面向创新的高级计算机网络课程系统化教学

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 面向创新的高级计算机网络课程系 统化教学 （北京理工大学 软件学院，北 京 100081） 中国论文网 /8/view-12921292.htm 摘 要：针对面向硕士研究生的 高级计算机网络课程教学中存在的教学 内容没有反映发展前沿、缺乏针对解决 计算机网络设计与高级应用等实际问题 的内容、教学方法缺乏系统性和整体观、 考核方法只注重基础理论知识的记忆等 问题，提出以创新能力培养为导向设计 系统化教学体系，包括非严格分层的系 统化理论教学内容、遵循科学发现过程 的层次化实验教学内容、激发创新兴趣 的二维系统化教学方法和强调创新能力 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 的综合考核方法。 关键词：高级计算机网络；教学 体系；实验；创新能力 0 引 言 计算机网络是计算机科学与技术 学科、软件工程学科、网络空间安全学 科的核心基础课程，贯穿于本科阶段、 硕士阶段和博士阶段。高级计算机网络 课程主要面向硕士阶段，在本科阶段掌 握了计算机网络体系结构、网络基础协 议分析等基本理论的基础上，深入探究 计算机网络协议的技术原理，学习网络 设计方法，理解计算机网络技术的发展 前沿，为博士阶段的创新性研究打下坚 实的基础。可见，高级计算机网络课程 处于承上启下的核心位置，对于培养学 生的科研创新能力具有关键作用。但目 前高级计算机网络课程在教学中存在系 统性不强、学生实践能力弱、前沿知识 匮乏等问题1，因此有必要针对这些问 题提出相应的教学改革方案。 1 高级计算机网络课程在教学中 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 存在的问题 目前高级计算机网络课程在教学 中存在的主要问题包括：理论教学内容 更新速度慢，无法反应计算机网络技术 发展前沿；教学内容按照计算机网络体 系结构以严格分层方式进行组织，方便 学生掌握局部知识点，但缺乏对网络总 体构成和工作原理的系统化理解；实践 教学内容以网络基本配置等基础实践技 能为主，缺乏对面向解决实际问题的综 合实践能力的训练；理论教学和实践教 学中都缺乏对科研方法和能力培养的内 容；考核机制仍然以对客观知识的记忆 为重点，没有突出对实践能力和创新能 力的单独考核。 计算机网络技术作为推动国家发 展的重要基础设施，近年来发展迅速， 云计算、物联网、软件定义网络等新理 论和新技术不断涌现，但现行的计算机 网络课程教材没有涉及这些内容，甚至 出现原有的一些原理与实际不符的情况， 这使得学生只能机械地记忆抽象的知识 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 而无法解释和解决新出现的网络技术问 题。 教学内容严格按照物理层、数据 链路层、网络层、传输层和应用层 5 个 层次进行组织，根据讲授的顺序可分成 “自底向上”2和“ 自顶向下 ”3两种方法， 分别从基础知识和应用需求两个角度组 织教学内容，但都存在知识点分散、缺 少整体观的问题，不利于培养系统化思 维习惯和能力。另外，很多硕士网络课 程是在复习本科阶段所讲述的网络 5 层 基本知识的基础上，增加无线网络和多 媒体网络等内容，使得高级计算机网络 成为计算机网络的简单扩充，这对于培 养学生的科研创新能力毫无益处，甚至 在加强学生的网络基础知识方面的作用 也微乎其微。 硕士课程普遍存在“重理论、轻 实践”的问题，高级计算机网络课程实 践课时较少，而且实践教学内容仍然以 网络基本配置等基础实践技能为主，对 于如何将教学内容应用到实际研究工作 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 中的关注度不够，缺乏解决实际问题的 综合实践能力训练。 2 以创新能力培养为导向的高级 计算机网络课程系统化教学体系 基于上文对目前高级计算机网络 课程在教学中存在问题的分析，我们认 为高级计算机网络课程的教学必须以培 养科研创新能力为导向，以系统化的方 法组织教学内容和教学方法，并根据学 生的实际情况进行微调，在研究方法和 网络相关知识方面为后续课题的研究奠 定扎实的基础。 2.1 非严格分层的系统化理论教 学内容 针对严格分层模型在描述可靠性、 流量控制、安全等跨越多个分层的概念 时容易产生混乱的问题，总体上以一种 松散分层模型组织理论教学内容，将涉 及多个层的主题放在一起讨论。以网络 应用及其需求为出发点，从主机的互联 问题开始，逐层向上讨论，在不同网络 主题间建立联系，逐步形成端到端的网 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 络系统概念。理论教学内容在 Peterson L L 的教材4基础上增加对发展前沿的 专题研究，具体设置见表 1。 理论教学内容从计算机网络应用 的具体需求出发，分解成构建计算机网 络的不同任务，从简单的单个计算机相 连到复杂的大规模网络互联，最终实现 安全、高性能的端到端通信，环环相扣， 逐步实现应用需求。对于每一个主题， 都按照“提出问题 分析并分解问 题解决问题” 的过程进行教授，鼓 励学生脱离教材，利用互联网资源自己 寻求解决方案，这有助于培养学生的创 新型思维和独立解决问题的能力。 硕士生应尽早了解计算机网络技 术的发展方向，特别是近几年出现的云 计算数据中心网络、软件定义网络等新 技术，它们采用了与传统网络不同的体 系结构，反映了新型网络应用的新需求， 与前面学习的“ 传统” 网络基础理论知识 进行对比，不但能加深对所学知识的理 解，而且能够帮助学生学习如何扩展思 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 路，对同一问题提出不同的解决方案。 这些教学内容不仅是知识的传授，也是 对课题研究方法的讲解，能够帮助学生 提高科研创新能力。 2.2 遵循科学发现过程的层次化 实验教学内容 为了满足高级计算机网络课程对 实践的要求，有必要设计合理的实验教 学内容来帮助学生更好地理解和运用理 论教学内容。我们设计了不同类型的实 验内容，并充分利用各种硬件和软件工 具设计了多样的实验方法。实验的难度 和深度是逐u 递进的，既能保证学生 掌握基础理论，又能让他们学习研究方 法，还能使他们深入了解发展前沿。 针对夯实理论基础、增强操作能 力、培养创新意识 3 个层次的培养目标， 设计了 4 类实验教学内容，包括分析验 证型实验、综合设计型实验、研究型实 验和前沿探索型实验，每一类实验的内 容和方法见表 2。 分析验证型实验是对理论教学内 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 容的具体化和印证，面向硕士生的实验 应