自顶向下还是自底向上?——论计算机网络原理课程教学模式

　　摘 要：计算机网络原理是计算机专业的核心课程，具有很强的实践性。课程教学中采取的教学模式决定课程的教学质量。本文分析该课程“自顶向下”和“自底向上”两种经典的教学模式，并在此基础上详细阐述该课程的教学模式改革实践，希望对该课程教学人员有一定的参考价值。
　　关键词：计算机网络；网络原理；教学模式；自顶向下；自底向上
　　
　　
　　计算机网络原理是高等学校计算机相关专业的核心课程，也是网络工程、网络安全及网络编程等专业课的前导课程。该课程的教学目标是使学生能够学习和掌握计算机网络的基本概念、原理、方法和具体实现技术等基础知识[1-2]，为学习其他相关课程及从事计算机网络应用与研究工作打下坚实的基础。计算机网络原理具有发展迅速、多学科交叉等特点，这对教师提出了较高要求[3-4]。目前，计算机网络原理课程的理论教学中普遍采用两种教学模式：“自底向上”和“自顶向下”，即基于OSI参考模型和TCP/IP参考模型的混合层次结构，由底层(物理层)向高层(应用层)或者由高层向底层，对网络原理、协议等知识展开讲解。
　　1 计算机网络原理的特点
　　计算机网络原理是一门兼具理论性和实践性的课程，网络原理、协议等理论知识纷繁复杂，且离不开实践应用环境的验证。总结该课程在高等院校计算机专业中的发展历程，具有如下特点。
　　1) 计算机网络技术是计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合而形成的一门交叉学科。
　　2) 计算机网络涉及到的知识面众多，除基本的网络体系结构和网络通信技术以外，还包括各种广域网技术、局域网技术、无线网络、多媒体网络、网络管理、网络安全等。
　　3) 计算机网络是当今计算机学科中发展最为迅速的技术之一，也是计算机应用中一个空前活跃的领域，无线网络、多媒体网络、网络安全等多个分支具有日新月异的更新速度。
　　4) 计算机网络已经成为软件编程的基本环境，很多其他课程的学习是建立在学生掌握网络知识基础上的。
　　5) 计算机网络课程的教学需要紧扣实践应用。
　　6) 计算机网络课程中的很多原理、协议以及技术都有其特定的应用背景，要求教师有充分的知识储备，且需紧扣技术发展前沿。同时，教学活动中通过实验验证这类知识的难度也较大。
　　2 计算机网络原理的理论教学模式
　　计算机网络原理的教学模式即内容组织形式，通常采取的都是分层结构。如图1所示，OSI七层模型只存在于理论中，表示层和会话层在实践中并不存在。TCP/IP参考模型并没有指明子网层究竟包含什么，只是指出其需支持IP协议[5]。因此，几乎所有的计算机网络原理教材都基于混合的五层体系结构组织内容[5-7]。按照国家硕士研究生入学考试计算机学科专业基础综合科目的大纲要求[8]，及本科计算机专业的学时安排，计算机网络原理课程只包括基础理论部分，即网络体系结构和各层相关内容，而诸如网络安全、多媒体网络以及网络管理等专题，只作为选修或研究生阶段学习内容。
　　近年来，国内出现了很多优秀的计算机网络原理教材，如高传善等人编著的《数据通信与计算机网络》[6]等。但由于我国计算机网络研究起步较晚，仍然没有一个行业普遍认可的优秀教材出现。另一方面，国内教材普遍存在内容组织形式借鉴国外经典教材的特点。因此，笔者基于在计算机网络教学中国际公认的两本经典教材，展开对计算机网络原理理论教学模式的探讨。
　　2.1 “自底向上”教学模式
　　所谓“自底向上”教学模式，就是指基于五层混合结构，由“网络体系结构概述物理层数据链路层网络层运输层应用层”的顺序组织教学内容。Andrew S. Tanenbaum[5]编著的教材《Computer Netwo