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網絡程序設計課程教學改革探索
網絡程序設計課程教學改革探索
胡慶輝a，阮曉霞b，陸玉靖c
（桂林航天工業學院a.信息工程系；b.外語系；c.汽車工程系，廣西桂林541004）
摘要：針對“網絡程序設計”課程教學中存在的問題，根據課程的特點和要求以及應用型本科教學的要求，提出了該課程的教學改革設想，在理論和實踐教學內容的選取、教學方法的設計及教學評價考核等方面進行了分析和研究，并在教學過程中進行了實踐，結果表明在提高學生學習興趣、增強學生動手能力、鞏固學生對知識的理解和掌握等方面有一定的積極作用。
關鍵詞：案例教學；網絡程序設計；評價體系；實踐教學
基金項目：廣西教育廳十二五教改重點項目（2011JGZ065）資助
作者簡介：胡慶輝（1976-），男，副教授，博士，重慶開縣人，主要從事多核學習、監督學習、半監督學習及數據挖掘等方面的研究。
一、背景
隨著計算機和網絡的普及，在我們身邊，隨時隨地都在利用各種應用程序實現用戶之間的交互。打開瀏覽器，打開各種各樣的聊天和通信工具，我們隨時接觸到的是網絡。未來的IT產業，計算機網絡相關的應用將成為核心。高性能的服務器設計、分布式程序的管理、數據的高效傳輸以及數據傳輸過程中的安全控制等，都是網絡程序設計者要考慮的問題。“網絡程序設計”作為“計算機網絡”的后續課程，是計算機相關專業的一門重要課程，該課程將計算機網絡技術及實踐應用有機地結合，對學生加深理解和運用計算機系統、計算機網絡的基本原理及程序設計能力的提高等，都起到至關重要的作用。無論學生將來是從事軟件工程、網絡工程項目的設計與開發，還是計算機網絡相關的科研和管理工作，都極有可能需要進行網絡程序設計，因此這門課程在教學中占有重要地位。但在實際教學過程中，我們發現不少學生存在程序設計能力不強、操作系統及計算機網絡基礎知識不扎實等問題，主要體現在以下幾方面。
1.學生編程能力差，不能熟練運用VC開發工具。目前的一些高級開發工具，如VC、Java、VB、。NET、Delphi等，都可以實現基于網絡協議棧的編程，但是除了VC以外，其他開發工具都是在一個較高抽象層次上進行面向對象的開發，利用這些工具學生無法深入理解操作系統網絡通信的底層接口，而VC環境提供了底層的網絡編程接口，因此通常是作為“網絡程序設計”開發環境的首選。但由于VC環境中的MFC基礎類庫非常龐大，系統結構復雜，應用程序設計接口難于掌握，因此盡管學生在此之前已經學習了“C語言程序設計”及“面向對象程序設計”等基礎課程，也很難在短時間內熟練理解和運用VC開發工具。
2.一些前期的專業基礎課掌握不扎實。本課程會大量涉及到“計算機網絡”和“操作系統”兩門課程的基本內容，如線程、進程、同步、互斥等概念；網絡協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，沒有將一些原理應用到實踐上，導致學生理解困難，沒有辦法靈活運用。
3.現有的“網絡程序設計”教材內容難易程度往往出現兩極分化，有的過于注重基礎，只講授簡單的套接字接口、應用層的FTP、HTTP和POP3協議等方面的編程，沒有涉及到與身邊密切相關的一些網絡程序，如廣播、多播技術、ARP欺騙技術、P2P數據交換技術等，學生只能學到一些簡單的應用，和工作的需求相距較遠。有的教材偏難，甚至涉及到底層協議的開發，這樣的教材也不適合應用型本科層次的學生。
針對以上問題，本文根據多年的“網絡程序設計”課程的教學經驗，(www.baimashangsha.com)對該課程的理論教學及實驗教學內容進行了探索，提出了教學改革設想，針對理論和實踐教學內容、教學方法和教學評價過程進行了研究，提出了適合于應用型本科計算機專業“網絡程序設計”課程的改革方案，并在教學過程中進行了實踐，實踐結果表明新方案在培養學生學習興趣、鞏固基礎知識及提高實踐能力等方面有一定的積極作用。
二、課程的改革措施
1.教學內容的選取。作為應用型的本科院校，課程教學內容的選擇要難易適中，同時符合社會對人才的需求，注重學生能力的培養，本課程偏重于學生的網絡編程能力，對操作系統原理、計算機網絡知識的理解和運用能力、工程駕馭能力等方面的培養。教學內容既要注重基礎，也要注重實際應用的需要，強調課程的工程化和實用性等特點。為了便于學生理解相關的原理，我們針對每一部分教學內容都設計了相關案例，通過案例教學，將操作系統、計算機網絡的基本原理、網絡協議、一些經典的網絡編程技術和實際應用案例等內容有機整合。在理論教學中，我們選擇了8個方面的內容進行講授，并設計了一一對應的教學案例，如表1所示。
