計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教學(xué)體驗

1、 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教學(xué)體驗 張會雄，白 乾(電子科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都610054)Reference：結(jié)合在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域近3年的教學(xué)經(jīng)驗，探討如何靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法調(diào)動學(xué)生的積極性，讓課堂內(nèi)容更容易為學(xué)生所接受。從教材選擇與教學(xué)資源、教學(xué)技巧和教學(xué)方面闡述變被動式教學(xué)為主動興趣式教學(xué)，在緊跟最新研究進(jìn)展的同時，使學(xué)生能更深入地理解枯燥而抽象的概念與原理。Keys：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)；生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)屬于理工與生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合的邊緣學(xué)科，涉及生命科學(xué)、計算機(jī)、信息科學(xué)等領(lǐng)域，其知識結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出較強(qiáng)的交叉性和綜合性，專業(yè)口徑寬。隨著國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域信息化的推進(jìn)，IT與專門領(lǐng)域

2、的結(jié)合已成為目前IT技術(shù)深入發(fā)展的重要趨勢。因此，我校為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生開設(shè)了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程，旨在為學(xué)生熟練操作醫(yī)院信息系統(tǒng)和遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。以下結(jié)合筆者3年來的教學(xué)經(jīng)驗，探討計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的課堂教學(xué)。算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的許多革命性創(chuàng)新都發(fā)生在應(yīng)用層理，包括Web、對等文件共享和媒體流，學(xué)生渴望了解他們整天接觸的Web和郵件等應(yīng)用層的工作原理，所以該教材特別強(qiáng)調(diào)應(yīng)用層，這也是它的一大特色。我們選擇該教材的另一個重要的原因，是它一直緊跟網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域快速發(fā)展的腳步，現(xiàn)該書已經(jīng)有第5版問世了，這也足以反映其受歡迎的程度。另外，由于學(xué)生有較好的英語基礎(chǔ)，我們選擇了影印版，避免由于語言問題而產(chǎn)生知識

3、理解上的偏差和混亂。1.2教學(xué)資源l 教材選擇與教學(xué)資源1.1教材選擇結(jié)合自身曾在美國留學(xué)工作多年，英語較好的優(yōu)勢，筆者以雙語教學(xué)的形式展開本課程。開展雙語教學(xué)，首先要選擇合適的教材。與國內(nèi)教材相比，國外教材已經(jīng)過多年的市場選擇與淘汰，圖示、實例、例題、習(xí)題較多，而且側(cè)重于對問題、方法和結(jié)論的歸納、理解和比較。我們選擇了由James F.kurose等編著的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一自項向下方法做教材l1，其中的自頂向下的方法使學(xué)生們不僅能夠看到流行的應(yīng)用程序和協(xié)議工作原理，還能創(chuàng)造自己的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序和應(yīng)用層協(xié)議，極大地激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣。計目前，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展十分迅速，知識更新很快。與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的新理

4、論、新技術(shù)，絕大多數(shù)是關(guān)于Intemet的，Intemet本身就是研究、學(xué)習(xí)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最好資源庫。因此，在教學(xué)過程中，我們還補(bǔ)充了各種最新文獻(xiàn)資源，并將Internet上的信息資源有機(jī)地加入到教學(xué)中去。本校圖書館可以給學(xué)生提供及時了解前沿知識的快捷渠道。課前，學(xué)生需提前閱讀待講授的相關(guān)教材內(nèi)容，還需閱讀、翻譯一些反映該領(lǐng)域最新進(jìn)展的研究文章。課堂講解時，學(xué)生可以隨時與教師討論，充分發(fā)表自己的觀點(diǎn)或請教不懂的內(nèi)容。1.3教學(xué)與考試語言的選擇本門課針對大三本科學(xué)生?！?85”重點(diǎn)大學(xué)的本科生，大多數(shù)已通過4、6級考試，有的甚至在備戰(zhàn)TOEFL和GRE考試，英語基礎(chǔ)很好。因此，我們上課基本采用英文

