万海：《计算机网络》课程研修班报告 - 中山大学信息科学与技术学院

1、21世纪大学本科计算机专业教学改革研讨会暨2007年计算机专业核心课程教师研修班学习汇报万 海目 录1.基本情况介绍22.计算机科学与技术专业发展战略、规范、认证与质量32.1计算机科学与技术专业发展战略32.2专业规范核心内容62.3专业认证82.4提高教育教学质量103.计算机网络课程教学113.1新形势下对提高计算机专业教育质量的思考113.2计算机网络课程建设123.3网络课程体系的设计与建设153.4计算机网络教材内容与教学方法174.南开大学计算机网络教学大纲与知识结构245.计算机网络教改思考286.参考资料291. 基本情况介绍由教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员

2、会、中国计算机学会教育工作委员会、清华大学出版社联合举办的21世纪大学本科计算机专业教学改革研讨会于2007年4月27日29日在北京香山饭店召开，本次会议深入理解计算机本科专业规范，研讨和推广计算机专业核心课程的教改新成果，力争在全国范围内建设一个计算机专业课程的交流平台，共同提高计算机专业整体教学质量。此次会议正式日程共二天（4月28日29日）,第一天是北京工业大学计算机学院副院长、中国计算机学会教育工委主任蒋宗礼教授作计算机科学与专业发展战略和专业认证的报告；第二天是南开大学信息技术科学学院院长、全国高等院校计算机基础教育研究会副会长吴功宜教授研讨计算机网络课程的教学内容。其中清华大学出版

3、社张瑞庆老师作“21世纪大学本科计算机专业系列教材”建设的报告。总体感觉，蒋宗礼教授通过分析计算机专业发展、在校生情况、就业导向等提出各校计算机专业建设在进一步规范化的基础上应该有自己的发展特色；吴功宜教授从事了多年计算机网络的科研和教学工作，经验非常丰富，对此领域的教材把握、各知识点发展情况、教学方式上都十分系统与全面，限于时间关系，吴老师主要是通过计算机网络教材选用、教材内容串讲、以及南开大学课程建设等方面进行讲解。原来蒋宗礼教授不打算提供PPT，在他提供的网站上只有教指委宣讲的PPT，经过会务组的争取，在我回广州后，会务组又提供了蒋宗礼教授的讲义。我觉得比较有价值的是北工大教学计划、专业

4、建设方面和专业认证的内容，其中一些是蒋老师的个人体会与总结。吴老师在会议上提供了PPT，但不太详细，南开大学从事计算机网络研究积累较多，所以对计算机网络的教改理解比较深；但是吴老师未将教改资料或课件全部上网。为此，参加培训时我将大部分PPT内容都拍了照片，并全程录音，作为汇报材料的基础，另外汇报材料还参考了教指委、南开大学、北京工大网站上的资料。2. 计算机科学与技术专业发展战略、规范、认证与质量主讲人：蒋宗礼教授蒋老师的讲演内容分为四个部分：计算机科学与技术专业发展战略、计算机科学与技术专业规范核心内容（CS、CE、SE和IT四个内容）、计算机科学与技术专业认证、提高计算机科学与技术专业教育

5、教学质量。其主要内容与去年系里传达的统一讲稿相同，蒋老师根据他自己的理解，增加了一些内容，在此主要汇报增加的内容。2.1 计算机科学与技术专业发展战略（1） 背景社会对计算机人才有着广泛的需求计算机学科已经成为一门基础技术学科：在科技发展占有重要地位；计算机技术已经成为信息化建设的核心技术：信息化建设需要大量人才；计算机技术已经成为一种广泛应用的技术：在人类的生产和生活中占有重要地位。美国劳工部统计局2006年报告:2004-2014增长最多的职位（以下是2004年数据）。n 网络系统与数据通信分析员（设计，测试与评估企业信息系统） 第2位: 增加54.6%； 主要为学士23万人12.54n

6、计算机软件工程师, 应用（分析用户需求；设计，构建与维护应用软件） 第5位: 增加48.8%；主要为学士46万人22.41n 计算机软件工程师，系统（协调企业计算机系统的构建与维护，规划未来发展）􀁺第8位: 增加43.0%； 主要为学士34万人14n 网络与计算机系统管理员（设计，安装与维护企业的网络环境） 第11位: 增加38.4%, 主要为学士28万人10.6 6n 数据库管理员（组织与管理数据） 第12位: 增加38.2%, 主要为学士10万人3.8 7n 计算机系统分析员（应用计算机技术满足企业个性需要） 第25位: 增加31.4%, 主要为学士49万人15 2计算机

