葉恒舟

摘要：《TCP/IP協(xié)議分析》是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的專業(yè)核心課，在普通本科院校的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)課程體系中占據(jù)重要位置。文章從教學(xué)方法、教學(xué)工具軟件使用、微視頻應(yīng)用等多個(gè)方面總結(jié)了近年的教學(xué)實(shí)踐，反思了一些存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：TCP/IP協(xié)議；教學(xué)實(shí)踐；網(wǎng)絡(luò)工程

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）08-0203-02

一、課程定位

《TCP/IP協(xié)議分析》是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課，理論抽象，實(shí)踐性強(qiáng)。在我校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)課程體系中，《TCP/IP協(xié)議分析》以《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》與《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》為先修課程，以“網(wǎng)絡(luò)工程”、“網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)”、“網(wǎng)絡(luò)安全”為三個(gè)主要方向進(jìn)行教學(xué)規(guī)劃，是后續(xù)的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

二、教學(xué)實(shí)踐

筆者近幾年一直從事該門課程的教學(xué)工作，對(duì)多年的教學(xué)實(shí)踐做作了一定回顧與總結(jié)。

1.綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法。①類比教學(xué)。在教學(xué)過(guò)程中，可依據(jù)生物學(xué)知識(shí)、已學(xué)知識(shí)、生活常識(shí)、社會(huì)關(guān)系等進(jìn)行類比[1]。很多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都在一定程度上來(lái)源于生活，在教學(xué)中，大量運(yùn)用了依據(jù)生活常識(shí)進(jìn)行類比教學(xué)的方法，表1列舉了一部分。

將CSMA/CA與CSMA/CD類比，多播路由協(xié)議與單播路由協(xié)議類比；BGP與RIP對(duì)比等則體現(xiàn)了與已學(xué)知識(shí)類比的教學(xué)方法。②啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)式教學(xué)可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生在獲取知識(shí)的同時(shí)，發(fā)展智能，陶冶個(gè)性[2]。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)提出問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考與討論，可以活躍課程氣氛，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，提升學(xué)生分析與解決問(wèn)題的能力。比如，在講解移動(dòng)IP技術(shù)時(shí)，提出問(wèn)題“當(dāng)主機(jī)移動(dòng)時(shí)，是否需要改變IP地址？”；在講解NAT穿越時(shí)，提出問(wèn)題“ICMP差錯(cuò)報(bào)文和查尋報(bào)文只是IP層協(xié)議，沒(méi)有端口號(hào)，怎樣進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換呢？”；在講單播路由技術(shù)時(shí)，提出問(wèn)題“如果你需要從桂林至北京，怎樣才能選擇出一條最優(yōu)路徑呢？”。另一方面，在教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)擴(kuò)展，教書育人。比如在分析停止等待協(xié)議性能時(shí)，提及數(shù)學(xué)分析和仿真實(shí)驗(yàn)兩種方法以及數(shù)學(xué)建模的必要性，拓寬學(xué)生思維，引導(dǎo)他們從事學(xué)術(shù)探索。介紹水平分割技術(shù)時(shí)，舉出水平分割不能防止回路的特例，讓學(xué)生體現(xiàn)到“很多技術(shù)方案，沒(méi)有最好，只有更好”，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考與創(chuàng)新意識(shí)。③案例教學(xué)。該門課程理論抽象，難于理解。比如，對(duì)于OSPF的末梢區(qū)域、完全末梢區(qū)域和非純末梢區(qū)域，若只是文字講解，學(xué)生會(huì)覺(jué)得枯燥，難以理解其區(qū)別。若采用圖1所示的網(wǎng)絡(luò)拓樸，采用PacketTracer[3]進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)改變區(qū)域1和2的區(qū)域類型，對(duì)比分析路由器的路由表，可幫助學(xué)生更深入地認(rèn)識(shí)各類區(qū)域的細(xì)微差別。

2.綜合運(yùn)用多種網(wǎng)絡(luò)工具。TCP/IP協(xié)議中有些協(xié)議相當(dāng)復(fù)雜，若單純地講解相關(guān)協(xié)議格式與軟件包，枯燥無(wú)味且抽象難懂，借助相關(guān)網(wǎng)絡(luò)工具，理論結(jié)合實(shí)踐，可增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)知，提升學(xué)生的動(dòng)手能力。諸如Packet Tracer，eNSP[4]，Wireshark[5]，GNS3[4]，可有效用于該門課程的輔助教學(xué)。這些工具各有特點(diǎn)，宜恰當(dāng)選擇，綜合使用。Wireshark的優(yōu)勢(shì)是可以在真實(shí)環(huán)境中實(shí)時(shí)抓包與分析，在分析各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式與工作原理、故障診斷方面，優(yōu)勢(shì)明顯。Packet Tracer具有很好的可視化界面，支持各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可定制很多網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，容易操作，系統(tǒng)資源要求低，方便用于進(jìn)行各種驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。eNSP，GNS3等可加載真實(shí)設(shè)備的IOS（網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)），可與真實(shí)設(shè)備橋接，可以在單機(jī)或少量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上構(gòu)建較為復(fù)雜的與真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境高度相近的虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以解決真實(shí)環(huán)境條件不足的問(wèn)題；其缺點(diǎn)是對(duì)系統(tǒng)資源要求較高，操作相對(duì)復(fù)雜。

