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摘 要：该文从TCP/IP体系结构在计算机网络课程教学中的重要性出发,从教学内容安排和教学结构组织的角度详细分析了现有计算机网络的教学方法,及其所存在的不足.结合网络体系结构在计算机网络课程中的重要性,针对现有教学方法的不足,首先把教学内容的重点围绕TCP/IP体系结构展开,同时将教学结构从传统的自底向上转变为自顶向下组织教学,从教、学、考核等多个角度对计算机网络的教学方法进行了全面阐述.
关 键 词：网络体系结构；教学内容；教学结构
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）34-7822-02
21世纪,随着数字化、网络化、信息化时代的到来,Inter对人类的生活、学习、工作产生了极大的影响.《计算机网络》课程作为Inter的理论基础成为各大高校计算机相关专业的核心课程,甚至一些非计算机专业也把《计算机网络》列为必修课程.希望通过该课程的学习,使学生掌握计算机网络的基本原理、一些典型网络的结构特点及其具体实现.但该课程内容抽象、涉及概念多、知识面广,所以对于教师的讲授和学生的学习都有一定的难度,找到一种合适的教学方法,对于计算机网络课程的教与学都会起到推波助澜的作用.
1体系结构在计算机网络课程中的重要性
随着Inter的普及,从几岁的孩子到白发老人都很轻松的学会了上网,在校大学生对于Inter的掌握和使用更是已经达到非常熟练的程度,但是计算机网络理论知识和技术的掌握却不是那么容易.计算机网络和Inter是两个不同的概念,但其关联密切,彼此的发展又起到相互促进的作用.为了让学生更好的掌握计算机网络抽象复杂的概念以及相关知识,结合Inter实际应用是一种非常有效的方法.因此在计算机网络课程的讲解过程中,教师应该想办法把看不见摸不着的抽象理论结合学生的实际应用去讲解,这样学生更好理解相关知识.
体系结构是计算机网络分层模型及各层协议的集合,是计算机网络的骨架.在计算机的网络体系结构中,参考模型主要有OSI参考模型和TCP/IP参考模型两种,其中OSI参考模型的设计初衷是制定一个适用于全世界的计算机网络的统一标准,从技术上追求一种理想的状态,但由于其模型和协议自身存在的一些缺陷,导致其缺乏市场及商业推动力,没能达到预期设计的目标.而TCP/IP参考模型经历了40多年的实践检验,并且已经成功赢得大量的用户和投资,也正是TCP/IP的成功促进了Inter的发展,同时Inter的发展又进一步扩大了TCP/IP的影响,因此基于TCP/IP体系结构、结合Inter的实际应用去讲解计算机网络理论知识是值得研究的一个课题.
2常用的计算机网络教学方法及其问题
2.1从教学内容的角度
《计算机网络》课程所涉及的教学内容很多,从原理、技术到应用,再到相关设备的管理,涉及OSI参考模型,TCP/IP参考模型,路由器、交换机管理配置,DNS、WWW等常用的网络服务器管理配置等.这些内容是教学重点也是难点所在,概念非常抽象,学生很难理解接受,从而导致上课积极性不高、厌学等问题.针对这样的问题,通常在教学方法上有如下的一些解决手段.
1）针对一些抽象的名词概念采用类比的方法讲解.如讲述网络体系结构中分层概念的时候,可以与大家熟知的邮政通信系统进行类比,邮政通信系统可以分为三层：用户、邮局和运输部门,用户位于最高层,运输部门位于最底层,各司其职,各尽其责,上一层对下一层提出要求,下一层完成上一层提出的要求,为上一层提供服务,对等层之间和上下层之间存在相应的约定,上一层要打包之后再交给下一层.这样学生就比较容易理解为什么要划分层次了,以及层与层之间的数据传输过程.
2）通过Inter的使用熟悉相关的知识点.如学生结合他们上网经常使用的聊天工具、E-Mail的使用以及浏览网页,去思考计算机网络的工作原理,以及分层的结构在应用过程中的体现.同时结合实验课程的安排,让学生自己动手搭建小型的局域网,自己动手配置FTP服务器、E-Mail服务器、Web服务器等,在配置的过程中,加深对原理知识的掌握.
3）改变传统的教学模式.传统的教学模式是以“教”为主,教师以多媒体教学为主要手段,结合动画演示,使抽象的理论形象化、复杂的过程简单化,提高学生的学习兴趣,深化对教学内容的理解.但计算机网络课程本身集理论和应用于一身,仅仅采用传统的授课模式,不能让学生更好的对抽象性的知识点理解和应用,倡导采用现场教学、讨论式教学、探究式教学等多重教学方法,以激发学生自主学习能力.并且安排并带领学生参观校园网,介绍该校园网的拓扑结构、软硬件设施,使学生对计算机网络有更直观认识.同时教材的选择也要有一定的灵活性,在教学过程中加入前沿技术的讲解,让学生了解网络当前的发展状况,既开阔视野,又提高学习兴趣.
