“计算机网络”课程教学改革与实践研究
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2014）08-50-03
Teaching reform and practice research of "computer network"
Chen Baogang， Liu Yi， Guo Yufeng， Che Yinchao， Zheng Guang
（College of Information and Management Science， Henan Agricultural University， Zhengzhou， Henan 450046， China）
Abstract： The computer network course requires strong theory， broad aspect of knowledge and is abstract. Therefore it is difficult for students to learn this course. To improve the teaching quality of computer networks curriculum， the problems existing in the procedure of teaching and experimental aspects are analyzed respectively based on the current situation and the trend of computer network technology. The corresponding theoretical teaching reform program is proposed from teaching content， teaching methods， teaching management as well as communication ways between students and teachers. Moreover， the optimizations for experiment content， the experiment environment， experiment organization， experiment management and evaluation have been demonstrated in this paper. Through the implementation of various measures in computer networks curriculum， teaching effectiveness has been improved significantly.
Key words： computer network； theoretical teaching； experimental teaching； teaching reform
0 引言
计算机网络是计算机技术与通信技术相结合而产生的一门内容不断发展的学科，是计算机应用、软件工程、网络工程等计算机专业本科生必修的专业课程之一， 在信息技术学科发展和课程体系建设中处于重要的地位[1]。社会各行各业对计算机网络人才的需求日益增加，对从事计算机网络的技术人员提出了新的要求。由于计算机网络具有实践性强、理论抽象等特点，传统的教学体系无法完全满足社会的需要和适应技术的发展。合理设置计算机网络课程教学体系，研究理论教学和实践教学的内容、方法手段，全面提高教学效果，是高校必须探讨和研究的课题。
1 计算机网络教学中存在的问题
计算机网络是一门技术性和实践性很强的课程。但由于传统教学观念根深蒂固，计算机网络课程教学长期以来都没能改变以教材为中心、以考试为中心、教学模式落后、实验教学内容贫乏、教学内容与实际应用脱节等状况。这种状况满足不了科技发展对大学生专业水平和能力素质的要求。
1.1 理论教学
⑴ 教学内容。在当今的互联网时代，计算机网络技术的发展日新月异。而计算机网络教学内容的更新却跟不上技术发展的速度，理论教学与实际应用情况严重脱节。学生在学习过程中常感到内容抽象、枯燥，很难将学到的理论知识与实际应用联系起来；而教师则感觉在课堂时间内要把计算机网络的概念和原理结合实际讲清楚并不容易。
