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《计算机网络》课程教学改革的研究与实践

2013-07-22 01:14
　　摘 要：本文从《网络》课程教学的发展入手，结合网络技术发展的形势以及笔者自身的教学实践，研究了该课程教学改革的各项内容，包括课程教学目标、教学内容、网络教学资源、网络实验室、授课教材和实验教材、教学模式和教学方法、等。

　　关键词：计算机网络 教学改革 网络教学 教学模式 教学方法 协议
　　
　　笔者就职于山西财经大学信息管院，十几年来一直担任本科《计算机网络》课程的教学工作。为了适应网络技术的发展和学生的不断变化和增长的要求，笔者始终坚持在做一些研究和探索，取得一些教学改革的研究成果，并把这些成果应用于教学实践，获得了较为可喜的教学效果。
　　
　　一、提出先进合理的课程教学目标
　　
　　计算机网络以及 Internet是当代发展最快的信息技术之一，是新世纪人才必须掌握的基本理论和基本技能。《计算机网络》被列为计算机专业和信息类专业的核心基础课程之一，其教学目标是为以后计算机网络及其应用的专题学习和研究打下坚实基础，培养未来的网络设计人员和高级、维护人员。
　　
　　二、精选教学内容，构建先进完善的课程体系
　　
　　为实现以上教学目标，教学内容的精心选择是必要的。

　　1．以往课堂与实验教学内容的缺陷
　　在以往的多数高校中，课堂教学内容大体是这样的：介绍数据的基本原理；介绍计算机网络的体系结构、OSI模型和TCP/IP协议、分层结构中各层应该完成的基本功能；介绍一些具体的组网技术或局域网络操作系统。
　　实验教学内容一般情况下是组建一个小型的局域网络，利用服务器操作系统配置和管理这个网络；或者利用串形接口做一个点对点通信的实验。 （科教作文网http://zw.NSEaC.com编辑发布）
　　以往课堂与实验教学内容的缺陷是：
　　（1）对计算机网络内部的工作原理介绍得不够透彻；
　　（2）实验教学内容与课堂教学内容不吻合，没有体现出分层结构中层间接口、服务以及协议的概念；}
　　（3）为了完成实验内容需要介绍一些网络的配置操作，浪费了许多课时。下面的例子可以恰当地说明这个问题，《录音机的工作原理》本来应该详细讲述录音机内部的芯片和电路原理，实际上却讲述了录音机的使用和操作方法。
　　以往课堂与实验教学内容的脱节导致了所讲内容空洞、枯燥，不容易被理解和掌握。所以，应该对课堂与实验教学内容进行改革。

　　2．如何构建先进完善的课程体系
　　概括地说，针对计算机专业或信息类专业的《计算机网络》课程体系的核心，应是对计算机网络的工作原理进行分析。主要有四个方面：
　　（1）计算机网络的分层体系结构的思想；
　　（2）数据通信的基本原理；
　　（3）经典而实用的网络协议的分析；
　　（4）典型计算机网络（Internet）体系结构和网络协议的分析。
　　实验内容应和课堂教学内容紧密结合，尽力让学生体会、分析常用的网络协议，加强课堂教学的效果；针对不同层次的学生，为能力强的学生提供设计、实现协议的实验。
　　精选的课堂与实验教学内容还应该坚持不断更新的原则，紧紧跟上计算机网络技术飞速发展的步伐。