5、PPT，中英文結(jié)合講課，課堂測試、上機(jī)指導(dǎo)手冊以及期中考試基本采用英文命題。學(xué)生答題可以自選中英文。這樣既滿足了英語較好的學(xué)生，讓他們在學(xué)習(xí)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課程的同時提高英語水平，又照顧了少數(shù)英語水平不過關(guān)學(xué)生聽課有語言障礙的情況。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的興起和發(fā)達(dá)均始于西方發(fā)達(dá)國家，因此漢語教科書對很多Keys的翻譯不盡相同，而用英語原版教材，用英文為主的教學(xué)，則更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)好這門課程。2教學(xué)技巧2.1 用形象的圖解比喻法讓課堂生動起來計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這門學(xué)科的內(nèi)容極為復(fù)雜，涉及彼此交織的許多概念、協(xié)議和技術(shù)，如果僅用學(xué)術(shù)語言來講解，不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且很難達(dá)到預(yù)期效果。2.1.1 巧用比喻法在課堂中，如果教

6、師在講授知識點(diǎn)時采用比喻教學(xué)法，可以使枯燥的教學(xué)內(nèi)容變得生動有趣，有效地活躍課堂氣氛。用具體、顯淺的事物來比喻陌生、抽象、深奧的教學(xué)內(nèi)容，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，能很好地達(dá)到預(yù)期效果。例如，在講解分組是如何在分組交換的網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)膯栴}時，我們可以將分組比喻成一個沒帶地圖的司機(jī)，將路由器比做僅了解周圍地理路線的加油站。這將使整個問題變得簡單起來，司機(jī)沒帶地圖，但知道自己要去哪里，而加油站雖然可能不知道目的地，但可以告訴司機(jī)接下來應(yīng)該去哪個加油站問路。這樣，問題將不言自明了。2.1.2利用圖解法圖解法是教與學(xué)實踐中最重要的方法和工具之一，它的應(yīng)用能使復(fù)雜問題簡單化、抽象問題具體化。巧用圖解法，不僅可以

7、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深其對抽象內(nèi)容的理解，而且可以拓展思路，啟迪創(chuàng)新思維。譬如在講解分組丟失現(xiàn)象時，如果僅用一大串的學(xué)術(shù)語言，很難讓學(xué)生明白什么時候、什么環(huán)境下分組最易丟失。對此，如果能用一個如圖1所示的允許改變參數(shù)的小程序，直觀顯示分組交換網(wǎng)絡(luò)中的延時和分組丟失，則可以事半而功倍。通過更改小程序的參數(shù)，很容易得知什么條件下分組容易丟失，而且還可以據(jù)此啟發(fā)學(xué)生思考。2.2利用更有說服力的實驗及實際問題來教學(xué)2.2.1 利用Wireshark分析網(wǎng)絡(luò)封包在本課的附帶實驗中，我們并沒有讓學(xué)生去設(shè)置網(wǎng)卡、交換機(jī)等，因為我們的教學(xué)重點(diǎn)是讓學(xué)生理解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議與技術(shù)，從而為更好地理解醫(yī)院信息系統(tǒng)

8、奠定基礎(chǔ)，而不是想讓學(xué)生去做一名網(wǎng)絡(luò)管理員。因此，在實驗中，我們更傾向于讓學(xué)生使用一款多平臺的數(shù)據(jù)包捕獲和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析軟件-Wireshark。它可以捕捉網(wǎng)絡(luò)封包，并盡可能將最為詳細(xì)的封包資料顯示出來，這給教學(xué)帶來極大幫助。例如，在講述HTTP協(xié)議時，利用Wireshark，學(xué)生可以直接看到自己的瀏覽器發(fā)送出去的HTTP請求報文，計算請求一個HTML文件所需的時間，并且直觀地看到TCP連接時“三次握手”建立 的過程，如圖2所示。2.2.2通過編程提升學(xué)生對知識的理解與應(yīng)用本課程實驗的另一個部分是要求學(xué)生用Java語言編寫自己的應(yīng)用層，或模擬現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)中的一些算法【4】。對于非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來說

9、，這的確是個挑戰(zhàn)。由于本專業(yè)已經(jīng)開設(shè)過C語言等高級編程語言課程，所以在一些提示下，學(xué)生也可以較好地完成這份作業(yè)。例如，我們在要求學(xué)生編寫UDP套接字程序時，會先給定Server端的代碼，以降低難度。這種編程實驗可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生更深入地思考，幫助學(xué)生學(xué)以致用。2.2.3將科研中遇到的實際問題帶到課堂將科學(xué)研究中的實際問題搬入課堂，不僅可以打消學(xué)生對科研的迷信，而且會使整個課堂更有意義。譬如，我在一個遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)中遇到一個DNS重定向小問題，就把它帶到了課堂，在問題解答與討論中，學(xué)生也就對DNS的理解更近了一層。又如，在后來的項目測試中，視頻傳輸（使用UDP協(xié)議）有很大的

