计算机网络课程网络教学范文
时间：2023-11-15 10:00:18
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中图分类号：G64 文献标识码：A
收录日期：2012年5月11日
传统的理论教学方式是“以教师为中心”的课堂讲解分析，教学内容主要围绕网络体系结构，按照自顶向下或自下而上的顺序，逐层讲解相关理论知识。由于知识点抽象、概念多，学生普遍感觉内容枯燥，难以掌握。
由于网络实验室具有专用性，实验室设备除微机外，主要是交换机、路由器等网络设备，其价格昂贵，淘汰更新较快。不少学校鉴于资金不足，设备使用率相对较低等因素，对网络实验室的投入不足，甚至没有专用网络实验室，这直接影响了实验课的正常开设和实验效果。
教学过程中大多数学生和教师对实验的认识不足，以为网络实验主要是验证性实验。实验教学和理论教学联系不够紧密，分析实验现象不到位。实验教学内容一般主要涉及以下两个方面：一方面内容主要是各类网络服务器（如Web、FTP、DNS、DHCP、E-mail等）的设置和常用网络设备（如交换机、路由器）组网配置等工程类实验。实验内容比较直观、实用，学生兴趣相对较高。但是，实验对网络数据通信过程和网络协议的工作原理涉及较浅，致使学生对原理性知识的理解仍然比较模糊。再加上设备不足，实验通常以分组方式进行，每组配备一套实验设备，这样在有限的课堂学时中，就不能满足每位学生都能实际操作；另一方面实验内容强调学生网络编程能力的训练，内容涉及CRC校验模拟编程、Ethernet帧发送模拟编程、IP数据包解析编程、TCP和UDP数据包发送模拟编程、IP地址检查和路由模拟编程等方面。由于实验学时的限制、学生编程能力、学习积极性和自觉性的差异，实际操作过程中，教师一般是将具体的模拟程序编印在实验指导书上，由学生在实验中上机输入、完善、调试实验程序。另外，这类程序规模较小，一般只有几十行，很少涉及综合性大规模程序。因此，多数学生无法通过实验真正锻炼出将来在实际工作中所需的项目设计管理经验和团队协作能力。
二、计算机网络课程教学改革
1、更新教学内容。为适应计算机网络新技术、新概念和新应用不断涌现和快速发展之特点，我们应不断修订教学大纲，并引入重要的新知识。新教学大纲可以去掉已经被淘汰的网络知识内容，增加作为网络骨架的路由器技术、虚拟局域网技术，增强网络安全与网络管理技术等内容。对于一些实践性内容，如虚拟子网技术、服务器的配置、交换机和路由器配置等技术，则采用实验来代替纯粹的课堂讲授的方式，让学生以实践的方式来学习。在讲授过程中，注重融入新技术的讲解，比如在讲述网络层的同时，还融合进了近年来迅速发展起来的各种网络技术，如无线传感器网络和移动网络等。由于计算机网络课程所涉及的内容太多，课堂教学应突出重点，结合计算机网络的主要应用和未来发展方向，考虑实用性和技术前瞻性，以主流局域网、广域网技术为重点。
2、加强实验环节。在传统的计算机网络课程实验环节中，实验内容往往过多地依附于理论教学。因受到课程总学时的限制，实验课的内容多以了解性和验证性实验为主，缺乏对计算机网络的核心原理和应用方法更充分的融合和扩展，这样使得学生虽然了解了一些关于网络交换设备如交换机、路由器等的基本功能和配置方法以及一些网络管理软件的使用方法，但当面对一个具体的大型网络组网和管理实例时却无从下手，由此也体现了学生对计算机网络的认识和理解停留在书本上，没有将理论知识和实际操作结合起来，不能做到学以致用。针对这种情况，教师一方面可以对实验课内容进行精心安排，通过在课堂上增加网络实践方面的案例，如企业和家庭组网、网络协议分析等内容，深入剖析计算机网络的整体构成及运作方式以及相关软件的支撑作用，让书本理论知识从抽象变为具体；另一方面可以与相关企业建立网上实验室，通过搭建一个交流和互动的平台，让企业根据自身需求提出各种网络建设的课题，让学生提交各种网络建设方案，并从中选择最优方案让学生来亲自搭建。此外，教学单位还应该建立自己的网络实验室，供学生进行网络实验。
