计算机网络基础在教学实例设计及其应用

Word第第页计算机网络基础在教学实例设计及其应用关键词实例化教学；教学模式；计算机网络；网络协议；自主学习

1引言

计算机网络对大部分高校文科生来说不是必修的课程，但随着21世纪网络时代的到来，随着以信息的猎取、传输、分析、处理、发布和应用力量日益作为衡量现代人基本力量和文化水平的重要标志，并直接影响着同学在职场上的竞争力，因此，在“计算机文化”课程的基础上，许多文科院校针对高班级同学也逐步开设了“计算机网络应用”等相关课程，目的在于培育同学在计算机网络应用方面的爱好和力量。

但计算机网络是门综合性很强的课程，涉及到的计算机软硬件学问许多。对大部分文科同学来说，由于没有系统地学习有关先导课程，因此对一些计算机网络体系结构的概念很难想象和理解；加之其它因素的影响，比方，同学不行能花费大量的精力用于与自身专业没有太大直接关系的课程上，最终造成教学效果不是很抱负，同学反映也很一般。其实对同学来说，对学习计算机网络还是比较期盼，因此，教学的关键就在于如何激发同学的爱好，引导他们去理解计算机网络的基本概念，而不仅仅满意于形式或者几个网络工具的使用。

经过几个学期的摸索，笔者在“计算机网络基础”课程的教学中引入了实例化教学的方法，通过一个个实例来展现计算机网络中TCP/IP协议的一些详情，使同学对计算机网络的'熟悉更加直观和清楚，取得良好的效果。

2实例化教学的概念和必要性

一般状况下，老师在讲授计算机网络基础课程的时候，通常都会采纳理论结合实践的授课方法：先结合一些课件，讲解计算机网络中的某一个学问点，紧接着，在课堂上或者试验室演示有关该学问点的一些实践操作，通过这些演示和实践来关心同学对这部分学问进行理解。我们把这种授课方式归纳成如图1所示的二元授课模式。这种授课模式的特点是由理论直接过渡到实践，通过实践来加深对理论的理解，再由理论来指导实践的进一步扩展，如此反复，最终使理论和实践都得到提升。

这种授课方式对一些计算机基础学问扎实，或者对计算机网络很感爱好，能够在课外再花肯定时间学习的同学可以取得不错的效果。但对一般文科生来说，由于其抽象思维的力量相对较弱，四周又没有学习计算机网络的气氛和物质条件，加上前期预备学问不够，很难真正理解理论学问和实践操作之间的关系，也很难解释该实践操作结果的由来。比方，在讲授路由协议的时候，老师通常都会将其与现实生活中的邮递系统联系起来，甚至还会通过诸如NS2等仿真工具来演示数据包的路由过程。但由于IP数据包是在一个极其冗杂的网络环境中进行路由的，并且数据包可能会穿越许多网络，甚至会涉及到分片和重组，这些过程不是简洁地通过演示一些中间过程的结果就能让同学真正明白的，而必需将其抽象为一个包含一系列连续动作的整体。因此，在文科同学中讲授“计算机网络基础”课程的时候，将相关的学问点组合成一个整体，简略但完好地展现给同学，关心其对计算机网络体系结构建立一个大致的轮廓，才能有利于课外的自主学习以及理解后续的网络应用。基于上述缘由，我们在教学中，特别注意“实例化教学”的设计与运用。

所谓“实例化教学”，就是针对课程的重点、难点内容，通过适当的方式，如软件、实际操作序列等，把抽象的内容详细化，以关心同学理解把握[1]。因此，整个教学活动不再是单纯的“理论+实践”模式，而突出了实例的作用。我们把这种授课方式归纳成如图2所示的三元模式。

在这种模式下，实例起到一个理论联系实践的作用。一方面，它将理论详细化、形象化，以关心同学理解；另一方面，它又能够对实践起一个指导性和解释性的作用。同学课堂实践和课后自主学习的时候，直接参照的将是已经详细化的实例，而不是枯燥的学问点；另外，从认知的角度来看，“实例化教学”也有助于激发同学的学习热忱，让其在学习中得到乐趣和成就感，加高校习的内驱力。