10、時延(23秒)，關(guān)于該問題，我讓學(xué)生進(jìn)行討論，并提出解決辦法。這樣學(xué)生不僅更深入地了解了端到端的時延，而且知道了時延的決定因素，對其傳輸過程也自然了如指掌。2.3學(xué)生自由分組便于討論課堂中的討論是必要的，而分組討論是一種比較好的討論方法。在上述視頻傳輸中的時延問題討論中，單獨(dú)一個學(xué)生局限于知識面和時間，讓其提出較好的解決方案是不太現(xiàn)實的。如果幾個學(xué)生一起來完成，結(jié)果就大為不同了。分組的目的不僅在于討論，而且對于拓展學(xué)生的知識面也很有幫助。對于課前指定的閱讀，我們也是分組完成的。每個組的接觸點(diǎn)都可能不同，在課堂上，讓學(xué)生共享學(xué)習(xí)的成果，就可以大大加速每個人對前沿領(lǐng)域的了解。對于沒有接觸過Java

11、的學(xué)生，他們需要首先了解Java語言的基本用法，所以對于編程作業(yè)，我們也只要求其分組完成。分組使學(xué)生在互相幫助中完成學(xué)習(xí)過程，更容易跟上老師的腳步。3教學(xué)方法的應(yīng)用關(guān)于教學(xué)方法，我們總結(jié)了以下幾點(diǎn)：1)在整體上要求學(xué)生自主把握，在講解中突出重點(diǎn)。例如，在運(yùn)輸層的學(xué)習(xí)中，如果依教材按部就班地講解，我們分配的學(xué)時很可能不夠用。然而，我們所選的教材包括了許多類比、幽默故事、實例以及實踐中的原則，幫助學(xué)生理解關(guān)鍵的技術(shù)概念，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了條件。教材在描述可靠數(shù)據(jù)傳輸原理時，循序漸進(jìn)地構(gòu)建了3個模型，學(xué)生完全可以依靠自己的能力，在閱讀過程中基本理解其原理。在自頂向下的教學(xué)方法中，我們認(rèn)為應(yīng)該以運(yùn)輸

12、層主要功能為導(dǎo)向，讓學(xué)生去自主學(xué)習(xí)，這樣每個學(xué)生可以憑借自己的能力和背景知識，掌握整個運(yùn)輸?shù)脑砑肮δ堋Ｈ欢?，對于一些運(yùn)輸層的基礎(chǔ)性問題，有些學(xué)生的理解可能有所偏差，這些問題包括建立在不可靠網(wǎng)絡(luò)層上的可靠通信、連接的建立和拆除、擁塞和流量的控制以及多路復(fù)用等。在課堂講解中，教師要將主要精力放在以上問題上，讓學(xué)生在有限的學(xué)時內(nèi)很好地掌握運(yùn)輸層的重點(diǎn)。2)在實驗中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，充實課堂內(nèi)容。在Java編程實驗中，學(xué)生在設(shè)計利用UDP進(jìn)行傳輸?shù)目蛻舳朔桨钢?，不僅獲得了UDP傳輸?shù)闹R、鍛煉了Java編程技能和方法，而且提高了探究能力。在Wireshark實驗中，學(xué)生可以完整地看到自己訪問網(wǎng)頁時瀏覽器是怎么工作的，需要發(fā)送哪些數(shù)據(jù)，以及怎樣降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)（如增加Web緩沖）。這不僅可以補(bǔ)充課堂知識，而且可以激發(fā)學(xué)生的興趣。3)在教學(xué)中加入課堂測驗，可以得到及時的教學(xué)反饋。在教學(xué)中，學(xué)生的最終成績并不是由最后的期末考試一錘定音的，期末考試只占很少的比例(35%)。另外一大部分成績(25%)是依據(jù)課堂測驗成績給定的。課堂測驗不僅可以避免學(xué)生采用期末考試前臨時抱佛腳的學(xué)習(xí)方法，而且可以及時反饋教學(xué)效果，便于教師及時補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容。實踐證明這種方法很簡單實用。4結(jié)語以上內(nèi)容總結(jié)了筆者這幾年的教學(xué)經(jīng)驗。然而，在教學(xué)實施過程中，筆者也不免會碰到許多問題。由于本課程采用雙語教學(xué)，教材是影印版，這給英