高等計算機網(wǎng)絡(luò)課程的研究與改良

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1存在的問題

在研究生階段，類似計算機網(wǎng)絡(luò)這樣的專業(yè)大課相對比較少，教學(xué)方法上主要注重課堂講解，對學(xué)生實踐能力的要求通常比較低，考核方式以書面考試為主，學(xué)生還是沿襲了考前突擊背書的習慣，不利于對知識的真正吸收和運用。因此，筆者探索研究了研究生階段高等計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)體系和教學(xué)方法，旨在使學(xué)生了解網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主流技術(shù)，并能有效地運用各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為自己所從事的研究方向服務(wù)。下文將詳細介紹筆者在研究生階段高等計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方面的理念、構(gòu)成和具體做法。

2研究與改進

研究生階段的計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)目標是培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的高級網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人才，教學(xué)的主要思路是“拉平基礎(chǔ)，因材施教，拓寬視野，強化實踐”。因此在課程體系、實踐環(huán)節(jié)和教學(xué)管理方法上都要與本科教學(xué)有所區(qū)別，有所提高。

2.1課程體系

研究生計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是本科網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的延續(xù)與發(fā)展，圖1是本科階段計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的主要內(nèi)容，主要按照TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)，介紹了各個層次的主要技術(shù)和協(xié)議。在研究生網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)內(nèi)容方面，既考慮了學(xué)生程度的不同，也考慮了教學(xué)內(nèi)容的銜接與深入，對教學(xué)大綱進行了調(diào)整。

（1）根據(jù)學(xué)生程度參差不齊的特點，首先介紹計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念和體系結(jié)構(gòu)，將學(xué)生的基礎(chǔ)拉平。

（2）局域網(wǎng)技術(shù)方面從以太網(wǎng)的快速化和交換化趨勢入手，介紹千兆和萬兆以太網(wǎng)技術(shù)，以及網(wǎng)橋、交換和VLAN技術(shù)；無線網(wǎng)絡(luò)也是近年飛速發(fā)展的領(lǐng)域，所以重點介紹無線局域網(wǎng)，并衍生介紹無線個域網(wǎng)和無線廣域網(wǎng)技術(shù)。

（3）在網(wǎng)絡(luò)層從網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃開始介紹網(wǎng)絡(luò)工程知識，重點闡述TCP/IP體系中涉及的相關(guān)協(xié)議和算法，并圍繞IP層深入介紹相關(guān)專題，包括包分類技術(shù)、移動IP、IPQoS和IP組播。

（4）從網(wǎng)絡(luò)層向上延伸到應(yīng)用層，涵蓋應(yīng)用層組播，P2P網(wǎng)絡(luò)、虛擬專用網(wǎng)。如圖2所示，研究生階段高等計算機網(wǎng)絡(luò)課程的內(nèi)容以Internet的核心結(jié)構(gòu)為主線，既可以幫助基礎(chǔ)較差的學(xué)生掌握TCP/IP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，又在網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的幾個重點領(lǐng)域進行了拓展，并將工程實踐與課程教學(xué)相融合。教學(xué)計劃和內(nèi)容在以上框架的約束下緊隨技術(shù)的發(fā)展而變化，不斷根據(jù)業(yè)界的技術(shù)發(fā)展和企業(yè)的需求進行調(diào)整。例如，近幾年無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅猛，應(yīng)用不斷增加，已及時增加了3G等相關(guān)內(nèi)容并將繼續(xù)增加更多無線技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容和實驗。

2.2實踐能力的培養(yǎng)

研究生計算機網(wǎng)絡(luò)課程的目標是因材施教，培養(yǎng)適應(yīng)社會需要的高級網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人才。通過產(chǎn)業(yè)調(diào)研和職業(yè)分析，筆者構(gòu)建了新的課程體系，將教學(xué)重點向新技術(shù)傾斜，注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，實驗重點向?qū)嵱眯偷膬?nèi)容傾斜。圖3顯示了研究生階段高等計算機網(wǎng)絡(luò)課程實踐體系。在軟件實驗方面，主要包含通信軟件的編程實驗和網(wǎng)絡(luò)模擬仿真的實現(xiàn)，這些內(nèi)容是課程必修實驗，學(xué)生根據(jù)自己學(xué)號的尾數(shù)分別選擇不同項目。實驗環(huán)境為從PC遠程登錄到小型機，在其Linux操作系統(tǒng)下用C語言編程實現(xiàn)。這樣的環(huán)境不方便從Internet上下載代碼，可以更好地鍛煉學(xué)生的編程能力。在網(wǎng)絡(luò)工程實驗方面，分別開設(shè)了兩門選修課程：網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實驗和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)實驗。本科階段具備了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實驗基礎(chǔ)的學(xué)生可以直接選修網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)實驗，無基礎(chǔ)的學(xué)生可以先從通信技術(shù)實驗開始。這兩門選修課的內(nèi)容設(shè)置參考了CCNA的課程，提供多種實驗，學(xué)生可根據(jù)自身程度選擇具體的項目。我校目前具備較完善的網(wǎng)絡(luò)實驗設(shè)備，包括思科和華為3COM路由器33臺、交換機32臺、防火墻8臺、網(wǎng)絡(luò)測試儀和協(xié)議分析儀各一套，可支持CCNA的全部實驗項目。在此基礎(chǔ)上，對學(xué)有余力的學(xué)生提供專用的嵌入式開發(fā)板，可進行綜合的無線通信實驗，既需要進行硬件設(shè)備的調(diào)試，也要對設(shè)備編程，更可以選擇部分學(xué)生進入相應(yīng)的課題做進一步的研究。

