“计算机网络”课程教学的中间辐射法
1引言
计算机网络是一门理论性和应用性很强的课程，其内容涉及许多错综复杂且彼此交织的概念、协议和技术，为处理这种大跨度和复杂性，该课程的教学都围绕其体系结构的“层次”来组织教学内容。借助于这种分层的组织结构，学生们能够透过计算机网络的复杂性看到其内部，在学习整个体系结构某个部分中独特概念和协议的同时，也可看清所有这些部分（如何）整合在一起的全貌。从教学法的角度讲，这种分层的教学方法的确是非常必要和有效。
自底向上法（Bottom.up Approach）111和自项向下法flop。down Approach）[2J是目前国内外计算机网络课程教学中普遍采用的方法，但两者存在着一个共同的缺陷，即未能突显或引导计算机网络知识体系核心知识的学习；寻求一种新的方法来弥补这一缺陷，更好的把握知识点的权重分布，以核心知识带动周边内容是计算机网络课程教学研究的重要课题。令人遗憾的是教师们视【l】[2】方法为天经地义，致使该两种方法的问题一直被掩。本课题组在对计算机网络知识体系结构反复深入研究及大量教学实践总结的基础上提出了计算机网络课程的中间辐射法，以求计算机网络课程更趋科学合理的教学方法。
2相关工作
多年来，世界各国高校的计算机网络课程教学一直采用自底向上法。该方法曾为广大学生和计算机网络爱好者了解和掌握计算机网络知识与技能发挥了重要的作用。近年来，美国的两位着名计算机网络专家和教育家James F.Kurose和Keith W.Ross提出了一种全新的计算机网络教学方法，即自项向下法，该方法和自底向上法的学习路线完全相反，实现了对传统的自底向上法的重大改革，该方法一经推出，各国计算机网络教育界纷纷采纳。该教学方法改革的技术背景和动机是网络领域中最大的“增长领域”网络服务和应用程序。Web的出现、电子邮件的广泛使用、音频和视频流、因特网电话、即时消息、对等应用程序和在线商务都证明了这一点。国内东北大学的学者们也曾就计算机网络课程教学提出了一系列的学术观点【3。3，但都未形成与自底向上法和自顶向下法相当并相对独立的教学方法，本文提出的中间辐射法经几年教学实践证明实现了这一目标。
3 自底向上法和自顶向下法的局限性
自底向上法和自顶向下法都有其特定的社会和技术背景，这导致两种方法存在固有的局限性，即都未能突显计算机网络核心知识的学习。
3.1 自底向上法的局限性
自底向上法是计算机网络教学的传统方法，该方法的特点是从协议栈的底部即物理层开始教学，逐层向上直到协议栈顶部的应用层，该方法产生的技术背景是各种通信技术的突起与迅猛发展。
众所周知，计算机网络的主要功能主要是实现资计算机教育2007.10 47源尤其是数据共享，早期的数据类型主要是文本。
3.2自顶向下法的局限性
计算机网络教学的自顶向下法是与自底向上法学习路线完全相反的一种新型教学方法，该方法的特点是从协议栈的顶部即应用层开始教学，逐层向下直到底部的物理层，该方法产生的技术背景是各种新型网络应用的大量涌现。
随着计算机网络底层通信技术的成熟，即误码率的大幅度降低、网络带宽的大幅度提高和传输延迟的降低，使大规模数据的实时传输如实时流媒体传输成为可能，各种新型的网络服务如音频和视频流、因特网电话、即时消息、对等应用程序和在线商务等得到应用，这些新的网络应用是原有的应用层协议的改造或增加的结果。与同自底向上法类似，自顶向下法也满足了人们对计算机网络关注的热点，对从完全相反角度认识或学习计算机网络起到了一定的积极作用，但同样也一定程度地偏离了计算机网络的核心内容即网络层。
经以上分析可知，两种方法表面大相径庭，实质上却同出一辙，即都未摆正计算机网络核心知识的地位。
4中问辐射法
