網絡工程專業“網絡程序設計”課程的案例教學實踐

摘要：從網絡工程專業“網絡程序設計”課程的教學特點入手，在案例設計、上課講解、上機實踐、總結評價等環節中詳細闡述案例教學的具體實施過程。

關鍵詞：網絡工程專業；網絡程序設計；案例教學

在網絡工程專業中開設“網絡程序設計”課程是為了讓該專業的學生在學習計算機網絡理論知識的基礎上，理解網絡程序設計的基本原理，掌握基本的網絡程序設計模型，具備網絡應用軟件與系統開發的能力。然而，在筆者多年的教學過程中發現，這門課程內容多、學時少、實踐性強，而編程調試的難度又令很多動手能力差的學生失去了學好這門課程的信心。如何充分利用有限的課堂教學時間使學生完成理論與實踐的有機結合，掌握網絡程序的設計思想和開發方法，是亟待解決的問題。因此，筆者提出以案例為主線，將案例教學法應用于課程的多個教學環節中的教學方法，取得了良好的教學效果。

1 教學現狀

1.1課程地位

作為本科院校的網絡工程專業，培養目的不能局限于“組網工程”，而要根據各種類型的用人單位對網絡工程專業人才需求的不同層次，堅持理論和工程實踐結合，知識與能力并重，強化工程素養訓練，培養基礎知識扎實的，具有較強的分析問題和動手解決問題能力的，能從事和網絡相關的科研、工程和應用工作的多層次綜合性人才。因此，該專業不僅要求學生掌握與網絡工程相關的基礎知識與理論，以及各種網絡系統設計、建設與維護技術，如網絡協議體系、網絡互聯技術、網絡服務、信息安全、組網實踐、網絡測試與管理等相關知識，也要求學生掌握基本的網絡應用軟件與系統開發的知識與技術，這樣才能滿足學生在以后的工作與學習過程中的多元化需要。

在網絡工程專業的課程體系中，“網絡程序設計”這門課程屬于專業選修課，目的是讓學生在學習了“計算機網絡”等理論課程和“C#程序設計”或“JAVA程序設計”等基本編程技術的基礎上，了解網絡程序設計的基本概念，深入系統地學習計算機網絡編程技術，從網絡編程實現的角度更深層次地理解計算機網絡的理論和協議，同時，培養學生開發實用且具有網絡通信功能系統的能力。

1.2課程內容

“網絡程序設計”課程與一般的程序設計課程不一樣。一個網絡通信程序必須由客戶端與服務端相互通信來實現，因此，“網絡程序設計”課程側重于“網絡通信”，在教學上不能像一般的程序設計課程那樣偏重于程序設計語言的基本語法和用法，而應強調網絡程序的編程思想和開發方法。

從課程內容來說，本門課程以某種具體的程序設計語言為基礎（如c≠}程序設計語言），結合一些高級編程技術，如多線程編程、數據流處理、異常處理機制等，實現對網絡中的各類協議進行編程開發，如圖1所示。

1.3存在問題

1）學時有限。

由課程內容可以看出，“網絡程序設計”課程涉及多種網絡編程技術，涵蓋的知識點非常多。同時，隨著技術的不斷進步，內容還在不斷地加深和豐富。但由于這門課程屬于專業選修課，學時安排一般比較少（大部分院校該課程安排在48學時左右），其中還包括學生上機實驗，因此課堂講授時應盡可能兼顧編程思想、開發方法和各種網絡編程的技術，以最少的學時讓學生掌握盡可能多的知識。

2）學生動手能力差。

這門課程的工程實踐性非常強，對學生使用程序設計語言的能力要求非常高。前期的“C#程序設計語言”課程中，教師受學時限制，往往會降低難度，在高級程序設計技術方面介紹較少，大部分學生只局限于掌握老師上課講的內容，不會課后主動花大量時間深入研究，動手調試程序的能力比較弱，不具備軟件項目開發所需要的各項綜合能力，理論與實踐嚴重脫節。

2 案例教學的可行性

案例教學法是指教師根據教學內容及目標，通過創設案例，組織學生開展分析、研究、表達等活動，讓學生在具體的問題情境中積極思考、主動探索，從而培養學生綜合素質的一種教學方法。起初，案例教學主要應用在管理學、法學等學科的課堂教學中。目前，案例教學在程序設計語言課程中也有很多應用，但主要集中在對一些具體技術的講解，在案例處理及選擇方面缺乏連續性，各章節知識點的案例相互割裂，無法體現各知識點之間的聯系，在“網絡程序設計”課程中的應用仍然較少。