3、采用案例教学。案例教学法也叫实例教学法或个案教学法，它是在教师的指导下，根据教学目标和内容的需要，采用案例组织学生进行学习、研究、锻炼能力的方法。它能创设一个良好、宽松的教学实践情景，把真实的典型问题展现在学生面前，让他们设身处地的去思考、分析、讨论，对于激发学生的学习兴趣，培养创造能力及分析、解决问题的能力极有益处。
实践证明，运用“案例教学法”能收到良好的教学效果。上好案例教学课，教学案例的选择至关重要，一个好的案例能促使自己进行教学的反思和帮助学生“学有所获”。在选择案例时需要注意：第一，注重时效性。引用的案例应紧跟形势，引进新的实例。只有这样，才能使学生感兴趣，有新鲜感。例如，讲解广域网时不要过多的讲解已经过时的网络。还有链路层的协议，不要讲解HDLC协议，即复杂，有难懂；第二，注重趣味性。所举案例应生动有趣，生活化、通俗化，适应学生的接受水平。只有这样，才能引发学生兴趣，帮助学生轻松掌握知识。例如在讲解ARP协议时，可以讲解ARP攻击原理和实例，很容易引起学生的兴趣；第三，注意精确性。引用的案例应尽量真实具体，不宜胡编乱造；第四，难易合适。需要注意案例的难度。没有难度，学生会没有兴趣；难度太大，学生又容易丧失信心，这些都对授课不利。
三、结束语
计算机网络是一门不断创新、实践的课程。明确实验教学目标，合理设置、优化整合实验教学内容，积极探索行之有效的教学方法，培养学生独立思考、综合分析、善于观察、勤于实践等方面的能力，是计算机网络实验教学改革与发展的长远主题。教学实践过程中，我们还将继续不断地努力探索、改革创新，充分发挥实验课在培养学生实践能力和创新能力中的积极作用。
主要参考文献：
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一、引言
CDIO理念代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate），其主要以产品研发到产品运作的生命周期为主要载体，让学生在计算机网络课程学习过程中更具主动性、实践性。而基于CDIO理念的培养大纲中将毕业生的能力分为基础知识、个人能力、人际团队能力、计算机网络系统能力四个层面，是对学生综合性能力的培养要求。
二、基于CDIO理念构建计算机网络课程教学目标
CDIO教学大纲的首要教学目标便是建立原理清晰的教育结构，在获得高级目标集的同时可提供完整、清晰的主题集，并最终实现评估。计算机网络专业的学生日后是要进行工程业、计算机网络业的工作，因此学生必须具备工程师的基本技能，即在现代运作团队中可进行构思、设计、实现、运作较为复杂的工程产品、系统。第一，要求学生能对网络应用的优缺点进行整体性的评价。第二，要求学生运用计算机网络基本原理、技术设计网络应用，并可对网络进行良好评估。第三，要求学生以设计好的计算机网络硬件框架为基础，可设置良好软件环境，其中包含系统软件与应用软件两种，从而维持网络可正常运行并对网络性能进行合理评估。第四，要求学生可以对网络进行管理，其中包括文档管理、系统中软硬件管理、网络安全管理，同时也要对网络运行情况进行正确评估。
