于坤;单劲松
【摘 要】计算机网络课程是高校信息专业的一门专业基础课程,其教学侧重于网络技术原理与应用。结合网络技术本身具有的鲜明的时效性与应用性,围绕计算机网络课程的教学目标,从教学思想、教学方法等多方面,对其中的局域网教学进行分析总结,提出局域网原理与应用技术教学的基本思想及教学改革思路。
【期刊名称】《计算机教育》
【年(卷),期】2012(000)013
【总页数】3页(P47-49)
【关键词】计算机网络;教学改革;局域网
【作 者】于坤;单劲松
【作者单位】2pm grown淮阴工学院计算机工程学院,江苏淮安223001;淮阴工学院计算机工程学院,江苏淮安223001
【正文语种】中 文
【中图分类】汪小菲婚礼上打大sG642
1 概述
随着信息与网络技术的进步，计算机网络日益成为社会生产与生活必不可少的重要工具，网络技术已经发展成为高校电子信息类专业重要的基础内容，已经形成网络相关的一系列的课程体系[1]。其中，计算机网络课程是该课程体系的基础课程，为其他课程的学习提供基本的理论与方法学的指导。通过该课程的学习，学生应掌握较扎实的理论基础，并能独立分析常见的网络原理与实现技术。
当前在计算机网络教学中普遍存在以下问题。
（1）教材内容过于庞杂零碎，对各层内容的讲解非常细致，授课易于陷入面面俱到，难于
突出重点。传统的教学体系中网络类课程较少，教材不但要涉及基本概念与理论、协议规范与实现技术，同时还要兼顾常见设备与操作等实践教学要求。另一方面，由于计算机网络的迅猛发展，计算机网络的体系结构内容极大丰富，而教学内容必须反映当前技术的进步，因此造成了教材内容组织困难，系统性与结构性不强。虽然随着网络课程的增加，计算机网络课程所承担的教学任务有所分化，但原有教材并未同步更新。因此，如何对教材内容进行重新筛选与组织，正确反映课程定位与教学要求成为首要的问题。
（2）注重概念性知识的传授，忽略知识体系的建立与知识的融会贯通。该课程教学内容包含大量的概念与协议[2-3]，授课教师经常不得不缩减基本原理的阐述与理论分析过程，学生对相关问题的理解缺乏必要的深度与广度。实际上，由于该领域技术进步非常迅猛，任何教材都无法及时跟踪所有的研究与技术前沿，而学科的基本原理相对稳定，通过注重基本原理学习，学生能够更快更好地领会并掌握网络新技术，不至于为技术进步所累而疲于应付。
（3）许多知识比较抽象，如数据通信基础理论、网络体系结构、网络协议、路由原理与技术等[4]，学生不易理解和掌握，对理论学习比较排斥。
南京有什么好玩的2 教学的基本指导思想与策略
针对计算机网络教学中存在的主要问题，教学过程中可针对性的采用如下对策。
石嘴山景点（1）围绕基本原理组织教材，以理论分析为基本形式展开课程内容，教学中注意整理网络协议的核心思想与设计理念。形式化的算法描述与模型强调表达的严密性，但不利于教学，因此对协议与算法的教学过程要依据思维规律重新设计。由于理论本身比较抽象，枯燥难懂，教学语言应尽量通俗易懂，例如可通过打比方、举例子来帮助理解。需要强调的是，以幻灯片为主的电化教学手段并不能方便的对其提供支持，相反传统的板书教学能够通过板演过程更生动的反映思维活动，同时在刻画与描述方面更具灵活性。
（2）教学目的不仅是掌握知识点，更重要的是培养学习习惯。通过设计教学中的设问与讨论环节，引导学生养成不迷信课本和独立思考的学习习惯。而识记性内容，如网络术语等，不作过高要求，略讲或不讲，或交与课后自习。由于课堂教学已经重点讲解了原理与难点问题，学生课后应能轻松掌握识记性内容，这也解决了教学内容庞杂的问题。
（3）实验内容应注重对理论教学的辅助作用，提高学生对基本原理的认识与理解。由于存
在其他实践性的网络课程，本课程并不强调对网络实践能力的培养。而应用机房网络设备、仿真软件以及网络嗅探器，学生可以更为具体地了解网络协议，形成对协议报文格式与时序等关键内容的再认识，从而加深对协议设计指导思想的体会。
3 案例分析：局域网教学
3.1 根据局域网的基本原理重新组织教材内容
基于上述教学策略，我们对局域网的课程教学进行了重新的组织与设计，使用的授课教材为谢希仁主编的《计算机网络》第五版[4]。
局域网数据链路层体系结构与适配器略讲并拖后，直接进入CSMA/CD 协议讲解，重点讲解冲突检测与二进制指数退避算法。