3实例开发

在“实例化”教学中，实例的选择和设计是难点。这是由于：①实例要具有代表性，必需是教学的重点和难点；②实例要具有完好性，能够反映某一个学问点或者学问点集合。对文科院校的同学来说，抽象思维是其弱点，设计计算机网络实例的目的之一就是要关心同学建立起一个计算机网络的框架，通过理解这个框架，来关心把握相关学问，而不仅仅是几个详细软件的操作，因此，完好性非常必要。比方，在讲授交换机工作原理的时候，可以把同学通常会问到的有关IP数据报、二层交换、路由等概念和一些相关操作组织成一个实例，用以说明二层交换的特点，并指导同学做出在校内网环境下寝室组网设备的选择；③实例要具有可设计性。设计实例的目的是要模拟计算机网络的行为，展现一般应用软件所屏蔽的网络详情，通过形象化这些详情来关心同学理解。但假如学问涉及得太泛，重点反而不突出，软件设计的工作量也太大，效果反而不抱负；④实例要具有易操作性。除了课堂，同学在课后自主学习甚至处理实际问题的时候，也会依靠实例软件，因此，友好的界面，清楚的向导，学问点的有机结合，实际网络环境的模拟，以及输入输出结果的正确分析都是激发同学学习爱好和理解学问的外在因素。

因此，我们在实例设计时，非常留意学问点的选择。我们认为，在整个计算机网络体系结构中，IP是居于核心的地位，理解IP协议，对理解整个网络结构会有很大的关心；并且，同学在使用校内网的时候，面临的首要问题是配置TCP/IP协议。而大部分学习过“计算机文化基础”课程的同学不能正确理解IP地址、子网掩码、网关、DNS等参数的详细含义和作用，甚至不会自己配置。因此，我们首先选择开发IP协议的实例，以IP为核心，涉及ARP，RARP，TCP，UDP等协议，演示在校内网环境下，为什么要这样配置IP，假如IP设置错误，或者掩码、网关设置错误，数据为什么不能正常地发送和接收。

鉴于目前高校内操作系统的使用状况，我们很简单地将开发平台锁定在Windows上，同时，依据功能的不同，我们把实例一分为二：一个主要用于演示IP协议，另一个主要用于在校内网环境下验证IP协议。

演示软件主要是通过多媒体来呈现以下内容：①校内网的拓朴结构、网络内部的数据传输过程；②个人计算机的IP设置、域名服务器的设置，以及在域名解析过程中所表现出来的各种现象分析；③计算机在访问Internet网络时的数据分析等。开发工具主要是Authorware，帮助开发工具有Photoshop、Flash、SnagIt截图工具、音视频处理工具等。Authorware是课件制作应用比较广泛的工具，它的最大特点是制造了基于图标的创作方式，无须编程。通过其内置的40多种过渡效果，5种基本运动形态，再利用层和Alpha通道，很简单地完成课件全部的动画效果。演示软件流程设计如图3所示。

图3演示软件流程图

验证软件使用微软的VisualBasic6.0来实现。利用Icmp.dll、Kernel32.dll、IPHlpApi.dll等动态链接库所供应的接口函数，实现以下主要功能：

■同学宿舍计算机到同学楼宇交换机、分布层交换机、核心交换机等的连通性测试。

■网络故障诊断。

■网络配置恢复。

■网络状态的实时监控。

■IP数据报分析等。

4教学效果检验

在教学实践的时候，我们先使用演示软件来讲解IP的相关协议，展现网络数据报的传输过程；同时，我们把验证软件也分发给同学，依据演示软件的内容，同学操作验证软件，逐步求证演示软件上的学问点，完成一个“理论-实例-实践-理论”这样的过程。对这种教学方式，同学普遍反映是形象、详细、针对性强，并且，同学可以直接从网上下载验证软件，在宿舍里面也可以练习，从而避开了像NS2那样对于文科同学来说过于冗杂的设置。通过这种反复的练习，一个学期后，绝大多数同学的头脑里已经大致建立起一个计算机网络的体系结构，优秀的同学甚至能够通过“TC