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網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索
網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索
胡慶輝a，阮曉霞b，陸玉靖c
（桂林航天工業(yè)學(xué)院a.信息工程系；b.外語(yǔ)系；c.汽車工程系，廣西桂林541004）
摘要：針對(duì)“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，根據(jù)課程的特點(diǎn)和要求以及應(yīng)用型本科教學(xué)的要求，提出了該課程的教學(xué)改革設(shè)想，在理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的選取、教學(xué)方法的設(shè)計(jì)及教學(xué)評(píng)價(jià)考核等方面進(jìn)行了分析和研究，并在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了實(shí)踐，結(jié)果表明在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力、鞏固學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握等方面有一定的積極作用。
關(guān)鍵詞：案例教學(xué)；網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)；評(píng)價(jià)體系；實(shí)踐教學(xué)
基金項(xiàng)目：廣西教育廳十二五教改重點(diǎn)項(xiàng)目（2011JGZ065）資助
作者簡(jiǎn)介：胡慶輝（1976-），男，副教授，博士，重慶開(kāi)縣人，主要從事多核學(xué)習(xí)、監(jiān)督學(xué)習(xí)、半監(jiān)督學(xué)習(xí)及數(shù)據(jù)挖掘等方面的研究。
一、背景
隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的普及，在我們身邊，隨時(shí)隨地都在利用各種應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)用戶之間的交互。打開(kāi)瀏覽器，打開(kāi)各種各樣的聊天和通信工具，我們隨時(shí)接觸到的是網(wǎng)絡(luò)。未來(lái)的IT產(chǎn)業(yè)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的應(yīng)用將成為核心。高性能的服務(wù)器設(shè)計(jì)、分布式程序的管理、數(shù)據(jù)的高效傳輸以及數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的安全控制等，都是網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)者要考慮的問(wèn)題�！熬W(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”作為“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”的后續(xù)課程，是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門重要課程，該課程將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及實(shí)踐應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合，對(duì)學(xué)生加深理解和運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本原理及程序設(shè)計(jì)能力的提高等，都起到至關(guān)重要的作用。無(wú)論學(xué)生將來(lái)是從事軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，還是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的科研和管理工作，都極有可能需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)，因此這門課程在教學(xué)中占有重要地位。但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)不少學(xué)生存在程序設(shè)計(jì)能力不強(qiáng)、操作系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)等問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下幾方面。
1.學(xué)生編程能力差，不能熟練運(yùn)用VC開(kāi)發(fā)工具。目前的一些高級(jí)開(kāi)發(fā)工具，如VC、Java、VB、。NET、Delphi等，都可以實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的編程，但是除了VC以外，其他開(kāi)發(fā)工具都是在一個(gè)較高抽象層次上進(jìn)行面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)，利用這些工具學(xué)生無(wú)法深入理解操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信的底層接口，而VC環(huán)境提供了底層的網(wǎng)絡(luò)編程接口，因此通常是作為“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”開(kāi)發(fā)環(huán)境的首選。但由于VC環(huán)境中的MFC基礎(chǔ)類庫(kù)非常龐大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用程序設(shè)計(jì)接口難于掌握，因此盡管學(xué)生在此之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”及“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”等基礎(chǔ)課程，也很難在短時(shí)間內(nèi)熟練理解和運(yùn)用VC開(kāi)發(fā)工具。
2.一些前期的專業(yè)基礎(chǔ)課掌握不扎實(shí)。本課程會(huì)大量涉及到“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”和“操作系統(tǒng)”兩門課程的基本內(nèi)容，如線程、進(jìn)程、同步、互斥等概念；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型中各層次的地位及工作原理；等等。而這些課程只偏重理論的教學(xué)，沒(méi)有將一些原理應(yīng)用到實(shí)踐上，導(dǎo)致學(xué)生理解困難，沒(méi)有辦法靈活運(yùn)用。
