计算机网络课程的分级分专业教学模式

薛文生，薛 涛，王明明，王 伟

（西安工程大学 计算机科学学院，陕西 西安 710048）

0 引 言

计算机网络技术已经成为当代大学生必须掌握的一门基本技能，为了保证大学生对计算机网络知识和技能的掌握，开设计算机网络课程就成了必然的选择。然而，面对众多学科和专业怎样设置计算机网络课程呢？经过多年摸索、实践、思考和总结发现，计算机网络课程的教学可以分为两级N类：针对非计算机学科的计算机网络公共基础课和针对计算机学科的计算机网络学科平台课；针对不同的专业，又可以把计算机网络学科平台课分为N类。

具体执行时按两级分为2门课程：全校非计算机学科开设计算机网络公共基础课；计算机学科开设计算机网络学科平台课。计算机网络学科平台课的N类体现在课程教学大纲的制定上，可以把计算机网络学科平台课的教学大纲分为3个部分：第一部分是网络基本概念、基础理论和通用技术；第二部分是分专业扩展和提高；第三部分是专业技术实践。第一部分属于计算机学科的基础内容，所有专业必修；第二、三部分针对不同专业选修。授课方式上，第一部分以课堂讲授为主；第二部分以学生扩展阅读和课堂讨论为主；第三部分以课程设计的方式进行，让学生根据自己的专业方向和兴趣选择不同的设计题目。

1 计算机网络教学现状

随着社会的普遍需要，各个高校基本上都开设了计算机网络相关课程，并将其作为全校的公共基础课程，而对于计算机网络课程的教学，基本上都是采用统一的教学大纲授课。由于不同专业方向对计算机网络知识的需求差异较大，采用统一标准的授课方式，导致课程教学缺乏针对性，不能对各专业方向起到良好的支撑作用。同时，计算机网络又是一门多学科交叉、知识点多且更新快、理论联系实际强且较难学习的课程。为了满足多个专业方向的需要，教学中需要面面俱到，在课程学时有限的情况下，课堂教学只能蜻蜓点水、点到为止，致使学生只能了解基本概念，难以深入理解计算机网络相关理论，更难在各自的专业领域中很好地应用网络技术。如果不能很好地解决这个问题，计算机网络在学生专业知识和技能的培养中所起的作用将大打折扣[1]。

为了针对性地解决以上问题，一些高校对计算机网络课程进行了教学改革尝试，比较典型的教学模式主要有两种：一种模式是将计算机网络教学分为非计算机类（或者是文科、艺术类）和计算机类（或者是理工类）两级教学模式，这种模式只是简单地分为两级，随着非计算机类专业开设的网络课程不断增多和计算机类专业的进一步细化，这种简单的两级教学模式与学生的需要越来越不适应了；另一种模式是将计算机网络的教学内容划分为计算机网络原理、网络设备开发、网络安全技术、网络管理、互联网应用与维护、网络应用程序设计与开发、网络规划设计与系统集成等多门课程，再根据不同专业需求进行包含计算机网络原理在内的课程模块组合，这种模式在一定程度上提高了针对性，但就计算机网络课程而言，仍然不能实现不同专业区分对待[2]。

为了更好地解决计算机网络教学的针对性问题，需要探索一种更加有效的教学模式。

2 计算机网络教学改革思路

两级教学模式在一定程度上解决了计算机网络教学的针对性问题，但各自存在的缺点也是很明显的：第一种模式，只是简单把计算机网络教学分成了两级，而在实际教学当中，简单把学生分为两级是不恰当的，也不好区分，这种两级教学模式的效果也很有限；第二种模式，把计算机网络知识分成多个模块，针对不同的学生进行不同模块的“积木式”搭配，本身是一种不错的方法，但在实际教学当中很难实现：在有限的学时内，开设多门计算机网络课程是不现实的。

针对以上模式的优点和缺点，综合分析后，笔者提出一种两级N类的教学模式。把计算机网络教学分为两级：第一级是作为非计算机学科公共基础课的“计算机网络技术基础”课程；第二级是作为计算机学科平台课的“计算机网络原理”课程。每一级在实际教学当中又可以分为N类，具体N类体现在教学大纲和教学实践当中。

