计算机网络基础教学体验

1、 计算机网络基础教学体验 张会雄，白 乾(电子科技大学生命科学与技术学院，四川成都610054)Reference：结合在计算机网络领域近3年的教学经验，探讨如何灵活运用多种教学方法调动学生的积极性，让课堂内容更容易为学生所接受。从教材选择与教学资源、教学技巧和教学方面阐述变被动式教学为主动兴趣式教学，在紧跟最新研究进展的同时，使学生能更深入地理解枯燥而抽象的概念与原理。Keys：计算机网络；教学；生物医学工程生物医学工程专业属于理工与生物医学相结合的边缘学科，涉及生命科学、计算机、信息科学等领域，其知识结构表现出较强的交叉性和综合性，专业口径宽。随着国民经济各领域信息化的推进，IT与专门领域

2、的结合已成为目前IT技术深入发展的重要趋势。因此，我校为生物医学工程专业的学生开设了计算机网络教学课程，旨在为学生熟练操作医院信息系统和远程医疗系统奠定基础。以下结合笔者3年来的教学经验，探讨计算机网络的课堂教学。算机网络领域中的许多革命性创新都发生在应用层理，包括Web、对等文件共享和媒体流，学生渴望了解他们整天接触的Web和邮件等应用层的工作原理，所以该教材特别强调应用层，这也是它的一大特色。我们选择该教材的另一个重要的原因，是它一直紧跟网络领域快速发展的脚步，现该书已经有第5版问世了，这也足以反映其受欢迎的程度。另外，由于学生有较好的英语基础，我们选择了影印版，避免由于语言问题而产生知识

3、理解上的偏差和混乱。1.2教学资源l 教材选择与教学资源1.1教材选择结合自身曾在美国留学工作多年，英语较好的优势，笔者以双语教学的形式展开本课程。开展双语教学，首先要选择合适的教材。与国内教材相比，国外教材已经过多年的市场选择与淘汰，图示、实例、例题、习题较多，而且侧重于对问题、方法和结论的归纳、理解和比较。我们选择了由James F.kurose等编著的计算机网络一自项向下方法做教材l1，其中的自顶向下的方法使学生们不仅能够看到流行的应用程序和协议工作原理，还能创造自己的网络应用程序和应用层协议，极大地激发了他们的学习兴趣。计目前，网络技术发展十分迅速，知识更新很快。与计算机网络相关的新理

4、论、新技术，绝大多数是关于Intemet的，Intemet本身就是研究、学习计算机网络的最好资源库。因此，在教学过程中，我们还补充了各种最新文献资源，并将Internet上的信息资源有机地加入到教学中去。本校图书馆可以给学生提供及时了解前沿知识的快捷渠道。课前，学生需提前阅读待讲授的相关教材内容，还需阅读、翻译一些反映该领域最新进展的研究文章。课堂讲解时，学生可以随时与教师讨论，充分发表自己的观点或请教不懂的内容。1.3教学与考试语言的选择本门课针对大三本科学生。“985”重点大学的本科生，大多数已通过4、6级考试，有的甚至在备战TOEFL和GRE考试，英语基础很好。因此，我们上课基本采用英文

5、PPT，中英文结合讲课，课堂测试、上机指导手册以及期中考试基本采用英文命题。学生答题可以自选中英文。这样既满足了英语较好的学生，让他们在学习计算机网络基础课程的同时提高英语水平，又照顾了少数英语水平不过关学生听课有语言障碍的情况。计算机网络的兴起和发达均始于西方发达国家，因此汉语教科书对很多Keys的翻译不尽相同，而用英语原版教材，用英文为主的教学，则更有利于学生学习好这门课程。2教学技巧2.1 用形象的图解比喻法让课堂生动起来计算机网络这门学科的内容极为复杂，涉及彼此交织的许多概念、协议和技术，如果仅用学术语言来讲解，不仅费时费力，而且很难达到预期效果。2.1.1 巧用比喻法在课堂中，如果教

6、师在讲授知识点时采用比喻教学法，可以使枯燥的教学内容变得生动有趣，有效地活跃课堂气氛。用具体、显浅的事物来比喻陌生、抽象、深奥的教学内容，符合学生的认知规律，能很好地达到预期效果。例如，在讲解分组是如何在分组交换的网络中传输的问题时，我们可以将分组比喻成一个没带地图的司机，将路由器比做仅了解周围地理路线的加油站。这将使整个问题变得简单起来，司机没带地图，但知道自己要去哪里，而加油站虽然可能不知道目的地，但可以告诉司机接下来应该去哪个加油站问路。这样，问题将不言自明了。2.1.2利用图解法图解法是教与学实践中最重要的方法和工具之一，它的应用能使复杂问题简单化、抽象问题具体化。巧用图解法，不仅可以