通过需求分析引入课程内容是一种常见的教学套路。对于局域网的教学，需求主要来自于信道的广播特性，由此可引出：（1）编址的必要性，进而引入MAC 地址和MAC 帧的格式；（2）报文碰撞问题，由此介绍CSMA/CD 协议从三个方面解决碰撞问题。
在组织局域网教学时，将基本原理的分析贯穿于主要的教学内容，从而将各知识点相联系构成更为紧密的组织结构，加深了学生对以太网协议的认识：（1）由端到端时延对碰撞检测的影响，提出争用期2 τ 的概念。根据该基本原理，可阐述：①最短帧长与网络范围的关系；②退避算法中的基本退避时间；③共享式以太网的局限性及交换式以太网的优势。（2）由网络体系结构的基本原理出发对局域网扩展方式进行分析：①分析经过扩展后网络的碰撞域(集线器，网桥，全双工交换机)；②各种网络扩展方式对异构网络间的互通的支持。
在实验编排方面增加了MAC 帧的捕获与以太网协议分析，缩减了交换机配置实验，集中课时增强实验对基础理论教学的辅助作用。
3.2 注重启发式教学方法的应用
宛瑜的扮演者类比法是常用的启发式教学方法。例如在讲解CSMA/CD 协议时，通过以宿舍楼道为场景，以不同宿舍的同学在走道内相互喊话为应用引导学生分析共享信道的广播方式的基本特点与技术需求，进而引出这种通信方式下编址、冲突等共性问题。这种启发式教学将抽象理论形象化，学生易于理解并能积极参与讨论。
启发式教学常采用先设问后讨论的基本步骤，我们在局域网的教学中广泛的采用了这种教学方法。由于教材对教法并未提出显式的支持，因此教师需要在深刻理解教学内容的基础上深度挖掘教材所隐含的大量背景问题，这些问题可能在教材中没有充分讨论，但是对学生的理论学习却是至关重要的。
（1）在讲解CSMA/CD 协议的冲突问题时，首先提出问题：既然前面提到数据链路层可以不进行差错控制，而冲突报文可以看作是一种出错的报文，为什么还要进行冲突检测？该问题的引入不但可以让学生更深刻的认识简化差错控制的条件，同时能培养学生在学习教材内容时经常保持积极怀疑的态度和主动学习能力。
接下来的一个问题是：虽然信号叠加使线路电压超过正常范围可判定冲突的产生，但是1 与0 或0 与1 的组合产生的叠加电压并未超出正常电压范围，因此每位冲突检测的成功率为50%。那么如何才能保证可靠检测？这个问题教材没有涉及，但却是强化冲突的原因。
在退避算法中增加了当新节点加入已有冲突时，冲突解决方案的公平性讨论，使学生更全面的认识退避算法的特点与性能。最后，请同学课后思考基本退避时间的选取有什么约束条件，为什么选择2τ？由于前期在培养学生学习习惯方面作了大量工作，提高了学生对课
后的拓展性问题的学习自觉性，接下来的课堂讨论证明，大部分学生作了课后调研与思考。
（2）在交换式以太网的教学中我们提出了新的问题：①既然交换式以太网具有明显的优势，为什么一开始出现的是共享式的以太网？②最短帧长与网络范围的关系是什么？由于最短帧长必须保持不变，则在极端情况下，数据率为10Gb的共享式以太网的网段最长为多少？学生可通过计算发现，这时网段最长只有1m，因此采用全双工交换的以太网是必然的选择。通过以上讨论，学生对多种以太网设备的技术特点有了更系统的认识，并提高了分析问题的能力。
3.3 遵循认知规律，由易到难逐步深入
由于对算法的形式化描述更注重叙述的完整性、严密性，不适合算法教学，实际教学中采用了如下的步骤：首先阐述算法的基本思想，然后通过举例来理解算法的基本内容，最后回顾教材中的完整算法并展开必要的讨论。
退避算法的基本思想为：冲突方选择的重传时间是独立且随机的，存在各方选择不同的重
传时间的可能性，而随机数的范围决定了再次冲突的概率。接着给出如下示例：第一次冲突后，重传时间在0 与1个基本时间单位间随机选择；第二次冲突后，这个随机数在0、1、2、3 中选择；第三次则在0、1、2、3、4、5、6、7 中选择。……同时讨论几种情况下再次冲突的概率。最后回顾并解释以下抽象的表述：（1）k = Min[重传次数,10]，从整数集合[0,1,…,(2k-1)]中随机地取出一个数，记为r；（2）重传达16 次仍不能成功时即丢弃该帧。
对该算法更全面的讨论包括：（1）当在第N次重传时，有新加入的冲突方，整个竞争的局势是怎样的？（2）该协议在各种负载条件下的适应性如何，能够保证时延业务的服务质量；（3）最短基本退避时间至少为多少？为什么选2τ？
描写山水的诗
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