2.3教學(xué)管理方式的改進

與本科生相比，研究生需要更強的自主學(xué)習能力，因此，筆者在教學(xué)中通過下列教學(xué)管理方式的改進，培養(yǎng)、增強學(xué)生的學(xué)習和科研能力。

（1）師生互動，教學(xué)相長。在授課內(nèi)容上，教師和學(xué)生共同決定教師講授的內(nèi)容和學(xué)生自學(xué)的內(nèi)容。其中，學(xué)生自學(xué)的內(nèi)容，由學(xué)生代表上臺講解，教師補充。同時學(xué)生還可以對教學(xué)內(nèi)容提出自己的意見，包括建議教師增加、刪減哪些內(nèi)容。在教學(xué)過程中，盡量采用啟發(fā)式教學(xué),積極設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生思考問題，并盡量給出自己的想法和答案，共同討論，最后由教師總結(jié)。

（2）建立開放的課程管理系統(tǒng)。利用精品課程網(wǎng)站，可以課程大綱、教學(xué)計劃及每堂課的教學(xué)內(nèi)容，并且提供一些學(xué)習資源和交流平臺，以支持師生之間、同學(xué)之間的交流。

（3）與國際和國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備領(lǐng)先企業(yè)思科和華為3COM等公司建立聯(lián)系，已分別建立了思科網(wǎng)絡(luò)學(xué)院和華為3COM網(wǎng)絡(luò)學(xué)院。為了擴大知識面，提高學(xué)生的學(xué)習興趣，跟蹤業(yè)界最新科技發(fā)展，經(jīng)常利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)院平臺，請相關(guān)公司的技術(shù)人員進行新技術(shù)介紹。

（4）建立了開放式的實驗管理系統(tǒng)。堅持教學(xué)與實踐相結(jié)合的原則，采用教師課堂講授與課外輔導(dǎo)相結(jié)合、教師講授與組織學(xué)生討論相結(jié)合的靈活教學(xué)方法。在圖4的實驗管理系統(tǒng)中，教師可以查詢學(xué)生的實驗選題、實驗結(jié)果并進行考核；學(xué)生可以通過該網(wǎng)站進行實驗預(yù)約、選題、課題過程管理、實驗結(jié)果提交，有嚴格的流程保障學(xué)生實踐能力的訓(xùn)練過程。

（5）注重和其他專業(yè)方向的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。在軟件實驗中，嚴格按照軟件工程的要求管理實驗，借用軟件工程的Harvest平臺管理所有軟件版本，使學(xué)生能夠自覺按照軟件工程的方法進行網(wǎng)絡(luò)通信軟件的編制。通過近三年的教學(xué)實踐，學(xué)生學(xué)習計算機網(wǎng)絡(luò)課程的興趣和學(xué)習成績都有所提高，其實踐能力也得到了充分的鍛煉，在學(xué)生中獲得了良好的口碑，高等計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實驗和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)實驗的選修人數(shù)不斷增加。

3結(jié)語

本文主要介紹了研究生階段高等計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)改革。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展非常迅速，教師在教學(xué)中不僅要讓學(xué)生具備扎實的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論，更要緊跟技術(shù)的發(fā)展，及時更新教學(xué)內(nèi)容。在理論教學(xué)的同時，注重實踐教學(xué)，理論聯(lián)系實際，軟件實驗與網(wǎng)絡(luò)工程實踐相結(jié)合，使學(xué)生盡快掌握所學(xué)知識，充分鍛煉學(xué)生的實際工作能力。在教學(xué)過程中，不斷改進教學(xué)管理方式，從社會和企業(yè)需求出發(fā)，根據(jù)學(xué)生不同的特質(zhì)和能力，著重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新精神，為進一步的工作和學(xué)習打下良好基礎(chǔ)。

作者：陳兵錢紅燕燕雪峰單位：南京航空航天大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院