軟件工程專業(yè)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)方法探討軟件項(xiàng)目專業(yè)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)〞課程教學(xué)辦法探討

中圖分類號(hào)：G420文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1006-8228〔2022〕08-58-02

Discussiononcourseinstructionofcomputernetworkforsoftwareengineeringmajor

HuangYongping

〔DepartmentofMathematicsandComputerScience，GuangxiNormalUniversityforNationalities，Chongzuo，Guangxi532200，China〕

Abstract：Aimingatthecharacteristics，trainingobjectivesandthenetworktechnologydemandofsoftwareengineering，combinedwiththeconstructionofcollegenetworklaboratory，thearrangementofteachingcontentandexperimentalteachingarediscussed.Asuitableexperimentalteachingsystemforsoftwareengineeringisconstructed.Inteaching，thebasicprinciplesofthenetwork，protocolanalysisandnetworkprogrammingapplicationarefocusedon.Thetrainingofpracticalapplicationabilityisemphasizedtogivethestudentsnetworkknowledgeenoughforsoftwaresystemdesignandimprovetheabilitiesofsystemsoftwaredesignandprogramming.

Keywords：computernetwork；softwareengineering；curriculuminstruction；experiment

0引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速開展，軟件產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境逐漸融合，使軟件運(yùn)行平臺(tái)逐漸從封閉、集中的單機(jī)環(huán)境向動(dòng)態(tài)、開放和多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境轉(zhuǎn)變，軟件系統(tǒng)開發(fā)也逐漸趨向于網(wǎng)絡(luò)效勞化。因此，網(wǎng)絡(luò)資源和環(huán)境成為軟件系統(tǒng)開發(fā)主要考慮的因素之一[1]。

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)〞是計(jì)算機(jī)專業(yè)和通信專業(yè)的一門必修課，波及的知識(shí)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)，它是一門交叉型的綜合學(xué)科，是學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識(shí)的根底課程。我院在計(jì)算機(jī)專業(yè)側(cè)重軟件項(xiàng)目方向，軟件項(xiàng)目專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是面向軟件產(chǎn)業(yè)界對軟件項(xiàng)目技術(shù)人才的需求，培養(yǎng)以計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)為根本技能，掌握扎實(shí)的計(jì)算機(jī)根底理論知識(shí)和較寬的項(xiàng)目專業(yè)知識(shí)，具有創(chuàng)新能力、項(xiàng)目實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，素質(zhì)全面的復(fù)合實(shí)用型軟件人才[2]。因此，軟件項(xiàng)目專業(yè)的“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)〞課程不能是單純的理論教學(xué)。

本文圍繞軟件項(xiàng)目專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，探討軟件項(xiàng)目專業(yè)的“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)〞課程教學(xué)辦法，根據(jù)軟件項(xiàng)目專業(yè)特點(diǎn)，針對培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需求，合理安頓教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建適合軟件項(xiàng)目專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和應(yīng)用能力，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中加深對網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的理解，提高網(wǎng)絡(luò)軟件編程能力，使之合乎軟件項(xiàng)目專業(yè)強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的特點(diǎn)。

1根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，合理安頓教學(xué)內(nèi)容

目前沒有專門針對軟件項(xiàng)目專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材，通用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材一般著重介紹網(wǎng)絡(luò)技術(shù)理論知識(shí)。大多是以O(shè)SI〔OpenSystemsInterconnection〕七層模型或TCP/IP五層模型為線索，采取自頂向下或自底向上的介紹方式[3-4]。內(nèi)容安頓上還包括無線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)平安、寬帶接入技術(shù)以及新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等等，概念太多，知識(shí)體系太理論、太抽象，不適合用于以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的軟件項(xiàng)目專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)。而且，“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)〞課程覆蓋知識(shí)面廣泛，學(xué)生不可能在有限的時(shí)間內(nèi)掌握所有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識(shí)，因此，需要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行篩選、調(diào)整和組織。

