《TCP-IP協(xié)議分析》教學實踐與反思

1、    tcp/ip協(xié)議分析教學實踐與反思    葉恒舟摘要：tcp/ip協(xié)議分析是網(wǎng)絡工程專業(yè)的專業(yè)核心課，在普通本科院校的網(wǎng)絡工程專業(yè)課程體系中占據(jù)重要位置。文章從教學方法、教學工具軟件使用、微視頻應用等多個方面總結(jié)了近年的教學實踐，反思了一些存在的問題。關(guān)鍵詞：tcp/ip協(xié)議；教學實踐；網(wǎng)絡工程：g642.41 文獻標志碼：a ：1674-9324（2017）08-0203-02一、課程定位tcp/ip協(xié)議分析是網(wǎng)絡工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課，理論抽象，實踐性強。在我校網(wǎng)絡工程專業(yè)課程體系中，tcp/ip協(xié)議分析以計算機網(wǎng)絡與c語言程序設計為

2、先修課程，以“網(wǎng)絡工程”、“網(wǎng)絡開發(fā)”、“網(wǎng)絡安全”為三個主要方向進行教學規(guī)劃，是后續(xù)的專業(yè)課程的學習基礎(chǔ)。二、教學實踐筆者近幾年一直從事該門課程的教學工作，對多年的教學實踐做作了一定回顧與總結(jié)。1.綜合運用多種教學方法。類比教學。在教學過程中，可依據(jù)生物學知識、已學知識、生活常識、社會關(guān)系等進行類比1。很多網(wǎng)絡協(xié)議都在一定程度上來源于生活，在教學中，大量運用了依據(jù)生活常識進行類比教學的方法，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對比等則體現(xiàn)了與已學知識類比的教學方法。啟發(fā)式教學。啟發(fā)式教學可充分調(diào)動學生的積極性，使學生在獲取知識

3、的同時，發(fā)展智能，陶冶個性2。在教學過程中，通過提出問題引導學生思考與討論，可以活躍課程氣氛，調(diào)動學生積極性，提升學生分析與解決問題的能力。比如，在講解移動ip技術(shù)時，提出問題“當主機移動時，是否需要改變ip地址？”；在講解nat穿越時，提出問題“icmp差錯報文和查尋報文只是ip層協(xié)議，沒有端口號，怎樣進行地址轉(zhuǎn)換呢？”；在講單播路由技術(shù)時，提出問題“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，在教學過程中適當擴展，教書育人。比如在分析停止等待協(xié)議性能時，提及數(shù)學分析和仿真實驗兩種方法以及數(shù)學建模的必要性，拓寬學生思維，引導他們從事學術(shù)探索。介紹水平分割技術(shù)時，舉出水

4、平分割不能防止回路的特例，讓學生體現(xiàn)到“很多技術(shù)方案，沒有最好，只有更好”，培養(yǎng)學生的獨立思考與創(chuàng)新意識。案例教學。該門課程理論抽象，難于理解。比如，對于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，學生會覺得枯燥，難以理解其區(qū)別。若采用圖1所示的網(wǎng)絡拓樸，采用packettracer3進行仿真實驗，并通過改變區(qū)域1和2的區(qū)域類型，對比分析路由器的路由表，可幫助學生更深入地認識各類區(qū)域的細微差別。2.綜合運用多種網(wǎng)絡工具。tcp/ip協(xié)議中有些協(xié)議相當復雜，若單純地講解相關(guān)協(xié)議格式與軟件包，枯燥無味且抽象難懂，借助相關(guān)網(wǎng)絡工具，理論結(jié)合實踐，可增強學生的感性認知，提升學生的動

5、手能力。諸如packet tracer，ensp4，wireshark5，gns34，可有效用于該門課程的輔助教學。這些工具各有特點，宜恰當選擇，綜合使用。wireshark的優(yōu)勢是可以在真實環(huán)境中實時抓包與分析，在分析各種網(wǎng)絡協(xié)議格式與工作原理、故障診斷方面，優(yōu)勢明顯。packet tracer具有很好的可視化界面，支持各種網(wǎng)絡設備，可定制很多網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包，容易操作，系統(tǒng)資源要求低，方便用于進行各種驗證性實驗。ensp，gns3等可加載真實設備的ios（網(wǎng)絡操作系統(tǒng)），可與真實設備橋接，可以在單機或少量網(wǎng)絡設備上構(gòu)建較為復雜的與真實網(wǎng)絡環(huán)境高度相近的虛擬網(wǎng)絡環(huán)境，以解決真實環(huán)境條件不足的問題；

