技術(shù)報(bào)告面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程改革

1、計(jì)劃類別 項(xiàng)目編號(hào) 項(xiàng)目技術(shù)報(bào)告課題名稱 項(xiàng)目主持人 承擔(dān)單位 題目：面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程改革研究互聯(lián)網(wǎng)與各類行業(yè)結(jié)合產(chǎn)生了“互聯(lián)網(wǎng)+”，互聯(lián)網(wǎng)是關(guān)鍵核心內(nèi)容。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是掌握理解互聯(lián)網(wǎng)的重要課程。因此，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)應(yīng)適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”要求，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，不斷跟蹤先進(jìn)技術(shù)，以適應(yīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)之特點(diǎn)；實(shí)踐教學(xué)方面利用仿真和實(shí)際操作相結(jié)合，利用虛擬仿真平臺(tái)，從原理方面進(jìn)行驗(yàn)證，部分學(xué)生使用設(shè)備搭建實(shí)體環(huán)境，配置完成實(shí)驗(yàn)，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，達(dá)到了課程目標(biāo)。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；互聯(lián)網(wǎng)+；教學(xué)體系A(chǔ)bstract：The combination of Internet

2、and various industries produces the Internet plus，where Internet is the key content.The computer network course is fundamental to understand and master Internet.Therefore，the computer network teaching shall adapt to Internet plus requirements by optimizing the teaching content and improving the prac

3、tice teaching system.Keeping track of advanced technology adapts to new technologies and new applications emerging.In practice teaching，we combine simulation with actual operation，using virtual simulation platform to verify the principle，setting up the entity environment and finishing the configure

4、experiment.Through the above two aspects of work，the computer network course can meet the requirements and improve the practical ability of students and achieve the goal of curriculum.Keywords：computer network；experiment teaching；Internet plus；teaching system1 引言（Introduction）在國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略背景下，各種新業(yè)態(tài)、新模

5、式、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，有效激發(fā)了社會(huì)創(chuàng)造力，推動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。高校作為人才培養(yǎng)的基地，當(dāng)前在教育模式和教育過程中沒有很好地滿足創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)的需求1。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的提出，并以前所未有的高度與各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作緊密結(jié)合，社會(huì)對(duì)熟練掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)管理的人才的需求越來越大，人們學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的熱情日益高漲。因此，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就成為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)的核心課程之一，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程在整個(gè)學(xué)科中的重要地位，以及影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)意義已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)。2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容（Optimizing teaching content）作為計(jì)算機(jī)專業(yè)

6、的核心課程，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，是教學(xué)改革的基礎(chǔ)和前提。我們采用了混合層次模型。它吸取了OSI參考模型與TCP/IP參考模型二者的優(yōu)點(diǎn)，是一種折中的方案2。自上而下包括五層，即應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層，最后增加了網(wǎng)絡(luò)安全內(nèi)容。與OSI參考模型相比，少了表示層與會(huì)話層。用數(shù)據(jù)鏈路層與物理層取代了TCP/IP參考模型主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)層3。不斷跟蹤先進(jìn)技術(shù)，以適應(yīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)、新概念、新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)、快速發(fā)展之特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，我們將新技術(shù)與現(xiàn)有內(nèi)容充分融合，例如在概述部分引入了軟件定義等未來網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)，物理層引入了LiFi技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)安全部分引入了量子通信技術(shù)。為此，必須

7、不斷修訂教學(xué)大綱和充實(shí)新的教學(xué)內(nèi)容。經(jīng)過多年的修改，刪除了X.25、幀中繼技術(shù)等部分內(nèi)容，增加了寬帶接入技術(shù)等內(nèi)容4。我們安排的網(wǎng)絡(luò)課程主要內(nèi)容如表1所示。教學(xué)過程中采用了多種技術(shù)相結(jié)合的方法。（1）多媒體教學(xué)方法。利用多媒體課件將很多難以理解的知識(shí)點(diǎn)以直觀形象的方式演示出來，如用PowerPoint等課件將線路交換、報(bào)文交換、分組交換等知識(shí)點(diǎn)制作成動(dòng)畫，可大大提高課堂效率。（2）小組討論法。對(duì)于有些實(shí)用性較強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)，首先讓學(xué)生分組討論，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)參與意識(shí)。（3）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法。針對(duì)新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，讓學(xué)生主動(dòng)利用網(wǎng)絡(luò)查找了解新技術(shù)，并做出總結(jié)5。3 打造多層次、多平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)體系（Cons

8、tructionthe multi-level and multi-platform practiceteaching system）實(shí)踐教學(xué)之目的是優(yōu)化學(xué)生的素質(zhì)結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)和創(chuàng)新知識(shí)的能力6。實(shí)踐內(nèi)容包括兩個(gè)方面：第一個(gè)層次是從原理驗(yàn)證方面進(jìn)行，主要采用虛擬仿真平臺(tái)完成。第二個(gè)層次是對(duì)于部分學(xué)生使用設(shè)備搭建實(shí)體環(huán)境，然后配置完成實(shí)驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、傳輸管道和應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集包括傳感器數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)本身數(shù)據(jù)，傳輸管道主要完成數(shù)據(jù)高效實(shí)時(shí)傳輸，應(yīng)用主要完成智能數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)集成等任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室首先利用協(xié)議分析系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行理論分析驗(yàn)證，然后利