7、科学与技术本科专业点数的变化，如下表所示：年份1956195819831986199319942002200320042005点数2146388137187484505652771增量2124925495029721147119其中2003年相关专业数量：电信工程330，机械248,自动化243，通信工程238。2005年：许多增加的计算机科学与技术本科专业来自“专升本”。计算机类专业本科在校生人数多，在2005年达到44万（675人/点）。计算机类专业在校生更多，估计不少于60万，其中：专科有可能使之加倍、还有成人教育。本专科从340万（1996）达到1652万（2005）。研究生：国家研究

8、生教育获得双百万（毕业生与在校生获得双百万）；计算机学科博士点：17（一级）/ 25 / 29（软）/ 37（体系）/63（总数）；计算机学科硕士点：116（一级） / 119（软件） / 184（体系） / 314（总数）。总结：我们自豪，我们面对一系列的“更”：n 专业优质：意味着知识更新更快,需求更多、须解决的根本问题更多，面临着更被虎视眈眈；n 规模最大：意味着更复杂的成分和更重的教育任务，需求更恰当的教育；n 学生优秀：意味着教育更多的责任，需求更高水平的教育。我们有更多的困难：n 如何满足人们不断增长的需要？n 什么是社会需要的计算机专业人才？n 如何培养社会需要的计算机专业人才？

9、n 要花费更大的力量去“消化”困难条件下的大发展n 坚守本科教育的阵地：力戒浮躁、准确定位，昨天、今天、明天：可持续发展、创新能力。（2） 历史及启示、现状三个发展时期n 初创（1956-1960）n 发展（1978-1986）n 高速发展（1994-）年度1993200320042005增量368147119总量137505652771（3） 社会需求分析国家和社会对计算机专业本科人才需求与信息化的目标、进程密切相关 ，计算机市场很大程度上决定着对计算机人才的层次结构、就业去向、能力与素质等方面的具体要求。有七个判断，详见1。（4） 改革目标与措施计算机科学与技术原有含义相对于社会需求已经不

10、能容纳目前的办学规模，而信息化社会有很大的、长远的对信息化建设人才（信息技术人才）的需求，还没有哪个专业在满足，而 “计算机专业”应该是最靠近培养这方面人才的。在“计算机科学与技术”专业名称下，鼓励不同学校根据社会需求和自身的实际情况，为学生提供不同类型的、本科水平的教学计划。考虑三种不同的类型：科学型(CS)、工程型(CE和SE)、应用型(信息技术型IT)；一个计算机专业在其中一种类型上办得好，就被认为“计算机科学与技术”专业办得好。（5） 辅助建议n 加强青年教师的教学培训与提高 n 建立新时代助教队伍 n 加强学生实践和动手能力的培养 详见12.2 专业规范核心内容n 分类培养概述：定位

11、、问题空间、知识取向、知识体系、核心课程体系。n CS专业方向、CE专业方向、SE专业方向、IT专业方向。n 比较。基本描述方式n 知识领域：ARn 知识单元：AR1：数字逻辑与数字系统（核心）n 知识点：l 计算机发展历史回顾；l 基本的组成元件（逻辑门，触发器，计数器，寄存器，PLA）；l 逻辑表达式，最小化，寄存器传输的表示，物理特性（门延迟，扇入，扇出）；l 计算机的基本组成，硬件结构，软件的概念，计算机语言及其编译；l 计算机系统结构的概念，性能评价。n 核心课程：数字逻辑、计算机组织与体系结构问题空间2.3 专业认证内容较多，这里只摘抄主要部分。组织机构：见1P102基本程序：见1

12、P112指标体系:2.4 提高教育教学质量会议上透露国家财政部将投入25亿元。(1) 教高20071号质量工程教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见二七年一月二十二日􀁺资助15000名高校本科学生自主开展创新性试验；建设10000种高质量教材、3000门国家级精品课程和3000个特色专业点；资助3000名教师和管理干部开展对口支援交流；遴选1000个国家级教学团队；建设500个实验教学示范中心、500个人才培养模式创新实验区和500门国家级双语教学示范课程，奖励500名国家级高等学校教学名师(2) 教高20072号n 六方面l 􀂄全面贯