6、其缺點是對系統(tǒng)資源要求較高，操作相對復雜。3.微視頻助力課堂教學。該課程所涉及的知識點很多，學生的先修基礎(chǔ)和后續(xù)發(fā)展方向差異較大。在課程教學時要盡量照顧基礎(chǔ)較差的學生，避免其掉隊；又要在路由與交換技術(shù)原理、網(wǎng)絡協(xié)議分析與設計、網(wǎng)絡程序開發(fā)等方向的相關(guān)教學上有一定的深度，為學生后續(xù)發(fā)展奠定較好基礎(chǔ)，因而課堂教學學時較為緊張。以單播路由協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容為例，長春大學6規(guī)劃了2個學時，我校規(guī)劃了4個學時。盡管rip、ospf、bgp等已在先修課程計算機網(wǎng)絡中涵蓋，但像水平分割技術(shù)、ospf中l(wèi)sa類型、ospf區(qū)域類型，bgp路由通知原則等內(nèi)容多語焉不詳。因此，在tcp/ip協(xié)議分析課堂教學中，很難在

7、計劃的時間內(nèi)深入介紹相關(guān)內(nèi)容。通過將上述知識點制作成微視頻，供學生在課外學習，可以有效緩解課堂教學壓力，也有利于培養(yǎng)學生的自學能力和支持差異化教學。三、教學反思筆者經(jīng)過近幾屆該門課程的教學實踐，積累了不少教學資源與教學實踐經(jīng)驗，但仍有一些問題需要深入探索與實踐，主要包括：1.網(wǎng)絡協(xié)議分析與設計是該門課程的核心內(nèi)容之一，一些高校在教學時以網(wǎng)絡協(xié)議源碼分析為基礎(chǔ)，還有一些高校僅對網(wǎng)絡協(xié)議格式與原理進行分析，很少涉及協(xié)議包的分析與設計，本人在教學中采取了折中方案，即重點分析網(wǎng)絡協(xié)議格式與原理，同時分析協(xié)議包的組件及這些組件的實現(xiàn)流程，但并不涉及對網(wǎng)絡協(xié)議源碼的分析或改進。如何根據(jù)教學規(guī)律及學生的知識

8、基礎(chǔ)與接受能力，合理選擇教學內(nèi)容也是一個需要反復實踐的課題。2.tcp/ip協(xié)議簇知識繁雜，在教學時對相關(guān)知識的把握可深可淺。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，則可能需要好幾個學時。如何把握這個度，與專業(yè)的人才培養(yǎng)計劃、教師的能力水平、學生的基礎(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。只有教師對相關(guān)知識有深入、系統(tǒng)地把握，才具備準確把握這個度的可能。3.網(wǎng)絡協(xié)議包設計在一些高校是一項重要的實踐內(nèi)容，該內(nèi)容很難在有限的課堂實踐期間完成，且對學生的編程能力要較強的

9、要求。目前只是作為選修要求，供有能力、有意愿的同學自行實踐，并提供必要的輔導，距離一流專業(yè)的培養(yǎng)目標還有較大差距。4.該門課程主要是理論教學，也有一定的實踐要求。目前還缺乏有效的、差異化的考核方式與評價標準。5.網(wǎng)絡技術(shù)是當前發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一，軟件設計網(wǎng)絡、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)或新應用層出不窮、應接不暇。如何在教堂上融入這些新技術(shù)（或新應用或新觀念），既需要教師與時俱進，不斷進取，也考驗教師的教學方法與策略。四、結(jié)束語tcp/ip協(xié)議分析作為一門專業(yè)核心課程，對教師的專業(yè)知識體系與教育教學方法都有很高的要求，值得教學工作者不斷學習、探索、實踐與反思，筆者總結(jié)了近幾年的教學經(jīng)驗與反思，以期拋磚引玉。參考文獻：1張亮，胡勁松，吳一塵.面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程的類比教學法j.計算機教育，2016，（2）：99-101.2寧美妍.啟發(fā)式教學在大學生思想政治理論課中的運用j.長春教育學院學報，2015，31（6）：102-103.3蘇錦.基于packet tracer的計算機網(wǎng)絡課程教學改革j.信息與電腦，2016，（10）：219-220.4陽光.基于gns3和ensp的多廠商網(wǎng)絡技術(shù)學習環(huán)境j.