根據(jù)軟件項(xiàng)目專業(yè)的特點(diǎn)，針對培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要，確定本課程教學(xué)內(nèi)容主要包括網(wǎng)絡(luò)根本原理、網(wǎng)絡(luò)常用協(xié)議分析、網(wǎng)絡(luò)編程應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)操作技術(shù)，側(cè)重講解網(wǎng)絡(luò)根本原理、網(wǎng)絡(luò)常用協(xié)議分析和網(wǎng)絡(luò)編程應(yīng)用等內(nèi)容。在內(nèi)容的講解上力求循序漸進(jìn)，先讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底知識(shí)，主要包括：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開展?fàn)顩r〔計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)絡(luò)三網(wǎng)融合〕、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要性能指標(biāo)〔帶寬、數(shù)據(jù)率等〕以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，然后圍繞TCP/IP五層模型，在物理層上重點(diǎn)給學(xué)生講解數(shù)據(jù)通信根底知識(shí)、常用傳輸媒體和信道復(fù)用技術(shù)。數(shù)據(jù)鏈路層講解上，先簡單介紹現(xiàn)在數(shù)據(jù)鏈路層要解決的根本問題，然后重點(diǎn)講解PPP協(xié)議和以太網(wǎng)技術(shù)，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)常用數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議以加深對數(shù)據(jù)鏈路層功能理解和初步學(xué)會(huì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析。網(wǎng)絡(luò)層以IP協(xié)議講解作為重點(diǎn)，結(jié)合學(xué)院IP分配情況，讓學(xué)生學(xué)會(huì)IP根本配置和子網(wǎng)劃分，通過講解常用的路由協(xié)議讓學(xué)生掌握路由表和分組轉(zhuǎn)發(fā)過程。基于現(xiàn)在學(xué)院內(nèi)部以及其他單位內(nèi)部大量使用私有IP情況，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT也作為網(wǎng)絡(luò)層的重點(diǎn)內(nèi)容講解。運(yùn)輸層，首先讓學(xué)生掌握端口號(hào)相關(guān)知識(shí)，然后進(jìn)入U(xiǎn)DP協(xié)議和TCP協(xié)議學(xué)習(xí)，讓學(xué)生充沛理解端到端通信和進(jìn)一步掌握協(xié)議分析辦法。應(yīng)用層，重點(diǎn)講解常用協(xié)議，包括：HTTP、FTP、DNS等，并安頓效勞器配置、協(xié)議分析和編程實(shí)驗(yàn)。如果課時(shí)允許，在網(wǎng)絡(luò)平安方面，挑選一些學(xué)生感興趣內(nèi)容進(jìn)行講解，如通過訪問控制列表ACL配置限制上外網(wǎng)的時(shí)間、釣魚網(wǎng)站欺騙、ARP攻擊等等；在無線網(wǎng)絡(luò)方面，讓學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行無線路由配置，實(shí)現(xiàn)無線上網(wǎng)。在教學(xué)過程中重點(diǎn)讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根本原理、學(xué)會(huì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析辦法、鍛煉網(wǎng)絡(luò)編程能力、學(xué)會(huì)根本的網(wǎng)絡(luò)操作和簡單的網(wǎng)絡(luò)配置。在課程內(nèi)容選擇上，要從傳統(tǒng)的偏重計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論的介紹轉(zhuǎn)變?yōu)楸葦M實(shí)用的學(xué)習(xí)，突出實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生具備軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，并進(jìn)一步提高軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和編程能力。

2注重理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)〞課程覆蓋知識(shí)面廣，概念多、內(nèi)容抽象，如果采用純理論教學(xué)方式，學(xué)生對真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不足了解，教師很難在有限時(shí)間內(nèi)把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)抽象的原理和協(xié)議講述分明，學(xué)生也很難真正掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)。因此，“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)〞課程教學(xué)需要理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，教師講解理論知識(shí)同時(shí)結(jié)合實(shí)際操作培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，并且實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要結(jié)合生活實(shí)例，提高學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)過程中加深對網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)的理解。

目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根本上可以分為三大類。①網(wǎng)絡(luò)根本操作和配置實(shí)驗(yàn)。其內(nèi)容包括：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)〔Windows系列或Linux〕安裝；各種應(yīng)用效勞器搭建和管理，如學(xué)習(xí)搭建Web效勞器、FTP效勞器、DNS效勞器、DHCP效勞器、郵件效勞器等；進(jìn)行簡單的網(wǎng)絡(luò)配置與管理，如網(wǎng)線的制作、組建局域網(wǎng)、文件共享和平安性設(shè)置、用戶賬戶管理等等。②網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析和編程實(shí)驗(yàn)。在掌握網(wǎng)絡(luò)根本原理的根底上，理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念和功能，學(xué)會(huì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析，應(yīng)用高級(jí)編程語言〔如C、JAVA或C++〕編制一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和效勞，實(shí)現(xiàn)簡單網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，加深對網(wǎng)絡(luò)原理和協(xié)議的理解。③網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)。學(xué)會(huì)交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置與管理；通過網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備或使用模擬實(shí)驗(yàn)軟件組建中小型網(wǎng)絡(luò)等等。