13、彻落实科学发展观，进一步加强对教学工作的领导和管理l 􀂄适应国家经济社会发展需要，加强专业结构调整l 􀂄深化教育教学改革，全面加强大学生素质和能力培养l 􀂄加大教师队伍建设力度，发挥教师提高教学质量的重要作用l 􀂄加强教学评估，建立保证提高教学质量的长效机制l 􀂄加强教学基础建设，提高人才培养的能力和水平n 20项(3) 以北工大为例讲了如何分析学科基本特征，构建课程体系。这一部分比较有特色，详细参见1。3. 计算机网络课程教学主讲人：吴功宜教授吴老师的讲演内容分为四个部分：新形势下对提高计算机专业教育质

14、量的思考，以科学研究促进网络课程教学水平的提高、以教学研究带动网络课程教材体系的建设，网络课程体系的设计与建设，计算机网络教材内容与教学方法的讨论。3.1 新形势下对提高计算机专业教育质量的思考（1）新的形势与计算机教育从计划经济向市场经济过渡对大学教育的影响 竞争日渐激烈，形势不容乐观。n 教育层次的增加n 教育规模的扩大n 教学自主权的扩大n 学生自主就业压力的增大n 国内IT业发展渐进过程的显现（2）计算机教育面临的问题n 学校教育的定位n 计算机专业学生培养目标的定位n 计算机专业教学体系的规划n 计算机专业教育规模与培养能力的矛盾n 计算机专业办学特色n 计算机专业学生培育质量与社会

15、需求的不适应（3）计算机专业的出路扎扎实实抓教学质量的提高解决好社会需求与学生培养目标的关系问题 忌：上不着天，下不着地解决好办学特色与培养目标的定位关系问题 忌：层次不清，照搬压缩解决好课程教学与动手能力培养的关系问题 忌：只重理论，全面软化解决好师资力量的培养和引进的关系问题 忌：消极等待，忽视培育3.2 计算机网络课程建设吴老师在计算机网络课程建设的基本思路可以归纳为：以科学研究促进网络课程教学水平的建设，以教学研究带动网络课程教材的建设。（1）以科学研究促进网络课程教学水平的建设认识网络技术在社会发展中的作用：21世纪一个重要特征是数字化、网络化与信息化；人类社会的生活方式与劳动方式从

16、根本上说是具有群体性、交互性、分布性与协作性。网络技术研究与发展趋势的分析计算机网络发展的主线，存在三条主线：技术发展趋势n Internet应用技术l Everything over IPl IP over Everythingn 无线网络技术l 无线分组网PRNET WLAN与802.11标准l 无线自组网Ad hoc Ad hoc 网络 移动分布式多跳无线网络l 无线传感器网络WSN 传感器网络三要素：传感器、感知对象和观察者n 网络与信息安全技术l 信息安全产业与信息安全服务业发展的必然性l 网络安全与网络管理技术研究的主要内容l 这个领域能够提供很多的就业机会（2）以教学研究带动网络

17、课程教材的建设n 国外知名大学网络教材的分析主要分析了三本教材：l Computer Networks (Fourth Edition) Andrew S.Tanenbaum，2003 分别从物理层、数据链路层、介质访问控制子层、网络层、传输层、应用层、网络安全进行讲授，全书的章节也是按此方式进行组织。l Computer Networks and Internets with Internet applications(Third Edition) Douglas E.Comer，2001美国Purdue大学计算机系，本科采用。全书按数据传输（传输介质、本地异步传输（RS-232）、远程通信

18、（载波、MODEM）、包传输（包、帧和差错检测，局域网技术与网络拓扑，硬件编址与帧类型识别，局域网布线、物理拓扑与硬件接口，扩展局域网：光纤调制解调器、中继器、网桥与交换机，长距离数字连接技术（SONET、ISDN、DSL），广域网技术和路由，面向连接网络与ATM，网络特征：所有权、服务模式与性能，协议与分层）、网络互联（IP地址，ARP协议，IP数据报与数据报转发，IP封装、分片与重组，IPv6，ICMP，TCP，Internet路由（IGPEGPBGPRIPOSPFIGMP）、网络应用（C/S模型、套接字API、C/S例子、DNS、E-Mail、FTP、Web、动态Web技术（CGI、AS

19、P、JSP）、主态Web技术（Java、JavaScript）、RPC与中间件、SNMP、网络安全、协议配置与DHCP）进行组织。l Computer Networking A Top-Down Approach Featuring the Internet James F. Kurose Keith W.Ross，2001难度较大，适合于高年级。n 计算机网络教材体系建设情况以上教材除了计算机网络软件编程指导（适用于研究生），均由清华大学出版社在“21世纪大学本科计算机专业系列教材”中出版，并在会议上提供。n 整套教材的知识体系整体上参考Computer Networks and Inter

