計算機網絡課程多導向多落點本科教學模式的設計和建設

溫 靜，孫 敏

（山西大學 計算機與信息技術學院，山西 太原 030006）

0 引言

計算機網絡技術已成為21 世紀廣泛使用的技術，在當前的教學受眾中已不再局限于本科及高職院校，部分內容已出現于中學教育中，這使計算機網絡成為熱門且亟須保持更新的課程。計算機網絡作為計算機科學與技術專業的重要基礎必修課程之一，也是計算機科學技術與通信技術的交叉學科[1]。

計算機網絡課程在本科階段的課程內容都是以Internet 采用的體系結構TCP/IP 為基本框架，自底向上或自頂向下、系統式、分層次、多視角地講授了計算機網絡的基本概念、基本理論和基本方法[2-3]。在高職院校中，該課程主要面向國內的職業競賽，相較于本科學習，更側重實踐環節和動手能力，而理論知識結構稍顯薄弱。在教學內容的組織上，有的授課教師在整個教學過程中全部教授基礎理論，有的則在講授理論過程中蜻蜓點水式地涉及粗淺的實驗，還有的全盤通過工程實踐來學習該課程。這些教學內容的組織往往太側重教，而沒有思考學，缺少從學生的角度出發想問題，沒有周全地為學生考慮：在學習周期結束后自己處于什么階段，能做什么？有什么樣的學術和職業發展方向？因此，學生對于這門課程只有單一形式的認識和了解[4-5]。

眾所周知，教是手段，學是目的。那么，學的目的是什么？這正是教師應該時常反思和提醒自己的問題。“學以致用”來回答這個問題恰到好處。作為教師，通過思考“學以致用”，正是改進教學手段和為學生著想的最佳切入點。

1 計算機網絡課程多導向多落點的教學模式

多導向多落點的教學模式是通過在教學實踐中依據該模式下學生學習反饋情況而設計，旨在夯實理論，提高工程能力，培養科學思維，使學生在學習該課程時，入門有思路，出口有方向，學習有落點，了解自己在本課程的擅長和不足，為學生未來的發展提供借鑒和指導。

計算機網絡課程開設的對象為計算機專業三年級大學本科生，施行56+16 課時的教學安排，其中56 課時為理論教學，16 課時為實驗教學。對于該課程，學習對象的知識結構要求必須具備操作系統、接口與技術、數據庫系統概論、體系結構、軟件編程等相關課程的扎實專業知識，見圖1。這些入門課程作為計算機網絡的理論基礎，在學習計算機網絡課程的過程中，必須注重與這些入口課程的聯系，并為進一步學習網絡工程、網絡編程、網絡安全管理等打下堅實的基礎。

圖1 計算機網絡課程教學總體思路框架

該教學模式以五層TCP/IP 的計算機網絡體系結構為核心和出發點，包括物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層的功能、接口和主要協議，總體思路和框架圖見圖1。在教學過程中以縱向多落點為教學手段，以橫向多導向為教學目的，對網絡各層的理論學習、實踐工程，乃至網絡環境規劃設計，形成一套行之有效的教學內容、方法和思路。

1.1 多出口導向的培養目標

在圖1 的橫向右端，本課程的培養目標主要以4 個方向為出口導向，為了使學生對通過學習該課程了解未來發展方向而組織和開展教學工作。

（1）滿足學生畢業后從事計算機網絡規劃、系統集成的工作要求，重點在計算機網絡工程方向的知識基礎以及網絡規劃設計實施。

（2）滿足學生畢業后從事網絡安全以及網絡編程的工作需要，重點在安全運營以及軟件定義網絡的基礎學習。

（3）滿足企、事業單位入職、考研以及軟考、認證的學生需要，從試題知識點綜合應用到解題思路都落實在課程教學內容及資源中。

（4）滿足學生為開展更高層次的科學研究，掌握目前計算機網絡的研究重點和研究熱點。

1.2 多落點的教學內容

本課程的教材采用謝希仁主編的《計算機網絡》（第七版）[1]，以其作為網絡體系結構TCP/IP 的基本知識架構。

第一，在理論知識學習的落點上，按照不同的導向點設計和組織難度分級的題庫。

（1）以該教材理論出發，精選課后重點、要點、難點習題，加深理解網絡各層的概念。

（2）根據所屬知識點，每年擴充積累了思科網院、軟考認證、考研考點等多種學習導向的教輔資源。

第二，立足易混淆的知識點，精心設計一系列實驗內容，主要實現對網絡各層的理論驗證、網絡設備配置和網絡環境規劃設計。

實驗環節包括真機實驗和模擬器實驗，見表1。

真機實驗分為基礎設備的實驗和高級設備（如圖1 所示網絡設備產品）的實驗。基礎實驗涉及的設備有交換機、路由器和網關；高級實驗設備有防火墻、VPN 和服務器等。學生可以自主在真實網絡中構建網絡，并利用Sniffer、Wireshark等工具進行抓包分析。