從軟件項(xiàng)目專業(yè)對應(yīng)用型人才需求和培養(yǎng)的角度考慮，學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程，除了對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底知識(shí)、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)理解外，應(yīng)重點(diǎn)掌握TCP/IP協(xié)議分析和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，充沛理解網(wǎng)絡(luò)工作原理，包括數(shù)據(jù)封裝、發(fā)送、接收、解封裝等。所以，構(gòu)建適合于軟件項(xiàng)目專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，應(yīng)重點(diǎn)安頓網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析和網(wǎng)絡(luò)編程類實(shí)驗(yàn)，而對網(wǎng)絡(luò)根本操作和項(xiàng)目類實(shí)驗(yàn)應(yīng)該進(jìn)行分析和篩選，有針對性的安頓實(shí)驗(yàn)，以使學(xué)生能在有限時(shí)間內(nèi)掌握網(wǎng)絡(luò)根本環(huán)境搭建和根本網(wǎng)絡(luò)配置，加深對網(wǎng)絡(luò)工作原理和協(xié)議的理解。

首先，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析和網(wǎng)絡(luò)編程類實(shí)驗(yàn)是軟件項(xiàng)目專業(yè)的重點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際網(wǎng)絡(luò)模型和網(wǎng)絡(luò)軟件，從應(yīng)用的角度分析和引導(dǎo)學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)原理知識(shí)。指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析和監(jiān)測軟件〔如Sniffer、Wireshark等〕的使用，學(xué)會(huì)捕獲網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，掌握網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分析辦法，在這根底上，激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)和協(xié)議實(shí)現(xiàn)。內(nèi)容安頓上要循序漸進(jìn)、由淺入深，讓學(xué)生容易接受和充斥信心，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。可以從學(xué)生熟悉的寬帶撥號(hào)上網(wǎng)所用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議PPP協(xié)議開始，該協(xié)議格式簡單，學(xué)生容易接受，有利于對協(xié)議分析辦法的掌握，然后按照TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分析和學(xué)習(xí)各層次重要的協(xié)議，如Ethernet幀、ARP協(xié)議〔掌握ARP播送和ARP應(yīng)答過程〕、IP協(xié)議、UDP協(xié)議、TCP協(xié)議、HTTP協(xié)議、TFTP協(xié)議、FTP協(xié)議、DNS協(xié)議等[5]。在協(xié)議分析的根底上，讓學(xué)生動(dòng)手編寫網(wǎng)絡(luò)程序，如編程實(shí)現(xiàn)Ethernet幀的封裝與解析、IP數(shù)據(jù)包的捕獲與解析，實(shí)現(xiàn)功能簡單的Socket通信軟件〔如TFTP簡單文件傳輸〕。通過實(shí)際網(wǎng)絡(luò)編程訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)從應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層的封裝和解封裝過程，加深對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與實(shí)現(xiàn)辦法的理解，掌握網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中軟件編程的根本辦法，逐步提高網(wǎng)絡(luò)軟件編程能力。

其次，在網(wǎng)絡(luò)根本操作訓(xùn)練方面，讓學(xué)生掌握常用網(wǎng)絡(luò)工具的使用以及能夠進(jìn)行簡單網(wǎng)絡(luò)配置，能為軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)必要的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境配置，內(nèi)容主要包括：局域網(wǎng)組網(wǎng)、IP配置、Web效勞器、DNS效勞器的配置。此外，讓學(xué)生掌握一些最根本的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)以及做聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)必須用到的根本技能，包括直連線、交叉線的使用；ping、ipconfig、tracert等根本網(wǎng)絡(luò)命令的使用；簡單的網(wǎng)絡(luò)故障排除和根本的網(wǎng)絡(luò)效勞等。

最后，網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目管理類實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有感性認(rèn)識(shí)，輔助學(xué)生對相應(yīng)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)技能的理解。我院內(nèi)部擁有網(wǎng)絡(luò)根底和平安、網(wǎng)絡(luò)綜合布線實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室認(rèn)識(shí)課本上所講述到的交換機(jī)和路由器以及綜合布線系統(tǒng)，包括機(jī)房的機(jī)柜、配線架、實(shí)際的物理連線以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌黾痈行哉J(rèn)識(shí)。在此根底上，可以通過實(shí)際設(shè)備或通過使用Cisco官方模擬軟件PacketTracer組建中小型網(wǎng)絡(luò)，幫忙學(xué)生理解網(wǎng)絡(luò)的根本架構(gòu)。通過簡單交換機(jī)配置，讓學(xué)生掌握虛擬局域網(wǎng)VLAN，學(xué)習(xí)劃分VLAN辦法。路由器配置方面，重點(diǎn)讓學(xué)生掌握靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由RIP協(xié)議的配置，以理解路由表、路由協(xié)議以及分組轉(zhuǎn)發(fā)過程；實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT實(shí)驗(yàn)[6]，充沛理解私有IP和公有IP地址相關(guān)知識(shí)。對于能力