20、nets with Internet applications(Third Edition)，但在每一部分按协议从下到上论述。突出了热点研究。3.3 网络课程体系的设计与建设课程体系以本科教学为主，从本科到研究生教学建立层次梯度明显的课程体系。其中本科以基础知识教学为主，高年级本科生和研究生生以学习在网络环境下程序设计为主。n 讨论网络职业岗位内部的关系l 网络管理技术员中小型网站管理的技术人员l 网络工程师 网络建设、技术支持与维护工程师l 网络开发工程师 网络软件开发工程师l 网络安全工程师 （准）电信级网络与大型网络系统安全工程师l 高级网络工程师 网络系统规划与设计项目主管其中网络工程

21、师教学大纲设计为：l 网络规划与设计l 组网技术l 网络应用环境建设l 网络安全与网络管理3.4 计算机网络教材内容与教学方法吴老师主要详细地分析了教材内容，分为四个层次。具体内容及每章知识点与结构体系参见2，在此主要总结在会议上吴老师个人提出的一些观点：第1章：什么是计算机网络？网络形成与发展，还未形成具体定论，主要给出大的轮廓。分组交换的概念较为重要，放在后面讲述过晚，所以在第一章讲解。加入了网络计算的概念。着重要理解网络的定义与结构，主要是P15的图。原来网络五花八门，现在基本上形成了局域网、广域网，并从无序到有序发展，从物理上无序到逻辑上可管理发展。原提出的资源子网与通讯子网有争议，但

22、吴老师认为应该还是加入。从硬件设备、组成上来说，计算机网络是无序的；但从域名系统的角度，却是可管理的。分类上，形成了局域网、广域网、城域网的层次，原来的FDDI在城域网较少采用。说明与电信网络的典型的区别。第2章：处理计算机网络问题的基本方法是什么？体现分层解决网络问题的方法论。处理复杂问题的最好方法是简单化，寻找简单方法。分层思想：将同类问题放在同一层次中，分类解决问题。跨层通信的概念，较少采用。本章是十分重要的章节，是分析网络问题的方法论的问题。第3章：如何实现广域网中计算机之间的通信？这一部分的内容不要讲得太深，物理层的问题要淡化。主要体现数据、信号的处理方式。编码：重点讲反码。第4章：

23、如何保证广域网中计算机的通信的可靠性？数据链路层的提出，帧中继的提出背景。实际数据传输时，一定会有损失（如噪声干扰等），所以一定会有误码的概念，就一定有差错控制的方法。在典型的数据链路层协议中，既要讲面向字符型，也要讲面向比特型协议。从BSC引出HDLC，其中面向比特协议HDLC要重点讲，因为作为PPP协议的基础。现在主要的方式就是两种：以太和点对点方式。第5章：局域网与城域网是如何工作的？现在是以局域网为主，下一阶段将会提出城域网，因为城域网的概念逐渐成熟。IEEE802的协议要重点介绍。以太网的概念与机制是重点，传输长度与传输速度之间的矛盾，一种从交换概念，另一种从改善物理层进行研究。最好

24、让学生写以太的仿真软件，这样体会更深入。物理地址的概念。第6章：如何实现网络互联？IPv4本身规模不小，只是管理不好。路由的分层问题。传统路由算法，不可能解决所有问题；只能采用分层解决问题的方法。分层自治的概念。第7章：如何实现网络中计算机之间的进程通信？讨论B/S与C/S的概念的区别与联系。C/S出现的背景，网络环境下资源分配不公平。服务质量的概念，QoS概念淡化。第8章：Internet服务功能是如何设计和实现的？要体现Internet服务的设计与实现。TCP/IP协议栈与协议之间的关系。着重要进行应用层协议分析，在P343中，能不能找出典型的网络协议进行分析。采用FTP协议，全面地进行分

25、析。第9章：如何管理和保证网络安全？网络安全研究的主要的问题，不是着重讲密码学，而是讲实现网络安全的方法。对好教材的评价：1、 语言要简洁，不是简单地从原版教材翻译过来；2、 结构要顺畅，体现循序渐进。3、 问题背景介绍清晰4. 南开大学计算机网络教学大纲与知识结构主要参考南开大学信息科学与技术学院主页。详见34。n 计算机系统与科学系本科生课程关系图计算机网络相关课程n 计算机通信技术教学计划周学时2总学时36学分2教学对象：适用于计算机、通信、电子等专业三年级学生。预备知识：计算机网络的基本知识、通信原理 概率论 地位和作用：选修课程。 本课程的学习可以为以后的学习奠定一个良好的理论基础；