三、基于CDIO理念设计计算机网络课程教学内容
在制定教学目标之后，要结合课程实际内容以及学生的认知特点来设计教学内容，主要可划分为四个教学模块即网络系统评价、技术原理应用、网络软件环境构建、网络管理。第一，网络系统评价：该模块的主要教育核心便是培养学生对计算机网络的感性认识，教师在对学生讲授计算机网络课程的原理之前，由于其具有极强抽象性，因此首先要对学生的计算机网络认识进行全面调查，以保证学生在学习之前可以对计算机网络课程知识形成初步的感性认识。再通过学生正确对网络系统进行评价之后，便在其脑海中构建起网络的基本雏形框架。其中主要内容例如计算机网络历史变迁、网络应用、计算机单机形式、网络环境、文件处理、远程电子邮件发送等基本应用。让学生从对计算机网络初步了解进而逐渐提升层次深度，最后延伸到对网络成本、经济效益方面的分析。第二，技术原理、应用：学生对计算机网络形成初步认识之后，教师要引导学生在脑海中构建计算机网络体系结构概念，帮助学生对计算机网络形成理性认识。主要内容可涵盖：OSI7层模型、网络拓扑结构、通信设备、网络协议、常用协议等。根据CDIO理念，教师可以将模型中知识点顺序由高到低来进行讲解，帮助学生完成从应用层到物理层的知识跨越，因此教材编排的顺序也应符合这一顺序规律。第三，网络软件环境构建：该模块主要是要求学生对计算机网络系统环境软件与应用的设置办法进行掌握，需要学生加深对网络原理的理解程度，同时要基于项目应用为标准来进行网络软件环境设置。其中主要内容包括路由器信息设置、服务器端网络操作、应用软件系统服务等。第四，网络管理：网络管理模块中需要学生掌握的主要是网络资源的管理，其中主要包括网络硬件、软件、数据资源等的日常维护管理工作，例如资源的控制、使用、跟踪、监控，同时也包括打印机队列管理、外部网络连接、防火墙等知识。
四、基于CDIO理念设计计算机网络课程实践活动
在基于CDIO理念设计计算机网络课程实践活动之前，首先要制定系统性、实用性、实践性、发展性四项基本原则。首先要保证学生在实践活动中设计的实践项目要具备极强关联性，并最终可形成较为完整的整体。虽然实践项目来源于实际应用，但并不是对实际工程项目的施工，要允许学生对项目进行反复实验以期在失败中不断累积经验。同时实践项目的延伸性可通过学生自身发挥想象、技术来实现，例如在对学生配置子网划分的任务过程中，可以要求学生必须将一级子网进行划分，但对多级子网的划分可以按照自身的兴趣来发挥，以此来提升学生在实践项目操作设计中的积极性。对于网络应用评价方面，首先在学生了解计算机网络相关设备性能、价格、安全性的基础上，来对计算机网络应用系统的优缺展开讨论，通过收集计算机网络操作系统类型之后可以描述出它们工作时的基本过程。在培养学生构建网络系统软件的实践项目过程中，可以从系统环境设计、网络环境设计、用户环境几个方面来要求学生，例如WEB服务器、FTP服务器、邮件服务器等。五、结束语综上所述，基于CDIO理念的计算机网络课程教学设计要从教学目标确立、教学内容设计、实践活动设计三方面来进行全方位的教学设计，让学生从掌握计算机网络的基础原理提升到可以实际对计算机网络硬件、软件进行开发、设计层次，从而有效提升学生的计算机网络课程学习能力、技能掌握程度，是培养优秀计算机网络人才的有效举措。
参考文献：
[1]杨运涛.基于CDIO理念的计算机网络技术课程实训教学模式探讨[J].科技与企业,2014,15(05):244-245.