中间辐射法的初衷是弥补自底向上法和自顶向下法固有的缺陷，强调计算机网络核心知识的学习，实现以核心带动非核心，在相对稳定的核心知识基础上，实现自主学习，白发且自然地叠加新的网络知识，从而进一步提高学生在未来计算机网络工程实践和科学研究中所应具有的持久学习新的网络知识、分析解决各种新的网络问题之能力。
柏j计算机教育2007.10中间辐射法指从协议栈的中间层即网络层（及其各种协议尤其是口协议和路由协议）的教学启动整个计算机网络的教学，以网络层为核心逐层向上和向下辐射整个协议栈，即直到顶部的应用层和底部的物理层，该方法相当程度地强调网络层协议学习以带动其它各层协议学习，使学生抓住计算机网络的知识核心，以核心主动并自发地带动现有及未来的非核心知识的学习。
4.1 中间辐射法的特性
算机网络的应用也仅限定为FrP、TEu叮ET和E-mail。
因当时计算机网络所依赖的底层通信网络的传输质量较差即误码率较高、带宽小且延迟大，故改善底层通信网络的传输质量成为提高计算机网络性能的焦点，FDDI、X.25、ISDN、B-ISDN、CAⅣ和ATM等各种数字通信技术便应运而生，各种新通信技术成为计算机网络知识的学习重点一定程度顺应了当时的技术发展进程，因这些技术都归属于计算机网络体系结构的底两层即物理层和数据链路层，故白底向上法对学习计算机网络知识起到了积极的作用，但另一方面却一定程度地偏离了计算机网络的核心内容即网络层。
4.2 中间辐射法的理论依据
计算机网络的主要剖析对象是Intemet，而Ilaternet的核心或关键技术是解决口数据报如何从用户发送端到接受端，口数据报的寻址范围是Internet范围内的任何一用户，为实现Intemet的这一核心目的，网络层协议尤其是P协议和路由协议是其重要的保障技术。
图1是Internet的体系结构，该体系结构清楚地显示了网络层在计算机网络体系结构中所处的核心地位。即对下层，网络层的口协议屏蔽了底层异构网络（如现有或未来的各种局域网和广域网）的差异，在全球范围内造就了同一的数据交互通信平台即口平台；对上层，网络层的口协议以统一的m数据报承载了任何种类高层协议的数据，口数据报通过网络层的（域内或域间）路由协议（如OSPF、BGP）在全球范围内统一的口平台上完成m数据报高效（即最佳寻径）、合理（即流量合理分布）的转发和（直接或间接）交付，实现用户问的通信。所以网络层是计算机网络（即Internet）知识体系中的核心内容，同时网络层并非孤立存在，以对下“调用”，对上“服务”的方式和其上下层协议有机的构成协议栈功能的全部。经上述分析网络层在协议栈中的核心地位昭然，网络层为知识核心是计算机网络知识体系的自然属性。
4.3 中间辐射法的教学路线
学习阶段2：网络接口层即数据链路层和物理层的图2是中间辐射法的教学路线，由三个教学阶段组成。阶段l：网络层的学习首先，用类比建立口协议和路由协议的初步认识。
用熟知的公路桥运输系统和计算机网络系统进行类比。
如图3所示，地b是网络层和网络接口层的关系，豫k是桥面和桥墩的关系，LRAl是醍Ⅳ和衄矗的类比。衄知是网络层与传输层和应用层的关系，嘞是桥面和货车与货物的关系，u认2是皿知和LR孙的类比。
通过图3所示类比可使学生认识到网络层和其它层的依赖关系，网络层是计算机网络知识体系中的核心知识。其次，用IP数据报的组成结构与上下层协议PDU的依赖关系从知识本身确立网络层的核心地位。如图4所示P数据报以“分用”的方式辐射同层和上层各种协议PDU，以底层各种帧数据的形式辐射底层各种帧。
5结束语
开展对计算机网络课程教学方法研究和教学应用的主要目的是寻找一种能帮助学生抓住计算机网络知识结构中核心知识的教学方法，以求以稳定（即成熟）的核心知识主动或自然带动变化的周边知识，使学生在未来的计算机网络工程实践和研究中能够实现自主学习，自然的吸收和进行创新。在对计算机网络的自底向上法和自顶向下法理论分析和教学实践总结的基础上，本文提出的中间辐射法能够实现这一目的.