26、 培养学生的研究及实际工作能力； 基本要求：1、 掌握计算机网络通信的基本原理及基本概念； 2、 了解计算机网络通信的最新技术； 3、 可以根据实际需求设计网络； 4、 写一篇相关论文； 教材名称：Communication Networks教材作者：Alberto Leon-Garcia, Indra widjaja教材出版日期：1999年教材出版社：The McGraw-Hill Companies,Inc教材获奖情况：国际知名高校的最新版本的著名教材。教材使用情况：主要参考书：Computer Networks, Larry L.Peterson &Bruce S.DavieDa

27、ta Networks, Dimitri Bertsekas & Robert Gallager本大纲特色：1、 教学内容新：采用国际最新教材； 2、 教学方法优：采用交互式教学法； 3、 考查方式：采用笔试、论文研读与论文写作相结合方式进行课程考试。 n 计算机网络基础教学计划周学时3总学时54学分3教学对象：计算机网络基础课程适合于计算科学与技术专业本科三年级学生学习。预备知识：计算机网络是一门较为综合的课程，要求学生具有如下预备知识：计算机原理、操作系统、数据结构、数据通信地位和作用：计算机网络是当今计算机学科与工程中迅速发展的新兴技术之一，也是计算机应用中一个空前活跃的领域。计

28、算机网络技术已广泛应用于办公自动化、企业管理、商业、金融、科研、教育等各个领域，而我国信息技术与信息产业的发展，需要大量掌握计算机网络技术的人才，因此计算机网络已成为计算机专业学生学习的一门重要的课程，也是从事计算机应用与信息技术研究人员应掌握的重要知识之一。基本要求：通过计算机网络基础课程的学习，学生应掌握如下知识： 计算机网络的基本概念 数据通信的基础知识 著名的网络的体系结构 局域网概念与典型的局域网 网络互连技术与Internet教材名称：Internetworking with TCP/IP volume I Principles, Protocols and Architectur

29、e教材作者：Douglas E. Comer教材出版日期：1998（影印版）教材出版社：清华大学出版社教材获奖情况：教材使用情况：国外著名大学教材主要参考书：1、Computer Network（Third Edition），Andrew S. Tanenbaum，清华大学出版社（影印版）2、Data And Computer Communications，William Stallings，清华大学出版社（影印版）4、计算机网络教程，吴功宜，电子工业出版社本大纲特色：教学内容：以TCP/IP网络体系结构为基础介绍计算机网络的基本原理，并包含了计算机网络领域中的最新技术。教学方法：采用多媒体教

30、学。教学手段：采用了国外名校的原版教材，并逐渐向双语教学过渡。 n 网络技术与应用教学计划周学时3总学时90学分4教学对象：网络技术与应用课程适合于计算机科学与技术专业本科四年级学生学习。预备知识：网络技术与应用是一门较为综合的课程，要求学生具有如下预备知识：计算机网络基础、计算机原理、操作系统、数据结构、数据通信地位和作用：网络技术与应用是计算机网络基础的后继课程，主要强调对计算机网络基础知识的深入理解和计算机网络实践及编程能力的培养，课程配有相应的实验，通过该课程的学习可以很好地理解网络基础知识，并培养学生较强的实践能力。基本要求：通过网络技术与应用课程的学习，学生应掌握如下内容 局域网工

31、作原理及组网方法 交换与虚拟局域网的基本概念 网络互连的基本概念 TCP/IP原理及应用 客户-服务器交互模型及编程方法 典型Internet服务功能的设置与管理 接入网技术教材名称：计算机网络教材作者：徐敬东 张建忠教材出版日期：2002.8教材出版社：清华大学出版社教材获奖情况：普通高等教育“十五”国家级规划教材教材使用情况：主要参考书：1.Windows NT Server 4.0实用指南，清华大学出版社2.Windows NT Server 4.0专业指南，清华大学出版社本大纲特色：教学内容：由于计算机网络是发展非常迅速的一门学科，因而教学大纲的内容也随着学科的发展而不断更新。在本大纲中删除了旧大纲中的过时内容，同时增加了TCP/IP网络体系结构及计算机网络领域中的最新技术，包括高速网络技术、交换网络技术、网络安全及Internet/Intranet技术力求使学生掌握计算机网络的最新发展，并尽可能面向实用。教学方法：