3.現(xiàn)有的“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”教材內(nèi)容難易程度往往出現(xiàn)兩極分化，有的過(guò)于注重基礎(chǔ)，只講授簡(jiǎn)單的套接字接口、應(yīng)用層的FTP、HTTP和POP3協(xié)議等方面的編程，沒(méi)有涉及到與身邊密切相關(guān)的一些網(wǎng)絡(luò)程序，如廣播、多播技術(shù)、ARP欺騙技術(shù)、P2P數(shù)據(jù)交換技術(shù)等，學(xué)生只能學(xué)到一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用，和工作的需求相距較遠(yuǎn)。有的教材偏難，甚至涉及到底層協(xié)議的開(kāi)發(fā)，這樣的教材也不適合應(yīng)用型本科層次的學(xué)生。
針對(duì)以上問(wèn)題，本文根據(jù)多年的“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，(www.gymyzhishaji.com)對(duì)該課程的理論教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探索，提出了教學(xué)改革設(shè)想，針對(duì)理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)程進(jìn)行了研究，提出了適合于應(yīng)用型本科計(jì)算機(jī)專業(yè)“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”課程的改革方案，并在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了實(shí)踐，實(shí)踐結(jié)果表明新方案在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、鞏固基礎(chǔ)知識(shí)及提高實(shí)踐能力等方面有一定的積極作用。
二、課程的改革措施
1.教學(xué)內(nèi)容的選取。作為應(yīng)用型的本科院校，課程教學(xué)內(nèi)容的選擇要難易適中，同時(shí)符合社會(huì)對(duì)人才的需求，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，本課程偏重于學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)編程能力，對(duì)操作系統(tǒng)原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的理解和運(yùn)用能力、工程駕馭能力等方面的培養(yǎng)。教學(xué)內(nèi)容既要注重基礎(chǔ)，也要注重實(shí)際應(yīng)用的需要，強(qiáng)調(diào)課程的工程化和實(shí)用性等特點(diǎn)。為了便于學(xué)生理解相關(guān)的原理，我們針對(duì)每一部分教學(xué)內(nèi)容都設(shè)計(jì)了相關(guān)案例，通過(guò)案例教學(xué)，將操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本原理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、一些經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用案例等內(nèi)容有機(jī)整合。在理論教學(xué)中，我們選擇了8個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行講授，并設(shè)計(jì)了一一對(duì)應(yīng)的教學(xué)案例，如表1所示。
在所涉及到的教學(xué)內(nèi)容中，第1部分對(duì)過(guò)往知識(shí)的簡(jiǎn)單回顧，包括所涉及到的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)等方面的知識(shí)，并以一些常用的網(wǎng)絡(luò)程序?yàn)槔?jiǎn)單介紹其工作原理；第2部分是考慮到學(xué)生沒(méi)有VC的編程經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)話框應(yīng)用程序和單文檔應(yīng)用程序，簡(jiǎn)要介紹MFC的基本框架以及用VC程序的架構(gòu)、代碼的執(zhí)行過(guò)程等；第3部分是對(duì)傳輸層之上的套接字編程接口進(jìn)行介紹，同時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)答的聊天程序，讓學(xué)生理解套接字的工作過(guò)程；第4部分介紹了一個(gè)典型的應(yīng)用層協(xié)議FTP的軟件開(kāi)發(fā)，其他的如POP3協(xié)議、HTTP協(xié)議等與FTP協(xié)議的開(kāi)發(fā)過(guò)程異曲同工，因此沒(méi)有介紹；第5部分通過(guò)多線程方式實(shí)現(xiàn)FTP文件的上傳和下載，讓學(xué)生掌握多線程技術(shù)；第6~7部分選擇的是一些與身邊密切相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，包括廣播和多播、網(wǎng)絡(luò)掃描和檢測(cè)技術(shù)及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）通訊技術(shù)等。
2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是對(duì)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)有益的補(bǔ)充，也是提高學(xué)生自身能力的關(guān)鍵環(huán)�？紤]到學(xué)生自身水平參差不齊，我們根據(jù)課堂講授的內(nèi)容以及知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，設(shè)計(jì)由淺入深、由易到難的實(shí)驗(yàn)，盡可能選擇身邊應(yīng)用比較廣泛的案例貫穿實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，課堂上所講的案例可以作為學(xué)生上機(jī)的DEMO，學(xué)生在此基礎(chǔ)之上補(bǔ)充和完善。