第一级的教学环节分为计算机网络基本应用和计算机网络行业应用两部分。计算机网络基本应用部分包括计算机网络基本概念、基础理论、通用网络技术等教学内容，这部分是必修内容，教学方法主要以课堂讲授和实验为主；计算机网络行业应用部分，根据学生的专业和兴趣选择教学内容，采用教师引导、学生自学、课堂讨论等教学形式。

第二级的教学环节分为计算机网络基本技术及原理、计算机网络分专业方向研究、计算机网络分专业方向实践等3个部分。计算机网络基本技术及原理部分包括计算机网络基本概念、基本原理、基本技术、基本应用等教学内容，这部分是必修内容，教学方法主要以课堂讲授和实验教学为主；计算机网络分专业方向研究部分，根据学生所学专业对学生提出不同的要求，引导学生通过自学掌握和专业结合紧密的计算机网络知识；计算机网络分专业方向实践部分，以课程设计的形式进行教学，在实际教学当中，针对不同专业学生选题不同。

这里从教学内容和教学方法两个方面重点讨论第二级教学模式。

（1）在教学内容上，针对不同专业实行专业级的分类教学，满足不同专业学生多样性和个性化学习的需求。

计算机科学与技术专业，课堂理论教学主要包括计算机网络的基本概念、网络体系结构、网络协议的基本概念、网络设备的工作原理、重要的计算机网络理论；实践环节主要包括计算机网络的应用、网络设备的开发、存储网络的实现等。

软件工程专业，课堂理论教学主要包括网络基本概念、网络协议结构、网络协议分析与设计、网络应用程序开发；实践环节主要包括网络协议的设计与实现、网络操作系统的分析、网络应用程序开发等。

网络工程专业，课堂理论教学主要包括计算机网络的基本概念、网络层次结构、网络建设和维护、网络安全管理、网络设备集成；实践环节主要包括局域网的规划与建设、网络维护与管理、网络设备集成等。

数字媒体专业，课堂理论教学主要包括网络基本概念、数据传输过程、数据封装方法与技术、多媒体数据传输安全和传输性能；实践环节主要包括大数据存储技术实现、多媒体数据传输方法及性能提升、流媒体服务实现等。

（2）在教学方法上，可以分为两种：对必修的计算机网络基础知识采用案例教学法；对分专业方向的内容采用教师引导、学生自学的自主研究式教学法。

案例教学法，为了加强学生对计算机网络实际工作过程的理解，提高学生对网络结构和网络设备的认识，在课堂教学中将双绞线、光纤等传输介质和交换机、路由器等网络设备搬到课堂上，对照实物进行现场讲解。同时，在课堂上给学生现场演示制作双绞线接头、设计和制作网页、配置路由器和交换机，帮助学生更直观、更有效地了解和掌握计算机网络原理及网络实用技术。另外，引导学生做一些简单的网络应用开发和研究工作，提高学生对计算机网络课程的兴趣[3]。

自主研究式教学法，为了培养学生的研究型学习能力，在统一讲授完计算机网络基础知识后，针对不同专业方向的学生指定自主学习专题，要求学生组成研究小组，充分利用学校图书馆资源及互联网查阅相关资料，结合自己所学的网络知识和专业知识，展开某个专题的自主性学习。然后，在课堂上报告研究成果，授课老师对学生的理解能力、分析能力和研究能力进行评估。这样可以充分调动学生的主动性和积极性，既提高了学生独立分析问题、解决问题的能力，又培养了学生的团队合作精神，最终提高学生的综合素质[4]。

3 作为公共基础课的计算机网络技术基础课程教学改革措施

对于全校非计算机类专业，笔者选择第一级教学模式，即作为公共基础课开设计算机网络技术基础课程。教学内容分为两部分：第一部分是必修的计算机网络基本概念和基础理论；第二部分是针对不同专业的扩展知识。

