计算机网络技术小型课程群教学

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 计算机网络技术小型课程群教学 摘 要：从网络工程专业学生学 习计算机网络技术的角度入手，分析教 学内容设置上遇到的问题，将计算机网 络、计算机网络实验课程、互联网原理 与应用、现代通信网概论 4 门课作为网 络技术课程群展开教学，在此基础上介 绍基于小型课程群方式展开教学的建议， 详细介绍课程群的结构设置、内容分配、 教材选择和教学形式。 中国论文网 /8/view-12937562.htm 关键词：计算机网络；课程群； 实验课程 文章编号：1672-5913（2017） 05-0019-03 中图分类号：G642 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 0 引 言 对网络工程专业的学生来说，计 算机网络技术是本专业最重要的基础课， 其内容比较繁杂1-2，直接关系到后续 课程，如网络安全、网络系统集成与管 理、网络编程和网站开发等课程的学习 效果3-4 。作为网络工程专业的基础教 学内容，需要安排较多的学习时间，才 能将知识点讲清楚、讲透彻。 在多年的教学实践中，笔者发现 安排两个学期来学习计算机网络中从底 层到上层的知识较为合适，有利于学生 充分理解网络的理论知识点，并有足够 多的时间参与实验。当前主流的计算机 网络教材主要围绕 OSI 七层模型与 TCP/IP 协议栈四层模型组合后的五层模 型来讲述，比如谢希仁教授编写的计 算机网络（第六版） 。在使用该教材的 过程中，笔者发现了一些问题，其中主 要问题是教学内容的选择与课时的分配。 在教材提出的五层模型中，物理 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 层涉及较多的通信网内容，知识点多且 分散，但该部分并非计算机网络的核心 点，可以不作为教学的重点。随着网络 技术的推陈出新，数据链路层和网络层 在内容上有较多变化：旧版教材中数据 链路层和网络层包含的一些网络技术已 被逐步淘汰，教材仅以 PPP 协议和以太 网协议作为代表协议进行介绍；网络层 也仅限于与 IP 协议相关的内容；运输 层内容变化不大；应用层的一些非主流 协议（如 FTP、TELNET）也逐步减少 了篇幅，同时引入了应用进程跨网络通 信内容的介绍。在介绍完整体模型后， 教材还引入网络安全、无线网络、通信 网络等其他内容。 1 课程群结构 经过几年的教学尝试，笔者发现 将计算机网络技术拆成几门课，以小型 课程群的方式进行教学，获得的教学效 果比较好。小型课程群包括计算机网络、 计算机网络实验课程、互联网原理与应 用、现代通信网概论。这 4 门课不仅涵 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 盖了传统计算机网络的内容，还包含了 一些主流的网络技术，同时能实现理论 与实践的紧密结合。其中，计算机网络、 互联网原理与应用在内容上完整地包含 整个 TCP/IP 协议栈的内容，这部分是 整个网络工程专业知识体系结构的基础， 为学生后续学习网络编程、网站开发、 网络安全、网络系统集成或管理奠定了 坚实的基础。在内容分布上，计算机网 络强调底层通信协议，互联网原理与应 用强调对高层应用的理解和开发能力， 现代通信网概论从横向角度对网络技术 进行了U 展。计算机网络实验课程是 计算机网络的配套实验课，将理论知识 应用在实验中，加强了学生的应用能力。 课程群的课程内容对培养“具有较强的 网络工程专业知识和工作能力的高级专 门人才”起到打基础、长内功的作用， 其基石作用在专业培养中不可欠缺。 1.1 课程学时学分与内容分配 建设网络工程专业小型课程群的 过程中，在学分设置上，计算机网络、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 计算机网络课程实验、互联网原理与应 用属于专业核心课程，分别占 4 学分、 0.5 学分和 3 学分；现代通信网概论属 于专业方向课程，占 2 学分；每个学分 分配 18 个学时。在课程安排上，第 4 学期开设计算机网络、计算机网络课程 实验，第 5 学期开设互联网原理与应用， 第 6 学期开设现代通信网概论。 课程的具体内容分配如下：计算 机网络讲述五层模型中的物理层、数据 链路层、网络层中的 IP 协议、运输层； 计算机网络实验课程在前者的基础上， 完成 5 个验证性实验；互联网原理与应 用除了讲述五层模型中的 IP 路由、应 用层协议，还强调基于 SOCKET API 的 网络编程、基于 RPC 和 RMI 的互联网 应用开发，配合 3 个课程实验；现代通 信网概论作为知识点的衔接课程，介绍 当前或曾经出现过的通信网技术，比如 通信网中的传送网、信令网、传统电话 网、IP 电话网、移动通信网、ATM、 接入网技术等内容。