高校互聯網基礎課程普及教育的探索和研究

【摘要】在互聯網在我國的普及和大量應用的今天，傳統的《計算機網絡》課程已不再適合形勢的發展要求，用《互聯網》教程徹底取代老舊落后的《計算機網絡》教程勢在必行，必須用全新的互聯網視角來重新審視和編排高校《互聯網》的相關課程，并在高校各專業普及《互聯網》相關課程的教育。

【關鍵詞】互聯網 創新能力 協議 TCP/IP

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）42-0213-03

一、引言

隨著中國互聯網基礎設施的不斷完善和互聯網應用的迅速普及，中國已成為全球最大的互聯網市場，截止2017 年上半年，我國網民規模達7.51 億，互聯網普及率為54.3%，互聯網行業持續穩健發展，互聯網已成為推動我國經濟社會發展的重要力量。[1]因此，互聯網相關技術和應用的基礎知識作為高校的普及教育課程，勢在必行。

近30年來，網絡技術尤其是互聯網技術發展迅猛，基本上5年作為一個周期，就會出現一種新技術，同時淘汰舊的技術。如以太網的速率從1990年的10M到2010年的100G，20年中每5年增加10倍；WiFi技術從1997年IEEE 802.11第1代到2016年IEEE802.11ac的第5代也用了20年時間。這也在某種程度上造成了傳統的《計算機網絡》教程和教材大大落后于當前的網絡技術和互聯網技術的發展，且由于大多高校普遍只有《計算機網絡》的相關課程，缺乏較好的《互聯網》教程及教材，所以，必須以全新的互聯網視角來重新安排高校非網絡工程專業的互聯網基礎知識普及教程，以適應中國互聯網發展的需求。

二、當前高校《計算機網絡》課程存在的問題及改進措施

目前，高校非網絡工程專業的課程，基本仍沿用原有的《計算機網絡》的課程，其內容陳舊、編排不合理，不能反映最新的互聯網技術發展和應用需求，即使是最近三年內出版的新教材，其內容及編排方式仍普遍落后十年左右。

1.強調傳統的“計算機”網絡，互聯網思維不足

現在的互聯網，已遠遠超出了原有《計算機網絡》的范疇，大量非傳統意義上的“計算機”設備，如智能手機、平板電腦、電視、智能手表等接入互聯網的設備的數量已大大超過“計算機”本身的數量，并向萬物互聯的“物聯網”大方向邁進。目前，傳統意義上的“計算機”的應用項目絕大多數地要依賴于互聯網技術來實現，同時，由于大量基于手機等移動設備的“移動互聯網”應用的開發和使用，若再被稱為基于“計算機”的應用，也確實不合時宜。所以，用《互聯網》課程代替《計算機網絡》課程已是必然的趨勢。

2.強調傳統互聯網，移動互聯網內容不足

據市場研究公司IC Insights的報告，從2013年開始，全球移動芯片的產銷量已超過PC 芯片，成為產業的引領者。而截至2017 年6 月，我國手機網民逐年增加，規模達7.24 億，網民使用手機上網的比例達到96.3%；與此同時，通過臺式電腦和筆記本電腦上網的網民則在逐年減少，分別占網民的55%和36，5%[1]。中國作為全球最大的移動互聯網市場，其規模呈現日益擴張的趨勢，移動互聯網應用已逐漸成為互聯網應用的主導。然而，傳統的《計算機網絡》課程中幾乎不涉及和很少涉及移動互聯網的內容，課程的安排遠遠落后于實際的需要。所以，適當增加移動互聯網的內容，非常必要。

3.注重有線網絡，無線網絡內容不足

傳統的《計算機網絡》課程中，無論是局域網還是廣域網，均以有線網絡為主，如基于光纖、雙絞線、同軸電纜的網絡系統，而對WiFi、藍牙、移動通信等無線網絡技術的內容介紹則嚴重不足。而事實上，在當今的互聯網時代，無線網絡不僅使人們可以隨時隨地更加方便地組網、上網，而且也代表著未來的發展方向。

