在社會信息化浪潮推動下信息管理與信息系統專業發展迅速,信管專業的課程建設也引起了各高校的重視。計算機網絡是信息系統開發和部署的基礎平臺,計算機網絡課程是信管專業的核心課程之一。本文對計算機網絡的課程建設進行分析和探討,提出幾點思考與探索。
1 教學目標定位分析
信管專業是一門跨經濟管理和計算機科學技術的綜合性學科,由于不同高校信管專業有不同的學科背景,使得該專業涉及的領域較為寬泛。其研究的范疇主要包括[1]:信息系統的開發方法和過程管理、信息系統的管理和維護、利用信息技術支持組織業務功能和研究信息系統對組織的影響和價值。對于信管專業的不同背景與研究范疇其課程教學目標也應是不同的。
這里以信息系統的設計開發、管理和維護為研究范疇的信管專業計算機網絡課程為例分析課程教學目標定位。吳功宜教授指出,計算機網絡課程教學發展趨勢可從教學要求、能力要求和課程結構上來分析,如圖 1 所示。
網絡技術和相關學科結合產生網絡工程專業和物聯網工程專業,其基礎還是計算機網絡。信管專業的課程都是圍繞“信息系統的開發與管理”這個目標進行設置,信管專業計算機課程在教學要求上應該和計算機與軟件工程專業在同一層次;落實到計算機網絡課程體系上,我們開設了計算機網絡、網絡管理與控制和網絡安全課程。而信管專業區別于計算機專業,計算機是信息管理和信息系統開發運用的工具。計算機網絡是信息系統開發和部署的平臺,但信管專業從能力上不要求達到網絡設備的軟硬件開發水平。所以信管專業計算機網絡課程教學目標從能力上要求掌握計算機網絡基本原理,擁有初步規劃組網的能力,為后續的網絡管理和網絡安全課程打下扎實的基礎。
2 課程教學引入實例教學法
計算機網絡是計算機技術和通信技術的交叉學科,計算機網絡課程的教材內容一般都以分層的網絡體系結構及其協議來介紹,涉及大量抽象的概念與理論?,F在的課堂教學方法大多以講授 PPT 課件為主,并輔以多媒體動畫或視頻演示幫助學生學習。我們注意到計算機網絡課程具有概念與理論抽象而實踐性強的特點,計算機網絡課程不應單純分為理論課部分和實驗課部分,而應把理論和實踐相結合帶到課堂上。在課堂教學過程中合理運用實例教學的方法,以有效地提高對理論知識的理解與學習。
下面以傳輸層 TCP 協議的連接和釋放為例介紹這種方法。我們設計一個虛擬網絡平臺用來在課堂上進行實例教學。這個平臺采用 VMware 軟件虛擬了兩臺操作系統分別為 Windows server 2003 和 WindowsXP 的計算機 pc1 和 pc2,這樣組成一個只有兩臺計算機的最小網絡。它可在單機上運行以用于分析網絡體系結構和基礎的網絡協議與服務,如 ARP、TCP、UDP、HTTP、FTP 和 DNS 等。
準備一個簡單的面向連接的 socket 通訊程序,其功能是客戶端向服務器端發送消息“Hello!”,服務器端回復消息“Nice to see you!”。服務器端和客戶端程序分別在虛擬機 pc2 和虛擬機 pc1 上分別運行。在運行過程中啟動pc2上的Wireshark軟件進行抓包分析。如圖 2 和圖 3 所示。
在圖 3 中,通過 Wireshark 捕獲數據包,教師帶領學生分析此次通信過程。分組 1~3 是 TCP 的三步握手過程,pc1 與 pc2 建立了 TCP 連接;分組 4~5 為數據傳遞過程;分組 6~9 為 TCP 的 4 次握手連接釋放的過程。教師在分析過程同步在黑板上畫出此次 TCP 連接與釋放的示意圖。這個教學過程比教材上的圖片展示和多媒體課件的動畫演示更為生動和真實,在操作過程中以此為載體教師可以很好地與學生互動,學生也有一定的時間思考,下課后學生在復習時可重復此實例以繼續研究,教和學的效果有明顯提高。