根據(jù)難易程度，我們將實(shí)驗(yàn)教學(xué)所涉及的知識(shí)結(jié)構(gòu)分成三個(gè)層次：第一層是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生熟悉VC開(kāi)發(fā)平臺(tái)和利用套接字接口實(shí)現(xiàn)基本網(wǎng)絡(luò)通訊程序；第二層是高級(jí)實(shí)驗(yàn)，它在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之上，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層FTP協(xié)議的編程、多線程編程、ARP欺騙及打洞編程等；第三層是我們?cè)O(shè)計(jì)了兩個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)，將綜合運(yùn)用所學(xué)的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)和編程知識(shí)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)較大的程序，學(xué)生在完成高級(jí)實(shí)驗(yàn)時(shí)，也可以自己選擇題目，但要求選擇的題目必須能夠體現(xiàn)知識(shí)的充分應(yīng)用。前兩層實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生必須在指定的時(shí)間內(nèi)完成，第三層綜合性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生利用課外時(shí)間或課程實(shí)訓(xùn)時(shí)間完成，然后統(tǒng)一在實(shí)驗(yàn)室演示和考核。
由于網(wǎng)絡(luò)程序都涉及到客戶端和服務(wù)器端的通訊，單獨(dú)一個(gè)學(xué)生很難在有限的時(shí)間內(nèi)完成每個(gè)實(shí)驗(yàn)，因此要求學(xué)生進(jìn)行合理分組，每組2~3人，共同協(xié)作，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這也有利于培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目協(xié)同能力。每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求每個(gè)小組提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按照軟件工程的思想編寫報(bào)告內(nèi)容，涉及到問(wèn)題的描述及定義、問(wèn)題的解決方案、問(wèn)題的設(shè)計(jì)思路與規(guī)劃、概要及詳細(xì)設(shè)計(jì)、編程體會(huì)等。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)每個(gè)案例的總結(jié)與回顧，可以加深學(xué)生對(duì)案例及相關(guān)理論知識(shí)的理解和掌握，鍛煉學(xué)生的文檔編寫能力。
3.教學(xué)方法的設(shè)計(jì)。在課程教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)其工程性、實(shí)用性等特點(diǎn)，我們采用了經(jīng)典的案例教學(xué)法，采用經(jīng)典案例貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，選擇的案例盡量保證知識(shí)點(diǎn)之間的連貫性，比如在講多線程編程技術(shù)時(shí)，可以在已開(kāi)發(fā)的FTP客戶端程序基礎(chǔ)之上完善完成多線程的上傳和下載功能；在講到打洞技術(shù)時(shí)，可以在第3部分已經(jīng)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單聊天程序之上，實(shí)現(xiàn)不同局域網(wǎng)之間的通信；等等。在教學(xué)時(shí)由淺入深、循序漸進(jìn)，改變傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)模式，從以教師教為主向以學(xué)生學(xué)為主的方向轉(zhuǎn)移，盡量讓學(xué)生積極參與到教學(xué)過(guò)程中。由于該課程有較強(qiáng)的實(shí)踐性，通過(guò)案例教學(xué)和實(shí)踐，很容易激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)造性思維。
4.構(gòu)建合理的學(xué)生評(píng)價(jià)體系。在對(duì)學(xué)生考核評(píng)價(jià)體系的改革方向上，力求過(guò)程評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)、形成性考核與終結(jié)性考試、精確性評(píng)價(jià)與模糊性評(píng)價(jià)相結(jié)合；考核內(nèi)容應(yīng)以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，倡導(dǎo)靈活多樣的考核原則，考慮學(xué)生差異，注重學(xué)習(xí)和發(fā)展過(guò)程評(píng)價(jià)�？己朔椒ú辉賰H以傳統(tǒng)的卷面考試方式來(lái)評(píng)判，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的評(píng)價(jià)占有較大的比重，根據(jù)學(xué)生在小組中承擔(dān)的工作量及小組的完成情況，給出每個(gè)學(xué)生的成績(jī)，這樣可使一些動(dòng)手能力強(qiáng)但考試成績(jī)不理想的學(xué)生獲得滿意的評(píng)價(jià)結(jié)果。
三、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)改革，我們?cè)O(shè)計(jì)了符合應(yīng)用型本科人才教學(xué)的課程教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)課程工程性、實(shí)用性的特點(diǎn)，將教學(xué)理論與實(shí)踐應(yīng)用緊密地結(jié)合，構(gòu)建案例教學(xué)的模式，促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建良好的知識(shí)體系。在上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)，我們采用了分組的方式，充分發(fā)揮了每個(gè)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、寫作能力。實(shí)踐表明，改革后的教學(xué)方法有效地解決了以往教學(xué)中存在的學(xué)時(shí)少、學(xué)生動(dòng)手能力差、理論與實(shí)踐脫節(jié)、知識(shí)理解和掌握不牢固等問(wèn)題，取得了良好的教學(xué)效果，對(duì)其他課程的教學(xué)和實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn)：
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