4.強調局域網，接入網內容不足

傳統的《計算機網絡》技術中，局域網是非常重要的一部分，而接入網被歸類進廣域網的范疇。而今天，在互聯網大規模的個人用戶和企業網用戶眼中，他們最關心的不是如何組建局域網，而是如何接入Internet了。在傳統《計算機網絡》教材中，一方面，其介紹的局域網技術中，大量的技術如令牌環、令牌總線、FDDI、甚至是曾經風靡一時的Novell網，已幾乎完全被淘汰了；而另一方面，教材中對于光纖接入、ADSL、Cable Modem等互聯網接入手段則介紹很少，造成很多互聯網用戶不知道如何接入Internet或不知其原理。所以，在互聯網時代，與其采用局域網和廣域網的分類方法，不如采用接入網和骨干網的分類方法，而將局域網作為家庭和企業接入互聯網的一種手段。

5.強調廣域網，Internet骨干網運行機制內容不足

廣域網是傳統《計算機網絡》課程的重點和難點，但由于現今Internet骨干網的運用在全球占壓倒性優勢，原有的X.25、幀中繼、ISDN等技術都已基本被淘汰了，與其再花大量時間去學習過時、落后而無用的技術，還不如直接學習目前被廣泛應用的基于TCP/IP和PPP的Internet了。

6.強調網絡構建，互聯網應用內容不足

對于目前絕大多數的計算機應用而言，基于互聯網來開發應用無疑是最高效、最便捷的方式。所以，僅僅介紹原有的FTP、Telnet、SMTP、DNS、HTTP等相關應用層協議是遠遠不夠的，人們現在更關注的是如何利用互聯網的資源如云計算和客戶端的配合及便捷的開發平臺，快速、方便地開發出基于計算機和移動終端的各種應用，并能安全、穩定地運行。所以，互聯網應用開發尤其是移動互聯網應用開發的相關知識顯得必不可少。

7.編排方式落后

傳統的《計算機網絡》編排方式要么以OSI七層協議體系結構為主線，要么以主要網絡技術為主線，均存在不少問題。以OSI七層協議體系結構為主線的編排方式往往會造成部分章節的內容過多，而部分章節的內容又過少；而以主要網絡技術為主線的編排方式則顯得雜亂無章。所以，應大膽摒棄傳統的編排方式，采用互聯網思維，以互聯網技術和應用為主線，同時兼顧OSI七層協議的順序，大量摒棄落后的、淘汰了的和不實用的網絡理論和技術，增加目前最新的互聯網技術，重新編排《互聯網》教程。

三、課程安排中須處理好幾個關系

1.傳統基礎知識和目前實用技術的關系

在計算機網絡的發展過程中，出現過相當多的技術和標準，但實際上，絕大多數技術均被新技術取代。對于與現在實用技術相關度比較高的技術，如WiFi的不同版本，應盡可能講清其發展史，使學生能融會貫通，但應偏重當前實用技術的講解。而對于哪些完全被淘汰，與現有技術相關度不大的技術，如局域網中的令牌環、令牌總線和FDDI等技術，廣域網中的X.25、HDLC、幀中繼、ISDN等技術，則可完全摒棄，直接重點介紹目前的實用技術，如局域網重點介紹以太網和快速以太網技術，廣域網重點介紹Internet中TCP/IP技術和PPP協議即可。

2.博與專的關系

堅持博與專相結合的原則是網絡技術在高度分化基礎上高度綜合發展趨勢的客觀反映[2]，適當把握不同內容的博與專是非常重要的，例如TCP/IP是必須深入講解的，而接入網部分只需了解即可。但總體而言，對于非網絡工程專業的高校學生，其主要目標是讓他們了解互聯網的基礎知識和應用開發方法，所以相對而言，應更加偏重知識的全面性，也就是“博”。

3.理論知識和動手能力的關系

現有的《計算機網絡》課程教材一般只關注理論知識的教學，不太注重動手能力的培養。其教材中要么根本沒有實驗相關的內容；要么要利用另出的相關實驗教材，與原有教材的關聯度不夠，所以，將各章的實驗內容直接編排進教科書更能有助于學生對相關知識的理解，也有助于培養他們的動手能力。