7、提高学生的学习兴趣，加深其对抽象内容的理解，而且可以拓展思路，启迪创新思维。譬如在讲解分组丢失现象时，如果仅用一大串的学术语言，很难让学生明白什么时候、什么环境下分组最易丢失。对此，如果能用一个如图1所示的允许改变参数的小程序，直观显示分组交换网络中的延时和分组丢失，则可以事半而功倍。通过更改小程序的参数，很容易得知什么条件下分组容易丢失，而且还可以据此启发学生思考。2.2利用更有说服力的实验及实际问题来教学2.2.1 利用Wireshark分析网络封包在本课的附带实验中，我们并没有让学生去设置网卡、交换机等，因为我们的教学重点是让学生理解计算机网络中的协议与技术，从而为更好地理解医院信息系统

8、奠定基础，而不是想让学生去做一名网络管理员。因此，在实验中，我们更倾向于让学生使用一款多平台的数据包捕获和网络协议分析软件-Wireshark。它可以捕捉网络封包，并尽可能将最为详细的封包资料显示出来，这给教学带来极大帮助。例如，在讲述HTTP协议时，利用Wireshark，学生可以直接看到自己的浏览器发送出去的HTTP请求报文，计算请求一个HTML文件所需的时间，并且直观地看到TCP连接时“三次握手”建立 的过程，如图2所示。2.2.2通过编程提升学生对知识的理解与应用本课程实验的另一个部分是要求学生用Java语言编写自己的应用层，或模拟现实网络中的一些算法【4】。对于非计算机专业的学生来说

9、，这的确是个挑战。由于本专业已经开设过C语言等高级编程语言课程，所以在一些提示下，学生也可以较好地完成这份作业。例如，我们在要求学生编写UDP套接字程序时，会先给定Server端的代码，以降低难度。这种编程实验可以调动学生的学习积极性，促进学生更深入地思考，帮助学生学以致用。2.2.3将科研中遇到的实际问题带到课堂将科学研究中的实际问题搬入课堂，不仅可以打消学生对科研的迷信，而且会使整个课堂更有意义。譬如，我在一个远程视频监控系统开发中遇到一个DNS重定向小问题，就把它带到了课堂，在问题解答与讨论中，学生也就对DNS的理解更近了一层。又如，在后来的项目测试中，视频传输（使用UDP协议）有很大的

10、时延(23秒)，关于该问题，我让学生进行讨论，并提出解决办法。这样学生不仅更深入地了解了端到端的时延，而且知道了时延的决定因素，对其传输过程也自然了如指掌。2.3学生自由分组便于讨论课堂中的讨论是必要的，而分组讨论是一种比较好的讨论方法。在上述视频传输中的时延问题讨论中，单独一个学生局限于知识面和时间，让其提出较好的解决方案是不太现实的。如果几个学生一起来完成，结果就大为不同了。分组的目的不仅在于讨论，而且对于拓展学生的知识面也很有帮助。对于课前指定的阅读，我们也是分组完成的。每个组的接触点都可能不同，在课堂上，让学生共享学习的成果，就可以大大加速每个人对前沿领域的了解。对于没有接触过Java

11、的学生，他们需要首先了解Java语言的基本用法，所以对于编程作业，我们也只要求其分组完成。分组使学生在互相帮助中完成学习过程，更容易跟上老师的脚步。3教学方法的应用关于教学方法，我们总结了以下几点：1)在整体上要求学生自主把握，在讲解中突出重点。例如，在运输层的学习中，如果依教材按部就班地讲解，我们分配的学时很可能不够用。然而，我们所选的教材包括了许多类比、幽默故事、实例以及实践中的原则，帮助学生理解关键的技术概念，为学生自主学习提供了条件。教材在描述可靠数据传输原理时，循序渐进地构建了3个模型，学生完全可以依靠自己的能力，在阅读过程中基本理解其原理。在自顶向下的教学方法中，我们认为应该以运输

12、层主要功能为导向，让学生去自主学习，这样每个学生可以凭借自己的能力和背景知识，掌握整个运输的原理及功能。然而，对于一些运输层的基础性问题，有些学生的理解可能有所偏差，这些问题包括建立在不可靠网络层上的可靠通信、连接的建立和拆除、拥塞和流量的控制以及多路复用等。在课堂讲解中，教师要将主要精力放在以上问题上，让学生在有限的学时内很好地掌握运输层的重点。2)在实验中培养学生的探究能力，充实课堂内容。在Java编程实验中，学生在设计利用UDP进行传输的客户端方案中，不仅获得了UDP传输的知识、锻炼了Java编程技能和方法，而且提高了探究能力。在Wireshark实验中，学生可以完整地看到自己访问网页时浏览器是怎么工作的，需要发送哪些数据，以及怎样降低网络负担（如增加Web缓冲）。这不仅可以补充课堂知识，而且可以激发学生的兴趣。3)在教学中加入课堂测验，可以得到及时的教学反馈。在教学中，学生的最终成绩并不是由最后的期末考试一锤定音的，期末考试只占很少的比例(35%)。另外一大部分成绩(25%)是依据课堂测验成绩给定的。课堂测验不仅可以避免学生采用期末考试前临时抱佛脚的学习方法，而且可以及时反馈教学效果，便于教师及时补充教学内容。实践证明这种方法很简单实用。4结语以上内容总结了笔者这几年的教学经验。然而，在教学实施过程中，笔者也不免会碰到许多问题。由于本课程采用双语教学，教材是影印版，这给英