⑵ 教学模式。计算机网络课程包含的知识面广，综合性强，需要有一定的计算机和通信知识为基础。但目前仍有很多院校的计算机网络课程采用传统教学模式，以教室和教师为中心，缺乏教与学的有效互动，学生的学习积极性没有得到充分调动，无法建立起计算机网络专业的思维方式，再加上这门课程自身综合性强的特点，导致学生普遍反应比较难学，对课程学习缺乏足够兴趣。
1.2 实验教学
⑴ 实验教学内容和条件。目前，不少高校对于理论教学过程非常重视，而对于实践环节则没有合适的安排。由于缺乏实验师资，网络实验环境简陋，实验课时安排偏少等因素，实验的地位不突出[2]。而在实验教学中，教师又往往把教学内容单纯化到网络设备的介绍以及配置操作的培训。此外，网络实验环境和实验室条件也是当前阻碍学生计算机网络应用能力提高的一大瓶颈。 ⑵ 实验教学组织和管理。在实验教学过程中，实验教学目标不够明确，内容组织和管理随意性大，不规范。实验教师没有充分了解实验环境和合理估计实验过程中学生可能出现的问题，没有起到良好的引导作用，学生的积极性不高。在实验过程中，学生只能熟悉网络设备的配置命令，没能充分分析和理解配置后的实验结果。在一些合作性实验中，由于缺乏良好的管理和引导方式，学生主动参与性弱，影响了教学质量。
2 计算机网络理论教学改革
计算机网络理论部分的内容大多都比较抽象不容易理解。为有效完成计算机网络理论部分的教学任务，提高教学质量，就需要从多方面入手来提升课程的教学质量。
2.1 优化教学内容鼓励学生课下主动自学
电子工业出版社出版的由谢希仁编著的《计算机网络》是很多高校选用的主要教材。该教材结构组织合理，内容丰富。然而随着网络技术的不断发展和进步，一本书已经不能容纳网络课程应该包含的所有教学内容，需要根据实际情况进行不断调整和更新[3]。在上课的过程中需要适当加入讲授知识点的最新技术信息和研究状况，比如适当增加物联网、无线局域网、移动互联网等当前热门技术内容。通过经常更新和补充教学内容，可以弥补计算机网络领域中理论与实际相矛盾的情况，从而可以保证学生在学习过程中能始终与计算机网络的发展保持同步。同时由于课堂时间有限，还应当鼓励学生在课下阅读相关的参考书籍并上网查阅有关文献资料。通过课外阅读，不仅可以加强学生对网络知识的理解，培养学生主动学习的良好习惯，还可以提高学生运用所学知识解决实际问题的能力[4]。
2.2 通过命令和工具软件深入理解网络理论
很多时候，学生对于学到的书本知识难以在实际生活中找到对应的应用环境和使用场合。通过介绍网络命令的功能、使用方法和作用并鼓励学生活学活用、触类旁通，可以让学生通过命令来初步沟通理论知识和实际应用的差距，这对于学习计算机网络和加强动手能力具有很好的帮助。比如通过IPconfig命令，学生可以了解具体网络中IP地址的配置信息，使用Traceroute命令可以让学生了解数据包经过的始点和终点的路由器信息。
网络体系结构在计算机网络课程中是重点和难点内容，也非常枯燥和难以理解。目前的很多流行抓包软件如：Iris、Sniffer、Wireshark等都可以捕捉和分析包的结构[4]。利用这些工具学生可以看到MAC帧，IP包，TCP报文以及数据等内容。通过这样具体形象地分析数据包的结构和内容，学生理解和掌握协议原理和协议数据单元的格式就容易很多。还可以通过配置和安装一些软件工具来加强对于网络应用的理解。如通过配置Foxmail来了解电子邮件的收发原理，通过配置ServerU服务器工具来了解FTP协议的工作原理等等。
2.3 利用案例分析加强网络工程能力培养
计算机网络是理论、工程与应用紧密结合的课程。因此在教学内容安排上，不仅要重视网络基础理论和工作原理的讲授，也要重视网络工程设计和网络应用问题分析，使理论与实际更好地结合。在教学中适当选择一些典型案例进行分析、讨论和评价，使学生能够在掌握理论知识的基础上提高自己的分析能力并获得一定的实际应用经验，还会激起学生的求知欲、调动学生的学习主动性和自觉性，从而提高学生分析和解决问题的能力。例如，我们在介绍网络层的理论时加入具体网络的规划和子网划分的实例，这样可使学生对于网络层中IP地址、子网和网络域知识点的理解非常清晰和透彻。