在設計網絡程序時，不再是簡單的單機程序，而是由多個用戶程序互相通信來實現。因此，一個網絡程序更類似于一個小型項目系統的設計。案例教學對于幾乎沒有項目開發經驗的學生來說，是掌握這門課程的最佳途徑。設計好的案例可以將學生引入特定的情境中，啟發學生思考，拓寬學生分析問題的思路，培養學生解決問題的能力、實際動手能力與創新能力，讓學生最終學會網絡程序的設計思想和開發方法，符合“網絡程序設計”這門課程理論與實踐并重的基本要求。

3 案例教學的實施

本課程內容多、學時少、工程實踐要求非常高。因此，在教學過程中，要以解決實際的網絡程序設計問題為中心，立足協議的運用，設計合理的案例，注重理論與實踐的緊密結合。

3.1案例設計

在案例設計時要兼顧以下幾點：

1）一個案例中要包含盡可能多的知識點，兼顧知識點之間的聯系。例如，設計一個網絡聊天的案例，由客戶端和服務器端進行通信，功能包含打字聊天、語音對話、傳送文件等。這個案例中包含了Socket編程技術，TCP、UDP、FTP協議編程，以及多線程編程技術、數據流和異常處理機制等知識點，在這些知識點和技術的配合下實現這個網絡聊天系統。

2）在設計案例時要從實際應用的項目中尋找，激發學生的學習興趣。例如，設計一個網絡管理的案例，包括ping、主機掃描、端口掃描、活動主機發現等功能。這個案例的功能在“360安全衛士”中都有，容易使學生產生主觀感受，激起開發熱情。

本課程的教學中，設計的案例如表1所示，6個案例涵蓋了圖1中的所有知識點。

3.2實施步驟

設計好合理的課程案例后，整個教學過程以案例為主線進行，具體的教學實施分3個階段：上課講解、上機實踐、總結評價。下面從3個教學環節具體介紹案例教學法在整個授課過程中的應用。

3.2.1上課講解

在理論教學時，首先通過案例引出授課內容，演示案例的運行效果，讓學生對案例有個全局認識，引起學生的興趣。然后，教師以項目開發的方式，對案例進行分析和設計，以軟件工程的思想畫出案例的設計框圖，為學生日后進行項目開發打下基礎。再針對案例中涉及的知識點逐個進行理論講解，將先修課程中的計算機網絡及協議的理論知識應用于程序設計中，讓學生在網絡程序設計的過程中進一步加深對理論知識的理解。在講課時要注意以下幾點：

1）由淺入深、循序漸進。

例如，在網絡聊天案例中，介紹TCP編程的知識點時，首先結合TCP協議的理論，歸納TCP編程的一般步驟；然后以C#語言為例，介紹實現TCP編程所用到的類；根據編程步驟，由C#類實現一個簡單的客戶端發送“hello”消息給服務器端的小程序，利用投影儀當堂演示小程序的編寫和調試。在調試時，可以故意設置一些障礙，例如不運行服務器端，故意造成客戶端連接失敗，從而逐步培養學生的程序調試能力。同時，可以在此基礎上引申出異常處理這個知識點，循序漸進地引出TCP消息邊界問題、多線程編程、數據流等知識點。

2）注意知識點的融合與比較。

課程設計的案例往往包含較多的知識點，要注意不要將知識點相互孤立，要加強對這些知識點的融合和比較。例如，在文件傳輸的案例中，FTP編程知識點和數據流知識點就要融合起來講，不能割裂。在講計算機編程時，結合FTP文件傳輸協議仔細講解FTP協議傳輸的網絡數據流和文件數據流之間的區別和聯系，并實際編寫課堂小程序展示兩者之間的關聯，加深學生對這些知識點的融合與比較。另外，在后面的課程中，介紹網絡下載案例時，可以與之前的文件傳輸案例進行比較，從實際編程的角度比較分析P2P技術的文件傳輸與FTP協議的文件傳輸，并用多臺機器配合演示兩個案例的實際運行效果，讓學生在掌握P2P技術與FTP協議的理論知識后，從實際編程項目的角度加深對理論知識的理解。