9、用網(wǎng)絡(luò)原理平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)制的驗(yàn)證，最后利用購(gòu)買的路由器、交換機(jī)搭建實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化。搭建網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)必須要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩行В虼私ㄔO(shè)了網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)化管道的安全傳輸。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生和老師搭建了具體的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，利用該環(huán)境進(jìn)行二次開發(fā)，一般以小組形式完成創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。endprint（1）網(wǎng)絡(luò)工程及組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)基于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商的二層、三層交換機(jī)、路由器等設(shè)備構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作配置能力，并實(shí)現(xiàn)對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)，從而培養(yǎng)學(xué)生從事網(wǎng)絡(luò)工程師、系統(tǒng)集成工程師、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工程師等崗位技能。（2）VoIP網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)中心部署一臺(tái)SIP服務(wù)器，為語(yǔ)音網(wǎng)

10、關(guān)、接入路由器語(yǔ)音卡、IAD設(shè)備、UCA提供呼叫注冊(cè)、呼叫路由管理使用。在數(shù)據(jù)中再部署一臺(tái)語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)，采用E1（R2/PRI/7號(hào)信令）接口與PSTN網(wǎng)絡(luò)互通。VOIP系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。（3）IPTV網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)中心部署一臺(tái)IPTV服務(wù)器作為視頻源，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)區(qū)部署機(jī)頂盒（可用PC裝組播客戶端軟件代替），在數(shù)據(jù)中心、核心區(qū)域上面啟用三層組播協(xié)議（PIM-SM），在匯聚區(qū)域的交換機(jī)上啟用二層組播協(xié)議（IGMP SNOOPING），從而實(shí)現(xiàn)機(jī)頂盒能夠?qū)崟r(shí)接收IPTV Server的視頻流，達(dá)到模擬實(shí)際運(yùn)行的IPTV整套解決方案。（4）無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)（3G+WIFI）在多業(yè)務(wù)路由器上插3G無(wú)線卡，與運(yùn)營(yíng)

11、商的3G網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)Internet網(wǎng)絡(luò)接入。目前三種3G標(biāo)準(zhǔn)都支持（TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000），而內(nèi)部PC和打印機(jī)等辦公設(shè)備都通過WIFI無(wú)線網(wǎng)卡與多業(yè)務(wù)路由器的WIFI卡互通。在多業(yè)務(wù)路由器上啟用NAT，讓內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通過3G訪問Internet時(shí)經(jīng)過NAT轉(zhuǎn)換，保證內(nèi)部私網(wǎng)安全。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)全部通過無(wú)線互通，避免了復(fù)雜的布線工程，使整個(gè)辦公環(huán)境整潔，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是理論教學(xué)的深化和補(bǔ)充，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決實(shí)際問題，加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)的理解與應(yīng)用起著非常重要的作用。為此，從加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)、合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容出發(fā)，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

12、的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。我們安排的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程主要內(nèi)容如表2所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是融計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為一體的綜合性的交叉學(xué)科，是一門理論性、系統(tǒng)性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，另外新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，在這種情況下，如何搞好計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量，為社會(huì)培養(yǎng)出既具有豐富的理論知識(shí)，又具有較高的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、管理與應(yīng)用開發(fā)技能的網(wǎng)絡(luò)人才，是一個(gè)迫切的研究課題。“互聯(lián)網(wǎng)+”對(duì)人才的動(dòng)手能力有更高的要求，必須強(qiáng)化實(shí)踐教育，將校內(nèi)、校外的多種資源進(jìn)行整合。實(shí)踐教育既是一種教學(xué)方法，更是一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。以職業(yè)技能訓(xùn)練為主要內(nèi)容，以實(shí)踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)為目標(biāo)，采用教師指導(dǎo)、學(xué)生主動(dòng)參與為主要教學(xué)方法，

13、是學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力、理論應(yīng)用于實(shí)際的重要渠道。所以，強(qiáng)化實(shí)踐教育，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的重要環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)是學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的原理知識(shí)，解決實(shí)際計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題的過程，更是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要手段。我們?cè)诟飨嚓P(guān)課程中調(diào)整原有的實(shí)驗(yàn)體系和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將課程實(shí)驗(yàn)作為最終綜合實(shí)驗(yàn)的模塊或基礎(chǔ)，既能鞏固課程中學(xué)習(xí)的原理性知識(shí)，又能作為整體綜合實(shí)驗(yàn)的模塊使用，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)體系的遞進(jìn)化。提升課程設(shè)計(jì)水平，課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容要與時(shí)俱進(jìn)，密切聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際。設(shè)計(jì)的內(nèi)容基于企業(yè)的設(shè)計(jì)開發(fā)需求，經(jīng)過教師的升華提煉，變“滿堂灌”為“用中學(xué)”，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)、自我學(xué)習(xí)的能力，提高學(xué)生獨(dú)立的工作能力，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。4 結(jié)論（Conclusion）“互聯(lián)網(wǎng)+”融合了多個(gè)行業(yè)知識(shí)，在教學(xué)方法上應(yīng)該有所改變，以適應(yīng)學(xué)生對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識(shí)的需求。教學(xué)方法是制約學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的主要因素。培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才離不開改革與創(chuàng)新，以教育理念的創(chuàng)新，推動(dòng)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和教學(xué)技術(shù)的全面創(chuàng)新。教學(xué)方式必須實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的以教師為中心的知識(shí)傳授型向知識(shí)傳授與創(chuàng)新，與實(shí)踐相結(jié)合，師生互動(dòng)、教學(xué)相長(zhǎng)，并以調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生求知欲和創(chuàng)造性為主要目標(biāo)的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變。參考文獻(xiàn)（References）1 曹迪.打破傳統(tǒng)教學(xué)觀的束縛，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才J.讀寫算：教師版，2016（42）：13.2 鐘彩.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革的探討J.佳木斯職