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 1.2 教材选定情况 在教材选择上，谢希仁教授编写 的计算机网络（第六版） 虽然对底 层协议讲解较多，但应用层协议方面不 够深入。Comer D E 编写的计算机网 络与因特网（第六版） 对应用层协议 介绍较多，但在章节安排上没有完全按 自底向上的方式编排。Tanenbaum A S 编写的经典巨著计算机网络（第五版） ，对每部分都有详细介绍，但全书知 识点太多，接近 800 页，不太适合作为 师范院校的教材。 当前的解决方案为：计算机网络 继续使用谢希仁教授编写的计算机网 络（第六版） ，但互联网原理与应用使 用 Comer D E 编写的计算机网络与因 特网（第六版） 。对课本中不够详细的 内容，应通过教学课件进行补充介绍。 主讲教师在课堂上给出足够的解释，同 时标注参考书籍和参考网页内容，让学 生课后自行查阅。现代通信网概论使用 杨武军副教授编写的现代通信网概论 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 。计算机网络实验课程使用学院自行编 写的实验讲义。 1.3 教学新形式 从课程群的内容可以看出，整个 课程群其实围绕着“ 如何将信息从一台 计算机传输到另一台计算机”这一问题 逐步展开。重点内容体现在 TCP/IP 协 议栈中的数据链路层、网络层、运输层 和应用层的协议及相关技术。难点在于 学生学完所有内容后，如何将这些知识 有机地联系起来，完整地回答前面那个 看似简单却十分复杂的问题。 为了让学生对问题和问题的答案 有清晰的理解，在计算机网络的第一堂 课中，任课教师抛出这个问题，然后让 学生带着问题听课。教师每讲到一处知 识点的时候，适时地将问题结合起来， 提示学生当前知识点与问题的关系，该 知识点解决了问题中哪个细节，从 TCP/IP 协议的底层一直到应用层，层层 强化内容与问题的关系。在讲授现代通 信网概论的时候，从横向角度扩展，向 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 学生解释在不同环境下通信网络或计算 机网络如何根据不同环境不断变化技术 手段，进而解决这个最基本问题。 通过几年的教学尝试笔者发现，采用这 种小型课程群组课的方法，结合现代多 媒体教学手段和上机实验操作，学生能 够较牢固地掌握这些课程的关键内容， 并对网络工程的全局架构有一个整体认 识，为学习其他专业课程打下良好基础。 2 n 程群实验教学内容 作为理论的实践部分，计算机网 络实验课程是网工专业的核心课程之一， 其设计初衷是让学生有更多的动手机会， 并在动手过程中提出问题，鼓励实验者 自行寻找答案并进行理论解释，从而加 深其对理论知识的理解。此门课程共包 含 5 个实验，覆盖课程的主要理论知识， 分别是以太网抓包实验及网线制作、小 型局域网设计与 VLAN 配置、静态路由 配置、ARP 抓包及 ARP 欺骗设计、 TCP 协议的工作原理和分析。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 互联网原理与应用课程中包含 3 个课程实验，与前者不同，实验是课程 的一部分，不单独计学分。3 个实验分 别是 SOCKET 网络编程设计、应用层 TELNET 和 FTP 协议分析、应用层 HTTP 协议分析，要求学生完成一个网 络编程程序和 3 个协议的抓包分析实验。 实验配备专门的网络工程实验室。 实验室共有 5 个机架，每个机架安装 2 台二层交换机、1 台三层交换机、4 台 路由器、4 台电脑。在保证人手一机的 前提下，每次能容纳 20 名学生完成一 个批次的实验。 实验前，教师提供实验指导供学 生预习，一些稍难的内容（比如机柜中 网络环境的搭建、如何用 PC 机配置网 络设备等）会在实验前进行简单讲解。 实验过程中，主讲教师和 23 名研究 生在现场辅助学生，解决学生在实验过 程中遇到的问题。常见问题包括抓包软 件无法捕获数据包、ARP 欺骗实验无法 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 实现欺骗、添加路由后网络无法连通等。 对于遇到问题无法继续实验的学生，指 导者会先进行原理分析，启发学生找到 问题的根源，然后找出相应的解决方法。 实验完成后，学生需要提交实验报告并 分享自己的实验心得，重点分析实验中 遇到的问题以及解决方法。 从实验过程和实验报告的结果来 看，两门课程设计的实验内容对学生理 解理论知识、识记关键内容效果明显。 这些实验对学生深入理解报文格式、协 议原理有很大的帮助，同时能激发学生 的学习兴趣，使学生愿意动手“折腾” 。 3 结 语 单门课程单打独斗发展为几门课 程联合起来形成课程群，是当前教学改 革的新形式。在未改革之前，几门计算 机网络相关课程无论课程内容还是课时 安排，都存在一些交叉重叠的问题，使 得部分知