在所涉及到的教學內容中，第1部分對過往知識的簡單回顧，包括所涉及到的計算機網絡、操作系統等方面的知識，并以一些常用的網絡程序為例，簡單介紹其工作原理；第2部分是考慮到學生沒有VC的編程經驗，通過對話框應用程序和單文檔應用程序，簡要介紹MFC的基本框架以及用VC程序的架構、代碼的執行過程等；第3部分是對傳輸層之上的套接字編程接口進行介紹，同時通過設計一個應答的聊天程序，讓學生理解套接字的工作過程；第4部分介紹了一個典型的應用層協議FTP的軟件開發，其他的如POP3協議、HTTP協議等與FTP協議的開發過程異曲同工，因此沒有介紹；第5部分通過多線程方式實現FTP文件的上傳和下載，讓學生掌握多線程技術；第6~7部分選擇的是一些與身邊密切相關的網絡應用，包括廣播和多播、網絡掃描和檢測技術及點對點（P2P）通訊技術等。
2.實驗內容的設計。實踐教學環節是對課堂教學環節有益的補充，也是提高學生自身能力的關鍵環。考慮到學生自身水平參差不齊，我們根據課堂講授的內容以及知識點的內在聯系，設計由淺入深、由易到難的實驗，盡可能選擇身邊應用比較廣泛的案例貫穿實驗環節，課堂上所講的案例可以作為學生上機的DEMO，學生在此基礎之上補充和完善。根據難易程度，我們將實驗教學所涉及的知識結構分成三個層次：第一層是基礎實驗，強調學生熟悉VC開發平臺和利用套接字接口實現基本網絡通訊程序；第二層是高級實驗，它在基礎實驗之上，實現應用層FTP協議的編程、多線程編程、ARP欺騙及打洞編程等；第三層是我們設計了兩個綜合實驗，將綜合運用所學的網絡知識和編程知識，實現一個較大的程序，學生在完成高級實驗時，也可以自己選擇題目，但要求選擇的題目必須能夠體現知識的充分應用。前兩層實驗要求學生必須在指定的時間內完成，第三層綜合性實驗要求學生利用課外時間或課程實訓時間完成，然后統一在實驗室演示和考核。
由于網絡程序都涉及到客戶端和服務器端的通訊，單獨一個學生很難在有限的時間內完成每個實驗，因此要求學生進行合理分組，每組2~3人，共同協作，完成實驗內容，這也有利于培養學生的項目協同能力。每次實驗結束后，要求每個小組提交實驗報告，按照軟件工程的思想編寫報告內容，涉及到問題的描述及定義、問題的解決方案、問題的設計思路與規劃、概要及詳細設計、編程體會等。實驗報告是對每個案例的總結與回顧，可以加深學生對案例及相關理論知識的理解和掌握，鍛煉學生的文檔編寫能力。
3.教學方法的設計。在課程教學過程中，根據其工程性、實用性等特點，我們采用了經典的案例教學法，采用經典案例貫穿整個教學過程，選擇的案例盡量保證知識點之間的連貫性，比如在講多線程編程技術時，可以在已開發的FTP客戶端程序基礎之上完善完成多線程的上傳和下載功能；在講到打洞技術時，可以在第3部分已經設計的簡單聊天程序之上，實現不同局域網之間的通信；等等。在教學時由淺入深、循序漸進，改變傳統的“填鴨式”教學模式，從以教師教為主向以學生學為主的方向轉移，盡量讓學生積極參與到教學過程中。由于該課程有較強的實踐性，通過案例教學和實踐，很容易激發學生的自主學習興趣，提高學生的創造性思維。
4.構建合理的學生評價體系。在對學生考核評價體系的改革方向上，力求過程評價與結果性評價、形成性考核與終結性考試、精確性評價與模糊性評價相結合；考核內容應以課程標準為依據，倡導靈活多樣的考核原則，考慮學生差異，注重學習和發展過程評價。考核方法不再僅以傳統的卷面考試方式來評判，實驗過程的評價占有較大的比重，根據學生在小組中承擔的工作量及小組的完成情況，給出每個學生的成績，這樣可使一些動手能力強但考試成績不理想的學生獲得滿意的評價結果。
三、結語
通過對“網絡程序設計”課程的教學改革，我們設計了符合應用型本科人才教學的課程教學內容，根據課程工程性、實用性的特點，將教學理論與實踐應用緊密地結合，構建案例教學的模式，促進學生構建良好的知識體系。在上機實踐環節，我們采用了分組的方式，充分發揮了每個學生的優勢，增強了學生的動手能力、寫作能力。實踐表明，改革后的教學方法有效地解決了以往教學中存在的學時少、學生動手能力差、理論與實踐脫節、知識理解和掌握不牢固等問題，取得了良好的教學效果，對其他課程的教學和實踐具有重要的指導意義。
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