新形势下的“计算机网络”教学研究与实践

李冠峰 王红艺 郑瑞娟 魏汪洋 杨春蕾 张明川

摘要:“计算机网络”逐渐成为高校计算机专业的核心课程之一,但课程建设的起步相对较晚,而且不同高校的计算机专业对本课程的教学目标、内容、手段甚至重视程度有着不同的理解。本文总结了多年讲授“计算机网络”的心得和思考,从目标、内容及手段等方面探讨了如何提高“计算机网络”课程的教学质量以满足学生学习的多种需要,使得考试成绩和实践能力协调发展。

关键词:计算机网络;教学改革;应试;实践能力

中图分类号:G642文献标识码:A

1引言

相对于计算机科学与技术专业其它七门核心课程不同的是,“计算机网络”进入大学课堂较晚,教学中遇到了教学目标单一、教材选择难、实验项目选择难及手段途径少的问题。

学生对教学效果的普遍反映是:课堂上可以理解,但很难留下深刻印象;而对考试的反映是名词、概念多,理论复杂;总体反映是理论和实践好像都没学到什么东西。

以上所述种种问题严重影响了教学的效果。因此,只能凭借课程教学改革不断修正和丰富提高来弥补这些不足。结合多年的教学经验从目标、内容和手段三方面分别阐述对这门课程的思考与心得。

2关于“计算机网络”教学改革的思路与实践

2.1教学目标

“计算机网络”课程目标:理论与实践互相促进、渗透程序设计思想、掌握多种实践技能、提高学生收获度。坚持以就业为导向,结合研究生考试要求,满足学生的多种需求。

根据“计算机网络”课程偏重理论的特点,结合学生的实际需求,在内容上有针对的取舍,利用启发式教学、讨论式教学等多样方法,让教学更加直观,通过可操作性的实验培养学生的兴趣并调动其自学的积极性。

2.2教学内容

总体来讲,依照谢希仁主编的《计算机网络(第5版)》为主线,从行业需要即学生需求的实际出发,增加和删减了一部分内容,并且选取某些非主线内容和增加的兴趣性、扩展性内容作为自学内容,利用这种分层次教学的思想,找到素质教育与应试成绩的结合点,既满足素质教育中培养学生的实践动手能力为主,又提高了那些参加研究生考试学生对于成绩的要求。

横向上,针对计算机专业学生就业的特点,毕业后到电信研发、生产、运营等部门从事信息论相关技术的可能性很小,因此对于信息论可只讲结论,不要求计算。

纵向上,增强学生对计算机网络历史、现状和发展的认识:网格和下一代因特网即将来临,有必要从计算机运算能力的历史角度,让学生对大型机、集群、分布式系统、P2P、网格技术的发展演变有个较为清晰的认识,同时体会到计算机网络在这个方面越来越重要的地位。

专业重心上,使实践内容随时穿插于理论教学中。主选教材一般会以理论为主,不会涵盖实践性太强的技术,因此多年的教学实践发现,教学中安排的具体操作、工程实践经验等内容不仅能提高学习兴趣,更起到了将理论实例化、降低理解和记忆难度的作用。

素质扩展上,充分引导和辅导学生自行钻研。自学内容除了教材上的非主线内容,还有从提高学生兴趣出发,额外增加的扩展性内容,我们具体的做法有:推荐对Windows网络管理感兴趣的学生研究活动目录设计和Windows域管理;引导对服务器管理感兴趣学生配置使用从ISA(代理+防火墙)、Exchange服务器、Project服务器、SharePoint、到SQL Server的管理,以及M-Daemon邮件服务器、Serv-U(FTP服务器)的数据库插件等;指导对编码感兴趣的学生编写邮件代理软件、多线程下载软件、网络通信(文本、文件、流媒体传输)软件。

2.3教学手段

2.3.1课堂教学方法与手段

(1) 利用实物和图像直观、注重实验,通过实物和操作验证理论、加深理解和印象。

比如通过向学生展示本校校园网运行资料和实物照片,以及实际的组网工程情况,不仅会解开学生的许多谜团,而且能够学以致用的知识更能引发学生的求知欲。

实验项目可以百花齐放,这样可以覆盖不同学生个体的兴趣点:网络基本原理类、操作系统类、实用软件类、组网类(Netsim虚拟实验和真实设备组网实验)、网络管理(Windows域管理、Novell服务器管理等)类、网络应用类、Socket编程类、协议编程类。

(2) 安排设问和思考题,学生带着疑问有目的性的听讲。

比如最为抽象的数据链路层可以这样开始:“刚开始,你可能认为数据链路层非常简单——机器A把数据发到线路上,然后机器B将这些数据取下来。不幸的是,通信线路偶尔可能会有错误,而且……;因此,用于通信过程的协议必须考虑这些因素。”这样,学生会一直注意着提到的问题直到有办法解决,这节课的思路就会很清楚。

课后思考题的作用更显而易见了,但评判一个思考题起到了多大的作用才是关键,检验的标准就是学生是否在课下进行了讨论,以及激烈程度如何;或者为了得到结果,是否真正上网查阅了相关资料。目前我们已经在每一章甚至每一个重点、难点之后都安排了一个思考题,收到了越来越好的效果。

如“既然CDMA的码片越短越好,因此码片是固化在手机上还是开机和漫游时从基站动态获取?”,再如“国内外大学计算机专业排名前五名是哪几所大学?这些学校的网络课程有哪些?选用什么教材?实验项目有哪些?”、“国内能与思科同台竞争的公司有哪些?近几年什么样的应届生可以进入这些公司?”