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0 引 言
对网络工程专业的学生来说，计算机网络技术是本专业最重要的基础课，其内容比较繁杂[1-2]，直接关系到后续课程，如网络安全、网络系统集成与管理、网络编程和网站开发等课程的学习效果[3-4]。作为网络工程专业的基础教学内容，需要安排较多的学习时间，才能将知识点讲清楚、讲透彻。
在多年的教学实践中，笔者发现安排两个学期来学习计算机网络中从底层到上层的知识较为合适，有利于学生充分理解网络的理论知识点，并有足够多的时间参与实验。当前主流的计算机网络教材主要围绕OSI七层模型与TCP/IP协议栈四层模型组合后的五层模型来讲述，比如谢希仁教授编写的《计算机网络（第六版）》。在使用该教材的过程中，笔者发现了一些问题，其中主要问题是教学内容的选择与课时的分配。
在教材提出的五层模型中，物理层涉及较多的通信网内容，知识点多且分散，但该部分并非计算机网络的核心点，可以不作为教学的重点。随着网络技术的推陈出新，数据链路层和网络层在内容上有较多变化：旧版教材中数据链路层和网络层包含的一些网络技术已被逐步淘汰，教材仅以PPP协议和以太网协议作为代表协议进行介绍；网络层也仅限于与IP协议相关的内容；运输层内容变化不大；应用层的一些非主流协议（如FTP、TELNET）也逐步减少了篇幅，同时引入了应用进程跨网络通信内容的介绍。在介绍完整体模型后，教材还引入网络安全、无线网络、通信网络等其他内容。
1 课程群结构
经过几年的教学尝试，笔者发现将计算机网络技术拆成几门课，以小型课程群的方式进行教学，获得的教学效果比较好。小型课程群包括计算机网络、计算机网络实验课程、互联网原理与应用、现代通信网概论。这4门课不仅涵盖了传统计算机网络的内容，还包含了一些主流的网络技术，同时能实现理论与实践的紧密结合。其中，计算机网络、互联网原理与应用在内容上完整地包含整个TCP/IP协议栈的内容，这部分是整个网络工程专业知识体系结构的基础，为学生后续学习网络编程、网站开发、网络安全、网络系统集成或管理奠定了坚实的基础。在内容分布上，计算机网络强调底层通信协议，互联网原理与应用强调对高层应用的理解和开发能力，现代通信网概论从横向角度对网络技术进行了?U展。计算机网络实验课程是计算机网络的配套实验课，将理论知识应用在实验中，加强了学生的应用能力。课程群的课程内容对培养“具有较强的网络工程专业知识和工作能力的高级专门人才”起到打基础、长内功的作用，其基石作用在专业培养中不可欠缺。
1.1 课程学时学分与内容分配
建设网络工程专业小型课程群的过程中，在学分设置上，计算机网络、计算机网络课程实验、互联网原理与应用属于专业核心课程，分别占4学分、0.5学分和3学分；现代通信网概论属于专业方向课程，占2学分；每个学分分配18个学时。在课程安排上，第4学期开设计算机网络、计算机网络课程实验，第5学期开设互联网原理与应用，第6学期开设现代通信网概论。
课程的具体内容分配如下：计算机网络讲述五层模型中的物理层、数据链路层、网络层中的IP协议、运输层；计算机网络实验课程在前者的基础上，完成5个验证性实验；互联网原理与应用除了讲述五层模型中的IP路由、应用层协议，还强调基于SOCKET API的网络编程、基于RPC和RMI的互联网应用开发，配合3个课程实验；现代通信网概论作为知识点的衔接课程，介绍当前或曾经出现过的通信网技术，比如通信网中的传送网、信令网、传统电话网、IP电话网、移动通信网、ATM、接入网技术等内容。
1.2 教材选定情况
在教材选择上，谢希仁教授编写的《计算机网络（第六版）》虽然对底层协议讲解较多，但应用层协议方面不够深入。Comer D E编写的《计算机网络与因特网（第六版）》对应用层协议介绍较多，但在章节安排上没有完全按自底向上的方式编排。Tanenbaum A S编写的经典巨著《计算机网络（第五版）》，对每部分都有详细介绍，但全书知识点太多，接近800页，不太适合作为师范院校的教材。