4.實際應用和科研的關系

在高校的教學過程中，堅持教學與應用相結合、教學和科研相結合是最基本的教學原則[2]，但對于非網絡工程專業的高校學生而言，由于互聯網是典型的應用驅動型技術，所以注重實際應用比注重科研更有價值，也更為實際。事實上，實際應用和科研也是相互融合的。

5.基礎知識和創新能力培養的關系

傳統的《計算機網絡》課程中，基本都只涉及基礎知識的培養，很少有創新能力培養的內容，而在“大眾創新、萬眾創業”的今天，尤其要加強學生創新能力培養，所以，在教材中可以貫穿一些創新創業的方法和案例，尤其是國內大型互聯網公司的成功案例，在實驗時多加強獨立思考和創新能力的培養[3]。

四、《互聯網》教程的教學大綱

基于上述傳統《計算經濟網絡》課程存在的問題和改進措施，同時兼顧處理好《互聯網》教程的幾個關系，現將《互聯網》教程的教學大綱總結如下：

1.互聯網技術概述

教學要求：了解互聯網的基礎知識，掌握互聯網的組成和作用。

教學內容：

（1）了解互聯網絡在信息時代中的作用，了解互聯網的起源和發展，并了解互聯網的標準化工作；

（2）掌握計算機網絡和互聯網的定義；掌握分析互聯網的性能指標和非性能特征；

（3）理解互聯網的組成和層次結構；

（4）理解互聯網的功能；

（5）解互聯網的應用方法；學習如何利用HTTP協議、瀏覽器和搜索引擎查找網頁；

（6）案例和實驗（如微軟的瀏覽器和百度的搜索引擎的原理和實踐）

2.通信技術基礎

教學要求：熟悉了解數據通信的相關知識點，了解數據傳輸的方式和相關技術。

教學內容：

（1）了解數據通信的基礎知識；了解數據通信系統的模型；了解信道的概念和容量；

（2）理解信息編碼技術；了解數據傳輸和通信方式；

（3）理解主要傳輸媒體的使用和構造；了解相關傳輸媒體的參數；

（4）理解信道復用技術；了解頻分復用、時分復用、波分復用和碼分復用等多路復用技術的概念和工作方式；

（5）了解數據交換技術的方式和工作原理；

（6）掌握差錯控制的含義；

（7）案例和實驗。（如華為5G極化碼的原理）

3.計算機網絡體系結構

教學要求：熟悉理解計算機網絡體系結構和各層功能。

教學內容：

（1）理解ISO的開放系統互聯（OSI）七層協議體系結構和TCP/IP網絡體系結構；

（2）熟悉物理層的基本概念和主要功能；了解USB接口的工作原理；

（3）熟悉數據鏈路層功能；理解數據鏈路和數據幀結構；了解互聯網協議中的點到點協議PPP和本層的關系；了解局域網的數據鏈路層的技術框架；

（4）熟悉網絡層功能；理解網際協議，熟悉網絡層所使用到的網絡地址；了解網絡層的IP協議；

（5）熟悉傳輸層功能；理解進程間通信的含義以及傳輸層最主要的兩個協議傳輸控制協議TCP和用戶數據報協議UDP的概念；

（6）熟悉高層協議及功能；理解常見高層協議，如文件傳輸協議FTP協議、遠程終端協議TELNET和簡單郵件傳輸協議SMTP等的應用；

（7）案例和實驗（如網易的電子郵件系統的原理和使用）。

4.接入網技術

教學要求：了解接入網的幾種接入方式，掌握小型局域網絡的搭建和相關技術。

教學內容：

（1）了解XDSL技術、光線同軸混合網（HFC網）、FTTx技術接入網等的基本含義和運行機制；

（2）理解局域網的特點和拓撲結構；了解局域網層次結構及標準化模型；了解以太網和快速以太網的工作原理；了解虛擬局域網（VLAN）的作用和使用方法；

（3）熟悉無線局域網WLAN；熟悉802.11無線局域網的組成；能夠對無線路由器進行簡單配置，搭建小型局域網絡；

