計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)方法探索與實(shí)踐

楊美艷，都廣捷，張愛(ài)華，閻宏艷

(天津科技大學(xué) 人工智能學(xué)院，天津 300457)

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)各專業(yè)的一門(mén)專業(yè)課程，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。本課程的教學(xué)目標(biāo)是：使學(xué)生系統(tǒng)地掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念及原理；理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)常用的協(xié)議；熟悉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常用的交換和路由設(shè)備的基本配置和工作原理。通過(guò)教學(xué)過(guò)程中對(duì)理論部分的理解和對(duì)實(shí)踐部分的操作，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力和實(shí)踐能力；通過(guò)綜合實(shí)例的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合提煉知識(shí)的能力和創(chuàng)新能力。然而，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中得到的效果往往不盡如人意，還有待進(jìn)一步提高。

2 教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)

由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程理論性很強(qiáng)，大部分教材都側(cè)重原理性講述，所以在實(shí)際的教學(xué)工作中，大部分教師仍采用較為傳統(tǒng)的教學(xué)方法。此類教學(xué)方式無(wú)法充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不濃，學(xué)習(xí)效果也不能達(dá)到預(yù)期。

2.2 知識(shí)點(diǎn)零散無(wú)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程涉及眾多的概念、協(xié)議、原理及算法，多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，通過(guò)教師講解可能僅僅獲得了一些零散的知識(shí)點(diǎn)，而并未對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系及其更深入的探究，導(dǎo)致學(xué)生只是知道“是這樣”，但不清楚“為什么是這樣？”，更無(wú)法企及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.3 實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)各自過(guò)分獨(dú)立

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中都會(huì)設(shè)置相應(yīng)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解，并提高學(xué)生的實(shí)踐能力。然而，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，由于學(xué)時(shí)及實(shí)驗(yàn)室等各方面條件所限，一般情況下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)各自獨(dú)立，當(dāng)兩者的進(jìn)度無(wú)法完全契合時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)不能很好起到相輔相成的作用。

3 教學(xué)改革

3.1 教學(xué)方法改革

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，需要打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，為課堂注入新的活力。可適當(dāng)采用自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生從被動(dòng)地接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)地參與，主動(dòng)提問(wèn)、主動(dòng)思考、主動(dòng)尋找解決方案。此種教學(xué)模式具有以下兩方面的優(yōu)勢(shì)：

第一，可以提高學(xué)生對(duì)于教學(xué)活動(dòng)的參與度，教師通過(guò)觀察學(xué)生在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中的參與情況，了解學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)是否理解以及理解的深度。

第二，在學(xué)生提問(wèn)、思考和求解的過(guò)程中，不但可激發(fā)學(xué)生的求知欲，還可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，鍛煉其創(chuàng)新能力。

3.2 提高知識(shí)的整體性

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中各章節(jié)的基本概念和知識(shí)點(diǎn)眾多，如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)有效的知識(shí)框架梳理，則各個(gè)知識(shí)點(diǎn)都是零散的，不利于基本知識(shí)的掌握和新知識(shí)的提取。如：多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材的內(nèi)容都是基于TCP/IP的五層體系結(jié)構(gòu)展開(kāi)講解，雖然課程的內(nèi)容被分成五章來(lái)介紹，但教材各章節(jié)的知識(shí)實(shí)際上并不是孤立存在的，只有將各章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)并進(jìn)行再加工才能形成一個(gè)完整的知識(shí)體系，有助學(xué)生更好地理解TCP/IP的五層體系結(jié)構(gòu)，由此完成一個(gè)基本的信息傳輸任務(wù)，只有這樣，學(xué)生在面對(duì)綜合性練習(xí)或?qū)嶋H的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境時(shí)，不會(huì)束手無(wú)策。所以，教師在講授的過(guò)程中，不能孤立各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，要有前后各章相關(guān)知識(shí)的連接，要讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)有整體性的認(rèn)識(shí)。當(dāng)然，在教學(xué)初期，學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的積累非常有限，通過(guò)一段時(shí)間的慢慢積累，學(xué)生一定會(huì)有很大的收獲，并且在此過(guò)程中不但掌握了基本的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，還促使學(xué)生采用更有效的學(xué)習(xí)方法，鍛煉了其學(xué)習(xí)能力，使得整個(gè)教學(xué)過(guò)程不但“授之以魚(yú)”，更是“授之以漁”。

3.3 實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)相輔相成

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中涉及很多抽象的知識(shí)，如協(xié)議，這些協(xié)議是怎樣工作的？是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中最難以理解的部分。以TCP協(xié)議的建立連接為例，如果教師在教學(xué)過(guò)程中，僅僅按照教材講授TCP協(xié)議在建立連接的時(shí)候需要三次通信和每次通信過(guò)程中各個(gè)參數(shù)的取值和變化，對(duì)學(xué)生而言可能太抽象，不容易理解，更無(wú)法印象深刻。但如果教師在講授完理論知識(shí)后，能及時(shí)利用抓包工具(如wireshark)抓取數(shù)據(jù)包后，再和學(xué)生一起分析每次通信過(guò)程及包頭中各個(gè)標(biāo)志位及字段的變化情況，學(xué)生一定印象深刻，收獲頗豐。實(shí)驗(yàn)截圖如圖1所示。

圖1 wireshark 抓包實(shí)驗(yàn)圖Fig.1 Wireshark fetching experiment graph

在TCP建立連接的時(shí)候需要進(jìn)行三次握手，在這三次握手的過(guò)程中，每個(gè)關(guān)鍵標(biāo)志位的取值都明確可見(jiàn)。如：第一次握手：1482，是客戶端發(fā)起主動(dòng)連接請(qǐng)求。其中SYN=1，seq=0。第二次握手：1483，是服務(wù)器端同意建立連接，給出的確認(rèn)報(bào)文。其中SYN=1，ACK=1。第三次握手：1484，是客戶進(jìn)程收到服務(wù)器端的確認(rèn)后，還要向服務(wù)器端發(fā)出確認(rèn)，其中ACK=1，seq=1。

三次握手完成，TCP連接建立成功，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。這樣，讓抽象的通信過(guò)程變得具體，看得見(jiàn)、摸得著，理解起來(lái)更簡(jiǎn)單，也更有趣。除此，教師可以向?qū)W生布置其他自學(xué)內(nèi)容，如讓學(xué)生繼續(xù)利用wireshark分析ARP等協(xié)議，鍛煉其對(duì)新知識(shí)的探索能力。

4 結(jié)語(yǔ)

如何更高標(biāo)準(zhǔn)地完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)工作、達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，是筆者多年來(lái)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)工作中一直不斷思考的問(wèn)題。從學(xué)生如何更有效地學(xué)、教師如何更有效地教兩個(gè)方面做出了討論，并在自身的教學(xué)工作中不斷改進(jìn)提高，以期得到更好的教學(xué)效果，在以“授之以漁”為教學(xué)目的的教學(xué)活動(dòng)中，激發(fā)學(xué)生的求知欲、創(chuàng)新欲和探索精神。