当前的解决方案为：计算机网络继续使用谢希仁教授编写的《计算机网络（第六版）》，但互联网原理与应用使用Comer D E编写的《计算机网络与因特网（第六版）》。对课本中不够详细的内容，应通过教学课件进行补充介绍。主讲教师在课堂上给出足够的解释，同时标注参考书籍和参考网页内容，让学生课后自行查阅。现代通信网概论使用杨武军副教授编写的《现代通信网概论》。计算机网络实验课程使用学院自行编写的实验讲义。
1.3 教学新形式
从课程群的内容可以看出，整个课程群其实围绕着“如何将信息从一台计算机传输到另一台计算机”这一问题逐步展开。重点内容体现在TCP/IP协议栈中的数据链路层、网络层、运输层和应用层的协议及相关技术。难点在于学生学完所有内容后，如何将这些知识有机地联系起来，完整地回答前面那个看似简单却十分复杂的问题。
为了让学生对问题和问题的答案有清晰的理解，在计算机网络的第一堂课中，任课教师抛出这个问题，然后让学生带着问题听课。教师每讲到一处知识点的时候，适时地将问题结合起来，提示学生当前知识点与问题的关系，该知识点解决了问题中哪个细节，从TCP/IP协议的底层一直到应用层，层层强化内容与问题的关系。在讲授现代通信网概论的时候，从横向角度扩展，向学生解释在不同环境下通信网络或计算机网络如何根据不同环境不断变化技术手段，进而解决这个最基本问题。
通过几年的教学尝试笔者发现，采用这种小型课程群组课的方法，结合现代多媒体教学手段和上机实验操作，学生能够较牢固地掌握这些课程的关键内容，并对网络工程的全局架构有一个整体认识，为学习其他专业课程打下良好基础。
2 ?n程群实验教学内容
作为理论的实践部分，计算机网络实验课程是网工专业的核心课程之一，其设计初衷是让学生有更多的动手机会，并在动手过程中提出问题，鼓励实验者自行寻找答案并进行理论解释，从而加深其对理论知识的理解。此门课程共包含5个实验，覆盖课程的主要理论知识，分别是以太网抓包实验及网线制作、小型局域网设计与VLAN配置、静态路由配置、ARP抓包及ARP欺骗设计、TCP协议的工作原理和分析。
互联网原理与应用课程中包含3个课程实验，与前者不同，实验是课程的一部分，不单独计学分。3个实验分别是SOCKET网络编程设计、应用层TELNET和FTP协议分析、应用层HTTP协议分析，要求学生完成一个网络编程程序和3个协议的抓包分析实验。
实验配备专门的网络工程实验室。实验室共有5个机架，每个机架安装2台二层交换机、1台三层交换机、4台路由器、4台电脑。在保证人手一机的前提下，每次能容纳20名学生完成一个批次的实验。
实验前，教师提供实验指导供学生预习，一些稍难的内容（比如机柜中网络环境的搭建、如何用PC机配置网络设备等）会在实验前进行简单讲解。实验过程中，主讲教师和2～3名研究生在现场辅助学生，解决学生在实验过程中遇到的问题。常见问题包括抓包软件无法捕获数据包、ARP欺骗实验无法实现欺骗、添加路由后网络无法连通等。对于遇到问题无法继续实验的学生，指导者会先进行原理分析，启发学生找到问题的根源，然后找出相应的解决方法。实验完成后，学生需要提交实验报告并分享自己的实验心得，重点分析实验中遇到的问题以及解决方法。
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一、计算机网络技术课的教学现状
随着现代通信技术和计算机技术的飞速发展，信息技术正在给人类带来一场新的产业革命，信息已成为人类赖以生存的最重要资源。而信息的社会化、网络化、全球经济的一体化，都受到计算机网络技术的巨大影响，这对高校计算机网络技术专业的教育提出了更高的要求。“计算机网络技术”专业是信息技术通信领域的重要支柱，然而，调查发现目前在计算机网络技术课程的教学中，网络技术飞速发展与师资老化的矛盾日益严重，这将从根本上制约教育质量的发展。另外，一些学校的现行教材中教学内容滞后，以学科为体系的痕迹明显，教学内容偏多偏深，实践与能力培养不够突出，教学要求与培养“以能力为本位”的教学目标存在一定的差距，而且专业实习、实训的设备与计算机技术的发展有一定的差距，学生实验教学往往不能按要求进行，从而对教学改革的进程起到消极影响。
二、计算机网络技术课程教学的优化
1．优化课程体系
