《路由與交換技術(shù)》課程改革與實(shí)踐

引 言

網(wǎng)絡(luò)工程專(zhuān)業(yè)是我國(guó)高校在二十一世紀(jì)開(kāi)設(shè)的新專(zhuān)業(yè)路由與交換技術(shù)是核心課程之一。我校從 2007年開(kāi)設(shè)網(wǎng)絡(luò)工程專(zhuān)業(yè)，該課程的教學(xué)課時(shí)從之前的 32學(xué)時(shí)理論課時(shí)，16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課時(shí)調(diào)整到現(xiàn)在的 40 學(xué)時(shí)理論課時(shí)，24 學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，同時(shí)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式也在不斷調(diào)整和優(yōu)化

1 課程內(nèi)容的組織和優(yōu)化

1.1 課程內(nèi)容的改革

課程教材是吳建勝主編并由清華大學(xué)出版社出版的《路由交換技術(shù)》。在改革過(guò)程中，該書(shū)內(nèi)容緊緊圍繞構(gòu)建園區(qū)網(wǎng)這條主線，在介紹技術(shù)原理的同時(shí)，兼顧技術(shù)的具體應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合 [1]。針對(duì)該教材內(nèi)容我們進(jìn)行二增一減增加了路由重分布與路徑控制和網(wǎng)關(guān)冗余技術(shù)，刪掉了 IGRP EIGRP 配置和 VoIP 配置。在路由協(xié)議部分只講 RIP 和OSPF 顯然不夠。否則在工程實(shí)際中碰到運(yùn)用不同路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò)合并成更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)時(shí)就會(huì)無(wú)所適從。為此課堂內(nèi)容增加了路由重分布與路徑控制內(nèi)容。同時(shí)，為了增加網(wǎng)絡(luò)的可靠性，在交換機(jī)的相關(guān)內(nèi)容中包含了鏈路聚合等內(nèi)容，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲型ǔＲ寻司W(wǎng)絡(luò)路由的冗余，但教材中缺少網(wǎng)關(guān)冗余的內(nèi)容，而網(wǎng)關(guān)是設(shè)備一個(gè)重要的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，為此增加了網(wǎng)關(guān)冗余協(xié)議

EIGRP 是 Cisco 的一種私有路由協(xié)議，只有在 Cisco 路由器之間可使用該路由協(xié)議。目前隨著中國(guó)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商的技術(shù)進(jìn)步，Cisco 在中國(guó)乃至全球的市場(chǎng)占有率越來(lái)越低。中低端路由交換設(shè)備市場(chǎng)在中國(guó)大陸幾乎為中國(guó)幾大廠商所占有華為的設(shè)備在高端路由交換設(shè)備市場(chǎng)的占有率也越來(lái)越高，考慮到二本院校的專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，我們刪除了 EIGRP 和IGRP 相應(yīng)的內(nèi)容，把它作為《專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》課程的一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目讓學(xué)生實(shí)踐。

1.2 課程內(nèi)容的重組

為了培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用路由與交換技術(shù)及工程項(xiàng)目能力，從項(xiàng)目角度對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行重組。課程內(nèi)容整合成四大塊，即網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作基礎(chǔ) ；網(wǎng)絡(luò)連通性管理 ；網(wǎng)絡(luò)可靠性管理 ；網(wǎng)絡(luò)安全性管理。從工程設(shè)計(jì)角度對(duì)內(nèi)容進(jìn)行整合，有效提高了學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力。具體的內(nèi)容重組如圖 1 所示。

2 課堂教學(xué)模式的改革

2.1 班級(jí)授課和小組討論相結(jié)合

采取班級(jí)授課方式講解基本原理及操作，小組討論中小組成員不固定，通常以鄰近幾個(gè)座位的學(xué)生為一組方便交流討論（一組學(xué)生通常不超過(guò) 8人），對(duì)于表現(xiàn)優(yōu)秀的組別進(jìn)行課堂記錄，成為學(xué)生平時(shí)成績(jī)的一部分

2.2 講授過(guò)程中原理、操作與演示相結(jié)合

路由與交換技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的后續(xù)課程。通過(guò)課程的講授加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理的理解與應(yīng)用。如在講授內(nèi)部源地址靜態(tài)轉(zhuǎn)換NAT 中，可通過(guò)簡(jiǎn)單的課件動(dòng)畫(huà)講解一對(duì)一地址轉(zhuǎn)換的過(guò)程，讓學(xué)生明白其中的原理。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包出去時(shí)將包的源地址改成外部地址，當(dāng)響應(yīng)包回來(lái)時(shí)將目的地址改為源內(nèi)部地址。在講解配置時(shí)，首先要指明一對(duì)一兩個(gè)地址，然后標(biāo)明這兩個(gè)地址在何處進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即在什么地方A 變成 B，在什么地方B 變成 A，并告訴學(xué)生要指定內(nèi)部接口和外部接口。這樣學(xué)生容易記住內(nèi)部源地址靜態(tài)轉(zhuǎn)換NAT 配置的三個(gè)步驟 ：配置靜態(tài) NAT 映射 router（con?g #ip nat inside source static local-ip global-ip ；配置 NAT 內(nèi)部接口 router（con?g-if）#ip nat inside ；配置 NAT 外部接口 router con?g-if）#ip nat outside。最后結(jié)合案例利用模擬器向?qū)W生演示NAT 路由器中的相關(guān)配置