3）理論聯系實際、培養動手能力。

在理論課講授過程中注意理論知識的講授與程序的編程、調試的演示要交叉進行，給學生一個良好的起點，激發學生自己動手的興趣。在講課時要注意控制好節奏，留給學生一定的思考時間與空間；在編程或調試的過程中要不斷地拋出問題，引導學生思考、分析和討論，從而幫助學生逐漸增強在編程時分析問題、解決問題的能力。由于講課課時有限，對每個案例不可能都盡善盡美地在課堂上講解調試完成，因此，每節課結束后都要留幾個問題，讓學生課后去思考，主動查找資料完善程序，然后在上機實踐環節中編程調試。學生上機的內容，由傳統的驗證型編程改為綜合型、設計型項目的編程。這樣可以引導學生的發散性思維，進一步激發學生的學習興趣，讓學生課后主動探索，尋找問題的解決方案。

3.2.2上機實踐

在程序設計類課程中，上機實踐環節是必不可少的。讓學生親自動手編程，學會程序的分析、設計、編程以及調試，提高實際動手的能力。本門課程涉及比較難的程序設計內容，在調試程序時又需要多個通信主機配合，因此，在上機實踐環節，可以打破傳統，由3～4個學生組成一個小組，共同完成每個案例的編程調試，這樣做有幾個優點：

1）增強團隊意識，提高上機效率。

學生的動手能力參差不齊，有的善于查找資料，有的善于編寫代碼，有的善于程序測試等。讓他們3～4人組成一個小組，由組長帶領，發揮各人的特長，共同討論，互幫互助，相互配合，可以在有限的上機課時中更好地完成案例內容，提高上機的效率。

2）激發學生的編程興趣和斗志。

傳統的上機課時有限，上機內容一般是每個學生獨立完成，而網絡程序設計的編程、調試難度比較大，大部分動手能力差的學生遇到錯誤無法找到出錯的地方，產生極大的失落感，慢慢地就失去了對網絡程序設計的開發熱情。采用小組合作的方式，小組內成員互相探討共同完成一個項目的開發，容易產生成就感，激發編程的興趣。小組之間還可以互相競爭，比比看誰的系統更好，這樣，又避免了上機抄襲的現象，比傳統的獨立完成驗證型實驗能收到更好的效果。

3.2.3總結評價

在每個案例的上機實踐環節結束后，要求每個小組撰寫提交實踐總結報告，內容包括：案例的功能描述、總體設計思路與框圖、詳細設計、問題及解決方案、編程技巧與心得體會等。撰寫總結報告一來是對每個案例的總結與回顧，加深學生對案例及相關理論知識的理解；二來是為日后撰寫畢業設計論文做準備，鍛煉學生的寫作能力。

在最后評定成績時，不再以傳統的卷面考試方式來評判，而是結合同學們的理論和實踐能力，綜合考評，成績以優、良、中、及格、不及格5個級別給出。因為上機實踐是以小組的形式進行的，因此在考評時也以小組為單位進行考核。在此基礎上，綜合考量每個學生在小組中的角色和工作量的多少，最終評定出每個同學的成績。

3.3效果分析

“網絡程序設計”課程選擇具有啟發性、典型性且來源于實際的案例，將理論知識應用于具體的編程實踐，讓學生在上機編程的過程中進一步體會理論知識，提高了學生的學習興趣和學習主動性。在上機實踐環節以小組形式加強互助合作，增強編程成就感的同時，提高了學生的編程、調試能力，培養了學生分析問題、解決問題的能力和進一步學習新的網絡編程知識與技術的能力。

4 結語

在“網絡程序設計”這門課程中采用案例教學的方式，是一次有益的嘗試。讓教師在有限的課堂教學時間里講授更多的知識點，將理論與實踐更緊密結合，促進學生構建良好的知識體系；在上機實踐環節采用小組方式，充分發揮學生的主觀能動性，增強學生的動手能力、寫作能力，有效地解決了以往教學中存在的學時少、學生動手能力差、理論與實踐脫節等教學難題，取得了良好的教學效果，對規范網絡工程專業“網絡程序設計”課程的教學和實踐具有重要的指導意義。

（見習編輯：劉麗麗；編輯：郭田珍）