(3) 精心制作课件,特别是具有动画性质的课件,对加深印象的帮助更大。

比如利用Sniffer Pro截获“TCP三次握手建立连接、HTTP请求与响应、TCP三次握手释放连接”过程PDU首部的截图制作的一个多页的具有动感效果的课件,为学生理解面向连接方式、三次握手过程及HTTP工作原理都起到了重要作用。无形中还起到了节约课时的作用。

(4) 教学难点可通过类比学生熟悉的事物,达到降低理解难度和加深印象的效果。

比如在讲授“交换”、“IP地址为什么分网络部分和主机部分”、“MAC地址和IP地址的关系”概念时类比电话局接线员、电话网和移动电话SIM卡;讲授“CDMA”时对比蜂窝电话;再比如讲授“分层思想”时类比“用户-邮政系统-运输系统”和“函数-主函数-头文件-API-OS-裸机”。

(5) 融入程序设计思想,与相关课程融合。

将“程序设计方法学”、“数据结构”、“算法分析”等课程的思想运用在分析和解决网络问题中。如CRC不同实现算法的时间复杂度和空间复杂度分析、二进制指数类型退避算法的思想、以“树”的数据结构避免回路、RIP和OSPF在三个策略上的选择、Sniffer Pro软件的实现等。

2.3.2辅导方法和手段

(1) 阅读和动手修改协议源代码。

本课程绝大多数教材都采用了分层体系结构思想划分章节,但是配套的实验却不是按照分层思想进行安排的。而《计算机网络实验教程》可以做到这一点。利用模拟网络环境的OSILite网络实验平台,通过阅读和局部修改源代码,参与到模拟协议的设计和实现中,这个平台并非Net Simulator等真正的协议开发平台,其更适合实验教学。

(2) 利用自由钉板展示经典算法、体系结构图、新技术和新应用、学生小论文等。

其意义在于:形成自学钻研、你追我赶的学习风气,懂得有些内容不是光靠书本和听课就能获得的。另外,观看订板的学生可了解到协议的实现,低年级学生可了解到C语言和数据结构在网络中的应用;

(3) 通过历史故事、大牌公司、国际参与进行政策解读与励志。

介绍冷战中相关事件;通过介绍国外大牌公司兴衰史、计算机工业生态链、风投内幕、斯坦福大学“厂校结合”的特点和它与硅谷的关系、以及国内公司发展情况,一方面激发民族工业发展的迫切感,一方面结合就业应聘做文章;了解国际标准的制定过程和现状,以及我国参与国际标准制定的重要性;通过解读3G等国家标准为何要独立于国际标准,了解国家在经济方面的方针政策。

(4) 考证和就业激励。

学生只有感到压力,才有可能把压力变为动力。从一开始就向学生介绍研究生阶段研究的内容,学生可建立“读研究生可以做什么”的概念;向学生介绍世界名企的认证考试,如微软认证工程师、思科认证工程师等,以及国内的软件水平考试如网络分析师等。

(5) 建立试题库,允许学生考前模拟。

对于期末考试,本课程的确头绪多、内容杂、综合性强,而学生复习时不得要领,仅会啃书本,不会总结和思考,除重点强调的概念理论、算法和计算能勉强拿分之外,对于换一个角度考的概念题、从理论中抽取升华的题目、实验结论性题目等无从下手,甚至于“开卷也茫然”——期末考试成绩往往无法达到任课教师的预期。

对于这种问题,我们建立了网上的试题库,学生可随机抽取试题自测,这样就使得学生有重点、有针对性的复习,并且了解自己的真实水平,通过努力达到自己对期末考试的预期,教师也容易在考前掌握考生的整体情况。

另外,对于研究生考试的统考题目,我们将做好跟踪,建立与之匹配的模拟题库,进一步为考研的学生服务。

3总结

当然,对于本课程,不同高校由于历史而形成的优势和侧重的方向无疑是非常值得保留和充分发挥的,毕竟通过有限的学时无法面面俱到,“基本内容+优势和偏重方向”的安排可能是目前最好的方法。优化教学内容,构建新型教学和辅导模式,在理论教学的同时,加强实验教学,就业需求和研究生入学考试需求两者并重。

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Teaching Research and Practice of Computer Network under the New Situation

LI Guan-feng, WANG Hong-yi, ZHENG Rui-juan,WEI Wang-yang,YANG Chun-lei,ZHANG Ming-chuan

(Elec. & Info. Engineering College, Henan Univ. of Science & Tech., Luoyang 471003, China)

Abstract: “Computer Network” has become one of the core courses in computer major, but the constructions starts lately. Different teaching aims, contents, methods and even recognition degrees occur in different colleges. So, our ideas and considers by years of teaching are summing up. Its discussed in this paper that how to improve the quality of teaching and the curriculum to meet the various needs of students with the aims, contents and methods to make examination results and practical ability develop coordinately.

Key words: computer network; innovation of teaching; exam-oriented; practical ability