2.3 課堂講授與課堂練習(xí)相結(jié)合

路由與交換技術(shù)課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，我們堅(jiān)持理論與實(shí)踐的無(wú)縫對(duì)接。具體的做法是要求學(xué)生上課時(shí)筆記本電腦，電腦上要求學(xué)生安裝Packet tracer，GNS3 網(wǎng)絡(luò)模擬器以及 Wireshark 等抓包分析工具。結(jié)合課堂內(nèi)容布置相應(yīng)的課堂實(shí)驗(yàn)練習(xí)。學(xué)生通過(guò)練習(xí)逐漸掌握路由器和交換機(jī)的有關(guān)配置命令，及時(shí)化解心中疑問(wèn)，增強(qiáng)學(xué)生的成就感

2.4 翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合

翻轉(zhuǎn)課堂，即教師創(chuàng)建視頻，學(xué)生在課外觀看視頻講解回到課堂上師生面對(duì)面交流和完成作業(yè)的一種教學(xué)形態(tài)。針對(duì)路由與交換技術(shù)》這門(mén)課程，我們錄制部分小視頻，這些小視頻主要是一些網(wǎng)絡(luò)仿真及分析工具的使用介紹以及VPN和STP等學(xué)生難以掌握的部分內(nèi)容，一般我們讓學(xué)生先課外自主學(xué)習(xí)這些視頻，帶著問(wèn)題來(lái)聽(tīng)課，而且針對(duì)難點(diǎn)通常會(huì)結(jié)合小組討論來(lái)加深對(duì)知識(shí)和操作的理解與掌握

2.5 課堂教學(xué)與課外競(jìng)賽相結(jié)合

課外我們組織了兩個(gè)興趣小組 ：網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)興趣小組、網(wǎng)絡(luò)安全興趣小組，同時(shí)在學(xué)校組織網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)技能競(jìng)賽和網(wǎng)絡(luò)攻防比賽，以賽促學(xué)。另外，鼓勵(lì)學(xué)生參加計(jì)算機(jī)軟件水平考試中的網(wǎng)絡(luò)工程師考試，對(duì)于取得網(wǎng)絡(luò)工程師資格證書(shū)的同學(xué)計(jì)算選修學(xué)分，同時(shí)給予免考湖南省計(jì)算機(jī)等級(jí)考試等方面的激勵(lì)措施，近年來(lái)學(xué)生首次參加網(wǎng)絡(luò)工程師資格考試通過(guò)率達(dá) 70% 以上，而每年全國(guó)的平均通過(guò)率只有20% ～30%，超出全國(guó)平均通過(guò)率將近五十個(gè)百分點(diǎn)

2.6 基于項(xiàng)目案例的課堂教學(xué)

借鑒 CDIO 工程教育的理念，采用工程實(shí)踐驅(qū)動(dòng)的思想，引入實(shí)際工程項(xiàng)目案例到《路由交換技術(shù)》課程教學(xué)中 [2]。在課堂用例中，我們從學(xué)校網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際拓?fù)涑霭l(fā)，將完整的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫紫纫佬^(qū)分成幾個(gè)小的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，再將每個(gè)小的拓?fù)浒唇尤雽?、分布層、核心層分成更小的拓?fù)?，最后按網(wǎng)絡(luò)連通性網(wǎng)絡(luò)可靠性、網(wǎng)絡(luò)安全性依次進(jìn)行內(nèi)容分解。這樣課程內(nèi)容條理清淅，同時(shí)可按照這樣的思路來(lái)設(shè)計(jì)課程的課堂用例以及基于工程項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目鏈 [3]。當(dāng)課程結(jié)束時(shí)，把這些內(nèi)容串起來(lái)就是一個(gè)完整的校園網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和配置。基于這樣的設(shè)計(jì)思路，教師上課目的明確有針對(duì)性，有利于學(xué)生掌握《路由與交換技術(shù)》課程的整體框架，有利于學(xué)生為后續(xù)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與系統(tǒng)集成課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

2.7 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的過(guò)程控制

實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常是一個(gè)難以管理控制的教學(xué)過(guò)程，特別是需要通過(guò)電腦來(lái)完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。為防止學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中聊天、打游戲等，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行了一些有益的探索。在實(shí)驗(yàn)中對(duì)電腦與外部網(wǎng)絡(luò)的通信進(jìn)行控制管理，采用訪問(wèn)控制列表方式防止學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)聊天及玩游戲，學(xué)生只能進(jìn)行普通的學(xué)習(xí)資料檢索；為防止學(xué)生無(wú)所事事，我們通過(guò)檢查學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中采用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置文件、測(cè)試學(xué)生配置網(wǎng)絡(luò)連通性及查詢關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)等來(lái)檢查學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的情況

3 結(jié) 語(yǔ)

以上是我們對(duì)《路由與交換技術(shù)》課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的一些總結(jié)，盡管教學(xué)過(guò)程中面對(duì)的是普通二本院校的學(xué)生，但我們相信對(duì)其他層次的大學(xué)生的課程教學(xué)也有一定的參考價(jià)值路由與交換技術(shù)》課程改革是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程?！堵酚膳c交換技術(shù)》本身以及社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程人才需求的不斷發(fā)展變化為該課程的改革提供持續(xù)動(dòng)力，積極更新教學(xué)內(nèi)容、探索新的教學(xué)模式才能培養(yǎng)出來(lái)符合現(xiàn)代創(chuàng)新型工程人才要求的學(xué)生