4）改进考核方式,加大实践比例.传统的考核方式主要是以理论考核为主,实验考核所占比例较低.但《计算机网络》作为一门应用型课程,对学生的实际动手能力要求应该更严格,因此在最终的考核方式中,应该加大实践考核所占的比例.
2.2从教学结构的角度
教学结构的安排上,通常采用自底向上的顺序,也就是按着网络的分层结构,从最底层物理层开始讲解,自下而上,逐层学习.一般计算机网络教材的编写结构也是这种顺序,符合计算机网络的发展规律,从物理层开始,也就是通信的基础知识开始介绍,也符合人们由简单到复杂的学习认识规律.但是随着网络技术的成熟,因特网的普及,网络的协议逐渐稳定,TCP/IP成为了因特网事实标准.尤其今天信息时代的到来,计算机网络领域内的许多革命性创新都发生在应用层,人们的注意力转移到开发更多能满足人们需要的应用层产品.
同时,从学生的角度考虑,在学习计算机网络相关的原理技术之前,他们早早就接触,甚至都已经能够很熟练使用的一些软件,正是应用层的产品.因此,仍然沿用传统的自底向上的教学结构安排,反而让学生更难去理解分层的概念,更难接收网络中的一些抽象的概念.3基于TCP/IP体系结构的教学方法研究
3.1从教学内容方向研究
上述研究中,采用类比的方法、借助Inter的方法、改变传统教学模式的方法以及改进考核方式的方法,都有很多值得借鉴的地方,结合TCP/IP体系结构,在这些方法的基础上,做出了进一步的研究.
首先,从教学内容的安排上,把教学重点放在TCP/IP协议集上,加大实践教学的力度.让学生结合Inter的使用,通过对协议的分析和学习,来进一步深入的掌握理论知识.比如利用WireShark协议分析工具进行协议数据包的抓包、分析,从而完成对各层关键协议的解析,使学生能很好的掌握协议的细节.利用网络仿真工具如NS2,可以进一步从视觉上真正理解协议的工作原理,比多媒体课件中的动画更能直观的体现协议的运行过程.
其次,要不断的跟踪国内外的先进技术,不能把教学内容仅仅局限于教材内容上.对于教材中所涉及的一些已经逐渐被淘汰的技术,要及时删减,比如X.25、ATM等.对于下一代的互联网给予更多的关注,IPv6协议的研究、核心路由和交换问题的介绍等.
最后,还要根据不同专业的学生安排不同的教学内容.对于计算机专业和非计算机专业学生,对计算机基础知识的掌握程度不同,同时学生本身也存在能力差异,因此,针对不能专业的学生要,适当的调整教学学时和教学内容的安排.
3.2从教学结构方向研究
目前的教材和计算机网络体系结构的研究方向仍然是以层次性的体系结构为主,因此,我们的教学结构安排也仍然遵循基于层次的网络教学方法,以TCP/IP体系结构为教学主体路线.上述研究表明,自底向上的教学结构安排已经不能适应实际的教学需求.我们采用自顶向下的方法来安排教学结构,这种教学方法强调应用,以实用为原则,要求任课教师有较高的实践水平,较强的课堂组织能力.
首先是应用层,TCP/IP协议集中应用层的协议最多,学生接触的也是最多的,比如浏览网页用到的http协议,应用层给应用进程传输过来的数据加上http头部,紧接着将处理后的数据传给传输层,传输层会对数据重新打包加上TCP头部或UDP头部,再交给网络层处理.网络层的主要协议是IP协议,其中IP地址是关键知识点,IP地址与MAC地址的关系及转换方法可以在介绍体系结构之前作为重点讲解,这样在数据交付的过程中涉及到这部分内容的时候,学生就很好理解,从而保证对网络体系结构学习的整体性和连贯性.经过网络层的路由选择和处理后,数据交给数据链路层,加上帧头和帧尾,这样整个信息交付的过程很自然的从高层过渡到下面各层.按照自顶向下的方法进行教学结构的安排,对于老师的讲解和学生的学习过程都会达到事半功倍的效果.
综上所述,针对《计算机网络》课程本身的特点,本着培养应用型人才的教学理念,教师在教学过程中必须结合实际,力争通过有效的教学方法的研究,使《计算机网络》的教与学能达到最好的教学效果.