3 網絡新技術的學習引導
計算機網絡技術的發展迅速,不斷出現新的概念和技術,這樣就產生了計算機網絡教材跟不上新技術發展的矛盾。例如無線網絡技術,現在國內 2.5G、3G 和 4G 網絡并存,再加上無線局域網,現在正是無線網絡發展的“春秋戰國”時期。而傳感器網絡與物聯網[2]技術的規模應用也正蓄勢待發。這些新技術在計算機網絡課程教材中都是一帶而過或未提起,實際上這里孕育著網絡技術的未來和機會。信管專業的學生應該對新的技術和信息敏感,教師可補充相關知識,介紹自己和學院相關的科研課題,然后讓學生收集相關資料,撰寫小論文或讀書報告,作為期末考核成績的 5%~10%。這樣可培養學生對計算機網絡技術知識的收集、整理和學習的能力并可能進一步地創造知識。
4 實驗教學建設
計算機網絡課程的實驗內容安排要結合計算機網絡課程群的實驗來統一考慮。計算機網絡課程為必修課,網絡管理與控制、網絡安全課程為選修課。依近年來學生選課情況來看,學完計算機網絡課程后有80%~90%的同學又選學了網絡管理與控制,說明學生對網絡理論和應用很感興趣,而還有少部分同學選網絡安全課程,他們已經考慮將網絡管理方向作為自己的專業方向。依據這樣的分析,我們把 16 課時的計算機網絡實驗內容設定為:
實驗一 網絡基本配置與網絡命令;
實驗二 網絡報文捕獲與網絡協議分析;
實驗三 交換機基本配置;
實驗四 路由器基本配置;
實驗五 VLAN 基礎配置;
實驗六 路由協議配置;
實驗七 WLAN 連接及配置;
實驗八 綜合網絡設計。
而把網絡服務配置、網絡操作系統管理和較復雜的交換機、路由器的配置放到網絡管理與控制課程中,把較復雜的網絡協議分析和網絡安全防范內容放到網絡安全課程的實驗內容中。這樣,計算機網絡課程的實驗教學內容與課程群中的其他課程的實驗內容不會過于重復或完全割裂。同時,以此為內容編寫適合于信管專業的計算機網絡實驗指導書,規范實驗內容和環節,更好地指導學生實驗。
在計算機網絡課程實驗的執行上,還存在一個困擾著大多數普通高校計算機網絡專業實踐教學的問題,就是實驗環境。由于網絡技術發展迅速,網絡設備更新比較快,再加上網絡設備價格不便宜,一般的學校難以配備完全滿足學生實驗需要的網絡硬件設備。當多人一組進行實驗時,每個學生的平均實際操作時間比較少,從而影響他們的學習效果和學習積極性。遇到這種情況時可利用現有的網絡模擬仿真軟件 Dynamips、Boson NetSim 等軟件,先讓學生在裝在 PC 機上的虛擬平臺上練習網絡設備的配置,在熟練掌握配置方法后,再在實際網絡設備上進行實驗。利用虛擬平臺學生有充分的時間獨立地反復練習以掌握實驗配置方法。而通過在實際設備上做實驗,可幫助學生掌握如何配置和管理真實的網絡。這樣采用虛實相結合的辦法可較好地解決這個問題。
5 結語
計算機網絡課程作為信管專業的核心課程之一,其課程定位與教學方法應有別于計算機專業。面對著計算機學科和管理學科交叉的專業特點,從教學要求、能力要求和課程結構上分析了信管專業計算機網絡課程教學目標定位,在課程教學過程中引入實例教學法,取得了較好的教學效果。但是當今計算機網絡技術與應用的發展迅速,知識更新快,計算機網絡課程的教學內容與方法都面臨著不斷調整更新的需求和挑戰,計算機網絡課程建設將是一個長期的、動態的過程。
參考文獻:
[1] 萬國華. “信息管理與信息系統”學科研究綜述[J]. 深圳大學學報:人文社會科學版,2004,21\\(4\\):74-76.
[2] 孫其博,劉杰,黎,等. 物聯網:概念、架構與關鍵技術研究綜述[J]. 北京郵電大學學報,2010,33\\(3\\):1-9.