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网络工程专业 《计算机网络》教学改革探讨

2011-03-31崔艳荣长江大学计算机科学学院湖北荆州434023

长江大学学报(自科版) 2011年13期
关键词:层交换机网络层网络工程

崔艳荣 (长江大学计算机科学学院,湖北 荆州434023)

计算机网络是网络工程专业的专业核心课程,包括计算机网络的发展和原理体系结构、物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层、网络安全、因特网上的音频/视频服务、无线网络和下一代因特网等内容[1]。该课程涉及内容广泛且非常抽象,加之学时有限,这就要求教师结合网络工程课程设置特点,在计算机网络的教学过程中,根据网络工程专业课程设置体系,对计算机网络的教学内容和教学方法进行改革,从而达到提高教学质量的目的。

1 《计算机网络》的体系结构和知识模块

计算机网络是非常复杂的系统,为了能让计算机网络中的任何2台计算机能顺利地进行通信,国际化标准组织ISO提出了开放系统互连基本参考模型 (OSI/RM)[2],将计算机网络的体系结构分为7层 (见1(a))。由于现今规模最大、覆盖全世界的因特网并未采用OSI标准,而是使用TCP/IP 4层体系结构 (见图1(b))。因此,在讲授 《计算机网络》课程原理时,可综合OSI/RM和TCP/IP的特点,采用只有5层协议的体系结构 (见图1(c))。

根据5层协议的体系结构,《计算机网络》知识模块主要包括物理层、数据链路层、网络层、运输层和应用层的基本原理和协议,另外还涉及到网络安全、因特网上的音频/视频服务、无线网络和下一代英特网等内容。

2 调整教学内容

计算机网络教学内容包括理论教学和实验教学2部分。笔者通过分析长江大学网络工程专业的课程设置体系,发现 《计算机网络》的相关知识点与后续课程重复。例如 《密码学》和 《网络安全》已完全涵盖网络安全部分的知识点,《网络管理》包含简单网络管理协议SNMP的内容,《IPV6技术与应用》包含下一代因特网课程的知识点,因而讲授 《计算机网络》课程时可以将上述内容剔除。在教学过程中,主要讲授物理层、数据链路层、网络层、运输层和应用层中涉及到的原理和协议,尤其是网络层的IP协议、路由选择协议和运输层中的TCP协议等内容,更需要将其讲精讲透,从而为学生学习后续课程打下坚实的基础。

实验课程是加深学生对计算机网络基本原理和基本协议理解的重要环节,根据网络工程专业课程体系设置,笔者在 《计算机网络》课程中设计了双机互联、基于2层交换机和基于3层交换机的VLAN划分、网络互联3个实验。双机互联实验要求学生掌握如下内容:①双绞线2种联接标准;②用所做的“跳接”双绞线完成2台计算机的直联 (或2层交换机的级联);③掌握计算机网络 “共享”的配置。基于2层交换机VLAN划分,要求学生掌握如下内容:①了解IEEE802.1Q的实现方法;②掌握2层交换机VLAN划分的方法。基于3层交换机VLAN划分,要求学生掌握如下内容:①理解多层交换机的路由原理;②了解多层交换机在实际网络中的常用配置;③回顾2层交换机VLAN的划分方法;④进一步理解802.1Q的原理和使用方法。对于网络互联实验,要求学生掌握如下内容:①掌握网络设计的原理与步骤;②掌握IP分配、网关设置原则;③了解路由协议的作用,掌握网络互联设备的作用和配置。

3 改进教学模式

计算机网络内容比较抽象,涉及到的知识点也很多,若采取满堂灌的传统教学方式,教学效果肯定不好。为此,笔者以多媒体教学方式为主,在关键知识点上,除了用多媒体课件辅之以动画说明外,主要利用黑板板书来讲解说明。此外,在讲授新课前,通过提问的方式复习上节课的内容;在新课结束时,会对该节课的主要内容进行总结。

为了激发学生的学习热情,提高学生学习的自主性和能动性,在讲授课程基本内容时,应结合相关前沿知识,以专题的形式给学生布置任务,要求学生从背景、原理、应用、前景等方面去查阅相关文献,并将查阅结果形成文档,做成课件,请学生上讲台讲解并组织学生讨论。笔者根据不同章节涉及到的不同前沿知识,布置了相关专题,如P2P技术、HFC网、IP多播技术、上网行为管理、无线传感器网络、物联网等。实践证明,采取上述方式可使学生充分理解课程基本知识,同时可以激发学生的学习潜能并开拓其视野。

《计算机网络》课程的理论与实际联系十分紧密,有很多知识涉及到网络应用问题,因而在教学过程中应注重培养学生的动手能力。为此,笔者设计了如下网络应用的实验内容:①学会制作网线工具的使用和测试网络是否连通的方法。②教师先对TELNET远程访问交换机的相关内容进行示范,然后启发学生独立完成该实验的其余部分。③设计型实验。教师只给出该实验的任务书,而网络拓扑图的设计、IP地址的规划到路由器交换机的选择及最终测试则全部由学生完成。通过上述实验,锻炼了学生的实践动手能力。

此外,可要求学生在课后动手完成该课程中涉及的相关应用知识,比如设置个人计算机的IP地址、子网掩码、网关、DNS等;在学生寝室构建一个小型的局域网、在个人电脑上安装FPT服务器、下载网络模拟器并使用网络模拟器进行网络设计、在局域网中利用TFTP传输文件等,上述实践可以提高学生学习该课程的兴趣,同时也增强了学生的动手能力。

4 结 语

根据网络工程专业课程体系结构,分析了 《计算机网络》课程的体系结构和知识模块,并对该课程教学内容进行了改革,即主要讲授物理层、数据链路层、网络层、运输层和应用层中涉及到的原理和协议,尤其是网络层的IP协议、路由选择协议和运输层中的TCP协议等内容,对后续课程涉及到的知识点进行适当取舍。此外,改进了教学模式,在教学中将多媒体教学方式与传统教学方式相结合,同时注重培养学生的动手实践能力。上述改革措施取得了较好的教学效果并受到学生欢迎 。

[1]谢希仁 .计算机网络 [M].北京:电子工业出版社,2009.

[2]吴功宜,吴英 .计算机网络技术教程 [M].北京:机械工业出版社,2010.

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