，物理層波及較多的通信網(wǎng)內(nèi)容，知識(shí)點(diǎn)多且分散，但該局部并非計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的核心點(diǎn)，可以不作為教學(xué)的重點(diǎn)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推陳出新，數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層在內(nèi)容上有較多變化：舊版教材中數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層包含的一些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已被逐步淘汰，教材僅以PPP協(xié)議和以太網(wǎng)協(xié)議作為代表協(xié)議進(jìn)行介紹；網(wǎng)絡(luò)層也僅限于與IP協(xié)議相關(guān)的內(nèi)容；運(yùn)輸層內(nèi)容變化不大；應(yīng)用層的一些非主流協(xié)議〔如FTP、TELNET〕也逐步減少了篇幅，同時(shí)引入了應(yīng)用進(jìn)程跨網(wǎng)絡(luò)通信內(nèi)容的介紹。在介紹完整體模型后，教材還引入網(wǎng)絡(luò)平安、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)等其他內(nèi)容。

1課程群結(jié)構(gòu)

經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)嘗試，筆者發(fā)現(xiàn)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)拆成幾門(mén)課，以小型課程群的方式進(jìn)行教學(xué)，獲得的教學(xué)效果比擬好。小型課程群包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程、互聯(lián)網(wǎng)原理與應(yīng)用、現(xiàn)代通信網(wǎng)概論。這4門(mén)課不僅涵蓋了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容，還包含了一些主流的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合。其中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)原理與應(yīng)用在內(nèi)容上完整地包含整個(gè)TCP/IP協(xié)議棧的內(nèi)容，這局部是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系結(jié)構(gòu)的根底，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)編程、網(wǎng)站開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)平安、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成或管理奠定了堅(jiān)實(shí)的根底。在內(nèi)容分布上，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)調(diào)底層通信協(xié)議，互聯(lián)網(wǎng)原理與應(yīng)用強(qiáng)調(diào)對(duì)高層應(yīng)用的理解和開(kāi)發(fā)能力，現(xiàn)代通信網(wǎng)概論從橫向角度對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了《U展。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的配套實(shí)驗(yàn)課，將理論知識(shí)應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)中，加強(qiáng)了學(xué)生的應(yīng)用能力。課程群的課程內(nèi)容對(duì)培養(yǎng)“具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)知識(shí)和工作能力的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才〞起到打根底、長(zhǎng)內(nèi)功的作用，其基石作用在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)中不可欠缺。

1.1課程學(xué)時(shí)學(xué)分與內(nèi)容分配

建設(shè)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)小型課程群的過(guò)程中，在學(xué)分設(shè)置上，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)驗(yàn)、互聯(lián)網(wǎng)原理與應(yīng)用屬于專(zhuān)業(yè)核心課程，分別占4學(xué)分、0.5學(xué)分和3學(xué)分；現(xiàn)代通信網(wǎng)概論屬于專(zhuān)業(yè)方向課程，占2學(xué)分；每個(gè)學(xué)分分配18個(gè)學(xué)時(shí)。在課程安頓上，第4學(xué)期開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)驗(yàn)，第5學(xué)期開(kāi)設(shè)互聯(lián)網(wǎng)原理與應(yīng)用，第6學(xué)期開(kāi)設(shè)現(xiàn)代通信網(wǎng)概論。

課程的具體內(nèi)容分配如下：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講述五層模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層中的IP協(xié)議、運(yùn)輸層；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程在前者的根底上，完成5個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)；互聯(lián)網(wǎng)原理與應(yīng)用除了講述五層模型中的IP路由、應(yīng)用層協(xié)議，還強(qiáng)調(diào)基于SOCKETAPI的網(wǎng)絡(luò)編程、基于RPC和RMI的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)，配合3個(gè)課程實(shí)驗(yàn)；現(xiàn)代通信網(wǎng)概論作為知識(shí)點(diǎn)的銜接課程，介紹當(dāng)前或曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的通信網(wǎng)技術(shù)，比方通信網(wǎng)中的傳送網(wǎng)、信令網(wǎng)、傳統(tǒng)網(wǎng)、IP網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)、ATM、接入網(wǎng)技術(shù)等內(nèi)容。

1.2教材選定情況

在教材選擇上，謝希仁教授編寫(xiě)的?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)〔第六版〕》雖然對(duì)底層協(xié)議講解較多，但應(yīng)用層協(xié)議方面不夠深入。ComerDE編寫(xiě)的?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)〔第六版〕》對(duì)應(yīng)用層協(xié)議介紹較多，但在章節(jié)安頓上沒(méi)有完全按自底向上的方式編排。TanenbaumAS編寫(xiě)的經(jīng)典巨著?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)〔第五版〕》，對(duì)每局部都有詳細(xì)介紹，但全書(shū)知識(shí)點(diǎn)太多，接近800頁(yè)，不太適合作為師范院校的教材。

當(dāng)前的解決計(jì)劃為：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)使用謝希仁教授編寫(xiě)的?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)〔第六版〕》，但互聯(lián)網(wǎng)原理與應(yīng)用使用ComerDE編寫(xiě)的?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)〔第六版〕》。對(duì)課本中不夠詳細(xì)的內(nèi)容，應(yīng)通過(guò)教學(xué)課件進(jìn)行補(bǔ)充介紹。主講教師在課堂上給出足夠的解釋?zhuān)瑫r(shí)標(biāo)注參考書(shū)籍和參考網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容，讓學(xué)生課后自行查閱?，F(xiàn)代通信網(wǎng)概論使用楊武軍副教授編寫(xiě)的?現(xiàn)代通信網(wǎng)概論》。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程使用學(xué)院自行編寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)講義。