在教学方法上，考虑到非计算机类专业学生的特点（如主要是纺织、服装、文学、艺术等专业的学生，计算机基础知识和通信方面的知识薄弱），过多讲授抽象的计算机网络理论，学生很难理解和掌握。另外，相对专业课程，计算机网络课程的学时有限，而计算机网络本身内容多、更新快。基于学生的情况和课程的特点，教师对课程体系结构作了调整——按照“用网、建网、管网、懂网”的顺序组织教学。首先引导学生使用互联网，在使用过程中逐步掌握网络基本操作；然后依次学习组建小型局域网和中等规模的局域网；进而掌握网络维护和管理的基本技术；最后再讲授计算机网络体系结构、技术原理、网络协议等理论[5]。

在教学内容上，为了使学生对纷繁复杂的计算机网络有一个整体的认识，同时又能在有限的时间内掌握基本的网络技术，教师对课程内容精心组织，精讲基本内容，简要介绍计算机网络整体概念及最新发展，既保证课程内容的整体逻辑结构，又轻重有度。经过大量实践，在五层网络体系结构的基础上，对教学内容进行组织和调整：①计算机网络基础，包括计算机网络的定义和分类、计算机网络的功能和应用、计算机网络分层体系结构、计算机网络的组成和结构；②数据通信基础，包括数据通信的基本概念、数据通信的基本理论、数据传输和交换技术；③OSI参考模型，包括计算机网络分层思想、OSI参考模型的分层及各层的功能、数据封装和传输基本理论；④局域网基础，包括局域网的特点和功能、以太网的结构和应用、虚拟局域网的划分及应用、无线局域网的特点及应用、局域网操作系统的安装及使用；⑤网络互联技术及设备，包括网络互联的必要性及存在问题、网络互联技术及应用、网络互联设备的配置和使用；⑥TCP/IP参考模型，包括TCP/IP参考模型的层次及各层的功能、TCP/IP参考模型各层的主要协议及协议工作原理、TCP/IP协议的应用；⑦因特网技术及应用，包括因特网的基本概念、因特网的接入、因特网的服务、因特网的应用；⑧网络安全技术，包括网络安全基础、计算机病毒及木马防范技术、数据加密技术、网络安全设备、网络安全管理。

在掌握基本内容的基础上，教师引导学生根据自己的专业和兴趣进行扩展阅读和课外自学，如可以通过实地考察了解校园网的拓扑结构，观察双绞线、同轴电缆、光纤的内部结构等，可以通过查阅资料学习自己感兴趣的网络知识，也可以利用开放实验室进行相关的网络实验。

4 作为计算机类专业学科平台课的计算机网络原理课程教学改革措施

对于计算机类专业，笔者选择第二级教学模式，即作为学科平台课开设计算机网络原理课程。教学内容分为3个部分：第一部分是必修的计算机网络基本概念、基础理论、基本技术；第二部分是分专业的自学和课堂讨论；第三部分是分专业的课程设计实践。

第一部分必修的课堂理论教学内容主要包括：①计算机网络概述，计算机网络在信息时代的作用、互联网概述、互联网组成、计算机网络在我国的发展、计算机网络的类别、计算机网络的性能、计算机网络体系结构；②物理层，物理层的基本概念、数据通信的基础知识、物理层下面的传输媒体、信道复用技术、数字传输系统、宽带接入技术；③数据链路层，使用点对点信道的数据链路层、点对点协议PPP、使用广播信道的数据链路层、扩展的以太网、高速以太网；④网络层，网络层提供的服务、网际协议IP、划分子网和构造超网、网际控制报文协议ICMP、互联网的路由选择协议、IPv6、IP多播、虚拟专网VPN和网络地址转换NAT、多协议标签交换MPLS；⑤传输层，传输层协议概述、用户数据报协议UDP、传输控制协议TCP概述、可靠传输原理、TCP报文段的首部格式、TCP可靠传输的实现、TCP的流量控制、TCP的拥塞控制、TCP的传输连接管理；⑥应用层，域名系统DNS、文件传送协议FTP、远程终端协议TELNET、万维网WWW、电子邮件、动态主机配置协议DHCP、简单网络管理协议SNMP、应用进程跨越网络的通信、P2P应用。