模擬器實驗主要采用思科模擬器為操作平臺，自主設計一套難度遞進，與理論環環相扣的實驗題庫，既可以在模擬器上考察，也可擴展到真機實驗。

1.3 “理論—實踐—理論”的閉環反饋式教學模式

在該課程的教學方法組織上，以多方向導向的培養目標為指導，構建理論與實踐結合、教學內容與計算機網絡集成、計算機網絡編程結合的多層次結合教學模式。

表1 實驗環節內容的設置

第一，為了確保知識的遞進性吸收。以課后習題為起點，使學生體會課程中各層之間的重點難點。

第二，為了通過實踐檢驗理論的再體驗。通過實驗環節（包括模擬器實驗以及真機實驗）中出現的問題檢驗知識點掌握的準確程度，再次加深對理論知識的理解。

第三，為了對網絡工程原理與設計思想的再升華。通過提升難度的考研、軟考認證真題再檢驗理論知識運用的牢靠程度和靈活性。

2 計算機網絡課程多導向多落點的建設情況

由于計算機網絡及相關學科都處于快速發展之中，而學生的知識結構也在不斷豐富，如何將計算機網絡各方面知識點有機整合，梳理出不同深度、廣度及難度的知識結構，以適應不同導向出口的需求，使學生明確所學理論與課程體系的關聯，并與自己預期的未來發展相聯系？根據以上對該課程教學思路的分析，計算機網絡教研組目前的建設情況如下。

2.1 理論上既加固又加深

在知識體系上保留了傳統的理論架構，目前采用謝希仁編撰的《計算機網絡》（第七版）為教材，相關的國內外著作為參考，在56 課時的課堂教學內，使學生對計算機網絡設計的理論范疇和基本方法有初步的和全面的認識。在知識落點上以考研、認證為導向，將課后精選的難點題、思科認證和軟考真題以及最新的網絡技術及其原理貫穿于授課過程中。這就要求教師將全部的理論內容和知識落點做甄別，分難易，劃層次。

2.2 實踐上既要全面又要反思

在實踐環節，既要通過驗證性實驗加深理論的理解，也要通過設計性實驗引導學生對網絡中問題的思考和解決。在16 課時內要掌握各層的基本原理和主要協議的應用等，將各個知識點融匯于實驗中。例如，在網絡規劃中通過設計不同的網絡前綴，引導學生思考子網掩碼正確的計算；通過在不同局域網中設置相同編號的VLAN，引導學生思考VLAN 的作用范圍；通過使用Wireshark 抓包工具，分析各層之間協議服務與被服務的關系。

2.3 多維度的全面考查方式

計算機網絡的市場化和工程性是先于該課程理論的，因而對該課程考察應該是全面的，既要體現出理論知識較為牢固的學生，也能突出動手能力強的學生。然而，在56+16 課時內完成這些教學內容，對教師來說需要完成大量的預備工作，將全部教學內容高度集成在學習周期內，更離不開學生的積極配合。在考查學生時，成績的比重設置會綜合評估學生的理論知識和實踐工程能力。更重要的是，通過該課程教學模式的設計培養學生的計算機網絡工程思維。

3 多導向多落點教學建設方案的效果評估

在實施該課程模式的幾年來，通過這一系列教學模式，筆者成功地培養出不同特點的優秀學生。例如，在實驗環節中，為了實現中小企業在不同地點之間的網絡互聯，根據需求需要設置公有地址—私有地址的轉換。通過該課程的學習，學生能夠自發主動地設計隧道（Tunnel）技術實現這一需求。學生通過該課程的學習，能夠順利地通過思科CCNA1 和CCNA2 以及國家軟件工程師的認證考試。考研的學生獲得牢固的理論基礎，同時在攻讀碩士時已具備開展網絡安全、系統集成等科研工作的預備知識；而工程能力強的學生則具備步入相關行業的技術儲備。從學生對該課程課后評價以及考研和從業后同專業導師和用人單位的反饋可看出，本課題組設計和建設的教學模式是行之有效的。

4 結語

當前，山西大學計算機與信息技術學院已成立了計算機網絡教研組，對于教研組設計的多導向多落點教學模式仍處于探索和不斷建設階段。在“理論—實踐—理論”的閉環反饋教學模式的建設中，還需要任課教師長期實踐和摸索。該課程的理論和實踐都需要與時俱進，就要夯實理論基礎并時刻把握最新技術，立足于不同導向出口下學生對本門課程的學習要求，從而提升計算機網絡多導向多落點模式的教學質量。