1.3教學(xué)新形式

從課程群的內(nèi)容可以看出，整個(gè)課程群其實(shí)圍繞著“如何將信息從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)〞這一問(wèn)題逐步展開(kāi)。重點(diǎn)內(nèi)容體現(xiàn)在TCP/IP協(xié)議棧中的數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層和應(yīng)用層的協(xié)議及相關(guān)技術(shù)。難點(diǎn)在于學(xué)生學(xué)完所有內(nèi)容后，如何將這些知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，完整地答復(fù)前面那個(gè)看似簡(jiǎn)單卻十分復(fù)雜的問(wèn)題。

為了讓學(xué)生對(duì)問(wèn)題和問(wèn)題的答案有清晰的理解，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的第一堂課中，任課教師拋出這個(gè)問(wèn)題，然后讓學(xué)生帶領(lǐng)問(wèn)題聽(tīng)課。教師每講到一處知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，適時(shí)地將問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，提示學(xué)生當(dāng)前知識(shí)點(diǎn)與問(wèn)題的關(guān)系，該知識(shí)點(diǎn)解決了問(wèn)題中哪個(gè)細(xì)節(jié)，從TCP/IP協(xié)議的底層一直到應(yīng)用層，層層強(qiáng)化內(nèi)容與問(wèn)題的關(guān)系。在講授現(xiàn)代通信網(wǎng)概論的時(shí)候，從橫向角度擴(kuò)展，向?qū)W生解釋在不同環(huán)境下通信網(wǎng)絡(luò)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)如何根據(jù)不同環(huán)境不斷變化技術(shù)伎倆，進(jìn)而解決這個(gè)最根本問(wèn)題。通過(guò)幾年的教學(xué)嘗試筆者發(fā)現(xiàn)，采用這種小型課程群組課的辦法，結(jié)合現(xiàn)代多媒體教學(xué)伎倆和上機(jī)實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生能夠較牢固地掌握這些課程的關(guān)鍵內(nèi)容，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目的全局架構(gòu)有一個(gè)整體認(rèn)識(shí)，為學(xué)習(xí)其他專(zhuān)業(yè)課程打下良好根底。

2《n程群實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

作為理論的實(shí)踐局部，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程是網(wǎng)工專(zhuān)業(yè)的核心課程之一，其設(shè)計(jì)初衷是讓學(xué)生有更多的動(dòng)手時(shí)機(jī)，并在動(dòng)手過(guò)程中提出問(wèn)題，激勵(lì)實(shí)驗(yàn)者自行尋找答案并進(jìn)行理論解釋?zhuān)瑥亩由钇鋵?duì)理論知識(shí)的理解。此門(mén)課程共包含5個(gè)實(shí)驗(yàn)，覆蓋課程的主要理論知識(shí)，分別是以太網(wǎng)抓包實(shí)驗(yàn)及網(wǎng)線制作、小型局域網(wǎng)設(shè)計(jì)與VLAN配置、靜態(tài)路由配置、ARP抓包及ARP欺騙設(shè)計(jì)、TCP協(xié)議的工作原理和分析。

互聯(lián)網(wǎng)原理與應(yīng)用課程中包含3個(gè)課程實(shí)驗(yàn)，與前者不同，實(shí)驗(yàn)是課程的一局部，不獨(dú)自計(jì)學(xué)分。3個(gè)實(shí)驗(yàn)分別是SOCKET網(wǎng)絡(luò)編程設(shè)計(jì)、應(yīng)用層TELNET和FTP協(xié)議分析、應(yīng)用層HTTP協(xié)議分析，要求學(xué)生完成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編程程序和3個(gè)協(xié)議的抓包分析實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)配備專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室共有5個(gè)機(jī)架，每個(gè)機(jī)架安裝2臺(tái)二層交換機(jī)、1臺(tái)三層交換機(jī)、4臺(tái)路由器、4臺(tái)電腦。在保證人手一機(jī)的前提下，每次能容納20名學(xué)生完成一個(gè)批次的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)前，教師提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)供學(xué)生預(yù)習(xí)，一些稍難的內(nèi)容〔比方機(jī)柜中網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的搭建、如何用PC機(jī)配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等〕會(huì)在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行簡(jiǎn)單講解。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，主講教師和2～3名研究生在現(xiàn)場(chǎng)輔助學(xué)生，解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。常見(jiàn)問(wèn)題包括抓包軟件無(wú)法捕獲數(shù)據(jù)包、ARP欺騙實(shí)驗(yàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)欺騙、添加路由后網(wǎng)絡(luò)無(wú)法連通等。對(duì)于遇到問(wèn)題無(wú)法繼續(xù)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，指導(dǎo)者會(huì)先進(jìn)行原理分析，啟發(fā)學(xué)生找到問(wèn)題的本源，然后找出相應(yīng)的解決辦法。實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生需要提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告并分享自己的實(shí)驗(yàn)心得，重點(diǎn)分析實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題以及解決辦法。

從實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的結(jié)果來(lái)看，兩門(mén)課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)學(xué)生理解理論知識(shí)、識(shí)記關(guān)鍵內(nèi)容效果明顯。這些實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生深入理解報(bào)文格式、協(xié)議原理有很大的幫忙，同時(shí)能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生愿意動(dòng)手“折騰〞。

3結(jié)語(yǔ)

單門(mén)課程單打獨(dú)斗開(kāi)展為幾門(mén)課程聯(lián)合起來(lái)形成課程群，是當(dāng)前教學(xué)改革的新形式。在未改革之前，幾門(mén)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程無(wú)論課程內(nèi)容還是課時(shí)安頓，都存在一些交叉重疊的問(wèn)題，使得局