计算机网络课程多导向多落点本科教学模式的设计和建设

温 静，孙 敏

（山西大学 计算机与信息技术学院，山西 太原 030006）

0 引言

计算机网络技术已成为21 世纪广泛使用的技术，在当前的教学受众中已不再局限于本科及高职院校，部分内容已出现于中学教育中，这使计算机网络成为热门且亟须保持更新的课程。计算机网络作为计算机科学与技术专业的重要基础必修课程之一，也是计算机科学技术与通信技术的交叉学科[1]。

计算机网络课程在本科阶段的课程内容都是以Internet 采用的体系结构TCP/IP 为基本框架，自底向上或自顶向下、系统式、分层次、多视角地讲授了计算机网络的基本概念、基本理论和基本方法[2-3]。在高职院校中，该课程主要面向国内的职业竞赛，相较于本科学习，更侧重实践环节和动手能力，而理论知识结构稍显薄弱。在教学内容的组织上，有的授课教师在整个教学过程中全部教授基础理论，有的则在讲授理论过程中蜻蜓点水式地涉及粗浅的实验，还有的全盘通过工程实践来学习该课程。这些教学内容的组织往往太侧重教，而没有思考学，缺少从学生的角度出发想问题，没有周全地为学生考虑：在学习周期结束后自己处于什么阶段，能做什么？有什么样的学术和职业发展方向？因此，学生对于这门课程只有单一形式的认识和了解[4-5]。

众所周知，教是手段，学是目的。那么，学的目的是什么？这正是教师应该时常反思和提醒自己的问题。“学以致用”来回答这个问题恰到好处。作为教师，通过思考“学以致用”，正是改进教学手段和为学生着想的最佳切入点。

1 计算机网络课程多导向多落点的教学模式

多导向多落点的教学模式是通过在教学实践中依据该模式下学生学习反馈情况而设计，旨在夯实理论，提高工程能力，培养科学思维，使学生在学习该课程时，入门有思路，出口有方向，学习有落点，了解自己在本课程的擅长和不足，为学生未来的发展提供借鉴和指导。

计算机网络课程开设的对象为计算机专业三年级大学本科生，施行56+16 课时的教学安排，其中56 课时为理论教学，16 课时为实验教学。对于该课程，学习对象的知识结构要求必须具备操作系统、接口与技术、数据库系统概论、体系结构、软件编程等相关课程的扎实专业知识，见图1。这些入门课程作为计算机网络的理论基础，在学习计算机网络课程的过程中，必须注重与这些入口课程的联系，并为进一步学习网络工程、网络编程、网络安全管理等打下坚实的基础。

图1 计算机网络课程教学总体思路框架

该教学模式以五层TCP/IP 的计算机网络体系结构为核心和出发点，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层的功能、接口和主要协议，总体思路和框架图见图1。在教学过程中以纵向多落点为教学手段，以横向多导向为教学目的，对网络各层的理论学习、实践工程，乃至网络环境规划设计，形成一套行之有效的教学内容、方法和思路。

1.1 多出口导向的培养目标

在图1 的横向右端，本课程的培养目标主要以4 个方向为出口导向，为了使学生对通过学习该课程了解未来发展方向而组织和开展教学工作。

（1）满足学生毕业后从事计算机网络规划、系统集成的工作要求，重点在计算机网络工程方向的知识基础以及网络规划设计实施。

（2）满足学生毕业后从事网络安全以及网络编程的工作需要，重点在安全运营以及软件定义网络的基础学习。

（3）满足企、事业单位入职、考研以及软考、认证的学生需要，从试题知识点综合应用到解题思路都落实在课程教学内容及资源中。

（4）满足学生为开展更高层次的科学研究，掌握目前计算机网络的研究重点和研究热点。

1.2 多落点的教学内容

本课程的教材采用谢希仁主编的《计算机网络》（第七版）[1]，以其作为网络体系结构TCP/IP 的基本知识架构。

第一，在理论知识学习的落点上，按照不同的导向点设计和组织难度分级的题库。

（1）以该教材理论出发，精选课后重点、要点、难点习题，加深理解网络各层的概念。

（2）根据所属知识点，每年扩充积累了思科网院、软考认证、考研考点等多种学习导向的教辅资源。

第二，立足易混淆的知识点，精心设计一系列实验内容，主要实现对网络各层的理论验证、网络设备配置和网络环境规划设计。

实验环节包括真机实验和模拟器实验，见表1。

真机实验分为基础设备的实验和高级设备（如图1 所示网络设备产品）的实验。基础实验涉及的设备有交换机、路由器和网关；高级实验设备有防火墙、VPN 和服务器等。学生可以自主在真实网络中构建网络，并利用Sniffer、Wireshark等工具进行抓包分析。