3.微視頻助力課堂教學(xué)。該課程所涉及的知識(shí)點(diǎn)很多，學(xué)生的先修基礎(chǔ)和后續(xù)發(fā)展方向差異較大。在課程教學(xué)時(shí)要盡量照顧基礎(chǔ)較差的學(xué)生，避免其掉隊(duì)；又要在路由與交換技術(shù)原理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)程序開(kāi)發(fā)等方向的相關(guān)教學(xué)上有一定的深度，為學(xué)生后續(xù)發(fā)展奠定較好基礎(chǔ)，因而課堂教學(xué)學(xué)時(shí)較為緊張。以單播路由協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容為例，長(zhǎng)春大學(xué)[6]規(guī)劃了2個(gè)學(xué)時(shí)，我校規(guī)劃了4個(gè)學(xué)時(shí)。盡管RIP、OSPF、BGP等已在先修課程《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》中涵蓋，但像水平分割技術(shù)、OSPF中LSA類型、OSPF區(qū)域類型，BGP路由通知原則等內(nèi)容多語(yǔ)焉不詳。因此，在《TCP/IP協(xié)議分析》課堂教學(xué)中，很難在計(jì)劃的時(shí)間內(nèi)深入介紹相關(guān)內(nèi)容。通過(guò)將上述知識(shí)點(diǎn)制作成微視頻，供學(xué)生在課外學(xué)習(xí)，可以有效緩解課堂教學(xué)壓力，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和支持差異化教學(xué)。

三、教學(xué)反思

筆者經(jīng)過(guò)近幾屆該門課程的教學(xué)實(shí)踐，積累了不少教學(xué)資源與教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但仍有一些問(wèn)題需要深入探索與實(shí)踐，主要包括：

1.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與設(shè)計(jì)是該門課程的核心內(nèi)容之一，一些高校在教學(xué)時(shí)以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議源碼分析為基礎(chǔ)，還有一些高校僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式與原理進(jìn)行分析，很少涉及協(xié)議包的分析與設(shè)計(jì)，本人在教學(xué)中采取了折中方案，即重點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式與原理，同時(shí)分析協(xié)議包的組件及這些組件的實(shí)現(xiàn)流程，但并不涉及對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議源碼的分析或改進(jìn)。如何根據(jù)教學(xué)規(guī)律及學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)與接受能力，合理選擇教學(xué)內(nèi)容也是一個(gè)需要反復(fù)實(shí)踐的課題。

2.TCP/IP協(xié)議簇知識(shí)繁雜，在教學(xué)時(shí)對(duì)相關(guān)知識(shí)的把握可深可淺。比如，就BGP協(xié)議而言，若僅作概述，幾分鐘就可以講授完畢；若僅介紹其基本工作原理，幾十分鐘也可講授完畢；若要詳細(xì)討論其鄰居建立、路由通告、路由屬性、路由策略等，則可能需要好幾個(gè)學(xué)時(shí)。如何把握這個(gè)度，與專業(yè)的人才培養(yǎng)計(jì)劃、教師的能力水平、學(xué)生的基礎(chǔ)與期望等密切相關(guān)，其中首要的是提升教師的能力水平。只有教師對(duì)相關(guān)知識(shí)有深入、系統(tǒng)地把握，才具備準(zhǔn)確把握這個(gè)度的可能。

3.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包設(shè)計(jì)在一些高校是一項(xiàng)重要的實(shí)踐內(nèi)容，該內(nèi)容很難在有限的課堂實(shí)踐期間完成，且對(duì)學(xué)生的編程能力要較強(qiáng)的要求。目前只是作為選修要求，供有能力、有意愿的同學(xué)自行實(shí)踐，并提供必要的輔導(dǎo)，距離一流專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)還有較大差距。

4.該門課程主要是理論教學(xué)，也有一定的實(shí)踐要求。目前還缺乏有效的、差異化的考核方式與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

5.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一，軟件設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)或新應(yīng)用層出不窮、應(yīng)接不暇。如何在教堂上融入這些新技術(shù)（或新應(yīng)用或新觀念），既需要教師與時(shí)俱進(jìn)，不斷進(jìn)取，也考驗(yàn)教師的教學(xué)方法與策略。

四、結(jié)束語(yǔ)

《TCP/IP協(xié)議分析》作為一門專業(yè)核心課程，對(duì)教師的專業(yè)知識(shí)體系與教育教學(xué)方法都有很高的要求，值得教學(xué)工作者不斷學(xué)習(xí)、探索、實(shí)踐與反思，筆者總結(jié)了近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與反思，以期拋磚引玉。

參考文獻(xiàn)：

[1]張亮，胡勁松，吳一塵.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的類比教學(xué)法[J].計(jì)算機(jī)教育，2016，（2）：99-101.

[2]寧美妍.啟發(fā)式教學(xué)在大學(xué)生思想政治理論課中的運(yùn)用[J].長(zhǎng)春教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，31（6）：102-103.

[3]蘇錦.基于Packet Tracer的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)改革[J].信息與電腦，2016，（10）：219-220.

[4]陽(yáng)光.基于GNS3和ENSP的多廠商網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)環(huán)境[J].網(wǎng)絡(luò)通訊及安全，2016，11（16）：39-40.

[5]潘文嬋，章韻.Wireshark在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)教育，2010，（6）：158-160.

[6]王紹強(qiáng)，邵丹，李曉輝.網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)TCP/IP協(xié)議課程設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)教育，2013，（14）：42-45.