　　3．改革后的课堂与实验教学内容体系
　　按照以上框架和原则，笔者构建了目前较为先进的《计算机网络》课程课堂与实验教学内容体系，供读者参考和评论。
　　（1）课堂教学内容
　　分为四个部分：
　　第一部分：计算机网络的基本概念。让学生了解计算机网络的发展历史，掌握计算机网络的概念、拓扑结构、功能、网络分类，了解国内外计算机网络以及计算机网络的应用；掌握网络协议和计算机网络的层次体系结构、OSI参考模型、TCP/IP参考模型。通过这一部分的学习，使学生建立计算机网络的框架模型，为进一步的学习提供线索，掌握计算机网络的学习方法；体会将计算机网络从功能上划分为层次体系是为了简化计算机网络的设计。明确协议是本课程中贯穿始终的概念。 （科教范文网 fw.nseac.com编辑发布）
　　第二部分：数据通信的基本原理。详细介绍数据通信的理论基础和有关概念，数据传输、通信交换、传输介质及差错检测等技术的基本原理。这部分的学习，要使学生深刻体会到：计算机网络是计算机技术和通信技术密切结合的产物，数据通信是计算机网络的基础。
　　第三部分：底层网络。本部分介绍网络体系中最低两层——物理层和数据链路层的功能及常用协议，局域网的工作原理。主要内容包括物理层的定义、功能和特性，常用物理层接口（如EIA RS-232-C、EIA RS-449/422-A/423-A、CCITT X.21）；使学生掌握数据链路层的定义、功能，成帧方法，滑动窗口协议，HDLC协议，X.25的链路层协议，Internet数据链路层协议；掌握局域网的主要技术特点、基本组成、拓扑结构和传输介质、媒体访问控制方法、以太网和无线局域网等802系列标准，网桥技术及高速局域网技术。本部分的学习，要使学生深刻体会网络体系结构中相邻上下层之间的关系，为了完层功能，为相邻上层提供服务，必须采用相应的协议，并在接口处调用下层提供的服务；理解和掌握一些常用的、经典的协议。
　　第四部分：Internet各层协议。内容包括TCP/IP协议簇中的网络互连层、传输层、应用层。介绍网络层的地位、功能、网络互连设备、常用路由选择算法、Internet网络互连协议；介绍传输层服务，传输层协议，Internet传输层协议；介绍应用层的地位和作用，应用层程序的实现结构，客户/服务器模式，文件传输、远程登录、域名系统、邮件、万维网、网络管理等常见网络应用的基本内容、标准和协议。要使学生清楚：Internet是使用网络互连协议将全世界的底层物理网络和主机互连起来的网络；本部分是以Internet为例介绍了网络体系结构中的网络层、传输层和应用层，要深刻理解和掌握IP协议、TCP协议和UDP协议内容；应用层提供的服务直接面向用户，必须使用传输层提供的传输服务；应该着手应用学到的网络知识和先行课程内容，查阅资料，试着设计和编写常用的应用层程序，或设计和扩展各层感兴趣的协议程序。 （科教范文网http://fw.nseac.com）

　　（2）实验教学内容
　　第一，使用模拟实验软件，结合课堂教学进度，完成物理层接口实验、数据链路层实验、网络层实验、传输层实验和应用层实验。针对不同基础层次的学生，要求所有学生体会协议、阅读协议程序，能力强的学生还要在此基础上设计和编写协议程序，也就是扩展协议。
　　第二，TCP协议的Socket编程实现：在Windows或Unix环境下，利用C或Java中的Socket功能编程实现TCP协议。
　　第三，应用学到的网络知识和先行课程内容，查阅资料，设计和编写常用的应用层程序，如Web服务器、浏览器、FTP程序等。这部分实验可作为结尾的课程设计，供能力强、有兴趣的同学来选做。
　　
　　三、建设优质丰富的网络教学资源，支持学生的自主性、研究性学习
　　
　　早在2003年，由于非典的特殊需要，山西财经大学教务处就在校园网上挂接了《计算机网络》课的电子教案、各章节的要点、作业等。学生可以通过电子邮件向教师提出问题和提交作业，教师也可以通过邮件为学生答疑和批改作业。为学生自主性学习计算机网络课程，传送电子化作业提供了条件。
　　如今，这样的网络教学资源已经不能满足不同层次学生的自主性、研究性学习的需要。随着技术的发展，应该为学生建设更好的网络教学资源。

　　近两年来，各个高校都投入大量精力，打造各专业的主打课程为精品课程。这种网站式的教学资源，首先经过富有丰富经验的教师的精心设计，再经过规范性、性的网页设计，配合音频、视频等多媒体效果，动态网页与读者独特的互动性，确实可以满足不同层次学生的自主性、研究性学习的需要。
　　作为计算机专业以及信息类专业的核心基础课程，《计算机网络》被列入山西财经大学2006年度精品课程计划。经过一年多时间的努力，已经通过验收，正式开始运行。