2.4 建设课程交流平台方便学生自主学习
为了使学生能够尽快地掌握计算机网络的核心理论和技术，必须为学生提供便捷有效的沟通交流方式，以方便他们能够迅速地获得各种帮助并快速提高自己的知识水平。为此，我们在校园网上搭建了计算机网络课程教学平台。该平台提供了本课程的教学大纲、考试大纲、教案、习题、实验指导、参考资料以及任课教师资料和联系方式等内容，并开设有留言区和微博，学生可以在任何时候提出问题，教师会尽快回复和解答。该网站除了交流和提供教学资料的功能，我们正准备把其他教学活动（包括作业提交与批改、疑难分析、在线交流、学习心得等）转移到网络教学平台上。这种网络化的辅助教学方式使得学生可以在课外自主学习并得以提高。
3 计算机网络实验教学改革
实验教学不只是理论教学的深化和补充，对于培养学生的实践能力，加深对网络理论知识的理解与应用也起着非常重要的作用[5]。因此，我们在实验内容、实验环境、实验组织、实验管理和评价等几个方面进行改革，以不断提高学生的动手能力和实践水平。以下给出具体措施。
3.1 调整和优化实验内容
实验教学内容不应仅依附于课程的理论教学内容，它同理论课程一样为教学目标服务。验证性、设计性和综合性实验所占的比例应该科学合理，并需要注意加强实验内容的实用性。
通过明确课程的核心知识内容和分析计算机网络知识体系，最后选择包括数据链路层、网络层、传输层等重点教学内容来设计实验内容，安排实验10个，学时20个。
3.2 改善网络实验室条件
良好的实验环境对学生能力的培养至关重要，是实现培养网络人才目标的重要保障。目前，部分院校的网络课程实验是在机房或由简单的网络设备组建的网络环境下进行的。这使学生没有充分的时间亲自动手操作网络设备，达不到培养网络应用人才的目标。
为了满足教学需要，我校组建了两个计算机网络实验室，购置了四套吉林中软吉大公司提供的网络协议仿真分析实验教学系统，配置100台实验用计算机，40台华为公司出品多功能路由器、28台二层交换机、24台三层交换机、10台防火墙、12个无线AP、若干光纤线路及其他辅助设备，并有专人负责维护网络实验室的设备，使网络实验室的环境初步满足了我校对于计算机网络课程的基本要求。
3.3 科学组织实验过程 在实验课上，教师应首先介绍实验相关的理论知识点、实验目的、实验内容、实验重点和操作难点，并对操作过程进行展示。再根据实验环境把学生分成若干实验小组，以小组为单位，安排学生进行实验，布置实验进度。
分组主要根据学生的主观意愿，同时也注意学生之间搭配的合理性，以提高学生团队的合作能力和组织能力。对于实验能力强的学生，可以指定他们担任一些实验辅导工作，负责所在小组的实验，并协助教师开展工作。这种变教师指导实验为学生协助指导实验的教学方式，可以充分调动学生参加实验教学的积极性，发挥学生的实验特长，同时也增强了学生的协调能力和合作精神[6]。
3.4 加强实验管理和评价
实验之前，先把实验相关内容交给学生，让学生对这部分内容进行认真的分析，明确实验目的和具体步骤；实验过程中，要求学生遵守纪律，认真完成任务，对于遇到困难的学生，教师要积极引导和帮助，鼓励学生主动寻找解决问题的方法；实验完成后，教师要对实验结果进行检查。
实验结束后，每个学生需要提交实验报告。实验报告不仅有实验步骤描述，也要有实验中出现问题的说明与解决过程，之后由组长做小组总结，最后由教师作整体评价。评价的内容既有实验内容和过程，也可以扩展到实验小组的分工协作、实验方案的设计完成、实验结果的分析总结等方面[7]。通过不断充实实验评价的内容，使学生从实验中不断学习和积累经验，获得更多的实验技能。
4 结束语
通过对计算机网络课程教学的改革实践，使该课程能够集中体现出网络技术当前发展的现状，并与实际应用相贴近。在教学过程中施行这一系列改革措施，使学生对计算机网络理论学习的积极性有了明显提高，对计算机网络的应用实践也有了更深的认识。同时理论教学和实验教学的有机融合使学生能够把理论和实际应用联系起来，有助于培养学生的操作能力、分析能力和创新能力，为他们将来应对工作上的实际问题打下良好的基础。由于网络技术是在不断发展创新中，所以教学改革也不能停止。在以后的教学中，仍然需要不断完善和规范课程教学体系，丰富和改进教学内容及实验方式，以期对提高学生的能力素质以及就业竞争力起到更大的作用。