在课程设置上，学校应当坚持应用能力“宽窄”结合的方针，使学生逐步深人全面地掌握网络知识，培养学生各个方面的网络应用能力，同时适当兼顾计算机其它应用能力的培养，使学生毕业后能适应多种职业岗位群的需要，按照网络集成、网络管理和网络软件开发三个方向成组设课，强化这三个方面的应用能力。让学生根据自己的兴趣、发展方向和接受能力自主选择相应课程。学校在制定教学计划时应该根据实际情况和社会需求安排四大类课程的教学内容和学时比例。技术基础课以教会学生掌握从事职业岗位所必须的科学原理、方法和使用这些原理和方法去分析、判断、解决生产第一线或工作现场实际问题的能力，技术技能课是以行业的职业技能为目标，将职业理论知识应用于实际岗位操作能力的训练，这两类科目的学时数可以适当减少；公共基础课应满足学生学习和应用职业岗位技能所必备的基本概念、基本原理和基本方法的需要，培养学生掌握科学思维及解决实际问题的方法，课程的学时数比例可以适当加大；而选修课是以跨专业或高新技术等课程为主，以培养学生的就业适应能力、专业技能综合能力，门数尽可能多、范围要广些。
2．丰富教学内容
计算机网络技术主要是关于计算机网络的基本理论，比如有网络的拓扑结构、网络体系、网络设备以及网络应用等，重点是相关内容的理论阐述，网络设备中的网卡主要介绍网卡的结构及工作原理、分类情况以及性能指标等纯理论的知识。教师在教学过程中要注重理论与实践的互相结合，可以结合网卡的性能指标以及分类情况介绍网卡的选型以及网卡的安装等实用知识，将网卡相关的理论与实际结合起来，激发学生的学习动力和学习兴趣。网络应用技术主要介绍电子邮件系统的工作原理、使用的协议等枯燥难懂的内容，教师则可以结合电子邮件的收发工具进行教学，这样既有助于学生对基本原理的理解，提高对实际应用的认识，又能结合相应的社会实践活动。在实验、实训教学中，教学目的是验证理论知识，培养学生的动手操作能力和解决实际工作问题的能力，这就更需要将理论教学和实践教学结合起来，培养学生面对具体问题独立分析、解决的能力，教师应该适当增加专业基础课的实验比例，加强学生的职业技术、技能培养，加强技能实验和设计型实验，扩充专业实训科目，使课堂教学与社会实践有机结合，要求学生独立理解实验、实训任务，自选仪器材料，自行设计方案，独立完成，从而培养学生的创造力。
3．优化教学方法
传统的教学往往是以教师为主，学生则是处于被动学习的状态，整个教学过程体现为学生听、老师讲的单方面交流，学生的认知主要表现为记忆的形成，教师和学生之间缺乏交流。这种学生被动接受的方式是一种静态的教学方式，阻断教师在教学过程中的激情和创造，而使授课平淡、乏味、呆板，严重影响教学效果。因此，现在应采取现代化教学手段进行交互式的教学，采用项目设计制作、现场模拟、社会调查、案例分析等多种多样的教学方式，比如组建网络教室的组建、建设小型校园网的建设、改造小型办公室网络改造等等实践活动，从而丰富整个教学过程，发挥网络通信及网络资源共享的特征，进行网上教育，包括电子教案、电子阅览、电子作业，这将有效缩短教师与学生的距离，加强教学交流，提高教学效果。4．改革考核方式
考核方式应该可以充分发挥考试的教学功能、教育功能、督促和引导功能、检测、鉴定与评价功能等，使教学内容、教学方法与人才培养模式相一致，促进人才培养质量的提高。在对学生进行考核时，可以沿用传统的试卷考核与社会实践相结合，要求学生完成社会调研报告、市场调研分析等。在考核内容上，要坚持以知识的应用、技能与能力的掌握为主，注重检测学生创新意识和思维水平。确立考试是重要教学环节，充分发挥考试的多种功能，摒弃一次考试下定论的不科学做法，坚持平时考核与期末的总结性、鉴定性考试相结合。而且对于不同的课程可以采用不同的考核方式，如采用职业技能鉴定、完成课程项目、编写项目计划等形式代替课程的考核。这样既有利于提高学生的综合素质，又可以培养学生适应不同的需求，增加工作经验。比如程序设计课，可以要求学生既熟练掌握数据库管理系统的基本知识与使用方法，又具有熟练使用一种中文平台及相应数据库管理系统进行数据处理工作的能力，采用平时考核（如作业与实习报告、阶段测验、课程设计等）和鉴定性考试并用，主要考核基本知识、概念的掌握程度和简单的应用能力等。总之，要改变单一指标评价学习效果为多次考核综合评定成绩,树立高职高专实用型人才的素质教育思想，树立全面考核的思想，构建考核方式多样化。
参考文献:
[1]蔡开裕．计算机网络[M]．机械工业出版社，2001．