（4）了解蜂窩移動通信網技術； 了解4G、5G的基本原理和應用方式；

（5）掌握接入網設備（各類Modem和交換機等）原理和使用方式；

（6）案例和實驗。（如思科和華三的交換機的原理和使用）

5.TCP/IP

教學要求：熟悉互聯網骨干網的工作方式，理解TCP/IP協議，掌握路由器的簡單配置方法。

教學內容：

（1）熟悉Internet骨干網的組成結構；理解TCP/IP參考模型以及和七層協議間的關系；

（2）了解PPP協議的工作原理和使用方式；

（3）掌握IP協議的工作原理和IPv4和IPv6地址的申請和分配技巧，了解網絡地址轉換NAT在網絡中的應用；

（4）理解TCP和UDP協議的工作原理，掌握端口號的作用，了解TCP的流量控制和擁塞控制的概念和原理；

（5）理解Internet中DNS的作用，了解簡單網絡管理協議SNMP的基本概念和應用方式；掌握虛擬專用網VPN在網絡架構時的作用；

（6）熟悉路由器的原理，掌握靜態路由和動態路由的配置方法；

（7）案例和實驗。（如騰訊的QQ和微信的原理和使用）

6.互聯網應用技術

教學要求：了解互聯網的應用領域和開發技術，學會用互聯網+的思維開展應用。

教學內容：

（1）理解互聯網+的概念；

（2）理解互聯網的數據處理技術，了解各種數據庫的主要技術，理解云計算和云終端的概念、特點、組成和作用；了解大數據的數據融合和數據挖掘的原理和方法；

（3）了解互聯網開發的基本方法和主要手段；

（4）熟悉移動互聯網開發的特點和方法；了解安卓、蘋果IOS，微信公眾號開發的基本方法；

（5）了解電子商務、即時通信、共享經濟等概念和應用；

（6）案例和實驗。（如阿里巴巴的淘寶網和云計算的原理和使用）

7.互聯網安全技術

教學要求：了解互聯網面臨的安全威脅，熟悉常見的網絡安全防范技術。

教學內容：

（1）了解計算機網絡面臨的安全性威脅；了解互聯網使用的安全協議；

（2）了解網絡安全措施；

（3）熟悉網絡安全防范；

（4）了解數據加密技術；了解網絡安全的數據加密模型、數字簽名、鑒別等概念；

（5）掌握訪問控制列表（ACL）的使用方法，了解防火墻和入侵檢測系統的原理；

（6）案例和實驗。（如奇虎360的完全防護產品的原理和使用）

五、結論

近年來，互聯網在人們的生產、生活中發揮著越來越重要的作用。因此，《互聯網》教程應作為高等學校中各科學生普修的一門課程，全面代替原有的《計算機網絡》的課程。在課程安排上，需大量摒棄落后、淘汰的技術，加上目前最新的實用技術，并注重培養學生的實際動手能力和創新思維。其目的是讓高校學生能對互聯網有個基本的認識，以在畢業后的不同工作崗位中，能以互聯網+的思維方式改革、更新其工作方式，提高效率，為國家的發展和人民生活水平的提高作出應有的貢獻。

參考文獻：

[1]CNNIC.第40次中國互聯網絡發展狀況統計報告. http：//www.cnnic.net.cn/， 2017.8

[2]周川.簡明高等教育學.南京：河海大學出版社，南京師范大學出版社，2006：137-138

[3]王健.改革課堂教育方式，培養大學生創新能力. 課程教育研究，2016，26：5-6.

作者簡介：

王健（1965.11—），男，江蘇南京人，高級工程師，曾師從著名網絡專家、中國工程院院士顧冠群教授，獲碩士學位，有多項國家專利及專著， 曾在東南大學任教，有外企和創業經歷，現為南京工程學院計算機學院教師 ，研究方向為計算機網絡 、物聯網、教育管理。