第一部分必修的实验教学内容包括：①LAN组网及系统配置，局域网拓扑结构及组网设备的认识、计算机网卡的参数配置、IP地址及网络掩码的规划与使用、网络测试工具的使用；②网络协议分析，下载安装网络协议分析软件Wireshark、熟悉网络协议分析软件Wireshark的功能及使用方法、用Wireshark工具捕获数据包、借助Wireshark分析工具对捕获的协议数据单元进行分析；③路由器配置，路由器端口的认识、路由器连接及配置方法实践、路由器不同配置模式下的配置命令的掌握、路由器基本参数的配置、静态路由配置及连通性测试、动态路由协议配置及网络连通性测试；④网络服务配置，Web服务器软件的下载和安装、Web服务器软件的配置、创建测试网站并制作测试网页对Web服务器进行测试、FTP服务器软件的下载和安装、FTP服务器软件的配置、使用FTP命令对FTP服务器进行测试。

第二部分，针对不同专业的分专业方向研究部分，根据学生所学专业对学生提出不同的要求，引导学生通过自学掌握和自己专业结合紧密的计算机网络知识，如计算机科学与技术专业，要求学生掌握计算机网络的基本原理及网络设备的开发；软件工程专业，要求学生掌握计算机网络协议原理、协议分析方法及协议分析软件的开发；网络工程专业，要求学生掌握企业网络的规划、设计、实施和维护；数字媒体专业，要求学生掌握计算机网络的基本原理，同时可以用多媒体展示各种网络原理及数据传输过程。

第三部分，计算机网络分专业方向实践部分，以课程设计的形式进行教学，在实际教学当中，针对不同专业学生选题不同，如计算机科学与技术专业，要求学生选择“路由算法设计及路由器模拟软件开发”；软件工程专业，要求学生选择“协议分析软件开发及网络协议分析”；网络工程专业，要求学生选择“企业网络规划设计及网络模拟实现”；数字媒体专业，要求学生选择“网络原理多媒体学习网站设计开发”。具体而言：①路由算法设计及路由器模拟软件开发，教学内容包括计算机网络体系结构、网络设备工作原理、路由算法、路由协议、路由器模拟软件开发。教学要求理解计算机网络系统结构及网络设备工作原理、掌握计算机网络应用及网络设备开发。②协议分析软件开发及网络协议分析，教学内容包括网络协议分层结构、网络协议工作过程、协议数据单元结构、协议分析、协议设计，协议分析软件开发。教学要求理解网络协议的层次结构及网络协议的工作过程、掌握网络协议的分析方法及网络协议的设计与应用。③企业网络规划设计及网络模拟实现，教学内容包括网络工程设计三层层次模型、网络拓扑结构、网络地址规划、综合布线，设备安装、连接、配置，大型网络规划、设计、组建。教学要求深入理解网络工程的三层层次设计模型，掌握网络拓扑结构设计、网络地址规划与设计、综合布线设计等技术，可以对各种网络设备进行规划、设计、安装、连接与配置，掌握大型企业网络设计和组建方法。④网络原理多媒体学习网站设计开发，教学内容包括计算机网络工作原理、网络协议结构、网络协议数据单元、数据传输过程、多媒体数据存储、多媒体数据传输、多媒体网络。教学要求理解计算机网络工作原理、网络协议及数据传输机制，掌握多媒体数据存储及传输技术，掌握计算机网络应用。

在教学方法上，充分利用因特网扩展知识面，培养学生的自学能力。

一方面，计算机网络的发展日新月异，而网络教材赶不上网络的发展速度；另一方面，计算机网络课程的教学核心是TCP/IP体系结构，而TCP/IP体系结构是因特网所遵循的标准，因此学生应该充分掌握因特网知识，学会熟练使用因特网。另外，培养学生的自学能力是大学教育阶段的一个核心任务。

因此，笔者在计算机网络课程教学中，尤其在第二部分扩展自学部分，积极鼓励和引导学生充分发挥主观能动性，自己动手利用互联网扩展知识面，进而培养其独立发现问题、分析问题、解决问题的能力。