模拟器实验主要采用思科模拟器为操作平台，自主设计一套难度递进，与理论环环相扣的实验题库，既可以在模拟器上考察，也可扩展到真机实验。

1.3 “理论—实践—理论”的闭环反馈式教学模式

在该课程的教学方法组织上，以多方向导向的培养目标为指导，构建理论与实践结合、教学内容与计算机网络集成、计算机网络编程结合的多层次结合教学模式。

表1 实验环节内容的设置

第一，为了确保知识的递进性吸收。以课后习题为起点，使学生体会课程中各层之间的重点难点。

第二，为了通过实践检验理论的再体验。通过实验环节（包括模拟器实验以及真机实验）中出现的问题检验知识点掌握的准确程度，再次加深对理论知识的理解。

第三，为了对网络工程原理与设计思想的再升华。通过提升难度的考研、软考认证真题再检验理论知识运用的牢靠程度和灵活性。

2 计算机网络课程多导向多落点的建设情况

由于计算机网络及相关学科都处于快速发展之中，而学生的知识结构也在不断丰富，如何将计算机网络各方面知识点有机整合，梳理出不同深度、广度及难度的知识结构，以适应不同导向出口的需求，使学生明确所学理论与课程体系的关联，并与自己预期的未来发展相联系？根据以上对该课程教学思路的分析，计算机网络教研组目前的建设情况如下。

2.1 理论上既加固又加深

在知识体系上保留了传统的理论架构，目前采用谢希仁编撰的《计算机网络》（第七版）为教材，相关的国内外著作为参考，在56 课时的课堂教学内，使学生对计算机网络设计的理论范畴和基本方法有初步的和全面的认识。在知识落点上以考研、认证为导向，将课后精选的难点题、思科认证和软考真题以及最新的网络技术及其原理贯穿于授课过程中。这就要求教师将全部的理论内容和知识落点做甄别，分难易，划层次。

2.2 实践上既要全面又要反思

在实践环节，既要通过验证性实验加深理论的理解，也要通过设计性实验引导学生对网络中问题的思考和解决。在16 课时内要掌握各层的基本原理和主要协议的应用等，将各个知识点融汇于实验中。例如，在网络规划中通过设计不同的网络前缀，引导学生思考子网掩码正确的计算；通过在不同局域网中设置相同编号的VLAN，引导学生思考VLAN 的作用范围；通过使用Wireshark 抓包工具，分析各层之间协议服务与被服务的关系。

2.3 多维度的全面考查方式

计算机网络的市场化和工程性是先于该课程理论的，因而对该课程考察应该是全面的，既要体现出理论知识较为牢固的学生，也能突出动手能力强的学生。然而，在56+16 课时内完成这些教学内容，对教师来说需要完成大量的预备工作，将全部教学内容高度集成在学习周期内，更离不开学生的积极配合。在考查学生时，成绩的比重设置会综合评估学生的理论知识和实践工程能力。更重要的是，通过该课程教学模式的设计培养学生的计算机网络工程思维。

3 多导向多落点教学建设方案的效果评估

在实施该课程模式的几年来，通过这一系列教学模式，笔者成功地培养出不同特点的优秀学生。例如，在实验环节中，为了实现中小企业在不同地点之间的网络互联，根据需求需要设置公有地址—私有地址的转换。通过该课程的学习，学生能够自发主动地设计隧道（Tunnel）技术实现这一需求。学生通过该课程的学习，能够顺利地通过思科CCNA1 和CCNA2 以及国家软件工程师的认证考试。考研的学生获得牢固的理论基础，同时在攻读硕士时已具备开展网络安全、系统集成等科研工作的预备知识；而工程能力强的学生则具备步入相关行业的技术储备。从学生对该课程课后评价以及考研和从业后同专业导师和用人单位的反馈可看出，本课题组设计和建设的教学模式是行之有效的。

4 结语

当前，山西大学计算机与信息技术学院已成立了计算机网络教研组，对于教研组设计的多导向多落点教学模式仍处于探索和不断建设阶段。在“理论—实践—理论”的闭环反馈教学模式的建设中，还需要任课教师长期实践和摸索。该课程的理论和实践都需要与时俱进，就要夯实理论基础并时刻把握最新技术，立足于不同导向出口下学生对本门课程的学习要求，从而提升计算机网络多导向多落点模式的教学质量。